JP5576208B2

JP5576208B2 - 廃水処理装置及び廃水処理方法

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Publication number: JP5576208B2
Application number: JP2010180266A
Authority: JP
Inventors: 栄福永; 吉信塩谷; 和元永関
Original assignee: INC Engineering Co Ltd
Current assignee: INC Engineering Co Ltd
Priority date: 2010-08-11
Filing date: 2010-08-11
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2030-08-11
Also published as: JP2012035234A

Description

本発明は、廃水処理装置及び廃水処理方法に関する。

従来から非破壊検査の一種として、浸透液を被検査物の表面に浸透させてクラックの発生状況を観察する浸透探傷検査が知られている。この浸透探傷検査は、クラックの観察方法の違いにより、蛍光染料を含む浸透液を用いる蛍光浸透探傷検査と、赤色染料を含む浸透液を用いる染色浸透探傷検査とに分類される。また、各浸透液は、その余剰分の除去方法（洗浄方法）の違いにより、水洗性、後乳化性、溶剤除去性に分類される。

水洗性浸透液は、基本成分である油脂類と着色成分（蛍光染料或いは赤色染料）の他、その油脂類を水洗浄可能とする乳化剤（界面活性剤）を含んでいる。また、後乳化性浸透液は、基本成分である油脂類と着色成分のみを含んでおり、その余剰分の洗浄時に乳化剤が添加されて水洗性を得るものである。

これら水洗性浸透液と後乳化性浸透液とのいずれを用いても、余剰浸透液の洗浄によって油脂類、着色成分及び乳化剤を含む廃水（以下、ＦＰＩ廃水と称す）が生じることになる。このＦＰＩ(Fluorescent Penetrant Inspection)廃水は、浮上分離処理を行っても、高濃度のｎ−ヘキサン抽出物質が残り、且つ独特の着色と発泡性を有し、さらにＢＯＤ／ＣＯＤ（Ｃｒ）比が０．１〜０．３程度で生物分解が困難であるという性質を持つ（下記非特許文献１参照）。

従って、従来では、ＦＰＩ廃水に含まれる有機物を分解によって処理するのではなく、分離によって処理するという廃水処理方法が採用されている。ＦＰＩ廃水に含まれる有機物の分離方法としては、例えば有機物を炭化物に吸着させる方法（下記特許文献１、２参照）や添加剤を用いて有機物を凝集させる方法（下記特許文献３参照）などが特許文献として公開されているが、一般的には凝集剤か或いは凝集剤に粉末活性炭を加えたものを用いて有機物を凝集・沈殿させる凝集沈殿法が採用されている。

特開昭５７−４２８３号公報特開２００４−１３０２９２号公報特開平１０−２７４６２８号公報

福永ら（２００６）蛍光探傷剤排液のオゾン処理第４０回日本水環境学会年会講演集ｐ１５４

上述したように、ＦＰＩ廃水の処理方法として凝集沈殿法を採用する場合、莫大な薬剤費が必要である上、処分しなければならない大量の凝集沈殿汚泥が発生する。また、凝集沈殿法は活性炭や生物処理から成る後処理を必要とする場合も多く、さらに薬品タンク等を設置するための広い敷地が必要であった。一方、有機物を粒状活性炭に吸着させた後、粒状活性炭の再生処理を行うことで凝集沈殿汚泥の発生量を低減できるが、粒状活性炭による処理をメインとすると再生費用が莫大となり、現実的ではない。

また、近年では、ＦＰＩ廃水中の有機物をオゾン処理によって酸化分解することで凝集沈殿処理を不要とする試みもなされているが、着色成分の除去効果は著しく大きい一方で、ｎ−ヘキサン抽出物質や発泡性の除去効果は安定せず、オゾン処理のみで完全な廃水処理は困難であった（非特許文献１参照）。

一般的な有機性廃水の処理に広く用いられている活性汚泥法などの生物処理法をＦＰＩ廃水の処理に適用することも可能であるが、ＦＰＩ廃水は生物分解が困難であるという性質を持つため、生物処理の効率が十分でなく、希釈なしでは水質汚濁防止法に規定された基準（例えば、ｎ−ヘキサン抽出物質５ｍｇ／Ｌ以下）を満足しない場合があり、単なる活性汚泥処理では凝集沈澱処理なみの敷地面積で満足すべき放流水質を得ることは困難であった（非特許文献１参照）。
以上をまとめると、従来のＦＰＩ廃水処理技術には、それぞれ表１に示すような問題点があった。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、ランニングコスト及び敷地面積を抑えつつ、ＦＰＩ廃水（浸透探傷検査工程から排出される浸透検査廃水）の処理を効果的に行うことの可能な廃水処理装置及び廃水処理方法を提供することを目的とする。

