(57)【要約】【課題】高効率で低コストな排ガス処理装置および排ガス処理方法を提供する。【解決手段】この排ガス処理装置および排ガス処理方法は、第１の汚泥と第２の汚泥の２種類によって悪臭を処理する。悪臭を発生する第１の排水処理装置２８の牡蠣殻３１を含む接触酸化槽３０からのカルシウム汚泥をスクラバー１１の中段部１１Ｂに導入する。また、悪臭を処理する第２の排水処理装置２９の第２硝化槽２０からの高濃度微生物汚泥をスクラバー１１の上段部１１Ａに導入する。これにより、牡蠣殻３１由来のミネラルを含有するカルシウム汚泥と高濃度微生物汚泥との両方でもって、悪臭ガスを効率よく処理できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の種類の汚泥によって、悪臭ガスを処理することを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項２】
悪臭ガスが導入される排ガス処理部と、
上記排ガス処理部に複数の種類の汚泥を導入する汚泥導入部とを備えることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の排ガス処理装置において、
上記汚泥は、少なくとも２種類の微生物汚泥を含むことを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項４】
請求項２に記載の排ガス処理装置において、
牡蠣殻が充填された接触酸化槽とこの接触酸化槽の後段の沈殿槽とを有する第１の排水処理装置と、
上記第１の排水処理装置の上記沈殿槽からの第１の汚泥を上記排ガス処理部に導入する第１の汚泥導入部と、
液中膜を含む微生物処理槽を有する第２の排水処理装置と、
上記第２の排水処理装置の上記微生物処理槽からの第２の汚泥を上記排ガス処理部に導入する第２の汚泥導入部とを備えることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載の排ガス処理装置において、
上記排ガス処理部は、
上記第１の汚泥で上記悪臭ガスを処理し、さらに、上記処理された悪臭ガスを上記第２の汚泥で処理することを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項６】
請求項１に記載の排ガス処理方法において、
上記悪臭ガスは、
アミノエタノールとジメチルスルホキシドとを含有する排水を脱窒処理した際に発生するイオウを含む悪臭ガスであることを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項７】
請求項２に記載の排ガス処理装置において、
上記悪臭ガスは、
アミノエタノールとジメチルスルホキシドとを含有する排水が導入されると共に脱窒槽と液中膜が設置された硝化槽を有する排水処理装置から発生するイオウを含む悪臭ガスであることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項８】
請求項２に記載の排ガス処理装置において、
上記複数の種類の汚泥のうちの少なくとも１つが活性炭を含有していることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項９】
請求項２に記載の排ガス処理装置において、
上記複数の種類の汚泥のうちの少なくとも１つがミネラルを含有していることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項１０】
請求項４に記載の排ガス処理装置において、
上記第２の排水処理装置は、窒素排水を処理する排水処理装置であり、
上記液中膜を含む微生物処理槽は、硝化槽であることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項１１】
請求項７または１０に記載の排ガス処理装置において、
上記硝化槽は、
下部の半嫌気部と上部の好気部とを有することを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の排ガス処理方法において、
上記悪臭ガスは、揮発性有機化合物を含むガスであることを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項１３】
請求項２に記載の排ガス処理装置において、
上記悪臭ガスは、揮発性有機化合物を含むガスであることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の排ガス処理方法において、
上記汚泥は、マイクロナノバブルを含む汚泥であることを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項１５】
請求項２に記載の排ガス処理装置において、
上記汚泥は、マイクロナノバブルを含む汚泥であることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項１６】
請求項１２に記載の排ガス処理方法において、
上記悪臭ガスが含む揮発性有機化合物は、イソプロピールアルコール、アセトン、酢酸ブチルのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項１７】
請求項１３に記載の排ガス処理装置において、
上記悪臭ガスが含む揮発性有機化合物は、イソプロピールアルコール、アセトン、酢酸ブチルのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、排ガス処理装置および排ガス処理方法に関する。一例として、この発明は、２００４年４月から施行された水質汚濁防止法の一部改正による窒素の総量規制および２００１年４月から施行されたＰＲＴＲ(Ｐollutant Ｒelease and Ｔransfer Ｒegister)法における有害物質の排出量削減に対応する排ガス処理装置および排ガス処理方法に関する。
【０００２】
また、この発明は、例えば、主として半導体工場から排水されるアミノエタノールとジメチルスルホキシドとを含有する排水と高濃度窒素排水(高濃度アンモニア排水、現像廃液およびジメチルホルムアミド廃液)の２系統の排水を処理する場合の排ガス処理装置および排ガス処理方法に関する。アミノエタノールはＰＲＴＲ法の第１種指定化学物質に該当している。また、この発明は、一例として、ジメチルスルホキシド含有排水を排水処理する場合に、排水処理装置から発生する悪臭を処理ができるとともに、イニシャルコスト、ランニングコストおよびメンテナンスコストを低減できる排ガス処理装置および排ガス処理方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来、排水処理装置から生じるイオウを含む悪臭を処理する方式としては、(１)焼却による直接燃焼方式、(２)活性炭塔の活性炭による吸着方式、(３)次亜塩素酸ソーダ等の酸化剤による薬剤処理方式、(４)水や汚泥を含む水を吸収剤として活用する吸収剤方式等がある。
【０００４】
しかし、それらの方式は、悪臭処理性能、イニシャルコスト、ランニングコストおよびメンテナンスコストの点で一長一短があり満足できるものではない。
【０００５】
特に、(１)の焼却による直接燃焼方式、(２)の活性炭塔の活性炭による吸着方式、
および(３)の次亜塩素酸ソーダ等の酸化剤による薬剤処理方式では、ランニングコストがかかることに問題がある。
【０００６】
一方、(４)の水や汚泥(化学汚泥や生物汚泥)を含む水を吸収剤として活用する吸収方式は、悪臭処理性能が低いという課題があった。
【０００７】
この(４)の水や汚泥(化学汚泥や生物汚泥)を含む水を吸収剤を利用する液分散型としては、(ｉ)スプレー塔、(ii)サイクロンスクラバー、(iii)ベンチュリースクラバー  (iｖ)ジェットスクラバー等がある。
