JPWO2016190388A1 - 廃水の処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2015年5月27日に日本に出願された特願2015−107637号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
しかし、糞尿を多く含む畜産系の有機性廃水や、大規模な工場から排出される有機性廃水の処理は、負荷の変動が激しい。そのため、正常に稼動させるための運転条件が複雑であったり、メンテナンスが困難となったり、多大な労力が必要になる。また、畜産系の有機性廃水の多くは、廃水中のBODおよびCODが高く、処理時間が長くなることや、曝気槽の容積増大により運転コストや建設コストが高くなることが問題視されている。
人工湿地には、湿地表面を水が流れる表面流式人工湿地と、湿地内部を水が流れる伏流式人工湿地がある。伏流式の人工湿地は、湿地内に濾床として詰められた砂利等の濾材による濾過効果が得られるため、表面流式に比べて面積当たりの浄化能が高いという特長がある。そのため、活性汚泥法と比較して、低環境負荷かつ低労力な浄化処理方法として、ヨーロッパを始めとして世界中に普及しつつある。
そして、有機性廃水を順次に流通させるように第1の伏流式垂直流湿地と、第2の伏流式垂直流湿地と、伏流式水平流湿地とを備え、第1及び第2の伏流式垂直流湿地において好気的な浄化を行い、伏流式水平流湿地において嫌気的な浄化を行う伏流式人工湿地システムの提案がなされている(特許文献1)。
また、BODおよびCODが高い有機性廃水では、人工湿地の負荷が高くなるため、湿地の必要面積の拡大や必要段数の増加により、設備全体で広大な面積が必要になる。そのため、人工湿地の設備を設置できる場所や地域が限定されるという問題が生じることになる。
[1]廃水に高分子凝集剤を添加して凝集フロックを形成させる凝集フロック形成工程と、前記凝集フロックを固液分離して分離水を得る固液分離工程と、人工湿地を使用して前記分離水を浄化する浄化工程とを含む、廃水の処理方法。
[2]前記凝集フロック形成工程において高分子凝集剤が添加される廃水の浮遊固形分が、前記廃水の総量に対して6000〜100000mg/Lである、[1]に記載の廃水の処理方法。
[3]前記凝集フロック形成工程において高分子凝集剤が添加される廃水の全リンの含有量が、前記廃水の総量に対して10〜10000mg/Lである、[1]または[2]に記載の廃水の処理方法。
[4]前記高分子凝集剤が、アミジン系カチオン性ポリマー(A)、両性ポリマー(B)、及び非アミジン系カチオン性ポリマー(C)からなる群より選択される一種以上の高分子凝集剤を含む、[1]〜[3]のいずれか一項に記載の廃水の処理方法。
[5]前記高分子凝集剤が、アミジン系カチオン性ポリマー(A)を含む、[4]に記載の廃水の処理方法。
[6]前記廃水に対する高分子凝集剤の添加量が、前記廃水の質量に対して100〜3000質量ppmである、[5]に記載の廃水の処理方法。
[7]前記高分子凝集剤が、両性ポリマー(B)を含む、[4]に記載の廃水の処理方法。
[8]前記廃水に対する高分子凝集剤の添加量が、前記廃水の質量に対して100〜2000質量ppmである、[7]に記載の廃水の処理方法。
[9]前記高分子凝集剤が、非アミジン系カチオン性ポリマー(C)を含む、[4]に記載の廃水の処理方法。
[10]前記廃水に対する高分子凝集剤の添加量が、前記廃水の質量に対して100〜2000質量ppmである、[9]に記載の廃水の処理方法。
[11]前記アミジン系カチオン性ポリマー(A)が、一般式(1)又は一般式(2)のいずれかで表されるアミジン構成単位を含むポリマーである、[5]に記載の廃水の処理方法。
(式中、R1及びR2はそれぞれ独立して水素原子又はメチル基であり、X−は陰イオンである。)
(式中、R1及びR2はそれぞれ独立して水素原子又はメチル基であり、X−は陰イオンである。)
[12]前記両性ポリマー(B)が、アニオン性構成単位、非イオン性構成単位、及び一般式(3)で表されるカチオン性構成単位を含むポリマーである、[7]に記載の廃水の処理方法。