本願発明者は、ＦＰＩ廃水中の有機物がポリウレタン樹脂、すなわち主鎖の繰り返し単位中にウレタン結合（-NHCOO-）をもつ高分子化合物の発泡体（ポリウレタンフォーム）に極めて吸着しやすい性質を有することを発見し、その性質を利用した新たなＦＰＩ廃水処理技術を発明した。
本願発明者は、このような本発明を実際のＦＰＩ廃水処理試験の結果から生み出したものであるので、以下ではＦＰＩ廃水処理試験の内容について具体的に説明する。

表２は、ＦＰＩ廃水処理試験に用いた各種の発泡樹脂をリストアップしたものである。まず、これらの発泡樹脂の中でポリウレタンフォームの特徴を明らかにする試験を、ＰＵＣ、ＰＳ、ＰＥの３種を用いて実施した。これらの発泡樹脂をキューブ状に切断して三角フラスコに入れ、表３に示す条件で、三角フラスコを振とうさせながらＦＰＩ廃水と発泡樹脂とを接触させた。

３０分後に三角フラスコ中のＦＰＩ廃水の色、発泡性、有機物濃度の指標であるＣＯＤ（Ｃｒ）を測定した。結果は、表３に示す通り、ＦＰＩ廃水独特の緑色が消え、発泡量が低下し、ＣＯＤ（Ｃｒ）濃度も低下したのは、ポリウレタンフォーム（ＰＵＣ）のみであった。つまり、いくつかの発泡樹脂の中でＦＰＩ廃水中の有機物を、溶液中から短時間に除去する能力を有するのはポリウレタンフォームのみであることがわかった。
なお、表３に記載されている発泡量の測定に用いたディフューザーストーン法については、非特許文献「界面化学研究会（１９８３）泡トラブルと消泡技術」を参照されたい。

次に、上述したポリウレタンフォームの性質がメーカーによって異なる可能性を考慮して、異なる三つのメーカー（表２中のＡ社、Ｂ社、Ｃ社）のポリウレタンフォーム（いずれも新品）を用いて比較試験を行った。その結果を表４に示す。ＦＰＩ廃水の緑色は全てのメーカーのポリウレタンフォームにおいて３０分で完全に消えた。

しかしながら、白色の濁りの残り方がメーカーによって異なり、４００ｎｍ吸光度と発泡量は、Ｃ社のもの（ＰＵＣ）が最も優れていた。このことから、ＦＰＩ廃水中の有機物を最も効率よく除去できるのは、見かけ比重が０．０３ｇ／ｃｍ^３以下のポリウレタンフォームが望ましいことがわかる。顕微鏡観察しても、見かけ比重の小さいＣ社のポリウレタンフォーム（ＰＵＣ）は、他社に比べ繊維が細く、比表面積が大きいことがわかる。

ところで、静置すると水と分離して浮上する油分に対しては各種吸着剤が開発されているが、ポリウレタンフォームをその用途に用いるにはアクリル樹脂による疎水加工をしなければならない（非特許文献：埼玉県産業技術総合センター（２００５）テクニカルシートＮｏ．２８参照）。そのような加工をしないポリウレタンフォームを用いることによって、乳化剤によってエマルジョン化している油分を含むＦＰＩ廃水中の有機物を吸着できることは、本試験によって初めて明らかにされたものである。

一方、微生物（活性汚泥）とポリウレタンフォーム（スポンジキューブ）とを曝気槽内で攪拌していくと、表５に示すように、数時間で大部分の活性汚泥がポリウレタンフォームに吸着されることがわかった。

すなわち、ＦＰＩ廃水中の有機物はポリウレタンフォームに急速に（３０分程度で）吸着され、微生物もポリウレタンフォームに急速に（０．７５〜５ｈで）吸着され、ポリウレタンフォーム表面では有機物と微生物とがともに高濃度となり、微生物がＦＰＩ廃水中の有機物を効率よく分解するというプロセスが考えられた。

このプロセスが実際に働いているかどうかをチェックするため、ラボ試験を実施した。ラボ試験では、曝気部容量２．５リットル、沈澱部容量０．５リットルの活性汚泥装置を２系列用意し、同じ濃度になるよう両方に活性汚泥を投入し、同じ流量でＦＰＩ廃水を流入させた。この流量は、装置敷地面積が従来の凝集沈澱法と同程度の敷地面積内に収まるよう（したがって、従来の活性汚泥処理では良好な処理が難しい条件で）設定されている。
運転２７日目に１系列のみに各容積約１６ｍＬのＣ社のポリウレタンフォーム（ＰＵＣ）を４０個投入し、その１５日後の処理性能を見た結果を表６に示す。

この結果、標準活性汚泥法に対してＦＰＩ廃水中の有機物の除去効果が明瞭に認められ、上記プロセスが働いていることが示唆された。
すなわち、ＦＰＩ廃水とポリウレタンフォームとを接触させて、ＦＰＩ廃水に含まれる有機物をポリウレタンフォームに吸着させるプロセスと、ポリウレタンフォームと活性汚泥（微生物）とを接触させて、ポリウレタンフォームに吸着されている有機物を微生物に分解させるプロセスとを組み合わせることによって、ＦＰＩ廃水の実用的な生物処理が可能になることが示された。

