JPH0325233B2

JPH0325233B2 -

Info

Publication number: JPH0325233B2
Application number: JP57164081A
Authority: JP
Inventors: Tooru Seki
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-09-22
Filing date: 1982-09-22
Publication date: 1991-04-05
Also published as: JPS5955389A

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の詳細な説明〕本発明は、下水、屎尿、屠場廃水、家畜廃水、
水産加工廃水、澱粉廃水、酒精廃水、薬品製造廃
水、重金属含有廃水、製革廃水、染色廃水、鍍金
廃水、含油廃水、病院廃水、電気機械工場廃水、
塵芥処理廃水、食品加工廃水、家庭雑排水等のあ
らゆる環境汚染源汚水をそのままの濃度状態でも
極めて簡単且つ効果的に無臭化処理し浄化し得る
汚濁水の処理方法に関し、より詳細には、煽石を
使用し上記効果を達成し得る汚濁水の処理方法に
関する。従来、各種の濃厚汚濁水や悪臭性汚泥の処理に
おいては、稀釈水を多量使用するために大型処理
容積設備を必要としそのための設備費の過大や管
理保持の熟練等の問題や、処理工程中における臭
気発生、終末処理（重油焼却、セメント固結、投
棄等）に要する膨大な経費等の問題がある。例えば都市下水道規模20万人の場合、活性汚泥
法による処理を行えば、その発生汚泥量はSS（固
形分）250000ppmのもの日量約200m³となり、こ
れを脱水ケーキとして業者委託投棄を行えば、ト
ータルランニングコストは１m³当たり5000円を超
え、即ち１日当たり100万円以上の経費を要し、
しかも二次公害発生の悪影響は依然として残つて
いる。本発明者は、さきに汚濁水及び汚泥に粒度調整
微粉炭、微粒状カーボン及び鉄アルミニウム系凝
集剤を組合わせて添加し処理するとき、短時間の
内に微粉炭粒子を核とする有機性無機性不純物質
の凝集体が形成されて沈降分離し、浄化水が容易
に上澄水として得られることを見出した（特公昭
54−36413号公報参照）。かかる場合には沈降分離
された含炭凝集体は別が極めて容易であり、し
かも連続脱水処理過程においては微粉炭粗粒子が
布にセルフプレコートされ、低負圧（200mmHg
以下の吸引によつても極めて大きい過速度（40
Kg／m²・ｈ以上）が得られ（汎用脱水機の過速
度は２〜20Kg／m²・ｈである）、高い効率によつ
て脱水が可能となり、また得られた脱水ケーキは
含水率が少なく、自然乾燥により更に石炭の有す
る撥水性を利して二次脱水され直ちに無臭の燃料
または肥料として活用し得るという従来法ではな
かつた特長を有している。本発明者はかかる技術的知見に基ずいて、更に
各種汚濁水及び汚泥を効果的に処理る方法につい
て研究を進めたところ、石炭が高温高圧下で地下
において自然コークス化した未利用の煽石を粉化
し、粒度調整したものを単独或いは上記公報に記
載された微粉炭と混合使用すれば、該微粉炭を単
独で使用する場合に比して同等またはそれ以上の
効果が得られることを見出した。尚、煽石とは地下の炭層中或いは上下盤付近に
火山岩が貫入してその熱によつて乾留され変質し
た石炭をいうが、この煽石は普通の無煙炭やコー
クスに比して灰分が多く、また不均質なものが混
在しているために利用上の困難性があり、多くは
未利用のまま地下に放置されている。困みに我国
の埋蔵する石炭資源の中に夾在する煽石は数億ト
