JP2003112198A - 水中のcod成分の除去方法及び除去装置 - Google Patents

水中のcod成分の除去方法及び除去装置

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和彰 島村
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 利用価値の無い難脱水性凝集分離汚泥の発生
を大幅に減少できる、水の凝集分離法の新技術を提供す
る。 【解決手段】 COD含有排水に、鉄又はアルミニウム
系無機凝集剤を添加して凝集分離するとともに、分離凝
集汚泥に酸を添加して凝集汚泥を溶解せしめ、鉄又はア
ルミニウムイオンを溶出せしめ、該溶解液に亜塩素酸塩
又は塩素酸塩を添加し、前記金属イオン共存状態で化学
酸化処理したのち、該処理液を前記COD含有排水に添
加することを特徴とする水中のCOD成分の除去方法、
及び除去装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、下水、下水処理
水、各種産業排水、湖沼水、河川水など、種々のCOD
含有水の新規処理方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】COD含有水からCODを除去するため
の従来の最も代表的な除去技術は、凝集沈殿法である。
この技術は、COD含有水(以下「原水」ともいう)に
硫酸アルミニウム、PAC、塩化第2鉄、硫酸第2鉄、
ポリ硫酸第2鉄などの無機凝集剤を添加して攪拌し、C
ODを取り込んだフロックを形成させたのちフロックを
沈殿させ、浄化処理水を得る技術である。無機凝集剤を
添加して凝集フロックを形成させた後、フロックを分離
する凝集沈殿するなどの凝集分離法は、簡単な装置、操
作でCODが効果的に除去できることが特徴である。し
かし、大量の難脱水性凝集分離汚泥が発生し、その処理
処分が非常に面倒であるという重大な欠点がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の凝集
分離法の上記問題点を解決し、利用価値の無い難脱水性
凝集分離汚泥の発生を大幅に減少できる、新技術を提供
することを課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の課
題を解決すべく研究した結果、COD含有水に無機凝集
剤を添加して攪拌する凝集沈殿法と、鉱酸による酸溶解
処理と、更に亜塩素酸塩又は塩素酸塩による化学酸化処
理を併用し、酸化処理酸性液を、前記COD含有排水に
返送すれば、COD成分が効率的に除去できるととも
に、処分が面倒な難脱水性凝集分離汚泥の発生の問題も
解決できることを見出し、この知見に基づき、本発明を
完成するに至った。
【0005】すなわち、本発明は次の構成からなるもの
である。 (1)COD含有排水に、鉄又はアルミニウム系無機凝
集剤を添加して凝集分離するとともに、凝集分離汚泥に
酸を添加して凝集汚泥を溶解せしめ、鉄又はアルミニウ
ムイオンを溶出せしめ、該溶解液に亜塩素酸塩又は塩素
酸塩を添加し、前記金属イオン共存状態で化学酸化処理
したのち、該処理液を、前記COD含有排水に添加する
ことを特徴とする水中のCOD成分の除去方法。
【0006】(2)COD含有排水を鉄又はアルミニウ
ム系無機凝集剤によってCODを凝集してフロックを形
成させる凝集反応槽と、生成したフロックを処理水と凝
集汚泥に固液分離する固液分離手段と、分離凝集汚泥を
鉱酸により溶解して酸溶解液を生成する酸溶解槽と、酸
溶解液を亜塩素酸塩又は塩素酸塩で化学酸化処理する化
学酸化処理槽と、該化学酸化処理液のCOD含有排水へ
の返送配管を具備することを特徴とする水中のCOD成
分の除去装置。 (3)前記酸溶解槽と前記化学酸化処理槽との間に、酸
溶解液中の酸不溶性物質を沈殿処理して酸不溶解SSを
沈殿分離する沈殿分離槽、及び前記沈殿分離槽からの分
離された酸溶解液の化学酸化処理槽への供給配管を設け
たことを特徴とする前記(2)記載の水中のCOD成分
の除去装置。
【0007】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。なお、実施の形態を説明するた
めの全図において、同一の機能を有する構成要素は同一
の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【0008】図1に本発明のCOD成分の除去方法を行
