JP2004105915A

JP2004105915A - 廃水の処理方法

Info

Publication number: JP2004105915A
Application number: JP2002275157A
Authority: JP
Inventors: Makiko Udagawa; 宇田川　万規子; Tetsuji Miyabayashi; 宮林　哲司; Yutaka Okuno; 奥野　裕
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2022-09-20
Also published as: JP3903892B2

Abstract

【課題】廃水中の油分を効率良く連続的に分離する。
【解決手段】廃水処理設備１０は、酸処理槽１４、遠心分離機２０、及び生物処理槽２２を備える。水溶性切削油の廃水は、酸処理槽１４に導入されてｐＨが３〜７に調整されて、エマルジョンが分解される。そして、遠心分離機２０に導入されて、４９０００〜１４７０００ｍ／ｓ^２の遠心力加速度で遠心分離され、油分が分離される。次いで、生物処理槽２２に導入されて生物処理される。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は廃水の処理方法に係り、特に、自動車、機械加工、金属加工等の工場において水溶性切削油の廃水から油分を分離除去して生物処理する廃水の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車、機械加工、金属加工等の工場では、水溶性切削油の廃水が排出される。この廃水はｎ−Ｈｅｘ　抽出物質が数千〜数万ｍｇ／Ｌと高濃度であり、一般的には乳化した状態のエマルジョン油分と水になっている。エマルジョン油分は非常に分離しにくい物質であるため、水溶性切削油の廃水から油分を完全に除去することは困難である。一方で、油分の除去が不完全な廃水を放流すると、環境への影響が大きいという問題があるため、例えばｎ−Ｈｅｘ　抽出物質の下水放流基準は５ｍｇ／Ｌ（　鉱物油）　に規制されている。
【０００３】
そこで、従来は、水溶性切削油の廃水をまず硫酸や塩酸などの鉱酸によって強酸性領域にｐＨ調整し、これを静置することによってエマルジョンを分解している。そして、エマルジョンを分解した廃水に、ＰＡＣ、塩鉄などの凝集剤を添加することにより、凝集処理を行って油分を分離している。油分を分離した処理水は生物学的に処理することによって、ｎ−Ｈｅｘ　抽出物質、ＢＯＤ、ＣＯＤが除去される。
【０００４】
また、別の方法として、廃水を最初に遠心分離することによって不安定エマルジョンを分離除去し、これを限外濾過することによって廃水中の油分を分離する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６１−２５４２０８号公報（第２頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の方法は、油分を効果的に凝集させるために、酸処理時の廃水をｐＨ３未満の強酸領域に調整し、エマルジョンを十分に分解しなければならない。このため、ｐＨ調整剤である鉱酸の使用量が非常に多くなるという問題があった。また、凝集処理後の廃水を後段の生物処理設備に直接導入すると、強酸である廃水が微生物に悪影響を及ぼすため、多量のアルカリ剤によって中和処理し、さらに処理後の廃水を多量の水で希釈しなければならなかった。
【０００７】
また、前者の方法は、廃水中のｎ−Ｈｅｘ　抽出物質を凝集処理によって完全に除去できないという問題があり、分離処理後の廃水にｎ−Ｈｅｘ　抽出物質が数百〜数千ｍｇ／Ｌ残留するという不具合があった。ｎ−Ｈｅｘ　抽出物質には、生物分解されにくい鉱油が溶解しているため、ｎ−Ｈｅｘ　抽出物質の残留する廃水を生物処理設備に導入すると、鉱油が多量に生物処理設備に導入されることになり、生物処理が不安定になるという問題があった。
【０００８】
