JPS591120B2 - 有機性排水の高度処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は生物難分解性有機性物質を含有する排水処理の
方法に関するものであり、更に詳しくは生物難分解性有
機性物質を含有する排水中の生物難分解性有機物質並び
に色度成分の除去を主目的とする新規な処理法に関する
ものである。

近年、閉鎖水域への排水規制は富栄養化対策の見地から
特に窒素、燐等の成分と同時に化学的酸素要求量（以下
ＣＯＤＭ、と略す）も１０ｐ−以下であることが要求さ
れ又排水基質の総量規制の導入と相俟って早急に除去技
術の確立が望まれている。

通常、有機性排水の処理に用いられる生物学的処理方式
では、その性質上生物学的酸素要求量（以下ＢＯＤ、と
略す）は低下するものの、有機性排水中に含有される生
物難分解性物質に起因するＣＯＤＭｎに対しては無力で
あり、かつ生物代謝の結果排出される老廃物質の蓄積の
ため、ＢＯＤ、に比してＣＯＤＭｏは高水準に維持され
るので有機性排水のＣＯＤＭｎ処理を難しくしている。

例えば、廃棄物埋立処理場浸出汚水についてみれば、生
ごみ埋立あるいは不燃物埋立て後、長期間に亘り埋立て
層内で廃棄物中の有機物質は嫌気性あるいは好気性分解
を受ける結果、廃棄物理立処理場浸出汚水中に含有する
有機物質は一部生物易分解性有機物質を含む他は、生物
難分解性物質あるいは生物代謝の結果排出される老廃物
質であるムコ多糖体、フミン酸、フルボ酸等の有機高分
子化合物がほとんどで、有機汚濁負荷量が高くかつ黒又
は褐色に着色しており、生物学的処理法のみでは高度に
浄化することは不可能である。

一方、コークス工場あるいは都市ガス製造工場から石炭
乾留に伴ない、石炭中の水分が凝縮水として排水される
ガス液の処理法としては生物学的処理法が用いられ、フ
ェノールと同時にシアン等の生物分解性物質が除去され
ているが、ガス液中に含まれる生物難分解性物質あるい
は生物代謝の結果排出される生物代謝老廃物質等の有機
高分子化合物を多量に残留し、有機物汚濁負荷量が高く
かつ褐色に着色しており、生物学的処理法のみでは高度
に浄化することは不可能である。

以上例をあげたよらに廃棄物理立場浸出汚水、下水、し
尿あるいは各種産業から排出される有機性排水の処理方
法として、通常は生物学的処理法が設備費、ランニング
コストの低床さから利用されているが、生物易分解性物
質の処理方法としては優れているものの、当然のことな
がら生物難分解性物質の処理及び生物代謝の結果生成さ
れる老廃物質の蓄積のため、有機性排水の高度処理方法
として必ずしも満足するものではない。

生物難分解性物質あるいは生物代謝老廃物質を含む排水
の処理方法として各種処理方法が開発されているが、そ
の中で代表的なものとして活性炭吸着法及びオゾン酸化
法がある。

これ等の方法は汚濁負荷量の高い排水処理に於ては大規
模な設備、膨大なランニングコストがかかる一方、処理
技術上の本質にかかわる問題を含んでいる。

つまり、活性炭吸着法では生物学的処理水に蓄積してい
る生物代謝老廃物質が糖蛋白、フミン酸、フルボ酸等の
分子量数千〜致方に達する有機高分子化合物であるため
、活性炭中の細孔への拡散、吸着が著しく悪く有機物除
去効果が低い。

オゾン処理法は排水中の有機高分子化合物を酸化分解し
、一部ＣＯＤＭｎを低下させるものの、その処理効果は
低く酸化分解の過程で生成した低分子有機化合物は生物
易分解性物質に転換され、ＢＯＤ５を増大させる欠陥を
有することが認められ、両方式共に実用上大きな問題に
なっている。

