JP2013181893A - 排水中に含まれるニッケルの検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ニッケルを含む汚水を中和沈殿処理によりニッケルを沈澱させる排水処理工程において、中和沈澱処理後にろ過した排水の浮遊物質濃度（ＳＳ濃度）および、その排水を硫酸でｐＨ調整した廃液の濁度を連続的に測定することにより、瞬時に排水中へのニッケル漏洩を検出する方法を提供するものである。
【解決手段】 ニッケルを含む汚水をアルカリを用いた中和沈殿処理によりニッケルを沈澱させる排水処理工程における前記中和沈澱処理後にろ過した排水の浮遊物質濃度（ＳＳ濃度）、及び前記排水を硫酸でｐＨ調整処理した廃液の濁度を連続測定することにより、前記排水中のニッケルの存在を検知することを特徴とする排水中のニッケル検出方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、重金属を含む汚水を消石灰にて中和処理する排水処理工程において、排水処理後水の浮遊物質濃度（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｓｏｌｉｄｓ濃度、以下ＳＳ濃度と称す。）および濁度を連続的に監視することにより、排水中へのニッケル漏洩を検知し、海域への流出を防止する方法に関するものである。

電気ニッケル製造プロセスならびに硫酸ニッケル製造プロセスから排出される汚水は、ニッケル、コバルト、鉄、亜鉛等の重金属成分を含有しており、その除去には、これらの重金属成分を排水処理工程において消石灰中和法にて分離除去する方法を採用している。

その除去原理は、重金属を含む汚水に消石灰スラリーを添加し、高アルカリ領域に保持することで中和澱物を形成させ、その後、ろ過機となるフィルタープレスにより中和澱物を捕捉、分離し、残液であるろ液は硫酸にて中性領域にｐＨ調整して、その他一般排水の冷却水や生活排水と混合して油水分離槽へと送液される。

このような油水分離槽を経由する手法が採られる理由は、ニッケル湿式製錬から排水される汚水には、ニッケルとコバルトを分離する溶媒抽出工程からの汚水も含まれているため、放流する前段に油水分離槽を経由させて油分の検知を行うことを目的としている。加えて、その油水分離槽には汚水中のニッケル濃度を測定する自動分析装置を設置しており、ある所定濃度を超えた場合、自動制御により油水分離槽から処分場（例えば海域）への放流を行う放流ポンプを停止し、替わりに回収ポンプを起動させて大型の緊急回収槽へ送水することで、海域などの自然界への流出防止を図るシステムを有している。
又、ｐＨやＣＯＤ（ＵＶ計）値において所定の管理濃度を超えた場合にも同様に連動したシステムとなっている。

このように、排水処理工程を経た汚水は、一度油水分離槽に経由され、一般排水である冷却水や生活排水と混合された後、ポンプアップにより海域へと放流されているが、ここで、ニッケルの漏洩がないか確認、監視する必要がある。通常の化学分析でニッケル濃度測定する方法は、人手と時間がかかるため、自動でニッケル濃度を測定する装置が開発されている（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、油水分離槽に設置されているニッケル自動分析装置は、測定頻度が１測定当たり２０分間程度かかるため、その２０分間中にニッケルを含有した汚水が漏洩してくると検出のタイミング次第で海域へ放流されるリスクがある。
その想定されるリスクとしては、排水処理工程に高濃度のニッケル原液が流出した場合、中和反応が完結しない状態でフィルタープレスを通過すると高濃度のニッケルが排水処理水として流出することである。加えて、フィルタープレスのろ布の破れや劣化などによって中和スラリーがリークし、後の硫酸によるｐＨ調整工程にてニッケルが再溶出した場合などが挙げられる。
従って、このようなニッケルの流出を防止するために、排水処理後水を対象にニッケルの漏洩を瞬時に検知して海域への漏洩を未然に防ぐ方法が求められていた。

特開２００４−６１１６５

本発明は、ニッケルを含む汚水を中和沈殿処理によりニッケルを沈澱させる排水処理工程において、中和沈澱処理後にろ過した排水の浮遊物質濃度（ＳＳ濃度）および、その排水を硫酸でｐＨ調整した廃液の濁度を連続的に測定することにより、瞬時に排水中へのニッケル漏洩を検出する方法の提供を目的とするものである。

このような課題に鑑み、鋭意調査研究の結果、本発明の第１の発明は、ニッケルを含む汚水をアルカリを用いた中和沈殿処理によりニッケルを沈澱させる排水処理工程における中和沈澱処理後にろ過した排水の浮遊物質濃度（以下、ＳＳ濃度と称す。）、及び排水を硫酸でｐＨ調整処理した廃液の濁度を連続測定することにより、中和沈澱処理後にろ過した排水中のニッケルの存在を検知することを特徴とする排水中のニッケル検出方法である。

