JP2016215120A - 廃水処理設備 - Google Patents

Abstract

【課題】懸濁物質の処分が容易な廃水処理設備を提供する。【解決手段】廃水供給源１から廃水が供給される水路３と、水路３の下流端に接続された沈殿池４とを備え、水路３に廃水を濾過する濾過部材３１、３２が設けられている。水路３に廃水を流すと、廃水中の懸濁物質が濾過部材３１、３２に捕捉される。水路３への廃水の供給を停止すれば、水路３内において懸濁物質を乾燥できる。水路３から回収した乾燥後の懸濁物質はそのまま処分できるため、懸濁物質の処分が容易である。【選択図】図１

Description

本発明は、廃水処理設備に関する。さらに詳しくは、懸濁物質を含む廃水を処理するための廃水処理設備に関する。

鉱業廃水のなかには、重金属などの有害物質が含まれず、ｐＨ調整のみで系外に排出可能なものがある。採鉱操業がすでに終了している休廃止鉱山の廃水は、この例に当てはまる場合が多い。

休廃止鉱山の廃水の処理は、操業コストを抑えるために、安価な石灰乳（石灰に水を添加してスラリー状にしたもの）を用いてｐＨ調整を行うことが一般的である。石灰乳を廃水に添加すると中和澱物が発生する。そこで、発生した中和澱物を分離、除去した後に、廃水を系外に排出する必要がある。

廃水中の中和澱物は沈殿池を用いて分離、除去できる。具体的には、沈殿池において廃水を十分な時間静置させる。そうすると、中和澱物が沈降して沈殿池の底に堆積する。沈殿池の上澄み水を処理後水として系外に排出する。

沈殿池への廃水の供給を長期間継続すると、中和澱物の堆積により沈殿池が浅くなる。これにより、沈殿池おける廃水の滞留時間が短くなり、中和澱物の分離が不十分となる。これを防止するため、沈殿池の底に堆積した中和澱物を回収する作業が定期的に行われる。

沈殿池から回収した中和澱物は、そのまま処分するには水分量が多い。例えば、産業廃棄物の汚泥として排出するための処分業者受入基準（含水率８５％以下）を満たすように中和澱物を乾燥させた後に処分する必要がある。

中和澱物の乾燥処理は、操業コストを抑えるため、中和澱物をフレキシブルコンテナバッグに装入して一定期間保管し、自然乾燥させることで行われる。しかし、保管場所の降水量が多いと、フレキシブルコンテナバッグの内部に雨水が浸入することがあり、中和澱物が十分に乾燥しなくなる。そうすると、中和澱物の処分が進まず、中和澱物が装入されたフレキシブルコンテナバッグの数が増えて、保管場所が圧迫されるという問題がある。

特許文献１には、貯泥池内に排水管を敷設するとともに、排水管に連結した取水管を起立状態で設けることが開示されている。貯留池内に濁水を投入すると、取水管により濁水が脱水され、濾過水が排水管を通じて貯泥池の外に排出される。濁水中のスラッジは貯泥池内に堆積する。貯泥池がスラッジでいっぱいになった場合に、貯泥池を埋め立てる。そのため、濁水を長期間処理し続けるには、貯泥池用の土地を十分に確保しておく必要がある。

特開平１０−３３７４１４号公報

本発明は上記事情に鑑み、懸濁物質の処分が容易な廃水処理設備を提供することを目的とする。

第１発明の廃水処理設備は、懸濁物質を含む廃水の処理設備であって、廃水供給源から前記廃水が供給される水路と、前記水路の下流端に接続された沈殿池と、を備え、前記水路に、前記廃水を濾過する濾過部材が設けられていることを特徴とする。
第２発明の廃水処理設備は、第１発明において、前記濾過部材は、前記水路の底部に敷設された底部濾過部材と、前記水路の下流端に設けられた堰形濾過部材と、を備えることを特徴とする。
第３発明の廃水処理設備は、第２発明において、前記底部濾過部材は、砕石を敷き詰めた砕石層を備えることを特徴とする。
第４発明の廃水処理設備は、第３発明において、前記底部濾過部材は、前記砕石層の上面に設けられたシート状濾材を備えることを特徴とする。
第５発明の廃水処理設備は、第２、第３または第４発明において、前記堰形濾過部材は、線材で形成された篭の中に砕石を詰めた蛇篭であることを特徴とする。
第６発明の廃水処理設備は、第１、第２、第３、第４または第５発明において、複数の前記水路と、前記廃水供給源から前記廃水が供給される前記水路を切り替える切替部材と、を備え、前記複数の水路のうち少なくとも一つに、前記濾過部材が設けられていることを特徴とする。

