JP5901924B2 - 有機物含有廃水処理システムおよび有機物含有廃水の処理方法 - Google Patents
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Description
本発明の目的は、多量のエネルギーを加えることなく有機物含有廃水を減容化するとともに、放流や再利用に適した良質の処理水を得ることにある。
[1]請求項1に係る発明は、木材チップの蒸煮排水を含む有機物含有廃水の処理システムであって、木材チップの蒸煮排水を含む有機物含有廃水を加熱することにより蒸発濃縮する蒸発器と当該蒸発器によって蒸発させた気体を凝縮する凝縮器とを備えた蒸発濃縮装置と、前記蒸発濃縮装置の前記凝縮器により得られる凝縮水を活性汚泥により処理する活性汚泥装置と、前記活性汚泥装置で発生する余剰汚泥の少なくとも一部を前記蒸発器により得られた濃縮水と混合するための余剰汚泥回収配管と、前記蒸発器により得られた濃縮水および前記余剰汚泥回収配管により濃縮水に混合された余剰汚泥を蒸発乾燥する蒸発乾燥器と、を有することを特徴とする有機物含有廃水処理システムである。
[2]請求項2に係る発明は、前記活性汚泥装置は、前記凝縮水中の有機物を活性汚泥中の微生物によって分解する生物処理と分離膜による固液分離処理とが行われる曝気槽を備えた膜分離活性汚泥装置であることを特徴とする請求項1に記載の有機物含有廃水処理システムである。
[3]請求項3に係る発明は、前記分離膜は、多孔性中空糸を構成部材とする膜濾過ユニットを含むことを特徴とする請求項2に記載の有機物含有廃水処理システムである。
[4]請求項4に係る発明は、前記蒸発濃縮装置は、前記蒸発器から取り出した前記有機物含有廃水の一部を、加熱器を経由して再び当該蒸発器に供給する循環ポンプを備えるフラッシュ型蒸発濃縮装置であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の有機物含有廃水処理システムである。
[5]請求項5に係る発明は、前記蒸発乾燥器は、前記蒸発器により得られた濃縮水および前記余剰汚泥回収配管により濃縮水に混合された余剰汚泥を乾燥空間内に設けられた複数のディスクの表面で乾燥する多板層型乾燥器であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の有機物含有廃水処理システムである。
[6]請求項6に係る発明は、前記活性汚泥装置により得られる処理水を、前記蒸発器または前記凝縮器の洗浄水として用いることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の有機物含有廃水処理システムである。
[8]請求項8に係る発明は、前記活性汚泥処理工程は、前記凝縮水中の有機物を前記活性汚泥中の微生物によって分解する生物処理と、当該生物処理された当該凝縮水と当該活性汚泥とを多孔性中空糸を構成部材とする膜濾過ユニットによって分離する固液分離処理と、を有することを特徴とする請求項7に記載の有機物含有廃水の処理方法である。
[9]請求項9に係る発明は、前記蒸発濃縮工程において、循環ポンプを用いて前記有機物含有廃水の一部を蒸発器から抜き取り、加熱器を経由して再び当該蒸発器に供給することを特徴とする請求項7又は8に記載の有機物含有廃水の処理方法である。
[10]請求項10に係る発明は、前記蒸発濃縮工程において得られた濃縮水および濃縮水に混合された余剰汚泥を、乾燥空間内に設けられた複数のディスクの表面で乾燥することを特徴とする請求項7乃至9のいずれか1項に記載の有機物含有廃水の処理方法である。
[11]請求項11に係る発明は、前記活性汚泥処理工程により得られる処理水を、前記蒸発濃縮工程にて使用される蒸発器または凝縮器の洗浄水として用いることを特徴とする請求項7乃至9のいずれか1項に記載の有機物含有廃水の処理方法である。
また、本発明によれば、蒸発装置において飛沫同伴があっても、膜分離活性汚泥装置によって凝縮水中の有機物濃度を低減できる。
図1は、有機物含有廃水処理システムの第1の実施形態を説明する概略図である。
図1に示す有機物含有廃水処理システム1は、外部から導入される木材チップの蒸煮排水等の有機物含有廃水(被処理水)を貯留する原水槽10と、原水槽10に貯留された被処理水を蒸発濃縮処理する蒸発濃縮装置20とを有している。蒸発濃縮装置20は、被処理水を加熱することにより蒸発濃縮する蒸発器21と蒸発器21によって蒸発させた気体を凝縮する凝縮器22とから構成されている。さらに、蒸発濃縮装置20の凝縮器22により得られる凝縮水に含まれた有機物を活性汚泥により処理する活性汚泥装置30を有している。