【０００８】
上記(ｉ)のスプレー塔は、悪臭ガスに吸収液を噴霧して接触させる方式であり、構造が簡単で圧力損失が小さいという特徴がある。また、(ii)のサイクロンスクラバーは、塔内を旋回上昇する悪臭ガスと半径方向に吸収液を噴霧して接触させる方式であり、比較的構造が簡単である。また、(iii)のベンチュリースクラバーは、悪臭ガス入口にベンチュリー管を挿入し、そのスロート部周辺から管内を流れる悪臭ガス中に吸収液を噴霧接触させる方式であり、小型で大容量の悪臭ガスを処理できる特徴がある。また、(iｖ)のジェットスクラバーは、吸収液をノズルから高圧で噴霧させ、その作用で悪臭ガスを吸引するので、送風機は不要となる特徴がある。
【０００９】
ところで、別の従来技術が、特許文献１(特開２００１−７０９５０号公報)に記載されている。この従来技術は、発明の名称として記載の如く『ジメチルスルホキシド含有排水の処理方法および処理装置』であり、ジメチルスルホキシドを含有する排水の処理について記載している。この従来技術は、半導体製造工場などにおいて、発生する有機物が共存するジメチルスルホキシド含有排水について、共存有機物を酸化することなく、ジメチルスルホキシドを選択的に酸化してジメチルスルホンとすることができるジメチルスルホキシド含有排水の処理方法および処理装置である。
【００１０】
すなわち、この従来技術では、ジメチルスルホキシド含有排水の処理方法において、排水のｐＨを９〜１４に調整して過酸化水素水を添加する処理方法を開示している。また、この従来技術では、ジメチルスルホキシド含有排水と過酸化水素含有排水を混合し、混合排水のｐＨを９〜１４に調整する処理方法を開示している。また、この従来技術では、ジメチルスルホキシド含有排水のｐＨを９〜１４に調整する機構と、過酸化水素水を添加する機構を有する処理装置を開示している。さらに、この従来技術では、ジメチルスルホキシド含有排水と過酸化水素含有排水を混合する機構と、混合排水のｐＨを９〜１４に調整する機構を有する処理装置を開示している。しかし、この従来技術では、悪臭ガスの処理については記載されていない。
【００１１】
また、さらに別の従来技術が、特許文献２(特開２００２−１８６８２９号公報)に記載されている。この従来技術は、発明の名称として記載の如く、『悪臭ガスの脱臭方法およびその装置』であり、悪臭ガスの処理について記載している。この従来技術は、悪臭ガスを、悪臭成分を分解する微生物を付着させた充填層に接触させて生物学的に脱臭する方法において、この充填層には、充填材として、腐植質、マグネシウム塩およびケイ酸塩で構成される充填材、または腐植質、マグネシウム塩およびケイ酸塩で構成される充填材と無機充填材とを併用して用いることを開示している。また、この従来技術は、上記悪臭成分としては、揮発性有機物に適用するのがよく、また、脱臭処理中に充填層の圧力損失が規定値を越えた場合は、充填層に悪臭ガスを含まない空気を通し、充填層の汚泥量を減少させることを開示している。
【００１２】
ところで、排水処理装置からのイオウを含む悪臭を効率よく処理できて、しかもイニシャルコスト、ランニングコストおよびメンテナンスコストを低く抑えることができる排ガス処理装置および排ガス処理方法が求められている。
【特許文献１】特開２００１−７０９５０号公報
【特許文献２】特開２００２−１８６８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで、この発明の課題は、高効率で低コストな排ガス処理装置および排ガス処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、この発明の排ガス処理方法は、複数の種類の汚泥によって、悪臭ガスを処理することを特徴としている。
【００１５】
この発明の排ガス処理方法によれば、複数の種類の性状の異なる汚泥によって、悪臭ガスを処理することによって、単一の種類の汚泥で悪臭ガスを処理する場合に比べて、悪臭ガスの処理能力が向上する。
【００１６】
また、一実施形態の排ガス処理装置は、悪臭ガスが導入される排ガス処理部と、上記排ガス処理部に複数の種類の汚泥を導入する汚泥導入部とを備える。
【００１７】
この実施形態の排ガス処理装置によれば、排ガス処理部に悪臭ガスと複数の種類の性状の異なる汚泥とを導入して、悪臭ガスを処理することにより、単一の種類の汚泥で悪臭ガスを処理する場合に比べて、悪臭ガスを効率よく処理できる。
【００１８】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記汚泥は、少なくとも２種類の微生物汚泥を含む。
【００１９】
この実施形態の排ガス処理装置によれば、悪臭ガスを処理する汚泥として微生物汚泥を利用するので、例えば、生物処理装置からの微生物汚泥を有効に利用でき、ランニングコストを低減できる。なお、微生物汚泥と微生物を含有しない汚泥とで悪臭ガスを処理してもよい。
【００２０】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、牡蠣殻が充填された接触酸化槽とこの接触酸化槽の後段の沈殿槽とを有する第１の排水処理装置と、
上記第１の排水処理装置の上記沈殿槽からの第１の汚泥を上記排ガス処理部に導入する第１の汚泥導入部と、
液中膜を含む微生物処理槽を有する第２の排水処理装置と、
上記第２の排水処理装置の上記微生物処理槽からの第２の汚泥を上記排ガス処理部に導入する第２の汚泥導入部とを備える。
【００２１】
この実施形態の排ガス処理装置では、第１の汚泥導入部は、第１の排水処理装置の牡蠣殻を含む接触酸化槽の第１の汚泥を排ガス処理部に導入する。また、第２の汚泥導入部は、第２の排水処理装置の微生物処理槽からの第２の汚泥を上記排ガス処理部に導入する。これにより、この実施形態では、牡蠣殻由来のミネラルを含有する汚泥と微生物処理槽からの微生物を含有する汚泥との両方でもって、悪臭ガスを効率よく処理できる。また、上記第１、第２の排水処理装置は、既存の排水処理設備を利用でき、既存の排水処理設備の汚泥を有効に利用することで、ランニングコストを低減できる。
【００２２】
なお、上記微生物汚泥が活性炭を含む場合は、悪臭ガスに対する処理性能が特に向上する。また、微生物を含有する汚泥を配管ノズルから噴霧する場合は、悪臭ガスに対する処理能力が通常の微生物濃度の場合よりも向上することを見い出した。
【００２３】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記排ガス処理部は、上記第１の汚泥で上記悪臭ガスを処理し、さらに、上記処理された悪臭ガスを上記第２の汚泥で処理する。
【００２４】
この実施形態の排ガス処理装置によれば、第１の排水処理装置のかきがら由来の第１の汚泥で悪臭ガスを処理してから(前段処理)、次に、第２の排水処理装置の微生物処理槽からの微生物を含有する第２の汚泥で悪臭ガスを処理する(後段処理)。このように、第１の汚泥による前段処理と微生物を含有する第２の汚泥による後段処理とによって、悪臭ガスの処理性能が向上することを発見した。
【００２５】
また、一実施形態の排ガス処理方法では、上記悪臭ガスは、アミノエタノールとジメチルスルホキシドとを含有する排水を脱窒処理した際に発生するイオウを含む悪臭ガスである。
【００２６】
この実施形態の排ガス処理方法によれば、複数の種類の汚泥によって、従来は処理が困難と言われていたイオウを含む悪臭ガスを、燃焼や薬品による方式ではなく、汚泥で処理できることとなり、ランニングコストを低減できる。なお、アミノエタノールとジメチルスルホキシドとを含有する排水を脱窒処理した際にはイオウを含む悪臭が発生することを実験により確認した。その悪臭ガスはメチルスルホキシドを生物分解して発生するイオウ化合物であった。
