JP2006281194A - 排水処理装置および排水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高濃度なアミノエタノール含有排水を処理できるとともに、省エネルギーと廃棄物の減量を実現できる排水処理方法及び排水処理装置を提供する。
【解決手段】この排水処理方法及び排水処理装置によれば、ミネラル混合槽１９に、生物処理された処理水または生物処理により発生した汚泥と沈殿槽１５からのカルシウム等を含むミネラル汚泥とが導入され、このミネラル混合槽１９からの汚泥と処理水をミネラルポンプ２０で原水槽１へ返送する。また、エアーリフトポンプ５によって、半嫌気部８を有する再曝気槽７と脱窒槽３との間で被処理水を循環させる。この再曝気槽７と脱窒槽３との間の循環において、半嫌気部８が存在することによって、微生物に対する環境の変化を和らげることができ、微生物が繁殖し易い環境となる。また、エアーリフトポンプ５によれば、微生物を高濃度に培養した場合でも、低消費エネルギーで撹拌が可能となる。
【選択図】図１

Description

この発明は、排水処理装置および排水処理方法に関する。一例として、この発明は、２００４年４月から施行された水質汚濁防止法の一部改正による窒素の総量規制および２００１年4月から施行されたＰＲＴＲ(環境汚染物質排出・移動登録(Pollutant Release and Transfer Register)法による有害物質の排出量削減(アミノエタノールはＰＲＴＲ法の第１種指定化学物質)への対応する排水処理装置および排水処理方法に関する。また、この発明は、一例として、主として半導体工場から排水されるアミノエタノール含有排水を無希釈で微生物処理できるイニシャルコスト、ランニングコストおよびメンテナンスコストに優れた排水処理装置および排水処理方法に関する。

従来、アミノエタノール含有排水、具体的一例としては、３０００ｐｐｍ程度の高濃度アミノエタノール含有排水は、アミノエタノールの微生物毒性が高いため、一般的には、微生物処理できなかった。

アミノエタノール含有排水が微生物処理されているケースは、アミノエタノール濃度が数百ｐｐｍと低い濃度での処理が一般的であった。

そのため、３０００ｐｐｍ以上の高濃度アミノエタノール含有排水は、物理的方法としての蒸発缶を用いて１/１０程度まで濃縮し、その濃縮液を産業廃棄物として処分していた。

この蒸発缶で濃縮して、産業廃棄物として工場より排出する方法では、濃縮物が産業廃棄物に該当するので、事業所からの産業廃棄物の増加を招いていた。また、その産業廃棄物としての濃縮液の処分方法が、一般的には焼却であることから、重油等の燃料の使用による大気汚染等の課題があった。また、蒸発缶にて処理する方法は、エネルギーを多量に消費し、かつ大きなプラント設備となるため、イニシャルコスト、ランニングコストおよびメンテナンスコストが大きいことに課題があった。

また、従来技術としての生物処理法が、特許文献１(特許第３４６７６７１号公報)に記載されている。この生物処理法は、原水槽内の有機性排水を、送液ポンプにより脱窒槽および硝化槽に順々に送り込むとともに両槽間で循環させることより、有機性排水中に含まれるアンモニア態窒素を生物学的硝化および脱窒反応を用いて窒素ガスに還元して除去し、さらに吸引ポンプを用いて、硝化槽内の排水中に浸漬されたろ過膜ユニットにより汚泥と処理水とを分離する硝化脱窒方法である。

この硝化脱窒方法の特徴として、脱窒槽から硝化槽へ送る導管を途中で分岐させ、分岐部の先端を脱窒槽内に開口させ、脱窒槽から硝化槽へ送り込まれる有機性排水の一部を脱窒槽内の有機性排水中に吹き出させている。

また、今一つの従来技術としての生物処理法が、特許文献２(特許第３０９５６２０号公報)に記載されている。この生物処理法は、有機物を含む原水が流入する脱窒槽と、脱窒槽の脱窒槽混合液が流入する硝化槽と、硝化槽の硝化液を脱窒槽へ循環させる硝化液循環流路と、硝化槽内に配置した硝化槽散気装置とを備えた生物学的窒素除去装置による処理方法である。

より詳しくは、上記生物学的窒素除去装置では、脱窒槽に流入する原水中の浮遊物質を捕捉し、除去する脱窒菌固定化担体充填ゾーンを脱窒槽内に設けている。また、原水導入流路および硝化液循環流路を脱窒槽の脱窒菌固定化担体充填ゾーンの下方位置に連通させ、脱窒槽の底部に脱窒菌固定化担体充填ゾーンで捕捉し、除去した浮遊物質を堆積するための汚泥ホッパー部を設け、汚泥ホッパー部にホッパー散気装置を設けている。

しかし、上述の如く、従来は、３０００ｐｐｍ程度の高濃度アミノエタノール含有排水は、生物毒性が高いため、一般的には、微生物処理はされていなかった。すなわち、生物毒性が高いため、微生物処理できない高濃度アミノエタノール含有排水は、前述の濃縮法で処理されていた。

