JP2014057920A - Water treatment method - Google Patents
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Abstract
【課題】磁気分離槽を大型化することなく、かつフィルタに目詰まりを生じることなく、水中の磁性吸着剤およびろ過助剤をそれぞれ分離し回収し再利用することができる水処理方法を提供する。
【解決手段】フィルタの最頻の細孔径をA、ろ過助剤の体積換算平均粒子径をB、プレコート層を構成するろ過助剤の粒子間隔をCとするときに、フィルタおよびろ過助剤がA≦C、2≦B≦50μmおよび0.2≦C≦15μmの関係をそれぞれ満たし、かつ、フィルタは平面状で水平なろ面を有し、かつ、ろ過助剤は非磁性の無機粒子を含む。
【選択図】 なしTo provide a water treatment method capable of separating, collecting and reusing a magnetic adsorbent and a filter aid in water without increasing the size of a magnetic separation tank and without clogging a filter. .
SOLUTION: When the most frequent pore diameter of the filter is A, the volume-converted average particle diameter of the filter aid is B, and the particle spacing of the filter aid constituting the precoat layer is C, the filter and the filter aid are The relationship of A ≦ C, 2 ≦ B ≦ 50 μm and 0.2 ≦ C ≦ 15 μm is satisfied, the filter has a flat and horizontal filter surface, and the filter aid contains nonmagnetic inorganic particles.
[Selection figure] None
Description
ここに記載する実施の形態は、排水を浄化処理するための水処理用吸着剤(磁性の無機粒子)とろ過助剤(非磁性の無機粒子)とを分離して再利用する水処理方法に関する。 The embodiment described here relates to a water treatment method for separating and reusing a water treatment adsorbent (magnetic inorganic particles) and a filter aid (nonmagnetic inorganic particles) for purifying wastewater. .
近時、工業の発達や人口の増加により水資源の有効利用が求められるようになってきている。水資源の有効利用を図るためには、工業排水や生活排水などのような各種の排水を浄化して再利用することが重要である。排水を浄化するためには、水中に含まれる水不溶物や不純物を分離除去する必要がある。排水を浄化する方法として、例えば膜分離法、遠心分離法、活性炭吸着法、オゾン処理法、凝集剤添加による浮遊物質の沈殿除去法がある。これらの水処理方法を用いて、排水中に含まれる有価物の回収をおこなうことがなされている。これらの他に、排水から有価物を回収する方法として、吸着剤として磁性粒子を用いる磁気分離法がある。例えば有価物として排水中の金属を回収する磁気分離法では、排水にアルカリ剤を添加して水中の金属イオンを固体析出させ、磁性粒子を添加して水中の析出金属粒子を磁性粒子に吸着させ、金属粒子を吸着した磁性粒子を排水から固液分離し、分離物中の磁性粒子から金属粒子を脱離させ、脱離した金属粒子と磁性粒子とを磁気的に分離し、分離した金属粒子を有価物として回収するとともに、分離した磁性粒子を再利用する。 Recently, the effective use of water resources has been required due to industrial development and population growth. In order to effectively use water resources, it is important to purify and reuse various wastewaters such as industrial wastewater and domestic wastewater. In order to purify the wastewater, it is necessary to separate and remove water insoluble matters and impurities contained in the water. Examples of methods for purifying wastewater include membrane separation methods, centrifugal separation methods, activated carbon adsorption methods, ozone treatment methods, and suspended matter precipitation removal methods by adding flocculants. Using these water treatment methods, valuable materials contained in the wastewater are collected. In addition to these, there is a magnetic separation method using magnetic particles as an adsorbent as a method for recovering valuable materials from wastewater. For example, in the magnetic separation method for recovering metals in wastewater as valuable resources, an alkali agent is added to the wastewater to cause solid metal ions to precipitate in water, and magnetic particles are added to adsorb the precipitated metal particles in water to the magnetic particles. , Separating the solid-liquid magnetic particles adsorbing the metal particles from the waste water, detaching the metal particles from the magnetic particles in the separated material, and separating the separated metal particles from the magnetic particles magnetically, the separated metal particles Are recovered as valuables and the separated magnetic particles are reused.
しかし、従来の水処理方法においては、磁気分離槽内において磁石の磁力の及ぶ範囲が狭いスペースのみに限定されるため、実際に処理できる排水の量が少なく、処理効率が低いという問題点がある。この問題点を解決するために磁石の容量を大きくするか、または磁石の数を増やしたりすると、装置が大型化して設備投資コストが高騰するばかりでなく、多数の磁石を槽内に出し入れする際に、磁石同士が接触や衝突するおそれがあり、安全衛生上の観点からも問題がある。 However, in the conventional water treatment method, there is a problem in that the amount of waste water that can be actually treated is small and the treatment efficiency is low because the range in which the magnetic force of the magnet reaches is limited to a narrow space in the magnetic separation tank. . Increasing the capacity of the magnet or increasing the number of magnets to solve this problem not only increases the equipment size and increases the capital investment cost, but also increases the number of magnets in and out of the tank. In addition, the magnets may come into contact with each other or collide with each other, which is problematic from the viewpoint of safety and health.
また、従来の他の方法として例えばろ過法や凝集沈殿法を用いることも考えられる。しかし、前者では、細かい粒子をフィルタでろ過すると、フィルタが目詰まりしやすい。また、後者では、凝集剤によって回収物の純度が低下しやすいという問題がある。 Further, as another conventional method, for example, a filtration method or a coagulation precipitation method may be used. However, in the former, when fine particles are filtered with a filter, the filter is likely to be clogged. In the latter case, the flocculant has a problem that the purity of the recovered product tends to decrease.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、磁気分離槽を大型化することなく、かつフィルタに目詰まりを生じることなく、水中の磁性吸着剤およびろ過助剤をそれぞれ分離し回収し再利用することができる水処理方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and separates and collects the magnetic adsorbent and the filter aid in water without increasing the size of the magnetic separation tank and without clogging the filter. It is an object to provide a water treatment method that can be reused.
ここに記載する実施の形態に係る水処理方法は、(a)原水に磁性吸着剤を添加し、原水中に含まれる異物を前記磁性吸着剤に吸着させ、(b)前記磁性吸着剤から吸着した異物を脱離させ、(c)脱離した異物を含む水から前記磁性吸着剤を磁気的に分離し、(d)分離した前記磁性吸着剤に水を加え、所望濃度の磁性吸着剤を含む被処理水を作製し、(e)一方、非磁性の無機粒子を含むろ過助剤を準備し、および、ろ面が実質的に水平になるように配置された平面状のフィルタを有する固液分離装置を準備し、(f)前記ろ過助剤に分散媒を添加して撹拌混合し、これにより前記ろ過助剤を含む懸濁液を作製し、(g)前記懸濁液を前記固液分離装置に圧送し、該懸濁液を前記フィルタによりろ過し、前記ろ過助剤を前記フィルタ上に堆積させ、これにより前記フィルタ上に前記ろ過助剤のプレコート層を形成する、この場合に、前記フィルタの最頻の細孔径をA、前記ろ過助剤の体積換算平均粒子径をB、前記プレコート層を構成するろ過助剤の粒子間隔をCとするときに、前記フィルタおよびろ過助剤がA≦C、2≦B≦50μmおよび0.2≦C≦15μmの関係をそれぞれ満たし、(h)前記工程(d)で作製した被処理水を前記プレコート層および前記フィルタに通水し、該被処理水から磁性吸着剤を固液分離し、前記プレコート層の上に磁性吸着剤を堆積させ、これにより前記フィルタ上にろ過助剤および磁性吸着剤が積層する堆積二重層を形成し、(i)前記堆積二重層に剥離水を吹き付け、前記堆積二重層を前記フィルタ上から剥離させ、これにより磁性吸着剤、ろ過助剤および剥離水を含む剥離物液を提供し、(j)一方、前記磁性吸着剤を吸着するための磁化部材を有する磁気分離槽を準備し、(k)前記固液分離装置から前記磁気分離槽へ前記剥離物液を供給し、前記磁気分離槽内で剥離物液を撹拌混合し、剥離物液に含まれる磁性吸着剤を前記磁化部材に吸着させ、磁性吸着剤を前記磁化部材に吸着させている間に、前記磁気分離槽内からろ過助剤を含むろ過助剤含有液を排出し、これにより前記剥離物液中のろ過助剤と磁性吸着剤とが磁気的に分離され、(l)前記工程(k)で排出されるろ過助剤含有液を前記工程(e)において再利用し、(m)前記磁化部材による磁性吸着剤の吸着を解除し、脱離した磁性吸着剤に分散媒を加えて磁性吸着剤含有液を作製し、前記磁性吸着剤含有液を前記磁気分離槽から排出し、(n)前記工程(m)で排出される磁性吸着剤含有液を前記工程(a)において再利用することを特徴とする。 The water treatment method according to the embodiment described herein includes (a) adding a magnetic adsorbent to raw water, adsorbing foreign matter contained in the raw water to the magnetic adsorbent, and (b) adsorbing from the magnetic adsorbent. (C) magnetically separating the magnetic adsorbent from the water containing the desorbed foreign matter, (d) adding water to the separated magnetic adsorbent, and (E) On the other hand, a filter aid containing nonmagnetic inorganic particles is prepared, and a solid filter having a flat filter arranged so that the filter surface is substantially horizontal is prepared. Preparing a liquid separator; (f) adding a dispersion medium to the filter aid and stirring and mixing to prepare a suspension containing the filter aid; and (g) adding the suspension to the solid solution. Pumped to a liquid separator, the suspension is filtered through the filter, and the filter aid is placed on the filter. To form a precoat layer of the filter aid on the filter. In this case, the most frequent pore size of the filter is A, the volume-converted average particle size of the filter aid is B, and the precoat When the particle interval of the filter aid constituting the layer is C, the filter and the filter aid satisfy the relations of A ≦ C, 2 ≦ B ≦ 50 μm, and 0.2 ≦ C ≦ 15 μm, respectively (h) The water to be treated produced in the step (d) is passed through the precoat layer and the filter, and the magnetic adsorbent is solid-liquid separated from the water to be treated, and the magnetic adsorbent is deposited on the precoat layer, Thereby, a deposited double layer in which a filter aid and a magnetic adsorbent are laminated on the filter is formed, and (i) peeling water is sprayed on the deposited double layer to peel the deposited double layer from the filter, thereby Magnetic adsorption And (j) a magnetic separation tank having a magnetic member for adsorbing the magnetic adsorbent, and (k) from the solid-liquid separation device. The peeled material liquid is supplied to the magnetic separation tank, the peeled material liquid is stirred and mixed in the magnetic separation tank, the magnetic adsorbent contained in the peeled material liquid is adsorbed on the magnetizing member, and the magnetic adsorbent is magnetized. While adsorbing to the member, the filter aid-containing liquid containing the filter aid is discharged from the magnetic separation tank, thereby magnetically separating the filter aid and the magnetic adsorbent in the stripped liquid. (L) The filter aid-containing liquid discharged in the step (k) is reused in the step (e), (m) the adsorption of the magnetic adsorbent by the magnetized member is released, and the desorbed magnetism A magnetic adsorbent-containing liquid is prepared by adding a dispersion medium to the adsorbent, and the magnetic adsorbent-containing liquid The discharged from the magnetic separator tank, and wherein the reused in (n) the step (m) at the discharge is the magnetic adsorbent-containing liquid said step (a).
