JP3925394B2 - 排水処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排水処理方法に係わり、 特に埋立地浸出水、産業排水、下水等の排水中に存在する環境ホルモン物質の処理に好適な排水処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
研究機関による実態調査によれば、下水をはじめ、ごみ埋立地からの浸出水、各種産業排水等の排水から、ノニルフェノールなどのアルキルフェノール類やフタル酸ジエチルなどのフタル酸エステル類、17β- エストラジオールなど多種多様な環境ホルモン物質が高頻度に検出されている。例えば、 下水中の環境ホルモン物質が、最大値としてアルキルフェノール類が約９０μg/L 、フタル酸エステル類が８０μg/L 、17β- エストラジオールが約０．１μg/L 検出されたとの報文が見受けられる。
【０００３】
ところで、従来の下水処理としては、最初沈殿池、曝気槽、最終沈殿池を設けた活性汚泥処理による生物学的な処理方法が最も広く実施され、浸出水処理としては、凝集沈殿、固液沈殿を行った後に生物処理を行う処理方法が一般的である。しかし、これら従来の排水処理方法はＢＯＤやアンモニア性窒素の処理を対象としたものであり、排水中に含まれる環境ホルモン物質の除去性能は低い。
【０００４】
このような背景から、これまで環境ホルモン物質を含有する排水の処理方法としては特許文献１のようにＣＯＤ、ダイオキシン類を処理対象としてオゾン、過酸化水素、紫外線を用いて酸化処理する方法、特許文献２のようにビスフェノールＡを処理対象としたオゾンと生物活性炭により処理する処理方法、特許文献３のようにＳＳに吸着したダイオキシン類を処理対象としたオゾン、紫外線により酸化分解する処理方法、特許文献４のように凝集沈殿、 膜分離により処理する処理方法などが行われていた。更に、特殊な処理方法として、アルキルフェノール類を処理対象とした電気化学処理、超音波処理も報告されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３５４８９３
【０００６】
【特許文献２】
特開２００１−１７９９１
【０００７】
【特許文献３】
特開２００１−２５９６３２
【０００８】
【特許文献４】
特開２００１−６２４９０
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の排水処理方法では処理する対象物質が限られている上、新たに環境ホルモン物質を含有する産業廃棄物が生じてしまうという弊害もある。さらに、生物処理で９０％以上除去するためにはＨＲＴ１２時間必要であり、特許文献４のように、比較的ＨＲＴ時間が短い言われている処理方法でもＨＲＴ１０時間を有し、その他の従来技術に関しては総処理時間を考慮していないのが実情である。更に、従来の排水処理方法の場合、生物分解後の副生成物の発生、特に17β- エストラジオールの生物分解副産物であるエストロンの発生が問題視されている。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、下水をはじめ、埋立地浸出水、産業排水等の排水中の複数種類の環境ホルモン物質を短時間で効果的に処理することが可能な排水処理方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、複数種類の環境ホルモン物質を含有する排水を処理する排水処理方法において、前記複数種類の環境ホルモンが、フタル酸エステル類、アルキルフェノール類、１７β−エストラジオールであり、前記排水を曝気する曝気工程、前記曝気工程から排出される曝気エアを吸着剤と接触させる第１の吸着工程と、前記曝気工程を経た排水を生物学的に処理する生物処理工程と、前記生物処理工程を経た排水を吸着剤と接触させる第２の吸着工程と、を備え、前記第１の吸着工程の吸着剤がゼオライトであり、前記第２の吸着工程の吸着剤が非イオン性多孔質樹脂であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項１によれば、 曝気工程において揮発性の環境ホルモン物質、例えばフタル酸エステル類が曝気エアに同伴されて排水から除去されると共に、 除去された曝気エア中の環境ホルモン物質は第１の吸着工程で吸着剤に吸着される。また、 曝気工程を経た排水を生物処理工程で生物処理することにより比較的分解されやすい環境ホルモン物質、例えはアルキルフェノール類が分解除去される。さらに、 生物反応槽を経た排水を第２の吸着工程で吸着剤に接触させることにより、曝気や生物学的な処理では除去されにくいが吸着性のある環境ホルモン物質、例えば17β- エストラジオールが吸着除去される。このように、本発明では、 曝気工程、生物処理工程、吸着工程を組み合わせたので、排水中に含有される環境ホルモン物質の性質に応じて効率的な処理を行うことができる。これにより、 複数種類の環境ホルモン物質を含有する排水を短時間で効果的に除去できる。更には、曝気エアに同伴されて排水から除去された環境ホルモン物質は第１の吸着工程で除去されるので、環境ホルモン物質が大気中に放出されることもない。
