JP2007021457A - 排水の処理方法とその処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 最終処分場等から排出される浸出水等の排水を生物学的に処理する方法及び装置に関し、生物処理水の逆浸透膜への供給圧力を高圧にする必要がなく、しかも新たな装置や手段を何ら具備させる必要がなく、よって運転コストを著しく低減することができる浸出水等の排水の処理方法及び装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 生物学的処理を行なった後、逆浸透膜処理にて浸出水等の排水を処理する排水の処理方法において、前記生物学的処理には脱窒処理工程を含み、且つ前記逆浸透膜処理を行なう逆浸透膜の洗浄液として硝酸を用い、逆浸透膜洗浄後の硝酸を含む洗浄廃液を前記脱窒処理工程に返送し、又は脱窒処理工程の前段側に返送することを特徴とする
。
【選択図】 図１

Description

本発明は、最終処分場等から排出される浸出水等の排水を生物学的に処理する方法及び装置に関する。

最終処分場等から排出される浸出水には、塩類及び有機物等の種々の物質が含まれており、これを処理する技術として、たとえば下記特許文献１のような発明がある。この特許文献１に開示された処理方法は、浸出水を生物学的に処理するとともに、生物処理水を逆浸透膜にて脱塩処理する方法である。このような方法では、逆浸透膜へ供給する生物処理水のスケーリング防止のためにｐＨ調整、及び逆浸透膜の被透過側にスケーリングした塩類除去のために、酸を用いることが必要となるが、従来では、この酸として、コスト面を考慮して塩酸や硫酸が使用されていた。

特開２００３−１０８６７号公報

しかしながら、上記のような逆浸透膜の洗浄用或いは生物処理水のｐＨ調整用に塩酸を使用した場合、洗浄廃液を別途系外で処理するか浸出水とともに生物処理工程に供給することが考えられるが、生物処理工程へ返送すると、塩素イオンは生物処理では除去されないため、逆浸透膜へ供給する塩素イオン濃度が徐々に上昇し、生物処理水の逆浸透膜への供給圧力を高圧にする必要が生じ、運転コストがかかるという問題点があった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、生物処理水の逆浸透膜への供給圧力を高圧にする必要がなく、しかも新たな装置や手段を何ら具備させる必要がなく、よって運転コストを著しく低減することができる浸出水等の排水の処理方法及び装置を提供することを課題とする。

本発明は、このような課題を解決するために、排水の処理方法及び処理装置としてなされたもので、排水の処理方法に係る請求項１記載の発明は、生物学的処理を行なった後、逆浸透膜処理にて浸出水等の排水を処理する排水の処理方法において、前記生物学的処理には脱窒処理工程を含み、且つ前記逆浸透膜処理を行なう逆浸透膜の洗浄液として硝酸を用い、逆浸透膜洗浄後の硝酸を含む洗浄廃液を前記脱窒処理工程に返送し、又は脱窒処理工程の前段側に返送することを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、生物学的処理を行なった後、逆浸透膜処理にて浸出水等の排水を処理する排水の処理方法において、前記生物学的処理には脱窒処理工程を含み、且つ前記逆浸透膜処理工程へ供給する生物処理水のｐＨ調整のための酸として硝酸を用い、逆浸透膜処理後の濃縮水を前記脱窒処理工程に返送し、又は脱窒処理工程の前段側に返送することを特徴とする。

さらに請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の排水の処理方法において、生物学的処理後の生物処理水を、逆浸透膜処理を行なう前に、凝集沈殿処理することを特徴とする。

さらに浸出水の処理装置に係る請求項４記載の発明は、生物学的処理装置、及び逆浸透膜装置４を具備する浸出水等の排水を処理する排水の処理装置において、前記生物学的処理装置には脱窒槽１を含み、前記逆浸透膜装置４の逆浸透膜の洗浄液として硝酸を用い、逆浸透膜洗浄後の硝酸を含む洗浄廃液を前記脱窒槽１に返送し、又は前記脱窒槽１の前段側に返送する洗浄廃液返送ライン６を設けたことを特徴とす。

さらに請求項５記載の発明は、生物学的処理装置、及び逆浸透膜装置４を具備する浸出水等の排水を処理する排水の処理装置において、前記生物学的処理装置には脱窒槽１を含み、前記逆浸透膜装置４へ供給する生物処理水のｐＨ調整のための酸として硝酸を用い、前記逆浸透膜装置４で分離された濃縮水を、前記脱窒槽１に返送し、又は前記脱窒槽１の前段側に返送する濃縮水返送ライン７を設けたことを特徴とする。