そこで、このプロセスをスケールアップし、旋回流式の曝気部６００リットル、沈澱部１００リットルの試験装置をＦＰＩ廃水が排出される現地に設置して連続処理試験を行った。曝気部には、各容積約１６ｍＬのＣ社のポリウレタンフォーム（ＰＵＣ）約１万個と、微生物として産業排水処理施設の活性汚泥とを投入した。

当初は旋回流の曝気としたが、曝気部に投入したポリウレタンフォームが徐々に重くなり槽の底部に沈降してデッドスペースを形成するようになった。そこで、底部全面に散気管を配し、底面以外の部分は傾斜させて、ポリウレタンフォームが沈降すると散気管からの曝気によって再び流動化するように改良したところ、デッドスペースは解消された。改良前後の代表的な処理性能を表７に示すが、曝気方式の改良後、有機物の除去性能が向上したことがわかる。

なお、微生物としては、基本的に下水処理場や産業排水処理場の活性汚泥を用いて馴養することにより、ＦＰＩ廃水の分解能力を持つものが増殖してくると考えられる。そのような微生物の種類としては、運転１６０日目の曝気部の液から培養法で得たコロニーの種類を判定したところ、Acidovorax属、Sphingopyxis属の細菌が存在していることがわかった。

また、ポリウレタンフォームの吸着能力は長期使用によって低下する可能性が考えられたが、表８に示すように、使用済みポリウレタンフォーム（スポンジキューブ）を用いても、緑色は完全に除去され、発泡量も新品と同じように除去されている。４００ｎｍ吸光度とＣＯＤ（Ｃｒ）濃度は新品に比べてやや高いが、これはポリウレタンフォームに付着していた微生物が液に再懸濁し、濁りやＣＯＤ（Ｃｒ）の原因になったためである。すなわち、ＦＰＩ廃水中の有機物を吸着したポリウレタンフォームと微生物とを接触させ微生物による有機物分解を行わせるプロセスによって、ポリウレタンフォームの吸着力が回復することが示された。

以上のＦＰＩ廃水処理試験の結果から、ポリウレタンフォームにＦＰＩ廃水及び活性汚泥（微生物）を接触させるという本処理方法を採用することにより、ＦＰＩ廃水処理法として従来最も普及していた凝集沈澱法と同程度と想定される敷地面積で、ｎ−ヘキサン抽出物質を５ｍｇ／Ｌ程度まで浄化できることが示された。また、本処理方法を採用することにより、従来の生物処理法で限界があった処理水質を明らかに向上させることができ、凝集沈澱法に対抗し得る処理能力を得ることができることが示された。

そこで、本願発明者は、凝集沈澱法を用いてＦＰＩ廃水の処理を行っている工場で、現行の凝集沈澱法と本処理方法とを比較するためのＦＳ試験を実施した。なお、このＦＳ試験では、処理水質を完璧とするため、本処理方法の後工程に粒状活性炭装置をバックアップとして付設する前提にしている。ＦＳ試験の結果を表９に示す。本処理方法ではＦＰＩ廃水中の大部分の有機物が除去されるので、バックアップの活性炭の再生頻度は活性炭単独処理より大幅に低下している。維持管理費（ランニングコスト）は、本処理方法を採用すると従来の約１／５に抑えられ、敷地面積もこの工場では従来の３０％に抑えられるという試算結果が得られた。

本願発明者は、以上のようなＦＰＩ廃水処理試験の結果に基づき、上記課題を解決し得る廃水処理装置及び廃水処理方法を発明したものである。
すなわち、本発明では、廃水処理装置に係る第１の解決手段として、活性汚泥及び連結気泡を有する複数のポリウレタンフォームが予め充填されており、浸透探傷検査工程から排出される浸透検査廃水が導入されると共に内部が空気あるいは酸素で曝気される反応槽と、前記反応槽から流出する流出水が導入され、該流出水に含まれる活性汚泥を沈殿させると共に上澄水を処理水として外部に放流する沈殿槽と、前記沈殿槽にて沈殿した活性汚泥を前記反応槽へ返送する汚泥返送手段とを具備する、という手段を採用する。

また、本発明では、廃水処理装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記複数のポリウレタンフォームはそれぞれ反応槽内で流動自在な多面体形状をなし、前記反応槽は、前記沈殿槽へのポリウレタンフォームの流出を防止する濾過構造を備える、という手段を採用する。

