(57)【要約】【課題】生物難分解性有機物を含む廃水を安価なコストで処理することができる廃水処理装置を提供する。【解決手段】ＣＯＤ計２０は、処理前の廃水のＣＯＤを計測する。制御部６０は、ＣＯＤ計２０で計測されたＣＯＤに応じて、廃水に添加する過酸化水素の量を決定し、その決定した量の過酸化水素が廃水に添加されるように過酸化水素供給部４０を制御する。また、制御部６０は、ＣＯＤ計２０で計測されたＣＯＤに応じて、促進酸化処理部５０での処理後の廃水についてのＢＯＤ／ＣＯＤの比を１以上１．５以下の範囲内の値に増加させるために必要な紫外線照射エネルギーの量を決定し、その決定した量の紫外線照射エネルギーが照射されるように促進酸化処理部４０を制御する。促進酸化処理部４０で処理された廃水は、生物処理部７０に送られ、接触酸化法又は膜分離活性汚泥法で分解処理される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＢＯＤ／ＣＯＤの比が１未満である、生物難分解性有機物を含む廃水を分解処理する廃水処理装置において、
処理前の前記廃水のＣＯＤ又はＴＯＣの値を計測する計測手段と、
過酸化水素を前記廃水に添加するための供給手段と、
前記廃水に添加された過酸化水素に紫外線を照射することによりヒドロキシラジカルを発生させ、その発生させたヒドロキシラジカルを用いて前記廃水を酸化処理する促進酸化処理部と、
前記供給手段から前記廃水に添加する過酸化水素の量を、前記計測手段で計測されたＣＯＤ又はＴＯＣの値に応じて決定し、その決定した量の過酸化水素が前記廃水に添加されるように前記供給手段を制御すると共に、前記促進酸化処理部での処理後の前記廃水についてのＢＯＤ／ＣＯＤの比を１以上１．５以下の範囲内の値に増加させるために必要な紫外線照射エネルギーの量を、前記計測手段で計測されたＣＯＤ又はＴＯＣの値に応じて決定し、その決定した量の紫外線照射エネルギーが照射されるように前記促進酸化処理部を制御する制御手段と、
前記促進酸化処理部で処理された前記廃水を接触酸化法若しくは膜分離活性汚泥法で分解処理することによって、当該処理後の前記廃水についてのＢＯＤの値及びＣＯＤの値をそれぞれ所望の値にまで低下させる生物処理部と、
を具備することを特徴とする廃水処理装置。
【請求項２】
前記促進酸化処理部は、所定本数の紫外線ランプが取り付けられた複数の処理槽を直列に配置して構成されており、
前記制御手段は、前記計測手段で計測されたＣＯＤ又はＴＯＣの値に応じて、前記複数の処理槽のうちいくつの処理槽において前記紫外線ランプを点灯するかを決定することを特徴とする請求項１記載の廃水処理装置。
【請求項３】
前記供給手段は、一定量の過酸化水素を前記廃水に添加する複数の供給ポンプを有しており、
前記制御手段は、前記計測手段で計測されたＣＯＤ又はＴＯＣの値に応じて、前記複数の供給ポンプのうちいくつの供給ポンプを駆動するかを決定することを特徴とする請求項１又は２記載の廃水処理装置。
【請求項４】
ＢＯＤ／ＣＯＤの比が１未満である、生物難分解性有機物を含む廃水を分解処理する廃水処理方法において、
計測手段が処理前の前記廃水のＣＯＤ又はＴＯＣの値を計測し、制御手段がその計測されたＣＯＤ又はＴＯＣの値に応じて、前記廃水をヒドロキシラジカルにより酸化処理する際に前記廃水に添加すべき過酸化水素の量とその過酸化水素に照射すべき紫外線照射エネルギーの量とを決定する第一ステップと、
過酸化水素を供給する供給手段から、前記制御手段によって決定された量の過酸化水素を前記廃水に添加する第二ステップと、
過酸化水素が添加された前記廃水を促進酸化処理部に導入し、前記制御手段によって決定された量の紫外線エネルギーを過酸化水素に照射することによりヒドロキシラジカルを発生させ、その発生させたヒドロキシラジカルを用いて当該廃水を酸化処理することによって、当該処理後の前記廃水についてのＢＯＤ／ＣＯＤの比を１以上１．５以下の範囲内の値に増加させる第三ステップと、
ＢＯＤ／ＣＯＤの比が上記範囲内の値になった前記廃水を生物処理部に導入し、当該廃水を接触酸化法若しくは膜分離活性汚泥法で分解処理することによって、当該処理後の前記廃水についてのＢＯＤの値及びＣＯＤの値をそれぞれ所望の値にまで低下させる第四ステップと、
を備えることを特徴とする廃水処理方法。
【請求項５】
前記促進酸化処理部は、所定本数の紫外線ランプが取り付けられた複数の処理槽を直列に配置して構成されており、
前記制御手段は、前記計測手段で計測されたＣＯＤ又はＴＯＣの値に応じて、前記複数の処理槽のうちいくつの処理槽において前記紫外線ランプを点灯するかを決定することを特徴とする請求項４記載の廃水処理方法。
【請求項６】
前記供給手段は、一定量の過酸化水素を前記廃水に添加する複数の供給ポンプを有しており、
前記制御手段は、前記計測手段で計測されたＣＯＤ又はＴＯＣの値に応じて、前記複数の供給ポンプのうちいくつの供給ポンプを駆動するかを決定することを特徴とする請求項４又は５記載の廃水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通常の生物処理では処理できない生物難分解性有機物を含む廃水を分解処理する廃水処理装置及び廃水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工場等の施設から排出される廃水を処理する方法として、生物処理法や促進酸化処理法が広く用いられている。生物処理法は、微生物を用いて廃水中の有機物を分解処理する方法であり、その代表例として活性汚泥法がある。この生物処理法は、操作が容易である、ランニングコストが安いという特徴を有する。しかし、微生物が処理できない有機物が含まれている廃水等、廃水の種類によっては十分な効果を得ることができない。特に、活性汚泥法には、廃水の水質変動がある場合に維持管理が難しいという欠点もある。一方、促進酸化処理法は、例えば過酸化水素に紫外線を照射することによりヒドロキシラジカルを発生させ、その発生させたヒドロキシラジカルを用いて廃水に含まれる有機物を酸化処理する方法である。
【０００３】
ところで、生物難分解性有機物を含む廃水を処理する場合には、上述したように生物処理法で処理することが困難であるため、通常、促進酸化処理法が用いられる。尚、最近では、生物難分解性有機物を含む廃水に対して、例えば高温高圧水処理を施すことによって生分解性を高めた後に、生物処理を施すという方法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２５１３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、生物難分解性有機物を含む廃水を促進酸化処理方法で処理する場合には、多量の過酸化水素及び多量の紫外線照射エネルギーを必要とするので、ランニングコストが高いという問題があった。
【０００６】