【００１３】
請求項２は、 請求項１において、 生物処理工程では、 前記排水と活性炭複合担体とを接触させることを特徴とする。このように、排水と活性炭複合担体とを接触させることで、 生物処理工程での排水の滞留時間を大幅に減少させても環境ホルモン物質を処理可能である。これにより、 生物処理工程での滞留時間を削減できるので、排水処理全体における総処理時間の短縮を図ることができる。
【００１４】
第１の吸着工程では前記吸着剤としてゼオライトを使用することを特徴とする。このように、吸着剤として、加熱することで再生可能なゼオライトを使用することにより、吸着剤のランニングコストを削減できるだけでなく、環境ホルモン物質を含有する廃棄物を発生させないようにできる。従って、環境ホルモン物質の２次汚染を防止できる。
【００１５】
第２の吸着工程では前記吸着剤として非イオン性多孔質樹脂を使用することを特徴とする。このように、吸着剤として非イオン性多孔質樹脂を使用することにより、環境ホルモン物質の吸着性を向上させることができる。非イオン性多孔質樹脂は１７β−エストラジオールおよびその生分解物であるエストロンの吸着性能を良くすることができる。
【００１６】
排水には、フタル酸エステル類、アルキルフェノール類、１７β−エストラジオールが含有されることを特徴とする。これは、下水をはじめ、埋立地浸出水、産業排水等の環境ホルモン物質を含有する排水中には、フタル酸エステル類、アルキルフェノール類、１７β−エストラジオールが主として含有されているためであり、本発明はかかる排水処理方法として好適である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下添付図面にしたがって，本発明に係わる排水処理方法の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１８】
図１は本発明の排水処理方法を適用する排水処理装置の全体構成図である。
【００１９】
図１に示す通り、排水処理装置１は、主として曝気槽１２、生物反応槽１４、ガス吸着処理器２０、吸着濃縮塔３０、オゾン処理装置４０という５つの装置で構成される。
【００２０】
原水供給管３からの排水原水は曝気槽１２に流入して処理された後、生物反応槽１４に送られる。生物反応槽１４には、微生物を含水ゲル中に包括固定化した活性炭複合担体に活性炭を複合固定化した活性炭複合担体２６が充填されると共に、曝気槽１２及び生物反応槽１４のそれぞれの底部には曝気板２１、２３が配設され、それぞれのエア配管２２、２４を介してブロア１６、１８に接続される。これにより、曝気槽１２では排水中に含有される揮発性の環境ホルモン物質が曝気エアに同伴して排水から除去される。また、生物反応槽１４では、排水の生物処理がなされて比較的生物処理され易い環境ホルモン物質が生物分解される。生物反応槽１４内では、排水と活性炭複合担体２６とが接触することにより、環境ホルモン物質の生物処理以外にＢＯＤやアンモニア性窒素等の生物処理もなされるが、ここでは環境ホルモン物質の処理に焦点をあてて説明する。生物反応槽１４で生物処理がなされた排水は生物処理水管９に流出される。
【００２１】
生物反応槽１４での生物処理に使用する活性炭複合担体２６に包括固定する微生物としては、下水処理場の活性汚泥に限らず、湖沼や河川等の底泥、土壌など各種の微生物を使用することができ、実験室等で純粋培養した微生物でもよい。このように、排水と活性炭複合担体２６とを接触させることで、 生物処理での排水の滞留時間を大幅に減少させても環境ホルモン物質を処理可能である。これにより、 生物処理工程での滞留時間を削減できるので、排水処理全体における総処理時間の短縮を図ることができる。エア曝気量としては、曝気槽１２は１．５m3Air/m 3 槽/h程度で曝気し、生物反応槽１４は通常の生物処理でのエア曝気量である０．７m3 Air/ m 3 槽/h程度で曝気することが好ましい。これにより、エア曝気のためのランニングコストの上昇を抑えながら、排水中に含有される揮発性の環境ホルモン物質を排水中から効率的に除去することができる。曝気槽１２の天井面には、曝気エアに同伴して排水から除去された環境ホルモン物質が大気中へ放出しないように蓋１３が設けられる。
【００２２】
