(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物,リン,過酸化水素含有フッ素排水が導入される第１水槽と、
攪拌手段を有すると共に、炭酸カルシウム鉱物が充填され、且つ、返送汚泥が導入される第２水槽と、
消石灰が添加される第３水槽と、
ポリ塩化アルミニウムが添加される第４水槽と、
高分子凝集剤が添加される第５水槽と、
沈澱槽として機能する第６水槽と、
濃縮槽として機能する第７水槽と、
上記第６水槽で沈澱した汚泥を上記第２水槽の上部および上記第３水槽に返送する汚泥返送手段
を備えたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項２】
有機物,リン,過酸化水素含有フッ素排水が導入される第１水槽と、
攪拌手段を有すると共に、炭酸カルシウム鉱物が充填され、且つ、返送汚泥が導入される第２水槽と、
消石灰が添加される第３水槽と、
ポリ塩化アルミニウムが添加される第４水槽と、
高分子凝集剤が添加される第５水槽と、
沈澱槽として機能する第６水槽と、
濃縮槽として機能する第７水槽と、
上記第７水槽で濃縮された汚泥を上記第２水槽の上部および上記第３水槽に返送する汚泥返送手段
を備えたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項３】
有機物,リン,過酸化水素含有フッ素排水が導入される第１水槽と、
攪拌手段を有すると共に、炭酸カルシウム鉱物が充填された第２水槽と、
攪拌手段を有すると共に、返送汚泥が導入されて、この返送汚泥中の未反応薬品を用いた反応が行われる未反応薬品反応槽と、
消石灰が添加される第３水槽と、
ポリ塩化アルミニウムが添加される第４水槽と、
高分子凝集剤が添加される第５水槽と
沈澱槽として機能する第６水槽と、
濃縮槽として機能する第７水槽で構成されたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の排水処理装置において、
上記第６水槽で沈澱した汚泥あるいは上記第７水槽で濃縮された汚泥の少なくとも一方を、上記未反応薬品反応槽に返送する汚泥返送手段を備えたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項５】
請求項３に記載の排水処理装置において、
上記第２水槽と未反応薬品反応槽とは直列に接続されており、上記排水を、上記第２水槽に続いて上記未反応薬品反応槽で処理することを特徴とする排水処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の排水処理装置において、
上記第６水槽で沈澱した汚泥あるいは上記第７水槽で濃縮された汚泥の少なくとも一方を、上記未反応薬品反応槽に返送する汚泥返送手段を備えたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項７】
請求項３に記載の排水処理装置において、
上記未反応薬品反応槽で、上記返送汚泥中に含まれる未反応の薬品を再生して上記排水を処理することを特徴とする排水処理装置。
【請求項８】
請求項７に記載の排水処理装置において、
上記未反応薬品の再生は、上記返送汚泥に酸排水を混合攪拌することによって行うことを特長とする排水処理装置。
【請求項９】
請求項８に記載の排水処理装置において、
上記未反応薬品反応槽における攪拌手段は、空気を吹き出す空気攪拌手段であることを特徴とする排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体工場や液晶工場等から排出される有機物(特に生物分解性の悪い界面活性剤),リン,過酸化水素含有フッ素排水を、スラッジとしての廃棄物の量が少なく、しかも省エネルギーで且つ薬品を再利用して処理できる排水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体工場や液晶工場等においては、生産装置で使用する各種薬品の中に界面活性剤を混合させて使用している。また、半導体工場等の生産装置において、リン酸,過酸化水素(以下、過水と略称する)及びフッ酸を使用することは一般的であり、とりわけフッ酸の使用量は多い傾向にある。以上のことから、半導体工場や液晶工場等からは、界面活性剤,リン,過水含有フッ素排水が排出されている。
【０００３】
ここで、上記「界面活性剤,リン,過水含有フッ素排水」とは、「少量の界面活性剤,リンおよび過水を含有したフッ素がメインの酸排水」であり、さらに言うならば「フッ素をメインに含み、且つ、少量の界面活性剤,リンおよび過水を含有したフッ素排水」の意味である。
【０００４】
また、半導体工場や液晶工場等において各種薬品の中に界面活性剤を混合させるのは、以下のような理由による。すなわち、半導体素子の微細化が急激に進展する状況下において、超純水による水洗浄のみでは水の表面張力のために微細な部分に対して十分洗浄できない。そこで、超純水に界面活性剤を混入させて表面張力を小さくして微細な部分を洗浄する方法や、各種洗浄薬品に界面活性剤(例えば、界面活性剤入りのバッファードフッ酸のような薬品)を混入させて表面張力を小さくして洗浄する方法が普及しつつある。その場合、薬品に混入させる各種の界面活性剤の種類は、薬品メーカーの重要なノウハウであり、常に新規に開発された界面活性剤が混入されている。
【０００５】
ところで、新規に開発される界面活性剤の中には分子式,構造式,発泡性および殺菌性等から見て生物分解性の悪いものもあり、生物処理の代表としての従来の活性汚泥法や接触酸化法等では、微生物濃度が２０００ppm〜５０００ppm程度の低濃度であるため十分に対応できなくなってきている。
【０００６】
尚、最近の報告において、界面活性剤の一部が環境ホルモンになるとの報告があり、その対応が求められている。一方においては、環境破壊の観点から、使用薬品の再利用、工場から発生する廃棄物の削減、各種設備に対する省エネルギー化を図って、原価低減を図ることは企業にとって取り組むべき重要な緊急課題となっている。
【０００７】
従来より、未反応薬品を含む汚泥を再利用する排水処理方法として、特開平５−３９８３０号公報、特開平８−１９７０７０号公報、特開平１０−５７６９号公報に開示されたものがある。この３つの排水処理方法は、何れも沈殿槽で沈殿した汚泥を攪拌機が設置してある反応槽あるいは凝集槽に返送している。尚、特開平５−３９８３０号公報においては、攪拌機による攪拌に加えて空気による攪拌を行うようになっている。
【０００８】
ところで、フッ素排水処理の基本は、難溶性のフッ化カルシウムを形成させて処理することである。その場合に、排水処理設備から発生する廃棄物としてのスラッジを削減する目的で、従来の消石灰を使用する消石灰法に代わって炭酸カルシウム鉱物を使用する方法が採用されている。上述のように、フッ素排水処理においては難溶性のフッ化カルシウムが形成されるのであるが、このフッ化カルシウムは酸性およびアルカリの何れの条件下でも溶解しない。したがって、消石灰や炭酸カルシウム鉱物のカルシウム剤を循環等によって何度も再利用してフロックの核となるフッ化カルシウムを形成することができ、廃棄物の削減や薬品の使用量の削減を図って効率的な排水処理ができるのである。
【０００９】
以下、簡単に説明する。先ず、第１ステップとして、消石灰や炭酸カルシウム鉱物のカルシウム剤を添加して難溶性のフッ化カルシウムを形成させ、排水中のフッ素を２０ppm〜４０ppm程度にまで処理する。次に、第２ステップとして、第１ステップ後の排水をポリ塩化アルミニウム等の無機凝集剤を添加し、続いて高分子凝集剤を添加して、目的濃度まで低下させる。ここで、上記第２ステップにおいては、排水中のフッ素量に対して多量のポリ塩化アルミニウム等の無機凝集剤や高分子凝集剤を添加しないとフッ素濃度を目的濃度まで下げることができない。その結果、未反応のアルミニウムや高分子凝集剤等が難溶性のフッ化カルシウムと共に沈殿して汚泥に含まれることになる。そこで、未反応のアルミニウムや高分子凝集剤等が含まれている汚泥を反応槽や凝集槽に返送して、未反応のアルミニウムや未反応の高分子凝集剤を再利用するようにしている。
【００１０】
また、炭酸カルシウムを用いたフッ素含有水の処理方法として特開平７−１３６６６７号公報がある。この処理方法では、フッ素含有水を複数の炭酸カルシウム充填塔に直列に通水し、各炭酸カルシウム充填塔の流出水を曝気した後にその一部を再度直前の炭酸カルシウム充填塔に通水するようにしている。こうして、各炭酸カルシウム充填塔の流出水を曝気することによって上記流出水中のＨ２ＣＯ３をＣＯ２ガスとして放出させ、その後再度同一の炭酸カルシウム充填塔に通水することによって当該炭酸カルシウム充填塔に流入するＨ２ＣＯ３量を極力低減することができる。したがって、Ｈ２ＣＯ３による炭酸カルシウム濾材崩壊防止のためのアンモニアやフッ化アンモニウム等のアルカリ剤の添加量を低減できるのである。
【００１１】
また、フッ素含有有機性排水の処理方法として特開平５−４０９０号公報がある。この処理方法では、フッ素含有有機性排水に消石灰や塩化カルシウム等の水溶性カルシウム化合物を添加してフッ化カルシウムを凝集沈殿させ、上澄み液のpＨを６.５〜７.０に調整した後、固定化微生物ペレットと接触させて曝気処理してＢＯＤ(生物学的酸素要求量)成分を除去する。次いで凝集剤を添加し、固定化微生物ペレットから漏出した微生物および残存フッ素化合物を共沈させる。こうして、フッ素含有有機性排水を凝集沈澱処理後に、液のpＨを６.５〜７.０に調整して固定化微生物ペレットと接触させることによって、固定化微生物ペレットの細孔へのカルシウムの付着を防止し、結果としてフッ素およびＢＯＤに関して高い除去率を達成できるのである。
【００１２】
