JP2007253012A - 排水処理方法および排水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有機物(例えば有機フッ素化合物等)を効率よく分解できる排水処理方法および排水処理装置を提供する。
【解決手段】この排水処理装置では、有機フッ素化合物を含有する有機排水に対して、第１微生物槽９,第２微生物槽２３,活性炭吸着塔３８によって、３段階の微生物処理を行うと共に、第１微生物槽９,第２微生物槽２３,活性炭吸着塔３８のそれぞれに第１,第２,第３のマイクロナノバブル発生槽３,１７,３２からマイクロナノバブルを含有する排水を導入する。よって、第１微生物槽９,第２微生物槽２３,活性炭吸着塔３８のそれぞれにマイクロナノバブルを十分に補給して微生物を十分に活性化することで、有機フッ素化合物を微生物分解することが可能となる。
【選択図】図１

Description

この発明は、排水処理方法および排水処理装置に関し、例えば、半導体工場や液晶工場で発生する有機フッ素化合物等の有機物を含有する排水を処理する排水処理方法および排水処理装置に関する。

排水に含まれる有機物の一例である有機フッ素化合物は、化学的に安定な物質である。この有機フッ素化合物は、特に、耐熱性および耐薬品性の観点から優れた性質を有することから、界面活性剤や反射防止膜等の産業用材料として広く用いられている。

しかしながら、この有機フッ素化合物は、化学的に安定な物質であるが故に微生物分解がし難いので、環境中に放出されると環境汚染の問題を招くこととなる。例えば、上記有機フッ素化合物としてのパーフルオロオクタスルホン酸(ＰＦＯＳ)やパーフルオロオクタン酸(ＰＦＯＡ)は、生態系での分解が進まないことから生態系への影響が懸念されている。

すなわち、上記パーフルオロオクタスルホン酸(ＰＦＯＳ)やパーフルオロオクタン酸(ＰＦＯＡ)は化学的に安定なので、熱分解させるためには、約１０００℃以上の高温を必要とする。すなわち、このパーフルオロオクタスルホン酸やパーフルオロオクタン酸は、従来の微生物や光触媒等による処理では分解が極めて困難なのである。

ところで、従来技術として、ナノバブルの利用方法および装置が、特許文献１(特開２００４−１２１９６２号公報)に記載されている。この従来技術は、ナノバブルが有する浮力の減少、表面積の増加、表面活性の増大、局所高圧場の生成、静電分極の実現という現象による界面活性作用と殺菌作用などの特性を活用したものである。この従来技術では、より具体的には、それらが相互に関連することによって、汚れ成分の吸着機能、物体表面の高速洗浄機能、殺菌機能によって各種物体を高機能、低環境負荷で洗浄することができ、汚濁水の浄化を行うことができるとされている。

また、別の従来技術として、ナノ気泡の生成方法が、特許文献２(特開２００３−３３４５４８号公報)に記載されている。この従来技術は、液体中において、(i)液体の一部を分解ガス化する工程、(ii)液体中で超音波を印加する工程、または、(iii)液体の一部を分解ガス化する工程および超音波を印加する工程から構成されている。

さらに、別の従来技術として、オゾンマイクロバブルを利用する廃液の処理装置が、特許文献３(特開２００４−３２１９５９号公報)に記載されている。この従来技術では、マイクロバブル発生装置にオゾン発生装置より生成されたオゾンガスと処理槽の下部から抜き出された廃液を加圧ポンプを介して供給している。また、この従来技術では、生成されたオゾンマイクロバブルをガス吹き出しパイプの開口部より処理槽内の廃液中に通気している。

しかし、上述のマイクロバブルやナノバブルを利用する従来の排水処理装置では、化学的に安定な物質である有機フッ素系化合物等の有機物を含有する排水を低コストで効率よく分解することができなかった。
特開２００４‐１２１９６２号公報 特開２００３‐３３４５４８号公報 特開２００４‐３２１９５９号公報

そこで、この発明の課題は、有機物(例えば有機フッ素化合物等)を効率よく分解できる排水処理方法および排水処理装置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方法は、第１のマイクロナノバブル発生槽に排水を導入して、この排水にマイクロナノバブルを含有させる工程と、
上記第１のマイクロナノバブル発生槽から第１の微生物処理設備に上記マイクロナノバブルを含有する排水を導入して、この排水を微生物処理する工程と、
上記第１の微生物処理設備から第２のマイクロナノバブル発生槽にマイクロナノバブルを含有する排水を導入して、この排水にマイクロナノバブルを含有させる工程と、
上記第２のマイクロナノバブル発生槽から第２の微生物処理設備に上記マイクロナノバブルを含有する排水を導入して、この排水を微生物処理する工程と、
上記第２の微生物処理設備から第３のマイクロナノバブル発生槽に排水を導入して、この排水にマイクロナノバブルを含有させる工程と、
上記第３のマイクロナノバブル発生槽から第３の微生物処理設備に上記マイクロナノバブルを含有する排水を導入して、この排水を微生物処理する工程とを備えることを特徴としている。

この発明の排水処理方法によれば、排水に対して、第１,第２,第３の微生物処理設備によって３段階の微生物処理を行うと共に、３段階の各微生物処理設備に第１,第２,第３のマイクロナノバブル発生槽からマイクロナノバブルを含有する排水を導入する。したがって、各微生物処理設備において、排水中のマイクロナノバブルが好気性微生物によって消費されても、その都度、各微生物処理設備に各マイクロナノバブル発生槽からマイクロナノバブルを補給できる。したがって、各微生物処理設備において、マイクロナノバブルを有効に利用でき、それぞれの微生物処理設備で繁殖している微生物を活性化できる。したがって、この発明の排水処理方法によれば、有機物(例えば有機フッ素化合物等)を効率よく微生物分解できる。

