JP2010194436A - 排水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイオキシン類を含む排水を処理するために生物処理工程を含む排水処理方法において、生物処理工程におけるダイオキシン類の濃縮や被毒を防止できるようにする。
【解決手段】ダイオキシン類を含む排水（処理原水）を処理する排水処理方法であって、ＢＯＤ及びＣＯＤを低減する生物処理工程を含み、この生物処理工程の前に、排水をろ過してダイオキシン類を懸濁物質とともに除去する砂ろ過工程を含む排水処理方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ダイオキシン類を含む排水を処理する排水処理方法に関する。

ダイオキシン類は毒性が高く環境への影響が問題視されているため、ダイオキシン類を含む排水については、ダイオキシン類を除去した後に環境に放出する必要がある。ダイオキシン類を含まない一般的な排水については、生物処理工程によってＢＯＤ及びＣＯＤを低減して環境に放出するが、ダイオキシン類は一般的な生物処理工程では分解されないので別途の処理工程が必要である。

ダイオキシン類を含む排水を処理する場合、従来一般的には、沈殿分離等により固形分を除去し、生物処理を経た後に、ろ過により微細な固形分を除去することで、ダイオキシン類を除去するようにしている。すなわち、この排水処理方法では、おもに生物処理工程後のろ過工程でダイオキシン類を除去するようにしている。

しかし、この排水処理方法では、生物処理工程を実施する装置内にダイオキシン類が濃縮して被毒のおそれがあり、また、生物処理工程で副生する汚泥にダイオキシン類が濃縮するので汚泥のリサイクルはできず、特別な汚泥処理が必要となる。さらに、排水中のダイオキシン類の濃度が高い場合には、ダイオキシン類の毒性により生物処理の微生物が影響を受けるおそれがある。

生物処理によってダイオキシン類を分解する方法も知られているが、ダイオキシン類を分解するために特別な微生物や薬剤が必要である。また、ダイオキシン類を生物処理する場合には、排水中のＢＯＤ及びＣＯＤをある程度低減させることが必要であり、その前処理としても複雑な操作が必要である。すなわち、ＢＯＤ及びＣＯＤが高い場合、微生物にとってはダイオキシン類よりもＢＯＤ及びＣＯＤ成分の方が分解しやくＢＯＤ及びＣＯＤ成分が優先的に分解されるため、ＢＯＤ及びＣＯＤ成分のみを分解する一般微生物がダイオキシン類を分解する微生物よりも増殖し、結果としてダイオキシン類を分解する微生物が増殖しにくい環境になり、ダイオキシン類の分解処理が進まなくなる。

これらのほか、ダイオキシン類を含む排水を処理する排水処理方法としては、オゾン処理によりダイオキシン類を分解する方法がある（例えば特許文献１）。しかし、このオゾン処理では、ダイオキシン類以外のＢＯＤ及びＣＯＤ成分の分解にもオゾンが消費されるため、その消費量が膨大になる。また、ダイオキシン類を紫外線で分解する方法もあるが、オゾンによる場合と同様に、ダイオキシン類以外のＢＯＤ及びＣＯＤ成分の分解にも紫外線が消費されるため、その使用量が膨大になる。さらに活性炭によってダイオキシン類を吸着する方法もあるが、活性炭にＢＯＤ及びＣＯＤ成分が吸着され、活性炭の交換頻度が高くなる。

このように、ダイオキシン類を含む排水を処理するにあたっては、事前にＢＯＤ及びＣＯＤの低減のために生物処理を行うことが望ましいが、ダイオキシン類を含んだ状態で生物処理を行うと、上述のとおり、ダイオキシン類の濃縮や被毒の問題がある。

特開２０００−１５３２９４号公報

本発明が解決しようとする課題は、ダイオキシン類を含む排水を処理するために生物処理工程を含む排水処理方法において、生物処理工程におけるダイオキシン類の濃縮や被毒を防止できるようにすることにある。

