(57)【要約】【課題】浮遊物質（ＳＳ）を含む排水中の無機フッ素化合物および重金属類を低濃度まで除去し、かつ、ろ過膜の目詰まりの生じにくい排水処理方法および排水処理装置を提供すること。  【解決手段】所定粒径のＳＳを含む排水Ｄ０中の無機フッ素化合物あるいは重金属類をそれらを含む第１の固形物に成長させた第１の処理水Ｅ１を作る工程Ｓｔ１１〜Ｓｔ１４と、第１の処理水から第１の固形物をろ過し、ろ過膜３１に第１の固形物をコーティングする第１のろ過工程Ｓｔ１６と、第１のろ過工程Ｓｔ１６で分離されたろ液Ｌ１中の無機フッ素化合物あるいは重金属類を第２の固形物に成長させた第２の処理水を作る工程Ｓｔ２１〜Ｓｔ２４と、第２の処理水Ｅ２を、第１の固形物がコーティングされたろ過膜３１でろ過する第２のろ過工程Ｓｔ２６とを備える排水処理方法。【選択図】  図３
2006021173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定粒径の浮遊物質を含む排水中の無機フッ素化合物あるいは重金属類をそれらを含む第１の固形物に成長させた第１の処理水を作る工程と；
前記第１の処理水をろ過し、ろ過膜に前記第１の固形物をコーティングする第１のろ過工程と；
前記第１のろ過工程で分離されたろ液中の無機フッ素化合物あるいは重金属類を第２の固形物に成長させた第２の処理水を作る工程と；
前記第２の処理水を、前記第１の固形物がコーティングされたろ過膜でろ過する第２のろ過工程とを備える；
排水処理方法。
【請求項２】
前記第１の処理水を作る工程および前記第２の処理水を作る工程が、前記排水または前記ろ液にアルカリ土類金属水酸化物を添加する工程と、
前記アルカリ土類金属水酸化物を添加した後に凝集剤を添加する工程とを備える、請求項１に記載の排水処理方法。
【請求項３】
前記凝集剤がキレート化剤、無機凝集剤、高分子凝集剤からなる群より選ばれた１種以上の凝集剤を含む；
請求項２に記載の排水処理方法。
【請求項４】
前記凝集剤がキレート化剤と無機凝集剤と高分子凝集剤とを含み；
前記第１の処理水を作る工程および前記第２の処理水を作る工程が、アルカリ土類金属水酸化物を添加する工程、その後キレート化剤を添加する工程、その後無機凝集剤を添加する工程、その後高分子凝集剤を添加する工程を含む；
請求項３に記載の排水処理方法。
【請求項５】
前記第１のろ過工程に先立って、前記第１の処理水を静置し固形物を濃縮して上澄み液を除去した第１の濃縮液を作る工程、または、前記第２のろ過工程に先立って、前記第２の処理水を静置し固形物を濃縮して上澄み液を除去した第２の濃縮液を作る工程を備える；
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の排水処理方法。
【請求項６】
前記第１の濃縮液を作る工程が、前記第１の処理水を前記静置された第１の処理水に追加する第１の追加工程を有し、
前記第１の追加工程が、前記追加する第１の処理水を旋回させる工程と、該第１の処理水を前記静置された第１の処理水に混入する工程を含む；または、
前記第２の濃縮液を作る工程が、前記第２の処理水を前記静置された第２の処理水に追加する第２の追加工程を有し、
前記第２の追加工程が、前記追加する第２の処理水を旋回させる工程と、該第２の処理水を前記静置された第２の処理水に混入する工程を含む；
請求項５に記載の排水処理方法。  
【請求項７】
所定粒径の浮遊物質を含む排水にアルカリ土類金属水酸化物および凝集剤を添加し、第１の混合液とする第１の薬注装置と；
前記第１の混合液をろ液と固形物とに分離し、該固形物によりろ過膜にコーティングが形成される脱水機と；
前記脱水機で分離されたろ液にアルカリ土類金属水酸化物および凝集剤を添加し、第２の混合液とする第２の薬注装置と；
前記第１の混合液を前記脱水機に送り、前記ろ液と前記固形物とに分離し、ろ過膜に前記固形物によりコーティングを形成し、前記コーティングが形成された脱水機を用いて前記第２の混合液をろ過するように運転を制御する制御装置とを備える；
排水処理装置。
【請求項８】
所定粒径の浮遊物質を含む排水にアルカリ土類金属水酸化物および凝集剤を添加し、第１の混合液とする第１の薬注装置と；
前記第１の混合液をろ液と固形物とに分離し、該固形物によりろ過膜にコーティングが形成される脱水機と；
前記脱水機で分離されたろ液にアルカリ土類金属水酸化物および凝集剤を添加し、第２の混合液とする第２の薬注装置と；
前記第１の混合液を静置する第１の沈降槽であって、
前記第１の沈降槽内の液面近傍から前記第１の沈降槽内に鉛直方向に設置され、前記第１の沈降槽の内径より小さい内径を有する第１の排水導入筒と、
前記第１の排水導入筒内に該筒に対して接線方向に前記静置する第１の混合液を導入する第１の排水導入管と、
前記第１の沈降槽の底面近傍を掻き取るように回転する第１の掻き取り羽根とを有する第１の沈降槽、または
前記第２の混合液を静置する第２の沈降槽であって、
前記第２の沈降槽内の液面近傍から前記第２の沈降槽内に鉛直方向に設置され、前記第２の沈降槽の内径より小さい内径を有する第２の排水導入筒と、
前記第２の排水導入筒内に該筒に対して接線方向に前記静置する第２の混合液を導入する第２の排水導入管と、
前記第２の沈降槽の底面近傍を掻き取るように回転する第２の掻き取り羽根とを有する第２の沈降槽とを備える；
排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浮遊物質（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  Ｓｏｌｉｄｓ、以下ＳＳと略す。）を含む排水の排水処理方法および排水処理装置に関し、特に、排水から無機フッ素化合物あるいは重金属類を除去する排水処理方法および排水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼却炉等の排水には、無機フッ素化合物や重金属類およびＳＳなどが含まれている。これらの含有成分を除去することが環境保全あるいは人体の健康維持の上で要求されており、排水汚濁防止法によっても含有量が規定されている。従来から、重金属類については、アルカリ性物質を添加して、沈殿させる方法が行われてきたが、重金属の種類によって析出し易いｐＨが異なるなど一度の処理では充分に除去しきれないのが実情であった。また、被処理水中に含まれるフッ素イオンの除去方法としては、水中に石灰または消石灰等を添加して、フッ素イオンをフッ化カルシウムとして沈殿させるカルシウム凝集沈殿法が最も一般的に行われてきたが、充分な濃度まで除去することは難しかった。そこで、薬剤に加え、活性アルミナを添加し、フッ素イオンを除去する方法が考案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−８６１６０号公報（第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の方法はフッ素イオンの除去に関するもので、重金属類については、キレート化剤の添加、キレート樹脂による吸着法などが採用されていた。