JP2007289792A

JP2007289792A - 有機物含有排水の処理方法

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Publication number: JP2007289792A
Application number: JP2006117023A
Authority: JP
Inventors: Teiji Miyagata; 悌二宮形; Tomokazu Higashiyama; 友和東山
Original assignee: Jpec Co ltd
Current assignee: J Power Generation Service Co Ltd
Priority date: 2006-04-20
Filing date: 2006-04-20
Publication date: 2007-11-08

Abstract

【課題】下水排水、水産加工工場排水、畜産加工工場排水、活性汚泥などの有機物を含有する排水の処理方法において、有機物の低減効果及び腐敗臭の低減効果に優れる有機物含有排水の処理方法を提供する。
【解決手段】有機物を含有する排水Ｈに、気泡発生装置１０により空気又は酸素の気泡を発生させると同時に、超音波発生装置１２により気泡を圧壊し超微細気泡を含む排水処理液として排水処理液中に含まれる有機物及び腐敗臭を低減する工程を少なくとも含むことを特徴とする有機物含有排水の処理方法。
好ましくは、超音波により気泡を圧壊させる時間が３０分以上とすることが望ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、下水排水、水産加工工場排水、畜産加工工場排水、活性汚泥などの有機物を含有する排水の処理方法に関し、更に詳しくは、有機物の低減効果及び腐敗臭の低減効果に優れる有機物含有排水の処理方法に関する。

従来より、有機物を含有する排水の処理方法として、例えば、オゾンを排水中に直接バブリングやマイクロバブルにより散気し、排水中の有機物を分解低減することなどが行われている。このオゾン処理の場合、オゾンは空気又は酸素にＵＶを照射又は放電により発生させている。

しかしながら、散気された余剰のオゾンは、有害なため、大気中に放出する場合には、活性炭による廃棄ガス中のオゾン吸収装置などの設備が必要となるなどの課題がある。
また、上記オゾン発生装置、排気ガス中のオゾン吸着装置は高価であり、また、トラブル等により人体に有害なオゾンガスを扱う必要があり、比較的大規模な装置への適用に止まっている。

一方、近年ナノバブルの工学的な利用への可能性が発表され、ナノバブル利用技術の開発が盛んになっている。ナノバブルの生成方法は、液体中において、液体の一部を分解ガス化する工程及び／又は該液体中で超音波を印加する工程からなるナノ気泡（ナノオーダーの気泡）の生成方法（例えば、特許文献１参照）や、このナノバブルにより汚濁水を浄化するナノバブル利用汚濁水浄化方法（例えば、特許文献２参照）などが知られている。

しかしながら、上記ナノバブルを含む水を用いる処理方法は、環境負荷が少ない点で好ましいものであるが、未だに研究段階であり、更に、ナノバブル製造が工業的に確立されていない点でなどに課題があるのが現状である。
特開２００３−３３４５４８号公報（特許請求の範囲、実施例等）特開２００４−１２１９６２号公報（特許請求の範囲、実施例等）

本発明は、上記従来の課題及び現状等に鑑み、これを解消しようとするものであり、下水排水、水産加工工場排水、畜産加工工場排水、活性汚泥などの有機物を含む排水の有機物の低減効果、腐敗臭の低減効果及び経済性に優れると共に、簡便で汎用性の高い排水の処理方法を提供することを目的とする。

本発明者等は、上記従来の課題等について、鋭意検討した結果、有機物を含む排水に空気又は酸素のマイクロバブルを発生させると同時に気泡を超音波で圧壊することで、ＯＨラジカル、オゾン、過酸化水素などが発生することを知見し、これらの酸化剤を利用し、低コスト、安全、利用しやすい簡易な有機物含有排水の処理方法及びその持続効果を見い出し、本発明を完成するに至ったのである。

すなわち、本発明は、次の（１）及び（２）に存する。
（１）有機物を含有する排水に、空気又は酸素の気泡を発生させると同時に、超音波により気泡を圧壊し超微細気泡を含む排水処理液として排水処理液中に含まれる有機物及び腐敗臭を低減する工程を少なくとも含むことを特徴とする有機物含有排水の処理方法。
（２）超音波により気泡を圧壊させる時間が３０分以上である上記（１）に記載の有機物含有排水の処理方法。