【００２７】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記悪臭ガスは、アミノエタノールとジメチルスルホキシドとを含有する排水が導入されると共に脱窒槽と液中膜が設置された硝化槽を有する排水処理装置から発生するイオウを含む悪臭ガスである。
【００２８】
この実施形態の排ガス処理装置によれば、上記アミノエタノールとジメチルスルホキシドとを含有する排水処理装置から発生するイオウを含む悪臭ガスを処理する。よって、この実施形態によれば、アミノエタノールとジメチルスルホキシドとを含有する排水からの悪臭をも処理でき、公害を発生させることなく、上記排水を完全に処理できる。
【００２９】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記複数の種類の汚泥のうちの少なくとも１つが活性炭を含有している。
【００３０】
この実施形態の排ガス処理装置によれば、悪臭ガスを処理する汚泥が活性炭を含んでいるので、悪臭ガスに対する処理効率が向上する。
【００３１】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記複数の種類の汚泥のうちの少なくとも１つがミネラルを含有している。
【００３２】
この実施形態の排ガス処理装置によれば、上記悪臭ガスを処理する汚泥がミネラルを含有しているので、汚泥中の微生物の活性が増加して、悪臭処理能力が向上する。
【００３３】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記第２の排水処理装置は、窒素排水を処理する排水処理装置であり、上記液中膜を含む微生物処理槽は、硝化槽である。
【００３４】
この実施形態の排ガス処理装置によれば、液中膜を含む微生物処理槽が硝化槽であると共に窒素排水を処理する第２の排水処理装置からの第２の汚泥を悪臭ガスの処理に利用している。したがって、この第２の排水処理装置を、排ガス処理と排水処理とに兼用しており、イニシャルコストを低減できる効果がある。
【００３５】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記硝化槽は、下部の半嫌気部と上部の好気部とを有する。
【００３６】
この実施形態の排ガス処理装置によれば、排水処理装置から得られる汚泥は、下部の半嫌気部と上部の好気部とを有する硝化槽からの汚泥であるので、上記汚泥は好気性および半嫌気性の広範囲な微生物を含むこととなり、悪臭ガスを効果的に処理できることになる。
【００３７】
また、一実施形態の排ガス処理方法では、上記悪臭ガスは、揮発性有機化合物を含むガスである。
【００３８】
この実施形態の排ガス処理方法によれば、揮発性有機化合物を含んだ悪臭ガスを、複数の種類の汚泥で処理することによって、単一の種類の汚泥で悪臭ガスを処理する場合に比べて、悪臭ガスの処理能力が向上する。
【００３９】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記悪臭ガスは、揮発性有機化合物を含むガスである。
【００４０】
この実施形態の排ガス処理装置によれば、排ガス処理部に複数の種類の性状の異なる汚泥を導入し、この複数の種類の性状の異なる汚泥により、揮発性有機化合物を含む悪臭ガスを処理するので、単一の種類の汚泥で悪臭ガスを処理する場合に比べて、揮発性有機化合物を含む悪臭ガスを効率よく処理できる。
【００４１】
また、一実施形態の排ガス処理方法では、上記汚泥は、マイクロナノバブルを含む汚泥である。
【００４２】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記汚泥は、マイクロナノバブルを含む汚泥である。
【００４３】
この実施形態の排ガス処理装置によれば、汚泥が含んでいるマイクロナノバブルの吸着作用でもって、悪臭ガスの悪臭成分を効率よく吸着できるので、悪臭ガスの処理能力が向上する。また、一例として、上記汚泥が微生物を含有している場合には、マイクロナノバブルによって微生物が活性化するので、活性化した微生物によって悪臭ガスの成分を効率よく分解処理できる。
【００４４】
なお、マイクロナノバブルは、マイクロバブル(直径５０ミクロン以下)とナノバブル(直径１ミクロン以下)の両方を含んでいるバブルである。マイクロナノバブルによれば、水中の溶存酸素を上昇させて維持する機能を有していると考えられる。また、ナノバブルは直径が１ミクロン以下のバブルであるので、生物への細胞レベルでの直接的な作用があると考えられ、特に微生物の活性を増加させる。さらに、マイクロナノバブルの代表的機能として、界面活性作用、汚れ成分の吸着機能、物体表面の高速洗浄機能、触媒的機能等が挙げられる。
【００４５】
また、一実施形態の排ガス処理方法では、上記悪臭ガスが含む揮発性有機化合物は、イソプロピールアルコール、アセトン、酢酸ブチルのうちの少なくとも１つを含む。
【００４６】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記悪臭ガスが含む揮発性有機化合物は、イソプロピールアルコール、アセトン、酢酸ブチルのうちの少なくとも１つを含む。
【００４７】
この実施形態の排ガス処理装置によれば、悪臭ガスは、成分としてイソプロピールアルコール、アセトン、酢酸ブチルのうちの少なくとも１つを含むので、悪臭ガスの成分が微生物によって容易に分解できる。
【発明の効果】
【００４８】
この発明の排ガス処理方法によれば、複数の種類の汚泥によって、悪臭ガスを処理することによって、単一の種類の汚泥で悪臭ガスを処理する場合に比べて、悪臭ガスの処理能力を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
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。
【００５０】
(第１の実施の形態)
図１に、この発明の排ガス処理装置の第１実施形態としての排ガス排水処理システムを模式的に示す。
【００５１】
この第１実施形態の排ガス排水処理システムは、第１の排水処理装置２８と、第２の排水処理装置２９と、排ガス処理部としてのスクラバー１１とを備える。
【００５２】
まず、悪臭ガスを発生する排水処理装置である上記第１の排水処理装置２８について説明する。この排水処理装置２８は、第１脱窒槽１と、第１硝化槽６と、接触酸化槽３０と、沈殿槽３２を有する。上記第１脱窒槽１の下部に、アミノエタノールとジメチルスルホキシドとを含有する排水が導入される。これにより、重力により、上部に比べて微生物濃度が高濃度となっている第１脱窒槽１の下部に、毒性のあるアミノエタノール含有排水が導入されることとなり、微生物にとっての刺激が少なくなる。このことは、微生物処理に適している。
【００５３】
また、第１脱窒槽１には、生物処理された処理水または生物処理で発生した汚泥が導入される。この生物処理された処理水または生物処理で発生した汚泥は、リン、カリウム、カルシウム、マグネシウム等の微量要素を含有しており、この微量要素が各槽全ての微生物の活性を促進することになる。特に、第１硝化槽６の液中膜７による高濃度微生物処理では、上記微量要素が被処理水に含有されていることで、微生物処理が安定する。
【００５４】
また、第１脱窒槽１には槽内を撹拌するための撹拌機２が設置されている。この撹拌機２により、アミノエタノールとジメチルスルホキシドとを含有する排水を嫌気性微生物と効率良く混合することができる。この撹拌機２は、通常の撹拌機に替えて、水中に設置する水中撹拌機でも構わない。
【００５５】
