專利名稱：含有害物質(zhì)的水的處理方法及處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含有害物質(zhì)的水的處理方法及處理裝置，更詳細(xì)而言，涉及一種從含有氟、硼、氮化合物、磷和重金屬類等有害物質(zhì)的廢水等中將這些有害物質(zhì)去除的處理系統(tǒng)，該處理系統(tǒng)的捕集有有害物質(zhì)的污泥的固液分離性優(yōu)異，能夠使污泥在短時(shí)間內(nèi)沉降而去除有害物質(zhì)。
本申請(qǐng)主張基于2010年10月29日在日本申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)第2010-244772號(hào)的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容援用于本說明書中。
背景技術(shù)：
以往已知有使排水中所含的有害物質(zhì)捕集到層狀雙氫氧化物而去除的方法。例如，日本專利公開2003-285076號(hào) 公報(bào)(專利文獻(xiàn)I)中記載有如下處理方法:在含有氟的排水中添加2價(jià)金屬離子和3價(jià)金屬離子而生成層狀雙氫氧化物，使氟捕集到該層狀雙氫氧化物的層間。
國(guó)際公開W02005-087664號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)中記載有如下處理方法:混合含有鋁離子和鎂離子的酸性溶液和含有堿的堿性溶液，在酸性溶液和堿性溶液的混合結(jié)束之后，通過不留時(shí)間間隔地立即去除或中和水分來形成以通式=Mg2YxAPx (OH)2 (Αη_)χ/η.πιΗ20(Αη_為陰離子)表示的類水滑石物質(zhì)，使氟等捕集到該物質(zhì)中而固定。
專利文獻(xiàn)1:日本專利公開2003-285076號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:國(guó)際公開W02005-087664號(hào)公報(bào)
以往的上述處理方法為生成水滑石等層狀雙氫氧化物而去除氟的方法，但生成的污泥的沉降性差，存在處理時(shí)間拖延的問題。并且，專利文獻(xiàn)I的處理方法著眼于含氟乳化劑的回收，對(duì)于重金屬類的去除能力是不明確的。另外，專利文獻(xiàn)2的處理方法中，通過將類水滑石物質(zhì)的微晶尺寸控制為20nm以下來提高陰離子交換能，對(duì)于重金屬離子示出了對(duì)鉻的吸附效果，但對(duì)于去除鉻以外的重金屬類的能力是不明確的。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了在以往的上述處理方法中生成的污泥的沉降性差的問題，提供一種對(duì)氟的吸附效果及生成的污泥的沉降性優(yōu)異的處理系統(tǒng)。并且，提供一種去除硼、氮化合物、磷、重金屬類的效果也優(yōu)異，優(yōu)選將硼、氮化合物、磷、重金屬類等有害物質(zhì)與氟一同去除的效果優(yōu)異的處理系統(tǒng)。
本發(fā)明涉及一種由以下技術(shù)方案構(gòu)成的含有害物質(zhì)的水的處理方法。
本發(fā)明的第I形態(tài)為含有害物質(zhì)的水的處理方法，具有:添加工序，將作為層狀雙氫氧化物的成分的難溶性金屬氧化物和可溶性金屬化合物添加至含有害物質(zhì)的水中；反應(yīng)工序，使所述難溶性金屬氧化物、可溶性金屬化合物及含有害物質(zhì)的水在堿性條件下反應(yīng)而生成含有在上述難溶性金屬氧化物的表面形成有層狀雙氫氧化物的污泥的漿料；及固液分離工序，使所述污泥沉降而將所述漿料固液分離，由此將捕集到該污泥中的有害物質(zhì)向系統(tǒng)外去除(排出)。
本發(fā)明的第2形態(tài)為含有害物質(zhì)的水的處理方法，該處理方法在上述第I形態(tài)所涉及的處理方法中，將固液分離的污泥的一部分或全部返送至反應(yīng)工序中，在層狀雙氫氧化物的形成中利用返送的污泥。
本發(fā)明的第3形態(tài)為上述第I或第2形態(tài)所涉及的含有害物質(zhì)的水的處理方法，其中，所述難溶性金屬氧化物為氧化鎂，可溶性金屬化合物為可溶性鋁鹽，在含有害物質(zhì)的水中添加氧化鎂和可溶性鋁鹽，使其在堿性條件下反應(yīng)而在氧化鎂的表面形成水滑石，由此生成含有在該水滑石中捕集有有害物質(zhì)的污泥的漿料并對(duì)含有該污泥的漿料進(jìn)行固液分離。
本發(fā)明的第4形態(tài)為上述第I至第3中任意一形態(tài)所涉及的含有害物質(zhì)的水的處理方法，其中，所述有害物質(zhì)為氟、硼、氮化合物、磷、重金屬類中的任意I種或2種以上，生成含有捕集有有害物質(zhì)的污泥的漿料并對(duì)其進(jìn)行固液分離。
本發(fā)明的第5形態(tài)為上述第I至第4中任意一形態(tài)所涉及的含有害物質(zhì)的水的處理方法，其中，相對(duì)于每IL氟濃度為I 50mg/L的含有害物質(zhì)的水，添加氧化鎂0.05 10g/L、以水中的鋁濃度成為10 1000mg/L的方式添加可溶性鋁鹽，使其在反應(yīng)槽中在pH7 11下反應(yīng)。
