JP3381834B2

JP3381834B2 - 排水の再利用方法

Info

Publication number: JP3381834B2
Application number: JP28683697A
Authority: JP
Inventors: 雄壱小野; 拓自彦坂
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1997-10-20
Publication date: 2003-03-04
Anticipated expiration: 2017-10-20
Also published as: JPH11114551A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排水の再利用方法
に関する。さらに詳しくは、本発明は、水を使用するシ
ステムにおいて、用水及び排水の水質について水処理仕
様を最適化することにより排水を再利用し、少ない投資
により用水量及び排水量の削減を実現することができ、
費用対効果に優れた水の有効活用を図ることが可能とな
る排水の再利用方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】製造工場などにおいては、製造プロセス
用水、洗浄用水、冷却用水、生活用水などさまざまな用
水を使用する工程、いわゆるユースポイントがあり、ユ
ースポイントからは、使用された水が排水として排出さ
れる。水は貴重な資源であり、省資源、コスト低減など
のために、用水量及び排水量を削減する節水のための努
力が払われている。節水の手段として、排水を再利用す
ることが行われるが、従来は、各ユースポイントごと
に、そこで発生する排水を浄化処理し、処理水をそのユ
ースポイントにおいて循環再使用する方法、あるいは、
各ユースポイントで発生する排水を集め、総合的に水処
理し、特殊な用途、例えば、トイレットの水洗水などの
雑用水として再利用する方法などが行われてきた。しか
し、要求又は許容される用水の水質及び排出される排水
の水質は各ユースポイントごとに異なるので、特定プロ
セスの節水を個別に検討するのではなく、各ユースポイ
ントごとの用排水の水質及び水量を把握し、水を使用す
るシステムを全体として見直し、最も合理的かつ効率的
に水を使用しようとする考え方が生まれてきた。このよ
うな考え方はピンチテクノロジーと呼ばれ、最初は熱エ
ネルギーを対象に開発され、例えば、Ｂｒｅｗｉｎｇ
＆ＤｉｓｔｉｌｌｉｎｇＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ
ｌ、１９９０年１０月号、２２〜２３頁、ＴｒａｎｓＩ
ＣｈｃｍＥ、第７１巻Ａ、５０３〜５２２頁（１９９３
年９月）、化学工学、第５８巻、第８号、６４１〜６４
７頁（１９９４年）などに報告されている。最近になっ
て用排水の分野においてもピンチテクノロジーが応用さ
れ、例えば、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎ
ｇＳｃｉｅｎｃｅ、第４９巻、第７号、９８１〜１０
０６頁、ＴｈｅＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒ、
１９９４年５月号、２１〜２４頁、ＴｈｅＣｈｅｍｉ
ｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒ、１９９６年１月号、１００
〜１０３頁などに、ピンチテクノロジーを用いた最小値
解析の考え方が提示されている。また、ＴｈｅＣｈｅ
ｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒ１９９４年５月号、４２
〜４４頁には、実績も報告されている。従来のピンチテ
クノロジーは、次のようなものである。製造工程（ユー
スポイントＡ）、洗浄工程（ユースポイントＢ）及び冷
却工程（ユースポイントＣ）を有する工場において、ユ
ースポイントＡの用水の要求水質が２００ppm、用水量
が５０ｔ／ｈ、排水水質が２５０ppm、排水量が５０ｔ
／ｈ、ユースポイントＢの用水の要求水質が３００pp
m、用水量が１５０ｔ／ｈ、排水水質が５００ppm、排水
量が１５０ｔ／ｈ、ユースポイントＣの用水の要求水質
が３００ppm、用水量が８０ｔ／ｈ、排水水質が６００p
pm、排水量が４０ｔ／ｈである。図１は、この工場の水
量−水質線図及び水のフローシートである。この状態で
は、この工場全体として、用水量は２８０ｔ／ｈであ
り、排水量は２４０ｔ／ｈである。水量−水質線図は、
水を使用するシステムの水バランス調査を行い、下記の
ようにして作成する。すなわち、横軸を水量、縦軸を水
質とし、横軸は、中央より右半分を用水側、左半分を排
水側とする。縦軸は、上方が水質の高級な方向と設定す
る。例えば、水質として不純物濃度を指標とするとき、
縦軸の目盛りの数字は下方ほど大きくなる。水量−水質
線図により、濃縮を伴う系の表示が極めて簡便となる。
用水についてプロットするとき、中央を０ｔ／ｈとし
て、低級な水質の用水から、高級な水質の用水の順に右
側にプロットする。図１においては、ユースポイントＣ
の用水を水質３００ppmのところに８０ｔ／ｈ分、次い
でユースポイントＢの用水を水質３００ppmのところに
１５０ｔ／ｈ分、最後にユースポイントＡの用水を水質
２００ppmのところに５０ｔ／ｈ分プロットする。ユー
スポイントＣの用水の水質とユースポイントＢの用水の
水質は同じであるので、プロットの順序が逆になっても
差し支えはない。排水についてプロットするとき、中央
を０ｔ／ｈとして、高級な水質の用水から、低級な水質
の用水の順に左側にプロットする。図１においては、ユ
ースポイントＡの排水を水質２５０ppmのところに５０
ｔ／ｈ分、次いでユースポイントＢの排水を水質５００