以下に上記の課題を解決するための種々の実施の形態を説明する。 Various embodiments for solving the above problems will be described below.
ここに記載する実施の形態の方法では、非磁性の無機粒子をろ過助剤に用いるプレコート法を利用するものであり、非磁性無機粒子のプレコート層をフィルタ上に形成し、フィルタ上のプレコート層に被処理水を通水し、プレコート層の上に磁性吸着剤(水処理用の磁性無機粒子)を堆積させ、ろ過助剤/磁性吸着剤の堆積二重層をフィルタ上から剥離し、剥離物中の磁性吸着剤とろ過助剤とを磁気分離することにより、磁性吸着剤およびろ過助剤を効率よく分離回収できるようにしている。つまり、プレコート法を利用することで磁性吸着剤を高濃度に分離回収し、これに続く磁気分離工程で使用する磁気分離槽が小型でコンパクトなものとなる。 In the method of the embodiment described here, a precoat method using nonmagnetic inorganic particles as a filter aid is used, and a precoat layer of nonmagnetic inorganic particles is formed on the filter, and the precoat layer on the filter is formed. Water to be treated is passed through to deposit the magnetic adsorbent (magnetic inorganic particles for water treatment) on the precoat layer, and the filter aid / magnetic adsorbent double layer is peeled off from the filter. By magnetically separating the magnetic adsorbent and the filter aid therein, the magnetic adsorbent and the filter aid can be separated and recovered efficiently. That is, by using the precoat method, the magnetic adsorbent is separated and recovered at a high concentration, and the magnetic separation tank used in the subsequent magnetic separation step becomes small and compact.
ここに記載する実施の形態の方法では、フィルタ上にプレコート層を形成する際に、フィルタの最頻の細孔径をA、ろ過助剤の体積換算平均粒子径をB、プレコート層を構成するろ過助剤の粒子間隔をCとするときに、下式(1)〜(3)の関係をそれぞれ満たすようにフィルタおよびろ過助剤をそれぞれ構成している。 In the method of the embodiment described here, when the precoat layer is formed on the filter, the most frequent pore diameter of the filter is A, the volume conversion average particle diameter of the filter aid is B, and the filtration constituting the precoat layer When the particle interval of the auxiliary agent is C, the filter and the filtration auxiliary agent are respectively configured so as to satisfy the relationships of the following formulas (1) to (3).
A≦C、 …(1)
2≦B≦50μm …(2)
0.2≦C≦15μm …(3)
ここでいうフィルタの細孔径Aは、例えば金属メッシュの篩のように既知の数値であれば良いが、不明な場合は水銀圧入法により測定する。この水銀圧力法は、水銀の表面張力が大きいことを利用して粉体の細孔に水銀を浸入させるために圧力を加え、圧力と圧入された水銀量から比表面積や細孔分布を求める方法である。
A ≦ C, (1)
2 ≦ B ≦ 50 μm (2)
0.2 ≦ C ≦ 15 μm (3)
Here, the pore diameter A of the filter may be a known numerical value such as a metal mesh sieve, but if unknown, it is measured by a mercury intrusion method. This mercury pressure method uses the high surface tension of mercury to apply pressure to cause mercury to penetrate into the pores of the powder, and obtains the specific surface area and pore distribution from the pressure and the amount of mercury that is injected. It is.
フィルタの細孔径は、例えば島津製作所製の自動ポロシメータオートポアIV9500シリーズを用いて求めることができる。この時のフィルタの細孔径は最頻の細孔径Aを用いる。この最頻の細孔径Aは、横軸にフィルタの細孔径(μm)をとり、縦軸にフィルタの細孔体積(ml/g)として細孔のなかに圧入された積算水銀量の微分値をプロットした図6の特性線図を用いて求めることができる。図中において孔径分布FのピークPfのところの孔径が最頻の細孔径Aになる。 The pore diameter of the filter can be determined using, for example, an automatic porosimeter autopore IV9500 series manufactured by Shimadzu Corporation. At this time, the most frequent pore diameter A is used as the pore diameter of the filter. This most frequent pore diameter A is the differential value of the cumulative amount of mercury injected into the pores with the filter pore diameter (μm) on the horizontal axis and the filter pore volume (ml / g) on the vertical axis. Can be obtained using the characteristic diagram of FIG. In the figure, the pore diameter at the peak Pf of the pore diameter distribution F is the most frequent pore diameter A.
また、ここでいうろ過助剤の粒子の相互間隔Cは、例えば島津製作所製の自動ポロシメータオートポアIV9500シリーズを用いて求めることができる。ポロシメーターでは、粒子と粒子の間隙を孔と見立て、この孔に水銀が侵入する圧力から粒子相互間隔Cを求める。ポロシメーターの測定は圧力下でおこなうため、この値とフィルタ上に堆積したろ過助剤のプレコート層の孔径Cはほぼ一致する。この時に得られる細孔分布の最頻値を粒子間の代表孔径Cと定義する。但し、ろ過助剤がポーラス構造であると、細孔のなかに水銀が侵入したときのピークも得られるため、ポーラス構造の細孔径と粒子間の孔径との2つのピークが得られるが、この場合、孔径の大きいピークが粒子間の孔径と定義することができる。また、このプレコート層の代表孔径Cは、フィルタの細孔径Aと同様に最頻値とする。 Moreover, the mutual space | interval C of the particle | grains of a filter aid here can be calculated | required, for example using Shimadzu Corporation automatic porosimeter autopore IV9500 series. In the porosimeter, the gap between particles is regarded as a hole, and the interparticle distance C is determined from the pressure at which mercury enters the hole. Since the measurement of the porosimeter is performed under pressure, this value and the pore diameter C of the precoat layer of the filter aid deposited on the filter almost coincide. The mode value of the pore distribution obtained at this time is defined as the representative pore diameter C between the particles. However, if the filter aid has a porous structure, a peak when mercury enters the pores is also obtained, so two peaks of the pore diameter of the porous structure and the pore diameter between particles are obtained. In this case, a peak having a large pore diameter can be defined as a pore diameter between particles. In addition, the representative pore diameter C of the precoat layer is set to the mode value in the same manner as the pore diameter A of the filter.
ここに記載する実施の形態では、ろ過助剤の体積換算平均粒子径B、すなわち図2に示す粒子50の粒子径d1を2〜50μmの範囲とする。体積換算平均粒子径Bが2μm未満になると、粒子50が緻密に凝集しすぎ、粒子間の相互間隔Cが小さくなりすぎ、実効的な通水量が得られにくくなる。ここで、ろ過助剤の体積換算平均粒子径Bが2μm未満になると、ろ過助剤がフィルタ上に堆積しないか、またはフィルタ上に堆積したとしてもろ過処理の初期においてろ過助剤の粒子がフィルタの細孔を通り抜けてしまう初期リークを生じる。
In the embodiment described herein, in terms of volume average particle diameter B of the filter aid, namely the particle size d 1 of
一方、体積換算平均粒子径Bが50μmを超えると、フィルタ上で粒子55が粗く凝集して粒子55の相互間隔Cが大きくなりすぎ、微細な磁性粒子50を通過させやすくなり、ろ過助剤としての機能を十分に発揮できない。また、ろ過助剤の体積換算平均粒子径Bが50μmを超えると、水中での粒子の分散性が悪くなり、フィルタ上にろ過助剤が均一に堆積しなくなり、表面が凸凹した不均一なプレコート層が形成されやすい。また、平均粒子径Bが50μmを超える過大な粒子は、ろ過助剤の粒子間を磁性粒子が通り抜けるおそれがあり、実効的なフィルタ効果が得られない場合がある。
On the other hand, if the volume-converted average particle diameter B exceeds 50 μm, the
さらに、ろ過助剤の体積換算平均粒子径Bを10〜25μmの範囲とすることがより好ましい。体積換算平均粒子径Bを25μm以下にすると、磁性粒子55の除去効率がさらに高まる。一方、体積換算平均粒子径Bを10μm以上にすると、通水量がさらに増加して処理効率が向上する。このように体積換算平均粒子径Bが10〜25μmのろ過助剤は、磁性吸着剤粒子の除去効率と通水量とのバランスが良い。
Furthermore, the volume conversion average particle diameter B of the filter aid is more preferably in the range of 10 to 25 μm. When the volume-converted average particle diameter B is 25 μm or less, the removal efficiency of the
(ろ過助剤)
ここに記載する実施の形態では、凝集剤を使用することなく磁性吸着剤(磁性無機粒子)を分離回収できるようにするために、プレコート層形成材料となるろ過助剤を設計している。すなわち、ろ過助剤として分散性、脱離性、疎水性、剥離性、形状安定性、水不溶性、非磁性などの諸性能や特性を有する無機粒子を採用している。
(Filter aid)
In the embodiment described here, a filter aid serving as a precoat layer forming material is designed so that the magnetic adsorbent (magnetic inorganic particles) can be separated and recovered without using a flocculant. That is, inorganic particles having various performances and characteristics such as dispersibility, detachability, hydrophobicity, releasability, shape stability, water insolubility and nonmagnetic properties are employed as filter aids.
以下、ろ過助剤に要求される種々の性能や特性をそれぞれ説明する。 Hereinafter, various performances and characteristics required for the filter aid will be described.
分散性は、無機粒子(ろ過助剤)の懸濁液を作製する際に必要な性能である。水のような溶媒に無機粒子を添加して撹拌したときに、無機粒子が溶媒中に迅速かつ均一に分散することが好ましい。無機粒子が分散性に優れていると、短時間の撹拌により粒子濃度の偏りのない均一な懸濁液を得ることができる。 The dispersibility is a performance necessary for preparing a suspension of inorganic particles (filter aid). When inorganic particles are added to a solvent such as water and stirred, the inorganic particles are preferably dispersed rapidly and uniformly in the solvent. If the inorganic particles are excellent in dispersibility, a uniform suspension without unevenness in particle concentration can be obtained by stirring for a short time.
