JP2009220047A - 排水処理方法および排水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】難分解性有機物を含む排水を効果的に処理する。
【解決手段】少なくとも水溶性塗料、水溶性切削油、または離型剤を含む難分解性の有機物質を含有する有機排水を乾燥固化装置１４に供給する。そして、この乾燥固化装置１４において、排水を加熱し水分を蒸発させ、排水に含有している有機物質を蒸発乾固させ、水分から固体として分離する。
【選択図】図１

Description

本発明は、難分解性の有機物質を含有する有機排水の排水処理方法および排水処理装置に関する。

従来、油分を多く含む有機性排水は、浮上分離処理などによって油分を除去した後、活性汚泥法などの生物処理によって処理していた。一方、最近は自動車生産工場や機械部品製造工場において揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の排出規制に対応するために溶剤を使用を減少したいという要求がある。このため、塗料、切削油、離型剤の水溶性化が進み、排水（廃水、廃液、液状廃棄物などについても排水に含まれるものとする）に水溶性塗料、水溶性切削油、離型剤が溶解して混入する場合が増えている。これら水溶性塗料、水溶性切削油、離型剤には生物処理に不向きな難分解性物質や油分を多く含んでおり、これらが水に溶解あるいは懸濁する。

このような排水は、油分がエマルジョンを形成していたり、界面活性剤と共存していたりすることが多いため、浮上分離などで処理することは難しく、また難分解性物質を多く含むため生物処理を充分に行えないという問題があった。さらに、これらの排水は、凝集処理も難しく、さらに難分解性物質を除去するのに一般的に使われる酸化処理（オゾン法やフェントン法など）によっても、水溶性塗料、水溶性切削油、離型剤由来の難分解性物質や油分を除去できず、その処理が非常に難しかった。

特開２００１−９４４４号公報 特開２００６−２２０３７１号公報

水溶性塗料、水溶性切削油、離型剤由来の難分解性物質や油分を多く含む排水について効果的に処理が行える処理方法が望まれている。

本発明は、少なくとも水溶性塗料、水溶性切削油、または離型剤を含む難分解性の有機物質を含有する有機排水の排水処理方法であって、排水を加熱し水分を蒸発させ、排水に含有している有機物質を蒸発乾固させ、水分から固体として分離することを特徴とする。

また、前記排水が、さらに油分を含むことが好適である。

また、前記排水に有機汚泥を混合した後、蒸発乾固することが好適である。

また、前記有機汚泥は、排水の生物処理設備において発生する余剰汚泥であることが好適である。

また、本発明は、少なくとも水溶性塗料、水溶性切削油、または離型剤を含む難分解性の有機物質を含有する有機排水の排水処理装置であって、排水を加熱し水分を蒸発させ、排水に含有している有機物質を蒸発乾固させ、水分から固体として分離することを特徴とする。

このように、本発明によれば、乾燥固化することによって、難分解性の有機物を含有する排水を効果的に処理することができる。また、油分を含む排水について、有機性汚泥を添加することによって、効果的な処理が行える。

以下、本発明の実施形態に係る排水処理方法について、図面に基づいて説明する。

図１は実施形態の構成例を示す図である。自動車生産工場や機械部品製造工場における水溶性塗料、水溶性切削油、離型剤などの難分解性有機物および油分を含む排水（原水）は、原水槽１０に一旦貯留される。原水槽１０には、原水ポンプ１２が接続されており、この原水ポンプ１２により乾燥固化装置１４に供給される。この乾燥固化装置１４は、水分や低沸点物質を蒸発させ溶解している難分解性物質を固体化できる温度まで昇温できるものが適しており、庫内温度としては１２０度程度まで昇温できる反応器が望ましい。特に、特許文献２に開示されているような、原水を高温の回転円板に吹き付け乾燥し、回転円板から乾燥固化物を掻き取り排出する形式のものが好適である。この乾燥固化装置１４において得られる乾燥固化物は水分１０〜３０％程度であり、固形廃棄物として廃棄される。

一方、乾燥固化装置１４からの排ガスは、主に水蒸気であり、そのまま大気に放散させてもよいが、本実施形態では再凝縮装置１６において、排ガスを冷却して蒸散したものを凝結させ水溶液化して蒸発分を全量回収する。これによって、排ガスによる臭気などが問題を解消できる。また、再凝縮装置ではなく、スクラバーを使って臭気物質を捕捉してもよい。

