JP3229802B2 - 汚水処理方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無機物を含有する
無機系汚水および有機物を含有する有機系汚水を処理す
る汚水処理方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばゴミ焼却場や焼却処理され
たゴミを最終処理として埋め立てる埋め立て地などにお
いて、焼却されたゴミおよびこのゴミの焼却過程におい
て添加された添加物により、カルシウム化合物や重金属
などの無機物を含有する無機系汚水が流出および浸出し
ており、これら無機系汚水を凝集処理することによりカ
ルシウム化合物や重金属などの無機物を除去している。
さらに、湿式ガス洗浄方法を設けたゴミ処理場では水銀
や鉛などの重金属である無機物を含有する洗煙排水が流
出するため、別途あるいは流出する無機系汚水と混合し
て洗煙排水を浄化処理している。

【０００３】一方、ゴミ焼却場においては、作業者の生
活排水や洗車排水なども流出するため、無機系汚水とは
別に生物学的処理を行って有機物やリン化合物、窒素化
合物などを除去したり、無機系汚水などと混合して凝集
処理している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、無機系
汚水と有機系汚水とを別々に処理したのでは、処理プラ
ントが大型化して広い設置スペースが必要となるととも
に、２系統の処理を管理制御しなければならず煩雑で運
転コストも増大する。さらに、ゴミ焼却場から流出する
無機系汚水中には有機物が混入されている場合があり、
この場合には、無機系汚水を処理した後、さらに有機系
汚水を処理する工程が必要となり、さらに処理プラント
が大型化する。

【０００５】一方、無機系汚水と有機系汚水とを混合し
て処理したのでは、無機系汚水中の無機物、特に洗煙排
水などに多く含まれる重金属が混入されている場合には
この重金属が微生物の活性を低下させて、効率よく生物
学的処理が行えない。

【０００６】このため、凝集剤を添加して重金属を除去
することも考えられるが、有機系汚水中に含有される有
機物や窒素化合物やリン化合物など微生物により除去可
能な汚染物質まで凝集剤により凝集分離されるため、必
要以上の凝集剤を用いなければならず、処理コストが増
大するとともに、微生物の活性に必要なリン化合物など
が除去されてしまい、微生物の活性が低下して効率よく
浄化処理できない。

【０００７】一方、有機系汚水をあらかじめ生物処理し
た後、固液分離するために無機物を凝集分離させる無機
系汚水と処理後の有機系汚水とを混合し、この混合液を
凝集させる方法も知られているが、既に処理された有機
系汚水を再び凝集させずとも沈殿分離などを行うことに
より固液分離できるため、混合させることによる凝集剤
の使用量の増大により、処理効率が低下する問題があ
る。

【０００８】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、簡単な構成で効率よく安価に無機系汚水および有機
系汚水の双方を処理できる汚水処理方法およびその装置
を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の汚水処理
方法は、無機物を含有する無機系汚水に凝集剤を添加し
て前記無機物を凝集させ、この凝集させた後、濃縮液お
よび透過液に第１の膜分離を行い、この透過液と有機物
を含有する有機系汚水とを混合し、この混合の後に生物
学的に処理し、この生物学的な処理後に前記第１の膜分
離とは別個の第２の膜分離を行うもので、微生物の活性
を阻害するおそれのある無機系汚水中の無機物をあらか
じめ凝集剤にて凝集させて第１の膜分離手段にて除去す
るため、後工程で有機物を含有する有機系汚水と混合し
て生物学的に処理する際に、微生物の活性が無機物にて
低下せず効率よく生物学的処理が行えるとともに、処理
効率の阻害要因となる無機物を凝集させる凝集剤の量の
みで、微生物の活性に必要な物質を凝集させる凝集剤が
不要となり、凝集剤の使用量が低減して処理コストが低
減し、第１の膜分離手段にて分離された透過液と有機物
を含有する有機系汚水と混合して生物学的に処理して第
２の膜分離手段にて処理するため、微生物の活性に必要
な微生物にて除去される物質まで凝集分離されることが
なく安定した効率のよい生物学的な処理が行えるととも
に、無機系汚水の透過液中に混入のおそれがある有機物
をも同時に処理され、無機系汚水および有機系汚水が同
時に効率よく処理され、処理装置が小型化して設置スペ
ースも縮小される。