一方、重金属類を一度析出させてろ過した後に、ろ過したろ液に再度薬剤を添加し、一度目とは異なるｐHで異なる重金属類を析出させる方法も実施されていた。しかし、かかる方法では、二度目のろ過において、一度目のろ過で粒径の大きなＳＳなどを含む析出物が除去されているため、粒径の小さな析出物しか含有されておらず、ろ過膜の目詰まりが頻繁に生じていた。目詰まりを防止する方法としてろ過膜に珪藻土をコーティングする方法は周知であるが、そのための準備作業が煩雑であった。そこで、本発明は、ＳＳを含む排水中の無機フッ素化合物および重金属類を低濃度まで除去し、かつ、ろ過膜の目詰まりを抑制する簡便な排水処理方法および排水処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明に係る排水処理方法は、例えば図１および図４に示すように、所定粒径のＳＳを含む排水Ｄ１中の無機フッ素化合物あるいは重金属類をそれらを含む第１の固形物に成長させた第１の処理水Ｅ１を作る工程Ｓｔ１１〜Ｓｔ１４と；第１の処理水Ｅ１をろ過し、ろ過膜３１に第１の固形物をコーティングする第１のろ過工程Ｓｔ１６と；第１のろ過工程Ｓｔ１６で分離されたろ液Ｌ１中の無機フッ素化合物あるいは重金属類を第２の固形物に成長させた第２の処理水Ｅ２を作る工程Ｓｔ２１〜Ｓｔ２４と；第２の処理水Ｅ２を、第１の固形物がコーティングされたろ過膜３１でろ過する第２のろ過工程Ｓｔ２６とを備える。ここで、所定粒径とは、１μｍから２ｍｍ程度の粒径を指すが、それ以上の粒径であってもよく、好ましくは、１０μｍ以上、より好ましくは１００μｍ以上である。１μｍ以下では、ろ過工程においてろ過膜の目詰まりを起こし易く、また、２ｍｍ以上であっても、やはり、ろ過膜の目詰まりを起こし易い。
【０００６】
このように構成すると、第１の固形物に成長しなかった排水中の無機フッ素化合物および重金属類を、第２の固形物として成長させ、除去することができるので、無機フッ素化合物および重金属類を低濃度まで除去する排水処理方法となる。更に、第１のろ過工程でろ過された粒径の大きなＳＳなどを含む固形物がコーティングされたろ過膜を用いて、第２のろ過工程でろ過を行うので、第２のろ過工程で粒径の小さな固形物だけをろ過する場合であっても、ろ過膜の目詰まりを生じにくい。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明に係る排水処理方法は、例えば図１および図４に示すように、請求項１に記載の排水処理方法において、第１の処理水Ｅ１を作る工程Ｓｔ１１〜Ｓｔ１４および第２の処理水Ｅ２を作る工程Ｓｔ２１〜Ｓｔ２４が、排水Ｄ１またはろ液Ｌ１にアルカリ土類金属水酸化物Ｍ１、Ｍ２を添加する工程Ｓｔ１１、Ｓｔ２１と；アルカリ土類金属水酸化物Ｍ１、Ｍ２を添加した後に凝集剤Ｎ１、Ｎ２、Ｐ１、Ｐ２、Ｑ１、Ｑ２を添加する工程Ｓｔ１２〜Ｓｔ１４、Ｓｔ２２〜Ｓｔ２４とを備える。
【０００８】
このように構成すると、アルカリ土類金属水酸化物と反応して、無機フッ素化合物が不溶性のアルカリ土類金属フッ化物となり、重金属類は不溶性の水酸化物となり微粒子として析出する。そこで、凝集剤の添加により析出した微粒子が凝集し、より大きな凝集物である固形物に成長する。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明に係る排水処理方法は、例えば図１および図４に示すように、請求項２に記載の排水処理方法において、凝集剤がキレート化剤Ｎ１、Ｎ２、無機凝集剤Ｐ１、Ｐ２、高分子凝集剤Ｑ１、Ｑ２からなる群より選ばれた１種以上の凝集剤を含む。
【００１０】
キレート化剤を含むと、重金属類の不溶性のキレート化合物を生成し、特に水銀Ｈｇに対して選択性が高く、効率よく不溶性化合物を生成し、無機凝集剤を含むと吸着・凝集能力が向上し、高分子凝集剤を含むと凝集能力が特に向上し、大きな凝集物である固形物が形成され、沈降分離し易く、また、ろ過により除去し易くなる。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明に係る排水処理方法は、例えば図１および図４に示すように、請求項３に記載の排水処理方法において、凝集剤がキレート化剤Ｎ１、Ｎ２と無機凝集剤Ｐ１、Ｐ２と高分子凝集剤Ｑ１、Ｑ２とを含み；第１の処理水Ｅ１を作る工程Ｓｔ１１〜Ｓｔ１４および第２の処理水Ｅ２を作る工程Ｓｔ２１〜Ｓｔ２４が、アルカリ土類金属水酸化物Ｍ１、Ｍ２を添加する工程Ｓｔ１１、Ｓｔ２１、その後キレート化剤Ｎ１、Ｎ２を添加する工程Ｓｔ１２、Ｓｔ２２、その後無機凝集剤Ｐ１、Ｐ２を添加する工程Ｓｔ１３、Ｓｔ２３、その後高分子凝集剤Ｑ１、Ｑ２を添加する工程Ｓｔ１４、Ｓｔ２４を含む。
【００１２】
このように構成すると、アルカリ土類金属水酸化物と反応して、無機フッ素化合物が不溶性のアルカリ土類金属フッ化物となり、重金属類は不溶性の水酸化物となり、キレート化剤を添加すると重金属類の不溶性キレート化合物である固形物が生成する。無機凝集剤を添加すると、無機凝集剤はまず水に均一に溶解し、その後無機水酸化物が析出する。無機水酸化物は、析出するときにはすでに重金属類の水酸化物やアルカリ土類金属フッ化物や不溶性キレート化合物の析出物が周囲に存在するため、それらを効率よく吸着してより大きな重い凝集物である固形物に成長する。高分子凝集剤により、更に大きな重い凝集物である固形物に成長する。よって、その後の沈降分離およびろ過工程で効率よく固液分離することができる。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明に係る排水処理方法は、例えば図４に示すように、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の排水処理方法において、第１のろ過工程Ｓｔ１６に先立って、第１の処理水Ｅ１を静置し固形物を濃縮して上澄み液Ｔ１を除去した第１の濃縮液Ｓ１を作る工程Ｓｔ１５、または、第２のろ過工程Ｓｔ２６に先立って、第２の処理水Ｅ２を静置し固形物を濃縮して上澄み液Ｔ２を除去した第２の濃縮液Ｓ２を作る工程Ｓｔ２５を備える。
【００１４】
このように構成すると、固形物を含まない上澄み液については、ろ過工程を経ないで処理するので、ろ過工程で処理する第１または第２の濃縮液の量を減らすことができ、ろ過工程の効率を高くすることができる。
【００１５】
また、請求項６に記載の発明に係る排水処理方法は、請求項５に記載の排水処理方法において、第１の濃縮液Ｓ１を作る工程Ｓｔ１５が、第１の処理水Ｅ１を、静置された第１の処理水Ｅ１に追加する第１の追加工程を有し；第１の追加工程が、追加する第１の処理水Ｅ１を旋回させる工程と、該第１の処理水Ｅ１を、静置された第１の処理水Ｅ１に混入する工程を含む、または、第２の濃縮液Ｓ２を作る工程Ｓｔ２５が、第２の処理水Ｅ２を、静置された第２の処理水Ｅ２に追加する第２の追加工程を有し；第２の追加工程が、追加する第２の処理水Ｅ２を旋回させる工程と、該第２の処理水Ｅ２を、静置された第２の処理水Ｅ２に混入する工程を含む。
【００１６】
