JP2024030767A - 汚水処理装置及び汚水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、原水中の色度成分、ＢＯＤ成分、ＣＯＤ成分等の溶解性有機成分を効率的に除去することができる汚水処理装置及び汚水処理方法を提供する。【解決手段】汚水処理装置１０は、イオン交換処理槽２、再生排液槽３、酸化処理槽４、処理水槽６、酸化処理水混合経路７、及びイオン処理水混合経路８とを備え、イオン交換処理槽２は原水をイオン交換樹脂と接触させて溶解性有機成分を除去し、次いで、イオン交換樹脂に再生液を接触させてイオン交換樹脂を再生する。酸化処理槽４はイオン交換処理後の再生排液の酸化処理を行い、再生排液中の溶解性有機成分を分解除去する。酸化処理水混合経路７は、酸化処理後の酸化処理水を処理水槽６に移送し、イオン交換処理水混合経路８は、イオン交換処理水を処理水槽６に移送する。処理水槽６で酸化処理水とイオン交換処理水が混合され、この混合水を汚水処理装置の処理水とする。【選択図】図１

Description

本発明は汚水処理装置及び汚水処理方法に関する。

従来より、工場排水や下水等に含まれる溶解性有機成分を分解又は除去する方法として、原水にオゾン酸化や促進酸化等の酸化処理を施す方法が知られている。例えば、原水を収容する原水槽と、酸化処理槽と、酸化処理後の処理水を収容する処理水槽とを備えた汚水処理装置において、原水槽から供給された原水を酸化処理槽でオゾン酸化処理又は促進酸化処理することにより、原水中の溶解性有機成分が分解又は除去される。しかし、酸化処理のみを用いて原水中の溶解性有機成分を処理する方法では、原水の全量に対し酸化処理を施す必要がある。この場合、処理対象とする水量が多くなって、原水と酸化剤との接触時間を十分に確保するためには、大規模な接触槽や付帯設備が必要となり、設備の大型化と高コスト化が避けられない。

また、溶解性有機成分を含む原水を処理する方法として、イオン交換樹脂に溶解性有機成分を吸着して原水中から分離除去する方法が知られている。この方法は電荷を有する有機物に対して有効である。
図２は、従来のイオン交換樹脂による汚水処理装置２０を概略的に示す図である。図２の汚水処理装置２０は、原水槽１１、原水とイオン交換樹脂を接触させるイオン交換処理槽１２、再生排液槽１３、再生液槽１５、処理水槽１６、産業廃棄物処理施設１９とを備えている。イオン交換樹脂は、再生液、通常は塩化ナトリウム水溶液（食塩水）を用いて再生処理することにより、吸着した溶解性有機成分等を脱離して再利用することができる。イオン交換樹脂の再生処理に使用した再生液は、イオン交換樹脂から脱離した溶解性有機成分が濃縮されて含まれる再生排液となる。この再生排液は、原水と比べると水量は非常に少ないが、産業廃棄物処理施設１９に移送し、産業廃棄物として処理する等の方法で処分する必要がある。そのため、イオン交換処理のみを用いて原水から溶解性有機成分を除く方法では、再生排液の移送や処理等が課題となり、そのためのコストが高いという問題があった。

一方、陰イオン交換樹脂を再生処理した後の再生排液をヒドロキシラジカルの発生を伴う酸化方法で処理することにより、再生排液中の溶解性有機成分を分解、除去し、その後、再生排液を再生液として再利用する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、再生排液の移送や処理等のコストが節約される。

図３は、従来の汚水処理装置３０を概略的に示す図である。図３の汚水処理装置３０は、原水槽１１と、原水とイオン交換樹脂を接触させるイオン交換処理槽１２と、イオン交換樹脂を再生する再生手段１３と、該再生手段で発生する再生排液を酸化する酸化処理装置１４とを備えている（特許文献１）。