ppmのところに１５０ｔ／ｈ分、最後にユースポイント
Ｃの用水を水質６００ppmのところに４０ｔ／ｈ分プロ
ットする。同一のユースポイントに相当する２点は、横
方向の実線で結び、隣り合ったユースポイントで水質に
差があるときは、その段差部分を縦方向の点線で結ん
で、図１に示す水量−水質線図を完成する。次に、用水
側の水量−水質線を、いずれかの横方向の実線の左端が
排水側の水量−水質線の縦方向の点線に達するまで平行
移動する。すなわち、用水の要求水質より高級な水質の
排水がある限り移動する。図２は、用水側の水量−水質
線を移動した水量−水質線図であり、ユースポイントＣ
の用水に対応する実線の左端は、ユースポイントＡとユ
ースポイントＢの排水に対応する点を結ぶ縦方向の点線
上にある。図２において、ユースポイントＡの排水の水
量−水質線は、ユースポイントＣの用水の水量−水質線
より上方にあり、ユースポイントＡの排水の水質は、ユ
ースポイントＣの用水の要求水質より高級であるので、
ユースポイントＡの排水はそのままユースポイントＣの
用水として使用し得ることが分かる。そこで、この工場
においては、図２の水のフローシートに示すように、ユ
ースポイントＡの排水の配管をユースポイントＣの用水
に接続し、ユースポイントＡの排水をユースポイントＣ
の用水として再利用する。ユースポイントＢの用水の要
求水質はユースポイントＣの用水の要求水質と同じであ
るので、ユースポイントＡの排水をユースポイントＢの
用水として再利用することもできる。この再利用によ
り、この工場全体として、用水量は２３０ｔ／ｈ、排水
量は１９０ｔ／ｈとなり、再利用しない場合に比べて、
用水量、排水量ともに各５０ｔ／ｈ減少する。従来のピ
ンチテクノロジーにおいては、上記のような解析にした
がって、用排水の流れを変更し、水を使用するシステム
における用水量及び排水量の低減を図ってきた。しか
し、排水を再利用し、用排水量を低減する上で、水処理
薬品の使用や、排水処理装置の使用は有効な手段である
にもかかわらず、これらの要因を考慮に入れたピンチテ
クノロジーはまだ開発されていない。特に、冷却水系の
ように濃縮を伴う系を有する場合や、水処理薬品を適用
する場合などは、上記の考え方のみでは有効な設計は困
難である。このため、用排水量削減の要点となる水処理
薬品や排水処理装置を、効果や処理水量などを勘案し
て、どのように設置すべきかについて明快な指針を与え
る排水の再利用方法の開発が求められていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、水を使用す
るシステムにおいて、用水及び排水の水質について水処
理仕様を最適化して排水を再利用することにより、必要
最小限の水処理によって節水量の増大を図り、少ない投
資により用水量及び排水量の削減を実現することがで
き、費用対効果に優れた用水の節減及び再利用率の向上
を効果的に行うことができる排水の再利用方法を提供す
ることを目的としてなされたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、水を使用するシ
ステムにおいて、水量−水質線図に基づいて再利用する
水量と水質を定量化し、薬品及び装置について最小限度
の水処理仕様の設計を行うことにより、水処理仕様を最
適化することが可能となることを見いだし、この知見に
基づいて本発明を完成するに至った。すなわち、本発明
は、（１）ユースポイントの用水の要求水質及び排水の水質
が相違する複数のユースポイントを有する製造工場の水
を使用するシステムにおいて、ユースポイントからの排
水を他のユースポイントへの用水として効率的に再利用
して節水する処理方法であって、ユースポイントの用水
の要求水質と他のユースポイントの排水の水質が近接し
た用水と排水を１組以上選定して、かつ、ここに選定さ
れた１組以上の組には、用水の要求水質よりも排水の水
質が低いものを１組以上存在させて、当該組の水質の低
い排水を排水処理装置によって当該組の用水の要求水質
にまで改質して、改質された当該排水を当該組の用水に
再利用し、又は、当該組の排水に水処理薬品を使用する
ことにより当該排水の水質は変えずに、当該組の用水の
要求水質を当該組の排水の水質まで低級化して当該組の
排水を当該組の用水に再利用し、さらに、当該組以外の
前記選定された残余の組では、残余の各組の排水を同じ
組の用水にそのまま再利用することによって、該システ
ムの最適節水効率を達成することを特徴とする排水の再
利用方法、及び（２）各ユースポイントの用水及び排水の水量と水質を
表示する水量−水質線図に基づいて、用水の要求水質と
排水の水質が近接した用水及び排水を選定する第１項記
載の排水の再利用方法、を提供するものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明方法においては、用水を受
け入れ、排水を排出する複数のユースポイントを有する
水を使用するシステムにおいて、ユースポイントからの
排水を用水として再利用するにあたり、用水の要求水質
と排水の水質が近接した用水及び排水を選定し、水処理
薬品を使用することにより該排水を用水として再利用
し、又は、該排水の処理により用水の要求水質を満たす
処理水に改質して再利用し、さらに必要に応じて、残余
の用水及び排水について、水質が近接した用水及び排水
の選定と、該排水の再利用を逐次繰り返す。本発明方法
において、用水の要求水質と排水の水質が近接した用水
及び排水の選定は、水量−水質線図に基づいて容易に行
うことができる。水量−水質線図は、各ユースポイント
ごとに、用水の要求水質と水量を把握し、また、各ユー
スポイントごとの条件、例えば、熱、時間、溶出量、汚
れ度などを考慮して、蒸発、飛散、付着などによる損失
水量、水中の汚れ物質量を推定し、あるいは、実際に排
水水質と排水量を測定して、排水の水質と水量を把握し
て作成する。