さらに、前者の方法は、凝集処理で分離、回収される油分の回収率が３０〜５０％であり、非常に低いという問題があった。
【０００９】
一方、後者の方法は、限外濾過で油分を分離するため、膜面が徐々に目詰まりして処理性能が低下するという問題があった。このため、処理を停止して膜面を定期的に洗浄しなければならず、廃水処理を連続して行うことができないという欠点があった。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、廃水中の油分を効率良く分離できるとともに、連続処理が可能な廃水の処理方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、エマルジョンの油分を含む廃水から前記油分を分離除去する廃水の処理方法において、前記廃水を酸処理することによって、前記エマルジョンを分解し、該エマルジョンを分解した廃水を遠心分離処理することによって前記油分を分離することを特徴としている。
【００１２】
本発明によれば、廃水を酸処理してエマルジョンを分解した後、遠心分離処理して油分を分離するようにしたので、分離しにくいエマルジョンの油分を効率良く分離して除去することができる。これにより、油分を高い回収率で回収することができるとともに、ｎ−Ｈｅｘ　抽出物質などの油分が後段の生物処理設備に多量に導入されることを防止できる。したがって、生物処理に導入される鉱油の量を減少させることができ、生物処理を安定させることができる。さらに、油分を分離した後の廃水に残留するｎ−Ｈｅｘ　抽出物質の濃度が低下するので、処理後の廃水を多量の水で希釈することなく生物処理することが可能になり、生物処理の効率を向上させることができる。
【００１３】
また、本発明のように酸処理後に遠心分離処理を行うと、酸処理時の廃水のｐＨが３以上であっても、油分を確実に分離できるため、ｐＨ調整用の鉱酸の使用量を減少させることができる。また、凝集処理を行わないため、ｐＨを中性に戻すことなく、遠心分離処理後の廃水を後段の生物処理設備に直接導入することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、廃水のｐＨが３〜７の範囲で酸処理を行うとともに、遠心力加速度が４９０００〜１４７０００ｍ／ｓ^２の範囲で遠心分離処理を行うことを特徴としている。このような条件で酸処理、及び遠心分離処理を行うことによって、油分を確実に分離することができる。また、酸処理時の廃水のｐＨを３以上にしたことによって、酸処理槽や遠心分離機が酸によって腐食されることを防止できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に係る廃水の処理方法の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１６】
図１は、本発明に係る廃水の処理方法を実施する廃水処理設備の構成図である。同図に示す廃水処理設備１０は、機械加工工場などから排出される水溶性切削油の廃水を処理する設備であり、主として受槽１２、酸処理槽１４、中継槽１６、加温装置１８、遠心分離機２０、生物処理槽２２、沈殿槽２４、砂濾過塔２６、及び活性炭塔２８で構成される。
【００１７】
水溶性切削油の廃水はまず、受槽１２に導入される。受槽１２の内部にはスクリーン３０が設けられており、このスクリーン３０によって廃水中の固形物、例えば金属の切削屑などが補集される。スクリーン３０を通過した廃水は、酸処理槽１４に導入される。
【００１８】
酸処理槽１４には、硫酸などの鉱酸を添加する鉱酸添加手段が設けられている。この鉱酸添加手段から鉱酸を廃水に添加することによって、廃水がｐＨ３〜７、好ましくはｐＨ４〜６、より好ましくはｐＨ４〜５の酸性領域に調整される。また、酸処理槽１４には攪拌翼３２が設けられており、廃水はこの攪拌翼３２によって攪拌されながら酸処理槽１４に５分以上滞留する。これにより、廃水が酸処理されて、廃水中のエマルジョンが分解される。酸処理された廃水（以下、酸処理水という）は、中継層１６に導入される。
