特許 6473885 めっき廃水処理工程

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6473885

(24)【登録日】2019年2月8日

(45)【発行日】2019年2月27日

(54)【発明の名称】めっき廃水処理工程

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/28 20060101AFI20190218BHJP

   C02F 1/62 20060101ALI20190218BHJP

   C02F 1/36 20060101ALI20190218BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/28 B

   C02F1/62 Z

   C02F1/36

   C02F1/28 J

【請求項の数】4

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2017-520971(P2017-520971)

(86)(22)【出願日】2017年3月6日

(65)【公表番号】特表2018-513771(P2018-513771A)

(43)【公表日】2018年5月31日

(86)【国際出願番号】CN2017075734

(87)【国際公開番号】WO2017152817

(87)【国際公開日】20170914

【審査請求日】2017年5月19日

(31)【優先権主張番号】201610135746.2

(32)【優先日】2016年3月10日

(33)【優先権主張国】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】518459938

【氏名又は名称】深▲ゼン▼市欧科力科技有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100091683

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼川 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】周艶紅

【審査官】 富永 正史

(56)【参考文献】

【文献】 中国特許出願公開第１０６２１９７９６（ＣＮ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０２３５１２７１（ＣＮ，Ａ）

【文献】 中国特許第１０１２０５０８８（ＣＮ，Ｂ）

【文献】 中国特許出願公開第１０１２０４６４４（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０９７９９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １／００−１１／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

産業廃棄物である赤泥、農業廃棄物である藁及び海水を用いてめっき廃水中の重金属イオンを処理するめっき廃水処理工程であって、具体的には、
Ａ．藁とめっき廃水を混合するステップであって、藁を粉砕し、粉砕した藁とめっき廃水を３０〜５０分攪拌混合して備え、めっき廃水１リットルあたりに投入する藁の質量を４０〜５０ｇとするステップと、
Ｂ．海水と赤泥を混合するステップであって、海水と赤泥を２０〜３０分攪拌混合し、ｐＨを８．５〜９．５に調節して２〜３時間静置した後に、濾過することで濾液を取得して備え、海水１リットルあたりに投入する赤泥の質量を２００〜３００ｇとするステップと、
Ｃ．金属イオンを吸着するステップであって、ステップＡの混合液とステップＢの濾液を混合し、超音波振動により３０〜５０分混合して３〜５時間静置してから、再び超音波振動で２０〜３０分混合し、１〜２時間静置した後に濾過するステップと、
Ｄ．ステップＣで取得した濾液をｐＨ７に調整するステップと、を含むことを特徴とするめっき廃水処理工程。

【請求項2】

ステップＡにおいて、藁の粉砕粒径は６０〜１００メッシュであることを特徴とする請求項１記載のめっき廃水処理工程。

【請求項3】

ステップＡにおいて、粉砕した藁とめっき廃水を混合する前に、粉砕した藁を空気排除条件下において２５０〜３５０℃で加熱し、加熱時間を１．５〜３時間とすることを特徴
とする請求項１記載のめっき廃水処理工程。

【請求項4】

前記めっき廃水は、クロム含有廃水、銅含有廃水、ニッケル含有廃水、カドミウム含有廃水、亜鉛含有廃水及び銀含有廃水であることを特徴とする請求項１記載のめっき廃水処理工程。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は汚水処理の技術分野に関し、特に、めっき廃水処理工程に関する。

【背景技術】

【0002】

中国経済の発展は、工業、特に加工業の下支えなくしてはあり得ない。また、中国の加工業においては、めっき業界が重要な力となっている。しかし、めっき工業の発展に伴い、めっき廃水による公害問題が日々深刻さを増している。めっきにより排出されるめっき廃水には各種の重金属イオンが含有されており、廃水中の重金属イオンを処理しないまま自然環境に排出してしまうと、人間やその他生物の生存に計り知れない被害をもたらすことになる。そのため、めっき廃水処理に関する研究は必須である。

【0003】

重金属汚染廃水の管理方法にはいくつかあるが、現在のめっき廃水処理方法の中では化学的処理法が確実とされている。しかし、この方法には、処理効率が悪い、処理深度が浅い、更には大量の化学薬剤を使用せねばならないことから処理コストが極めて高い、といった欠点がある。その他の方法の場合にも、投資が嵩む、エネルギー消費が大きい、操作が困難、二次汚染が発生しやすい等の問題が同等に存在している。