また、本発明では、廃水処理装置に係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、内部空間が前記反応槽と前記沈殿槽とに区画される処理槽を具備し、前記処理槽は、内部空間が前記反応槽と前記沈殿槽とに区画されるように且つ両槽の底部が連通するように、上端が水面より高く、下端が前記処理槽の内壁と接しない状態で設置された第１仕切り板と、前記第１仕切り板から前記反応槽側へ所定距離を隔てて設置されると共に、上端が水面より高く、下端が前記処理槽の内壁と接しない状態で設置され、上端から下端に向けての一定範囲に前記沈殿槽側へのポリウレタンフォームの流出を防止する濾過構造が形成された第２仕切り板と、前記反応槽の底部に設置され、前記第２仕切り板の内側に上昇流が形成されるように前記反応槽の内部に空気を供給する空気供給手段と、を備え、前記沈殿槽の底部は、前記沈殿槽にて沈殿した活性汚泥が前記反応槽の底部に返送されるように傾斜している、という手段を採用する。

また、本発明では、廃水処理装置に係る第４の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記複数のポリウレタンフォームはそれぞれシート形状をなし、前記反応槽内においてスペーサを介して一定間隔で固定配置されている、という手段を採用する。

また、本発明では、廃水処理装置に係る第５の解決手段として、上記第４の解決手段において、内部空間が前記反応槽と前記沈殿槽とに区画される処理槽を具備し、前記処理槽は、内部空間が前記反応槽と前記沈殿槽とに区画されるように且つ両槽の底部が連通するように、上端が水面より高く、下端が前記処理槽の内壁と接しない状態で設置された第１仕切り板と、前記第１仕切り板から前記反応槽側へ所定距離を隔てて設置されると共に、上端が水面より低く、下端が前記処理槽の内壁と接しない状態で設置された第２仕切り板と、前記反応槽の底部に設置され、前記第２仕切り板の内側に上昇流が形成されるように前記反応槽の内部に曝気用の空気を供給する空気供給手段と、を備え、前記沈殿槽の底部は、前記沈殿槽にて沈殿した活性汚泥が前記反応槽の底部に返送されるように傾斜している、という手段を採用する。

一方、本発明では、廃水処理方法に係る第１の解決手段として、浸透探傷検査工程から排出される浸透検査廃水を空気あるいは酸素で曝気した状態で処理するための廃水処理方法であって、前記浸透検査廃水と連結気泡を有するポリウレタンフォームとを接触させて、前記浸透検査廃水に含まれる有機物を前記ポリウレタンフォームに吸着させる第１工程と、前記ポリウレタンフォームと活性汚泥とを接触させて、前記ポリウレタンフォームに吸着されている有機物を微生物に分解させる第２工程とを有する、という手段を採用する。

本発明によると、浸透検査廃水とポリウレタンフォームとを接触させて、浸透検査廃水に含まれる有機物をポリウレタンフォームに吸着させるプロセスと、ポリウレタンフォームと活性汚泥とを接触させて、ポリウレタンフォームに吸着されている有機物を微生物に分解させるプロセスとが実現されるため、ランニングコスト及び敷地面積を抑えつつ、浸透検査廃水の処理を効果的に行うことが可能となる。

本発明の第１実施形態における廃水処理装置１の構成概略図である。本発明の第２実施形態における廃水処理装置２の構成概略図である。廃水処理装置２の変形例である。本発明の第３実施形態における廃水処理装置３の構成概略図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
まず、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態における廃水処理装置１の構成概略図である。この図１に示すように、第１実施形態における廃水処理装置１は、反応槽１０、沈殿槽１１及び汚泥返送装置１２から構成されている。

反応槽１０は、反応槽１０内で流動自在なキューブ形状をなす複数のポリウレタンフォームＰｃと、微生物の凝集体である活性汚泥Ｆが予め充填されており、浸透探傷検査工程から排出される浸透検査廃水（以下、ＦＰＩ廃水と称す）が導入される。なお、一般的なポリウレタンフォームは、ポリオールとイソシアネートとから合成されるが、ＦＰＩ廃水処理に用いるポリウレタンフォームＰｃの条件としては、ポリオールがポリエーテルポリオールであること、気泡は連結気泡であること（セル膜が無いこと）、さらに、見かけ比重が０．０３ｇ／ｃｍ^３以下であることが高い処理効率を達成するために望ましい。

この反応槽１０の内部には、沈殿槽１１へのポリウレタンフォームＰｃの流出を防止する濾過構造体１０ａと、反応槽１０内に空気（酸素）を供給する空気供給装置１０ｂが設けられている。沈殿槽１１は、反応槽１０から流出する流出水（有機物が除去されたＦＰＩ廃水）が導入され、該流出水に含まれる活性汚泥Ｆを沈殿させると共に上澄水を処理水として外部に放流する。汚泥返送装置１２は、例えばポンプであり、沈殿槽１１にて沈殿した活性汚泥Ｆを反応槽１０に返送するものである。