このように構成すると、第１または第２の処理水を旋回することにより、第１または第２の処理水中の凝集物である固形物は、旋回する外周側で濃度が高く、旋回の中心に向かって低くなり、高濃度側で凝集物である固形物同士の衝突が起こり成長が促進されることになり、その後、静置された第１または第２の処理水に混入させたときに、より沈降し易くなる。
【００１７】
前記目的を達成するため、請求項７に記載の発明に係る排水処理装置は、例えば図１に示すように、所定粒径のＳＳを含む排水Ｄ１にアルカリ土類金属水酸化物Ｍ１および凝集剤Ｎ１、Ｐ１、Ｑ１を添加し、第１の混合液Ｅ１とする第１の薬注装置６１〜６４と；第１の混合液Ｅ１をろ液Ｌ１と固形物とに分離し、該固形物によりろ過膜３１にコーティングが形成される脱水機３０と；脱水機３０で分離されたろ液Ｌ１にアルカリ土類金属水酸化物Ｍ２および凝集剤Ｎ２、Ｐ２、Ｑ２を添加し、第２の混合液Ｅ２とする第２の薬注装置６６〜６９と；第１の混合液Ｅ１を脱水機３０に送り、ろ液Ｌ１と固形物とに分離し、ろ過膜３１に前記固形物によりコーティングを形成し、コーティングが形成された脱水機３０を用いて第２の混合液Ｅ２をろ過するように運転を制御する制御装置４０とを備える。
【００１８】
このように構成すると、第１の薬注装置により添加されたアルカリ土類金属水酸化物および凝集剤では析出しなかった無機フッ素化合物および重金属類を、第２の薬注装置により添加されたアルカリ土類金属水酸化物および凝集剤で析出させ、除去することができるので、無機フッ素化合物および重金属類を低濃度まで除去する排水処理装置となる。更に、第１の薬注装置によりアルカリ土類金属水酸化物および凝集剤が添加された第１の混合液をろ過し、その際粒径の大きなＳＳなどを含む固形物がろ過膜にコーティングされ、そのコーティングされたろ過膜を有する脱水機を用いて、第２の薬注装置によりアルカリ土類金属水酸化物および凝集剤が添加された第２の混合液をろ過するので、第２の混合液に粒径の小さな粒子からなる凝集物である固形物だけが含まれる場合であっても、ろ過膜の目詰まりを生じにくい。
【００１９】
更に、前記目的を達成するため、請求項８に記載の発明に係る排水処理装置は、例えば図１および図２に示すように、所定粒径のＳＳを含む排水Ｄ１にアルカリ土類金属水酸化物Ｍ１および凝集剤Ｎ１、Ｐ１、Ｑ１を添加し、第１の混合液Ｅ１とする第１の薬注装置６１〜６４と；第１の混合液Ｅ１をろ液Ｌ１と固形物とに分離し、該固形物によりろ過膜３１にコーティングが形成される脱水機３０と；脱水機３０で分離されたろ液Ｌ１にアルカリ土類金属水酸化物Ｍ２および凝集剤Ｎ２、Ｐ２、Ｑ２を添加し、第２の混合液とする第２の薬注装置６６〜６９と；第１の混合液Ｅ１を静置する第１の沈降槽１１であって、第１の沈降槽１１内の液面Ｌ近傍から第１の沈降槽１１内に鉛直方向に設置され、第１の沈降槽１１の内径より小さい内径を有する第１の排水導入筒１４と、第１の排水導入筒１４内に該筒１４に対して接線方向に前記静置する第１の混合液Ｅ１を導入する第１の排水導入管５１と、第１の沈降槽１１の底面１９近傍を掻き取るように回転する第１の掻き取り羽根１６とを有する第１の沈降槽１１、または、第２の混合液Ｅ２を静置する第２の沈降槽１２であって、第２の沈降槽１２内の液面Ｌ近傍から第２の沈降槽１２内に鉛直方向に設置され、第２の沈降槽１２の内径より小さい内径を有する第２の排水導入筒１４’と、第２の排水導入筒１４’内に該筒１４’に対して接線方向に静置する第２の混合液Ｅ２を導入する第２の排水導入管５４と、第２の排水導入筒１４’の底面１９’近傍を掻き取るように回転する第２の掻き取り羽根１６’とを有する第２の沈降槽１２とを備える。
【００２０】
このように構成すると、第１または第２の沈降槽内において、アルカリ土類金属水酸化物および凝集剤が添加された第１の混合液Ｅ１または第２の混合液Ｅ２を第１または第２の排水導入筒内で旋回させることにより、排水中の凝集物である固形物の密度分布に勾配をつけ、凝集物である固形物を大きく成長させることができ、その後、静置することにより、前記固形物を沈降させることができる。すなわち、一つの沈降槽で凝集物である固形物の成長と沈降を行うことができる排水処理装置となる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ＳＳを含む排水中の無機フッ素化合物および重金属類を固形物に成長させて固液分離を行い、そのろ液中の無機フッ素化合物および重金属類を更に固形物に成長させて、固液を分離するので、無機フッ素化合物および重金属類を低濃度まで除去することができる。また、第１のろ過工程で粒径の大きなＳＳなどを含む固形物をろ過してコーティングが形成されたろ過膜を用いて、第２のろ過工程のろ過を行うので、第２のろ過工程のろ過で第２の濃縮液に小さな粒子からなる凝集物である固形物しか含まれていなくても、ろ過膜の目詰まりが起こりにくく簡便に効率よくろ過される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一または相当する装置には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施の形態である排水処理装置１のブロック図である。排水処理装置１は、焼却炉等からの排水Ｄ０を受け入れ、ＳＳなどを沈降させ上澄み液Ｔ０を分離する受入沈降槽１０と、受入沈降槽１０でＳＳなどを沈降させ濃縮した濃縮排水Ｄ１に後述する薬剤を添加した第１の混合液である第１の処理水Ｅ１を静置し、凝集物である固形物を沈降させ上澄み液Ｔ１を分離する第１の沈降槽１１と、第１の沈降槽１１で固形物を沈降させ濃縮した第１の濃縮液Ｓ１をろ過膜３１でろ過する脱水機３０と、脱水機３０で分離されたろ液Ｌ１と上澄み液Ｔ１とが合流した合流液Ｇに後述する薬剤を添加した第２の混合液である第２の処理水Ｅ２を静置し、凝集物である固形物を沈降させ上澄み液Ｔ２を分離する第２の沈降槽１２とを備える。更に、受入沈降槽１０でＳＳなどを沈降させ濃縮した濃縮排水Ｄ１を吸い込み、第１の沈降槽１１へ圧送する濃縮排水ポンプ２０と、第１の沈降槽１１で固形物を沈降させ濃縮した第１の濃縮液Ｓ１を吸い込み、脱水機３０へ圧送する第１の濃縮液ポンプ２１と、第２の沈降槽１２で固形物を沈降させ濃縮した第２の濃縮液Ｓ２を吸い込み、脱水機３０へ圧送する第２の濃縮液ポンプ２２とを備える。
【００２４】
また、排水処理装置１は、受入沈降槽１０の上澄み液Ｔ０を排出する配管５０と、濃縮排水Ｄ１を受入沈降槽１０から濃縮排水ポンプ２０を経て第１の沈降槽１１に送る配管５１と、第１の濃縮液Ｓ１を第１の沈降槽１１から第１の濃縮液ポンプ２１を経て脱水機３０に送る配管５３と、ろ液Ｌ１を脱水機３０から第２の沈降槽１２に送る配管５４と、第１の沈降槽１１から配管５４に連接し上澄み液Ｔ１をろ液Ｌ１に混入させ合流液Gとするための配管５２と、第２の沈降槽１２の上澄み液Ｔ２を排出する配管５５と、第２の濃縮液Ｓ２を第２の沈降槽１２から第２の濃縮液ポンプ２２を経て脱水機３０に送る配管５６と、脱水機３０から配管５５に連接しろ液Ｌ２を排出する配管５７とを備える。配管５４には、配管５２が連接した位置の下流側に、クッション槽８１が配置され、クッション槽８１に貯留された合流液Gを第２の沈降槽１２に吐出するクッション槽ポンプ８２が備えられる。なお、配管５０〜５７は、管により構成された配管路に限られず、トレンチなどで形成された流路でもよく、配管には、それらの流路を含むものとする。
