JP2006122795A

JP2006122795A - 排水処理方法

Info

Publication number: JP2006122795A
Application number: JP2004313329A
Authority: JP
Inventors: Yasumitsu Miyazaki; 泰光宮崎
Original assignee: Daicen Membrane Systems Ltd
Current assignee: Daicen Membrane Systems Ltd
Priority date: 2004-10-28
Filing date: 2004-10-28
Publication date: 2006-05-18

Abstract

【課題】汚染物質含有排水を低コストで処理し、更には再利用できるようにする排水処理方法の提供。
【解決手段】汚染物質を含有する排水の処理方法であり、カルシウム系凝集剤を用いて凝集処理する工程、及び前工程で得られた処理水を限外濾過する工程とを有する排水処理方法。凝集処理工程と限外濾過工程の間に、排水を均一な孔径の孔を有するネットからなる濾過体により濾過する工程を設けることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、現在稼働中のゴミ焼却施設や、建て替え等で解体するごみ焼却施設から発生する、ダイオキシン類等の汚染物質を含む排水、又はダイキャスト製品の製造時に生じる排水等の含油排水の処理方法と、前記処理方法で使用する排水処理装置に関する。

現在、ごみ焼却施設で発生するダイオキシン類、鉛のような重金属等の汚染物質による環境汚染が大きな社会問題となっている。ダイオキシン類は、ポリ塩化ジベンゾ−パラ−ダイオキシン類やポリ塩化ジベンゾフラン類等の総称であり、その中でも四塩化ジベンゾダイオキシンは最も毒性の強い物質として知られている。そこで、前記の問題を解決するため、平成１２年１月よりダイオキシン類対策法が施行されたことに伴い、既設のごみ焼却施設を解体して新設したり、焼却能力を高めるために設備を改善したりする工事が数多く予定されている。ごみ焼却施設を解体する際には、通常、解体時に発生する、焼却灰等に由来する粉塵の飛散防止のために水を噴霧したり、煙突、焼却炉等に付着蓄積された焼却灰を取り除くため、洗浄水を使用したりする方法が採用される。

しかし、焼却灰には、ダイオキシン類等の汚染物質が含まれている恐れがあるため、洗浄後の排水から灰を除いた程度で河川等に放流した場合には、ダイオキシン類により河川等を汚染し、魚介類への二次汚染を引き起こす要因ともなる。

また、稼働中のごみ焼却施設においても、施設の洗浄等により生じた排水中にはダイオキシン類等の汚染物質が含まれている恐れがあるため、環境に与える影響の重大性を考慮すると、ごみ焼却施設内で生じた排水からはダイオキシン類等の汚染物質をできる限り取り除くことが求められる。
特開２００３−１４４８５７号公報

特許文献１は、処理工程中に光触媒を用いる方法であり、高い処理能力を有しているが、高価な光触媒を用いるため、処理コストが高くなるという点で改善の余地がある。

その他、特許文献１では考慮されていなかったダイキャスト排水の処理も問題となっている。ダイキャスト排水は、樹脂成型品がダイキャスト金型から型離れしやすいように金型に塗布した離型剤を含む含油排水である。現在、ダイキャスト成型については、排水処理が十分ではないのが現状であり、更に、高濃度のダイキャスト排水は、下水放流基準を満たさないため、産業廃棄物として処理している場合が多く、処理コストが増大している。

本発明は、上記課題を解決し、汚染物質含有排水を低コストで処理し、更には再利用できるようにするための排水処理方法、及びそれを実施するための排水処理装置を提供することを課題とする。

本発明は、課題の解決手段として、汚染物質を含有する排水の処理方法であり、カルシウム系凝集剤を用いて凝集処理する工程、及び前工程で得られた処理水を限外濾過する工程とを有する排水処理方法を提供する。

また本発明は、課題の他の解決手段として、凝集処理工程と限外濾過工程の間に、排水を均一な孔径の孔を有するネットからなる濾過体により濾過する工程を有している請求項１記載の排水処理方法を提供する。

また本発明は、課題の他の解決手段として、限外濾過工程の後に、更に活性炭処理及び／又は逆浸透膜処理をする請求項１又は２記載の排水処理方法を提供する。

また本発明は、他の課題の解決手段として、請求項１〜３のいずれかに記載の排水処理方法を実施するための排水処理装置を提供する。

本発明の排水処理方法を適用することにより、低コストにて、ダイオキシン類等を含む汚染物質含有排水の発生源として特に社会的影響の大きい、現在稼働中のゴミ焼却施設や、建て替え等で解体するごみ焼却施設から発生する排水のほか、油水混じりのダイキャスト排水を処理し、再利用できるようにすることができる。