ガス吸着処理器２０は、エア回収管５を介して曝気槽１２のヘッドスペースに連通されると共に、ガス吸着処理器２０内には吸着剤が充填される。ガス吸着処理器２０で吸着処理された曝気エアは排気管７を介して大気中に放出される。かかるガス吸着処理器２０に充填する吸着剤の種類としてはゼオライトが好ましい。これは、加熱することで再生可能なゼオライトを使用することにより、吸着剤のランニングコストを削減できるだけでなく、 環境ホルモン物質を含有する廃棄物を発生させないようにできるためである。従って、環境ホルモン物質の２次汚染を防止できる。
【００２３】
吸着濃縮塔３０は、生物処理水管９の途中から分岐した分岐管３４を介して生物反応槽１４に連通されると共に、分岐位置には分配器３２が設けられる。吸着濃縮塔３０内には吸着剤が充填され、排水中の吸着性を有する環境ホルモン物質が吸着処理される。吸着濃縮塔３０内に充填する吸着剤としては、非イオン性多孔質樹脂が好ましい。このように、吸着剤として非イオン性多孔質樹脂を使用することにより、環境ホルモン物質の吸着性を向上させることができると共に、特に17β- エストラジオールおよびその生分解物であるエストロンの吸着性能を良くすることができる。吸着濃縮塔３０で吸着処理された排水は、合流管３６を介して処理水管３８に合流した後、河川等に放流される。
【００２４】
また、吸着濃縮塔３０は、洗浄液流入管４２に接続されると共に洗浄液流出管４４を介してオゾン処理装置４０に接続され、吸着濃縮塔３０の吸着剤の洗浄処理及び洗浄廃液のオゾン処理がなされる。オゾン処理された洗浄廃液はｐＨ調整して中性にした後、廃液流出管４６を通り排出される。尚、廃液流出管４６を処理水管３８に合流させることも可能である。
【００２５】
次に、上記の如く構成された排水処理装置１を用いた本発明の排水処理方法を、フタル酸エステル類、アルキルフェノール類、17β- エストラジオールを主として含有する下水排水の例で説明する。
【００２６】
下水排水は、原水供給管３から曝気槽１２に流入し、曝気板２１からのエア曝気によりフタル酸エステル類が曝気エアに移行し、排水中から分離される。
【００２７】
図２は、曝気処理とフタル酸エステル類の１種であるフタル酸ジエチルの除去効率との関係を示したものである。図２の縦軸にフタル酸ジエチルの濃度（μg/L ）を示し、横軸に曝気処理前排水（Ａ）、曝気槽１２の曝気後の排水（Ｂ）、生物反応槽１４の処理後の排水（Ｃ）の各サンプル水を示している。曝気槽１２の曝気量は１．５m3Air/m 3 槽/hで行い、排水の滞留時間を０．５時間で行った。
【００２８】
図２のグラフから分かるように、曝気処理前排水（Ａ）のフタル酸ジエチルの濃度（μg/L ）が約１１（μg/L ）であったものが、曝気後の排水（Ｂ）では４（μg/L ）まで低減し、生物処理後の排水（Ｃ）では略０（μg/L ）近くまで低減した。特に、曝気槽１２での曝気量を通常の生物処理の約２倍近い１．５m3Air/m 3 槽/hまで増加させることで、排水中のフタル酸ジエチル濃度を効率的に減少させることができる。
【００２９】
曝気により生じたフタル酸エステル類を含有する曝気エアは、曝気槽１２のヘッドスペースに溜まり、溜まった曝気エアはエア回収管５を通ってガス吸着処理器２０に送られる。そして、ガス吸着処理器２０において、曝気エア中のフタル酸エステル類が吸着剤により吸着除去された後、排気管７を通って大気に放出される。フタル酸エステル類を吸着したゼオライドは加熱することにより、吸着物質であるフタル酸エステル類を分解するため再生可能となる。これにより、環境ホルモン物質を含有する廃棄物が生じない上、ランニングコストの削減が可能となる。
【００３０】
図３は、生物処理とアルキルフェノール類の除去効率との関係を示したものであり、生物反応槽１４でのＨＲＴ３時間で生物処理した生物処理水の経時変化を調べたものである。また、生物処理担体としては、既存の包括固定化担体と活性炭複合担体の２種類を使用してそれぞれの環境ホルモン物質の除去性能を比較した。
【００３１】
図３（ａ）の縦軸はオクチフェノール濃度、図３（ｂ）の縦軸はノニルフェノール濃度、図３（ｃ）の縦軸はビスフェノールＡ濃度、図３（ｄ）の縦軸はジクロロフェノール濃度をそれぞれ示すと共に、各図の横軸には経過日数を示した。また、■のプロットは排水原水、○のプロットは既存の包括固定化担体、●のプロットは活性炭複合担体を示した。
【００３２】
図３に見られるように、アルキルフェノール類の種類による除去率のバラツキや経時的な除去率のバラツキはあるものの、ＨＲＴ３時間の短時間での生物処理で４種類のアルキルフェノール類共に９０％以上の除去率を達成することが可能である。また、既存の包括固定化担体と活性炭複合担体との除去性能を比較すると、４種類のアルキルフェノール類共に活性炭複合担体の方が除去性能に優れ、特にオクチルフェノールでは明らかな差が認められた。
