JPH05504910A - 高密度スラッジの改良した再循環を用いる廃水処理方法 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 高密度スラッジの改良した再循環を用いる廃水処理方法本発明は、再循環高密度 スラッジを用いて廃水から溶存金属を除去するための改良法に関する。更に具体 的には、本発明はスラッジ分離段階の前に再循環バイパス流を用いて、スラッジ 分離段階における固形物荷重を減少させる。本発明は、廃水から沈澱した小さめ の固形物粒子を優先的に再循環させ、廃水から沈澱した大きめの粒子を廃棄する 固形物分類段階をも包含する。

廃水流からの溶存金属の除去が、多くの工業的応用面で望まれている。溶存金属 には、鉄、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛およびマンガンが挙げられる。典 型的には、溶存金属は廃水中では塩化物および硫酸塩として存在する。例えば、 鉄は塩化第一鉄（Ｆ　ｅ　ＣＩ　２　）　、塩化第二鉄（ＦｅＣ１）、硫酸第一 鉄（Ｆ　ｅ　Ｓ　Ｏ４）および硫酸第二鉄［Ｆｅ　（Ｓ０４）２］として存在す ることができる。溶存金属の塩化物および硫酸塩は、これらの塩が解離してイオ ン型となることにより廃水中に酸性環境を生じる。例えば、塩化第二鉄（Ｆ　ｅ 　Ｃ１３）は３　＋ 水に溶解して、３価の鉄イオン（Ｆｅ　）とクロリドイオン（ＣＩ　）を形成す る。

溶存金属を含有する廃水は、数多くの工業的プロセスにおいて生じる。例えば、 溶存鉄を含む酸鉱業排水は、採鉱作業の結果として生じる。溶存金属を含む廃水 の既知の処理法は、廃水を水酸化ナトリウムのようなアルカリ性物質と接触させ ることから成っている。水酸化物化合物が溶存金属を対応する金属水酸化物化合 物として沈澱させるのである。この反応の一例は、Ｆｅ　（Ｓｏ　）　＋　３Ｃ ａ（ＯＨ）２−”２Ｆｅ　（ＯＨ）２　＋　３ＣａＳＯ４である。

前記のように、硫酸第二鉄［Ｆ　ｅ　（Ｓ　０４）　２］は３　＋ 廃水中で３価の鉄イオン（Ｆｅ　）とスルフニートイ２−）を形成する。水酸化 第二鉄 オン（Ｓ０４ ［Ｆ　ｅ　（ＯＨ）３コは通常は不溶性であり、沈澱を形成する。金属水酸化物 沈澱は、シックナーのような沈降装置によって水から分離される。この沈降装置 は、溶存物質を含むスラッジと、比較的固形物と溶存金属が少ない排出水とを生 じるのである。

この方法を用いる既知法、特にコステンバーダー（Ｋｏｓｔｅｎｂａｄｅｒ）の 方法（米国特許第３．７３８，９３２号明細書）は、沈澱したスラッジ物質を部 分的に再循環することによってこの方法の改良を試みた。第１図について説明す れば、コステンバーダーの方法の段階流れ図が示されている。溶存金属を含む廃 水流１を沈澱反応槽２中でヒドロキシル（ＯＨ−）を含む再循環粒子と接触させ て、再循環粒子の表面に金属水酸化物を沈澱させる。

処理された廃水流３は、水排出流５とスラッジ流６とを生じる分離装置４に送ら れる。水排出流５は、溶存金属と分離した金属水酸化物とのいずれもが比較的少 ない。

スラッジ流６の一部を廃スラツジ８として排出し、一部は再循環スラッジ流７と して再循環して、沈澱反応槽２用の再循環粒子を提供する。再循環スラッジ流７ を、アルカリ性試薬１０と共に吸着反応槽９に送り、そこでアルカリ性試薬１０ はヒドロキシルイオン（ＯＨ）を形成して、再循環スラッジ流７中の再循環粒子 の表面に吸着するのである。吸着したヒドロキシル基Ｃ０Ｈ−）を有する再循環 粒子を含む吸着反応槽９からの流れ１１を、次に沈澱反応槽２に送るのである。

任意の特定の再循環流が金属水酸化物沈澱粒子として出発し、これは次にヒドロ キシル（ＯＨ”−）イオン、次いで連続的に再循環を行うときに粒子表面に加え られる金属水酸化物沈澱の積層によって連続的に成長することを理解すべきであ る。

典型的には、分離装置４はシックナーである。本質的には、シックナーは大容積 を提供して、そこで、水よりも密度が高い金属水酸化物沈澱が重力によってシッ クナーの底部へと沈降し、シックナーの上部には比較的透明で固形物を含まない 水のゾーンが残るのである。金属水酸化物沈澱の沈降速度は、水の密度に対する 沈澱の密度、沈澱粒子の大きさおよびシックナーの表面積のような多重因子によ って変化する。シックナーの要する表面積は分離される沈澱粒子の種類および量 によって変化することを理解すべきである。例えば、沈降する沈澱粒子の量の増 加には、シックナーの表面積の増加が必要である。