本發(fā)明的第6形態(tài)為上述第I至第5中任意一形態(tài)所涉及的有害物質(zhì)的處理方法，其中，靜置生成的含有污泥的漿料 時(shí)，30分鐘后的穩(wěn)定容積為40%以下。
上述的處理方法中，在固液分離工序中靜置含有污泥的漿料，經(jīng)過30分鐘時(shí)，沉淀后的污泥容積(污泥沉淀物容積)變成最初的漿料容積的40%以下。
本發(fā)明的第7形態(tài)為上述第I至第6中任意一形態(tài)所涉及的有害物質(zhì)的處理方法，其中，該處理方法設(shè)置有降低含有害物質(zhì)的水(原水)中所含的有害物質(zhì)及干擾物質(zhì)的前處理工序，在進(jìn)行了前處理的含有害物質(zhì)的水中添加作為層狀雙氫氧化物的成分的難溶性金屬氧化物和可溶性金屬化合物。
上述的處理方法中，在前處理中降低含有害物質(zhì)的水即原水中所含的有害物質(zhì)，并且降低干擾基于層狀雙氫氧化物捕集有害物質(zhì)的成分。
本發(fā)明的第8形態(tài)為上述第I至第7中任意一形態(tài)所涉及的有害物質(zhì)的處理方法，其中，該處理方法設(shè)置有對(duì)從所述漿料中將污泥固液分離的處理水進(jìn)行后處理的后處理工序。
并且，本發(fā)明涉及一種由以下技術(shù)方案構(gòu)成的含有害物質(zhì)的水的處理裝置。
本發(fā)明的第9形態(tài)為一種含有害物質(zhì)的水的處理裝置，其特征在于，
通過管路依次連接有:添加槽，在含有害物質(zhì)的水中添加藥劑；反應(yīng)槽，使添加的藥劑和含有害物質(zhì)的水反應(yīng)而生成含有污泥的漿料；及固液分離槽，將生成的漿料中的污泥從水中分離；添加槽上分別設(shè)置有含有害物質(zhì)的水和可溶性金屬化合物的供給單元，反應(yīng)槽上分別設(shè)置有難溶性金屬氧化物和PH調(diào)節(jié)劑的供給單元，固液分離槽上分別連接有分離出的污泥和處理水的排出管路，向反應(yīng)槽導(dǎo)入在添加槽中添加了可溶性金屬化合物的含有害物質(zhì)的水，反應(yīng)槽中添加難溶性金屬氧化物和PH調(diào)節(jié)劑，通過在堿性條件下的反應(yīng)而生成含有在難溶性金屬氧化物的表面形成有層狀雙氫氧化物的污泥的漿料，向固液分離槽導(dǎo)入含有該污泥的漿料而對(duì)該污泥進(jìn)行沉降分離。
本發(fā)明的第10形態(tài)為一種涉及上述第9形態(tài)的含有害物質(zhì)的水的處理裝置，其中，該處理方法連接有從所述固液分離槽至所述反應(yīng)槽的返送管路，固液分離的污泥的一部分或全部通過該返送管路而被返送至反應(yīng)槽。
本發(fā)明的第11形態(tài)為一種涉及上述第10形態(tài)的含有害物質(zhì)的水的處理裝置，其中，該處理方法連接有從固液分離槽至反應(yīng)槽的返送管路，在上述返送管路的中途設(shè)置有在分離的污泥中添加難溶性金屬氧化物的第二添加槽。
本發(fā)明的處理系統(tǒng)(處理方法及處理裝置)中，生成的污泥的沉降性優(yōu)異，例如，靜置生成的含有污泥的漿料時(shí)，30分鐘后的穩(wěn)定容積為40%以下，由于污泥在短時(shí)間內(nèi)沉降，所以能夠在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行固液分離，且能夠?qū)⒐桃悍蛛x槽小型化。
本發(fā)明的處理系統(tǒng)的氟去除效果優(yōu)異，能夠輕松地將排水中的氟濃度降低至排水基準(zhǔn)[氟8mg/L (海域以外的公用水域)、氟15mg/L (海域)]以下。另外，通過將分離出的污泥返送至反應(yīng)工序，能夠提高氟去除效果，能夠輕松地將排水中的氟濃度降低至環(huán)境基準(zhǔn)(0.8mg/L以下)。并且，能夠?qū)⑴?、氮化合物、磷及重金屬類等有害物質(zhì)與氟一同去除。


圖1A是基 于本發(fā)明的處理方法的污泥顆粒的截面的SEM照片。
圖1B是圖1A的污泥顆粒內(nèi)部(B部分)的成分分析圖。
圖1C是圖1A的污泥顆粒表面(C部分)的成分分析圖。
圖2是對(duì)于本發(fā)明的處理方法和以往的處理方法表示污泥的沉降性的照片。
圖3是表示本發(fā)明的處理方法的工序圖。
圖4是表示本發(fā)明的處理方法中設(shè)置有第二添加槽的例子的工序圖。
圖5是表示設(shè)置有前處理工序及后處理工序的本發(fā)明的處理方法的工序圖。
圖6是基于本發(fā)明的處理方法的污泥的XRD分析譜圖。
具體實(shí)施方式
以下，基于實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說明。
