JP2011136296A

JP2011136296A - 有色排水の脱色処理方法および脱色処理装置

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Publication number: JP2011136296A
Application number: JP2009298419A
Authority: JP
Inventors: Tadafusa Uchida; 只房内田
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2009-12-28
Filing date: 2009-12-28
Publication date: 2011-07-14

Abstract

【課題】染色排水のみならず飲料水排水にも適用可能で安価な有色排水の脱色処理方法および脱色処理装置を提供する。
【解決手段】有色排水に塩素系酸化剤を添加しながら有色排水の酸化還元電位を測定し、脱色終点に対応する酸化還元電位で塩素系酸化剤の添加を停止する制御を行って脱色処理し（ステップＳ１）、脱色処理を経た排水にさらに還元剤を添加して残留塩素を還元する（ステップＳ２）。脱色処理を経た排水に還元剤を添加して残留塩素を還元するステップＳ２において、還元剤を添加しながら脱色処理を経た排水の酸化還元電位を測定し、測定したこの酸化還元電位に基づいて還元剤の添加を制御するようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、有色成分を含有した排水を脱色処理する有色排水の脱色処理方法および脱色処理装置に関するものである。

従来、有色排水の脱色処理方法として、凝集沈澱法、活性炭吸着法、オゾン脱色法が知られている。

凝集沈澱法は、凝集剤を大量に添加するため、薬品費や汚泥処分費などのランニングコストが高く、また、沈澱槽、脱水機等を配置するための広大な設備スペースを必要とするという問題がある。活性炭吸着法は、有色成分および有機物を吸着除去する際に活性炭の交換が頻繁になり、ランニングコストが高くなるという問題がある。また、オゾン脱色法は、酸素発生装置、オゾン発生装置等が必要でありイニシャルコストが非常に高くなるという問題がある。

これに対し、本発明者は、既に特許文献１に示す染色排水の脱色制御方法及び脱色制御装置並びに排水処理システムを提案しており、これにより、上記の従来の脱色処理方法の問題点の解決を図っている。

図８に示すように、特許文献１に示す脱色制御装置は、所定の処理を施された染色排水に塩素系酸化剤を添加して脱色を行う第１脱色槽１および第２脱色槽２と、還元剤を添加して染色排水の還元を行う還元槽３と、処理水を監視する監視槽４とを備え、流通口で互いに連通している。

第１脱色槽１および第２脱色槽２には塩素系酸化剤貯槽５ａ、５ｂから塩素系酸化剤が注入される。第１脱色槽１および第２脱色槽２の酸化還元電位（ＯＲＰ）は、酸化還元電位計６ａ、６ｂにより測定され、測定信号は制御部７に入力される。制御部７は、脱色終点の直前に対応するＯＲＰで塩素系酸化剤の添加を停止する制御を電磁弁８ａ、８ｂを介して行う。このようにすることで、脱色終点で確実に塩素系酸化剤の添加を終了できる。

また、還元槽３には還元剤貯槽５ｃからの還元剤が供給される。還元槽３の残留塩素濃度は、残留塩素濃度計６ｃにより測定され、測定信号は制御部７に入力される。制御部７は、予め定めた設定値に応じて還元剤の添加量を可変する制御を電磁弁８ｃを介して行う。このようにして余剰塩素の中和を行う。なお、監視槽４には、処理水のｐＨと残留塩素濃度を監視するｐＨ計６ｄと残留塩素濃度計６ｅが設けられている。

