JP4099369B2

JP4099369B2 - 排水処理装置

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Publication number: JP4099369B2
Application number: JP2002282653A
Authority: JP
Inventors: 浩嗣伊達; 裕二中川; 彰人水野
Original assignee: Tacmina Corp
Current assignee: Tacmina Corp
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2022-09-27
Also published as: JP2004113965A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工場等で使用されたスラリ性のスライム等を含む排水を処理する排水処理装置に関するものである。また、詳しくは、例えば食品加工、飲料加工等で使用されたＣＯＤ（chemical oxygen demand）等の高い着色排水を電解法によって処理（脱色、ＣＯＤ等の分解効率アップ等）する、排水処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、飲料工場、生食野菜加工工場、食品工場、海産物加工工場等（以下、「飲食料品関連工場」という。）においては、大量の水が使用されている。これらの飲食料品関連工場にて使用される水については、工業排水として一過性で下水に放流されるものと、二次処理されて再利用されるものとがある。
【０００３】
また、これらの飲食料品関連工場にて排出される工業排水の中には、着色汚濁物質を有する着色排水が含まれる場合があり、この着色排水の処理方法としては、大別して、物理・化学的方法と、生物化学的方法とがある。
【０００４】
有機物（ＢＯＤ（biochemical oxygen demand）、ＣＯＤ等）を含む排水は、一般に生物化学的方法によって処理されるが、この処理のプロセスを構成する単位操作としては、固液分離、酸素吸収等の物理・化学的な操作が必要である。
また、排水に含まれている汚濁物質には、懸濁状のものと溶解状のものとがあり、これはさらに有機性と無機性とに大別される。
【０００５】
排水処理の目的は、物理・化学的方法または生物化学的方法、あるいはこれらの方法を組み合わせて、汚濁物質の分解処理を行ったり、汚濁物質を水から分離させることである。
そして、その排水処理を行う場合には、例えば、ａ）固液分離（懸濁物質、油分等の分離）、ｂ）有機物，還元物質の酸化・分解、ｃ）ｐＨの調整、ｄ）有害物質の除去、ｅ）無機栄養塩類（主としてリン、窒素化合物）の除去、ｆ）汚泥（スラッジ）の処理・処分、等の工程が必要となり、一般的には、種々のプロセスや単位操作が組み合わされて、排水処理が行われている。
【０００６】
固液分離の方法としては、例えば、沈澱分離があげられる。排水処理プロセスにおいては、有機物、無機物を問わず、排水中の懸濁物質を水に不溶の懸濁固形物の形にして、水と分離させるのが一般的である。例えば、水に溶け込んでいる有害重金属の除去においては、まずｐＨを調整して、硫化物の添加を行うことによって、金属の水酸化物または硫化物の沈澱として析出させ、固液分離させる。
【０００７】
生物化学処理においても、一般に有機物が微生物によって分解されると説明されているが、実際に除去されるＢＯＤの４０％〜６０％程度は、微生物細胞の形で固定されて懸濁物質（ＳＳ）に変化するので、その結果発生する余剰スラッジの分離および処分が最も重要な部分を占め、その中でも沈澱分離が特に重要となる。
【０００８】
この沈澱分離には、一般にポリアクリル酸ナトリウム等の有機性の高分子凝集剤、あるいは無機性の硫酸アルミニウム（硫酸バン土）、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、ポリ硫酸第一鉄（通称「ポリ鉄」）が使用されている。
【０００９】