【００２５】
また、排水処理装置１においては、濃縮排水Ｄ１に、アルカリ土類金属水酸化物としての消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）スラリーを添加する第１消石灰注入装置６１と、凝集剤あるいは重金属捕集剤としてのキレート化剤を添加する第１キレート化剤注入装置６２と、無機凝集剤としての塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）を添加する第１無機凝集剤注入装置６３と、高分子凝集剤を添加する第１高分子凝集剤注入装置６４とが、上流側からこの順で、配管５１に接続している。消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）スラリー、キレート化剤、塩化第二鉄および高分子凝集剤（以降、まとめて「薬剤」と総称する。）が濃縮排水Ｄ１に添加された下流側に、それぞれ第１消石灰攪拌槽７１、第１キレート化剤攪拌槽７２、第１無機凝集剤攪拌槽７３、第１高分子凝集剤攪拌槽７４（まとめて第１攪拌槽７１〜７４ともいう。）が配置され、濃縮排水Ｄ１と薬剤とを攪拌混合する。第１攪拌槽７１〜７４は、縦置きの容器であって、その中に内溶液を攪拌するための攪拌翼（不図示）を有する。攪拌翼は、モータ軸（不図示）に接続され、モータの回転により攪拌翼が回転する構成となっている。これらの注入装置６１〜６４および第１攪拌槽７１〜７４が第１の薬注装置を構成するが、濃縮排水Ｄ１と添加された各薬剤とが配管５１内で充分に混合する場合は、第１攪拌槽７１〜７４を備えなくてもよい。
【００２６】
合流液Gに、アルカリ土類金属水酸化物としての消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）スラリーを添加する第２消石灰注入装置６６と、凝集剤あるいは重金属捕集剤としてのキレート化剤を添加する第２キレート化剤注入装置６７と、無機凝集剤としての塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）を添加する第２無機凝集剤注入装置６８と、高分子凝集剤を添加する第２高分子凝集剤注入装置６９とが、上流側からこの順で、配管５４のクッション槽ポンプ８２の下流側に接続している。各々の薬剤が合流液Gに添加された下流側に、それぞれ第２消石灰攪拌槽７６、第２キレート化剤攪拌槽７７、第２無機凝集剤攪拌槽７８、第２高分子凝集剤攪拌槽７９（まとめて第２攪拌槽７６〜７９ともいう。）が配置され、合流液Gと薬剤とを攪拌混合する。第２攪拌槽７６〜７９の構成は、第１攪拌槽７１〜７４と同じであるので、説明を省略する。これらの注入装置６６〜６９および第２攪拌槽７６〜７９が第２の薬注装置を構成するが、合流液Ｇと添加された各薬剤とが配管５４内で充分に混合する場合は、第２攪拌槽７６〜７９を備えなくてもよい。
【００２７】
更に、排水処理装置１は、運転を制御する制御装置４０を備える。制御装置４０は、第１の濃縮液ポンプ２１、第２の濃縮液ポンプ２２、脱水機３０と信号ケーブルで接続され、これらの機器の運転を制御する。制御装置４０は、他の機器と信号ケーブルで接続され、それらの機器を制御してもよい。
【００２８】
受入沈降槽１０は、略円筒形の容器であり、その底面は、中央へ行くほど下がる傾斜を有している。受入沈降槽１０には、受け入れた排水Ｄ０の液面より低い位置の側面に配管５０が接続する。また、底面の中央、一番くぼんだ位置に配管５１が接続する。受入沈降槽１０は、円筒形には限られず、矩形等任意の形状でよいが、円筒形の場合には、死角（流れがなく、新しい液と置換されない部分）が形成されにくく、また、強度的に有利であり板厚を薄くすることができる。なお、矩形にすると設置する場所が四角形となり、敷地を有効に利用しやすい。受入沈降槽１０は、排水Ｄ０を受け入れ、静置し、ＳＳなどの浮遊物を沈降させるために必要な容量を有する。      
【００２９】
図２に第１の沈降槽１１および第２の沈降槽１２の模式的断面図を示す。図２中の符号は第１の沈降槽１１に対応し、(  )内の符号は第２の沈降槽１２に対応する。図２の模式的断面図に示すように、第１の沈降槽１１は、受入沈降槽１０と同様に略円筒形の容器であり、その底面１９が中央へ行くほど下がる傾斜を有している第１の容器１３と、第１の容器１３内の液面Ｌ近傍から第１の容器１３内の沈降物上面ＳＤ近傍との間に鉛直方向に設置された、第１の容器１３の内径より小さい内径の第１の排水導入筒１４と、第１の排水導入筒１４内に該筒１４に対して接線方向に第１の処理水Ｅ１を導入するよう設置された第１の排水導入管５１を有している。ここで、液面Ｌ近傍とは、液面Ｌより鉛直上部であっても、鉛直下部であってもよいが、液面Ｌから沈降物上面ＳＤとの間の２分の１以内の範囲であることが好ましく、液面Ｌから沈降物上面ＳＤとの間の３分の１以内の範囲であることが更に好ましい。また、沈降物上面ＳＤ近傍とは、沈降物上面ＳＤから液面までの間の２分の１未満の範囲であることが好ましい。第１の排水導入管５１は、第１の薬注装置６１〜６４から薬剤を添加された第１の処理水Ｅ１の流路である配管と連接し、一体となっている。第１の沈降槽１１の断面方向での中心に第１の回転軸１５が鉛直方向に設置され、第１の回転軸１５の下端には、腕を介して第１の掻き取り羽根１６が接続される。第１の掻き取り羽根１６は、第１の回転軸１５の回転につれて、第１の沈降槽１１の底面１９近傍を掻き取るように回転する。「底面１９近傍を掻き取るように」とは、底面１９上に堆積した沈降物を回転することにより掻き取ることが可能であることをいい、底面１９と第１の掻き取り羽根１６とは接触してもよいが、接触せずにすき間があってもよい。第１の回転軸１５の他端は、モータ（不図示）の軸と接続し、モータの作動により、回転する。第１の沈降槽１１には、上澄み液Ｔ１を排出する配管５２が側面に、第１の濃縮液Ｓ１を排出する配管５３が底面１９に接続する。
【００３０】
第２の沈降槽１２は、第１の沈降槽１１と同じ構成をしており、第１の容器１３’と、第２の排水導入筒１４’と、第２の処理水Ｅ２を導入する第２の排水導入管５４とを有している。第２の排水導入管５４は、第２の薬注装置６６〜６９から薬剤を添加された第２の処理水Ｅ２の流路である配管と連接し、一体となっている。第２の沈降槽１２の断面方向での中心に第２の回転軸１５’が設置され、第２の回転軸１５’の下端には、第２の掻き取り羽根１６’が接続される。第２の回転軸１５’の他端は、モータ（不図示）の軸と接続し、モータの作動により、回転する第２の沈降槽１２には、上澄み液Ｔ２を排出する配管５５が側面に、第２の濃縮液Ｓ２を排出する配管５６が底面１９’に接続する。
【００３１】