図３において、イオン交換処理槽１２は、原水とイオン交換樹脂とを接触させ、原水中に含まれる溶解性有機成分をイオン交換樹脂に吸着させることにより原水中から除去する。原水から溶解性有機成分が除去された後の処理水は、処理水導出経路２２から導出される。次いで、イオン交換処理後のイオン交換樹脂が樹脂再生経路２４を経て再生手段１３に供給される。再生手段１３では、供給されたイオン交換樹脂を再生液で処理することによりイオン交換樹脂が再生される。その後、再生したイオン交換樹脂は、再生樹脂循環経路２５を経てイオン交換処理槽１２に循環して再利用される。イオン交換樹脂から脱離した溶解性有機成分を含む再生排液は、再生排液導出経路２６を経て酸化処理装置１４に供給される。酸化処理装置１４では、再生排液を酸化処理することにより、再生排液中の溶解性有機成分が分解、除去される。酸化処理後の酸化処理水は、再生排液再利用経路２７を経て再生手段１３に循環し再生液として再利用される。

特開２０１６－５９８５３号公報

しかしながら、従来の汚水処理装置３０では、酸化処理装置１４で酸化処理した後の酸化処理水を再生液として再利用するため、酸化処理においては有機物を二酸化炭素等の無機物まで酸化分解することが求められる。二酸化炭素等の無機物までの分解が行われない場合には、再生液中の有機物濃度が、再利用の繰り返しによって上昇していくことになる。二酸化炭素等までの酸化分解を行うためには、酸化処理装置１４では非常に強力な酸化処理を行うことが必要となり、そのためのコストが高くなるという問題があった。また、酸化処理水を再生水として再利用するためには、その塩分濃度や量等を厳密に制御する必要があり、制御のための操作が複雑であるという問題も存在した。

工場排水や下水等の汚水には、色度成分、ＢＯＤ成分、ＣＯＤ成分等が含まれている。ＢＯＤとＣＯＤは水質汚濁防止法において排水基準が定められており、ＢＯＤについては公共下水道への排除基準が定められている。また、排水中の色度は景観上の問題となることがある。色度、ＢＯＤ、ＣＯＤの除去は排水処理において重要であり、それらを効率的に低減する方法が望まれている。一般に色度、ＢＯＤ、ＣＯＤの低減には酸化処理が有効となるが、強力な酸化処理で有機物を二酸化炭素等の無機物まで酸化分解する必要はなく、比較的弱い酸化処理によって有機物の構造を変化させることで、十分な低減効果が得られる場合が多い。

本発明は、イオン交換処理と酸化処理との組み合わせにより、排液を発生させることなく、原水に含まれる荷電を有する色度成分、ＢＯＤ成分、ＣＯＤ成分を効率的に除去することができる汚水処理装置及び方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の汚水処理装置は、汚水をイオン交換樹脂に接触させて汚水に含まれる除去対象物質を除去しイオン交換処理水を導出するイオン交換手段と、該イオン交換手段で除去対象物質を保持したイオン交換樹脂を再生液により再生し除去対象物質を含む再生排液を導出する再生手段と、前記再生排液を酸化処理し除去対象物質を分解して酸化処理水を導出する酸化処理手段と、前記酸化処理水を前記イオン交換処理水と混合する混合手段と、を備え、前記混合手段により得られた混合水を処理水とすることを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明の汚水処理方法は、汚水をイオン交換樹脂に接触させて汚水に含まれる除去対象物質を除去しイオン交換処理水を導出するイオン交換手段と、該イオン交換手段で除去対象物質を保持したイオン交換樹脂を再生液により再生し再生排液を導出する再生手段と、前記再生排液を酸化処理し除去対象物質を分解して酸化処理水を導出する酸化処理手段と、前記酸化処理水を前記イオン交換処理水と混合する混合手段と、を備え、前記混合手段により得られた混合水を処理水とする汚水処理装置によって実行される汚水処理方法において、汚水をイオン交換樹脂に接触させて汚水に含まれる除去対象物質を除去するイオン交換ステップと、前記除去対象物質を保持したイオン交換樹脂を再生液により再生する再生ステップと、前記再生排液を酸化処理する酸化処理ステップと、前記酸化処理水を前記イオン交換処理水と混合する混合ステップと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、排液を発生させることなく、原水に含まれる荷電を有する色度成分、ＢＯＤ成分、ＣＯＤ成分を効率的に除去することができる。

本発明の実施の形態に係る汚水処理装置を概略的に示す図である。 従来のイオン交換処理による汚水処理装置を概略的に示す図である。 従来の汚水処理装置を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態によって実行される汚水処理の手順を示すフローチャートである