本発明の排水処理方法は、ダイオキシン類を含む排水を処理する排水処理方法であって、ＢＯＤ及びＣＯＤを低減する生物処理工程を含み、この生物処理工程の前に、排水をろ過してダイオキシン類を懸濁物質とともに除去するろ過工程を含むことを特徴とするものである。

このように本発明では、生物処理工程の前に、排水をろ過してダイオキシン類を懸濁物質とともに除去するろ過工程を含むので、生物処理工程におけるダイオキシン類の濃縮や被毒を防止できる。したがって、ダイオキシン類が含まれる場合に比べ生物処理工程の簡素化ができ、生物処理工程で副生する汚泥は肥料等へのリサイクルが可能となる。

本発明においてダイオキシン類の除去は、ダイオキシン類が水に難溶解性であることを利用し、ろ過工程によって行う。すなわち、ろ過工程でダイオキシン類は懸濁物質に吸着し、懸濁物質とともに除去される。従来、ダイオキシン類の除去方法としては、活性炭による吸着除去やオゾンによる分解が知られているが、これらを生物処理工程の前に行うと、その排水にはＢＯＤ及びＣＯＤ成分、重金属等が含まれ、それらの成分も吸着あるいは分解されるため、非常に大きな装置や大量の薬剤が必要になる。これに対して、ろ過工程によれば、比較的小さな装置で薬剤を使用することなく、ダイオキシン類を除去できる。

本発明者の実験では、ろ過工程によりダイオキシン類の濃度を１０ｐｇ／Ｌ以下にできることが確認されている。ダイオキシン類の濃度を１０ｐｇ／Ｌ以下にできれば、生物系への影響は無視できる。逆に１０ｐｇ／Ｌを超えると長期的に見て、生物の活性の低化や汚泥へのダイオキシン類の濃縮等の問題が現れる。ダイオキシン類を含む汚泥を処理するためには高温焼却処理等の特別な処理が必要となり、汚泥搬出過程でのダイオキシン類の飛散等、環境への影響も懸念される。

また、本発明者の実験によれば、排水中の懸濁物質の濃度を１０ｍｇ／Ｌ以下にすることでダイオキシン類の濃度を１０ｐｇ／Ｌ以下にすることが可能であることがわかっている。懸濁物質の濃度を１０ｍｇ／Ｌ以下に低減させるためにはろ過が最適である。

本発明では、ろ過の前に、凝集沈殿処理を行うことが好ましい。ろ過の前に凝集沈殿処理を行うことで、排水中の懸濁物質の濃度を下げることができ、ろ過装置の逆洗の頻度を低減でき、装置を最適化することができる。また、ろ材の逆洗水（廃逆洗水）を処理原水（排水）と混合して凝集沈殿処理を行うことで、ろ過された懸濁物質を凝集除去することができ、処理水（排水）中で懸濁物質とともにダイオキシン類が循環、濃縮することを防止できる。

なお、本発明においてろ過前の凝集沈殿処理で副生する汚泥にはダイオキシン類が濃縮するため、焼却等の無害化処理が必要となる。この無害化処理は、本発明の排水処理方法をガス化炉や焼却炉に付随して実施する場合には、ガス化炉や焼却炉で汚泥を加熱、燃焼することによって行うことができる。とくにガス化炉や焼却炉の原料や処理対象物が廃棄物の場合、ダイオキシン類の発生量が多いため、本発明を好適に適用できる。

ろ過装置については、定期的あるいは必要に応じて逆洗を行うが、本発明では、逆洗の後に、ろ材に熱水を通水してろ材中の微生物を殺菌する殺菌工程を実施することが好ましい。すなわち、本発明では生物処理工程前のＢＯＤ及びＣＯＤ成分を含む排水をろ過するので、ろ材にて微生物が繁殖しやすく、短期間での目詰まりや、逆洗の効率低下が発生しやすいが、熱水による殺菌工程を実施することで、ろ材に繁殖した微生物を殺菌することができ、目詰まりや逆洗の効率低下を防ぐことできる。なお、この殺菌工程は、逆洗の前に実施しても良く、逆洗時に熱水を通水して殺菌工程を実施しても良い。ただし、殺菌工程に使用した熱水（廃熱水）がダイオキシン類によって汚染されないようにするには、逆洗の後に殺菌工程を実施することが好ましい。