【0004】

一方、赤泥は、ボーキサイトから酸化アルミニウムを抽出した後に排出される産業固形廃棄物である。一般的には酸化鉄の含有量が多く、外観が赤い泥土に似ていることから赤泥と呼ばれる。通常、酸化アルミニウムを１トン生産するごとに、平均で１．０〜２．０トンの赤泥が発生する。中国では赤泥の年間排出量が数百万トンにも達しているが、現状の赤泥処理工程は複雑であり、コストも嵩んでしまう。よって、十分且つ有効な処理ができないばかりか、広大なストックヤードに積載するために多くの土地が占有されている。更には、環境汚染の発生も深刻である。

【0005】

また、成熟した農作物の茎や葉の部分を総称して藁という。農作物の光合成産物は半分以上が藁に存在するため、藁には、窒素、リン、カリウム、カルシウム、マグネシウム、有機物等が豊富に含有される。即ち、藁は様々な用途に用いられる再生可能な生物資源である。中国では農業生産量の増加に伴い大量の藁が蓄積されているが、再利用率は低く、余剰藁の大部分が焼却処理されている。そのため、大量の有効資源が無駄となっているだけでなく、藁の焼却によりスモッグが発生することもある。また、大量の有毒・有害物質の発生により、人間やその他生物の健康が脅かされている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記の課題を解決するために、本発明は、汚染物である赤泥と農村廃棄物である藁を代用することで大量の化学薬剤の使用を減少させ、めっき廃水を有効に処理可能とするとともに、赤泥と藁の総合利用を実現することで、廃棄物で廃棄物を処理し、処理コストを削減するとともに、効率よく環境を保護するめっき廃水処理工程を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を実現するために、本発明は以下の技術方案を用いる。

【0008】

即ち、産業廃棄物である赤泥、農業廃棄物である藁及び海水を用いてめっき廃水中の重金属イオンを処理するめっき廃水処理工程であって、具体的に以下のステップを含む。

【0009】

Ａ．藁とめっき廃水を混合するステップ：藁を粉砕し、粉砕した藁とめっき廃水を３０〜５０分攪拌混合して備える。めっき廃水１リットルあたりに投入する藁の質量は４０〜５０ｇとする。当該ステップでは、藁とめっき廃水を攪拌混合すると、めっき廃水によって藁が加水分解し、めっき廃水中の重金属イオンを初期段階として吸着する。これにより、めっき廃水中の重金属イオンの一部が除去される。なお、藁を粉砕してからめっき廃水と混合することで、藁の表面積が大きくなり、吸着効果が高まるとの利点がある。

【0010】

Ｂ．海水と赤泥を混合するステップ：海水と赤泥を２０〜３０分攪拌混合し、ｐＨを８．５〜９．５に調節して２〜３時間静置した後に、濾過することで濾液を取得して備える。海水１リットルあたりに投入する赤泥の質量は２００〜３００ｇとする。経験的に、赤泥のｐＨはたいへん高く、浸出液のｐＨ値は１２．１〜１３．５となることが知られている。ｐＨ値が高くなる原因としては、赤泥中のアルミノケイ酸ナトリウム水和物にＮａ_２Ｏが含有されていることが影響している。これに対し、海水中には大量のＣａＣｌ_２、ＭｇＳＯ_４、ＮａＣｌが含有されており、これらが赤泥中のＮａ_２Ｏと交換されることでＮａ_２Ｏを除去する目的が達せられ、Ｎａ_２Ｏの含有量を０．８％以下まで低下させられる。これにより、赤泥のｐＨが低下するため、海水で処理された赤泥は工業生産セメントの原料要求を満たすことになる。

【0011】

Ｃ．金属イオンを吸着するステップ：ステップＡの混合液とステップＢの濾液を混合し、超音波振動により３０〜５０分混合して３〜５時間静置してから、再び超音波振動で２０〜３０分混合し、１〜２時間静置した後に濾過する。当該ステップでは、濾液のｐＨが海水処理後に８．５〜９．５に調節されているため、アルカリ条件である第２濾液と第１濾液とが混合されるとともに、超音波振動によって十分に混ぜ合わされる。これにより、ステップＡの重金属イオンがアルカリ条件下で十分に加水分解されて沈殿物を形成する。また、ステップＡの藁がアルカリ条件下で加水分解されて形成される水酸基とカルボニル基によって、金属イオンをいっそう有効に吸着可能となる。以上２つのメカニズムと相互作用によって、めっき廃水中の重金属イオンが有効に除去されるため、良好な浄化効果を備えることになる。