本発明者らはかかる状況下に於て鋭意研究を重ねた結果
、有機性排水中の懸濁物質、有機物質並びに色度成分を
同時にかつ高度に除去し得る優れた方法を見出し、本発
明を完成するに至った。

本発明の方法は具体的には次の工程から成り立っている
。

すなわち（１）生物難分解性有機物質を含有する有機性
排水に鉄塩触媒及び過酸化水素を加えて生物難分解性有
機物質を酸化分解したのち、アルカリを加えｐ）１３乃
至５．５の範囲で水酸化第２鉄と共に、未分解の生物難
分解性有機物質を析出分離する第１工程 （２）第１工程処理水をアルカリで中和して中性にした
のち、沖過し涙液中の有機物質並びに色度成分を活性炭
を用いて吸着除去する第２工程から成ることを特徴とす
る有機性排水の高度処理方法に関するものであって、本
発明は、中性あるいはアルカリ性で凝集したのち活性炭
吸着する従来方法に比較して、以下の如き顕著な効果を
奏する。

（１）分子量数千〜致方の有機高分子化合物、つまり生
物難分解性物質、生物代謝老廃物質等が酸性下で水酸化
第２鉄フロツクと共に除去されるため、活性炭吸着性が
著しく改善され処理限界が大巾に向上する。

（２）前記分子量数千〜致方の高分子化合物が酸化分解
され、低分子化されると共に構造的な変化を受は活性炭
細孔内への拡散、吸着性が改善され、有機物の吸着量が
増大する。

（３）活性炭使用量が減少するため、ランニングコスト
が大巾に低下する。

（４）設備がコンパクト化され、安価である。

以下本発明の実施の態様を詳細に説明する。

本発明の対象となる有機性排水としては、廃棄物埋立処
理場浸出汚水、下水、し尿、集塵水並びにピット汚水等
の焼却工場排水及び有機性工場排水が好適であり、有機
性排水中に生物易分解性の糖類、脂肪酸類、蛋白、アミ
ノ酸類等及び水溶性有機物質を含む場合には、あらかじ
め活性汚泥法、散水沖床法、回転円盤法あるいは嫌気性
消化等の生物学的処理法を用いて、ＢＯＤ５を１００ｆ
ｌｌ）Ｉｎ以下まで極力低下させておくことが、鉄塩触
媒、過酸化水素、活性炭等の薬剤使用量を減少させるた
めに必要である。

また、排水中に多量の炭酸アンモニウム等を含み緩衝性
が高い場合には、本発明による酸化処理を行なう前に、
生物学的脱窒、不連続点塩素処理、イオン交換、ゼオラ
イト吸着等によりアンモニア性窒素を除去しておくかあ
るいは鉄塩触媒と過酸化水素の添加後に、ｐＨが２乃至
４の範囲になるようにあらかじめ鉱酸、詳しくは硫酸、
塩酸等で中和処理することが必要である。

次に本発明の第１工程について詳しく説明する。

生物難分解性物質を含有する有機性排水に、必要に応じ
前述の如き前処理を行ったのち、鉄塩触媒及び過酸化水
素を添加する。

鉄塩触媒は硫酸第１鉄、塩化第１鉄等の第１鉄塩、硫酸
第２鉄、塩化第２鉄、ポリ硫酸鉄等の第２鉄塩あるいは
その水溶液であり、硝酸第１鉄、硝酸第２鉄等は酸化触
媒作用は十分期待できるものの、処理水の富栄養化等を
考慮して特別の場合以外は用いられず、通常は触媒活性
度が高く価格が低降である硫酸第１鉄が用いられる。

鉄塩は、排水中で過酸化水素と反応して強力な酸化力を
有する水酸基ラジカルを生、成すると共に加水分解して
反応至適のｐＨ４以下になる。

酸化触媒としての鉄塩の添加量は、有機物質の種類、濃
度、過酸化水素の注入量並びに反応時間により決定する
ことが可能であるが、添加量を増すにつれてその効果は
増大し、通常は鉄原子換算で１００卿乃至１１０００ｐ
Ｉ）の範囲で添加される。

