JP2020157240A

JP2020157240A - 排水処理方法

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Publication number: JP2020157240A
Application number: JP2019060083A
Authority: JP
Inventors: 中村　信一; Shinichi Nakamura; 信一中村
Original assignee: Omega Inc
Current assignee: Omega Inc
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2020-10-01

Abstract

【課題】従来より排水の浄化効率に優れたものとすることができる排水処理方法を提供しようとするもの。【解決手段】排水に電気的作用を及ぼす工程と、排水に分散捕捉剤を添加する工程と、排水を濾過する工程とを有する。前記排水に電気的作用を及ぼす工程の後で分散捕捉剤を添加する工程を行うようにしてもよい。前記排水の原水に処理水を混合して処理するようにしてもよい。前記排水に分散捕捉剤を添加する工程で吸着材が混在するようにしてもよい。前記排水を濾過する工程で吸着材を使用し、前記吸着材を熱処理する工程を有するようにしてもよい。前記排水として放射性物質を含有する汚染土壌の洗浄水を処理するようにしてもよい。【選択図】図１

Description

この発明は、工場排水その他の排水処理方法に関するものである。

従来、工場排水その他の排水処理機構に関する提案があった（特許文献１）。
この排水処理機構は、排水中の汚れ物質を吸着する活性炭吸着槽と槽内流動機構とを有し、前記活性炭吸着槽に電解水を供給すると共に、前記活性炭吸着槽内で槽内流動機構により排水と活性炭とを流動させるようにしたものである。
そして、槽内が流動することにより一定の場所に停滞する部位が減少して電解水の洗浄作用を万遍なく活性炭に及ぼすことが出来るので、従来よりも効率良く分解することが出来るというものである。
これに対し、排水の浄化効率をより優れたものにしたいという更なる要望があった。

特開2015-123442

そこでこの発明は、従来より排水の浄化効率に優れたものとすることができる排水処理方法を提供しようとするものである。

前記課題を解決するためこの発明では次のような技術的手段を講じている。
（１）この発明の排水処理方法は、排水に電気的作用を及ぼす工程と、排水に分散捕捉剤を添加する工程と、排水を濾過する工程とを有することを特徴とする。

この排水処理方法は、排水に電気的作用を及ぼす工程と、排水に分散捕捉剤を添加する工程とを有するので、電気的作用と分散捕捉剤の相乗作用により排水中の汚れ成分を分散捕捉剤に取り込み易い状態にすることが出来る。
電気的作用として、電流を流すことによる排水中の汚れ成分に対する電子e-の授受作用、電解塩素、過酸化水素、ラジカル等により酸化作用、電界を及ぼすことにより汚れ成分の粒子径の調整作用などを例示することが出来る。
そして、排水を濾過する工程を有するので、濾過工程で分散捕捉剤を濾別するところ、排水中の汚れ成分が分散捕捉剤に取り込み易くなった状態で濾別することが出来る。

ここで、前記濾過には吸着材を使用することができ、前記吸着材として活性炭を用いることが出来る。
排水中の汚れ成分として、有機物、溶解性COD成分、極微粒子、ss成分などを例示できる。具体的には、MPA（3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド）、クエン酸、ヒドロキシプロピルセルロース、PVAなどを例示することが出来る。また、分子サイズが小さい有機物、すなわちエチレングリコール（HO-CH₂-CH₂-OH）、プロピレングルコール、エチレンクロロヒドリン（Cl-CH₂-CH₂-OH）、プロピレンクロロヒドリン、アセトアルデヒド（CH₃-CHO）などを例示することが出来る。さらに、植物油、動物油、鉱物油、シリコン油などの疎水性の油類を界面活性剤で可溶化した排水を例示することが出来る。

前記分散捕捉剤は、排水中に分散して汚れ成分を捕捉する。分散捕捉剤が排水中に分散して分散性捕捉軟塊が形成され、汚れ成分を捕捉して取り込む。前記分散捕捉剤の材質として、ポリアクリルアマイド、ポリアクリルアマイド・アクリル酸、ポリビニルアミジン、ポリメタクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル・アクリル酸その他を例示することが出来る。分散捕捉剤は、排水中に分散して汚れ成分を取り込む機能があれば、前記したポリアクリルアマイドその他以外の物質でもよい。
分散捕捉剤の濃度の調整としては、水に対して分散捕捉剤（例えばポリアクリルアマイド）の原液を0.1wt％添加することを例示できる。前記排水に対する分散捕捉剤の添加の割合としては、前記のように濃度調整したものを排水500ccに対して1ccの割合とすることを例示できる。
前記排水には分散捕捉剤と共に、PAC（ポリ塩化アルミニウム）などの凝結剤を添加する。