(式中、R3は水素原子又はメチル基であり、R4及びR5はそれぞれ独立して水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基であり、R6は炭素数1〜4のアルキル基又はベンジル基であり、Yは酸素原子又はNHであり、Z−は陰イオンであり、nは1〜3の整数である。)
[13]前記非アミジン系カチオン性ポリマー(C)が、一般式(4)で表されるカチオン性構成単位を含むポリマーである、[9]に記載の廃水の処理方法。
(式中、R3は水素原子又はメチル基であり、R4及びR5はそれぞれ独立して水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基であり、R6は炭素数1〜4のアルキル基又はベンジル基であり、Yは酸素原子又はNHであり、Z−は陰イオンであり、nは1〜3の整数である。)
[14]前記分離水のコロイド値が−2.00〜0.50meq/Lである、[1]〜[13]のいずれか一項に記載の廃水の処理方法。
[15]前記人工湿地が垂直流湿地と水平流湿地のうちの少なくとも1つを含む、[1]〜[14]のいずれか一項に記載の廃水の処理方法。
[16]前記廃水のCOD(Mn)の値を最下流に位置する最終湿地出口の処理水のCOD(Mn)の値で除した値(廃水COD(Mn)/最終湿地出口COD(Mn))が8〜10000である、[1]〜[15]のいずれか一項に記載の廃水の処理方法。
本発明の廃水の処理方法は、廃水、特に有機性廃水からBOD、CODを低減させ、全窒素、全リン等を除去する方法であり、下記の工程を含むものである。
(1)廃水に高分子凝集剤を添加して凝集フロックを形成させる凝集フロック形成工程;
(2)前記凝集フロックを固液分離して分離水を得る固液分離工程;及び
(3)人工湿地を使用して前記分離水を浄化する浄化工程。
本工程は、廃水に高分子凝集剤を添加して凝集フロックを形成させる工程である。
「微細フロック」は、負に帯電したBOD及びCODの値を増大させる対象物質が荷電中和により不溶化したものが凝集し、微細な集合体を形成したものを意味し、それ以外に、懸濁物質やコロイド状物質等の水に不溶な粒子が荷電中和され凝集し微細な集合体を形成したものを含んでもよい。
「凝集フロック」は、微細フロックがさらに凝集して、凝集分離に必要なフロック径にまで粗大化したものを意味する。
本発明の廃水の処理方法により処理される廃水は、有機性廃水であることが好ましい。有機性廃水として例えば、畜産施設から発生する畜産糞尿廃水や、糞尿を含む廃水に対してメタン醗酵処理を行うことで得られる消化廃水等を挙げることができる。具体的には、酪農産業の処理施設から発生する酪農廃水、養豚産業の処理施設から発生する養豚尿廃水等を挙げることができる。また、雑生活下水やし尿を含む下水等の廃水、飲料工場や食品工場から発生する廃水、化学系工場(染色、樹脂、繊維、化成品)から発生する廃水、その他、様々な工場施設より発生する廃水等が挙げられる。有機性廃水に含まれる有機物は、水溶性及び非水溶性の有機物であり、有機物の含有量の指標としては、BOD、COD及びVTSの値を用いることができ、さらにSS濃度を用いることもできる。本発明の廃水の処理方法で処理される廃水には、さらに懸濁物質、コロイド状物質、イオン性成分等が含まれていてもよい。ここで、「イオン性成分」とは、廃水に含まれる粘質性のアニオン性もしくは両性の有機高分子成分や無機塩由来のアニオン性成分を意味する。
例えば、凝集フロック形成工程において高分子凝集剤が添加される廃水のBODは、4000〜100000mg/Lが好ましく、7000〜80000mg/Lがより好ましく、10000〜80000mg/Lがさらに好ましく、20000〜80000mg/Lが特に好ましい。
例えば、凝集フロック形成工程において高分子凝集剤が添加される廃水のCODは、4000〜100000mg/Lが好ましく、7000〜80000mg/Lがより好ましく、10000〜80000mg/Lがさらに好ましく、20000〜80000mg/Lが特に好ましい。
(1)廃水100mlを105℃で6時間乾燥し残量(総固形分量)(g)を秤量する。
(2)その後600℃で2時間加熱し、灰化後の残量(焼却重量)(g)を秤量する。