以下、本発明の排水処理方法を、前記排水処理方法の処理フロー（排水処理方法に用いる排出処理装置）を示した図１により説明する。

排水処理装置は、凝集処理部（凝集処理工程）、限外濾過部（限外濾過工程）等を備えており、これらがパイプ等で連結されているものであるが、図１に示すような又は図１に示されていない排水の処理をするのに必要な構成を含んでいてもよい。なお、図１は、各構成部、各構成部の連結状態、排水の処理フローを示すものであり、各構成部の配置状態や装置全体の大きさを示すものではない。

本発明の排水処理方法の処理対象は、稼働中のごみ焼却場又はごみ焼却場の解体及び解体後の土壌洗浄等の土壌改良により発生したダイオキシン類、鉛のような重金属等の汚染物質を含む排水のほか、ダイキャスト排水を挙げることができる（以下、これらの排水を総称して「汚染排水」という）。なお、ダイキャスト排水とは、ＣＯＤとＢＯＤが５０〜５００mg／Ｌ、ノルマルヘキサン値が１０〜５００mg／Ｌのエマルジョン排水をいうものとする。

汚染排水は、一旦原水タンク（図示せず）に集められた後、凝集処理部１０に送られ、そこで汚染排水中に含まれる大きめの懸濁質（ＳＳ）を沈降除去する凝集処理を行う。

凝集処理部１０は、処理槽１１が仕切り壁１４により、凝集部１２と沈殿部１３とに分離されている。汚染排水は原水タンクから凝集部１２に供給され、大きめのＳＳが沈降した後の上澄み液のみが、仕切り壁１４を超えて沈殿部１３に流入するようになっている。

凝集処理は、凝集剤添加手段（粉体定量フィーダ）１５より所要量の凝集剤を添加した後、別途凝集部１２内に付設した攪拌手段で攪拌することが望ましい。

凝集部１２の底部に沈降したダイオキシン類等の汚染物質を含むＳＳは、開閉弁１６を操作して底部より引き抜き、必要に応じて過剰な水分を、例えば脱水機等を用いて脱水した後、固化処理することができる。例えばセメント等と混合固化することで、汚染物質を封入処理する。この固化処理により、ダイオキシン類等の汚染物質による二次汚染が防止される。なお、ＳＳを脱水したときは、脱水後の水は、原水タンク、凝集部１２又は沈殿部１３に返送して処理する。

凝集処理工程では、カルシウム系凝集剤を用いる。カルシウム系凝集剤は、凝集剤全量中、カルシウムを５質量％以上含有するものが好ましく、８質量％以上含有するものがより好ましく、１０質量％以上含有するものが更に好ましい。カルシウムを含む無機系凝集剤としては、硫酸カルシウムや塩化カルシウム等が挙げられる。

カルシウム系凝集剤以外の凝集剤も併用することができるが、その割合は、全凝集剤中において５０質量％以下にする。

他の系凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウム、ポリ塩化鉄、硫酸第二鉄、硫酸アルミニウム、ベントナイト、シリカ等の無機系凝集剤、ポリアクリル酸エステル系、ポリメタクリル酸エステル系、ポリアクリルアミド系、ポリアミン系、ポリジシアンジアミド系等のカチオン性高分子凝集剤、ポリアクリル酸ソーダ系、ポリアクリルアミド系等のアニオン性高分子凝集剤、ポリアクリルアミド系のノニオン性高分子凝集剤、アミン系等の低分子有機凝集剤等の有機系凝集剤が挙げられる。

凝集剤の添加量は、凝集剤がカルシウムを５質量％以上含有しているものであるとき、濁水に対して５０〜３，０００ppm（質量基準）を用いることが好ましい。

凝集剤の添加時には、凝集剤と汚染排水とが充分に接触でき、フロックの形成が容易になるように、攪拌手段１５により、緩やかに攪拌することが望ましい。攪拌は１０〜２０分間行うことが好ましい。

次に、図示するとおり、限外濾過工程に移行する前に、濾過処理部２０で濾過処理する工程を設けることが好ましい。

この濾過処理部２０を設けることで、汚染物質を含むＳＳ濃度を低下させることができ、限外濾過工程における負荷を軽減できるので好ましい。この場合には、凝集処理工程で得られた上澄み液（又はＳＳ分の少ない汚染排水）は、ポンプ１８を作動させてライン１７から濾過処理部２０に送る。なお、濾過処理部２０を設ける代わりに、凝集処理部１０において、凝集部１２及び沈降部１３の容量を大きくして、それらの処理能力を高めるようにしてもよい。