上記のように構成された廃水処理装置１によって実現される廃水処理プロセスは以下の通りである。
反応槽１０に導入されたＦＰＩ廃水は、反応槽１０内を通過する間にポリウレタンフォームＰｃと接触し、ＦＰＩ廃水中の有機物の大部分はポリウレタンフォームＰｃに吸着される。同時に、反応槽１０内でポリウレタンフォームＰｃと活性汚泥Ｆとが接触し、ポリウレタンフォームＰｃの表面では有機物と微生物とがともに高濃度となり、空気供給装置１０ｂによる酸素供給によって微生物の増殖が促されて有機物の分解が効率良く行われ、ポリウレタンフォームＰｃの吸着力が回復する。

一方、反応槽１０においてポリウレタンフォームＰｃによって有機物が除去されたＦＰＩ廃水は、活性汚泥Ｆの一部と共に沈殿槽１１に流出するが、反応槽１０の内部に設けられた濾過構造体１０ａによって沈殿槽１１へのポリウレタンフォームＰｃの流出は阻止される。また、沈殿槽１１に流出した活性汚泥Ｆは、汚泥返送装置１２によって反応槽１０に返送される一方、活性汚泥Ｆの沈殿によって得られた上澄水は処理水として外部に放流される。ここで放流される処理水は、無色透明で発泡が少なく、ｎ−ヘキサン抽出物質が５ｍｇ／Ｌ以下に抑えられた清浄な水である。

以上のように、第１実施形態の廃水処理装置１によると、ＦＰＩ廃水とポリウレタンフォームＰｃとを接触させて、ＦＰＩ廃水に含まれる有機物をポリウレタンフォームＰｃに吸着させるプロセスと、ポリウレタンフォームＰｃと活性汚泥Ｆとを接触させて、ポリウレタンフォームＰｃに吸着されている有機物を微生物に分解させるプロセスとが実現されるため、ランニングコスト及び敷地面積を抑えつつ、ＦＰＩ廃水の処理を効果的に行うことが可能となる。

なお、本実施形態では、キューブ形状、つまり正六面体のポリウレタンフォームＰｃを用いる場合を例示したが、正八面体や正十二面体などの他の多面体形状をなすポリウレタンフォームを使用しても良い。このようにポリウレタンフォームの面数が増える程、有機物及び微生物との接触面積が増えるため、より効率良くＦＰＩ廃水の処理を行うことができるようになる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
キューブ形状をなすポリウレタンフォームＰｃはＦＰＩ廃水中の有機物を吸着すると、その重みによって沈降して槽内にデッドスペースを形成することが実験経験からわかった。以下で説明する第２実施形態はその問題を解決するものである。

図２は、第２実施形態における廃水処理装置２の構成概略図である。この図２において、（ａ）は廃水処理装置２の側面図を示し、（ｂ）は廃水処理装置２の平面図を示している。なお、図２において、図中に示すＸＹＺ直交座標系を設定し、Ｘ軸方向を廃水処理装置２の幅方向、Ｙ軸方向を奥行き方向、Ｚ軸方向を高さ方向とする。また、ＸＹ平面は水平面と平行であると想定する。

この図２に示すように、廃水処理装置２は、内部空間が反応槽２１と沈殿槽２２とに区画される処理槽２０から構成されている。なお、反応槽２１は、第１実施形態と同様に、反応槽２１内で流動自在なキューブ形状をなす複数のポリウレタンフォームＰｃと、微生物の凝集体である活性汚泥Ｆが予め充填されており、廃水導入管５０を通じて上方からＦＰＩ廃水が導入される。

図２（ａ）に示すように、処理槽２０は、内部空間が反応槽２１と沈殿槽２２とに区画されるように且つ両槽の底部が連通するように、上端が水面より高く、下端が処理槽２０の内壁と接しない状態でＺ軸と平行に設置された第１仕切り板２３を備えている。また、図２（ｂ）に示すように、処理槽２０は平面的に矩形をなしており、第１仕切り板２３は処理槽２０の片側が平面的に矩形をなす反応槽２１に、反対側が同じく平面的に矩形をなす沈殿槽２２に区画されるようにＹ軸と平行に設置されている。
なお、図２（ａ）に示すように、処理槽２０において、反応槽２１の底部２１ａはＸＹ平面に対して平行であるが、その両側、つまり反応槽２１の側部２１ｂと沈殿槽２２の底部２２ａは反応槽２１の底部２１ａに向かって傾斜している。

また、処理槽２０は、第１仕切り板２３から反応槽２１側へ所定距離を隔てて平行に設置されると共に、上端が水面より高く、下端が処理槽２０の内壁と接しない状態で設置され、上端から下端に向けての一定範囲に沈殿槽２２へのポリウレタンフォームＰｃの流出を防止する上部垂直濾過構造２４ａが形成された第２仕切り板２４を備えている。この第２仕切り板２４の下方には、反応槽２１の底部２１ａから沈殿槽２２へのポリウレタンフォームＰｃの流出を防止する下部垂直濾過構造２５がＺ軸と平行に設けられている。