本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、生物難分解性有機物を含む廃水を安価なコストで処理することができる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ものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するための本発明は、ＢＯＤ／ＣＯＤの比が１未満である、生物難分解性有機物を含む廃水を分解処理する廃水処理装置において、処理前の廃水のＣＯＤ又はＴＯＣの値を計測する計測手段と、過酸化水素を廃水に添加するための供給手段と、廃水に添加された過酸化水素に紫外線を照射することによりヒドロキシラジカルを発生させ、その発生させたヒドロキシラジカルを用いて廃水を酸化処理する促進酸化処理部と、供給手段から廃水に添加する過酸化水素の量を、計測手段で計測されたＣＯＤ又はＴＯＣの値に応じて決定し、その決定した量の過酸化水素が廃水に添加されるように供給手段を制御すると共に、促進酸化処理部での処理後の廃水についてのＢＯＤ／ＣＯＤの比を１以上１．５以下の範囲内の値に増加させるために必要な紫外線照射エネルギーの量を、計測手段で計測されたＣＯＤ又はＴＯＣの値に応じて決定し、その決定した量の紫外線照射エネルギーが照射されるように促進酸化処理部を制御する制御手段と、促進酸化処理部で処理された廃水を接触酸化法若しくは膜分離活性汚泥法で分解処理することによって、当該処理後の廃水についてのＢＯＤの値及びＣＯＤの値をそれぞれ所望の値にまで低下させる生物処理部と、を具備して構成される。
【０００８】
また、上記の目的を達成するための本発明は、ＢＯＤ／ＣＯＤの比が１未満である、生物難分解性有機物を含む廃水を分解処理する廃水処理方法において、計測手段が処理前の廃水のＣＯＤ又はＴＯＣの値を計測し、制御手段がその計測されたＣＯＤ又はＴＯＣの値に応じて、廃水をヒドロキシラジカルにより酸化処理する際に廃水に添加すべき過酸化水素の量とその過酸化水素に照射すべき紫外線照射エネルギーの量とを決定する第一ステップと、過酸化水素を供給する供給手段から、制御手段によって決定された量の過酸化水素を廃水に添加する第二ステップと、過酸化水素が添加された廃水を促進酸化処理部に導入し、制御手段によって決定された量の紫外線エネルギーを過酸化水素に照射することによりヒドロキシラジカルを発生させ、その発生させたヒドロキシラジカルを用いて当該廃水を酸化処理することによって、当該処理後の廃水についてのＢＯＤ／ＣＯＤの比を１以上１．５以下の範囲内の値に増加させる第三ステップと、ＢＯＤ／ＣＯＤの比が上記範囲内の値になった廃水を生物処理部に導入し、当該廃水を接触酸化法若しくは膜分離活性汚泥法で分解処理することによって、当該処理後の廃水についてのＢＯＤの値及びＣＯＤの値をそれぞれ所望の値にまで低下させる第四ステップと、を備えて構成される。
【０００９】
このように、本発明では、廃水を促進酸化処理部で処理した後に、生物処理部で処理している。ここで、促進酸化処理部での処理は、その処理後の廃水についてのＢＯＤ／ＣＯＤの比が１以上１．５以下の範囲内の値になるまで行われる。生物処理で処理しやすい廃水はＢＯＤ／ＣＯＤの比が１より大きいものであるので、促進酸化処理部での処理後の廃水を生物処理部で処理することにより、確実に分解処理することができる。また、促進酸化処理部での処理によりＢＯＤ／ＣＯＤの比を上記範囲内の値にするのに必要な過酸化水素の添加量及び紫外線照射エネルギー量は、当該廃水を促進酸化処理のみを用いて処理する場合に比べて少なくて済む。このため、促進酸化処理部に取り付ける紫外線ランプの本数を少なくすることができる。しかも、制御手段が、処理前の廃水のＣＯＤ又はＴＯＣの値に応じて過酸化水素の量と紫外線照射エネルギーの量を決定し、それに従って供給手段及び促進酸化処理部を制御しているので、過酸化水素の添加量及び紫外線照射エネルギー量の無駄を少なくすることができる。したがって、本発明では、生物難分解性有機物を含む廃水を安価なコストで処理することができる。
【００１０】
また、通常、工場等からの廃水のＢＯＤ／ＣＯＤの値はそれほど変わらないが、廃水の有機物濃度（ＢＯＤ、ＣＯＤ）は変動することがある。促進酸化処理部では、廃水の有機物濃度に応じて過酸化水素の添加量及び紫外線照射エネルギー量を制御しているので、流入する廃水の有機物濃度の変動に伴い、促進酸化処理部での処理後の廃水の有機物濃度も変動する。本発明では、この点を考慮して、生物処理部において、濃度変動に強い接触酸化法若しくは膜分離活性汚泥法を用いている。このため、流入する廃水の有機物濃度が変動しても、それに容易に対応して生物処理部を運転管理することができるので、安定した水質の処理水を得ることができる。
【００１１】
また、本発明においては、促進酸化処理部は、所定本数の紫外線ランプが取り付けられた複数の処理槽を直列に配置して構成されており、制御手段は、計測手段で計測されたＣＯＤ又はＴＯＣの値に応じて、複数の処理槽のうちいくつの処理槽において紫外線ランプを点灯するかを決定することが望ましい。これにより、制御手段は促進酸化処理部の制御を簡単に行うことができる。
【００１２】
更に、本発明においては、供給手段は、一定量の過酸化水素を廃水に添加する複数の供給ポンプを有しており、制御手段は、計測手段で計測されたＣＯＤ又はＴＯＣの値に応じて、複数の供給ポンプのうちいくつの供給ポンプを駆動するかを決定することが望ましい。これにより、制御手段は供給手段の制御を簡単に行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の廃水処理装置及び廃水処理方法では、生物難分解性有機物を含む廃水を安価なコストで処理することができると共に、流入する廃水の有機物濃度の変化に容易に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明の一実施形態である廃水処理装置の概略構成図である。
【図２】図２は処理槽の構造を説明するための図である。
【図３】図３はある施設からの廃水に対して行った実験の条件を説明するための図である。
【図４】図４は実験の結果を説明するための図である。
【図５】図５は実験の結果から得られた、紫外線照射エネルギー量とＣＯＤ低減効果との関係を示すグラフである。
【図６】図６は実験の結果から得られた、紫外線照射エネルギー量と処理後におけるＢＯＤ／ＣＯＤの比との関係を示すグラフである。
【図７】図７は実験の結果から得られた、紫外線ランプ本数と初期ＣＯＤ濃度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、図面を参照して、本願に係る発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１６】
本実施形態の廃水処理装置は、工場等の施設からの廃水を分解処理するものである。この廃水処理装置での処理対象は、生物難分解性有機物を含む廃水である。廃水の有機物濃度を示す指標としては、ＢＯＤ、ＣＯＤ、ＴＯＣ等が知られている。ここで、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）とは、水中の有機物が微生物の働きによって分解されるときに消費される酸素の量のことである。このため、微生物によって代謝されやすい有機物のみがＢＯＤに寄与し、微生物によって代謝されにくい有機物はＢＯＤに寄与しない。また、廃水中に生物に対して有毒な物質が含まれていると、その有毒な物質により生物の活性が低下するので、ＢＯＤは実際よりも低い値となる。一方、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）は、水中の有機物を酸化剤で分解する際に消費される酸化剤の量を酸素量に換算した量のことである。このＣＯＤの測定方法としては、世界的には重クロム酸ナトリウム（酸化剤）で酸化する方法が一般的であるが、日本では日本工業規格Ｋ０１０２（工場排水試験方法）に準拠して、硫酸酸性で過マンガン酸カリウム（酸化剤）により沸騰水浴中（１００℃）で３０分間反応させたときの酸化剤の消費量を測定し、試料中の有機物の汚濁度を算出する方法が用いられる。また、ＴＯＣ（全有機炭素）とは、水中に存在する有機物中の炭素量のことである。すなわち、このＴＯＣは、水中の有機物の汚濁度とは無関係である。
