JP2018164891A - 水処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の課題は、製紙工場から発生する製紙排水を嫌気的に生物処理した嫌気処理水について、臭気を低減することを目的とする。【解決手段】上記課題を解決するために、製紙排水を処理するための水処理装置において、前記製紙排水を嫌気的に生物処理する嫌気処理部と、前記嫌気処理部の後段に設けられ、活性汚泥を用いて好気的に生物処理する好気処理部と、を備えたことを特徴とする、水処理装置を提供する。この水処理装置によれば、製紙工場から発生する製紙排水を嫌気的に生物処理した嫌気処理水から硫黄含有臭気成分を除去し、硫黄含有臭気成分の含有量が低減された処理水を得ることができる。また、好気的生物処理により有機物が分解されるため、より清澄化された処理水を得ることができる。【選択図】図５
Description
本発明は、製紙工場から発生する製紙排水を処理するための水処理装置に関するものである。更に詳しくは、本発明は、製紙排水を嫌気的に生物処理する水処理装置であって、嫌気的な生物処理により生じる処理水に含まれる硫黄含有臭気成分の含有量を低減するための水処理装置に関するものである。
製紙工場から発生する製紙排水の処理方法として、嫌気性の微生物により有機物をメタン発酵させる嫌気的生物処理が知られている。例えば、特許文献１には、グラニュール汚泥が保持されメタン発酵が行われる反応槽と、パルプ製造工程から排出される蒸発凝縮水を前記反応槽に導入する被処理液路と、製紙工程から排出され澱粉を含む澱粉含有廃液を前記反応槽または前記被処理液路の途中に供給する澱粉廃液路と、を含む製紙排水の嫌気性処理装置が開示されている。この嫌気処理装置は、グラニュール汚泥の崩壊を防止することができ、グラニュール汚泥の維持、増殖が困難であった蒸発凝縮水を被処理液とする高負荷高速処理を長期に渡り、安定的に継続できるというものである。
製紙工場から発生する製紙排水は硫黄化合物を多く含むため、嫌気的生物処理が施された嫌気処理水には、硫化水素（Ｈ２Ｓ）等の還元性硫黄が生じる。そのため、嫌気処理水をそのまま放流すると、臭気が発生するなどの問題が生じる。
そこで、本発明の課題は、製紙工場から発生する製紙排水を嫌気的に生物処理した嫌気処理水について、臭気を低減することを目的とする。
そこで、本発明の課題は、製紙工場から発生する製紙排水を嫌気的に生物処理した嫌気処理水について、臭気を低減することを目的とする。
本発明者は、上記の課題について鋭意検討した結果、嫌気的に生物処理した嫌気処理水に対して、活性汚泥を用いて好気的に生物処理することにより、処理水中の硫黄含有臭気成分が低減することを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の水処理装置である。
すなわち、本発明は、以下の水処理装置である。
上記課題を解決するための本発明の水処理装置は、製紙排水を処理するための水処理装置において、前記製紙排水を嫌気的に生物処理する嫌気処理部と、前記嫌気処理部の後段に設けられ、活性汚泥を用いて好気的に生物処理する好気処理部と、を備えたことを特徴とするものである。
この水処理装置によれば、製紙排水を嫌気的に生物処理する嫌気処理部の後段に、活性汚泥を用いて好気的に生物処理する好気処理部を設けており、好気処理部では、嫌気処理部で処理された嫌気処理水に対して曝気を行うため、嫌気処理水中の硫黄含有臭気成分が気泡と共に臭気含有排気として空気中へ放出される。これにより、処理水中の硫黄含有臭気成分の含有量が低減し、処理水からの臭気の発生を抑制するという効果を奏する。