また、一実施形態の排水処理方法では、上記排水は、有機フッ素化合物を含有する有機排水である。

この実施形態の排水処理方法によれば、有機排水が含有する有機フッ素化合物を効率よく微生物分解できる。

また、一実施形態の排水処理方法では、上記有機排水は、パーフルオロオクタスルホン酸、またはパーフルオロオクタン酸の少なくとも一方を含有する。

この実施形態の排水処理方法によれば、有機排水が含有するパーフルオロオクタスルホン酸(ＰＦＯＳ)、またはパーフルオロオクタン酸(ＰＦＯＡ)を効率よく微生物分解できる。

また、一実施形態の排水処理装置では、排水が導入されると共にこの排水にマイクロナノバブルを含有させる第１のマイクロナノバブル発生槽と、
上記第１のマイクロナノバブル発生槽からマイクロナノバブルを含有する排水が導入されると共に上記マイクロナノバブルを含有する排水を微生物処理する第１の微生物処理設備と、
上記第１の微生物処理設備からの排水が導入されると共にこの排水にマイクロナノバブルを含有させる第２のマイクロナノバブル発生槽と、
上記第２のマイクロナノバブル発生槽からマイクロナノバブルを含有する排水が導入されると共に上記マイクロナノバブルを含有する排水を微生物処理する第３の微生物処理設備と、
上記第３の微生物処理設備からの排水が導入されると共にこの排水にマイクロナノバブルを含有させる第３のマイクロナノバブル発生槽と、
上記第３のマイクロナノバブル発生槽からマイクロナノバブルを含有する排水が導入されると共に上記マイクロナノバブルを含有する排水を微生物処理する第３の微生物処理設備とを備える。

この実施形態の排水処理装置によれば、排水に対して、第１,第２,第３の微生物処理設備によって３段階の微生物処理を行うと共に、３段階の各微生物処理設備に第１,第２,第３のマイクロナノバブル発生槽からマイクロナノバブルを含有する排水を導入する。したがって、各微生物処理設備において、排水中のマイクロナノバブルが好気性微生物によって消費されても、その都度、各微生物処理設備に各マイクロナノバブル発生槽からマイクロナノバブルを補給できる。したがって、各微生物処理設備において、マイクロナノバブルを有効に利用でき、それぞれの微生物処理設備で繁殖している微生物を活性化できる。したがって、この実施形態の排水処理装置によれば、有機物(例えば有機フッ素化合物等)を効率よく微生物分解できる。

また、一実施形態の排水処理装置は、上記排水は、有機フッ素化合物を含有する有機排水である。

この実施形態の排水処理装置によれば、有機排水が含有する有機フッ素化合物を効率よく微生物分解できる。

また、一実施形態の排水処理装置では、上記有機排水は、
パーフルオロオクタスルホン酸、またはパーフルオロオクタン酸の少なくとも一方を含有する。

この実施形態の排水処理装置によれば、有機排水が含有するパーフルオロオクタスルホン酸、またはパーフルオロオクタン酸を効率よく微生物分解できる。

また、一実施形態の排水処理装置では、上記第１の微生物処理設備は、槽内の排水を撹拌し循環させるエアーリフトポンプを有する第１の微生物槽であり、
上記第２の微生物処理設備は、槽内の排水を撹拌し循環させるエアーリフトポンプを有する第２の微生物槽であり、
上記第３の微生物処理設備は、活性炭吸着塔である。

この実施形態の排水処理装置によれば、第１、第２の微生物槽内の排水をエアーリフトポンプで撹拌し循環させるので、通常の曝気方式で撹拌を行う場合と比較して省エネルギーを図ることができる。また、最終段階の第３の微生物処理設備が活性炭吸着塔であるので、排水が含有する有機フッ素化合物等の有機物を確実に微生物分解処理することが可能となる。

また、一実施形態の排水処理装置では、上記第１の微生物槽は、
被処理水と微生物とを固液分離する液中膜を有する。

この実施形態の排水処理装置によれば、液中膜によって、第１の微生物槽内の微生物濃度を高めることができ、微生物処理の安定化が可能となる。ここで、液中膜とは、液体の中に設置されている膜を言い、この膜としては例えば各種限外濾過膜を採用可能である。

また、一実施形態の排水処理装置では、上記第２の微生物槽は、上記エアーリフトポンプから槽内の被処理水が導入されると共にこの被処理水を下方に散水する散水槽部と、
上記散水槽部によって被処理水が散水されると共に活性炭を有する散水部と、
上記散水部の下方に配置されると共に上記散水部を通過した被処理水が導入され、かつ、上記被処理水に浸漬される活性炭を有する浸漬部とを備える。

この実施形態の排水処理装置によれば、第２の微生物槽では、散水槽部から被処理水が散水部,浸漬部に順次導入され、散水部,浸漬部の活性炭に繁殖した活性化微生物によって、被処理水に含まれる有機フッ素化合物等の有機物を分解できる。すなわち、散水部および浸漬部が有する活性炭が、有機フッ素化合物等の有機物を合理的に吸着し、この吸着の後、活性炭に繁殖した活性化微生物が上記有機フッ素化合物等の有機物を分解できる。

また、一実施形態の排水処理装置では、上記第２の微生物処理設備の後段、かつ、上記第３のマイクロナノバブル発生槽の前段に設置された急速ろ過塔を有する。

この実施形態の排水処理装置によれば、上記急速ろ過塔によって、被処理水に含まれる浮遊物質を物理的に濾過して除去でき、後段の活性炭吸着塔の活性炭に浮遊物質が付着することを防いで、活性炭吸着塔による活性炭吸着処理の性能が劣化することを防げる。よって、活性炭吸着塔は、排水中の有機フッ素化合物等の有機物を活性炭に吸着し、この活性炭に繁殖すると共にマイクロナノバブルで活性化された微生物によって、有機フッ素化合物等の有機物を効率よく微生物分解できる。