【００１７】
このようにＢＯＤとＣＯＤはともに水中の有機物濃度を測る指標であるが、それらの示す値は、測定方法の違いにより異なる意味を持っている。例えば、界面活性剤やＤＰＧ（ジプロピレングリコール）、アセトン等の有機物は生物分解性が悪く、通常の生物処理では処理できない物質である。このため、このような有機物を含む廃水については、ＢＯＤの値は非常に低くなる。しかし、上記のような有機物は硫酸酸性で過マンガン酸カリウムにより沸騰水浴中（１００℃）で３０分間反応させると酸化されるため、当該有機物を含む廃水のＣＯＤとしては値が出てくる。したがって、上記の有機物を含む廃水では、ＢＯＤ／ＣＯＤの比が１よりも小さい。本実施形態では、特に、ＢＯＤ／ＣＯＤの比が１未満である廃水のことを、生物難分解性有機物を含む廃水と称することにし、これを処理対象としている。また、通常、工場等の施設から排出される廃水についてのＢＯＤ／ＣＯＤの比はそれほど変動することはない。但し、ＢＯＤ／ＣＯＤの比があまり変化しないといっても、廃水の有機物濃度（ＢＯＤ、ＣＯＤ）は変動することがある。
【００１８】
図１は本発明の一実施形態である廃水処理装置の概略構成図である。本実施形態の廃水処理装置は、図１に示すように、原水調整槽１０と、ＣＯＤ計２０と、過酸化水素用タンク３０と、過酸化水素供給部４０と、促進酸化処理部５０と、制御部６０と、生物処理部７０とを備える。
【００１９】
この廃水処理装置では、廃水の処理を、促進酸化処理部５０と生物処理部７０との二段階で行うことにしている。促進酸化処理部５０では、廃水に対して促進酸化処理が施される。促進酸化処理とは、例えば過酸化水素（酸化剤）に紫外線を照射することによりヒドロキシラジカルを発生させ、その発生させたヒドロキシラジカルを用いて廃水に含まれる有機物を酸化処理する方法である。また、かかるヒドロキシラジカルを発生させる方法としては、過酸化水素に紫外線を照射する方法以外に、オゾンに紫外線を照射する方法や、過酸化水素とオゾンとを反応させる方法等を用いることができる。また、生物処理部７０では、廃水に対して生物処理が施される。生物処理とは、廃水に含まれる有機物を、微生物活動を利用して分解処理する方法である。
【００２０】
原水調整槽１０には、工場等の施設からの廃水が流入する。この原水調整槽１０は、工場等の施設からの廃水（原水）を一時貯留し、その廃水を一定の流量で促進酸化処理部５０に供給するためのものである。廃水は、原水調整槽１０から供給管１１０を通じて促進酸化処理部５０に供給される。
【００２１】
ＣＯＤ計（計測手段）２０は、処理前の廃水のＣＯＤの値を計測するものである。ここで、ＣＯＤ計２０としては、市販されているものを使用することができる。供給管１１０には小さな管１１５が取り付けられており、この管１１５を通して廃水がＣＯＤ計２０に送られる。このＣＯＤ計２０での計測結果は制御部６０に送信される。
【００２２】
過酸化水素用タンク３０は、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を蓄積しておくものである。この過酸化水素は、促進酸化処理部５０においてヒドロキシラジカルを発生させるために使用される。また、過酸化水素供給部（供給手段）４０は、過酸化水素用タンク３０からの過酸化水素を廃水に添加するためのものである。本実施形態では、この過酸化水素供給部４０は、一定量の過酸化水素を廃水に添加する三つの供給ポンプ４１ａ，４１ｂ，４１ｃを備えている。以下では、供給ポンプ４１ａのことを「第一の供給ポンプ」と、供給ポンプ４１ｂのことを「第二の供給ポンプ」と、供給ポンプ４１ｃのことを「第三の供給ポンプ」とも称することにする。供給管１１０には、三つの管１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃが取り付けられており、それぞれ供給ポンプ４１ａ，４１ｂ，４１ｃに接続されている。一方、過酸化水素用タンク３０から引き出された管１１７は三つに分岐して各供給ポンプ４１ａ，４１ｂ，４１ｃに接続されている。これにより、各供給ポンプ４１ａ，４１ｂ，４１ｃを駆動すると、過酸化水素用タンク３０から当該供給ポンプを介して一定量の過酸化水素が供給管１１０に送られて、供給管１１０内を流れる廃水に添加されることになる。例えば、二つの供給ポンプのみを駆動すれば、一つの供給ポンプを駆動した場合の二倍の量の過酸化水素を廃水に供給することができ、三つの供給ポンプをすべて駆動すれば、一つの供給ポンプを駆動した場合の三倍の量の過酸化水素を廃水に供給することができる。尚、供給ポンプ４１ａ，４１ｂ，４１ｃの駆動制御は、制御部６０によって行われる。
【００２３】
促進酸化処理部５０は、廃水に添加された過酸化水素に紫外線を照射することによりヒドロキシラジカルを発生させ、その発生させたヒドロキシラジカルを用いて廃水を酸化処理するものである。本実施形態では、促進酸化処理部５０を、三つの処理槽５１ａ，５１ｂ，５１ｃを直列に配置して構成している。各処理槽５１ａ，５１ｂ，５１ｃには、所定本数の紫外線ランプが取り付けられている。ここで、三つの処理槽は全く同じ構造になっている。尚、以下では、処理槽５１ａのことを「第一の処理槽」と、処理槽５１ｂのことを「第二の処理槽」と、処理槽５１ｃのことを「第三の処理槽」とも称することにする。
【００２４】
図２は処理槽５１ａ，５１ｂ，５１ｃの構造を説明するための図である。各処理槽５１ａ，５１ｂ，５１ｃは、図２に示すように、槽本体５１１と、複数の紫外線ランプ５１２と、流入口５１３と、循環用管５１４と、ポンプ５１５と、弁５１６と、流出口５１７とを備えている。この槽本体５１１は例えば円筒形状に形成されており、その直径が約１．２ｍ、高さが約２．５ｍである。槽本体５１１内には、例えば１５０本の紫外線ランプ５１２が配置されている。ここでは、この紫外線ランプ５１２として、岩崎電気株式会社製の６５Ｗ低圧紫外線ランプを用いている。廃水は流入口５１３から槽本体５１１内に導入される。また、槽本体５１１の外側面には循環用管５１４が設けられている。この循環用管５１４の途中に設けられたポンプ５１５を駆動することにより、槽本体５１１内の廃水が循環し、廃水と過酸化水素とが混合される。
【００２５】
紫外線ランプ５１２を駆動して紫外線を発生させると、その紫外線は、槽本体５１１内の廃水に添加された過酸化水素に照射され、ヒドロキシラジカルが発生する。そして、その発生させたヒドロキシラジカルを用いて廃水は酸化処理されて分解する。また、弁５１６を開くと、槽本体５１１内の廃水が流出口５１７から排出される。