【００１０】請求項２記載の汚水処理装置は、無機物を
含有する無機系汚水を貯留する貯留手段と、この貯留手
段に貯留された前記無機系汚水に凝集剤を添加する凝集
剤添加手段と、前記凝集剤が添加された無機系汚水を濃
縮液と透過液とに膜分離する第１の膜分離手段と、前記
透過液および有機物を含有する有機系汚水の混合液を生
物学的に処理する生物処理手段と、この生物学的に処理
された前記混合液を濃縮液と処理水とに膜分離する第２
の膜分離手段とを具備したもので、無機物を含有する無
機系汚水に凝集剤を添加して無機物を凝集させた後第１
の膜分離手段にて濃縮液および透過液に膜分離し、この
透過液と有機物を含有する有機系汚水とを混合して生物
学的に処理した後、第２の膜分離手段にて膜分離するた
め、微生物の活性を阻害するおそれのある無機系汚水中
の無機物をあらかじめ凝集剤にて凝集させて第１の膜分
離手段にて除去するので、後工程で有機物を含有する有
機系汚水と混合して生物学的に処理する際に、微生物の
活性が無機物にて低下せず効率よく生物学的処理が行え
るとともに、処理効率の阻害要因となる無機物を必要量
を凝集させる凝集剤の量のみで、微生物の活性に必要な
物質を凝集させる凝集剤が不要となり、凝集剤の使用量
が低減して処理コストが低減し、第１の膜分離手段にて
分離された透過液と有機物を含有する有機系汚水と混合
して生物学的に処理して第２の膜分離手段にて処理する
ので、微生物の活性に必要な微生物にて除去される物質
まで凝集分離されることがなく安定した効率のよい生物
学的な処理が行えるとともに、無機系汚水の透過液中に
混入のおそれがある有機物をも同時に処理され、無機系
汚水および有機系汚水が同時に効率よく処理され、処理
装置が小型化して設置スペースも縮小される。

【００１１】請求項３記載の汚水処理装置は、請求項２
記載の汚水処理装置において、貯留手段は、貯留する無
機系汚水に重金属を含有する有機系汚水を混合させる合
流手段を設けたもので、有機系汚水に重金属などの無機
物が混入する場合に合流手段から有機系汚水を貯留手段
に流入させて無機系汚水と混合し、凝集処理するため、
有機系汚水および無機系汚水の性状に合わせて合流混合
させる時期が設定可能となり効率よく処理される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の汚水処理方法の実
施の一形態の構成を図面を参照して説明する。

【００１３】図１において、１は除渣手段で、この除渣
手段１は、例えばゴミ焼却場の灰ピットからの浸出水、
ボイラーブロー水など、水銀（Ｈｇ）、鉛（Ｐｂ）、カ
ドミウム（Ｃｄ）、クロム（Ｃｒ）などの重金属やカル
シウム化合物などの無機物が含有された無機系汚水の夾
雑物を除去する図示しないスクリーンやスクリュウプレ
スなどにて構成されている。なお、この除渣手段１は、
例えば微細目スクリーンとスクリュウプレスとを多段に
組み合わせてもできる。

【００１４】また、この除渣手段１には貯留手段として
の凝集処理槽２が接続され、この凝集処理槽２は除渣手
段１にて夾雑物が除去された分離水が流入されて貯溜さ
れる。

【００１５】さらに、この凝集処理槽２には、塩化鉄や
塩化アルミニウムなどの凝集剤を、凝集処理槽２内に流
入され夾雑物が除去された無機系汚水に添加する凝集剤
添加手段３、この無機系汚水のｐＨを測定し適宜水酸化
ナトリウム（ＮａＯＨ）や塩酸（ＨＣｌ）などのｐＨ調
整剤を添加してｐＨを制御するｐＨ制御手段４、凝集さ
れた凝集物を除去、例えば沈降滞積する凝集物を凝集処
理槽２外に排出する図示しない汚泥排出手段、および、
図示しない攪拌手段が設けられている。