また、有機物を含有したフッ素排水を処理する排水処理装置として、特開平９−１７４０８１号公報がある。この排水処理装置は、図１４に示すように、上部１Ａと下部１Ｂとを有する第１水槽１を有している。そして、上部１Ａには、散気管２を配すると共に粒状の炭酸カルシウム鉱物３を充填している。この炭酸カルシウム鉱物３は、散気管２からの曝気によって強く流動させられ、下部１Ｂの下側から供給される排水中のフッ素が炭酸カルシウム鉱物３と化学的に反応してフッ化カルシウムとなって排水中のフッ素が処理される。一方、第１水槽１の上部１Ａから下部１Ｂに沈降した炭酸カルシウム鉱物３の表面には微生物が繁殖して、排水中の有機物を生物学的に処理する。こうして、下部１Ｂの最下部に移動してきた炭酸カルシウム鉱物３は、エアーリフトポンプ４によって排水と混合されながら上部１Ａに移動させられ、上部１Ａで排水中のフッ素を化学的に処理する。そして、第１水槽１において発生したフッ化カルシウムを主体とした無機汚泥および生物汚泥は、第２水槽５において、無機凝集剤としてのポリ塩化アルミニウムが添加されて凝集処理される。その後、第３水槽６に移動して沈殿物としてのスラッジと上澄み液としての処理水とに固液分離されるのである。
【００１３】
また、フッ素および界面活性剤を含む排水と排ガスとを同時に処理できる排水処理装置として、特開平８−５７４９８号公報がある。この排水処理装置では、図１５に示すように、第１反応調整槽１１の下部に炭酸カルシウム鉱物１２を充填する一方、上部には炭酸カルシウム鉱物１２とプラスチック充填物１３を充填している。フッ素および界面活性剤を含む排水は、先ず第１反応調整槽１１の下部で曝気攪拌され、次に第１反応調整槽１１の上部で散水処理され、次に第２反応調整槽１４の下部で曝気攪拌され、次に第２反応調整槽１４の上部で散水処理され、次に反応凝集槽１５で凝集剤が添加されて凝集処理され、次に沈殿槽１６で沈殿物としてのスラッジと上澄み液とに固液分離される。尚、沈殿槽１６で沈殿したスラッジ(無機汚泥,有機汚泥および生物汚泥を含む混合汚泥)は、ポンプ１７によって第１反応調整槽１１の上部に返送されて散水され、排水と排ガスとの分離処理に役立てられるようになっている。
【００１４】
また、図１６は、炭酸カルシウム鉱物,消石灰および凝集剤(ポリ塩化アルミニウムおよび高分子凝集剤)を使用して、界面活性剤,リン,過水含有フッ素排水を処理する排水処理装置を示す。この排水処理装置では、排水処理設備から発生する廃棄物の量を削減する目的で第２水槽２２に炭酸カルシウム鉱物２３を充填している。そして、炭酸カルシウム鉱物２３と排水中のフッ素とを反応させるのであるが、排水中のフッ素の値が８ppm以下に安定していないために、凝集剤としての消石灰,ポリ塩化アルミニウム又は高分子凝集剤を、排水中のフッ素量と比較して過剰に添加している。消石灰は、特に排水中のリンの処理に有効である。尚、２１は第１水槽、２４はブロワー、２５は消石灰反応槽としての第３水槽、２６はポリ塩化アルミニウム凝集槽としての第４水槽、２７は高分子凝集剤反応槽としての第５水槽、２８は沈殿槽としての第６水槽、２９は濃縮槽としての第７水槽である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の難溶性のフッ化カルシウムを形成させて酸排水中のフッ素を処理する方法においては、以下のような問題がある。すなわち、上記第２ステップにおいては、フッ素濃度を目的濃度まで下げるために排水中のフッ素量に対して多量のポリ塩化アルミニウム等の無機凝集剤や高分子凝集剤を添加しており、そのために生ずる未反応のアルミニウムや未反応の高分子凝集剤を再利用するために、未反応のアルミニウムや高分子凝集剤等が含まれている汚泥を反応槽や凝集槽に返送している。
【００１６】
ところが、上記反応槽や凝集槽における一般の攪拌機による攪拌程度では汚泥を解す作用が少なく、且つ、滞留時間が短いので、汚泥から未反応の薬品を完全にカルシウムイオンやアルミニウムイオンとして再生できず、再生効率が悪いと言う問題がある。
【００１７】
尚、上述したように、特開平５−３９８３０号公報に開示された排水処理方法においても沈殿槽で沈殿した汚泥を反応槽に返送して攪拌機と空気による攪拌を行っている。しかしながら、反応槽での滞留時間が短いために、やはり汚泥を解す作用が少なく再生効率が悪いという問題がある。さらに、上述した特開平１０−５７６９号公報に開示された排水処理方法においても同様に、反応槽ではないが滞留時間の短い凝集槽に汚泥を返送している。したがって、汚泥が十分に解れず再生効率が悪いという問題がある。
【００１８】
また、上記特開平９−１７４０８１号公報における排水処理装置では、図１４に示すように、凝集槽としての第２水槽５または沈殿槽としての第３水槽６において凝集または沈殿された汚泥を第１水槽に返送して再利用することは全く行われてはおらず、未反応薬品を含んだまま廃棄物として廃棄されている。したがって、使用薬品および廃棄物の削減を図ることは到底できない。
【００１９】
また、上記特開平８−５７４９８号公報に示す排水処理装置では、図１５に示すように、炭酸カルシウム鉱物１２は固定されている。そのために、長時間運転すると、炭酸カルシウム鉱物１２から溶出されたカルシウムイオンとフッ素が反応したフッ化カルシウムが隙間にたまって目詰まりを起こし、排水の循環が悪くなるという問題がある。
【００２０】
また、図１６に示すような、炭酸カルシウム鉱物,消石灰および凝集剤(ポリ塩化アルミニウムおよび高分子凝集剤)を使用して、界面活性剤,リン,過水含有フッ素排水を処理する排水処理装置の場合には、以下のような問題がある。
【００２１】
すなわち、第２水槽２２において、酸によって炭酸カルシウム鉱物２３からカルシウムを溶出させて、上記界面活性剤,リン,過水含有フッ素排水中のフッ素と効率よく反応させるために、１ｍ３当たり１２０ｍ３/日を目安として曝気攪拌用のブロワー２４を２台設置している。ところが、ブロワー２４を２台運転すると電気代が大きく、ランニングコストが上がるという問題がある。かといって、１ｍ３当たり６０ｍ３/日の曝気空気量で運転すると、排水と炭酸カルシウム鉱物２３との反応効率が悪く、結果として第２水槽２２出口の分離室３０でのフッ素濃度の値が目標とする値の半分以下(例えば、目標フッ素濃度の値を２０ppmとすれば、分離室３０でのフッ素濃度が４０ppm以上)になるという問題がある。
【００２２】
さらに、末反応の薬品を含む汚泥(すなわち、アルミニウムやカルシウムの水酸化物を含む汚泥)を脱水する必要があるために複数のフィルタープレス３１,３２を必要とし、その運転時間も長く、そのために電気代が大きくなってランニングコストが上がるという問題もある。
【００２３】
さらに、排水中にある有機物としての界面活性剤は、第２水槽２２において好気性の微生物によって多少は分解処理されるが、第２水槽２２の微生物濃度が低く界面活性剤の微生物分解性も悪いために、充分に界面活性剤を分解除去できないという問題がある。具体的には、第２水槽２２における界面活性剤の除去率は５０％以上を目標としているが、５０％を確保できないのが現状である。また、上記排水中の過水についても、第３水槽２５から第６水槽２８中に繁殖する嫌気性の微生物により多少は分解されるものの過水に関する除去率は、５０％以下である。
【００２４】
また、排水中のリンの除去率は、第３水槽２５で消石灰が添加されるので９０％以上を確保できるのではあるが、その除去率９０％を確保するためには排水中のリン相当分以上の消石灰を過剰に添加する必要があるという問題がある。ここで、消石灰を過剰に添加するのは、消石灰は第３水槽２５に添加されても比較的沈むことなく流れやすく、反応時間が１時間以内と短いために未反応の消石灰が第３水槽２５から第４水槽２６へ流出するためである。このことは、消石灰に限らず、第４水槽２６で添加されるポリ塩化アルミニウムや第５水槽２７で添加される高分子凝集剤についても言える。したがって、結果として、第６水槽２８に沈殿する汚泥の中には、消石灰,ポリ塩化アルミニウムおよび高分子凝集剤に起因する未反応消石灰汚泥及び未反応凝集剤汚泥(すなわち、水酸化カルシウムや水酸化アルミニウム等の水酸化物汚泥)が存在し、汚泥の発生量を増加させることになる。
【００２５】
すなわち、図１６に示す排水処理装置においては、上記炭酸カルシウム鉱物２３を使用せずに、消石灰と凝集剤とによって行う排水処理方法と比較すれば、発生スラッジ量(汚泥量)は減少しているのではあるが、未反応の消石灰や未反応の凝集剤が汚泥(スラッジ)中に残されており、今日の廃棄物削減の時代にあっては最適な排水処理方法とは言えない。したがって、未反応の消石灰や未反応の凝集剤を再利用することが大きな課題となる。
【００２６】
そこで、この発明の目的は、未反応薬品の再生効率がよく、未反応薬品汚泥の発生量が少ない排水処理装置を提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明の排水処理装置は、有機物,リン,過水含有フッ素排水が導入される第１水槽と、攪拌手段を有すると共に,炭酸カルシウム鉱物が充填され,且つ,返送汚泥が導入される第２水槽と、消石灰が添加される第３水槽と、ポリ塩化アルミニウムが添加される第４水槽と、高分子凝集剤が添加される第５水槽と、沈澱槽として機能する第６水槽と、濃縮槽として機能する第７水槽と、上記第６水槽で沈澱した汚泥を上記第２水槽の上部および上記第３水槽に返送する汚泥返送手段を備えたことを特徴としている。
【００２８】
