JP6320765B2 - 排水処理システムおよび排水処理方法 - Google Patents

Description

この発明は、排水処理システムおよび排水処理方法に関し、特に、固液分離を行う装置を備えた排水処理システムおよび排水処理方法に関する。

従来、固液分離を行う装置を備えた排水処理システムが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、排水に無機凝集剤が添加され凝集反応が行われる反応槽と、無機凝集剤による凝集反応が行われた後の排水のｐＨが３以上５．５以下に調整されるｐＨ調整槽と、ｐＨ調整槽によりｐＨが調整されたｐＨ調整液に対して高分子凝集剤を添加して凝集物からなる沈殿物（フロック）を形成する凝集槽と、凝集沈殿により凝集されたフロックと分離液との固液分離が行われる凝集沈殿槽と、分離液（排水）に含まれるアニオン系界面活性剤を吸着除去する活性炭吸着処理装置とを備える水処理装置（排水処理システム）が開示されている。この特許文献１の水処理装置では、反応槽での凝集剤による凝集反応後にｐＨを３以上５．５以下に調整することによって、後の活性炭吸着工程においてアニオン系界面活性剤が活性炭に吸着されやすい状態にしている。

特開２００９−６２４４号公報

しかしながら、上記特許文献１の水処理装置（排水処理システム）では、沈殿物と分離液との固液分離が凝集沈殿により行われるため、沈殿物が自然に沈降するのを待つ必要があり、固液分離の時間を短縮することが困難であるという問題点がある。また、ｐＨ調整工程の前後でそれぞれ無機凝集剤および高分子凝集剤を添加する必要があるので、凝集剤の添加量が増加するという問題点もある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、凝集剤の添加量が増加するのを抑制しながら、固液分離の時間を短縮することが可能な排水処理システムおよび排水処理方法を提供することである。

上記課題を解決するために本願発明者が鋭意検討した結果、凝集剤を添加せずに排水のｐＨを４．５以上６．２以下に調整することにより凝集が可能であることを見出すとともに、さらに、高分子凝集剤を加えて遠心脱水機を用いて固液分離を行うことによって、固体成分を排水から効果的にかつ短時間で分離することができるという知見を得た。すなわち、この発明の第１の局面による排水処理システムは、凝集剤が添加されていない状態で、排水のｐＨが４．５以上６．２以下の範囲になるように調整することにより凝集を行うｐＨ調整タンクと、排水のｐＨが４．５以上６．２以下の範囲に調整され、かつ、排水に高分子凝集剤が添加された状態で、固液分離を行う遠心脱水機とを備え、排水は、インク排水である。

この発明の第１の局面による排水処理システムでは、上記のように、凝集剤が添加されていない状態で、排水のｐＨが４．５以上６．２以下の範囲になるように調整することにより凝集を行うｐＨ調整タンクを設けることによって、凝集剤が添加されていない状態で、排水を酸性にして排水中に浮遊している固体成分（粒子）を容易に凝集することができる。これにより、凝集剤を添加することなくｐＨ調整のみによって凝集を行うことができるので、その分、凝集剤の添加量を減少させることができる。また、ｐＨ調整により凝集を行った排水にさらに高分子凝集剤を添加することにより、固体成分が効果的に凝集されて、固液分離により固体成分を排水から容易に取り除くことができる。さらに、排水のｐＨが４．５以上６．２以下の範囲に調整され、かつ、排水に高分子凝集剤が添加された状態で、固液分離を行う遠心脱水機を設けることによって、遠心力により重力以上の力を作用させて高分子凝集剤により凝集された固体成分を排水から分離することができるので、凝集沈降に比べて固液分離の時間を短縮することができる。これらの結果、本発明では、凝集剤の添加量が増加するのを抑制しながら、固液分離の時間を短縮することができる。

上記第１の局面による排水処理システムにおいて、好ましくは、排水は、インク排水であり、ｐＨ調整タンクは、凝集剤が添加されていない状態で、インク排水のｐＨが５．３以上６．２以下の範囲になるように調整されるように構成されている。このように、インク排水のｐＨを５．３以上６．２以下の範囲になるように調整することにより、より確実にインク排水特有の固体成分を凝集することができる。なお、インク排水のｐＨを５．３以上６．２以下の範囲になるように調整することにより、より確実にインク排水特有の固体成分を凝集することができることは、本願発明者が鋭意検討した結果見出したものである。

上記第１の局面による排水処理システムにおいて、好ましくは、ｐＨ調整タンクは、遠心脱水機による処理後の脱水ろ液の色が所定の色になるように、凝集剤が添加されていない状態での排水のｐＨが調整されるように構成されている。この色による排水のｐＨ調整手法についても、本願発明者が種々の検討を行った結果、見出したものである。この色によるｐＨの調整手法を用いれば、脱水ろ液の色を確認するだけで排水のｐＨを微調整することができるので、固体成分が凝集する最適なｐＨになるように排水のｐＨを調整する作業を極めて簡便に行うことができる。

上記第１の局面による排水処理システムにおいて、好ましくは、遠心脱水機は、凝集剤が添加されていない状態での排水に対して、ｐＨが調整され、かつ、消泡剤が添加された後に、高分子凝集剤が添加された状態で、固液分離を行うように構成されている。このように構成すれば、消泡剤により排水中に気泡が形成されるのを抑制することができるので、固体成分が凝集する際に気泡を包含して浮上するのを抑制することができる。これにより、排水から固体成分を容易に分離することができる。