特開２００７−２９７９７号公報

ところで、上記の従来の特許文献１の方法および装置は、染色工場からの染色排水への適用を前提として提案したもので、飲料水排水への適用性については明らかではない。このため、飲料水排水へも適用可能で脱色処理技術の開発が求められていた。また、脱色処理に係るランニングコストをより一層低減することができる技術の開発が求められていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、染色排水のみならず飲料水排水にも適用可能で安価な有色排水の脱色処理方法および脱色処理装置を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項１に係る有色排水の脱色処理方法は、有色排水に塩素系酸化剤を添加しながら前記有色排水の酸化還元電位を測定し、脱色終点に対応する酸化還元電位で前記塩素系酸化剤の添加を停止する制御を行って脱色処理し、前記脱色処理を経た排水にさらに還元剤を添加して残留塩素を還元する有色排水の脱色処理方法において、前記脱色処理を経た排水に前記還元剤を添加して残留塩素を還元する際に、前記還元剤を添加しながら前記脱色処理を経た排水の酸化還元電位を測定し、測定したこの酸化還元電位に基づいて前記還元剤の添加を制御することを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る有色排水の脱色処理方法は、上述した請求項１において、前記脱色処理を経た排水に前記還元剤を添加しながら前記脱色処理を経た排水の酸化還元電位を測定し、残留塩素の還元終点に対応する酸化還元電位で前記還元剤の添加を停止制御することを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る有色排水の脱色処理方法は、上述した請求項２において、前記残留塩素の還元終点に対応する酸化還元電位を、５００〜６００ｍＶの範囲の電位としたことを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る有色排水の脱色処理方法は、上述した請求項１〜３のいずれか一つにおいて、前記脱色終点に対応する酸化還元電位を、８００ｍＶとしたことを特徴とする。

また、本発明の請求項５に係る有色排水の脱色処理方法は、上述した請求項１〜４のいずれか一つにおいて、前記有色排水は、染色排水または飲料水排水であることを特徴とする。

また、本発明の請求項６に係る有色排水の脱色処理装置は、有色排水に塩素系酸化剤を添加しながら前記有色排水の酸化還元電位を測定し、脱色終点に対応する酸化還元電位で前記塩素系酸化剤の添加を停止する制御を行って脱色処理し、前記脱色処理を経た排水にさらに還元剤を添加して残留塩素を還元する有色排水の脱色処理装置において、前記脱色処理を経た排水に前記還元剤を添加して残留塩素を還元する際に、前記還元剤を添加しながら前記脱色処理を経た排水の酸化還元電位を測定し、測定したこの酸化還元電位に基づいて前記還元剤の添加を制御する制御部を備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項７に係る有色排水の脱色処理装置は、上述した請求項６において、前記制御部は、前記脱色処理を経た排水に前記還元剤を添加しながら前記脱色処理を経た排水の酸化還元電位を測定し、残留塩素の還元終点に対応する酸化還元電位で前記還元剤の添加を停止制御することを特徴とする。

また、本発明の請求項８に係る有色排水の脱色処理装置は、上述した請求項７において、前記残留塩素の還元終点に対応する酸化還元電位を、５００〜６００ｍＶの範囲の電位としたことを特徴とする。

また、本発明の請求項９に係る有色排水の脱色処理装置は、上述した請求項６〜８のいずれか一つにおいて、前記脱色終点に対応する酸化還元電位を、８００ｍＶとしたことを特徴とする。

また、本発明の請求項１０に係る有色排水の脱色処理装置は、上述した請求項６〜９のいずれか一つにおいて、前記有色排水は、染色排水または飲料水排水であることを特徴とする。

本発明によれば、有色排水に塩素系酸化剤を添加しながら前記有色排水の酸化還元電位を測定し、脱色終点に対応する酸化還元電位で前記塩素系酸化剤の添加を停止する制御を行って脱色処理し、前記脱色処理を経た排水にさらに還元剤を添加して残留塩素を還元する有色排水の脱色処理方法において、前記脱色処理を経た排水に前記還元剤を添加して残留塩素を還元する際に、前記還元剤を添加しながら前記脱色処理を経た排水の酸化還元電位を測定し、測定したこの酸化還元電位に基づいて前記還元剤の添加を制御する。

このような制御により、染色排水のみならず飲料水排水のような有色排水の脱色処理において、塩素系酸化剤および還元剤を過不足なく添加することができ、ランニングコストを低減することができる。したがって、染色排水のみならず飲料水排水にも適用可能で安価な有色排水の脱色処理方法および脱色処理装置を提供することができる。