ただし、第１脱窒槽１での微生物濃度がＭＬＳＳ(Mixed Liquor Suspended Solid)で１００００ｐｐｍと高濃度であることから、この撹拌機２だけでは、第１脱窒槽１内に撹拌ができない部分いわゆるデットスペースができる。したがって、エアーリフトポンプ３による循環撹拌を実施している。すなわち、第１脱窒槽１の上部には、第１硝化槽６の下部からの微生物を含む返送汚泥がエアーリフトポンプ３によって多量に導入される。このエアーリフトポンプ３は、縦配管３Ａの下部先端部内に散気管５Ａが設置されている。この散気管５Ａはブロワー１６に接続されており、このブロワー１６から供給される空気が、縦配管３Ａ内の散気管５Ａより吐出し、上昇流によって、微生物を含む返送汚泥が配管３Ａ内下部から配管３Ａ内上部に移動する。
【００５６】
次に、第１脱窒槽１に導入されたアミノエタノールとジメチルスルホキシドとを含有する排水は、嫌気的に処理された後、第１脱窒槽１の上部から自然流下によって、第１硝化槽６の下部の半嫌気部２３に導入される。この第１硝化槽６においては、上部の好気部２４に液中膜７Ａが設置されている。これにより、微生物は第１硝化槽６に留まるか、エアーリフトポンプ３によって第１脱窒槽１に返送されるかである。このエアーリフトポンプ３による返送汚泥の移送は、空気を利用した方法であり、多量の返送汚泥を少ない動力で移送することができる。すなわち、省エネルギーな汚泥移送方式である。一般に、圧送ポンプ方式は揚程は多く確保できるが、エアーリフトポンプ方式と比較して多くの動力が必要である。すなわち省エネルギー型の移送方式ではない。
【００５７】
エアーリフトポンプ３によって、第１硝化槽６から第１脱窒槽１に返送された微生物汚泥は、再び第１脱窒槽１から第１硝化槽６に戻り、循環することとなる。両槽を微生物汚泥が循環することにより、両槽の微生物濃度がほぼ同様の濃度で維持される。上記したように、微生物濃度がＭＬＳＳ(Mixed Liquor  Suspended Solid)で１００００ｐｐｍ以上と高いと通常の撹拌機や水中撹拌機では、撹拌ができないデットスペースが発生することに対する対処として、エアーリフトポンプ方式による循環撹拌を実施している。
【００５８】
第１脱窒槽１と第１硝化槽６の両槽の微生物濃度としては、ＭＬＳＳ(Mixed Liquor  Suspended Solid)で１００００ｐｐｍ以上を維持する。なお、第１脱窒槽１には、嫌気性の度合いを測定するため、酸化還元電位計(図示せず)が設置されている。この第１脱窒槽１内では、エアーリフトポンプ３によって第１硝化槽６から導入された硝酸性窒素が、嫌気性微生物によって、一般的な水素供与体であるメタノールの代替品としてのアミノエタノールの存在下で、窒素ガスまで還元処理される。この硝酸性窒素は、第１硝化槽６でアミノエタノールが微生物により分解されて硝酸性窒素に変化したものである。また、第１脱窒槽１内においては、アミノエタノール以外の有機物は、嫌気性微生物により、生物学的に分解処理される。
【００５９】
次に、第１脱窒槽１内より流出した被処理水は、第１硝化槽６の下部の半嫌気部２３に導入される。ここで、嫌気部とは、溶存酸素が全く無い状態であり、好気部とは溶存酸素が数ｐｐｍに維持されている状態であり、半嫌気部とは溶存酸素が０ｐｐｍか、溶存酸素が存在していても０.５ｐｐｍ程度と定義する。この第１硝化槽６には、第１硝化槽６の上部の好気部２４と下部の半嫌気部２３とを分離するための分離壁４Ａが側面に設置されている。この分離壁４の施工としては、コンクリートで施工しても良いし、鋼鉄製で製作しても良い。すなわち、この分離壁４Ａとしては、材質は限定しないが、鋼鉄製とした場合、長期間にわたって使用する場合には、腐食を防ぐために塗装をしっかりしておくことが必要である。この分離壁４Ａは、第１硝化槽６の上部の好気部２４で散気管５Ｂより吐出する空気により、水流が発生するが、その水流が下部の半嫌気部２３に対して、多少は影響するが、より多くは影響しないようにする。第１硝化槽６内の微生物濃度が高濃度であるので、図１に示す程度の大きさの分離壁４Ａであっても、好気部２４が半嫌気部２３に対して与える影響を最小限とすることができる。
【００６０】
また、第１脱窒槽１と第１硝化槽６との間のエアーリフトポンプ３による循環システムにおいて、第１硝化槽６の下部に半嫌気部２３を設けたことで、第１脱窒槽１で嫌気性微生物によって処理された被処理水と共に第１硝化槽６に移動してくる嫌気性微生物を、半嫌気部２３を経て、好気部２４に導入することとなる。これにより、第１脱窒槽１からの嫌気性微生物を直接(ストレート)に好気部２４に導入する場合に比べて、第１硝化槽６に移動して来る嫌気性微生物に対する環境ストレスが少なくなり、嫌気性微生物によって窒素を処理する際の効率を向上できる。
【００６１】
また、第１硝化槽６の下部の半嫌気部２３では、特有の微生物が繁殖し、嫌気性微生物、好気性微生物のみならず、半嫌気部２３に繁殖する各種微生物によって被処理水を処理することができ、総合的な微生物処理効率を向上できる。また、半嫌気部２３で繁殖する微生物が汚泥の減溶化に役立つことを発見した。この半嫌気部２３では、曝気設備が設置されていないので曝気されていないが、曝気されている上部の好気部２４の多少の水流の影響を受けて、半嫌気部の条件である溶存酸素が０ｐｐｍか、溶存酸素が存在していても０.５ｐｐｍ程度となる。これにより、半嫌気部２３では、半嫌気性を維持できることとなる。
【００６２】
また、上記エアーリフトポンプ３は、その縦配管３Ａが第１硝化槽６の半嫌気部２３から好気部２４にわたって設置されていて、エアーリフトポンプ３では、ブロワー１６から供給される空気が上下に延在する縦配管３Ａの内部を上昇する際に返送汚泥も同時に上昇移送される。このエアーリフトポンプ３は少ない揚程しか確保できないが、圧送ポンプに比べて少ない電力で多量の返送汚泥を第１脱窒槽１に移送することができる。この多量の返送汚泥を第１脱窒槽１に移送することによって、第１脱窒槽１の水槽内の撹拌にも役立つこととなる。なお、第１硝化槽６の下部からエアーリフトポンプ３によって第１脱窒槽１に移送される汚泥は、微生物濃度がＭＬＳＳ(Mixed Liquor Suspended Solid)で１００００ｐｐｍと高いので、エアーで移送して酸素が供給されても、すぐに酸素が消費されて、第１脱窒槽１の上部では嫌気性を維持できる。
【００６３】
また、第１硝化槽６の上部の好気部２４では、液中膜７Ａの下部に、液中膜７Ａを空気洗浄するための散気管５Ｂが設置されている。この散気管５Ｂへの空気供給はブロワー１６からの吐出空気により実施される。また、液中膜７Ａとしては、平膜タイプと中空糸状膜の２種類が市販されているがどちらを採用しても良い。
【００６４】
この第１硝化槽６の処理水は液中膜７Ａに連結している重力配管９Ａから、重力(水頭差)により、自然に流れ出てくる。この重力配管９Ａによる方法は電力を必要としないため、省エネルギー運転が可能となる。また、液中膜７Ａが閉塞して、重力配管９Ａからの吐出量が減少した場合は、液中膜７Ａと配管によって連結している液中膜ポンプ８Ａを運転することによって処理水を確保できる。なお、液中膜７Ａの活用方法としては、処理水の確保に重力配管方式と液中膜ポンプ方式の２種類を同時に採用して、それぞれの長所を生かし、処理水を確保する方式を採用することが、安全運転の観点からはより好ましい。また、液中膜７Ａの透過水量が低下した場合、すなわち処理水量が低下した場合は、液中膜７Ａ自体を次亜塩素酸ソーダ等で洗浄している。
【００６５】
次に、第１硝化槽６からの被処理水は、重力配管９Ａまたは液中膜ポンプ８Ａを経由して、接触酸化槽３０に導入される。この接触酸化槽３０には牡蠣殻(かきがら)３１が充填されおり、運転時間の経過と共に、かきがら３１の表面に生物膜が形成され、被処理水中の残存有機物の処理に役立つこととなる。また、かきがら３１は、接触酸化槽３０への被処理水の流入ＰＨが酸性化した場合は、かきがら自体が液性の関係から溶け出して結果的に被処理水を中和することとなる。この接触酸化槽３０から出た被処理水は、レーキ３３を有する沈澱槽３２に流入し、沈殿物と液体とが個液分離される。沈澱槽３２から出た上澄液は、第１処理水となる。