本發(fā)明的處理方法為含有害物質(zhì)的水的處理方法，其具有:添加工序，將作為層狀雙氫氧化物的成分的難溶性金屬氧化物和可溶性金屬化合物添加至含有害物質(zhì)的水中；反應(yīng)工序，使上述難溶性金屬氧化物、可溶性金屬化合物及含有害物質(zhì)的水在堿性條件下進(jìn)行反應(yīng)而生成含有在上述難溶性金屬氧化物的表面形成有層狀雙氫氧化物的污泥的漿料；及固液分離工序，使該污泥沉降而對(duì)含有污泥的漿料進(jìn)行固液分離，由此向系統(tǒng)外去除捕集到該污泥的有害物質(zhì)。
通過該方法能夠?qū)⒋幚淼乃兴挠泻ξ镔|(zhì)向水的系統(tǒng)外去除。
上述含有害物質(zhì)的水的處理方法中，優(yōu)選包括如下工序:將固液分離的污泥的一部分或全部返送至反應(yīng)工序中，在形成層狀雙氫氧化物時(shí)利用返送污泥的工序。
本發(fā)明中，含有害物質(zhì)的水泛指含有有害物質(zhì)的水，包括自然產(chǎn)生及人為產(chǎn)生的各種廢水或排水等。含有害物質(zhì)的水為例如工廠排水或污水、海水、河川水、湖沼或池水、地表的死水、河川等的堰塞區(qū)域的水、地下的流水或死水、暗渠的水等且含有害物質(zhì)的水、或者將被有害物質(zhì)污染的土壤的凈化排水、海水或來自最終處理場(chǎng)的滲水等鹽類濃度較高的排水利用反滲透膜及電滲析等分離(脫鹽處理)成澄清水(淡水)和濃縮水之后的濃縮水等。
作為處理對(duì)象的有害物質(zhì)例如為重金屬類、氟、硼、氮及磷等。重金屬類為鎘、鉛、銅、鋅、鐵、鎳、硒、六價(jià)鉻、砷、錳及銻等。根據(jù)本發(fā)明的處理系統(tǒng)，對(duì)于含有害物質(zhì)的水中所含的這些有害物質(zhì)的任意I種或2種以上具有優(yōu)異的去除效果。
并且，有害物質(zhì)中包含鹵化物離子、各種鹵酸(鹵酸、高鹵酸、亞鹵酸、次鹵酸等)、六氟磷酸離子(PF6_)、硼氟化物離子(BF4_)、硅氟化物離子(SiF62_)、有機(jī)酸、懸浮物質(zhì)(SS)及有機(jī)物等。本發(fā)明的處理系統(tǒng)對(duì)于這些有害物質(zhì)的I種或2種以上具有優(yōu)異的去除效果。
[添加工序]
本發(fā)明的處理系統(tǒng)中，在添加工序中將作為層狀雙氫氧化物的成分的難溶性金屬氧化物和可溶性金屬化合物添加至含有害物質(zhì)的水中。使該混合物在反應(yīng)工序中在堿性條件下反應(yīng)而生成并在上述難溶性金屬氧化物的表面形成有層狀雙氫氧化物的污泥。
難溶性金屬氧化物其表面部分溶解而成為層狀雙氫氧化物的成分源，并且大部分作為未溶解部分而殘留。溶解的難溶性金屬氧化物和可溶性金屬化合物進(jìn)行反應(yīng)而在難溶性金屬氧化物的表面形成層狀雙氫氧化物。并且，溶解的難溶性金屬氧化物成為層狀雙氫氧化物的成分源，并且起到作為堿劑的作用。
作為難溶性金屬氧 化物使用氧化鎂或氧化鈣等。另外，為了形成層狀雙氫氧化物的水滑石，優(yōu)選氧化鎂。該氧化鎂能夠使用氧化鎂單質(zhì)添加。或者，能夠使用如白云石[CaMg(CO3) 2]的燒成物那樣，成分的一部分包含氧化鎂的物質(zhì)或者同時(shí)含有不限于Ca的其他成分以及氧化鎂的物質(zhì)來添加。
作為可溶性金屬化合物能夠使用可溶性鋁鹽或可溶性鐵鹽等。其中，為了形成水滑石優(yōu)選可溶性鋁鹽。具體而言，優(yōu)選聚合氯化鋁、硫酸鋁(硫酸〃 > 卜0、氯化鋁、硝酸鋁等。另外，作為可溶性鋁鹽，能夠利用以高濃度含有鋁的廢液(貴金屬催化劑的回收廢液、溶解了金屬鋁的液體等)。
可溶性鋁鹽的添加量?jī)?yōu)選相對(duì)于氟濃度為I 50mg/L的含有害物質(zhì)的水IL水中的鋁濃度成為10 1000mg/L的量。并且，氧化鎂的添加量?jī)?yōu)選相對(duì)于氟濃度為I 50mg/L的含有害物質(zhì)的水IL成為0.05 10g/L的量。
在含有害物質(zhì)的水中添加難溶性金屬氧化物和可溶性金屬化合物的工序中，可以在添加槽中向含有害物質(zhì)的水中添加可溶性金屬化合物和難溶性金屬氧化物并可將此導(dǎo)入到反應(yīng)槽中?；蛘撸部梢栽谔砑硬壑邢蚝泻ξ镔|(zhì)的水中添加可溶性金屬化合物并將此導(dǎo)入到反應(yīng)槽，且也可在反應(yīng)槽中添加難溶性金屬氧化物及根據(jù)需要添加PH調(diào)節(jié)劑。并且，還可以在將含有害物質(zhì)的水導(dǎo)入到反應(yīng)槽中的管路中向含有害物質(zhì)的水中添加可溶性金屬化合物。
[反應(yīng)工序]
反應(yīng)工序中，部分溶解的難溶性金屬氧化物和可溶性金屬化合物反應(yīng)而在未溶解的難溶性金屬氧化物的表面形成層狀雙氫氧化物。并且，溶解的難溶性金屬氧化物成為層狀雙氫氧化物的成分源，并且起到作為堿劑的作用。反應(yīng)工序的堿性條件優(yōu)選設(shè)為PH7 11。
例如,若作為難溶性金屬氧化物使用氧化鎂且作為可溶性金屬化合物使用可溶性鋁鹽，將它們添加至含有害物質(zhì)的水中，并在堿性條件下(優(yōu)選PH7 11)使其反應(yīng)，則氧化鎂由于難以溶解而大部分作為未溶解部分而殘留，但表面部分溶解，溶離的鎂與鋁反應(yīng)而在氧化鎂表面形成層狀雙氫氧化物。具體而言，鎂和鋁在氧化鎂表面反應(yīng)而形成水滑石[通式=Mg2+HAPx (OH) 2 (An_) x/n.mH20 (An_ 為陰離子)]。