上記第１の局面による排水処理システムにおいて、好ましくは、ｐＨが調整された排水がｐＨ調整タンクから遠心脱水機に送られるのと並行して、高分子凝集剤が遠心脱水機に送られるように構成されている。このように構成すれば、高分子凝集剤を排水に添加した後、排水と高分子凝集剤とを混合する混合槽を設ける必要がないので、その分、排水処理システムが大型化するのを抑制することができる。

上記第１の局面による排水処理システムにおいて、好ましくは、ｐＨ調整タンクは、凝集剤が添加されていない状態で、排水に硫酸が添加されることにより、排水のｐＨが調整されるように構成されている。このように構成すれば、硫酸を添加することにより、排水のｐＨを容易に調整して、固体成分を容易に凝集させることができる。

上記第１の局面による排水処理システムにおいて、好ましくは、遠心脱水機による処理後の脱水ろ液を生物処理する生物処理装置をさらに備える。このように構成すれば、遠心脱水機により固体成分が分離された後の脱水ろ液を生物処理装置により処理することにより、排水のＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）およびＣＯＤ（化学的酸素要求量）を容易に低下させることができる。

本願発明者による上記第１の局面による排水処理システムと同様の知見により、この発明の第２の局面による排水処理方法は、凝集剤が添加されていない状態で、排水のｐＨを４．５以上６．２以下の範囲になるように調整することにより凝集を行うステップと、排水のｐＨが４．５以上６．２以下の範囲に調整され、かつ、排水に高分子凝集剤を添加した状態で、遠心脱水機により固液分離を行うステップとを備え、排水は、インク排水である。

この発明の第２の局面による排水処理方法では、上記のように、凝集剤が添加されていない状態で、排水のｐＨが４．５以上６．２以下の範囲になるように調整することにより凝集を行うステップを設けることによって、凝集剤が添加されていない状態で、排水を酸性にして排水中に浮遊している固体成分（粒子）を容易に凝集することができる。これにより、凝集剤を添加することなくｐＨ調整のみによって凝集を行うことができるので、その分、凝集剤の添加量を減少させることができる。また、ｐＨ調整により凝集を行った排水にさらに高分子凝集剤を添加することにより、固体成分が効果的に凝集されて、固液分離により固体成分を排水から容易に取り除くことができる。さらに、排水のｐＨが４．５以上６．２以下の範囲に調整され、かつ、排水に高分子凝集剤が添加された状態で、遠心脱水機により固液分離を行うステップを設けることによって、遠心力により重力以上の力を作用させて高分子凝集剤により凝集された固体成分を排水から分離することができるので、凝集沈降に比べて固液分離の時間を短縮することができる。これらの結果、本発明では、凝集剤の添加量が増加するのを抑制しながら、固液分離の時間を短縮することが可能な排水処理方法を提供することができる。

本発明によれば、上記のように、凝集剤の添加量が増加するのを抑制しながら、固液分離の時間を短縮することができる。

本発明の一実施形態による排水処理システムを示した概略図である。 本発明の一実施形態による排水処理システムの水処理プロセスを示した図である。 インク排水の固体成分の凝集メカニズムを説明するための図である。 インク排水からスカムが発生するメカニズムを説明するための図である。 インク排水中の泡を消すメカニズムを説明するための図である。 本発明の一実施形態による排水処理システムのｐＨ調整タンクのｐＨと脱水ろ液の状態との関係を示した図である。 実施例によるＣＯＤの減少を示したグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

本発明の一実施形態による排水処理システム１は、インク排水（原水）を再利用水（トイレ用水、散水用水等）として使用可能なように再生処理するように構成されている。なお、インク排水は、本発明の「排水」の一例である。

ここで、まず、本実施形態による排水処理システム１の概略的な構成および概略的な水処理プロセスについて説明する。排水処理システム１の概略的な構成としては、図１に示すように、１次処理部１ａと２次処理部１ｂとが設けられている。１次処理部１ａは、インク排水中の固体成分を除去するものであり、２次処理部１ｂは、１次処理部１ａにより固液分離された後の脱水ろ液に残存するＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）およびＣＯＤ（化学的酸素要求量）をさらに低下させるものである。

１次処理部１ａは、原水槽１０と、ｐＨ調整タンク２０と、硫酸槽２１と、高分子凝集剤溶解槽２２と、遠心脱水機３０と、ろ液受水槽４０と、一次処理水槽５０とを含んでいる。２次処理部１ｂは、定量供給槽６０と、苛性ソーダ槽６１と、曝気槽７０と、ＭＢＲ（膜分離活性汚泥法）曝気槽７１と、オゾン反応塔８０と、活性炭吸着塔９０とを含んでいる。なお、曝気槽７０およびＭＢＲ曝気槽７１は、本発明の「生物処理装置」の一例である。