上記構成によれば、第２水槽に界面活性剤,リン,過水含有フッ素排水が導入されると、第１ステップとして、上記第２水槽に充填されている炭酸カルシウム鉱物によって、上記排水中のフッ素が微細なフッ化カルシウムとして１次処理される。次に、第２ステップとして、返送汚泥中の未反応の消石灰,凝集剤等によって、上記排水中のフッ素が２次処理される。このように、第２水槽においてはフッ素が２段階に処理されるので、上記第１ステップでの１次処理は、従来の炭酸カルシウム鉱物のみによる処理ほど完璧でなくともよく、上記第２水槽の攪拌手段による攪拌の程度は従来の炭酸カルシウム鉱物のみによる処理の場合よりも低減される。そして更に、上記返送汚泥に含まれる生物汚泥によって、上記排水中の有機物と過酸化水素が処理される。
【００２９】
次に、第３水槽において、添加された消石灰によって、上記排水中のリンが微細なリン酸カルシウムとして処理され。さらに、第４水槽において、添加されたポリ塩化アルミニウムによって、上記微細なフッ化カルシウムが凝集されてフッ化カルシウムのフロックがより強度を増す。ここで、上述の強度が増すとは、より形の整ったフロックとなって沈降し易いフロックとなることを意味する。さらに、第５水槽において、添加された高分子凝集剤によって、上記フッ化カルシウムのフロックはさらに大きなフロックとなる。
【００３０】
さらに、未反応の薬品を含む汚泥や生物汚泥が第２水槽の上部および第３水槽の両方に返送される。したがって、上記第２水槽においては、返送汚泥中の未反応の消石灰,凝集剤等によるフッ素の処理と、上記返送汚泥中の生物汚泥による有機物と過水との処理が行われる。さらに、上記第３水槽において、返送汚泥中の未反応の消石灰によるリンの処理が行われる。こうして、上記第３水槽に添加される消石灰の量が削減される。
【００３１】
また、請求項２に係る発明の排水処理装置は、有機物,リン,過水含有フッ素排水が導入される第１水槽と、攪拌手段を有すると共に,炭酸カルシウム鉱物が充填され,且つ,返送汚泥が導入される第２水槽と、消石灰が添加される第３水槽と、ポリ塩化アルミニウムが添加される第４水槽と、高分子凝集剤が添加される第５水槽と、沈澱槽として機能する第６水槽と、濃縮槽として機能する第７水槽と、上記第７水槽で濃縮された汚泥を、上記第２水槽の上部および上記第３水槽に返送する汚泥返送手段を備えたことを特徴としている。
【００３２】
上記構成によれば、濃縮槽としての上記第７水槽で濃縮された未反応の薬品を含む高濃度汚泥や高濃度生物汚泥が第２水槽の上部および第３水槽の両方に返送される。したがって、上記第２水槽における返送汚泥中の未反応の消石灰,凝集剤等によるフッ素の処理と、上記返送汚泥中の生物汚泥による有機物と過水との処理の反応効率が高められる。さらに、上記第３水槽における返送汚泥中の未反応の消石灰によるリンの処理の反応効率が高められる。
【００３３】
また、請求項３に係る発明の排水処理装置は、有機物,リン,過水含有フッ素排水が導入される第１水槽と、攪拌手段を有すると共に,炭酸カルシウム鉱物が充填された第２水槽と、攪拌手段を有すると共に,返送汚泥が導入されて,この返送汚泥中の未反応薬品を用いた反応が行われる未反応薬品反応槽と、消石灰が添加される第３水槽と、ポリ塩化アルミニウムが添加される第４水槽と、高分子凝集剤が添加される第５水槽と沈澱槽として機能する第６水槽と、濃縮槽として機能する第７水槽で構成されたことを特徴としている。
【００３４】
上記構成によれば、未反応薬品反応槽において、未反応の薬品が含まれた返送汚泥によって上記排水が新品の薬品無しで処理される。したがって、新規の薬品の使用量を少なくして処理コストが低減される。さらに、返送汚泥中の未反応の薬品が再利用されることによって、廃棄物としての発生汚泥(スラッジ)量が低減される。
【００３５】
また、請求項４に係る発明の排水処理装置は、請求項３に係る発明の排水処理装置において、上記第６水槽で沈澱した汚泥あるいは上記第７水槽で濃縮された汚泥の少なくとも一方を、上記未反応薬品反応槽に返送する汚泥返送手段を備えたことを特徴としている。
【００３６】
上記構成によれば、上記未反応薬品反応槽に、沈殿槽としての上記第６水槽または濃縮槽としての上記第７水槽の少なくとも一方から汚泥が返送されるので、上記第６水槽からの返送汚泥に含まれる未反応薬品による上記排水の処理、あるいは、記第７水槽からの高濃度の返送汚泥による上記排水処理の高効率化が図られる。さらに、上記返送汚泥は混合汚泥であるため、上記排水に対して化学的処理と生物学的処理との両方が行われて、上記排水中のフッ素やリン等の化学成分と界面活性剤等の有機物との両方が同時に処理される。
【００３７】
また、請求項５に係る発明の排水処理装置は、請求項３に係る発明の排水処理装置において、上記第２水槽と未反応薬品反応槽とは直列に接続されており、上記排水を、上記第２水槽に続いて上記未反応薬品反応槽で処理することを特徴としている。
【００３８】
上記構成によれば、上記炭酸カルシウム鉱物が充填された第２水槽において上記排水中のフッ素が処理される。引き続いて、上記返送汚泥が導入される未反応薬品反応槽において、新たな薬品を使用することなく、上記返送汚泥中の未反応の薬品(すなわち、未反応の消石灰,未反応のポリ塩化アルミニウムおよび未反応の高分子凝集剤)によって、上記排水中のフッ素が高度処理され、上記排水中のリン及び有機物が処理される。こうして、結果として発生廃棄物が少なくなる。
【００３９】
さらに、上記排水は、上記第２水槽と未反応薬品反応槽とによって２段処理されるため、比重の重い炭酸カルシウム鉱物(比重２.７)単独で処理する１段処理の場合に比較して、攪拌エネルギーの総量が削減される。すなわち、上記未反応薬品反応槽中の返送汚泥は比重が１に近いため、比重が２.７の炭酸力ルシウム鉱物を攪拌する場合よりも攪拌エネルギーを必要とはせず、炭酸カルシウム鉱物攪拌のための総エネルギーが約半分で十分となる。
【００４０】
また、請求項６に係る発明の排水処理装置は、請求項５に係る発明の排水処理装置において、上記第６水槽で沈澱した汚泥あるいは上記第７水槽で濃縮された汚泥の少なくとも一方を、上記未反応薬品反応槽に返送する汚泥返送手段を備えたことを特徴としている。
【００４１】
上記構成によれば、上記未反応薬品反応槽に、沈殿槽としての上記第６水槽または濃縮槽としての上記第７水槽の少なくとも一方から汚泥が返送されるので、上記第６水槽からの返送汚泥に含まれる未反応薬品による上記排水の処理、あるいは、記第７水槽からの高濃度の返送汚泥による上記排水処理の高効率化が図られる。さらに、上記返送汚泥は混合汚泥であるため、上記排水に対して化学的処理と生物学的処理との両方が行われて、上記排水中のフッ素やリン等の化学成分と界面活性剤等の有機物との両方が同時に処理される。
【００４２】
また、請求項７に係る発明の排水処理装置は、請求項３に係る発明の排水処理装置において、上記未反応薬品反応槽で、上記返送汚泥中に含まれる未反応の薬品を再生して上記排水を処理することを特徴としている。
【００４３】
上記構成によれば、上記排水を、上記返送汚泥中に含まれる未反応の薬品を再生して処理するので、薬品使用量が減少すると共に、未反応の薬品による例えば水酸化物(すなわち、消石灰の場合における水酸化カルシウムやポリ塩化アルミニウムの場合における水酸化アルミニウム)等の汚泥が減少して、廃棄物としての汚泥が削減される。
【００４４】
また、請求項８に係る発明の排水処理装置は、請求項７に係る発明の排水処理装置において、上記未反応薬品の再生は、上記返送汚泥に酸排水を混合攪拌することによって行うことを特長としている。
【００４５】
上記構成によれば、酸排水中の酸によって、上記薬品として反応に寄与するカルシウムイオンやアルミニウムイオンが上記返送汚泥から排水中に溶出されて、上記排水中のフッ素やリンの処理に再利用される。
【００４６】
また、請求項９に係る発明の排水処理装置は、請求項８に係る発明の排水処理装置において、上記未反応薬品反応槽における攪拌手段は、空気を吹き出す空気攪拌手段であることを特徴としている。
【００４７】
上記構成によれば、上記返送汚泥が空気攪拌(曝気)によって確実に解されて、上記カルシウムイオンやアルミニウムイオンが容易に溶出されると共に、上記排水中のフッ素やリンと上記溶出されたカルシウムイオンやアルミニウムイオンとの反応が促進される。さらに、上記曝気によって、攪拌と同時に好気性の微生物の培養繁殖が可能となる。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
＜第１実施の形態＞
図１は、本実施の形態の排水処理装置における構成図である。この排水処理装置は、一般的に半導体工場や液晶工場の生産工程から排出される界面活性剤,リン,過水含有フッ素排水の処理を、少ない廃物量で、しかも省エネルギーで、且つ未反応の消石灰や凝集剤を再生効率よく再利用して行うものである。
【００４９】
本排水処理装置は、第１水槽４１,第２水槽４２,第３水槽４３,第４水槽４４,第５水槽４５,第６水槽４６,第７水槽４７およびフィルタープレス４８で概略構成される。第１水槽４１には、排水配管から界面活性剤,リン,過水含有フッ素排水が供給される。そして、第１水槽４１に供給された排水は、第１水槽ポンプ４９によって、第２水槽４２の底部に配設された下部流入管５０から第２水槽４２の下部４２bに導入される。
【００５０】
上記第２水槽４２は、上部４２aと、下部４２bと、上部４２aに隣接した分離室５１を有している。尚、上部４２aと下部４２bとの境界位置は、排水量を約半分に分ける位置である。下部４２bには、粒径が略０.５mmの粒状炭酸カルシウム鉱物５２が、下部４２b容量の約４０％〜８０％分だけ流動状態で充填されている。そして、底には複数の散気管５３が配置されており、空気配管によってブロワー５４に接続されている。つまり、ブロワー５４,上記空気配管および散気管５３によって上記曝気手段を構成して、散気管５３から吹き出される空気によって炭酸カルシウム鉱物５２を流動状態に維持するようになっている。
【００５１】