【００３３】
生物反応槽１４で生物処理が行われた排水は、吸着濃縮塔３０に送られ、生物反応槽１４で処理されなかった17β- エストラジオールやその分解物であるエストロンが吸着処理される。この場合、17β- エストラジオール及びエストロンを非イオン性多孔質樹脂で効率良く吸着除去するには、吸着濃縮塔３０を流れる排水の流量がＳＶ１０以下であることが好ましい。このＳＶが１０の値は、吸着濃縮塔３０における排水のＨＲＴが０．１時間であることを意味する。なお、生物処理工程後の排水中の環境ホルモン濃度が低い場合には、吸着濃縮塔３０の負荷を小さくする目的で、分配器３２によって分岐管３４に分配する分配量を制御し、残部の排水を直接処理水管３８流すようにしてもよい。吸着濃縮塔３０で吸着処理された排水は、合流管３６を通って処理水管３８に合流された後、河川等に放流される。吸着濃縮塔３０での吸着処理により吸着剤の吸着性能が低下した場合には、吸着処理を停止した後、洗浄液流入管から洗浄液としてアルカリ溶液を吸着濃縮塔３０に供給する。これにより、吸着剤に吸着された17β−エストラジオール及びエストロンは洗浄液に移行して吸着剤から除去されるので、吸着剤の吸着性能を再生することができる。17β−エストラジオール及びエストロンが移行して濃縮された洗浄廃液はオゾン処理装置４０に送られ、17β−エストラジオール及びエストロンがオゾンにより酸化分解される。酸化分解された洗浄廃液は、中性にｐＨ調整された後で放流される。この洗浄廃液は、生物処理水および吸着濃縮塔３０からの処理水と合流して放流してもよい。
【００３４】
図４は、本発明の排水処理方法におけるホルモン活性の低減効果を調べるために、排水原水と処理水管３８から放流される処理水との環境ホルモン物質濃度を１０6 倍に濃縮して、レセプターバインディング法にて測定したものである。図４から分かるように、排水原水に比べ処理水のホルモン活性はほとんど見られなくなった。
【００３５】
このように、本発明では、 曝気処理工程と、生物処理工程と、第２の吸着工程とを組み合わせることにより、排水中に含有される複数種類の環境ホルモン物質の性質に応じて効率的な処理を行うことができる。これにより、従来は排水中に含有される環境ホルモン物質を９０％以上除去するのに総処理時間１２時間を要していたのに対し、短い処理時間で同等の除去性能を得ることが可能となった。すなわち、本発明では曝気槽１２でのＨＲＴ０．５時間と、生物反応槽１４でのＨＲＴ３時間と、吸着濃縮塔３０でのＨＲＴ０．１時間とを合計した時間が、総処理時間３．６時間に相当する。また、生物処理工程を経た排水に17β- エストラジオールが含まれないか、または処理不要な濃度である場合は、分配器３２を操作して、吸着濃縮塔３０への通水を省略し、生物処理水の全てを直接放流してもよい。これにより、総処理時間の更なる短縮となる。
【００３６】
更に、本発明では、曝気エアに同伴されて排水から除去された環境ホルモン物質はガス吸着処理器２０で除去されるので、環境ホルモン物質が大気中に放出されることもない。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の排水処理方法によれば、下水をはじめ、埋立地浸出水、産業排水等の排水中の複数種類の環境ホルモン物質を、短時間で効果的に処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排水処理方法を適用する排水処理装置の全体構成図
【図２】曝気処理とフタル酸エステル類の除去効率との関係を説明する説明図
【図３】生物処理とアルキルフェノール類の除去効率との関係を説明する説明図
【図４】本発明の排水処理方法により得られた処理水についてホルモン活性の低減効果を説明する説明図
【符号の説明】
１…排水処理装置、３…原水供給管、５…エア回収管、７…排気管、９…生物処理水管、１２…曝気槽、１４…生物反応槽、１６…曝気槽のブロア、１８…生物反応槽のブロア、２０…ガス吸着処理器（第１の吸着工程）、２１…曝気槽の曝気板、２３…生物反応槽の曝気板、２６…活性炭複合担体、３０…吸着濃縮塔（第２の吸着工程）、３２…分配器、３４…分岐管、３６…合流管、３８…処理水管、４０…オゾン処理装置、４２…洗浄液流入管、４４…洗浄液流出管、４６…廃液流出管
【発明の属する技術分野】
本発明は、排水処理方法に係わり、 特に埋立地浸出水、産業排水、下水等の排水中に存在する環境ホルモン物質の処理に好適な排水処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
