JP2010234180A - 硫黄系ｃｏｄ成分を含有する廃水の処理装置及び処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高濃度のＣＯＤ成分を含有する場合であっても、確実かつ迅速に処理できる硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理方法及び処理装置を提供することにある。
【解決手段】微生物の担持が可能な少なくとも１つの微生物担持材１１を具える水路又は水槽等の長尺空間１０内に、硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水２０を通過させて、該廃水２０中のＣＯＤ成分を生物学的に処理する装置１であって、前記廃水２０を供給する例えばポンプ等の廃水供給手段２１と、前記長尺空間１０内を通過した処理水３０の一部を取り出す返送手段９０と、取り出した処理水３１と廃水２０とを混合した後、混合した水を前記長尺空間１０内へ流入させる混合槽８０とを具えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理装置及び処理方法、特に、微生物が固定化された少なくとも１つの担体を具える長尺空間中に、硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水を通過させ、生物学的に処理する装置及び方法に関する。

高炉から排出された高炉スラグは、CaOや、SiO₂を主成分としているが、高炉内は強還元雰囲気であることから、鉄鉱石やコークスに含有されていた硫黄の大半がスラグに移行し、高炉スラグは1〜2質量％程度の硫黄を含有している。前記高炉から排出された溶融状態の前記高炉スラグは、通常、スラグ冷却場（スラグヤード）で所定の温度となるまで冷却・固化させた後、ブルドーザーや、パワーショベルなどによって掘り起こされ、一旦、仮置きされた後に、人口砕石、地盤改良材などの土木建築材料として利材化されている。

ここで、前記冷却中に冷却水が前記高炉スラグに接触する場合や、前記仮置き中に雨水が高炉スラグに接触する場合に、前記高炉スラグ中に含有される硫黄等の成分が接触した水へと浸出することが知られている。また、前記高炉スラグと同様に、転炉スラグや溶銑脱硫スラグなどの製鋼スラグにおいても、前記硫黄等の成分が雨水や冷却水中へと浸出することが知られている。前記硫黄等の成分が浸出した水のことを、ここでは「廃水」と呼ぶ。

この廃水中に含有される硫黄成分は、硫化物イオン（Ｓ²⁻）、チオ硫酸イオン（S₂O₃ ²⁻）又は亜硫酸イオン（SO₃ ²⁻）等の形態で存在し、これら還元性の硫黄成分は、排水基準の中で、ＣＯＤ（Chemical Oxygen Demand：化学的酸素要求量：過マンガン酸カリウムを用いて定量）として計測される。基準を満足できない場合には、前記廃水を放流することができず、酸化処理して硫酸イオン（SO₄ ²⁻）としたり、Ca(OH)₂と反応させて石膏（CaSO₄）として回収することが必要となる。

また、前記廃水中の硫黄系成分を処理する別の方法として、硫黄酸化細菌などの細菌を用いて生物学的に処理する方法、例えば、特許文献１に開示されているように、カルシウムを配合した、硫黄酸化細菌に好適な固定化担体に、硫黄酸化細菌を馴養・増殖し、この固定化担体からなる固定床型バイオリアクターを用いて生物学的に処理する方法が挙げられる。さらに、特許文献２に開示されているように、pHが中性の条件下で硫黄酸化機能を有するシュードモナス属の細菌を用いて処理する方法や、特許文献３に開示されているように、廃水を生物学的に処理するための設備の曝気槽に活性汚泥混合水を入れ、この曝気槽に硫黄系ＣＯＤ成分を含む廃水と有機化合物とを供給し、曝気槽内の酸化還元電位（ＯＲＰ）を指標にして曝気槽の曝気を制御し、且つ、曝気槽内のpHを4.0〜7.5の範囲に制御して、硫黄酸化細菌を馴養・増殖させながら、廃水を処理する方法や、特許文献４に開示されているように、硫黄酸化細菌の有機栄養源として、米糠またはフイチン酸含有有機化合物を定期的に添加しながら、硫黄酸化細菌によって廃水を処理する方法などがある。

特開平６−１５２９４号公報 特開平８−３２３３９０号公報 特開平６−１０６１８７号公報 特開平７−２５１１９５号公報

さらに、近年では、多量の廃水を迅速に処理することを目的として、例えば水路等に、特許文献１〜４に示されているような微生物を固定化した担体を設け、廃水を連続的又は断続的に水路中に通過させる廃水の処理方法が開発されている。