うのに用いる装置の一構成例を示す。図1において、C
OD含有水(以下「原水」と呼ぶことがある)1に、硫
酸アルミニウム、PAC、塩化第2鉄、ポリ硫酸鉄など
の無機凝集剤2を添加して、凝集反応槽4中で攪拌し、
CODを凝集させ、凝集フロックを形成させる。次い
で、凝集フロックを沈殿、膜分離、ろ過、ダイナミック
ろ過などの固液分離手段5で固液分離し、CODが凝集
除去された清澄な処理水6が得られる。
【0009】次に、分離された凝集汚泥7に塩酸、硫酸
などの鉱酸8を添加し、酸溶解槽9中で水酸化アルミニ
ウム、又は水酸化鉄が溶解するpH以下に調整して攪拌
し、Alイオン又はFeイオンを生成させる。フロック
が溶解するに伴って、凝集フロックに取り込まれていた
COD成分が溶出し、Alイオン、Feイオンが共存す
る酸性液(これを「酸溶解液」と呼ぶ)10を形成す
る。次に、この酸溶解液10に対し、化学酸化処理槽1
1中で、亜塩素酸ソーダなどの亜塩素酸塩12を添加
し、2酸化塩素を発生させ、2酸化塩素の強力な酸化作
用によって溶出CODを酸化分解する。
【0010】また、無機凝集剤2として鉄系凝集剤を使
用すると、酸溶解液10中に鉄イオンが存在するが、鉄
イオンが2酸化塩素の酸化触媒になり、酸化力が増加す
ることが判明した。その際、亜塩素酸塩12を添加する
化学酸化処理槽11に紫外線を照射すると、2酸化塩素
と紫外線の相乗効果によって、さらに効果的にCODを
酸化分解できることが認められた。亜塩素酸塩12は酸
と反応して、次の反応式によって2酸化塩素を生成す
る。例えば亜塩素酸ナトリウムと塩酸は、次の反応によ
って2酸化塩素を生成する。
【0011】5NaClO2+4HCl → 4ClO2
+5NaCl+2H2
【0012】2酸化塩素は化学式ClO2で表され、塩
素元素を分子内に含んでいるが、塩素、次亜塩素酸塩と
は性質が全く異なり、次の特徴がある。 (1)塩素臭はほとんど無く、有機物を含有する水に添
加しても、有害なトリハロメタンを生成することがな
い。すなわち、塩素(Cl2)、次亜塩素酸塩(たとえ
ばNaClO)の酸化力は、対象物質の塩素化作用に起
因しているのに対し、2酸化塩素は塩素化反応ではな
く、分子結合のまま電子レベルで酸化するので、有機塩
素化合物が原理的に生成しない。 (2)塩素、次亜塩素酸塩は、水中のアンモニウムイオ
ンと反応して、クロルアミンを生成して酸化力が減少し
てしまうのに対し、2酸化塩素はアンモニウムイオンと
反応しない。 (3)塩素よりも酸化力が強く、反応が早い。 (4)酸化力がpHに左右されない。
【0013】なお、亜塩素酸塩の代わりに、塩素酸塩
(たとえば塩素酸ナトリウム、NaClO3)と還元剤
(たとえば、過酸化水素、2酸化硫黄)を添加すると、
次の反応によって2酸化塩素が生成するので、塩素酸塩
を使用しても良い。
【0014】2NaClO3+H22+H2SO4→ 2
ClO2+O2+Na2SO4+2H2
【0015】2酸化塩素酸化処理の結果、酸溶解液10
の液側に含まれているCOD成分が酸化分解を受け分解
され、化学酸化処理液13を、返送管を経て原水1に添
加すると、化学酸化処理液13の中の鉄イオン又はアル
ミニウムイオンが無機凝集剤3として作用し、原水1の
CODが除去される。この結果、新鮮な無機凝集剤2の
所要量が大幅(1/10以下)に減少でき、CODの悪
循環が断たれるので処理水CODが悪化しない。このた
め、系外に排出して汚泥処分すべき凝集汚泥量が大幅に
減少する。
【0016】再生凝集剤(化学酸化処理液のこと)3を
添加する際に、新鮮な無機凝集剤2の添加量をゼロにす
ると、処理水6の水質が悪化する場合があるので、再生
凝集剤3を原水1に添加する場合においても、少量の新
鮮無機凝集剤2を添加できるようにしておくことが好ま
しい。
【0017】なお、原水1にCOD以外にSSが含まれ
ている場合は、図2にように装置を構成するのがよい。
図2において、酸溶解槽9で酸8に溶解しなかった不溶
性物質(原水に含まれている粘土分、有機性SS、プラ
ンクトン、藻類等)を沈殿槽14で沈殿処理し、分離液
16を化学酸化処理槽11で処理してから、化学酸化処
理液13を再生凝集剤3として使用する。この固液分離
装置(工程)14を省略して長時間運転すると、酸不溶
性SS15が凝集反応槽4に大量に蓄積し、処理水6へ
のSS流出などのトラブルが起き、凝集分離処理を破綻
させる。なお、酸不溶性SS(物質)の固液分離装置5
による固液分離は、必ずしも常時行う必要はなく、間欠
的に行っても良い。すなわち、系内に酸不溶性固体があ