図1に示すように、有機物含有廃水(被処理水)は、外部から配管11を介して原水槽10に導入され貯留される。原水槽10に貯留された被処理水は、配管12を介して、先ず蒸発濃縮装置20の蒸発器21に供給され、加熱によって蒸発処理される。
蒸発器21による蒸発処理で蒸発した気体は、凝縮器22による凝縮処理で凝縮水となり、配管25を介して活性汚泥装置30に供給される。
尚、活性汚泥装置30により処理された処理水は、そのまま放出される以外に、例えば、蒸発濃縮装置20の蒸発器21や凝縮器22の洗浄水等としての再利用が可能である。
一方、蒸発器21の蒸発処理により、被処理水と比較して減容化された濃縮水が得られる。濃縮水は配管26を介して系外に取り出され、産業廃棄物として、残存固形分の回収や燃焼処理等が行われる。
次に、有機物含有廃水処理システム1を構成する各装置について説明する。
蒸発濃縮装置20は、特に限定されず、例えば、一般廃水の減容化、濃縮回収等の目的で使用されている公知の装置を用いることができる。例えば、蒸発器や蒸発方式の分類では、ジャケット型、カランドリア型、強制循環式フラッシュ型、薄膜上昇流型、薄膜下降流型等が挙げられる。電熱部の形状による分類では、例えば、プレート型、垂直管型、水平管型等が挙げられる。さらに、大型の装置としては、多段フラッシュ型、多重効用型等が上げられる。
本実施の形態では、蒸発濃縮装置20として、強制循環式フラッシュ型蒸発濃縮装置であるFFC型蒸発濃縮装置を使用している。強制循環式フラッシュ型蒸発濃縮装置は、有機物含有廃水(被処理水)の処理において、活性汚泥装置30から生じる余剰汚泥を含め、比較的汚れに強く洗浄しやすい点で好適である。
活性汚泥装置30は、通常、活性汚泥中の好気性微生物に酸素を与えて被処理水中の有機物を分解する生物処理が行われる曝気槽(図示せず)を備えている。方式により、例えば、標準活性汚泥法、長時間エアーレーション法、オキシデーションディッチ(OD)法、ステップエアーレーション法、膜分離活性汚泥法等が挙げられる。
本実施の形態では、活性汚泥装置30としては、膜分離活性汚泥法による有機物含有廃水の処理が行われる膜分離活性汚泥装置が好ましい。膜分離活性汚泥法は、生物処理と膜濾過による物理処理を組み合わせた処理法である。その種類は、活性汚泥槽の中に直接精密濾過膜や限外濾過膜を浸漬して処理水をポンプで吸引濾過する方法、精密濾過膜または限外濾過膜を活性汚泥槽の外部に設置し、活性汚泥をポンプで外部循環させながら加圧濾過する方法が挙げられる。
図2は、有機物含有廃水処理システムの第2の実施形態を説明する概略図である。第1の実施形態と同様な構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
図2に示す有機物含有廃水処理システム2は、図1に示す有機物含有廃水処理システム1と同様に、原水槽10、蒸発器21と凝縮器22とから構成された蒸発濃縮装置20、活性汚泥装置30を有している。さらに、蒸発濃縮装置20の蒸発器21により減容された濃縮水を貯留する濃縮水槽40と、濃縮水槽40に貯留された濃縮水を蒸発乾燥処理する蒸発乾燥器50とを備えている。
蒸発乾燥器50としては特に限定されず、例えば、ドラムドライヤやディスクドライヤ等の間接加熱式蒸発装置が挙げられる。本実施の形態では、ディスクドライヤが好ましく、特に、乾燥空間内に設けられた複数のディスクの表面で乾燥する多板層型乾燥器を用いることが好ましい。
図3は、有機物含有廃水処理システムの第3の実施形態を説明する概略図である。第1の実施形態と同様な構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
図3に示す有機物含有廃水処理システム3は、図1に示す有機物含有廃水処理システム1と同様に、原水槽10、蒸発器21と凝縮器22とから構成された蒸発濃縮装置20、活性汚泥装置30を有している。さらに、活性汚泥装置30で発生する余剰汚泥の少なくとも一部を、有機物含有廃水(被処理水)が貯留された原水槽10に供給し、被処理水と混合するための第1の回収配管36を有している。
尚、余剰汚泥の供給先としては、原水槽10又は濃縮水槽40のいずれでもよいが、原水(被処理水)のほうが濃縮水より量が多く余剰汚泥の混合による影響が少ない。したがって、濃縮水槽40より原水槽10が好ましい。