また、一実施形態の排水処理装置では、上記第１の微生物槽の上記液中膜から排出された被処理水の一部を上記第１のマイクロナノバブル発生槽に返送する返送部を有する。

この実施形態の排水処理装置によれば、返送部は、第１の微生物槽から第１のマイクロナノバブル発生槽に被処理水を返送することで、被処理水にマイクロナノバブルを追加できると同時に、被処理水を第１の微生物槽で再度処理できる。したがって、第１の微生物槽内の被処理水が含有するマイクロナノバブルが微生物で消費されて第１の微生物槽での微生物による処理性能が劣化した場合に、上記返送部を稼動することで、第１の微生物槽での微生物処理性能を回復させることができ、有機排水の微生物処理能力を向上できる。ここで、液中膜とは、液体の中に設置されている膜を言い、この膜としては各種濾過膜を採用可能である。

また、一実施形態の排水処理装置では、上記第２の微生物槽の被処理水の一部を上記第１のマイクロナノバブル発生槽に返送する返送部を有する。

この実施形態の排水処理装置によれば、返送部が第２の微生物槽の被処理水の一部を第１のマイクロナノバブル発生槽に返送することで、被処理水にマイクロナノバブルを追加できると同時に、被処理水を第１,第２の微生物槽で再度微生物処理できる。したがって、第１、第２の微生物槽において、被処理水のマイクロナノバブルが微生物で消費されて、第１、第２の微生物槽での微生物処理性能が劣化した場合に、上記返送部を稼動させることで、第１、第２の微生物槽での微生物処理性能を回復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、上記第１の微生物槽は、上記第１のマイクロナノバブル発生槽からの排水が順次導入される複数段の微生物処理部を備え、最終段の微生物処理部が上記液中膜を有し、さらに、上記最終段の微生物処理部から第１段目の微生物処理部に微生物汚泥を返送する返送部を備えた。

この実施形態の排水処理装置によれば、第１の微生物槽が複数の微生物処理部を有し、最終段の微生物処理部では液中膜で微生物濃度を高めることができ、かつ、最終段の微生物処理部の高濃度の微生物汚泥を１段目の微生物処理部に返送する。これにより、マイクロナノバブルを含有した高濃度の微生物汚泥を複数段の微生物処理部に循環,撹拌させることができ、有機物の微生物処理能力を格段に向上できる。

また、一実施形態の排水処理装置では、上記活性炭吸着塔は、ひも状型塩化ビニリデン充填物を有する上部と、活性炭層を有する下部とを有する。

この実施形態の排水処理装置によれば、活性炭吸着塔は、上部のひも状型塩化ビニリデン充填物に微生物を多量に繁殖させ、この繁殖の後に、ひも状型塩化ビニリデン充填物から微生物を剥離させて、次段となる下部の活性炭層の活性炭に微生物を多量に繁殖させて、有機フッ素化合物等の有機物を確実に処理できる。

また、一実施形態の排水処理装置では、上記活性炭吸着塔は、リング型塩化ビニリデン充填物を有する上部と、活性炭層を有する下部とを有する。

この実施形態の排水処理装置によれば、活性炭吸着塔は、上部のリング型塩化ビニリデン充填物に微生物を多量に繁殖させ、この繁殖の後に、リング型塩化ビニリデン充填物から微生物を剥離させて、次段となる下部の活性炭層の活性炭に微生物を多量に繁殖させて、有機フッ素化合物等の有機物を確実に処理できる。

この発明の排水処理方法によれば、排水に対して、第１,第２,第３の微生物処理設備によって３段階の微生物処理を行うと共に、３段階の各微生物処理設備に第１,第２,第３のマイクロナノバブル発生槽からマイクロナノバブルを含有する排水を導入する。したがって、各微生物処理設備において、排水中のマイクロナノバブルが好気性微生物によって消費されても、その都度、各微生物処理設備に各マイクロナノバブル発生槽からマイクロナノバブルを補給できる。したがって、各微生物処理設備において、マイクロナノバブルを有効に利用でき、それぞれの微生物処理設備で繁殖している微生物を活性化できる。したがって、この発明によれば、有機物(例えば有機フッ素化合物等)を効率よく微生物分解できる。

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、原水槽１、第１のマイクロナノバブル発生槽３、第１微生物槽９、第２のマイクロナノバブル発生槽１７、第２微生物処理槽２３、急速ろ過塔３１、第３のマイクロナノバブル発生槽３２、活性炭吸着塔３８、および処理水槽４１を備える。第１、第２微生物槽９はそれぞれ第１、第２の微生物処理設備をなし、活性炭吸着塔３８は第３の微生物処理設備をなす。

原水槽１には、処理するべき排水として、有機フッ素化合物含有・有機排水が導入される。ここで、有機フッ素化合物含有・有機排水とは有機フッ素含有排水と一般的な有機排水が混合された排水を意味する。この原水槽１には、原水槽ポンプ２Ａが設置されており、バルブ２Ｂで流量が調整された後、第１マイクロナノバブル発生槽３に導入される。

第１マイクロナノバブル発生槽３は、槽内にマイクロナノバブル発生機４が設置されると共にマイクロナノバブル発生機４に関係する機器等が設置されている。このマイクロナノバブル発生機４は、吐出する微細な泡(マイクロナノバブル)により水流５(マイクロナノバブル流)を発生している。この水流５が、第１マイクロナノバブル発生槽３内の循環水流となって槽内を撹拌している。マイクロナノバブル発生機４はマイクロナノバブル流を発生させて、被処理水としての有機フッ素化合物含有・有機排水とマイクロナノバブルとを混合する。なお、マイクロナノバブル発生機４への循環水の必要量の供給は、循環ポンプ８で実施し、必要な空気は空気吸い込み管７とバルブ６により調整されてマイクロナノバブル発生機４へ供給される。これにより、マイクロナノバブル発生機４は最適なマイクロナノバブルを発生することとなる。