【００６６】
一方、沈澱槽３２で沈澱したカルシウム汚泥を含む固形物は、汚泥ポンプ３４によって、脱臭用汚泥の往路配管１２を経由して、排ガス処理部であるスクラバー１１に導入され、悪臭ガスの吸収剤として利用される。この脱臭用汚泥の往路配管１２と汚泥ポンプ３４とが第１の汚泥導入部を構成している。
【００６７】
次に、この排水処理装置２８で発生する悪臭について説明する。
【００６８】
この排水処理装置２８が有する第１脱窒槽１や第１硝化槽６においては、被処理水中のジメチルスルホキシドが分解されてイオウ化合物が発生する。このイオウ化合物は悪臭ガス１４となり、第１脱窒槽１や第１硝化槽６の上部から放出される。そこで、この第１排水処理装置２８は、蓋部２８Ａを有し、この蓋部２８Ａで悪臭を発生する排水処理装置２８全体を囲うと共に覆い、この蓋部２８Ａに接続した排気管Ｌ１と排気ファン１０で悪臭ガス１４をスクラバー１１の下段部１１Ｃに導入する。
【００６９】
このスクラバー１１は、最上段のガス排出部１１Ｆと上段部１１Ａと中段部１１Ｂと下段部１１Ｃとを有する。このスクラバー１１の上段部１１Ａの上部には上段配管ノズル３５が設置されており、この上段配管ノズル３５には脱臭用汚泥の往路配管１２Ａ−１、１２Ａ−２、１２Ａ−３が接続されている。この往路配管１２Ａ−１、１２Ａ−２、１２Ａ−３は汚泥ポンプ２２を経由して、第２の排水処理装置２９の第２硝化槽２０の上部の好気部２６に達している。この脱臭用汚泥の往路配管１２Ａ−１、１２Ａ−２、１２Ａ−３と汚泥ポンプ２２とが第２の汚泥導入部を構成している。
【００７０】
したがって、このスクラバー１１では、第１に、悪臭を処理する排水処理装置２９から脱臭用汚泥の往路配管１２Ａ−１、１２Ａ−２、１２Ａ−３を経由して、上段配管ノズル３５から高濃度微生物汚泥が噴霧される。この高濃度微生物汚泥は、ＭＬＳＳ(Mixed Liquor Suspended Solid)が１００００ｐｐｍ以上の高濃度微生物汚泥であり、通常の微生物汚泥(ＭＬＳＳが３０００ｐｐｍ程度の微生物汚泥)と比較して、悪臭吸収性能が格段に高いことが実験により判明した。
【００７１】
第２に、上記悪臭を発生する排水処理装置２８の沈澱槽３２で沈澱したカルシウム汚泥に活性炭が混合された汚泥が、スクラバー１１の中間部配管ノズル３６から噴霧される。この活性炭は、活性炭水タンク３７において撹拌機３８により、撹拌された活性炭(粉末活性炭、粒状活性炭および顆粒状活性炭など)が活性炭水ポンプ３９によって、脱臭用汚泥の往路配管１２Ｂに設置されたラインミキサー(図示せず)に供給された活性炭である。このラインミキサーは、往路配管１２Ｂにおいて、上記活性炭を上記沈澱槽３２で沈澱したカルシウム汚泥と混合する。当然のこととして、このカルシウム汚泥に活性炭を混合することによって、活性炭の脱臭能力により、悪臭処理性能が向上することは言うまでもない。
【００７２】
このように、このスクラバー１１では、上段配管ノズル３５と中段配管ノズル３６から、スクラバー１１の上段部１１Ａと中段部１１Ｂに悪臭処理性能の高い２種類の吸収液(汚泥を含む水)が散布される。
【００７３】
上記沈殿槽３２からのカルシウム汚泥は、接触酸化槽３０に充填されていた自然の産物である牡蠣殻３１由来のカルシウム汚泥であり、このかきがら３１が自然の産物であるが故、各種自然のミネラルを含んでいる。このカルシウム汚泥が各種自然のミネラルを含んでいるので、このカルシウム汚泥における微生物活性が増加して、結果的に、スクラバー１１での悪臭処理能力が向上する。
【００７４】
そして、上段配管ノズル３５と中段配管ノズル３６から散布された２種類の微生物汚泥は、スクラバー１１の下段部１１Ｃに落下して、悪臭ガス１４の悪臭成分を吸収する。その後、この悪臭成分を吸収した微生物汚泥は、下段部１１Ｃに接続された脱臭用汚泥の帰路配管１３を通って、排水処理装置２９の第２硝化槽２０に設置された汚泥導入配管２１から、第２硝化槽２０の下部の半嫌気部２５に導入される。この汚泥導入配管２１は、第２硝化槽２０の上部の好気部２６から下部の半嫌気部２５まで上下に延在している。この半嫌気部２５では、上記微生物汚泥の吸収された悪臭成分が微生物分解される。つまり、イオウは酸化されて硫酸イオンとなって、被処理水中に溶解し、最終的には第２処理水の１つの成分として工場外に排出される。
【００７５】
このように、排気ファン１０で排気管Ｌ１から排ガス処理部としてのスクラバー１１に導入される悪臭ガス１４は、上述の２種類の微生物汚泥を含む水との気液(気体と液体)接触によって処理されて、スクラバー１１の最上段のガス排出部１１Ｆから処理ガス１５として排出される。
【００７６】
次に、悪臭を処理する排水処理装置２９を詳細に説明する。この排水処理装置２９は、第２脱窒槽１７と、第２硝化槽２０を有する。
【００７７】
この第２脱窒槽１７の下部に、高濃度窒素排水が導入される。この高濃度窒素排水としては、半導体工場で発生する高濃度アンモニア排水、現像廃液、およびジメチルホルムアミド廃液がある。この高濃度窒素排水が第２脱窒槽１７の下部に導入される理由は、第２脱窒槽１７の上部よりも下部の方が、重力により微生物濃度が高濃度となっているからである。高濃度窒素排水を、第２脱窒槽１７の下部に導入することによって、微生物にとっての刺激が少なくなり、微生物処理に好適である。
【００７８】
また、第２脱窒槽１７には、生物処理された処理水または生物処理で発生した汚泥が導入される。生物処理された処理水または生物処理で発生した汚泥を第２脱窒槽１７に導入することによって、生物処理された処理水または生物処理で発生した汚泥に含まれるリン、カリウム、カルシウム、マグネシウム等の微量要素が、各槽全ての微生物の活性を促進することになる。
【００７９】
特に、第２硝化槽２０での液中膜７Ｂを利用する高濃度微生物処理では、微量要素が被処理水に含有されていることで、処理を安定化できる。また、第２脱窒槽１７には槽内を撹拌するための撹拌機１８が設置されている。嫌気性微生物と高濃度窒素排水を効率良く混合するためならば、通常の撹拌機に替えて、水中に設置する水中撹拌機でも構わない。ただし、第２脱窒槽１７での微生物濃度がＭＬＳＳ(Mixed Liquor Suspended Solid)で１００００ｐｐｍと高濃度であるので、第２脱窒槽１７内に撹拌ができない部分いわゆるデットスペースができる。これに対処するため、エアーリフトポンプ１９による循環撹拌を実施している。すなわち、第２脱窒槽１７の上部には、第２硝化槽２０の下部からの微生物を含む返送汚泥がエアーリフトポンプ１９により多量に導入される。
【００８０】
このエアーリフトポンプ１９は、縦配管１９Ａの下部先端部内に散気管５Ｃが設置され、ブロワー１６から発生する空気が、配管１９Ａ内の散気管５Ｃより吐出し、上昇流によって、微生物を含む返送汚泥が配管１９Ａ内の下部から配管１９Ａ内の上部に移動する。尚、第２硝化槽２０の下部からエアーリフトポンプ１９によって移送される汚泥は、微生物濃度がＭＬＳＳ(Mixed Liquor  Suspended Solid)で１００００ｐｐｍと高い。したがって、この汚泥がエアーで移送されることで、この汚泥に酸素が供給されても、すぐに酸素が消費されるので、第２脱窒槽１７の上部では嫌気性を維持できる。
【００８１】