さらに請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載の排水の処理装置において、生物学的処理装置の後段側で、逆浸透膜装置４の前段側に、凝集沈殿槽３を設けたことを特徴とする。

本発明は、上述のように、逆浸透膜の洗浄液として、或いは浸透膜装置へ供給する生物処理水のｐＨ調整用の酸として硝酸を用い、逆浸透膜の洗浄廃液としての硝酸、若しくは逆浸透膜の濃縮水中に含まれている硝酸を脱窒処理工程に供給する方法であるため、洗浄廃液中の硝酸イオンは、脱窒処理工程で窒素に分解され、洗浄廃液を生物処理工程に返送しても、生物処理水のイオン濃度が上昇することがないという効果がある。

特に、本発明においては、本来は硝化等によってアンモニア等の含窒素化合物を分解して生成される硝酸の処理のために用いられる脱窒処理工程をそのまま利用して、上述のような生物処理水のイオン濃度上昇を防止することができるので、洗浄廃液等を系外で処理するような設備や手段を別途必要とすることが一切なく、塩酸を用いていた従来に比べて、コストを著しく低減することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面に従って説明する。

（実施形態１）
本実施形態の排水の処理装置は、図１に示すように、脱窒槽１、硝化槽２、固液分離装置８、凝集沈殿槽３、逆浸透膜装置４を具備している。原水である排水として、本実施形態では産業廃棄物の最終処分場からの排水（浸出水）を対象としている。

脱窒槽１は、原水を脱窒菌によって脱窒処理するためのものであり、硝化槽２は、
前記脱窒槽１で脱窒処理された処理水を、硝化菌によって硝化処理するためのものである。また硝化槽２で硝化処理された処理水の一部を、前記脱窒槽１へ返送するための返送ライン５が設けられている。固液分離装置８は、硝化処理された処理水中の汚泥を分離するための沈殿槽等であり、固液分離されて得られた汚泥の一部を返送汚泥として脱窒槽１に返送するため返送汚泥ライン１８が設けられている。凝集沈殿槽３は、前記固液分離装置８で固液分離された分離水中に含まれる懸濁物質、二酸化珪素やカルシウム等を凝集沈殿処理するためのものであり、凝集剤として、本実施形態では、ポリ塩化アルミニウムが用いられる。

逆浸透膜装置４は、前記凝集沈殿槽３で凝集沈殿処理された処理水（凝集沈殿上澄み水）を、脱塩水と濃縮水とに分離するためのものである。逆浸透膜装置４として、本実施形態では、２つの逆浸透膜モジュール９、９を直列に配置したものが用いられている。すなわち、前段の逆浸透膜モジュール９から得られた透過水を後段の逆浸透膜モジュール９に供給するように接続されている。
この、逆浸透膜モジュール９は、ディスクタイプの平膜がディンプルの付いたスペーサーと交互に積層された構造からなるものである。すなわち、この逆浸透膜モジュール９は、図２に示すように、円筒状のモジュール本体１０内に、円板状の平膜１１（逆浸透膜１１）が同じく円板状のスペーサー１２の間に設けられた逆浸透膜部１３が複数組積層されて構成されている。該逆浸透膜モジュール９のモジュール本体１０の内周面には前記凝集沈殿上澄み水を導入する流路１４が設けられ、該流路１４から逆浸透膜の表面に凝集沈殿上澄み水が導入される。また、該逆浸透膜部１３の上部にはエンドプレート１５が設けられ、浸透圧以上の圧力に耐えられるようになっている。１６は逆浸透膜部１３の中央部に貫通された透過水パイプで、該透過水パイプ１６は逆浸透膜によって分離された処理水を排出させる。また１７は濃縮水パイプで、各逆浸透膜によって濃縮された濃縮水をモジュール本体１０外へ排出させる。
前記逆浸透膜装置４は、逆浸透膜の目詰まりを防止するためにメンテナンスが必要であり、そのために、本実施形態では、逆浸透膜の洗浄液として硝酸が用いられる。硝酸としては、ｐＨが約３程度のものが用いられる。さらに、前記逆浸透膜装置４の逆浸透膜を洗浄した洗浄後の硝酸を、前記脱窒槽１へ供給するための洗浄廃液返送ライン６が設けられている。