また、従来技術にかかる着色排水の脱色技術としては、例えば、着色排水にポリアミンを添加することにより、排水中に溶解もしくは分散している染料を、不溶化、凝集させ、これらを水と分離する処理法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特公昭５２−３４８５４号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術においては、次のような問題があった。
【００１２】
まず、有機性の高分子凝集剤を用いる場合においては、汚泥が乾燥すると、有機性の高分子凝集剤はプラスチック化して堅くなり、しかも生分解性が悪いので、埋め立ても難しく、また処分地も不足しているので、焼却する必要がある。
しかしながら、焼却も焼却場からのダイオキシンの発生の問題等があるため容易ではなく、最近では、廃棄物汚泥の軽量化が叫ばれている。
【００１３】
また、一方の無機性の硫酸アルミニウムやポリ塩化アルミニウムを用いる場合においては、これらは、安全性が高い物質として浄化処理（上水、排水）等に使用されているが、最近の研究によると、アルミニウムが脳軟化症等の原因の一つとして考えられており、水道浄水場等でも水道水質基準快適水質項目では水道水中の目標値０．２ｍｇ／ｌとして添加量の削減と、使用する添加物の転換が叫ばれている。
【００１４】
加えて、以上のように、時間と手間を掛けて種々の処理を行った場合であっても、着色排水の脱色は困難である。
【００１５】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題を解決するためになされたものであって、有害重金属等が含まれない食品加工に使用されたスラリ性の高い有機物（ＣＯＤ）、および微生物によって形成されるスライム等を含む排水の分解と脱色処理を行い、水の用途別再利用を目的とし、人体および自然環境に悪影響を及ぼすこと無く、低コストで実現可能な、排水処理装置を提供することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、排水を処理する排水処理装置であって、排水を流入させる第一配管部に接続される定量ポンプと、前記定量ポンプの下流側で、第二配管部を介してこの定量ポンプと接続される濾過手段と、前記濾過手段の下流側で、第三配管部を介してこの濾過手段と接続されるとともに、排水に電解処理を施すことが可能な電解手段と、前記電解手段の下流側で、第四配管部を介してこの電解手段と接続されるとともに、電解手段によって電解処理された処理水を貯留する貯留槽と、前記濾過手段によって濾過処理された排水に対して塩分を供給する塩分供給手段と、前記電解手段によって電解処理された処理水の一部を、前記貯留槽の上流側の前記第四配管部の中途部から、前記濾過手段の上流側の前記第二配管部の中途部に流入させることで、前記電解処理された処理水を前記濾過手段に循環させる循環手段と、を備えることを特徴としている。
【００１７】
このような構成にかかる排水処理装置によれば、有機性の高分子凝集剤および無機性の硫酸アルミニウム等を用いることなく、電解処理を行うことによって、脱色処理等を実現することが可能となる。したがって、上述した従来技術にかかる種々の問題を解決可能である。
【００１８】
また、循環手段によって、遊離塩素を含む処理水が前記濾過手段に注入されることにより、濾過手段中のスライム状物質が壊され、濾過手段のスライム状物質による目詰まり等を効果的に防止することができる。
【００１９】
また、本発明にかかる排水処理装置においては、前記排水に電解処理を施す際の電解効率を向上させるために、前記電解手段を成す一対の電極の電極間隔が、１ｍｍ〜１００ｍｍに設定されている構成が好ましい。
【００２１】
また、本発明にかかる排水処理装置においては、前記貯留槽の下流側に濾過手段が設けられている構成が好ましい。
このような構成によれば、脱色等のために電解処理を行った後の処理水に対して、さらに濾過処理を施すことが可能となるため、より上質な処理水が生成可能となって、好適に再利用に供することができる。
【００２３】