しかしながら、上述の水路等を用いた廃水の処理方法を用いた場合、低濃度のＣＯＤ成分を含む廃水については有効に処理できるものの、高濃度のＣＯＤ成分を含む廃水については、処理の途中で廃水中の溶存酸素が消費しつくされるため、水路の下流側では溶存酸素濃度が低くなり、水路の下流側では前記微生物によるＣＯＤ成分の分解処理が行なわれないという問題や、前記微生物によるＣＯＤ成分の酸化処理に伴って硫酸イオンが発生し、水路の下流側ではpHが低くなるため、通常、中性から弱酸性の範囲で活発化する前記微生物は、ＣＯＤ成分の処理を十分に行うことができないという問題があった。そのため、高濃度のＣＯＤ成分を含む廃水に対して、従来の廃水の処理方法では廃水基準を満たすことはできず、多量の廃水を迅速に処理する方法の開発が望まれている。

本発明の目的は、高濃度のＣＯＤ成分を含有する場合であっても、確実かつ迅速に処理できる硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理方法及び処理装置を提供することにある。

本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、微生物の担持が可能な少なくとも１つの微生物担持材を具える水路又は水槽等の長尺空間内に、硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水を通過させて、該廃水中のＣＯＤ成分を生物学的に処理する方法であって、前記廃水が前記長尺空間内を通過した後の処理水の一部を取り出し、前記廃水と混合した後、再度、前記長尺空間内を通過させることで、前記廃水を前記処理水の一部と混合し、ＣＯＤ濃度を処理可能な濃度まで低減することができるため、廃水中のＣＯＤ成分の確実な処理が行えること、また、廃水中のＣＯＤ濃度が極度に高く、前記長尺空間内を一度通過させるだけでは完全に処理しきれない場合であっても、処理した水を、再度前記長尺空間内を通過させることができるため、高濃度のＣＯＤ成分を処理できないまま外部へ排出することを防ぐことができること、さらに、pH及び溶存酸素の低下についての問題は、処理水のpH及び酸素の調整を図った後、前記長尺空間内へ再度流入させることで解決できることを見出した。

本発明は、このような知見に基づきなされたもので、その要旨は以下の通りである。
（１）微生物の担持が可能な少なくとも１つの微生物担持材を具える長尺空間内に、硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水を通過させて、該廃水中のＣＯＤ成分を生物学的に処理する方法であって、前記長尺空間内を通過した後の処理水の一部を取り出し、前記廃水と混合した後、前記長尺空間内を通過させることを特徴とする硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理方法。

（２）前記取り出した処理水は、前記廃水と混合する前に、酸素含有ガスを吹き込んで、溶存酸素濃度を上昇させる上記（１）記載の硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理方法。

（３）前記酸素含有ガスの吹き込みは、エアリフトポンプを用いる上記（２）記載の硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理方法。

（４）前記取り出した処理水は、前記廃水と混合する前に、そのpHを調整する上記（１）又は（２）記載の硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理方法。

（５）前記取り出した処理水のpHは、前記長尺空間内の下流域でのpHを測定し、その測定結果をもとに調整する上記（４）記載の硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理方法。

（６）前記取り出す処理水の水量は、前記廃水と混合する前に、前記長尺空間内の下流域でのpH及び／又は溶存酸素濃度を測定し、その測定結果をもとに調整する上記（１）〜（５）のいずれか１項記載の硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理方法。

（７）微生物の担持が可能な少なくとも１つの微生物担持材を具える長尺空間内に、硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水を通過させて、該廃水中のＣＯＤ成分を生物学的に処理する装置であって、前記廃水を供給する廃水供給手段と、前記長尺空間内を通過した処理水の一部を取り出す返送手段と、取り出した処理水と前記廃水とを混合した後、前記混合した水を前記長尺空間内へ流入させる混合槽とを具えることを特徴とする硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理装置。

（８）前記取り出した処理水に酸素含有ガスを吹き込こむ酸素吹込み手段をさらに具える上記（８）記載の硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理装置。

（９）前記酸素吹込み手段は、エアリフトポンプである上記（８）記載の硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理装置。

（１０）前記取り出した処理水のpHを調整するためのpH調整槽をさらに具える上記（７）〜（９）のいずれか１項記載の硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理装置。