【００１６】また、凝集処理槽２には、限外濾過（Ｕ
Ｆ：Ultrafiltration ）膜などを備えた第１の膜分離手
段６が接続されている。そして、この第１の膜分離手段
６にて分離された濃縮液は再び凝集処理槽２に返送さ
れ、ＵＦ膜を透過した透過水はこの第１の膜分離手段６
に接続された搬送管７にて生物処理手段としての生物処
理槽８に搬送される。

【００１７】そして、この搬送管７には、第１の膜分離
手段６から流出される透過液のｐＨを測定し適宜ＮａＯ
ＨやＨＣｌなどのｐＨ調整剤を添加してｐＨを制御する
ｐＨ制御手段９が設けられている。さらに、搬送管７に
は、例えばゴミ焼却場の生活排水や洗車排水などの有機
物を含有する有機系汚水が適宜流入される原水流入管10
が接続されている。なお、この原水流入管10を流過する
有機系汚水は、あらかじめ図示しない除渣手段などにて
夾雑物が除渣されたものが好ましく、搬送管７への流入
により、透過液と有機系汚水とが混合されるようになっ
ている。

【００１８】また、生物処理槽８には、第１の膜分離手
段６からの透過液および原水流入管10を介して流入する
有機系汚水の混合液に、ブロワ12などにて空気などの酸
素含有ガスを散気装置13から供給させる曝気手段14が設
けられている。さらに、生物処理槽８には、混合液の溶
存酸素（ＤＯ）量を測定し適宜曝気手段14を制御する図
示しないＤＯ測定制御手段が設けられている。また、こ
の生物処理槽８には、生物処理の際に発生する余剰汚泥
を生物処理槽８外に除去する、例えば沈降滞積する余剰
汚泥を排出する図示しない汚泥排出手段が設けられてい
る。

【００１９】そして、この生物処理槽８には第２の膜分
離手段15が接続され、この第２の膜分離手段15は生物処
理槽８からの生物学的に処理された混合液を膜分離する
例えばＵＦ膜を備えている。この第２の膜分離手段15に
て分離された濃縮液は再び生物処理槽８に返送され、Ｕ
Ｆ膜を透過した透過水は処理水として放流される。

【００２０】次に、上記実施の形態の処理動作を説明す
る。

【００２１】まず、無機物が含有された無機系汚水を除
渣手段１に流入させ、無機系汚水の夾雑物を除去する。
そして、この夾雑物が除去された無機系汚水は、順次凝
集処理槽２に流入されて貯留される。そして、この凝集
処理槽２に貯留され図示しない攪拌手段にて攪拌されて
いる無機系汚水に、ｐＨ制御手段４にて所定のｐＨ、例
えばｐＨ９〜１１に維持しつつ凝集剤添加手段３にて塩
化鉄や塩化アルミニウムなどの凝集剤を適宜添加する。
この凝集剤の添加により、無機系汚水中に含有するＨ
ｇ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｃｒなどの重金属やカルシウム化合物
などの無機物が凝集される。なお、この無機系汚水中に
高分子溶解性有機物が含まれる場合には、この高分子溶
解性有機物が副次的に凝集され、化学的酸素要求量（Ｃ
ＯＤ）にかかわる有機物が低減する。

【００２２】そして、フロック状に成長した凝集物は凝
集処理槽２の底部に沈殿し、図示しない汚泥排出手段に
て適宜凝集処理槽２外に排出される。

【００２３】さらに、無機物が凝集除去された凝集処理
槽２内の無機系汚水は、第１の膜分離手段６に流入され
て濃縮液と透過液とに分離される。そして、濃縮液は凝
集処理槽２に返送され、透過液は搬送管７を介して生物
処理槽８に流入される。なお、この透過液が搬送管７を
流過する際に、搬送管７に接続された原水流入管10から
流入する有機物を含有する有機系汚水が合流混合され、
さらにｐＨ制御手段９にてｐＨを測定し適宜ＮａＯＨや
ＨＣｌなどのｐＨ調整剤が添加されて所定のｐＨ、例え
ば６〜８に維持される。

