JP4465336B2 - ごみ浸出水処理システム - Google Patents

Description

本発明は、適切な廃棄物最終処分場の維持管理を目指すごみ浸出水処理システムに関するものである。

浸出水とは、埋立地内に浸透し、埋立ごみと接触して汚れた雨水、また、廃棄物中の含有水から浸出してくる汚水である。

廃棄物最終処分場は、人類の営みより発生した廃棄物を埋立てにより大地へ還元する施設で、廃棄物をそのまま埋立てたのでは、廃棄物に含まれている有害物質などが土中へ拡散して環境破壊が生じる懸念があるため、遮水シートを敷設して漏水を防ぐ方法等が取られる。

また、このような埋立処分場では雨水等の浸透水や浸出水を処理する必要があるが、かかる排水処理は、処分場の底部に浸出排水管などの集水配管を設けて処分場外へ導いて行なわれ、かかる排水処理の一例を図８に示すと、図中１は廃棄物処分場としての埋立地で、ここからの雨水浸透水・浸出水を集水配管で集水槽２へ導入し、該集水槽２ではレベルセンサーが設けられ、一定のレベル以上になると設置したポンプにより自動的に流量調整槽３へポンプアップされる。

この流量調整槽３から沈砂槽等の沈殿槽へ導かれて一次処理凝集沈殿処理槽４での処理が行なわれ、さらに一次処理された排水は化学処理槽として、接触曝気生物学的硝化脱窒と凝集沈殿を合わせて行なう二次処理脱硝凝集沈殿槽５で化学的処理が行なわれる。前記埋立地１からの導入排水が、ＢＯＤ250ppm、ＳＳ250ppm、ＣＯＤ250ppm、ＴＮ250ppm、ｐｈ8〜10であるとして、この二次処理脱硝凝集沈殿処理５が行なわれた後では、ＢＯＤは250ppm→20ppmとなり92％の処理がなされ、ＴＮは100ppm→10ppmとなり90％が除去される。

二次処理された排水は中和槽６へ送られ、中和剤により中和処理される。中和処理された後、揚水槽７または貯留槽に一旦貯められ、流量調整しながら濾過装置８へ送られ、ここで濾過剤を通し微量の浮遊物質を取り除く処理を行なう。ＳＳは30ppm→6ppmとなり80％が除去される。

濾過装置８を通過した濾過水は活性吸着装置９へ送られ、ここで各種有機化合物質が吸着除去される。ＢＯＤは10ppm以下、ＳＳは10ppm以下、ＣＯＤは10ppm以下、ＴＮは10ppm以下となる。活性吸着された排水は逆洗槽１０へ送り、次に殺菌槽１１で殺菌剤を注入し、消毒され、大腸菌群3,000以下／１cm³となる。以上が処理の概要であり、処理水は一般的には放流を行なっている。

なお、一次処理凝集沈殿処理槽４や二次処理脱硝凝集沈殿槽５での沈殿槽からの余剰汚泥は汚泥濃縮槽１３および汚泥貯留槽１４へ送り、さらに濃縮汚泥を脱水機１５に送り脱水処理を行い、脱水ケーキホッパー１６を介して取り出して埋立地へ戻す。

以上は産業廃棄物処理を対象とした排水処理であるが、このような処理の他に、廃棄物最終処分場の排水処理としては図９〜図１１に示すような処理もある。図９は不燃ごみを主体とする場合、図１０は焼却残灰を主体とする場合、図１１は焼却残査及び不燃ごみ主体の場合である。これらの詳細説明は省略するが、接触ばっき槽は前記二次処理脱硝凝集沈殿槽５などの化学処理に替えて生物処理を行なう生物処理槽である。

以上が現在行なわれている処理の概要であり、処理水は放流される。しかし、このような処理でも回収または除去できない成分として塩化合物等の残査物質があることが想定され、放流すると例えば稲の根等に溜まり、稲が根腐れしたりするような事態を生じる。