【0012】

Ｄ．ステップＣで取得した濾液をｐＨ７に調整する。

【0013】

具体的に、ステップＣにおいて、第１濾液と第２濾液の体積比率は１：０．８〜１．２である。

【0014】

具体的に、ステップＡにおいて、藁の粉砕粒径は６０〜１００メッシュである。

【0015】

具体的には、ステップＡにおいて、粉砕した藁とめっき廃水を混合する前に、粉砕した藁を空気排除条件下において２５０〜３５０℃で加熱する。なお、加熱時間は１．５〜３時間とする。当該方案では、藁を空気排除下で加熱調節して炭化させる。炭化した藁の表面には含酸素官能基が豊富に含まれることから、炭化藁は高ｐＨ下において表面に大量の負電荷を保有し、重金属の陽イオンに対して強い吸着能力を有する。炭化した藁は、めっき廃水中の重金属イオンに対する吸着効果がより良好なため、浄化効果がいっそう強力となる。また、炭化した藁は燃料として回収され、再利用が可能なため、環境にやさしく、二次汚染が発生しない。

【0016】

具体的に、前記めっき廃水は、クロム含有廃水、銅含有廃水、ニッケル含有廃水、カドミウム含有廃水、亜鉛含有廃水及び銀含有廃水である。

【発明の効果】

【0017】

本発明は、以下のような有益な効果を有する。
１．農業廃棄物である藁、産業廃棄物である赤泥及び海水を総合利用してめっき廃水を処理することで、めっき廃水中の重金属におけるゼロエミッションを実現可能であり、処理効果が良好となる。
２．構築物の建築を一切必要としないほか、処理過程においてその他いかなる化学薬剤も使用しないため、処理コストを極めて低く抑えつつ、処理後の排出基準を満たすことができる。
３．処理原料の入手先が広範囲に及び、且つ、いずれの原料も廃棄物であることから、廃棄物による廃棄物の処理と総合利用が実現される。また、処理後の藁及び赤泥廃棄物は回収のうえで再利用することが可能なため、二次汚染が生じず、省エネとなり、環境にも優しい。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下に、具体的実施例によって本発明を更に説明する。

【0019】

めっき廃水は、東莞市の某めっき製品有限公司から入手し、めっき廃水中の主な重金属イオン濃度として、Ｃｒ^６＋：７６ｍｇ／Ｌ、Ｃｕ^２＋：３４ｍｇ／Ｌ、Ｚｎ^２＋：４７ｍｇ／Ｌ、Ｎｉ^２＋：３０ｍｇ／Ｌ、Ａｇ^＋：２２ｍｇ／Ｌ、ＣＤ^２＋：５２ｍｇ／Ｌが測定された。めっき廃水のｐＨは２．５であった。また、赤泥は河北省の某新素材有限公司から入手し、ｐＨ値は１３．５であった。

【0020】

実施例１
めっき廃水のサンプルを１０Ｌ準備した。また、藁を粒径６０メッシュの粒子となるまで粉砕し、４００ｇ計量した。そして、めっき廃水に藁粒子を投入して３０分攪拌混合した。続いて、海水を１０Ｌ取り、２０００ｇの赤泥を海水に加えて２０分攪拌混合し、ｐＨ値を８．５に調節した。これを２時間静置して濾過し、濾液を取得した。そして、藁とめっき廃水の混合液と濾液とを混合し、超音波振動により３０分混合して３時間静置した。その後、再び超音波振動で２０分混合し、１時間静置した後に濾過した。濾液のｐＨは７に調節した。

【0021】

実施例２
めっき廃水のサンプルを１０Ｌ準備した。また、藁を粒径８０メッシュの粒子となるまで粉砕し、５００ｇ計量した。そして、めっき廃水に藁粒子を投入して４０分攪拌混合した。続いて、海水を１０Ｌ取り、３０００ｇの赤泥を海水に加えて２０分攪拌混合し、ｐＨ値を９に調節した。これを２時間静置して濾過し、濾液を取得した。そして、藁とめっき廃水の混合液と濾液とを混合し、超音波振動により３０分混合して３時間静置した。その後、再び超音波振動で２０分混合し、１時間静置した後に濾過した。濾液のｐＨは７に調節した。