コステンバーター（Ｋｏｓｔｅｎｂａｄｅｒ）の特許明細書は、好ましくは２０ 〜３０ポンドの沈澱を含むスラッジ流を廃水供給流中の溶存金属１ポンド毎に再 循環させることを教示している（Ｍ５欄、４９〜５２行目；第３欄、３７〜４０ 行目）。コステンバーダーの特許明細書に記載の方法の主要な利益は、他の非再 循環法が固形分１または２重量％でしかないスラッジを生じるのとは対照的に１ ５〜５０重量％の固形分を含む高密度スラッジを生成することである（第１欄、 ４２〜４４行目）。

コステンバーダーの特許明細書に記載されている再循環法では沈澱を行う溶存固 形物それぞれ１ボンド当たり多量の再循環固形物を用いるので、この方法は、大 表面積を有するシックナー（この用途に最も普通に用いられる分離装置）を必要 とする。そのため、廃水供給流が高濃度の溶存金属を有するときには、再循環固 形物の量を増加しなければならないので、シックナーの表面積を増加しなければ ならない。したがって、コステンバーダーの方法では、廃水供給流が高濃度の溶 存金属を有するときには、多数のシックナーまたは非現実的な大きさのシックナ ーを必要とすることがある。それ故、コステンバーダーの方法は、高濃度の溶存 金属を有する廃水流から溶存金属を除去するには一般的に効力がないかまたは現 実的でない。

実施例１ スチールバイブ清掃作業から得られ、二個鉄２＋ （Ｆｅ　）４２グラム／リツトル（０，５３ポンド／ガロン）および３，５重量 ％の遊離硫酸を含む酸洗い廃液を、コステンバーダーの特許明細書の教示（第１ 図を参照）にしたがって水酸化ナトリウムを沈澱剤として用い、吸着反応槽の下 流のシックナーからスラッジを再循環させて処理した。空気を沈澱反応槽に注入 して、二価２＋　３＋ の鉄イオン（Ｆｅ　）を三価（Ｆｅ　）の型に酸化した。沈澱反応槽の酸化電位 を白金電極で観察して、＋２００ｍＶに維持して、二価の鉄イオンが完全に酸化 されるようにした。廃水供給流中の溶存金属に対する再循環される沈澱固形物の 比率は、２５／１であった。最初は、この方法は、十分な固形物が展開されて、 再循環比率が２５／１になるまで、スラッジを完全に再循環することから開始し た。その後、適量のスラッジを再循環させて、２５／１の固形物再循環比率を達 成し、残りのスラッジを廃棄した。

４０時間作業を行った後、沈澱は沈降して固形分が２９．５重量％のスラッジを 形成した。このスラッジを真空フィルター上で濾過したところ、フィルターケー キは４８重量％の固形物を含んでいた。石灰スラリー（すなわち、水酸化カルシ ウム）ではなく水酸化ナトリウムを沈澱剤として用いたので、沈澱は酸化鉄のみ を含んでいた。この状況において水酸化カルシウムを沈澱剤として用いると、硫 酸カルシウムが沈澱し、シックナーによって除去しなければならない固形分が増 加する。

毎分２００ガロンの供給流の流速に基づいて設計され、前記の構成を有するフル スケールプラントでは、９６．４トン／日の沈澱を生成することになる。沈澱固 形物対廃水供給流中の溶存固形物の再循環比率が２５／１では、これは、シック ナー中で分離しなければならない固形物の総量は２５０６トン／日に対応する。

典型的には、シックナーの大きさは１日当たり沈降する固形物１トン当たり３０ 平方フイートに基づいて計算される。

更に、シックナーの面積は３３％だけ増加させて、不測の事態を補償するように なっている。したがって、２５０６　）２７日の固形物を扱うには、面積が約１ ００、Ｏ’ＯＯ平方フィートのシックナーが必要である。

この面積は、直径が３５６フイートの１基のシックナー、直径がそれぞれ２５２ フイートの２基のシックナー、または直径がそれぞれ２０６フイートの３基のシ ックナーに対応する。

本発明は、分離段階における固形物荷重（ｌｏａｄｌｎｇ）を最少限にすること により且つ比較的小さな再婚層粒子の沈澱上に金属水酸化物の沈澱の蓄積を強調 することにより、廃水からの溶存金属の分離に関する問題点に対処する。前記の ように、廃水を水酸化カルシウムまたはナトリウムのようなアルカリ性試薬で処 理して、溶存金属を含む廃水から溶存金属を沈澱させることは、当該技術分野に おいて一般に行われていることである。次に、生成する混合物を分離して、スラ ッジと水排水とし、スラッジの一部をアルカリ性試薬で処理した後、沈澱段階へ 再循環させることができる。

本発明の一つの態様では、溶存金属を含む廃水を再循環粒子で処理し、再循環粒 子の表面に溶存金属を沈澱させる。新たに沈澱した金属水酸化物をその表面に付 着した再循環粒子を含む処理済み廃水流の一部を更にアルカリ性試薬で処理して 、ヒドロキシルイオンを有する再循環流の表面を活性化し、再循環粒子を再度再 循環させて、新たな廃水を処理するのである。再循環粒子表面に付着した沈澱金 属水酸化物を含む処理済み廃水の残りの部分を再循環粒子と溶存金属を余り含ま ない水成分と、再循環粒子と水とを含むスラッジ成分とに分離する。次に、スラ ッジ成分の一部をアルカリ性試薬で処理して、新たな廃水を処理するのに用いる ことができる再循環粒子を更に再循環させることができる。