ンの量に達するといわれている。即ち、本発明の目的は、未利用のまま地下に多
量に放置されている煽石を有効且つ経済的に利用
した汚濁水の処理方法を提供するにある。本発明によれば、 (a) 煽石粉を10重量％以上の量で含有し且つ粒径
６乃至500メツシユのものを85重量％以上含有
する粒度調整微粉炭、 (b) 加水分解により水酸化アルミニウムまたは水
酸化アルミニウムと水酸化鉄を形成し得る凝集
剤、及び必要により、 (c) PH中和調整剤、とを組み合わせて汚濁水を処理する方法におい
て、汚濁水への添加に先立つて上記粒度調整微粉炭
(a)を５乃至20重量％の濃度で含有せしめた水性懸
濁液を実質的に粒度をこわさない範囲で強力撹拌
を施し、次いでこの処理懸濁液を他の成分ととも
に汚濁水に添加することを特徴とする汚濁水の処
理方法が提供される。本発明の方法で使用する成分(a)の粒度調整微粉
炭は、炭坑の選炭工程において副生する低品位の
沈澱微粉炭、低炭化度亜炭や褐炭及び泥炭等の石
炭類の粒炭を包含し、煽石粉を10重量％以上、特
に20〜50重量％の範囲で含有し、汚濁水の性状に
よつては100％煽石粉であつてもよく、通常篩に
よつて分級し、６〜500メツシユのものに粒度調
整される。本発明においては煽石粉を単独で成分(a)として
使用する場合を除き、煽石粉と他の微粉炭とを混
合して使用するが、この煽石粉と混合使用する微
粉炭としては高品位炭を粒度調整したものでもよ
いが、工業的には上述した比較的低品位微粉炭が
有利に使用される。また販売対象の格外炭とされ
ている商品位置の低い低品位炭、例えば
3500Kcal／Kg〜5000Kcal／Kgの発熱量を有する
高灰分のものも粒度調整して有利に使用でき、本
発明においてはむしろ低品位炭が歓迎される。本発明において成分(a)として使用する粒度調整
微粉炭は、６乃至500メツシユの範囲の粒径のも
のが85重量％以上であることが必要である。６メ
ツシユ篩を通らない粗大粒径のものは沈降現象が
必要以上に急速に行われてスラツジとの吸着凝集
が不充分となり、また500メツシユ篩を通過する
極めて微粉状のものは、凝集は行われても沈降時
間が著しく長くなるからである。本発明の重要な特徴は、煽石粉を10重量％以上
含有する粒度調整微粉炭を使用することにある。本発明において使用する煽石は、火山岩による
変質程度の差異または形態によつて、ハシリ、オ
コリ（無煙）、チクラの３種類に区別されるが、
何れも通常の微粉炭に比して多孔質であり、また
比重も大である。本発明においては、上記何れの
煽石も使用し得、例えばオコリは一般に固定炭素
分75〜85％、揮発分３〜6.5％、及び真比重は1.5
〜1.9の範囲にあり、従つて微粉状にしても汚濁
水の汚濁成分との凝集体は、比重が大であるため
に容易にまた煽石粉が多孔質であるところから的
確に分離沈降が行われ、汚濁成分の除去が有効に
行われる。この成分(a)の粒度調整微粉炭は、汚濁水の性状
によつても異なるが汚濁水のBOD成分（乾量換
算）またはSS成分（固形分、乾量換算）に対し
て20乃至300重量％、特に50乃至100重量％の範囲
で使用することが好適である。本発明においては上述した粒度調整微粉炭(a)を
他の成分の添加に先立つて、該成分(a)を５乃至20
重量％の濃度で含有せしめた水性懸濁液を、実質
的に粒度をこわさない条件下に強力撹拌を施した
後、汚濁水に添加処理するものである。かかる撹拌処理を行うことによつて汚染物質の
吸着、凝集、沈降、分離等の浄化効果が一層改善
され、また処理剤使用量を顕著に少なくし得るの
である。本発明における粒度調整微粉炭スラリーの撹拌