【００２４】そして、生物処理槽８に流入した第１の膜
分離手段６からの透過液と有機系汚水との混合液は、例
えばＤＯ測定制御手段にて所定の溶存酸素量となるよう
に曝気手段14にて曝気され、生物学的に処理される。な
お、この生物学的処理は、有機系汚水にし尿系汚水など
の窒素化合物が含有されている場合には生物学的硝化脱
窒処理で、窒素化合物が含有されていない場合には好気
性処理で、混合液の性状に合わせて混合液を生物学的処
理する。

【００２５】また、この生物学的な処理により発生した
余剰汚泥は、図示しない汚泥排出手段にて適宜生物処理
槽２外に排出される。

【００２６】そして、生物学的な処理が施された混合液
は、第２の膜分離手段15に流入されて濃縮液と透過液と
に分離される。そして、濃縮液は生物処理槽８に返送さ
れ、透過液は処理水として放流される。

【００２７】上記実施の形態によれば、微生物の活性を
阻害するおそれのある無機系汚水中の無機物をあらかじ
め凝集剤にて凝集させて第１の膜分離手段６にて除去す
るため、後工程で有機物を含有する有機系汚水と混合し
て生物学的に処理する際に、従来の無機系汚水と有機系
汚水とを混合して処理する方法に比して無機物にて微生
物の活性が低下せず効率よく生物学的処理できるととも
に、処理効率の阻害要因となる無機物をこの無機系汚水
中の無機物に対応した量の凝集剤にて除去するので、無
機系汚水および有機系汚水を混合して凝集剤にて凝集さ
せる場合に比して凝集剤の使用量を低減でき、処理コス
トを低減できる。

【００２８】さらに、凝集沈殿分離などでは、温度変化
や水量変化による十分な固液分離が行えないおそれがあ
るが、固液分離として第１の膜分離手段６を用い、この
第１の膜分離手段６により分離されて得られた濃縮液を
凝集処理槽２に戻すため、凝集剤を無駄なく効率的に利
用できるとともに、重金属などの無機物が下流側の生物
処理工程に漏れ出ることがなく、無機系汚水の水質変動
に対して安定した処理を保つことができる。

【００２９】また、第１の膜分離手段６にて分離された
透過液と有機物を含有する有機系汚水と混合して生物学
的に処理して第２の膜分離手段15にて処理するため、微
生物の活性に必要な微生物にて摂取除去される有機物や
窒素化合物およびリン化合物などの物質まで凝集分離さ
れることがなく、安定した効率のよい生物学的処理がで
き、凝集剤の使用量が低減して処理コストを低減できる
とともに、無機系汚水の透過液中に混入のおそれがある
有機物をも、別途処理する装置が不要で同時に処理で
き、無機系汚水および有機系汚水を同時に効率よく処理
でき、処理装置を小型化でき、設置スペースも縮小でき
る。

【００３０】さらに、生物処理後に沈殿分離を行う場合
には、生物処理槽８内でのバルキングによるＳＳの流出
などのおそれがあるが、固液分離手段として第２の膜分
離手段手段15を用いるため、有機物などが漏れ出ること
がなく、有機系汚水の水質変動に対して安定した処理を
保つことができる。

【００３１】そして、有機系汚水に重金属などの無機物
が混入する場合には、上記処理構成において、原水流入
管10から凝集処理槽２に分岐管を設け、この分岐管から
凝集処理槽２に有機系汚水を流入させて無機系汚水と混
合し、同様に処理する。この構成によれば、分岐管を設
けるのみで、無機系汚水および有機系汚水の性状に併せ
て適宜有機系汚水および無機系汚水を同時に高度に効率
よく処理できる。

【００３２】また、一般に水銀や鉛、塩類などの無機物
を含有する洗煙排水などの無機系汚水を処理する場合に
は、無機物を凝集処理する他に液体キレートやその他の
薬剤にて処理する必要があるが、上記実施の構成によれ
ば、凝集処理および膜分離により無機系汚水中の無機物
を高度に除去でき、処理装置の構成が簡略化できる。