また、嫌気処理部で分解できない有機物を好気処理部でも更に分解できるため、より清澄化された処理水を得ることができる。
また、嫌気処理部で分解できない有機物を好気処理部でも更に分解できるため、より清澄化された処理水を得ることができる。
更に、本発明の水処理装置の一実施態様としては、嫌気処理部と好気処理部の間に、気泡により硫黄含有臭気成分を空気中へ放出する臭気処理部を備えたことを特徴とする。
嫌気処理部において処理された嫌気処理水を直接好気処理部で処理すると、曝気した空気と共に臭気が放出され、大量の臭気含有排気が生じる。そのため、大型の排気処理設備が必要となる。そこで、好気処理部の前段に臭気処理部を設けることにより、好気処理部の排気を脱臭せずにそのまま大気中へ放出することが可能となる。なお、臭気処理部では、有機物の分解を目的とするものではないことから、好気処理部に比べて嫌気処理水の滞留時間が短くてもよい。そのため、臭気処理部における臭気含有排気の発生量は、好気処理部における臭気含有排気の発生量と比べて少なくなり、これに付随する排気処理設備を小型化することができる。
嫌気処理部において処理された嫌気処理水を直接好気処理部で処理すると、曝気した空気と共に臭気が放出され、大量の臭気含有排気が生じる。そのため、大型の排気処理設備が必要となる。そこで、好気処理部の前段に臭気処理部を設けることにより、好気処理部の排気を脱臭せずにそのまま大気中へ放出することが可能となる。なお、臭気処理部では、有機物の分解を目的とするものではないことから、好気処理部に比べて嫌気処理水の滞留時間が短くてもよい。そのため、臭気処理部における臭気含有排気の発生量は、好気処理部における臭気含有排気の発生量と比べて少なくなり、これに付随する排気処理設備を小型化することができる。
更に、本発明の水処理装置の一実施態様としては、臭気処理部における被処理水の滞留時間は、２〜８時間であることを特徴とする。
この特徴によれば、臭気処理部における硫黄含有臭気成分の除去効果に優れ、かつ、脱臭処理すべき排気量が少なくなるという効果を奏する。
この特徴によれば、臭気処理部における硫黄含有臭気成分の除去効果に優れ、かつ、脱臭処理すべき排気量が少なくなるという効果を奏する。
更に、本発明の水処理装置の一実施態様としては、臭気処理部における被処理水のｐＨは、７〜９であることを特徴とする。
この特徴によれば、嫌気処理部からの嫌気処理水について、ｐＨを調整する必要がなく、作業効率に優れた水処理装置を提供することができる。
この特徴によれば、嫌気処理部からの嫌気処理水について、ｐＨを調整する必要がなく、作業効率に優れた水処理装置を提供することができる。
更に、本発明の水処理装置の一実施態様としては、臭気処理部における被処理水の温度は、３０〜４０℃であることを特徴とする。
この特徴によれば、嫌気処理部からの嫌気処理水について、温度を調整する必要がなく、作業効率に優れた水処理装置を提供することができる。
この特徴によれば、嫌気処理部からの嫌気処理水について、温度を調整する必要がなく、作業効率に優れた水処理装置を提供することができる。
更に、本発明の水処理装置の一実施態様としては、嫌気処理部及び臭気処理部から発生した排気を回収する排気回収部を備えることを特徴とする。
臭気処理部から発生する排気には、嫌気処理部により発生したメタンガス等の有用なガスが含まれるため、排気回収部において回収することにより、エネルギー回収率を向上することができる。
臭気処理部から発生する排気には、嫌気処理部により発生したメタンガス等の有用なガスが含まれるため、排気回収部において回収することにより、エネルギー回収率を向上することができる。