過酸ｆヒ水素の添加量は特に限定はないが、排水中の有
機物質の種類、濃度及び処理目標等により決定されるが
、通常は水中のＣＯＤＭ、量に対し０．１乃至２倍の範
囲で添加される。

反応時間は排水中の有機物質の種類、反応温度、鉄塩触
媒量並びに過酸化水素量により異なり、例えば廃棄物埋
立処理場浸出汚水の如くごく短時間で反応を完結する場
合あるいはフェノールの如く長時間を要するものを含め
５分乃至２４時間で完結する。

反応温度は高い程、迅速に効率良く反応する傾向がある
が、常温に於ても十分本発明の目的は達せられるので特
に限定されるものではない。

酸化反応処理水にはアルカリ剤あるいは必要に応じ還元
剤が添加される。

酸化分解処理水中に未反応の過酸化水素か残留する場合
は、過酸化水素が過マンガン酸カリウムで酸化され、見
掛けのＣＯＤＭｎ値を異常に高くする。

この未反応の過酸化水素の分解剤として、通常は還元力
が強くかつ過酸化水素と反応してＦ ｅ（１１０イオン
に酸化されかつアルカリを添加することにより容易に析
出可能な水酸化第２鉄を生ずる硫酸第１鉄、塩化第１鉄
が用いられる。

酸化反応処理水中に未反応の過酸化水素の残留が無い場
合には、単にアルカリ剤を添加してｐＨを３乃至５．５
に調整して未反応の生物難分解性高分子物質、生物代謝
老廃物質、懸濁物質並びに色度成分を水酸化第２鉄フロ
ツクと共に析出させて除去する。

水酸化第２鉄のフロックを分離する時のｐＨは３乃至５
．５に保つことが重要で、特にｐＨは４乃至５が好まし
くこの範囲外のｐＨでは前記有機物質並びに色度の除去
効果は著しく低下する。

中和に用いるアルカリ剤は苛性ソーダ、苛性カリ、消石
灰、生石灰等のアルカリであれば良いが、スラッジの沈
降性、価格等を考慮して、消石灰が用いられ、中和に要
する時間も１乃至２０分で十分完了する。

有機物質並びに色度成分と共に析出した水酸化第２鉄フ
ロツクは凝集助剤の添加によりフロックを増大させたの
ち、沈澱あるいは浮上分離により処理水が分離されて第
２工程に送られ、更に浄化される訳であるが、本工程処
理水は鉄塩の存在下に過酸化水素で酸化分解されると共
に未分解の生物代謝老廃物質並びに色度成分は水酸化第
２鉄フロツクと共に析出凝集されるので処理効果は高く
かつ活性炭吸着性を悪化させる高分子物質が除去される
ため第２工程の処理が容易になる。

析出凝集後に分離されたスラッジは必要に応じ濃縮され
た後炭酸カルシウム等のＣａ２＋イオンが添加されて中
性にしたのち脱水処分される。

次に本発明の第２工程について詳細に説明する。

第１工程で固液分離された処理水は中和、濾過されたの
ち、活性炭によって吸着処理される。

第１工程処理水の中和に用いられるアルカリは排水中の
８０４′−イオン等と結合して不溶解性のＣａＳＯ４・
２Ｈ２０結晶の生成が起る可能性があるのでＣａ２＋イ
オンは用いられず苛性ソーダを用いるのが普通である。

中和処理水はアンスラサイト、砂等を用いた濾過機に導
入されて懸濁物質を除去したのち、活性炭吸着されて有
機物質並びに色度成分が吸着除去される。

活性炭吸着は粉末活性炭を使用して攪拌された槽内で懸
濁状態で吸着させる方法あるいは粒状活性炭を充填した
吸着塔方式を用いることができるが、一般的には活性炭
の分離や再生使用が容易な粒状活性炭を用いた吸着塔方
式が用いられる。