【００３３】なお、上記実施の形態において、ｐＨ制御
手段９を搬送管７に設けて説明したが、生物処理槽８に
設けてもよい。

【００３４】また、生物処理槽８としては、生物学的硝
化脱窒処理や生物学的好気性処理などの処理形態に併せ
て、例えば硝化を行う槽と脱窒を行う槽とに区画するな
ど、いずれの構造でもできる。

【００３５】そして、系外に除去される凝集汚泥や余剰
汚泥は、適宜脱水したり一部系内に、例えば生物処理槽
８に返送汚泥として返送してもよい。さらに、処理水を
そのまま放流したり、別途活性炭吸着処理するなどして
もできる。

【００３６】一方、第１の膜分離手段６および第２の膜
分離手段15としては、ＵＦ膜に限らず例えば逆浸透膜を
用いたものや、限外濾過膜と逆浸透膜とを多段に組み合
わせたものなど、いずれの構成とすることもできる。な
お、逆浸透膜を用いる場合には、活性炭吸着処理を行わ
なくとも良好に浄化された処理水が得られる。

【００３７】

【実施例】上記実施の一形態の構成により、乾式洗煙型
３００トン／日炉から排出される無機系汚水および有機
系汚水の浄化処理を行った実験について、従来の処理方
法と比較して説明する。

【００３８】なお、処理する無機系汚水および有機系汚
水の除渣後の性状を表１に処理後の処理水の性状と併せ
て示す。

【００３９】そして、本実施例の凝集処理槽２の容積を
約２０リットル、生物処理槽８の容積を７０リットルと
し、凝集剤として塩化第２鉄を用いてｐＨを９．４に設
定した。一方、第１の膜分離手段６としては、分画分子
量が４００００で膜面積が１ｍ² のＵＦ膜を用いてフラ
ックス量を８０リットル／時・ｍ² ・kg at25℃、ＵＦ
膜の入り口圧を１．８〜２．６kg／cm² の透水条件で処
理した。また、第２の膜分離手段15としては、第１の膜
分離手段６と同様のＵＦ膜を用い、フラックス量を４３
リットル／時・ｍ² ・kg at25℃、ＵＦ膜の入り口圧を
１．８〜２．９kg／cm² の透水条件で処理した。

【００４０】そして、無機系汚水を凝集処理槽２に２７
５０リットル／日で流入させ、塩化第２鉄を３００mg／
リットルで添加し、ｐＨ約９．４に維持しつつ１０分間
攪拌後、第１の膜分離手段６で濃縮液と透過液とに分離
した。凝集処理槽２におけるＳＳは７６７０mg／リット
ルで、透過液のＣＯＤは４５mg／リットルであった。そ
して、この透過液の一部である８５０リットル／日、す
なわち、凝集剤が２５５ｇ／日添加された透過液と有機
系汚水８５０リットル／日との合計１７００リットル／
日を生物処理槽８に流入させ、生物学的処理を行った
後、第２の膜分離手段15にて濃縮液と透過液とに分離し
て、１７００リットル／日の透過液を処理水とした。な
お、生物処理槽８でのＭＬＳＳは２９９６mg／リットル
であった。

【００４１】一方、従来の処理方法としては、上記実施
例のＢＯＤ負荷となるように設定した生物処理槽を用い
て有機系汚水を生物学的処理し、５ｃの精密瀘紙にて固
液分離後、濾過液８５０リットル／日を無機系汚水８５
０リットル／日と混合した１７００リットル／日を同一
の条件、すなわち３００mg／リットルである５１０ｇ／
日の塩化第２鉄により凝集させ、５ｃの精密瀘紙にて固
液分離し、１７００リットル／日の濾過液を処理水とし
た。