しかし、濃縮法では、エネルギーの多量消費と濃縮液による産業廃棄物の増加という問題が課題であった。
特許第３４６７６７１号公報 特許第３０９５６２０号公報

そこで、この発明の課題は、高濃度なアミノエタノール含有排水を処理できるとともに、省エネルギーと廃棄物の減量を実現できる排水処理装置および排水処理方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の排水処理装置は、アミノエタノール含有排水が導入される原水槽と、
上記原水槽からの被処理水が導入される脱窒槽と、
上記脱窒槽からの被処理水が導入されると共に半嫌気部を有する再曝気槽と、
上記再曝気槽からの被処理水が導入されると共にカルシウムを含むミネラル源を有する接触酸化槽と、
上記接触酸化槽からの被処理水が導入される沈殿槽と、
上記再曝気槽から上記脱窒槽へ被処理水を循環させるエアーリフトポンプと、
生物処理された処理水または生物処理により発生した汚泥と上記沈殿槽からのカルシウムを含むミネラル汚泥とが導入されるとともに上記処理水と汚泥を混合するミネラル混合槽と、
上記ミネラル混合槽からの汚泥と処理水を上記原水槽へ返送する返送部とを備えることを特徴としている。

この発明の排水処理装置によれば、ミネラル混合槽に、生物処理された処理水または生物処理により発生した汚泥と上記沈殿槽からのカルシウム等を含むミネラル汚泥とが導入され、このミネラル混合槽からの汚泥と処理水を返送部で上記原水槽へ返送する。

また、エアーリフトポンプによって、半嫌気部を有する再曝気槽と脱窒槽との間で被処理水を循環させる。この再曝気槽と脱窒槽との間の循環において、半嫌気部が存在することによって、微生物に対する環境の変化を和らげることができ、微生物が繁殖し易い環境となる。

また、エアーリフトポンプによれば、通常の撹拌機で撹拌できないほどに微生物を高濃度に培養した場合でも、低消費エネルギーで撹拌が可能となる。

したがって、この発明によれば、低消費エネルギーで、微生物を高濃度に繁殖させることが可能となり、高濃度なアミノエタノール含有排水を処理できるとともに、省エネルギーと廃棄物の減量を実現できる。

また、一実施形態の排水処理方法は、アミノエタノール含有排水を、原水槽、脱窒槽、半嫌気部を有する再曝気槽、接触酸化槽、沈殿槽へ順次導入する工程と、
上記再曝気槽から上記脱窒槽へエアーリフトポンプによって被処理水を循環させる工程と、
生物処理された処理水または生物処理により発生した汚泥と上記沈殿槽からのカルシウム等を含むミネラル汚泥とをミネラル混合槽で混合して、上記原水槽へ返送する工程とを備える。

この実施形態の排水処理方法によれば、ミネラル混合槽に、生物処理された処理水または生物処理により発生した汚泥と上記沈殿槽からのカルシウム等を含むミネラル汚泥とを導入し、このミネラル混合槽からの汚泥と処理水を上記原水槽へ返送する。また、エアーリフトポンプによって、半嫌気部を有する再曝気槽と脱窒槽との間で被処理水を循環させる。この再曝気槽と脱窒槽との間の循環において、半嫌気部が存在することによって、微生物に対する環境の変化を和らげることができ、微生物が繁殖し易い環境となる。また、エアーリフトポンプによれば、通常の撹拌機で撹拌できないほどに微生物を高濃度に培養した場合でも、低消費エネルギーで撹拌が可能となる。したがって、この実施形態によれば、低消費エネルギーで、微生物を高濃度に繁殖させることが可能となり、高濃度なアミノエタノール含有排水を処理できるとともに、省エネルギーと廃棄物の減量を実現できる。

また、一実施形態の排水処理装置では、上記再曝気槽は、液中膜と、この液中膜から上記接触酸化槽に被処理水を導入するポンプ方式の配管と、上記液中膜から上記接触酸化槽に被処理水を導入する重力方式の配管とを有する。

この実施形態の排水処理装置によれば、まず、再曝気槽が液中膜を有することで、この液中膜により、微生物濃度を高濃度にでき、有害物質を微生物処理できる。また、再曝気槽は、ポンプ方式の配管と重力方式の配管の２方式の配管を備えたので、一方の方式の配管にトラブルが発生しても他方の方式の配管を稼動させて運転を続行できるので、排水処理システムの安定化を図れる。また、動力を必要としない重力方式の配管のみで運転を行えば、かなりの省エネルギー運転が可能となる。

また、一実施形態の排水処理装置は、上記脱窒槽および再曝気槽は、塩化ビニリデン充填物を有する。

この実施形態の排水処理装置によれば、脱窒槽と再曝気槽の両方の水槽が塩化ビニリデン充填物を有しているので、各塩化ビニリデン充填物に微生物を繁殖させて高濃度に微生物を維持できる。よって、アミノエタノールの分解処理の効率を向上させるばかりでなく、微生物の安定化に役立つ効果がある。また、塩化ビニリデン充填物は、表面には好気性微生物、内部には嫌気性微生物を繁殖させて、脱窒システムの効率を向上させることができる。

また、一実施形態の排水処理装置では、上記エアーリフトポンプは、上記再曝気槽の半嫌気部から上記脱窒槽へ汚泥を返送する。

この実施形態の排水処理装置によれば、上記エアーリフトポンプは、上記再曝気槽の半嫌気部から上記脱窒槽へ汚泥を返送するので、再曝気槽の好気部の汚泥を脱窒槽へ返送する場合に比べて、脱窒槽の嫌気状態を安定的に維持でき、硝酸性窒素から窒素ガスへの脱窒還元作用が安定する効果がある。