（１１）前記取り出した処理水のpHを制御するための制御手段をさらに具える上記（１０）記載の硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理装置。

（１２）前記取り出す処理水の水量を制御するための制御手段をさらに具える上記（７）〜（１１）のいずれか１項記載の硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理装置。

（１３）前記長尺空間は、前記長尺空間中を通過する廃水を攪拌する攪拌手段をさらに具える上記（８）〜（１２）のいずれか１項記載の硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理装置。

本発明によれば、高濃度のＣＯＤ成分を含有する場合であっても、確実かつ迅速に処理できる硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理方法及び処理装置の提供が可能となった。

本発明による硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理装置の側断面である。 本発明の微生物担持材の形状を示した斜視図であり、 (ａ)は、図１の廃水の処理装置で用いられる微生物担持材の形状、(ｂ)は、他の廃水の処理装置で用いられる微生物担持材の形状を示す。 本発明による硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理装置の別の実施形態についての側断面である。 本発明による長尺空間の別の実施形態についての側断面である。 (ａ)は、実施例及び比較例に用いる長尺空間の微生物担持材の配置を示した斜視図であり、(ｂ)は、(ａ)の微生物担持材を、上方から見たときの断面図である。 従来の硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理装置を示した断面図であり、(ａ)は比較例１、(ｂ)は比較例２に用いられる処理装置を示す。

以下、図を参照して、本発明の構成と限定理由を説明する。
図１は、本発明による硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理装置の断面を側方から見た図である。
また、図２(ａ)は、図１の廃水の処理装置で用いられる微生物担持材の形状を示した図であり、図２(ｂ)は、他の生物反応タンクで用いられる担体の形状を示した図である。
図３は、本発明による廃水の処理装置の別の実施形態についての断面を側方から見た図である。

本発明による硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理方法は、微生物の担持が可能な少なくとも１つの微生物担持材１１を具える水路又は水槽等の長尺空間１０内に、硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水２０を通過させて、該廃水２０中のＣＯＤ成分を生物学的に処理する方法である。

本発明に用いられる微生物担持材１１は、ＣＯＤ成分を処理するための微生物が固定化できるものであれば特に限定はしないが、例えば図２(ａ)及び(ｂ)に示すように、ひも状の微生物担持材１１ａ（図２(ａ)）や、粒状の微生物担持材１１ｂ（図２(ｂ)）のものなどが挙げられる。また、前記微生物担持材１１に用いられる材料としては、材料によって前記微生物の付着度が大きく異なることはないため、特に限定はしないが、例えば、ナイロン系、ビニロン系、ポリビニリデン系、ポリプロピレン系、又はそれらの複合材料等を用いることができる。

また、前記微生物担持材１１に固定される微生物は、前記硫黄系ＣＯＤ成分を処理できる微生物であればよく、主に、硫黄酸化細菌等が挙げられる。硫黄酸化細菌は、自然環境に広く分布する菌であり、スラグヤードなど硫黄系化合物が存在する場所に存在しているため、前記微生物の前記微生物担持材１１への固定は、例えば、ＣＯＤ成分を含有する廃水中に、前記微生物担持材１１を一定期間接触させることにより、自然発生的に前記微生物を固定化することができる。また、前記微生物担持材１１に、直接、前記微生物の培養液等を接触させることにより固定化する方法を用いることも可能である。

さらに、前記長尺空間１０とは、前記廃水２０等が通過し、ＣＯＤ成分の処理を行う空間のことであり、例えば、図１に示すような水路や、水槽等が挙げられるが、多量の廃水２０を廃水を連続的又は断続的に処理できる空間であれば特に限定はしない。
また、前記長尺空間１０は、前記微生物担持材１１を、少なくとも１つ具える必要があり、前記長尺空間２０の形状等に従って、図１に示すように、複数の微生物担持材１１を具えることも可能である。

また、前記長尺空間１０内での、前記微生物担持材１１の設置方法としては、特に限定はしないが、例えば枠組みを作り、該枠組みの中に前記微生物担持材１１を固定化させた後、流れ方向に対して並行あるいは垂直に前記枠組みを設置する方法等が挙げられる。長期間の使用後の、前記微生物担持材１１の交換や洗浄を考慮すると、前記枠組みごと、水路外に取り出せる構造とすることが好ましく、水より比重が小さい微生物担持材１１を用い、浮き状の部材等に固定し、浮かべた状態でＣＯＤの処理を行うことも可能である。