次に、上記のような構成からなる排水の処理装置によって、産業廃棄物の最終処分場からの排水を処理する処理方法の実施形態について説明する。

先ず、原水である最終処分場からの排水を、脱窒槽１へ供給する。供給された原水は、脱窒槽１内で脱窒菌によって脱窒処理される。脱窒槽１で脱窒処理された脱窒処理液は硝化槽２へ供給され、硝化槽２で硝化菌によって硝化処理される。

この硝化槽２では、硝酸型硝化、或いは亜硝酸型硝化が行われる。硝酸型硝化は、硝酸型硝化菌を用いて硝酸が生成されるものであり、また亜硝酸型硝化は、亜硝酸型硝化菌を用いるとともに亜硝酸酸化細菌の増殖を抑制した方法によって硝酸が生成されることなく亜硝酸が生成されるものである。

硝酸型硝化は、次のような反応でなされる。
ＮＨ⁴⁺＋２Ｏ₂ →ＮＯ₃ ^-＋Ｈ₂Ｏ＋２Ｈ⁺ …（１）

また亜硝酸型硝化は、次のような反応でなされる。
ＮＨ⁴⁺＋1.5Ｏ₂ →ＮＯ₂ ^-＋Ｈ₂Ｏ＋２Ｈ⁺ …（２）

このように硝化槽２ではアンモニアが硝化されることになるが、硝化処理された処理水は、凝集沈殿槽３へ供給され、また一部は返送ライン５を経由して脱窒槽１に返送され脱窒処理される。

前記硝化槽２で硝酸型硝化がなされて硝酸が生成される場合には、脱窒槽１では次の反応が生ずる。この反応は、水素供与体としてメタノールを使用した場合についてのものである。
６ＮＯ₃ ^-＋５ＣＨ₃ＯＨ＋ＣＯ₂ →３Ｎ₂＋６ＨＣＯ₃ ^-＋７Ｈ₂Ｏ …（３）

一方、前記硝化槽２で亜硝酸型の硝化がなされて亜硝酸が生成される場合には、脱窒槽２では、次のような反応が生ずる。同様に水素供与体としてメタノールが用いられている。
６ＮＯ₂ ^-＋３ＣＨ₃ＯＨ＋３ＣＯ₂ →３Ｎ₂＋６ＨＣＯ₃ ^-＋３Ｈ₂Ｏ …（４）

凝集沈殿槽３へ供給された処理水は、その凝集沈殿槽３で上記のようなポリ塩化アルミニウムによって凝集沈殿処理がなされる。凝集沈殿処理後の凝集沈殿物は残渣として回収され、凝集沈殿処理後の上澄液は、逆浸透膜装置４へ供給される。

この逆浸透膜装置４を構成する逆浸透膜モジュール９における逆浸透膜（平膜）は、浸透圧以上の圧力をかけると分子レベルで濾過できる半透膜で、処理水（上澄み水）中に残存している懸濁物質、二酸化珪素、カルシウム等は、この逆浸透膜モジュール９でほとんど除去される。
上述のように、逆浸透膜モジュール９は、円板状の逆浸透膜が積層された構造で、該逆浸透膜１１の表面とスペーサー１２の間を原水が流れる時に圧力をかけると逆浸透膜は水のみを透過して膜の内側に脱塩された処理水が溜まり、該処理水はモジュール本体１０の中央部に縦設された処理水パイプ（透過水パイプ１６）を経て逆浸透膜モジュール９から処理水（透過水）として排出される。排出された処理水（透過水）は、系外に放出される。一方、濃縮水は、逆浸透膜１１とスペーサー１２の間を通り濃縮水パイプ１６を経て、逆浸透膜モジュール９から排出される。排出された濃縮水は回収され、産業廃棄物として処理される。

また、逆浸透膜装置４の逆浸透膜を洗浄する洗浄液として、本実施形態では上述のように硝酸が用いられている。洗浄液である硝酸で逆浸透膜を洗浄した洗浄廃液は、洗浄廃液返送ライン６を経由して脱窒槽１へ供給される。

脱窒槽１へ供給された洗浄廃液である硝酸は、上記（３）式のような反応によって分解される。従って、洗浄液として逆浸透膜の洗浄のために用いられた硝酸は、上記（１）式のように硝化槽４でアンモニアが硝化された後に生成された硝酸とともに分解されることとなるので、系内に残存することがないのである。

従って、脱窒槽や硝化槽等の生物処理槽へ返送されても、従来において逆浸透膜の洗浄液として用いられていた塩酸のように、生物処理水のイオン濃度が上昇することがなく、洗浄廃液を系外で別途処理する必要がない。