濃縮排水ポンプ２０、第１の濃縮液ポンプ２１および第２の濃縮液ポンプ２２は、ＳＳや凝集物である固形物などを含有する排水等を吸い込み、圧送するポンプである。濃縮排水ポンプ２０としては、遠心ポンプ、ロータ型の容積ポンプあるいはスクリューポンプなどが用いられる。第１の濃縮液ポンプ２１および第２の濃縮液ポンプ２２は、脱水機３０に第１の濃縮液Ｓ１あるいは第２の濃縮液Ｓ２を定量的に送るために、ロータ型の容積ポンプあるいはスクリューポンプなどが好適に用いられるが、往復動型ポンプであってもよい。第１の濃縮液ポンプ２１および第２の濃縮液ポンプ２２は、制御装置４０からの信号ｉ１、ｉ２により作動と停止が制御される。
【００３２】
クッション槽８１は、合流液Ｇを貯留する。クッション槽ポンプ８２は、クッション槽８１に貯留される合流液Ｇを、定量的に吸い込み、吐出するポンプであり、遠心ポンプが好適に用いられるが、他のポンプであってもよい。
【００３３】
図３に脱水機３０を例示する。脱水機３０としては、ろ過膜３１を有するフィルタープレス型脱水機が好適に用いられる。ここで、図３を参照してフィルタープレス型脱水機３０について説明する。図３（ａ）に示すように、第１の濃縮液Ｓ１および第２の濃縮液Ｓ２の流入するろ室３３を、ろ過膜３１（図３中、断面を太線で示す。）がろ板３２に支持されて形成する。第１の濃縮液Ｓ１、第２の濃縮液Ｓ２が給液口３４よりろ室３３に圧入される。第１の濃縮液Ｓ１、第２の濃縮液Ｓ２中の固形物はろ過膜３１により捕捉され、分離されたろ液Ｌ１、Ｌ２がろ過膜３１を通過して、ろ液管３５を通じて取り出される。第１の濃縮液Ｓ１ではこの工程までであり、第２の濃縮液Ｓ２については、以降の工程（図３（ｂ）〜（ｄ））に進む。圧入が終了したならば、図３（ｂ）に示すようにろ板３２とろ過膜３１の間に加圧空気ａを注入して、固形物を更に圧搾脱水する。その後、図３（ｃ）に示すようにろ板３２を開き、圧搾脱水された固形物である脱水ケーキＣを取り除く。脱水ケーキＣを取り除いた後に、図３（ｄ）に示すように洗浄水ｗでろ過膜３１を洗浄する。ろ過膜３１を洗浄したならば、ろ板３２を閉じて、ろ過膜３１でろ室３３を形成し、再度第１の濃縮液Ｓ１が圧入される。
【００３４】
ここで、脱水機３０においては、第１の濃縮液Ｓ１が圧入され、ろ過された後は、図３（ｂ）〜（ｄ）の加圧空気ａの注入以降の工程を行わず、ろ過膜３１に固形物を残したままにしている。後述するように、この固形物をろ過膜３１上のコーティングに利用している。また、ろ液管３５は、その下流側で、配管５４に連接する流路と配管５７に連接する流路とに切り替え可能で、どちらの流路に流れるかは、制御装置４０により制御される。なお、ろ液管３５からは一つの配管に接続され、配管に分岐管と開閉弁を設けて、配管５４と配管５７へ流路を切り替える構成としてもよい。
【００３５】
図１に戻って、排水処理装置１の説明を続ける。第１消石灰注入装置６１、第１キレート化剤注入装置６２、第１無機凝集剤注入装置６３、第１高分子凝集剤注入装置６４、第２消石灰注入装置６６、第２キレート化剤注入装置６７、第２無機凝集剤注入装置６８および第２高分子凝集剤注入装置６９は、それぞれ薬剤を収容する薬剤タンクと定量の薬剤を送出する往復動型ポンプと配管５１あるいは配管５４に接続する管路とを有する。ポンプは、他の形式でもよく、必要に応じて、流量調節弁を管路上に配して、流量を調節してもよい。あるいは、薬剤タンクを配管５１、配管５４より高い位置に設置し、重力で流れるようにしてもよい。なお、各注入装置６１〜６９に、第１攪拌槽７１〜７４および第２攪拌槽７６〜７９を備えずに、配管５１、５４中を流れる過程で、薬剤が攪拌混合されるようにしてもよい。その際には、配管５１、５４への各注入装置６１〜６９の接続箇所は、互いに離れていることが好ましい。すなわち、１種の薬剤が注入されて、配管５１、５４を流れる間に濃縮排水Ｄ１、合流液Ｇと攪拌混合され反応が進んだ後に、次の薬剤が注入されるようにするためである。
【００３６】
図４に、排水処理装置１における排水の処理の手順を説明するフローチャートを示し、図１および図４を参照して、排水処理装置１の作用について説明する。先ず焼却炉（不図示）からの排水Ｄ０が受入沈降槽１０に送られる。焼却炉からの排水Ｄ０中には、無機フッ素化合物や重金属類などの、そのまま廃棄しては環境に悪影響を及ぼす含有物に加え、焼却炉内で炭化したカーボン粒子などの懸濁物であるＳＳが含まれている。重金属類には、カドミウム、鉛、水銀、クロム、砒素、銅、ニッケル、マンガン、鉄、亜鉛などを含み、無機フッ素化合物には、フッ化水素を含む。なお、排水Ｄ０には、焼却炉で発生する亜硫酸ガスを始めとするＳＯＸや塩化水素、フッ化水素などを中和・除去するために添加された水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）も残留している。また、排水Ｄ０は、通常ｐＨ５〜７の弱酸性である。
【００３７】
受入沈降槽１０で排水Ｄ０を受け入れつつ、受け入れた排水Ｄ０を受入沈降槽１０内で静置する。受入沈降槽１０は、受け入れる排水Ｄ０の流量に対し、ＳＳなどを沈降させるのに充分な容量を確保する。排水Ｄ０は、静置されることにより、ＳＳなどが沈降する。ＳＳなどが沈降した残りの上澄み液Ｔ０は、受入沈降槽１０の側面から配管５０を通じて排出され、不図示の焼却炉に戻され、再利用される。上澄み液Ｔ０には、焼却炉で添加した薬剤が含まれているので、薬剤の再利用が可能になり、また、処理すべき排水である濃縮排水Ｄ１の総量を減じ、後段の設備の小型化が図れる。
【００３８】
受入沈降槽１０の底部の、ＳＳなどを沈降させ濃縮した濃縮排水Ｄ１は、濃縮排水ポンプ２０により吸い込まれ、タンク底部から配管５１に流れる。配管５１を流れる濃縮排水Ｄ１に第１消石灰注入装置６１から消石灰スラリーＭ１が添加され、第１消石灰攪拌槽７１で攪拌混合される（Ｓｔ１１）。消石灰スラリーＭ１が添加されることにより濃縮排水Ｄ１のｐＨは、７．５以上９．５以下に調整される。濃縮排水Ｄ１のｐＨは、好ましくは８以上９以下に調整される。消石灰スラリーＭ１は、濃縮排水Ｄ１の１リットル中に３００〜１８００ｍｇ、好ましくは５００〜１５００ｍｇ添加される。濃縮排水Ｄ１に含まれる無機フッ素化合物や重金属類が消石灰と反応することにより、フッ化水素（ＨＦ）に代表される無機フッ素化合物からフッ化カルシウム（ＣａＦ２）が生成し、重金属類から金属水酸化物（Ｍ（ＯＨ）Ｘ）が生成する。なお、Ｍは、重金属類を表す。また、濃縮排水Ｄ１中に水酸化マグネシウムが含まれているので、フッ素がフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）としても存在し、この場合は、フッ化カルシウムと水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）が生成する。フッ化カルシウムはフッ化マグネシウムよりも溶解度が低いので、固体としてより多く析出する。また、消石灰を加えることによりｐＨが上昇し、無機フッ素化合物は水酸化マグネシウムと共沈し、すなわち、析出する。更に、消石灰微粒子は、フッ化カルシウムや重金属水酸化物を吸着する。このように、濃縮排水Ｄ１中の無機フッ素化合物および重金属類は析出し、消石灰微粒子に吸着されて、より大きな固形物に成長する。
【００３９】