本発明のもう一つの態様は、金属水酸化物沈澱の比較的微細な粒子をそれがスラ ッジ分離段階に供給される前にアルカリ性試薬で優先的に処理することから成る 方法から成っている。処理済みの微細な粒子を、次に沈澱段階に再循環する。好 ましい態様では、／Ｘイドロサイクロンまたは他の分類段階を沈澱段階とスラッ ジ分離段階との間に間挿し、金属水酸化物沈澱を含む廃水を／％イドロサイクロ ンまたは他の分離装置を通過させる。分類段階では、比較的小さな沈澱粒子を優 先的に含む比較的に水に富む流れがオーバーフローとして排出され、比較的大き な沈澱粒子を優先的に含むスラッジが底流として排出される。小さめの粒子を含 む画分を処理して沈澱段階へ戻すときには、粒子は全段階の効率並びにスラッジ の密度を増加する。

沈澱の比較的小さな粒子は、本発明の固形物分類段階からのオーバーフローおよ び底流のいずれにも通常は含まれる。これらの流れの両方の幾分かを処理して、 沈澱段階に再循環させることができる。スラッジ分類段階からのスラッジの再循 環も行うことができる。全体的な目的は、沈澱段階におけるスラッジの比較的微 細な粒子とスラッジ成分の比率を増加させることである。

本発明の方法のメカニズムは、完全に解明されまたは明らかになってはいない。

しかしながら、このメカニズムは、粒子の大きさ、表面効果、吸着力およびイオ ン反応の相互作用を伴うものと思われる。したがって、沈澱の粒子を沈澱段階に 再循環させることにより、新たな沈澱が形成することができる表面積を提供する のである。

大きめの粒子より優先的に比較的小さめの粒子再循環させることにより、表面積 の量を最大にする。更に、再循環粒子をアルカリ性沈澱剤と混合することにより 、再循環粒子は周囲の媒質に含まれるヒドロキシル基に成核部位として働くもの と思われる。これらの成核部位は他のヒドロキシル基を引付けまたは吸着し、ヒ ドロキシル基は次に媒質中の金属イオンと反応する。

次に、全般的な効果は、沈澱の小さな粒子を連続的に生成し、再循環させ、これ らの粒子に更に沈澱を蓄積させることである。粒子が十分に大きくなると、それ らを再循環系から分離段階へ取り出して、その水性キャリヤーから分離する。分 離段階は比較的大きな粒子を選択的に取り扱っているので、この工率は、それに よって増進される。このメカニズムを、ｊｉ！２図により説明する。

第２図の段階１は、再循環粒子の表面からの模型部分であって、表面が暴露され た位置に鉄（Ｆｅ）基およびヒドロキシル（ＯＨ）イオンを含むものを示してい る。

遊離のヒドロキシルイオン（ＯＨ−）は、吸着反応において、再循環粒子の表面 に吸着する。第２図の段階２は、３＋ 溶解した鉄イオン（Ｆｅ　）と反応して、水酸化鉄（Ｆ　ｅ　ＯＨ２）を再循環 粒子表面に沈澱する、吸着したヒドロキシル基を有する再循環粒子表面を示す。

このメカニズムは、常時、再循環粒子が再循環され、粒子の大きさは、再循環粒 子の表面に更に金属水酸化物沈澱を加えるので大きくなることを示している。ま た、大きな粒子は、シックナー中で一層効率的に且つ速やかに沈降して一層密度 の高いスラッジを形成する。

前記のように、このメカニズムの性質は、完全には理解されていない。沈澱の一 層細かな粒子を選択的に再循環させ、大きめの粒子を除くことが好ましいものと 思われる。小さめの粒子は、等重量の大きめの粒子が提供するよりも一層大きな 表面積であって、溶存金属と反応する吸着したヒドロキシル基を有するものを提 供するので、少なくとも部分的には溶存重金属を沈澱するのに一層効果的である ものと思われる。同時に、大きめの粒子は、その性状により、一層効率的に分離 することができ且つ小さめの粒子よりも容易に脱水することができるので、廃水 流出液から大きめの粒子を容易に分離することができる。

第１図は、従来の廃水処理設備の流れ図である。

第２図は、再循環粒子表面で起こる吸着および沈澱反応の略図である。

第３図は、再循環シックナーバイパス流を有する本発明の一つの態様の流れ図で ある。

第４図は、ハイドロサイクロンを有する本発明の一つの態様の流れ図である。

第３図について説明すれば、沈降段階の前に吸着反応槽に直接流出する沈澱反応 槽の部分再循環を有する段階の流れ図を表わしている。この配置の主なる利点は 、沈澱固形物の一部は沈降段階を通ることはないことである。

したがって沈降段階に用いる装置、典型的にはシックナーは、これらの固形物を 収容するように設計する必要がなく、同じ大きさの沈降装置を用いて一層高い溶 存金属濃度を有する廃水流に用いることができ、再循環固形物対溶存金属の効果 的な比率を保持したままにすることができる。