また、排水処理システム１の概略的な水処理プロセスとしては、図２に示す１次処理および２次処理を含む水処理プロセスにより、インク排水を処理するように構成されている。具体的には、まず、１次処理として、ｐＨ調整タンク２０に供給された原水（インク排水）のｐＨ調整が行われるとともに、消泡剤が添加される。この際、本実施形態による排水処理システム１では、凝集剤が添加されていない状態で、インク排水のｐＨが２．５以上６．２以下の範囲に調整されて、インク排水内の固体成分が凝集される。ここで、この凝集剤が添加されていない状態でインク排水のｐＨを２．５以上６．２以下の範囲に調整することによりインク排水内の固体成分が凝集される点は、本願発明者が種々の検討を行った結果、見出したものである。そして、このｐＨ調整による凝集後にさらにインク排水に凝集剤が添加されて、遠心脱水機により固液分離が行われる。次に、２次処理として、固液分離された後の脱水ろ液が生物処理（曝気処理およびＭＢＲ曝気処理）により処理されるとともに、生物処理後に、オゾン処理および活性炭処理が行われる。このようにして、インク排水が再利用水に再生される。

次に、本実施形態による排水処理システム１の１次処理部１ａの各構成要素（原水槽１０、ｐＨ調整タンク２０、硫酸槽２１、高分子凝集剤溶解槽２２、遠心脱水機３０、ろ液受水槽４０、および、一次処理水槽５０）の詳細について説明する。

原水槽１０は、インク、のり、ニス、軟水器再生水などを含む原水（インク排水）が送り込まれて貯留されるように構成されている。また、原水（インク排水）は、たとえば、２−アミノエタノール（防錆剤）、エチレングリコール（溶剤）、トルエン、亜鉛の水溶性化合物（樹脂架橋剤）、モリブデン（顔料、潤滑油添加剤）、モリブデン化合物（顔料、潤滑油添加剤）、ポリ（オキシエチレン）＝ノニルフェニルエーテル（界面活性剤）、ベンゾフェノン、ジエタノールアミン塩、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、１−ブタノールなどの化学物質を含む。また、原水槽１０には、ＭＢＲ曝気槽７１の活性汚泥の一部が返送されるように構成されている。

原水槽１０には、図１に示すように、撹拌装置１０１と、ポンプ１０２と、水位計１０３とが設けられている。撹拌装置１０１は、ブロワ（送風機）（図示せず）から送られる空気をインク排水中で吐出して、原水槽１０内のインク排水を撹拌するように構成されている。ポンプ１０２は、原水槽１０のインク排水（原水）をｐＨ調整タンク２０に送るように構成されている。水位計１０３は、原水槽１０内のインク排水（原水）の水位を検知するように構成されている。原水槽１０内のインク排水の量が少なくなり、水位が低くなった場合は、ポンプ１０２が停止される。また、原水槽１０内のインク排水の量が多くなり、水位が高くなった場合は、ポンプ１０２によりインク排水を原水槽１０から送り出して水位の上昇が抑制される。

ここで、本実施形態では、ｐＨ調整タンク２０は、凝集剤が添加されていない状態のインク排水のｐＨを設定されたｐＨに調整するように構成されている。具体的には、ｐＨ調整タンク２０は、凝集剤が添加されていない状態で、インク排水のｐＨが２．５以上６．２以下の範囲（酸性）で設定されたｐＨになるように調整することにより凝集を行うように構成されている。また、ｐＨ調整タンク２０は、凝集剤が添加されていない状態で、インク排水に硫酸が添加されることにより、インク排水のｐＨが２．５以上６．２以下の範囲になるように調整されるように構成されている。好ましくは、ｐＨ調整タンク２０は、凝集剤が添加されていない状態で、インク排水のｐＨが５．３以上６．２以下の範囲になるように調整されるように構成されている。より好ましくは、ｐＨ調整タンク２０は、凝集剤が添加されていない状態で、インク排水のｐＨが５．３以上５．７以下の範囲になるように調整されるように構成されている。

また、図１に示すように、ｐＨ調整タンク２０には、撹拌装置２０１と、ｐＨ計２０２と、水位計２０３と、ポンプ２０４とが設けられている。また、ｐＨ調整タンク２０は、バッチ式によりインク排水のｐＨが調整されるように構成されている。つまり、ｐＨ調整タンク２０では、所定の量のインク排水が供給されて、ｐＨ調整後に排出される処理が繰り返される。

また、ｐＨ調整タンク２０では、インク排水にｐＨ調整用の硫酸に加えて消泡剤が添加されるように構成されている。消泡剤は、たとえば、親水部分と疎水部分とが混在した非イオン界面活性剤が用いられる。非イオン界面活性剤は、たとえば、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルなどが用いられる。また、消泡剤は、水で約５倍に希釈された（約２０体積％）溶液としてｐＨ調整タンク２０に添加される。また、消泡剤の約５倍希釈（約２０体積％）溶液は、ｐＨ調整タンク２０内のインク排水に対して約１．２５体積％以下の割合で添加される。つまり、消泡剤は、ｐＨ調整タンク２０内のインク排水に対して約０．２５体積％以下の割合で添加される。

撹拌装置２０１は、撹拌翼を回転させて、ｐＨ調整タンク２０内のインク排水を撹拌するように構成されている。これにより、ｐＨ調整タンク２０内のインク排水のｐＨが均一にされるとともに消泡剤が均一に拡散される。ｐＨ計２０２は、ｐＨ調整タンク２０内のインク排水のｐＨを検出するように構成されている。水位計２０３は、ｐＨ調整タンク２０内のインク排水の水位を検知するように構成されている。ｐＨ調整タンク２０にインク排水を送る際に、水位計２０３によりｐＨ調整タンク２０内のインク排水の量（水位）が所定の量に達したと検知した場合に、ポンプ１０２が停止されてｐＨ調整タンク２０へのインク排水の供給が停止される。ポンプ２０４は、ｐＨ調整後のインク排水をｐＨ調整タンク２０から遠心脱水機３０に送るように構成されている。