そこで、発明者は放流していた処理後の排水をさらに処理して、塩化合物その他の有害物質を回収することで、複雑な処理や高価な設備を経なくとも二次公害を完全に防ぐことができるものとして、先に下記特許文献の特許を取得した。

特許第２９９９７４８号（水処理方法および施設） 特許第３５０１７０２号（廃棄物処分場からの排水処理方法）

特許文献１は、これを図１２に示すが、通常行われる水処理を施した後の放流可能とされる排水を熱交換器で加熱してから蒸発装置で冷却気化させ、水分のみを蒸発させてからドレン濃縮槽へ送り、さらに、濃縮させた排水を熱交換器に送り、水分のみ蒸発を行なって残査物質として回収するものであり、二次公害を完全に防ぐことができるものである。

通常行なう水処理に使用するものとして、埋立地１からの雨水浸透水・浸出水を導入する集水槽２の他に、流量調整槽３、一次処理凝集沈殿処理槽４、二次処理脱硝凝集沈殿槽５、中和槽６、揚水槽７、濾過装置８、活性吸着装置９、逆洗槽１０、殺菌槽１１等を備える。図中１２は殺菌槽１１での放流可能とされる排水を導く処理水槽であり、１７,２２は熱交換器である。

図中、１９は蓄熱温水槽、２０は蒸発装置で、蓄熱温水槽１９へは前記熱交換器１７からの加温された排水が導入され、蒸発装置２０は蓄熱温水槽１９からの温水を冷却気化させ、水分のみを蒸発させる。ドレン濃縮槽２１は、蒸発装置２０からの水分を蒸発した後の濃縮排水を導入するもので、これを熱交換器２２へと送る。

水処理方法としては、埋立地１からの雨水浸透水・浸出水を集水配管で集水槽２へ導入し、ポンプにより自動的に流量調整槽３へポンプアップし、この流量調整槽３から一次処理凝集沈殿処理が行なわれ、さらに二次処理脱硝凝集沈殿を行なう。二次処理された排水は中和槽６へ送られ、中和処理されたのち揚水槽７または貯留槽に一端貯められ、流量調整しながら濾過装置８へ送られ、ここで濾過剤を通した濾過水は活性吸着装置９へ送られ、ここで各種有機化合物質が吸着除去され、活性吸着された排水は逆洗槽１０へ送り、次に殺菌槽１１で殺菌剤を注入し、消毒される。

このように処理され、放流可能とされる排水された水を処理水槽１２に貯め、該処理水槽１２から熱交換器１７へ導入して加熱して温水とする。加温された排水は蓄熱温水槽１９へ送られ、さらにここから蒸発装置２０に送られここで冷却気化され、水分のみが蒸発させられてからドレン濃縮槽２１へ送られる。蓄熱温水槽１９から蒸発装置２０への排水は例えば３７℃程度とすると蒸発装置２０では３５℃程度の約５℃程度冷却され、気化される。

ドレン濃縮槽２１での濃縮させた排水は再度加熱するため熱交換器２２に送られ、水分のみ蒸発されて残査物質として塩回収２３がされ、廃棄物としてもとの処理場または他の処理場へ送られる。

なお、公害防止のために、前記燃焼炉１８の排気ダクトは排煙洗浄装置２４へ燃焼排気ガスを導入し、さらにこの排煙洗浄装置２４から排気塔２５に導入されて大気に排気される。燃焼炉１８での燃焼排気ガスは排煙洗浄装置２４でＨｃｌ、ＳＯＸ、ＮＯＸ、ダイオキシン等の有害物質を出さないよう処理が行われて大気に放出される。

濾過槽２６は脱臭装置更新液、排煙洗浄更新液、濾過装置逆流排水等の各種浮遊物質等濾過除去するものである。なお、この濾過槽２６の残査物質は元の埋め立て地へ戻す。

特許文献２は、前記特許文献１の下記不都合を解消し、従来、放流していた処理後の排水をさらに処理して、塩化合物その他の有害物質を回収することで、複雑な処理や高価な設備を経なくとも二次公害を完全に防ぐことができるものであり、しかも、装置数を少なくして、処理時間も短縮できるものである。

