(57)【要約】【課題】  本発明が解決しようとする課題は、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にある。【解決手段】    本発明の畜産処理水の脱色方法は、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。好ましくはノニオン系又はアニオン系有機凝集剤はポリ硫酸第二鉄を加えて攪拌して反応をさせた後、添加して二段階の反応をさせるようにする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
畜産処理水である原水を浄化槽で曝気処理した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液の脱色方法。
【請求項２】
ノニオン系又はアニオン系有機凝集剤はポリ硫酸第二鉄を加えて攪拌して反応をさせた後、添加して二段階の反応をさせるようにした請求項１に記載の液の脱色方法。
【請求項３】
ポリ硫酸第二鉄は500〜2,000ｐｐｍの濃度となる量を、アニオン系又はノニオン系有機凝集剤は10ｐｐｍ以上の濃度となる量を加える請求項１又は２に記載の液の脱色方法。
【請求項４】
ポリ硫酸第二鉄を加える前段階で古紙添加を実行する請求項１乃至３のいずれかに記載の液の脱色方法。
【請求項５】
ポリ硫酸第二鉄を加える前段階で活性炭添加を実行する請求項１乃至４のいずれかに記載の液の脱色方法。
【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の脱色方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
畜舎から出される畜産処理水（以下原水という）は、原水槽に貯留して、そこからポンプにより固液分離装置に供給して糞等の固形分と液分に分離してそれぞれを処理する方法が採られている。従来の活性汚泥法による汚水処理装置に採用されている振動篩方式及び傾斜スクリーン方式の固液分離システムは、ホッパー状の汚水受けの傾斜開口部に傾斜状の網目スクリーンを配置してなり、傾斜スクリーンの上部に糞尿を含む原水をポンプにより供給して、網目スクリーンに沿って落下させることにより、液分はスクリーンの網目より落下しホッパー状の汚水受けから濾液槽に一旦ためてから、曝気槽等の次処理工程に送られる。一方、固形分はスクリーンに沿って流れてスクリーンの下端部から固形分収納ピッチに落下して堆積される。曝気槽では、エアレータにより曝気が行なわれて汚水中の汚泥物が活性汚泥微生物により分解される。曝気槽には一般には固定式のエアレータが設けられ、このエアレータにより微細な気泡を尿汚水に吹き込むことにより槽内を一定流速で攪拌して槽内の溶存酸素濃度を一定にし、活性汚泥微生物を培養して汚水処理をする。
【０００３】
また、従来の処理設備に於いては処理水を公共排水路に放流する前に脱色処理を施している。色抜き前の処理液は褐色に懸濁しており、その懸濁物は微小な繊維状物質を含んでおりこれがフィルターを目詰まりさせたりし、後の処理にも厄介な問題を残す元凶でもある。従来の脱色処理はオゾンを吹き込んだり大量の活性炭を用いたり、浸透膜を通したりといった作業を伴うもので、十分な透明度を得るためには相当量のオゾンや活性炭と処理時間を要するものである。因みに特許文献１に開示の方法では図１０に示すように膜処理部で処理された処理水が、膜分離槽６に隣接する汚泥貯留槽７の次に設けられたろ過水槽８へ吸引ポンプ４２で吸引されて移送管ｌ１５を経て送られ、ここでろ過された処理水は移送管ｌ１６を経て脱色処理部５０へ送られて汚水を無色透明に近づける脱色処理が行なわれる。この脱色処理部５０を形成する脱色装置５０ａは、逆浸透膜を有する膜モジュール５２へ膜供給高圧ポンプ５１によりろ過水槽８から吸引した処理水を送り、薬品溶解タンク５３から薬注ポンプ５４により洗浄用の薬品溶液で洗浄された逆浸透膜により処理水を脱色処理をするように構成されている。図に於いてｌ１７は透過液移送管、ｌ１８は循環水管、ｌ１９は濃縮水移送管、ｌ２０は洗浄水供給管である。このように、従来は脱色処理に大がかりな設備やその処理の多くの時間を要していたにもかかわらず、その十分な効果は得られていなかった。
【特許文献１】特開２００３−２０５２９８号公報  「家畜尿汚水の処理装置」  平成１５年７月２２日公開
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、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にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の畜産処理水の脱色方法は、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。好ましくはノニオン系又はアニオン系有機凝集剤はポリ硫酸第二鉄を加えて攪拌して反応をさせた後、添加して二段階の反応をさせるようにする。