また、処理槽２０は、反応槽２１の底部２１ａの全面において、奥行き方向（Ｙ軸方向）に沿って延在する状態で設置された散気装置２６（空気供給手段）を備えている。この散気装置２６は、その設置位置から周囲に向けて空気を吹き出すことで、第２仕切り板２４の内側に上昇流Ｒを形成するものである。散気装置２６によって形成された上昇流Ｒは水面に達すると２方向に分離して、第１仕切り板２３と第２仕切り板２４との間を下降する第１下降流Ｄ１と、反応槽２１の側壁に沿って下降する第２下降流Ｄ２が形成される。
なお、この散気装置２６の上部には、ポリウレタンフォームＰｃが散気装置２６の隙間に入り込まないようにするための下部水平濾過構造２７が水平に設置されている。

また、沈殿槽２２の上部には、活性汚泥Ｆの沈殿により分離される上澄水を処理水としてオーバーフローするための越流堰２８が設けられており、それにより規定される水面は第１仕切り板２３の上端より下方に位置するようになっている。また、沈殿槽２２の水面に浮上したスカムの流出を防ぐために、越流堰２８に隣接してスカムプレート２９が設置されている。

上記のように構成された廃水処理装置２によって実現される廃水処理プロセスは以下の通りである。
反応槽２１にＦＰＩ廃水を導入すると、散気装置２６から発生する気泡によって反応槽２１内に上昇流Ｒが発生する。この上昇流Ｒは、水面に達すると、第１下降流Ｄ１と第２下降流Ｄ２とに分離し、両下降流はやがて反応槽２１の底部２１ａ（散気装置２６の上方）に戻って上昇流Ｒと合流して旋回流となる。

ポリウレタンフォームＰｃは、新品状態では水面に浮いているが、微生物（活性汚泥Ｆ）が付着すると重くなり沈むことがある。重くなったポリウレタンフォームＰｃの内、第１下降流Ｄ１に乗ったものは第２仕切り板２４の上部垂直濾過構造２４ａによって遮られ、沈殿槽２２への流出が阻止される一方、第２下降流Ｄ２に乗ったものは反応槽２１の底部２１ａまで運ばれた後、上昇流Ｒに乗って再び水面まで運ばれて反応槽２１内を流動する。

このように反応槽２１内に溜まったＦＰＩ廃水中をポリウレタンフォームＰｃが流動することにより、ＦＰＩ廃水とポリウレタンフォームＰｃとを接触させて、ＦＰＩ廃水に含まれる有機物をポリウレタンフォームＰｃに吸着させるプロセスと、ポリウレタンフォームＰｃと活性汚泥Ｆとを接触させて、ポリウレタンフォームＰｃに吸着されている有機物を微生物に分解させるプロセスとが進行する。
これにより、ポリウレタンフォームＰｃにはＦＰＩ廃水中の有機物及び微生物が付着し、酸素供給によって微生物の増殖が促されて有機物の分解が効率良く行われ、ポリウレタンフォームＰｃの吸着力が回復する。

有機物を除去されたＦＰＩ廃水の一部は、第２仕切り板２４の上部垂直濾過構造２４ａによってポリウレタンフォームＰｃを除かれたのち、第１下降流Ｄ１に乗って沈殿槽２２に運ばれる。そして、沈殿槽２２において、ＦＰＩ廃水に含まれる活性汚泥Ｆのうち沈降するものは沈降して沈殿槽２２の底部２２ａに案内されながら滑り落ち、第１下降流Ｄ１に乗って反応槽２１の底部２１ａに返送される。つまり、反応槽２１のＦＰＩ廃水中に形成された上昇流及び下降流によって、活性汚泥Ｆが沈殿槽２２を経て反応槽２１内を循環することになる。一方、沈殿槽２２の上部に溜まった清浄な上澄水は、処理水として越流堰２８から外部に放流される。

以上のように、第２実施形態の廃水処理装置２によると、第１実施形態と同様に、ランニングコスト及び敷地面積を抑えつつ、ＦＰＩ廃水の処理を効果的に行うことが可能となると共に、ポリウレタンフォームＰｃの流動化が促進されるため、ポリウレタンフォームＰｃの沈降によるデッドスペースの形成を抑制することができる。

また、第２実施形態の廃水処理装置２によると、ポリウレタンフォームＰｃの流動化が促進されるため、第１実施形態と比べてポリウレタンフォームＰｃを、より大きく、ハンドリングしやすいものに変えることができる。ポリウレタンフォームＰｃを大きくすると、ポリウレタンフォームＰｃの反応槽２１への投入、抜き出しや交換が容易となり、また、上部垂直濾過構造２４ａや下部垂直濾過構造２５の目開きを粗くできて詰まりにくくできるなど、廃水処理装置２のハンドリング性が向上する。