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。

図１は、本発明の実施の形態に係る汚水処理装置を概略的に示す図である。

図１の汚水処理装置１０は、原水槽１、イオン交換処理槽２、再生排液槽３、酸化処理槽４、再生液槽５、処理水槽６、酸化処理水混合経路７、及びイオン交換処理水混合経路８を備えている。原水槽１は汚水処理を行うための原水を収容しており、イオン交換処理槽２に原水を供給する。本発明において「原水」とは、汚水処理を行う前の水を意味し、代表的には工場排水や下水等の汚水であるが、夾雑物や溶解性有機成分等の除去対象物質を何等かの方法で一部除去した後の水であってもよい。

イオン交換処理槽２は、イオン交換樹脂を有しており、原水とイオン交換樹脂とを接触させることにより、原水中に含まれる色度成分、ＢＯＤ成分、ＣＯＤ成分等の除去対象物質をイオン交換樹脂に吸着させて除去するイオン交換処理を行う（イオン交換手段）。イオン交換処理槽２に設置されるイオン交換樹脂は、除去対象物質である溶解性有機成分を吸着するものであれば特に限定されないが、色度成分、ＢＯＤ成分、ＣＯＤ成分は負電荷を有することが多いため、塩化物イオン等の陰イオンの交換基を有する陰イオン交換樹脂を用いるのが好ましい。以降では、イオン交換処理に陰イオン交換樹脂を用いる場合を例として説明を行う。陰イオン交換樹脂を用いる場合には、陰イオン交換樹脂の交換基である陰イオンと原水中の負電荷有機成分とがイオン交換することにより、負電荷有機成分が陰イオン交換樹脂に吸着されて原水中から除去される。

イオン交換樹脂としては、磁性を帯びた帯磁性陰イオン交換樹脂を使用することもできる。帯磁性陰イオン交換樹脂は、例えば、粒径が通常１５０～３００μｍ、好ましくは１７０～２５０μｍの粒状樹脂であり、磁性を帯びているため樹脂同士が集塊化し易く、沈降性に優れるという特徴を有する。

帯磁性陰イオン交換樹脂を用いる場合には、イオン交換処理槽２は、原水を底部に供給し、撹拌を行いながら、原水と浮遊状態の帯磁性イオン交換樹脂を含む液の上向流を形成させて接触を行い、帯磁性イオン交換樹脂の沈降性を利用して樹脂と処理水を分離し、処理水はイオン交換処理槽２の上部から導出する上向流処理槽とすることもできる。この方法では、原水に懸濁物質が含まれる場合にも、閉塞を起こさずに処理が行える利点がある。

イオン交換処理槽２において溶解性有機成分が除去されたイオン交換処理水は、イオン交換処理水混合経路８を経て処理水槽６に移送され収容される。イオン交換処理により原水から除去対象となる溶解性有機成分が十分に除去されたか否かは、イオン交換処理水混合経路８を通過するイオン交換処理水中の成分の濃度を測定することにより確認することができる。

イオン交換処理を継続すると、イオン交換樹脂のイオン交換サイトと溶解性有機成分との置換が進行し、有効なイオン交換サイトが減少して、溶解性有機成分の除去効果が低下する。イオン交換処理槽２は、このように溶解性有機成分を吸着し除去効果が低下したイオン交換樹脂を再生液と接触させ、イオン交換樹脂を再利用可能な状態に再生する再生処理も実行する（再生手段）。

イオン交換樹脂の再生処理は、溶解性有機成分の除去効果が低下した段階で開始する。具体的に、溶解性有機成分の除去効果が低下した時点で、原水槽１からイオン交換処理槽２への原水の供給を停止してイオン交換処理を停止するとともに、イオン交換処理槽２からのイオン交換処理水の導出を停止する。次いで、再生液槽５からイオン交換処理槽２に再生液が供給され、イオン交換樹脂に再生液を接触させる。再生液には、通常、所定濃度の塩化ナトリウム水溶液が用いられるが、塩化ナトリウム以外の塩の水溶液や酸又はアルカリの水溶液を用いてもよい。このとき、陰イオン交換樹脂に吸着している色度成分、ＢＯＤ成分、ＣＯＤ成分等の負電荷有機成分と再生液中の陰イオンとが交換し、陰イオン交換樹脂が再生される。また、陰イオン交換樹脂から脱離した高濃度の色度成分、ＢＯＤ成分、ＣＯＤ成分等の負電荷有機成分を含む再生排液は、イオン交換処理槽２から導出され再生排液槽３に移送される。