第１マイクロナノバブル発生槽３を出たマイクロナノバブルを含有する被処理水は、次段の第１微生物槽９の下部に導入される。この第１微生物槽９は、第１微生物部５３、第２微生物部５４、第３微生物部５５、第４微生物部５６から構成されている。この第１微生物部５３、第２微生物部５４、第３微生物部５５、第４微生物部５６は仕切り壁１０Ａ,１０Ｂ,１０Ｃでそれぞれが分割されている。この第４微生物部５６には、エアーリフトポンプ１２と液中膜１４とその付属品である液中膜ポンプ１５が設置されている。なお、この液中膜１４は、液体の中に設置されている膜を言い、この膜としては例えば各種限外濾過膜を採用可能である。また、ブロワー１６から配管で接続している散気管１３は、液中膜１４を空気洗浄するための散気管である。

また、エアーリフトポンプ１２では、ブロワー１６からの空気をパイプＰ１途中から吐出させて、第４微生物部５６内にある多量の微生物汚泥を、少ないエネルギーで第１微生物部５３の下部に移動させている。したがって、第１微生物部５３、第２微生物部５４、第３微生物部５５、第４微生物部５６内に汚泥流５７(水流１１)が発生して、第１微生物槽９の槽内撹拌が可能となる。このエアーリフトポンプ１２では、パイプＰ１からエアーと排水とがバブリングされながらパイプＰ２内を流れて行く。この流れがパイプＰ３に達した際に、エアーはパイプＰ３の上部開口部Ｐ３-１から排出される一方、排水はパイプＰ３に沿って下方に流れて行くこととなる。

また、第１マイクロナノバブル発生槽３で、被処理水にマイクロナノバブルが混合されているので、好気状態が、第４微生物部５６まで持続する。このことにより、通常のブロワーと散気管との組み合わせによる曝気が不必要となり、大幅な省エネルギーが達成可能となる。

この第１微生物槽９では、マイクロナノバブルで活性化された微生物によって、有機フッ素化合物含有・有機排水における被処理水中に含まれる有機物の大部分と、有機フッ素化合物の一部が分解処理される。

次に、被処理水は、液中膜ポンプ１５に接続した配管Ｌ１を通って、第１微生物槽９から第２マイクロナノバブル発生槽１７に導入される。第２マイクロナノバブル発生槽１７には、内部にマイクロナノバブル発生機１８とそれに関係する機器等が設置されている。マイクロナノバブル発生機１８から吐出する微細な泡(マイクロナノバブル)により水流１９が発生している。この水流１９が、第２マイクロナノバブル発生槽１７内の循環水流となって、槽内を撹拌している。つまり、マイクロナノバブル発生機１８はマイクロナノバブル流１９を発生させて、被処理水を撹拌する。マイクロナノバブル発生機１８への循環水の必要量の供給は循環ポンプ２２で実施し、必要空気は空気吸い込み管２１とバルブ２０により調整されて、最適なマイクロナノバブルがマイクロナノバブル発生機１８から発生する。

次に、被処理水は、第２マイクロナノバブル発生槽１７から第２微生物槽２３に導入される。この第２微生物槽２３は、水槽の上部をなす散水槽部としての散水槽２９、中間部をなす散水部４８、下部の浸漬部４９から構成されている。この浸漬部４９に設置されている網袋２７に収容されている活性炭２８は、常に被処理水に浸漬されている。一方、散水部４８に設置されている網袋２７に収容されている活性炭２８は常に浸漬されておらず、散水槽２９からの被処理水が散水されている状態において被処理水に接触している。

散水部４８と浸漬部４９の両方において、網袋２７に収容されている活性炭２８は縦方向の仕切り板２５と底部の水平方向の多孔板２６とで囲われた領域に充填されている。

第２微生物槽２３の下部の被処理水は、エアーリフトポンプ２４によって、上部の散水槽２９に移送されて、次に自然流下で散水部４８に散水され、さらに、浸漬部４９に移動される。エアーリフトポンプ２４はブロワー１６からエアが供給されている。

この散水部４８,浸漬部４９では、活性炭２８に吸着された後に活性炭２８に繁殖していると共にマイクロナノバブルにより活性化した微生物により、被処理水中の有機フッ素化合物等の有機物が分解処理される。すなわち、この第２微生物槽２３では、活性炭２８が多量に充填されているので、被処理水中の有機フッ素化合物が活性炭２８に吸着された後、繁殖し活性化した微生物によって分解される。

そして、この第２微生物槽２３に残存している有機フッ素化合物を含む被処理水は、第２微生物槽２３の最下部まで上下に延在している配管Ｌ５に接続した第２微生物ポンプ３０によって、急速ろ過塔３１、第３マイクロナノバブル発生槽３２、活性炭吸着塔３８に、順次、移送導入される。この急速ろ過塔３１には、石炭系のアンスラサイトが充填されており、主として被処理水中の浮遊物質を物理的にろ過する。