また、一実施形態の排水処理方法では、上記原水槽に、アミノエタノール含有排水とアンモニア含有排水とを導入する。

この実施形態の排水処理方法では、アミノエタノール含有排水とアンモニア含有排水という２種類の排水を同時処理可能となり、排水処理のためのコストを削減できる。

また、一実施形態の排水処理方法では、上記原水槽に、アミノエタノール含有排水と現像廃液とを導入する。

この実施形態の排水処理方法によれば、アミノエタノール含有排水と現像廃液という２種類の排水を同時処理可能となり、排水処理のためのコストを削減できる。

また、一実施形態の排水処理方法では、上記原水槽に、アミノエタノール含有排水とジメチルホルムアミド廃液とを導入する。

この実施形態の排水処理方法によれば、アミノエタノール含有排水とジメチルホルムアミド廃液という２種類の排水を同時処理可能となり、排水処理のためのコストを削減できる。

また、一実施形態の排水処理装置では、上記原水槽、再曝気槽、接触酸化槽のうちの少なくとも１つに、マイクロナノバブル発生機を設置した。

この実施形態の排水処理装置によれば、上記原水槽、再曝気槽、接触酸化槽のうちの少なくとも１つにマイクロナノバブル発生機を設置する。たとえば、原水槽にマイクロナノバブル発生機を設置すれば、原水槽においてマイクロナノバブル発生機がマイクロナノバブルを発生するので、原水槽でマイクロナノバブル含有排水を生成できる。このことは、後段の脱窒槽,再曝気槽,接触酸化槽などでの微生物処理において微生物を活性化でき微生物処理の効率を向上できる。

また、再曝気槽にマイクロナノバブル発生機を設置すれば、再曝気槽の微生物を活性化できる効果があると言われている。また、接触酸化槽にマイクロナノバブル発生機を設置すれば、再曝気槽の微生物(例えば充填材に繁殖した微生物)を活性化できる。なお、マイクロナノバブルは、マイクロバブル(直径５０ミクロン以下)とナノバブル(直径１ミクロン以下)の両方を含んでいるバブルである。マイクロバブルは水中では例えば３分から４分程度継続的に持続され、ナノバブルは一例として１ケ月以上にわたって水中に維持される。したがって、マイクロナノバブルによれば、水中の溶存酸素を上昇させて維持する機能を有していると考えられる。また、ナノバブルは直径が１ミクロン以下のバブルであるので、生物への細胞レベルでの直接的な作用があると考えられ、特に微生物の活性を増加させる機能があると言われている。

この発明の排水処理装置によれば、ミネラル混合槽に、生物処理された処理水または生物処理により発生した汚泥と上記沈殿槽からのカルシウム等を含むミネラル汚泥とが導入され、このミネラル混合槽からの汚泥と処理水を返送部で上記原水槽へ返送する。また、エアーリフトポンプによって、半嫌気部を有する再曝気槽と脱窒槽との間で被処理水を循環させる。この再曝気槽と脱窒槽との間の循環において、半嫌気部が存在することによって、微生物に対する環境の変化を和らげることができ、微生物が繁殖し易い環境となる。また、エアーリフトポンプによれば、通常の撹拌機で撹拌できないほどに微生物を高濃度に培養した場合でも、低消費エネルギーで撹拌が可能となる。したがって、この発明によれば、低消費エネルギーで、微生物を高濃度に繁殖させることが可能となり、高濃度なアミノエタノール含有排水を処理できるとともに、省エネルギーと廃棄物の減量を実現できる。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

(第１の実施の形態)
図１に、この発明の排水処理装置の第１実施形態を模式的に示す。この第１実施形態は、アミノエタノール含有排水が導入される原水槽１と、原水槽１からの被処理水が導入される脱窒槽３と、脱窒槽３からの被処理水が導入される下部の半嫌気部８と上部の好気部９とを有する再曝気槽７を備える。

また、この第１実施形態は、再曝気槽７からの被処理水が導入されると共にカルシウム等のミネラル源としてのかきがら(牡蠣殻)１４を有する接触酸化槽１３と、接触酸化槽１３からの被処理水が導入される沈殿槽１５を備える。また、この第１実施形態は、再曝気槽７の半嫌気部８から脱窒槽３へ処理水を循環させるエアーリフトポンプ５を備える。

また、この第１実施形態は、生物処理された処理水または生物処理により発生した汚泥と沈殿槽１５からのカルシウム等を含むミネラル汚泥とが導入されるとともに上記処理水と汚泥を混合するミネラル混合槽１９と、このミネラル混合槽１９からの汚泥と処理水を原水槽１へ返送する返送部を構成するミネラルポンプ２０と返送配管Ｌ２０を備える。

この実施形態では、アミノエタノール含有排水が原水槽１の上部に導入される。この原水槽１の役目は、設置する原水槽１の容量によっても異なるが、一般に水量と水質を調整することである。また、原水槽１には、ミネラル混合槽１９からの汚泥がミネラルポンプ２０によって返送配管Ｌ２０経由で導入される。上記汚泥は、(1)生物処理された処理水または生物処理で生じた汚泥と、(2)カルシウム等ミネラル汚泥がミネラル混合槽１９で混合された汚泥を含んでいる。