本発明によれば、嫌気処理部の後段に好気処理部を備えているため、製紙排水を嫌気的に生物処理することにより生成した硫黄含有臭気成分を除去することができる。また、嫌気性処理により分解できなかった有機物が好気処理部において分解されるという効果もある。よって、本発明の水処理装置によれば、製紙排水から硫黄含有臭気成分及び有機物の含有量が低減された処理水を得ることができる。
以下に、本発明の水処理装置について説明する。なお、本発明の水処理装置についての説明は、これに対応する水処理方法も開示するものとする。
本発明の水処理装置は、製紙排水を処理するための水処理装置において、前記製紙排水を嫌気的に生物処理する嫌気処理部と、前記嫌気処理部の後段に設けられ、活性汚泥を用いて好気的に生物処理する好気処理部と、を備えたことを特徴とするものである。
（製紙排水）
製紙排水とは、製紙工場において、紙を製造する製紙工程により発生する排水である。製紙工程は、パルプ化工程、紙化工程、塗工・加工工程及び仕上工程に大別される。
パルプ化工程では、木材、主に間伐材などの小径木、製材廃材、合板工場・家具工場の廃材、パレット・包装箱・住宅などの解体材や植林材などの原料をチップ（木片）にし、パルプを得る工程であり、「調木工程」（剥皮、チッピングなど）、「蒸解工程」、「洗浄・精選・脱水工程」、「漂白工程」から成る。
紙化工程は、原料調成工程と抄紙工程からなる。原料調成工程では、水の存在下でパルプ繊維を機械的に叩き、磨砕する叩解を行い、抄紙工程では、叩解し、薬品を配合した紙料をワイヤーパートに供給し、ワイヤー上を走行しながら、ワイヤー下に水を流出させて脱水する。
塗工・加工工程は、塗工原紙に、塗工液で塗工して塗工紙を作製する工程であり、塗工する際に、塗工廃液が発生する。
仕上工程は、規定の寸法に裁断する工程である。
製紙排水とは、製紙工場において、紙を製造する製紙工程により発生する排水である。製紙工程は、パルプ化工程、紙化工程、塗工・加工工程及び仕上工程に大別される。
パルプ化工程では、木材、主に間伐材などの小径木、製材廃材、合板工場・家具工場の廃材、パレット・包装箱・住宅などの解体材や植林材などの原料をチップ（木片）にし、パルプを得る工程であり、「調木工程」（剥皮、チッピングなど）、「蒸解工程」、「洗浄・精選・脱水工程」、「漂白工程」から成る。
紙化工程は、原料調成工程と抄紙工程からなる。原料調成工程では、水の存在下でパルプ繊維を機械的に叩き、磨砕する叩解を行い、抄紙工程では、叩解し、薬品を配合した紙料をワイヤーパートに供給し、ワイヤー上を走行しながら、ワイヤー下に水を流出させて脱水する。
塗工・加工工程は、塗工原紙に、塗工液で塗工して塗工紙を作製する工程であり、塗工する際に、塗工廃液が発生する。
仕上工程は、規定の寸法に裁断する工程である。
本発明の水処理装置の被処理水としては、上記製紙工程により発生する製紙排水のいずれにも利用することができ、他の有機性廃水と混合したものを利用してもよい。原料由来の硫黄化合物を多く含み、嫌気処理により硫黄含有臭気成分を多量に発生するという観点から、好ましくは、パルプ化工程により発生する廃液であり、より好ましくは、蒸解工程により得られた蒸解液を蒸留することにより発生する蒸発凝縮水である。
［第一の実施態様］
図１に、本発明の第一の実施態様の水処理装置１Ａの構成を示す。第一の実施態様の水処理装置１Ａは、製紙排水Ｗ０を嫌気的に生物処理するための嫌気処理部２、該嫌気処理部２で処理された嫌気処理水Ｗ１を、更に活性汚泥を用いて、好気的に生物処理するための好気処理部３を備えた構成である。また、嫌気処理部２で発生したメタン等の有用なバイオガスＧ１をエネルギーとして回収するための排気回収部４、好気処理部３で発生した臭気含有排気Ｇ２から硫黄含有臭気成分を除去するための脱臭設備５を備えている。