（２）前記排水に電気的作用を及ぼす工程の後で分散捕捉剤を添加する工程を行うようにしてもよい。
このように構成し、排水に電気的作用を及ぼした後で分散捕捉剤を添加するようにすると、汚れ成分に対する電子e-の授受作用などによって分散捕捉剤に捕捉され易い状態に変異するものと推測され、より汚れ成分をより多く捕捉した分散捕捉剤を濾過で除去することによって、より浄化効率に優れたものとすることが出来る。

（３）前記排水の原水に処理水を混合して処理するようにしてもよい。
このように構成し、排水原水に処理水を混合して処理するようにすると、自前の処理水をフィード・バック（FB）して稀釈することにより、排水原水のCODに大きなアップ・ダウンがあっても平準化することができ、また排水の性状に応じて濃度調整で対処することが出来る。

（４）前記排水に分散捕捉剤を添加する工程で吸着材が混在するようにしてもよい。
このように構成し、分散捕捉剤を添加する工程で吸着材を混在するようにすると、吸着材が少量であっても排水の浄化効率により優れたものとすることが出来る。

（５）前記排水を濾過する工程で吸着材を使用し、前記吸着材を熱処理する工程を有するようにしてもよい。
このように構成し、排水を濾過する工程の吸着材を熱処理する工程を有するようにすると、吸着材に吸着した汚れ成分を熱分解することが出来る。
前記吸着材として、活性炭を使用することが出来る。熱処理工程では、900℃以上で3時間加熱することを例示でき、これにより吸着材（例えば活性炭）を賦活・活性化することが出来る。
（６）前記排水として放射性物質を含有する汚染土壌の洗浄水を処理するようにしてもよい。
このように構成し、放射性物質（例えば放射性セシウム¹³⁴Cs化合物や放射性ヨウ素化合物）を含有する汚染土壌の洗浄水を処理するようにすると、土壌中の有機物などを除去することが出来る。
具体的には、原発事故で地上に降下した放射性物質である放射性セシウム（昇華670℃程度）化合物（例えばヨウ化セシウム（昇華1,300℃）や、塩化セシウムなど）による汚染土壌の洗浄水（排水）について処理することが出来る。

この発明は上述のような構成であり、次の効果を有する。
排水中の汚れ成分が分散捕捉剤に取り込み易くなった状態で濾別することができるので、従来より排水の浄化効率に優れたものとすることができる排水処理方法を提供することが出来る。

この発明の排水処理方法の実施形態１を説明するシステム・フロー図。この発明の排水処理方法の実施形態２を説明するシステム・フロー図。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
〔実施形態１〕
図１に示すように、この排水処理方法は、排水（高濃度有機廃液をポンプP1で供給し、原水の水質をセンサーS-1 で管理）に電気的作用を及ぼす工程（2連並列の電解機構１を設置）と、排水に分散捕捉剤（ポリアクリルアマイド）を添加（原水ラインにポンプP2で注入）する工程（混練槽２でよく混ざるように撹拌）と、排水を濾過する工程（濾過槽３を設置）とを有する。

前記排水に分散捕捉剤を添加する工程（混練槽２で排水を撹拌）で、吸着材（活性炭）が混在するようにした（活性炭の流動床）。排水を濾過する工程（濾過槽3）でも吸着材（活性炭）を使用し（活性炭の固定床）、前記吸着材を熱処理する工程（熱処理機構４を配設）を有するようにした。4連並列の混練槽２では、モータMでファンを回転駆動して撹拌するようにした。混練槽２は高圧Air を供給できるようにし、リリース・バルブVを設けた。
前記分散捕捉剤（原水ラインにポンプP2で注入）は、排水中に分散して汚れ成分を捕捉する。分散捕捉剤が排水中に分散して分散性捕捉軟塊が形成され、汚れ成分を捕捉して取り込む。分散捕捉剤の濃度の調整として、水に対して分散捕捉剤の原液を0.1wt％添加した。前記排水に対する分散捕捉剤の添加の割合として、前記のように濃度調整したものを排水500ccに対して1ccの割合とした。前記排水には分散捕捉剤と共に、PAC（ポリ塩化アルミニウム）の凝結剤を添加した（原水ラインにポンプP3で注入）。