第１発明によれば、水路に濾過部材が設けられているので、水路に廃水を流すと、廃水中の懸濁物質が濾過部材に捕捉される。水路への廃水の供給を停止すれば、水路内において懸濁物質を乾燥できる。水路から回収した乾燥後の懸濁物質はそのまま処分できるため、懸濁物質の処分が容易である。
第２発明によれば、堰形濾過部材が抵抗となり水路内の流速を低減できるので、廃水中の懸濁物質を水路内に沈降させることができる。水路への廃水の供給を停止すれば、堆積した懸濁物質の水分が底部濾過部材を通して排出されるので、懸濁物質を速く乾燥できる。
第３発明によれば、底部濾過部材が安価な砕石で形成されるので、設備コストを低減できる。
第４発明によれば、シート状濾材により砕石層を形成する砕石の間に入り込む懸濁物質の量が少なくなるので、懸濁物質の回収が容易である。
第５発明によれば、堰形濾過部材が安価な砕石で形成されるので、設備コストを低減できる。
第６発明によれば、廃水が供給される水路を切り替えることで、一部の水路で懸濁物質の乾燥を行っている間、他の水路に廃水を流すことができる。そのため、廃水の処理を停止することなく操業できる。

本発明の一実施形態に係る廃水処理設備Ａの平面図である。 水路３の縦断面図である。 （Ａ）は図２におけるIIIa-IIIa線矢視断面図、（Ｂ）は図２におけるIIIb-IIIb線矢視断面図である。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明の一実施形態に係る廃水処理設備Ａは、休廃止鉱山の廃水の処理設備である。休廃止鉱山の廃水にはｐＨ調整のために石灰乳が添加される。これにより廃水には中和澱物が含まれている。この中和澱物が特許請求の範囲に記載の「懸濁物質」に相当する。

（廃水処理設備Ａ）
まず、本実施形態の廃水処理設備Ａの構成を説明する。
図１に示すように、廃水処理設備Ａは、中和処理設備１と、配管２と、２本の水路３（３ａ、３ｂ）と、沈殿池４とを備えている。なお、図１中、白抜き矢印は廃水の流れを示す。

中和処理設備１は廃水に石灰乳を添加することでｐＨ調整を行う設備である。中和処理設備１から排出された廃水は水路３および沈殿池４で処理される。中和処理設備１が特許請求の範囲に記載の「廃水供給源」に相当する。

中和処理設備１から排出された廃水は、配管２を介して、２本の水路３ａ、３ｂのうちのいずれか一方に供給される。配管２は中和処理設備１と各水路３ａ、３ｂの上流端とを接続する分岐構造を有する。配管２にはバルブが設けられている。バルブの切り替えにより、廃水の供給先が切り替えられる。

配管２が特許請求の範囲に記載の「切替部材」に相当する。切替部材は廃水供給源から廃水が供給される水路３ａ、３ｂを切り替える機能を有していればよく、その構成は特に限定されない。例えば、バルブに代えてポンプを配管２に設け、ポンプの駆動切り替えにより廃水の供給先を切り替える構成としてもよい。

水路３は中和処理設備１と沈殿池４とを連結しており、中和処理設備１から供給された廃水を沈殿池４に導く。水路３の構成は後に詳説する。

沈殿池４は水路３の下流端に接続されている。沈殿池４は一般的な構成を有しており、廃水中の中和澱物を重力沈降させる。沈殿池４の上澄み水は処理後水として系外に排出される。

（水路３）
つぎに、水路３の構成を説明する。
なお、２本の水路３ａ、３ｂはいずれも同様の構成を有する。以下ではこれらを区別することなく水路３として説明する。

図２および図３に示すように、水路３は断面略Ｕ字形の一般的な水路である。水路３は例えば鉄筋コンクリート製であるが、その素材は特に限定されない。水路３は直線状であってもよいし、途中で屈曲してもよい。水路３の上面は開放されているか、グレーチングにより蓋がされている。

水路３には、廃水を濾過する濾過部材が設けられている。この濾過部材により、廃水中の中和澱物を捕捉する。本実施形態の濾過部材は、底部濾過部材３１と、堰形濾過部材３２とからなる。

底部濾過部材３１は水路３の底部のほぼ全面にわたって敷設されている。底部濾過部材３１は、水路３の底部に砕石を敷き詰めて形成された砕石層３３と、砕石層３３の上面に設けられたシート状濾材３４とからなる。このように、底部濾過部材３１は安価な砕石で形成されるので、設備コストを低減できる。

