(57)【要約】【課題】  本発明の課題は、上記の畜産処理水の脱色方法を実施するシステムにおいて、濾液にポリ硫酸第二鉄が添加される際に加える添加物として最適な材料、すなわち、より脱色効果が高く、処理水中の褐色懸濁物の主成分である微小な繊維状物質をしっかり凝集させる材料、更にはポリ硫酸第二鉄の添加に伴う強酸性を中和する材料を提供することにある。【解決手段】  本発明の浄化槽処理水用の脱色剤は、主成分として活性炭、石灰および古紙を混合したものであって、用いる古紙は綿状の古紙ファイバーを用いるものとした。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主成分として活性炭、石灰および古紙を混合したものであって、用いる古紙は綿状の古紙ファイバーにしたものを用いることを特徴とする浄化槽処理水用の脱色剤。
【請求項２】
綿状の古紙ファイバーは古紙を裁断したものを粉砕器で処理したものである請求項１に記載の浄化槽処理水用の脱色剤。
【請求項３】
用いる活性炭は粉体状ドライタイプのものである請求項１または２に記載の浄化槽処理水用の脱色剤。
【請求項４】
素材の重量配合比率は活性炭１に対して石灰1.5±30％、古紙2.25±20％である請求項１乃至３に記載の浄化槽処理水用の脱色剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は畜舎等から出される畜産処理水などを浄化槽処理した水の脱色処理に用いられる脱色剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は先に、畜産処理水である原水を浄化槽で処理した液を簡単な設備で迅速に脱色処理が出来るだけでなく、更にその処理水を洗浄液等に再利用可能な程度にまで浄化する脱色処理方法を提示することを課題とした発明を特許出願（特許文献１）した。この発明は、畜産処理水である原水を浄化槽で処理した濾液にポリ硫酸第二鉄とノニオン系又はアニオン系有機凝集剤を加えて攪拌して反応をさせて固体と液体成分に分離させ、固体成分を除去する工程から成る脱色処理方法である。好ましくは、上記処理においてポリ硫酸第二鉄は500〜2,000ｐｐｍの濃度となる量を、ノニオン系又はアニオン系有機凝集剤は10ｐｐｍ以上の濃度となる量を加えるのが好適であること、また、この畜産処理水の脱色方法では、上記処理においてポリ硫酸第二鉄を加える第一段の反応で古紙及び／又は活性炭添加を実行するのが好適であることを提示した。
【０００３】
この発明の畜産処理水の脱色方法は、原水を浄化槽で処理した濾液にポリ硫酸第二鉄とノニオン系又はアニオン系を加えて攪拌して反応をさせることにより、処理水中の褐色懸濁物の主成分である微小な繊維状物質まで凝集させて分離することができるため、抜群の脱色効果を有する。その上、フィルターを目詰まりさせたりする元凶でもある上記の微小な繊維状物質まで除去できるため、後の処理にも厄介な問題を残すことがない。また、この発明の濾液の脱色方法では、上記処理においてポリ硫酸第二鉄を加える第一段の反応で古紙及び／又は活性炭添加を実行することにより、脱水効果を上げるだけでなく上記した微小な繊維状物質をそれらに吸着させて除去することができ更なる脱色効果が得られる。
【０００４】
本発明者は上記の畜産処理水の脱色方法を実施するシステムを開発し、「浄化槽処理水の脱色処理機能を備えた固液分離システム」を先に特許出願（特許文献２）している。この浄化槽処理水の脱色処理機能を備えた固液分離システムは、浄化槽で曝気処理した濾液にポリ硫酸第二鉄を加える手段と、ポリ硫酸第二鉄が加えられた液を導入して攪拌反応させる第１の反応タンクと、該第１の反応タンクで処理された液を第２の反応タンクへ移送する途上で有機凝集剤を加える手段と、前記第２の反応タンクで反応処理されて固体と液体成分に分離させたスラリーを傾斜配置されて連続駆動されるスクリーンコンベアの上流側の低い位置に供給する手段と、連続的にコンベヤで搬送中のスラリーを圧搾処理して固液分離する手段とを備えるようにしたものであって、濾液にポリ硫酸第二鉄を加える手段の好ましい形態は、仕切板によって区画された筒状のタンクであって、下方の上流区画内でポリ硫酸第二鉄が添加され、上方の下流区域で活性炭等の添加物が加えられるものを提示した。