イオン交換樹脂が再利用可能な状態まで再生された段階で、イオン交換樹脂の再生処理は終了する。具体的に、イオン交換樹脂が再利用可能な状態まで再生された時点で、再生液槽５からイオン交換処理槽２への再生液の供給を停止して再生処理を終了するとともに、イオン交換処理槽２から再生排液槽３への再生排液の導出を停止する。次いで、原水槽１からイオン交換処理槽２への原水の供給が再開され、再生されたイオン交換樹脂による溶解性有機成分のイオン交換処理が再開される。また、再生排液槽３は再生排液を貯留するとともに、次の酸化処理槽４に必要量の再生排液を供給する。

本実施の形態では、イオン交換処理を行うイオン交換手段と再生処理を行う再生手段を同一の処理槽、すなわちイオン交換処理槽２内で実行する。このように同一の処理槽内でイオン交換手段と再生手段を実行することにより、イオン交換樹脂の移送が不要となるほか、再生処理槽を別途設ける必要がなくなる。一方で、イオン交換処理処理槽に耐薬品性が求められるほか、再生処理中においてはイオン交換処理を停止する必要が生じる。

なお、帯磁性イオン交換樹脂を用いてイオン交換処理を行う場合には、必ずしもイオン交換処理槽２内でイオン交換樹脂の再生処理を行う必要はなく、イオン交換処理槽２から帯磁性イオン交換樹脂の一部を連続的に抜き出し、別途設けた再生処理槽において再生処理を行った後に、再生後のイオン交換樹脂をイオン交換処理槽２に連続的に戻してもよい。このように帯磁性イオン交換樹脂の一部について、イオン交換処理槽２と外部の再生処理槽との間で連続的にイオン交換樹脂を循環させながら再生処理を行うことにより、イオン交換処理を停止する必要がなく、イオン交換処理と再生処理を同時に継続したまま処理を実行することができる。

酸化処理槽４は、再生排液槽３から供給された再生排液を酸化処理し、再生排液に濃縮された高濃度の溶解性有機成分を分解する（酸化手段）。酸化処理は除去対象物質である色度成分、ＢＯＤ成分、ＣＯＤ成分等を十分に分解できる方法であれば限定されないが、例えば、オゾン酸化、過酸化水素酸化、紫外線酸化、光触媒酸化、放電プラズマ処理、フェントン酸化、及び電解酸化から選ばれる少なくとも１種の処理、又はそれらを組み合わせた処理を用いることができる。

従来の汚水処理装置３０（図３）では、再生排液を再生液として再利用するため、酸化処理においては、再生排液に含まれる有機物を二酸化炭素等の無機物まで酸化分解する必要があった。そのためには非常に強力な酸化処理が必要であり、処理コストが高くなるという問題があった。一方、本実施の形態における酸化処理では、色度成分、ＢＯＤ成分、ＣＯＤ成分等の酸化分解が目的となる。これらの成分の低減においては、有機物を二酸化炭素等の無機物まで分解する必要がなく、二重結合の酸化分解等、有機物の構造を変化させるだけで十分な効果が期待できる。そのため、従来の汚水処理装置３０（図３）と比較して比較的弱い酸化処理で必要な効果が得られることとなり、酸化処理に要するコストを低減できる。

本実施の形態では、イオン交換処理後の再生排液に対し酸化処理を行うため、酸化処理の対象が原水の全体量ではなく、イオン交換処理に伴って生じた再生排液のみとなる。一般に、イオン交換樹脂の再生排液は原水に対してその容量が大幅に削減される。原水の水質によっては、イオン交換樹脂の再生排液の容量は、原水の容量の１％未満とすることができる。本発明においては、酸化処理の対象水量の大幅な低減に伴って、酸化処理槽及びその付帯設備を非常に小型化することが可能となる。酸化処理槽の小型化は、大幅な設備コストの低減につながる。酸化処理においては、高濃度の有機物と高濃度の酸化剤が接触することになるため、高い処理効率が期待される。本発明においては、イオン交換処理と再生処理によって、色度成分、ＢＯＤ成分、ＣＯＤ成分等の除去対象物質を濃縮しているため、原水をそのまま酸化処理する場合と比較して、コンパクトな設備で効率のよい処理を行うことが可能となる。