本発明の畜産処理水の脱色方法は、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。
また、本発明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。
【発明の効果】
【０００６】
本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、褐色をした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。この効果はノニオン系又はアニオン系有機凝集剤はポリ硫酸第二鉄を加えて攪拌して反応をさせた後、添加して二段階の反応をさせるようにすることにより更に向上する。
また、本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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の畜産処理水の脱色方法の基本フローについて図１を参照しながら説明する。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反応をさせて固体（汚泥）と液体成分に分離させる。この際古紙と活性炭を添加すると効果的である。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反応をさせて固体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）を濾布を用いて濾過して除去する。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。
【０００８】
［実験１］以下に、本発明の畜産処理水の脱色方法の適正条件を調べるための実験を行った結果を示す。まず、ポリ硫酸第二鉄の適正添加量を調べる実験であるが、添加量を500，1000，1500，2000，2500，3000，3500ｐｐｍの７つのサンプルを作り表１に示す結果を得た。
【表１】
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この実験ではポリ硫酸第二鉄添加の第一処理と有機凝集剤を添加する第二の処理を分けずに同時に添加して反応させた。このとき使った有機凝集剤はノニオン系のＮＰ７８０（ダイヤニトリックス社の商品名）を10ｐｐｍですべてのサンプルに対して同条件である。ポリ硫酸第二鉄の量を増やすとｐＨ値は低くなる。サンプル１はポリ硫酸第二鉄の添加量が足りず固液分離が不十分である。サンプル２は一応の分離がされているがやはりポリ硫酸第二鉄の添加量が足りず分離が不十分であり、液の透明度も落ちる。サンプル３は分離の程度はよいが、液の透過率が56.6となっている。サンプル４は分離の程度はよく、液の透過率は78.1と最もよかった。サンプル５は分離の程度はよいが、液の透過率が58.4と若干劣っていた。サンプル６は分離の程度はまあまあであるが、液の透過率が40.6と落ちてきた。サンプル７は分離の程度も若干劣り、液の透過率は29.2とよくなかった。以上の結果から、ポリ硫酸第二鉄添加量は多すぎても効果が劣り2000ｐｐｍ近傍の適量範囲があることが推定される。なお、処理前の試験水の透過率は21.7％であった。
この分離状態と色抜けの結果は図２に写真でも示した。特許図面にはカラーが使えないため若干分かり難くなっているがそれなりに判別は可能であろう。
【０００９】
［実験２］次に、適正ｐＨ値について調べた結果は表２に示すとおりであった。有機凝集剤としてノニオン系のＮＰ７８０（ダイヤニトリックス社の商品名）を10ｐｐｍ用いる中で、先の実験結果から最も脱色効果の高かったポリ硫酸第二鉄添加量2000ｐｐｍとし、サンプルはｐＨ値3.9，4.5，5.0，5.5，6.0の５種類とし、その脱色効果を表２を参照しつつ説明する。なお、この際処理前の試験水のｐＨは8.1であり、ｐＨ値の調整には苛性ソーダを用いた。
【表２】
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色抜け状態を透過率で示すと、サンプル順に78.0％，81.3％，80.0％，78.8％，76.9％となり、ｐＨ値4.5が透過率81.3％と最も効果が高くそれよりｐＨ値が上がると徐々に透過率は下がる傾向を示した。このときの分離状態と色抜けの様子を図３に示す。５％程度の差ではあるが、ｐＨ値脱色効果に影響することが窺える。分離させた後濾布で濾し固形物（汚泥）を取りだしたものを図４に示す。四つ折りに畳んで両手で圧搾し、開いたものの写真である。濾布からの剥がれ具合が若干異なることが観察されるが、これは脱水後の含水率に対応しているものと思われる。因みにプレス条件１ｋｇ／ｃｍ２で３０秒絞ったものの含水率は順に85.2％，85.4％，86.8％，87.8％，88.2％とｐＨ値が大きくなるほど高い値を示した。