砕石層３３を構成する砕石のサイズは、砕石間の隙間に中和澱物が補足されるサイズであればよく、例えば４cm以下である。砕石層３３の厚みは特に限定されないが、例えば３０cm程度である。シート状濾材３４は特に限定されないが、例えば透水性を有するメッシュタイプの土木シートや金網を用いることができる。シート状濾材３４の目開きは、中和澱物を捕捉できる目開きであればよく、例えば２mm程度である。

水路３に供給された廃水は、その一部がシート状濾材３４を通過し、砕石層３３の内部を通って下流に流れる。その過程で、廃水中の中和澱物がシート状濾材３４および砕石層３３に捕捉される。なお、中和澱物の大部分はシート状濾材３４に捕捉される。シート状濾材３４を通過した中和澱物が砕石層３３に補足される。

堰形濾過部材３２は水路３の下流端に設けられており、水路３の断面を塞ぐ堰の形状を有している。堰形濾過部材３２は、ワイヤーなどの線材で形成された篭の中に砕石を詰めた蛇篭である。本実施形態では、水路３の断面形状が矩形であるので、堰形濾過部材３２は水路３の断面形状に合った角形蛇篭である。このように、堰形濾過部材３２は安価な砕石で形成されるので、設備コストを低減できる。

図２に示す例のごとく、堰形濾過部材３２を水路３の底部に直接立設し、底部濾過部材３１の下流側端面に接するように配置すればよい。また、堰形濾過部材３２を底部濾過部材３１の上面に立設してもよい。

堰形濾過部材３２を構成する砕石のサイズは、砕石間の隙間に中和澱物が補足されるサイズであればよく、例えば４cm以下である。堰形濾過部材３２の厚みは特に限定されないが、例えば３０cm程度である。堰形濾過部材３２の高さは、底部濾過部材３１の上に堆積した中和澱物を保持するのに十分な高さであればよく、例えば１５０cm程度である。

水路３の下流端まで流れた廃水は、堰形濾過部材３２を通過して沈殿池４に供給される。この際、廃水中の中和澱物が堰形濾過部材３２に捕捉される。また、水路３の下流端に堰形濾過部材３２が設けられることで、水路３内の廃水の流速が遅くなる。これにより、水路３内の廃水の滞留時間が長くなり、廃水中の中和澱物が沈降する。

（廃水処理方法）
つぎに、廃水処理設備Ａによる廃水処理方法を説明する。
まず、中和処理設備１から排出された廃水を、一方の水路３ａに供給する。廃水は水路３ａを流れて沈殿池４に導かれる。この際、廃水中の中和澱物の大部分が水路３ａ内に捕捉される。沈殿池４に供給された廃水は、静置され、残存する中和澱物が重力沈降する。そして、沈殿池４の上澄み水が処理後水として系外に排出される。

水路３ａには濾過部材が設けられているので、水路３ａに廃水を流すと、廃水中の中和澱物が濾過部材に捕捉される。より詳細には、水路３ａに供給された廃水は、その一部がシート状濾材３４を通過し、砕石層３３の内部を通って下流に流れる。その過程で、廃水中の中和澱物がシート状濾材３４および砕石層３３に捕捉される。また、水路３ａの下流端まで流れた廃水は、堰形濾過部材３２を通過して沈殿池４に供給される。この際、廃水中の中和澱物が堰形濾過部材３２に捕捉される。

さらに、堰形濾過部材３２が抵抗となり水路３ａ内の廃水の流速を低減できる。これにより、水路３内の廃水の滞留時間が長くなり、廃水中の中和澱物が水路３ａ内に沈降する。以上のように、中和澱物が捕捉され、沈降するため、水路３ａに廃水を流し続けると、底部濾過部材３１の上に中和澱物が堆積し、澱物層Ｐが形成される。

澱物層Ｐが所定の厚みに達すると、その時点で廃水の供給先を切り替える。すなわち、水路３ａへの廃水の供給を停止し、他方の水路３ｂに廃水を供給する。そうすると、廃水は水路３ｂを流れて沈殿池４に導かれる。この場合にも、廃水中の中和澱物が水路３ｂ内に捕捉される。

水路３ａへの廃水の供給を停止すると、水路３ａ内の廃水は沈殿池４に排出され、底部濾過部材３１の上に澱物層Ｐが残る。澱物層Ｐに含まれた水分は重力により下降し、その大部分が砕石層３３を通って沈殿池４に排出される。これにより、澱物層Ｐは水分が絞られる。

水路３ａへの廃水の供給を停止したままさらに放置すると、水路３ａの内部において澱物層Ｐが自然乾燥する。ここで、澱物層Ｐは予め水分が絞られているので、速く乾燥する。なお、水路３ａの上面は開放するか、グレーチングにより蓋をすることが好ましい。これにより水路３ａの通気性がよくなり、澱物層Ｐの乾燥が速くなる。