本発明方法によれば、有機物を含む排水に空気又は酸素のマイクロバブルを発生させると共に、気泡を超音波で圧壊し超微細気泡を発生させると同時に、ＯＨラジカル、オゾン、過酸化水素を発生させて有機物の分解、腐敗臭の低減を行うので、従来の排水処理に対し機器構成がシンプルで、安価に処理することができ、かつ、取り扱いも容易となる有機物含有排水の処理方法が提供される。
また、本発明方法では、所定の製造設備さえ備えればいかなる当業者も容易に本発明方法を再現でき、かつ、薬品類を一切使用しないことから環境への負荷も小さく、しかも、超微細の空気又は酸素及びオゾン、過酸化水素等の酸化剤の超微細気泡を大量に含んでいることから本処理により有機物の分解低減と共に、その効果を持続することができる有機物含有排水の処理方法が提供される。

以下、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
本発明の有機物含有排水の処理方法（以下、単に「本発明方法」という）は、有機物を含有する排水に空気又は酸素による気泡（マイクロバブル、直径が５０μｍ以下の気泡）を発生させると同時に、超音波により気泡を圧壊し超微細気泡（ナノバブル、直径が１μｍ以下の気泡）を含む排水処理液として排水処理液中に含まれる有機物及び腐敗臭を低減する工程を少なくとも含むことを特徴とするものである。

本発明方法としては、例えば、下水排水などの有機物を含有する排水を、そのまま、又は、前処理（例えば、濾過や希釈）した後、次いで、この排水を処理槽に入れ、気泡発生器により空気又は酸素による気泡を発生させると同時に、超音波発振器による超音波により上記気泡を圧壊し超微細気泡を含む排水処理液とすることにより、排水処理液中に含まれる有機物及び腐敗臭を低減する工程を経ることにより、有機物含有排水を処理するものである。

気泡発生装置としては、空気による気泡（マイクロバブル）を発生できるものであれば、特に限定されず、例えば、旋回加速器を利用した強制押込方式などを用いることができる。
この気泡発生装置において、超微細気泡を効率良く生成せしめる点から、空気による気泡（マイクロバブル）を１ｍｌ当たり２万個以上発生させるものが望ましい。

また、超音波発生装置としては、例えば、超音波を照射する超音波振動子を有するものが挙げられる。この照射される超音波の周波数は、超微細気泡、オゾン、過酸化水素、ＯＨラジカルなどを効率良く生成せしめる点から、好ましくは、１６ＫＨｚ以上、更に好ましくは、２８ＫＨｚ以上、特に好ましくは、２８〜４０ＫＨｚの周波数であることが望ましい。
また、超音波の出力は、０．６Ｗ／ｃｍ^２以上であることが好ましく、更に好ましくは、０．６〜１．０Ｗ／ｃｍ^２であることが望ましい。

本発明方法では、本発明の効果を更に発揮せしめる点から、上述の気泡を発生させると同時に超音波により気泡を圧壊させる時間を有機物の分解・低減においては３０分以上、好ましくは、２〜４時間とすることが望ましく、臭気の低減においては２時間以上行うことが好ましく、更に好ましくは、４〜６時間とすることが望ましい。
有機物の分解・低減及び臭気の低減を効果的に行うためには、２時間以上、更に好ましくは、４〜６時間とする。
また、この工程の際の排水処理の温度は、溶存ガスの溶解度を高く維持する点から、３０℃以下で行うことが好ましく、更に好ましくは、２０〜２５℃とすることが望ましい。この温度範囲を維持するための手段としては、例えば、冷却機などの恒温手段等を用いて行うことができる。

図１は、本発明方法の具体的実施形態の一例を示す概略図である。
本発明方法となる有機物含有排水の排水処理システムＡは、図１に示すように、有機物を含有する排水を反応槽１４に導入し、気泡（マイクロバブル）発生装置１０に空気又は酸素ガス１１を取り込み、反応槽１４と循環しながら反応槽１４に気泡を発生させる。これと同時に反応槽１４に超音波発生装置１２を介し超音波振動子１３を振動させ超音波を照射するものである。