また、再凝縮装置１６において得られた排水を活性汚泥法などの通常の排水処理設備１８において処理する。凝結水に含まれる汚染物質は比較的分解性が良く、また熱変性により難分解性物質の分解性が向上するため、生物処理を効果的に行える。

このように、本実施形態においては、排水を直接乾燥固化装置１４で乾燥固化して、固形廃棄物として処理する。従って、生物処理や化学的処理が困難な難分解性の有機物を含む排水を効果的に処理することができる。

従来、車両の塗装、部分加工などには油性塗料や水溶性でない切削油が汎用的に使用されてきたが、油性塗料や切削油に含まれるＶＯＣ（揮発性有機化合物）が大気を汚染する観点からＶＯＣを含まない水溶性塗料や水溶性切削油が使われるようになった。また、鍛造工程や部品のプレス成型時に型から製品が離脱しやすいように型表面に離型剤を塗布するが、この離型剤も水溶性が進んでおり排水に混在する。

水溶性塗料、水溶性切削油や離型剤は、難分解性物質を含むとともに汚濁指標であるＣＯＤ，ＢＯＤも高い場合がある。また、油分などの難分解性物質を含む。これらの排水は、ＣＯＤとして例えば５００ｍｇ／Ｌ以上、通常は数１０００〜１００００ｍｇ／Ｌ、またはそれ以上の高濃度排水であることが多い。油分としては、例えば３００〜１００，０００ｍｇ／Ｌ、またはそれ以上を含む場合がある。これらの排水を分別収集し、乾燥固化装置において、蒸発乾固させ、水分及び低沸点物質を蒸散させ乾燥固化物を得ることができる。

水溶性塗料排水を例に示すと、水溶性塗料排水を生物分解が可能な程度に希釈し生物処理を行ったところＴＯＣ，ＣＯＤの分解率はそれぞれ８０％程度であったが、蒸発乾固処理を行った場合の凝縮回収水を同様に生物処理したところＴＯＣ，ＣＯＤの分解率はそれぞれ９８％まで改善した。

この結果から難分解性物質を含む水溶性塗料、水溶性切削油や離型剤排水処理に蒸発乾固法を適用することによって難分解性物質の処理が可能となったことがわかる。

図２には、他の実施形態の構成が示されている。この例では、処理対象である排水が高濃度の油分を含有している。水溶性塗料排水、水溶性切削油排水、離型剤排水は油分を含んでいるが、特に水溶性切削油排水は油分を高濃度に含むことが多い。この例では、高濃度油分含有排水、特に水溶性切削油を高濃度に含む排水が一般排水から分離され原水槽１０に流入する。一方、一般排水は、排水処理設備１８に流入され、活性汚泥法などの生物的処理がなされる。そして、この排水処理設備１８において、排水処理を行えば、この処理に従って増殖する微生物汚泥である余剰汚泥が発生する。

本実施形態では、この余剰汚泥を脱水装置２０において脱水処理した後、原水槽１０に導入して、混合する。なお、近隣に生物処理設備がある場合に、その処理設備において発生する余剰汚泥を原水槽１０に導入してもよい。また、珪藻土などを原水槽１０に導入することもできる。脱水装置２０としては、遠心脱水機、ベルトプレス機、フィルタプレス機など各種の脱水装置を利用することができる。

水溶性切削油を高濃度に含む排水を乾燥固化装置１４にて処理すると、残渣物として油分が残留する。油分の物性や濃度によっては流動性が悪く、乾固まで至らず流体物となり、その取り扱いが困難になる。本実施形態では、排水に余剰汚泥を混合する。このように、余剰汚泥を混合することで、水溶性切削油を蒸発乾固する際に油分の固形化を促進することができる。

ここで、生物処理設備から排出する余剰汚泥は、通常脱水され有機性汚泥として処分されている。この余剰汚泥は一般の脱水操作で含水率８０％程度の汚泥となる。この脱水余剰汚泥を高濃度油分含有排水（例えば水溶性切削油を高濃度に含む排水）と混合してから、乾燥固化装置１４に供給し、一緒に乾燥固化することによって、含水率の低い、油分を含んだ固形物として処分できる。この操作によって油分を固形化できると共に余剰汚泥の減容化を行うことができる。油分を乾固するのに必要な汚泥量は概ね油分含有量の２０〜３０％程度である。