脱離性は、磁性吸着剤/ろ過助剤の混合液からろ過助剤を分離する際に必要な性能である。ろ過助剤(非磁性無機粒子)が磁性吸着剤(磁性無機粒子)に吸着した状態にあると、吸着したろ過助剤を磁性吸着剤から分離するときに少なからずエネルギが必要になるからである。このため、ろ過助剤は、磁性吸着剤に対して脱離性を有することが好ましく、換言すれば、磁性吸着剤に対して吸着性をほとんど有していないことが好ましい。 The detachability is a performance necessary for separating the filter aid from the magnetic adsorbent / filter aid mixture. This is because when the filter aid (non-magnetic inorganic particles) is adsorbed on the magnetic adsorbent (magnetic inorganic particles), a considerable amount of energy is required to separate the adsorbed filter aid from the magnetic adsorbent. . For this reason, it is preferable that the filter aid has detachability with respect to the magnetic adsorbent, in other words, it has preferably almost no adsorptivity with respect to the magnetic adsorbent.
疎水性は、ろ過助剤を被処理水から分離しやすくするため、および、ろ過助剤プレコート層の上に磁性吸着剤を堆積させやすくするために必要な特性である。ろ過助剤の表面の全部が疎水性である必要はないが、ろ過助剤の表面の少なくとも一部が疎水性であると、ろ過助剤を被処理水から分離するのが容易になる。また、ろ過助剤の疎水性が強くなるに従って、より小さい粒径の磁性吸着剤をろ過助剤プレコート層の上に堆積させることが可能になる。強い疎水性のろ過助剤(無機粒子)が隣り合うと、磁性粒子が無機粒子の相互間隙を通り抜け難くなり、磁性粒子が粒径の小さい微粒子であっても無機粒子の表面において磁性粒子がブリッジすることがあるからである。例えば最頻の相互間隔Cより小さい粒径の磁性粒子であっても、磁性粒子がブリッジを形成することにより磁性粒子が無機粒子プレコート層の上に堆積することができる。 Hydrophobicity is a characteristic required to facilitate separation of the filter aid from the water to be treated and to facilitate deposition of the magnetic adsorbent on the filter aid precoat layer. Although it is not necessary for the entire surface of the filter aid to be hydrophobic, it is easy to separate the filter aid from the water to be treated if at least a part of the surface of the filter aid is hydrophobic. Also, as the filter aid becomes more hydrophobic, a smaller particle size magnetic adsorbent can be deposited on the filter aid precoat layer. When strong hydrophobic filter aids (inorganic particles) are adjacent to each other, it becomes difficult for the magnetic particles to pass through the gaps between the inorganic particles, and even if the magnetic particles are small particles, the magnetic particles bridge on the surface of the inorganic particles. Because there are things to do. For example, even if the magnetic particles have a particle size smaller than the most frequent mutual spacing C, the magnetic particles can be deposited on the inorganic particle precoat layer by forming a bridge.
剥離性は、ろ過助剤プレコート層をフィルタ上から剥離させるために必要な特性である。この剥離性は、ろ過助剤において上述の疎水性と関連性のある特性である。ろ過助剤の剥離性が優れていると、剥離水の使用量を低減できるというメリットがある。 The peelability is a characteristic necessary for peeling the filter aid precoat layer from the filter. This peelability is a property related to the above-mentioned hydrophobicity in the filter aid. If the releasability of the filter aid is excellent, there is an advantage that the amount of stripping water used can be reduced.
形状安定性は、ろ過助剤を分離・回収して繰り返し再使用するために必要な特性である。ろ過助剤は、形状安定性に優れていると、経年劣化が少なく、プレコート層形成材料として再現性良く長期間にわたり使用することができる。 Shape stability is a characteristic required to separate and recover the filter aid and reuse it repeatedly. When the filter aid is excellent in shape stability, it is less likely to deteriorate over time, and can be used as a precoat layer forming material with good reproducibility over a long period of time.
水不溶性は、フィルタ上にろ過助剤のプレコート層を均一な厚さに形成するために水に必要な性質である。このため、水に不溶なカルシウム塩化合物またはケイ酸塩化合物をろ過助剤に用いることが好ましい。 Water insolubility is a property required for water to form a precoat layer of filter aid on the filter in a uniform thickness. For this reason, it is preferable to use a calcium salt compound or a silicate compound insoluble in water as a filter aid.
非磁性は、混合液中の磁性吸着剤からろ過助剤を磁気的に分離する際に必要な特性である。磁気分離工程において、磁性吸着剤のみが磁石に吸着され、非磁性のろ過助剤が混合液中に残留することにより、ろ過助剤が磁性吸着剤から磁気的に分離される。 Non-magnetism is a characteristic necessary for magnetically separating the filter aid from the magnetic adsorbent in the mixed solution. In the magnetic separation step, only the magnetic adsorbent is adsorbed on the magnet, and the nonmagnetic filter aid remains in the mixed solution, whereby the filter aid is magnetically separated from the magnetic adsorbent.
ろ過助剤は、カルシウムを含む無機化合物の粒子からなるか、又はケイ素を含む無機化合物の粒子からなることが好ましい。これらの無機化合物は、比重が小さく、分離回収対象である磁性粒子(金属又は金属酸化物の粒子)との間の比重差が大きいため、重力の作用により磁性粒子から分離しやすいからである。また、ろ過助剤を水に不溶なカルシウム塩化合物またはケイ酸塩化合物とすることができる。 The filter aid is preferably composed of inorganic compound particles containing calcium, or inorganic compound particles containing silicon. This is because these inorganic compounds have a small specific gravity and a large difference in specific gravity from magnetic particles (metal or metal oxide particles) that are to be separated and recovered, and thus are easily separated from the magnetic particles by the action of gravity. Further, the filter aid can be a calcium salt compound or a silicate compound insoluble in water.
カルシウム含有ろ過助剤としては、天然鉱石または精製されたカルシウム化合物の単体であってもよい。天然鉱石としては、例えば、アラゴナイト、ウレキサイト、メリライト、オンファサイト、ウバロバイト、灰重石、ベロブスカイト、ヘデンバージャイト、ゾイサイト、魚眼石、ドロマイト、クリード石、ピーモンタイト、スパー石、二水石膏、チタナイト、チャロアイト、灰長石、透輝石、灰鉄輝石、ヨハンセン輝石、トレモライト、ロードナイト、ピジョン輝石、ホルンブレンド、オージャイト、ベクロタイト、ベスビアナイト、逸見石、カルサイト、霰石、モンモリロナイト、アクチノライト、エピドート、クリノゾイサイト、アパタイトが挙げられる。精製されたカルシウム化合物の単体として、例えば、炭酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、水酸化カルシウム、硫酸カルシウム、チタン酸カルシウム、タングステン酸カルシウムが挙げられる。この中でも水への溶解度が小さい炭酸カルシウムや、炭酸カルシウムを主成分とする鉱石(例えばアラゴナイト、ドロマイト)が好ましい。また、ろ過助剤の無機粒子は水和物や水酸基を有しない物質であることが好ましい。水和物や水酸基を有する物質であると他の物質に比べてやわらかい性質があるため、フィルタの孔に粒子が嵌まり込み、フィルタに目詰まりを生じるおそれがあるからである。 The calcium-containing filter aid may be a natural ore or a simple substance of a purified calcium compound. Natural ores include, for example, aragonite, urexite, melilite, onfasite, uvalite, scheelite, velobskite, hedenburgite, zoisite, fisheye stone, dolomite, creedite, peamontite, spar stone, dihydrate gypsum, titanite , Charoite, anorthite, diopside, ash iron pyroxene, johansen pyroxene, tremolite, rhodonite, pigeonite, horn blend, augite, becrotite, vesuvianite, calcite, calcite, meteorite, montmorillonite, actinolite, epidote, clinozoite, Apatite is mentioned. Examples of the purified calcium compound include calcium carbonate, calcium sulfite, calcium hydroxide, calcium sulfate, calcium titanate, and calcium tungstate. Among these, calcium carbonate having a low solubility in water and ore (eg, aragonite, dolomite) containing calcium carbonate as a main component are preferable. Moreover, it is preferable that the inorganic particle of a filter aid is a substance which does not have a hydrate or a hydroxyl group. This is because a substance having a hydrate or a hydroxyl group has a softer property than other substances, so that particles may be fitted into the pores of the filter and the filter may be clogged.
また、ケイ素含有ろ過助剤として、ケイ酸塩鉱物(かんらん石、輝石、角閃石、雲母、石英、長石など)、または粘土鉱物(カオリン、モンモリロナイトなど)、あるいは純粋なシリカ(SiO2)などを用いることができる。ケイ素含有ろ過助剤として、純度の高いシリカがより好ましい。なお、粘土鉱物は、粒子径の制御が難しいことや、フィルタ上に積層した時に粘土状に強く付着してろ過不能になるおそれがあり、使用する場合は注意を要する。 Also, as silicon-containing filter aids, silicate minerals (olivine, pyroxene, amphibole, mica, quartz, feldspar, etc.), clay minerals (kaolin, montmorillonite, etc.), or pure silica (SiO2), etc. Can be used. As the silicon-containing filter aid, silica with high purity is more preferable. It should be noted that clay minerals are difficult to control the particle size, and when laminated on a filter, they may adhere strongly to the clay and become unfilterable. Care must be taken when using them.
ろ過助剤の概略の製造方法を説明する。 The outline manufacturing method of a filter aid is demonstrated.
原料を任意の粉砕機を用いて細かく砕き、粉砕物を分級して所望の粒径を有する粉体(ろ過助剤となる非磁性の無機粒子)を製造する。ろ過助剤原料の粉砕の方法としては、例えばボールミル、ヘンシェルミキサー、ロールが挙げられる。また、平均粒子径は、レーザー回折法により測定した結果に基づいて算出される。具体的には、レーザー回折法を利用した機器として株式会社島津製作所製の商品名:SALD−DS21型測定装置を用いることができる。ここで「平均粒子径」とは、体積換算平均粒子径をいうものとする。このような装置を用いて非磁性の無機粒子(ろ過助剤)の体積換算平均粒子径Bを測定する。 The raw material is finely pulverized using an arbitrary pulverizer, and the pulverized product is classified to produce a powder having a desired particle size (nonmagnetic inorganic particles serving as a filter aid). Examples of the method for pulverizing the filter aid raw material include a ball mill, a Henschel mixer, and a roll. The average particle diameter is calculated based on the result measured by the laser diffraction method. Specifically, a trade name: SALD-DS21 type measuring device manufactured by Shimadzu Corporation can be used as an apparatus using a laser diffraction method. Here, the “average particle diameter” refers to a volume-converted average particle diameter. The volume conversion average particle diameter B of nonmagnetic inorganic particles (filter aid) is measured using such an apparatus.