ここで、上記炭酸カルシウム鉱物５２は多量に充填されているため、比重が２.７であることから、散気管５から吐出する曝気空気量を少なめに調整することによって弱い流動状態を維持できる。そして、炭酸カルシウム鉱物５２からは、第１水槽４１を経由して導入された界面活性剤,リン,過水含有フッ素排水が含むフッ酸,硫酸,硝酸およびリン酸等の酸によって、カルシウムが溶出される。
【００５２】
上記第２水槽４２の上部４２aには、沈殿槽としての第６水槽において沈殿した汚泥が沈殿槽汚泥返送ポンプ５５によって返送され、この返送された汚泥の層によって未反応薬品汚泥ゾーン５６が形成される。そして、未反応薬品汚泥ゾーン５６の汚泥量が一定量以上になると、未反応薬品汚泥ゾーン５６の高さが上昇して分離室５１から汚泥が第３水槽４３に流出するようになっている。尚、この未反応薬品汚泥ゾーン５６は、上部２４aの曝気が弱いことと、返送汚泥が沈降性の良い汚泥であることと、上部２４aが分離室５１を有していることによって形成される。ここで、上記返送汚泥の沈降性が良い理由は、凝集剤によって生成された汚泥であるためである。
【００５３】
上記未反応薬品汚泥ゾーン５６にはpＨ計５７の検知部が挿入されており、その検出信号がブロワー５４の駆動制御部(図示せず)に入力されている。そして、流入水のpＨ値が低くなって上部４２aのpＨの値が４以下になると、上記検出信号に基づいてブロワー５４の回転数がインバーター制御されて増加し、ブロワー５４の吐出空気量が増加されて上部２４aのpＨ値が５付近に維持されるようになっている。
【００５４】
沈澱槽としての上記第６水槽４６において沈澱する汚泥(つまり、未反応薬品汚泥ゾーン５６を構成する汚泥)は、下記のような集合体である。
(イ) 排水中のフッ素が炭酸カルシウム鉱物５２と反応して発生したフッ化カルシウム５     ８
(ロ) 上記フッ素が第３水槽４３において添加された消石灰と反応して生じたフッ化カル     シウム５８および未反応の消石灰
(ハ) 上記フッ素が第４水槽４４において添加されたポリ塩化アルミニウムと反応して発     生したフッ化アルミニウムと、未反応のポリ塩化アルミニウムと、多 量のポリ塩化     アルミニウムの水酸化物(水酸化アルミニウム)
(ニ) 第５水槽４５において添加された高分子凝集剤によるフロックおよび未反応の高分     子凝集剤
(ホ) 第２水槽４２から第６水槽４６までの工程間において発生する微生物汚泥５９
【００５５】
上記第２水槽４２内における排水の水位は、上部４２aの未反応薬品汚泥ゾーン５６が必ず埋没するように調整される。そのためには、炭酸カルシウム鉱物５２の粒径が０.５mmの場合には、第２水槽４２の容積１ｍ３当たりのブロワー５４の吹き出し空気量を３０〜６０ｍ３/日に設定すればよい。この空気量は、図１６に示す従来の排水処理装置のように未反応薬品汚泥ゾーンを形成しない場合の約半分である。
【００５６】
このようにして、上記散気管５３から吹き出される弱い空気によって、第２水槽４２の上部４２aの未反応薬品汚泥ゾーン５６と下部４２bの炭酸カルシウム鉱物５２とは弱い流動状態となる。そして、下部流入管５０から下部４２bに導入された排水中のフッ素と炭酸カルシウム鉱物５２とが反応して、フロック状のフッ化カルシウム５８が生成されてフッ素の１次処理が行われる。次に、排水は未反応薬品汚泥ゾーン５６に導入されて、下記の反応によって処理される。
(１) 返送汚泥中の未反応消石灰や未反応凝集剤から、炭酸カルシウム鉱物処理後の弱酸     性排水と曝気とによって、カルシウムイオンやアルミニウムイオンが溶出される。
(２) 排水中における未処理のフッ素は、(１)で溶出されたカルシウムイオンと反応して     フロック状のフッ化カルシウム５８となる(フッ素の２次処理)。
(３) (２)で生成されたフロック状のフッ化カルシウム５８は、(１)で溶出されたアルミ     ニウムイオンや未反応の高分子凝集剤の作用によって、大きな形の整った沈降性の     良いフロックとなる。
(４) 排水中における界面活性剤等の有機物は、高濃度微生物汚泥５９中の微生物によっ     て生物学的に処理される。
(５) 排水中におけるリンは、未反応の消石灰と反応してリン酸カルシウムとなり、未反     応の凝集剤の作用によって大きなフロックとなる。
(６) 排水中における過水は、微生物汚泥５９中の嫌気性微生物が有する還元性によって     処理される。
【００５７】
尚、上記第２水槽４２の上部４２aにおける未反応薬品汚泥ゾーン５６が曝気されているにも拘わらず嫌気性微生物が生息するのは、上述した如く曝気は弱い曝気であり、微生物汚泥５９の濃度が高いために曝気による酸素が直ちに消費され、溶存酸素が場所によっては在ったり無かったりするためである。そして、溶存酸素が無い場所に生息する嫌気性微生物と、溶存酸素が在る場所に生息する好気性微生物とが出現し、両者は未反応薬品汚泥ゾーン５６で共存することになるのである。
【００５８】
上記嫌気性微生物は、生息環境が好気性に変化しても直ちに死滅するものではなく、逆に、好気性微生物も、生息環境が嫌気性に変化して直ちに死滅するものではない。すなわち、嫌気性微生物と好気性微生物とは、溶存酸素が在るか無いかの状態(すなわち、溶存酸素が０ppm〜１ppmの状態)が長く続くならば共存状態で生息し、繁殖して、過水の処理や界面活性剤の処理を行うのである。
【００５９】
上述のようにして上記第２水槽４２で処理された排水が分離室５１の出口において中性になるように、第２水槽４２を設計しておくことが望ましい。具体的には、排水のpＨが３以下である時には、返送汚泥中の未反応の薬品量によっても異なるが、第２水槽４２における排水の滞留時間が４時間以上になるように設計することが望ましい。
【００６０】
また、上記第２水槽４２の容積１ｍ３当たり１日に付き５０ｍ３程度の曝気空気量を確保した場合には、下部２４b内において上記排水を十分に攪拌できないために、曝気空気量を第２水槽４２の容積１ｍ３当たり１日に付き１００ｍ３以上にした場合に比して排水中のフッ素濃度が高くなる(十分フッ素が処理されていない)。しかしながら、下部４２bにおけるフッ素の処理は１次処理であり、後に上部４２aの未反応薬品汚泥ゾーン５６において未反応の消石灰や未反応の凝集剤による２次処理がおこなわれる。したがって、第２水槽４２全体として、排水中のフッ素を十分に処理でき、所定のフッ素除去率を確保できるのである。
【００６１】
すなわち、本実施の形態によれば、図１６に示す従来の排水処理装置の半分の曝気空気量である第２水槽４２の容積１ｍ３当たり１日に付き５０ｍ３程度の曝気空気量で、所定のフッ素除去率を確保できるので、電気エネルギーに関して省エネを計ることができるのである。
【００６２】
また、上記分離室５１の底面６０は、下向きに傾斜して下部４２bの側壁に至っており、何も配置されてはいない。したがって、分離室５１内の比重が大きい炭酸カルシウム鉱物５２は傾斜した底面６０に沿って下降して行くことになり、分離室５１から炭酸カルシウム鉱物５２が第３水槽４３に流出することを防止できる。こうして、比重が小さいフロック状のフッ化カルシウム５８や微生物汚泥５９は、最終的には分離室５１から流出するのであるが、フッ素処理材料としての炭酸カルシウム鉱物５２は、第２水槽４２の分離室５１から外に流出できないようになっている。
【００６３】
上述したように、上記第２水槽４２の下部４２bに排水が導入されると、下部４２bの炭酸カルシウムゾーンにおいて、弱く流動している炭酸カルシウム鉱物５２が排水中のフッ素と反応して排水中のフッ素が処理され、フッ素濃度が３０ppm程度(強く流動している場合は２０ppm以下)になる。また、排水のpＨが４(強く流動してい場合は７)に近付く。こうして、フッ素の１次処理が実施されるのである。
【００６４】
さらに、上記第２水槽４２の上部４２aの未反応薬品汚泥ゾーン５６に導入された排水は、未反応の消石灰,未反応のポリ塩化アルミニウム,未反応の高分子凝集剤および微生物を含む返送汚泥と混合攪拌されて、次の諸反応が行われる。
(ａ) 排水中における１次処理後の３０ppmのフッ素は、上記返送汚泥中の未反応消石灰と     反応してフッ化カルシウム５８となり、さらに未反応の凝集剤によって排水中のフ     ッ素濃度が１５ppm以下まで低減される。そして、排水のpＨも中性に近付く。
(ｂ) 排水中の界面活性剤は、返送汚泥中の高濃度微生物によって生物学的に処理される     。
(ｃ) 排水中のリンは、返送汚泥中の未反応の消石灰と反応してリン酸カルシウムとなっ     て処理される(リンの１次処理)。
(ｄ) 排水中の過水は、返送汚泥中の嫌気性微生物が有する還元性によって処理される。
【００６５】
次に、上記フッ素,界面活性剤,リンおよび過水が処理された排水(つまり被処理水)は、消石灰反応槽である第３水槽４３に導入される。具体的には、第２水槽４２で処理された排水は、第２水槽４２の分離室５１の上方に設けられたオーバーフロー管(図示せず)を経由して、第３水槽４３へ移送される。
【００６６】
上記第３水槽４３には消石灰が添加され、急速撹拌機６１によって排水と消石灰が急速に攪拌される。こうして、排水中のリンがリン酸カルシウムとしてさらに処理される(リンの２次処理)。尚、リンの１次処理は、第２水槽４２の上部４２aでの未反応消石灰との反応処理で行われている。また、排水中のリン酸カルシウムは、沈澱槽としての第６水槽４６内で沈澱することによって処理される。また、消石灰が添加されているので、排水中のフッ素が更に高度処理される(フッ素の３次処理)。尚、排水中のリンは、実装置での運転結果からすれば、炭酸カルシウム鉱物５２から溶出するカルシウムとは反応しない。したがって、第２水槽４２の下部４２bにおいては、リンの処理は殆どできない。
【００６７】