在圖1A 圖1C中示出該狀態(tài)。圖1A是表示污泥顆粒的截面的SEM照片。若對(duì)污泥顆粒內(nèi)部點(diǎn)B進(jìn)行EDX分析，則如圖1B所示鎂成分絕對(duì)居多，表示該為氧化鎂。另一方面，若對(duì)圖1A的污泥顆粒的表面附近的分析點(diǎn)C進(jìn)行EDX分析，則如圖1C所示檢測(cè)出了鎂與鋁的峰值，可知已形成水滑石。
另外，也存在該難溶性金屬氧化物在反應(yīng)工序中水合而成為金屬氫氧化物的情況，因此也可在難溶性金屬氧化物與金屬氫氧化物的共存物質(zhì)的表面形成層狀雙氫氧化物。
上述層狀雙氫氧化物具有在層間包含水分子的層狀結(jié)構(gòu)，具有為了保持電中性而在層間捕集陰離子的性質(zhì)，在與含有害物質(zhì)的水接觸時(shí)，該水中所含的氟、有機(jī)酸、氧陰離子系的硼、氮、磷、硒、六價(jià)鉻、砷、銻等的陰離子的有害物質(zhì)被捕集到層間。另外，形成層狀雙氫氧化物的鎂或鋁的一部分通過與陽離子的重金屬類置換而捕集鎘、鉛、銅、鋅、鐵、鎳、錳等有害重金屬類。并且，懸浮物質(zhì)(SS)與含有層狀雙氫氧化物的污泥凝聚而被捕集，有機(jī)物則吸附于包含層狀雙氫氧化物的污泥的表面而被捕集。這樣，包含有捕集有有害物質(zhì)的層狀雙氫氧化物的污泥沉降，能夠通過將此固液分離來去除有害物質(zhì)。
在反應(yīng)工序中根據(jù)需要能夠添加pH調(diào)節(jié)劑。作為pH調(diào)節(jié)劑可以舉出氫氧化鈉、氫氧化鈣、氧化鈣等堿或硫酸、鹽酸等酸。由此，控制為PH7 11。雖然pH的調(diào)節(jié)無論在反應(yīng)前、反應(yīng)中、反應(yīng)后均可，但為了促進(jìn)層狀雙氫氧化物的形成，優(yōu)選反應(yīng)中或反應(yīng)后。
[固液分離工序]
將含有生成的污泥的漿料導(dǎo)入到固液分離工序來使污泥沉降，將漿料固液分離。通過本發(fā)明的處理方法生成的污泥，由于具有在未溶解的難溶性金屬氧化物(氧化鎂等)的表面形成有層狀雙氫氧化物的結(jié)構(gòu)，因此沉降性良好。
例如，如圖2所示，若將通過本發(fā)明的處理方法生成的污泥漿料放入量筒中靜置30分鐘，則靜置開始時(shí) 的污泥漿料的容積為2300mL，但靜置后的污泥沉淀物部分的容積變成約550mL，穩(wěn)定容積在短時(shí)間內(nèi)變成40%以下，優(yōu)選變成25%以下。在此穩(wěn)定容積是指根據(jù)下式[I]計(jì)算的指標(biāo)。穩(wěn)定溶積較小的一方表示能夠在短時(shí)間內(nèi)將污泥固液分離。
(經(jīng)過一定時(shí)間后的污泥沉淀物容積)/(初期的污泥漿料容積)X 100……[I]
本發(fā)明的處理系統(tǒng)的穩(wěn)定容積較小，因此能夠在短時(shí)間內(nèi)將污泥固液分離。若在導(dǎo)入固液分離槽之前添加凝聚劑，則能夠在更短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行固液分離。凝聚劑能夠使用無機(jī)凝聚劑或陰離子性、陽離子性、非離子性、兩性的高分子凝聚劑。
另外，使用可溶性的鎂鹽(氯化鎂等)代替氧化鎂，將此與可溶性鋁鹽一同添加至含有害物質(zhì)的水中，進(jìn)一步添加氫氧化鈉來調(diào)節(jié)為堿性，通過這種以往的處理方法來生成的含污泥漿料，若將該含污泥漿料放入量筒中靜置30分鐘，則如圖2所示，例如靜置開始時(shí)的初期含污泥漿料的容積為2300mL的漿料，靜置后的污泥沉淀物容積為約2200mL，在30分鐘左右污泥幾乎不沉降。
[污泥返送工序]
本發(fā)明的處理方法中，優(yōu)選將從漿料中固液分離的污泥的一部分或全部返送至反應(yīng)工序中，在形成層狀雙氫氧化物時(shí)使用返送的污泥即可。通過將污泥的一部分或全部返回至反應(yīng)工序中，來促進(jìn)層狀雙氫氧化物的生成，使氟、硼、氮化合物、磷、有害重金屬類等有害物質(zhì)大量捕集到污泥中來提高它們的去除效果。
另外，對(duì)于固液分離的污泥，利用重量和比重或沉降速度之差來將濃縮成難溶性金屬氧化物量較多的污泥返送至反應(yīng)工序中即可。例如，難溶性金屬氧化物量較多的污泥比其他污泥重，因此快速沉降，所以能夠集聚沉降初期的污泥來濃縮成難溶性金屬氧化物量較多的污泥。通過向反應(yīng)工序返送難溶性金屬氧化物量較多的污泥，能夠促進(jìn)層狀雙氫氧化物的生成。例如，作為難溶性金屬氧化物使用氧化鎂時(shí)，通過濃縮氧化鎂量較多的污泥而返送至反應(yīng)工序中，從而能夠促進(jìn)水滑石的生成。
另一方面，未返送至反應(yīng)工序的剩余的污泥能夠?qū)⒋嘶厥斩鳛樗嘣线M(jìn)行資源再利用?；蛘撸軌?qū)⑹Ｓ辔勰嘤米魍寥牢廴净驈U水處理的凈化材料。
[前處理工序]
本發(fā)明的處理方法能夠?qū)㈩A(yù)先降低含有害物質(zhì)的水(原水)中所含的有害物質(zhì)或干擾物質(zhì)的前處理工序設(shè)置在添加工序或反應(yīng)工序之前。通過進(jìn)行前處理能夠進(jìn)一步提高有害物質(zhì)的去除效果。參考圖5。另外，干擾物質(zhì)(干擾成分)是指其本身并非有害物質(zhì)但卻干擾本發(fā)明的處理方法的物質(zhì)。