これは、図１３に示すように、放流可能とされる排水された水を処理水槽１２に貯め、該処理水槽１２から焼却炉２７内に廃液噴霧ノズルで噴霧する。このようにして高温噴霧中に排水を微細な霧状にスプレーし、蒸発させる。

焼却炉２７の冷却回収缶の排ガス出口には排煙洗浄装置２４を連結してこの排煙洗浄装置２４へ燃焼排気ガスを導入し、さらにこの排煙洗浄装置２４から排気塔２５に導入されて大気に排気される。燃焼炉１８での燃焼排気ガスは排煙洗浄装置２４でＨｃｌ、ＳＯＸ、ＮＯＸ、ダイオキシン等の有害物質を出さないよう処理が行われて大気に放出される。

また、一次処理凝集沈殿処理槽４や二次処理脱硝凝集沈殿処理槽５での沈殿槽からの余剰汚泥は汚泥濃縮槽１３および汚泥貯留槽１４へ送り、さらに濃縮汚泥を脱水機１５に送り脱水処理を行い、脱水ケーキホッパー１６を介して取り出して埋立地へ戻す。

さらに、脱臭装置２８を設け、ここに集水槽２、流量調整槽３、一次処理凝集沈殿処理槽４、二次処理脱硝凝集沈殿処理槽５の各々の臭気をここに導入し、ここからの廃棄物は脱臭装置更新液、排煙洗浄更新液、濾過装置逆流排水等の各種浮遊物質等濾過除去する濾過槽２６を経て流量調整槽３へと戻す。

前記特許文献２は、前記のごとく、放流可能とされる排水された水を処理水槽に貯め、これを焼却炉内に廃液噴霧ノズルで微細な霧状にスプレーし、蒸発させるものであり、処理に時間がかかり、効率的な面で問題がある。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、効率的な処理が可能なものであり、しかも減圧下での処理となるので使用燃料も灯油の使用が可能であり、排気ガス量の削減等環境への配慮も実現願可能なごみ浸出水処理システムを提供することにある。

本発明は前記目的を達成するため、廃棄物処分場からの排水に対して、ＢＯＤ成分を除去し、また、生物学的脱窒法により窒素成分を窒素ガスに変換して系外に排出する生物処理工程と、凝集沈殿、砂ろ過及び活性炭処理により、生物処理からの浮遊固形物、色度などのＣＯＤ成分を除去する高度処理工程とを経てから行なう脱塩処理工程において、浸出水処理水を蒸気と残渣物に分ける処理施設として、第一濃縮設備、第二濃縮設備、乾燥設備、燃料設備、蒸発設備と設け、前記脱塩処理工程は、ヒートポンプ式の第一濃縮設備で減圧状態で得られる低濃縮液を、さらに、スプレー式の第二濃縮設備にかけて減圧状態で高濃縮液とし、この高濃縮液を間接加熱式の乾燥設備により水蒸気と固形塩分に分け、また、前記第一濃縮設備、第二濃縮設備から発生する処理水の凝縮水はクーリングタワーを用いた前記蒸発設備で蒸発させることを要旨とするものである。

請求項１記載の本発明によれば、通常放流されている処理後の排水を、水分を蒸発させることで処理するので、塩化合物その他の有害物質を放流することがなく、環境保全により貢献することができる。

また、脱塩処理工程は、第一濃縮設備で低濃縮液を得て、これをさらに第二濃縮設備にかけて高濃縮液としてから、乾燥設備により水蒸気と固形塩分に分けるものであり、濃縮させることで通常放流されている処理後の排水を大量に処理が可能となり、また、水蒸気にして大気中に放出するのも従来の、蒸発装置で冷却気化させての蒸発という２段回の工程を経ていたのを、乾燥設備により１工程で行なうことができる。