さらに、本発明にかかる排水処理装置においては、前記排水が着色排水である構成が好ましい。すなわち、この排水処理装置によれば、着色排水の脱色処理等を効果的に実施することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかる着色排水処理装置の概略構成図を示したものである。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態にかかる着色排水処理装置は、着色排水を流入させる第一配管部１１に接続された第一定量ポンプ１と、第二配管部１２を介して第一定量ポンプ１と接続された濾過装置２（本発明の「濾過手段」に相当）と、第三配管部１３を介して濾過装置２と接続された電解槽３（本発明の「電解手段」に相当）と、第四配管部１４を介して電解槽３にて処理された処理水が搬送されて貯留される処理水貯留槽４（本発明の「貯留槽」に相当）と、濾過処理が行われた着色排水に対して塩分を供給する塩分供給装置５（本発明の「塩分供給手段」に相当）等とを用いて構成されている。
【００２６】
また、塩分供給装置５は、食塩水タンク５１と、この食塩水タンク５１中の食塩水を供給搬送可能な第二定量ポンプ５２とを用いて構成されており、第五配管部１５を介して、第二定量ポンプ５２と、電解槽３上流側の第三配管部１３とが接続されている。
【００２７】
さらに、電解槽３にて処理された処理水の一部は、第四配管部１４から分岐した第六配管部１６（本発明の「循環手段」に相当）を介して、濾過装置２の上流側に循環されている。
【００２８】
図２は、本実施形態において用いられる電解槽３の一例を示したものである。
本実施形態にかかる着色排水処理装置を構成する電解槽３は、図２に示すように、二つのケーシング３１，３２を用いて本体部３０が構成されており、これらのケーシング３１，３２はガスケット３３を介して組み立てられている。また、第一ケーシング３１には、濾過装置２にて濾過処理が施された着色排水を電解槽３内に導入するための流入口３１ａが形成されており、この流入口３１ａは第三配管部１３に接続されている。さらに、第二ケーシング３２には、電解槽３にて処理された処理水を電解槽３から流出させるための流出口３２ａが形成されており、この流出口３２ａは、図１では省略した気液分離器３９を介して第四配管部１４に接続されている。この気液分離器３９には、第四配管部１４の他に、Ｎ₂、Ｏ₂等のガスを排出するためのガス排出管Ｌが接続されている。
【００２９】
さらに、本体部３０内には、一対の電極（陽極３４，陰極３５）が設けられている。本実施形態においては、この一対の電極３４，３５に対して、制御部（図示省略）からの制御信号に応じて、適切な電流が供給される。つまり、電解槽３内にて処理される着色排水の流量変化等を制御部にて制御・管理して、この処理水量の変化に対応すべく、電解槽３中の電極３４，３５に電流が供給される。
ここで、例えば、陽極３４は、金属チタンの表面に白金属類のＰｔ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｒｕ等の金属酸化物を焼成コートしたものが使用される。また、陰極３５は、Ｆｅ、ＳＵＳ、Ｔｉ等を用いて構成されている。各電極（陽極３４、陰極３５）は、例えば、５ｍｍ〜１０ｍｍ程度の厚さの金属チタン板、およびステンレス鋼等を用いて構成されている。
【００３０】
本実施形態にかかる着色排水処理装置は、以上の図１および図２に示すように構成され、次のように機能する。
【００３１】
本実施形態においては、まず、飲食料品関連工場にて排出された、スラリを含む着色排水が、吸引側の第一配管部１１を介して、第一定量ポンプ１により、濾過装置２に圧送される。第一定量ポンプ１にて圧送された着色排水は、第二配管部１２を介して濾過装置２に送られ、濾過装置２では、スラリ性の有機物や微生物から成るスライム等が除去される。
【００３２】
濾過装置２にて濾過処理が行われた着色排水は、第三配管部１３を介して、電解槽３（無隔膜電解槽）下部より、電解槽３内に流入される。電解槽３内に流入された着色排水は、電解槽３内に相互に対向して設けられた一対の電極（陽極３４，陰極３５）によって電解処理が施された後、電解槽３上部より流出される。電解槽３上部から流出された処理水は、第四配管部１４を介して、処理水貯留槽４に搬送される。