さらに、前記長尺空間１０は、前記長尺空間１０中を通過する廃水２０を攪拌するための攪拌手段を具えることが好ましい。この攪拌手段により、前記廃水２０の攪拌を行うことで、廃水２０中のＣＯＤ濃度が一定となり、安定した処理が行える。前記攪拌手段とは、前記長尺空間１０内の廃水２０を攪拌できるものであれば特に限定はしないが、例えば、図４に示すようなバッフルや、攪拌器等を用いることができる。ここで、図４に示す攪拌手段１２（バッフル）は、開口部１３を有する仕切り壁となっており、長尺空間１０内における水の短絡流の発生抑制と死水域の発生抑制の効果を有する。そのため、前記長尺空間１０の全体の空間をＣＯＤ処理のために効果的に使用できる。

そして、本発明による硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理方法は、図１に示すように、前記長尺空間１０内を通過した後の処理水３０の一部を取り出し、前記廃水２０と混合した後、前記長尺空間１０内を通過させることを特徴とする。

ここで、下式（１）及び（２）は、硫黄系ＣＯＤ成分の前記微生物による反応の一例を示したものであるが、両式とも、酸化反応であり、硫酸が発生している。
H₂S＋2O₂→H₂SO₄・・・（１）
Na₂S₂O₃＋2O₂＋H₂O→Na₂SO₄＋Ｈ₂SO₄・・・（２）
そのため、前記廃水２０中のＣＯＤ成分を処理し続けることによって、前記長尺空間１０内の下流域においては、酸化反応によって酸素が低下し、硫酸の発生によってpHが低下することになる。イオウ酸化菌等の前記微生物は、その生育に酸素を必用とする菌であるために、溶存酸素濃度の低い条件では生息できず、加えて、イオウ酸化菌の最適pHについては、中性から弱酸性とされており、pHが低下することによって、微生物自体の活性が低下し、ＣＯＤ成分の処理ができないという問題がある。
本発明は、上記構成を採用することによって、前記廃水２０と前記処理水の一部３１とを混合した水４０のＣＯＤ濃度を、処理可能な濃度まで低減し、廃水２０中のＣＯＤ成分を確実に処理できる。さらに、前記廃水２０中のＣＯＤ濃度が極度に高く、前記長尺空間１０内を一度通過させるだけでは完全にＣＯＤ成分を処理でない場合であっても、処理した水の一部３１を、前記長尺空間１０内に再度通過させることができるため、高濃度のＣＯＤ成分を含有する廃水２０についても有効に処理できる。

また、前記取り出した処理水３１は、前記廃水２０と混合する前に、酸素含有ガス５１を吹き込んで、溶存酸素濃度を上昇させることが好ましい。前記長尺空間１０の下流域においては、ＣＯＤ処理のための酸化反応によって酸素が低下するため、前記取り出した処理水３１に酸素含有ガス５１を吹き込んで、溶存酸素濃度を上昇させれば、前記長尺空間１０内の下流側でも、前記微生物が生息でき、十分にＣＯＤ成分の処理ができるためである。なお、前記酸素含有ガスの吹き込みは、酸素含有ガス吹込み専用又は後述する処理水の移送も可能な返送手段としても用いられるエアリフトポンプ等の酸素吹込み手段５０を用いることが好ましい。また、前記酸素含有ガスの吹き込みは、図１に示すように、pH調整前に行っても良いし、図３に示すように、pHの調整と同時に行っても良い。

ここで、前記酸素含有ガス５１を吹き込むための酸素吹込み手段５０としては、酸素含有ガス５１を吹き込むことで前記取り出した処理水３１の溶存酸素濃度を上昇させることができるものであれば特に限定はせず、任意の手段を用いることができるが、前記酸素含有ガス５１を吹き込みつつ、処理水の一部３１について取り出すこともできる点から、前記酸素吹込み手段５０は、エアリフトポンプを用いることが好ましい。