なお、第２実施形態で問題となるのは、散気装置２６を補修するために引き上げた後、再設置する場合に、ポリウレタンフォームＰｃが邪魔になって反応槽２１の底部２１ａに再設置できない可能性がある。これについては、網状の板を散気装置２６が設置されていた位置を囲むように鉛直に立て、ポリウレタンフォームＰｃを排除しながら散気装置２６を引き上げれば、問題は解決される。

また、第２実施形態の廃水処理装置２において、図３に示すように、下部垂直濾過構造２５を削除し、下部水平濾過構造２７の一端を第２仕切り板２４の下端と接するようにして、底面から下部水平濾過構造２７までの距離を沈澱槽２２側でより大きくするようにしてもよい。このような構造とすることにより、処理槽２２の底部付近の液体の流れが一層円滑になる。

〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図４は、第３実施形態における廃水処理装置３の構成概略図である。この図４において、（ａ）は廃水処理装置３の側面図を示し、（ｂ）は廃水処理装置３の平面図を示している。なお、図４において、図中に示すＸＹＺ直交座標系を設定し、Ｘ軸方向を廃水処理装置２の幅方向、Ｙ軸方向を奥行き方向、Ｚ軸方向を高さ方向とする。また、ＸＹ平面は水平面と平行であると想定する。

この図４に示すように、廃水処理装置３は、内部空間が反応槽３１と沈殿槽３２とに区画される処理槽３０から構成されている。反応槽３１には、シート形状をなす複数のポリウレタンフォームＰｓがスペーサＳｐを介して一定間隔で並列に固定配置されており、廃水導入管５０を通じて上方からＦＰＩ廃水が導入される。

図４（ａ）に示すように、処理槽３０は、内部空間が反応槽３１と沈殿槽３２とに区画されるように且つ両槽の底部が連通するように、上端が水面より高く、下端が処理槽３０の内壁と接しない状態でＺ軸と平行に設置された第１仕切り板３３を備えている。また、図４（ｂ）に示すように、処理槽３０は平面的に矩形をなしており、第１仕切り板３３は処理槽３０の片側が平面的に矩形をなす反応槽３１に、反対側が同じく平面的に矩形をなす沈殿槽３２に区画されるようにＹ軸と平行に設置されている。
なお、図４（ａ）に示すように、処理槽３０において、反応槽３１の底部３１ａはＸＹ平面に対して平行であるが、その両側、つまり反応槽３１の側部３１ｂと沈殿槽３２の底部３２ａは反応槽３１の底部３１ａに向かって傾斜している。

また、処理槽３０は、第１仕切り板３３から反応槽３１側へ所定距離を隔てて平行に設置されると共に、上端が水面より低く、下端が処理槽３０の内壁と接しない状態で設置された第２仕切り板３４を備えている。
また、処理槽３０は、反応槽３１の底部３１ａにおいて、奥行き方向（Ｙ軸方向）に沿って延在する状態で設置された散気装置３５（空気供給手段）を備えている。この散気装置３５は、その設置位置から周囲に向けて空気を吹き出すことで、第２仕切り板３４の内側に上昇流Ｒを形成するものである。散気装置３５によって形成された上昇流Ｒは水面に達すると２方向に分離して、第１仕切り板３３と第２仕切り板３４との間を下降する第１下降流Ｄ１と、反応槽３１の側壁に沿って下降する第２下降流Ｄ２が形成される。

また、沈殿槽３２の上部には、活性汚泥Ｆの沈殿により分離される上澄水を処理水としてオーバーフローするための越流堰３６が設けられており、それにより規定される水面は第１仕切り板３３の上端より下方に位置するようになっている。また、沈殿槽３２の水面に浮上したスカムの流出を防ぐために、越流堰３６に隣接してスカムプレート３７が設置されている。

上記のように構成された廃水処理装置３によって実現される廃水処理プロセスは以下の通りである。
反応槽３１にＦＰＩ廃水を導入すると、散気装置３５から発生する気泡によって反応槽３１内に上昇流Ｒが発生する。この上昇流Ｒは、水面に達すると、第１下降流Ｄ１と第２下降流Ｄ２とに分離し、両下降流はやがて反応槽３１の底部３１ａ（散気装置３５の上方）に戻って上昇流Ｒと合流して旋回流となる。

このように反応槽２１内に溜まったＦＰＩ廃水に旋回流が発生することにより、ＦＰＩ廃水とポリウレタンフォームＰｓとを接触させて、ＦＰＩ廃水に含まれる有機物をポリウレタンフォームＰｓに吸着させるプロセスと、ポリウレタンフォームＰｓと活性汚泥Ｆとを接触させて、ポリウレタンフォームＰｓに吸着されている有機物を微生物に分解させるプロセスとが進行する。
これにより、シート形状をなす各ポリウレタンフォームＰｓの表面にはＦＰＩ廃水中の有機物及び微生物が付着し、酸素供給によって微生物の増殖が促されて有機物の分解が効率良く行われ、ポリウレタンフォームＰｓの吸着力が回復する。