本発明の第２の発明は、第１の発明における浮遊物質濃度（ＳＳ濃度）の連続測定が、排水を硫酸でｐＨ調整処理するｐＨ調整槽の排水流入側に浮遊物質濃度計（以下、ＳＳ濃度計と称す。）を設置して行われることを特徴とする排水中のニッケル検出方法である。

本発明の第３の発明は、第１及び第２の発明における濁度の連続測定が、排水を硫酸でｐＨ調整処理するｐＨ調整槽の廃液流出側に濁度計を設置して行われることを特徴とする排水中のニッケル検出方法である。

本発明により、ニッケルを含む汚水を消石灰などのアルカリを用いた中和沈殿処理により、ニッケルを沈澱させる排水処理工程において、中和沈澱処理後にろ過した排水のＳＳ濃度、及びＳＳ濃度を測定した排水を硫酸でｐＨ調整した廃液の濁度も連続的に測定することで、排水中のニッケル濃度を連続的に把握することができ、ニッケルを含む廃液の海域などの自然界への流出の防止を可能とするものである。

実施例で使用したＳＳ濃度計、濁度計を備えたｐＨ調整槽を示す図で、（ａ）は外観写真、（ｂ）はｐＨ調整槽の内部構造を示す写真である。 Ｆ／Ｐろ液に２５ｍｇ／Ｌ相当の排水澱物スラリーを投入したときのＳＳ濃度検出結果を示す図である。 ニッケル濃度変化時の濁度値推移測定結果を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
本発明では、ニッケルを含む汚水を消石灰などのアルカリによる中和沈殿処理を行い、ニッケルを沈澱させる排水処理工程において、中和沈澱処理後にろ過した排水のＳＳ濃度と、その排水を硫酸でｐＨ調整した廃液の濁度の両者を合わせて連続的に測定することによって、連続して排水中のニッケルを監視、異常を検知することを可能とするものである。

通常排水処理は、汚水に消石灰などのアルカリを加えた中和沈澱処理によりニッケルを沈澱させ、フィルタープレスなどの濾過機により濾過し、沈殿物としてニッケルを含む排水処理澱物を分離する。その排水処理澱物を分離した濾液には、硫酸を添加してｐＨを中性に調整し一般排水と混ぜられた後、油水分離槽を経て、排水として放出される。

その排水処理澱物中のニッケル品位は約１〜５％程度であり、これが何らかの事象でフィルタープレス（濾過機）からリークすると、後の硫酸添加により中性領域へ調整するｐＨ調整工程にて澱物の一部が溶解されてしまう。つまり、排水澱物中に含有しているニッケルが再溶出し、自然界（例えば海域）へ放流されることになる。
これを防ぐ手段としては、フィルタープレスの通水液中のＳＳ濃度を、連続的に測定することによりフィルタープレスの挙動を監視して、その異常を検知する。すなわちニッケルの溶出を検知することである。

従って、本発明において使用するＳＳ濃度計は、短周期でサンプリングできるものが望ましく、少なくとも１分周期で測定が可能であることが望ましい。短周期におけるサンプリングは、瞬時判断を可能とするものであり、複数のフィルタープレスを使用する場合でも、各フィルタープレスの集合水ではなく、単一毎に測定することで異常の特定が瞬時に判断できる。

またＳＳ濃度は、フィルタープレスから漏洩するニッケルを含むＳＳ濃度を測定するため、フィルタープレスの通水液を測定する必要がある。そのため、ＳＳ濃度計はフィルタープレス後のラインに設置するもので、さらに判定時間を短くするためには、フィルタープレスに近い方が望ましい。また、硫酸によるｐＨ調整を行うｐＨ調整槽に入ってしまうと浮遊物質（ＳＳ）が溶解して検出されなくなるため、好ましくない。
そのため、ＳＳ濃度計は、ｐＨ調整槽のフィルタープレスろ液流入側に設置すると良い。

更に、ｐＨ調整後の排水を対象とし、浮遊物質（ＳＳ）は存在しないがニッケルを含む排水を検知してニッケルの漏洩を防止するために、排水中の濁度を連続的に測定する濁度測定工程が行われる。
この濁度の測定は、例えばニッケル電解で供給されているニッケルの原液（ニッケル濃度 約１００ｇ／Ｌ）が何らかの事象で排水処理工程に送液された場合、中和反応が完結しない状態でフィルタープレスを通過してしまうと、高濃度のニッケルが漏洩することになり、先のＳＳ濃度測定で行われるＳＳ濃度による検知では、フィルタープレスが正常状態であればＳＳのリークは無く、ＳＳ濃度測定ではニッケルの検出は困難である。
そこで、本工程では濁度計の赤外線散乱光検出方法の原理を利用し、高濃度のニッケルが漏洩した場合、透過散乱光の低下により測定値が低下していくことを利用したニッケル漏洩を検知するものである。