活性炭は各原料より製造された木炭系、ヤシ殻系、石炭
系の破砕炭あるいは球状に加工したもの等従来重要視し
ていた活性炭細孔分布（ことられれず選定することがで
きる。

その理由は第１工程で活性炭吸着性の悪い高分子有機化
合物、つまり生物難分解性物質及び生物代謝老廃物質が
除去されあるいは酸化分解された結果、活性炭吸着量が
大巾に増加したものと推定される。

活性炭吸着塔の通水速度はＬ Ｖ ０．１〜２０ｍ／Ｈ
ｒの範囲で処理性は良好であり、通常は処理の安定性、
経済性を考慮してＬＶ１〜１０ｍ／Ｈｒで操作される。

かくして有機物質並びに色度成分が完全に除去され、極
めて安定した処理水が得られ、放流される。

以上説明した如く本発明によれば、従来処理が著しく困
難であった有機高分子物質、つまり生物難分解性物質、
生物代謝老廃物質を始めとする有機物質並びに色度成分
が第１工程で有機性排水から除去される結果、活性炭吸
着性が著しく改善された状態で吸着操作が行なわれ、従
って排水中の有機物質の高度処理を極めて安定なものに
することができる。

又通常、前処理きして使用される生物学的脱窒法で有機
性排水中の窒素成分を除去し、かつ本発明に従って生物
難分解性物質の処理、脱燐等の処理を合せて行なえば富
栄養化を完全に防止した処理水が得られるので、本発明
は排水の高度処理方法として産業界に稗益するところが
極めて犬である。

次に実施例をあげて、本発明の方法をさらに具体的；こ
説明するが本発明はこれらの実施例によって限定される
ものではない。

比較例 Ｉ ＣＯＤＭｎｌ ５６ｐｐｍである廃棄物理立場浸出汚水
の生物学的硝化脱窒処理水に対し、ＦｅＣｅ３を鉄原子
換算で２００ｐ−隘加し、苛性ソーダにてｐＨを７に調
整して水酸化第２鉄フロツクを析出させ、これに高分子
凝集剤を１ｐ声加え、水酸化第２鉄フロツクを沈降分離
した。

処理水の水質はＣＯＤＭｎ８８ｐｐｍ、色度１８７°で
あり、このゲルクロマトグラムは第３図ａの如くなった
。

次に、この処理水に粒径を７４μ以下に粉砕した活性炭
を５０〜５０００ｐ−の間で数段階に量を変化させて添
加し、２４時間攪拌して飽和吸着に至らしめ、その後活
性炭を沖紙で戸別し、涙液についてＣＯＤＭｎの測定を
行った。

この結果を吸着等混線さして第１図ａに示す。

比較例 ２ ＣＯＤＭｎが１８０〜１４０；）Ｉ）ｆｉｔの間にある
廃棄物理立場浸出汚水の生物学的硝化脱窒処理水に対し
、Ｆ ｅ Ｃｅｓを鉄原子換算で２００ｐｐｆｆｉ添加
し、消石灰にてｐＨを７に調整して水酸化第２鉄フロツ
クを析出させ、これに高分子凝集剤を１隅加えて水酸化
第２鉄フロツクを沈降分離した。

処理水”Ｃ’ＯＤＭｎは９０〜８５ｐｐＩｎの間であり
平均８８．４ｐｐｍであった。

この処理水を活性炭カラム（カラム径：３０ｍｍ。

活性炭充填層高１３００ｍｍ）にＬＶ２．８ｍ／Ｈｒの
通水速度で５００時間にわたって通水処理を行った。

この結果を第２図ａに示す。実施例 １ 比較例１と同じ廃棄物理立場浸出汚水の生物学的硝化脱
窒処理水に対し、ＦｅＳＯ４を鉄原子換算で２００ｐｐ
Ｉ１１１Ｈ２０２を有効醗素換算で２００ｐＩ）Ｉｌｌ
添加し、硫酸にてｐＨを２．８に調整し、ゆるやかζこ
攪拌しながら４時間反応させ、苛性ソーダにてｐＨを４
に調整して水酸化第２鉄フロツクを析出させ高分子凝集
剤を１ｐｐ１１１加え、水酸化第２鉄フロツクを沈降分
離した処理水の水質はＣＯＤＭ、 ３０．６ｐＩ）ｆｆ
１１色度３９°であり、ゲルクロマトグラムは第３図す
の如くなった。