【特許文献１】特願２００４−２０６１１２号明細書  「畜産処理水の脱色方法」  平成１６年７月１３日出願
【特許文献２】特願２００５−１０１９８７号明細書  「浄化槽処理水の脱色処理機能を備えた固液分離システム」  平成１７年３月３１日出願
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、上記の畜産処理水の脱色方法を実施するシステムにおいて、濾液にポリ硫酸第二鉄が添加される際に加える添加物として最適な材料、すなわち、より脱色効果が高く、処理水中の褐色懸濁物の主成分である微小な繊維状物質をしっかり凝集させる材料、更にはポリ硫酸第二鉄添加に伴う水分中の強酸性を中和する材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の浄化槽処理水用の脱色剤は、主成分として活性炭、石灰および古紙を混合したものであって、用いる古紙は綿状の古紙ファイバーを用いるものとした。
また、綿状の古紙ファイバーは古紙を裁断したものを粉砕器で処理したものを用い、活性炭は粉体状ドライタイプのものを用いるものとした。
更に、本発明の浄化槽処理水用脱色剤の素材重量配合比率は、活性炭１に対して石灰1.5±30％、古紙2.25±20％であるものとした。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の浄化槽処理水用の脱色剤は、主成分として活性炭、石灰および古紙を混合したものであって、活性炭は処理水中の懸濁物を吸着する機能を、石灰はアルカリ性を中和する機能をそして、古紙には凝集させた浮遊物質をしっかりとしたフロックとする機能を備えており、その古紙は、裁断したものを粉砕器等で綿状にしたものを用いることにより、処理水中に満遍なく混合され、凝集された浮遊物質を絡ませてしっかりとしたフロックとすることができ、活性炭は粉体状ドライタイプのものを用いることにより吸着表面を広くし処理水中に満遍なく混合される。
また、本発明は浄化槽処理水用脱色剤中の素材配合比率は重量として活性炭１に対して石灰1.5、古紙2.25とする値は、一般的な浄化槽処理水の平均的最適値を実験的に割り出したもので、無駄のない混合比となっており、処理水によってばらつきがあるので、その値に幅を持たせて最適混合率とするものである。特に、処理水のｐＨ値にはばらつきの幅があるので、古紙が±20％幅であるのに対し石灰については±30％として、ケースバイケースで最適値が選択できるようにした。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
まず、本発明の浄化槽処理水用の脱色剤が使用される行程の基本フローについて図１を参照しながら説明しておく。浄化槽においてエアレーションを施し、活性汚泥微生物により分解された処理液は褐色に懸濁している。ステップ１でこの処理液の上澄み液をくみ取り第一の処理槽に入れ、ポリ硫酸第二鉄を加えて攪拌して第一段の凝集反応をさせて固体（汚泥）と液体成分に分離させるのであるが、この際本発明に係る浄化槽処理水用の脱色剤が添加される。ステップ２で分離した固液混合体を第二処理槽に移送し、ノニオン系（又はアニオン系）有機凝集剤を加えて攪拌して第二段の凝集反応をさせてフロック（固体分）と液体成分に分離させる。ステップ３で分離された固形分（汚泥）をスクリーン（濾布）を用いて濾過して分離除去する。以上の単純な処理で濾液は画期的に脱色され、透明度の高い液に浄化される。
【０００９】