しかも、第一濃縮設備はヒートポンプ式であるので高効率に処理が可能であり、第二濃縮設備はスプレー式のものであるのでトラブルが少ないものである。また、間接加熱式の乾燥設備も伝熱面かきとり装置付きのものとすれば、高効率の乾燥処理が可能である。これに加えて、第一濃縮設備、第二濃縮設備のいずれも処理液は真空に保持された蒸発缶内に導入されて減圧状態での処理となるので、加熱手段としての蒸気も低温のものでよく、従来の重油・固形燃料に代えて灯油の使用が可能となる。

以上述べたように本発明のごみ浸出水処理システムは、廃棄物処分場からの排水処理方法、従来、放流していた処理後の排水をさらに処理して、塩化合物その他の有害物質を回収することで、複雑な処理や高価な設備を経なくとも二次公害を完全に防ぐことができるものである。しかも、効率的な処理により、大量処理が可能で、処理時間も短縮でき、また、比較的低い温度での処理が可能なので重油・固形燃料の使用は止め、灯油を使用できるなど環境への配慮が実現できる。

以下、図面について本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明のごみ浸出水処理システムの要部の説明図、図２はその前段階となる処理工程の説明図で、図中３１は廃棄物処分場としての最終処分場、３２は集水棟、３３は調整池である。

最終処分場３１からの雨水浸透水・浸出水を処理する浸出水処理施設として、前処理設備３７、生物処理設備３８、高度処理設備３９を設ける。図中３６はこれらの設備の前段階として、浸出水αを貯める

なお、前記浸出水αには、浸出水処理設備３４からのプラント機器排水や洗車場３５の洗車排水なども含める。

前記前処理設備３７は、反応槽４０、混和槽４１、凝集槽４２、凝集沈殿槽４３、中和槽４４からなる。

生物処理設備３８は、昇温槽４５、ＢＯＤ酸化槽４６、硝化槽４７、脱窒槽４８、再曝気槽４９、中継槽５０からなり、生物処理により、ＢＯＤ成分を除去し、また、窒素成分を、生物学的脱窒法により、窒素ガスに変換して系外に排出するものである。図中５１は曝気ブロアである。

高度処理設備３９は、前記前処理設備３７と同じく、反応槽４０、混和槽４１、凝集槽４２、凝集沈殿槽４３、中和槽４４を備えるほかに、ろ過原水槽５２、砂ろ過塔５３、活性炭吸着塔５４、脱塩原水槽５６を備え、凝集沈殿、砂ろ過及び活性炭処理により、前記生物処理設備３８からの浮遊固形物、色度などのＣＯＤ成分を除去する。

凝集沈殿を行なう設備中で、凝集沈殿槽４３での沈殿物は、汚泥濃縮槽５７に集め、さらに、汚泥貯留槽５８を経て脱水機５９にかけ、脱水ケーキγとして排出する。図中６０は脱水機５９からの脱水ケーキγを積み込むためのケーキホッパーである。この脱水ケーキγは、埋立時は埋立地に戻し、埋立完了後は、県の許可を受けた収集業者に回収を委託し、適正に処理する。

なお、これは一例であり、浸出水の処理としては、前記従来例で示した図９〜図１３に示すような処理やその他の処理もある。いずれの場合も、調整槽による水量調整工程、生物処理槽か化学処理槽による生物処理工程か、化学処理工程、濾過槽または濾過装置による濾過工程を適宜組み合わせて行なう。

本発明は、埋立地内からの浸出水および搬入車両洗車施設からの洗浄水は、前記のごとく、浸出水処理施設により処理した後、浸出水蒸発散施設により、全量を蒸発させ、外部に一切放出しないものである。

浸出水処理水βの処理施設として、図３にも示すように、第一濃縮設備６１、第二濃縮設備６３、乾燥設備６５、燃料設備７２、蒸発設備６８からなり、浸出水処理水βを蒸気δと残渣物εに分けるものである。