図１に、本発明の第一の実施態様の水処理装置１Ａの構成を示す。第一の実施態様の水処理装置１Ａは、製紙排水Ｗ０を嫌気的に生物処理するための嫌気処理部２、該嫌気処理部２で処理された嫌気処理水Ｗ１を、更に活性汚泥を用いて、好気的に生物処理するための好気処理部３を備えた構成である。また、嫌気処理部２で発生したメタン等の有用なバイオガスＧ１をエネルギーとして回収するための排気回収部４、好気処理部３で発生した臭気含有排気Ｇ２から硫黄含有臭気成分を除去するための脱臭設備５を備えている。
（嫌気処理部）
嫌気処理部２は、嫌気性微生物を利用して製紙排水Ｗ０を嫌気的に生物処理するための構成であり、例えば、メタン生成菌によるメタン発酵が行われる。メタン発酵としては、メタンが発生する生物処理であればどのような形式の処理方法でもよく、例えば、酸生成槽とメタン発酵槽の二相式のメタン発酵法や、メタン生成菌を担体表面に保持した微生物固定化担体や、グラニュール汚泥を利用したメタン発酵法などが挙げられる。嫌気処理部２では、製紙排水Ｗ０に含まれる硫黄化合物が還元され、硫黄含有臭気成分として還元性硫黄が生成する。還元性硫黄は、例えば、硫化水素（Ｈ２Ｓ）、メチルメルカプタン（ＭＭ）、硫化メチル（ＤＭＳ）、二硫化メチル（ＤＭＤＳ）等が挙げられる。
嫌気処理部２は、嫌気性微生物を利用して製紙排水Ｗ０を嫌気的に生物処理するための構成であり、例えば、メタン生成菌によるメタン発酵が行われる。メタン発酵としては、メタンが発生する生物処理であればどのような形式の処理方法でもよく、例えば、酸生成槽とメタン発酵槽の二相式のメタン発酵法や、メタン生成菌を担体表面に保持した微生物固定化担体や、グラニュール汚泥を利用したメタン発酵法などが挙げられる。嫌気処理部２では、製紙排水Ｗ０に含まれる硫黄化合物が還元され、硫黄含有臭気成分として還元性硫黄が生成する。還元性硫黄は、例えば、硫化水素（Ｈ２Ｓ）、メチルメルカプタン（ＭＭ）、硫化メチル（ＤＭＳ）、二硫化メチル（ＤＭＤＳ）等が挙げられる。
（排気回収部）
排気回収部４は、嫌気処理部２で発生したメタン等の有用なバイオガスＧ１をエネルギーとして回収するための構成である。排気回収部４は、エネルギーとして利用するものであれば、どのような構成でもよく、例えば、精製装置によりメタン等を精製して回収する構成や、ロータリーキルンやボイラ等における補助燃料としてバイオガスＧ１をそのまま利用する構成等が挙げられる。
排気回収部４は、嫌気処理部２で発生したメタン等の有用なバイオガスＧ１をエネルギーとして回収するための構成である。排気回収部４は、エネルギーとして利用するものであれば、どのような構成でもよく、例えば、精製装置によりメタン等を精製して回収する構成や、ロータリーキルンやボイラ等における補助燃料としてバイオガスＧ１をそのまま利用する構成等が挙げられる。
（好気処理部）
好気処理部３は、活性汚泥を用いて、好気的に生物処理するための構成であり、曝気装置を備えている。曝気処理をすることにより、嫌気処理水Ｗ２に含まれる硫黄含有臭気成分が気泡と共に放散するため、嫌気処理水Ｗ２中に含まれる硫黄含有臭気成分が減少する。また、活性汚泥による好気的生物処理によって、嫌気処理部２で分解されなかった有機物も分解され、より清澄化した処理水Ｗ３を得ることができる。好気処理部３により処理された処理液Ｗ３は、硫黄含有臭気成分および有機物が低減しているため、そのまま放流することが可能である。