上記ミネラル混合槽１９から原水槽１に上記汚泥が導入されることによって、(1)生物処理された処理水または生物処理で発生した汚泥、および(2)カルシウム等ミネラル汚泥に含まれるリン、カリウム、カルシウム、マグネシウム等の微量要素が、各槽全ての微生物の活性を促進することになる。特に、再曝気槽７の上部の好気部９に設置された液中膜１０による高濃度微生物処理では、微量要素が被処理水に含有されていないと、処理が安定しない。

原水槽１に導入されたアミノエタノール含有排水は、原水槽ポンプ２によって、脱窒槽３の下部に導入される。脱窒槽３では、上部よりも下部の方が、重力により微生物濃度が高濃度となっているので、毒性のあるアミノエタノール含有排水を、脱窒槽３の下部に導入することによって、微生物にとっての刺激が少なくなり、微生物処理に適している。この脱窒槽３には、嫌気性微生物とアミノエタノール含有排水とを効率良く混合するための撹拌機４Ａが設置されている。なお、この撹拌機４Ａは、嫌気性微生物とアミノエタノール含有排水を効率良く混合するためならば、通常の撹拌機に替えて、水中に設置する水中撹拌機でも構わない。ただし、微生物濃度が１００００ｐｐｍ以上と高いと通常の撹拌機や水中撹拌機では、撹拌ができないデットスペースが発生する。

また、この脱窒槽３には、再曝気槽７からの微生物を含む返送汚泥がエアーリフトポンプ５により導入される。この再曝気槽７においては、上部の好気部９に液中膜１０が設置されていることより、微生物は再曝気槽７に留まるか、エアーリフトポンプ５によって脱窒槽３に返送されるかのいずれかである。

エアーリフトポンプ５による返送汚泥の移送は、ブロワー２２から供給されて散気管２１Ａから吐出される空気を利用した方法であり、多量の返送汚泥を少ない動力で移送することができる。すなわち、エアーリフトポンプ５は省エネルギーな移送方式である。一般に、機械駆動力による圧送ポンプ等のポンプ方式は、揚程は多く確保できるが、エアーリフトポンプ方式と比較して多くの動力が必要であり、省エネルギー方式にならない。

上記エアーリフトポンプ５によって、脱窒槽３に返送された微生物汚泥は、再び再曝気槽７に戻り、循環することとなる。両槽を微生物汚泥が循環することにより、両槽の微生物濃度がほぼ同様の濃度で維持される。

上述の如く、微生物濃度が１００００ｐｐｍ以上と高い濃度であると、通常の撹拌機や水中撹拌機では、撹拌ができないデットスペースが発生することになるが、エアーリフトポンプ方式による循環撹拌によれば、デットスペースが発生しないように撹拌できる。この脱窒槽３と再曝気槽７の両槽の微生物濃度としては、ＭＬＳＳ(混合液懸濁物質(Mixed Liquor Suspended Solid))で１００００ｐｐｍ以上を維持する。なお、脱窒槽３には、嫌気性の度合いを測定するため、酸化還元電位計(図示せず)が設置されている。

脱窒槽３内では、エアーリフトポンプ５によって再曝気槽７から導入された硝酸性窒素が、嫌気性微生物により、一般的な水素供与体であるメタノールの代替品としてのアミノエタノールの存在下で窒素ガスまで還元処理される。この硝酸性窒素は、再曝気槽７でアミノエタノールが微生物により分解されて硝酸性窒素に変化したものである。また、脱窒槽３内においては、アミノエタノール以外の有機物は、嫌気性微生物により、生物学的に分解処理される。

次に、脱窒槽３より流出した被処理水は、半嫌気部８を有する再曝気槽７の下部に導入される。ここで、嫌気部とは、溶存酸素が全く無い状態であり、好気部とは溶存酸素が数ｐｐｍに維持されている状態であり、半嫌気部とは溶存酸素が０ｐｐｍか、溶存酸素が存在していても０.５ｐｐｍ程度と定義する。

再曝気槽７には、上部の好気部９と下部の半嫌気部８とを分離するための分離壁６が側面に設置されている。この分離壁６は、コンクリートで施工してもよいし、鋼鉄製として製作してもよい。すなわち、材質は限定しないが、鋼鉄製とした場合、長期間にわたって使用する場合、塗装をしっかりしておかないと腐蝕を生じる場合がある。

この分離壁６を再曝気槽７に設置したので、再曝気槽７の上部の好気部９で散気管２１から吐出された空気によって、好気部９に水流が発生するが、この水流が下部の半嫌気部８に対して、多少は影響するが、より多くは影響しないことになる。また、再曝気槽７内の微生物濃度が高濃度であるので、図１に示す程度の大きさの分離壁６であっても、好気部９の水流が半嫌気部８に対して与える影響を最小限とすることができる。

この実施形態では、脱窒槽３と再曝気槽７との間のエアーリフトポンプ５による循環システムにおいて、再曝気槽７の下部に半嫌気部８を設けた。これにより、脱窒槽３で嫌気性微生物によって処理された被処理水と共に再曝気槽７に移動してくる嫌気性微生物を、直接(ストレート)に好気部９に導入するのではなく、半嫌気部８を経て好気部９に導入することとなる。したがって、脱窒槽３から再曝気槽７に移動して来る嫌気性微生物に対する環境ストレスを少なくすることができ、嫌気性微生物で窒素を処理する際の効率を向上できる。