排水中の汚れ成分として、有機物（MPA（3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド））、溶解性有機COD成分（エチレングリコール）、極微粒子、ss成分を処理した。
4連並列とした前記濾過槽3での濾過では吸着材を使用しており、前記吸着材として活性炭を用いた。混練槽２とこの下方に配置した濾過槽3は上下４セットを設けており、図示右側の３セットで前処理をして電解水槽に流下し、左側の１セットで仕上げをして排水槽に流下するようにした。
電解機構１へは、前記電解水槽の一部をポンプP5で送るようにした。電解機構１で生成した電解水は電解水貯槽に貯留し、排水原水のラインにポンプP4で注入するようにした。

そして、濾過後に排水槽からポンプP4によりUF膜濾過装置を介して、最終の水質をセンサーS-2 で測定し、再利用水（FB水）にするか又は排水として排出するようにした。
熱処理機構４ではLNGガス・バーナーにより熱風を吹き出し、モータMで回転駆動されるスクリュー・コンベアSにより移送されてきた活性炭に熱風を及ぼすようにした。スクリュー・コンベアSを覆うパイプには複数の孔部が穿設されており、この孔部から濾過後の処理水が流下するようにしている。また、熱風の一部を紛体サイクロン機構に送り集塵して、熱風を熱処理機構４へと循環するようにした。

熱処理工程（熱処理機構４）では、900℃以上で3時間加熱することにより吸着材（活性炭）を賦活・活性化した。賦活・活性化した活性炭は、冷却・脱塩工業用水で冷却するようにした。この冷却水は排水貯槽とドレン排水返送ラインを通じて、排水原水の希釈用に使用することも出来る。また、賦活・活性化した活性炭は、再び混練槽２に送って再利用するようにした。
排気ガスは2連並列の電解スクラバー機構５、活性炭濾過槽６を介して大気に開放するようにした。電解スクラバー機構５へは、電解機構１で発生した電解水の一部を供給するようにした。
ここで、前記排水の原水に、処理水（FB水）を混合して処理することも出来る。このようにすると、高濃度有機廃液の排水の汚れ成分（指標としてCOD濃度やTOC濃度）がアップ・ダウンしても平準化して処理への影響を少なくすることが出来る。

前記吸着材の基材に吸着性機能剤７を付着させる付着機構８を有するようにした。前記吸着材の基材として活性炭を使用した。前記吸着性機能剤７としてタール、ピッチを使用した。そして、熱処理機構４で吸着材に吸着した汚れ成分を熱分解することとし、前記吸着材を再び排水処理工程に供するようにした。
前記付着機構８は、スクリュー・コンベアSの途中に設けている。この付着機構８では、電気ヒーターにより吸着性機能剤７（タール、ピッチ）を600℃程度に昇温している。吸着材の基材は高温で脱水され、軟化したタール、ピッチが吸着材の基材表面に付着・成膜し、熱処理機構４へと送られることとなる。

次に、この実施形態の排水処理方法の使用状態を説明する。
この排水処理方法は、排水に電気的作用を及ぼす工程と、排水に分散捕捉剤を添加する工程とを有するので、電気的作用と分散捕捉剤の相乗作用により排水中の汚れ成分を分散捕捉剤に取り込み易い状態にすることが出来た。
そして、排水を濾過する工程を有するので、濾過工程で分散捕捉剤を濾別するところ、排水中の汚れ成分が分散捕捉剤に取り込み易くなった状態で濾別することができ、従来より排水の浄化効率に優れたものとすることができるという利点を有する。

排水に電気的作用を及ぼした後で分散捕捉剤を添加すると、汚れ成分に対する電子e-の授受作用などによって分散捕捉剤に捕捉され易い状態に変異するものと推測され、より汚れ成分をより多く捕捉した分散捕捉剤を濾過で除去することによって、より浄化効率に優れたものとすることが出来る。
排水原水に処理水を混合して処理する場合、自前の処理水をフィード・バック（FB）して稀釈することにより、排水原水のCODに大きなアップ・ダウンがあっても平準化することができ、また排水の性状に応じて濃度調整で対処することが出来る。