好気処理部３は、活性汚泥を用いて、好気的に生物処理するための構成であり、曝気装置を備えている。曝気処理をすることにより、嫌気処理水Ｗ２に含まれる硫黄含有臭気成分が気泡と共に放散するため、嫌気処理水Ｗ２中に含まれる硫黄含有臭気成分が減少する。また、活性汚泥による好気的生物処理によって、嫌気処理部２で分解されなかった有機物も分解され、より清澄化した処理水Ｗ３を得ることができる。好気処理部３により処理された処理液Ｗ３は、硫黄含有臭気成分および有機物が低減しているため、そのまま放流することが可能である。
一方、好気処理部３で曝気に使用した空気は、硫黄含有臭気成分を含む臭気含有排気Ｇ２として排出される。そのため、好気処理部３から排出される臭気含有排気Ｇ２は、脱臭設備５により脱臭された後に大気中へ放出する。
［第二の実施態様］
図２に、本発明の第二の実施態様の水処理装置１Ｂの構成を示す。図２の第二の実施態様の水処理装置１Ｂでは、嫌気処理部２と好気処理部３との間に、臭気処理部６を備えた構成である。また、臭気処理部６で発生した臭気含有排気Ｇ２から硫黄含有臭気成分を除去するための脱臭設備５を備えており、その代わりに好気処理部３には脱臭設備５を設けていない。その他の構成については、第一の実施態様の水処理装置１Ａと同様である。
図２に、本発明の第二の実施態様の水処理装置１Ｂの構成を示す。図２の第二の実施態様の水処理装置１Ｂでは、嫌気処理部２と好気処理部３との間に、臭気処理部６を備えた構成である。また、臭気処理部６で発生した臭気含有排気Ｇ２から硫黄含有臭気成分を除去するための脱臭設備５を備えており、その代わりに好気処理部３には脱臭設備５を設けていない。その他の構成については、第一の実施態様の水処理装置１Ａと同様である。
（臭気処理部）
臭気処理部６は、曝気処理で発生した気泡により硫黄含有臭気成分を空気中へ放出するための構成である。臭気処理部６を設けることにより、嫌気処理水Ｗ１中の硫黄含有臭気成分の含有量が低下するため、後段の好気処理部３の排気ガスをそのまま大気中へ放出することが可能となる。
臭気処理部６は、曝気処理で発生した気泡により硫黄含有臭気成分を空気中へ放出するための構成である。臭気処理部６を設けることにより、嫌気処理水Ｗ１中の硫黄含有臭気成分の含有量が低下するため、後段の好気処理部３の排気ガスをそのまま大気中へ放出することが可能となる。
臭気処理部６は、有機物を分解するという目的で設けられたものではないため、好気処理部３と比較して、滞留時間が短くてもよい。そのため、好気処理部３における好気処理槽より、小さい容量の臭気処理槽で臭気を除去することが可能となる。また、曝気することにより発生する臭気含有排気Ｇ２の量も少なくてもよいため、脱臭設備５の処理能力を小型化することができるという効果もある。
図３、４に、臭気処理部６の滞留時間と、臭気処理水Ｗ２に含まれる還元性硫黄（ＴＲＳ）の濃度（図３参照。）、又は、臭気処理部６から発生する臭気含有排気Ｇ２に含まれる還元性硫黄（ＴＲＳ）の濃度（図４参照。）の関係を示した。この結果によると、臭気処理水Ｗ２及び臭気含有排気Ｇ２は同様な傾向を示し、臭気処理部６の滞留時間が２時間未満では、急激な硫黄含有臭気成分の含有量の減少が認められ、２時間以上では緩やかな減少となった。すなわち、臭気処理部６における滞留時間は、好ましくは３０分間以上であり、より好ましくは１時間以上であり、特に好ましくは２時間以上である。また、長時間滞留させると、臭気含有排気Ｇ２の量が多くなるため、好ましくは１０時間以下であり、より好ましくは８時間以下であり、特に好ましくは５時間以下である。
臭気処理部６における処理水のｐＨは、好ましくは７〜９であり、より好ましくは７．５〜８．５である。このｐＨによれば、嫌気処理部２からの嫌気処理水Ｗ１について、ｐＨを調整する必要がないため、作業効率に優れた水処理装置を提供することができる。