水溶性切削油排水は、難分解性の油分を多量に含み通常の物理化学あるいは生物処理では満足すべき除去率が得られない。本実施形態によれば、このような排水についての効果的な処理が行えるとともに、余剰汚泥についても効果的な処理が行える。すなわち、汚泥無添加で処理した場合、乾燥残差物は、含水率は低いが流動性の著しく悪い油となり取り扱いが難しい。本実施形態のように、汚泥を添加すると、含水率は若干高くなるが固体として扱えるので取り扱いが容易となる。

ここで、汚泥添加量について、説明する。排水中の油含有量をノルマルヘキサン抽出物量、またはＴＳＳ（全懸濁物質量）で想定して油量を想定する。そして、想定した油分に対して、下記のように、乾燥重量比で汚泥を添加する。
（ｉ）排水のノルマルヘキサン抽出物濃度（ｍｇ／ｌ）×排水量（ｌ）＝ノルマルヘキサン抽出物量（ｍｇ）であり、このノルマルヘキサン抽出物量の２〜５倍重量の余剰汚泥を添加する。
（ｉｉ）排水のＴＳＳ濃度（ｍｇ／ｌ）×排水量（ｌ）＝ＴＳＳ物量（ｍｇ）であり、ＴＳＳ物量の０．２〜０．５倍重量の余剰汚泥を添加する。

なお、この汚泥添加量は、ノルマルヘキサン抽出物量がＴＳＳ物量の１０％程度と仮定したものである。

まず、水溶性塗料排水の水質は、次のようなものである。

ここで、単位は、ｐＨを除きｍｇ／Ｌである。

また、ＢＯＤメータを利用して、水溶性塗料排水の生分解性評価テストを行った結果を図３および表２に示す。

このように、１５日間の生分解性評価において、８０数％の分解率が得られるだけである。

次に、図４および表３には、再凝縮装置１６において得られた排水についての生分解性評価テストを行った結果を示す。

このように、９７〜９８％と、非常に高い分解率が得られることがわかる。これから、上述のように、凝結水に含まれる汚染物質は比較的分解性が良く、また熱変性により難分解性物質の分解性が向上するため、生物処理を効果的に行えることが理解される。

次に、水溶性切削油排水の水質を表４に示す。

このように、ＢＯＤに比べＴＯＣが非常に大きく、生物分解性が悪い排水であることがわかる。このような排水について、上述のような余剰汚泥を混合して乾燥固形物として廃棄することによって、効果的な処理が行える。

実施形態の構成例を示す図である。 実施形態の他の構成例を示す図である。 水溶性塗料排水の生物分解性を示す図である。 再凝縮水の生物分解性を示す図である。

符号の説明

１０ 原水槽、１２ 原水ポンプ、１４ 乾燥固化装置、１６ 再凝縮装置、１８ 排水処理設備、２０ 脱水装置。

Claims (6)

1. 少なくとも水溶性塗料、水溶性切削油、または離型剤を含む難分解性の有機物質を含有する有機排水の排水処理方法であって、
   排水を加熱し水分を蒸発させ、排水に含有している有機物質を蒸発乾固させ、水分から固体として分離す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であって、
   前記排水が、さらに油分を含むことを特徴とする排水処理方法。
3. 請求項１または２に記載の排水処理方法であって、
   前記排水に有機汚泥を混合した後、蒸発乾固することを特徴とする排水処理方法。
4. 請求項３に記載の排水処理方法であって、
   前記有機汚泥は、排水の生物処理設備において発生する余剰汚泥であることを特徴とする排水処理方法。
5. 少なくとも水溶性塗料、水溶性切削油、または離型剤を含む難分解性の有機物質を含有する有機排水の排水処理装置であって、
   排水を加熱し水分を蒸発させ、排水に含有している有機物質を蒸発乾固させ、水分から固体として分離す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であって、
   前記排水が、さらに油分を含むことを特徴とする排水処理装置。

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