【００１０】
［実験３］次に凝集剤の量の適正値を調べる実験を行った。ここでは先の実験結果から最も脱色効果の高かったポリ硫酸第二鉄添加量2000ｐｐｍ、ｐＨ値を4.5とし、有機凝集剤としてノニオン系のＮＰ７８０（ダイヤニトリックス社の商品名）を用いるものとし、サンプルは凝集剤の量が３，６，１０，１５ｐｐｍの４種類を準備して実験した。結果は表３に示すとおりであり、その反応状態を図５に写真で示す。
【表３】
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脱色効果を透過率で示すと、サンプル順に81.5％，81.4％，81.2％，81.4％であった。脱色効果の面ではいずれも0.3％以内の差と大きな違いはない。強いて最高値を特定すると３ｐｐｍと添加量が最も少ないサンプルで高い透過率を示したが、脱水性を比較すると３ｐｐｍのものは値が良くないので不適である。これは図５の写真でも分かるように３ｐｐｍのものは固体（汚泥）の分離が良くないことが見て取れる。６％のものはやや分離度はよくなっているが、10％となるとさらに改善され、１５％のものは10％のものと大差はない。そこで脱色性の面だけでなく、脱水性、分離度を加味して総合判断すると10ｐｐｍ以上であれば良好であることから、凝集剤の最適添加量は10ｐｐｍとした。
【００１１】
［実験４］次に、本出願人は濾液に古紙を添加すると脱水効果が向上することは周知であることから、ポリ硫酸第二鉄を加えて攪拌して固体（汚泥）と液体成分に分離させる第一段の反応の際に、古紙を添加して処理することを想定しその適量を調べる実験を行った。添加量は処理水１ｍ３について添加する古紙のｋｇ量として表現する。サンプルは、まず古紙添加０，0.25，0.5，１，２，３の６種類とした。この実験ではポリ硫酸第二鉄の添加量は2000ｐｐｍ、ｐＨ値を4.5とし、有機凝集剤としてノニオン系のＮＰ７８０（ダイヤニトリックス社の商品名）を用いた。結果は表４に示すとおりであり、その反応状態を図６に写真で示す。
【表４】
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脱色効果をサンプル順に透過率で示すと、81.0％，80.8％，80.9％，81.3％，81.8％，81.8％であった。脱色効果において大きな差はないように見えるが、古紙を入れると一旦透過率は下がり増やすに従って徐々に透過率が上がっていることが認められる。添加量０よりも0.25の方が透過率が落ちているのは古紙自体から出される色素の影響があるものと解され、その後添加量の増加に伴って透過率が良くなっているのは微細な繊維状の色素成分が古紙に吸着されるためであることが分かった。図５から見ると液体部分の透明度がよいことが分かると共に、古紙量が増えるに従って固体成分が多くなっていることが分かる。しかし、この固体分は濾布を通すことで簡単に除去できるので全く問題とはならない。因みに脱水率についてのデータはサンプル順に85.5％，80.8％，75.6％，70.9％，69.4％，69.1％であった。これらのサンプルを反応分離させた後濾布で濾し固形物（汚泥）を取りだしたものを図７に示す。図４と同様四つ折りに畳んで両手で圧搾し、開いたものの写真である。濾布にこびりつく状態が観察され、２ｋｇ以上では固体の剥がれ具合が良好であることが判る。この状態は上記した脱水率に対応している。
【００１２】
［実験５］また、脱色効果を更に向上させるため、古紙とともに活性炭を添加する実験を行った。この実験ではポリ硫酸第二鉄の添加量は1500ｐｐｍ、ｐＨ値は試験水で7.6であったものがポリ硫酸第二鉄の添加後には4.8となったので特に調整は行わず、有機凝集剤としてノニオン系のＮＰ７８０（ダイヤニトリックス社の商品名）を15ｐｐｍ、古紙添加量はビーカーの試験液量300ｃｍ３に対して0.3ｇとして用いた。これは試験液１ｍ３に対する量に換算すると１ｋｇとなる。また活性炭の添加量は試験液300ｃｍ３に対し、無添加、0.3ｇ，0.5ｇ，0.7ｇとする４サンプルを用いた。試験液１ｍ３に対する量に換算すると０，１ｋｇ，1.6ｋｇ、2.2ｋｇとなる。その試験結果を表５に示し反応状態を図８に写真で示す。
【表５】
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当然ではあるが添加する活性炭が多いほど脱色効果が高い。このことは目視で判るし、データ上でも確認できる。左端の無添加のものでやや色がついているのが観察され、この濾液の透過率は75％である。左から２番目0.3ｇ添加のサンプルでは若干の色素が残っているのが観察され、この濾液の透過率は86.8％である。３番目の0.5ｇ添加のサンプルではよく見ると液が懸濁しているのが観察される程度であり、この濾液の透過率は88％である。４番目の0.7ｇ添加のサンプルでは無色透明の水のようであり、この濾液の透過率は91.5％であった。活性炭の量は多いほどよいが実施においては濾液の再利用の仕方に対応させて、費用対効果を勘案し、適宜決定するのが適当であろう。なお、図８の右端のサンプルは本発明の処理を施す前の試験液そのものであり、図から色は分からないが褐色に懸濁していて、その透過率は23.8％であった。