【００２６】
制御部６０は、ＣＯＤ計２０で計測されたＣＯＤの値に基づいて、過酸化水素供給部４０を制御すると共に促進酸化処理部５０を制御するものである。具体的に、制御部６０は、過酸化水素供給部４０から廃水に添加する過酸化水素の量を、ＣＯＤ計２０で計測されたＣＯＤの値に応じて決定し、その決定した量の過酸化水素を廃水に添加するように過酸化水素供給部４０を制御する。また、制御部６０は、促進酸化処理部５０での処理後の廃水についてのＢＯＤ／ＣＯＤの比を１以上１．５以下の範囲内の値に増加させるために必要な紫外線照射エネルギーの量を、ＣＯＤ計２０で計測されたＣＯＤの値に応じて決定し、その決定した量の紫外線照射エネルギーが照射されるように促進酸化処理部５０を制御する。したがって、促進酸化処理部５０での処理は、その処理後の廃水についてのＢＯＤ／ＣＯＤの比が１以上１．５以下の範囲内の値になるまで行われる。
【００２７】
特に、本実施形態では、過酸化水素供給部４０として、一定量の過酸化水素を廃水に添加する三つの供給ポンプ４１ａ，４１ｂ，４１ｃを有するものを用いているので、制御部６０による過酸化水素供給部４０の制御を供給ポンプ単位で行うことにしている。すなわち、制御部６０は、ＣＯＤ計２０で計測されたＣＯＤの値に応じて、三つの供給ポンプ４１ａ，４１ｂ，４１ｃのうちいくつの供給ポンプを駆動するかを決定する。一つの供給ポンプのみ駆動することが決定されると、最も少ない量（基準量）の過酸化水素が廃水に添加され、二つの供給ポンプを駆動することが決定されると、基準量の二倍の量の過酸化水素が廃水に添加され、そして、三つの供給ポンプをすべて駆動することが決定されると、基準量の三倍の量の過酸化水素が廃水に添加されることになる。このように、過酸化水素供給部４０の制御を供給ポンプ単位で行うことにより、制御部６０は過酸化水素供給部４０の制御を簡単に行うことができる。
【００２８】
また、本実施形態では、促進酸化処理部５０として、三つの処理槽５１ａ，５１ｂ，５１ｃを直列に配置して構成されたものを用いているので、制御部６０による促進酸化処理部５０の制御を処理槽単位で行うことにしている。すなわち、制御部６０は、ＣＯＤ計２０で計測されたＣＯＤの値に応じて、三つの処理槽５１ａ，５１ｂ，５１ｃのうちいくつの処理槽における紫外線ランプを点灯するかを決定する。一つの処理槽のみの紫外線ランプを点灯することが決定されると、最も少ない量（基準量）の紫外線照射エネルギーが過酸化水素に照射され、二つの処理槽における紫外線ランプを点灯することが決定されると、基準量の二倍の量の紫外線照射エネルギーが過酸化水素に照射され、そして、三つの処理槽のすべてにおける紫外線ランプを点灯することが決定されると、基準量の三倍の量の紫外線照射エネルギーが過酸化水素に照射されることになる。このように、促進酸化処理部５０の制御を処理槽単位で行うことにより、制御部６０は促進酸化処理部５０の制御を簡単に行うことができる。
【００２９】
実際、制御部６０は、ＣＯＤ計２０で計測されたＣＯＤの値をいくつかの閾値と比較し、その大小関係に応じて、駆動すべき供給ポンプの数及び駆動すべき処理槽の数を決定している。ここで、かかる閾値は、予め処理対象となる廃水に対して実際に促進酸化処理を行って得られたデータに基づいて設定される。廃水の内容物は工場等の施設に応じて異なるからである。例えば、第一の閾値Ａと第二の閾値Ｂという二つの閾値（Ａ＜Ｂ）が設定された場合には、ＣＯＤ計２０で計測されたＣＯＤの値が第一の閾値Ａより小さければ、第一の供給ポンプ４１ａと第一の処理槽５１ａとのみを駆動することが決定され、ＣＯＤ計２０で計測されたＣＯＤの値が第一の閾値Ａ以上であるが第二の閾値Ｂよりも小さければ、第一の供給ポンプ４１ａ及び第二の供給ポンプ４１ｂと第一の処理槽５１ａ及び第二の処理槽５１ｂとを駆動することが決定され、そして、ＣＯＤ計２０で計測されたＣＯＤの値が第二の閾値Ｂ以上であれば、三つの供給ポンプ４１ａ，４１ｂ，４１ｃと三つの処理槽５１ａ，５１ｂ，５１ｃとすべてを駆動することが決定される。
【００３０】
促進酸化処理部５０で処理された廃水は、生物処理部７０に送られて処理される。ここで、促進酸化処理部５０での処理は、その処理後の廃水についてのＢＯＤ／ＣＯＤの比が１以上１．５以下の範囲内の値になるまで行われる。生物処理で処理しやすい廃水はＢＯＤ／ＣＯＤの比が１以上であるものであるので、促進酸化処理部５０での処理後の廃水を生物処理部７０で処理することにより、確実に分解処理することができる。
【００３１】
また、通常、工場等の施設からの廃水のＢＯＤ／ＣＯＤの値はそれほど変動しないが、廃水の有機物濃度（ＢＯＤ、ＣＯＤ）は変動することがある。上述したように、促進酸化処理部５０では、廃水の有機物濃度（ＣＯＤ）に応じて過酸化水素の添加量及び紫外線照射エネルギー量を制御しているので、流入する廃水の有機物濃度の変動に伴い、促進酸化処理部５０での処理後の廃水の有機物濃度も変動する。本実施形態では、この点を考慮して、生物処理部７０において、濃度変動に強い接触酸化法若しくは膜分離活性汚泥法を用いることにしている。これにより、流入する廃水の有機物濃度が変動しても、それに容易に対応して生物処理部７０を運転管理することができるので、安定した水質の処理水を得ることができる。
【００３２】
具体的に、本実施形態では、生物処理部７０として、接触酸化法の一つである回転円板法で処理を行う処理装置を用いている。この回転円板法では、多数の円板を一つの回転軸に固定しておき、それらの円板の一部が汚水に浸漬するようにして多数の円板を回転させる。そして、円板表面に生長する微生物によって水質浄化を行う。本実施形態では、生物処理部７０での処理により、促進酸化処理部５０で処理された廃水についてのＢＯＤの値及びＣＯＤの値をそれぞれ所望の値にまで低下させる。尚、生物処理部７０としては公知の装置を用いることができるので、ここでは生物処理部７０についての詳細な説明を省略する。
【００３３】
次に、制御部６０が駆動すべき供給ポンプの数及び駆動すべき処理槽の数を決定する際に用いる上記の閾値をどのようにして設定するかについて詳しく説明する。上述したように、上記の閾値は、処理対象となる廃水に対して実際に促進酸化処理を行うことにより得られるデータに基づいて定められる。
【００３４】
今回、本実施形態の廃水処理装置を用いて廃水を処理することとなった施設では、その廃水のＣＯＤの上限値が大体、１２００ｍｇ／Ｌであるとする。ここで、「Ｌ」はリットル（単位）を表す。また、廃水の処理条件として、ＣＯＤを８０％低減させること、一日当たり１００ｍ３の廃水を処理することが要求されているものとする。
【００３５】
まず、処理前の廃水のＣＯＤ（初期ＣＯＤ濃度）は変動することを考慮し、当該施設からの廃水のうち初期ＣＯＤ濃度の異なるいくつかの廃水をサンプル廃水として取得する。具体的に、サンプル廃水としては、初期ＣＯＤ濃度が１２００ｍｇ／Ｌである廃水、初期ＣＯＤ濃度が６００ｍｇ／Ｌである廃水、初期ＣＯＤ濃度が３００ｍｇ／Ｌである廃水を用いた。ここで、初期ＣＯＤ濃度が１２００ｍｇ／Ｌである廃水のＴＯＣは１１００ｍｇ／Ｌであり、初期ＣＯＤ濃度が６００ｍｇ／Ｌである廃水のＴＯＣは５５０ｍｇ／Ｌであり、そして、初期ＣＯＤ濃度が３００ｍｇ／Ｌである廃水のＴＯＣは２３２ｍｇ／Ｌであった。また、上記の各サンプル廃水については、ＢＯＤの値は極めて小さく測定不能であった。