さらに、前記取り出した処理水３１は、前記廃水２０と混合する前に、そのpHを調整することが好ましい。前記廃水２０のpHは一般的に高く（10〜12.5程度）、前記取り出した処理水３１と混合した後、pHを中性から弱酸性の範囲に調整すると、前記長尺空間１０内では、前記微生物の活性が低下することなく、十分にＣＯＤ成分の処理ができるからである。また、pH調整に用いられるpH調整剤７１は、通常、硫酸等の酸である場合が多く、前記廃水２０と混合した後、又は混合すると同時に前記pH調整剤７１を添加した場合、前記廃水２０が前記取り出した処理水３１によって十分に希釈されていないため、硫化物イオンとpH調整剤７１とが反応し、硫化水素ガスが発生する恐れがあるためである。
ここで、pHの調整に用いられる前記pH調整剤７１としては、硫酸以外にも、塩酸等の酸でも良く、廃水２０のイオウ系ＣＯＤ成分の濃度が高い場合には、取り出した処理水３１のpHが低くなるため、水酸化ナトリウム等のアルカリを用いることもできる。前記取り出した処理水３１の水質が変動する場合に備えて、酸とアルカリの両方を準備することがより好適である。

なお、前述のとおり、前記取り出した処理水３１のpHの調整は、図１に示すように、混合槽５０内で前記廃水２０と混合する前に、pH調整槽７０内で行われることが好ましい。pH調整槽７０とは、前記取り出した処理水３１を溜めて、前記pH調整剤７１を添加する作業を行うための槽であり、前記取り出した処理水３１のpHの効果的な調整が可能であればよく、その大きさや形状等は特に限定されない。

さらに、前記取り出した処理水３１のpHは、図１に示すように、前記長尺空間１０内の下流域でのpHをpH計６１で測定し、その測定結果をもとに調整することが好ましい。前記長尺空間１０内の下流域でのpHを測定すれば、pHを調整する直前の前記取り出した処理水３１のpHを把握できるため、容易かつ確実なpHの調整が可能となるからである。なお、前記取り出した処理水３１のpHの調整は、具体的には、図１に示すように、制御手段６０を用いて行うことができる。前記長尺空間１０内の下流域に設けられたpH計６１によって測定したpHの結果をもとに、前記取り出した処理水３１に添加するpH調整剤７１の量の調整を図ることができる。

また、溶存酸素濃度が反応の制限因子とならない条件で、前記長尺空間１０内の下流域端でのｐＨが低すぎる場合には、一般的な放流基準が5.8〜8.6であるので、生物活性上また、放流水質上好ましくないので、取り出す水量を増大する、あるいはｐＨ調整槽７０におけるpHの設定値を上げてｐＨ調整剤７１として酸を用いる場合の投入量を減ずればよい。一方、前記長尺空間１０内の下流域端でのpHが高すぎる場合には、一般的な放流基準を満たすべく、取り出し処理水量を減少する、あるいはpH調整槽７０におけるpH設定値を下げてpH調整剤７１として酸を用いる場合の投入量を増大すればよい。

なお、前記処理水の一部３１は、前記長尺空間１０内を通過した処理水３０から取り出され、廃水２０と混合された後、長尺空間１０内の上流域へと戻され、長尺空間１０内を再度通過する。また、処理水の一部３１を取り出すための返送手段９０としては、例えば、図１に示すように、水路９１及びエアリフトポンプ５０、図３に示すように、ポンプ９２等を用いることができる。

また、前記取り出す処理水３１の水量は、前記廃水２０と混合する前に、前記長尺空間１０内の下流域でのpH及び／又は溶存酸素濃度を測定し、その測定結果をもとに調整することが好ましい。前記長尺空間１０内の下流域でのpH及び／又は溶存酸素濃度を測定すれば、取り出される直前の前記取り出す処理水３１のpH及び／又は溶存酸素濃度を把握できるため、容易かつ確実な水量の調整が可能となるからである。
具体的には、前記取り出す処理水３１の水量は、廃水２０の水量に対して1〜50倍の範囲であることがより好ましい。前記取り出す処理水３１の水量が廃水２０の水量に対して1倍以上の場合、本発明の効果が十分に得られ、一方、廃水２０の水量に対して50倍以下とすると、本発明の効果が十分に得られ、必要以上に取り出す処理水を上昇させて運転を行うこともなく、省エネルギーの観点で有効だからである。なお、前記取り出す処理水３１の水量の調整は、図１に示すように、制御手段６０を用いて行うことができる。前記長尺空間１０内の下流域に設けられたpH計６１及び／又は溶存酸素濃度計６４によって測定したpH及び／又は溶存酸素濃度をもとに、前記廃水２０と混合するための取り出す処理水３１の水量の調整を図る。

