JP2007244959A - 廃水処理方法およびそれに用いる廃水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 建設コストや運転コストを抑制し、且つ、水質の向上を可能とする廃水処理方法ならびにそれに使用する廃水処理装置を提供する。
【解決手段】 廃水を嫌気槽１および好気槽２で処理し、前記好気槽２で処理した廃水を、曝気条件下、難生物分解性物質を吸着する担体と接触させた後、前記廃水を固液分離する。前記吸着担体としては、例えば、ポリ塩化アルミニウムが使用できる。また、嫌気槽１および好気槽２には、微生物を保持する担体を配置することが好ましい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、廃水処理方法およびそれに用いる廃水処理装置に関する。

従来、し尿、生活雑廃水、都市下水、農業集落廃水、畜産廃水等をはじめとする有機性廃水（有機性汚水）を再利用するために、様々な処理方法が提案されている。特に、工場や家庭からは大量の廃水が排出されるため、処理施設で処理されて河川や湖沼等の公共用水域に放流される処理水も膨大となる。このため、放流水の水質、具体的には、放流水に含まれる硫化水素やヒドラジン等のＣＯＤ（化学的酸素要求量：chemical oxygen demand）成分や、環境ホルモン、通常の医薬品に含まれる構成物質等、様々な化学物質（難生物分解物質）が、放流水域やその生態系に大きな影響を及ぼすこととなる。また、この放流水を含む環境水が、浄水場の原水となることから、人体への影響も懸念される。そこで、ＣＯＤ成分や化学物質を除去するために、後述する一次処理および二次処理にくわえて、新たに三次処理、すなわち、活性炭吸着やオゾン酸化等の処理を施すことが提案されている（特許文献１〜特許文献３）。

廃水処理施設では、通常、河川や湖沼等の原水に対して、篩い等を用いた物理的操作によって固形物を除去する処理（「一次処理」という）を行い、続いて、微生物によって、前記原水中に含まれる溶解性物質を分解除去する処理（「二次処理または生物処理」という）が行われる（特許文献４、特許文献５）。そして、前述の三次処理は、前記生物処理後に固液分離を行って回収した処理水に対して行う処理であって、活性炭吸着やオゾン処理等の物理化学的手法によって施される。この三次処理は、一般に高度処理とも言われ、この処理によって、生物処理で処理し切れない有機物やリン等の難生物分解物質が除去される。

しかしながら、このように難生物分解物質への対応として高度処理が提案されているものの、これを実施するためには、新たに高度処理の設備を建設する必要があるため、建設コストや運転コストが高くなり、また、施設全体がさらに巨大化するという問題がある。また、活性汚泥法を採用する生物処理と、さらなる高度処理を対応させる場合、水理学的滞留時間（ＨＲＴ）等の制約から処理水量が低下し、これに伴うデメリット（例えば、不足水量を補うための設備の追加投資、施設の巨大化等）が生じるという問題もある。
特開２００２−１９２１８１号公報 特開２００３‐８８８７７号公報 特開２０００−２４６８９号公報 特開平１０‐９９８８６号公報 特開平９‐１６８７９６号公報

これに対して、当該技術分野においては、既存の設備を利用することによって建設コストの抑制ならびに施設のコンパクト化を図り、且つ、水質を向上することが望まれている。

そこで、本発明の目的は、建設コストや運転コストを抑制し、且つ、水質の向上を可能とする廃水処理方法ならびにそれに使用する廃水処理装置の提供である。

前記目的を達成するために、本発明の廃水処理方法は、廃水を嫌気槽および好気槽で処理する生物処理工程、前記好気槽で処理した廃水を固液分離する工程を含む廃水の処理方法であって、前記生物処理工程の後であって前記固液分離工程の前に、さらに、前記好気槽で処理した廃水を、曝気条件下、難生物分解性物質を吸着する担体と接触させる工程を含み、前記固液分離工程において、前記好気槽で処理した廃水に代えて、前記吸着担体との接触工程を経た廃水を固液分離することを特徴とする。