図１において、酸化処理槽４で再生排液を酸化処理して得られた酸化処理水は、酸化処理水混合経路７を経て処理水槽６に移送される。酸化処理により除去対象となる溶解性有機成分が十分に除去されたか否かは、酸化処理水混合経路７を通過する酸化処理水中の成分の濃度を測定することにより確認することができる。処理水槽６において酸化処理水とイオン交換処理水とが混合される（混合手段）。この混合水が、本発明の汚水処理装置の処理水となる。酸化処理水は高濃度の塩分を含むが、酸化処理水はイオン交換処理水に比べて量が少ないため、イオン交換処理水によって希釈され、全体としては塩分濃度の低い処理水を得ることができる。酸化処理水とイオン交換処理水との混合比が常時一定となるように制御すれば、処理水質はさらに安定する。イオン交換処理に伴って発生した再生排液は、酸化処理の実施及びイオン処理水との混合により処理水となるため、再生排液を系外に排出する必要がなくなり、再生排液の処分に伴う費用が不要となる。また、従来の汚水処理装置３０（図３）のように、再生排液及び酸化処理水の塩分濃度や量等を厳密に制御する必要がないため、運転管理も容易となる。

汚水処理装置１０（図１）は、凝集沈殿法、生物処理法、活性炭吸着法等他の汚水処理の前工程として使用してもよいし、他の汚水処理の後段工程として使用してもよい。汚水処理装置１０を凝集沈殿法の前工程として使用することにより、原水の有機物負荷を低減させ、処理水の水質をさらに向上させるとともに、凝集沈殿法で使用する凝集剤の使用量を低減することができる。一方、酸化処理の過程で生じる溶解性有機物の低分子化は、生物処理や活性炭吸着の効率を高める場合があるため、汚水処理装置１０（図１）は、生物処理法や活性炭吸着法の前工程としても適している。

以上のように、イオン交換処理槽２、再生排液槽３、酸化処理槽４、再生液槽５、処理水槽６、酸化処理水混合経路７、及びイオン交換処理水混合経路８を上記のように組み合わせて原水を処理することにより、色度成分、ＢＯＤ成分、ＣＯＤ成分等の溶解性有機成分を効率的に除去しつつ、設備に係るコストを大幅に低減することができる。

次に、本実施の形態に係る汚水処理装置１０（図１）によって実行される汚水処理方法について説明する。
図４は、本発明の実施の形態によって実行される汚水処理の手順を示すフローチャートである。

上述したように、本実施の形態の汚水処理装置（図１）は、原水槽１、イオン交換処理槽２、再生排液槽３、酸化処理槽４、再生液槽５、処理水槽６、酸化処理水混合経路７、及びイオン交換処理水混合経路８を備える。

図４において、まず、原水槽１に収容されている原水がイオン交換処理槽２に移送される（Ｓ４０１）。イオン交換処理槽２に移送された原水は、イオン交換処理槽２（イオン交換手段）内のイオン交換樹脂と接触し、原水のイオン交換処理が実行される（Ｓ４０２）。イオン交換処理槽２に設置されるイオン交換樹脂は、除去対象物質である溶解性有機成分を吸着するものであれば特に限定されないが、色度成分、ＢＯＤ成分、ＣＯＤ成分は負電荷を有することが多いため、一般的には陰イオン交換樹脂を用いるのが好ましい。イオン交換樹脂との接触時間は、除去対象物質の濃度に合わせて設定する。

イオン交換処理槽２において溶解性有機成分が除去されたイオン交換処理水は、イオン交換処理水混合経路８を経て処理水槽６に移送される（Ｓ４０３）。イオン交換処理により原水から色度成分、ＢＯＤ成分、ＣＯＤ成分等の溶解性有機成分が十分に除去されたか否かは、イオン交換処理水混合経路８を通過するイオン交換処理水中の成分の濃度を測定することにより確認することができる。