第一濃縮設備６１にはヒートポンプ６２ａを備えたヒートポンプ式の濃縮装置６２を使用した。その詳細を図４に示す。

処理液は真空に保持された蒸発缶内に導入され、蒸発缶内の循環液とともに循環ポンプにて蒸発缶上部より加熱管に散布され、加熱管表面で薄膜蒸発する。

加熱管表面で蒸発した蒸気は、ヒートポンプ６２ａで圧縮され、温度上昇し、この温度上昇した蒸気は加熱管内側に導かれ、加熱管外側に散布された循環液を蒸発させると同時に凝縮し、凝縮水となり凝縮水ポンプにより系外へ排出する。

以上のプロセスを繰り返すことにより、循環液は濃縮され、循環ポンプ出口から濃縮液として系外へ排出する。

第二濃縮設備６３には、スプレー式の濃縮装置６４を使用した。その詳細を図５に示す。

スプレー式の濃縮装置６４は、フラッシュ缶６４ｅにヒーター６４ａとコンデンサー６４ｂを備えたものであり、処理液（原液）は真空に保持された蒸発缶内に導入され、循環液はヒーター６４ａで昇温され、フラッシュ缶６４ｅの上部からスプレーされる。

フラッシュ缶６４ｄは真空に保持されているため、スプレーされた循環液はフラッシュ蒸発し、フラッシュ缶６４ｄで蒸発した蒸気の一部は、エゼクター６４ｃに吸引され、エゼクター６４ｃの駆動蒸気とともにヒーターにて循環液の加熱源として利用され、残りはコンデンサー６４ｂで凝縮され、凝縮水となり、凝縮水ポンプにより系外に排出される。濃縮液は、循環ポンプ出口から濃縮液として系外に排出される。

乾燥設備６５は間接加熱式の乾燥設備で、一例として、多段式蒸発乾燥機６６を使用する。その詳細を図６、図７に示す。

上に攪拌移送するためのレーキ・チェーン６６ｂを設けた蒸気管で円形に構成されたトレイ６６ａを多段に設けたものであり、処理液はフィードポンプにより定量的に最上段より投入され、伝熱面のトレイ６６ａをレーキ・チェーン６６ｂで攪拌されながら、約１周することにより効率よく昇温・蒸発をしながら次段へと降下する。

次段では同じプロセスにより昇温の完了した処理液は、一層蒸発が促進され下段に導かれ、最下段では蒸発が終わり、乾燥固形物として固形塩分が出口より排出される。

燃料設備７２は、灯油地下タンク７３、ボイラー７４よりなり、前記第一濃縮設備６１、第二濃縮設備６３、乾燥設備６５、及び後述の蒸発設備６８に蒸気を供給する。

蒸発設備６８は、第一濃縮設備６１、第二濃縮設備６３から発生する処理水の凝縮水（蒸留水）を蒸発させるもので、凝縮水槽７０からの処理水および燃料設備７３からのボイラー蒸気を蒸発させるものとしてクーリングタワー７１を用いた。図中６９は蒸発用ヒーターである。

前記第一濃縮設備６１では、浸出水処理施設で処理された浸出水処理水βを約１０倍まで濃縮脱塩し、第二濃縮設備６３は第一濃縮設備６１での濃縮液をさらに、真空に保持された蒸発缶で約２倍濃縮する。

乾燥設備６５は前記２０倍まで濃縮した浸出水を乾燥固形化する。

このような蒸発散処理工程で回収される残渣物（塩類）εは、防水性フレコン６７に収納し、事業地内（屋外）に保存してリサイクルによる有効利用を図り、残渣物（塩等）εを場外に搬出しないことにより、環境保全に配慮するものとする。