また、ｐＨが反応の制限因子とならない条件で、前記長尺空間内１０の下流域での溶存酸素が低すぎる（例えば1mg／L以下）場合には、生物活性上好ましくないので、酸素含有ガス５１の吹き込み量の増大及び／又は取り出す処理水３１の水量の増大が有効である。

例えば、前記取り出す処理水３１の水量を制御する方法としては、前記長尺空間１０内の上流側から下流側への一回の移動当りの処理量を利用する方法もある。溶存酸素濃度は、水温や共存物質の影響を受けるため、厳密な論議はできないが、前記長尺空間１０に流入させる、廃水２０と取り出した処理水３１との混合した水４０の溶存酸素濃度を5mg／L程度まで上昇させ、長尺空間１０内の下流域での溶存酸素濃度が1mg／L程度となる条件にするためには、4mg／L程度の溶存酸素が消費されることになり、ＣＯＤ成分は4mg／L酸化されたとすると、一循環当り、4mg／LのＣＯＤ成分の除去が可能ということになる。よって、廃水２０のＣＯＤを50mg／L、処理水３０のＣＯＤを10mg／Lとすれば、40mg／LのＣＯＤを除去することになるが、これは、１０回の循環で処理できることになる。よって、前記取り出す処理水３１の水量を廃水２０の水量に対して9倍程度とすればよい計算になる。なお、実際には、空気（大気）からの酸素溶解もあるので、上述の計算値よりは前記取り出す処理水の水量を少なく設定できる場合が多い。

また、前記取り出した処理水３１を、前記長尺空間１０内を通過させる前に、前記廃水２０と混合することが必須となる。前記取り出した処理水３１と前記廃水２０との混合は、混合槽８０内で行われ、該混合槽８０から前記長尺空間１０内へ前記取り出した処理水３１と廃水２０とを混合した水４０を流入させる。

さらに、前記混合槽８０では、前記取り出した処理水３１と廃水２０との混合によって、硫化水素ガスが発生しやすい条件となっていることから、前記混合槽８０の上部を開放とせず、発生した硫化水素ガスを少しずつ抜き出し、処理することが好ましい。硫化水素ガスの処理方法としては、アルカリ吸収や、アルカリ吸収後の液を次亜塩素酸酸化させる方法等の市販、公知の技術を活用すればよい。なお、前記pH調整槽７０においても、同様に硫化水素ガスが発生する可能性がある場合には、上部を開放とせず、発生した硫化水素の処理を行うことが好ましい。さらに、処理設備の立ち上げ時などの長尺空間１０における微生物処理が不十分な場合には、エアリフトポンプ５０を用いた際、ポンプからの排ガスに含まれる硫化水素ガスの濃度が上昇する可能性がある。前記エアリフトポンプ５０は、排ガス量が大きいため、この排ガスについても硫化水素の処理を行うことが好ましい。ただし、エアリフトポンプ５０の排ガス中の硫化水素発生は、前述の微生物処理能力が低い場合に限られる問題である。また、処理量の絶対量である負荷を徐々に上昇させるなどの運転上の方策で、硫化水素ガスの発生を抑制することも可能である。

なお、前記処理水３０の外部への搬送は、図１に示すように、前記エアリフトポンプ５０によって溶存酸素濃度を高めた後としても、図２に示すように、前記長尺空間１０から直接としても構わない。さらに、図示はしていないが、外部に搬送する前記処理水３０を監視するための水槽を設置し、処理水が放流基準を満足していることを確認してから放流することが好ましく、監視水槽にｐＨ調整機能を持たせたり、監視水槽の前段にpH調整槽を設けても構わない。

また、上述の本発明による廃水の処理方法を実現するための、本発明による硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理装置は、図１に示すように、微生物の担持が可能な少なくとも１つの微生物担持材１１を具える水路又は水槽等の長尺空間１０内に、硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水２０を通過させて、該廃水２０中のＣＯＤ成分を生物学的に処理する装置１であって、前記廃水２０を供給する例えばポンプ等の廃水供給手段２１と、前記長尺空間１０内を通過した処理水３０の一部を取り出す返送手段９０と、取り出した処理水３１と廃水２０とを混合した後、混合した水を前記長尺空間１０内へ流入させる混合槽８０とを具えることを特徴とする。