図4は、有機物含有廃水処理システムの第4の実施形態を説明する概略図である。第1の実施形態及び第2の実施形態と同様な構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
図4に示す有機物含有廃水処理システム4は、図1に示す有機物含有廃水処理システム1と同様に、原水槽10、蒸発器21と凝縮器22とから構成された蒸発濃縮装置20、活性汚泥装置30を有している。さらに、図2に示す有機物含有廃水処理システム2と同様に、蒸発濃縮装置20の蒸発器21により減容された濃縮水を貯留する濃縮水槽40と、濃縮水槽40に貯留された濃縮水を蒸発乾燥処理する蒸発乾燥器50とを備えている。
図4に示すように、有機物含有廃水処理システム4は、活性汚泥装置30で発生する余剰汚泥の少なくとも一部を、有機物含有廃水(被処理水)が貯留された原水槽10に供給し、被処理水と混合するための第1の回収配管36を有している。これにより、余剰汚泥を脱水処理するためのシックナー(沈降槽)等の設置が不要となる。
図5は、有機物含有廃水処理システムの第5の実施形態を説明する概略図である。第1の実施形態及び第2の実施形態と同様な構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
図5に示す有機物含有廃水処理システム5は、図1に示す有機物含有廃水処理システム1と同様に、原水槽10、蒸発器21と凝縮器22とから構成された蒸発濃縮装置20、活性汚泥装置30を有している。さらに、図2に示す有機物含有廃水処理システム2と同様に、蒸発濃縮装置20の蒸発器21により減容された濃縮水を貯留する濃縮水槽40と、濃縮水槽40に貯留された濃縮水を蒸発乾燥処理する蒸発乾燥器50とを備えている。
図5に示すように、有機物含有廃水処理システム5は、活性汚泥装置30で発生する余剰汚泥の少なくとも一部を、蒸発器21により得られた濃縮水を貯留する濃縮水槽40に供給し、濃縮水と混合するための第2の回収配管37を有している。これにより、余剰汚泥を脱水処理するためのシックナー(沈降槽)等の設置が不要となる。濃縮水槽40内で濃縮水と混合された余剰汚泥は、濃縮水とともに配管45を介して蒸発乾燥器50に供給され、蒸発乾燥処理により減容され、固形物は産業廃棄物として処分される。
木材チップの蒸煮排水を含む有機物含有廃水を、第4の実施態様(図4)が適用される有機物含有廃水処理システム4により、以下の条件で処理した。
先ず、木材チップの蒸煮排水を含み、水温20°Cの有機物含有廃水(被処理水:pH中性)を、配管11を介して40m3/d(day)の条件で原水槽10に導入した。被処理水に関するデータは以下の通りである。
・BOD(生物化学的酸素要求量):3,300ppm
・COD(化学的酸素要求量):78,000ppm
・全窒素含有量:180ppm
・全リン含有量:30ppm
・懸濁物質含有量:7,700ppm
・スチーム(圧力05MPaG)使用量:20.6ton/d(857kg/h×24h/d)
・電力(200V、60Hz、3φ)使用量:26.6kWh/d
・冷却水流量:90m3/h
その結果、蒸発器21より5.7m3/dの濃縮水が得られ、蒸発濃縮装置20に供給された被処理水の(1/7)の容積に減容化された。また、凝縮器22より54.9m3/dの凝縮水が得られた。
その結果、活性汚泥装置30の活性汚泥による生物処理と分離膜による固液分離処理とがなされた凝縮水(処理水)のBODは20ppm未満に低下した。
尚、活性汚泥装置30の電力(200V、60Hz、3φ)使用量は、120kWh/dである。
・スチーム(圧力0.5MPaG)使用量:7.4ton/d
・電力(200V、60Hz、3φ)使用量:170kWh/d(7.1kW×24h/d)
その結果、2ton/dの乾燥物が産業廃棄物として得られた。
木材チップの蒸煮排水を含む有機物含有廃水を、図6に示した従来の有機物含有廃水処理に基づき、以下の条件で処理した。
図6は、従来の有機物含有廃水処理の一例を説明する概略図である。従来の有機物含有廃水処理では、有機物含有廃水(被処理水)は配管101を介して原水槽100に導入される。原水槽100の被処理水は、所定の条件で配管102を介して蒸発乾燥器200に供給されて蒸発乾燥処理される。蒸発乾燥器200により処理された被処理水の蒸発物はベント配管201を介し、排気として大気中に放出される。また、減容された濃縮水は廃棄配管202により産業廃棄物として廃棄処理操作に送られる。