また、本発明の廃水処理装置は、廃水を生物処理する嫌気槽と好気槽とを備える生物処理手段、および、前記生物処理手段で処理した廃水を固液分離する固液分離手段を含む廃水処理装置であって、前記生物処理手段と前記固液分離手段との間に、さらに、曝気手段と難生物分解性物質を吸着する担体とを備える吸着処理手段が配置され、前記固液分離手段において、前記生物処理手段で処理した廃水に代えて、前記吸着処理手段からの廃水を固液分離することを特徴とする。

このように、本発明の廃水処理方法ならびに廃水処理装置によれば、生物処理後の廃水を固液分離する前に、曝気条件下で前記吸着担体と接触させることによって、前記廃水から難生物分解性物質を除去することができる。そして、従来の高度処理を組合せた方法によれば、ＣＯＤ成分のような難生物分解性物質を除去するには、別途、固液分離工程の後に高度処理を施すために、高度処理専用の設備が必要となったが、本発明によれば、このような設備が不要である。このため、例えば、前述のような施設の大型化、建設コスト・運転コストの増加の問題や既存設備を利用し難いという問題も回避できる。つまり、本発明によれば、これらの従来の問題を回避し、且つ、水質向上も可能となるため、極めて有用な方法ならびに装置といえる。

以下、本発明の廃水処理方法の一例について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の廃水処理装置の一例を示す概略図である。

廃水処理装置は、嫌気槽１、好気槽２、吸着処理槽３および固液分離槽４を備える。好気槽１および吸着処理槽３は、それぞれ空気（酸素）を供給する曝気手段を有しており、吸着処理槽３は、内部に難生物分解性物質の吸着担体が配置されている。

まず、廃水を嫌気槽１に導入する。嫌気槽１内は嫌気条件であるため、廃水に含まれる嫌気性微生物によって、廃水中の有機物が処理（脱窒処理）される。また、廃水は嫌気槽１と好気槽２とを循環させるため、嫌気槽１において、好気槽２から循環された廃水（硝化廃水）中の硝酸態窒素も脱窒処理される。通常、嫌気槽１における嫌気処理（「嫌気性消化処理」ともいう）は、例えば、空気の供給をたって廃水を攪拌することによって行うことができる。

続いて、嫌気槽１で処理された廃水は、好気槽２に導入される。好気槽２は好気条件であるため、廃水に含まれる好気性微生物によって、廃水中の有機物がさらに処理（硝化処理）される。なお、この際に硝化処理された廃水（硝化廃水）の一部が、嫌気槽１に返送される。好気槽２は、例えば、空気（酸素）を供給する従来の公知の方法で好気条件に設定できるが、好気槽における処理効率を向上できることから、マイクロバブル（直径１／１００ｍｍ程度の泡）を導入することが好ましい。処理効率の向上によって、好気槽のさらなるコンパクト化も可能となる。前記空気の供給手段としては、例えば、円形式散気板、多孔性散気板、ディスクフューザー等の散気装置等が使用でき、空気の流量は、通常、ポンプで調整できる。

嫌気槽１および好気槽２とをあわせたＨＲＴは、例えば、４〜６時間である。

嫌気槽１および好気槽２は、例えば、その内部に、微生物を保持する担体を配置してもよい。このような保持担体を配置すれば、例えば、廃水中の微生物が前記担体表面に保持され増殖するため、嫌気槽１および好気槽２における処理効率（例えば、脱窒効率、硝化効率）をより一層向上できる。具体的には、前記保持担体の併用によって、嫌気槽１および好気槽２における微生物濃度を、例えば、ＭＬＳＳ（混合液浮遊物質）３０００ｍｇ／Ｌ以上、好ましくは１０，０００ｍｇ／Ｌ以上の高濃度にすることも可能である。また、担体に微生物が保持される（微生物が集積する）ため、後の工程に、微生物が流出することも抑制できる。このため、最終的な処理水（放流水）への微生物の流出もさらに抑制できる。なお、嫌気槽１および好気槽２での処理に使用される微生物は、例えば、廃液に含まれる微生物でもよいし、別途添加した微生物でもよい。