イオン交換処理を継続すると、イオン交換樹脂のイオン交換サイトと溶解性有機成分との置換が進行し、有効なイオン交換サイトが減少して、溶解性有機成分の除去効果が低下する。したがって、溶解性有機成分の除去効果が低下した時点で、原水槽１からイオン交換処理槽２への原水の供給を停止してイオン交換処理を停止するとともに、イオン交換処理槽２からのイオン交換処理水の導出を停止する（Ｓ４０４）。次いで、再生液槽５からイオン交換処理槽２に再生液を供給し（Ｓ４０５）、イオン交換樹脂に再生液を接触させる。このとき、イオン交換処理槽２（再生手段）において、陰イオン交換樹脂に吸着している負電荷有機成分と再生液中の陰イオンとが交換し、陰イオン交換樹脂が再生される（Ｓ４０６：再生ステップ）。再生液は、通常、所定濃度の塩化ナトリウム水溶液が用いられるが、塩化ナトリウム以外の塩の水溶液や酸又はアルカリの水溶液を用いてもよい。このとき陰イオン交換樹脂から脱離した負電荷有機成分を含む再生排液は、イオン交換処理槽２から導出され再生排液槽３に移送される（Ｓ４０７）。

その後、イオン交換樹脂が再利用可能な状態まで再生された時点で、再生液槽５からイオン交換処理槽２への再生液の供給を停止して再生処理を終了するとともに、イオン交換処理槽２から再生排液槽５への再生排液の導出を停止する。次いで、原水槽１からイオン交換処理槽２への原水の供給を再開し、再生されたイオン交換樹脂による溶解性有機成分のイオン交換処理を再開する。このとき、イオン交換処理槽２からのイオン交換処理水の導出が再開される。

本実施の形態では、イオン交換手段によるイオン交換処理と再生手段による再生処理を同一の処理槽、すなわちイオン交換処理槽２内で実施する。このように同一の処理槽内でイオン交換処理と再生処理を実施することにより、イオン交換樹脂の移送が不要となるほか、再生処理槽を別途設ける必要がなくなる。一方で、イオン交換処理処理槽に耐薬品性が求められるほか、再生処理中においてはイオン交換処理を停止する必要が生じる。

本実施の別の形態では、イオン交換樹脂として帯磁性の陰イオン交換樹脂を使用し、イオン交換手段によるイオン交換処理と再生手段による再生処理を別個の槽で行う方法とすることができる。その場合には、イオン交換処理槽２からイオン交換樹脂の一部を連続的に抜き出し、別途設けた再生処理槽において再生処理を行った後に、再生後のイオン交換樹脂をイオン交換処理槽２に連続的に戻すことで再生を行う。この方法では、イオン交換処理を停止する必要がなく、イオン交換処理と再生処理を同時に継続したまま処理を実行することができる。

帯磁性陰イオン交換樹脂は、例えば、粒径が通常１５０～３００μｍ、好ましくは１７０～２５０μｍの粒状樹脂であり、磁性を帯びているため樹脂同士が集塊化し易く、沈降性に優れるという特徴を有する。帯磁性陰イオン交換樹脂を用いる場合には、イオン交換処理槽２は、原水を底部に供給し、撹拌を行いながら、原水と浮遊状態の帯磁性イオン交換樹脂を含む液の上向流を形成させて接触を行い、帯磁性イオン交換樹脂の沈降性を利用して樹脂と処理水を分離し、処理水はイオン交換処理槽２の上部から導出する上向流処理槽とすることもできる。この方法では、原水に懸濁物質が含まれる場合にも、閉塞を起こさずに処理が行える利点がある。

再生排液槽５は再生排液を貯留するとともに、次の酸化処理槽４に必要量の再生排液を供給する（Ｓ４０８）。酸化処理槽４に供給された再生排液は酸化処理槽４（酸化処理手段）で酸化処理され、再生排液に含まれる溶解性有機成分が分解、除去される（Ｓ４０９：酸化処理ステップ）。酸化処理は除去対象となる色度成分、ＢＯＤ成分、ＣＯＤ成分等の溶解性有機成分を十分に分解できる方法であれば限定されないが、例えば、オゾン酸化、過酸化水素酸化、紫外線酸化、光触媒酸化、放電プラズマ処理、フェントン酸化、及び電解酸化から選ばれる少なくとも１種の処理、又はそれらを組み合わせた処理である。