(磁性吸着剤)
磁性吸着剤は、平均粒子径が15〜90μmの多孔質の磁性粒子とし、例えば図2の(a)に示すように磁性粒子51の表面をフッ素有機化合物のような被覆材52で被覆されている。フッ素有機化合物により磁性粒子51を被覆する場合、被覆材52はフッ素換算で50〜20000μg/gの被覆率となるように被覆することができる。また、磁性吸着剤は、ポリマー被覆された磁性粒子50が図2の(b)に示すように凝集した凝集体53であってもよい。油脂を吸着するためには固体の表面の性状が疎水性であることが必要である。磁性吸着剤は、被覆層がフッ素換算で50〜20000μg/gの被覆率となるフッ素有機化合物を含有しているので、その表面性状が疎水性である。フッ素有機化合物の被覆率がフッ素換算で50μg/g 未満になると、十分な疎水性を得ることができず、油分の吸着が阻害される。一方、フッ素有機化合物の被覆率がフッ素換算で20000μg/g を超えると、疎水性が強すぎるため磁性粒子から吸着した油分を脱離することが困難になる。
(Magnetic adsorbent)
The magnetic adsorbent is porous magnetic particles having an average particle diameter of 15 to 90 μm. For example, as shown in FIG. 2A, the surface of the
磁性粒子の形状は、球状、多面体、不定形など種々の形状を採用でき、特に球状または角が丸い多面体構造とすることが好ましい。これらの形状の粒子は、形状安定性に優れ、繰り返し使用する際に再現性の高い安定した性能を発揮する。これに対して、先鋭なエッジを持つ鋭角な形状の磁性粒子は好ましくない。磁性粒子が先鋭なエッジを持つと、他の粒子の表面や被覆層を傷つけやすく、繰り返し使用するうちに形状が変化して吸着性能が大きく変動するおそれがあるからである。 Various shapes such as a spherical shape, a polyhedron, and an indeterminate shape can be adopted as the shape of the magnetic particles, and a polyhedral structure with a spherical shape or a rounded corner is particularly preferable. These shaped particles are excellent in shape stability and exhibit stable performance with high reproducibility when used repeatedly. On the other hand, magnetic particles with sharp edges having sharp edges are not preferable. This is because if the magnetic particles have sharp edges, the surface of other particles and the coating layer are likely to be damaged, and the shape may change and the adsorption performance may fluctuate greatly during repeated use.
磁性粒子のコア材料には各種の無機物粒子または金属粒子を用いることができる。無機物粒子として磁鉄鉱、チタン鉄鉱、磁硫鉄鉱、マグネシウムフェライト、コバルトフェライト、ニッケルフェライト、バリウムフェライト、溶融シリカ、結晶性シリカ、ガラス、タルク、アルミナ、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、マグネシア、窒化珪素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、雲母等のセラミック粒子などがある。金属粒子としてアルミニウム、鉄、銅、及びこれらの合金がある。 Various inorganic particles or metal particles can be used as the core material of the magnetic particles. Magnetite, titanite, pyrrhotite, magnesium ferrite, cobalt ferrite, nickel ferrite, barium ferrite, fused silica, crystalline silica, glass, talc, alumina, calcium silicate, calcium carbonate, barium sulfate, magnesia, silicon nitride as inorganic particles And ceramic particles such as boron nitride, aluminum nitride, magnesium oxide, beryllium oxide, and mica. Examples of metal particles include aluminum, iron, copper, and alloys thereof.
また、磁性粒子のコア材料には各種のフェライト系化合物を好適に用いることができる。フェライト系化合物として鉄、鉄基合金、磁鉄鉱(マグネタイト)、チタン鉄鉱(イルメナイト)、磁硫鉄鉱(ピロータイト)、マグネシアフェライト、マンガンマグネシウムフェライト、マンガン亜鉛フェライト、コバルトフェライト、ニッケルフェライト、ニッケル亜鉛フェライト、バリウムフェライト、銅亜鉛フェライトなどを用いることができる。 Further, various ferrite compounds can be suitably used for the core material of the magnetic particles. Ferrite compounds such as iron, iron-based alloys, magnetite (magnetite), titanite (ilmenite), pyrrhotite (pilotite), magnesia ferrite, manganese magnesium ferrite, manganese zinc ferrite, cobalt ferrite, nickel ferrite, nickel zinc ferrite, barium Ferrite, copper zinc ferrite, etc. can be used.
なお、磁性粒子コアのすべてが磁性体で構成されている必要はない。例えば、非常に微細な磁性粒子を非磁性のバインダーで接着した結合体を磁性粒子コアとしてもよい。また、磁性粒子の表面がメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシランなどのアルコキシシラン化合物で疎水化処理されていてもよい。 Note that it is not necessary that all of the magnetic particle cores are made of a magnetic material. For example, a bonded body in which very fine magnetic particles are bonded with a nonmagnetic binder may be used as the magnetic particle core. Moreover, the surface of the magnetic particles may be hydrophobized with an alkoxysilane compound such as methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, or phenyltriethoxysilane.
磁性粒子の表面を各種の被覆材料で被覆することができる。被覆材料には、有機溶剤(洗浄溶媒)により溶かされない性質(溶剤不溶性)が求められる。被覆材料としてアクリル樹脂、スチレン樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、トリアルコキシシラン縮合物などの各種の高分子化合物を用いることができる。これらの樹脂で磁性粒子の表面を被覆することにより、油脂のような疎水性物質を吸着させるのに必要な疎水性を得ることができる。これにより、水中において疎水性物質を液体の状態ばかりでなく固体の状態であっても吸着することができるようになる。例えばラードのような常温で固体状態にある固形油脂を吸着できる。 The surface of the magnetic particles can be coated with various coating materials. The coating material is required to have a property (solvent insolubility) that is not dissolved by an organic solvent (cleaning solvent). As the coating material, various polymer compounds such as acrylic resin, styrene resin, phenol resin, fluororesin, silicone resin, trialkoxysilane condensate can be used. By coating the surfaces of the magnetic particles with these resins, the hydrophobicity necessary for adsorbing hydrophobic substances such as fats and oils can be obtained. This makes it possible to adsorb hydrophobic substances in water not only in a liquid state but also in a solid state. For example, solid fats and oils that are in a solid state at room temperature such as lard can be adsorbed.
本願発明者らは、合成により水中に析出する磁性粒子が概ね0.1〜5μmであることを実験により確認している。また、金属の研磨排水や加工排水に含まれ、除去が困難な金属粒子の粒子径も概ね同じ範囲に入ることを確認している。この範囲の磁性粒子を捕捉する方法として、特定の孔径を有するフィルタで固液分離しやすいようにろ過助剤の粒子径を制限している。このようなろ過助剤と共に磁性粒子をろ過することにより、ろ過助剤粒子間の隙間に磁性粒子がトラップされ、磁性粒子を分離することが可能になる。 The inventors of the present application have confirmed by experiments that the magnetic particles precipitated in water by synthesis are approximately 0.1 to 5 μm. In addition, it has been confirmed that the particle diameters of metal particles contained in metal polishing wastewater and processing wastewater that are difficult to remove fall within the same range. As a method of capturing magnetic particles in this range, the particle size of the filter aid is limited so that solid-liquid separation can be easily performed with a filter having a specific pore size. By filtering the magnetic particles together with such a filter aid, the magnetic particles are trapped in the gaps between the filter aid particles, and the magnetic particles can be separated.
(フィルタ)
フィルタとして、ろ布、金属メッシュ、多孔質セラミックおよび多孔質ポリマーを使用することができる。この中でもフィルタには特にろ布が好ましい。ろ布は、例えばポリプロピレン、ナイロン、ポリエステルなどの合成繊維糸を織った織物からなるものが好ましい。ここで「織物」とは、糸を構成する繊維にある程度の硬さがあって、表面が平滑なものをいう。繊維の硬さ(腰の強さ)は、軟らか過ぎると目詰まりを生じるので、ある程度は硬いほうがよい。織物としての布の表面粗さは、ざらざら凸凹していないことが肝要であり、ある程度はすべすべした平滑であることが好ましい。
(filter)
As the filter, filter cloth, metal mesh, porous ceramic and porous polymer can be used. Among these, a filter cloth is particularly preferable for the filter. The filter cloth is preferably made of a woven fabric woven with synthetic fiber threads such as polypropylene, nylon, and polyester. Here, the “woven fabric” means a fiber having a certain degree of hardness and a smooth surface. The fiber hardness (waist strength) is clogged if it is too soft, so it should be hard to some extent. It is important that the surface roughness of the fabric as a woven fabric is not rough, and is preferably smooth and smooth to some extent.
ここに記載する実施形態におけるフィルタの材質は、例えば、ろ布は、繊維を朱子織、綾織、平織、二重織などの織り方で織られた織物であることが好ましく、これらのうちとくに朱子織または綾織された織物であることが最も好ましい。ろ布の材料には、パイレン(三菱レイヨン社のポリプロピレン繊維の登録商標)、テトロン(東レと帝人のポリエステル繊維の商品名)、ナイロン(ナイロン6,6やナイロン6を含むポリアミド系繊維の総称)のような合成繊維を用いることが好ましい。
The material of the filter in the embodiment described herein is, for example, preferably that the filter cloth is a woven fabric in which the fibers are woven in a weaving manner such as satin weaving, twill weaving, plain weaving, double weaving, etc. Most preferred is a woven or twilled woven fabric. The filter cloth materials include Pyrene (registered trademark of Mitsubishi Rayon Polypropylene Fiber), Tetoron (trade name of Toray and Teijin's polyester fibers), Nylon (a general term for polyamide
フィルタの孔径は、例えば金属メッシュの篩のように既知のものと不明のものとがある。フィルタの孔径が不明な場合は水銀圧入法を用いて測定する。水銀圧力法は、水銀の表面張力が大きいことを利用して粉体の細孔に水銀を浸入させるために圧力を加え、圧力と圧入された水銀量から比表面積や細孔分布を求める方法である。 The pore diameter of the filter includes known ones and unknown ones such as a metal mesh sieve. If the pore size of the filter is unknown, use the mercury intrusion method. The mercury pressure method uses the high surface tension of mercury to apply pressure to inject mercury into the pores of the powder, and obtains the specific surface area and pore distribution from the pressure and the amount of mercury injected. is there.
(精密ろ過膜)
フィルタとして多孔の高分子膜からなる精密ろ過膜(MF膜)を用いることが好ましい。ここで「精密ろ過膜」とは、孔径が50nmから10μm(104nm)までの孔を有する膜をいう。
(Microfiltration membrane)
A microfiltration membrane (MF membrane) made of a porous polymer membrane is preferably used as the filter. Here, the “microfiltration membrane” refers to a membrane having pores having a pore diameter of 50 nm to 10 μm (10 4 nm).