(3)下記式(A)を用いて、強熱減量物(VTS;%/固形分)を求める。
VTS(%/固形分)={(総固形分量−焼却重量)/総固形分量}×100 ・・・(A)
後述の凝集フロック形成工程において高分子凝集剤が添加される廃水のVSTは、40%/固形分以上が好ましく、50%/固形分以上がより好ましく、60%/固形分以上がさらに好ましい。また、100%/固形分以下が好ましい。前記範囲内であれば、廃水、特に有機性廃水の凝集処理にて良好な凝集フロックが形成され、効率よく固液分離を行うことができる。
例えば、凝集フロック形成工程において高分子凝集剤が添加される廃水のVSTは、40〜100%/固形分が好ましく、50〜100%/固形分がより好ましく、60〜100%/固形分がさらに好ましい。
例えば、凝集フロック形成工程において高分子凝集剤が添加される廃水のSS濃度は、廃水の総量に対して、6000〜100000mg/Lが好ましく、10000〜80000mg/Lがより好ましく、20000〜80000mg/Lがさらに好ましい。
例えば、凝集フロック形成工程において高分子凝集剤が添加される廃水の全リンは、10〜10000mg/Lが好ましく、100〜5000mg/Lがより好ましく、200〜1000mg/Lがさらに好ましい。
本発明の廃水の処理方法では、高分子凝集剤として、アミジン系カチオン性ポリマー(A)、両性ポリマー(B)、及び非アミジン系カチオン性ポリマー(C)からなる群より選択される一種以上の高分子凝集剤を用いることができる。
ある態様としては、高分子凝集剤として、アミジン系カチオン性ポリマー(A)を含むことが好ましい。別の態様としては、高分子凝集剤として、両性ポリマー(B)を含むことが好ましい。さらに別の態様としては、高分子凝集剤として、非アミジン系カチオン性ポリマー(C)を含むことが好ましい。
アミジン系カチオン性ポリマー(A)は、前記一般式(1)又は前記一般式(2)のいずれかで表されるアミジン構成単位を含むポリマーである。アミジン系カチオン性ポリマー(A)における、全構成単位に対するアミジン構成単位の含有量は、アミジン系カチオン性ポリマー(A)の全構成単位のモル数に対して、30モル%以上が好ましく、40モル%以上がより好ましい。また、90モル%以下が好ましく、80モル%以下がより好ましい。前記範囲内であれば、廃水、特に有機性廃水の凝集処理にてSS、BOD及びCODの値を増大させる対象物質が効率よく凝集し、人工湿地による分離水の浄化処理において、良好なBOD及びCODの低減の効果が得られ、良質な処理水を得ることができる。
例えば、アミジン系カチオン性ポリマー(A)における、全構成単位に対するアミジン構成単位の含有量は、アミジン系カチオン性ポリマー(A)の全構成単位のモル数に対して、30〜90モル%が好ましく、40〜80モル%がより好ましい。
なお、アミジン系カチオン性ポリマー(A)として、2種以上のアミジン系カチオン性ポリマー(A)を併用することもできる。
例えば、アミジン系カチオン性ポリマー(A)の還元粘度は、0.1〜10dL/gが好ましく、1〜5dL/gがより好ましい。
両性ポリマー(B)は、前記一般式(3)で表されるカチオン性構成単位を含むポリマーである。両性ポリマー(B)における、全構成単位に対するカチオン性構成単位の含有量は、両性ポリマー(B)の全構成単位のモル数に対して、20モル%以上が好ましい。また、80モル%以下が好ましく、55モル%以下がより好ましい。前記範囲内であれば、廃水、特に有機性廃水の凝集処理にて良好な凝集フロックが形成され、効率よく固液分離を行うことができる。
例えば、両性ポリマー(B)における、全構成単位に対するカチオン性構成単位の含有量は、両性ポリマー(B)の全構成単位のモル数に対して、20〜80モル%が好ましく、20〜55モル%がより好ましい。
例えば、両性ポリマー(B)における、全構成単位に対するアニオン性構成単位の含有量は、両性ポリマー(B)の全構成単位のモル数に対して、3〜75モル%が好ましく、5〜30モル%がさらに好ましい。
例えば、両性ポリマー(B)の還元粘度は、0.1〜10.0dL/gが好ましく、3.0〜7.5dL/gがより好ましい。