例如，重金屬、磷酸離子、硝酸離子、硼酸離子、氟、懸浮物質(zhì)、有機(jī)物、硫酸離子、亞硫酸離子、氯化物離子、碳酸離子、溶解的二氧化硅、硅酸離子的一種以上以各自的預(yù)定值以上的濃度含有在含有害物質(zhì)的水中時(shí)，能夠通過前處理工序?qū)舛冉档统傻陀陬A(yù)定值。
具體而言例如，若原水中所含的重金屬類(鎘、鉛、銅、鋅、鐵、鎳、錳、六價(jià)鉻、砷等)的濃度高于20mg/L，則捕集有重金屬類的層狀雙氫氧化物的結(jié)構(gòu)局部崩解，重金屬類等有害物質(zhì)的去除效果可能會(huì)變得不充分。因此也可進(jìn)行降低原水中的重金屬濃度的前處理。不限定前處理的方法。作為前處理，例如可以加入中和劑(NaOH、Ca (OH)2等)將原水的pH調(diào)節(jié)在5 10的范圍內(nèi)，生成重金屬類的氫氧化物沉淀，將此進(jìn)行凝聚沉淀處理來將原水的重金屬濃度設(shè)為低于10mg/L?；蛘?，還可以在原水中添加鋁鹽或鐵鹽之后，加入中和劑(NaOH.Ca (OH)2等)將原水的pH調(diào)節(jié)在5 10的范圍內(nèi)，生成氫氧化物沉淀，在該沉淀中使重金屬共沉淀而對(duì)此進(jìn)行固液分離來將原水的重金屬濃度設(shè)為低于10mg/L。
并且，若原水的磷酸離子的磷濃度高于50mg/L，則磷酸離子與其他有害物質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)而被吸附于層狀雙氫氧化 物，去除其他有害物質(zhì)的效果有可能降低。因此也可進(jìn)行降低原水中的磷酸離子濃度的前處理。不限定前處理的方法。作為前處理，例如在原水中添加鈣鹽(Ca(OH)2等)，生成磷酸鈣鹽而去除來將原水的磷酸離子的磷濃度設(shè)為低于5mg/L即可。
同樣地，若原水的硝酸離子的氮濃度高于200mg/L，則硝酸離子與其他有害物質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)而被吸附于層狀雙氫氧化物，去除其他有害物質(zhì)的效果有可能降低。因此可進(jìn)行降低原水中的硝酸離子濃度的前處理。不限定前處理的方法。作為前處理，例如進(jìn)行生物處理(厭氧反硝化法)來將原水的硝酸離子的氮濃度設(shè)為低于200mg/L即可。
并且，若原水的硼酸離子的硼濃度高于100mg/L，則硼酸離子與其他有害物質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)而被吸附于層狀雙氫氧化物，去除其他有害物質(zhì)的效果有可能降低。因此可進(jìn)行降低原水中的硼酸離子濃度的前處理。不限定前處理的方法。作為前處理，例如在具有甲基葡萄糖胺基的螯合樹脂中通液原水而吸附硼酸離子來將原水的硼酸離子的硼濃度設(shè)為低于100mg/L即可。
另外，若原水的氟濃度高于50mg/L，則層狀雙氫氧化物的所需量增加，因此有時(shí)投入的藥劑量增多。因此可進(jìn)行降低原水中的氟濃度的前處理。不限定前處理的方法。作為前處理，例如添加鈣鹽而生成難溶性的氟化鈣，對(duì)此進(jìn)行固液分離來將氟濃度設(shè)為低于50mg/L 即可。
并且，若原水中所含的懸浮物質(zhì)(SS)的濃度高于60mg/L，則捕集到懸浮物質(zhì)中的層狀雙氫氧化物的結(jié)構(gòu)局部崩解，有時(shí)去除有害物質(zhì)的效果變得不充分。因此可進(jìn)行降低原水中的懸浮物質(zhì)濃度的前處理。不限定前處理的方法。作為前處理，例如添加無機(jī)凝聚劑或高分子凝聚劑而將懸浮物質(zhì)沉淀分離來將原水的懸浮物質(zhì)的濃度設(shè)為低于20mg/L即可。
同樣地，若原水中所含的有機(jī)物的濃度的COD高于200mg/L，則捕集了有機(jī)物的層狀雙氫氧化物的結(jié)構(gòu)局部崩解，有時(shí)去除有害物質(zhì)的效果變得不充分。因此可進(jìn)行降低原水中的有機(jī)物濃度的前處理。不限定前處理的方法。作為前處理，例如通過生物處理法(活性污泥法等)或促進(jìn)氧化法(紫外線氧化或光催化劑等)等將原水的有機(jī)物濃度的COD設(shè)為低于80mg/L即可。
在前處理工序中，若去除原水中所含的干擾成分則能夠進(jìn)一步提高處理效果。作為干擾成分的有硫酸離子、亞硫酸離子、氯化物離子、碳酸離子、溶解的二氧化硅或硅酸離罕坐丁寸ο
例如，若原水中所含的硫酸離子濃度高于1500mg/L，則硫酸離子與有害物質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)而被吸附于層狀雙氫氧化物，去除有害物質(zhì)的效果有可能降低。因此可進(jìn)行降低原水中的硫酸離子濃度的前處理。不限定前處理的方法。作為前處理，例如在原水中添加Ca鹽或Ba鹽而生成難溶性的硫酸鹽，將此進(jìn)行固液分離來降低硫酸離子濃度。在使用Ca鹽時(shí)能夠?qū)⒘蛩犭x子降低至低于1000mg/L。使用Ba鹽時(shí)能夠?qū)⒘蛩犭x子降低至低于5mg/L。