使用する濁度計ではｐＨ調整槽に流入したニッケルを含むスラリーが再溶解したものを測定する。そのため、濁度計はｐＨ調整槽以降に設置する必要があり、早く検出するためには、ｐＨ調整槽の廃液流出側に設置することが望ましい。
なお、濁度はニッケルが流入することで急激に上昇し、その後、ニッケル濃度が高くなると低下する。これは粒子が存在しない状況では逆に光が散乱しにくい為、ある濃度を超えてニッケル濃度が高くなると液中の濁度は負の方向へ向かう為である。

以下、実施例を用いて本発明をさらに説明する。

図１に実施例で用いた試験用のｐＨ調整槽１を示す。（ａ）は外観写真、（ｂ）は槽蓋を取り外して槽（専用桶）内部構造を示す写真である。
この図１のｐＨ調整槽１の槽容量は９４Ｌで、専用桶１０の内部は、液中の気泡が直接検出部に触れないようにするため、堰板１１を取付け、且つ下部に隙間を作ることで気泡の噛み込みと浮遊物質（ＳＳ）の滞留を防止した。なお、黒塗り矢印の示す方向が排水の流れる方向を示している。なお、専用桶１０で硫酸によるｐＨ調整が行われ、専用桶１０の影響を受けないように堰板１１により仕切られた排水流入部１２にＳＳ濃度計２を設置し、同様に堰板１１により仕切られた廃液流出部１３に濁度計３を設置するものである。
ＳＳ濃度を測定するＳＳ濃度計２（東亜ＤＫＫ株式会社製：ＳＳＤ−１０）は、硫酸によりｐＨ調製される前の排水の流入側（排水流入部１２）に設置し、濁度計３（ＨＡＣＫ社製：ＳＯＬＩＴＡＸ）は廃液の流出側（廃液流出部１３）に設置した。

次に、澱物を含む排水が混入した場合を想定して、フィルタープレスろ液の模擬排水として、ＳＳ濃度が２５ｍｇ／Ｌの排水澱物スラリーを図１のｐＨ調整槽に投入した。
流量を、１５Ｌ／ｍｉｎ、２０Ｌ／ｍｉｎの２水準とし、その流量で模擬廃水を流し、ＳＳ濃度の閾値を２ｍｇ／Ｌにして排水澱物の検出を行った。

図２にフィルタープレスろ液として排水澱物スラリーを投入したときのＳＳ濃度検出結果を示す。
流量が１５Ｌ／ｍｉｎでは７分後、２０Ｌ／ｍｉｎでは５分後にＳＳ濃度の上昇を検知し、浮遊物質（ＳＳ）の流出を微量に抑えられることが判明した。

次に、浮遊物質（ＳＳ）が硫酸により溶解し、ニッケルを含有した排水となった場合を想定して、ニッケル濃度を５ｍｇ／Ｌ〜１００ｍｇ／Ｌまで変化させた排水を通水し、その濁度を測定した。
一般水に所定量のＮｉＣｌ_２溶液を添加し、所定のニッケル濃度に調整した模擬排水を作製し、通水したときの濁度の検出状況を確認した。

図３に、ニッケル濃度変化時の濁度値推移測定結果を示す。
図３より、ニッケル廃液が流入すると、濁度は２分以内に急激に上昇した。これにより、濁度を測定することで、溶解したニッケルを短時間で検出することが可能であることがわかる。また、濁度はニッケル濃度によって異なるため、予め濁度とニッケル濃度との関係を把握しておくことで、濁度の測定値からおおよそのニッケル流出量を求めることができる。

（比較例１）
廃液の流出側に特許文献１に開示されるような自動ニッケル濃度測定装置を設置し、実施例１と同じ模擬廃液を流し、ニッケルの濃度測定を行った。
その結果、ニッケルの検出には２０分かかり、その間はニッケルを含む廃液が排出されていることを確認した。

１ ｐＨ調整槽
２ 浮遊物質濃度計（ＳＳ濃度計）
３ 濁度計
１０ 専用桶
１１ 堰板
１２ 排水流入部
１３ 廃液流出部

Claims (3)

1. ニッケルを含む汚水をアルカリを用いた中和沈殿処理によりニッケルを沈澱させる排水処理工程における前記中和沈澱処理後にろ過した排水の浮遊物質濃度（以下、ＳＳ濃度と称す。）、及び前記排水を硫酸でｐＨ調整処理した廃液の濁度を連続測定することにより、前記排水中のニッケルの存在を検知することを特徴とする排水中のニッケル検出方法。
2. 前記浮遊物質濃度（ＳＳ濃度）の連続測定が、排水を硫酸でｐＨ調整処理するｐＨ調整槽の排水流入側に浮遊物質濃度計（以下、ＳＳ濃度計と称す。）を設置して行われることを特徴とする請求項１記載の排水中のニッケル検出方法。
3. 前記濁度の連続測定が、排水を硫酸でｐＨ調整処理するｐＨ調整槽の廃液流出側に濁度計を設置して行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の排水中のニッケル検出方法。