【００１９】
中継槽１６では、酸処理水に含まれる細かな固形物が自然沈降され、その上澄み液が固形物の沈殿界面よりも上部から、ポンプ３４の駆動によって引き抜かれ、加温装置１８に導入される。これにより、受槽１２のスクリーン３０を抜けた細かいＳＳ成分が除去される。したがって、遠心分離機２０に導入される固形物の量が減少するので、遠心分離機２０におけるスラッジの引き抜き頻度を減少させることができる。なお、中継槽１６の底部に沈降したＳＳ成分は定期的に引き抜かれる。
【００２０】
加温装置１８に導入された酸処理水は、５０℃以上、好ましくは７０〜９５℃に加温される。これにより、後段の遠心分離機２０における油分の分離効果を向上させることができる。加温装置１８で加温された酸処理水は、遠心分離機２０に送液される。
【００２１】
遠心分離機２０に導入された酸処理水は、遠心力を付与することによって油分が分離される。遠心分離機２０は、分離処理を連続的に行うとともに、スラッジ（固形分）を同時に除去できるものが好ましく、例えば図２に示すディスク型が使用される。図２に示すディスク型の遠心分離機２０は、本体３６の内部に円錐型のディスク３８が１ｍｍ以下のスパンで複数枚、積み重ねられており、このディスク３８が高速で回転するようになっている。また、本体３６には供給口３６Ａが設けられており、この供給口３６Ａから酸処理水が導入される。導入された酸処理水は、ディスク３８が回転することによって４９０００〜１４７０００ｍ／ｓ^２（５０００〜１５０００Ｇ）の遠心力加速度が付与される。これにより、酸処理水の水分、油分、スラッジが比重の違いによって分離される。分離された油分は油分回収口３６Ｂから常時引き抜かれて回収される。また、スラッジは、酸処理水の供給圧を定期的に上昇させてスライド板４０を下降させることによって、スラッジ回収口３６Ｃから引き抜かれて回収される。一方、水分（以下、分離処理水という）は、水分回収口３６Ｄから常時引き抜かれ、図１の生物処理槽２２に導入される。なお、遠心分離機２０の構成は、上述したものに限定されず、例えばディスク３８に貫通孔を形成して油分と水分の分離効率を高めた構成であってもよい。また、水分と油分の分離のみを行う構成であってもよい。
【００２２】
生物処理槽２２の内部には散気管４２が設けられており、この散気管４２からエアが散気される。これにより、生物処理槽２２の内部が好気性に保たれ、分離処理水が活性汚泥によって生物処理される。生物処理後の処理水は、沈殿槽２４に導入されて固液分離される。これにより、処理水中の汚泥が沈殿し、沈殿した汚泥の一部が返送汚泥として生物処理槽２２に返送されるとともに、残りの汚泥が定期的に外部に排出される。これにより、分離処理水に含まれるｎ−Ｈｅｘ　抽出物、ＢＯＤ、ＣＯＤが除去される。
【００２３】
沈殿槽２４において汚泥が沈殿した後の上澄み液は、砂濾過塔２６に導入されてＳＳ成分が除去された後、活性炭塔２８に導入される。そして、上澄み液に含まれるｎ−Ｈｅｘ　抽出物、ＢＯＤ、及びＣＯＤが除去されて仕上げ処理され、放流される。
【００２４】
次に、上記の如く構成された廃水処理設備１０の作用について説明する。
【００２５】
廃水処理設備１０では、酸処理槽１４で酸処理して廃水中のエマルジョンを分離した後に、遠心分離機２０で遠心分離処理を行い、廃水中の油分を分離している。このように酸処理後に遠心分離処理を行うと、分離しにくいエマルジョンの油分を効率良く分離することができる。特に、遠心分離処理時の遠心力加速度を４９０００〜１４７０００ｍ／ｓ^２の範囲に設定するとともに、酸処理時の廃水のｐＨを４〜５の範囲に設定することによって、油分の分離効率を高めることができ、有価物（燃料）としての油分を９９％以上の回収率で回収することができる。
【００２６】