また、第３マイクロナノバブル発生槽３２は密閉構造であり、急速ろ過塔３１と活性炭吸着塔３８の間の配管途中に設置されている。第３マイクロナノバブル発生槽３２をコンパクトに設計して、配管途中に設置すれば、省スペースで設置可能となる。この第３マイクロナノバブル発生槽３２は、内部にマイクロナノバブル発生機３３とそれに関係する機器等が設置されている。マイクロナノバブル発生機３３は、吐出する微細な泡(マイクロナノバブル)により水流３４を発生している。この水流３４が、第３マイクロナノバブル発生槽３２内の循環水流となって槽内を撹拌している。すなわち、マイクロナノバブル発生機３３はマイクロナノバブル流３４を発生させて、被処理水を撹拌する。マイクロナノバブル発生機３３への循環水の必要量の供給は循環ポンプ３７で実施し、必要空気は空気吸い込み管３６とバルブ３５により調整されて、最適なマイクロナノバブルがマイクロナノバブル発生機３３から発生する。

次に、第３マイクロナノバブル発生槽３２でマイクロナノバブルを含有した被処理水は、活性炭吸着塔３８に移送され、活性炭吸着塔３８内の活性炭に有機フッ素化合物の大部分が吸着される。そして、活性炭に繁殖し活性化した微生物によって吸着された有機フッ素化合物の大部分を分解することとなる。

このように、この第１実施形態の排水処理装置によれば、排水に対して、第１,第２,第３の微生物処理設備をなす第１微生物槽９,第２微生物槽２３,活性炭吸着塔３８によって３段階の微生物処理を行うと共に、３段階の各微生物処理設備に第１,第２,第３のマイクロナノバブル発生槽３,１７,３２からマイクロナノバブルを含有する排水を導入する。よって、各微生物処理設備９,２３,３８において、排水中のマイクロナノバブルが好気性微生物によって消費されても、その都度、各微生物処理設備９,２３,３８に各マイクロナノバブル発生槽３,１７,３２からマイクロナノバブルを補給できる。したがって、各微生物処理設備９,２３,３８において、マイクロナノバブルを有効に利用でき、それぞれの微生物処理設備９,２３,３８で繁殖している微生物を活性化できる。したがって、この実施形態の排水処理装置によれば、有機フッ素化合物を含有する有機排水を効率よく微生物分解できる。

次に、活性炭吸着塔３８を出た処理水は、その処理が十分な場合は、バルブ３９を閉としバルブ４０を開として、処理水槽４１に移送される。一方、活性炭吸着塔３８を出た処理水は、その処理が不完全な場合は、バルブ３９を開とし、バルブ４０を閉として、第２微生物槽２３の散水槽２９に返送されて再度処理される。なお、バルブ３９が半分開、バルブ４０も半分開の状態として、第２微生物槽２３と活性炭吸着塔３８の間を循環させながら被処理水を処理してもよい。なお、バルブ３９,４０の開閉並びに開度は、活性炭吸着塔３８の出口での処理水質のデータに応じて設定し、運転方法を決定すればよい。

なお、 ここで、３種類のバブルについて説明する。

(ｉ) 通常のバブル(気泡)は水の中を上昇して、ついには表面でパンとはじけて消滅する。

(ii) マイクロバブルは、直径が１０(μｍ)〜数１０(μｍ)以下の微細気泡で、水中で縮小していき、ついには消滅(完全溶解)してしまう。

(iii) ナノバブルは、マイクロバブルよりさらに小さいバブル(直径が１(μｍ)以下の１００〜２００ｎｍ)でいつまでも水の中に存在することが可能なバブルといわれている。マイクロナノバブルとは、マイクロバブルとナノバブルとが混合したバブルと説明できる。

なお、上記実施形態では、原水槽１に導入される排水が有機化合物として有機フッ素化合物を含有したが、上記排水が有機フッ素化合物以外の揮発性有機化合物等の他の有機化合物もしくは有機物を含有していてもよい。また、上記実施形態では、第２微生物槽２３に活性炭２８を設置したが、活性炭以外の炭を設置してもよい。また、３段階の微生物処理設備９,２３,３８だけでなく、４段目以降の微生物処理設備を設置してもよいことは勿論である。

(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。この第２実施形態は、図１の第１微生物槽９の第１,第２,第３微生物部５３,５４,５５にそれぞれ充填材として、ひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物４２を充填している点だけが前述の第１実施形態と異なる。よって、この第２実施形態では、前述の第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、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。

図２に示すように、この第２実施形態では、第１微生物槽９Ｅの第１,第２,第３微生物部５３Ｅ,５４Ｅ,５５Ｅにそれぞれ充填材としてのひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物４２を充填している。このひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物４２には、マイクロナノバブルによって活性化した微生物が多量に繁殖する。この充填材としてのひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物４２に高濃度に繁殖した微生物は、有機フッ素化合物含有・有機排水中の比較的分解し易い有機物を最初に微生物分解することとなる。

そして、有機フッ素化合物含有・有機排水中の有機フッ素化合物については、前述の第１実施形態と同様に、第２微生物槽２３と活性炭吸着塔３８において、活性化した微生物によって分解されることとなる。

(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。この第３実施形態は、図１の第３マイクロナノバブル発生槽３２の中に充填材としてのひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物４３を充填している点だけが、前述の第１実施形態と異なる。よって、この第３実施形態では、前述の第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、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。

図３に示すように、この第３実施形態では、第３マイクロナノバブル発生槽３２Ｆの中に充填材としてのひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物４３を充填している。したがって、この第３実施形態では、第３マイクロナノバブル発生槽３２Ｆ内で発生したマイクロナノバブルによって活性化した微生物が、充填材としてのひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物４３に多量に繁殖する。

また、充填材としてのひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物４３に高濃度に繁殖した微生物は、一部がひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物４３から剥離して活性炭吸着塔３８に移行して、活性炭吸着塔３８内の活性炭にも多量に繁殖することになる。