次に、排水は、ポリ塩化アルミニウム槽としての第４水槽４４に導入される。第４水槽４４には、フロックの核を作るための凝集剤としてのアルミ剤(ポリ塩化アルミニウム)が添加され、急速攪拌機６２によって排水とポリ塩化アルミニウムが急速に攪拌されて微細なフロックができる。
【００６８】
上記第５水槽４５には、上記フロックを大きくするために高分子凝集剤が添加される。上記凝集剤は、排水が中性に近いほど凝集効果が大きく、排水からフッ素およびリンを効率的に除去することができる。
【００６９】
上記第５水槽４５における処理を終えた排水は、次に、第６水槽４６に移動される。この第６水槽４６は、一般の沈殿槽と同じ処理を行う。そして、一般の汚泥濃縮槽として機能する第７水槽４７は、第６水槽４６からの汚泥を濃縮する。そして、この濃縮された汚泥は、脱水機としてのフィルタープレス４８に移送されて脱水される。
【００７０】
本実施の形態においては、第２水槽４２での排水の滞留時間を４時間以上としたが、第３水槽４３,第４水槽４４あるいは第５水槽４５の反応時間は３０分程度でよい。また、本実施の形態における炭酸カルシウム鉱物５８の粒径を略０.５mmとしたが、この粒径は０.１mmから２mmの範囲で設定すればよい。
【００７１】
ここで、図１６に示した従来の排水処理方法においては、第２水槽２２に第６水槽２８からの汚泥を返送してはいない。したがって、第２水槽２２には未反応薬品汚泥ゾーンが形成されない。また、第２水槽２２の上部２２aにおけるpＨ値を７付近に維持するために、２台のブロワー２４,２４を設置している。
【００７２】
したがって、本実施の形態と図１６に示す排水処理装置との比較において、本実施の形態におけるブロワー数が半分であり電気代も約半分となる。すなわち、本実施の形態における排水処理装置は、省エネルギー型の排水処理装置といえるのである。
【００７３】
また、上述したように、図１６に示す排水処理装置においては第６水槽２８や第７水槽２９から第２水槽２２の上部２２aへの返送汚泥設備がないので、未反応の消石灰,未反応のポリ塩化アルミニウムおよび未反応の高分子凝集剤は、そのまま再利用されることなく２台のフィルタープレス３１,３２によって脱水処理されることになる。したがって、汚泥中に上記未反応の消石灰,未反応のポリ塩化アルミニウムおよび未反応の高分子凝集剤が含まれることになり、廃棄物としての汚泥量は多いことになる。
【００７４】
これに対して、本実施の形態においては、第２水槽４２の上部４２aへ、未反応の消石灰,未反応のポリ塩化アルミニウムおよび未反応の高分子凝集剤を返送して再利用するようにしている。したがって、フィルタープレス４８によって脱水した後の廃棄物としての汚泥量は格段に減少する。その結果、フィルタープレス４８の台数は１台で十分対処できるのである。
【００７５】
本実施の形態において、汚泥量が減少する理由は、上述の他に、第２水槽４２において返送汚泥が存在する条件で曝気され、しかも排水の滞留時間が４時間以上に設定されているために、汚泥中の成分が排水に溶解(具体的には、カルシウムイオン等のイオンとして溶解)するためである。具体的に言えば、例えば沈殿物あるいは汚泥として硫酸カルシウムが存在していたとすると、曝気によって硫酸イオンとカルシウムイオンとになり、排水中に溶け込んで固形物が減少する。但し、フッ素処理の際に生成するフッ化カルシウム５８は難溶性であるために、曝気では全く溶解することはない。つまり、曝気の目的は、難溶性のフッ化カルシウム５８のみを残してその他の成分は夫々の成分が持つ溶解度まで溶解することによって汚泥量を削減することと、第２水槽４２内を攪拌することと、好気性微生物を維持することである。
【００７６】
尚、図２に、第２水槽４２〜第７水槽４７の各水槽における処理のタイミング(経過時間)の一例を示す。但し、図２(a)は上記排水の濃度が通常濃度の場合であり、図２(b)は上記排水の濃度が低濃度の場合である。
【００７７】
上述のように、本実施の形態においては、上記第６水槽４６から汚泥を第２水槽４２の上部４２aに返送すると共に、ブロワー５４および散気管５０によって弱い曝気を行っている。したがって、第２水槽４２の下部４２bには炭酸カルシウム鉱物５２のゾーンが形成される一方、上記上部４２aには未反応薬品汚泥ゾーン５６が形成されている。
【００７８】
したがって、第２水槽４２においては、
・弱酸性排水中での曝気攪拌による未反応消石灰や未反応凝集剤からのカルシウムイオン  やアルミニウムイオンの溶出
・上記炭酸カルシウム鉱物５２による上記排水中のフッ素の１次処理
・上記未反応薬品汚泥ゾーン５６中の未反応の薬品(消石灰および凝集剤)による上記フッ  素の２次処理
・上記未反応薬品汚泥ゾーン５６中の未反応の消石灰による上記排水中のリンの１次処理
・上記未反応薬品汚泥ゾーン５６中の微生物による上記排水中の界面活性剤の処理
・上記未反応薬品汚泥ゾーン５６中の嫌気性微生物による上記排水中の過水の還元処理
を行うことができる。
【００７９】
また、上記第３水槽４３においては、添加された消石灰によって、上記排水中のフッ素の３次処理を行うことができる。さらに、上記排水中のリンの２次処理を行うことができる。また、濃縮槽としての第７水槽４７においては完全に嫌気状態を維持できるので、微量の有機物をべースに嫌気性の微生物を培養することができる。したがって、第７水槽４７中の濃縮汚泥を第２水槽４２の未反応薬品汚泥ゾーン５６に返送することによって、上記界面活性剤や過水の処理をより効果的に行うことができる。
【００８０】
また、上述のように、返送汚泥を第２水槽４２に導入しているので、第２水槽４２〜第５水槽４５での使用薬品の削減を図ることができ、加えて第７水槽４７から排出される未反応薬品汚泥量を減少できる。したがって、フィルタープレス４８の台数や運転時間を低減でき、発生廃棄物としての脱水後の汚泥を減少させることができる。
【００８１】
すなわち、本実施の形態によれば、未反応薬品の再生効率が良く、未反応薬品汚泥の発生量が少ない排水処理装置を実現できる。特に、環境ホルモンとなる界面活性剤を高効率で処理することが可能となり、時代のニーズに即応した排水処理を行うことができる。加えて、ランニングコストおよび消費エネルギーの削減を図ることができるのである。
【００８２】
＜第２の実施の形態＞
図３は、本実施の形態の排水処理装置における構成図である。第１水槽７１,第２水槽７２,第３水槽７３,第４水槽７４,第５水槽７５,第６水槽７６,第７水槽７７およびフィルタープレス７８は、第１実施の形態における第１水槽４１,第２水槽４２,第３水槽４３,第４水槽４４,第５水槽４５,第６水槽４６,第７水槽４７およびフィルタープレス４８と同じ構造を有し、同じように機能する。また、第１実施の形態の場合と同様に、第６水槽７６で沈澱した汚泥を、第２水槽７２の上部７２aに返送している。
【００８３】
本実施の形態においては、上記第７水槽７７で濃縮されて嫌気性微生物が高濃度で生息する汚泥を、濃縮槽汚泥返送ポンプ８０によって、第２水槽７２の上部７２aに返送するようにしている。こうすることによって、第６水槽７６からの返送汚泥によって第２水槽７２の上部７２aに形成されている未反応薬品汚泥ゾーン７９の汚泥濃度がさらに上昇し、処理対象物質に対する排水処理効率が上がるのである。特に、汚泥濃度が上昇することによって、排水中の酸素が消費されて嫌気性の微生物が繁殖し、排水中の過水の処理が顕著になる。また、その他の処理対象物である界面活性剤についても、微生物濃度の上昇によって、処理がより確実となるのである。
【００８４】
＜第３実施の形態＞
図４は、本実施の形態の排水処理装置における構成図である。第１水槽８１,第２水槽８２,第３水槽８３,第４水槽８４,第５水槽８５,第６水槽８６,第７水槽８７およびフィルタープレス８８は、第１実施の形態における第１水槽４１,第２水槽４２,第３水槽４３,第４水槽４４,第５水槽４５,第６水槽４６,第７水槽４７およびフィルタープレス４８と同様の構成を有して同様に機能する。
【００８５】
本実施の形態においては、
(ａ) 上記第６水槽８６で沈澱した汚泥を、第２水槽８２の上部８２aに返送しない。
(ｂ) 濃縮槽汚泥返送ポンプ８９によって、第７水槽８７で濃縮された汚泥を第２水槽８     ２の上部８２aに返送して、上部８２aに未反応薬品汚泥ゾーン９０を形成する。
【００８６】
このように、第７水槽８７で濃縮された汚泥のみを第２水槽８２の上部８２aに返送しているので、上部８２aの未反応薬品汚泥ゾーン９０の汚泥濃度は、第１実施の形能および第２実施の形態における未反応薬品汚泥ゾーン５６,７９よりも上昇している。したがって、処理対象物質に対する排水処理効率があがる。特に、汚泥濃度が上昇することによって、排水中の酸素が消費されて嫌気性の微生物が繁殖し、排水中の過水の処理が顕著となる。また、その他の処理対象物質である排水中の界面活性剤についても、微生物濃度の上昇によって処理がより確実になる。
【００８７】
＜第４実施の形態＞
図５は、本実施の形態の排水処理装置における構成図である。第１水槽９１,第２水槽９２,第３水槽９３,第４水槽９４,第５水槽９５,第６水槽９６,第７水槽９７及びフィルタープレス９８は、第１実施の形態における第１水槽４１,第２水槽４２,第３水槽４３,第４水槽４４,第５水槽４５,第６水槽４６,第７水槽４７及びフィルタープレス４８と同様の構成を有して同様に機能する。また、第１実施の形態の場合と同様に、第６水槽９６で沈澱した汚泥を、沈澱槽汚泥返送ポンプ９９によって、第２水槽９２の上部９２aに返送している。
【００８８】
本実施の形態においては、上記第６水槽９６で沈澱した汚泥を、第２水槽９２の上部９２aのみならず第３水槽９３にも返送している。この場合、第３水槽９３に返送される汚泥中は未反応の消石灰が含まれているため、第３水槽９３における消石灰の添加量量を削減することができるのである。すなわち、本実施の形態によれば、消石灰の添加量削減によってランニングコストの低減を図ることができるのである。