非アミジン系カチオン性ポリマー(C)は、前記一般式(4)で表されるカチオン性構成単位を含むポリマーである。非アミジン系カチオン性ポリマー(C)における、全構成単位に対するカチオン性構成単位の含有量は、非アミジン系カチオン性ポリマー(C)の全構成単位のモル数に対して、10モル%以上が好ましく、20モル%以上がより好ましく、40モル%以上がさらに好ましい。また、100モル%以下が好ましい。前記範囲内であれば、廃水、特に有機性廃水の凝集処理にて、良好な凝集フロックが形成され、効率よく固液分離を行うことができる。また、人工湿地による分離水の浄化処理において、濾床の目詰まりを防止する効果が得られ、人工湿地の浄化性能が安定し、効率よく浄化処理を行うことができ、良質な処理水を得ることができる。
例えば、非アミジン系カチオン性ポリマー(C)における、全構成単位に対するカチオン性構成単位の含有量は、非アミジン系カチオン性ポリマー(C)の全構成単位のモル数に対して、10〜100モル%が好ましく、20〜100モル%がより好ましく、40〜100モル%がさらに好ましい。
本発明の廃水の処理方法で用いられる高分子凝集剤は、本発明の効果を損なわない範囲で、アミジン系カチオン性ポリマー(A)、両性ポリマー(B)、及び非アミジン系カチオン性ポリマー(C)以外の他の非アミジン系カチオン性ポリマー、又は両性ポリマーを含んでいてもよい。これらのポリマーは、高分子凝集剤の全質量に対して、0質量%以上10質量%未満であることが好ましく、0質量%以上5質量%未満であることがより好ましく、0質量%であることがさらに好ましい。
本発明の廃水の処理方法において、より良好な凝集フロックを形成するため、凝集フロック形成工程における高分子凝集剤の添加後に、さらにアニオン性ポリマー(D)を添加してもよい。なお、凝集フロック形成工程における高分子凝集剤の添加後に、さらにアニオン性ポリマー(D)を添加する工程を、「アニオン性ポリマー(D)添加工程」とも言う。
高分子凝集剤を添加する際には、廃水を撹拌することが好ましい。撹拌が弱すぎると、高分子凝集剤が均一に混和されず、撹拌が強すぎると微細フロックが凝集フロックへと成長しにくくなる。したがって、高分子凝集剤を添加する際には、180〜3000rpmの回転数で廃水を撹拌することが好ましい。また、撹拌時間は、処理する廃水の量にもよるが、30秒以上であることが好ましい。また、300秒以下であることが好ましく、120秒以下であることがより好ましい。例えば、撹拌時間は、30〜300秒が好ましく、30〜120秒がより好ましい。
廃水に対する前記高分子凝集剤、及び高分子凝集剤の添加後にさらに添加するアニオン性ポリマー(D)の添加量は、添加される廃水の質量(添加した高分子凝集剤の質量を含まない。)に対して、それぞれ1ppm以上が好ましく、10ppm以上がより好ましく、300ppm以上がさらに好ましい。また、2000ppm以下が好ましく、1000ppm以下がより好ましい。前記範囲内であれば、廃水、特に有機性廃水の凝集処理にて、良好な凝集フロックが形成され、効率よく固液分離を行うことができる。また、前記範囲内であれば、得られた分離水を人工湿地内の微生物菌叢や水生植物に悪影響を与えることなく浄化処理することができる。
例えば、廃水に対する高分子凝集剤の添加量、及び高分子凝集剤の添加後にさらに添加するアニオン性ポリマー(D)の添加量は、添加される廃水の質量(添加した高分子凝集剤の質量を含まない。)に対して、それぞれ1〜2000質量ppmが好ましく、10〜1000質量ppmがより好ましく、300〜1000質量ppmがさらに好ましい。
廃水に対する前記高分子凝集剤、及び高分子凝集剤の添加後にさらに添加するアニオン性ポリマー(D)の添加量は、添加される廃水の質量(添加した高分子凝集剤の質量を含まない。)に対して、それぞれ1ppm以上が好ましく、10ppm以上がより好ましく、300ppm以上がさらに好ましい。また、3000ppm以下が好ましく、2500ppm以下がより好ましく、2000ppm以下がさらに好ましい。前記範囲内であれば、廃水、特に有機性廃水の凝集処理にて、良好な凝集フロックが形成され、効率よく固液分離を行うことができる。また、前記範囲内であれば、得られた分離水を人工湿地内の微生物菌叢や水生植物に悪影響を与えることなく浄化処理することができる。