は５重量％よりも低い濃度では効果が得られ難
く、また濃度が20重量％よりも大であるとスラリ
ーが形成され難く、そのため撹拌処理によつて粒
子が容易に破壊されるという不都合を生ずること
となる。更にスラリーの撹拌は多翼撹拌機により少なく
とも300rpmの回転速度で撹拌することが必要で
ある。300rpm未満でも全く効果がないことはな
いが、300rpm以上が好ましい。しかしあまりに
回転数を高くすると煽石粉及び微粉炭が細分され
るばかりでなく、操作も容易でなく、装置面でも
高い強度が要求されるので1000rpm程度までが有
利に採用される。また本発明において使用する成分(a)に配合され
る煽石粉は、比重が大であるので撹拌機のみの撹
拌では懸濁槽の底部にこの煽石粉が沈降するので
槽の底部から圧縮ガス、例えば圧縮空気を吹き込
み撹拌を補助することが望ましい。かくして煽石
粉を均一に分散させた粒度調整微粉炭(a)が調製さ
れる。本発明においては、成分(a)を汚濁水に添加する
に先立つて、水性懸濁液中で撹拌摩擦処理するこ
とによつて、固形分やCOD成分の吸着能や凝集
能を増大させ、これにより使用する粒度調整の煽
石粉及び微粉炭の使用量を約半分にも低減させ得
るのである。一般に粒度調整の微粉炭(a)の粒子は、各種ガス
状物質を吸着しており、更にそのボイド（空隙）
には空気が包蔵されているが、使用に先立つて水
性懸濁液として撹拌すると、これらのガス状物質
や空気が水で排除され、その結果粒子表面が汚濁
水中の除去すべき成分と接触する効率が著しく向
上し、のみならず粒子表面に安定に一様な水膜が
形成され、粒子の周わりに所謂電気二重層が安定
に形成される、即ち粒子のジータ電位が高められ
るのであり、これにより汚濁水中の固形分等の電
気泳動的吸着も促進されることになる。かくして汚濁水への添加に先立つて強力撹拌処
理を行なうことにより、吸着能や凝集能を著しく
高め得るのである。また本発明においては、成分(b)として加水分解
により水酸化アルミニウム又は水酸化アルミニウ
ムと水酸化鉄を形成し得る凝集剤を使用する。この成分(b)の凝集剤は、無機質凝集剤として知
られており、例えば硫酸アルミニウム、硫酸アル
ミニウム−硫酸鉄複合体、アルミン酸ナトリウ
ム、アルミ明バン或いは赤泥硫酸処理物等が包含
されるが、本発明においては、アルミ製錬から廃
出される赤泥を硫酸したもの（特公昭50−27946
号公報参照）が工業的に特に有利に使用できる。本発明方法において使用する成分(b)は、通常成
分(a)及び成分(b)の合計重量に対し、約10乃至50重
量％、特に15乃至40重量％の範囲で使用される。
上記範囲よりも小量であるとフロツクが脆弱とな
り、そのために過時間が長くなる。また上記範
囲よりも多量に使用しても効果を高めることがで
きないので経済的に不利である。しかしながら、
この成分(b)の上記使用量も汚濁液の状態等によつ
て選択変更され得るものであり必ずしも臨界的で
ない。またこの(b)成分以外の公知の無機質凝集
剤、例えばシリカゾル、スズ酸ゾル、イオウのヒ
ドロゾル、硫酸鉄、塩素化緑バン等を併用するこ
とができる。また本発明においては、必要によりPH調整の目
的で成分(c)を使用する。例えば汚濁液が酸性の場
合にはアルアリ剤で中和することにより本発明の
効果を一層高め得る場合が多い。かかる場合に成
分(c)として使用するアルカリ剤としては、アルカ
リ金属類及びアルカリ土類金属類の水酸化物、炭
酸塩、その他の無機弱酸や有機酸の塩が包含さ
れ、１種又は２種以上が併用される。また本発明の処理方法においては、上記(a)乃至
(c)の各成分を組み合わせて汚濁水の処理を行う
が、通常有機高分子凝集剤乃至凝集助剤を更に併