研究機関による実態調査によれば、下水をはじめ、ごみ埋立地からの浸出水、各種産業排水等の排水から、ノニルフェノールなどのアルキルフェノール類やフタル酸ジエチルなどのフタル酸エステル類、17β- エストラジオールなど多種多様な環境ホルモン物質が高頻度に検出されている。例えば、 下水中の環境ホルモン物質が、最大値としてアルキルフェノール類が約９０μg/L 、フタル酸エステル類が８０μg/L 、17β- エストラジオールが約０．１μg/L 検出されたとの報文が見受けられる。
【０００３】
ところで、従来の下水処理としては、最初沈殿池、曝気槽、最終沈殿池を設けた活性汚泥処理による生物学的な処理方法が最も広く実施され、浸出水処理としては、凝集沈殿、固液沈殿を行った後に生物処理を行う処理方法が一般的である。しかし、これら従来の排水処理方法はＢＯＤやアンモニア性窒素の処理を対象としたものであり、排水中に含まれる環境ホルモン物質の除去性能は低い。
【０００４】
このような背景から、これまで環境ホルモン物質を含有する排水の処理方法としては特許文献１のようにＣＯＤ、ダイオキシン類を処理対象としてオゾン、過酸化水素、紫外線を用いて酸化処理する方法、特許文献２のようにビスフェノールＡを処理対象としたオゾンと生物活性炭により処理する処理方法、特許文献３のようにＳＳに吸着したダイオキシン類を処理対象としたオゾン、紫外線により酸化分解する処理方法、特許文献４のように凝集沈殿、 膜分離により処理する処理方法などが行われていた。更に、特殊な処理方法として、アルキルフェノール類を処理対象とした電気化学処理、超音波処理も報告されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３５４８９３
【０００６】
【特許文献２】
特開２００１−１７９９１
【０００７】
【特許文献３】
特開２００１−２５９６３２
【０００８】
【特許文献４】
特開２００１−６２４９０
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の排水処理方法では処理する対象物質が限られている上、新たに環境ホルモン物質を含有する産業廃棄物が生じてしまうという弊害もある。さらに、生物処理で９０％以上除去するためにはＨＲＴ１２時間必要であり、特許文献４のように、比較的ＨＲＴ時間が短い言われている処理方法でもＨＲＴ１０時間を有し、その他の従来技術に関しては総処理時間を考慮していないのが実情である。更に、従来の排水処理方法の場合、生物分解後の副生成物の発生、特に17β- エストラジオールの生物分解副産物であるエストロンの発生が問題視されている。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、下水をはじめ、埋立地浸出水、産業排水等の排水中の複数種類の環境ホルモン物質を短時間で効果的に処理することが可能な排水処理方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、複数種類の環境ホルモン物質を含有する排水を処理する排水処理方法において、前記複数種類の環境ホルモンが、フタル酸エステル類、アルキルフェノール類、１７β−エストラジオールであり、前記排水を曝気する曝気工程、前記曝気工程から排出される曝気エアを吸着剤と接触させる第１の吸着工程と、前記曝気工程を経た排水を生物学的に処理する生物処理工程と、前記生物処理工程を経た排水を吸着剤と接触させる第２の吸着工程と、を備え、前記第１の吸着工程の吸着剤がゼオライトであり、前記第２の吸着工程の吸着剤が非イオン性多孔質樹脂であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項１によれば、 曝気工程において揮発性の環境ホルモン物質、例えばフタル酸エステル類が曝気エアに同伴されて排水から除去されると共に、 除去された曝気エア中の環境ホルモン物質は第１の吸着工程で吸着剤に吸着される。また、 曝気工程を経た排水を生物処理工程で生物処理することにより比較的分解されやすい環境ホルモン物質、例えはアルキルフェノール類が分解除去される。さらに、 生物反応槽を経た排水を第２の吸着工程で吸着剤に接触させることにより、曝気や生物学的な処理では除去されにくいが吸着性のある環境ホルモン物質、例えば17β- エストラジオールが吸着除去される。このように、本発明では、 曝気工程、生物処理工程、吸着工程を組み合わせたので、排水中に含有される環境ホルモン物質の性質に応じて効率的な処理を行うことができる。これにより、 複数種類の環境ホルモン物質を含有する排水を短時間で効果的に除去できる。更には、曝気エアに同伴されて排水から除去された環境ホルモン物質は第１の吸着工程で除去されるので、環境ホルモン物質が大気中に放出されることもない。
【００１３】