従来の汚水処理装置３０（図３）では、再生排液を再生液として再利用するため、酸化処理においては、再生排液に含まれる有機物を二酸化炭素等の無機物まで酸化分解する必要があった。そのためには非常に強力な酸化処理が必要であり、処理コストが高くなるという問題があった。一方、本実施の形態における酸化処理では、色度成分、ＢＯＤ成分、ＣＯＤ成分等の酸化分解が目的となる。これらの成分の低減においては、有機物を二酸化炭素等の無機物まで分解する必要がなく、二重結合の酸化分解等、有機物の構造を変化させるだけで十分な効果が期待できる。すなわち、本実施の形態では、有機物を二酸化炭素まで分解させない酸化処理を行うことができるが、有機物を二酸化炭素まで分解させない酸化処理は、酸化処理水における色度成分、ＢＯＤ成分、ＣＯＤ成分等の除去対象物質について目標とする濃度範囲を設定し、その濃度範囲を満たすよう酸化処理の条件を適宜設定して実施することができる。そのため、従来の汚水処理装置３０（図３）と比較して比較的弱い酸化処理で必要な効果が得られることとなり、酸化処理に要するコストを低減できる。

オゾン酸化は、再生排液中にオゾンガスを溶解させることにより行うことができる。オゾンガスを溶解させる方法としては、ディフューザによる散気や、混合機能付きポンプを用いることが好適である。本発明によれば、高濃度の有機物を含む再生排液に、高濃度のオゾンを接触させることができるため、高いオゾン接触効率を得ることができる。また、全水量を処理する場合と比較して、処理対象水量を大幅に低減できるため、オゾン接触槽が小型となって、接触時間を長くしても設備費の上昇が少ない。回分式の装置を採用することも可能となる。回分式の装置では、水質に応じてオゾン接触時間を調整できる。オゾン接触槽が小型であるため、効率的なオゾン接触を目的として、槽内の撹拌や循環を行う装置を設けることも容易となる。

過酸化水素酸化は、再生排液中に過酸化水素を添加して反応させることにより行うことができ、過酸化水素添加後、攪拌や、曝気等の方法により均一化させることで反応を促進させることができる。過酸化水素酸化は、オゾン酸化、紫外線酸化と組み合わせることにより、酸化力の強いヒドロキシルラジカルを生成し、色度成分、ＢＯＤ成分、ＣＯＤ成分等を更に効率的に除去することができる。

紫外線酸化は、再生排液に紫外線を照射することにより行うことができる。紫外線酸化は、オゾン、過酸化水素、次亜塩素酸塩等の酸化剤を併用することにより、酸化力の強いヒドロキシルラジカルを生成し、色度成分、ＢＯＤ成分、ＣＯＤ成分を更に効率的に除去することができる。

光触媒酸化は、酸化チタン等の光触媒と再生排液を接触させつつ紫外線を照射することにより行うことができる。

放電プラズマ処理は、再生排液中に電極を沈め、電極間に高電圧を印可してプラズマを再生排液中に発生させるもので、ヒドロキシラジカルの発生を伴い、溶解性有機成分を分解除去することができる。

フェントン酸化は、過酸化水素と鉄化合物を含むフェントン試薬を再生排液と接触させることにより行うことができ、フェントン反応によって生成したヒドロキシルラジカルの酸化力により、溶解性有機成分を分解除去することができる。

電解酸化は、再生排液に陽極と陰極を沈め、電解質の存在下で再生排液を電気分解させることにより行うことができる。

本実施の形態では、イオン交換処理後の再生排液に対し酸化処理を行うことにより、原水に対して直接酸化処理を行う場合に比べ、酸化処理を行う対象水量を大幅に低減することができ、いずれの処理においても接触槽や付帯設備の小型化が可能となる。

続いて、酸化処理槽６で再生排液を酸化処理して得られた酸化処理水は、酸化処理水混合経路７を経て処理水槽６に移送される。酸化処理により除去対象となる溶解性有機成分が十分に除去されたか否かは、酸化処理水混合経路７を通過する酸化処理水中の成分の濃度を測定することにより確認することができる。処理水槽６はイオン交換処理槽２から導出されたイオン交換処理水が収容されており、処理水槽６で酸化処理水とイオン交換処理水が混合される（Ｓ４１０：混合ステップ）。この混合水を処理水とすることで、本処理は終了する。