図4と図5を参照してプレコート層を構成するろ過助剤とフィルタとの関係についてさらに説明する。 The relationship between the filter aid and the filter constituting the precoat layer will be further described with reference to FIGS.
図4の(a)に示すように固液分離装置のフィルタ33に懸濁液を0.5 MPa以下の所定の圧力(0.2〜0.3 MPa)で供給し、図4の(b)に示すようにフィルタ33上にろ過助剤55を堆積させてプレコート層を形成する。次いで、図4の(c)に示すようにフィルタ33に被処理水を0.5 MPa以下の所定の圧力(0.2〜0.3 MPa)で供給し、図4の(d)に示すようにプレコート層の上に磁性吸着剤50を堆積させ、ろ過助剤/磁性吸着剤の堆積二重層56を形成する。次いで、図4の(e)に示すように剥離水を固液分離装置の側方から噴射して堆積二重層56をフィルタ33上から剥離する。
As shown in FIG. 4 (a), the suspension is supplied to the
図5に示すように、堆積二重層56を構成するろ過助剤は、上式(1)を満たすフィルタ33上において無機粒子55の粒子間隔C1〜C3が上式(1)と(3)をそれぞれ満たし、かつ無機粒子55の体積換算粒子径Bが上式(2)を満たしている。
As shown in FIG. 5, the filter aid constituting the deposited
無機粒子55とフィルタ33が上式(1)を満たさないC<Aの関係であると、積層したろ過助剤を捕捉できる粒子よりもフィルタ33が捕捉できる粒子が小さくなり、フィルタ33そのものが詰まってしまう場合がある。
When the relationship of C <A where the
また、粒子の相互間隔Cの値が0.2μm未満であると、ろ過助剤間の孔径が小さすぎて実効的な水量が得られなくなる。一方、粒子の相互間隔Cが15μmを超えると、プレコート層が磁性粒子を捕捉するのに十分な粒子の相互間隔Cを有しない場合がある。 On the other hand, if the value of the inter-particle spacing C is less than 0.2 μm, the pore size between the filter aids is too small to obtain an effective amount of water. On the other hand, if the interparticle spacing C exceeds 15 μm, the precoat layer may not have sufficient interparticle spacing C to capture the magnetic particles.
図6を参照してろ過助剤の粒子間隔について説明する。 The particle spacing of the filter aid will be described with reference to FIG.
ここに記載する実施形態では、ろ過助剤の粒子間隔Cの分布において、最頻の粒子間隔Cpより小さい細孔径の分布幅DSのほうが最頻の粒子間隔Cpより大きい細孔径の分布幅DLよりも広いことが好ましい。 In the embodiment described here, in the distribution of the particle spacing C of the filter aid, the pore size distribution width D S smaller than the mode particle spacing Cp is larger than the mode particle spacing Cp. Preferably it is wider than L.
このような非正規分布または極値分布では、粒子間の小さな間隔から大きな間隔まで幅広い分布を持つため、例えば図5に示すように最初に粒子間の小さな間隔に水中の微細な磁性粒子50が挟まる。このとき、磁性粒子50によりろ過助剤粒子55の相互間隔C1〜C3が閉塞されたとしても、磁性粒子50がろ過助剤粒子55間に挟まることにより、周囲のろ過助剤粒子55が変形して、ろ過助剤粒子55の開気孔が拡がり、拡大した開気孔に磁性粒子50が嵌まり込む。この作用により、ろ過助剤粒子55は、最頻の粒子間隔Cpよりも小さな径の磁性粒子50を捕捉する能力が向上する。ろ過助剤粒子55の相互間隔Cは、例えば島津製作所製のオートポアIV 9500シリーズ(商品名)を用いて測定することができる。
In such a non-normal distribution or extreme value distribution, since there is a wide distribution from a small interval to a large interval between particles, for example, as shown in FIG. Get caught. At this time, even if the mutual intervals C1 to C3 of the
プレコート層を構成するろ過助剤の粒子間隔の分布において、最頻の粒子間隔をC1、90%径をC2、10%径をC3としたときに、logC2−logC1 < logC1−logC3の関係を満たすことが好ましい。ここで、「90%径」とは累積分布が90%の径のことを意味し、「10%径」とは累積分布が10%の径のことを意味する。換言すれば、ろ過助剤の粒子間隔の分布において、最頻の粒子間隔Cpよりも小さい粒子間隔の分布幅DSが最頻の粒子間隔Cpよりも大きい粒子間隔の分布幅DLより広いことを意味する。すなわち、粒子間孔径が小さいほうで粒子の分散(ばらつき)を大きくし、粒子間孔径が大きいほうで粒子の分散(ばらつき)を小さくしている。このような分布(正規分布から外れた非正規分布)では、粒子間の小さな間隙から幅広い分布を持つため、最初に小さな間隙に水中の微細粒子が挟まり、たとえ間隙が閉塞されたとしても、この粒子が挟まることで径が変化した開気孔により粒子を捕捉することができる。この作用により、最頻値の粒子間孔径よりも小さな径の粒子を捕捉する能力が向上する。従って、このような粒子間の孔径分布を持つものは、最頻よりも小さい孔径に、幅広い分布を有する。このように小さい粒子径に幅広い分布を有すると、例えば小さい粒子を捕捉することができ、さらに捕捉した小さい粒子が孔径を狭めるので、さらに小さい粒子を取り除くことができる。逆に最頻よりも大きな粒子間の孔径を多く有すると、最初に小さい粒子を捕捉する確率が低下し、小さな粒子の捕捉率が低下する場合がある。 In the distribution of the particle spacing of the filter aid constituting the precoat layer, when the most frequent particle spacing is C1, the 90% diameter is C2, and the 10% diameter is C3, the relationship of logC2-logC1 <logC1-logC3 is satisfied. It is preferable. Here, “90% diameter” means that the cumulative distribution has a diameter of 90%, and “10% diameter” means that the cumulative distribution has a diameter of 10%. In other words, in the distribution of the particle spacing of the filter aid, the distribution width D S of the particle spacing smaller than the mode particle spacing Cp is wider than the distribution width D L of the particle spacing larger than the mode particle spacing Cp. Means. That is, the particle dispersion (variation) is increased when the interparticle pore size is smaller, and the particle dispersion (variation) is decreased when the interparticle pore size is larger. In such a distribution (a non-normal distribution that deviates from the normal distribution), since there is a wide distribution from the small gaps between the particles, even if fine particles in the water are first caught in the small gaps, The particles can be captured by the open pores whose diameter has been changed by sandwiching the particles. This action improves the ability to capture particles having a diameter smaller than the mode interparticle pore diameter. Accordingly, those having such a pore size distribution between particles have a wide distribution in pore sizes smaller than the mode. When the particles have a wide distribution in such a small particle diameter, for example, small particles can be captured, and the captured small particles narrow the pore diameter, so that even smaller particles can be removed. Conversely, if there are many pore sizes between particles larger than the mode, the probability of capturing small particles first decreases, and the capture rate of small particles may decrease.
(水処理システム)
以下に図1を参照して本実施形態の水処理方法に用いられる水処理システムを説明する。
(Water treatment system)
Hereinafter, a water treatment system used in the water treatment method of the present embodiment will be described with reference to FIG.
水処理システム1は、貯水槽2、固液分離装置3、磁気分離槽4、ろ過助剤タンク5、撹拌混合タンク(混合槽)6、前処理剤添加装置7、ろ過助剤添加装置8、図示しない被処理水供給源および磁性粉濃縮水貯留槽を備えている。これらの機器及び装置は複数の配管ラインL1〜L12により互いに接続されている。配管ラインL1〜L12には各種のポンプP1〜P9、バルブV1〜V4、図示しない計測器およびセンサが取り付けられている。これらの計測器およびセンサから図示しない制御器の入力部に検出信号が入り、当該制御器の出力部からポンプP1〜P9およびバルブV1〜V4にそれぞれ制御信号が出され、それらの動作が制御されるようになっている。このように水処理システム1の全体は図示しない制御器によって統括的にコントロールされるようになっている。
The water treatment system 1 includes a water storage tank 2, a solid-liquid separation device 3, a
貯水槽2の流入ラインL1より上流側には図示しない磁性吸着剤供給タンク、吸着槽、脱離槽、磁気分離槽および被処理水供給ポンプがそれぞれ設けられている。磁性吸着剤供給タンクからは吸着槽内にスラリー状または懸濁液状の磁性吸着剤が供給されるようになっている。吸着槽では工場排水中に含まれる油脂を磁性吸着剤(磁性粉)に吸着させ、被処理水を吸着槽から脱離槽へ送るようになっている。脱離槽では親水性有機溶剤により磁性吸着剤から吸着油脂を脱離させ、磁気分離槽へ送るようになっている。磁気分離槽では磁性吸着剤を脱離油脂を含む汚水から磁気的に分離し、脱離油脂を含む汚水を磁気分離槽から排出する一方で、分離した磁性吸着剤に水を加えて所望の被処理水を作製するようになっている。そして、被処理水供給ポンプの駆動により磁気分離槽からラインL1を介して磁性粉を含む被処理水が貯水槽2へ送られるようになっている。 A magnetic adsorbent supply tank, an adsorption tank, a desorption tank, a magnetic separation tank, and a treated water supply pump (not shown) are provided on the upstream side of the inflow line L1 of the water storage tank 2, respectively. A magnetic adsorbent in the form of a slurry or suspension is supplied from the magnetic adsorbent supply tank into the adsorption tank. In the adsorption tank, fats and oils contained in factory wastewater are adsorbed by a magnetic adsorbent (magnetic powder), and the water to be treated is sent from the adsorption tank to the desorption tank. In the desorption tank, the adsorbed fats and oils are desorbed from the magnetic adsorbent with a hydrophilic organic solvent and sent to the magnetic separation tank. In the magnetic separation tank, the magnetic adsorbent is magnetically separated from the sewage containing the desorbed oil and fat, and the sewage containing the desorbed oil and fat is discharged from the magnetic separation tank, while water is added to the separated magnetic adsorbent to obtain a desired coating. Treated water is prepared. And the to-be-processed water containing a magnetic powder is sent to the water storage tank 2 from the magnetic separation tank via the line L1 by the drive of the to-be-processed water supply pump.