并且，若原水的亞硫酸離子濃度高于50mg/L，則亞硫酸離子與鋁離子反應(yīng)，因此有時(shí)需要增加鋁的添加量。并且，亞硫酸離子與有害物質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)而被吸附于層狀雙氫氧化物，去除有害物質(zhì)的效果有可能降低。因此可進(jìn)行降低原水中的亞硫酸離子濃度的前處理。不限定前處理的方法。作為前處理 ，例如在原水中添加過氧化氫等氧化劑而將亞硫酸離子氧化成硫酸離子來將原水的亞硫酸離子設(shè)為低于10mg/L即可。
并且，若原水的氯化物離子濃度高于2000mg/L，則氯化物離子與有害物質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)而被吸附于層狀雙氫氧化物，去除有害物質(zhì)的效果有可能降低。因此可進(jìn)行降低原水中的氯化物離子濃度的前處理。不限定前處理的方法。作為前處理，例如通過電解分解將氯氣化而去除，或者通過反滲透法或電滲析法等膜處理將氯化物離子濃度設(shè)為低于1000mg/L即可。
若原水的碳酸離子濃度高于500mg/L，則碳酸離子與有害物質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)而被吸附于層狀雙氫氧化物，去除有害物質(zhì)的效果有可能降低。因此可進(jìn)行降低原水中的碳酸離子濃度的前處理。不限定前處理的方法。作為前處理，例如曝氣而使碳酸離子氣散或者添加Ca鹽而生成難溶性的碳酸鹽，對(duì)此進(jìn)行固液分離來將碳酸離子的濃度設(shè)為低于50mg/L即可。
若原水的溶解的二氧化硅或硅酸離子的Si濃度高于20mg/L，則捕集有溶解的二氧化硅或硅酸離子的層狀雙氫氧化物的結(jié)構(gòu)部分崩解，有時(shí)去除有害物質(zhì)的效果變得不充分。因此可進(jìn)行降低原水中的溶解的二氧化硅或硅酸離子濃度的前處理。并不限定前處理的方法。作為前處理，例如添加鐵鹽或鋁鹽，并且加入中和劑(NaOH、Ca (OH)2等)來將原水的pH調(diào)節(jié)在5 10的范圍內(nèi)，生成氫氧化物沉淀，在該沉淀中使溶解的二氧化硅或硅酸離子共沉淀，將此進(jìn)行固液分離來將原水的溶解的二氧化硅或硅酸離子的Si濃度設(shè)為低于10mg/L 即可。
[后處理工序]
并且，本發(fā)明的處理方法能夠設(shè)置對(duì)分離出污泥的液體成分(處理水)進(jìn)行后處理的工序。參考圖5。
存在在固液分離工序中將漿料中的污泥分離之后剩余的液體成分(處理水)中殘留有有機(jī)物或懸浮物質(zhì)、氮化合物的情況或者處理水的PH為9以上的情況。因此，可設(shè)置處理水的后處理工序。不限定后處理方法。
對(duì)于處理水中所含的有機(jī)物，例如通過生物處理法(活性污泥法等)或促進(jìn)氧化法(紫外線氧化或光催化劑等)等將有機(jī)物的COD濃度設(shè)為低于80mg/L即可。并且，對(duì)于處理水中所含的懸浮物質(zhì)(SS)，例如添加無機(jī)凝聚劑或高分子凝聚劑而將懸浮物質(zhì)沉降分離來將懸浮物質(zhì)的濃度設(shè)為低于20mg/L即可。另外，對(duì)于處理水中所含的氮化合物，例如進(jìn)行生物處理(硝化反硝化法等)來將氮濃度設(shè)為低于60mg/L即可。
由于存在處理水的pH成為9以上的情況，因此pH較高時(shí)在處理水中添加硫酸或鹽酸等進(jìn)行中和處理以使PH成為6 8即可。
[處理裝置]
在圖3及圖4中示出本發(fā)明的處理裝置的結(jié)構(gòu)及使用處理裝置的處理工序。
圖示的處理裝置中設(shè)置有在含有害物質(zhì)的水(原水)中添加藥劑的添加槽10和使添加的藥劑反應(yīng)而生成污泥的反應(yīng)槽30及對(duì)生成的污泥進(jìn)行分離的固液分離槽40，該添加槽10、反應(yīng)槽30及固液分離槽40通過管路50依次連接。
在固液分離槽40上分別連接有排出分離出的處理水和污泥的排出管路51、52，污泥的排出管路52上連接有將分離出的污泥的一部分或全部返送至反應(yīng)槽30的返送管路53。圖4所示的處理系統(tǒng)中，在返送管路53的中途設(shè)置有第二添加槽20。
添加槽10上連 接有含有害物質(zhì)的水的供給管路60和可溶性金屬化合物的供給管路61。另外，可省略添加槽10而連接管路60和管路61，在管路內(nèi)向原水中添加可溶性金屬化合物。
圖3的裝置例子中，反應(yīng)槽30上設(shè)置有難溶性金屬氧化物的供給管路62和pH調(diào)節(jié)劑的供給管路63。在圖4的裝置例子中，第二添加槽20上設(shè)置有難溶性金屬氧化物的供給管路62。
添加槽10中，在含有害物質(zhì)的水中添加聚氯化鋁等可溶性金屬化合物，并將此導(dǎo)入到反應(yīng)槽30中。圖3的裝置例中，在反應(yīng)槽30中通過管路53添加污泥，并進(jìn)一步通過管路62添加難溶性金屬氧化物。圖4的裝置例子中，分離出的污泥在第二添加槽20中通過管路62添加難溶性金屬氧化物之后導(dǎo)入到反應(yīng)槽30中。