第３図では、溶存金属を含む廃水流２０を沈澱反応槽２０に送り込み、そこで溶 存金属が再循環固形物の粒子と反応し、粒子の表面に沈澱する。沈澱反応槽２１ からの流れ２２を、次にシックナー２３に送るが、この流れ２２の一部は、シッ クナーバイパス流３１として再循環される。

シックナー２３は、水排出流２４とスラッジ流２５とを生じる。水排出流２４は 、溶存金属および沈澱をほとんど含んでいない。スラッジ流２５は水および実質 的に総ての沈澱を含んでいる。スラッジ流２５の一部を再循環スラッジ流２６と して再循環させ、スラッジ流の残りの部分を廃スラツジ流２７として排出する。

再循環スラッジ流２６およびシックナーバイパス流３１を、吸着反応槽２８でア ルカリ性試薬２９と混合する。アルカリ性試薬２９は、水酸化カルシウム［Ｃａ 　（ＯＨ）２］または水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）のような水酸化物化合物を 含んでいる。水酸化物化合物は再循環スラッジ流２６とシックナーバイパス流の 水に溶解し、ヒドロキシルイオン（ＯＨ−）を形成して、これが金属水酸化物沈 澱粒子の表面に吸着して再循環固形物粒子を形成する。追加の水を吸着反応２８ に加えて水酸化物化合物が溶解してヒドロキシルイオンを形成するようにするの を助けることができる。吸着反応槽２８からの流出液流３０を沈澱反応槽２１に 送り、廃水流２０中の溶存金属を沈澱させるための再循環固形物粒子を提供する 。

沈澱反応槽２１に送られる再循環固形物の量は、再循環スラッジ流２６およびシ ックナーバイパス流３１の量を変化させることによって調整することができる。

再循環スラッジ流２６およびシックナーバイパス流３１の流速を調整して、両流 の再循環固形物の組み合わせた量を廃水供給液中の溶存金属１ボンド当たり再循 環固形物約１０ボンドの比率から廃水供給液中の溶存金属１ボンド当たり再循環 固形物１００ポンドの比率まで変化させることができる。廃水供給液中の溶存金 属１ボンド当たり再循環固形物約２０〜３０ポンドの比率を用いるのが好ましい 。

任意の特定の廃水流についての廃水供給液流中の溶存金属に対する再循環固形物 粒子の再循環比率は、この流れの特性によって変化し、最適のシックナー分離が 達成されるまで特定の用途における再循環比率を調節することによって決定する ことができる。同様に、シックナーバイパス流３１からの再循環固形物の量対再 循環流２６からの量を変化させて、最適のシックナー分離を達成することができ る。例えば、総ての再循環固形物がシックナーバイパス流３１から生じ、この場 合に再循環スラッジ流２６がゼロとすることができる。シックナーバイパス流３ １からの再循環固形物の量を最大にして、再循環スラッジ流２６からの再循環固 形物を最少にすると、シックナー中の固形物荷重が最小限になるので、好ましい 。

実施例２ 実施例１において処理した同じ廃液を第３図の段階で処理し、シックナーバイパ ス流３１を沈澱反応槽流出流２２から直接に取り出して、吸着反応槽２８に供給 した。

空気を沈澱反応槽２１に注入して、二価のイオン２＋　３＋ （Ｆｅ　）を三価の形態（Ｆｅ　）に酸化した。廃水供給液流２０中の溶存金属 に対する再循環固形物の比率は、２５：１であった。スラッジ流２５は廃スラツ ジ流２７として完全に廃棄し、再循環スラッジ流２６はなかった。したがって、 再循環固形物は全てシックナーバイパス流３１に由来した。５６時間の操作の後 に、沈澱は沈降して２８．９重量％の固形物を含むスラッジを形成した。このス ラッジを真空フィルターで濾過したところ、形成したケーキは４７重量％の固形 物を含んでいた。

実施例１に用いたのと同じシックナーの大きさを計算するための基本を用いて、 第３図の方法に必要なシックナーの大きさをコステンバーダー法により必要とさ れるシックナーの大きさと比較することができる。この比較を、第１表に示す。

廃水中の溶存金属（トン７日）　９８　９Ｂ再循環固形物（８２７日）　２．４ １０　０シツクナーへの総固形物 供給量（８２７日）　２．５０６　９６シツクナーの面積（フィート２）　９９ ．９ｆ１９　３，１１４ｆｔシツクナーの直径（フィート）　３５６　７０第１ 表から、再循環シックナーバイパス流を用いてシックナーの固形物荷重を減少さ せることによって、シックナーの大きさは著しく減少し、それに伴いシックナー のコストおよび操業経費も減少することが判る。

実施例３ ２＋ もう一つの実験では、二価の鉄（Ｆｅ　）１０グラム／リツトル（０，０８３ボ ンド／ガロン）と遊離の硫酸８グラム／リツトルを含む廃液を、第３図の段階を 用いて処理した。再循環固形物対廃水供給液流の溶存金属の比率は３０／１であ った。実施例２と同様に、総ての再循環固形物はシックナーバイパス流に由来し 、再循環スラッジ流はゼロであった。４８時間の操作の後、沈澱固形物は沈降し て、１９．５重量％の固形物を含むスラッジを形成した。このスラッジを真空フ ィルターで濾過したところ、形成したフィルターケーキは３５重量％の固形物を 含んでいた。

