JPH0714512B2

JPH0714512B2 - 重金属含有廃水の処理方法

Info

Publication number: JPH0714512B2
Application number: JP63311219A
Authority: JP
Inventors: 勇加藤; 正明宍戸
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 1988-12-09
Filing date: 1988-12-09
Publication date: 1995-02-22
Anticipated expiration: 2010-02-22
Also published as: JPH02157090A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は重金属含有廃水の処理方法に係り、特に重金属
含有廃水から重金属を効率的に除去し、優れた処理水質
の処理水を得ることができる重金属含有廃水の処理方法
に関する。

［従来の技術］重金属含有廃水の処理法として、従来、水酸化カルシウ
ムなどのアルカリを添加して重金属を水酸化物の形で沈
殿分離する方法や、鉄塩、アルミニウム塩、マグネシウ
ム塩などを添加して共沈させる方法などが知られてい
る。例えば、特開昭61-192386号には、マグネシウム塩
を添加してpH10〜12で固液分離する方法が開示されてい
る。

また、生成した不溶化物の分離法としては、沈殿、濾
過、限外濾過膜や逆浸透膜による膜分離などが知られて
いる。例えば、特公昭55-33953号には限外濾過膜による
分離法が開示されている。

凝集沈殿法のみでは良好な処理水が得られない。厳しい
排水基準をクリヤーするため、一般には凝集沈殿後、濾
過器で濾過する方式が採用されている。

しかしながら、この方式では、通常、１〜２回／日程度
の逆洗が必要であり、廃水中にキレート剤が共存する場
合には、重金属が濾過器よりリークして処理効果が悪く
なるなどの問題があった。また、沈殿池の設置面積を必
要とし、しかも、装置の保守管理が非常に煩雑であると
いう欠点もある。

このような問題点を解決する方法として、孔径0.1〜１
μｍ程度の精密濾過膜（MF膜）で膜分離する方法を適用
する試みがなされている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、MF膜による処理は、濾過速度が遅い、膜
が閉塞し易い等の欠点がある。

この原因としては種々挙げられるが、例えば次のような
ことが挙げられる。ジチオカルバメイト系の重金属捕集
剤あるいは硫化ソーダを使ったpH中性での凝集沈殿処理
水の膜濾過では、膜表面にバクテリアが発生し膜の閉塞
を起す。一方、バクテリヤ発生が困難であるカルシウム
塩と鉄塩を併用するアルカリ凝集沈殿法を採用した場合
は、膜表面でのCaCO₃スケール発生による膜閉塞あるい
はコロイド状の重金属水酸化物により濾過速度の低下が
起こる。

このようなことから、従来法において、MF膜を適用する
ことは実用上困難であった。

本発明は上記従来の問題点を解決し、重金属含有廃水を
MF膜による膜処理を適用して効率的に処理し、優れた水
質の処理水を得ることができる重金属含有廃水の処理方
法に関する。

［発明が解決しようとする課題］本発明の重金属含有廃水の処理方法は、重金属含有廃水
にマグネシウム化合物を添加した後、pHをアルカリ性に
調節し、生成した不溶化物を精密濾過膜（MF膜）で膜分
離することを特徴とする。

以下に本発明を図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明の実施の一例を示す系統図である。図
中、１は重金属含有廃水の導入管11及び薬剤の供給管12
を備えるpH調整槽、２は循環槽、３はMF膜3aを備えるMF
膜分離装置、４は逆洗水槽、５はpH計、６は循環ポンプ
であり、これらが、配管13,14,15で連結されている。16
は処理水の排水管である。

本実施例においては、まず、pH調整槽１に導入管11より
重金属含有廃水を導入すると共に、供給管12よりマグネ
シウム化合物（例えばMg塩）及び必要に応じてpH調整剤
を供給してpHをアルカリ性に調節し、重金属含有廃水を
凝集処理する。凝集処理水は循環槽２を経て、配管13に
てポンプ６の動力でMF膜分離装置３に供給される。

MF膜分離装置３にて、MF膜3aを通過した処理水は配管1
5、逆洗水槽４及び排出管16を経て系外に排出される。
一方、MF膜分離装置の濃縮水は配管14を経て循環槽２に
循環される。

本発明において、処理対象となる重金属含有廃水として
は、重金属イオンや、重金属とキレート剤との重金属錯
体等を含む廃水であり、例えばメッキ廃水などが挙げら
れる。重金属としては、銅、亜鉛、ニッケル、カドミウ
ム、マンガン、鉛、鉄等がある。また、キレート剤とし
てはクエン酸、酒石酸、グルコン酸、マロン酸、EDTA、
NTA等の有機酸、又はトリエタノールアミン等のアミン
類などがある。一般に、重金属錯体を含む廃水は酸性の
ものが多いが、本発明において、処理対象廃水のpHは特
に限定されない。