【００３６】
次に、上記の各サンプル廃水に対して促進酸化処理を施し、その処理後における当該廃水のＣＯＤ、ＢＯＤ、ＴＯＣ、Ｈ２Ｏ２濃度を測定する実験を行う。実際、初期ＣＯＤ濃度が１２００ｍｇ／Ｌである廃水については、過酸化水素の添加量と紫外線照射エネルギー量とを変えて六つの実験を行った。そして、初期ＣＯＤ濃度が６００ｍｇ／Ｌである廃水と初期ＣＯＤ濃度が３００ｍｇ／Ｌである廃水についてはそれぞれ、紫外線照射エネルギー量を変えて四つの実験を行った。図３（ａ）は初期ＣＯＤ濃度が１２００ｍｇ／Ｌである廃水についての実験条件を説明するための図、図３（ｂ）は初期ＣＯＤ濃度が６００ｍｇ／Ｌである廃水についての実験条件を説明するための図、図３（ｃ）は初期ＣＯＤ濃度が３００ｍｇ／Ｌである廃水についての実験条件を説明するための図である。ここで、各実験１〜１４では、水量４Ｌの廃水を用いた。また、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）としては、濃度３５％のものを用いた。
【００３７】
具体的に、初期ＣＯＤ濃度が１２００ｍｇ／Ｌである廃水については、図３（ａ）に示すように、六つの実験１〜６を行った。実験１では、サンプル廃水に廃水１Ｌ当たり３．７５ｍＬの濃度３５％Ｈ２Ｏ２溶液を添加し、０．８７ｋＷ・ｈ／ｍ３の紫外線照射エネルギーを照射した。ここで、この実験１における濃度３５％Ｈ２Ｏ２溶液の添加量は、ＴＯＣの物質量に対するモル比で表すと０．５に相当する。このとき、Ｈ２Ｏ２濃度は１５００ｍｇ／Ｌである。実験２では、サンプル廃水に実験１と同量の濃度３５％Ｈ２Ｏ２溶液を添加し、１．８２ｋＷ・ｈ／ｍ３の紫外線照射エネルギーを照射した。実験３では、サンプル廃水に実験１と同量の濃度３５％Ｈ２Ｏ２溶液を添加し、３．５６ｋＷ・ｈ／ｍ３の紫外線照射エネルギーを照射した。実験４では、サンプル廃水に廃水１Ｌ当たり１１．２５ｍＬの濃度３５％Ｈ２Ｏ２溶液を添加し、１０．０３ｋＷ・ｈ／ｍ３の紫外線照射エネルギーを照射した。ここで、実験４における濃度３５％Ｈ２Ｏ２溶液の添加量は、ＴＯＣの物質量に対するモル比で表すと１．５に相当する。このとき、Ｈ２Ｏ２濃度は４５００ｍｇ／Ｌである。試験５では、サンプル廃水に廃水１Ｌ当たり２．２５ｍＬの濃度３５％Ｈ２Ｏ２溶液を添加し、実験３と同量の紫外線照射エネルギーを照射した。ここで、実験５における濃度３５％Ｈ２Ｏ２溶液の添加量は、ＴＯＣの物質量に対するモル比で表すと０．３に相当する。このとき、Ｈ２Ｏ２濃度は９００ｍｇ／Ｌである。実験６では、サンプル廃水に廃水１Ｌ当たり１５ｍＬの濃度３５％Ｈ２Ｏ２溶液を添加し、実験３と同量の紫外線照射エネルギーを照射した。ここで、実験６における濃度３５％Ｈ２Ｏ２溶液の添加量は、ＴＯＣの物質量に対するモル比で表すと２．０に相当する。このとき、Ｈ２Ｏ２濃度は６０００ｍｇ／Ｌである。
【００３８】
初期ＣＯＤ濃度が６００ｍｇ／Ｌである廃水については、図３（ｂ）に示すように、四つの実験７〜１０を行った。実験７では、サンプル廃水に廃水１Ｌ当たり２ｍＬの濃度３５％Ｈ２Ｏ２溶液を添加し、０．４７ｋＷ・ｈ／ｍ３の紫外線照射エネルギーを照射した。ここで、実験７における濃度３５％Ｈ２Ｏ２の添加量は、ＴＯＣの物質量に対するモル比で表すと０．５に相当する。このとき、Ｈ２Ｏ２濃度は８００ｍｇ／Ｌである。実験８では、サンプル廃水に実験７と同量の濃度３５％Ｈ２Ｏ２を添加し、０．８７ｋＷ・ｈ／ｍ３の紫外線照射エネルギーを照射した。実験９では、サンプル廃水に実験７と同量の濃度３５％Ｈ２Ｏ２を添加し、１．８２ｋＷ・ｈ／ｍ３の紫外線照射エネルギーを照射した。実験１０では、サンプル廃水に実験７と同量の濃度３５％Ｈ２Ｏ２を添加し、２．７７ｋＷ・ｈ／ｍ３の紫外線照射エネルギーを照射した。
【００３９】
初期ＣＯＤ濃度が３００ｍｇ／Ｌである廃水については、図３（ｃ）に示すように、四つの実験１１〜１４を行った。実験１１では、サンプル廃水に廃水１Ｌ当たり１ｍＬの濃度３５％Ｈ２Ｏ２を添加し、０．２４ｋＷ・ｈ／ｍ３の紫外線照射エネルギーを照射した。ここで、実験１１における濃度３５％Ｈ２Ｏ２の添加量は、ＴＯＣの物質量に対するモル比で表すと０．５に相当する。このとき、Ｈ２Ｏ２濃度は４００ｍｇ／Ｌである。実験１２では、サンプル廃水に実験１１と同量の濃度３５％Ｈ２Ｏ２を添加し、０．４７ｋＷ・ｈ／ｍ３の紫外線照射エネルギーを照射した。実験１３では、サンプル廃水に実験１１と同量の濃度３５％Ｈ２Ｏ２を添加し、０．８７ｋＷ・ｈ／ｍ３の紫外線照射エネルギーを照射した。実験１４では、サンプル廃水に実験１１と同量の濃度３５％Ｈ２Ｏ２を添加し、２．７７ｋＷ・ｈ／ｍ３の紫外線照射エネルギーを照射した。
【００４０】
上記の各実験１〜１４の結果を図４に示す。ここで、図４（ａ）は初期ＣＯＤ濃度が１２００ｍｇ／Ｌである廃水についての実験結果を説明するための図、図４（ｂ）は初期ＣＯＤ濃度が６００ｍｇ／Ｌである廃水についての実験結果を説明するための図、図４（ｃ）は初期ＣＯＤ濃度が３００ｍｇ／Ｌである廃水についての実験結果を説明するための図である。
【００４１】
図４（ａ）に示すように、実験１では、処理後のＣＯＤが１０２８ｍｇ／Ｌ、処理後のＢＯＤが６４４ｍｇ／Ｌ、処理後のＴＯＣが１０４８ｍｇ／Ｌ、処理後のＨ２Ｏ２濃度が１３２０ｍｇ／Ｌという結果が得られた。実験２では、処理後のＣＯＤが８７６ｍｇ／Ｌ、処理後のＢＯＤが９６９ｍｇ／Ｌ、処理後のＴＯＣが１０４１ｍｇ／Ｌ、処理後のＨ２Ｏ２濃度が１１２０ｍｇ／Ｌという結果が得られた。実験３では、処理後のＣＯＤが６１１ｍｇ／Ｌ、処理後のＢＯＤが１３４７ｍｇ／Ｌ、処理後のＴＯＣが９９６ｍｇ／Ｌ、処理後のＨ２Ｏ２濃度が８６０ｍｇ／Ｌという結果が得られた。実験４では、処理後のＣＯＤが１４９ｍｇ／Ｌ、処理後のＢＯＤが９５６ｍｇ／Ｌ、処理後のＴＯＣが５６５ｍｇ／Ｌ、処理後のＨ２Ｏ２濃度が１９１０ｍｇ／Ｌという結果が得られた。実験５では、処理後のＣＯＤが５９０ｍｇ／Ｌ、処理後のＢＯＤが１３２２ｍｇ／Ｌ、処理後のＴＯＣが９１８ｍｇ／Ｌ、処理後のＨ２Ｏ２濃度が４８０ｍｇ／Ｌという結果が得られた。実験６では、処理後のＣＯＤが６３６ｍｇ／Ｌ、処理後のＢＯＤが１３６４ｍｇ／Ｌ、処理後のＴＯＣが１００３ｍｇ／Ｌ、処理後のＨ２Ｏ２濃度が４４００ｍｇ／Ｌという結果が得られた。
【００４２】
また、図４（ｂ）に示すように、実験７では、処理後のＣＯＤが５３１ｍｇ／Ｌ、処理後のＢＯＤが４１９ｍｇ／Ｌ、処理後のＴＯＣが４６７ｍｇ／Ｌ、処理後のＨ２Ｏ２濃度が７００ｍｇ／Ｌという結果が得られた。実験８では、処理後のＣＯＤが４６９ｍｇ／Ｌ、処理後のＢＯＤが２９６ｍｇ／Ｌ、処理後のＴＯＣが４６５ｍｇ／Ｌ、処理後のＨ２Ｏ２濃度が６７０ｍｇ／Ｌという結果が得られた。実験９では、処理後のＣＯＤが３１５ｍｇ／Ｌ、処理後のＢＯＤが６５１ｍｇ／Ｌ、処理後のＴＯＣが４５５ｍｇ／Ｌ、処理後のＨ２Ｏ２濃度が６３０ｍｇ／Ｌという結果が得られた。実験１０では、処理後のＣＯＤが２２４ｍｇ／Ｌ、処理後のＢＯＤが６５３ｍｇ／Ｌ、処理後のＴＯＣが４２８ｍｇ／Ｌ、処理後のＨ２Ｏ２濃度が５８０ｍｇ／Ｌという結果が得られた。
【００４３】