請求項２は、 請求項１において、 生物処理工程では、 前記排水と活性炭複合担体とを接触させることを特徴とする。このように、排水と活性炭複合担体とを接触させることで、 生物処理工程での排水の滞留時間を大幅に減少させても環境ホルモン物質を処理可能である。これにより、 生物処理工程での滞留時間を削減できるので、排水処理全体における総処理時間の短縮を図ることができる。
【００１４】
第１の吸着工程では前記吸着剤としてゼオライトを使用することを特徴とする。このように、吸着剤として、加熱することで再生可能なゼオライトを使用することにより、吸着剤のランニングコストを削減できるだけでなく、環境ホルモン物質を含有する廃棄物を発生させないようにできる。従って、環境ホルモン物質の２次汚染を防止できる。
【００１５】
第２の吸着工程では前記吸着剤として非イオン性多孔質樹脂を使用することを特徴とする。このように、吸着剤として非イオン性多孔質樹脂を使用することにより、環境ホルモン物質の吸着性を向上させることができる。非イオン性多孔質樹脂は１７β−エストラジオールおよびその生分解物であるエストロンの吸着性能を良くすることができる。
【００１６】
排水には、フタル酸エステル類、アルキルフェノール類、１７β−エストラジオールが含有されることを特徴とする。これは、下水をはじめ、埋立地浸出水、産業排水等の環境ホルモン物質を含有する排水中には、フタル酸エステル類、アルキルフェノール類、１７β−エストラジオールが主として含有されているためであり、本発明はかかる排水処理方法として好適である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下添付図面にしたがって，本発明に係わる排水処理方法の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１８】
図１は本発明の排水処理方法を適用する排水処理装置の全体構成図である。
【００１９】
図１に示す通り、排水処理装置１は、主として曝気槽１２、生物反応槽１４、ガス吸着処理器２０、吸着濃縮塔３０、オゾン処理装置４０という５つの装置で構成される。
【００２０】
原水供給管３からの排水原水は曝気槽１２に流入して処理された後、生物反応槽１４に送られる。生物反応槽１４には、微生物を含水ゲル中に包括固定化した活性炭複合担体に活性炭を複合固定化した活性炭複合担体２６が充填されると共に、曝気槽１２及び生物反応槽１４のそれぞれの底部には曝気板２１、２３が配設され、それぞれのエア配管２２、２４を介してブロア１６、１８に接続される。これにより、曝気槽１２では排水中に含有される揮発性の環境ホルモン物質が曝気エアに同伴して排水から除去される。また、生物反応槽１４では、排水の生物処理がなされて比較的生物処理され易い環境ホルモン物質が生物分解される。生物反応槽１４内では、排水と活性炭複合担体２６とが接触することにより、環境ホルモン物質の生物処理以外にＢＯＤやアンモニア性窒素等の生物処理もなされるが、ここでは環境ホルモン物質の処理に焦点をあてて説明する。生物反応槽１４で生物処理がなされた排水は生物処理水管９に流出される。
【００２１】
生物反応槽１４での生物処理に使用する活性炭複合担体２６に包括固定する微生物としては、下水処理場の活性汚泥に限らず、湖沼や河川等の底泥、土壌など各種の微生物を使用することができ、実験室等で純粋培養した微生物でもよい。このように、排水と活性炭複合担体２６とを接触させることで、 生物処理での排水の滞留時間を大幅に減少させても環境ホルモン物質を処理可能である。これにより、 生物処理工程での滞留時間を削減できるので、排水処理全体における総処理時間の短縮を図ることができる。エア曝気量としては、曝気槽１２は１．５m3Air/m 3 槽/h程度で曝気し、生物反応槽１４は通常の生物処理でのエア曝気量である０．７m3 Air/ m 3 槽/h程度で曝気することが好ましい。これにより、エア曝気のためのランニングコストの上昇を抑えながら、排水中に含有される揮発性の環境ホルモン物質を排水中から効率的に除去することができる。曝気槽１２の天井面には、曝気エアに同伴して排水から除去された環境ホルモン物質が大気中へ放出しないように蓋１３が設けられる。
【００２２】
ガス吸着処理器２０は、エア回収管５を介して曝気槽１２のヘッドスペースに連通されると共に、ガス吸着処理器２０内には吸着剤が充填される。ガス吸着処理器２０で吸着処理された曝気エアは排気管７を介して大気中に放出される。かかるガス吸着処理器２０に充填する吸着剤の種類としてはゼオライトが好ましい。これは、加熱することで再生可能なゼオライトを使用することにより、吸着剤のランニングコストを削減できるだけでなく、 環境ホルモン物質を含有する廃棄物を発生させないようにできるためである。従って、環境ホルモン物質の２次汚染を防止できる。