例えば、廃水に対する高分子凝集剤の添加量、及び高分子凝集剤の添加後にさらに添加するアニオン性ポリマー(D)の添加量は、添加される廃水の質量(添加した高分子凝集剤の質量を含まない。)に対して、それぞれ1〜3000質量ppmが好ましく、10〜2500質量ppmがより好ましく、300〜2000質量ppmがさらに好ましい。
高分子凝集剤の水への溶解性の向上や、高分子凝集剤の水溶液の粘度低下などの劣化防止のために、高分子凝集剤を水に溶解する際に、水に酸性物質を添加してもよい。
酸性物質としては、例えば、スルファミン酸、酸性亜硫酸ナトリウムなどが挙げられる。
その添加の目的、添加する酸性物質の種類に応じて、酸性物質の添加量や添加するタイミング等の添加条件を適宜定めることができる。
高分子凝集剤に加えて、無機凝結剤及び/又は有機凝結剤(以下、まとめて「凝結剤」と言う。)を廃水に添加してもよい。本発明の廃水の処理方法で用いる高分子凝集剤は、凝結剤と併用しても、廃水に対する汚濁物質の低減効果を十分に発揮することができる。
無機凝結剤としては、例えば、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム、塩化第2鉄、硫酸第1鉄、硫酸第2鉄、ポリ鉄(ポリ硫酸鉄、ポリ塩化鉄)などが挙げられる。有機凝結剤としては、例えば、ポリアミン、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド、ポリジアルキルアミノアルキルメタクリレートのアルキルクロライド4級塩、カチオン性界面活性剤などが挙げられる。
その添加の目的、添加する凝結剤の種類に応じて、凝結剤の添加量や添加するタイミング等の添加条件を適宜定めることができる。凝結剤の添加量は、高分子凝集剤100質量部に対して5〜3000質量部であることが好ましく、凝結剤を廃水に添加するタイミングとしては、高分子凝集剤を廃水に添加する前に添加することが好ましい。
本工程は、前工程にて得た凝集フロックを固液分離して、分離水を得る工程である。
例えば、本発明の廃水の処理方法における固液分離工程で得られる分離水のSS濃度は、分離水の総量に対して1〜5000mg/Lが好ましく、10〜3000mg/Lがより好ましく、10〜1000mg/Lがさらに好ましい。
(1)200mLのトールビーカーに、廃水の上澄み水または分離水10mLを採取し、純水を90mL加える。
(2)さらに1/200Nのメチルグリコールキトサン溶液を2mL加えて撹拌する。
(3)さらに指示薬としてトルイジンブルーを1〜2滴加える。
(4)500rpmで撹拌しながら、1/400Nのポリビニル硫酸カリウム水溶液にて滴定し、液の色が青からピンクに変わる滴定量X(mL)を測定する。
(5)同様に純水100mLのみを、(2)〜(3)の作業で滴定し、ブランクの滴定量Y(mL)を測定する。
(6)下記式(B)を用いて、コロイド値(meq/L)を求める。
コロイド値(meq/L)=(滴定量X−滴定量Y)/10×1/400×1000 ・・・(B)
分離水のコロイド値は、分離水中に含まれるマイナス荷電量を意味し、分離水中に残留する未反応の高分子凝集剤含有量の指標になる。分離水のコロイド値は−2.00meq/L以上が好ましく、−0.50meq/L以上がより好ましい。また0.50meq/L以下が好ましく、0.10meq/L以下がより好ましい。前記範囲内であれば、廃水、特に有機性廃水の凝集処理において、良好な凝集フロックが形成され、効率よく固液分離を行うことができる。また、前記範囲内であれば、得られた分離水を人工湿地内の微生物菌叢や水生植物に悪影響を与えることなく浄化処理することができる。さらに、分離水は人工湿地の濾床内を良好に通過するため、分離水を効率よく浄化処理することができる。
例えば、分離水のコロイド値は、−2.00〜0.50meq/Lが好ましく、−0.50〜0.10meq/Lがより好ましい。
例えば、分離水のCSTは、5〜200秒が好ましく、10〜200秒がより好ましく、10〜50秒がさらに好ましい。
例えば、凝集沈殿や浮上分離に要する時間は、1〜60分間が好ましく、3〜30分間がより好ましく、3〜10分間がさらに好ましい。