実施例１に用いたのと同じ基本を用いて、実施例３の排水流を処理するためのシ ックナーの大きさを、実施例１のコステンバーダー法にしたがって同じ排水流を 処理するのに要するシックナーと比較した。この比較を、第２表に示す。

廃水中の溶存金属１８２７日）　１２　１２再循環固形物Ｃトン／日）　３８１ 　３６１シツクナーへの総固形物 供給量（８２７日）　３７３　１２ シツクナーの面積（フィート２）　１４．８８３　４７９シツクナーの直径（フ ィート）６９　１２比較的微細な固形物粒子を選択的に再循環することにより、 再循環される固形物１ポンド当たり活性な沈澱剤の表面積が大きくなるという利 点がある。これにより、比較的大きな粒子がシックナーに送られるので、一層小 型のシックナーを用いることができ、大きな粒子は微細粒子よりも効率的に沈降 するので、一層小型のシックナーを用いることができる。大きな粒子はシックナ ー中でより効率的に沈降するので、シックナーからの水排出流の固形物含量は少 ない。

第４図について説明すると、溶存金属を含む廃水流４０が沈澱反応槽４１に送り 込まれて、そこで溶存金属が再循環固形物の粒子と反応し、粒子の表面に沈澱す る。

沈澱反応槽４１からの流出液流４２を次にハイドロサイクロン４３または同様な 装置に送る。ハイドロサイクロン４３は、流れを比較的低濃度の粒子を有する水 の多いオーバーフロー流４４と、比較的低濃度の水と高濃度の大きな粒子を有す る固形物、の多い廃スラツジ流４５とに分離する。ハイドロサイクロンは、粒子 の大きさによって固形物を分類することを理解すべきである。廃スラツジ流４５ は、フィルターのような従来の手法を用いて更に脱水して、廃棄される固形分と 、廃棄するかまたは更に処理しても良い水流とを生成することができる。

オーバーフロー流４４はタラリファイア−４６に入る。

タラリファイア−４６はオーバーフロー流４４中の粒子を重力によって沈降させ 、廃棄される水流出液４７と再循環される再循環スラッジ流４８とを生じる。

再循環スラッジ流４８はアルカリ性試薬５０と共に吸着反応槽５０に送られて、 水と吸着したヒドロキシル基を含む再循環固形分粒子とのスラッジ流５１を形成 する。

スラッジ流５１は、沈澱反応槽４０に送られる。

ハイドロサイクロンオーバーフロー流４４の幾分がは、再循環流５３として吸着 反応槽４４に再循環してもよい。

これにより、最終的には廃棄される水流出液流４７がら固形分粒子を取り除くの に必要なタラリファイア−４６または他の分離装置の大きさが減少する。この配 置において、タラリファイア−４６によって生じるスラッジを再循環スラッジ流 ４８として再循環させ、または廃スラツジ５４として廃棄し、または部分的に再 循環し且つ部分的に廃棄することもできる。

ハイドロサイクロンは、所定の有効サイズで固形分粒子を分離するように設計さ れ、操作される任意の市販の型でよい。例えば、粒子を分離するのに最も効果的 な大きさが５ミクロンであるとすると、これにより、主として５ミクロン未満の 粒子を含むオーバーフロー流４４と、主として５ミクロンを上回る粒子を含む底 流４５とを生じる。

実験室規模で行った実験で、処理した廃水流を分離するための有効性を示した。

実験室ハイドロサイクロンは、次のような特徴を有していた。

大きさ　０，５インチ、 入り口圧　５４ｐｓｉ スラリー処理量　１．４ｇ／分 先端直径　０．１２５インチ 渦巻ファインダー　０．１２５インチ 供給入り口面積　０．０１２平方インチ実験室ハイドロサイクロンで３回行った 実験の結果を、第３表に示す。

第３表 実験番号１ 固形分（ボンド／時）　ＩＬ、０　２．［１９，０液体（ボンド／時）　６８７ ．０　３６９．０　３１ｇ、０総量　６９８．０　３７２．０　３２８．０２７ 分　１．４　０．７　０．８ 固形分重量％　１．５　０．６　２．８底流における固形分回収率　８１．８重 量％実験番号２ 固形分（ボンド／時）　２７．０　Ｂ、８　２１．０液体（ボンド／時）　８８ ７．０　３Ｂ３．０　３０４．０総量　６９４．０　３Ｂ９．０　３２５．０２ ７分　１．４　０．７　０．６ 固形分重量％　３．９　１．６　８．５底流における固形分回収率　７７．８重 量％実験番号３ 固形分（ボンド／時）　５６．０　１２．０　４４．０液体（ボンド／時）　６ ６７．０　３５２．０　３１７．０総量　６９４．０　３Ｂ４．０　３Ｂ２．０ ｇ／分　Ｌ、４　０．７　０゜７ 固形分重量％　７．８　３．３　１２．３底流における固形分回収率　７８．６ 重量％下記の結果は、実験番号３のオーツく一フローおよび底流における固形物 の粒子サイズ分析から得た。

粒子サイズ　容積％ これらの結果は、比較的微細な粒子はオーバーフローに濃縮され、比較的大きな 粒子は底流に濃縮されることを示している。例えば、オーバーフロー粒子の８９ ．７容積％は５ミクロンより小さく、底流の６３．３容積％のみが５ミクロンよ り小さかった。同様に、オーバーフロー粒子の３．９容積％のみが、８ミクロン より大きく、底流粒子の１７．３容積％が８ミクロンより大きかった。