また、殺菌工程で使用する熱水の温度は８０℃以上とすることが好ましい。熱水の温度を８０℃以上とすることで、処理原水（排水）との温度偏差を約４０℃以上にすることができ、殺菌効果が高くなる。殺菌工程における熱水による加熱時間は１０分以上とすることで殺菌効果が高くなる。また、昇温速度の最大値を５℃／ｍｉｎ以上とすることで殺菌効果が高まる。

また、熱水の種類としては、ボイラのブロー水を使用することが好ましい。ボイラのブロー水のｐＨは通常９〜１１程度であり、処理原水（排水）のｐＨ（通常７〜９）に比べ高いため、ボイラのブロー水に通水することで、ろ材周辺の環境の温度及びｐＨの変動を大きくでき、微生物の繁殖を抑制することができる。また、ボイラのブロー水は通常廃水処理され再利用されないが、本発明ではボイラのブロー水を利用することで、他に余分な熱源等を用いることなく殺菌工程用の熱水を得ることができる。無論、ボイラのブロー水以外にも、温度が８０℃以上の熱水であれば好適に使用することができ、例えばボイラの給水なども使用可能である。

使用済みの熱水（廃熱水）は、ろ過工程後の排水と混合し、生物処理工程で処理することができる。このとき混合後の温度が高い場合には、生物処理工程後の排水等の他の水で希釈し、温度を４０℃程度以下まで低下させることが好ましい。また、廃熱水に懸濁物質等が含まれる場合には処理原水（排水）と混合し、処理しても良い。このとき混合後の温度が高く、処理工程に悪影響（例えば凝集沈殿処理では約４０℃を超えると悪影響がある）等がある場合には、処理原水や他の水で希釈する、もしくは廃熱水と冷却水とを間接熱交換させ、廃熱水の温度を低下させた後に混合することが好ましい。

ろ過工程で使用するろ材としては、無機系の材質のほか、活性炭等のろ材も使用できる。ただし、ろ材の粒径は、０．１〜５ｍｍとすることが好ましく、０．５〜２ｍｍとすることがより好ましい。ろ材の粒径が５ｍｍを超えると、熱水による殺菌処理の際に熱伝導が遅くなり、殺菌処理が不十分となることがある。一方、ろ材の粒径が０．１ｍｍ未満の場合には、ろ材間の隙間が小さく、目詰まりを起こしやすくなる。また、ろ材として、粒径の異なる２種類以上のものを使用し、ろ過機能と支持機能を持たせることもできる。ろ過層の厚みは３００ｍｍ以上、１５００ｍｍ以下が好ましい。３００ｍｍ未満ではろ過効果が低下する場合があり、１５００ｍｍを超えると圧力損失が大きくなり、ろ過の継続が困難になる場合がある。

また、本発明においてはろ過装置を２基以上並列に設け、少なくとも１基のろ過装置でろ過工程を実施している間に、残りのろ過装置で殺菌工程を実施し、ろ過工程と殺菌工程とを交互に繰り返すようにすることができる。これによって、逆洗や殺菌工程のためにろ過工程を中断することなく連続して実施できる。

本発明おいて、ろ過工程のろ過方法は砂ろ過であることが好ましい。すなわち、上述のとおり熱水によってろ材の殺菌処理を行う場合、ろ材の劣化を防止するためには砂ろ過法が最適である。

ろ材としては、熱処理（殺菌処理）時の劣化を防止するため、天然砂、アンスラサイト、ざくろ石、ゼオライト、メサライト、セラミック、麦飯石、サンゴ砂、活性炭のいずれかが好ましい。また、活性炭の比表面積は、５００〜１２００ｍ^２／ｇ程度が好ましい。

本発明では、ろ過工程の前に、重金属、シアン等の有害成分を除去する有害成分除去工程を実施することができる。これによって、ダイオキシン類以外の有害成分も高度に除去することができる。したがって、ろ過工程後の生物処理工程で副生する汚泥中の有害成分の含有量が十分に少なくなり、肥料としての利用も可能となる。また、汚泥を乾燥、炭化して燃料化した場合にも、燃料利用時の有害物質の発生、飛散を抑制することができる。