【００３３】
また、電解槽３には、必要に応じて、塩分供給装置５および第五配管部１５等を用いて、食塩水が供給される。具体的には、食塩水タンク５１内の食塩水が、第二定量ポンプ５２を用いて、第三配管部１３に接続された第五配管部１５に送られ、この第五配管部１５および第三配管部１３を介して、食塩水が電解槽３に注入される。
【００３４】
本実施形態においては、上記のように、食塩水注入配管たる第五配管部１５を通して電解槽３内に食塩水が注入されるが、この注入の際には、電解槽３内の食塩濃度が０．０５％〜５％程度（目的の再利用水に適応した塩濃度）になるように、第二定量ポンプ５２が制御される。つまり、必要とされる塩濃度、処理水貯留槽４内の塩濃度、および電解槽３内の塩濃度等に基づいて、第二定量ポンプ５２が制御されて、食塩水タンク５１内の食塩水が注入される。
【００３５】
食塩を含んだ着色排水は、電解槽３内において、陽極３４では淡塩水の電解のため、発生基の酸素（Ｏ）や塩素（Ｃｌ）、および塩素ガスによって酸化され、有機物等（ＣＯＤ成分）および着色成分が分解される。
また、未反応塩素ガスは、陰極３５より生成するＯＨ^-基とＮａ⁺反応して、ＮａＯＨが生成されるので、これと反応して、次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）が生成される。
【００３６】
処理水貯留槽４には、遊離塩素を含んだ処理水が貯留され、この貯留された処理水は、例えば、洗浄水、クーリングタワー等に用いる冷却水、あるいはペットボトル等の殺菌洗浄水等に使用（再利用）することができる。また、再利用の必要がない場合には、還元剤（過酸化水素、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム等）を用いて遊離塩素を還元し、下水に放流することも可能である。
【００３７】
本実施形態においては、濾過装置２として、例えば、砂濾過装置（サンド濾過装置）、ポールフィルタ濾過装置、あるいは珪藻土等をプレコートしたプレコート濾過装置が用いられる。
しかしながら、本実施形態にて処理する着色排水については、上述したように、スライム状物質が含まれている場合が多々あるため、このスライム状物質等が、濾過装置２を構成する濾過助剤（砂、珪藻土等）の表面を覆い、濾過助剤間の隙間に付着することがある。このように、スライム状物質が濾過助剤間の隙間に付着すると、濾過作用面積を増大させるために用いられる濾過助剤そのものが機能しなくなり、濾過装置２の濾過性能が大きく低減してしまう。
【００３８】
そこで、本実施形態においては、以上のような濾過性能の低減を防止するために、電解槽３にて電解処理された処理水の一部を、循環手段である第六配管部１６を用いて、濾過装置２の上流側から濾過装置２に注入すべく構成されている。つまり、第四配管部１４から分岐した第六配管部１６を第二配管部１２に接続して、処理水の一部を濾過装置２に供給している。
【００３９】
通常、上記スライム状の物質等は有機物質であり、しかもその表面は表面積が大きく、遊離塩素を含む溶液と接触させると簡単にスライム状態が壊れる。このようにスライム状態が壊れると、スライム状の物質は、微量の沈殿物を残すだけの溶液状態となり、濾過助剤の目詰まりには至らないこととなる。つまり、本実施形態の構成によれば、第六配管部１６を介して注入された処理水の一部によって、濾過装置２内のスライム状物質のスライム状態が壊され、濾過助剤に目詰まりが生じないこととなるため、濾過装置２の能力を最大限に生かすことが可能となり、濾過装置２の再生回数を大幅に削減すると共に、濾過装置２の耐久性を向上させることができる。ここで、濾過装置２の再生とは、逆洗処理等を行って、濾過装置２の濾過性能を回復させる処理をいう。
【００４０】
また、上述したように、濾過装置２に処理水の一部（遊離塩素を含む溶液）を注入すれば、スライム状物質が分解されて、付着するすらいむ状物質の量が削減される。したがって、本実施形態のように、処理水を循環させる第六配管部１６等を設ける構成とすれば、比較的小さな濾過装置２を用いて着色排水処理装置を実現することが可能となる。