図１は、本発明に係る有色排水の脱色処理方法の実施例を示す概略フローチャート図である。図２は、本発明に係る有色排水の脱色処理装置の構成図である。図３は、本発明に係る有色排水の脱色処理方法の実施例を示す詳細フローチャート図である。図４は、飲料水排水に対する塩素添加量とＯＲＰ、色度の関係を示すグラフ図である。図５は、脱色処理済排水に対するチオ硫酸ナトリウム添加量とＯＲＰ、全残留塩素の関係を示すグラフ図である。図６は、脱色処理済排水に対するチオ硫酸ナトリウム添加量とＯＲＰ、全残留塩素の関係を示すグラフ図である。図７は、脱色処理済排水に対するチオ硫酸ナトリウム添加量とＯＲＰ、全残留塩素の関係を示すグラフ図である。図８は、従来の有色排水の脱色処理装置の構成図である。

以下に、本発明に係る有色排水の脱色処理方法および脱色処理装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１に示すように、本発明に係る有色排水の脱色処理方法は、有色排水に塩素系酸化剤を添加して脱色処理し（ステップＳ１）、脱色処理を経た排水にさらに還元剤を添加して残留塩素を還元処理するものである（ステップＳ２）。本発明の脱色処理方法は、染色工場から排出される染色排水のみならず飲料水排水のような有色排水もその適用対象としている。

ここで、塩素系酸化剤の添加量は、有色排水の酸化還元電位（ＯＲＰ）に基づいて制御する。脱色終点に対応するＯＲＰで塩素系酸化剤の添加を停止制御してもよい。還元剤の添加量は、脱色処理を経た排水の酸化還元電位（ＯＲＰ）に基づいて制御する。

次に、上記の方法を実施可能な本発明の有色排水の脱色処理装置について説明する。
図２に示すように、本発明に係る有色排水の脱色処理装置１０は、所定の処理が施された有色排水に塩素系酸化剤を添加して脱色を行う第１脱色槽１２および第２脱色槽１４と、還元剤を添加して脱色処理済排水の還元を行う還元槽１６と、処理水を監視する監視槽１８とを備えており、これらは流通口４４、４６、４８で互いに連通している。

また、本発明の有色排水の脱色処理装置１０は、第１脱色槽１２および第２脱色槽１４に対して塩素系酸化剤を供給する塩素系酸化剤貯槽２２、２４と、還元槽１６に対して還元剤を供給する還元剤貯槽２６とをさらに備える。塩素系酸化剤の供給量および還元剤の供給量は、それぞれ電磁弁３８、４０、４２を介して制御部２０により制御される。第１脱色槽１２、第２脱色槽１４、還元槽１６内の処理水は、攪拌用のモータＭで攪拌されるようにしてある。

第１脱色槽１２、第２脱色槽１４、還元槽１６には、処理水の酸化還元電位（ＯＲＰ）を測定する酸化還元電位計２８、３０、３２がそれぞれ設けてある。第１脱色槽１２、第２脱色槽１４の酸化還元電位計２８、３０は、処理水の色度の状態を把握するためのものである。還元槽１６の酸化還元電位計３２は、処理水の残留塩素濃度の状態を把握するためのものである。なお、監視槽１８には、処理水のｐＨを監視するｐＨ計３４と、残留塩素を監視する残留塩素計３６も設けられている。酸化還元電位計２８、３０、３２、残留塩素計３６、ｐＨ計３４からの測定信号は、制御部２０に入力される。

制御部２０は、酸化還元電位計２８、３０、３２からの測定信号に応じて電磁弁３８、４０、４２を開閉し、塩素系酸化剤および還元剤の添加量の制御を行う。あるいは、これらの電磁弁３８、４０、４２の下流側に設けられたポンプＰの電源をそれぞれオンまたはオフすることによって、塩素系酸化剤または還元剤の添加量を制御してもよい。なお、制御部２０は、ｐＨ計３４および残留塩素計３６からの測定信号に基づいて、処理水の放流および図示しない原水調整槽への戻りの制御も行う。