そして、図４（ｃ）に示すように、実験１１では、処理後のＣＯＤが２９３ｍｇ／Ｌ、処理後のＢＯＤが１４２ｍｇ／Ｌ、処理後のＴＯＣが２３２ｍｇ／Ｌ、処理後のＨ２Ｏ２濃度が３９０ｍｇ／Ｌという結果が得られた。実験１２では、処理後のＣＯＤが２５３ｍｇ／Ｌ、処理後のＢＯＤが２２２ｍｇ／Ｌ、処理後のＴＯＣが２３１ｍｇ／Ｌ、処理後のＨ２Ｏ２濃度が３７０ｍｇ／Ｌという結果が得られた。実験１３では、処理後のＣＯＤが２１２ｍｇ／Ｌ、処理後のＢＯＤが２７３ｍｇ／Ｌ、処理後のＴＯＣが２２５ｍｇ／Ｌ、処理後のＨ２Ｏ２濃度が３３０ｍｇ／Ｌという結果が得られた。実験１４では、処理後のＣＯＤが４８ｍｇ／Ｌ、処理後のＢＯＤが２６２ｍｇ／Ｌ、処理後のＴＯＣが１４７ｍｇ／Ｌ、処理後のＨ２Ｏ２濃度が２３０ｍｇ／Ｌという結果が得られた。
【００４４】
次に、図４に示す実験結果を用いて、紫外線照射エネルギー量とＣＯＤ低減効果との関係、紫外線照射エネルギー量と処理後におけるＢＯＤ／ＣＯＤの比との関係を調べた。図５は本実験の結果から得られた、紫外線照射エネルギー量とＣＯＤ低減効果との関係を示すグラフであり、図６は本実験の結果から得られた、紫外線照射エネルギー量と処理後におけるＢＯＤ／ＣＯＤの比との関係を示すグラフである。ここで、図５では、横軸に紫外線照射エネルギー量（ｋＷ・ｈ／ｍ３）を、縦軸にＣＯＤ低減効果を表す量をとっている。具体的に、ＣＯＤ低減効果を表す量としては、処理前のＣＯＤに対する処理後のＣＯＤの割合について自然対数をとった値を採用している。すなわち、処理前のＣＯＤをＣ０、処理後のＣＯＤをＣｔとすると、ＣＯＤ低減効果を表す量はｌｎ（Ｃｔ／Ｃ０）で表現される。一方、図６では、横軸に紫外線照射エネルギー量（ｋＷ・ｈ／ｍ３）を、横軸に処理後におけるＢＯＤ／ＣＯＤの比をとっている。
【００４５】
さて、図５のグラフによれば、各初期ＣＯＤ濃度の廃水について、促進酸化処理におけるＣＯＤ低減反応は一次反応とみなされることが分かる。そして、それらの関係式は次のように表すことができる。すなわち、初期ＣＯＤ濃度が１２００ｍｇ／Ｌである廃水については、
（１）  ｌｎ（Ｃｔ／Ｃ０）＝−０．２０５×ＵＶ
という関係があり、初期ＣＯＤ濃度が６００ｍｇ／Ｌである廃水については、
（２）  ｌｎ（Ｃｔ／Ｃ０）＝−０．３４９×ＵＶ
という関係があり、初期ＣＯＤ濃度が３００ｍｇ／Ｌである廃水については、
（３）  ｌｎ（Ｃｔ／Ｃ０）＝−０．６２６×ＵＶ
という関係がある。ここで、ＵＶは紫外線照射エネルギー量（ｋＷ・ｈ／ｍ３）を表す。また、上記（１）〜（３）の各式における比例定数は、このＣＯＤ低減反応の反応速度定数である。
【００４６】
一方、図６のグラフによれば、各初期ＣＯＤ濃度の廃水について、処理後におけるＢＯＤ／ＣＯＤの比は紫外線照射エネルギー量に比例して増加することが分かる。それらの関係式は次のように表すことができる。すなわち、初期ＣＯＤ濃度が１２００ｍｇ／Ｌである廃水については、
（４）  Ｂｔ／Ｃｔ＝０．６４０×ＵＶ−０．０１２
という関係があり、初期ＣＯＤ濃度が６００ｍｇ／Ｌである廃水については、
（５）  Ｂｔ／Ｃｔ＝１．０３１×ＵＶ＋０．０７１
という関係があり、初期ＣＯＤ濃度が３００ｍｇ／Ｌである廃水については、
（６）  Ｂｔ／Ｃｔ＝１．９８５×ＵＶ−０．１４０
という関係がある。ここで、Ｂｔは処理後のＢＯＤを表す。このように、廃水に促進酸化処理を施すことにより処理後におけるＢＯＤ／ＣＯＤの比を増加させることができる。このため、促進酸化処理をＢＯＤ／ＣＯＤの比が１以上になるまで行えば、その処理後の廃水については、原水では行うことができなかった生物処理を行うことが可能となる。生物処理で処理しやすい廃水はＢＯＤ／ＣＯＤの比が１以上のものだからである。本実施形態の廃水処理装置では、この事実を利用して、まず、廃水に促進酸化処理を行い、その処理後の廃水についてのＢＯＤ／ＣＯＤの比を１以上１．５以下の範囲内の値に増加させた後に、当該処理後の廃水に生物処理を行い、そのＢＯＤの値及びＣＯＤの値をそれぞれ所望の値にまで低下させることにしているのである。ここで、処理後の廃水についてのＢＯＤ／ＣＯＤの比が１．５より大きくなるまで促進酸化処理を行うこととすると、大きな紫外線照射エネルギー量を必要とし、ランニングコストが高くなってしまう。実際、促進酸化処理は生物処理に比べてランニングコストが高い。このため、促進酸化処理を、その処理後の廃水についてのＢＯＤ／ＣＯＤの比を１以上１．５以下の範囲内の値に増加させるまで行うようにすることにより、低コストで処理を行うことができる。以下では、促進酸化処理によりその処理後の廃水についてのＢＯＤ／ＣＯＤの比を１．２５にすることを目標とする場合を考えることにする。
【００４７】
また、図６のグラフによれば、初期ＣＯＤ濃度が低いほど、処理後におけるＢＯＤ／ＣＯＤの比を所定の値にするために必要な紫外線照射エネルギー量は少なくて済むことが分かる。このため、初期ＣＯＤ濃度に応じて紫外線照射エネルギー量を変更することにより、適正な促進酸化処理を実行することができる。
【００４８】
更に、実験３、実験５、実験６の結果から分かるように、濃度３５％Ｈ２Ｏ２溶液の添加量については、初期ＴＯＣの物質量に対するモル比を変えても、反応速度定数の差異はほとんど見られない。このことから、過酸化水素を、初期ＴＯＣの物質量に対して０．３倍当量添加すれば、処理が十分に行えることができると考えられる。そこで、実際の処理では、過酸化水素を、初期ＴＯＣの物質量に対して０．３倍当量添加することが決定される。
【００４９】
次に、当該施設からの廃水に対して本実施形態の廃水処理装置を用いて促進酸化処理を行う際に必要な紫外線照射エネルギー量及び紫外線ランプ本数を算出する。初期ＣＯＤ濃度が高い廃水ほど大きな紫外線照射エネルギー量を必要とするので、この計算は、初期ＣＯＤ濃度が１２００ｍｇ／Ｌである場合の実験結果に基づいて行う。促進酸化処理によりその処理後の廃水についてのＢＯＤ／ＣＯＤの比を１．２５にするために必要な紫外線照射エネルギー量ＵＶは、（４）式より、
１．２５＝０．６４０×ＵＶ−０．０１２
と表わされる。これを解いて、必要な紫外線照射エネルギー量ＵＶは、１．９７ｋＷ・ｈ／ｍ３、すなわち、約２．０ｋＷ・ｈ／ｍ３と求められる。したがって、施設全体での必要な紫外線照射エネルギー量（ｋＷ）は、２．０（ｋＷ・ｈ／ｍ３）×｛１００（ｍ３／日）÷２４（ｈ／日）｝≒８．４（ｋＷ）となる。
【００５０】
この紫外線照射エネルギー量を供給するのに必要な紫外線ランプの本数は次のようにして求められる。紫外線ランプとして６５Ｗ低圧紫外線ランプを用いることとすると、必要な紫外線ランプ本数は、８．４（ｋＷ）÷０．０６５（ｋＷ／本）÷０．４（ＵＶ変換係数）÷０．９（ジャケット汚れ係数）÷０．８（ランプ寿命係数）≒４４８．７より、約４５０本となる。ここで、この紫外線ランプ本数の計算に際しては当該ランプの性能についての各種の係数を考慮した。本実施形態では、促進酸化処理部５０は同じ構造の三つの処理槽５１ａ，５１ｂ，５１ｃを備えているので、当該施設からの廃水を処理するためには、上記の結果から、例えば各処理槽５１ａ，５１ｂ，５１ｃに１５０本の紫外線ランプを配置し、紫外線ランプの総本数を４５０本とすればよい。
【００５１】