本工程は、人工湿地を使用して前工程にて得た分離水を浄化する工程である。
本発明の廃水の処理方法における凝集フロック形成工程、それに続く固液分離工程を経て得られた分離水は、人工湿地を使用して浄化される。人工湿地を使用した「浄化」とは、人工湿地に分離水を流入させて分離水中のBOD、COD、全窒素及び全リンのうちの少なくともいずれかを低減させることを意味する。特に、人工湿地に分離水を流通させて分離水中のBOD、COD、全窒素及び全リンのうちの少なくともいずれかを低減させることが好ましい。本発明の廃水の処理方法で用いられる人工湿地のうち、最下流に位置する最終湿地出口の処理水のCOD(Mn)は小さければ小さいほど好ましく、例えば、処理水の総量に対して1mg/L以上であり、10mg/L以上であってもよい。また、1000mg/L以下が好ましく、500mg/L以下がより好ましい。前記範囲内であれば、COD(Mn)が低い程、環境に悪影響を与えることなく河川への処理水の放流を効率的に行うことができる。例えば、本発明の廃水の処理方法で用いられる人工湿地のうち、最下流に位置する最終湿地出口の処理水のCOD(Mn)は、1〜1000mg/Lが好ましく、10〜500mg/Lがより好ましい。
1mol/Lの塩化ナトリウム水溶液中、0.1g/dLのポリマー溶液として25℃でオストワルド型粘度計により還元粘度を測定した。
[モノマー]
(i)カチオン性モノマー:
(a)N,N−ジメチルアミノエチルアクリレート塩化メチル4級塩(以下、「DME」と言う。)、大阪有機化学工業社製、80質量%水溶液
(b)N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート塩化メチル4級塩(以下、「DMC」と言う。)、大阪有機化学工業社製、80質量%水溶液
(ii)アニオン性モノマー:
(a)アクリル酸(以下、「AA」と言う。)、三菱化学社製、50質量%水溶液
(iii)非イオン性モノマー:
(a)アクリルアミド(以下、「AAM」と言う。)、三菱レイヨン社製、50質量%水溶液
(b)アクリロニトリル(以下、「AN」と言う。)、三菱レイヨン社製、純度99質量%
(c)N−ビニルホルムアミド(以下、「NVF」と言う。)、三菱レイヨン社製、純度91質量%水溶液
(i)2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン(DAROCUR(登録商標)1173)、(以下、「D−1173」と言う。)、Ciba社製
(ii)2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)2塩酸塩(V−50)(以下、「V−50」と言う。)、和光純薬社製
次亜リン酸ナトリウム(以下、「HPA」と言う。)、和光純薬社製
(製造例1)
攪拌機、窒素導入管、冷却管を備えた内容積50mLの四つ口フラスコにANとNVFの混合物(モル比=55:45)6gと蒸留水34gを入れた。窒素ガス中、攪拌しつつ60℃に昇温し、V−50を0.12g添加し、さらに、60℃で3時間保持し、水中にポリマーが析出した懸濁物を得た。懸濁物に蒸留水を20g添加し、さらに、濃塩酸をポリマーのホルミル基に対し1当量添加し、100℃で4時間保持し、黄色の高粘度液を得た。これを多量のアセトンに添加し、ポリマーを析出させ、得られたポリマーゲルを細断し、60℃で1昼夜乾燥後、粉砕してアミジン系カチオン性ポリマー(A)(ポリマーA−1)を得た。
(製造例2)
DME 632.9g、AA 100.0g、AAM 900.0gを、内容積2000mLの褐色耐熱瓶に投入し、HPA 3.0gと蒸留水を加え、総質量が2000gのモノマー水溶液(DME:AA:AAM=26.9:7.2:65.9(モル%)、モノマー濃度50%)を調製した。さらに、D−1173を、モノマー水溶液の総質量に対して、150ppmとなるように投入し、これに窒素ガスを30分間吹き込みながらモノマー水溶液の温度を20℃に調節した。
製造例2において、各モノマー及びHPAの量を調節し、表2に記載の割合に変更した以外は、製造例2と同様の操作を行い、両性ポリマー(B)(それぞれポリマーB−2、ポリマーB−3)を得た。
(製造例5〜製造例9)