【００１３】
［実験６］  本発明の処理を行い、最終的に排水として出される濾液の生化学的酸素要求量：ＢＯＤ，化学的酸素要求量：ＣＯＤ，固形異物含有量：ＳＳの値までとったデータを表６に示す。
【表６】
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この表でサンプルＨにおいてポリ鉄添加量500/1500と記載してあるのは最初にポリ硫酸第二鉄を500ｐｐｍ添加して攪拌し、１分後1500ｐｐｍ添加して攪拌する二段処理を行ったものである。また、サンプルＩにおいてノニオンの添加量を2.5/7.5と記載してあるのは最初にノニオンを2.5ｐｐｍ添加して攪拌し、１分後7.5ｐｐｍ添加して攪拌する二段処理を行ったものである。この結果から見るとサンプルＩの有機凝集剤（ノニオン）の添加を２回に分けて行って処理したものが透過率で82.3％と最も脱色効果が高かった。因みに同じ条件で１回の処理で済ませたサンプルＥのものと比較すると、その透過率は80.9％であり、1.4％も脱色効果が高いことが判る。この点に着目し、更なる実験を重ねたところ、この効果は有機凝集剤（ノニオン）の添加を２回に分けて行ったことによるというより、ポリ鉄添加による第１反応の後で有機凝集剤（ノニオン）の添加を行ったことによる効果であることが判明した。
【実施例１】
【００１４】
以上の実験結果を踏まえ、１つの最適実施例を示す。この実施例は濾液を養豚場における洗浄水として再利用することを想定したもので、図９に示すように畜産処理水である原水１を浄化槽で曝気処理した液を導入する第１のタンク２を備え、この第１のタンクにおいて処理液１ｍ３当たり１ｋｇの古紙と５ｋｇの活性炭とを投入して攪拌機３で攪拌する。均一化した液は配管４を介して第２のタンク５に送られるが、その配管途中で2000ｐｐｍの濃度となるようにポリ硫酸第二鉄を注入する。第２タンク５中で攪拌機６に攪拌され、反応が落ち着いた時点で、液は配管７を介して第３のタンク８に送られるが、その配管７の途中で10ｐｐｍの濃度となるようにノニオン系凝集剤（ＮＰ７８０）を注入する。第３タンク８中で攪拌機９に攪拌され、反応が落ち着いた時点で、濾布１０を通して固体成分を除去する。濾液は第４のタンク１１に貯蔵され、適宜洗浄水として再利用される。処理水が必要とされる洗浄水の量を超えるときはオーバーフロー分は適宜公共排水路へ放流される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の脱色処理工程の基本を示したフローチャートである。
【図２】ポリ硫酸第二鉄の添加適正量を試験したときのサンプル毎の反応状態を示す写真である。
【図３】ｐＨ度と反応の関係を試験したときのサンプル毎の反応状態を示す写真である。
【図４】ｐＨ度と反応の関係を試験したときのサンプル毎の濾布に残った固体の状態を示す写真である。
【図５】有機凝集剤の添加適正量を試験したときのサンプル毎の反応状態を示す写真である。
【図６】量を変えて古紙添加したときのサンプル毎の反応状態を示す写真である。
【図７】量を変えて古紙添加したときのサンプル毎の濾布に残った固体の状態を示す写真である。
【図８】量を変えて活性炭添加したときのサンプル毎の反応状態を示す写真である。
【図９】本発明に係る畜産処理水の脱色方法を実施したシステムの１例を示す図である。
【図１０】従来の畜産処理水の浄化施設における脱色手段を示す図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  曝気処理した液                ２  第１タンク
３，６，９  攪拌機                ４，７  配管
５  第２タンク                    ８  第３タンク
１０  濾布                      １１  第４タンク
【図１】
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【図９】
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【図１０】
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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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