硫酸槽２１は、ｐＨ調整タンク２０に添加する硫酸を貯留するように構成されている。また、硫酸槽２１には、図１に示すように、ポンプ２１１が設けられている。ポンプ２１１は、ｐＨ調整タンク２０に硫酸を送るように構成されている。また、ポンプ２１１は、ｐＨ調整タンク２０のｐＨ計２０２の検出結果に基づいて、ｐＨ調整タンク２０内のインク排水が設定されたｐＨになるように硫酸を送るように構成されている。具体的には、ポンプ２１１は、ｐＨ計２０２により検出されたｐＨが設定されたｐＨより高い場合に硫酸をｐＨ調整タンク２０に送るように構成されている。また、ポンプ２１１は、設定されたｐＨになった場合に停止されるように構成されている。

高分子凝集剤溶解槽２２は、ｐＨ調整後のインク排水に添加する高分子凝集剤を溶解して水溶液を調製するように構成されている。高分子凝集剤は、たとえば、両性ポリマーが用いられる。両性ポリマーは、たとえば、ポリアクリル酸エステル系の高分子が用いられる。たとえば、アクリルアミド・アクリル酸・２―（アクリロイルオキシ）エチルトリメチルアンモニウムクロリド・２―（メタクリロイルオキシ）エチルトリメチルアンモニウム＝クロリド共重合物が用いられる。

また、高分子凝集剤溶解槽２２は、高分子凝集剤を水に溶解させて約０．２体積％の水溶液を調製するように構成されている。また、高分子凝集剤溶解槽２２は、ｐＨ調整されたインク排水に対して混合後の割合が約１５体積％以上約３５体積％以下になるように約０．２体積％高分子凝集剤水溶液を添加するように構成されている。つまり、高分子凝集剤は、ｐＨ調整後のインク排水に対して、混合後の割合が約０．０３体積％以上約０．０７体積％以下の割合で添加される。

また、高分子凝集剤の水溶液は、ｐＨが２．５以上６．２以下の範囲になるように調整されたインク排水がｐＨ調整タンク２０から遠心脱水機３０に送られるのと並行して、遠心脱水機３０に送られるように構成されている。つまり、高分子凝集剤は、インク排水と混合される混合槽を介さずに、インク排水とともに遠心脱水機３０に直接供給される。

また、高分子凝集剤溶解槽２２には、図１に示すように、フィーダ２２１と、撹拌装置２２２と、水位計２２３と、ポンプ２２４とが設けられている。フィーダ２２１は、固体の高分子凝集剤を高分子凝集剤溶解槽２２に供給するように構成されている。撹拌装置２２２は、撹拌翼を回転させて、高分子凝集剤溶解槽２２内の高分子凝集剤水溶液を撹拌するように構成されている。水位計２２３は、高分子凝集剤溶解槽２２内の高分子凝集剤水溶液の水位を検知するように構成されている。ポンプ２２４は、高分子凝集剤水溶液を遠心脱水機３０に送るように構成されている。

遠心脱水機３０は、インク排水の固液分離を行うように構成されている。具体的には、遠心脱水機３０は、インク排水のｐＨが２．５以上６．２以下の範囲に調整され、かつ、インク排水に高分子凝集剤が添加された状態で、固液分離を行うように構成されている。より詳細には、遠心脱水機３０は、凝集剤が添加されていない状態でのインク排水のｐＨが２．５以上６．２以下の範囲に調整され、かつ、消泡剤が添加された後に、高分子凝集剤が添加された状態で、固液分離を行うように構成されている。

また、遠心脱水機３０は、インク排水および高分子凝集剤が連続的に供給されて固液分離を行うように構成されている。また、遠心脱水機３０では、ｐＨ調整により凝集された塊（フロック）が、高分子凝集剤によりさらに大きな塊（フロック）に凝集される。そして、フロックとなった固体成分と、液体成分（脱水ろ液）とが、遠心力により分離されるように構成されている。

ここで、図３〜図５を参照して、本実施形態による排水処理システム１を用いた場合のインク排水の固体成分の凝集メカニズム等について詳細に説明する。

ｐＨ調整タンク２０において凝集剤が添加されていない状態のインク排水に硫酸が添加されると、図３の中央の図に示すように、水素イオンが増加して、インク排水中の２つの固体粒子間の電解質濃度が変化すると考えられる。これにより、固体粒子の表面の電荷のバランスが変化し、２つの固体粒子間での引力と斥力とのバランスが崩れていく。つまり、２つの固体粒子間の力のバランスが不安定となり、引力の影響が強くなると考えられる。その結果、複数の固体粒子が凝集されていくことにより、インク排水中の固体成分が凝集されると考えられる。次に、インク排水に高分子凝集剤が添加されると、図３の右側の図に示すように、ｐＨ調整タンク２０において凝集された固体成分がさらに高分子凝集剤により大きく凝集される。具体的には、高分子凝集剤分子に含まれる活性基と、凝集された固体成分とが物理的および化学的な作用により結合される。これにより、インク排水中の固体成分がさらに大きな塊（フロック）に凝集される。そして、大きく凝集された塊（フロック）は、遠心脱水機３０において、遠心力により、外側に集められる。