上述したところは、この発明の実施形態の一例を示したにすぎず、請求の範囲において種々の変更を加えることができる。

本発明の実施例及び比較例について説明する。
（実施例１）
実施例１は、図５に示す、８１本の微生物担持材１１を具える水路（長尺空間）１０（全長：7ｍ、幅：0.9ｍ、水深：0.3ｍ）と、図１に示すように、廃水２０を供給するポンプ（廃水供給手段）２１と、前記水路１０内を通過した処理水３０の一部を前記水路１０より取り出し、水路１０の上流側へと返送する返送手段９０と、取り出した処理水３１と廃水２０とを混合し、混合した水４０を前記水路１０内へ流入させる混合槽８０と、前記取り出した処理水３１に酸素含有ガスを吹き込こむエアポンプリフト５０と、前記取り出した処理水３１のpHを調整するためのpH調整槽７０と、前記pHの調整及び取り出した処理水３１の水量の調整を図るための制御手段６０とを具える処理装置１を用いて、廃水２０の処理を４週間に亘って実施した。
なお、前記廃水２０は、実際のスラグヤードの廃水を用いた。この廃水のＣＯＤ濃度は65mg／L、pHは11.9、廃水の供給量は15L／分であった。
また、取り出す処理水３１の水量は、75L／分とし、後述する評価については、前記取り出す処理水の水量を75L／分を確保できるようになった後、つまり処理が安定状態に達した後に、評価を行った。

（比較例１）
比較例１は、図６(ａ)に示すように、81本の微生物担持材１１（図５）を具える水路（長尺空間）１００（全長：7ｍ、幅：0.9ｍ、水深：0.3ｍ）と、廃水２０のpHを調整するためのpH調整槽７００と、pH調整槽７００中の前記廃水２０に酸素含有ガスを吹き込こむエアポンプリフト５００とを具えるＣＯＤ成分を含有する廃水の処理装置を用いて、廃水２０の処理を４週間に亘って実施した。
なお、前記廃水２０は、実施例１と同様に、実際のスラグヤードから廃水を用い、ＣＯＤ濃度は65mg／L、pHは11.9、廃水の供給量は15L／分であった。

（比較例２）
比較例２は、図６(ｂ)に示すように、81本の微生物担持材１１（図５）を具える水路（長尺空間）１００（全長：7ｍ、幅：0.9ｍ、水深：0.3ｍ）と、廃水２０のpHを調整するためのpH調整槽７００と、エアポンプリフト５００によって前記廃水２０に酸素含有ガスを吹き込こむ酸素溶解槽６００とを具えるＣＯＤ成分を含有する廃水の処理装置を用いて、廃水２０の処理を４週間に亘って実施した。
なお、前記廃水２０は、実施例１と同様に、実際のスラグヤードから廃水を用い、ＣＯＤ濃度は65mg／L、pHは11.9、廃水の供給量は15L／分であった。

実施例及び各比較例の結果について評価を行った。
（評価方法）
（１）水路１０に流入させる直前、水路１０中を3.5m通過したとき、及び、水路１０を通過した直後の、廃水２０、混合水４０、処理水３０、３００を回収し、ＣＯＤ濃度（mg／L）を測定した。測定結果を表１に示す。
（２）水路１０に流入させる直前、水路１０中を3.5m通過したとき、及び、水路１０を通過した直後の、廃水２０、混合水４０、処理水３０、３００を回収し、pHを測定した。測定結果を表１に示す。
（３）水路１０に流入させる直前、水路１０中を3.5m通過したとき、及び、水路１０を通過した直後の、廃水２０、混合水４０、処理水３０、３００を回収し、溶存酸素濃度（mg／L）を測定した。測定結果を表１に示す。
（４）廃水の処理中に、混合槽、pH調整槽又は酸素溶解槽で発生した硫化水素の量（容量ppm）を測定した。測定結果を表１に示す。