ステップ１で行われる脱色剤の添加を行わず、単にポリ硫酸第二鉄と有機凝集剤だけで脱色処理を行った場合と活性炭の種類と添加量を変えて処理を行った場合との脱色機能比較テストを実行した。活性炭にはドライ活性炭（ＳＡＩ−１１）とＷＥＴ５０％のものとを準備し、Ｋ農場における浄化槽でバッキ処理した上澄み液を原水とし、ポリ硫酸第二鉄を1500ＰＰＭ分と活性炭についてはそれぞれ添加量を変えて第１段の反応をさせ、続いてノニオン系有機凝集剤としてＮＰ７８０（ダイヤニトリックス社の商品名）を加えて第２段の反応を実行させ、形成されたフロックの状態を観察すると共に、濾過して固液分離を行い、得た濾液を試料として脱色の程度を比較観察した。その結果を表１に示す。
【表１】
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試料番号１は活性炭を使用せず単にポリ硫酸第二鉄と有機凝集剤だけで脱色処理を行ったもので、試料番号２乃至４はドライ活性炭（ＳＡＩ−１１）を用いたもの、試料番号５乃至７はＷＥＴ５０％の活性炭を用いたもの、そして試料番号８は原水そのものである。フロック形成については活性炭を添加したものはいずれもよく大きな違いはみられなかった。濾液はそれぞれビーカーに採って比較したところ図２に示すような結果であった。図２はカラー写真ではないので、若干見づらいが、試料番号８の原水は褐色に懸濁しており、試料番号１の活性炭を用いないで処理したものは活性炭を用いた他の試料より透明度が落ちていることは見て取れよう。実際のビーカーテストの結果を観察すると活性炭の添加量が多いほど脱色効果が大きいことは当然として種類としてはドライタイプの活性炭の方がＷＥＴタイプの活性炭よりも脱色機能が高いことが分かった。この結果を踏まえて、本発明では活性炭としてドライタイプのものを採用することとした。なお、ここに示した活性炭の添加量は原水３００ｍｌに対するものである。
【００１０】
活性炭は処理水中の褐色の微細な繊維状物体の懸濁物および処理水の臭気を吸着する機能を備えているが、古紙は凝集された浮遊固形物質（ＳＳ）を絡ませてしっかりとしたフロックとすることができるとの知見から、本発明では活性炭に古紙等を添加することに想到した。古紙の他脱水ケーキ（ペーパースラッジ）や焼却灰を添加して脱色処理するテストもおこない、最適添加物質の試験を行った。Ｋ農場における浄化槽でバッキ処理した上澄み液を原水とし、ポリ硫酸第二鉄を1500ＰＰＭ分と活性炭については原水１ｍ３当たり0.33ｋｇとし、試料番号１のものは原水１ｍ３当たり古紙１ｋｇ、試料番号２のものは含水率５０％の脱水ケーキ２ｋｇ、試料番号３のものは含水率５０％の脱水ケーキ10ｋｇ、試料番号４のものは焼却灰２ｋｇ、そして試料番号５のものは焼却灰20ｋｇをそれぞれ添加して第１段の反応をさせ、続いて弱アニオンの有機凝集剤としてＡＰ４１０Ｃ（ダイヤニトリックス社の商品名）を15ＰＰＭ加えて第２段の反応を実行させ、形成されたフロックの状態を観察すると共に、濾過して固液分離を行って脱水性を検証し、得た濾液を試料として脱色の程度を比較観察した。また、その濾液中のＢＯＤ，ＣＯＤ，ＳＳの量そして濁度を計測した。その結果を表２に示す。
【表２】
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なお、この表でポリ鉄添加量の比重換算値（ｍｇ／ｌ）は比重1.45として算出した。また、表中の◎は優、○は良そして△は可を意味する表示である。
脱水ケーキを添加した場合、フロックの核が形成され、脱水性は良好であったが、処理水中のＢＯＤ値は規制値内とはいえ上昇傾向にあった。また、脱水後の固形分は多くなった。また、焼却灰を添加した場合は、投入量を増やすことで脱水性は良好となり、処理水中のＢＯＤ値も下降傾向にあり良好であったが、焼却灰は処理水中で上部に浮きやすく全体と反応し難いと共に、細かいＳＳが浮遊しやすくＳＳ値が上昇傾向を示し、更に脱水後の固形分が多くなった。このような結果を踏まえ、フロック形成、脱色機能、脱水性、残留するＢＯＤ，ＣＯＤ，ＳＳ値と濁度において良好な古紙が最適素材と判定された。
【００１１】