被処理水に含有される有機フッ素化合物は、活性炭に吸着させて、その後活性化した微生物によって分解できることを見出した。よって、第３マイクロナノバブル発生槽３２Ｆ内のひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物４３に微生物を多量に繁殖させた後、自然剥離させて、この多量の活性化微生物を活性炭吸着塔３８内に移動させる。この活性炭吸着塔３８では、活性炭が吸着した有機フッ素化合物を多量の活性化微生物によって確実に分解処理することになる。

(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。この第４実施形態は、図１の第１微生物槽９の第４微生物部５６の液中膜１４に接続された液中膜ポンプ１５に接続された配管Ｌ１が第２マイクロナノバブル発生槽１７に向かう分岐管Ｌ２と第１マイクロナノバブル発生槽３に向かう分岐管Ｌ３とを有する点だけが、前述の第１実施形態と異なる。分岐管Ｌ３が返送部を構成している。よって、この第４実施形態では、前述の第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、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。

図４に示すように、この第４実施形態は、液中膜ポンプ１５に接続された配管Ｌ１が分岐管Ｌ２と分岐管Ｌ３とに分岐している。この分岐管Ｌ２,Ｌ３には、それぞれ、バルブ４４,４５を設置している。したがって、この第４実施形態では、液中膜ポンプ１５の出口の被処理水を配管Ｌ１および分岐管Ｌ２,Ｌ３を経由して、第２マイクロナノバブル発生槽１７と第１マイクロナノバブル発生槽３の両方に移送している。

したがって、この第４実施形態によれば、返送部としての分岐管Ｌ３は、第１微生物槽９から第１のマイクロナノバブル発生槽３に被処理水を返送することで、被処理水にマイクロナノバブルを追加できると同時に、被処理水を第１微生物槽で再度処理できる。したがって、第１微生物槽９内の被処理水が含有するマイクロナノバブルが微生物で消費されて第１微生物槽９での微生物による処理性能が劣化した場合に、バルブ４４だけでなく上記バルブ４５を開けて返送部を稼動することで、第１微生物槽９での微生物処理性能を回復させることができ、有機排水の微生物処理能力を向上できる。なお、ここで、液中膜１４とは液体の中に設置されている膜を言い、この膜としては例えば各種限外濾過膜を採用可能である。

すなわち、この第４実施形態では、第１微生物槽９でマイクロナノバブル量が不足し、微生物による処理効率が悪い場合は、第１マイクロナノバブル発生槽３と第１微生物槽９との間で被処理水を何度も循環処理することが可能になるので、微生物処理の性能を向上できる。

(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。この第５実施形態は、図１の第２微生物槽ポンプ３０に急速ろ過塔３１に接続する配管Ｌ７だけでなく、第１のマイクロナノバブル発生槽３に向かう分岐管Ｌ８が接続されている点だけが、前述の第１実施形態と異なる。よって、この第５実施形態では、前述の第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、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。

図５に示すように、この第５実施形態では、第２微生物槽２３からの被処理水を第２微生物槽ポンプ３０と配管Ｌ７を経由して、急速ろ過塔３１に供給するだけでなく、返送部をなす配管Ｌ８を経由して、第１第１マイクロナノバブル発生槽３に返送できる。配管Ｌ７にはバルブ４６が設置され、配管Ｌ８にはバルブ４７が設置されている。

この第５実施形態では、第２微生物槽２３からの被処理水を第１マイクロナノバブル発生槽３に返送することによって、被処理水にマイクロナノバブルを追加できると同時に、被処理水を第１,第２の微生物槽９,２３で再度処理できる。したがって、第１、第２の微生物槽９,２３において、被処理水のマイクロナノバブルが微生物で消費されて、第１、第２の微生物槽９,２３でのマイクロナノバブル量が不足し微生物処理性能が劣化した場合に、バルブ４７を開くことで、第１,第２の微生物槽９,２３での微生物処理性能を回復させることができる。また、被処理水が第１マイクロナノバブル発生槽３と第１,第２微生物槽９,２３との間で何度も循環処理することになるので、微生物による処理性能を向上できる。

この第５実施形態では、バルブ４６とバルブ４７の両方を開いて、配管Ｌ８を通して、被処理水の一部を第１,第２微生物槽９,２３に循環させつつ、残りの被処理水を配管Ｌ７を通して急速ろ過塔３１に移送することができる。ここで、バルブ４６の開度およびバルブ４７の開度は、第１,第２微生物槽９,２３および活性炭吸着塔３８での運転条件に応じて、設定すればよい。

(第６の実施の形態)
次に、図６に、この発明の排水処理装置の第６実施形態を示す。この第６実施形態は、図１の第１微生物槽９の最終段の第４微生物部５６の下部の微生物汚泥を第１段目の第１微生物部５３に返送する返送部としての返送汚泥ポンプ５８,返送配管Ｌ１０を備える点だけが、前述の第１実施形態と異なる。よって、この第６実施形態では、前述の第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、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。

図６に示すように、この第６実施形態では、第１微生物槽９の第４微生物部５６の下部の微生物汚泥を返送汚泥ポンプ５８で返送配管Ｌ１０を経由して第１微生物部５３に返送している。よって、この第６実施形態では、前述のエアーリフトポンプ１２による循環と合わせて、返送配管Ｌ１０を経由する微生物汚泥の返送を行うことで、第１微生物槽９における高濃度の微生物汚泥の循環回数が増加する。

第１微生物槽９でのエアーリフトポンプ１２による循環では、空気による好気性が維持されるので、好気性微生物には好都合となるが嫌気性微生物には適合しない。一方、第１微生物槽９では、深槽の微生物槽とした場合、特に嫌気性微生物も多く発生するが、この嫌気性微生物は返送ポンプ５８と返送配管Ｌ１０によって、第１微生物部５３へ返送するのが適している。この返送ポンプ５８による返送により、嫌気性微生物による汚泥の消化と窒素の脱窒が期待できる。