また、遠心分離機２０における分離効率が大きいので、廃水中のｎ−Ｈｅｘ　抽出物質を確実に分離することができる。したがって、分離処理水に残留するｎ−Ｈｅｘ　抽出物質の濃度が非常に小さくなるので、ｎ−Ｈｅｘ　抽出物質に溶解されて生物処理槽２２に導入される鉱油の量が減少し、生物処理を安定させることができる。また、分離処理水に残留するｎ−Ｈｅｘ　抽出物質の濃度が非常に小さいので、分離処理水を多量の水で希釈することなく、直接、生物処理槽２２に導入することができる。これにより、生物処理槽２２における処理効率を向上させることができる。
【００２７】
また、本実施の形態のように酸処理後に遠心分離処理を行うと、酸処理時の廃水のｐＨが３以上であっても、油分を確実に分離することができる。さらに、廃水の性状によっては、酸処理時の廃水のｐＨが６〜７であっても、油分を十分に分離することができる。このように本実施の形態によれば、廃水を比較的弱い酸性領域で酸処理しているので、酸処理槽１４における鉱酸の使用量を減少させることができる。また、酸処理時の廃水のｐＨが大きくなった結果、遠心分離処理後の分離処理水のｐＨも大きくなり、中性に近づく。したがって、分離処理水を生物処理槽２２に直接導入しても、安定した生物処理を行うことができる。これにより、生物処理槽２２の前段で廃水を希釈したり、アルカリ剤を多量に添加して中和する必要がなくなる。
【００２８】
さらに、廃水処理設備１０によれば、従来行っていた凝集処理が不要になるので、凝集汚泥が発生しない。したがって、産業廃棄物処理量を大幅に削減できる。
【００２９】
【実施例】
図３は、酸処理槽１４のｐＨと遠心分離機２０における分離性能との関係を試験により求めた結果を示している。この試験では、ｎ−Ｈｅｘ　抽出物質を約１００００ｍｇ／Ｌの濃度で含有する廃水を酸処理槽１４で酸処理した後、遠心分離機２０で４９０００ｍ／ｓ^２の遠心力加速度をかけて分離処理を行い、分離処理水中のｎ−Ｈｅｘ　抽出物質の残留濃度を求めた。
【００３０】
この結果から分かるように、酸処理時の廃水のｐＨが小さくなるにつれて、ｎ−Ｈｅｘ　抽出物質の残留濃度が低下した。そして、酸処理時の廃水のｐＨを６以下にすることによって、残留濃度を確実に１００ｍｇ／Ｌ以下にすることができた。
【００３１】
また、別の廃水を試験した結果、酸処理時の廃水のｐＨが７以下のときに油分を十分に分離できるという結果が得られた。これにより、廃水の性状によっては、酸処理時の廃水のｐＨを７以下にすれば良いことが分かる。
【００３２】
さらに、遠心分離機２０の遠心力加速度を変えながら同様の試験を行った。その結果、廃水にもよるが、小さい遠心力加速度（例えば１４７００ｍ／ｓ^２）であっても、廃水のｐＨが５以下であれば、油分を十分に分離できるという結果が得られた。
【００３３】
なお、酸処理時の廃水のｐＨが３未満の場合は、遠心分離機２０の仕様上、遠心分離機２０が腐食されるおそれがある。すなわち、遠心分離機２０の腐食を防止するためには、酸処理時の廃水のｐＨを３以上にすることが好ましく、４以上にすることがより好ましい。
【００３４】
以上の結果から、酸処理槽１４の廃水のｐＨは、遠心分離機２０における油分の分離性能や遠心分離機２０の防食を考慮すると、ｐＨ３〜７が好ましく、ｐＨ３〜６がより好ましく、ｐＨ４〜５が最も好ましい。
【００３５】
図４は、遠心分離機２０における遠心力加速度と分離性能との関係を試験により求めた結果を示している。この試験では、ｎ−Ｈｅｘ　抽出物質を約１００００ｍｇ／Ｌの濃度で含有する廃水を、酸処理槽１４においてｐＨ６で酸処理した後、遠心分離機２０における遠心力加速度を変えながら遠心分離処理を行い、ｎ−Ｈｅｘ　抽出物質の残留濃度を求めた。
【００３６】
図４の結果から分かるように、遠心分離機２０の遠心力加速度を大きくするほど分離処理水に含まれるｎ−Ｈｅｘ　抽出物質の残留濃度が小さくなり、分離効果が大きくなることが分かる。特に遠心力加速度を４９０００ｍ／ｓ^２以上にした際には、残留濃度が１００ｍｇ／Ｌ以下になって安定するという結果が得られた。一方で、大容量で連続処理が可能な遠心分離機２０の遠心力加速度の上限は一般に約１４７０００ｍ／ｓ^２である。したがって、遠心分離機２０は遠心力加速度を４９０００〜１４７０００ｍ／ｓ^２の範囲に設定することが好ましい。
【００３７】