このように、本実施形態においては、本来は硝化脱窒処理を行なうために具備された脱窒槽によって、逆浸透膜洗浄のための洗浄液を分解し、系内に残存させないようにしたため、系内に特別な装置や手段を全く具備させることなく、酸の残存に伴う生物処理水のイオン濃度が上昇するのを防止することを可能とするに至ったのである。

（実施形態２）
本実施形態では、逆浸透膜へ供給する生物処理水のｐＨ調整用の酸として硝酸が用いられ、この点で逆浸透膜の洗浄用として硝酸が用いられる上記実施形態１の場合と相違する。硝酸を用いることにより、逆浸透膜装置４の直前でｐＨは４〜７に調整される。

また、本実施形態では、図３に示すように、逆浸透膜装置４によって分離された濃縮水が脱窒槽１へ返送される濃縮水返送ライン７が設けられており、この点で洗浄水供給ラインが設けられていた実施形態１の場合と相違する。尚、分離された濃縮水の塩濃度が所定値を超えたら、濃縮水の一部は排出して回収する。図３にも示すように、脱窒槽１、硝化槽２、固液分離装置８、凝集沈殿槽３、逆浸透膜装置４を具備している等の装置の基本構成は実施形態１と共通するため、その説明は省略する。

本実施形態においても、脱窒槽１での脱窒処理、硝化槽２での硝化処理、凝集沈殿槽３での凝集沈殿処理を行なった後、凝集沈殿処理後の上澄液が逆浸透膜装置４へ供給されて、濃縮水と透過水とに分離される。逆浸透膜装置４が２つの逆浸透膜モジュール９、９を直列に配置して構成されている点や、逆浸透膜モジュール９の詳細な構造、濃縮水と透過水とが分離される詳細な作用等は実施形態１と同じであるため、その詳細な説明は省略する。

本実施形態では、逆浸透膜へ供給する生物処理水のｐＨを調整するために、硝酸がそのｐＨ調整用の酸として用いられるが、その硝酸は、逆浸透膜装置４で分離された濃縮水側に含有され、濃縮水返送ライン７を経由して脱窒槽１へ返送される。

脱窒槽１へ返送された濃縮水中の硝酸は、上記（３）式のような反応によって分解される。従って、逆浸透膜装置４へ供給される生物処理水のｐＨ調整用のために用いられた硝酸は、硝化槽２でアンモニアが硝化された後に生成された硝酸とともに分解されることとなるので、系内に残存することがない。

この点で、従来において生物処理水のｐＨ調整用としても用いられていた塩酸のように、系内に残存することがなく、洗浄廃液を系外で別途処理する必要がない。
本実施形態においても、本来硝化脱窒処理を行なうために具備された脱窒槽によって、ｐＨ調整用に用いられる硝酸を分解し、系内に残存させないようにしたため、実施形態１の場合と同様に系内に特別な装置や手段を全く具備させることなく、酸の残存に伴う生物処理水のイオン濃度が上昇するのを防止することが可能となる。

（実施形態３）
本実施形態では、実施形態１のような逆浸透膜の洗浄用として、及び実施形態２のような生物処理水のｐＨ調整用としての双方の目的で硝酸が用いられる。

図４に示すように、装置の構成は実施形態２と同じであり、逆浸透膜の洗浄用及びｐＨ調整用として用いられる硝酸が、濃縮水返送ライン７を経由して脱窒槽１へ返送され、上記（３）式のような反応によって分解される。従って、本実施形態においても、逆浸透膜及びｐＨ調整用として用いられた硝酸が、硝化槽２でアンモニアが硝化された後に生成された硝酸とともに分解されることとなり、系内に残存することがない。

よって、本実施形態においても、実施形態１や実施形態２の場合と同様に、本来硝化脱窒処理を行なうために具備された脱窒槽によって、逆浸透膜洗浄用及び生物処理水のｐＨ調整用に用いられる硝酸を分解し、系内に残存させないようにしたため、系内に特別な装置や手段を全く具備させることなく、酸の残存に伴う生物処理水のイオン濃度が上昇するのを防止することが可能となる。

尚、本実施形態においても、上記実施形態２と同様に、逆浸透膜装置４で分離された濃縮水の塩濃度が所定値を超えたら、濃縮水返送ライン７を経由して脱窒槽１へ返送されることなく、その塩濃度が所定値を超えた濃縮水の一部は排出して回収される。