【００４１】
さらに、陽極３４の電流密度は、０．２Ａ／ｄｍ²〜５０Ａ／ｄｍ²程度の範囲内で設定されることが好ましい。このように設定すれば、陽極界面の活性酸素（Ｏ）による酸化と微量の食塩を含む電解による塩素ガス（Ｃｌ₂）発生から得られた遊離塩素によって、好適に脱色とＣＯＤ等の分解を行うことができる。ただし、この設定範囲は、電解槽３内の食塩濃度等の条件によって決定されるものであって、より好ましくは、１Ａ／ｄｍ²〜３０Ａ／ｄｍ²の範囲内で設定されることである。電流密度は、あまりに高く設定すると、電極の寿命が短くガスの発生量も多くなるので、効率が悪くなる。また、あまりに低くすると、適切に分解処理を行うことができない。そこで、必要に応じて、上述した範囲内で適切な設定を行う。
【００４２】
本実施形態にかかる着色排水処理装置は、以上のように構成等されているため、次のような効果を得ることができる。
【００４３】
すなわち、本実施形態によれば、従来技術にて使用されている硫酸バン土のようなアルミ化合物系凝集剤、ポリアクリル酸ナトリウムのような生分解性の悪い高分子凝集剤を使用することなく、また、活性汚泥処理設備も用いることなく、電解槽３等を用いて着色排水の処理を行うことができる。具体的には、濾過効率をあげるために電解処理された処理水の一部を濾過装置２の前に注入することによって、有機物や微生物によって形成されるスライムを遊離塩素によって分解除去し、電解槽３内の陽極３４の界面では、発生基の塩素（Ｃｌ）、酸素（Ｏ）、および塩素ガス（Ｃｌ₂）によって強力に有機物および色度物質を分解除去している。
したがって、本実施形態にかかる着色排水処理装置によれば、有害重金属等が含まれない食品加工に使用されたスラリ性の高い有機物（ＣＯＤ）、および微生物によって形成されるスライム等を含む着色排水の分解と脱色処理を行うことができる。また、本実施形態にかかる装置によれば、第二定量ポンプ５２等を用いて、電解槽３内の食塩濃度を容易に調整可能であるため、再利用用途に応じた塩分濃度および遊離塩素濃度等を有する処理水の精製が可能である。
【００４４】
また、本実施形態においては、上述したように、塩分供給装置５を用いて、着色排水中に食塩（食塩水）を添加して、所定塩分濃度を有する状態にして、電解槽３における電解処理が行われる。すなわち、本実施形態においては、このように食塩を添加することによって、電解電圧を低く、また電流密度も高くとることが可能となり、大量の発生基の酸素および塩素とＣｌＯ^-が得られ、これらと接触させることによって強力にＣＯＤの分解と着色水の脱色分解を行うことができる。
なお、電解槽３内の食塩濃度は０．０５％〜５％に設定し、望ましくは０．１％〜３％に設定する。このように、食塩を添加すれば、液抵抗が低下し、端子電圧を低下させることができる。また、このような濃度となるべく食塩を添加すれば、電極寿命が長くなり、電解効率が高まる。また、陽極より発生する塩素ガスの酸化によって、処理液の脱色およびＣＯＤ等の分解に対してもより大きな効果を得ることができる。
【００４５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
【００４６】
上記実施形態においては、電解槽３の上流側に濾過装置２を設ける場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、必要に応じて、電解槽３の下流側に設けたり、また、電解槽３の上流側および下流側に設けてもよい。さらに、電解槽３にて処理された処理水を貯留する処理水貯留槽４の下流側に、濾過装置２をを設けてもよい。
【００４７】
例えば、上記実施形態に示したように、電解槽３の上流側に濾過装置２を設ける場合としては、ウーロン茶、麦茶、ほうじ茶、コーヒー等の着色排水を処理する場合があげられる。これらの着色排水は、沈殿物も多いため、予め電解槽３に流入させる前段にて、濾過装置２を用いて濾過処理を行うことが好ましい。このような構成とすれば、電解槽３における目詰まり等を効果的に防止することができる。なお、電解槽３の上流側に濾過装置２を設けると、スライムが発生し濾過装置２の目詰まりおよび濾過能力低下が起こる場合があるが、上述したように、電解処理後の遊離塩素を含む処理水を濾過装置２の前に注入することによって、このスライム等については解決を図ることができる。