これらの廃水に添加するマグネシウム化合物としては、
酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシ
ウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウムなどがあ
り、塩水精製、製塩の副産物である水酸化マグネシウム
又は塩化マグネシウムなど、マグネシウムを含む化合物
であればよい。これらのマグネシウム化合物は、原水が
酸性の場合は酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム等
の固形のものを添加して溶解させることができるが、原
水が中性ないしアルカリ性の場合は塩化マグネシウム、
硫酸マグネシウム等の溶解性塩を添加するのが好まし
い。

本発明の処理方法は、重金属含有廃水に上記マグネシウ
ム化合物を添加し、pHをアルカリ性、好ましくはpH10〜
12、より好ましくはpH10.5〜11.5に調整する。pHが10未
満であると不溶化物の生成効率が低く、また、pH12を超
えると不溶化物が分散すると共に、pH調整剤を多量に必
要とするようになり、不利である。なおここで、pH調整
に用いるpH調整剤としては、水酸化ナトリウム、消石灰
等のアルカリ剤が挙げられる。

このようにして重金属含有廃水にマグネシウム化合物を
添加してpHをアルカリ性に調整することにより、重金属
が水酸化物として不溶性化し、過剰のマグネシウムも水
酸化物として不溶性化する。従って、この不溶化物をMF
膜で膜分離することにより極めて高水質の処理水が得ら
れる。

なお、マグネシウム化合物の添加量はマグネシウム化合
物と重金属との反応当量ないしその２〜３倍過剰量とす
るのが適当であり、原水とする重金属含有廃水の重金属
濃度に応じて適宜決定される。なお、原水中の重金属量
は変動するので、過剰に添加して反応させるのが好まし
い。過剰に添加したマグネシウム化合物は汚泥として沈
殿するが、沈殿汚泥をpH9〜10に調整することにより、
沈殿したマグネシウムの70〜80％が溶解して回収でき、
再利用可能である。

本発明において、MF膜の材質としては特に限定されず、
その操作条件にも特に制限はない。MF膜の孔径は処理効
率、処理水質の向上の面から0.1〜１μｍ程度とするの
が好ましい。また、MF膜による膜分離方式についても特
に制限はなく、全量式、クロス・フロー式のいずれでも
良いが、膜分離装置への流入水の濁質濃度が高い場合に
は、膜面に対して平行に原水を流入させるクロス・フロ
ー式とするのが好ましい。クロス・フロー式によれば、
濁質濃度の高い原水であっても膜の目詰りを低減するこ
とができる。

なお、本発明の方法を実施する際、MF膜分離装置への通
水によりMF膜表面には不溶化物のケーキ層が形成され、
経時的に濾過速度が低下する。このため、一定時間毎に
逆洗水槽４から処理水を膜の透過側からMF膜分離装置３
に返送して逆洗を行なうのが好ましい。

［作用］重金属含有廃水を高度処理する場合、通常、凝集沈殿工
程において鉄塩、アルミニウム塩等を共沈剤として添加
し、沈殿処理水を更に濾過処理する。この場合、鉄塩は
Fe_x(OH)_y ^(3x-y)+の無機ポリマーを、またアルミニウム
塩はAl_x(OH)_y ^(3x-y)+の無機ポリマーを形成し、これが
共沈剤として作用する。

これに対して、本発明で用いるマグネシウム化合物で
は、Mg_x(OH)_y ^(2x-y)+の無機ポリマーが共沈剤となる
が、Mg_x(OH)_y ^(2x-y)+の無機ポリマーは、他の無機ポリ
マーに比べて、架橋の長さが短いため、粘性の低い汚泥
（不溶化物）が得られる。このため、汚泥の脱水効率が
高められ、脱水ケーキの含水率が低くなる。

一方、MF膜による膜分離において、濾過速度は汚泥の粘
性に影響され、粘性が増加すると濾過抵抗が大きくな
り、その結果、濾過速度は小さくなるが、本発明の方法
によれば、上述の如く、粘性の低い汚泥が形成され、高
い濾過速度が得られる。また、汚泥の粘着性が低いこと
から、逆洗も容易に行なえる。

ところで、マグネシウム化合物は、重金属錯体に対して
も極めて有効である。即ち、マグネシウム化合物を添加
してpHをアルカリ性に調整することにより、次のような
反応機構にて重金属錯体も効率的に分解、不溶化され
る。