また、インク排水の固体成分が凝集する際のスカムの発生メカニズムとしては、図３の固体成分の凝集メカニズムと同様に、インク排水に硫酸が添加されると、図４の中央の図に示すように、固体成分が凝集される。この際、泡（気泡）がインク排水中に存在すると、凝集された固体成分が泡に付着する場合がある。この状態で、インク排水に高分子凝集剤が添加されると、図４の右側の図に示すように、高分子凝集剤により、凝集された固体成分が泡を包含しながらさらに大きく成長する。これにより、泡を包含した固体成分が泡の浮力により浮上される。この場合、遠心分離機３０では、固体成分は、ろ液側に排出される。つまり、凝集させる際にインク排水中の泡を抑制することにより、効率よく固体成分を分離除去することが可能となる。

また、インク排水中の泡を消すメカニズムとしては、泡の表面は界面活性剤が疎水基を外側にして複数配置されていることから、この泡に親水部分と疎水部分とが混在している消泡剤が近づくことにより、図５の中央の図に示すように、泡の表面の界面活性剤の一部が消泡剤に置換される。そして、泡表面の界面活性剤が減ることにより、泡の表面の膜厚が減少し、図５の右側の図に示すように、限界まで薄くなった時点で泡が破裂する。これにより、インク排水中の泡が壊される。その結果、固体成分を凝集させる際に、泡を包含して凝集することを抑制して、スカムの発生を抑制することが可能である。

上記したメカニズムにより凝集されて分離された固体成分は、図１に示すように、脱水ケーキとしてコンテナ３１に排出されて貯められる。コンテナ３１に貯められた脱水ケーキは、廃棄物として定期的に処分される。また、分離された液体成分は、脱水ろ液としてろ液受水槽４０に送られる。なお、脱水ろ液は、ろ液受水槽４０に送られる際に、泡立ち抑制のために消泡剤が添加される。ろ液受水槽４０の脱水ろ液は、一次処理水槽５０に送られる。

ここで、本実施形態では、ろ液受水槽４０では、脱水ろ液の色およびにごりの状態をユーザが目視により確認することが可能に構成されている。なお、脱水ろ液の色およびにごりの状態は、ｐＨ調整タンクによるインク排水のｐＨの調整により変化する。また、ｐＨ調整タンク２０では、遠心脱水機３０による処理後の脱水ろ液の色が所定の色（たとえば、薄黄色）になるように、凝集剤が添加されていない状態での排水のｐＨが調整されるように構成されている。

すなわち、本願発明者が鋭意検討した結果、インク排水のｐＨと脱水ろ液の色およびにごりとの間に以下のような関係があることを見出し、その知見に基づいて、本実施形態では、ユーザの目視によりｐＨの調整を行っている。

具体的には、図６に示すように、脱水ろ液の色は、ｐＨ調整タンク２０のインク排水のｐＨが２．０付近では、紫になる。また、脱水ろ液は、ｐＨが高くなるにしたがって、紫からピンクに変化していく。そして、脱水ろ液は、ｐＨが４．５付近から黄色味がかってきて、ｐＨが５．３以上６．０以下付近で薄黄色になる。また、脱水ろ液は、ｐＨが５．５以上６．２以下付近になると白濁してくる。また、ｐＨが６．２を超える領域では、脱水ろ液の色は黒くなる。つまり、固体成分が分離されずに脱水ろ液に残っている状態となる。また、脱水ろ液のにごりの状態は、ｐＨが２．０付近では、粒子が多くにごっている。そして、ｐＨが大きくなるにしたがって、にごりが減ってくる。また、ｐＨが５．３以上６．０以下の領域では、脱水ろ液のにごりが無くなり、ほぼ透明となる。また、ｐＨが６．２以上になると脱水ろ液の色が黒くにごる。この場合、たとえば、ろ液受水槽４０（遠心脱水機３０による処理後）の脱水ろ液の色が薄黄色になるように、インク排水のｐＨがｐＨ調整タンク２０で調整される。

一次処理水槽５０では、遠心脱水機３０により固液分離された脱水ろ液が貯留されるように構成されている。また、一次処理水槽５０には、図１に示すように、水位計５０１と、ポンプ５０２とが設けられている。水位計５０１は、一次処理水槽５０内の脱水ろ液の水位を検知するように構成されている。ポンプ５０２は、一次処理水槽５０の脱水ろ液を定量供給槽６０に送るように構成されている。

次に、本実施形態による排水処理システム１の２次処理部１ｂの各構成要素（定量供給槽６０、苛性ソーダ槽６１、曝気槽７０、ＭＢＲ曝気槽７１、オゾン反応塔８０、および、活性炭吸着塔９０）の詳細について説明する。

定量供給槽６０は、下流の生物処理装置（曝気槽７０およびＭＢＲ曝気槽７１）に送られる脱水ろ液の量が一定になるように調整するために設けられている。また、定量供給槽６０は、脱水ろ液の温度を調整するとともに、脱水ろ液の溶存酸素量（ＤＯ）を増加させるように構成されている。また、定量供給槽６０は、生物処理装置（曝気槽７０およびＭＢＲ曝気槽７１）に送られる脱水ろ液のｐＨを調整するように構成されている。