また、再曝気槽７では、半嫌気部８に特有の微生物が繁殖し、嫌気性微生物、および好気性微生物のみならず、半嫌気部８に繁殖する各種微生物によって被処理水を処理することによって、総合的な処理効率を向上できる。また、再曝気槽７に半嫌気部８を設けることによって、この半嫌気部８で繁殖する微生物が汚泥の減溶化に役立つことを発見した。また、半嫌気部８には曝気設備が設置されていないので曝気されていないが、曝気されている上部の好気部９の多少の水流の影響を受け、半嫌気部の条件である溶存酸素が０ｐｐｍか、溶存酸素が存在していても０.５ｐｐｍ程度となる。これにより、この半嫌気部８では、半嫌気性を維持できる。

エアーリフトポンプ５は、図１に示すように、再曝気槽７の好気部９から半嫌気部８の底付近にまで至る縦配管５Ａを有している。このエアーリフトポンプ５では、ブロワー２２から供給されて散気管２１Ａが吐出する空気が上記縦配管５Ａの内部を上昇する際に返送汚泥も同時に上昇し移送される。このエアーリフトポンプ５は、通常の機械駆動力を利用した圧送ポンプ等に比べて少ない揚程しか確保できないが、少ない電力で多量の返送汚泥を脱窒槽３に移送することができる。このエアーリフトポンプ５によれば、多量の返送汚泥を脱窒槽３に移送することができるので、水槽内の撹拌にも役立つこととなる。

また、上述の如く、再曝気槽７の好気部９には、液中膜１０と、この液中膜１０の下方に散気管２１Ｂが配置されている。この散気管２１Ｂはブロワー２２に接続されている。この散気管２１Ｂは、ブロワー２２からの空気を吐出することで、液中膜１０を空気洗浄できる。この液中膜１０としては、平膜タイプと中空糸状膜の２種類が市販されているがどちらを採用してもよい。

この再曝気槽７の好気部９からの被処理水は、液中膜１０に連結している重力配管１２から、重力により、自然に流れ出てくる。すなわち、この重力配管１２は、水頭差でもって被処理水を導出するから、電力を必要としないため、省エネルギー運転が可能となる。また、液中膜１０が閉塞して、重力配管１２からの吐出量が減少した場合は、液中膜１０と配管Ｌ１１によって連結している液中膜ポンプ１１を運転することによって次段の接触酸化槽１３への被処理水を確保できる。

この再曝気槽７における液中膜１０の活用方法としては、重力配管方式と液中膜ポンプ方式の２種類を同時に採用して、それぞれの長所を生かし、被処理水を確保する方式が、安全運転の観点からより好ましい。なお、液中膜１０の透過水量が低下した場合(すなわち、被処理水量が低下した場合)には、液中膜１０自体を次亜塩素酸ソーダ等で洗浄している。

次に、再曝気槽７からの被処理水は、重力配管１２または液中膜ポンプ１１を経由して、接触酸化槽１３に導入される。この接触酸化槽１３では、被処理水中に残存している微量の有機物が、かきがら１４に発生した生物膜によって、生物学的に処理される。また、被処理水のｐＨが、略６以下に低下している場合は、かきがら１４が溶け出すことにより、被処理水が中和される。また、この接触酸化槽１３には、槽内を曝気するための散気管２１Ｃが設置されている。この接触酸化槽１３内の散気管２１Ｃへの空気供給はブロワー２２の吐出空気によってなされる。

次に、この接触酸化槽１３からの被処理水は、レーキ１６を有する沈殿槽１５に導入される。この沈殿槽１５では、沈殿物としてのカルシウム等のミネラル汚泥と上澄液とに分離される。この上澄液は河川などに放流されるか、再度処理されて工場内でリサイクルするかである。なお、この接触酸化槽１３において、上記カルシウム等のミネラル汚泥が発生する理由は、かきがら１４は天然のものであり、炭酸カルシウムを主成分として、各種のミネラルから構成されているからである。上記かきがら１４が酸性の被処理水と接触することによって、成分が溶け出し、最終的にカルシウム等ミネラル汚泥が発生する。

また、上記接触酸化槽１３から沈殿槽１５に導入される被処理水として、酸性の被処理水が発生する理由は、アミノエタノール含有排水中の窒素が酸化されて硝酸性窒素を生成し、被処理水のｐＨを下げて酸性を示すからである。そして、沈殿槽１５に沈殿したカルシウム等ミネラル汚泥は汚泥ポンプ１７によって、ミネラル汚泥配管１８内を移動して、ミネラル混合槽１９に導入される。さらに、このミネラル混合槽１９には、生物処理された処理水または生物処理で生じた汚泥が導入され、この生物処理された処理水または生物処理で発生した汚泥と、上記カルシウム等のミネラル汚泥とが、撹拌機４Ｂによって混合される。

そして、このミネラル混合槽１９において、カルシウム等のミネラル汚泥と、生物処理された処理水または生物処理で発生した汚泥が混合された後、ミネラルポンプ２０と返送配管Ｌ２０とにより、原水槽１に返送され導入される。

上述のように、この実施形態の排水処理装置によれば、各水槽における微生物濃度を高濃度に維持すると共に、カルシウム等のミネラルを被処理水に含有させているので、微生物がより活性化し、生物にとって毒性物質であるアミノエタノール含有排水を効率よく処理することができる。