貯水槽2は、ラインL1から流入する磁性粉を含む被処理水を一時的に貯留しておくタンクであり、スクリュウ式攪拌機21を備えている。貯水槽2内の被処理水には、前処理剤添加装置7から必要に応じて前処理剤が添加されるようになっている。前処理剤は、機器や配管の内面およびフィルタ33が被処理水から受ける損傷を低減するために、被処理水に添加されるものである。とくに、前処理剤は被処理水からフィルタ33が受けるダメージを軽減するものである。前処理剤として、酸やアルカリのようなpH調整剤、または酸化剤や還元剤を好適に用いることができる。例えば被処理水が酸性である場合は、前処理剤として水酸化ナトリウムを添加して被処理水を中和する。また、被処理水がアルカリ性である場合は、前処理剤として塩酸を添加して被処理水を中和する。なお、ここに記載する実施の形態では、前処理剤として凝集剤を添加しない。本実施形態では、凝集剤を使用することなく磁性粉を回収できるように、プレコート層形成材料となるろ過助剤を設計している。
The water storage tank 2 is a tank for temporarily storing water to be treated containing magnetic powder flowing in from the line L1, and includes a screw type agitator 21. A pretreatment agent is added to the water to be treated in the water storage tank 2 from the pretreatment
固液分離装置3は、内部を上部スペース31と下部スペース32とに仕切るフィルタ33を内蔵している。フィルタ33は、固液分離装置3の容器内に実質的に水平に取り付けられた精密ろ過膜である。固液分離装置の上部スペース31は、圧送ポンプP1を有する被処理水供給ラインL2を介して貯水槽2に接続されている。また、上部スペース31の側部にはポンプP3を有する剥離水供給ラインL31および剥離物排出ラインL4がそれぞれ接続されている。
The solid-liquid separator 3 incorporates a
一方、固液分離装置の下部スペース32は、3つの三方弁V1,V2,V3を有する処理水配水ラインL3に接続されている。第1の三方弁V1のところで被処理水配水ラインL3から上述の剥離水供給ラインL31が分岐している。第2の三方弁V2のところで被処理水配水ラインL3からポンプP2を有する処理水ラインL32が分岐している。第3の三方弁V3のところで被処理水配水ラインL3から2つのラインL33とL34が分岐している。一方の分岐ラインL33は、ポンプP4を有し、後述する磁気分離槽4に接続されている。他方の分岐ラインL34は、ポンプP5を有し、後述する撹拌混合タンク6に接続されている。
On the other hand, the
磁気分離槽4は、剥離物排出ラインL4を通って固液分離装置の上部スペース31から受け入れた洗浄排出水を撹拌するためのスクリュウ式撹拌機41を有するとともに、水中の磁気吸着剤とろ過助剤とを分離するための棒磁石42を備えている。棒磁石42は、図示しないシリンダ機構により昇降可能に支持された状態で、槽4内に設けられた円筒状保護管のなかに収納されている。
The
磁気分離槽4の上部には、剥離物排出ラインL4の他に、処理水利用ラインL33、工業用水供給ラインL11および水道水供給ラインL12がそれぞれ接続されている。ラインL33からは、固液分離装置のフィルタ33を透過した処理水の一部が磁気分離槽4内に導入されるようになっている。また、ラインL11からは、図示しない供給源の工業用水が磁気分離槽4内に導入されるようになっている。また、ラインL12からは、水道水が磁気分離槽4内に導入されるようになっている。
In addition to the separated product discharge line L4, a treated water utilization line L33, an industrial water supply line L11, and a tap water supply line L12 are connected to the upper part of the
一方、磁気分離槽4の下部には磁性粉濃縮水排出ラインL8およびろ過助剤返送ラインL5がそれぞれ接続されている。排出ラインL8は、ポンプP9の駆動により磁気分離槽4から図示しない貯留槽に磁性粉を高濃度に含む濃縮水を排出するようになっている。返送ラインL5は、ポンプP6の駆動により磁気分離槽4から分離されたろ過助剤をろ過助剤タンク5に戻すようになっている。
On the other hand, a magnetic powder concentrated water discharge line L8 and a filter aid return line L5 are connected to the lower part of the
ろ過助剤タンク5は、使用済みろ過助剤を含む水中から異物を除去するための浄化器を内蔵している。ろ過助剤タンク5は、分磁気分離槽4から導入される使用済みのろ過助剤を浄化器により再生し、再生したろ過助剤をポンプP7の駆動によりろ過助剤供給ラインL6を介して撹拌混合タンク6に供給するようになっている。
The
撹拌混合タンク6は、スクリュウ式撹拌機61を有し、ろ過助剤タンク5から供給されたろ過助剤に分散媒として水を添加して撹拌混合し、ろ過助剤を含む懸濁液を作製するものである。この撹拌混合タンク6にはろ過助剤添加装置8からろ過助剤として未使用の新鮮なカルサイト粒子が補給されるようになっている。撹拌混合タンク6の上部には、処理水利用ラインL34が接続され、固液分離装置のフィルタ33を透過した処理水の一部が撹拌混合タンク6に供給され、撹拌混合タンク6において分散媒として利用されるようになっている。
The stirring and
また、撹拌混合タンク6の適所にはポンプP8を有するろ過助剤懸濁液供給ラインL7が連通している。ろ過助剤懸濁液供給ラインL7は、被処理水供給ラインL2の適所において合流している。供給ラインL7からのろ過助剤を含む混合物(懸濁液)が被処理水供給ラインL2を流れる被処理水に添加されるようになっている。なお、懸濁液供給ラインL7には逆止弁V4が取り付けられ、貯水槽2からラインL2を通って撹拌混合タンク6への被処理水の逆流を防止するようになっている。
Further, a filter aid suspension supply line L7 having a pump P8 communicates with an appropriate place of the stirring and
(水処理方法)
次に図3と図4を参照して上記の装置を用いる水処理方法を説明する。ここに記載する実施の形態では、磁性吸着剤を用いて工場排水から油脂を分離除去した後に、ろ過助剤を用いるプレコート法により使用済み磁性吸着剤を分離し回収し再使用する場合について説明する。
(Water treatment method)
Next, a water treatment method using the above apparatus will be described with reference to FIGS. In the embodiment described here, after separating and removing oils and fats from factory wastewater using a magnetic adsorbent, a case where the used magnetic adsorbent is separated and recovered by a precoat method using a filter aid is described. .
原水となる工場排水を吸着槽(図示せず)に導入する。この工場排水は不純物として多くの油脂を含んでいる。図示しないタンクから吸着槽内に適量の磁性吸着剤(磁性粉)を添加し、撹拌混合し、原水中に含まれる油脂を磁性吸着剤に吸着させる(工程S1)。次いで、油脂吸着磁性粉を含む水を吸着槽から脱離槽(図示せず)に供給し、脱離槽内において油脂吸着磁性粉に親水性の有機溶剤を接触させ、有機溶剤の作用により磁性粉から吸着油脂を脱離させる(工程S2)。 Factory wastewater, which is raw water, is introduced into an adsorption tank (not shown). This industrial wastewater contains a lot of fats and oils as impurities. An appropriate amount of magnetic adsorbent (magnetic powder) is added from an unillustrated tank to the adsorbing tank, mixed with stirring, and fats and oils contained in the raw water are adsorbed to the magnetic adsorbent (step S1). Next, water containing fat and oil adsorption magnetic powder is supplied from an adsorption tank to a desorption tank (not shown), and a hydrophilic organic solvent is brought into contact with the fat and oil adsorption magnetic powder in the desorption tank, and magnetic properties are obtained by the action of the organic solvent. The adsorbed oil and fat is desorbed from the powder (step S2).
次いで、脱離油脂と磁性粉を含む水を脱離槽から磁気分離槽へ送り、磁気分離槽内において脱離油脂を含む汚水から磁性粉を磁気的に分離する(工程S3)。脱離油脂を含む汚水を磁気分離槽から排出し、磁性粉のみを磁気分離槽内に残留させる(工程S4)。これにより磁性粉が油脂を含む水から物理的に分離される。次いで、脱離槽内の磁性粉に分散媒として水道水を供給し、磁性粉と水とを撹拌混合し、スラリー状または懸濁液状の磁性粉を含む被処理水を作製する(工程S5)。 Next, water containing the desorbed oil and fat and magnetic powder is sent from the desorption tank to the magnetic separation tank, and the magnetic powder is magnetically separated from the waste water containing the desorbed oil and fat in the magnetic separation tank (step S3). The sewage containing the desorbed oil and fat is discharged from the magnetic separation tank, and only the magnetic powder is left in the magnetic separation tank (step S4). As a result, the magnetic powder is physically separated from the water containing fats and oils. Next, tap water is supplied as a dispersion medium to the magnetic powder in the desorption tank, and the magnetic powder and water are stirred and mixed to prepare water to be treated containing magnetic powder in the form of slurry or suspension (step S5). .