表１の結果より、ＣＯＤ濃度（mg/L）については、実施例１では、水路を進むにつれてＣＯＤ濃度（mg／L）が低下し（15.8→8.7→4.1）、有効にＣＯＤ成分が処理されていることがわかった。一方、比較例１及び２については、水路中を3.5m通過するまではＣＯＤ濃度（mg／L）が低下している（55→39、61→41）ものの、水路3.5m通過時点から通路を出るまでの間では、ほとんど変化がなく（39→38、41→40）、水路の下流側で微生物による処理がほとんど行われていないことがわかった。
また、pH及び溶存酸素濃度（mg／L）については、実施例１では、水路の通過前から通過後まで、ほぼ一定の値を示すのに対して、比較例１及び２では、pH及び溶存酸素濃度のいずれについても通路を通過した後では、大きく低下していることがわかった。このpH及び溶存酸素濃度の低下により、微生物によるＣＯＤ成分の処理が行われず、実施例１のＣＯＤ濃度の結果と比べて大きな差が出たものと考えられる。
さらに、硫化水素の発生については、実施例１については、有効に低減できているものの、比較例１及び２については、pH調整層において多くの硫化水素が発生していることがわかった。
また、各実施例及び比較例では、いずれも、水路に投入した廃水が15L／分、廃水のＣＯＤ濃度が65mg／Lであるが、実施例１では、取り出す処理水を75L／分としているため、比較例１及び２の約４倍の速度で廃水を含んだ混合水を処理していることになる。

本発明によれば、高濃度のＣＯＤ成分を含有する場合であっても、確実かつ迅速に処理できる硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理方法及び処理装置を提供することが可能である。

１ 硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理装置
１０、１００ 長尺空間、水路
１１ 微生物担持材
１２ 攪拌手段
１３ 開口部
２０ 廃水
２１ 廃水供給手段
３０ 処理水
３１ 処理水の一部、取り出した処理水
４０ 廃水と取り出した処理水を混合した水
５０、５００ 酸素吹込み手段、エアリフトポンプ
５１ 酸素含有ガス
６０、６００ 返送手段
６１、６３ pH計
６４ 溶存酸素計
７０、７００ pH調整槽
７１ pH調整剤
８０ 混合槽
９０ 返送手段
９１ 水路
９２ ポンプ
１００ 制御装置
１２０ 硫化水素濃度計

Claims (13)

1. 微生物の担持が可能な少なくとも１つの微生物担持材を具える長尺空間内に、硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水を通過させて、該廃水中のＣＯＤ成分を生物学的に処理する方法であって、
   前記長尺空間内を通過した後の処理水の一部を取り出し、前記廃水と混合した後、前記長尺空間内を通過させることを特徴とする硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理方法。
2. 前記取り出した処理水は、前記廃水と混合する前に、酸素含有ガスを吹き込んで、溶存酸素濃度を上昇させる請求項１記載の硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理方法。
3. 前記酸素含有ガスの吹き込みは、エアリフトポンプを用いる請求項２記載の硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理方法。
4. 前記取り出した処理水は、前記廃水と混合する前に、そのpHを調整する請求項１、２又は３記載の硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理方法。
5. 前記取り出した処理水のpHは、前記長尺空間内の下流域でのpHを測定し、その測定結果をもとに調整する請求項４記載の硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理方法。
6. 前記取り出す処理水の水量は、前記廃水と混合する前に、前記長尺空間内の下流域でのpH及び／又は溶存酸素濃度を測定し、その測定結果をもとに調整する請求項１〜５のいずれか１項記載の硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理方法。
7. 微生物の担持が可能な少なくとも１つの微生物担持材を具える長尺空間内に、硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水を通過させて、該廃水中のＣＯＤ成分を生物学的に処理する装置であって、
   前記廃水を供給する廃水供給手段と、前記長尺空間内を通過した処理水の一部を取り出す返送手段と、取り出した処理水と前記廃水とを混合した後、前記混合した水を前記長尺空間内へ流入させる混合槽とを具えることを特徴とする硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理装置。
8. 前記取り出した処理水に酸素含有ガスを吹き込こむ酸素吹込み手段をさらに具える請求項７記載の硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理装置。
9. 前記酸素吹込み手段は、エアリフトポンプである請求項８記載の硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理装置。
10. 前記取り出した処理水のpHを調整するためのpH調整槽をさらに具える請求項７〜９のいずれか１項記載の硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理装置。
11. 前記取り出した処理水のpHを制御するための制御手段をさらに具える請求項１０記載の硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理装置。
12. 前記取り出す処理水の水量を制御するための制御手段をさらに具える請求項７〜１１のいずれか１項記載の硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理装置。
13. 前記長尺空間は、前記長尺空間中を通過する廃水を攪拌する攪拌手段をさらに具える請求項８〜１２のいずれか１項記載の硫黄系ＣＯＤ成分を含有する廃水の処理装置。

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