タラリファイア−４６は、水から再循環固形物粒子を分離するだめの他の従来の 手法に置き換えることができる。例えば、タラリファイア−の代わりにハイドロ サイクロンを用いて、固形物粒子が実質的に含まれないオーバーフロー水流出液 流と、水と再循環固形物粒子とから成る底流の再循環スラリー流を生成すること ができる。

第４図に示される方法を最初に開始すると、大きな粒子は通常は現れない。した がって、大きな粒子が現れて廃スラツジを形成するまで総ての粒子を再循環させ る。

これは、弁５６をとじて、弁５５を開くことによって、始動再循環スラッジ流５ ２として廃スラツジ流４５を総て再循環することによって行うことができる。一 旦、始動再循環スラッジ流５２中の粒子が有効な大きさに達したならば、この再 循環を弁５５を閉じて弁５６を開くことによって停止し、流を廃スラツジとして 排出する。例えば、一旦、再循環固形物粒子が約５ミクロンの大きさに達したな らば、再循環を停止することができる。

前記の方法および装置で本発明を説明しているが、他の変更を本発明の範囲から 離反することなく行うことができる。前記の詳細な説明および実施例は説明のた めのものであり、制限的な意味ではないと解釈されるべきであることが理解され る。

Ｆ■（、ｚＡ Ｆ厘Ｇ、２履Ｂ バ、、＋１＼ 補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成４年９月７日 ″′３″＆”ｇｇ！ｆｉ＃　碑 １、　特許出願の表示 ＰＣＴ／ＵＳ　９０１０７１７７ ２、発明の名称 高密度スラッジの改良した再循環を用いる廃水処理方法３、特許出願人 住　所　アメリカ合衆国テキサス用、ザ、ウッドランズ、グロガンス、ミル、ロ ード、２５３２１ 名　称　テトラ、チクノロシーズ、インコーホレーテッド４、　代　理　人　追 って補正 （郵便番号１００） 東京都千代田区丸の内三丁目２番３号 ５、　補正書の提出年月日 ６、　添１類の目録 （１）　補正書の翻訳文　１　通 請　求　の　範　囲 １、　廃水から溶存金属を除去する方法であって、（ａ）　アルカリ性表面活性 を有する有効量の粒子で廃水を処理して、粒子の表面に溶存金属を沈澱させ、（ ｂ）　段階（ａ）からの処理済み廃水の第一の部分を有効量のアルカリ性試薬で 処理して、段階（ａ）からの処理済み廃水の一部に更なるアルカリ性表面活性を 付与し、（Ｃ）　有効量のアルカリ性表面活性粒子を含む段階（ｂ）からのアル カリ処理した廃水の前記第一の部分を、段階（ａ）に再循環させ、 （ｄ）　段階（ｂ）で用いなかった段階＜ａ）からの処理済みの廃水の第二の部 分を分離して、粒子を実質的に含まない水成分と、粒子と水とから成るスラッジ 成分とする、段階から成る方法。

２、　段階（ａ）の粒子が更にヒドロキシル基と溶存金属の沈澱した水酸化物化 合物とを含み、段階（ｄ）の分離が濃縮段階を含む、請求の範囲第１項に記載の 方法。

３、更に、 （ｅ）　段階（ｄ）からのスラッジ成分の一部を有効量のアルカリ性試薬で処理 して、粒子にアルカリ性表面活性を付与し、 （ｆ）　アルカリ性表面活性粒子を含む段階（ｅ）からの処理済みのスラッジ成 分の部分を段！（ａ）に再循環させる、段階を含んで成る請求の範囲第１項また は第２項に記載の方法。

４、　段階（ｂ）および（ｅ）のアルカリ性試薬が水に溶解してヒドロキシルイ オンを形成する水酸化物化合物をも含む請求の範囲第３項に記載の方法。

５、　両段階（ｂ）および（ｅ）において形成した粒子対廃水中の溶存金属の重 量比が約５＝１〜１００：１である、請求の範囲第３項に記載の方法。

６、　廃水から溶存金属を除去する方法であって、（ａｌ）アルカリ性表面活性 を有する有効量の粒子で廃水を処理して、粒子の表面に溶存金属を沈澱させ、（ ｂｌ）処理済み廃水流を水が多い成分と固形物が多い成分とであって、水が多い 成分は固形物が多い成分の粒子の平均粒子サイズよりも小さな平均粒子サイズの 再循環粒子を有するものとに分離し、 （Ｃ１）段階（ｂｌ）の水の多い成分をスラッジ成分と実質的に固形物を含まな い水成分とに分離し、（ｄｌ）スラッジ成分を有効量のアルカリ性試薬で処理し て、段階（ａｌ）で用いるアルカリ性表面活性を存する粒子を形成させ、 （ｅｌ）段階（ｄｌ）のアルカリ処理したスラッジ成分を、段階（ａｌ）に再循 環させる、 段階から成る方法。