る限度以上に蓄積した場合に、固液分離装置5を運転す
れば良い。
【0018】
【実施例】以下に本発明の実施例の一例を示すが、本発
明はこの実施例により限定されるものではない。
【0019】実施例1 下水の標準活性汚泥法処理水を砂ろ過したろ過水(CO
Mn15.2mg/リットル、SS2mg/リットル)
を対象に、本発明の試験を行った。運転開始後10日間
は新鮮な無機凝集剤(塩化第2鉄)を添加し、そのあと
は図1の工程で製造された鉄イオン含有酸性液を、無機
凝集剤として再利用した。試験条件及び方法を第1表に
示す。
【0020】
【表1】
【0021】以上の条件で1ヶ月運転し、処理水のCO
Dを分析した。運転開始後10日間の新鮮な塩化第2鉄
を添加した場合には、処理水COD3.9mg/リット
ルであった。これに対し、新鮮な塩化第2鉄添加率をF
eとして10mg/リットルに減少させ、本発明のFe
イオン含有酸性液(化学)を凝集剤として再利用した場
合には、処理水COD5.8mg/リットルであった。
凝集沈殿汚泥の発生が、通常の凝集沈殿法の約1/10
に減少した。また、処理水にトリハロメタンは検出され
なかった。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、下記の(1)〜(4)
の効果が得られた。 (1)凝集沈殿汚泥がほとんど発生しない。 (2)したがって汚泥処理が容易になる。 (3)凝集剤をリサイクル使用しても、処理水CODが
良好に維持される。 (4)トリハロメタンが生成しない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のCOD成分の除去方法の一実施態様の
ブロック図である。
【図2】本発明のCOD成分とSSの除去方法で、酸溶
解槽の後に沈殿槽を設けた実施態様のブロック図であ
る。
【符号の説明】
1 COD含有排水(原水) 2 無機凝集剤 3 再生無機凝集剤(化学酸化処理液) 4 凝集反応槽 5 固液分離手段 6 処理水 7 分離凝集汚泥 8 鉱酸 9 酸溶解槽 10 酸溶解液 11 化学酸化処理槽 12 亜塩素酸塩又は塩素酸塩 13 化学酸化処理液 14 沈殿槽 15 酸不溶解SS 16 分離液
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 俊博 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 Fターム(参考) 4D015 BA15 BB05 CA01 CA02 CA14 DA04 DA13 DA15 DA16 EA32 EA35 EA37 FA03 FA28 4D050 AA02 AA12 AB07 BB04 BB07 BC07 BC09 BD06 CA16 4D059 AA06 BH04 BH07 CA28 CC05 DA32 DA33

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 COD含有排水に、鉄又はアルミニウム
    系無機凝集剤を添加して凝集分離するとともに、分離凝
    集汚泥に酸を添加して凝集汚泥を溶解せしめ、鉄又はア
    ルミニウムイオンを溶出せしめ、該溶解液に亜塩素酸塩
    又は塩素酸塩を添加し、前記金属イオン共存状態で化学
    酸化処理したのち、該処理液を前記COD含有排水に添
    加することを特徴とする水中のCOD成分の除去方法。
  2. 【請求項2】 COD含有排水を鉄又はアルミニウム系
    無機凝集剤によってCODを凝集してフロックを形成さ
    せる凝集反応槽と、生成したフロックを処理水と凝集汚
    泥に固液分離する固液分離手段と、分離凝集汚泥を鉱酸
    により溶解して酸溶解液を生成する酸溶解槽と、酸溶解
    液を亜塩素酸塩又は塩素酸塩で化学酸化処理する化学酸
    化処理槽と、該化学酸化処理液のCOD含有排水への返
    送配管を具備することを特徴とする水中のCOD成分の
    除去装置。
  3. 【請求項3】 前記酸溶解槽と前記化学酸化処理槽との
    間に、酸溶解液中の酸不溶性物質を沈殿処理して酸不溶
    解SSを沈殿分離する沈殿分離槽、及び前記沈殿分離槽
    からの分離された酸溶解液の化学酸化処理槽への供給配
    管を設けたことを特徴とする請求項2記載の水中のCO
    D成分の除去装置。
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