【０００６】本発明方法においては、要求水質が最も低
級な用水に着目し、用水の要求水質を水質が最も高級な
排水の水質まで低級化し、水処理薬品を使用することに
より、排水の再利用を可能とすることができる。図２に
おいて、用水の要求水質と排水の水質が近接している組
み合わせは、水質３００ppmのユースポイントＣ及びユ
ースポイントＢにおける用水と水質５００ppmのユース
ポイントＢにおける排水である。そこで、ユースポイン
トＣにおける用水の要求水質を低級化して５００ppmと
し、ユースポイントＢにおける水質５００ppmの排水を
ユースポイントＣにおける用水として使用する。ユース
ポイントＣにおける用水の要求水質の低級化は、ユース
ポイントＣにおいて水処理薬品を使用することにより可
能となる。例えば、スケール障害を防止するために用水
の要求水質を設定している場合は、スケール防止剤を使
用することにより要求水質を低級化することが可能とな
る。図３は、ユースポイントＣにおける用水の要求水質
を５００ppmに低級化したときの水量−水質線図及び水
のフローシートである。ユースポイントＡにおける排水
５０ｔ／ｈをユースポイントＢにおける用水として再利
用し、さらにユースポイントＢにおける排水８０ｔ／ｈ
をユースポイントＣにおける用水として再利用する。工
場においては、図３の水のフローシートに示すように、
ユースポイントＡの排水の配管をユースポイントＢの用
水に接続してユースポイントＡの排水をユースポイント
Ｂの用水として再利用し、ユースポイントＢの排水の配
管を分岐してユースポイントＣの用水に接続し、ユース
ポイントＢの排水のうち８０ｔ／ｈをユースポイントＣ
の用水として再利用する。この再利用により、工場全体
として、用水量は１５０ｔ／ｈ、排水量は１１０ｔ／ｈ
となり、再利用しない場合に比べて、用水量、排水量と
もに各１３０ｔ／ｈ減少する。ユースポイントＣにおけ
る排水の水質は１,０００ppmに低級化するが、工場全体
として排出水の処理を適切に行うことにより、無害化し
て放出することができる。