さらに本発明では、ろ過工程を経た排水を他の排水と混合し、生物処理工程を実施することができる。

本発明によれば、ダイオキシン類を含む排水を処理するために生物処理工程を含む排水処理方法において、生物処理工程におけるダイオキシン類の濃縮や被毒を防止できる。

したがって、生物処理工程を実施する装置としては、ダイオキシン類を含まない一般的な排水を処理する既存の装置を使用することができる。例えば製鉄所においてダイオキシン類を含む排水を処理する場合、本発明にしたがって生物処理工程の前にろ過工程を実施して排水中のダイオキシン類を除去すれば、その後の生物処理工程については、活性汚泥処理装置等の製鉄所に既存の排水処理装置で他の排水と混合処理が実施できる。製鉄所以外であっても、ろ過工程を実施するろ過装置を設ければ、その後の生物処理工程は、各種産業のプロセスに含まれる生物処理工程を含む排水処理装置や、下水処理施設の活性汚泥処理装置などで実施できる。例えば、製紙プロセスの排水処理施設において、ダイオキシン類を含む有機排水を処理するための前処理として本発明を適用することができる。

すなわち、生物処理工程の前にダイオキシン類を除去することにより、生物処理工程は一般的な装置で実施でき、既存の処理工程を有効活用した効率的な排水処理システムを構築することができる。

本発明の排水処理方法の第１実施例を示す処理工程図である。 本発明の排水処理方法の第２実施例を示す処理工程図である。 図２に示す第２実施例において殺菌工程を行うタイミングを示す図である。 図２に示す第２実施例の変形例を示す処理工程図である。 図２に示す第２実施例の変形例を示す処理工程図である。 本発明の排水処理方法の第３実施例を示す処理工程図である。 図６に示す第３実施例において、２基の砂ろ過装置の交番運転の要領を示す図である。 図６に示す第３実施例の変形例を示す処理工程図である。 本発明の排水処理方法の第４実施例を示す処理工程図である。 本発明の排水処理方法の第５実施例を示す処理工程図である。

以下、図面に示す実施例に基づき本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の排水処理方法の第１実施例を示す処理工程図である。

処理原水（ダイオキシン類を含む排水）は、一旦、調整槽に貯められ、一般的な凝集沈殿処理の工程を経た後に、砂ろ過工程に送られる。この砂ろ過工程おいて、処理原水（排水）中のダイオキシン類は懸濁物質に吸着し、懸濁物質とともに除去される。

砂ろ過工程後、排水は生物処理工程に送られる。この生物処理工程において排水中のＢＯＤ及びＣＯＤを低減する。生物処理工程としては、活性汚泥法等の従来から一般的な工程を採用することができる。

図２は、本発明の排水処理方法の第２実施例を示す処理工程図である。

この実施例は、第１実施例に熱水による殺菌工程を付加したものである。具体的には例えば図３に示すように、砂ろ過工程において逆洗の後又は前にろ材に熱水を通水して殺菌処理を行う。

図４及び図５は、第２実施例の変形例を示す処理工程図である。図４では、殺菌工程に使用した熱水（廃熱水）を砂ろ過工程後のろ過工程後の排水と混合し、生物処理工程で処理するようにしている。図５では、廃熱水を冷却器によって冷却水と間接熱交換して冷却し、調整槽に入れて処理原水と混合するようにしている。

図６は、本発明の排水処理方法の第３実施例を示す処理工程図である。

この実施例は、砂ろ過装置を２基並列に設け、２基の砂ろ過装置を交番運転するようにしたものである。具体的には図７に示すように、一方の砂ろ過装置（ろ過Ａ）でろ過処理を行っている間に、他方の砂ろ過装置（ろ過Ｂ）で逆洗及び熱水による殺菌処理を行い、これを繰り返すことによって、ろ過処理を中断することなく連続的に実施する。