【0022】

実施例３
めっき廃水のサンプルを１０Ｌ準備した。また、藁を粒径１００メッシュの粒子となるまで粉砕し、５００ｇ計量した。そして、めっき廃水に藁粒子を投入して４０分攪拌混合した。続いて、海水を１０Ｌ取り、３０００ｇの赤泥を海水に加えて２５分攪拌混合し、ｐＨ値を９に調節した。これを２．５時間静置してから濾過し、濾液を取得した。そして、藁とめっき廃水の混合液と濾液とを混合し、超音波振動により４０分混合して３時間静置した。その後、再び超音波振動で２５分混合し、１．５時間静置した後に濾過した。濾液のｐＨは７に調節した。

【0023】

実施例４
めっき廃水のサンプルを１０Ｌ準備した。また、藁を粒径１００メッシュの粒子となるまで粉砕し、５００ｇ計量した。そして、めっき廃水に藁粒子を投入して５０分攪拌混合した。続いて、海水を１０Ｌ取り、３０００ｇの赤泥を海水に加えて３０分攪拌混合し、ｐＨ値を９．５に調節した。これを３時間静置して濾過し、濾液を取得した。そして、藁とめっき廃水の混合液と濾液とを混合し、超音波振動により５０分混合して３時間静置した。その後、再び超音波振動で３０分混合し、２時間静置した後に濾過した。濾液のｐＨは７に調節した。

【0024】

実施例５
めっき廃水のサンプルを１０Ｌ準備した。また、藁を粒径６０メッシュの粒子となるまで粉砕し、５００ｇ計量した。そして、粉砕処理した前記の藁を空気排除条件下において２５０℃で加熱した。なお、加熱時間は１．５時間とした。これにより炭化藁を形成し、炭化藁の粒子をめっき廃水に投入して５０分攪拌混合した。続いて、海水を１０Ｌ取り、３０００ｇの赤泥を海水に加えて３０分攪拌混合し、ｐＨ値を９．５に調節した。これを３時間静置して濾過し、濾液を取得した。そして、炭化藁とめっき廃水の混合液と濾液とを混合し、超音波振動により５０分混合して３時間静置した。その後、再び超音波振動で３０分混合し、２時間静置した後に濾過した。濾液のｐＨは７に調節した。

【0025】

実施例６
めっき廃水のサンプルを１０Ｌ準備した。また、藁を粒径１００メッシュの粒子となるまで粉砕し、５００ｇ計量した。そして、粉砕処理した前記の藁を空気排除条件下において３００℃で加熱した。なお、加熱時間は２時間とした。これにより炭化藁を形成し、炭化藁の粒子をめっき廃水に投入して５０分攪拌混合した。続いて、海水を１０Ｌ取り、３０００ｇの赤泥を海水に加えて３０分攪拌混合し、ｐＨ値を９．５に調節した。これを３時間静置して濾過し、濾液を取得した。そして、藁とめっき廃水の混合液と濾液とを混合し、超音波振動により５０分混合して３時間静置した。その後、再び超音波振動で３０分混合し、２時間静置した後に濾過した。濾液のｐＨは７に調節した。

【0026】

実施例１〜６で処理しためっき廃水中のクロムイオン、銅イオン、ニッケルイオン、カドミウムイオン、亜鉛イオン及び銀イオンの濃度を検定し、測定結果をめっき汚染物排出基準（ＧＢ２１９００‐２００８）と比較した。表１に比較結果を示す。

【0027】

【表1】

【0028】

表１より、実施例１〜６は、いずれもめっき汚染物排出基準（ＧＢ２１９００−２００８）の要求を満たしていることがわかる。これより、本発明は処理効果が良好であり、且つ、低コストで効率のよい環境保護がなされるため、めっき工程を有するあらゆる中小企業への普及に適していることが示された。

【0029】

以上の実施形態は本発明における好ましい実施形態を述べたにすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明の設計主旨から逸脱しないことを前提に、当業者が本発明の技術方案について実施する各種の変形及び改良は、いずれも本発明の特許請求の範囲で特定する保護範囲に包含されるものとする。