(第７の実施の形態)
次に、図７に、この発明の排水処理装置の第７実施形態を示す。この第７実施形態は、図１の活性炭吸着塔３８に替えて、活性炭吸着塔３８Ｇを備えた点だけが、前述の第１実施形態と異なる。よって、この第７実施形態では、前述の第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、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。

図７に示すように、この第７実施形態では、活性炭吸着塔３８Ｇは、内部の上部に充填材としてのひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物５１を充填し、内部の下部に活性炭層５０を充填している。したがって、この活性炭吸着塔３８Ｇでは、マイクロナノバブルによって活性化した微生物が充填材としてのひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物５１に多量に繁殖する。また、充填材としてのひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物５１に高濃度に繁殖した微生物は、一部がひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物５１から剥離して活性炭層５０に移行して、活性炭吸着塔３８Ｇ内の活性炭層５０にも多量に繁殖することになる。

これにより、活性炭吸着塔３８Ｇは、被処理水が含有する有機フッ素化合物等の有機物を活性炭に吸着させて、その後活性化した微生物によって、有機フッ素化合物等の有機物を分解できることを見出した。つまり、活性炭吸着塔３８Ｇ内のひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物５１に微生物を多量繁殖させた後、自然剥離させて、上記多量の活性化微生物を活性炭層５０に移動させて、活性炭が吸着した有機フッ素化合物を確実に分解処理することになる。

(第８の実施の形態)
次に、図８に、この発明の排水処理装置の第８実施形態を示す。この第８実施形態は、図１の活性炭吸着塔３８に替えて、活性炭吸着塔３８Ｈを備えた点だけが、前述の第１実施形態と異なる。よって、この第８実施形態では、前述の第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、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。

図８に示すように、この第８実施形態では、活性炭吸着塔３８Ｈは、内部の上部に充填材としてのリング型ポリ塩化ビニリデン充填物５２を充填し、内部の下部に活性炭層５０を充填している。したがって、この活性炭吸着塔３８Ｈでは、マイクロナノバブルによって活性化した微生物が充填材としてのリング型ポリ塩化ビニリデン充填物５２に多量に繁殖する。また、充填材としてのリング型ポリ塩化ビニリデン充填物５２に高濃度に繁殖した微生物は、一部がリング型ポリ塩化ビニリデン充填物５２から剥離して活性炭層５０に移行して、活性炭吸着塔３８Ｈ内の活性炭層５０にも多量に繁殖することになる。

これにより、活性炭吸着塔３８Ｈは、被処理水が含有する有機フッ素化合物等の有機物を活性炭に吸着させて、その後活性化した微生物によって、有機フッ素化合物等の有機物を分解できることを見出した。つまり、活性炭吸着塔３８Ｈ内のリング型ポリ塩化ビニリデン充填物５２に微生物を多量繁殖させた後、自然剥離させて、上記多量の活性化微生物を活性炭層５０に移動させて、活性炭が吸着した有機フッ素化合物を確実に分解処理することになる。

(実験例)
図１に示す第１実施形態の排水処理装置に対応する実験装置を製作した。この実験装置では、原水槽１の容量を約５ｍ^３とし、第１マイクロナノバブル発生槽３の容量を約１ｍ^３とし、第１微生物槽９の容量を約２０ｍ^３とし、第２マイクロナノバブル発生槽１７の容量を約１ｍ^３とし、第２微生物槽２３の容量を約１０ｍ^３とした。また、急速ろ過塔３１の容量を１ｍ^３とし、第３マイクロナノバブル発生槽３２の容量を約１ｍ^３とし、活性炭吸着塔３８の容量を３ｍ^３とした。この実験装置に、有機フッ素化合物含有・有機排水を導入して約２ケ月間、試運転を行った。

この試運転後、原水槽１への入口での排水のＰＦＯＳ(パーフルオロオクタンスルホン酸)の濃度と活性炭吸着塔３８の出口での処理水のＰＦＯＳ(パーフルオロオクタンスルホン酸)の濃度を測定し、ＰＦＯＳの除去率を測定したところ、９８％であった。

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。 この発明の排水処理装置の第６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７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８実施形態を模式的に示す図である。

符号の説明

１ 原水槽
２ 原水槽ポンプ
３ 第１マイクロナノバブル発生槽
４ マイクロナノバブル発生機
５ 水流
６ バルブ
７ 空気吸い込み管
８ 循環ポンプ
９、９Ｅ 第１微生物槽
１０Ａ〜１０Ｃ 仕切り壁
１１ 水流
１２ エアーリフトポンプ
１３ 散気管
１４ 液中膜
１５ 液中膜ポンプ
１６ ブロワー
１７ 第２マイクロナノバブル発生槽
１８ マイクロナノバブル発生機
１９ 水流
２０ バルブ
２１ 空気吸い込み管
２２ 循環ポンプ
２３ 第２微生物槽
２４ エアーリフトポンプ
２５ 仕切り板
２６ 多孔板
２７ 網袋
２８ 活性炭
２９ 散水槽
３０ 第２微生物槽ポンプ
３１ 急速ろ過塔
３２、３２Ｆ 第３マイクロナノバブル発生槽
３３ マイクロナノバブル発生機
３４ 水流
３５ バルブ
３６ 空気吸い込み管
３７ 循環ポンプ
３８、３８Ｇ、３８Ｈ 活性炭吸着塔
３９ バルブ
４０ バルブ
４１ 処理水槽
４２ ひも状型ポリ塩化ビニリデン充填材
４３ ひも状型ポリ塩化ビニリデン充填材
４４〜４７ バルブ
４８ 散水部
４９ 浸漬部
５０ 活性炭層
５１ ひも状型ポリ塩化ビニリデン充填材
５２ リング型ポリ塩化ビニリデン充填物
５３、５３Ｅ 第１微生物部
５４、５４Ｅ 第２微生物部
５５、５５Ｅ 第３微生物部
５６ 第４微生物部
５７ 汚泥流
５８ 返送汚泥ポンプ