臭気処理部６における処理水の温度は、好ましくは３０〜４０℃である。この温度によれば、嫌気処理部２からの嫌気処理水Ｗ１について、温度を調整する必要がないため、作業効率に優れた水処理装置を提供することができる。
なお、臭気処理部６において、活性汚泥を投入してもよい。これにより、臭気処理部６においても有機物の分解が生じるため、好気処理部３における滞留時間を短縮することができる。
また、臭気処理部６と、好気処理部３は、別々の処理槽によって構成してもよいし、一つの処理槽を区画壁等で区分けした構成としてもよい。
［第三の実施態様］
図５に、本発明の第三の実施態様の水処理装置１Ｃの構成を示す。図５の第三の実施態様の水処理装置１Ｃでは、第二の実施態様の水処理装置１Ｂの排気回収部４及び脱臭設備５に代えて、嫌気処理部２から発生するバイオガスＧ１と、臭気処理部６から発生する臭気含有排気Ｇ２を共に回収する排気回収部４Ａを具備する。
図５に、本発明の第三の実施態様の水処理装置１Ｃの構成を示す。図５の第三の実施態様の水処理装置１Ｃでは、第二の実施態様の水処理装置１Ｂの排気回収部４及び脱臭設備５に代えて、嫌気処理部２から発生するバイオガスＧ１と、臭気処理部６から発生する臭気含有排気Ｇ２を共に回収する排気回収部４Ａを具備する。
臭気処理部６から発生する臭気含有排気Ｇ２には、メタンガス等の有用なバイオガスが含まれており、排気回収部４Ａでは、これを利用してエネルギーを回収することができる。例えば、排気回収部４Ａとしてボイラを用いる場合、ボイラに供給する燃料Ｆの補助燃料としてバイオガスＧ１と臭気含有排気Ｇ２に含まれるメタンガスを利用し、蒸気生成の熱源として回収することができる。
本発明の水処理装置は、製紙工場において発生する製紙排水の処理に利用することができる。原料由来の硫黄化合物を多く含み、嫌気処理により硫黄含有臭気成分を多量に発生するという観点から、パルプ化工程により発生する廃液の処理に利用することが好ましく、特に、蒸解工程により得られた蒸解液を蒸留することにより発生する蒸発凝縮水の処理に利用することが好ましい。
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…水処理装置、２…嫌気処理部、３…好気処理部、４，４Ａ…排気回収部、５…脱臭設備、６…臭気処理部、Ｗ０…製紙排水、Ｗ１…嫌気処理水、Ｗ２…臭気処理水、Ｗ３…処理水、Ｇ１…バイオガス、Ｇ２…臭気含有排気、Ｇ３…脱臭排気、Ｆ…燃料
Claims (6)
- 製紙排水を処理するための水処理装置において、
前記製紙排水を嫌気的に生物処理する嫌気処理部と、
前記嫌気処理部の後段に設けられ、活性汚泥を用いて好気的に生物処理する好気処理部と、
を備えたことを特徴とする、水処理装置。 - 前記嫌気処理部と前記好気処理部の間に、気泡により硫黄含有臭気成分を空気中へ放出する臭気処理部を備えたことを特徴とする、請求項１に記載の水処理装置。
- 前記臭気処理部における被処理水の滞留時間は、２〜８時間であることを特徴とする、請求項２に記載の水処理装置。
- 前記臭気処理部における被処理水のｐＨは、７〜９であることを特徴とする、請求項２又は３に記載の水処理装置。
- 前記臭気処理部における被処理水の温度は、３０〜４０℃であることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の水処理装置。
- 前記嫌気処理部及び前記臭気処理部から発生した排気を回収する排気回収部を備えることを特徴とする、請求項２〜５のいずれか一項に記載の水処理装置。
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