塩素系酸化剤としては、次亜塩素酸ナトリウム、さらし粉、次亜塩素酸カルシウム等を好適に使用することができ、これらを水溶液で使用するのが好ましい。また、還元剤としては、チオ硫酸ナトリウム、重亜硫酸ナトリウム等を好適に使用することができる。なお、以下の説明では、塩素系酸化剤として次亜塩素酸ナトリウムを、還元剤としてチオ硫酸ナトリウムをそれぞれ使用した場合について説明する。

以上のように構成された本発明の脱色処理装置１０で有色排水の脱色処理を行う場合の手順について説明する。

図３に示すように、処理対象とする排水中にＳＳ（懸濁物質）が多い場合に、まず前処理として、ろ過原水槽の有色排水に対してろ過機を用いてＳＳ除去処理を行う。但し、ろ過機の有無により、後段の脱色方法、装置の構成が変わるものではない。次に、ＳＳ除去処理後の有色排水を第１脱色槽１２に導入する。第１脱色槽１２において次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）を添加し、酸化還元電位（ＯＲＰ）に基づいて添加量を制御しながら荒脱色した後、第２脱色槽１４において同様に次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）を添加し、酸化還元電位（ＯＲＰ）に基づいて添加量を制御しながら精密脱色する。

続いて、還元槽１６でチオ硫酸ナトリウム（Ｎａ_２Ｓ_２Ｏ_３）を添加し、酸化還元電位（ＯＲＰ）に基づいて添加量を制御しながら余剰の残留塩素について還元中和する。最後に、監視槽１８からｐＨおよび残留塩素に応じて処理水を河川等へ放流する。

ここで、酸化還元電位（ＯＲＰ）に基づく添加量の制御においては、次亜塩素酸ナトリウム（塩素系酸化剤）の添加量と、有色排水の酸化還元電位との関係を予め求めておく。また、チオ硫酸ナトリウム（還元剤）の添加量と、脱色処理済排水の酸化還元電位との関係を予め求めておく。

こうした添加量と酸化還元電位（ＯＲＰ）との関係については、本発明者は、有色排水である飲料水排水に対する脱色処理および還元処理の実験を行って確認している。以下に、この関係について説明する。

図４は、清涼飲料水排水に対する塩素添加量（塩素系酸化剤の添加量に対応）と酸化還元電位（ＯＲＰ）、色度の関係を示したグラフであり、初期の色度、ＯＲＰが異なる４原水の結果（実験Ｉ、実験ＩＶ、５倍希釈、無希釈と表記）について示したものである。図４に示すように、初期の色度、ＯＲＰの異なる原水に対して、いずれの実験も添加有効塩素（塩素添加量に対応）とともにＯＲＰが急上昇し、約８００ｍＶ程度で脱色が終了することが判る。このことは、飲料水排水の脱色処理においても、特許文献１で開示した染色排水と同様に、塩素添加量をＯＲＰに基づいて制御可能であることを示している。

図５〜図７は、いずれも清涼飲料水排水の脱色処理済排水に対するチオ硫酸ナトリウム（Ｎａ_２Ｓ_２Ｏ_３）添加量と酸化還元電位（ＯＲＰ）、全残留塩素の関係を示したグラフである。具体的には、図５は清涼飲料水排水の無希釈水を用いた場合、図６は清涼飲料水排水の５倍希釈水を用いた場合、図７は塩素濃度が７５、４５ｐｐｍの清涼飲料水排水を用いた場合（図中、実験ＩＶと表記）のグラフである。

図５〜図７に示すように、いずれの実験もＯＲＰは５００〜６００ｍＶ程度で急激に低下し、全残留塩素はほぼゼロとなることが判る。このことは、少なくとも飲料水排水の脱色処理において、チオ硫酸ナトリウムの添加量をＯＲＰに基づいて制御可能であることを示している。