消石灰スラリーＭ１は、生石灰を消化して生成したものが、粒径が細かく、重金属やフッ素との反応性や吸着性が向上するので好ましい。なお、アルカリ土類金属水酸化物は、消石灰でなくてもよく、例えば、水酸化マグネシウムであってもよい。水酸化マグネシウムを添加しても、無機フッ素化合物は反応してフッ化マグネシウムになり、また重金属類は反応して金属水酸化物になり、共に析出する。
【００４０】
濃縮排水Ｄ１に含まれる無機フッ素化合物や重金属類と消石灰スラリーＭ１との反応が進み、第１消石灰攪拌槽７１から配管５１中に流れた後に、第１キレート化剤注入装置６２から、キレート化剤Ｎ１が添加され、第１キレート化剤攪拌槽７２で攪拌混合される（Ｓｔ１２）。キレート化剤Ｎ１としては、ジチオカルバミン酸基を有する高分子重金属捕集剤あるいはジチオカルバミン酸基とチオール基を有する高分子重金属捕集剤が好適に用いられる。キレート化剤Ｎ１は、例えばミヨシ油脂株式会社製の液体キレート化剤エポフロックＲ−３あるいはＬ−１とした場合に、濃縮排水Ｄ１の１リットル中に５〜１００ｍｇ、好ましくは６〜５０ｍｇ、より好ましくは６〜１３ｍｇ添加される。キレート化剤Ｎ１が添加されることにより、重金属類、特に水銀（Ｈｇ）が捕集され、不溶化し、析出する。
【００４１】
濃縮排水Ｄ１に含まれる重金属類とキレート化剤Ｎ１との反応が進み、第１キレート化剤攪拌槽７２から配管５１中に流れた後に、第１無機凝集剤注入装置６３から塩化第二鉄Ｐ１が添加され、第１無機凝集剤攪拌槽７３で攪拌混合される（Ｓｔ１３）。無機凝集剤としては塩化第二鉄Ｐ１でなくてもよいが、鉄系無機凝集剤が、凝集効果を発揮するｐＨ範囲が広いので好ましい。塩化第二鉄Ｐ１は、濃縮排水Ｄ１の１リットル中に１０〜１００ｍｇ、好ましくは１２〜６０ｍｇ、より好ましくは１５〜３７ｍｇ添加される。塩化第二鉄Ｐ１を添加することにより、析出物は、凝集してより大きな凝集物である固形物に成長する。また、第１キレート化剤注入装置６２から添加されたキレート化剤Ｎ１が残留している場合に、塩化第二鉄と反応し、不溶性キレート化物となり析出するので、第１の処理水Ｅ１中にキレート化剤Ｎ１が残留することを抑制できる。
【００４２】
濃縮排水Ｄ１に含まれる無機フッ素化合物や重金属類と塩化第二鉄Ｐ１との反応が進み、第１無機凝集剤攪拌槽７３から配管５１中に流れた後に、第１高分子凝集剤注入装置６４から高分子凝集剤Ｑ１が添加され、第１高分子凝集剤攪拌槽７４で攪拌混合される（Ｓｔ１４）。高分子凝集剤Ｑ１としては、ポリアクリルアミド系の弱アニオン性のものが好ましい。高分子凝集剤Ｑ１は、例えばダイヤフロック株式会社製ＡＰ４１０Ｈとした場合に、濃縮排水Ｄ１の１リットル中に２〜１５ｍｇ、好ましくは２〜１０ｍｇ、より好ましくは２〜６ｍｇ添加される。高分子凝集剤Ｑ１を添加することにより、凝集物である固形物はより大きな凝集物である固形物に成長する。ここまで（Ｓｔ１１〜Ｓｔ１４）が第１の処理水を作る工程である。
【００４３】
焼却炉からの排水には、粒径の大きなＳＳが含まれており、上記の重金属水酸化物の析出物、不溶性キレート化合物の析出物、アルカリ土類金属フッ化物の析出物等が無機凝集剤および高分子凝集剤の添加により凝集したりして、ＳＳを含む大きな凝集物である固形物に成長する。なお、凝集物とは、無機金属やフッ化物などが薬剤と反応して不溶化した微粒子同士またはＳＳと、ファンデルワールス力によって密集した固形物の総称である。そこで濃縮排水Ｄ１に含まれるＳＳとアルカリ土類金属水酸化物および凝集剤の処理により生成した固形物の総量との比をＳ／（Ｆ−Ｓ）｛ここで、Ｓは濃縮排水Ｄ１に含まれるＳＳの濃度（ｍｇ／リットル）、Ｆは第１の処理水Ｅ１に含まれる固形物の濃度（ｍｇ／リットル）｝で表した場合に、Ｓ／（Ｆ−Ｓ）が０．１以上、好ましくは０．３以上、更に好ましくは０．５以上となるような濃度のＳＳが濃縮排水Ｄ１中に含まれていることが好適である。なお、濃縮排水Ｄ１に含まれるＳＳの濃度Ｓおよび第１の処理水Ｅ１に含まれる固形物の濃度Ｆは、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２：１９９８「工場排水試験方法」に準じて求めるものとする。
【００４４】
第１の処理水Ｅ１は、第１の沈降槽１１へ送られ、そこで静置される（Ｓｔ１５）。ここで、図２をも参照して、第１の沈降槽１１での第１の処理水Ｅ１中の固形物の沈降について説明する。一般的に高分子凝集剤添加後排水を強く攪拌（急速攪拌）することで、添加した薬剤が均一に混合され、細かな固形物が生成する。次にこの細かな固形物を大きく成長させるため、排水は緩く攪拌（緩速攪拌）され、固形物が崩れるのを抑制しながら細かな固形物同士が衝突する頻度を高める。排水処理装置１では、第１高分子凝集剤攪拌槽７４で急速攪拌がなされる。次に、第１の処理水Ｅ１は、第１の排水導入管としての配管５１から、第１の排水導入筒１４内に、その接線方向に導入される。第１の排水導入筒１４の接線方向に導入されることにより、第１の処理水Ｅ１は、旋回しながら第１の排水導入筒１４内を下向きに流れる。第１の処理水Ｅ１が旋回しながら流れることで、第１の処理水Ｅ１中に浮遊する細かな固形物は、遠心力により第１の排水導入筒１４の内壁付近（旋回する外側）に集まる。そのため第１の排水導入筒１４の内壁付近で細かな固形物の密度が高くなり、細かな固形物同士の衝突頻度が上がり、大きな凝集物である固形物に成長し易くなる。また、旋回流は強力ではないので、大きく成長した固形物の機械的破壊を抑制できる。すなわち、緩速攪拌するのと同様の作用を生ずる。第１の排水導入筒１４の内壁付近での固形物の密度が高くなることで、逆に、第１の排水導入筒１４の中心部での固形物の密度が下がり、固液分離が促進される。大きく成長した凝集物である固形物は、重いので、沈降性がよくなる。第１の排水導入筒１４から排出される第１の処理水Ｅ１は、流速も下がり、静置されている第１の処理水Ｅ１と静かに混合する。すなわち、静置されている第１の処理水Ｅ１は、導入される第１の処理水Ｅ１により乱されることが少ない。静置されることにより第１の処理水Ｅ１の凝集物である固形物は沈降する。例えば、第１の処理水Ｅ１を８時間静置すると、ほとんどの固形物は沈降し、上澄み液Ｔ１には固形物はほとんど含まれなくなる。上澄み液Ｔ１を、後述するように脱水機３０でろ過しなくて済むので、ろ過の効率がよくなる。
【００４５】
なお、固形物が第１の沈降槽１１の底面１９上に沈降して固く堆積することにより第１の沈降槽１１から流出しにくくなっている場合には、掻き取り羽根１６により固く堆積した固形物を掻き取る。掻き取ることにより、沈降した固形物は容易に流出するようになる。
【００４６】
第１の沈降槽１１の底部の、固形物が沈降することにより濃縮された第１の濃縮液Ｓ１を第１の濃縮液ポンプ２１で吸い込み脱水機３０に圧送する。すなわち、制御装置４０からの信号ｉ１により第１の濃縮液ポンプ２１が所定時間作動する。第１の濃縮液ポンプ２１が作動すると、第１の沈降槽１１の底部から、沈降した固形物を含有する第１の処理水が第１の濃縮液Ｓ１として配管５３に流れ込む。第１の濃縮液Ｓ１は、第１の濃縮液ポンプ２１で加圧され、脱水機３０のろ室３３（図３参照）に圧入される。ろ室３３に圧入された第１の濃縮液Ｓ１は、固形物がろ過膜３１に捕捉され、固形物を含まないろ液Ｌ１がろ過膜３１を通過し、ろ液管３５（図３参照）に流れる。このようにして固形物がろ過される（Ｓｔ１６）。