【００８９】
＜第５実施の形態＞
図６は、本実施の形態の排水処理装置における構成図である。第１水槽１０１,第２水槽１０２,第３水槽１０３,第４水槽１０４,第５水槽１０５,第６水槽１０６,第７水槽１０７及びフィルタープレス１０８は、第１実施の形態における第１水槽４１,第２水槽４２,第３水槽４３,第４水槽４４,第５水槽４５,第６水槽４６,第７水槽４７及びフィルタープレス４８と同様の構成を有して同様に機能する。また、第１実施の形態の場合と同様に、第６水槽１０６で沈澱した汚泥を、沈澱槽汚泥返送ポンプ１０９によって、第２水槽９２の上部９２aに返送している。
【００９０】
本実施の形態においては、
(ａ) 上記第６水槽１０６で沈澱した汚泥を、第２水槽１０２の上部１０２aのみならず第     ３水槽１０３にも返送している。
(ｂ) 上記第７水槽１０７で濃縮された汚泥を、濃縮槽汚泥返送ポンプ１１０によって、     第２水槽１０２の上部１０２aと第３水槽１０３に返送している。
【００９１】
このように、上記沈濃槽である第６水槽１０６で沈澱された汚泥と、濃縮槽である第７水槽１０７で濃縮された汚泥とを、第３水槽１０３に返送することによって、多量の未反応の消石灰が第３水槽１０３に返送されることになり、第４実施の形態の場合よりも、第３水槽１０３に添加する消石灰の量を削減することができる。すなわち、本実施の形態によれが、第４実施の形態の場合よりも消石灰の添加量削減によるランニングコストの低減が図られる。
【００９２】
＜第６実施の形態＞
図７は、本実施の形態の排水処理装置における構成図である。第１水槽１１１,第２水槽１１２,第３水槽１１３,第４水槽１１４,第５水槽１１５,第６水槽１１６,第７水槽１１７およびフィルタープレス１１８は、第１実施の形態における第１水槽４１,第２水槽４２,第３水槽４３,第４水槽４４,第５水槽４５,第６水槽４６,第７水槽４７およびフィルタープレス４８と同様の構成を有して同様に機能する。また、第３実施の形態の場合と同様に、第６水槽１１６で沈澱した汚泥は第２水槽１１２の上部１１２aに返送されない。そして、濃縮槽汚泥返送ポンプ１１９によって、第７水槽１１７で濃縮された汚泥を第２水槽１１２の上部１１２aに返送して、未反応薬品汚泥ゾーン１２０を形成している。
【００９３】
本実施の形態においては、上記第７水槽１１７で濃縮された汚泥を、第２水槽１１２の上部１１２aのみならず第３水槽１１３にも返送している。こうして、濃縮槽である第７水槽１１７で濃縮された嫌気性の微生物を含む汚泥を第２水槽１１２および第３水槽１１３に返送することによって、第２水槽１１２の上部１１２ａから第７水槽１１７まで高濃度嫌気性敏生物が循環される。
【００９４】
したがって、本実施の形態によれば、高濃度嫌気性微生物の持つ還元性によって、排水中の過水を確実に処理することができる。また、比較的生物分解性の悪い界面活性剤も効率的に処理することができるのである。
【００９５】
＜第７実施の形態＞
図８は、本実施の形態の排水処理装置における構成図である。第１水槽１２１,第３水槽１２３,第４水槽１２４,第５水槽１２５,第６水槽１２６,第７水槽１２７およびフィルタープレス１２８は、第１実施の形態における第１水槽４１,第３水槽４３,第４水槽４４,第５水槽４５,第６水槽４６,第７水槽４７およびフィルタープレス４８と同様の構成を有して同様に機能する。
【００９６】
本実施の形態においては、
(ａ) 第２水槽１２２を、第１実施の形態における第２水槽４２と同様の構造を有するが     、容量は第２水槽４２の半分とする。この第２水槽１２２には、炭酸カルシウム鉱     物１３０が充填されている。
(ｂ) 第１実施の形態における第２水槽４２と同様の構造を有するが、容量は第２水槽４     ２の半分の未反応薬品反応槽１２９を設ける。尚、ここでいう薬品とは消石灰と凝     集剤(ポリ塩化アルミニウムと高分子凝集剤)である。
(ｃ) 第２水槽１２２および未反応薬品反応槽１２９共、ブロワー１３２,１３３によって     下部を曝気している。
(ｄ) 第１水槽ポンプ１３１によって、排水を上記第２水槽１２２と未反応薬品反応槽１     ２９との両方に導入する。
(ｅ) 第６水槽１２６において沈澱した汚泥を、沈澱槽汚泥返送ポンプ１３４によって、     未反応薬品反応槽１２９に返送する。
【００９７】
すなわち、本実施の形態においては、上記未反応薬品反応槽１２９において、第６水槽１２６からの返送汚泥中の未反応の消石灰,未反応のポリ塩化アルミニウムおよび未反応の高分子凝集剤によって排水を処理し、薬品をリサイクルすることができるのである。
【００９８】
また、比重が２.７の炭酸カルシウム鉱物が充填された第２水槽１２２と、比重が１に近い返送汚泥が導入された未反応薬品反応槽１２９とで、上記排水を処理することによって、比重の重い炭酸カルシウム鉱物単独で処理する場合に比して、ブロワー１３２,１３３の駆動エネルギーの総計を略半分にできる。
【００９９】
＜第８実施の形態＞
図９は、本実施の形態の排水処理装置における構成図である。第１水槽１４１,第２水槽１４２,未反応薬品反応槽１４３,第３水槽１４４,第４水槽１４５,第５水槽１４６,第６水槽１４７,第７水槽１４８及びフィルタープレス１４９は、第７実施の形態における第１水槽１２１,第２水槽１２２,未反応薬品反応槽１２９,第３水槽１２３,第４水槽１２４,第５水槽１２５,第６水槽１２６,第７水槽１２７及びフィルタープレス１２８と同様の構成を有して同様に機能する。さらに、第７実施の形態の場合と同様に、第６水槽１４７において沈澱した汚泥を未反応薬品反応槽１４３に返送している。
【０１００】
本実施の形態においては、第７水槽１４８において濃縮された汚泥を、濃縮槽汚泥返送ポンプ１５０によって未反応薬品反応槽１４３に返送している。したがって、未反応薬品反応槽１４３においては、多量の返送汚泥中に在る未反応の消石灰,未反応のポリ塩化アルミニウムおよび未反応の高分子凝集剤によって、新品の炭酸カルシウム鉱物を全く使用しないで排水中のフッ素とリンを処理し、第７水槽１４８において特に繁殖した嫌気性微生物の還元性によって過水を処理できるのである。さらに、排水中の界面活性剤を未反応薬品反応槽１４３中の微生物によって処理できる。
【０１０１】
ところが、図３に示した第２実施の形態の場合と比較して、第２水槽１４２および未反応薬品反応槽１４３で構成される排水処理システムが並列式であり、第２水槽１４２においては返送汚泥を利用していないので、省エネルギーの点、廃棄物減量の点、処理水の水質の点において劣るといえる。
【０１０２】
＜第９実施の形態＞
図１０は、本実施の形態の排水処理装置における構成図である。第１水槽１５１,第２水槽１５２,未反応薬品反応槽１５３,第３水槽１５４,第４水槽１５５,第５水槽１５６,第６水槽１５７,第７水槽１５８およびフィルタープレス１５９は、第７実施の形態における第１水槽１２１,第２水槽１２２,未反応薬品反応槽１２９,第３水槽１２３,第４水槽１２４,第５水槽１２５,第６水槽１２６,第７水槽１２７及びフィルタープレス１２８と同様の構成を有して同様に機能する。
【０１０３】
但し、本実施の形態においては、第７実施の形態の場合とは異なり、未反応薬品反応槽１５３には、第６水槽１５７で沈澱した汚泥ではなく、第７水槽１５８において濃縮された汚泥を濃縮槽汚泥返送ポンプ１６０によって返送している。したがって、未反応薬品反応槽１５３においては、新品の炭酸カルシウム鉱物を全く使用することなく、高濃度返送汚泥中の未反応の消石灰,未反応のポリ塩化アルミニウムおよび未反応の高分子凝集剤によって排水中のフッ素とリンとを処理できる。また、第７水槽１５８において特に繁殖した高濃度嫌気性微生物の還元性によって、第７,第８実施の形態の場合よりも効率的に上記排水中の過水を処理できる。さらに、排水中の界面活性剤を、未反応薬品反応槽１５３中の高濃度微生物によって処理できる。
【０１０４】
しかしながら、図４に示す第３実施の形態の場合と比較して、第２水槽１５２および未反応薬品反応槽１５３で構成される排水処理システムが並列式であり、第２水槽１５２においては返送汚泥を利用していないので、省エネルギーの点、廃棄物減量の点、処理水の水質の点において劣るといえる。
【０１０５】
＜第１０実施の形態＞
図１１は、本実施の形態の排水処理装置における構成図である。第１水槽１６１,第２水槽１６２,未反応薬品反応槽１６３,第３水槽１６４,第４水槽１６５,第５水槽１６６,第６水槽１６７,第７水槽１６８およびフィルタープレス１６９は、第７実施の形態における第１水槽１２１,第２水槽１２２,未反応薬品反応槽１２９,第３水槽１２３,第４水槽１２４,第５水槽１２５,第６水槽１２６,第７水槽１２７及びフィルタープレス１２８と同様の構成を有して同様に機能する。さらに、第６水槽１６７において沈澱した汚泥を未反応薬品反応槽１６３に返送している。
【０１０６】
本実施の形態においては、上記第２水槽１６２と未反応薬品反応槽１６３とは直列に配置されており、排水は第２水槽１６２にのみ導入され、その処理後の排水を未反応薬品反応槽１６３に導入するようになっている。すなわち、本実施の形態においては、第２水槽１６２を第１実施の形態における第２水槽４２の下部４２bとして機能させる一方、未反応薬品反応槽１６３を第１実施の形態における第２水槽４２の上部４２aとして機能させるのである。
【０１０７】