次に、第２脱窒槽１７に導入された高濃度窒素排水は、嫌気的に処理された後、第２脱窒槽１７の上部から自然流下によって、第２硝化槽２０の下部の半嫌気部２５に導入される。この第２硝化槽２０においては、液中膜７Ｂが設置されているので、微生物は第２硝化槽２０内に留まるか、エアーリフトポンプ１９によって第２脱窒槽１７に返送されるかである。このエアーリフトポンプ１９による返送汚泥の移送は、空気を利用した方法であり、多量の返送汚泥を少ない動力で移送することができる。すなわち、このエアーリフトポンプ１９は省エネルギー方式のポンプである。一般に、圧送ポンプ等による方式は揚程は多く確保できるが、エアーリフトポンプ方式と比較して多くの動力が必要であり、省エネルギー型の移送方式ではない。
【００８２】
この第２脱窒槽１７に返送された微生物汚泥は、再び、第２硝化槽２０に戻り、循環することとなる。両槽を微生物汚泥が循環することにより、両槽の微生物濃度がほぼ同様の濃度で維持される。上記したように、微生物濃度がＭＬＳＳ(Mixed Liquor  Suspended Solid)で１００００ｐｐｍ以上と高いと通常の撹拌機や水中撹拌機では、撹拌ができないデットスペースが発生することに対する対策として、エアーリフトポンプ１９による循環撹拌を実施している。この第２脱窒槽１７と第２硝化槽２０の両槽の微生物濃度としては、ＭＬＳＳ(Mixed Liquor Suspended Solid)で１００００ｐｐｍ以上を維持する。なお、第２脱窒槽１７には、嫌気性の度合いを測定するため、酸化還元電位計(図示せず)が設置されている。この第２脱窒槽１７内では、エアーリフトポンプ１９によって第２硝化槽２０から導入された硝酸性窒素が、嫌気性微生物により、窒素ガスまで還元処理される。この硝酸性窒素は、第２硝化槽２０で高濃度窒素排水が微生物により分解されて硝酸性窒素に変化したものである。また、この第２脱窒槽１７内においては、被処理水中の有機物が、嫌気性微生物によって、生物学的に分解処理される。
【００８３】
次に、第２脱窒槽１７内より流出した被処理水は、第２硝化槽２０の下部に導入される。この下部は半嫌気部２５を有する。ここで、嫌気部とは、溶存酸素が全く無い状態の部分であり、好気部とは溶存酸素が数ｐｐｍに維持されている状態であり、半嫌気部とは溶存酸素が０ｐｐｍか、溶存酸素が存在していても０.５ｐｐｍ程度と定義する。この第２硝化槽２０の内壁側面には、第２硝化槽２０の上部(好気部２６)と下部(半嫌気部２５)とを分離するための分離壁４Ｂが設置されている。この分離壁４Ｂは、コンクリートで施工しても良いし、鋼鉄製としても良い。すなわち、この分離壁４Ｂは、材質は限定しないが、鋼鉄製とした場合、長期間にわたって使用する場合には、腐食防止のための塗装をしっかりしておくことが必要になる。
【００８４】
この分離壁４Ｂを設置することによって、第２硝化槽２０の上部の好気部２６で散気管５Ｄから吐出する空気によって、水流が発生するが、その水流が下部の半嫌気部２５に対して、多少は影響するが、より多くは影響しないようにしている。この第２硝化槽２０内の微生物濃度は高濃度であるので、図１に示す程度の大きさの分離壁４Ｂであっても、好気部２６が半嫌気部２５に与える影響を最小限とすることができる。
【００８５】
また、第２脱窒槽１７と第２硝化槽２０との間のエアーリフトポンプ１９による循環システムにおいて、第２硝化槽２０の下部に半嫌気部２５を設けたことで、第２脱窒槽１７で嫌気性微生物によって処理された被処理水と一緒に移動してくる嫌気性微生物を、半嫌気部２５を経由して、好気部２６に導入している。これにより、上記嫌気性微生物を直接(ストレート)に好気部２６に導入する場合に比べて、第２硝化槽２０へ移動して来る嫌気性微生物に対する環境ストレスを少なくすることができる。嫌気性微生物に対する環境ストレスが少ない方が、窒素を処理する際の効率を向上できる。
【００８６】
また、半嫌気部２５に特有の微生物が繁殖し、嫌気性微生物、好気性微生物のみならず半嫌気部２５に繁殖する各種微生物によって被処理水を処理することによって、総合的な微生物処理の効率を向上できる。また、第２硝化槽２０に半嫌気部２５を設けたことで、この半嫌気部２５で繁殖する微生物が汚泥の減溶化に役立つことを発見した。
【００８７】
この半嫌気部２５には、曝気設備が設置されていないので、半嫌気部２５は曝気されていないが、曝気されている上部の好気部２６の多少の水流の影響を受けて、半嫌気部の条件である溶存酸素が０ｐｐｍか、溶存酸素が存在していても０.５ｐｐｍ程度となる。これにより、半嫌気部２５では、半嫌気性を維持できている。
【００８８】
また、第２硝化槽２０には、半嫌気部２５と好気部２６にまたがるエアーリフトポンプ１９が設置されている。このエアーリフトポンプ１９では、ブロワー１６から吐出する空気が縦に設置された縦配管１９Ａの内部を上昇する際に返送汚泥も同時に上昇して、第２脱窒槽１７へ移送される。このエアーリフトポンプ１９は、圧送ポンプ等に比べて少ない揚程しか確保できないが、少ない電力で多量の返送汚泥を第２脱窒槽１７に移送することができる。このエアーリフトポンプ１９は、多量の返送汚泥を第２脱窒槽１７に移送できるので、第２脱窒槽１７の水槽内の撹拌にも役立てることができる。
【００８９】
また、第２硝化槽２０の上部の好気部２６には、液中膜７Ｂを空気洗浄するための散気管５Ｄが液中膜７Ｂの下方に設置されている。この散気管５Ｄへの空気供給はブロワー１６からの吐出空気によりなされる。また、この液中膜としては、平膜タイプと中空糸状膜の２種類が市販されているがどちらを採用しても良い。この第２硝化槽２０からの処理水は、液中膜７Ｂに連結した重力配管９Ｂから、重力により、自然に流れ出てくる。つまり、この重力配管９Ｂは、水頭差を利用して、処理水を導出する。この重力配管９Ｂによる方法は、電力を必要としないため、省エネルギー運転が可能となる。また、液中膜７Ｂが閉塞して、重力配管９からの吐出量が減少した場合は、液中膜７Ｂと配管によって連結している液中膜ポンプ８Ｂを運転することによって処理水を確保できる。この液中膜７Ｂの活用方法として、処理水の確保に重力配管方式と液中膜ポンプ方式の２種類を同時に採用して、それぞれの長所を生かし、処理水を確保する方式とすることが、安全運転の観点からより好ましい。この液中膜７Ｂの透過水量が低下した場合、すなわち処理水量が低下した場合は、液中膜７Ｂ自体を次亜塩素酸ソーダ等で洗浄している。この第２硝化槽２０からの被処理水は、重力配管９または液中膜ポンプ８により導出されて、第２処理水となる。
【００９０】
次に、悪臭処理について説明する。この第２硝化槽２０の上部の好気部２６における微生物汚泥は、イオウ化合物等の悪臭の原因となる物質を吸着し、吸着後に微生物による分解が可能である。よって、好気部２６での微生物汚泥を汚泥ポンプ２２により、第２の汚泥導入部としての脱臭用汚泥の往路配管１２Ａ−１、１２Ａ−２、１２Ａ−３を通じて、スクラバー１１の上段配管ノズル３５に導入して、悪臭ガスの悪臭成分を一部吸着分解処理できる。すなわち、スクラバー１１の上段配管ノズル３５から上段部１１Ａにスプレー式に汚泥を散水して、悪臭ガスと接触させることにより、イオウ化合物等の悪臭原因物質の一部を微生物汚泥で吸着すると共に微生物分解する。このスクラバー１１において、悪臭原因物質を吸着し微生物分解処理した後の汚泥は、脱臭用汚泥の帰路配管１３を通じて、悪臭含有汚泥の導入配管２１の上部に導入される。この悪臭含有汚泥の導入配管２１の上部に導入された悪臭を含む汚泥は、さらに悪臭含有汚泥の導入配管２１の下部に移動した後、半嫌気部２５に導入される。この半嫌気部２５では、半嫌気部２５に存在する微生物により、悪臭の原因物質の大部分が分解処理される。分解後の微生物汚泥は再び好気部２６に移動して、汚泥ポンプ２２により、脱臭用汚泥の往路配管１２Ａ−１、１２Ａ−２、１２Ａ−３を通じて、スクラバー１１の上段部１１Ａに導入される。
【００９１】