図８は、第３実施例の変形例を示す処理工程図である。図８では、殺菌工程に使用する熱水としてボイラのブロー水を使用している。

図９は、本発明の排水処理方法の第４実施例を示す処理工程図である。

この実施例は、砂ろ過工程の前に、重金属、シアン等の有害成分を除去する有害成分除去工程を行うようにしたものである。この有害成分除去工程では、処理原水（排水中）の重金属、シアン等の有害成分を除去するために、凝集沈殿処理、シアン除去処理、重金属除去処理、ｐＨ調整処理、金属分除去処理、油分除去処理等の一種又は二種以上の処理を行う。各処理の具体的な工程としては、従来から一般的な工程を採用することができる。

図１０は、本発明の排水処理方法の第５実施例を示す処理工程図である。

この実施例は、上述した各実施例の処理工程を組み合わせたものである。

調整槽に貯められた処理原水（排水）に、まず有害成分除去工程が実施される。具体的には加圧浮上法によって油分を除去し、次いで紺青法によってシアンを除去し、キレート凝集剤を添加して凝集沈殿処理を行うことによって重金属を除去する。これらの有害成分除去工程で副生した汚泥分は濃縮槽を経て汚泥貯留槽に貯められ、その後、遠心脱水されて脱水汚泥となる。遠心脱水で発生した水分は調整槽に入れて処理原水と混合する。

有害成分除去工程の次工程として、２基の砂ろ過装置の交番運転により砂ろ過工程を実施する。砂ろ過工程後の排水（処理水）は処理水槽に貯められる。

そして、砂ろ過装置の逆洗には、処理水槽の処理水を使用する。逆洗に使用された処理水（廃逆洗水）は、調整槽に入れて処理原水と混合する。このように逆洗に使用された処理水（廃逆洗水）を調整槽に入れて処理原水と混合し、その後、凝集沈殿処理を含む有害成分除去工程を行うことで、ろ過された懸濁物質を凝集除去することができ、処理水（排水）中で懸濁物質とともにダイオキシン類が循環、濃縮することを防止できる。

また、砂ろ過装置の殺菌工程には、ボイラのブロー水を使用する。殺菌工程に使用されたボイラのブロー水（廃熱水）は、砂ろ過工程後の排水（処理水）と混合し、生物処理工程で処理する。生物処理工程は、既設の活性汚泥処理装置を使用して行う。

Claims (10)

1. ダイオキシン類を含む排水を処理する排水処理方法であって、ＢＯＤ及びＣＯＤを低減する生物処理工程を含み、この生物処理工程の前に、排水をろ過してダイオキシン類を懸濁物質とともに除去するろ過工程を含む排水処理方法。
2. ろ過工程で使用するろ材に熱水を通水してろ材中の微生物を殺菌する殺菌工程を含む請求項１に記載の排水処理方法。
3. 熱水として、温度８０℃以上の熱水を使用する請求項２に記載の排水処理方法。
4. 熱水として、ボイラのブロー水を使用する請求項２又は３に記載の排水処理方法。
5. ろ材として、粒径０．１〜５ｍｍのろ材を使用する請求項２〜４のいずれかに記載の排水処理方法。
6. ろ過装置を２基以上並列に設け、少なくとも１基のろ過装置でろ過工程を実施している間に、残りのろ過装置で殺菌工程を実施し、ろ過工程と殺菌工程とを交互に繰り返す請求項２〜５のいずれかに記載の排水処理方法。
7. ろ過工程のろ過方法が砂ろ過である請求項１〜６のいずれかに記載の排水処理方法。
8. ろ材が、天然砂、アンスラサイト、ざくろ石、ゼオライト、メサライト、セラミック、麦飯石、サンゴ砂、活性炭のいずれかである請求項１〜７のいずれかに記載の排水処理方法。
9. ろ過工程の前に、重金属、シアン等の有害成分を除去する有害成分除去工程を含む請求項１〜８のいずれかに記載の排水処理方法。
10. ろ過工程を経た排水を他の排水と混合し、生物処理工程を実施する請求項１〜９のいずれかに記載の排水処理方法。

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