有機物を除去されたＦＰＩ廃水の一部は、第１下降流Ｄ１に乗って沈殿槽３２に運ばれる。そして、沈殿槽３２において、ＦＰＩ廃水に含まれる活性汚泥Ｆのうち沈降するものは沈降して沈殿槽３２の底部３２ａに案内されながら滑り落ち、第１下降流Ｄ１に乗って反応槽３１の底部３１ａに返送される。つまり、反応槽３１のＦＰＩ廃水中に形成された上昇流及び下降流によって、活性汚泥Ｆが沈殿槽３２を経て反応槽３１内を循環することになる。一方、沈殿槽３２の上部に溜まった清浄な上澄水は、処理水として越流堰３６から外部に放流される。

以上のように、第３実施形態の廃水処理装置３によると、第１実施形態と同様に、ランニングコスト及び敷地面積を抑えつつ、ＦＰＩ廃水の処理を効果的に行うことが可能となると共に、第２実施形態のようにキューブ形状のポリウレタンフォームＰｃを流動化させる必要がないため、散気装置３５の構成がシンプルになり、さらに、上部垂直濾過構造２４ａ、下部垂直濾過構造２５及び下部水平濾過構造２７が不要となる。

１、２、３…廃水処理装置、１０、２１、３１…反応槽、１１、２２、３２…沈殿槽、１２…汚泥返送装置、Ｐｃ、Ｐｓ…ポリウレタンフォーム、Ｆ…活性汚泥

Claims

活性汚泥及び連結気泡を有する複数のポリウレタンフォームが予め充填されており、浸透探傷検査工程から排出される浸透検査廃水が導入されると共に内部が空気あるいは酸素で曝気される反応槽と、
前記反応槽から流出する流出水が導入され、該流出水に含まれる活性汚泥を沈殿させると共に上澄水を処理水として外部に放流する沈殿槽と、
前記沈殿槽にて沈殿した活性汚泥を前記反応槽へ返送する汚泥返送手段と、
を具備することを特徴とする廃水処理装置。
前記複数のポリウレタンフォームはそれぞれ前記反応槽内で流動自在な多面体形状をなし、
前記反応槽は、前記沈殿槽への前記ポリウレタンフォームの流出を防止する濾過構造を備えることを特徴とする請求項１に記載の廃水処理装置。
内部空間が前記反応槽と前記沈殿槽とに区画される処理槽を具備し、
前記処理槽は、
内部空間が前記反応槽と前記沈殿槽とに区画されるように且つ両槽の底部が連通するように、上端が水面より高く、下端が前記処理槽の内壁と接しない状態で設置された第１仕切り板と、
前記第１仕切り板から前記反応槽側へ所定距離を隔てて設置されると共に、上端が水面より高く、下端が前記処理槽の内壁と接しない状態で設置され、上端から下端に向けての一定範囲に前記沈殿槽側への前記ポリウレタンフォームの流出を防止する濾過構造が形成された第２仕切り板と、
前記反応槽の底部に設置され、前記第２仕切り板の内側に上昇流が形成されるように前記反応槽の内部に空気を供給する空気供給手段と、を備え、
前記沈殿槽の底部は、前記沈殿槽にて沈殿した活性汚泥が前記反応槽の底部に返送されるように傾斜していることを特徴とする請求項２に記載の廃水処理装置。
前記複数のポリウレタンフォームはそれぞれシート形状をなし、前記反応槽内においてスペーサを介して一定間隔で固定配置されていることを特徴とする請求項１に記載の廃水処理装置。
内部空間が前記反応槽と前記沈殿槽とに区画される処理槽を具備し、
前記処理槽は、
内部空間が前記反応槽と前記沈殿槽とに区画されるように且つ両槽の底部が連通するように、上端が水面より高く、下端が前記処理槽の内壁と接しない状態で設置された第１仕切り板と、
前記第１仕切り板から前記反応槽側へ所定距離を隔てて設置されると共に、上端が水面より低く、下端が前記処理槽の内壁と接しない状態で設置された第２仕切り板と、
前記反応槽の底部に設置され、前記第２仕切り板の内側に上昇流が形成されるように前記反応槽の内部に曝気用の空気を供給する空気供給手段と、を備え、
前記沈殿槽の底部は、前記沈殿槽にて沈殿した活性汚泥が前記反応槽の底部に返送されるように傾斜していることを特徴とする請求項４に記載の廃水処理装置。
浸透探傷検査工程から排出される浸透検査廃水を空気あるいは酸素で曝気した状態で処理するための廃水処理方法であって、
前記浸透検査廃水と連結気泡を有するポリウレタンフォームとを接触させて、前記浸透検査廃水に含まれる有機物を前記ポリウレタンフォームに吸着させる第１工程と、
前記ポリウレタンフォームと活性汚泥とを接触させて、前記ポリウレタンフォームに吸着されている有機物を微生物に分解させる第２工程と、
を有することを特徴とする廃水処理方法。