このようにして使用される本発明に係る浄化槽処理水用の脱色剤は、ｐＨ値調整用に使用する石灰を加え、活性炭と石灰そして古紙を素材として混合したものとした。古紙は処理水との混合性の高さから綿状にされた古紙ファイバーを用いる。この綿状の古紙は新聞、雑誌、電話帳といった古紙を細かく裁断し、それをハンマーミルやピルミル等の機械で粉砕攪拌して繊維化し綿状にしたものである。活性炭は処理水中の褐色の微細な繊維状物体の懸濁物および処理水の臭気を吸着する。そして、古紙は、処理水中に投入攪拌されるが、綿状にしたものが用いられることにより満遍なく混合され、凝集された浮遊物質（ＳＳ）を絡ませてしっかりとしたフロックとすることができる。凝集剤のみによって凝集された浮遊物質はふわふわの柔らかい固形状態であって、これをスクリーンによって分離しても綺麗に固液分離ができない。このＳＳを綿状の古紙に絡ませることでしっかりとしたフロックが形成される。
【００１２】
ここで、浄化槽処理水用の脱色剤の素材として古紙を用いた場合、新聞、雑誌あるいは電話帳といった印刷物であることが多いため、インク等の材料中に環境汚染物質が含まれていることが懸念されるため、その分析を行った。その結果を表３に示す。本発明の浄化槽処理水用の脱色剤は処理の過程で液中に溶け出した成分は、最終的には固液分離された排水中に含まれ、紙繊維に付着したものはフロックとして分離固形物内に含まれることになる。しかし、この表から分かるように古紙素材中には環境汚染物質とされるものは検出されず、安全性に問題のない素材であるから、排出される排水も肥料等に加工される汚泥も共に環境問題を起こすおそれはないものである。
【表３】
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【実施例】
【００１３】
本発明に係る浄化槽処理水用の脱色剤の実施例とその具体的使用形態を以下に示す。本実施例は粉体状の活性炭の量１に対して石灰が重量比にして1.5、古紙は綿状の古紙ファイバーを用い重量比にして2.25を混合した脱色剤を作製して準備し、浄化槽処理した濾水にポリ硫酸第二鉄を加えて第一段の凝集反応をさせる際にこの脱色剤を添加した。
先の特許文献２に１実施形態として紹介した浄化槽処理水の脱色処理機能を備えた固液分離システムに使用した。図３に示されるように、基台１０の上に第１の反応タンク１と第２の反応タンク２が設置され、第１の反応タンク１には内周側面に固定された羽根が、中央部には回転羽根が設置され、両方の羽根の相互作用により収納された液は攪拌する機能を備えている。また、第２の反応タンク２にも中央部には回転羽根が設置されている。前記第１の反応タンク１にはアクリル製の小タンク６を経て浄化槽の濾液が導入される経路３と、流量調整タンク９を経て原尿槽からの原水が導入される経路４とが配置され、該経路４にはカチオン凝集剤が添加される添加口１１が配設されている。アクリル製の小タンク６は図４に示すように透明の円筒形状のもので、上下に仕切板７を介して区画されており、この例では中央部分に穴が開いた仕切板７が用いられ、底部分に浄化槽の濾液が導入される流入口６１が上方から仕切板７を突き抜けてポリ硫酸第二鉄が添加されるパイプ６２とが配置されている。仕切板７の上方区画に本発明に係る脱色剤が投入されるパイプ６３が配置され、流れる流体添加されるようになっている。また、第１の反応タンク１で処理された流体が流路５を経て第２の反応タンク２へ送られるが、この途中にはアニオン又はノニオン凝集剤の添加口１２とカチオン凝集剤の添加口１３とが配設されている。更に前記第２の反応タンク２の上部から凝集した固形分が浮いている凝集スラリーをスクリーンコンベアの上流端部に供給する凝集スラリー供給樋８が配置されている。
【００１４】