【００４７】
図５にろ過膜３１上にコーティング３６が形成された脱水機３０の斜視図を示す。固形物には粒径が大きいＳＳが含まれているので、図５に示すようにろ過膜３１上にＳＳを含む固形物が堆積する。これをコーティング３６とする。堆積したＳＳを含む固形物によって、小さな粒子からなる凝集物である固形物がろ過される。すなわち、ＳＳを含む固形物がろ過膜としての機能を果たすことになる。ろ過膜３１上にＳＳを含む固形物が堆積して形成されたコーティング３６により、小さな粒子からなる凝集物である固形物は捕捉されて、ろ過膜３１に到達しにくいので、小さな粒子からなる凝集物である固形物によるろ過膜３１の目詰まりも防止される。なお、ろ過膜３１としては、ポリプロピレン製の厚さ１．８ｍｍ、通気度１，０００ｃｍ３／ｃｍ２・分程度のフィルターが好適に用いられる。
【００４８】
所定時間作動すると、制御装置４０からの信号ｉ１により、第１の濃縮液ポンプ２１は停止する。ここで、所定時間とは、ろ過膜３１上に固形物が大量に堆積する時間をいう。時間を基準とせず、ろ室３３（図３参照）に送られる第１の濃縮液Ｓ１の圧力を基準として、第１の濃縮液ポンプ２１を停止してもよい。第１の濃縮液ポンプ２１を停止した後、脱水機３０は、固形物がろ過膜３１上に堆積したまま（コーティング３６が形成された状態）にされる。ここまでが、第一段処理工程（Ｓｔ１１〜Ｓｔ１６）である。
【００４９】
脱水機３０から取り出されたろ液Ｌ１が配管５４に流れるように、制御装置４０からの信号ｉ３によりろ液管３５の流路が切り替えられている。配管５４には、前述のとおりに第１の沈降槽１１からの配管５２が接続し、ろ液Ｌ１に第１の沈降槽１１の上澄み液Ｔ１が加わり、合流液Ｇとなる。上澄み液Ｔ１は連続的に流れるが、脱水機３０からのろ液Ｌ１は間歇的に流れるので、合流液Ｇの流量は変化することになる。そこで、クッション槽８１に合流液Ｇを貯留し、下流側に送る流量を安定させる。クッション槽８１からは、クッション槽ポンプ８２により定量的に合流液Ｇが送出される。合流液Ｇには、第２消石灰注入装置６６から消石灰スラリーＭ２が添加される（Ｓｔ２１）。消石灰スラリーＭ２が添加されることにより、合流液ＧのｐＨは８以上１０以下に調整される。ｐＨは、好ましくは８．５以上９．５以下に調整される。このように、第一段処理工程の第１の処理水Ｅ１と異なる範囲のｐＨに調整することにより、第一段処理工程では析出せず、分離されなかった重金属類および無機フッ素化合物を析出し、除去することができる。特に第一段処理工程では、濃縮排水Ｄ１に消石灰スラリーＭ１を添加することにより第１の処理水Ｅ１のｐＨを８．５前後とするので、鉛を析出し除去するのに好適であり、第二段処理工程では、合流液Ｇに消石灰スラリーＭ２を添加することにより第２の処理水Ｅ２のｐＨを９前後とするので、カドミウムやフッ素化合物を除去するのに好適である。このように、第一段処理工程における第１の処理水Ｅ１のｐＨを、第二段処理工程における第２の処理水Ｅ２のｐＨよりも小さくすることが好ましい。
【００５０】
以降、第一段処理工程と同様の工程により、第２キレート化剤注入装置６７からキレート化剤Ｎ２が添加され攪拌混合され（Ｓｔ２２）、第２無機凝集剤注入装置６８から塩化第二鉄Ｐ２が添加され攪拌混合され（Ｓｔ２３）、第２高分子凝集剤注入装置６９から高分子凝集剤Ｑ２が添加され攪拌混合される（Ｓｔ２４）。これらの薬剤の添加により凝集物である固形物が生成した第２の処理水Ｅ２は、第２の沈降槽１２へ送られ、凝集物である固形物が沈降する（Ｓｔ２５）。ただし、粒径の大きなＳＳは第一段処理工程で脱水機３０により分離され、ろ過膜３１に堆積しているので、第２の処理水Ｅ２には含まれておらず、第２の処理水Ｅ２には、消石灰、重金属類、フッ素および添加した薬剤などから生成した凝集物である固形物が含まれている。これらの固形物は、無機凝集剤としての塩化第二鉄や高分子凝集剤により凝集されてはいるが、ＳＳが含まれていないので粒径の小さい粒子の凝集物である固形物が主体となる。なお、高分子凝集剤Ｑ２を添加し攪拌混合するまで（Ｓｔ２１〜Ｓｔ２４）が第２の処理水Ｅ２を作る工程である。
【００５１】
制御装置４０からの信号ｉ２により、第２の濃縮液ポンプ２２が作動する。第２の濃縮液ポンプ２２が作動することにより、固形物が沈降することにより濃縮された第２の濃縮液Ｓ２が第２の沈降槽１２の底から配管５６に吸い込まれる。第２の濃縮液Ｓ２は、第２の濃縮液ポンプ２２で加圧され、脱水機３０のろ室３３（図３参照）に圧入される。ろ室３３に圧入された第２の濃縮液Ｓ２は、固形物がろ過膜３１あるいはその上に形成されたコーティング３６（図５参照）に捕捉され、固形物を含まないろ液Ｌ２がろ過膜３１を通過し、ろ液管３５（図３参照）に流れる（Ｓｔ２６）。ここで、第一段処理工程において、粒径の大きなＳＳなどの固形物を大量に含む凝集物である固形物によりろ過膜３１上にコーティング３６が形成されているので、第２の濃縮液Ｓ２中の小さな粒子からなる凝集物である固形物は、主にコーティング３６により捕捉される。そのために、第２の処理水Ｅ２中の小さな粒子からなる凝集物である固形物が分離されることに加え、ろ過膜３１の目詰まりが防止される。
【００５２】
所定時間作動すると、制御装置４０からの信号ｉ２により、第２の濃縮液ポンプ２２は停止する。ここで、所定時間とは、脱水機３０でろ過ができなくなるほどに固形物がろ過膜３１上に堆積する時間、あるいは、第一段処理工程でろ過した第１の濃縮液Ｓ１と同量の第２の濃縮液Ｓ２をろ過する時間である。時間を基準とせず、ろ室３３（図３参照）に送られる第２の濃縮液Ｓ２の圧力を基準として、第２の濃縮液ポンプ２２を停止してもよい。
【００５３】
第２の濃縮液ポンプ２２を作動して第２の濃縮液Ｓ２を脱水機３０に送っているときには、脱水機３０から取り出されたろ液Ｌ２は、制御装置４０からの信号ｉ３により切り替えられ、配管５７に流れる。配管５７には、前述のとおりに第２の沈降槽１２からの配管５５が接続し、ろ液Ｌ２に第２の沈降槽１２の上澄み液Ｔ２が加わる。このろ液Ｌ２と上澄み液Ｔ２は、無機フッ素化合物も重金属類も充分に除去されているので、中和して放流される（Ｓｔ２８）。
【００５４】
第２の濃縮液ポンプ２２を停止すると、制御装置４０からの信号ｉ３により、図３（ｂ）に示すように脱水機３０に加圧空気ａを注入して、ろ過膜３１上に堆積した固形物を更に圧搾脱水する。その後、図３（ｃ）に示すようにろ板３２を開き、圧搾脱水された固形物である脱水ケーキＣを取り除く。取り除かれた脱水ケーキＣは系外へ搬送され、廃棄される（Ｓｔ２７）。脱水ケーキＣを取り除いた後に、図３（ｄ）に示すように洗浄水ｗでろ過膜３１を洗浄する。ろ過膜３１を洗浄したならば、ろ板３２を閉じて、ろ過膜３１でろ室３３を形成する。これまで（Ｓｔ２１〜Ｓｔ２８）が、第二段処理工程である。
【００５５】