分散捕捉剤を添加する工程で吸着材を混在するようにすると、吸着材が少量であっても排水の浄化効率により優れたものとすることが出来る。
排水を濾過する工程の吸着材を熱処理する工程を有するようにすると、吸着材（活性炭）を賦活・活性化することができると共に、吸着材に吸着した汚れ成分を熱分解することが出来る。

＜実施例＞
分散捕捉剤として、ポリアクリルアマイドを使用した。汚れ成分としてMPA（3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド）が含有されている排水を処理した。
〔実施例１-１〕
混練槽で排水500cc（COD 978ppm）に対し、PACを添加しpH調整（pH5.6→6.6）した後、既述の方法で調整した分散捕捉剤（ポリアクリルアマイド）を2cc/Lの割合で添加し、更に粒状活性炭0.12gを添加して分散性捕捉軟塊を形成せしめ、15分撹拌し15分静置するとCODは890ppmになった。
これを、濾過槽 (活性炭100g)で濾過した。するとCODは62ppm（当初の6％）に低減した。

〔実施例１-２〕
混練槽で排水1,000cc（COD8,800ppm）に対し、PACを添加しpH調整（pH6.3→6.4）した後、既述の方法で調整した分散捕捉剤（ポリアクリルアマイド）を1cc/Lの割合で添加し、更に粒状活性炭2gを添加して分散性捕捉軟塊を形成せしめ、60分撹拌し15分静置するとCODは8,080ppmになった。
これを、濾過槽 (活性炭100g)で濾過した。するとCODは740ppm（当初の8％）に低減した。
〔比較例１〕
排水500cc（COD10,200ppm）を、活性炭の流動床 (活性炭1.3g)で30分撹拌処理した。しかし、CODは7,083ppm（当初の69％）とあまり低減しなかった。

分散捕捉剤として、ポリアクリルアマイドを使用した。汚れ成分として分子サイズが小さい有機物、すなわちエチレングリコールが含有されている排水を処理した。
〔実施例２-１〕
混練槽で排水500cc（COD 8,000ppm）に対し、PACを添加しpH調整（pH5.6→7.2）した後、既述の方法で調整した分散捕捉剤（ポリアクリルアマイド）を1cc/Lの割合で添加し、更に粒状活性炭2gを添加して分散性捕捉軟塊を形成せしめ、15分撹拌し15分静置するとCODは7,520ppmになった。
これを、濾過槽 (活性炭100g)で濾過した。するとCODは2,800ppm（当初の35％）に低減した。

〔実施例２-２〕
排水585cc（COD 8,400ppm）に対し、並塩1％を添加して電気分解(電流密度6A/dm²、20cc/min)した。すると、CODは6,400ppmになった。
混練槽でPACを添加しpH調整（pH6.2→7.4）した後、既述の方法で調整した分散捕捉剤（ポリアクリルアマイド）を1cc/Lの割合で添加し、更に粒状活性炭2gを添加して分散性捕捉軟塊を形成せしめ、15分撹拌し15分静置するとCODは4,400ppmになった。
これを、濾過槽 (活性炭100g)で濾過した。するとCODは1,767ppm（当初の21％）に低減した。
すなわち、排水を電気分解する工程を有するようにすると、CODの低減効率に顕著な差異が認められた。

〔比較例２〕
排水500cc（COD 7,143ppm）を、活性炭の流動床 (活性炭3.5g)で3時間撹拌処理した。しかし、CODは7,143ppmと全く低減しなかった。

分散捕捉剤として、ポリアクリルアマイドを使用した。汚れ成分としてヒドロキシプロピルセルロース、プロピレングルコールが含有されている排水を処理した。
〔実施例３〕
中性域にpH調整した排水原水（COD 28,250ppm）に対し、並塩1％を添加して電気分解(電流密度6A/dm²、20cc/min)した。すると、CODは29,429ppmになった。RO水を添加してFB28.5倍に希釈するとCODは1,000ppmになった。
混練槽でPACを添加しpH調整（pH3.5→7.1）した後、既述の方法で調整した分散捕捉剤（ポリアクリルアマイド）を2cc/Lの割合で添加し、更に粒状活性炭3gを添加して分散性捕捉軟塊を形成せしめ、15分撹拌し15分静置するとCODは824ppmになった。
これを、濾過槽 (活性炭100g)で濾過した。するとCODは79ppm（FB28.5倍に希釈後の824ppmの10％）に低減した。