【０００７】本発明においては、水質が最も高級な排水
に着目し、水処理薬品又は排水処理装置で処理すること
により、排水の水質を水質が最も低級な用水の要求水質
まで高級化し、排水の再利用を可能とすることができ
る。図３において、用水の要求水質と排水の水質が近接
している組み合わせは、水質３００ppmのユースポイン
トＢにおける用水と水質５００ppmのユースポイントＢ
における排水である。そこで、ユースポイントＢにおけ
る排水の一部を処理し、水質３００ppmの処理水として
ユースポイントＢにおける用水として使用する。ユース
ポイントＢにおける排水の水質の高級化の手段として
は、水処理薬品や排水処理装置を使用することができ
る。例えば、用水の要求水質が懸濁物質に基づいて設定
されている場合は、懸濁物質除去手段として、沈殿、浮
上、凝集沈殿、ろ過、膜分離などの固液分離手段を使用
することができる。用水の要求水質が、生物化学的酸素
消費量（ＢＯＤ）、化学的酸素消費量（ＣＯＤ）、有機
体炭素（ＴＯＣ）などの有機物量に基づいて設定されて
いる場合は、生物的処理、吸着処理、化学的酸化還元分
解などの有機物分解手段を使用することができる。用水
の要求水質が、電気伝導率、特定イオン濃度などの塩類
濃度に基づいて設定されている場合は、イオン交換、電
気透析、膜分離、蒸発、晶析などの塩類除去手段を使用
することができる。また、あるユースポイントからの排
水と、あるユースポイントで使用する用水との水質の差
が小さい場合は、水質を高級化する手段として、排水に
工業用水（新水）を混合することも有効である。

【０００８】図４は、ユースポイントＢにおける排水の
うち７０ｔ／ｈを水質を３００ppmに高級化したときの
水量−水質線図及び水のフローシートである。ユースポ
イントＡにおける排水５０ｔ／ｈをユースポイントＢに
おける用水として再利用し、ユースポイントＢにおける
排水のうち７０ｔ／ｈを装置により処理してユースポイ
ントＢにおける用水として再利用し、さらに、ユースポ
イントＢにおける排水のうち８０ｔ／ｈをユースポイン
トＣにおける用水として再利用する。工場においては、
図４の水のフローシートに示すように、ユースポイント
Ａの排水の配管をユースポイントＢの用水に接続してユ
ースポイントＡの排水をユースポイントＢの用水として
再利用し、ユースポイントＢの排水の配管を分岐して７
０ｔ／ｈを処理装置を経由してユースポイントＢの配管
に接続し、高級化した処理水としてユースポイントＢの
用水として再利用し、さらにユースポイントＢの排水８
０ｔ／ｈをそのままユースポイントＣの用水として再利
用する。この再利用により、この工場全体として、用水
量は８０ｔ／ｈ、排水量は４０ｔ／ｈとなり、再利用し
ない場合に比べて、用水量、排水量ともに各２００ｔ／
ｈ減少する。ユースポイントＣにおける排水の水質は
１,０００ppmに低級化するが、工場全体として排出水の
処理を適切に行うことにより、無害化して放出すること
ができる。本発明方法においては、用水の要求水質を低
級化することによる排水の再利用及び排水の処理により
水質が高級化された処理水の用水としての再利用のほか
に、用水の要求水質と排水の水質の中間の水質を設定
し、排水の処理により該中間の水質を有する処理水と
し、水処理薬品を使用することにより該処理水を用水と
して再利用することも可能である。