また、定量供給槽６０には、図１に示すように、ヒータ６０１と、フォームジェット６０２と、ｐＨ計６０３と、水位計６０４と、ポンプ６０５とが設けられている。ヒータ６０１は、定量供給槽６０の脱水ろ液の温度が２５℃以上になるように温めるように構成されている。これにより、脱水ろ液の生物処理に最適な温度で脱水ろ液を生物処理装置（曝気槽７０）に送ることが可能である。フォームジェット６０２は、定量供給槽６０の脱水ろ液の溶存酸素量を増加させるために、エアを脱水ろ液内に吐出するように構成されている。

ｐＨ計６０３は、定量供給槽６０内の脱水ろ液のｐＨを検出するように構成されている。水位計６０４は、定量供給槽６０内の脱水ろ液の水位を検知するように構成されている。ポンプ６０５は、脱水ろ液を定量供給槽６０から曝気槽７０に送るように構成されている。

苛性ソーダ槽６１は、定量供給槽６０に添加する苛性ソーダ（水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ））水溶液を貯留するように構成されている。また、苛性ソーダ槽６１には、図１に示すように、ポンプ６１１が設けられている。ポンプ６１１は、定量供給槽６０に苛性ソーダ水溶液を送るように構成されている。また、ポンプ６１１は、定量供給槽６０のｐＨ計６０３の検出結果に基づいて、定量供給槽６０内の脱水ろ液が設定されたｐＨになるように苛性ソーダ水溶液を送るように構成されている。具体的には、ポンプ６１１は、ｐＨ計６０３により検出されたｐＨが設定されたｐＨより低い場合に苛性ソーダ水溶液を定量供給槽６０に送るように構成されている。なお、定量供給槽６０の脱水ろ液のｐＨの設定値は、曝気槽７０の脱水ろ液のｐＨが、６．５以上８．０以下の範囲になるように設定されている。

曝気槽７０およびＭＢＲ曝気槽７１は、遠心脱水機３０による処理後の脱水ろ液を活性汚泥により生物処理を行うように構成されている。曝気槽７０には、定量供給槽６０からポンプ６０５により脱水ろ液が送り込まれる。この際、脱水ろ液が泡立つようであれば、曝気槽７０の脱水ろ液に消泡剤が添加される。また、硝化菌の増殖により硝酸が発生（ｐＨが低下）している場合、曝気槽７０の脱水ろ液に硝化抑制剤が添加される。また、曝気槽７０には、図１に示すように、水位計７０１と、エアレータ７０２と、エアリフトポンプ７０３とが設けられている。

水位計７０１は、曝気槽７０内の脱水ろ液の水位を検知するように構成されている。曝気槽７０内の脱水ろ液の量（水位）が所定の量に達すると、ポンプ６０５が停止されて曝気槽７０への脱水ろ液の供給が停止される。エアレータ７０２は、曝気槽７０の脱水ろ液にエアを供給するように構成されている。これにより、曝気槽７０の活性汚泥に酸素が供給されるとともに、脱水ろ液および活性汚泥が混合される。エアリフトポンプ７０３は、エアを送り込むことにより、曝気槽７０の脱水ろ液をＭＢＲ曝気槽７１に送るように構成されている。

ＭＢＲ曝気槽７１は、曝気槽７０により１段目の生物処理が行われた脱水ろ液に対して活性汚泥により２段目の生物処理を行うように構成されている。また、ＭＢＲ曝気槽７１には、メタノールが供給されるように構成されている。これにより、曝気槽７０による１段目の生物処理の際に消費されたＢＯＤ源が補給され、ＭＢＲ曝気槽７１の脱水ろ液中のＢＯＤとＣＯＤとのバランスが調整される。その結果、ＭＢＲ曝気槽７１の活性汚泥（微生物）により、ＢＯＤとともにＣＯＤを効率的に低減させることが可能である。

また、ＭＢＲ曝気槽７１には、図１に示すように、汚泥返送ポンプ７１１と、膜部材７１２と、エアレータ７１３と、水位計７１４と、ポンプ７１５とが設けられている。汚泥返送ポンプ７１１は、ＭＢＲ曝気槽７１内の活性汚泥を曝気槽７０または原水槽１０に返送するように構成されている。ＭＢＲ曝気槽７１の活性汚泥は、通常は弁７２１を介して曝気槽７０に返送される。また、ＭＢＲ曝気槽７１の活性汚泥は、所定のタイミング（たとえば、１週間に数回）で、弁７２２を介して原水槽１０に返送される。つまり、弁７２１および７２２の開閉が制御されて、ＭＢＲ曝気槽７１の活性汚泥が、曝気槽７０または原水槽１０に返送される。

膜部材７１２は、中空糸膜や平膜などを含み、ＭＢＲ曝気槽７１内の脱水ろ液をろ過して固液分離するように構成されている。エアレータ７１３は、ＭＢＲ曝気槽７１の脱水ろ液にエアを供給するように構成されている。これにより、ＭＢＲ曝気槽７１の活性汚泥に酸素が供給されるとともに、脱水ろ液および活性汚泥が混合される。水位計７１４は、ＭＢＲ曝気槽７１内の脱水ろ液の水位を検知するように構成されている。ＭＢＲ曝気槽７１内の脱水ろ液の量（水位）が所定の量に達すると、エアリフトポンプ７０３が停止されてＭＢＲ曝気槽７１への脱水ろ液の供給が停止される。ポンプ７１５は、ＭＢＲ曝気槽７１の膜部材７１２によりろ過された脱水ろ液をオゾン反応塔８０に送るように構成されている。