以上のように、水路３ａへの廃水の供給を停止すれば、水路３ａ内において中和澱物を乾燥できる。中和澱物の乾燥には特段の動力を要しないので、操業コストを低減できる。また、水路３ａ内で乾燥した中和澱物は、スコップなどで掘り出すことで回収できる。クレーンなどの重機を用いる必要がないため、操業コストを低減できる。

水路３ａから回収した中和澱物は、乾燥しているためそのまま処分できる。回収した中和澱物をそのまま処分場に搬送してもよいし、一度フレキシブルコンテナバッグに装入して保管した後に、適したタイミングで処分してもよい。いずれの場合においても、中和澱物はすでに処分可能な含水率まで乾燥しているため、処分が容易である。

水路３ａから中和澱物が回収されており、かつ、水路３ｂ内の澱物層Ｐが所定の厚みに達した場合には、再度廃水の供給先を切り替える。すなわち、水路３ｂへの廃水の供給を停止し、水路３ａに廃水を供給する。水路３ｂ内の中和澱物が乾燥したら、水路３ｂから中和澱物を回収する。

このように、廃水が供給される水路３ａ、３ｂを切り替えることで、一方の水路３ａで中和澱物の乾燥を行っている間、他方の水路３ｂに廃水を流すことができる。そのため、廃水の処理を停止することなく操業を継続できる。

廃水中の中和澱物の大部分が水路３ａ、３ｂに堆積するため、沈殿池４に流入する中和澱物の量が少なくなる。そのため、沈殿池４の底に堆積した中和澱物を回収する作業の頻度を低減できる。沈殿池４から中和澱物を回収するにはクレーンなどの重機が用いられる。また、沈殿池４から回収した中和澱物は、乾燥させる処理が必要となる。この作業の頻度を低減することで、操業コストを低減できる。

〔その他の実施形態〕
前記実施形態では底部濾過部材３１が砕石層３３とシート状濾材３４とからなる構成としたが、シート状濾材３４を設けない構成としてもよい。すなわち、底部濾過部材３１が砕石層３３のみからなる構成としてもよい。この場合、廃水中の中和澱物が砕石層３３の上面に堆積することで、中和澱物自体がフィルタの役割を果たすようになる。いわゆるケーキ濾過により廃液を濾過できる。

砕石層３３の上面にシート状濾材３４を設けない場合、砕石層３３の上に堆積した中和澱物をスコップで掘り出すと、中和澱物とともに砕石の一部も除去される恐れがある。砕石層３３を構成する砕石が減少した場合には、水路３内に砕石を補充することで、砕石層３３を所定の厚みに維持できる。

なお、砕石層３３の上面にシート状濾材３４を設ければ、大部分の中和澱物がシート状濾材３４に捕捉されるため、砕石層３３を形成する砕石の間に入り込む中和澱物の量が少なくなる。そのため、中和澱物の回収が容易になるとともに、砕石層３３の補修回数を低減できる。堆積した中和澱物をシート状濾材３４ごと取り出せば、中和澱物の回収にかかる時間が短くなり、しかも中和澱物の回収漏れを少なくできる。これらの観点からは、シート状濾材３４を設けた方が好ましい。

底部濾過部材３１および堰形濾過部材３２の構成は、上記実施形態に限定されない。また、濾過部材の構成は、底部濾過部材３１および堰形濾過部材３２からなる構成に限定されない。濾過部材は、廃水を濾過して、水路３内において中和澱物を補足する機能があればよい。

水路３には雨水の流入を防止するために屋根を設けてもよい。また、水路３に、澱物層Ｐを乾燥させるための加熱手段を設けてもよい。

前記実施形態では水路３を２本としたが、水路３を１本としてもよい。この場合、水路３内に堆積した中和澱物を乾燥させる間は、中和処理設備１の稼働を一時中断するか、中和処理設備１から排出された廃水を貯留槽に貯留しておけばよい。

しかし、水路３を複数本とすれば、廃水が供給される水路３を切り替えることで、一部の水路３ａで中和澱物の乾燥を行っている間、他の水路３ｂに廃水を流すことができる。そのため、廃水の処理を停止することなく操業できる。

水路３の本数は３本以上でもよい。廃水の供給先を切り替える切替部材は、複数本ある水路３のうちの１本を選択して、その水路３のみに廃水を供給してもよいし、一度に複数本の水路３に廃水を供給してもよい。