前記保持担体の形態は、特に制限されないが、例えば、中空体、発泡体、多孔質体、布状体、紐状体等があげられる。中でも、微生物の保持効率を向上できることから、表面積が大きい形態が好ましく、例えば、発泡体、多孔質体が好ましい。また、商品名「揺動床バイオフリンジ」（ＮＥＴ社製）のようなフリンジ付きの揺動床式担体や、商品名「パビオムーバー」（株式会社神鋼ソリューション社製）のような流動床式の担体等、従来公知の担体も使用できる。前記保持担体の材質は、特に制限されないが、例えば、活性炭、セラミック、合成有機化合物等があげられ、前記合成有機化合物としては、例えば、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコール等があげられる。

嫌気槽１または好気槽２に添加する保持担体の量は、特に制限されず、処理する廃水の種類や、保持担体の材質、形態等に応じて適宜決定できるが、例えば、処理する廃水（１００体積％）に対して５〜３０体積％が好ましく、より好ましくは１０〜２０体積％ある。

嫌気槽１に導入する廃水の種類は、特に制限されず、し尿、生活雑廃水、都市下水、農業集落廃水、畜産廃水等をはじめとする有機物質を含む種々の廃水（有機性汚水）があげられる。また、廃水には、嫌気槽１に導入するに先立って、物理的操作により固形物を除去する一次処理を施してもよい。前記物理的操作としては、特に制限されず、例えば、スクリーン処理、沈殿処理、凝集沈殿処理、浮上分離処理、油水分離処理等があげられる。このように一次処理を行う場合、本発明の廃水処理装置は、さらに一次処理槽（例えば、沈殿槽等）を備え、固形分を除去した廃液を一次処理槽から嫌気槽１に導入すればよい。

つづいて、好気槽２の廃水を吸着処理槽３に導入し、曝露条件下で前記廃水を吸着処理槽３内の吸着担体に接触させる。このように前記廃水を前記吸着担体と接触させることによって、嫌気槽１および好気槽２における生物処理によっても処理されなかった物質が前記吸着担体に吸着されるため、効率よく前記難生物分解性物質の除去を行うことができる。そして、後述する固液分離工程に先立って難生物分解性物質を除去できるため、従来のように固液分離後の高度処理を施す必要もなく、また、高度処理設備を新たなに設置する必要もない。また、吸着処理槽３内の廃水に対する曝露は、好気槽２と同様に従来公知の方法が採用できるが、処理効率の向上によって、動力の軽減や、さらなるコンパクト化が可能であることから、マイクロバブルを導入することが好ましい。

吸着処理槽３は、例えば、従来の廃水処理装置における生物処理槽を利用して設置することが可能である。従来の生物処理槽は、通常、１つの槽内に仕切りを配置することで嫌気槽と好気槽とが設けられている。したがって、従来の生物処理槽を本発明の廃水処理装置に再利用する場合には、例えば、槽内を３つに仕切り直せばよく、これによって、嫌気槽１、好気槽２および吸着処理槽３を１つの槽内に設けることができる。このため、高度処理が必要な従来の廃水処理装置と比較して、新たな設備の導入が不要であり、大型化を抑制でき、さらに建設や動力面でのコスト低下も可能となる。

前記吸着担体としては、生物処理工程において分解・除去し難い難生物分解性物質のうち少なくとも一種類を吸着できるものであればよい。前記吸着担体の材質としては、例えば、活性炭、セラミック、合成有機化合物があげられ、前記合成有機化合物としては、例えば、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコール等があげられる。この中でも、吸着性能がよく、入手し易いことから、活性炭が好ましい。前記吸着担体は、いずれか一種類の材質を主成分としてもよいし、二種類以上を主成分としてもよい。また、材質が同じ吸着担体のみを使用してもよいし、異なる材質の吸着担体を二種類以上併用してもよい。前記吸着担体の形態は、特に制限されないが、例えば、ビーズ状、ハニカム状、筒状、略立方体等があげられる。

なお、本発明において、難生物分解性物質とは、嫌気槽および好気槽での生物処理によって分解し難い物質を意味し、例えば、残存ＣＯＤ成分や、それ以外では、色度成分、環境ホルモン、抗生物質等があげられる。