この処理水を比較例１と同一条件、同一方法で活性炭吸
着処理を行った。

この結果を吸着等温線として第１図すに示す。

実施例 ２ 比較例２と同じ廃棄物理立場浸出汚水の生物学的硝化脱
窒処理水に対して、実施例１と同一条件、同一方法にて
鉄塩触媒及び過酸化水素を用いて酸化分解処理を行った
。

処理水のＣＯＤＭｎは２７〜３４ｐｐＨｌであり平均３
１卿であった。

この処理水に対して比較例２と同一条件、同一方法で活
性炭のカラム通水処理を行った。

この結果を第２図すに示す。

実施例 ３ 茶事し尿処理場の活性汚泥処理水（ＣＯＤ ２４０ｍｇ
／ｅ）について、ＦｅＳＯ４を鉄原子換算で２００ｒｒ
Ｌｇ／ｅ、Ｈ２Ｏ２を有効換算で５０ｍｇ／ｅ添加し、
硫酸にてｐＨを３に調整し、ゆるやかに攪拌しながら１
０分間反応させ、苛性ソーダにてｐＨを４に調整して水
酸化第２鉄フロツクを析出させ高分子凝集剤を１ｍｇ／
ｅ加え、水酸化第２鉄フロツクを沈降分離し、この上澄
水を苛性ソーダにてｐＨ７に調整した。

この処理水（ＣＯＤ５５ｍｇ／ｌ）を比較例１と同一条
件、同一方法で活性炭吸着処理を行った。

この結果を吸着等混線表して第４図のａに示す。

同じ、し民活性汚泥処理水について、Ｆｅ（４を鉄原子
換算で３００ ｍｆ！／ｅ添加し、苛性ソーダにてｐＨ
４に調整して高分子凝集剤を１ｍｇ／ｇ加えたのち、水
酸化第２鉄フロツクを沈降分離した。

この処理水（ＣＯＤ５２ｍｇ／ｅ）を比較例１と同一条
件、同一方法で活性炭吸着処理を行った。

この結果を吸着等温線として第４図のｂに示す。

このようにｐＨ４で凝集したのち活性炭処理する方法す
に比較して本発明の方法ａでは活性炭の平衡吸着量が約
２倍多くなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、比較例１及び実施例１における吸着等温線を
表わす図であり、第１図ａは比較例１の場合を示し、第
１図すは実施例１の場合を示すものである。 第２図は、比較例２及び実施例２における通水時間と処
理水ＣＯＤＭｎとの関係を表わす図であり、第２図ａは
比較例２の場合を示し、第２図すは実施例２の場合を示
すものである。 第３図ａは、比較例１におけるｐＨ７でのＦｅＣｅ３に
よる凝集処理水のゲルクロマトグラムを表わす図であり
、第３図すは本発明になる実施例１の第１工程処理水の
ゲルクロマトグラムを表わす図、第４図は活性吸着等温
線を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 生物難分解性有機物質を含有する有機性排水に鉄塩
   触媒及び過酸化水素を加えて生物難分解性有機物質を酸
   化分解したのち、アルカリを加えｐＨ３乃至５．５の範
   囲で水酸化第２鉄と共に、未分解の生物難分解性有機物
   質を析出分離する第１工程２ 第１工程処理水をアルカ
   リで中和して中性にしたのち、濾過し泥液中の有機物質
   並びに色度成分を活性炭を用いて吸着除去する第２工程
   からなることを特徴とする有機性排水の高度処理法。