複数本の水路３を備える場合、そのうちの少なくとも一つに濾過部材が設けられていればよい。濾過部材が設けられていない一般的な水路３に廃水を流したとしても、沈殿池４において中和澱物を沈降させることができる。例えば、主として濾過部材が設けられている水路３ａに廃水を供給し、その水路３ａに堆積した中和澱物を乾燥させる間だけ、濾過部材が設けられていない水路３ｂに廃水を供給してもよい。

処理対象の廃水は懸濁物質を含む廃水であればよく、休廃止鉱山の廃水に限定されない。廃水に含まれる懸濁物質は中和澱物に限定されない。

つぎに、実施例を説明する。
（共通の条件）
廃水処理設備を用いて休廃止鉱山の廃水の処理を行った。中和処理設備１からの廃水の排水量は26.5m³／時である。水路３のサイズは幅1.8m、深さ1.8m、長さ24mである。水路３は鉄筋コンクリート製であり、その上面にグレーチング蓋が設けられている。沈殿池４のサイズは地表面積21m²、最深部深さ2.0m、最大容量468m³である。

(実施例１)
２本の水路３（３ａ、３ｂ）を設ける構成とした。一方の水路３ａには、底部濾過部材３１および堰形濾過部材３２を設けた。砕石層３３の砕石として0〜40mm規格外タイプの砕石を用いた。砕石層３３の厚みは30cm程度である。シート状濾材３４として目開き2mm程度のメッシュタイプの土木シートを用いた。堰形濾過部材３２はワイヤーで形成された篭の中に砕石を詰めた角形蛇篭である。篭の目開きは1cm程度である。砕石として0〜40mm規格外タイプの砕石を用いた。堰形濾過部材３２の高さは150cm、厚みは30cmである。他方の水路３ｂは濾過部材を設けない一般的な水路とした。

まず、濾過部材を有する水路３ａに廃水を供給した。廃水の供給開始から約３ヶ月後、堰形濾過部材３２の半分程度の高さまで中和澱物が堆積した。この時点で、廃水の供給先を一般的な水路３ｂに切り替えた。

約１ヶ月間放置すると、水路３ａに堆積した中和澱物は含水率８５％まで乾燥した。水路３ａから中和澱物を回収して別途処理した後、廃水の供給先を水路３ａに切り替えた。

以上の操作を繰り返し行いながら１年間の操業を行った。その結果、水路３ａから回収された中和澱物の総量は7,000kgであった。この中和澱物は十分に乾燥しているため、そのまま処分が可能であった。また、沈殿池４に堆積した中和澱物の量が少なかったため、沈殿池４から中和澱物を回収する作業は不要であった。

（比較例１）
濾過部材を設けない一般的な水路３のみを有する構成とした。操業開始から１年後、沈殿池４に堆積した中和澱物の量が上限に達したので、沈殿池４から中和澱物を回収する作業が必要となった。

沈殿池４から回収された中和澱物は水分量が多い状態である。そのため、中和澱物をフレキシブルコンテナバッグに装入して保管し、自然乾燥させた。半年後、中和澱物の含水率は９２％までしか低減されておらず、乾燥のためにさらに長期の保管が必要であった。

以上より、実施例１によれば、中和澱物の処分が容易であることが確認された。

Ａ 廃水処理設備
１ 中和処理設備
２ 配管
３ 水路
３１ 底部濾過部材
３２ 堰形濾過部材
３３ 砕石層
３４ シート状濾材
４ 沈殿池

Claims (6)

1. 懸濁物質を含む廃水の処理設備であって、
   廃水供給源から前記廃水が供給される水路と、
   前記水路の下流端に接続された沈殿池と、を備え、
   前記水路に、前記廃水を濾過する濾過部材が設けられている
   ことを特徴とする廃水処理設備。
2. 前記濾過部材は、
   前記水路の底部に敷設された底部濾過部材と、
   前記水路の下流端に設けられた堰形濾過部材と、を備える
   ことを特徴とする請求項１記載の廃水処理設備。
3. 前記底部濾過部材は、砕石を敷き詰めた砕石層を備える
   ことを特徴とする請求項２記載の廃水処理設備。
4. 前記底部濾過部材は、前記砕石層の上面に設けられたシート状濾材を備える
   ことを特徴とする請求項３記載の廃水処理設備。
5. 前記堰形濾過部材は、線材で形成された篭の中に砕石を詰めた蛇篭である
   ことを特徴とする請求項２、３または４記載の廃水処理設備。
6. 複数の前記水路と、
   前記廃水供給源から前記廃水が供給される前記水路を切り替える切替部材と、を備え、
   前記複数の水路のうち少なくとも一つに、前記濾過部材が設けられている
   ことを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の廃水処理設備。

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