酸化処理水は高濃度の塩分を含むが、酸化処理水はイオン交換処理水に比べて量が少ないため、イオン交換処理水によって希釈され、全体としては塩分濃度の低い処理水を得ることができる。酸化処理水とイオン交換処理水との混合比が常時一定となるように制御すれば、処理水質はさらに安定する。また、従来の汚水処理装置３０（図３）のように、再生排液及び酸化処理水の塩分濃度や量等を厳密に制御する必要がないため、運転管理も容易となる。

本実施の形態の汚水処理方法（図１、図４）は、凝集沈殿法、生物処理法、活性炭吸着法等他の汚水処理の前処理として使用してもよいし、他の汚水処理の後段処理として使用してもよい。汚水処理方法（図４）を凝集沈殿法の前処理として使用することにより、原水の有機物負荷を低減させ、処理水の水質をさらに向上させるとともに、凝集沈殿法で使用する凝集剤の使用量を低減することができる。一方、酸化処理の過程で生じる溶解性有機物の低分子化は、生物処理や活性炭吸着の効率を高める場合があるため、汚水処理方法（図４）は、生物処理法や活性炭吸着法の前工程としても適している。

以上、本発明について、上述した実施の形態を用いて説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。

本発明は、原水中の色度成分を効率的に除去するとともに、汚水処理の排液を簡便かつ低コストで再利用することができる。

１，１１ 原水槽
２，１２ イオン交換処理槽
３ 再生排液槽
４ 酸化処理槽
５ 再生液槽
６ 処理水槽
７ 酸化処理水混合経路
８ イオン処理水混合経路
１０，２０ 汚水処理装置
１３ 再生手段
１４ 酸化処理装置
２２ 処理水導出経路
２４ 樹脂再生経路
２５ 再生樹脂循環経路
２６ 再生排液導出経路
２７ 再生排液再利用経路

Claims (6)

1. 汚水をイオン交換樹脂に接触させて汚水に含まれる除去対象物質を除去しイオン交換処理水を導出するイオン交換手段と、
   該イオン交換手段で除去対象物質を保持したイオン交換樹脂を再生液により再生し除去対象物質を含む再生排液を導出する再生手段と、
   前記再生排液を酸化処理し除去対象物質を分解して酸化処理水を導出する酸化処理手段と、
   前記酸化処理水を前記イオン交換処理水と混合する混合手段と、を備え、
   前記混合手段により得られた混合水を処理水とすることを特徴とする汚水処理装置。
2. 前記除去対象物質が色度成分、ＢＯＤ成分、ＣＯＤ成分のいずれか、又はその組み合わせである、請求項１記載の汚水処理装置。
3. 前記イオン交換樹脂が帯磁性の陰イオン交換樹脂である、請求項１又は２記載の汚水処理装置。
4. 前記酸化処理がオゾン処理、過酸化水素処理、紫外線処理、光触媒処理、放電プラズマ処理、フェントン処理、及び電解酸化処理からなる群から選ばれる少なくとも１種、又はそれらを組み合わせた処理である、請求項１又は２記載の汚水処理装置。
5. 前記混合手段により得られた混合水が凝集沈殿槽、生物処理槽、活性炭吸着槽のいずれかに供給される、請求項１又は２記載の汚水処理装置。
6. 汚水をイオン交換樹脂に接触させて汚水に含まれる除去対象物質を除去しイオン交換処理水を導出するイオン交換手段と、該イオン交換手段で除去対象物質を保持したイオン交換樹脂を再生液により再生し再生排液を導出する再生手段と、前記再生排液を酸化処理し除去対象物質を分解して酸化処理水を導出する酸化処理手段と、前記酸化処理水を前記イオン交換処理水と混合する混合手段とを備え、前記混合手段により得られた混合水を処理水とする汚水処理装置によって実行される汚水処理方法において、
   汚水をイオン交換樹脂に接触させて汚水に含まれる除去対象物質を除去するイオン交換ステップと、
   前記除去対象物質を保持したイオン交換樹脂を再生液により再生する再生ステップと、
   前記再生排液を酸化処理する酸化処理ステップと、
   前記酸化処理水を前記イオン交換処理水と混合する混合ステップと、を有することを特徴とする汚水処理方法。