Ｘ・Ｍ＋Mg²⁺→Ｘ・Mg＋M²⁺ Ｘ・Mg＋M²⁺＋2(OH)^-→ Ｘ・Mg＋M(OH)₂↓ （X:キレート剤、M:重金属）このようなことから、本発明の方法によれば、重金属錯
体をも効率的に処理し、著しく高い水質の処理水が得ら
れる。

［実施例］以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。

実施例１メッキ工場廃水（pH3.0,COD20ppm,Cu15.9ppm,Fe1.1pp
m）にMgSO₄・7H₂OをMgとして100ppm添加して、NaOHでpH
11とし第１図に示す方法で処理を行なった。なお、MF膜
は孔径0.2μのチューブ状のものを用いた。運転条件は
循環流量8.5l/min、汚泥濃度8000ppm、膜入口圧力2kg/c
m²とした。

処理結果を第１表に示す。

第１表より明らかなように、濾過水量は安定しており、
処理水水質はCu、Fe共に0.1ppm未満と著しく優れてい
る。

比較例１ MgSO₄・7H₂Oの代りにFeCl₃・6H₂O 100ppm（Feとして）
を用いたこと以外は、実施例１と同様にして処理を行な
い、結果を第１表に示した。

第１表より明らかなように、鉄塩法はMg塩凝集法に較べ
処理水がやや悪く濾過水量は約1/3であった。

なお、この場合において鉄塩法の濾過水量が低かったの
は無機ポリマーの濾過特性の差に加えて、鉄塩法では微
量のコロイド状重金属が残留するが、これが膜を閉塞さ
せたためと推定される。

比較例２実施例１と同じ廃水に対し、MgSO₄・7H₂OをMgとして100
ppmでpH11、又は、FeCl₃・6H₂OをFeとして100ppmでpH1
1、又はNaOHでpH11とした後、高分子凝集剤をそれぞれ1
ppm添加してフロックを生成させ、濾紙No.5Aで濾過を行
ない濾液の分析を行なった。結果を第２表に示す。

第２表より明らかなように、Mg塩法の場合は、凝集沈殿
後、濾過方式でMF膜処理と同等の処理水となるが、鉄塩
法はMF膜処理水に較べ劣る。NaOH法ではCuが残留するこ
とから供試水には分散剤又はキレート剤が存在すると推
定される。

実施例２電着塗装廃水（pH6.1,COD 138ppm,Zn 67.1ppm,Cu 2.89p
pm,Ni 8.44ppm,Fe 4.41ppm）にMgSO₄・7H₂O 200ppm（Mg
として）を添加して、NaOHでpH11とし、第１図に示した
方法で処理した。膜の仕様と運転条件は実施例１と同じ
とした。ただし、汚泥濃度は10000ppmとした。

結果を第３表に示す。

第３表に示すように、濾過水量は安定しており、処理水
Zn、Cu、Ni、Feは0.1ppm以下であった。

比較例３廃水をFeCl₃・6H₂O 200ppm（Feとして）で凝集（pH11）
したこと以外は、実施例２と同様に運転した。

結果を第３表に示す。

第３表に示すように、鉄塩凝集法はMg塩凝集法に比べて
処理水質がやや悪く、濾過水量は約1/2であった。

比較例４ Mg塩を添加せず、廃水をNaOHでpH11.4にしたこと以外
は、実施例２と同様に運転した。結果を第３表に示す。

第３表に示すように、NaOH法はMg塩凝集塩法に比べて処
理水質が悪く、濾過水量は約1/3であった。

［発明の効果］以上詳述した通り、本発明の重金属含有廃水の処理方法
によれば、凝集沈殿後、濾過器にて濾過する方式に比べて、装
置の保守管理が容易である。

沈殿池を必要とせず、装置設置面積が約40％程度縮
小される。

Mg系無機ポリマーの優れた凝集効果により、脱水
性、分離性の良好な不溶化物が得られる。

より、MF膜の閉塞が防止され、濾過速度も高めら
れる。また、濾過水量（処理水量）も多い。

重金属錯体の処理も可能とされる。

等の効果が奏され、重金属含有廃水を、簡単な操作で、
効率的に処理し、著しく水質の高い高度処理水を、大量
にかつ迅速に回収することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施の一例を示す系統図である。１……pH調整槽、２……循環槽、３……MF膜分離装置、
４……逆洗水槽。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重金属含有廃水にマグネシウム化合物を添
加した後、pHをアルカリ性に調節し、生成した不溶化物
を精密濾過膜で膜分離することを特徴とする重金属含有
廃水の処理方法。