排水処理装置１では、２段の処理工程（第一段処理工程と第二段処理工程）を備えるので、各段の処理工程でのｐＨを変えることにより、無機フッ素化合物、各種の重金属類を析出させて除去することができ、処理された排水（ろ液Ｌ２と上澄み液Ｔ２）は、無機フッ素化合物および重金属類が充分に低濃度まで除去されたものとなる。また、第一段処理工程で脱水機３０のろ過膜３１に粒径の大きなＳＳなどを大量に含むコーティング３６（図５参照）を形成し、第二段処理工程でそのコーティング３６を用いてろ過するので、フッ素あるいは重金属類を主体とする小さな粒子からなる凝集物である固形物を分離することができ、更に、ろ過膜３１の目詰まりを防止することができる。
【００５６】
また、第一段処理工程の運転と、第二段処理工程の運転とを、制御装置４０を用いて制御するので、誤動作がなく、かつ、適切なタイミングで運転の切り替えが行われる。すなわち、制御装置４０は次の運転を制御する。なお、以下の説明では、図３を参照する。先ず脱水機３０のろ板３２を閉じ、ろ室３３を形成し、また、ろ液管３５を配管５４との接続に切り替える。その状態で、第１の濃縮液ポンプ２１を作動する。所定時間経過後、第１の濃縮液ポンプ２１を停止する。次に、ろ液管３５を配管５７との接続に切り替え、第２の濃縮液ポンプ２２を作動する。所定時間経過後、第２の濃縮液ポンプ２２を停止する。続いて、加圧空気ａを脱水機３０に注入し、ろ板３２を開いて脱水ケーキＣを取り出し、洗浄水ｗを注入してろ過膜３１を洗浄する。
【００５７】
なお、これまでは、第一段処理工程と第二段処理工程の２段の処理を行う排水処理方法および排水処理装置１について説明したが、処理工程は、３段以上の多段であってもよく、その場合には、第一段処理工程で、脱水機３０のろ過膜３１に形成されたコーティング３６（図５参照）を第三段以降のろ過工程においても用いる。ろ過膜３１にコーティング３６が形成されていることにより、後段の処理工程での小さな粒子からなる凝集物である固形物がコーティング３６に捕捉され、分離され、また、ろ過膜の目詰まりが防止されるからである。また、各段の処理工程で、ｐＨを変えることにより、析出しにくかった重金属類あるいは無機フッ素化合物を析出させることができ、より低濃度まで除去することができる。
【実施例１】
【００５８】
排水処理装置１を用いて、排水を処理し、その処理液中に残留する重金属およびフッ素の量を測定した。排水中の元素およびｐＨの測定方法および測定装置を、図６にまとめて示す。焼却炉の処理水を排水として用い、未処理の排水（原水）、第一段処理工程による処理水および第二段処理工程による処理水に含まれる元素を測定した結果を図７に示す。なお、ここでいう原水とは、受入沈降槽１０（図１参照）で沈降した濃縮排水Ｄ１（図１参照）を指す。図７には、薬剤添加量を僅かに変えた２回（実験Ｎｏ．１および２）の測定結果を示す。また、図７中、第二段処理後の除去率は、原水からの除去率を表す。
【００５９】
実験Ｎｏ．１において、原水に含まれるＳＳの濃度Ｓとアルカリ土類金属水酸化物および凝集剤の処理により生成した固形物の総量の濃度Ｆとを測定し、その比Ｓ／（Ｆ−Ｓ）を調べた。原水中に含まれるＳＳの濃度（Ｓ）は８３７０ｍｇ／リットルであり、第１処理工程による処理水に含まれる固形物の総量の濃度（Ｆ）は２２５００ｍｇ／リットルであった。これより、Ｓ／（Ｆ−Ｓ）は、０．５９となった。
【００６０】
図７からも明らかなように、いずれの測定においても、２段処理をすることにより、カドミウム、鉛、水銀、フッ素のいずれも除去率は９５％以上であり、充分に低濃度まで除去されていることが確認された。なお、第一段処理工程による処理水では、カドミウムの除去率が６７％、フッ素の除去率が６１％に留まるケースが見られた。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施の形態である排水処理装置を説明するブロック図である。
【図２】第１の沈降槽および第２の沈降槽の構造を説明する模式的断面図である。
【図３】フィルタープレス型脱水機を説明する斜視図である。図３（ａ）は、ろ室が形成され、第１または第２の濃縮液が圧入されるフィルタープレス型脱水機を示す。図３（ｂ）は、第２の濃縮液の圧入後、空気で固形物を圧搾するフィルタープレス型脱水機を示す。図３（ｃ）は、ろ板を開き、脱水ケーキを取り除くフィルタープレス型脱水機を示す。図３（ｄ）は、洗浄液でろ過膜を洗浄するフィルタープレス型脱水機を示す。
【図４】排水処理装置１における排水の処理の手順を説明するフローチャートである。
【図５】脱水機のろ過膜上に形成されるコーティングを説明する斜視図である。
【図６】排水中の元素およびｐＨの分析方法および分析装置をまとめて示す図である。
【図７】本発明に係る処理方法で処理した排水に添加した薬剤と、処理水に含まれる元素の測定結果をまとめて示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  排水処理装置
１０  受入沈降槽
１１  第１の沈降槽
１２  第２の沈降槽
１３、１３’  第１の容器、第２の容器
１４、１４’  第１の排水導入筒、第２の排水導入筒
１５、１５’  第１の回転軸、第２の回転軸
１６、１６’  第１の掻き取り羽根、第２の掻き取り羽根
１９、１９’  底面
２０  濃縮排水ポンプ
２１  第１の濃縮液ポンプ
２２  第２の濃縮液ポンプ
３０  脱水機
３１  ろ過膜
３２  ろ板
３３  ろ室
３４  給液口
３５  ろ液管
３６  コーティング
４０  制御装置
５０、５２、５３、５５〜５７  配管
５１  配管（第１の排水導入管）
５４  配管（第２の排水導入管）
６１  第１消石灰注入装置（第１の薬注装置）
６２  第１キレート化剤注入装置（第１の薬注装置）
６３  第１無機凝集剤注入装置（第１の薬注装置）
６４  第１高分子凝集剤注入装置（第１の薬注装置）
６６  第２消石灰注入装置（第２の薬注装置）
６７  第２キレート化剤注入装置（第２の薬注装置）
６８  第２無機凝集剤注入装置（第２の薬注装置）
６９  第２高分子凝集剤注入装置（第２の薬注装置）
７１  第１消石灰攪拌槽
７２  第１キレート化剤攪拌槽
７３  第１無機凝集剤攪拌槽
７４  第１高分子凝集剤攪拌槽
７６  第２消石灰攪拌槽
７７  第２キレート化剤攪拌槽
７８  第２無機凝集剤攪拌槽
７９  第２高分子凝集剤攪拌槽
８１  クッション槽
８２  クッション槽ポンプ
Ｃ  脱水ケーキ
Ｄ０  排水
Ｄ１  濃縮排水
Ｅ１  第１の処理水（第１の混合液）
Ｅ２  第２の処理水（第２の混合液）
Ｆ  第１の処理水中の固形物濃度（ｍｇ／リットル）
Ｇ  合流液
ｉ１〜３  制御装置からの信号
Ｌ  （第１のまたは第２の沈降槽の）液面
Ｌ１、Ｌ２  ろ液
Ｍ１、Ｍ２  消石灰スラリー（アルカリ土類金属水酸化物）
Ｎ１、Ｎ２  キレート化剤（凝集剤）
Ｐ１、Ｐ２  塩化第二鉄（無機凝集剤）
Ｑ１、Ｑ２  高分子凝集剤
Ｓ  濃縮排水のＳＳ濃度（ｍｇ／リットル）
Ｓ１  第１の濃縮液
Ｓ２  第２の濃縮液
ＳＤ  沈降物上面
Ｔ０〜Ｔ２  上澄み液
【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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