したがって、上記未反応薬品反応槽１６３において、新品の炭酸カルシウム鉱物を全く使用しないで、返送汚泥中の未反応の消石灰,未反応のポリ塩化アルミニウムおよび未反応の高分子凝集剤によって排水中のフッ素とリンを処理することによって、薬品をリサイクルすることができるのである。また、排水中の過水を未反応薬品反応槽１６３中の嫌気性の微生物によって処理することができる。さらに、排水中の界面活性剤を未反応薬品反応槽１６３中の微生物によって処理することができる。
【０１０８】
また、比重が２.７の炭酸カルシウム鉱物が充填された第２水槽１６２と、比重が１に近い返送汚泥が導入された未反応薬品反応槽１６３とで、上記排水を処理することによって、比重の重い炭酸カルシウム鉱物単独で処理する場合に比して、ブロワーの駆動エネルギーの総計を略半分にできる。
【０１０９】
また、本実施の形態においては、上述のごとく、第２水槽１６２を第１実施の形態における第２水槽４２の下部４２bとして機能させる一方、未反応薬品反応槽１６３を第１実施の形態における第２水槽４２の上部４２aとして機能させているため、第１実施の形態の場合と略同等の効果が期待できる。しかしながら、第２水槽１６２と未反応薬品反応槽１６３の２つの槽を準備し、夫々の槽に分離室１７０,１７１を設置する必要があるので、第１実施の形態の場合に比較してイニシャルコストが掛かってしまう。
【０１１０】
＜第１１実施の形態＞
図１２は、本実施の形態の排水処理装置における構成図である。第１水槽１８１,第２水槽１８２,未反応薬品反応槽１８３,第３水槽１８４,第４水槽１８５,第５水槽１８６,第６水槽１８７,第７水槽１８８およびフィルタープレス１８９は、第９実施の形態における第１水槽１５１,第２水槽１５２,未反応薬品反応槽１５３,第３水槽１５４,第４水槽１５５,第５水槽１５６,第６水槽１５７,第７水槽１５８及びフィルタープレス１５９と同様の構成を有して同様に機能する。さらに、第７水槽１８８において濃縮した汚泥を未反応薬品反応槽１８３に返送している。
【０１１１】
本実施の形態においては、上記第２水槽１８２と未反応薬品反応槽１８３とは直列に配置されており、排水は第２水槽１８２にのみ導入され、その処理後の排水を未反応薬品反応槽１８３に導入するようになっている。すなわち、本実施の形態においては、第２水槽１８２を第３実施の形態における第２水槽８２の下部８２bとして機能させる一方、未反応薬品反応槽１８３を第３実施の形態における第２水槽８２の上部８２aとして機能させるのである。
【０１１２】
したがって、上記未反応薬品反応槽１８３において、新品の炭酸カルシウム鉱物を全く使用しないで、返送汚泥中の未反応の消石灰,未反応のポリ塩化アルミニウム及び未反応の高分子凝集剤によって排水中のフッ素とリンを処理することによって、薬品をリサイクルすることができるのである。また、排水中の過水を未反応薬品反応槽１８３中の嫌気性の微生物によって処理することができ、図１１に示す第１０実施の形態の場合よりも過水の処理効率はよい。さらに、排水中の界面活性剤を未反応薬品反応槽１８３中の高濃度微生物によって処理できる。
【０１１３】
また、図４に示す第３実施の形態の場合に比較して、上述のごとく、上記第２水槽１８２を第３実施の形態における第２水槽８２の下部８２bとして機能させる一方、未反応薬品反応槽１８３を第３実施の形態における第２水槽８２の上部８２aとして機能させているために、第３実施の形態の場合と略同等の効果が期待できる。しかしながら、第２水槽１８２と未反応薬品反応槽１８３の２つの槽を準備し、夫々の槽に分離室１９０,１９１を設置する必要があり、第３実施の形態の場合に比較してイニシャルコストが掛かってしまう。
【０１１４】
＜第１２実施の形態＞
図１３は、本実施の形態の排水処理装置における構成図である。第１水槽２０１,第２水槽２０２,未反応薬品反応槽２０３,第３水槽２０４,第４水槽２０５,第５水槽２０６,第６水槽２０７,第７水槽２０８およびフィルタープレス２０９は、第１０実施の形態における第１水槽１６１,第２水槽１６２,未反応薬品反応槽１６３,第３水槽１６４,第４水槽１６５,第５水槽１６６,第６水槽１６７,第７水槽１６８およびフィルタープレス１６９と同様の構成を有して同様に機能する。さらに、第６水槽２０７において沈殿した汚泥と第７水槽２０８において濃縮した汚泥とを未反応薬品反応槽２０３に返送している。
【０１１５】
本実施の形態においては、上記第２水槽２０２と未反応薬品反応槽２０３とは直列に配置されており、排水は第２水槽２０２にのみ導入され、その処理後の排水を未反応薬品反応槽２０３に導入するようになっている。また、第７水槽２０８において濃縮した汚泥を未反応薬品反応槽２０３に返送するようにしている。
【０１１６】
したがって、上記未反応薬品反応槽２０３において、新品の炭酸カルシウム鉱物を全く使用しないで、返送汚泥中の未反応の消石灰,未反応のポリ塩化アルミニウム及び未反応の高分子凝集剤によって排水中のフッ素とリンを処理できる。また、排水中の過水を未反応薬品反応槽２０３中の高濃度の嫌気性微生物によって処理することができる。さらに、排水中の界面活性剤を未反応薬品反応槽２０３中の高濃度微生物によって処理することができる。尚、本実施の形態においては、第１０実施の形態の場合よりも未反応薬品反応槽２０３の微生物濃度が高い分だけ排水中の処理対象物質の処理を確実に行うことができる。
【０１１７】
また、図３に示す第２実施の形態の場合に比較して、上述したごとく、第２水槽２０２を第２実施の形態における第２水槽７２の下部７２bとして機能させる一方、未反応薬品反応槽２０３を第２実施の形態における第２水槽７２の上部７２aとして機能させているために、第２実施の形態の場合と略同等の効果が期待できる。しかしながら、第２水槽２０２と未反応薬品反応槽２０３の２つの槽を準備し、夫々の槽に分離室２１０,２１１を設置する必要があり、第２実施の形態の場合に比較してイニシャルコストが掛かってしまう。
【０１１８】
［第１実験例］
次に、具体的な実験例として、図１に示す第１実施の形態における排水処理装置を用いた排水処理実験例について説明する。この実験例では、第１水槽４１の容量を約１ｍ３とし、第２水槽４２の容量を約４ｍ３とし、第３水槽４３〜第５水槽４５の容量を約０.５ｍ３とし、第６水槽４６の容量を約３ｍ３とし、第７水槽４７の容量を約１ｍ３とした。
【０１１９】
また、処理対象とする界面活性剤,リン,過水含有フッ素排水のpＨは２.３であり、フッ素濃度は１６３ppmであり、カチオン界面活性剤の濃度は０.１０ppmであり、アニオン界面活性剤の濃度は０.１２ppmであり、ノニオン界面活性剤の濃度は０.１０ppmであり、リン濃度は１１.６ppmであり、過水濃度は８６ppmである。
【０１２０】
そして、上述のような構成の排水処理装置によって、界面活性剤,リン,過水含有フッ素排水を処理したところ、処理後の排水のpＨは７.４となり、フッ素濃度は６ppmとなり、カチオン界面活性剤の濃度は０.０４ppmとなり、アニオン界面活性剤の濃度は０.０３ppmとなり、ノニオン界面活性剤の濃度は０.０４ppmとなり、リン濃度は０.３ppmとなり、過水濃度は１ppmとなった。
【０１２１】
［第２実験例］
また、図８に示す第７実施の形態における排水処理装置を用いた排水処理実験例について説明する。この実験例では、上記第１水槽１２１の容量を約７５ｍ３とし、第２水槽１２２の容量を約３００ｍ３とし、未反応薬品反応槽１２９の容量を約３００ｍ３とし、第３水槽１２３の容量を約４０ｍ３とし、第４水槽１２４の容量を約４０ｍ３とし、第５水槽１２５の容量を約４０ｍ３とし、第６水槽１２６の容量を約２３０ｍ３とし、第７水槽１２７の容量を約１００ｍ３とした。
【０１２２】
また、処理対象とする界面活性剤,リン,過水含有フッ素排水のpＨは２.１であり、フッ素濃度は１８６ppmであり、カチオン界面活性剤の濃度は０.１１ppmであり、アニオン界面活性剤の濃度は０.１３ppmであり、ノニオン界面活性剤の濃度が０.１１ppmであり、リン濃度は１２.３ppmであり、過水濃度は９２ppmである。
【０１２３】
そして、上述のような構成の排水処理装置によって、界面活性剤,リン,過水含有フッ素排水を処理したところ、処理後の排水のpＨは７.６となり、フッ素濃度は６ppmとなり、カチオン界面活性剤の濃度は０.０３ppmとなり、アニオン界面活性剤の濃度は０.０３ppmとなり、ノニオン界面活性剤の濃度は０.０３ppmとなり、リン濃度は０.２ppmとなり、過水濃度は１ppmとなった。また、上記ブロワー１３２,１３３の電力消費量は、図１６に示す従来の排水処方法と比較して約５０％削減できた。また、上記薬品としての炭酸カルシウム鉱物も約５０％削減でき、結果として排水処理装置から発生する廃棄物も全体で約３０％削減することができた。
【０１２４】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１に係る発明の排水処理装置は、有機物,リン,過水含有フッ素排水が導入される第１水槽と、攪拌手段を有して炭酸カルシウム鉱物が充填されると共に返送汚泥が導入される第２水槽と、消石灰が添加される第３水槽と、ポリ塩化アルミニウムが添加される第４水槽と、高分子凝集剤が添加される第５水槽と、沈澱槽として機能する第６水槽と、濃縮槽として機能する第７水槽を有するので、上記第２水槽においては、
・上記炭酸カルシウム鉱物による上記排水中のフッ素の１次処理
・上記返送汚泥中の未反応の薬品(消石灰および凝集剤)による上記フッ素の２次処理
・上記返送汚泥中の未反応の消石灰による上記排水中のリンの１次処理
・上記返送汚泥中の微生物による上記排水中の界面活性剤の処理
・上記返送汚泥中の嫌気性微生物による上記排水中の過水の還元処理
ができる。
【０１２５】