製造例2において、各モノマー及びHPAの量を調節し、表2に記載の割合に変更した以外は、製造例2と同様の操作を行い、カチオンポリマー(C)(それぞれポリマーC−1〜ポリマーC−5)を得た。
廃水及び分離水のSS濃度は、前記のSS濃度の測定方法によって測定した。
廃水のBODは、前記のBODの測定方法によって測定した。
廃水、分離水及び処理水のCODは、前記のCOD(Mn)の測定方法によって測定した。なお、分離水のBODを表す代替値として分離水のCODの測定結果を用いた。
廃水、分離水及び処理水の全リンは、前記の全リンの測定方法によって測定した。
廃水のVTSは、前記のVTSの測定方法によって測定した。
廃水の上澄み水、分離水のコロイド値は、前記のコロイド値の測定方法によって測定した。
廃水の上澄み水、分離水のコロイド値は、前記のCSTの測定方法によって測定した。
[廃水]
廃水として、酪農産業の処理施設から発生した、下記特性を有する有機性廃水を用いた。即ち、JIS規格に記載された分析方法を用いて測定された廃水のpHが7.81、SS濃度が65000mg/L、VTSが52.8%/固形分、上澄み水のコロイド値が−6.50meq/L、上澄み水のCSTが4180秒、BODが25000mg/L、CODが24000mg/L、全リンが860mg/Lである有機性廃水。
1000Lのオープンタンクに前記有機性廃水の600Lを採取した。次いで、表1及び表2に記載の高分子凝集剤を0.3%になるように水に溶解して高分子凝集剤水溶液を調製し、これを表4に記載の濃度になるよう添加した後、中速型撹拌機で攪拌速度:300rpm、攪拌時間:60秒間の条件で撹拌混合して凝集フロックを形成させた。その後、凝集フロックを5分間沈殿させることで固液分離し、凝集フロックと分離水に分離した。後述の評価結果を表4に示す。
用いた高分子凝集剤を表4に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様にして凝集フロックを形成させ、凝集フロックと分離水を分離した。後述の評価結果を表4に示す。
[凝集フロック粒径、濾過性、分離水のSS濃度、CST、コロイド値、COD、全リン]
各実施例と比較例において凝集フロックを形成させた後に攪拌を止め、凝集フロック粒径を目視により測定した。その後、500mlビーカーに、凝集フロックを形成させた廃水を300ml採取し、予め濾布を敷いたヌッチェに移し、濾過性(60秒間の濾過分離水量)を測定した。また、1000Lのオープンタンク内で固液分離して分離水を採取し、分離水のSS濃度、CST、コロイド値、COD、全リンを測定した。
実施例1〜10と比較例1において、1000Lのオープンタンク内で固液分離して分離水を採取し、表3に示すような人工湿地に分離水を流入させ、浄化処理を行い、処理水を得た。その後、処理水を採取しCOD、全リンを測定した。処理水のCOD、全リンの測定結果を表4に示す。
[使用有機性廃水]
廃水として、養豚産業の処理施設から発生した、下記特性を有する有機性廃水を用いた。即ち、JIS規格に記載された各分析方法を用いて測定された廃水のpHが6.66、SS濃度が16500mg/L、VTSが76.0%/固形分、上澄み水のコロイド値が−1.80meq/L、上澄み水のCSTが1153秒、BODが18300mg/L、CODが7240mg/L、全リンが2420mg/Lである有機性廃水。
試験に用いた高分子凝集剤を表6に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様の凝集試験を実施した。実施例11〜14及び比較例2における評価結果を表6に示す。
実施例11〜14と比較例2において、1000Lのオープンタンク内で固液分離して分離水を採取し、表5に示すような人工湿地に流入させ、浄化処理を行い、処理水を得た。その後、処理水を採取しCOD及び全リンを測定した。処理水のCOD及び全リンの測定結果を表6に示す。
[使用有機性廃水]
廃水として、酪農産業の処理施設から発生した、下記特性を有する有機性廃水を用いた。即ち、JIS規格に記載された各分析方法を用いて測定された廃水のpHが7.94、SS濃度が35800mg/L、VTSが66.3%/固形分、上澄み水のコロイド値が−12.30meq/L、上澄み水のCSTが3120秒、BODが7480mg/L、CODが12000mg/L、全リン980mg/Lである有機性廃水。