（その他の実施形態）
尚、上記実施形態では、被処理液として、廃棄物の最終処分場からの浸出水を対象としたが、被処理液の種類はこれに限定されるものではなく、処理すべき排水の種類も問わない。
また、上記実施形態では、洗浄廃液および濃縮水は脱窒槽へ返送したが、これに限定されるものではなく、脱窒槽に流入するように脱窒槽の前段、例えば、脱窒槽の前段に設けられる調整槽や、最終処分場等の排水発生源に返送してもよい。

また、上記実施形態では、凝集沈殿槽３で凝集沈殿処理を行なう凝集剤として、ポリ塩化アルミニウムを用いたが、凝集剤の種類はこれに限定されるものではなく、その種類は問わない。

さらに、硝酸の洗浄のみでは、逆浸透膜へのスケーリングを防止するのに限界があるため、上記各実施形態のように凝集沈殿槽３を設けることを主眼とするものではあるが、この凝集沈殿槽３を設けることは、本発明に必須の条件ではない。
また、凝集沈殿槽３に代えて砂濾過槽を設けたり、凝集沈殿槽３と逆浸透膜装置４の間に砂濾過槽を設けても良い。

さらに、上記実施形態では、逆浸透膜モジュール９として円板状の多数の平膜を配設した逆浸透膜モジュールを使用したため、膜のファウリング等を好適に防止することができるという好ましい効果が得られたが、逆浸透膜モジュール９の種類は該実施形態に限定されるものではない。また、該実施形態では、２段の逆浸透膜モジュール９を逆浸透膜装置４に具備させたが、逆浸透膜装置４に具備させる逆浸透膜モジュール９の段数も該実施形態に限定されるものではなく、たとえば３段、或いは１段であってもよい。段数が多い程、処理後の処理水（透過水）の水質が良好となるが、その分コストが増大し、その相反する利点、欠点を考慮しつつ逆浸透膜モジュール９の段数を選定すればよい。

一実施形態としての排水の処理装置を示す概略ブロック図。 逆浸透膜装置の要部拡大断面図。 他実施形態の排水の処理装置を示す概略ブロック図。 他実施形態の排水の処理装置を示す概略ブロック図。

符号の説明

１…脱窒槽 ３…凝集沈殿槽
４…逆浸透膜装置 ６…洗浄廃液返送ライン
７…濃縮水返送ライン

Claims (6)

1. 生物学的処理を行なった後、逆浸透膜処理にて浸出水等の排水を処理する排水の処理方法において、前記生物学的処理には脱窒処理工程を含み、且つ前記逆浸透膜処理を行なう逆浸透膜の洗浄液として硝酸を用い、逆浸透膜洗浄後の硝酸を含む洗浄廃液を前記脱窒処理工程に返送し、又は脱窒処理工程の前段側に返送することを特徴とする排水の処理方法。
2. 生物学的処理を行なった後、逆浸透膜処理にて浸出水等の排水を処理する排水の処理方法において、前記生物学的処理には脱窒処理工程を含み、且つ前記逆浸透膜処理工程へ供給する生物処理水のｐＨ調整のための酸として硝酸を用い、逆浸透膜処理後の濃縮水を前記脱窒処理工程に返送し、又は脱窒処理工程の前段側に返送することを特徴とする排水の処理方法。
3. 生物学的処理後の生物処理水を、逆浸透膜処理を行なう前に、凝集沈殿処理する請求項１又は２記載の排水の処理方法。
4. 生物学的処理装置、及び逆浸透膜装置（４）を具備する浸出水等の排水を処理する排水の処理装置において、前記生物学的処理装置には脱窒槽（１）を含み、前記逆浸透膜装置（４）の逆浸透膜の洗浄液として硝酸を用い、逆浸透膜洗浄後の硝酸を含む洗浄廃液を前記脱窒槽（１）に返送し、又は前記脱窒槽（１）の前段側に返送する洗浄廃液返送ライン（６）を設けたことを特徴とする排水の処理装置。
5. 生物学的処理装置、及び逆浸透膜装置（４）を具備する浸出水等の排水を処理する排水の処理装置において、前記生物学的処理装置には脱窒槽（１）を含み、前記逆浸透膜装置（４）へ供給する生物処理水のｐＨ調整のための酸として硝酸を用い、
   前記逆浸透膜装置（４）で分離された濃縮水を、前記脱窒槽（１）に返送し、又は前記脱窒槽（１）の前段側に返送する濃縮水返送ライン（７）を設けたことを特徴とする排水の処理装置。
6. 生物学的処理装置の後段側で、逆浸透膜装置（４）の前段側に、凝集沈殿槽（３）を設けた請求項４又は５記載の排水の処理装置。

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