【００２３】
吸着濃縮塔３０は、生物処理水管９の途中から分岐した分岐管３４を介して生物反応槽１４に連通されると共に、分岐位置には分配器３２が設けられる。吸着濃縮塔３０内には吸着剤が充填され、排水中の吸着性を有する環境ホルモン物質が吸着処理される。吸着濃縮塔３０内に充填する吸着剤としては、非イオン性多孔質樹脂が好ましい。このように、吸着剤として非イオン性多孔質樹脂を使用することにより、環境ホルモン物質の吸着性を向上させることができると共に、特に17β- エストラジオールおよびその生分解物であるエストロンの吸着性能を良くすることができる。吸着濃縮塔３０で吸着処理された排水は、合流管３６を介して処理水管３８に合流した後、河川等に放流される。
【００２４】
また、吸着濃縮塔３０は、洗浄液流入管４２に接続されると共に洗浄液流出管４４を介してオゾン処理装置４０に接続され、吸着濃縮塔３０の吸着剤の洗浄処理及び洗浄廃液のオゾン処理がなされる。オゾン処理された洗浄廃液はｐＨ調整して中性にした後、廃液流出管４６を通り排出される。尚、廃液流出管４６を処理水管３８に合流させることも可能である。
【００２５】
次に、上記の如く構成された排水処理装置１を用いた本発明の排水処理方法を、フタル酸エステル類、アルキルフェノール類、17β- エストラジオールを主として含有する下水排水の例で説明する。
【００２６】
下水排水は、原水供給管３から曝気槽１２に流入し、曝気板２１からのエア曝気によりフタル酸エステル類が曝気エアに移行し、排水中から分離される。
【００２７】
図２は、曝気処理とフタル酸エステル類の１種であるフタル酸ジエチルの除去効率との関係を示したものである。図２の縦軸にフタル酸ジエチルの濃度（μg/L ）を示し、横軸に曝気処理前排水（Ａ）、曝気槽１２の曝気後の排水（Ｂ）、生物反応槽１４の処理後の排水（Ｃ）の各サンプル水を示している。曝気槽１２の曝気量は１．５m3Air/m 3 槽/hで行い、排水の滞留時間を０．５時間で行った。
【００２８】
図２のグラフから分かるように、曝気処理前排水（Ａ）のフタル酸ジエチルの濃度（μg/L ）が約１１（μg/L ）であったものが、曝気後の排水（Ｂ）では４（μg/L ）まで低減し、生物処理後の排水（Ｃ）では略０（μg/L ）近くまで低減した。特に、曝気槽１２での曝気量を通常の生物処理の約２倍近い１．５m3Air/m 3 槽/hまで増加させることで、排水中のフタル酸ジエチル濃度を効率的に減少させることができる。
【００２９】
曝気により生じたフタル酸エステル類を含有する曝気エアは、曝気槽１２のヘッドスペースに溜まり、溜まった曝気エアはエア回収管５を通ってガス吸着処理器２０に送られる。そして、ガス吸着処理器２０において、曝気エア中のフタル酸エステル類が吸着剤により吸着除去された後、排気管７を通って大気に放出される。フタル酸エステル類を吸着したゼオライドは加熱することにより、吸着物質であるフタル酸エステル類を分解するため再生可能となる。これにより、環境ホルモン物質を含有する廃棄物が生じない上、ランニングコストの削減が可能となる。
【００３０】
図３は、生物処理とアルキルフェノール類の除去効率との関係を示したものであり、生物反応槽１４でのＨＲＴ３時間で生物処理した生物処理水の経時変化を調べたものである。また、生物処理担体としては、既存の包括固定化担体と活性炭複合担体の２種類を使用してそれぞれの環境ホルモン物質の除去性能を比較した。
【００３１】
図３（ａ）の縦軸はオクチフェノール濃度、図３（ｂ）の縦軸はノニルフェノール濃度、図３（ｃ）の縦軸はビスフェノールＡ濃度、図３（ｄ）の縦軸はジクロロフェノール濃度をそれぞれ示すと共に、各図の横軸には経過日数を示した。また、■のプロットは排水原水、○のプロットは既存の包括固定化担体、●のプロットは活性炭複合担体を示した。
【００３２】
図３に見られるように、アルキルフェノール類の種類による除去率のバラツキや経時的な除去率のバラツキはあるものの、ＨＲＴ３時間の短時間での生物処理で４種類のアルキルフェノール類共に９０％以上の除去率を達成することが可能である。また、既存の包括固定化担体と活性炭複合担体との除去性能を比較すると、４種類のアルキルフェノール類共に活性炭複合担体の方が除去性能に優れ、特にオクチルフェノールでは明らかな差が認められた。
【００３３】