【００４８】
また、例えば、電解槽３の下流側の陽極酸化された処理水は、その処理水内に酸化された沈殿物が発生する場合がある。特に、着色排水の処理後の処理水内には、この沈殿物が発生する場合が多い。したがって、かかる沈殿物を除去するために、電解槽３の下流側に濾過装置２を設けてもよい。
【００４９】
さらに、例えば、処理水貯留槽４の下流側に濾過装置２を設けてもよい。電解槽３にて処理された着色物質は、酸化されて粒子状または沈殿物となり、処理水と共に処理水貯留槽４に移行する。この処理水貯留槽４においては、滞留時間が所定時間設けられるため、沈殿物等は処理水貯留槽４の底部に沈澱することとなる。すなわち、処理水貯留槽４は、シックナ（ｔｈｉｃｋｅｎｅｒ）の役割を果たすこととなり、処理水貯留槽４内に沈澱した沈殿物は、電磁弁、エア作動弁等を用いて定期的にブローされる。そして、このように機能する処理水貯留槽４の下流側に濾過装置２を設ければ、沈殿物等の大半が処理槽４内に沈澱した状態の処理水に対して濾過処理が施されることとなって、より不純物含有量の低い処理水を再利用等に供することができる。
【００５０】
また、上記実施形態においては、排水処理装置にて処理される排水が着色排水である場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、着色等のない、有機物等を含む排水についても、効果的に処理を行うことができる。すなわち、本発明にかかる排水処理装置によれば、着色の有無に関わらず、有機物を含む排水におけるＣＯＤ等の分解を好適に実施することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、電解槽等を用いて排水処理装置を構成することによって、有害重金属等が含まれない食品加工に使用されたスラリ性の高い有機物（ＣＯＤ）、および微生物によって形成されるスライム等を含む排水の分解と脱色処理を行い、水の用途別再利用を目的とし、人体および自然環境に悪影響を及ぼすこと無く、低コストで実現可能な、排水処理装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる排水処理装置の概略構成図である。
【図２】本実施形態にかかる排水処理装置を構成する電解槽の概略図である。
【符号の説明】
１…第一定量ポンプ
２…濾過装置
３…電解槽
４…処理水貯留槽
５…塩分供給装置
１１…第一配管部、１２…第二配管部、１３…第三配管部、１４第四配管部、１５…第五配管部、１６…第六配管部
３０…本体部、３１…第一ケーシング、３２…第二ケーシング、３３…ガスケット、３４…陽極、３５…陰極、３９…気液分離器
５１…食塩水タンク、５２…第二定量ポンプ

Claims

排水を流入させる第一配管部に接続される定量ポンプと、
前記定量ポンプの下流側で、第二配管部を介してこの定量ポンプと接続される濾過手段と、
前記濾過手段の下流側で、第三配管部を介してこの濾過手段と接続されるとともに、排水に電解処理を施すことが可能な電解手段と、
前記電解手段の下流側で、第四配管部を介してこの電解手段と接続されるとともに、電解手段によって電解処理された処理水を貯留する貯留槽と、
前記濾過手段によって濾過処理された排水に対して塩分を供給する塩分供給手段と、
前記電解手段によって電解処理された処理水の一部を、前記貯留槽の上流側の前記第四配管部の中途部から、前記濾過手段の上流側の前記第二配管部の中途部に流入させることで、前記電解処理された処理水を前記濾過手段に循環させる循環手段と、を備えることを特徴とする排水処理装置。
前記排水に電解処理を施す際の電解効率を向上させるために、前記電解手段を成す一対の電極の電極間隔が、１ｍｍ〜１００ｍｍに設定されている
請求項１に記載の排水処理装置。
前記貯留槽の下流側に濾過手段が設けられている
請求項１または２に記載の排水処理装置。
前記排水が着色排水である
請求項１から３のいずれか１項に記載の排水処理装置。