また、初期ＣＯＤ濃度が１２００ｍｇ／Ｌである廃水に促進酸化処理を行った後における当該廃水の水質を計算で求めてみる。上で算出したように、処理後の廃水についてのＢＯＤ／ＣＯＤの比を１．２５にするために必要な紫外線照射エネルギー量ＵＶは、約２．０ｋＷ・ｈ／ｍ３であるので、これを、（１）式に代入すると、
ｌｎ（Ｃｔ／１２００）＝−０．２０５×２．０
となる。これを解いて、処理後のＣＯＤ（Ｃｔ）は、約８００ｍｇ／Ｌと求められる。一方、処理後のＢＯＤは、Ｂｔ／Ｃｔ＝１．２５より、１０００ｍｇ／Ｌであると求められる。このように、かかる促進酸化処理後の廃水についてのＣＯＤ及びＢＯＤは依然として高いので、その廃水に対しては、後工程として生物処理を施す必要がある。
【００５２】
尚、本発明者等は、初期ＣＯＤ濃度が１２００ｍｇ／Ｌである廃水について促進酸化処理のみを行うことによりＣＯＤ濃度を８０％低減させる場合に必要な紫外線ランプ本数を算出した。ここでは詳細な説明を省略するが、その場合には約１７４７本の紫外線ランプが必要であるという結果が得られた。したがって、本実施形態のように促進酸化処理と生物処理とを組み合わせて廃水を処理する場合には、促進酸化処理だけで廃水を処理する場合に比べて、必要な紫外線ランプの本数は遥かに少なくて済むことが分かる。
【００５３】
次に、当該施設からの廃水に対して本実施形態の廃水処理装置を用いて促進酸化処理を行う際に必要な過酸化水素の添加量を算出する。いま、この施設からの廃水についての平均の処理前のＣＯＤが６５０ｍｇ／Ｌであったとする。図４（ａ）の実験結果に示されている処理前のＣＯＤと処理前のＴＯＣとの比を利用すると、初期ＣＯＤ濃度が６５０ｍｇ／ＬであるときのＴＯＣ（ｍｇ／Ｌ）は、６５０（ｍｇ／Ｌ）×｛１１００（ｍｇ／Ｌ；処理前ＴＯＣ）÷１２００（ｍｇ／Ｌ；処理前ＣＯＤ）｝より、約５９６ｍｇ／Ｌと求められる。このＴＯＣの単位換算（ｍｇ／Ｌからｍｏｌ／Ｌへ）を行うと、上記のＴＯＣの値は、５９６（ｍｇ／Ｌ）×１０−３（ｇ／ｍｇ）÷１２（炭素の原子量）より、約０．０５ｍｏｌ／Ｌとなる。実際の処理ではＴＯＣの物質量に対して０．３倍当量のＨ２Ｏ２を添加することから、処理前に添加する濃度３５％Ｈ２Ｏ２溶液の添加量は、０．０５（ｍｏｌ／Ｌ）×０．３（倍当量）×３４（Ｈ２Ｏ２の分子量）÷｛３５／１００｝（Ｈ２Ｏ２含有量）÷１．１３（ｇ／ｍＬ；比重）より、約１．２８ｍＬ／Ｌと求められる。したがって、本実施形態の廃水処理装置を用いて促進酸化処理を行う場合、一日当たりに必要な濃度３５％Ｈ２Ｏ２溶液の量は、１．２８（ｍＬ／Ｌ＝Ｌ／ｍ３）×１００（ｍ３／日）＝１２８（Ｌ／日）、すなわち、約１４５ｋｇ／日となる。
【００５４】
一方、本発明者等は、初期ＣＯＤ濃度が１２００ｍｇ／Ｌである廃水について促進酸化処理のみを行うことによりＣＯＤ濃度を８０％低減させる場合に一日当たりに必要な濃度３５％Ｈ２Ｏ２溶液の量を算出した。ここでは詳細な説明を省略するが、その場合には一日当たり約７９１ｋｇの濃度３５％Ｈ２Ｏ２溶液が必要であるという結果が得られた。したがって、本実施形態のように促進酸化処理と生物処理とを組み合わせて廃水を処理する場合には、促進酸化処理だけで廃水を処理する場合に比べて、必要な過酸化水素の添加量は遥かに少なくて済むことが分かる。
【００５５】
次に、当該施設からの廃水に対して本実施形態の廃水処理装置を用いて促進酸化処理を行う際に必要な紫外線ランプ本数と初期ＣＯＤ濃度との関係を求める。既に計算で求めたように、初期ＣＯＤ濃度が１２００ｍｇ／Ｌである場合に必要な紫外線ランプの本数は約４５０本である。同様の計算を初期ＣＯＤ濃度が６００ｍｇ／Ｌである場合と初期ＣＯＤ濃度が３００ｍｇ／Ｌである場合とにおいて行うと、前者の場合には紫外線ランプが約２５６本必要であり、後者の場合には紫外線ランプが約１５８本必要であるという結果が得られる。図７は本実験の結果から得られた、必要な紫外線ランプ本数と初期ＣＯＤ濃度との関係を示すグラフである。初期ＣＯＤ濃度に対する閾値は、このグラフを利用して設定することができる。上述したように、本実施形態の廃水処理装置では各処理槽５１ａ，５１ｂ，５１ｃに１５０本の紫外線ランプを設けることにしている。そこで、図７のグラフから、紫外線ランプ本数が１５０本であるときの初期ＣＯＤ濃度と、紫外線ランプ本数が２×１５０＝３００本であるときの初期ＣＯＤ濃度とを読み取る。実際、紫外線ランプ本数が１５０本であるときの初期ＣＯＤ濃度は約２８５ｍｇ／Ｌであり、紫外線ランプ本数が３００本であるときの初期ＣＯＤ濃度は約７３６ｍｇ／Ｌである。これから、当該施設からの廃水を本実施形態の廃水処理装置において処理する場合には、例えば、初期ＣＯＤ濃度に対する第一の閾値を２８０ｍｇ／Ｌに、第二の閾値を７３０ｍｇ／Ｌに設定すればよい。
【００５６】
次に、本実施形態の廃水処理装置を用いて廃水を処理する場合の処理手順について説明する。
【００５７】
施設から廃水は排出されると、その廃水は原水調整槽１０に送られて一時貯留される。このとき、その廃水の一部は管１１５を通じてＣＯＤ計２０に送られ、ＣＯＤ計２０は当該廃水のＣＯＤの値（初期ＣＯＤ濃度）を計測する。この計測結果は制御部６０に送信される。制御部６０は、ＣＯＤ計２０で計測された初期ＣＯＤ濃度に応じて、三つの供給ポンプ４１ａ，４１ｂ，４１ｃのうちいくつの供給ポンプを駆動するか、及び、三つの処理槽５１ａ，５１ｂ，５１ｃのうちいくつの処理槽において紫外線ランプを点灯するかを決定する。例えば、制御部６０は、廃水の初期ＣＯＤ濃度が２８０ｍｇ／Ｌより小さいときには、一つの供給ポンプ４１ａだけを駆動すると共に一つの処理槽５１ａだけで紫外線ランプを点灯することを決定する。廃水の初期ＣＯＤ濃度が２８０ｍｇ／Ｌ以上であって７３０ｍｇ／Ｌより小さいときには、二つの処理槽４１ａ，４１ｂだけを駆動すると共に二つの処理槽５１ａ，５１ｂだけで紫外線ランプを点灯することを決定する。そして、廃水の初期ＣＯＤ濃度が７３０ｍｇ／Ｌ以上であるときには、三つの供給ポンプ４１ａ，４１ｂ，４１ｃすべてを駆動すると共に三つの処理槽５１ａ，５１ｂ，５１ｃすべてにおいて紫外線ランプを点灯することを決定する。
【００５８】
その後、廃水が原水調整槽１０から促進酸化処理部５０の第一の処理槽５１ａに送られると、制御部６０は、上記の決定した内容に従って各供給ポンプ４１ａ，４１ｂ，４１ｃの駆動を制御する。これにより、廃水には所定量の過酸化水素が添加される。こうして過酸化水素の添加された廃水が第一の処理槽５１ａに供給されると、制御部６０は第一の処理槽５１ａを制御して、第一の処理槽５１ａの紫外線ランプを点灯させる。こうして、第一の処理槽５１ａに入れられた廃水に促進酸化処理が行われる。第一の処理槽５１ａにおける処理が終了すると、廃水は第二の処理槽５１ｂに送られる。そして、制御部６０は、上記の決定した内容に従って第二の処理槽５１ｂの紫外線ランプの点灯を制御する。その後、廃水は第二の処理槽５１ｂから第三の処理槽５１ｃに送られる。ここでも、制御部６０は、上記の決定した内容に従って第三の処理槽５１ｃの紫外線ランプの点灯を制御する。こうして、促進酸化処理部５０での処理が終了する。この時点で廃水のＢＯＤ／ＣＯＤの比は１以上１．５以下の範囲内の値になっている。
【００５９】