つまり、脱色の終点付近では、塩素系酸化剤の添加により酸化還元電位（ＯＲＰ）が急激に増加する現象が起こることから、終点の酸化還元電位を制御値として設定することにより、少量の塩素系酸化剤の添加で酸化還元電位が上昇し、塩素系酸化剤の過剰添加が起こり難く、制御が容易になる。

このような脱色終点に対応する酸化還元電位（ＯＲＰ）は次のように求める。
すなわち、有色排水に塩素系酸化剤を添加しながら有色排水の酸化還元電位を測定し、脱色終点に対応する酸化還元電位を求める（例えば図４の８００ｍＶ）。求めた酸化還元電位を制御値として設定し、この制御値を目標に塩素系酸化剤の添加および添加の停止を制御することができる。

そして、脱色終点に対応する制御値を制御部２０に入力しておく。脱色処理において第１脱色槽１２、第２脱色槽１４内の酸化還元電位（ＯＲＰ）を酸化還元電位計２８、３０で測定し、制御部２０に入力する。酸化還元電位が急激に増大し始めた場合には、制御部２０が電磁弁３８、４０またはポンプＰをオンまたはオフすることにより、塩素系酸化剤の添加量を制御する。

一方、還元の終点付近では、還元剤の添加により酸化還元電位（ＯＲＰ）が急激に低下する現象が起こることから、終点の酸化還元電位を制御値として設定することにより、少量の還元剤の添加で酸化還元電位が低下し、還元剤の過剰添加が起こり難く、制御が容易になる。

このような還元終点に対応する酸化還元電位（ＯＲＰ）は次のように求める。
すなわち、有色排水に還元剤を添加しながら有色排水の酸化還元電位を測定し、還元終点に対応する酸化還元電位を求める（例えば図５〜図７の５００〜６００ｍＶの範囲の電位）。求めた酸化還元電位を制御値として設定し、この制御値を目標に還元剤の添加および添加の停止を制御することができる。

そして、還元終点に対応する制御値を制御部２０に入力しておく。還元処理において還元槽内の酸化還元電位（ＯＲＰ）を酸化還元電位計３２で測定し、制御部２０に入力する。酸化還元電位が急激に低下し始めた場合には、制御部２０が電磁弁４２またはポンプＰをオンまたはオフすることにより、還元剤の添加量を制御する。

このように、脱色のために過剰な塩素系酸化剤を添加する必要がなく、残留塩素を還元するための還元剤の使用量も減少させることができるので、使用する薬剤のコストを低減することができる。また、還元のために過剰な還元剤を添加する必要がなく、使用する薬剤のコストを低減することができる。さらに、最終的に処理水を河川に放流する場合にも、環境保全上望ましい。なお、第１脱色槽１２でほとんど排水が脱色され、着色が認められない場合には、塩素系酸化剤の注入を止めてもよい。第２脱色槽１４を第１脱色槽１２と併用することにより、処理水の着色状況に応じた脱色処理が可能となる。また、排水のｐＨが中性領域にない場合には（酸またはアルカリ性の排水）、第１脱色槽１２にｐＨ計を設置し、酸、アルカリを添加し、中和することもある。

次に、本発明により得られる効果について説明する。
イニシャルコストについては、ある清涼飲料水排水の脱色処理に本発明を用いた場合と、従来の処理方法を用いた場合とで試算を行い比較すると、本発明による脱色処理に係るイニシャルコストが１００であるのに対して、従来のオゾン脱色法のコストは２３０、凝集沈澱法のコストは２６０となった。このように、本発明によれば、これらの従来の処理方法に比べてイニシャルコストが安価な設備を用いて脱色処理を行うことができる。

ランニングコストについては、脱色処理において、酸化還元電位（ＯＲＰ）に基づいて塩素系酸化剤の添加量を制御するとともに、還元処理において、酸化還元電位（ＯＲＰ）に基づいて還元剤の添加量を制御するので、塩素系酸化剤および還元剤を過不足なく添加することができ、塩素系酸化剤および還元剤の使用量の無駄を廃し、ランニングコストを低減することができる。