本発明方法で、気泡発生装置に供給するガスは、空気又は酸素であるが、より高効率を得るにはより高い酸素濃度とすることが好ましく、その濃度は有機物含有排水の性状によって設定することとなる。例えば、人口下水、魚のあら腐敗溶液の場合は、酸素濃度は２０％以上が好ましく、更に好ましくは、２０〜１００％とすることが望ましい。

本発明方法によって処理される排水Ｈは、有機物を含有する排水、例えば、１）家庭等から発生する下水排水、２）水産加工工場、漁港や魚市場などから発生する排水、３）牧場、養鶏場、畜産加工工場などから発生する排水、４）漬物工場など原料加工工場から発生する排水、５）ダムや池などの腐敗水などが挙げられる他、活性汚泥の減量にも利用できる。

このように構成される本発明方法では、有機物を含有する排水に、空気又は酸素の気泡を発生させると同時に、超音波により気泡を圧壊し超微細気泡を含む排水処理液として排水処理液中に含まれる有機物及び腐敗臭を低減する工程を少なくとも含むので、超微細気泡を発生させると同時に、ＯＨラジカル、オゾン、過酸化水素を発生させて有機物の分解、腐敗臭の低減を行うことができるため、従来のオゾン発生装置などによりオゾンを注入する排水処理装置等に対し機器構成がシンプルで、安価に処理することができ、かつ、取り扱いも容易となる有機物含有排水の処理方法が得られる。
本発明方法において、超微細気泡を発生させると同時に、何故、ＯＨラジカル、オゾン（Ｏ_３）、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）が発生するかについては、以下のように推察される。
すなわち、本発明方法では、空気又は酸素の微細気泡を超音波により収縮させる。この時、気泡内は温度、数千度、圧力数百気圧を超える。気泡内の水蒸気は熱分解により、ＯＨラジカル、オゾン、過酸化水素が発生するものと推察される。なお、これらの確認については、更に、後述する実施例で詳述する。

また、本発明方法では、所定の製造設備さえ備えればいかなる当業者も容易に本発明方法を再現でき、かつ、薬品類を一切使用しないことから環境への負荷がほとんどなく、食品工場、加工処理工場など食品取り扱い場所等に安全に導入することができ、しかも、超微細の空気又は酸素及びＯＨラジカル、オゾン、過酸化水素等の酸化剤の超微細気泡を大量に含んでいることから本処理により、その有機物低減効果及び腐敗臭低減効果が持続でき、放流先での他、排水の浄化も期待できる。

本発明方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、処理対象により発生させる微細気泡のガスの種類を変えることで同様の効果を得ることができる。また、ガスを還元作用を持つものなどとすることもできる。

次に、実施例により、本発明を更に具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

〔実施例１〕
図１に準拠し、下記気泡発生装置、超音波発生装置を用いて下記方法により処理試験を行い、下記各評価方法により有機物の分解・低減効果、臭気除去効果を評価した。
試験に用いた気泡は、空気、酸素（１００％）で行った。
なお、試験は、処理による温度上昇の影響を避けるため、処理水を冷却機で冷却し水温２５℃で行った。

（気泡発生装置）
協和エンジニアリング社製のマイクロバブル発生装置（１ｍｌ当たり２万個以上のマイクロバブル発生装置）を用いた。
（超音波発振装置）
日本アレックス社製の超音波発生装置、出力密度１Ｗ／ｃｍ^２、出力１２００Ｗを用いた。超音波の周波数は、４０ＫＨｚで行った。

（浮遊物質の測定）
ＪＩＳＫ０１０２−１９９８「工場排水試験方法」１４．１に記載の懸濁物質で測定した。
（臭気測定）
臭気モニター双葉エレクトロニクス社製ＦＰＯIIを用いた。

（有機物含有排水の調製）
魚（アジ）のあら約１ｋｇを水道水約１０Ｌが入った容器に入れ室温下（２０℃）で蓋をせずに３日間放置し腐敗溶液を調製した。
試験に用いた排水は、上記腐敗溶液を焼く４０倍に水道水で希釈したものを用いた。

（有機物の分解・低減率の算出方法）
分解低減率（％）＝〔１−{（処理前の浮遊物質量―処理後の浮遊物質量）／（処理前の浮遊物質量）}〕×１００
分解・低減率（％）の数値は、１００％に近いほど分解・低減率が良好であることを示し、完全に分解した場合が１００％、全く分解できない場合は０％である。