濾過処理部２０の構造は特に制限されるものではなく、図２に示すようなものを用いることができる。図２に示す濾過処理部２０は、処理槽内に、外部に連通できる所要数の管（濾過液の排出管、逆圧洗浄用の管等）を備えた枠体の両面に、ネットを貼り付けた濾過体２１を所要数浸漬したものである。透過液の排出管はライン２６に接続され、逆圧洗浄用の管はライン４５に接続されている。液面はオーバーフローラインにより一定に保持されているので、水頭差（Δｈ）を保持できる。処理槽の底部には、曝気手段が設けられている。

濾過処理は、濾過差圧が、好ましくは１０ｋＰａ以下、より好ましくは０．１〜１０ｋＰａ（水頭差＝図１のΔｈ＝１〜１００ｃｍ）で、処理流量が５〜５０ｍ^３／ｍ^２／２４ｈｒ（ネットの有効膜面積１ｍ^２で、２４時間運転したときに５〜５０ｍ^３処理する）で、ダイナミック濾過法を適用することが望ましい。

濾過体は、濾過能力の低下を防止するため、定期的に逆圧洗浄を行うことが望ましい。逆圧洗浄は、１５〜６０分間隔で、５〜１５ｍ／ｄａｙの流量で行い、第１貯水タンク２４内の処理水を用い、ポンプ２５により逆圧洗浄ライン５５から逆圧洗浄水を供給する方法を適用できる。また、逆圧洗浄時には、洗浄効果を高めるため、逆圧洗浄と同時に膜の下方から曝気手段により、ネット１ｍ^２当たり２００〜４００Ｌ／ｍｉｎの空気量で曝気することが好ましい。

その他、超音波洗浄もすることができる。その場合には、ネット面積１ｍ^２当たり、２００〜５００リットル／時間で濾過処理したとき、３０〜１２０分間隔で超音波洗浄することが好ましい。

逆圧洗浄により濾過体から剥離し、処理槽底部に溜まったＳＳは、開閉弁２８を操作して、引き抜きライン２９から引き抜いた後、凝集処理工程に付加した固化処理工程に供給する。

濾過処理部２０にて濾過処理した処理水は、一旦第１貯水タンク２４に貯水した後、限外濾過部３０に送るが、一部は開閉弁２２を操作することにより、ライン２７から第２貯水タンク２３に貯水し、洗浄水として使用することができる。この洗浄水に由来する排水は、循環ライン１９から再度原水タンク又は沈降槽１１に返送する。

濾過処理部２０の濾過体に用いるネットは、実質的に均一な孔径の孔を有する。均一な孔径とは、全ての孔の径が完全に均一である場合と、本発明の目的を損なわない範囲内で、製造上の誤差や継続使用に伴う経日的変化による誤差（例えば、±数％程度の誤差）がある場合を含むものである。このようにネットを用いた場合、全ての孔の孔径は実質的に同一であるので、本発明でいう濾過体の平均孔径は、そのまま全ての孔の孔径とほぼ同一となる。ネットは、下記のうち、（ａ）〜（ｃ）又は（ａ）〜（ｄ）の要件を備えたものが望ましい。

（ａ）：平均孔径が、好ましくは１０〜１００μｍ、より好ましくは２０〜８０μｍであり、次式：（Ｍ−Ｌ）／Ｍ×１００（Ｌは最小孔径、Ｍは平均孔径を示す）で規定される孔径分布が、好ましくは±２０％以内、より好ましくは±１５％以内であるもの。

（ｂ）：開孔率が、好ましくは３０〜６０％、より好ましくは３０〜５０％であるもの。

（ｃ）：厚みが、好ましくは５０〜１５０μｍ、より好ましくは６０〜１３０μｍであるもの。

（ｄ）：線径が、好ましくは２５〜８０μｍ、より好ましくは３０〜７０μｍであるもの。

またネットとしては、次亜塩素酸ナトリウム水溶液耐性を有するものが好ましく、具体的には２×１０ｃｍの大きさの濾過体を有効塩素濃度１質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液に１ヶ月浸漬したとき、初期の引張強度に対する減少率が３０％未満であるものが好ましい。