〔比較例３〕
排水原水（COD 28,250ppm）に対し、RO水を添加してFB28.5倍に希釈するとCODは833ppmになった。
混練槽でPACを添加した後、既述の方法で調整した分散捕捉剤（ポリアクリルアマイド）を2cc/Lの割合で添加し、更に粒状活性炭3gを添加して分散性捕捉軟塊を形成せしめ、15分撹拌し15分静置するとCODは930ppmになった。
これを、濾過槽 (活性炭100g)で濾過した。するとCODは185ppm（FB28.5倍に希釈後の1,000ppmの19％）に低減した。
すなわち、排水を電気分解する工程を有するようにすると、CODの低減効率に顕著な差異が認められた。

〔実施形態２〕
上記実施形態１との相違点を中心に説明する。
図２に示すように、除染機１では、フレコン・バッグに保管されている放射能汚染土壌のうち、5mm以下の土壌がベルトコンベアでホッパーに供給される。供給された汚染土壌は、モータMにより駆動される1mm回転スクリーン（1mmの網目を有するウェッジ・ワイヤーで形成）の内部に送られ、電解水生成装置で生成された電解酸性水、電解アルカリ性水が及ぼされ、回転スクリーンの網目から1mm未満の土壌の含有水が除染機２へと送られる。一方、1mm回転スクリーンの内部から排出された洗浄水は、土壌乾燥装置３へと送られる。
除染機２には、除染機１から1mm未満の土壌がベルトコンベアでホッパーに供給される。供給された汚染土壌は、モータMにより駆動される75μm回転スクリーン（75μmの網目を有するウェッジ・ワイヤーで形成）の内部に送られ、電解水生成装置で生成された電解酸性水、電解アルカリ性水を及ぼされ、回転スクリーンの網目から75μm未満の粘土・シルト（層間に放射性セシウム化合物が収着している）が土壌乾燥装置４へと送られる。
土壌乾燥装置３では、除染機１で洗浄後の含水土壌（1mm回転スクリーンの内部から排出分）を、土壌予熱装置を介してホッパーに受け入れ、モータM駆動されるスクリュー・コンベアで移送し、200℃で乾燥を行う。このため、LNGバーナーによる熱風発生装置で1,400℃の熱風を発生して供給するようにした。乾燥した（除染）土壌は空冷高圧Air で冷却し、埋戻し土壌とする。
また、土壌乾燥装置３内の熱風を引き出して紛体サイクロン装置に送って集塵し、蒸発した洗浄水は冷却液化して、実施形態１で説明した排水処理方法により浄化するようにした。
土壌乾燥装置４では、除染機２で洗浄後の75μm未満の粘土・シルト（層間に放射性セシウム化合物が収着している）を、土壌予熱装置を介してホッパーに受け入れ、モータM駆動されるスクリュー・コンベアで移送し、1,400℃の高温で放射性セシウム化合物の昇華を行う。このため、LNGバーナーによる熱風発生装置で、1,400℃の熱風を発生して供給するようにした。
放射性セシウム化合物の昇華分は冷却用工業用水の貯留槽でトラップし、これを濃縮して廃棄物保管キャニスターに移送し密閉するようにした。
また、土壌乾燥装置４内の熱風を引き出して紛体サイクロン装置に送って集塵し、蒸発した洗浄水は冷却液化して、実施形態１で説明した排水処理方法により浄化するようにした。

従来より排水の浄化効率に優れたものとすることができることによって、種々の排水処理の用途に適用することができる。

１（電解機構）
３（濾過槽）
４（熱処理機構）

Claims

排水に電気的作用を及ぼす工程と、排水に分散捕捉剤を添加する工程と、排水を濾過する工程とを有することを特徴とする排水処理方法。
前記排水に電気的作用を及ぼす工程の後で分散捕捉剤を添加する工程を行うようにした請求項１記載の排水処理方法。
前記排水の原水に処理水を混合して処理するようにした請求項１又は２記載の排水処理方法。
前記排水に分散捕捉剤を添加する工程で吸着材が混在するようにした請求項１乃至３記載の排水処理方法。
前記排水を濾過する工程で吸着材を使用し、前記吸着材を熱処理する工程を有するようにした請求項１乃至４のいずれかに記載の排水処理方法。
前記排水として放射性物質を含有する汚染土壌の洗浄水を処理するようにした請求項１乃至５のいずれかに記載の排水処理方法。