反應(yīng)槽30中通過管路63添加pH調(diào)節(jié)劑，反應(yīng)槽內(nèi)控制為pH7 11。并且，雖然反應(yīng)既可以是開放系統(tǒng)也可以是封閉系統(tǒng)，但存在由于二氧化碳的吸收而阻礙有害物質(zhì)的去除的可能性，因此反應(yīng)槽30優(yōu)選為反應(yīng)系統(tǒng)難以吸收二氧化碳的結(jié)構(gòu)。一般而言優(yōu)選封閉系統(tǒng)的反應(yīng)槽。
反應(yīng)槽30中，難溶性金屬氧化物的表面一部分溶解而與可溶性金屬化合物在堿性條件下(優(yōu)選PH7 11)反應(yīng)，生成在難溶性金屬化合物表面形成有水滑石等層狀雙氫氧化物的污泥。反應(yīng)槽30中，系統(tǒng)處于污泥顆粒在水中分散的漿料的狀態(tài)。含有污泥的漿料被導(dǎo)入到固液分離槽40中，使污泥沉降而被固液分離?？稍趯?dǎo)入到固液分離槽40之前添加凝聚劑。也可連接凝聚劑供給管路和管路50而在管路內(nèi)添加凝聚劑，還可設(shè)置凝聚劑添加槽，在該凝聚劑添加槽中通過管路50加入含有污泥的漿料，并且通過凝聚劑供給管路添加凝聚劑。分離出的污泥的一部分或全部通過管路53返送至反應(yīng)槽30。一部分污泥可脫水后廢棄，也可回收作為水泥原料進(jìn)行資源再利用，或者也可用作土壤污染或廢水處理的凈化材料。
本發(fā)明的處理裝置例如能夠設(shè)置為可車載或者可分離成添加槽和反應(yīng)槽及固液分離槽等單元的便攜式裝置。
實(shí)施例
以下，將本發(fā)明的實(shí)施例與比較例一同表示。另外，這些各例子中氟濃度通過離子電極法進(jìn)行測(cè)定。并且，硼濃度、鉻(VI)濃度、砷濃度、銅濃度、錳濃度及鋅濃度通過ICP發(fā)射光譜分析法進(jìn)行測(cè)定。硒濃度、鎘濃度及鉛濃度通過ICP質(zhì)量分析法進(jìn)行測(cè)定。
[實(shí)施例1]
通過圖4所示的處理系統(tǒng) 對(duì)含氟水進(jìn)行如下處理。首先，將含氟水(氟濃度20mg/L)導(dǎo)入到添加槽10中，且將聚氯化鋁以鋁濃度在水中成為240mg/L的方式添加。另一方面，將在固液分離槽40中分離的污泥所有的量返送至第二添加槽20中，在此相對(duì)于含氟水IL添加lg/L的氧化鎂。將該污泥導(dǎo)入到反應(yīng)槽30，與添加有聚氯化鋁的含氟水進(jìn)行混合并攪拌30分鐘，使其在20°C的溫度下反應(yīng)30分鐘。反應(yīng)后，作為pH調(diào)節(jié)劑添加氫氧化鈉而調(diào)節(jié)至PH8.5 9.5之后，將生成的含有污泥的漿料導(dǎo)入到固液分離槽40 (濃縮槽)中靜置20小時(shí)而使污泥沉降。另外，在導(dǎo)入到固液分離槽40之前含有污泥的漿料中添加陰離子性高分子凝聚劑2mg/L。將在固液分離槽40中分離的污泥所有的量如前所述導(dǎo)入到第二添加槽20中，相對(duì)于含氟水IL添加氧化鎂lg/L并使其返回反應(yīng)槽30。將該污泥的生成重復(fù)15次。處理?xiàng)l件示于表I中，處理結(jié)果示于表2中。并且，在圖6中示出污泥的X射線分析圖表。在圖6中1st IOth為重復(fù)次數(shù)。另外，initial為通過進(jìn)行了除污泥返送以外的上述處理的初期循環(huán)而得到的污泥的X射線分析圖表。
如處理結(jié)果所示，在重復(fù)次數(shù)的第I次，能夠?qū)⑻幚硭姆鷿舛冉档椭梁Ｓ蛞酝獾墓盟虻呐潘鶞?zhǔn)(8mg/L)以下，并且，在重復(fù)次數(shù)的第12次，能夠?qū)⑻幚硭姆鷿舛冉档椭镰h(huán)境基準(zhǔn)(0.8mg/L以下)。另外，如污泥的X射線分析圖表所示，與氧化鎂一同出現(xiàn)有水滑石的峰值，可知在氧化鎂的表面形成有水滑石。重復(fù)次數(shù)為I次時(shí)水滑石的峰值較小，重復(fù)次數(shù)為5次以后時(shí)水滑石的峰值變大，與重復(fù)次數(shù)成比例增大。
[表I]
權(quán)利要求
1.一種含有害物質(zhì)的水的處理方法，其具有: 添加工序，將作為層狀雙氫氧化物的成分的難溶性金屬氧化物和可溶性金屬化合物添加至含有害物質(zhì)的水中； 反應(yīng)工序，使所述難溶性金屬氧化物、可溶性金屬化合物及含有害物質(zhì)的水在堿性條件下反應(yīng)而生成含有在上述難溶性金屬氧化物的表面形成有層狀雙氫氧化物的污泥的漿料；及 固液分離工序，使所述污泥沉降而將所述漿料固液分離，由此向系統(tǒng)外去除捕集到該污泥中的有害物質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有害物質(zhì)的水的處理方法，其中， 將固液分離的污泥的一部分或全部返送至反應(yīng)工序中，在層狀雙氫氧化物的形成中利用返送的污泥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有害物質(zhì)的水的處理方法，其中， 所述難溶性金屬氧化物為氧化鎂，所述可溶性金屬化合物為可溶性鋁鹽，在含有害物質(zhì)的水中添加氧化鎂和可溶性鋁鹽，使其在堿性條件下反應(yīng)而在氧化鎂的表面形成水滑石，由此生成含有在該水滑石中捕集有有害物質(zhì)的污泥的漿料并對(duì)該漿料進(jìn)行固液分離。