さらに、上記第３水槽においては、添加された消石灰によって、上記排水中のフッ素の３次処理ができ、上記フッ素をより高度に処理できる。さらに、上記排水中のリンの２次処理ができる。さらに、濃縮槽としての上記第７水槽においては完全に嫌気状態を維持できるので、微量の有機物をべースに嫌気性の微生物を培養することができる。したがって、上記第７水槽中の濃縮汚泥を上記返送汚泥として利用することによって、上記界面活性剤や過水の処理をより効果的に行うことができる。
【０１２６】
さらに、上述のように、返送汚泥を上記第２水槽に導入しているので、上記第２水槽で返送汚泥中の未反応薬品が再利用されて使用薬品の削減を図ることができる。また、上記第７水槽から排出される未反応薬品汚泥量を減少できる。したがって、後段に設置される脱水用のフィルタープレスの台数や運転時間を低減でき、発生廃棄物としての脱水後の汚泥を減少させることができる。
【０１２７】
さらに、上記第６水槽で沈澱した汚泥を、汚泥返送手段によって上記第２水槽の上部および第３水槽に返送するので、上記第２,第３の２つの水槽によって上記返送汚泥による排水処理を２段階に行うことができる。したがって、上記返送汚泥中の未反応薬品の更なる再利用を図ることができる。さらに、上記返送汚泥中には未反応の消石炭や未反応の凝集剤等が存在するので、上記第３水槽で添加する消石灰の量、上記第４水槽で添加するポリ塩化アルミニウムの量、上記第５水槽で添加する高分子凝集剤の量を削減することができる。
【０１２８】
また、請求項２に係る発明の排水処理装置は、有機物,リン,過水含有フッ素排水が導入される第１水槽と、攪拌手段を有して炭酸カルシウム鉱物が充填されると共に返送汚泥が導入される第２水槽と、消石灰が添加される第３水槽と、ポリ塩化アルミニウムが添加される第４水槽と、高分子凝集剤が添加される第５水槽と、沈澱槽として機能する第６水槽と、濃縮槽として機能する第７水槽を有すると共に、汚泥返送手段によって、上記濃縮槽としての第７水槽において濃縮した高濃度汚泥を上記第２水槽の上部および上記第３水槽に返送するので、上記第２,第３の２つの水槽によって２段階に行われる上記返送汚泥による排水処理を効率良く行うことができる。さらに、上記高濃度返送汚泥中には未反応の消石炭や未反応の凝集剤等が存在するので、上記第３水槽で添加する消石灰の量、上記第４水槽で添加するポリ塩化アルミニウムの量、上記第５水槽で添加する高分子凝集剤の量を大幅に削減できる。
【０１２９】
また、請求項３に係るの発明の排水処理装置は、有機物,リン,過酸化水素含有フッ素排水が導入される第１水槽と、攪拌手段を有して炭酸カルシウム鉱物が充填された第２水槽と、攪拌手段を有して返送汚泥が導入される未反応薬品反応槽と、消石灰が添加される第３水槽と、ポリ塩化アルミニウムが添加される第４水槽と、高分子凝集剤が添加される第５水槽と、沈澱槽として機能する第６水槽と、濃縮槽として機能する第７水槽を有するので、新品の薬品の使用量を少なくして排水処理コストを削減できる。さらに、上記返送汚泥中の未反応の薬品をリサイクルできるので、ランニングコストおよび発生汚泥(スラッジ)の発生を低減できる。
【０１３０】
また、請求項４に係る発明の排水処理装置は、汚泥返送手段によって、上記沈澱槽としての第６水槽からの汚泥あるいは上記濃縮槽としての第７水槽からの汚泥の少なくとも一方を上記未反応薬品反応槽に返送するので、上記第６水槽からの返送汚泥に含まれる未処理薬品や微生物による上記排水の処理、あるいは、上記第７水槽からの高濃度な返送汚泥による上記排水処理の高効率化を行うことができる。さらに、上記返送汚泥は混合汚泥であるために、上記排水に対して化学的処理と生物学的処理との両方を行って、上記排水中のフッ素やリン等の化学成分と界面活性剤等の有機物との両方を同時に処理できる。
【０１３１】
また、請求項５に係る発明の排水処理装置は、上記第２水槽と上記未反応薬品反応槽とを直列に接続しているので、上記排水を、炭酸カルシウム鉱物が充填された上記第２水槽に続いて、返送汚泥が導入される上記未反応薬品反応槽で処理でき、上記第２水槽でのフッ素処理やリン処理が不完全であっても、又は、上記第２水槽での有機物処理や過水処理ができなくても、上記未反応薬品反応槽において、上記返送汚泥中の未反応薬品や微生物によって、上記フッ素やリンの高度処理や上記有機物や過水の処理を行うことができる。したがって、ランニングコストおよび発生汚泥(スラッジ)の発生を低減できる。
【０１３２】
さらに、比重が２.７の炭酸カルシウム鉱物が充填された上記第２水槽と、比重が１に近い返送汚泥が導入された上記未反応薬品反応槽とで、上記排水を処理するので、比重の重い炭酸カルシウム鉱物単独で処理する場合に比して、上記攪拌手段による攪拌エネルギーの総計を略半分にできる。
【０１３３】
また、請求項６に係る発明の排水処理装置は、汚泥返送手段によって、上記沈澱槽としての第６水槽からの汚泥あるいは上記濃縮槽としての第７水槽からの汚泥の少なくとも一方を上記未反応薬品反応槽に返送するので、上記第６水槽からの返送汚泥に含まれる未処理薬品や微生物による上記排水の処理、あるいは、上記第７水槽からの高濃度な返送汚泥による上記排水処理の高効率化を行うことができる。さらに、上記返送汚泥は混合汚泥であるために、上記排水に対して化学的処理と生物学的処理との両方を行って、上記排水中のフッ素やリン等の化学成分と界面活性剤等の有機物との両方を同時に処理できる。
【０１３４】
また、請求項７に係る発明の排水処理装置は、上記未反応薬品反応槽で、上記返送汚泥中に含まれる未反応の薬品を再生して上記排水を処理するので、上記薬品をリサイクルして薬品の使用量を削減できる。さらに、上記未反応薬品に起因する汚泥を減少させて、結果的に発生汚泥を削減できる。すなわち、この発明によれば、本排水処理装置全体のランニングコストの低減と資源の有効利用とを計ることができる。
【０１３５】
また、請求項８に係る発明の排水処理装置は、上記返送汚泥に酸排水を混合攪拌することによって上記未反応薬品の再生を行うので、上記フッ素やリンの処理に利用されるカルシウムイオンやアルミニウムイオンを上記返送汚泥から容易に溶出再利用できる。したがって、新たな薬品を必要とはせず、資源の有効利用とランニングコストの低減を図ることができる。
【０１３６】
また、請求項９に係る発明の排水処理装置は、上記未反応薬品反応槽における攪拌手段を空気を吹き出す空気攪拌手段で構成したので、上記返送汚泥からの上記カルシウムイオンやアルミニウムイオンの溶出を促進できる。さらに、上記未反応薬品反応槽内で好気性微生物を培養繁殖できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の排水処理装置における構成の一例を示す図である。
【図２】  図１に示す排水処理装置による処理タイミングを示す図である。
【図３】  図１とは異なる排水処理装置の構成を示す図である。
【図４】  図１および図３とは異なる排水処理装置の構成を示す図である。
【図５】  図１,図３および図４とは異なる排水処理装置の構成を示す図である。
【図６】  図１,図３〜図５とは異なる排水処理装置の構成を示す図である。
【図７】  図１,図３〜図６とは異なる排水処理装置の構成を示す図である。
【図８】  図１,図３〜図７とは異なる排水処理装置の構成を示す図である。
【図９】  図１,図３〜図８とは異なる排水処理装置の構成を示す図である。
【図１０】  図１,図３〜図９とは異なる排水処理装置の構成を示す図である。
【図１１】  図１,図３〜図１０とは異なる排水処理装置の構成を示す図である。
【図１２】  図１,図３〜図１１とは異なる排水処理装置の構成を示す図である。
【図１３】  図１,図３〜図１２とは異なる排水処理装置の構成を示す図である。
【図１４】  従来の排水処理装置を示す図である。
【図１５】  図１４とは異なる従来の排水処理装置を示す図である。
【図１６】  従来の炭酸カルシウム鉱物を用いた排水処理装置を示す図である。
【符号の説明】
４１,７１,８１,９１,１０１,１１１,１２１,１４１,
１５１,１６１,１８１,２０１…第１水槽、
４２,７２,８２,９２,１０２,１１２,１２２,１４２,
１５２,１６２,１８２,２０２…第２水槽、
４２a,７２a,８２a,９２a,１０２a,１１２a…上部、
４２b,７２b,８２b,９２b,１０２b,１１２b…下部、
４３,７３,８３,９３,１０３,１１３,１２３,１４４,
１５４,１６４,１８４,２０４…第３水槽、
４４,７４,８４,９４,１０４,１１４,１２４,１４５,
１５５,１６５,１８５,２０５…第４水槽、
４５,７５,８５,９５,１０５,１１５,１２５,１４６,
１５６,１６６,１８６,２０６…第５水槽、
４６,７６,８６,９６,１０６,１１６,１２６,１４７,
１５７,１６７,１８７,２０７…第６水槽、
４７,７７,８７,９７,１０７,１１７,１２７,１４８,
１５８,１６８,１８８,２０８…第７水槽、
４８,７８,８８,９８,１０８,１１８,１２８,１４９,
１５９,１６９,１８９,２０９…フィルタープレス、
５０…下部流入管、
５１,１７０,１７１,１９０,１９１,２１０,２１１…分離室、
５２,１３０…炭酸カルシウム鉱物、
５３…散気管、                    ５４,１３２,１３３…ブロワー、
５５,９９,１０９,１３４…沈澱槽汚泥返送ポンプ、
５６,７９,９０,１２０…未反応薬品汚泥ゾーン、
５７…pＨ計、                     ５８…フッ化カルシウム、
５９…微生物汚泥、                ６１,６２…撹伴機
８０,８９,１１０,１１９,１５０,１６０…濃縮槽汚泥返送ポンプ、
１２９,１４３,１５３,１６３,１８３,２０３…未反応薬品反応槽。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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