なお、上記第１実施形態では、原水槽１、再曝気槽７、接触酸化槽１３にマイクロナノバブル発生機３１を設置していない場合を説明したが、図１に示すように、原水槽１、再曝気槽７、接触酸化槽１３のそれぞれに、マイクロナノバブル発生機３１を設置すれば、上記実施形態の一変形例となる。

この一変形例では、マイクロナノバブル発生機３１が原水槽１内に設置され、このマイクロナノバブル発生機３１に空気吸い込み管３３と導入管３４が接続されている。空気吸い込み管３３にはバルブ３２が接続されており、この空気吸い込み管３３からマイクロナノバブル発生機３１に導入する空気がバルブ３２で調整される。一方、導入管３４は循環ポンプ３０に接続されており、循環ポンプ３０は原水槽１内の被処理水を導入管３４を通してマイクロナノバブル発生機３１に導入する。具体的一例では、原水槽１内の被処理水を循環ポンプ３０でマイクロナノバブル発生機３１に１.５(ｋｇ/ｃｍ^２)以上の圧力で送水すると同時に、空気吸い込み配管３３から空気をバルブ３２で調整しながら導入して、マイクロナノバブル発生機３１からマイクロナノバブルを効率よく発生させた。運用上、原水槽１は、脱窒槽３の前段の水槽であるため、マイクロナノバブルは、少量で良く、小型のマイクロナノバブル発生機３１を選定した。原水槽１でのマイクロナノバブル量が多いと、次段の脱窒槽３での嫌気性が維持できないからである。

また、上記一変形例では、再曝気槽７の半嫌気部８に、原水槽１で設置したマイクロナノバブル発生機３１と同様のマイクロナノバブル発生機３１を、再曝気槽７の水槽容量に応じて、複数台だけ設置した。また、上記好ましい実施形態では、接触酸化槽１３に、原水槽１で設置したマイクロナノバブル発生機３１と同様のマイクロナノバブル発生機３１を、再曝気槽７に設置したマイクロナノバブル発生機３１の台数の２倍だけ設置した。この接触酸化槽１３において、自然界の産物であるかきがら１４の表面に微生物膜を形成するには、多くのマイクロナノバブルが必要になる。

このように、上記一変形例では、原水槽１、再曝気槽７、接触酸化槽１３の各槽内にマイクロナノバブル発生機３１を設置したので、上記各槽での生物処理の効率を向上できる。

なお、上記実施形態において、原水槽１、再曝気槽７、接触酸化槽１３のうちのいずれか１つもしくは２つにマイクロナノバブル発生機３１を設置してもよい。

(第２の実施の形態)
次に、図２に、この発明の排水処理装置の第２実施形態を示す。前述の第１の実施形態における脱窒槽３と再曝気槽７の好気部９には充填材が充填されていなかったのに対し、この第２実施形態では、脱窒槽３Ｎと再曝気槽７Ｎの好気部９に充填材として塩化ビニリデン充填物２３Ａと２３Ｂが充填されている。よって、この第２実施形態では、第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて詳細説明を省略し、第１実施形態と異なる部分を説明する。

この第２実施形態では、脱窒槽３Ｎと再曝気槽７Ｎの好気部９とに、それぞれ、塩化ビニリデン充填物２３Ａと２３Ｂを充填しているので、アミノエタノール含有排水におけるアミノエタノールの分解と窒素処理の効率を上げることができる。すなわち、脱窒槽３Ｎと再曝気槽７Ｎの好気部９における微生物濃度は、槽全体を平均すると、それぞれ、塩化ビニリデン充填物２３Ａと２３Ｂの存在によって、充填物がない場合に比べて高濃度となる。その上、塩化ビニリデン充填物２３Ａと２３Ｂに微生物が付着し繁殖して、充填物がない場合に比べて、微生物がより安定化し、アミノエタノールの分解能力と窒素の処理能力が向上する。なお、この塩化ビニリデン充填物２３Ａと２３Ｂを脱窒槽３Ｎと再曝気槽７Ｎの全体に配置すれば、微生物濃度が槽全体に高濃度となるので、より好ましい。

また、上記脱窒槽３Ｎにおいて、塩化ビニリデン充填物２３Ａが無い場合に比べて、塩化ビニリデン充填物２３Ａが存在する場合の方が、嫌気度(酸化還元電位で測定)が増加し、脱窒反応を促進できる。

この排水処理装置を試運転してから時間の経過とともに塩化ビニリデン充填物２３Ａおよび２３Ｂには微生物が繁殖する。この塩化ビニリデン充填物２３Ａ,２３Ｂの表面の微生物濃度は３００００ｐｐｍ以上となり、アミノエタノールの分解効率と窒素の処理効率の向上につながる。この塩化ビニリデン充填物２３Ａ,２３Ｂの材質は、強固で化学物質に侵されない塩化ビニリデンであり、半永久的に使用できる。この塩化ビニリデン充填物２３Ａ,２３Ｂとしては、バイオコード、リングレース、バイオマルチリーフ、バイオモジュール等の商品があるが、排水の性状に合わせて選定すればよい。

この脱窒槽３Ｎでは、エアーリフトポンプ５よって再曝気槽７Ｎの半嫌気部８から返送された被処理水中の硝酸性窒素が還元されて窒素ガスとなり、窒素が処理される。また、再曝気槽７Ｎの上部の好気部９では、被処理水中のアミノエタノールが好気性微生物により分解酸化されて硝酸性窒素や亜硝酸性窒素となる。