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含有害物質(zhì)的水的處理方法，其中， 所述難溶性金屬氧化物為氧化鎂，所述可溶性金屬化合物為可溶性鋁鹽，在含有害物質(zhì)的水中添加氧化鎂和可溶性鋁鹽，使其在堿性條件下反應(yīng)而在氧化鎂的表面形成水滑石，由此生成含有在該水滑石 中捕集有有害物質(zhì)的污泥的漿料并對(duì)該漿料進(jìn)行固液分離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的含有害物質(zhì)的水的處理方法，其中， 所述有害物質(zhì)為氟、硼、氮化合物、磷、重金屬類中的任意I種或2種以上，生成含有捕集有有害物質(zhì)的污泥的漿料并對(duì)其進(jìn)行固液分離。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的含有害物質(zhì)的水的處理方法，其中， 相對(duì)于每IL氟濃度為I 50mg/L的含有害物質(zhì)的水，添加氧化鎂0.05 10g/L、以水中的鋁濃度成為10 1000mg/L的方式添加可溶性鋁鹽，使其在反應(yīng)槽中在pH7 11下反應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的含有害物質(zhì)的水的處理方法，其中， 靜置生成的含有污泥的漿料時(shí)，30分鐘后的穩(wěn)定容積為40%以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的含有害物質(zhì)的水的處理方法，其中， 該處理方法設(shè)置有降低含有害物質(zhì)的水中所含的有害物質(zhì)及干擾物質(zhì)的前處理工序，在進(jìn)行了前處理的含有害物質(zhì)的水中添加作為層狀雙氫氧化物的成分的難溶性金屬氧化物和可溶性金屬化合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的含有害物質(zhì)的水的處理方法，其中， 該處理方法設(shè)置有對(duì)從所述漿料中將污泥固液分離的處理水進(jìn)行后處理的后處理工序。
10.一種含有害物質(zhì)的水的處理裝置，其特征在于， 通過管路依次連接有: 添加槽，在含有害物質(zhì)的水中添加藥劑； 反應(yīng)槽，使添加的藥劑和含有害物質(zhì)的水反應(yīng)而生成含有污泥的漿料；及固液分離槽，將生成的漿料中的污泥從水中分離， 添加槽上分別設(shè)置有含有害物質(zhì)的水和可溶性金屬化合物的供給單元， 反應(yīng)槽上分別設(shè)置有難溶性金屬氧化物和PH調(diào)節(jié)劑的供給單元， 固液分離槽上分別連接有分離出的污泥和處理水的排出管路， 向反應(yīng)槽導(dǎo)入在添加槽中添加了可溶性金屬化合物的含有害物質(zhì)的水， 反應(yīng)槽中添加難溶性金屬氧化物和pH調(diào)節(jié)劑， 通過在堿性條件下的反應(yīng)而生成在難溶性金屬氧化物的表面形成有層狀雙氫氧化物的污泥， 向固液分離槽導(dǎo)入含有該污泥的漿料而對(duì)該污泥進(jìn)行沉降分離。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的含有害物質(zhì)的水的處理裝置，其中， 該處理裝置連接有從固液分離槽至反應(yīng)槽的返送管路，固液分離的污泥的一部分或全部通過該返送管路而被返送至反應(yīng)槽。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的含有害物質(zhì)的水的處理裝置，其中， 該處理裝置連接有從固液分離槽至反應(yīng)槽的返送管路，在上述返送管路的中途設(shè)置有在分離的污泥中添加難溶性金屬 氧化物的第二添加槽。
全文摘要
本發(fā)明提供一種含有害物質(zhì)的水的處理方法及處理裝置。本發(fā)明的含有害物質(zhì)的水的處理方法具有添加工序，將作為層狀雙氫氧化物的成分的難溶性金屬氧化物和可溶性金屬化合物添加至含有害物質(zhì)的水中；反應(yīng)工序，使所述難溶性金屬氧化物、可溶性金屬化合物及含有害物質(zhì)的水在堿性條件下反應(yīng)而生成包含在上述難溶性金屬氧化物的表面形成有層狀雙氫氧化物的污泥的漿料；及固液分離工序，使所述污泥沉降而將所述漿料固液分離，由此向系統(tǒng)外去除捕集到該污泥中的有害物質(zhì)。
文檔編號(hào)C02F1/58GK103180251SQ201180051370
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者二瓶智也, 林浩志 申請(qǐng)人:三菱綜合材料株式會(huì)社