脱色処理においてはアクリル製の小タンク６に浄化槽からの濾水が供給され、ポリ硫酸第二鉄と本発明に係る脱色剤が添加され、第１の反応タンク１で攪拌されて第一段のつづいて反応が行われる。続いて流体が流路５を経て第２の反応タンク２へ送られるが、この途中で凝集剤の添加口１２からアニオン又はノニオン系の有機凝集剤が投入され、該第２の反応タンク２で第二段の凝集反応が行われる。そして凝集した固形分が浮いている凝集スラリーが凝集スラリー供給樋８を介してスクリーンコンベア２０の上流端部に供給される。このスクリーンコンベア２０は両端部に設けられた駆動ロール２１、従動ロール２２間に無端ベルト状に掛け渡され、該スクリーンコンベア２０が図示しないモータで回転駆動される。スクリーンコンベアは、下流側が上流側よりも若干高くなるように傾斜状態に設置してある。そして、スクリーンコンベア２０の網目からは水分が落とされ、残った固形分が予備圧搾ローラ２３と圧搾ローラ２４からなる圧搾部によって絞られ、脱水処理される。
【００１５】
実際の農場から排出された浄化槽処理水を本発明の脱色剤を用い、上記の凝集工程で処理した結果を２例示す。Ｋ農場の処理施設における沈殿槽の上澄み液をサンプルとしたデータを表４に、Ｉ農場の処理施設における沈殿槽の上澄み液をサンプルとしたデータを表５に示す。
【表４】
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Ｋ農場の浄化槽設備においては、その沈殿槽上澄み液１リットル当たり３３ｍｇの量含まれていたＢＯＤが脱水処理後の水には２．１ｍｇまで除去され、ＣＯＤについては１００ｍｇが３４ｍｇに、そしてＳＳについては５８ｍｇが７ｍｇにまで減少していた。
【表５】
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Ｉ農場の浄化槽設備においては、その沈殿槽上澄み液１リットル当たり１６０ｍｇの量含まれていたＢＯＤが脱水処理後の水には１２ｍｇまで除去され、ＣＯＤについては１８０ｍｇが２５ｍｇに、窒素含有量については４８０ｍｇが３６０ｍｇにそして燐含有量については６．３ｍｇが０．４３ｍｇまで減少していた。浄化槽設備の沈殿槽上澄み液に含まれているＢＯＤとＣＯＤに差があるが、これはＫ農場では豚の排泄物処理であるのに対し、Ｉ農場は牛の排泄物処理であることと、浄化槽処理前における固液分離の程度の差が大きく影響している。いずれにしてもＢＯＤについては１０％以下に減少し、ＳＳについても十数％に減少している。また、窒素除去機能は高くないが燐の除去機能は優れていることが実証された。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の脱色剤を用いる脱色処理工程を説明するフローチャートである。
【図２】本発明に係る脱色剤に使用する活性炭の種類と使用量をテストした結果を示す写真である。
【図３】本発明に係る脱色剤が使用される脱色処理システムの具体例を説明する図である。
【図４】脱色処理システムにおいて本発明に係る脱色剤が使用される小タンクの例を説明する図である。
【符号の説明】
【００１７】
１  第１の反応タンク                    ２  第２の反応タンク
３，４，５  流路                        ６  アクリル製の小タンク
61  浄化槽の濾液流入口                  62  ポリ硫酸第二鉄投入パイプ
63  脱色剤投入パイプ                    ７  仕切板
８  凝集スラリー供給樋                  ９  流量調整タンク
10  基台                                11，12，13  有機凝集剤添加口
20  スクリーンコベア                    21  駆動ロール
22  従動ロール                          23  予備圧搾ローラ
24  圧搾ローラ
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図２】
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