オゾン反応塔８０は、オゾン（Ｏ₃）により、脱水ろ液を処理するように構成されている。具体的には、オゾン反応塔８０は、オゾンにより、脱水ろ液のＢＯＤ源およびＣＯＤ源を酸化して、ＢＯＤおよびＣＯＤを低減するように構成されている。オゾン反応塔８０により処理された脱水ろ液は、活性炭吸着塔９０に送られる。

活性炭吸着塔９０は、活性炭により、脱水ろ液中の不純物を吸着して除去するように構成されている。活性炭吸着塔９０により処理された脱水ろ液は、トイレ用や散水用の再利用水として排出される。

本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態では、上記のように、凝集剤が添加されていない状態で、インク排水のｐＨが２．５以上６．２以下の範囲になるように調整することにより凝集を行うｐＨ調整タンク２０を設けることによって、凝集剤が添加されていない状態で、インク排水を酸性にしてインク排水中に浮遊している固体成分（粒子）を容易に凝集することができる。これにより、凝集剤を添加することなくｐＨ調整のみによって凝集を行うことができるので、その分、凝集剤の添加量を減少させることができる。また、ｐＨ調整により凝集を行ったインク排水にさらに高分子凝集剤を添加することにより、固体成分が効果的に凝集されて、固液分離により固体成分をインク排水から容易に取り除くことができる。さらに、インク排水のｐＨが２．５以上６．２以下の範囲に調整され、かつ、インク排水に高分子凝集剤が添加された状態で、固液分離を行う遠心脱水機３０を設けることによって、遠心力により重力以上の力を作用させて高分子凝集剤により凝集された固体成分をインク排水から分離することができるので、凝集沈降に比べて固液分離の時間を短縮することができる。これらの結果、凝集剤の添加量が増加するのを抑制しながら、固液分離の時間を短縮することができる。

また、本実施形態では、上記のように、凝集剤が添加されていない状態で、インク排水のｐＨが５．３以上６．２以下の範囲になるように調整されるように構成する。このように、インク排水のｐＨを５．３以上６．２以下の範囲になるように調整することによって、より確実にインク排水特有の固体成分を凝集することができる。

また、本実施形態では、上記のように、遠心脱水機３０による処理後の脱水ろ液の色が所定の色になるように、凝集剤が添加されていない状態でのインク排水のｐＨが調整されるように構成する。これにより、脱水ろ液の色を確認するだけでインク排水のｐＨを微調整することができるので、固体成分が凝集する最適なｐＨになるようにインク排水のｐＨを調整する作業を極めて簡便に行うことができる。

また、本実施形態では、上記のように、凝集剤が添加されていない状態でのインク排水に対して、ｐＨが調整され、かつ、消泡剤が添加された後に、高分子凝集剤が添加された状態で、遠心脱水機３０により固液分離を行うように構成する。これにより、消泡剤によりインク排水中に気泡が形成されるのを抑制することができるので、固体成分が凝集する際に気泡を包含して浮上するのを抑制することができる。これにより、インク排水から固体成分を容易に分離することができる。

また、本実施形態では、上記のように、ｐＨが調整されたインク排水がｐＨ調整タンク２０から遠心脱水機３０に送られるのと並行して、高分子凝集剤が遠心脱水機３０に送られるように構成する。これにより、高分子凝集剤をインク排水に添加した後、インク排水と高分子凝集剤とを混合する混合槽を設ける必要がないので、その分、排水処理システム１が大型化するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、凝集剤が添加されていない状態で、インク排水に硫酸が添加されることにより、インク排水のｐＨが調整されるように構成する。これにより、硫酸を添加することにより、インク排水のｐＨを２．５以上６．２以下の酸性の範囲に容易に調整して、固体成分を容易に凝集させることができる。

また、本実施形態では、上記のように、インク排水に対して混合後の割合が約０．０３体積％以上約０．０７体積％以下の割合で高分子凝集剤が添加された状態で遠心脱水機３０により固液分離を行うように構成する。これにより、インク排水に対して混合後の割合が約０．０３体積％以上約０．０７体積％以下の割合で添加された高分子凝集剤により、ｐＨが２．５以上６．２以下の範囲になるように調整されて凝集された固体成分をさらに大きく成長させることができる。その結果、大きく成長したインク排水特有の固体成分をインク排水から容易に分離することができる。

また、本実施形態では、上記のように、インク排水に対して混合後の割合が約０．２５体積％以下の割合で消泡剤が添加された後に高分子凝集剤が添加された状態で遠心脱水機３０により固液分離を行うように構成する。これにより、インク排水に対して約０．２５体積％以下の割合で添加された消泡剤により、気泡の形成を確実に抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、遠心脱水機３０による処理後の脱水ろ液を生物処理する曝気槽７０およびＭＢＲ曝気槽７１を設ける。これにより、遠心脱水機３０により固体成分が分離された後の脱水ろ液を曝気槽７０およびＭＢＲ曝気槽７１により処理することにより、インク排水のＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）およびＣＯＤ（化学的酸素要求量）を容易に低下させることができる。

次に、図７を参照して、図１に示した本実施形態による排水処理システム１を用いて実際にインク排水に対して水処理を行った実験結果（本発明の一実施例によるＣＯＤの減少結果）について説明する。