ネットは、金属繊維又はプラスチック繊維からなるものであり、金属繊維としては、鉄、銀、銅、銅合金、チタン、ステンレス、基材となる金属に銀や銅をメッキしたものからなるものが挙げられるが、銅、ステンレスが好ましい。プラスチック繊維としては、ポリエステル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ（メタ）アクリル酸エステル、ビスコースレーヨン、酢酸セルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエーテル、ポリエーテルエステル、更にこれらの共重合体、ブレンド物や架橋物等が挙げられるが、ポリ塩化ビニリデン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレンが好ましく、ポリエステル、ポリエチレンがより好ましい。更に、ステンレスとポリエステル等からなる、金属とプラスチック繊維との複合ネットであっても良い。

このようにして濾過処理部２０で得られた処理水は、ポンプ２５を作動させ、開閉弁３８を経てライン３９から限外濾過部３０に送る。

次に、前工程で得られた処理水を限外濾過部３０にて限外濾過処理する。限外濾過部３０は、中空糸型又はスパイラル型の限外濾過膜を備えたものが好ましく、限外濾過膜の分画分子量は、１万〜５０万が好ましく、１０万〜３０万の範囲で、汚染物質に応じて適宜選択する。

限外濾過膜は、酢酸セルロース系膜、ポリエーテルスルホン系膜、ポリスルホン系膜、ポリアクリロニトリル系等が挙げられるが、耐ファウリング性の観点からは、酢酸セルロース系限外濾過膜がより好ましい。

限外濾過工程では、クロスフロー濾過及びデッドエンド濾過のいずれも適用することができるが、図１ではデッドエンド濾過を示している。

限外濾過膜は、濾過能力の低下を防止するため、１５〜６０分ごと、好ましくは２０〜４５分ごとに逆圧洗浄することが好ましい。逆圧洗浄には、限外濾過部の透過液側から原液側に処理水を圧入させる方法が適用でき、第３貯水タンク４０内の処理水を用いることができる。逆圧洗浄時の流量は、２〜２０ｍ／ｄａｙが好ましく、５〜１５ｍ／ｄａｙがより好ましい。

また逆圧洗浄に際しては、洗浄効果を高めるため、薬液タンクから次亜塩素酸ナトリウム水溶液等の薬液を、ポンプを作動させることで洗浄水に添加して、薬液洗浄することができる。薬液の添加量は、次亜塩素酸ナトリウムを用いる場合、逆洗後の残留塩素濃度が１〜１００ｍｇ／Ｌの範囲になるようにすることが好ましい。

限外濾過工程で得られた処理水は、ダイオキシン類や鉛等の重金属の濃度が法律で定めた基準以下にまで低減されているため、そのまま河川等に放流することができる。

また、必要に応じて第３貯水タンク４０に貯水した後、ごみ焼却施設における洗浄水、上記のとおり限外濾過部３０で用いる逆圧洗浄水として使用することができる。逆圧洗浄は、開閉弁４１を閉じ、ポンプ４３により開閉弁４２を経て限外濾過膜の透過側に送液されて実施される。逆圧洗浄排水は、限外濾過工程で分離されたダイオキシン類等を含んでおり、開閉弁４４から排出し、凝集処理工程に付加した固化処理工程に供給する。

本発明では、限外濾過工程の後に、更に活性炭処理及び逆浸透膜処理の一方又は両方の処理工程を設けることができる。

活性炭処理は、限外ろ過膜で処理しきれない色度成分や臭気成分の処理をする必要がある場合に適用することが好ましい。活性炭としては、カートリッジ式のフィルタータイプや粒状活性炭等を用いることができ、例えば、椰子ガラ活性炭を充填したカラム式の活性炭充填塔を用いることができる。

逆浸透膜処理は、活性炭処理と同じく、限外ろ過膜で処理しきれない色度や臭気成分、また微細な重金属や水溶化したイオン分除去処理をする必要がある場合に適用することが好ましい。

逆浸透膜としては、前工程で得られた処理水により異なるが、塩除去率９８％のものを使用することができる。逆浸透膜処理時の運転圧力は、前工程で得られた処理水に応じて調整するものであるが、通常は１．５ＭＰａ前後の圧力で運転する。逆浸透膜の寿命を延ばすため、前段に活性炭処理工程を設けることもできる。逆浸透膜処理により生じる濃縮排水は、原水タンクに返送して循環処理することにより、排水量を削減できる。