すなわち、上記微生物汚泥は、スクラバー１１と第２硝化槽２０の好気部２６、半嫌気部２５の間を循環することとなる。この微生物汚泥の循環により、悪臭ガスに含まれるイオウ等悪臭化合物は、上記汚泥に吸着され、スクラバー１１による１段目の分解と、半嫌気部２５と好気部２６の微生物により実施される２段目の吸着分解により処理されることとなる。
【００９２】
尚、上記第１実施形態では、第１の排水処理装置２８からの第１の汚泥と第２の排水処理装置２９からの第２の汚泥の２種類の汚泥で悪臭ガスを処理したが、２つ以上の排水処理装置からの２種類以上の汚泥で悪臭ガスを処理してもよい。
【００９３】
(第２の実施の形態)
次に、図２に、この発明の排ガス処理装置の第２実施形態としての排ガス排水処理システムを示す。
【００９４】
前述の第１実施形態では、第２の排水処理装置２９が有する第２脱窒槽１７、および第２硝化槽２０の好気部２６と半嫌気部２５には充填材が充填されていなかった。これに対し、この第２実施形態では、第２の排水処理装置２９Ｎは、第２脱窒槽１７Ｎ、および第２硝化槽２０Ｎの好気部２６Ｎと半嫌気部２５に充填材として塩化ビニリデン充填物２７が充填されている。よって、この第２実施形態では、前述の第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略し、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。
【００９５】
この第２実施形態では、第２脱窒槽１７Ｎ、および第２硝化槽２０Ｎの好気部２６Ｎと半嫌気部２５Ｎに塩化ビニリデン充填物２７を充填したことにより、高濃度窒素排水における窒素処理効率を上げることができる。これにより、第２の排水処理装置２９Ｎにおいて、イオウ化合物等の悪臭原因物質を効率よく分解することができる。
【００９６】
このように、第２脱窒槽１７Ｎと、第２硝化槽２０Ｎの好気部２６Ｎと半嫌気部２５Ｎに、塩化ビニリデン充填物２７を充填したことで、充填物がない状態に比べて、各槽１７Ｎ，２０Ｎにおいて槽全体を平均すると微生物濃度が高濃度となる。その上、各塩化ビニリデン充填物２７に微生物が付着し繁殖して、充填物が無い状態に比べて、微生物がより安定化し、窒素と悪臭原因物質の処理能力が向上する。なお、塩化ビニリデン充填物２７は、各槽１７Ｎ，２０Ｎの水槽全体に配置することが好ましい。この場合、微生物濃度が各槽全体に高濃度となる。
【００９７】
この第２の排水処理装置２９Ｎは試運転からの時間の経過とともに各塩化ビニリデン充填物２７に微生物が付着繁殖する。この塩化ビニリデン充填物２７の表面の微生物濃度は３００００ｐｐｍ以上となり、窒素と悪臭成分の処理効率の向上につながる。この塩化ビニリデン充填物２７の材質は、強固で化学物質に侵されない塩化ビニリデンであり、半永久的に使用できる。また、この塩化ビニリデン充填物２３としては、バイオコード、リングレース、バイオマルチリーフ、バイオモジュール等の商品があるが、排水の性状に合わせて選定すれば良い。この第２の排水処理装置２９Ｎの第２硝化槽２０Ｎの好気部２６Ｎでは、被処理水中のアンモニア性窒素が好気性微生物により分解酸化されて硝酸性窒素や亜硝酸性窒素となる。
【００９８】
(第３の実施の形態)
次に、図３に、この発明の排ガス処理装置の第３実施形態としての排ガス排水処理システムを示す。
【００９９】
前述の第１実施形態では、第１の排水処理装置２８の第１脱窒槽１と第１硝化槽６、並びに第２の排水処理装置２９の第２脱窒槽１７と第２硝化槽２０に充填材が充填されていなかった。これに対し、この第３実施形態では、第１の排水処理装置２８Ｎの第１脱窒槽１Ｎと第１硝化槽６Ｎ、並びに第２の排水処理装置２９Ｎの第２脱窒槽１７Ｎと第２硝化槽２０Ｎに充填材として塩化ビニリデン充填物２７が充填されている。よって、この第３実施形態では、前述の第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略し、第１実施形態と異なる部分を説明する。
【０１００】
この第３実施形態では、第１脱窒槽１Ｎと第１硝化槽６Ｎ、並びに、第２脱窒槽１７Ｎと第２硝化槽２０Ｎに塩化ビニリデン充填物２７を充填した。これにより、アミノエタノールとジメチルスルホキシドとを含有する排水に対して、アミノエタノールとジメチルスルホキシドの分解効率と窒素処理効率を上げることができる。また、高濃度窒素排水に対する窒素処理効率を上げることができる。
【０１０１】
すなわち、第１脱窒槽１Ｎと第１硝化槽６Ｎ、並びに、第２脱窒槽１７Ｎと第２硝化槽２０Ｎに塩化ビニリデン充填物２７を充填したことで、充填物がない状態に比べて、各槽内の微生物濃度が槽全体を平均すると高濃度となる。その上、各塩化ビニリデン充填物２７に微生物が付着し繁殖して、充填物がない状態に比べて、微生物がより安定化し、アミノエタノール、ジメチルスルホキシドおよび窒素の分解能力と窒素の処理能力が向上する。この塩化ビニリデン充填物２７は、各槽の水槽全体に配置することが好ましい。この場合、微生物濃度が各槽全体に高濃度となる。この塩化ビニリデン充填物２７が各槽に存在することで、この充填物２７が無い状態に比べて、嫌気度(酸化還元電位で測定)が増加し、脱窒反応を促進できる。
【０１０２】
上記第１、第２の排水処理装置２８Ｎ、２９Ｎを含む排ガス排水処理システムは、試運転から時間の経過とともに各塩化ビニリデン充填物２７に微生物が繁殖する。この塩化ビニリデン充填物２７の表面の微生物濃度は３００００ｐｐｍ以上となり、各種微生物によるアミノエタノール、ジメチルスルホキシドおよび窒素化合物に対する処理能力が向上する。
【０１０３】
この塩化ビニリデン充填物２７の材質は、強固で化学物質に侵されない塩化ビニリデンであり、半永久的に使用できる。この塩化ビニリデン充填物２７としては、バイオコード、リングレース、バイオマルチリーフ、バイオモジュール等の商品があるが、排水の性状に合わせて選定すれば良い。
【０１０４】
また、第１脱窒槽１Ｎと第２脱窒槽１７では、エアーリフトポンプ３とエアーリフトポンプ１９により第１硝化槽６Ｎと第２硝化槽２０Ｎから返送された被処理水中の硝酸性窒素が還元されて窒素ガスとなり、窒素が処理される。また、第１硝化槽６Ｎと第２硝化槽２０Ｎでは、被処理水中のアミノエタノールやアンモニア性窒素が好気性微生物により分解酸化されて硝酸性窒素や亜硝酸性窒素となる。
【０１０５】
なお、上記第１〜第３実施形態では、第１排水処理装置２８,２８Ｎからの悪臭ガス１４を排気ファン１０でスクラバー１１の下段部１１Ｃに導入するが、第１排水処理装置２８,２８Ｎ外の揮発性有機化合物含有排ガスをスクラバー１１に導入しない場合を説明した。これに対し、排気ファン１０が第１排水処理装置２８,２８Ｎで発生する悪臭ガスだけでなく、図１〜図３に一点鎖線で示すように、上記悪臭ガス１４だけでなく、揮発性有機化合物を含むガスをも排気ファン１０を経由してスクラバー１１の下段部１１Ｃに導入してもよい。この場合、上記第１〜第３実施形態の一変形例となる。この一変形例では、スクラバー１１内では、上段配管ノズル３５と中段配管ノズル３６から散布される微生物含有汚泥によって、悪臭ガスだけでなく揮発性有機化合物を含む悪臭ガスを効率よく処理できる。なお、微生物によるガスの処理では、処理可能なガスの種類の適用範囲が広くて、スクラバー１１では多種類のガスを処理できる。また、揮発性有機化合物を含むガスは悪臭ガスである場合もある。また、上記揮発性有機化合物の一例としては、イソプロピールアルコール、アセトン、酢酸ブチル等が挙げられる。これらイソプロピールアルコール、アセトン、酢酸ブチルは、微生物によって比較的容易に分解される。なお、揮発性有機化合物としてはこれらに限定されるものではなく、揮発性有機化合物(ＶＯＣ(Ｖolatile Ｏrganic Ｃompounds)と呼ばれるもののいずれもが該当することは勿論である。
【０１０６】