図７に示すように、原水槽１０のインク排水のＣＯＤは、３４００ｍｇ／Ｌであった。このインク排水に対して、１次処理として、ｐＨ調整タンク２０によるｐＨの調整後、高分子凝集剤を添加して、遠心脱水機３０により固液分離を行った後の脱水ろ液のＣＯＤは、６４９ｍｇ／Ｌとなった。つまり、脱水ろ液は、原水に比べてＣＯＤが８１％除去された（減少した）。そして、この脱水ろ液に対して、２次処理として、曝気槽７０およびＭＢＲ曝気槽７１により生物処理を行った後の脱水ろ液のＣＯＤは、１２９ｍｇ／Ｌとなった。つまり、生物処理後の脱水ろ液は、生物処理前の脱水ろ液に比べてＣＯＤが８０％除去された（減少した）。そして、生物処理後の脱水ろ液に対して、オゾン反応塔８０によりオゾン処理を行った後の脱水ろ液のＣＯＤは、８９ｍｇ／Ｌとなった。つまり、オゾン処理後の脱水ろ液は、生物処理後の脱水ろ液に比べて４０ｍｇ／ＬだけＣＯＤが低減した。そして、オゾン処理後の脱水ろ液に対して、活性炭吸着塔９０による活性炭処理を行った後の脱水ろ液のＣＯＤは、１５ｍｇ／Ｌとなった。つまり、活性炭処理後の脱水ろ液は、オゾン処理後の脱水ろ液に比べて７４ｍｇ／ＬだけＣＯＤが低減した。

上記のように、本発明の排水処理システムを用いることにより、インク排水のＣＯＤを効果的に減少させることができることが分かった。特に、１次処理部１ａによる１次処理（ｐＨ調整、高分子凝集剤添加および遠心脱水）によって、ＣＯＤを３４００ｍｇ／Ｌから６４９ｍｇ／Ｌに大幅に減少させることが可能である点を確認することができた。

なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、本発明をインク排水の処理を行う排水処理システムに適用する例を示したが、インク排水以外の排水を処理する排水処理システムに本発明を適用してもよい。

また、上記実施形態では、脱水ろ液の色が所定の色になるようにインク排水のｐＨが調整される構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、脱水ろ液の色およびにごりが所定の状態になるようにインク排水のｐＨを調整する構成であってもよい。たとえば、脱水ろ液が所定の色になり、にごりが略ない状態になるようにインク排水のｐＨを調整してもよい。

また、上記実施形態では、ｐＨ調整タンクにおいて消泡剤が添加される構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ｐＨ調整タンクに消泡剤を添加しない構成であってもよい。

また、上記実施形態では、ｐＨ調整タンクに硫酸を添加することにより排水のｐＨを調整する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ｐＨ調整タンクに硫酸以外の酸を添加することにより排水のｐＨを調整してもよい。たとえば、硝酸や塩酸などをｐＨ調整タンクに添加することにより排水のｐＨを調整してもよい。

また、上記実施形態では、曝気槽およびＭＢＲ曝気槽による２段階の生物処理を行う構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、１段階の生物処理を行う構成でもよいし、３段階以上の生物処理を行う構成であってもよい。

１ 排水処理システム
１ａ １次処理部
１ｂ ２次処理部
１０ 原水槽
２０ ｐＨ調整タンク
２１ 硫酸槽
２２ 高分子凝集剤溶解槽
３０ 遠心脱水機
４０ ろ液受水槽
５０ 一次処理水槽
７０ 曝気槽（生物処理装置）
７１ ＭＢＲ曝気槽（生物処理装置）

Claims (8)

1. 凝集剤が添加されていない状態で、排水のｐＨが４．５以上６．２以下の範囲になるように調整することにより凝集を行うｐＨ調整タンクと、
   前記排水のｐＨが４．５以上６．２以下の範囲に調整され、かつ、前記排水に高分子凝集剤が添加された状態で、固液分離を行う遠心脱水機とを備え、
   前記排水は、インク排水である、排水処理システム。
2. 前記ｐＨ調整タンクは、凝集剤が添加されていない状態で、前記インク排水のｐＨが５．３以上６．２以下の範囲になるように調整されるように構成されている、請求項１に記載の排水処理システム。
3. 前記ｐＨ調整タンクは、前記遠心脱水機による処理後の脱水ろ液の色が所定の色になるように、凝集剤が添加されていない状態での前記排水のｐＨが調整されるように構成されている、請求項１または２に記載の排水処理システム。
4. 前記遠心脱水機は、凝集剤が添加されていない状態での前記排水に対して、ｐＨが調整され、かつ、消泡剤が添加された後に、前記高分子凝集剤が添加された状態で、固液分離を行うように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の排水処理システム。
5. ｐＨが調整された前記排水が前記ｐＨ調整タンクから前記遠心脱水機に送られるのと並行して、前記高分子凝集剤が前記遠心脱水機に送られるように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の排水処理システム。
6. 前記ｐＨ調整タンクは、凝集剤が添加されていない状態で、前記排水に硫酸が添加されることにより、前記排水のｐＨが調整されるように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の排水処理システム。
7. 前記遠心脱水機による処理後の脱水ろ液を生物処理する生物処理装置をさらに備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の排水処理システム。
8. 凝集剤が添加されていない状態で、排水のｐＨを４．５以上６．２以下の範囲になるように調整することにより凝集を行うステップと、
   前記排水のｐＨが４．５以上６．２以下の範囲に調整され、かつ、前記排水に高分子凝集剤を添加した状態で、遠心脱水機により固液分離を行うステップとを備え、
   前記排水は、インク排水である、排水処理方法。

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