吸着処理槽３に配置する吸着担体の量は、特に制限されず、処理する廃水の種類や、目的の難生物分解性物質の種類、吸着担体の材質や形態等に応じて適宜決定できるが、例えば、処理する廃水（１００体積％）に対して５〜３０体積％が好ましく、より好ましくは１０〜２０体積％ある。また、吸着処理槽３の水理学的滞留時間（ＨＲＴ）は、例えば、１〜２時間である、
そして、前記吸着処理槽３で吸着処理を施した廃水を、固液分離槽４に導入し、固体画分と液体画分とに分離する。固液分離の方法は、特に制限されず、例えば、沈殿処理、膜分離処理等があげられる。また、固液分離槽に導入した廃水に、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）等の凝集剤を添加してから固液分離を行うことが好ましい。

固液分離槽より得られた液体画分は、従来のようにさらに高度処理を施すことなく、例えば、処理水として放流したり、浄水の原水として使用できる。一方、得られた固体画分は、例えば、返送汚泥として嫌気槽１に導入し、再度、前記一連の処理を施してもよい。

本発明の廃水処理方法ならびに廃水処理装置によれば、従来のような高度処理（三次処理）を組合せることなく、前記廃水から難生物分解性物質を除去できる。したがって、高度処理専用の設備が不要であるため、例えば、施設の大型化、建設コスト・運転コストの増加の問題や既存設備を利用し難いという問題も回避できる。本発明によれば、従来の問題を回避し、且つ、水質向上も可能となるため、極めて有用な方法ならびに装置といえる。

本発明の廃水処理装置の一例を示す概略図である。

符号の説明

１ 嫌気槽
２ 好気槽
３ 吸着処理槽
４ 固液分離槽

Claims (11)

1. 廃水を嫌気槽および好気槽で処理する生物処理工程、および、前記好気槽で処理した廃水を固液分離する工程を含む廃水の処理方法であって、
   前記生物処理工程の後であって前記固液分離工程の前に、さらに、前記好気槽で処理した廃水を、曝気条件下、難生物分解性物質を吸着する担体と接触させる工程を含み、
   前記固液分離工程において、前記好気槽で処理した廃水に代えて、前記吸着担体との接触工程を経た廃水を固液分離することを特徴とする廃水処理方法。
2. 前記吸着担体の材質が、活性炭、セラミックおよび合成有機化合物からなる群から選択された少なくとも一つである、請求項１記載の廃水処理方法。
3. 前記生物処理工程において、廃水を嫌気槽および好気槽で循環処理する、請求項１または２記載の廃水処理方法。
4. 嫌気槽および好気槽の少なくとも一方に、微生物を保持する担体を配置する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の廃水処理方法。
5. 前記保持担体が、中空体、発泡体、多孔質体、布状体および紐状体からなる群から選択された少なくとも一つの形態である、請求項４記載の廃水処理方法。
6. 前記保持担体の材質が、活性炭、セラミックおよび合成有機化合物からなる群から選択された少なくとも一つを含む、請求項４または５記載の廃水処理方法。
7. 廃水を生物処理する嫌気槽と好気槽とを備える生物処理手段、および、前記生物処理手段で処理した廃水を固液分離する固液分離手段を含む廃水処理装置であって、
   前記生物処理手段と前記固液分離手段との間に、さらに、曝気手段と難生物分解性物質を吸着する担体とを備える吸着処理手段が配置され、
   前記固液分離手段において、前記生物処理手段で処理した廃水に代えて、前記吸着処理手段からの廃水を固液分離することを特徴とする廃水処理装置。
8. 前記吸着担体の材質が、活性炭、セラミックおよび合成有機化合物からなる群から選択された少なくとも一つである、請求項７記載の廃水処理装置。
9. 前記嫌気槽および好気槽の少なくとも一方に、微生物を保持する担体が配置されている、請求項７または８記載の廃水処理装置。
10. 前記保持担体が、中空体、発泡体、多孔質体、布状体および紐状体からなる群から選択された少なくとも一つの形態である、請求項９記載の廃水処理装置。
11. 前記保持担体の材質が、活性炭、セラミックおよび合成有機化合物からなる群から選択された少なくとも一つを含む、請求項９または１０記載の廃水処理装置。

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