用することにより一層効果を向上させることがで
きる。かかる凝集剤としては例えば、ポリアクリ
ル酸、ポリメタクリル酸、CMC、アルギン酸ソ
ーダ、澱粉、セツケン類、ゼラチン又はアルブミ
ン等の一般に知られたアニオン系、カチオン系或
いはノニオン系の高分子凝集剤、特にアニオン系
の有機高分子が包含され、これらは単独或いは２
種以上を組み合わせて使用できる。これらは処理
すべき汚濁水の状態によつて異なるが、通常0.1
重量％以下の使用量でよく、例えば0.01重量％
（100ppm）以下の極めて少量の添加で充分な場合
が多い。また本発明においては、成分(a)とともに懸濁状
として或いは別個に、平均粒径約100ｍμ程度の
極めて微粒のカーボンを併用することができる。この微粒状カーボンは汚濁液の不純成分（汚濁
成分）を吸着し、成分(a)の粒子と強固な再凝集体
を形成するものであり、かくして過吸引に際し
て汚濁成分が布を通過して液を汚染するとい
う不都合が防止されるとともに、この微粒状カー
ボンは汚濁液に対する脱色性能が極めて優れてい
るのである。かかるカーボンとしてはナフサカー
ボン又はオイルカーボンが適当であり、例えばナ
フサカーボンはナフサのクラツキング工程等にお
いて副生される余剰物であるから、これを好都合
に利用し得ることは極めて有利である。このカーボンは、一般に成分(a)の粒度調整微粉
炭当り５乃至20重量％の範囲で使用することが望
ましいが、汚濁液の状態によつても異なり、必ず
しも臨界的でない。また最終的に捕捉される含炭
汚泥脱水ケーキを特に肥料として使用する場合に
は10重量％以下とすることが望ましい。また本発明においては、前記成分(a)の水性懸濁
液を汚濁液に添加する際に次亜塩素酸カリウムや
酵素賦有の腐触土（特許第1061725号参照）等の
公知の酸化剤を併用して反応時間を短縮すること
も可能である。本発明において使用する(b)及び(c)の成分は、乾
燥状態で使用してもよいし懸濁液または湿潤状態
で加えてもよく、別々に或は予め混合して汚濁水
に添加することができる。本発明の処理方法は、上述した処理剤を添加混
合した後、極めて短時間に吸着、凝集、沈降が起
り、高度に浄化された上澄液が得られ、更には沈
降物の布等による分離も極めて容易で、連続処
理方式が有利に採用できる。通常大量に排出され
る各種排液や汚泥を連続的に処理し得、しかも比
較的少量の処理剤の使用で満足すべき効果が得ら
れる本発明は、工業的に極めて有意義且つ社会に
歓迎されるべき実用的発明である。また各処理剤成分は余剰副産物乃至商品価置の
低い物質であつて、この点においても本発明の社
会的価置は大きい。本発明の処理において連続処理を行う場合に
は、粒度調整された微粉炭成分(a)は水媒体中での
撹拌処理を連続的に行うことが好ましいが、バツ
チ方式でも充分である。連続処理は、例えば汚濁
液と添加処理剤が連続的に投入されて撹拌混合が
行われる混合槽、該混合槽から導管によつて連続
的に注入される固液分離槽及びその底部から連続
的に抜き取られて導管により導かれた凝集沈澱物
の液を別する連続過装置を組み合わせて行う
ことができる。混合槽は汚濁液と処理剤とを充分に混合するた
めに撹拌器を備えることが望ましく、また分離槽
は上澄液をオーバーフローさせ、オーバーフロー
部と底部の凝集沈澱部とが乱れないように混合液
の導入が設計されることが望ましい。また更に連続過装置としては、凝集物の別
が容易であるから、例えば布をエンドレスベル
トに用い、その進行方向を上向きに傾斜させて手
前の下側部に混合液を受ける液だめ部を形成する
ように側板を設け、プレコート層を形成して沈降