試験に用いた高分子凝集剤を表7に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様の凝集試験を実施した。実施例15〜22及び比較例3における評価結果を表7に示す。
実施例15〜22と比較例3において、1000Lのオープンタンク内で固液分離して分離水を採取し、表3に示すような人工湿地に流入させ、浄化処理を行い、処理水を得た。その後、処理水を採取しCOD及び全リンを測定した。処理水のCOD及び全リンの測定結果を表7に示す。
[使用有機性廃水]
廃水として、酪農産業の処理施設から発生した、下記特性を有する有機性廃水を用いた。即ち、JIS規格に記載された各分析方法を用いて測定された廃水のpHが7.85、SS濃度が35000mg/L、VTSが66.0%/固形分、上澄み水のコロイド値が−12.40meq/L、上澄み水のCSTが3020秒、BODが7200mg/L、CODが11000mg/L、全リン900mg/Lである有機性廃水。
試験に用いた高分子凝集剤を表9に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様の凝集試験を実施した。実施例23〜25及び比較例4における評価結果を表9に示す。
実施例23〜25と比較例4において、1000Lのオープンタンク内で固液分離して分離水を採取し、表8に示すような人工湿地に流入させ、浄化処理を行い、処理水を得た。その後、処理水を採取しCOD及び全リンを測定した。処理水のCOD及び全リンの測定結果を表9に示す。
Claims (16)
- 廃水に高分子凝集剤を添加して凝集フロックを形成させる凝集フロック形成工程と、前記凝集フロックを固液分離して分離水を得る固液分離工程と、人工湿地を使用して前記分離水を浄化する浄化工程とを含む、廃水の処理方法。
- 前記凝集フロック形成工程において高分子凝集剤が添加される廃水の浮遊固形分が、前記廃水の総量に対して6000〜100000mg/Lである、請求項1に記載の廃水の処理方法。
- 前記凝集フロック形成工程において高分子凝集剤が添加される廃水の全リンの含有量が、前記廃水の総量に対して10〜10000mg/Lである、請求項1または請求項2に記載の廃水の処理方法。
- 前記高分子凝集剤が、アミジン系カチオン性ポリマー(A)、両性ポリマー(B)、及び非アミジン系カチオン性ポリマー(C)からなる群より選択される一種以上の高分子凝集剤を含む、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の廃水の処理方法。
- 前記高分子凝集剤が、アミジン系カチオン性ポリマー(A)を含む、請求項4に記載の廃水の処理方法。
- 前記廃水に対する高分子凝集剤の添加量が、前記廃水の質量に対して100〜3000質量ppmである、請求項5に記載の廃水の処理方法。
- 前記高分子凝集剤が、両性ポリマー(B)を含む、請求項4に記載の廃水の処理方法。
- 前記廃水に対する高分子凝集剤の添加量が、前記廃水の質量に対して100〜2000質量ppmである、請求項7に記載の廃水の処理方法。
- 前記高分子凝集剤が、非アミジン系カチオン性ポリマー(C)を含む、請求項4に記載の廃水の処理方法。
- 前記廃水に対する高分子凝集剤の添加量が、前記廃水の質量に対して100〜2000質量ppmである、請求項9に記載の廃水の処理方法。
- 前記分離水のコロイド値が−2.00〜0.50meq/Lである、請求項1〜請求項13のいずれか一項に記載の廃水の処理方法。
- 前記人工湿地が垂直流湿地と水平流湿地のうちの少なくとも1つを含む、請求項1〜請求項14のいずれか一項に記載の廃水の処理方法。
- 前記廃水のCOD(Mn)の値を最下流に位置する最終湿地出口の処理水のCOD(Mn)の値で除した値(廃水COD(Mn)/最終湿地出口COD(Mn))が8〜10000である、請求項1〜請求項15のいずれか一項に記載の廃水の処理方法。
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