【００４２】

【表１】 この表１に示す結果から、半分の凝集剤で従来の方法と
同等以上に生物学的処理が良好に進行してＢＯＤおよび
ＣＯＤが低い値に低減できることが分かる。

【００４３】

【発明の効果】請求項１記載の汚水処理方法によれば、
無機物を含有する無機系汚水に凝集剤を添加して無機物
を凝集させた後濃縮液および透過液に第１の膜分離を行
い、この透過液と有機物を含有する有機系汚水とを混合
して生物学的に処理した後、第２の膜分離を行うため、
後工程で有機系汚水と混合して生物学的に処理する際
に、微生物の活性が無機物にて低下せず効率よく生物学
的処理できるとともに、処理効率の阻害要因となる無機
物を必要量の凝集剤にて除去し、後工程の生物学的に処
理する際に微生物の活性に必要な微生物にて除去される
物質を凝集させる量の凝集剤の使用量が低減して処理コ
ストを低減できるとともに、第１の膜分離手段にて分離
された透過液と有機物を含有する有機系汚水と混合して
生物学的に処理して第２の膜分離手段にて処理するた
め、微生物の活性に必要な微生物にて除去される物質ま
で凝集分離されることがなく安定した効率のよい生物学
的な処理が行え、無機系汚水の透過液中に混入のおそれ
がある有機物をも同時に処理でき、無機系汚水および有
機系汚水が同時に効率よく処理でき、処理装置が小型化
して設置スペースも縮小できる。

【００４４】請求項２記載の汚水処理装置によれば、微
生物の活性を阻害するおそれのある無機系汚水中の無機
物をあらかじめ凝集剤にて凝集させて第１の膜分離手段
にて除去するため、後工程で有機系汚水と混合して生物
学的に処理する際に、微生物の活性が無機物にて低下せ
ず効率よく生物学的処理できるとともに、処理効率の阻
害要因となる無機物を必要量の凝集剤にて除去し、後工
程の生物学的に処理する際に微生物の活性に必要な微生
物にて除去される物質を凝集させる量の凝集剤の使用量
が低減して処理コストを低減できるとともに、第１の膜
分離手段にて分離された透過液と有機物を含有する有機
系汚水と混合して生物学的に処理して第２の膜分離手段
にて処理するため、微生物の活性に必要な微生物にて除
去される物質まで凝集分離されることがなく安定した効
率のよい生物学的な処理が行え、無機系汚水の透過液中
に混入のおそれがある有機物をも同時に処理でき、無機
系汚水および有機系汚水が同時に効率よく処理でき、処
理装置が小型化して設置スペースも縮小できる。

【００４５】請求項３記載の汚水処理装置によれば、請
求項２記載の汚水処理装置に加え、有機系汚水に重金属
などの無機物が混入する場合には合流手段から有機系汚
水を貯留手段に流入させて無機系汚水と混合し、凝集処
理するため、有機系汚水および無機系汚水の性状に合わ
せて合流混合させる時期を適宜設定でき効率よく処理で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の汚水処理方法の実施の一形態の構成を
示す説明図である。

【符号の説明】

２ 貯留手段としての凝集処理槽 ３ 凝集剤添加手段 ６ 第１の膜分離である第１の膜分離手段 ８ 生物処理手段としての生物処理槽 15 第２の膜分離である第２の膜分離手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｃ０２Ｆ 9/00 ５０４ Ｃ０２Ｆ 9/00 ５０４Ａ (56)参考文献 特開 昭60−14998（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−54855（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 9/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無機物を含有する無機系汚水に凝集剤を
   添加して前記無機物を凝集させ、 この凝集させた後、濃縮液および透過液に第１の膜分離
   を行い、 この透過液と有機物を含有する有機系汚水とを混合し、 この混合の後に生物学的に処理し、 この生物学的な処理後に前記第１の膜分離とは別個の第
   ２の膜分離を行うことを特徴とした汚水処理方法。
2. 【請求項２】 無機物を含有する無機系汚水を貯留する
   貯留手段と、 この貯留手段に貯留された前記無機系汚水に凝集剤を添
   加する凝集剤添加手段と、 前記凝集剤が添加された無機系汚水を濃縮液と透過液と
   に膜分離する第１の膜分離手段と、 前記透過液および有機物を含有する有機系汚水の混合液
   を生物学的に処理する生物処理手段と、 この生物学的に処理された前記混合液を濃縮液と処理水
   とに膜分離する第２の膜分離手段とを具備したことを特
   徴とする汚水処理装置。
3. 【請求項３】 貯留手段は、貯留する無機系汚水に重金
   属を含有する有機系汚水を混合させる合流手段を設けた
   ことを特徴とする請求項２記載の汚水処理装置。