以上説明したように、本発明によれば、有色排水に塩素系酸化剤を添加しながら前記有色排水の酸化還元電位を測定し、脱色終点に対応する酸化還元電位で前記塩素系酸化剤の添加を停止する制御を行って脱色処理し、前記脱色処理を経た排水にさらに還元剤を添加して残留塩素を還元する有色排水の脱色処理方法において、前記脱色処理を経た排水に前記還元剤を添加して残留塩素を還元する際に、前記還元剤を添加しながら前記脱色処理を経た排水の酸化還元電位を測定し、測定したこの酸化還元電位に基づいて前記還元剤の添加を制御する。

以上のように、本発明に係る有色排水の脱色処理方法および脱色処理装置は、有色成分を含有した染色排水や飲料水排水を安価に脱色処理するのに有用であり、特に、脱色処理に係るランニングコストを低減するのに適している。

１０有色排水の脱色処理装置
１２第１脱色槽
１４第２脱色槽
１６還元槽
１８監視槽
２０制御部
２２，２４塩素系酸化剤貯槽
２６還元剤貯槽
２８，３０，３２酸化還元電位計
３６残留塩素計
３４ｐＨ計
３８，４０，４２電磁弁
４４，４６，４８流通口

Claims

有色排水に塩素系酸化剤を添加しながら前記有色排水の酸化還元電位を測定し、脱色終点に対応する酸化還元電位で前記塩素系酸化剤の添加を停止する制御を行って脱色処理し、前記脱色処理を経た排水にさらに還元剤を添加して残留塩素を還元する有色排水の脱色処理方法において、
前記脱色処理を経た排水に前記還元剤を添加して残留塩素を還元する際に、前記還元剤を添加しながら前記脱色処理を経た排水の酸化還元電位を測定し、測定したこの酸化還元電位に基づいて前記還元剤の添加を制御することを特徴とする有色排水の脱色処理方法。
前記脱色処理を経た排水に前記還元剤を添加しながら前記脱色処理を経た排水の酸化還元電位を測定し、残留塩素の還元終点に対応する酸化還元電位で前記還元剤の添加を停止制御することを特徴とする請求項１に記載の有色排水の脱色処理方法。
前記残留塩素の還元終点に対応する酸化還元電位を、５００〜６００ｍＶの範囲の電位としたことを特徴とする請求項２に記載の有色排水の脱色処理方法。
前記脱色終点に対応する酸化還元電位を、８００ｍＶとしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の有色排水の脱色処理方法。
前記有色排水は、染色排水または飲料水排水であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の有色排水の脱色処理方法。
有色排水に塩素系酸化剤を添加しながら前記有色排水の酸化還元電位を測定し、脱色終点に対応する酸化還元電位で前記塩素系酸化剤の添加を停止する制御を行って脱色処理し、前記脱色処理を経た排水にさらに還元剤を添加して残留塩素を還元する有色排水の脱色処理装置において、
前記脱色処理を経た排水に前記還元剤を添加して残留塩素を還元する際に、前記還元剤を添加しながら前記脱色処理を経た排水の酸化還元電位を測定し、測定したこの酸化還元電位に基づいて前記還元剤の添加を制御する制御部を備えたことを特徴とする有色排水の脱色処理装置。
前記制御部は、前記脱色処理を経た排水に前記還元剤を添加しながら前記脱色処理を経た排水の酸化還元電位を測定し、残留塩素の還元終点に対応する酸化還元電位で前記還元剤の添加を停止制御することを特徴とする請求項６に記載の有色排水の脱色処理装置。
前記残留塩素の還元終点に対応する酸化還元電位を、５００〜６００ｍＶの範囲の電位としたことを特徴とする請求項７に記載の有色排水の脱色処理装置。
前記脱色終点に対応する酸化還元電位を、８００ｍＶとしたことを特徴とする請求項６〜８のいずれか一つに記載の有色排水の脱色処理装置。
前記有色排水は、染色排水または飲料水排水であることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一つに記載の有色排水の脱色処理装置。