した凝集沈澱物を上方に移送させつつ、液だめ部
以降において通常背面から例えば100〜200mmHg
程度の負圧に減圧して脱水する様に設計したもの
が好都合である。得られたケーキの水分は容易に50％以下とな
り、上記過装置においては上部のコンベアロー
ルで布が向きを変えたとき下方に落下するの
で、ケーキを好都合に捕集することができる。本発明の処理法によつて得られた低含水ケーキ
は、２日〜４日の自然風乾によつて容易に30％以
下の含水率とすることができ、それらは通常
3500Kcal／Kg〜5000Kcal／Kgの発熱量を有する
ので、補助燃料を必要とすることなく、そのまま
焼却処理や高熱乾燥処理することができるので甚
だ好都合である。また処理する原液が無害の肥料
成分を含有している場合には、ケーキを土地改良
剤または肥料として利用することも可能である。また本発明においては、汚濁水中の汚濁成分を
凝集沈降せしめた分離上澄水を、粒径16乃至３メ
ツシユの煽石細粒層に陽極又は陰極を有する電解
層において電解過することにより、処理水の水
質を更に純化することが可能となる。従来、活性炭を過剤とする静電気誘導吸着
過槽が知られているが、周知の如く活性炭が高価
であるため工業的に使用することは、経済的不利
益を伴うのである。また使用済みの活性炭を再生
使用するとしてもその再生装置等に多大の経費を
要し、経済的不利益は免れ難い。これに対して本発明の上記態様においては、
過槽として使用する煽石は、既に前述した通り、
特に我国においては未利用のまま数億トンが放置
されており、現在稼行中の諸炭坑においても既存
坑道中に莫大な量が残存しており、非常に安価な
コストで入手し得、経済的な面で顕著な利益がも
たらされるのである。本発明の上記態様において使用する電解過槽
の態様を示す第１図において、この電解槽１に
は、外周壁２の内部に煽石細粒層３を有する内筒
４を備えている。この煽石細粒層３にはスライダ
ツクＳの端子に接続されている陽極が設けら
れ、また外周壁２の内側に沿つて金網５が設けら
れ、この金網５はスライダツクＳの端子に接続
され、陰極としての機能を有する。煽石細粒層３は、煽石細粉を50重量％以上含有
する粒径16乃至３メツシユの細粉炭から成つてい
る。この細粉炭の粒径が上記範囲よりも大である
と、不純物の除去が充分でなく、また上記範囲よ
りも小であると過速度が小となり、過効率が
不満足なものとなる。また煽石細粉の含有量が上
記範囲よりも小であると、やはり過に際して不
純物の除去が充分でない。これは煽石がその天然
生成期において石炭よりも多孔空隙構造に変成さ
れているためと考えられる。即ちこの態様においては、汚濁水中の汚濁成分
を凝集沈降せしめた分離上澄水を、内筒４の上方
開口より導入し、スライダツクＳによりバイアス
電圧を付加された煽石細粒層３中を通過せしめ
る。しかるにこの煽石細粒層３中の細粉炭粒子は
夫々正又は負に帯電しているために、この処理水
中の溶存不純物は電気化学的に分解され、各細粉
炭粒子に吸着される。かくして過された処理水は出口開口６を通つ
て回収される。またこの態様においては、細粉炭粒子が吸着飽
和状態となれば、電場を切り替えてバイアス電圧
を付加し、水等で洗浄すれば、吸着物質が容易に
脱離するので、再生使用が可能となるのである。またこの煽石細粒層を過剤として単純過に
賦しても後述する実施例２に示す通り良好な結果
が得られる。上述した様に本発明による汚濁液の処理法にお
いては、煽石粉を含有する粒度調整微粉炭をその
他の処理剤と組み合わせ使用することによつて、
極めて短時間の内に反応を完了せしめ、吸着、凝
集、沈降分離が行われ、更にまた必要があれば浄