Claims (15)

1. 第１のマイクロナノバブル発生槽に排水を導入して、この排水にマイクロナノバブルを含有させる工程と、
   上記第１のマイクロナノバブル発生槽から第１の微生物処理設備に上記マイクロナノバブルを含有する排水を導入して、この排水を微生物処理する工程と、
   上記第１の微生物処理設備から第２のマイクロナノバブル発生槽にマイクロナノバブルを含有する排水を導入して、この排水にマイクロナノバブルを含有させる工程と、
   上記第２のマイクロナノバブル発生槽から第２の微生物処理設備に上記マイクロナノバブルを含有する排水を導入して、この排水を微生物処理する工程と、
   上記第２の微生物処理設備から第３のマイクロナノバブル発生槽に排水を導入して、この排水にマイクロナノバブルを含有させる工程と、
   上記第３のマイクロナノバブル発生槽から第３の微生物処理設備に上記マイクロナノバブルを含有する排水を導入して、この排水を微生物処理する工程とを備えることを特徴とする排水処理方法。
2. 請求項１に記載の排水処理方法において、
   上記排水は、有機フッ素化合物を含有する有機排水であることを特徴とする排水処理方法。
3. 請求項２に記載の排水処理方法において、
   上記有機排水は、
   パーフルオロオクタスルホン酸、またはパーフルオロオクタン酸の少なくとも一方を含有することを特徴とする排水処理方法。
4. 排水が導入されると共にこの排水にマイクロナノバブルを含有させる第１のマイクロナノバブル発生槽と、
   上記第１のマイクロナノバブル発生槽からマイクロナノバブルを含有する排水が導入されると共に上記マイクロナノバブルを含有する排水を微生物処理する第１の微生物処理設備と、
   上記第１の微生物処理設備からの排水が導入されると共にこの排水にマイクロナノバブルを含有させる第２のマイクロナノバブル発生槽と、
   上記第２のマイクロナノバブル発生槽からマイクロナノバブルを含有する排水が導入されると共に上記マイクロナノバブルを含有する排水を微生物処理する第３の微生物処理設備と、
   上記第３の微生物処理設備からの排水が導入されると共にこの排水にマイクロナノバブルを含有させる第３のマイクロナノバブル発生槽と、
   上記第３のマイクロナノバブル発生槽からマイクロナノバブルを含有する排水が導入されると共に上記マイクロナノバブルを含有する排水を微生物処理する第３の微生物処理設備とを備えることを特徴とする排水処理装置。
5. 請求項４に記載の排水処理装置において、
   上記排水は、有機フッ素化合物を含有する有機排水であることを特徴とする排水処理装置。
6. 請求項５に記載の排水処理装置において、
   上記有機排水は、
   パーフルオロオクタスルホン酸、またはパーフルオロオクタン酸の少なくとも一方を含有することを特徴とする排水処理装置。
7. 請求項４に記載の排水処理装置において、
   上記第１の微生物処理設備は、槽内の排水を撹拌し循環させるエアーリフトポンプを有する第１の微生物槽であり、
   上記第２の微生物処理設備は、槽内の排水を撹拌し循環させるエアーリフトポンプを有する第２の微生物槽であり、
   上記第３の微生物処理設備は、活性炭吸着塔であることを特徴とする排水処理装置。
8. 請求項７に記載の排水処理装置において、
   上記第１の微生物槽は、
   被処理水と微生物とを固液分離する液中膜を有することを特徴とする排水処理装置。
9. 請求項７に記載の排水処理装置において、
   上記第２の微生物槽は、
   上記エアーリフトポンプから槽内の被処理水が導入されると共にこの被処理水を下方に散水する散水槽部と、
   上記散水槽部によって被処理水が散水されると共に活性炭を有する散水部と、
   上記散水部の下方に配置されると共に上記散水部を通過した被処理水が導入され、かつ、上記被処理水に浸漬される活性炭を有する浸漬部とを備えることを特徴とする排水処理装置。
10. 請求項７に記載の排水処理装置において、
    上記第２の微生物処理設備の後段、かつ、上記第３のマイクロナノバブル発生槽の前段に設置された急速ろ過塔を有することを特徴とする排水処理装置。
11. 請求項８に記載の排水処理装置において、
    上記第１の微生物槽の上記液中膜から排出された被処理水の一部を上記第１のマイクロナノバブル発生槽に返送する返送部を有することを特徴とする排水処理装置。
12. 請求項７に記載の排水処理装置において、
    上記第２の微生物槽の被処理水の一部を上記第１のマイクロナノバブル発生槽に返送する返送部を有することを特徴とする排水処理装置。
13. 請求項８に記載の排水処理装置において、
    上記第１の微生物槽は、
    上記第１のマイクロナノバブル発生槽からの排水が順次導入される複数段の微生物処理部を備え、
    最終段の微生物処理部が上記液中膜を有し、
    さらに、上記最終段の微生物処理部から第１段目の微生物処理部に微生物汚泥を返送する返送部を備えたことを特徴とする排水処理装置。
14. 請求項７に記載の排水処理装置において、
    上記活性炭吸着塔は、
    ひも状型塩化ビニリデン充填物を有する上部と、
    活性炭層を有する下部とを有することを特徴とする排水処理装置。
15. 請求項７に記載の排水処理装置において、
    上記活性炭吸着塔は、
    リング型塩化ビニリデン充填物を有する上部と、
    活性炭層を有する下部とを有することを特徴とする排水処理装置。

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