【０００９】本発明方法によれば、水処理を適用すべき
ユースポイントを選定し、必要な水量及び水質を定量的
に決定し、その結果として、水量と水質に応じた水処理
方式を最適化することができる。さらに、用水量及び排
水量の削減が必要となった場合は、残余の用水及び排水
について、要求水質の低級な用水及び水質の高級な排水
を選定し、再利用の検討を行うことにより、最少の投資
で排水の再利用が可能となる。上記の説明においては、
理解を容易にするために、１個の水質指標について説明
したが、現実の用排水においては、通常は、複数個の水
質指標についての解析が必要となる。水質指標として
は、例えば、透視度、臭気強度、色度、電気伝導率、懸
濁物質、蒸発残留物、酸消費量、アルカリ消費量、各種
の酸素消費量、有機体炭素、ヘキサン抽出物質、四塩化
炭素抽出物質、炭化水素、動植物油脂類、ポリ塩化ビフ
ェニル、フェノール類、界面活性剤、農薬、溶存酸素、
残留塩素、ふっ素化合物、各種の陰イオン、シアン化合
物、有機体窒素、全窒素、りん化合物と全りん、ほう
素、各種の金属、細菌などを挙げることができる。本発
明方法においては、各水質指標ごとに水量−水質線図を
作成することにより、複数個の水質指標について、同時
に許容し得る水質の調整を行うことができる。従来の水
量−水質線図を利用した節水は、各ユースポイントの用
水と排水の水質から他のユースポイントでの利用可能性
を合理的に検討し、最も節水効率に優れた配管すなわち
配水を行うものである。本発明方法によれば、さらに必
要最小限の水処理を施すことにより、従来の節水方法で
は利用できなかった排水をも再利用することができる。

【００１０】

【発明の効果】本発明方法によれば、工場全体の中の複
数のユースポイントにおける水量と水質を総合的に線図
を用いて解析し、最も効率がよくなるように、水処理薬
品又は排水処理装置を使用するので、使用する薬品量を
最小限に設定することができ、あるいは、使用する装置
を簡易かつ小型化することができる。また、各ユースポ
イントの中で、水質が近接した用水と排水とを対象にし
て水処理するため、その水処理の目標値が明確になり、
それを満足するために必要な最小限の水処理仕様を選択
することができる。さらに、各ユースポイントの中で、
複数の用水及び排水を水処理する場合でも、どの組み合
わせによる水処理が最も効率的であるかを容易に把握す
ることができる。その結果、水処理の負荷量を最小限と
することができ、装置の小型化、簡素化、より容易な水
処理方法の選択、使用薬品量の最小化を図ることが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、ある工場の水量−水質線図と水のフロ
ーシートである。

【図２】図２は、従来のピンチテクノロジーにより排水
を再利用したときの水量−水質線図と水のフローシート
である。

【図３】図３は、本発明方法により排水を再利用したと
きの水量−水質線図と水のフローシートである。

【図４】図４は、本発明方法により排水を再利用したと
きの水量−水質線図と水のフローシートである。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ユースポイントの用水の要求水質及び排水
の水質が相違する複数のユースポイントを有する製造工
場の水を使用するシステムにおいて、ユースポイントか
らの排水を他のユースポイントへの用水として効率的に
再利用して節水する処理方法であって、ユースポイント
の用水の要求水質と他のユースポイントの排水の水質が
近接した用水と排水を１組以上選定して、かつ、ここに
選定された１組以上の組には、用水の要求水質よりも排
水の水質が低いものを１組以上存在させて、当該組の水
質の低い排水を排水処理装置によって当該組の用水の要
求水質にまで改質して、改質された当該排水を当該組の
用水に再利用し、又は、当該組の排水に水処理薬品を使
用することにより当該排水の水質は変えずに、当該組の
用水の要求水質を当該組の排水の水質まで低級化して当
該組の排水を当該組の用水に再利用し、さらに、当該組
以外の前記選定された残余の組では、残余の各組の排水
を同じ組の用水にそのまま再利用することによって、該
システムの最適節水効率を達成することを特徴とする排
水の再利用方法。
【請求項２】各ユースポイントの用水及び排水の水量と
水質を表示する水量−水質線図に基づいて、用水の要求
水質と排水の水質が近接した用水及び排水を選定する請
求項１記載の排水の再利用方法。