化された上澄水を煽石細粉を含有する細粉炭粒子
を過剤として単純過乃至は電解過を施すこ
とにより高度の浄化水が得られる。また分離沈降
物は急速に圧密化されて固液分離槽の底部から排
出され、次いで連続過装置（特許第942147号、
808330号参照）に導入され、低負圧、高収率のも
とに低含水率（50％以下）の含炭汚泥脱水ケーキ
を得ることができる。この場合、煽石粉を使用し
たことにより撥水性が一層増加し、脱水ケーキの
布剥離も一段と良好となる。本発明の更に特筆すべき利点として、上記含炭
脱水ケーキを燃料化する時には無臭無煙の高発熱
量燃料となることである。この場合に煽石の最大
の欠点とされる爆ぜ現象が全く発生しないのは、
微粉（６乃至500メツシユ）とすることによつて
包蔵されている水分が殆ど脱出すること及び汚濁
液との反応工程の中で変相分解するものと考えら
れる。また燃料としての煽石の他の欠点として高い着
火温度（440〜600℃）を有することが挙げられる
が、これも微粉炭として煽石を含有していない通
常の微粉炭（特許第1000155号参照、着火温度320
〜400℃）と併用することにより、燃料ペレツト
または煉炭として利用する場合にも比較的低温で
着火する。また過剤として使用した煽石含有細粉炭粒子
は、吸着飽和に達した場合には、粉砕機にかけて
所定粒度にして成分(a)の粒度調整微粉炭として再
利用することもできる。本発明を次の例で説明する。実施例１三菱高島炭鉱産の煽石粉をそれぞれ100％、50
％及び０％有する粒度調整微粉炭Ａ、Ｂ、Ｃを調
整し、下記第１表に示す処方に従い、CODが
1900ppmの鍍金工場廃液を処理した。その時のCOD除去率、及び沈澱率、処理水の
色調を併せて第１表に示す。尚、粒度調整微粉炭Ａ、Ｂ、Ｃは共に粒径16乃
至325メツシユのものを90％有する。また沈澱率（SV）は、被処理液に処理剤を添
加攪拌後静置し、30分後の上澄液層の高さh₁、及
び沈降層の高さh₀から下記式により算出される。 SV＝h₀／h₁＋h₀×100（％）尚、粒度調整微粉炭は、約25％のサスペンジヨ
ンとし、これを多翼式混合機で300rpmの回転速
度で、Ａ、Ｂについては底部から空気を送り込み
つつ、30分間撹拌したものを処理液に添加した。

【表】実施例２過剤として煽石粉単独(A)、煽石粉50％含有粒
度調整微粉炭(B)、煽石粉０％の天北炭加工粒度調
整微粉炭(C)及び粒状活性炭(D)を使用し、生活廃水
の活性汚泥法処理水（CODは78ppm）を単純
過及び第１図の過器を使用し電解過に賦し、
その結果を第２表に示した。尚、単純過及び電解過の何れも過速度を
2.7m³／m²・hrで滞溜接触時間を約10分とした。

【表】

【表】【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一の態様で使用する電解
過槽を示す図である。１は過槽、２は外壁、３は煽石細粒層、４は
内筒、５は金網、６は出口開口、Ｓはスライダツ
クを夫々示す。

Claims

【特許請求の範囲】１ (a) 煽石粉を10重量％以上の量で含有し且つ
粒径６乃至500メツシユのものを85重量％以上
含有する粒度調整微粉炭、 (b) 加水分解により水酸化アルミニウムまたは水
酸化アルミニウムと水酸化鉄を形成し得る凝集
剤、及び必要により、 (c) PH中和調整剤、とを組み合わせて汚濁水を処理する方法におい
て、汚濁水への添加に先立つて上記粒度調整微粉炭
(a)を５乃至20重量％の濃度で含有せしめた水性懸
濁液を実質的に粒度をこわさない範囲で強力撹拌
を施し、次いでこの処理懸濁液を他の成分ととも
に汚濁水に添加することを特徴とする汚濁水の処
理方法。