一方、ろ過助剤タンク5及び/又はろ過助剤添加装置8から撹拌混合タンク6にろ過助剤を供給し、これに適量の水を加えて撹拌混合タンク6内でろ過助剤と水を撹拌混合し、ろ過助剤を含む懸濁液を調整する(工程S6)。ろ過助剤として例えば平均粒径17μmの炭酸カルシウム微粒子を含むスラリーを供給する。懸濁液中に含まれるろ過助剤は、固液分離装置3のフィルタ33上に所望のプレコート層を形成しうる濃度とする。懸濁液中のろ過助剤の含有量は、例えば10000〜200000mg/Lの範囲とすることが好ましい。
On the other hand, a filter aid is supplied from the
次いで、ポンプP8とP1をそれぞれ起動し、撹拌混合タンク6から固液分離装置3に懸濁液を圧送し、懸濁液をフィルタ33に供給する(図4(a))。フィルタ33により懸濁液中のろ過助剤がろ過され、これにより図4(b)に示すようにフィルタ33上にろ過助剤55のプレコート層が形成される(工程S7)。この場合に、フィルタ33への懸濁液の供給は、加圧ポンプP1により0.5MPa以下の圧力を加えて行われる。さらに、フィルタ33に対する懸濁液の加圧力を0.2〜0.3MPaの範囲とすることがより好ましい。このとき加圧ポンプPの駆動による圧力と重力との相乗作用により、懸濁液の液体成分はフィルタ33を速やかに透過し、懸濁液中の固体成分であるろ過助剤はフィルタ33に捕捉され、その結果、フィルタ33上に均一な厚さのプレコート層が形成される。なお、ろ過助剤のプレコート層の厚さは、平均で0.5〜10mmの範囲とすることが好ましい。
Next, the pumps P8 and P1 are started, the suspension is pumped from the stirring and
なお、プレコート層形成工程S7において、フィルタ33を固液分離装置3の入口を塞ぐように取り付け、固液分離装置の3内における懸濁液の圧力の低下ができるだけ少なくなるようにして、フィルタ33による懸濁液のフィルタリングを行なうようにする。具体的には、固液分離装置3の容器壁とフィルタ33とで周囲を規定される上部スペース31を小さくし、この小容積の狭いスペース31に加圧した懸濁液を押し込むことにより、フィルタ33による固体(ろ過助剤)と液体との分離が促進される。このとき加圧ポンプP1の駆動による圧力と重力との相乗作用により、懸濁液の液体成分はフィルタ33を速やかに透過し、懸濁液中の固体成分(ろ過助剤)がフィルタ33に捕捉され、その結果フィルタ33上にろ過助剤のプレコート層が形成される。
In the precoat layer forming step S7, the
図示しない被処理水供給ポンプを起動し、磁気分離槽(図示せず)から磁性粉を含む被処理水を貯水槽2内に導入する(工程S8)。次いで、図示しないpHセンサにより貯水槽2内の被処理水のpHを計測し、被処理水が中性から大きく外れる場合は、前処理剤添加装置7から貯水槽2内の被処理水に前処理剤を添加して、被処理水をpH調整する(工程S9)。
A treated water supply pump (not shown) is activated, and treated water containing magnetic powder is introduced into the water storage tank 2 from a magnetic separation tank (not shown) (step S8). Next, the pH of the water to be treated in the water tank 2 is measured by a pH sensor (not shown), and when the water to be treated largely deviates from neutrality, the pretreatment
次いで、ポンプP1を起動し、貯水槽2から固液分離装置3に被処理水を供給する(工程S10)。これにより被処理水中の磁性粒子50がろ過され、非磁性無機粒子55のプレコート層の上に磁性粒子50が堆積し、図4の(d)に示すようにフィルタ33上に非磁性無機粒子55/磁性粒子50が積層した堆積二重層56が形成される(工程S11)。この場合に、堆積二重層56を構成するろ過助剤(非磁性無機粒子)55は、上式(1)を満たすフィルタ33上において粒子間隔C1〜C3が上式(1)と(3)をそれぞれ満たし、かつその体積換算粒子径Bが上式(2)を満たしている。無機粒子55とフィルタ33が上式(1)を満たすA≦Cの関係にあると、図5に示すように、積層したろ過助剤55を捕捉できる粒子よりもフィルタ33が捕捉できる粒子が小さくならないため、フィルタ33が目詰まりしなくなる。
Next, the pump P1 is activated, and the water to be treated is supplied from the water storage tank 2 to the solid-liquid separator 3 (step S10). Thereby, the
次いで、ポンプP3を起動し、固液分離装置3の側方ノズルからフィルタ33上の堆積二重層56に剥離水を吹き付け、図4の(e)に示すようにフィルタ33上から堆積二重層56を剥離する(工程S12)。さらにポンプP3による送水圧力を上昇させ、ノズルから噴射される剥離水の噴射力を増大させ、剥離物を固液分離装置の上部スペース31から排出する。排出された剥離物はラインL4を通って磁気分離槽4内へ導入される(工程S13)。
Next, the pump P3 is activated, and peeling water is sprayed from the side nozzle of the solid-liquid separator 3 onto the deposited
磁気分離槽4内が剥離物で満たされ、適量の水道水及び/又は処理水を磁気分離槽4内に導入すると、スクリュウ式撹拌機41を起動して剥離物と水を撹拌する。次いで、図示しないシリンダ機構により棒磁石42を下降させ、保護管のなかに棒磁石42を挿入し、撹拌中の懸濁液に対して磁場を印加する。磁石42の磁力により磁性粒子50が保護管に吸着するため、懸濁液から磁性粒子50が磁気的に分離される。
When the inside of the
磁気分離槽4内の混合水の撹拌を停止し、磁性粒子50を磁石保護管に吸着保持した状態で、ポンプP6を起動し、ろ過助剤55を含む水を磁気分離槽4から排出する(工程S14)。これにより磁性粒子50が水中においてろ過助剤55から分離される。この分離工程S14において、ろ過助剤55と磁性粉50との間の比重差が大きいため両者の分離がさらに容易になる。ろ過助剤55は、排出水とともにろ過助剤タンク5に返送され、ろ過助剤タンク5内で再生され、ろ過助剤タンク5から撹拌混合タンク6に送られ、プレコート層の形成に再利用される(工程S14→工程S6)。このようにしてろ過助剤55をプレコート層の形成→磁性粉の捕捉→固液分離→磁気分離回収→プレコート層の形成のサイクルにおいて繰り返し使用することができる。
The stirring of the mixed water in the
磁気分離槽4において、ろ過助剤含有水の排出後に、シリンダ機構により磁石を上昇させ、保護管から磁石を退出させ、磁性粒子50に印加していた磁場を消失させ、磁石保護管から磁性粒子50を脱落させる。
In the
次いで、ラインL11,L12,L33のうちの少なくとも1つを介して水を磁気分離槽4内に供給し、スクリュウ撹拌機41により磁気分離槽内の磁性粒子50と水を撹拌混合し、磁性粒子50を高濃度に含む磁性粉濃縮水を作製し、この磁性粉濃縮水を磁気分離槽4から排出する(工程S15)。排出された磁性粉濃縮水は、図示しない磁性粉タンクに送られ、油脂を吸着するための吸着剤として再利用される(工程S15→工程S1)。このようにして磁性吸着剤50を油脂の吸着→油脂の脱離→固液分離→磁気分離回収→油脂の吸着のサイクルにおいて繰り返し使用することができる。
Next, water is supplied into the
以下に実施例および比較例を説明する。 Examples and comparative examples will be described below.
(実施例1)
図1の処理装置を用いて、各種の磁性吸着剤を分離回収する試験を行った。被処理水として1000mg/リットルのニッケル微粒子を含む懸濁液を作製した。磁性吸着剤としてのニッケル微粒子は平均粒子径が約1μmであった。フィルタ33として最頻の孔径Aが7μmのろ布を用いた。ろ過助剤55としてカルサイトをボールミルで粉砕し、体積換算平均粒子径Bが13μmになるように選別した粉体を用いた。ろ過助剤55として用いるカルサイト粉の選別には風力を利用した。選別したカルサイト粉を水中に添加し、撹拌混合し、カルサイト粉を含む懸濁液を作製した。この懸濁液を固液分離装置3に供給し、フィルタ33上にプレコート層を形成した。プレコート層を構成するカルサイト粒子の粒子間隔Cは約4.1μmであった。このろ過助剤の粒子間隔Cの分布は、図6に示すように最頻の粒子間隔4.1μmよりも小さい粒子間隔の分布のほうが広いものであった。
Example 1
A test for separating and recovering various magnetic adsorbents was performed using the processing apparatus of FIG. A suspension containing 1000 mg / liter of nickel fine particles was prepared as the water to be treated. Nickel fine particles as a magnetic adsorbent had an average particle size of about 1 μm. As the
まず、被処理水を貯水槽2に導入し、スクリュウ撹拌機21で均一に撹拌した。次いで、ろ過助剤タンク5及びろ過助剤供給装置8から懸濁液状またはスラリー状のカルサイト粒子を混合槽6内に供給し、カルサイト粒子を水で希釈し、スクリュウ撹拌機61により撹拌し、約5質量%のカルサイト粒子を含む懸濁液を作製した。この懸濁液を固液分離装置3に供給し、フィルタ33上にカルサイト粒子55を堆積させ、厚さ約1mmのプレコート層を形成した。
First, water to be treated was introduced into the water storage tank 2 and stirred uniformly with a screw stirrer 21. Next, suspension-like or slurry-like calcite particles are supplied from the
次いで、貯水槽2から被処理水を固液分離装置3に供給し、カルサイト粒子55のプレコート層の上にさらにニッケル粒子50を堆積させ、ニッケル粒子50/カルサイト粒子55が積層して成る堆積二重層56を形成した。これにより被処理水からニッケル粒子50のほぼ全量を固液分離することができた。
Next, the water to be treated is supplied from the water storage tank 2 to the solid-liquid separator 3,
次いで、処理水の一部を上部スペース31に戻し、これを剥離水としてノズルから噴射して、フィルタ33上から堆積二重層56を剥離した。この剥離物を磁気分離槽4に送り、水道水を添加し、スクリュウ撹拌機41で撹拌しながら磁石42を槽内の保護管に装入して磁力を印加した。磁石42の磁力によりニッケル粒子50を磁石保護管の外周に吸着させ、剥離物中のカルサイト粒子55からニッケル粒子50を磁気的に分離した。これにより磁気分離槽4の底部においてカルサイト粒子55のスラリーが得られた。
Next, part of the treated water was returned to the
カルサイト粒子55のスラリーを磁気分離槽4から排出し、ろ過助剤タンク5へ移送した。次いで、処理水の一部を磁気分離槽4に導入し、磁石42の磁力印加をOFFにして撹拌したところ、ニッケル粒子の濃縮液を得た。この濃縮液をポンプP9を用いて回収した。
The slurry of
また、ろ過助剤タンク5に回収されたろ過助剤は再び混合槽6に送られ、再度使用することができた。
The filter aid recovered in the
(実施例2)
被処理水のニッケル粒子の平均粒子径を4μmに、ろ布の平均孔径を15μmに、カルサイト粒子の平均粒子径を42μmに、ろ過助剤間の孔径を平均14μmにしたこと以外は実施例1と同じ条件でニッケル粒子とカルサイト粒子の分離回収をおこなった。その結果、全量のニッケル粒子が分離回収されるとともに、カルサイト粒子も分離回収された。また、回収したニッケル粒子およびカルサイト粒子ともに繰り返し再利用できた。
(Example 2)
Example except that the average particle diameter of nickel particles to be treated was 4 μm, the average pore diameter of filter cloth was 15 μm, the average particle diameter of calcite particles was 42 μm, and the average pore diameter between filter aids was 14 μm. The nickel particles and calcite particles were separated and recovered under the same conditions as in 1. As a result, the entire amount of nickel particles was separated and recovered, and calcite particles were also separated and recovered. The recovered nickel particles and calcite particles could be reused repeatedly.