（臭気除去率の算出方法）
臭気除去率（％）＝〔１−{（処理前の臭気―処理後の臭気）／（処理前の臭気）}〕×１００
臭気除去率（％）の数値は、１００％に近いほど臭気除去率が良好であることを示し、完全に分解した場合が１００％、全く分解できない場合は０％である。

〔処理方法〕
原水４０Ｌを反応槽１４に入れ、処理による温度上昇の影響を避けるため原水を冷却装置の循環状態とし、気泡発生装置１０を起動し、気泡用のガスを注入した。次に、気泡が反応槽１４全体に発生していることを確認し、超音波発生装置１２により超音波を照射し試験を開始した。下記表１に空気及び酸素による浮遊物資低減効果（有機物の分解・低減率）を、下記表２に臭気低減効果（臭気除去率）を示す。また、オゾン、過酸化水素の発生及びその濃度の確認は、共立理化学研究所社製、簡易水質測定器（パックテスト）過酸化水素、オゾンにより行った。下記表３及び４に、その確認結果を示す。

〔実施例２〕
実施例２の試験装置及び用いた気泡は、上記実施例１と同じものを用いた。
実施例２の有機物含有排水として、下記調製のものを用いて、下記評価方法により化学的酸素要求量を測定した。

〔化学的酸素要求量の測定方法〕
ＪＩＳＫ０１０２−１９９８「工場排水試験方法１７」の１００℃における過マンガン酸カリウムによる化学的酸素要求量（ＣＯＤ_Ｍｎ）で測定し、下記式によりＣＯＤ_Ｍｎの低減率を算出した。
ＣＯＤ_Ｍｎ低減率（％）＝〔１−{（処理前のＣＯＤ_Ｍｎ―処理後のＣＯＤ_Ｍｎ）／（処理前のＣＯＤ_Ｍｎ）}〕×１００
ＣＯＤ_Ｍｎの低減率（％）の数値は、１００％に近いほど化学的酸素要求量が良好であることを示し、全て処理された場合が１００％、処理が全くできなかった場合は０％である。

（有機物含有排水の調製）
下記の各成分を４０Ｌの水に溶解し、調製した。
グルコース６ｇ
ペプトン４ｇ
酵母エキス４ｇ
肉汁エキス４ｇ

上記実施例２の空気及び酸素（１００％）の気泡で得られた処理水を１２０分間処理した場合のＣＯＤ_Ｍｎの低減結果を下記表５に、酸素（１００％）の気泡で得られた処理水を９６時間放置したときのＣＯＤ_Ｍｎの低減を下記表６に、また、試験に用いた有機物含有排水２０Ｌと実施例２の酸素（１００％）の気泡で得られた処理水（２０Ｌ）を各々５０％混合して（合計４０Ｌ）放置したときのＣＯＤ_Ｍｎの低減を下記表７に示す。

上記表１〜表７の結果から明らかなように、本発明の範囲となる実施例１〜２は、十分な排水処理性能を有すると共に、処理水を放置してもその排水処理効果は持続することが判明した。また、この持続効果は、有機物含有排水と処理水を混合してもその効果が持続することも判った。
これらの結果等を総合すると、本発明は、所定の製造設備さえ備えればいかなる当業者も容易に本発明を再現でき、かつ、高い排水処理効率を安価で設置することができると共に、薬品類等を一切使用しないため、環境への負荷が少ないものであることが確認できた。

本発明方法は、高い排水処理効率を安価で設置することができると共に、薬品類等を一切使用しないため、環境への負荷が少ない排水処理方法を提供することができる。

本発明の有機物含有排水の処理方法を実施するための製造工程の一例を示す概略図である。

符号の説明

Ａ排水処理システム
Ｈ有機物含有排水
１０気泡発生装置
１１空気又は酸素ガス
１２超音波発生装置
１３超音波振動子
１４反応槽

Claims

有機物を含有する排水に、空気又は酸素の気泡を発生させると同時に、超音波により気泡を圧壊し超微細気泡を含む排水処理液として排水処理液中に含まれる有機物及び腐敗臭を低減する工程を少なくとも含むことを特徴とする有機物含有排水の処理方法。
超音波により気泡を圧壊させる時間が３０分以上である請求項１に記載の有機物含有排水の処理方法。