図５は、遠心分離機２０に供給する酸処理水の流量と遠心分離機２０の分離性能との関係を試験により求めた結果を示している。この試験では、ｎ−Ｈｅｘ　抽出物質を約１００００ｍｇ／Ｌの濃度で含有する廃水を、酸処理槽１４においてｐＨ５で酸処理した後、遠心分離機２０で約８１０００ｍ／ｓ^２の遠心力加速度をかけて分離処理を行い、分離処理水中のｎ−Ｈｅｘ　抽出物質の残留濃度を求めた。
【００３８】
この結果から分かるように、遠心分離機２０に供給する酸処理水の流量が少ないほど、すなわち遠心分離機２０における酸処理水の滞留時間を長いほど、ｎ−Ｈｅｘ　抽出物質の残留濃度が減少し、最終的には２０ｍｇ／Ｌ以下にまで減少した。これにより、遠心分離機２０におけるｎ−Ｈｅｘ　抽出物質の分離性能は、遠心分離機２０における酸処理水の滞留時間に依存し、滞留時間を長くほど、ｎ−Ｈｅｘ　抽出物質が分離されることが分かる。なお、この試験で遠心分離処理した油分には、ｎ−Ｈｅｘ　抽出物質が約５０％含まれていた。
【００３９】
図６は、分離処理水に含まれるｎ−Ｈｅｘ　抽出物質の残留濃度の経日変化を試験により求めた結果を示している。この試験では、廃水をｐＨ５で酸処理した後、遠心分離処理し、これを希釈せずに生物処理した。そして、ｐＨ７．５、水温２０℃の条件で、処理水中のｎ−Ｈｅｘ　抽出物質の残留濃度を測定した。また、比較例として、ｐＨ３で酸処理し、凝集処理を行った後、これを希釈せずに生物処理し、得られた処理水のｎ−Ｈｅｘ　抽出物の残留濃度を、本実施例と同条件で測定した。
【００４０】
同図に示すように、比較例の場合は、分離処理水のｎ−Ｈｅｘ　抽出物質の残留濃度が７０ｍｇ／Ｌ以上の大きな値で激しく変化した。したがって、従来例の場合には、生物処理性能が低く、且つ不安定であることが分かる。これに対し、本実施例の場合は、日が経つに連れてｎ−Ｈｅｘ　抽出物質の残留濃度が低下し、最終的には２０ｍｇ／Ｌ程度で安定している。これにより、本実施例は、生物処理の事前にｎ−Ｈｅｘ　抽出物質が十分に除去できたこと、及び、ｐＨ調整薬剤の使用量が減ったために塩濃度が減少したことによって、生物処理が安定したことが分かる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る廃水の処理方法によれば、廃水を酸処理した後に遠心分離処理するので、油分の分離効率がよく、油分の回収率を向上させることができる。
【００４２】
また、油分の回収率が向上するので、廃水に含まれるｎ−Ｈｅｘ　抽出物質を確実に分離することができ、後段の生物処理を安定させることができる。
【００４３】
さらに、本発明によれば、酸処理時の廃水のｐＨを大きくすることができ、鉱酸の使用量を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る廃水の処理方法を実施する廃水処理設備の構成図
【図２】遠心分離機の内部構成を示す断面図
【図３】酸処理槽のｐＨと遠心分離機の分離性能との関係を示す図
【図４】遠心分離機における遠心力加速度と分離性能との関係を示す図
【図５】遠心分離機における滞留時間と分離性能との関係を示す図
【図６】本実施の形態の廃水処理設備における処理性能を示す図
【符号の説明】
１０…廃水処理設備、１２…受槽、１４…酸処理槽、１６…中継槽、１８…加温装置、２０…遠心分離機、２２…生物処理槽、２４…沈殿槽、２６…砂濾過塔、２８…活性炭塔、３０…スクリーン、３２…攪拌翼、３４…ポンプ、３６…本体、３８…ディスク、４０…スライド板、４２…散気管

Claims

エマルジョンの油分を含む廃水から前記油分を分離除去する廃水の処理方法において、
前記廃水を酸処理することによって、前記エマルジョンを分解し、
該エマルジョンを分解した廃水を遠心分離処理することによって前記油分を分離することを特徴とする廃水の処理方法。
前記酸処理を前記廃水のｐＨが３〜７の範囲で行うとともに、前記遠心分離処理を遠心力加速度が４９０００〜１４７０００ｍ／ｓ^２の範囲で行うことを特徴とする請求項１に記載の廃水の処理方法。