本発明では、必要に応じて、限外濾過工程の前後いずれかに光触媒処理工程を設けることができる。

光触媒処理工程を設けた場合は、前工程で得られた処理水と光触媒粉末を接触させる。この工程では、ダイオキシン類等の汚染物質を光触媒で分解すると共に、主に分解されていないダイオキシン、鉛等の汚染物質を光触媒に吸着保持させる。

この工程では、処理槽内に供給された前工程での処理水に、二酸化チタン等の公知の光触媒粉末を添加した後、ブラックライト等の紫外線照射手段から紫外線を照射し、攪拌しながら、処理水と光触媒粉末とを接触させる。

本発明の排水処理方法は、汚染排水中のダイオキシン類、鉛のような重金属、離型剤濃度を大幅に低下させることができると共に、処理系全体が閉鎖系（循環系）となっているため、汚染物質を外部放出する可能性が非常に小さい。

実施例１
焼却場の解体工事に発生した汚染排水を、図１に示す処理フローにて処理した。この汚染排水は、ダイオキシン類のほか、燃え残りの有機物も含んでいる（ダイオキシン類濃度３，０００pg-TEQ／L）。工事で発生した排水は、原水タンクに溜められ、この原水タンクから凝集処理部１０に送る。

次に、凝集部１２（凝集部１２の容量０．１ｍ^３、上澄み液流入部の容量０．４ｍ^３）において、付設した粉体定量フィーダにより、カルシウムを含む石膏を主成分とする凝集剤（商品名メムフロック５０１，ダイセン・メンブレン・システムズ社製）を排水に対して２００ppm（質量基準）添加し、付設した攪拌機により１０〜２０分間攪拌した。凝集処理された排水は、沈殿部１３に送った。なお、凝集部１２と沈殿部１３の容量は、連続処理量が１ｍ^３／時間の場合を基準とするものである。

沈殿部１３で沈殿処理した排水は、濾過処理部２０に送って、図２に示す装置により、ダイナミック濾過処理した。ネットはステンレス製のもので、網目の１辺が３３μmのものを用い、水頭差は３０ｃｍとした。

洗浄は、処理槽内に振動子を浸漬して、超音波洗浄した。超音波洗浄は、ネット１ｍ^２当たり、２００〜５００リットル／時間で濾過処理したとき、３０〜１２０分間隔で行った。

濾過処理した排水は、限外濾過部３０において限外濾過処理した。限外濾過処理は、限外濾過膜としてポリエーテルスルホン製の膜（中空糸型，分画分子量１５万）を用い、デッドエンド濾過方式にて行った。

限外濾過処理後の処理水は、ダイオキシン類濃度が原水３，０００pg-TEQ／Lに対して０．０３５pg-TEQ／Lまで低下させることができ、下水放流規制値１０pg-TEQ／Lを大幅に下回っていた。

また鉛の濃度は、原水中の濃度６．２mg／Lに対して、０．０５mg／Lにまで低下させることができ、排出基準値である０．１mg／Lを下回った。

実施例２
実施例１と同じ条件にて処理した。汚染排水として、成型終了後、ダイキャスト金型の洗浄時に排出された油水混じりのダイキャスト排水〔ＣＯＤ４７０mg／L、（下水放流規制値１６０mg／L以下）、ＢＯＤ２３０mg／L（下水放流規制値１６０mg／L以下）、ノルマルヘキサン値１６０mg／Ll（下水放流規制値５mg／L以下）〕を用いた。

その結果、ＣＯＤ４７０が１４０mg／L、ＢＯＤ２３０が８７mg／L、ノルマルヘキサン値が２mg／L未満と、いずれも下水放流基準値を下回っていた。ｐＨ値は処理前が７．０、処理後が７．２と、大きな変化はなかった。

本発明の排水処理方法で用いる排水処理装置の概念図。本発明の排水処理方法で用いる排水処理装置中の濾過処理部の概念図。

符号の説明

１０凝集処理部
１２凝集部
１３沈降部
２０濾過処理部
３０限外濾過部

Claims

汚染物質を含有する排水の処理方法であり、カルシウム系凝集剤を用いて凝集処理する工程、及び前工程で得られた処理水を限外濾過する工程とを有する排水処理方法。
凝集処理工程と限外濾過工程の間に、排水を均一な孔径の孔を有するネットからなる濾過体により濾過する工程を有している請求項１記載の排水処理方法。
限外濾過工程の後に、更に活性炭処理及び／又は逆浸透膜処理をする請求項１又は２記載の排水処理方法。
請求項１〜３のいずれかに記載の排水処理方法を実施するための排水処理装置。