(第３の実施の形態)
次に、図３に、この発明の排水処理装置の第３実施形態を示す。前述の第２実施形態では、原水槽１に導入される排水がアミノエタノール含有排水のみであったのに対し、この第３の実施形態では、原水槽１に、アミノエタノール含有排水とアンモニア含有排水の両方が導入されている。よって、この第３の実施形態では、前述の第２実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略し、第２実施形態と異なる部分を説明する。

この第３実施形態では、第２実施形態と同様、再曝気槽７Ｎにおける処理方式が液中膜１０を利用して、微生物濃度を１００００ｐｐｍ以上に上げており、かつ、脱窒槽３Ｎに塩化ビニリデン充填物２３Ａを充填し、再曝気槽７Ｎに塩化ビニリデン充填物２３Ｂを充填している。したがって、この第３実施形態では、第２実施形態と同様、微生物毒性のあるアミノエタノール含有排水を処理可能である。また、この第３実施形態では、第２実施形態と同様、嫌気性微生物と好気性微生物の両方による微生物処理が可能であることから、当然、他の窒素を含む排水も処理できる。すなわち、この第３実施形態では、半導体工場から排出されるアンモニア含有排水も処理できることとなる。この第３実施形態によれば、アミノエタノール含有排水とアンモニア含有排水の２種類の排水を１つの排水処理装置で処理できるので、イニシャルコストやランニングコストを低減できる。

(第４の実施の形態)
次に、図４に、この発明の排水処理装置の第４実施形態を示す。前述の第２実施形態では、原水槽１に導入される排水がアミノエタノール含有排水のみであったのに対し、この第４実施形態では、原水槽１に、アミノエタノール含有排水と現像廃液の両方が導入されている。よって、この第４実施形態では、第２の実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略し、第２実施形態と異なる部分を説明する。

この第４実施形態では、前述の第２実施形態と同様、微生物毒性のあるアミノエタノール含有排水を処理可能である。この第４実施形態では、前述の第２実施形態と同様、再曝気槽７Ｎでの処理方式が液中膜１０を利用して、微生物濃度を１００００ｐｐｍ以上に上げており、かつ、脱窒槽３Ｎ,再曝気槽７Ｎに塩化ビニリデン充填物２３Ａ,２３Ｂを充填している。したがって、この第４実施形態では、第２実施形態と同様、嫌気性微生物と好気性微生物の両方による微生物処理が可能であるから、当然、他の窒素を含む排水も処理できる。すなわち、この第４実施形態によれば、半導体工場から排出される現像廃液も処理できることとなる。なお、この現像廃液の主成分は窒素の化合物であるテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドである。この第４実施形態によれば、アミノエタノール含有排水と現像廃液の２種類の排水を１つの排水処理装置で処理できるので、イニシャルコストやランニングコストを低減できる。

(第５の実施の形態)
次に、図５に、この発明の排水処理装置の第５実施形態を示す。前述の第２実施形態では、原水槽１に導入される排水がアミノエタノール含有排水のみであったのに対し、この第５実施形態では、原水槽１に、アミノエタノール含有排水とジメチルホルムアミド廃液の両方が導入されている。よって、この第５実施形態では、前述の第２実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略し、第２実施形態と異なる部分を説明する。

この第５実施形態では、第２実施形態と同様に、アミノエタノール含有排水を処理可能であり、再曝気槽７Ｎでの処理方式が液中膜１０を利用して、微生物濃度を１００００ｐｐｍ以上に上げており、かつ、脱窒槽３Ｎ,再曝気槽７Ｎに塩化ビニリデン充填物２３Ａ,２３Ｂを充填している。したがって、この第５実施形態では、第２実施形態と同様、高濃度な嫌気性微生物と好気性微生物の両方による微生物処理が可能であるから、当然、他の窒素を含む廃液も処理できる。すなわち、この第５実施形態によれば、窒素を含む廃液である半導体工場から排出される窒素の化合物であるジメチルホルムアミド廃液も処理できることとなる。なお、ジメチルホルムアミド廃液に含まれるジメチルホルムアミドはＰＲＴＲ法上も有害な第１種指定化学物質である。この第５実施形態によれば、アミノエタノール含有排水とジメチルホルムアミド廃液の２種類の排水を１つの排水処理装置で処理できるので、イニシャルコストやランニングコストを低減できる。

尚、上記第２〜第５実施形態においては、マイクロナノバブル発生機３１を設置していない場合を説明したが、上述の第１実施形態の一変形例と同様に、原水槽１、再曝気槽７Ｎ、接触酸化槽１３のそれぞれに、マイクロナノバブル発生機３１を設置すれば、生物処理の効率を向上できる。また、上記第２〜第５実施形態において、原水槽１、再曝気槽７Ｎ、接触酸化槽１３のうちのいずれか１つもしくは２つにマイクロナノバブル発生機３１を設置してもよい。

(実験例)
図２に示す第２実施形態と同じ構造の実験装置を製作した。この実験装置における原水槽１の容量は５０リットル、脱窒槽３Ｎの容量は１００リットル、また、再曝気槽７Ｎの容量は２００リットル、接触酸化槽１３の容量は１００リットル、沈殿槽１５の容量は５０リットルである。