続いて、配管102を介し、原水槽100中の被処理水を40m3/dの条件で蒸発乾燥器200に供給し、下記の条件で蒸発乾燥処理を行った。蒸発乾燥器200として、実施例1と同様に、多板層型乾燥機(株式会社西村鐵工所製)を使用した。蒸発乾燥器200の運転条件は以下の通りである。
・電力(200V、60Hz、3φ)使用量:1,200kWh/d(50kW×24h/d)
その結果、2ton/dの乾燥物が産業廃棄物として得られた。なお、蒸発乾燥器200の運転に使用したユーティリティ使用量(スチーム使用量、電力使用量)を、実施例1の結果と併記して表2にまとめた。
Claims (11)
- 木材チップの蒸煮排水を含む有機物含有廃水の処理システムであって、
木材チップの蒸煮排水を含む有機物含有廃水を加熱することにより蒸発濃縮する蒸発器と当該蒸発器によって蒸発させた気体を凝縮する凝縮器とを備えた蒸発濃縮装置と、
前記蒸発濃縮装置の前記凝縮器により得られる凝縮水を活性汚泥により処理する活性汚泥装置と、
前記活性汚泥装置で発生する余剰汚泥の少なくとも一部を前記蒸発器により得られた濃縮水と混合するための余剰汚泥回収配管と、
前記蒸発器により得られた濃縮水および前記余剰汚泥回収配管により濃縮水に混合された余剰汚泥を蒸発乾燥する蒸発乾燥器と、
を有することを特徴とする有機物含有廃水処理システム。 - 前記活性汚泥装置は、前記凝縮水中の有機物を活性汚泥中の微生物によって分解する生物処理と分離膜による固液分離処理とが行われる曝気槽を備えた膜分離活性汚泥装置であることを特徴とする請求項1に記載の有機物含有廃水処理システム。
- 前記分離膜は、多孔性中空糸を構成部材とする膜濾過ユニットを含むことを特徴とする請求項2に記載の有機物含有廃水処理システム。
- 前記蒸発濃縮装置は、前記蒸発器から取り出した前記有機物含有廃水の一部を、加熱器を経由して再び当該蒸発器に供給する循環ポンプを備えるフラッシュ型蒸発濃縮装置であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の有機物含有廃水処理システム。
- 前記蒸発乾燥器は、前記蒸発器により得られた濃縮水および前記余剰汚泥回収配管により濃縮水に混合された余剰汚泥を乾燥空間内に設けられた複数のディスクの表面で乾燥する多板層型乾燥器であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の有機物含有廃水処理システム。
- 前記活性汚泥装置により得られる処理水を、前記蒸発器または前記凝縮器の洗浄水として用いることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の有機物含有廃水処理システム。
- 木材チップの蒸煮排水を含む有機物含有廃水の処理方法であって、
木材チップの蒸煮排水を含む有機物含有廃水を加熱することにより蒸発濃縮するとともに、蒸発させた気体を凝縮する蒸発濃縮工程と、
前記蒸発濃縮工程により得られる凝縮水を活性汚泥により処理する活性汚泥処理工程とを有し、
前記活性汚泥処理工程で発生する余剰汚泥の少なくとも一部を前記蒸発濃縮工程により得られた濃縮水と混合し、
前記蒸発濃縮工程において得られた濃縮水と、濃縮水に混合された余剰汚泥とを、蒸発乾燥することを特徴とする有機物含有廃水の処理方法。 - 前記活性汚泥処理工程は、前記凝縮水中の有機物を前記活性汚泥中の微生物によって分解する生物処理と、当該生物処理された当該凝縮水と当該活性汚泥とを多孔性中空糸を構成部材とする膜濾過ユニットによって分離する固液分離処理と、を有することを特徴とする請求項7に記載の有機物含有廃水の処理方法。
- 前記蒸発濃縮工程において、循環ポンプを用いて前記有機物含有廃水の一部を蒸発器から抜き取り、加熱器を経由して再び当該蒸発器に供給することを特徴とする請求項7又は8に記載の有機物含有廃水の処理方法。
- 前記蒸発濃縮工程において得られた濃縮水および濃縮水に混合された余剰汚泥を、乾燥空間内に設けられた複数のディスクの表面で乾燥することを特徴とする請求項7乃至9のいずれか1項に記載の有機物含有廃水の処理方法。
- 前記活性汚泥処理工程により得られる処理水を、前記蒸発濃縮工程にて使用される蒸発器または凝縮器の洗浄水として用いることを特徴とする請求項7乃至9のいずれか1項に記載の有機物含有廃水の処理方法。
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