７、　段階（ａｌ）の粒子が、ヒドロキシルイオンと溶存金属の沈澱水酸化物化 合物をも含む、請求の範囲第６項に記載の方法。

８、　段階（ｄｌ）のアルカリ性試薬が、水に溶解してヒドロキシルイオンを形 成する水酸化物化合物をも含む、請求の範囲第６項に記載の方法。

９、　段階（ｂｌ）の水の多い成分の一部をアルカリ性試薬の有効量で処理して 、段階（ａｌ）で用いられるアルカリ性表面活性を有する粒子を形成させる段階 をも含む、請求の範囲第６項に記載の方法。

１０、段階（ｂｉ）をハイドロサイクロンで行う、請求の範囲第６項に記載の方 法。

１１、　段階（ｂｌ））固形物が多い成分を実質的に脱水する段階をも含む、請 求の範囲第６項に記載の方法。

１２、　廃水から溶存金属を除去する方法であって、（Ｃ２）　有効量の再循環 粒子で廃水を処理して、再循環粒子の表面に溶存金属を沈澱させ、 （ｂ２）処理済み廃水流を水が多い成分と固形物が多い成分とに分離して、水が 多い成分は固形物が多い成分の粒子の平均粒子サイズよりも小さな平均粒子サイ ズの再循環粒子を有するようにして、 （Ｃ２）段階（ｂ２）の水の多い成分をスラッジ成分と実質的に固形物を含まな い水成分とに分離し、（Ｃ２）段階（Ｃ２）の再循環スラッジ成分の一部を有効 量のアルカリ性試薬で処理して、段階（Ｃ２）で用いる再循環粒子を形成させ、 段階（Ｃ２）の再循環スラッジ成分の一部を廃棄する、 段階から成る方法。

１３、　不溶性水酸化物を形成する溶存金属を含む廃水からこの溶存金属を除去 する方法であって、（Ｃ３）廃水を、不十分な量およびアルカリ度の水で処理し て、溶存金属を不溶性の水酸化物粒子として沈澱させ、（ｂ３）処理済み廃水の 第一の部分を、このような固形物粒子を含むスラッジ成分と、水成分とに分離し 、（Ｃ３）処理済み廃水の第二の部分を段階（Ｃ３）に再循環させる、段階から 成る方法。

１４、スラッジ成分の少なくとも一部を段階（Ｃ３）に再循環させることをも含 む、請求の範囲第１３項に記載の方法。

１５、　不溶性水酸化物を形成する溶存金属を含む廃水からこの溶存金属を除去 する方法であって、（Ｃ４）　廃水の流れを不十分な量およびアルカリ度のアル カリ水で処理して、溶存金属を不溶性の水酸化物粒子として沈澱させ、 （ｂ４）　処理済み流れの第一の部分を、前記処理段階に再循環させ、 （Ｃ４）　処理済み流れの第二の部分を不溶性の金属水酸化物を含んで成る第一 の画分と清浄化した廃水を含んで成る第二の画分とに分離する、 段階から成る方法。

１６、　第二の画分の一部を前記処理段階に再循環させる段階をも含む、請求の 範囲第１５項に記載の方法。

１７、　比較的小さな粒子サイズの前記の金属水酸化物粒子を優先的に濃縮して 、前記の第一の部分とし、比較的大きな粒子サイズの前記の粒子を前記の部分に 濃縮する段階をも含む、請求の範囲第１５項に記載の方法。