この実験装置の約２ケ月間にわたる微生物の訓養終了後、微生物濃度を１７６００ｐｐｍとして、工場の生産装置から排水されるアミノエタノール含有排水(アミノエタノール濃度が２７６０ｐｐｍの被処理水)を採取して、原水槽１に連続的に導入した。そして、１ケ間の後、水質が安定するのを待って、沈殿槽１５から得られる処理水のアミノエタノール濃度を測定したところ、１２ｐｐｍであった。

尚、図６Ａに、原水槽１に導入する排水の窒素濃度が約３０００ｐｐｍの場合での上記第１〜第５実施形態における各槽での滞留時間の一例を示すタイムチャートを示す。また、図６Ｂに、原水槽１に導入する排水の窒素濃度が約６０００ｐｐｍの場合での上記第１〜第５実施形態における各槽での滞留時間の一例を示すタイムチャートを示す。

この発明の排水処理装置の第１実施形態を模式的に示す図である。 この発明の排水処理装置の第２実施形態を模式的に示す図である。 この発明の排水処理装置の第３実施形態を模式的に示す図である。 この発明の排水処理装置の第４実施形態を模式的に示す図である。 この発明の排水処理装置の第５実施形態を模式的に示す図である。 排水の窒素濃度が約３０００ｐｐｍの場合の上記第１〜第５実施形態におけるタイムチャートの一例である。 排水の窒素濃度が約６０００ｐｐｍの場合の上記第１〜第５実施形態におけるタイムチャートの一例である。

符号の説明

１ 原水槽
２ 原水槽ポンプ
３、３Ｎ 脱窒槽
４Ａ、４Ｂ 撹拌機
５ エアーリフトポンプ
５Ａ 縦配管
６ 分離壁
７、７Ｎ 再曝気槽
８ 半嫌気部
９ 好気部
１０ 液中膜
１１ 液中膜
１２ 重力配管
１３ 接触酸化槽
１４ かきがら(牡蠣殻)
１５ 沈殿槽
１６ レーキ
１７ 汚泥ポンプ
１８ ミネラル汚泥配管
１９ ミネラル混合槽
２０ ミネラルポンプ
２１Ａ〜２１Ｃ 散気管
２２ ブロワー
２３Ａ、２３Ｂ 塩化ビニリデン充填物
３０ 循環ポンプ
３１ マイクロナノバブル発生機
３２ バルブ
３３ 空気吸い込み管

Claims (9)

1. アミノエタノール含有排水が導入される原水槽と、
   上記原水槽からの被処理水が導入される脱窒槽と、
   上記脱窒槽からの被処理水が導入されると共に半嫌気部を有する再曝気槽と、
   上記再曝気槽からの被処理水が導入されると共にカルシウムを含むミネラル源を有する接触酸化槽と、
   上記接触酸化槽からの被処理水が導入される沈殿槽と、
   上記再曝気槽から上記脱窒槽へ被処理水を循環させるエアーリフトポンプと、
   生物処理された処理水または生物処理により発生した汚泥と上記沈殿槽からのカルシウムを含むミネラル汚泥とが導入されるとともに上記処理水と汚泥を混合するミネラル混合槽と、
   上記ミネラル混合槽からの汚泥と処理水を上記原水槽へ返送する返送部とを備えることを特徴とする排水処理装置。
2. アミノエタノール含有排水を、原水槽、脱窒槽、半嫌気部を有する再曝気槽、接触酸化槽、沈殿槽へ順次導入する工程と、
   上記再曝気槽から上記脱窒槽へエアーリフトポンプによって被処理水を循環させる工程と、
   生物処理された処理水または生物処理により発生した汚泥と上記沈殿槽からのカルシウムを含むミネラル汚泥とをミネラル混合槽で混合して、上記原水槽へ返送する工程とを備えることを特徴とする排水処理方法。
3. 請求項１に記載の排水処理装置において、
   上記再曝気槽は、
   液中膜と、
   この液中膜から上記接触酸化槽に被処理水を導入するポンプ方式の配管と、
   上記液中膜から上記接触酸化槽に被処理水を導入する重力方式の配管とを有することを特徴とする排水処理装置。
4. 請求項１に記載の排水処理装置において、
   上記脱窒槽および再曝気槽は、塩化ビニリデン充填物を有することを特徴とする排水処理装置。
5. 請求項１に記載の排水処理装置において、
   上記エアーリフトポンプは、
   上記再曝気槽の半嫌気部から上記脱窒槽へ汚泥を返送することを特徴とする排水処理装置。
6. 請求項２に記載の排水処理方法において、
   上記原水槽に、アミノエタノール含有排水とアンモニア含有排水とを導入することを特徴とする排水処理方法。
7. 請求項２に記載の排水処理方法において、
   上記原水槽に、アミノエタノール含有排水と現像廃液とを導入することを特徴とする排水処理方法。
8. 請求項２に記載の排水処理方法において、
   上記原水槽に、アミノエタノール含有排水とジメチルホルムアミド廃液とを導入することを特徴とする排水処理方法。
9. 請求項１に記載の排水処理装置において、
   上記原水槽、再曝気槽、接触酸化槽のうちの少なくとも１つに、マイクロナノバブル発生機を設置したことを特徴とする排水処理装置。
   

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