生物反応槽１４で生物処理が行われた排水は、吸着濃縮塔３０に送られ、生物反応槽１４で処理されなかった17β- エストラジオールやその分解物であるエストロンが吸着処理される。この場合、17β- エストラジオール及びエストロンを非イオン性多孔質樹脂で効率良く吸着除去するには、吸着濃縮塔３０を流れる排水の流量がＳＶ１０以下であることが好ましい。このＳＶが１０の値は、吸着濃縮塔３０における排水のＨＲＴが０．１時間であることを意味する。なお、生物処理工程後の排水中の環境ホルモン濃度が低い場合には、吸着濃縮塔３０の負荷を小さくする目的で、分配器３２によって分岐管３４に分配する分配量を制御し、残部の排水を直接処理水管３８流すようにしてもよい。吸着濃縮塔３０で吸着処理された排水は、合流管３６を通って処理水管３８に合流された後、河川等に放流される。吸着濃縮塔３０での吸着処理により吸着剤の吸着性能が低下した場合には、吸着処理を停止した後、洗浄液流入管から洗浄液としてアルカリ溶液を吸着濃縮塔３０に供給する。これにより、吸着剤に吸着された17β−エストラジオール及びエストロンは洗浄液に移行して吸着剤から除去されるので、吸着剤の吸着性能を再生することができる。17β−エストラジオール及びエストロンが移行して濃縮された洗浄廃液はオゾン処理装置４０に送られ、17β−エストラジオール及びエストロンがオゾンにより酸化分解される。酸化分解された洗浄廃液は、中性にｐＨ調整された後で放流される。この洗浄廃液は、生物処理水および吸着濃縮塔３０からの処理水と合流して放流してもよい。
【００３４】
図４は、本発明の排水処理方法におけるホルモン活性の低減効果を調べるために、排水原水と処理水管３８から放流される処理水との環境ホルモン物質濃度を１０6 倍に濃縮して、レセプターバインディング法にて測定したものである。図４から分かるように、排水原水に比べ処理水のホルモン活性はほとんど見られなくなった。
【００３５】
このように、本発明では、 曝気処理工程と、生物処理工程と、第２の吸着工程とを組み合わせることにより、排水中に含有される複数種類の環境ホルモン物質の性質に応じて効率的な処理を行うことができる。これにより、従来は排水中に含有される環境ホルモン物質を９０％以上除去するのに総処理時間１２時間を要していたのに対し、短い処理時間で同等の除去性能を得ることが可能となった。すなわち、本発明では曝気槽１２でのＨＲＴ０．５時間と、生物反応槽１４でのＨＲＴ３時間と、吸着濃縮塔３０でのＨＲＴ０．１時間とを合計した時間が、総処理時間３．６時間に相当する。また、生物処理工程を経た排水に17β- エストラジオールが含まれないか、または処理不要な濃度である場合は、分配器３２を操作して、吸着濃縮塔３０への通水を省略し、生物処理水の全てを直接放流してもよい。これにより、総処理時間の更なる短縮となる。
【００３６】
更に、本発明では、曝気エアに同伴されて排水から除去された環境ホルモン物質はガス吸着処理器２０で除去されるので、環境ホルモン物質が大気中に放出されることもない。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の排水処理方法によれば、下水をはじめ、埋立地浸出水、産業排水等の排水中の複数種類の環境ホルモン物質を、短時間で効果的に処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排水処理方法を適用する排水処理装置の全体構成図
【図２】曝気処理とフタル酸エステル類の除去効率との関係を説明する説明図
【図３】生物処理とアルキルフェノール類の除去効率との関係を説明する説明図
【図４】本発明の排水処理方法により得られた処理水についてホルモン活性の低減効果を説明する説明図
【符号の説明】
１…排水処理装置、３…原水供給管、５…エア回収管、７…排気管、９…生物処理水管、１２…曝気槽、１４…生物反応槽、１６…曝気槽のブロア、１８…生物反応槽のブロア、２０…ガス吸着処理器（第１の吸着工程）、２１…曝気槽の曝気板、２３…生物反応槽の曝気板、２６…活性炭複合担体、３０…吸着濃縮塔（第２の吸着工程）、３２…分配器、３４…分岐管、３６…合流管、３８…処理水管、４０…オゾン処理装置、４２…洗浄液流入管、４４…洗浄液流出管、４６…廃液流出管
Claims (2)
- 複数種類の環境ホルモン物質を含有する排水を処理する排水処理方法において、
前記複数種類の環境ホルモンが、フタル酸エステル類、アルキルフェノール類、１７β−エストラジオールであり、
前記排水を曝気する曝気工程と、
前記曝気工程から排出される曝気エアを吸着剤と接触させる第１の吸着工程と、
前記曝気工程を経た排水を生物学的に処理する生物処理工程と、
前記生物処理工程を経た排水を吸着剤と接触させる第２の吸着工程と、を備え、
前記第１の吸着工程の吸着剤がゼオライトであり、前記第２の吸着工程の吸着剤が非イオン性多孔質樹脂であることを特徴とする排水処理方法。 - 前記生物処理工程では、前記排水を活性炭複合担体とを接触させることを特徴とする請求項１の排水処理方法。
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