リサイクルによる有効利用法としては、ソーダ工業の原料など、工業塩としての利用が検討される。

蒸発設備６８より発生する蒸気凝縮水（蒸留水）は、一部ボイラー用水等で場内再利用するが、最終的にはクーリングタワー７１で全量蒸発させる。

本発明のごみ浸出水処理システムの１実施形態を示す要部の説明図である。 本発明のごみ浸出水処理システムの１実施形態を示す前段階となる処理工程の説明図である。 本発明のごみ浸出水処理システムの概略ブロック図である。 第一濃縮設備の説明図である。 第二濃縮設備の説明図である。 乾燥設備の縦断側面図である。 図６のA−A線矢視図である。 第１の従来例を示すフローチャートである。 第２の従来例を示す説明図である。 第３の従来例を示す説明図である。 第４の従来例を示す説明図である。 第５の従来例を示す説明図である。 第６の従来例を示すフローチャートである。

符号の説明

１…埋立地 ２…集水槽
３…流量調整槽 ４…一次処理凝集沈殿処理槽
５…二次処理脱硝凝集沈殿槽 ６…中和槽
７…揚水槽 ８…濾過装置
９…活性吸着装置 １０…逆洗槽
１１…殺菌槽
１２…処理水槽 １３…汚泥濃縮槽
１４…汚泥貯留槽 １５…脱水機
１６…脱水ケーキホッパー １７…熱交換器
１８…燃焼炉 １９…蓄熱温水槽
２０…蒸発装置 ２１…ドレン濃縮槽
２２…熱交換器 ２３…塩回収
２４…排煙洗浄装置 ２５…排気塔
２６…濾過槽 ２７…焼却炉
２８…脱臭装置 ２９…焼却残査
３０…廃棄物 ３１…最終処分場
３２…集水棟 ３３…調整池
３４…浸出水処理設備 ３５…洗車場
３７…前処理設備 ３８…生物処理設備
３９…高度処理設備 ４０…反応槽
４１…混和槽 ４２…凝集槽
４３…凝集沈殿槽 ４４…中和槽
４５…昇温槽 ４６…ＢＯＤ酸化槽
４７…硝化槽 ４８…脱窒槽
４９…再曝気槽 ５０…中継槽
５１…曝気ブロア ５２…ろ過原水槽
５３…砂ろ過塔 ５４，５５…活性炭吸着塔
５６…脱塩原水槽 ５７…汚泥濃縮槽
５８…汚泥貯留槽 ５９…脱水機
６０…ケーキホッパー ６１…第一濃縮設備
６２…ヒートポンプ式の濃縮装置 ６２ａ…ヒートポンプ
６３…第二濃縮設備 ６４…スプレー式の濃縮装置
６４ａ…ヒーター ６４ｂ…コンデンサー
６４ｃ…エゼクター ６４ｅ…フラッシュ缶
６５…乾燥設備 ６６…多段式蒸発乾燥機
６６ａ…トレイ ６６ｂ…レーキ・チェーン
６７…防水性フレコン ６８…蒸発設備
６９…蒸発用ヒーター ７０…凝縮水槽
７１…クーリングタワー ７２…燃料設備
７３…灯油地下タンク ７４…ボイラー

Claims (1)

1. 廃棄物処分場からの排水に対して、ＢＯＤ成分を除去し、また、生物学的脱窒法により窒素成分を窒素ガスに変換して系外に排出する生物処理工程と、凝集沈殿、砂ろ過及び活性炭処理により、生物処理からの浮遊固形物、色度などのＣＯＤ成分を除去する高度処理工程とを経てから行なう脱塩処理工程において、
   浸出水処理水を蒸気と残渣物に分ける処理施設として、第一濃縮設備、第二濃縮設備、乾燥設備、燃料設備、蒸発設備と設け、前記脱塩処理工程は、ヒートポンプ式の第一濃縮設備で減圧状態で得られる低濃縮液を、さらに、スプレー式の第二濃縮設備にかけて減圧状態で高濃縮液とし、この高濃縮液を間接加熱式の乾燥設備により水蒸気と固形塩分に分け、また、前記第一濃縮設備、第二濃縮設備から発生する処理水の凝縮水はクーリングタワーを用いた前記蒸発設備で蒸発させることを特徴としたごみ浸出水処理システム。

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