１８、　優先的な分離の段階が廃水の処理済み流を／Ｘイドロクローニングする ことから成る、請求の範囲第１５項に記載の方法。

１９、　前記の再循環した第一の部分を、前記の処理段階の前に、前記のアルカ リ水と混合する段階をも含む、請求の範囲第１５項に記載の方法。

国際調査報告　５Ｍ／ｌｌｅ。１Ｍｎｔ、７７ＰＣＴ／ＩＩＳ　９０１０７１７ ７ 国際調査報告

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．廃水から溶存金属を除去する方法であって、アルカリ性表面活性を有する有 効量の粒子で廃水を処理して、粒子の表面に溶存金属を沈殿させ、段階（ａ）か らの処理済み廃水の一部を有効量のアルカリ性試薬で処遇して、段階（ａ）から の処理済み廃水の一部にアルカリ性表面活性を付与し、 有効量のアルカリ性表面活性粒子を含む段階（ｂ）からのアルカリ処理した廃水 の一部を、段階（ａ）に再循環させ、 段階（ｂ）で用いなかった段階（ａ）からの処理済みの廃水の残りの部分を分離 して、粒子を実質的に含まない水成分と、粒子と水とから成るスラッジ成分とす る、段階から成る方法。
2. ２．段階（ａ）の粒子がヒドロキシル基と溶存金属の沈澱した水酸化物化合物と を含む、請求の範囲第１項に記載の方法。
3. ３．段階（ｄ）の分離が濃縮段階をも含む、請求の範囲第１項に記載の方法。
4. ４．廃水から溶存金属を除去する方法であって、アルカリ性表面活性を有する有 効量の粒子で廃水を処理して、粒子の表面に溶存金属を沈澱させ、段階（ａ）か らの処理済み廃水の一部を有効量のアルカリ性試薬で処理して、段階（ａ）から の処理済み廃水の一部にアルカリ性表面活性を付与し、 有効量のアルカリ性表面活性粒子を含む段階（ｂ）からのアルカリ処理した廃水 の一部を、段階（ａ）に再循環させ、 段階（ｂ）で用いなかった段階（ａ）からの処理済みの廃水の残りの部分を分離 して、粒子を実質的に含まない水成分と、粒子と水とから成るスラッジ成分とし 、段階（ｄ）からのスラッジ成分の一部を有効量のアルカリ性試薬で処理して、 粒子にアルカリ性表面活性を付与し、 アルカリ性表面活性粒子を含む段階（ｅ）からの処理済みのスラッジ成分の部分 を段階（ａ）に再循環させる、段階から成る方法。
5. ５．段階（ｂ）および（ｅ）のアルカリ性試薬が水に溶解してヒドロキシルイオ ンを形成する水酸化物化合物をも含む請求の範囲第４項に記載の方法。
6. ６．両段階（ｂ）および（ｅ）において形成した粒子対廃水中の溶存金属の重量 比が約５：１〜１００：１である、請求の範囲第４項に記載の方法。
7. ７．廃水から溶存金属を除去する方法であって、アルカリ性表面活性を有する有 効量の粒子で廃水を処理して、粒子の表面に溶存金属を沈澱させ、処理済み廃水 流を水が多い成分と固形物が多い成分とであって、水が多い成分は固形物が多い 成分の粒子の平均粒子サイズよりも小さな平均粒子サイズの再循環粒子を有する ものとに分離し、 段階（ｃ）の水の多い成分をスラッジ成分と実質的に固形物を含まない水成分と に分離し、 スラッジ成分を有効量のアルカリ性試薬で処理して、段階（ａ）で用いるアルカ リ性表面活性を有する粒子を形成させ、 段階（ｄ）のアルカリ処理したスラッジ成分を、段階（ａ）に再循環させる、 段階から成る方法。
8. ８．段階（ａ）の粒子が、ヒドロキシルイオンと溶存金属の沈澱水酸化物化合物 をも含む、請求の範囲第７項に記載の方法。
9. ９．段階（ｄ）のアルカリ性試薬が、水に溶解してヒドロキシルイオンを形成す る水酸化物化合物をも含む、請求の範囲第７項に記載の方法。
10. １０．段階（ｂ）の水の多い成分の一部をアルカリ性試薬の有効量で処理して、 段階（ａ）で用いられるアルカリ性表面活性を有する粒子を形成させる段階をも 含む、請求の範囲第７項に記載の方法。
11. １１．段階（ｂ）をハイドロサイクロンで行う、請求の範囲第７項に記載の方法 。
12. １２．段階（ｂ）の固形物が多い成分を実質的に脱水する段階をも含む、請求の 範囲第７項に記載の方法。
13. １３．廃水から溶存金属を除去する方法であって、有効量の再循環粒子で廃水を 処理して、再循環粒子の表面に溶存金属を沈澱させ、 処理済み廃水流を水が多い成分と固形物が多い成分とに分離して、水が多い成分 は固形物が多い成分の粒子の平均粒子サイズよりも小さな平均粒子サイズの再循 環粒子を有するようにして、 段階（ｃ）の水の多い成分をスラッジ成分と実質的に固形物を含まない水成分と に分離し、 段階（ｃ）の再循環スラッジ成分の一部を有効量のアルカリ性試薬で処理して、 段階（ａ）で用いる再循環粒子を形成させ、段階（ｃ）の再循環スラッジ成分の 一部を廃棄する、 段階から成る方法。
14. １４．不溶性水酸化物を形成する溶存金属を含む廃水からこの溶存金属を除去す る方法であって、廃水を、不十分な量およびアルカリ度の水で処理して、溶存金 属を不溶性の水酸化物粒子として沈澱させ、処理済み廃水の第一の部分を、この ような固形物粒子を含むスラッジ成分と、水成分とに分離し、処理済み廃水の第 二の部分を段階（ａ）に再循環させる、段階から成る方法。
15. １５．スラッジ成分の少なくとも一部を段階（ａ）に再循環させることをも含む 、請求の範囲第１３項に記載の方法。
16. １６．不溶性水酸化物を形成する溶存金属を含む廃水からこの溶存金属を除去す る方法であって、廃水の流れを不十分な量およびアルカリ度のアルカリ水で処理 して、溶存金属を不溶性の水酸化物粒子として沈澱させ、 処理済み流れの第一の部分を、前記処理段階に再循環させ、 処理済み流れの第二の部分を不溶性の金属水酸化物を含んで成る第一の画分と清 浄化した廃水を含んで成る第二の画分とに分離する、 段階から成る方法。
17. １７．第二の画分の一部を前記処理段階に再循環させる段階をも含む、請求の範 囲第１５項に記載の方法。
18. １８．比較的小さな粒子サイズの前記の金属水酸化物粒子を優先的に濃縮して、 前記の第一の部分とし、比較的大きな粒子サイズの前記の粒子を前記の部分に濃 縮する段階をも含む、請求の範囲第１５項に記載の方法。
19. １９．優先的な分離の段階が廃水の処理済み流をハイドロクローニングすること から成る、請求の範囲第１５項に記載の方法。
20. ２０．前記の再循環した第一の部分を、前記の処理段階の前に、前記のアルカリ 水と混合する段階をも含む、請求の範囲第１５項に記載の方法。