(比較例1)
固液分離装置3のフィルタ33のろ面を水平から垂直に変更したこと以外は実施例1と同じ条件で試験をおこなったところ、被処理水からニッケル粒子が十分に固液分離されず、フィルタ透過水(処理水)中に多量のニッケル粒子が混入し、分離回収されることなく系外に流失されることが確認された。
(Comparative Example 1)
When the test was performed under the same conditions as in Example 1 except that the filter surface of the
(実施例3)
実施例1と同じ装置を用い、被処理水として酸化鉄を含む溶液を60℃以上の温度で酸化することにより得られた平均粒子径0.1μmのマグネタイト粒子(磁性吸着剤)を含む液を作製した。フィルタとして平均孔径1μmの精密ろ過膜を準備した。また、ろ過助剤として平均粒子径2μmで、かつ平均孔径0.3μmのカルサイト粒子を準備した。実施例1と同様に試験をおこなった。その結果、被処理水から全量のマグネタイト粒子が分離回収されるとともに、カルサイト粒子も分離回収された。また、回収したマグネタイト粒子およびカルサイト粒子ともに繰り返し再利用できた。
(Example 3)
A liquid containing magnetite particles (magnetic adsorbent) having an average particle diameter of 0.1 μm obtained by oxidizing a solution containing iron oxide as water to be treated at a temperature of 60 ° C. or higher using the same apparatus as in Example 1. Produced. A microfiltration membrane having an average pore diameter of 1 μm was prepared as a filter. Further, calcite particles having an average particle diameter of 2 μm and an average pore diameter of 0.3 μm were prepared as filter aids. The test was conducted in the same manner as in Example 1. As a result, the entire amount of magnetite particles was separated and recovered from the water to be treated, and calcite particles were also separated and recovered. The recovered magnetite particles and calcite particles could be reused repeatedly.
(実施例4)
ろ過助剤をカルサイトから炭酸カルシウムの試薬(和光純薬製)に変え、平均粒子径を17μm、ろ過助剤間の孔径を6.8μmにしたこと以外は実施例1と同様に試験をおこなった。その結果、被処理水から全量のニッケル粒子が分離回収されるとともに、炭酸カルシウム粒子も分離回収された。また、回収したニッケル粒子および炭酸カルシウム粒子ともに繰り返し再利用できた。
Example 4
The test was conducted in the same manner as in Example 1 except that the filter aid was changed from calcite to a calcium carbonate reagent (manufactured by Wako Pure Chemical Industries), the average particle size was 17 μm, and the pore size between the filter aids was 6.8 μm. It was. As a result, the entire amount of nickel particles was separated and recovered from the water to be treated, and calcium carbonate particles were also separated and recovered. Moreover, the recovered nickel particles and calcium carbonate particles could be reused repeatedly.
(実施例5)
ろ過助剤をカルサイトから球状溶融シリカに変え、ろ過助剤の平均粒子径を13μm、ろ過助剤間の孔径を4.0μmにしたこと以外は実施例1と同様にして試験をおこなった。その結果、被処理水から全量のニッケル粒子が分離回収されるとともに、球状溶融シリカ粒子も分離回収された。また、回収したニッケル粒子および球状溶融シリカ粒子ともに繰り返し再利用できた。
The test was conducted in the same manner as in Example 1 except that the filter aid was changed from calcite to spherical fused silica, the average particle size of the filter aid was 13 μm, and the pore size between the filter aids was 4.0 μm. As a result, the entire amount of nickel particles was separated and recovered from the water to be treated, and spherical fused silica particles were also separated and recovered. The recovered nickel particles and spherical fused silica particles could be reused repeatedly.
1…水処理システム、2…貯水槽、21…スクリュウ式撹拌機、
3…固液分離装置(膜ろ過器)、33…フィルタ(ろ布)、
4…磁気分離槽、5…ろ過助剤タンク、
6…撹拌混合タンク(混合槽)、61…スクリュウ式撹拌機、
7…前処理剤添加装置、8…ろ過助剤添加装置、
50…磁性吸着剤(磁性一次粒子、磁性粉)、51…磁性粒子、52…被覆材、
53…磁性吸着剤(磁性一次粒子の凝集体、凝集磁性粉)、
55…ろ過助剤(非磁性の無機粒子)、
P1〜P9…ポンプ、V1〜V4…バルブ、
L1…被処理水導入ライン、L3…処理水ライン、L31…剥離水供給ライン(第1の処理水利用ライン)、L32…処理水搬出ライン、L33…第2の処理水利用ライン、L34…第3の処理水利用ライン、
L4…剥離物排出ライン、L5…ろ過助剤返送ライン、L6…ろ過助剤供給ライン、L7…混合ライン、L8…磁性粉濃縮水排出ライン、L9…前処理剤供給ライン、L10…磁性粉供給ライン。
1 ... Water treatment system, 2 ... Water tank, 21 ... Screw type stirrer,
3 ... Solid-liquid separator (membrane filter), 33 ... Filter (filter cloth),
4 ... magnetic separation tank, 5 ... filter aid tank,
6 ... stirring and mixing tank (mixing tank), 61 ... screw type stirrer,
7 ... Pretreatment agent addition device, 8 ... Filter aid addition device,
50 ... magnetic adsorbent (magnetic primary particles, magnetic powder), 51 ... magnetic particles, 52 ... coating material,
53 ... Magnetic adsorbent (aggregates of magnetic primary particles, aggregated magnetic powder),
55 ... Filter aid (non-magnetic inorganic particles),
P1-P9 ... Pump, V1-V4 ... Valve,
L1 ... treated water introduction line, L3 ... treated water line, L31 ... peeling water supply line (first treated water utilization line), L32 ... treated water carry-out line, L33 ... second treated water utilization line, L34 ... first 3 treated water utilization line,
L4 ... exfoliation discharge line, L5 ... filter aid return line, L6 ... filter aid supply line, L7 ... mixing line, L8 ... magnetic powder concentrated water discharge line, L9 ... pretreatment agent supply line, L10 ... magnetic powder supply line.
Claims (7)
(b)前記磁性吸着剤から吸着した異物を脱離させ、
(c)脱離した異物を含む水から前記磁性吸着剤を磁気的に分離し、
(d)分離した前記磁性吸着剤に水を加え、所望濃度の磁性吸着剤を含む被処理水を作製し、
(e)一方、非磁性の無機粒子を含むろ過助剤を準備し、および、ろ面が実質的に水平になるように配置された平面状のフィルタを有する固液分離装置を準備し、
(f)前記ろ過助剤に分散媒を添加して撹拌混合し、これにより前記ろ過助剤を含む懸濁液を作製し、
(g)前記懸濁液を前記固液分離装置に圧送し、該懸濁液を前記フィルタによりろ過し、前記ろ過助剤を前記フィルタ上に堆積させ、これにより前記フィルタ上に前記ろ過助剤のプレコート層を形成する、この場合に、前記フィルタの最頻の細孔径をA、前記ろ過助剤の体積換算平均粒子径をB、前記プレコート層を構成するろ過助剤の粒子間隔をCとするときに、前記フィルタおよびろ過助剤がA≦C、2≦B≦50μmおよび0.2≦C≦15μmの関係をそれぞれ満たし、
(h)前記工程(d)で作製した被処理水を前記プレコート層および前記フィルタに通水し、該被処理水から磁性吸着剤を固液分離し、前記プレコート層の上に磁性吸着剤を堆積させ、これにより前記フィルタ上にろ過助剤および磁性吸着剤が積層する堆積二重層を形成し、
(i)前記堆積二重層に剥離水を吹き付け、前記堆積二重層を前記フィルタ上から剥離させ、これにより磁性吸着剤、ろ過助剤および剥離水を含む剥離物液を提供し、
(j)一方、前記磁性吸着剤を吸着するための磁化部材を有する磁気分離槽を準備し、
(k)前記固液分離装置から前記磁気分離槽へ前記剥離物液を供給し、前記磁気分離槽内で剥離物液を撹拌混合し、剥離物液に含まれる磁性吸着剤を前記磁化部材に吸着させ、磁性吸着剤を前記磁化部材に吸着させている間に、前記磁気分離槽内からろ過助剤を含むろ過助剤含有液を排出し、これにより前記剥離物液中のろ過助剤と磁性吸着剤とが磁気的に分離され、
(l)前記工程(k)で排出されるろ過助剤含有液を前記工程(e)において再利用し、
(m)前記磁化部材による磁性吸着剤の吸着を解除し、脱離した磁性吸着剤に分散媒を加えて磁性吸着剤含有液を作製し、前記磁性吸着剤含有液を前記磁気分離槽から排出し、
(n)前記工程(m)で排出される磁性吸着剤含有液を前記工程(a)において再利用する、
ことを特徴とする水処理方法。 (A) adding a magnetic adsorbent to the raw water, adsorbing foreign matter contained in the raw water to the magnetic adsorbent,
(B) desorbing foreign matter adsorbed from the magnetic adsorbent;
(C) magnetically separating the magnetic adsorbent from water containing desorbed foreign matter,
(D) water is added to the separated magnetic adsorbent to produce water to be treated containing the magnetic adsorbent at a desired concentration;
(E) On the other hand, preparing a filter aid containing non-magnetic inorganic particles, and preparing a solid-liquid separation device having a flat filter arranged so that the filter surface is substantially horizontal,
(F) adding a dispersion medium to the filter aid and stirring and mixing, thereby preparing a suspension containing the filter aid;
(G) The suspension is pumped to the solid-liquid separator, the suspension is filtered by the filter, and the filter aid is deposited on the filter, whereby the filter aid is deposited on the filter. In this case, the most frequent pore diameter of the filter is A, the volume conversion average particle diameter of the filter aid is B, and the particle spacing of the filter aid constituting the precoat layer is C. The filter and filter aid satisfy the relationship of A ≦ C, 2 ≦ B ≦ 50 μm, and 0.2 ≦ C ≦ 15 μm,
(H) The water to be treated produced in the step (d) is passed through the precoat layer and the filter, the magnetic adsorbent is separated from the water to be treated by solid-liquid separation, and the magnetic adsorbent is placed on the precoat layer. Deposit, thereby forming a deposited bilayer on which the filter aid and magnetic adsorbent are laminated on the filter;
(I) spraying peeling water on the deposited double layer, peeling the deposited double layer from the filter, thereby providing a peeled liquid containing a magnetic adsorbent, a filter aid, and peeling water;
(J) Meanwhile, a magnetic separation tank having a magnetized member for adsorbing the magnetic adsorbent is prepared,
(K) The exfoliated liquid is supplied from the solid-liquid separator to the magnetic separation tank, the exfoliated liquid is stirred and mixed in the magnetic separation tank, and the magnetic adsorbent contained in the exfoliated liquid is applied to the magnetizing member. While adsorbing and adsorbing the magnetic adsorbent to the magnetized member, the filter aid-containing liquid containing the filter aid is discharged from the magnetic separation tank, and thereby the filter aid in the exfoliated liquid and Magnetically separated from the magnetic adsorbent,
(L) Reusing the filter aid-containing liquid discharged in the step (k) in the step (e),
(M) Release the adsorption of the magnetic adsorbent by the magnetized member, add a dispersion medium to the desorbed magnetic adsorbent to produce a magnetic adsorbent-containing liquid, and discharge the magnetic adsorbent-containing liquid from the magnetic separation tank And
(N) Reusing the magnetic adsorbent-containing liquid discharged in the step (m) in the step (a).
A water treatment method characterized by the above.
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