次に、促進酸化処理部５０で処理された廃水は、生物処理部７０に送られる。そして、廃水はこの生物処理部７０で分解処理される。これにより、この生物処理後の廃水についてのＢＯＤの値及びＣＯＤの値はそれぞれ所望の値にまで低下させられる。以上で、本実施形態の廃水処理装置を用いた廃水の処理が終了する。
【００６０】
本実施形態の廃水処理装置では、廃水を促進酸化処理部で処理した後に、生物処理部で処理している。ここで、促進酸化処理部での処理は、その処理後の廃水についてのＢＯＤ／ＣＯＤの比が１以上１．５以下の範囲内の値になるまで行われる。生物処理で処理しやすい廃水はＢＯＤ／ＣＯＤの比が１以上であるものであるので、促進酸化処理部での処理後の廃水を生物処理部で処理することにより、確実に分解処理することができる。また、促進酸化処理部での処理によりＢＯＤ／ＣＯＤの比を上記範囲内の値にするのに必要な過酸化水素の添加量及び紫外線照射エネルギー量は、当該廃水を促進酸化処理のみを用いて処理する場合に比べて少なくて済む。このため、促進酸化処理部に取り付ける紫外線ランプの本数を少なくすることができる。しかも、制御部が、処理前の廃水のＣＯＤの値に応じて過酸化水素の量と紫外線照射エネルギーの量を決定し、それに従って過酸化水素供給部及び促進酸化処理部を制御しているので、過酸化水素の添加量及び紫外線照射エネルギー量の無駄を少なくすることができる。したがって、本実施形態では、生物難分解性有機物を含む廃水を安価なコストで処理することができる。更に、生物処理部において、濃度変動に強い接触酸化法若しくは膜分離活性汚泥法を用いたことにより、流入する廃水の有機物濃度が変動しても、それに容易に対応して生物処理部を運転管理することができるので、安定した水質の処理水を得ることができる。
【００６１】
尚、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が可能である。
【００６２】
例えば、上記の実施形態では、ＣＯＤ計を用いて処理前の廃水のＣＯＤの値を計測し、制御部が、そのＣＯＤ計で計測されたＣＯＤの値に応じて、過酸化水素供給部及び促進酸化処理部を制御する場合について説明したが、ＣＯＤ計の代わりに処理前の廃水のＴＯＣの値を計測するＴＯＣ計を用い、制御部は、そのＴＯＣ計で計測されたＴＯＣの値に応じて、過酸化水素供給部及び促進酸化処理部を制御するようにしてもよい。
【００６３】
また、上記の実施形態では、三つの供給ポンプのうちいずれの供給ポンプからの過酸化水素も、原水調整槽と促進酸化処理部とを繋ぐ供給管内を流れる廃水に添加する場合について説明したが、例えば、第一の供給ポンプからの過酸化水素を、原水調整槽と促進酸化処理部とを繋ぐ供給管内を流れる廃水に添加し、第二の供給ポンプからの過酸化水素を、第一の処理槽と第二の処理槽とを繋ぐ供給管内を流れる廃水に添加し、そして、第三の供給ポンプからの過酸化水素を、第二の処理槽と第三の処理槽とを繋ぐ供給管内を流れる廃水に添加するようにしてもよい。
【００６４】
更に、上記の実施形態では、制御部が促進酸化処理部の制御を処理槽単位で行う場合について説明したが、制御部は、促進酸化処理部の制御を個々の紫外線ランプ単位で行うようにしてもよい。或いは、制御部は、必要な紫外線照射エネルギーの量を廃水の初期ＣＯＤ濃度に応じて決定し、その決定した量の紫外線照射エネルギーが照射されるように、個々の紫外線ランプから照射される紫外線照射エネルギー量を制御するようにしてもよい。これにより、紫外線照射エネルギー量の制御をきめ細かく行うことが可能となり、ランニングコストをさらに低く抑えることができる。
【００６５】
同様に、上記の実施形態では、制御部が過酸化水素供給部の制御を供給ポンプ単位で行う場合について説明したが、供給ポンプとして過酸化水素の供給量を調整可能なものを用い、制御部が、廃水の初期ＣＯＤ濃度に応じて必要な過酸化水素の添加量を決定し、その決定した量の過酸化水素が廃水に添加されるように、個々の供給ポンプを制御するようにしてもよい。これにより、過酸化水素の添加量の制御をきめ細かく行うことが可能となり、ランニングコストをさらに低く抑えることができる。
【００６６】
また、上記の実施形態では、促進酸化処理部が三つの処理槽を備えている場合について説明したが、促進酸化処理部は、二つの処理層又は四つ以上の処理槽を備えていてもよい。同様に、過酸化水素供給部も、二つの供給ポンプ又は四つ以上の供給ポンプを備えていてもよい。更に、上述したように、紫外線照射エネルギー量の制御や過酸化水素の添加量の制御をきめ細かく行う場合にあっては、促進酸化処理部には一つの処理槽のみを設け、過酸化水素供給部には一つの供給ポンプのみを設けるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上説明したように、本発明の廃水処理装置及び廃水処理方法によれば、廃水を促進酸化処理部で処理した後に、生物処理部で処理している。ここで、促進酸化処理部での処理は、その処理後の廃水についてのＢＯＤ／ＣＯＤの比が１以上１．５以下の範囲内の値になるまで行われる。生物処理で処理しやすい廃水はＢＯＤ／ＣＯＤの比が１より大きいものであるので、促進酸化処理部での処理後の廃水を生物処理部で処理することにより、確実に分解処理することができる。また、促進酸化処理部での処理によりＢＯＤ／ＣＯＤの比を上記範囲内の値にするのに必要な過酸化水素の添加量及び紫外線照射エネルギー量は、当該廃水を促進酸化処理のみを用いて処理する場合に比べて少なくて済む。このため、促進酸化処理部に取り付ける紫外線ランプの本数を少なくすることができる。しかも、制御手段が、処理前の廃水のＣＯＤの値に応じて過酸化水素の量と紫外線照射エネルギーの量を決定し、それに従って供給手段及び促進酸化処理部を制御しているので、過酸化水素の添加量及び紫外線照射エネルギー量の無駄を少なくすることができる。更に、生物処理部において、濃度変動に強い接触酸化法若しくは膜分離活性汚泥法を用いたことにより、流入する廃水の有機物濃度が変動しても、それに容易に対応して生物処理部を運転管理することができるので、安定した水質の処理水を得ることができる。したがって、本発明は、通常の生物処理では処理できない生物難分解性有機物を含む廃水を分解処理する廃水処理装置及び廃水処理方法に適用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１０  原水調整槽
２０  ＣＯＤ計（計測手段）
３０  過酸化水素用タンク
４０  過酸化水素供給部（供給手段）
４１ａ，４１ｂ，４１ｃ  供給ポンプ
５０  促進酸化処理部
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ  処理槽
５１１  槽本体
５１２  紫外線ランプ
５１３  流入口
５１４  循環用管
５１５  ポンプ
５１６  弁
５１７  流出口
６０  制御部
７０  生物処理部
１１０  供給管
１１５，１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃ，１１７  管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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