また、この一変形例では、好気部２６,２６Ｎの微生物汚泥をスクラバー１１に導入するための脱臭用汚泥の往路配管１２Ａ−１,１２Ａ−２,１２Ａ−３のうちの配管１２Ａ−２に替えて、マイクロナノバブル発生槽４４を配設した一点鎖線で示す脱臭用汚泥の往路配管４７,４８を備えた。したがって、この一変形例では、悪臭を処理する第２の排水処理装置２９の第２硝化槽２０,２０Ｎの微生物汚泥は、汚泥ポンプ２２により脱臭用汚泥の往路配管１２Ａ−３,４８を経由して、マイクロナノバブル発生槽４４に導入される。
【０１０７】
マイクロナノバブル発生槽４４内には、マイクロナノバブル発生機４１が設置され、このマイクロナノバブル発生機４１には空気吸い込み配管４３からの空気がバルブ４２で調整されながら導入される。また、マイクロナノバブル発生機４１には、マイクロナノバブル発生槽４４内の汚泥が循環ポンプ４０によって送水管４６から例えば１.５ｋｇ/ｃｍ２以上の圧力で送水される。上記汚泥は、大部分が水であるため、マイクロナノバブル発生機４１は、マイクロナノバブルを効率良く発生させる。よって、マイクロナノバブル発生槽４４では、上記汚泥とマイクロナノバブルとが混合されて、汚泥中の微生物が活性化される。
【０１０８】
そして、このマイクロナノバブル発生槽４４で発生したマイクロナノバブルを含む微生物汚泥は、マイクロナノバブル発生槽ポンプ４５によって、脱臭用汚泥の往路配管４７、１２Ａ−１を経由して、スクラバー１１の上段部１１Ａで散水される。これにより、スクラバー１１では、このマイクロナノバブルを含む微生物汚泥を上段部１１Ａから散水して、悪臭ガスや揮発性有機化合物を含むガスに接触させることにより、イオウ化合物等の悪臭成分や揮発性有機化合物を微生物汚泥で吸着して一部微生物分解する。上記微生物汚泥中の微生物はマイクロナノバブルによって活性化されているので、スクラバー１１内でのガス処理の効率が向上する。
【０１０９】
このスクラバー１１において、悪臭成分や揮発性有機化合物を吸着し一部微生物分解した後の汚泥は、スクラバー１１の下段部１１Ｃに接続された脱臭用汚泥の帰路配管１３を経由して、悪臭含有汚泥の導入配管２１の上部に導入される。この導入配管２１は、第２硝化槽２０,２０Ｎの上部から下部に亘って上下方向に延在している。
【０１１０】
したがって、上記悪臭成分や揮発性有機化合物を含む汚泥は、導入配管２１の上部から、導入配管２１の下部に移動した後、半嫌気部２５,２５Ｎに導入されて、微生物により悪臭の原因物質,揮発性有機化合物の大部分が分解処理される。この悪臭の原因物質,揮発性有機化合物が分解された後の微生物汚泥は再び好気部２６,２６Ｎに移動して、汚泥ポンプ２２により、好気部２６,２６Ｎから脱臭用汚泥の往路配管１２Ａ−３,４８とマイクロナノバブル発生槽４４を通じて、スクラバー１１の上部１１Ａに導入される。すなわち、この排水処理装置２９,２９Ｎでは、脱臭用汚泥の往路配管１２Ａ−３,４８,マイクロナノバブル発生槽４４,往路配管４７,１２Ａ−１と帰路配管１３を経由して、第２硝化槽２０,２０Ｎの微生物汚泥が、第２硝化槽２０,２０Ｎの好気部２６,２６Ｎ,半嫌気部２５,２５Ｎとスクラバー１１との間を循環することとなる。この脱臭用汚泥の循環により、排水処理装置２８,２８Ｎで発生する悪臭ガスに含まれるイオウ等の悪臭化合物,揮発性有機化合物含有排ガスに含まれる揮発性有機化合物は、脱臭用汚泥に吸着される。そして、スクラバー１１での１段目の一部分解と、半嫌気部２５,２５Ｎと好気部２６,２６Ｎでマイクロナノバブルを含む汚泥によって活性化した微生物により実施される２段目の大部分の分解とによって処理されることとなる。
【０１１１】
(実験例)
図２に示す第２実施形態と同じ構成の実験装置を製作した。この実験装置における第１脱窒槽１の容量は１００リットル、第１硝化槽６の容量は２００リットルとした。また、第２脱窒槽１７Ｎの容量は、１００リットルとし、第２硝化槽２０Ｎの容量は２００リットルとした。この実験装置での約２ケ月間にわたる微生物の訓養終了後、微生物濃度を１８７００ｐｐｍとした。そして、工場の生産装置から排水されるアミノエタノールとジメチルスルホキシド含有排水から、アミノエタノール濃度２８６０ｐｐｍ、ジメチルスルホキシド濃度１４００ｐｐｍの被処理水を採取して、第１脱窒槽１に連続的に導入した。そして、１ケ間水質が安定するのを待って、この実験装置から得られる処理水のアミノエタノール濃度を測定したところ、１３０ｐｐｍであり、ジメチルスルホキシド濃度を測定したところ１１０ｐｐｍであった。
【０１１２】
また、悪臭を発生する排水処理装置２８の第１脱窒槽１と第１硝化槽６から発生した悪臭ガスは、人が実験装置に１ｍ以内に近づいた時点で、臭気を感じるレベルであったが、スクラバー１１で処理したところ、悪臭はほとんどしない状況であった。
【０１１３】
なお、図４Ａのタイムチャートに、上記第１〜第３実施形態において、第１脱窒槽に導入される排水のジメチルスルホキシド濃度が約９００ｐｐｍで、第２脱窒槽に導入される排水の窒素濃度が約３０００ｐｐｍである場合の各槽の滞留時間を示す。また、図４Ｂのタイムチャートに、上記第１〜第３実施形態において、第１脱窒槽に導入される排水のジメチルスルホキシド濃度が約１８００ｐｐｍで、第２脱窒槽に導入される排水の窒素濃度が約６０００ｐｐｍである場合の各槽の滞留時間を示す。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】この発明の排ガス処理装置の第１実施形態およびその一変形例としての排ガス排水処理システムを模式的に示す図である。
【図２】この発明の排ガス処理装置の第２実施形態およびその一変形例としての排ガス排水処理システムを模式的に示す図である。
【図３】この発明の排ガス処理装置の第３実施形態およびその一変形例としての排ガス排水処理システムを模式的に示す図である。
【図４Ａ】ジメチルスルホキシド濃度が約９００ｐｐｍで窒素濃度が約３０００ｐｐｍである場合の上記第１〜第３実施形態での各槽の滞留時間を示すタイムチャートである。
【図４Ｂ】ジメチルスルホキシド濃度が約１８００ｐｐｍで窒素濃度が約６０００ｐｐｍである場合の上記第１〜第３実施形態での各槽の滞留時間を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【０１１５】
１、１Ｎ  第１脱窒槽
２  撹拌機
３  エアーリフト
４Ａ、４Ｂ  分離壁
５Ａ〜５Ｄ  散気管
６、６Ｎ  第１硝化槽
７Ａ、７Ｂ  液中膜
８Ａ、８Ｂ  液中膜ポンプ
９Ａ、９Ｂ  重力配管
１０  排気ファン
１１  スクラバー
１２Ａ−１〜１２Ａ−３、４７,４８、１２Ｂ  脱臭用汚泥の往路配管
１３  脱臭用汚泥の帰路配管
１４  悪臭ガス
１５  処理ガス
１６  ブロワー
１７、１７Ｎ  第２脱窒槽
１８  撹拌機
１９  エアーリフト
２０、２０Ｎ  第２硝化槽
２１  悪臭含有汚泥の導入配管
２２  汚泥ポンプ
２３、２３Ｎ  半嫌気部
２４、２４Ｎ  好気部
２５、２５Ｎ  半嫌気部
２６、２６Ｎ  好気部
２７  塩化ビニリデン充填物  
２８  悪臭を発生する排水処理装置
２９  悪臭を処理する排水処理装置
３０  接触酸化槽
３１  牡蠣殻(かきがら)
３２  沈澱槽
３３  レーキ
３４  汚泥ポンプ
３５  上段配管ノズル
３６  中段配管ノズル
３７  活性炭水タンク
３８  撹拌機
３９  活性炭水
４０  循環ポンプ
４１  マイクロナノバブル発生機
４２  バルブ
４３  空気吸い込み配管
４４  マイクロナノバブル発生槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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