(57)【要約】【課題】本発明は、処理後の排水中のトリハロメタンの量を基準値以下の極めて低い値に抑制することができることを課題とする。【解決手段】廃水貯槽タンク１と、この廃水貯槽タンクの下流側に配置され，該廃水貯槽タンクと配管を介して接続された酸化反応槽２と、この酸化反応槽の下流側に配置され，該酸化反応層と配管を介して接続された還元反応槽３と、前記酸化反応槽に夫々個別に接続された酸化剤貯蔵タンク４及びアルカリ貯蔵タンク５と、前記還元反応槽の下流側に配置され，該還元反応槽と配管を介して接続された還元剤貯蔵タンク６とを具備したアンモニア性窒素含有廃水の処理装置において、前記還元反応槽の下流側に配置され，該還元反応槽と配管を介して接続された空気攪拌槽３１と、この空気攪拌槽の排水中に空気を供給する空気供給機構とを具備することを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃水貯槽タンクと、この廃水貯槽タンクの下流側に配置され，該廃水貯槽タンクと配管を介して接続された酸化反応槽と、この酸化反応槽の下流側に配置され，該酸化反応層と配管を介して接続された還元反応槽と、前記酸化反応槽に夫々個別に接続された酸化剤貯蔵タンク及びアルカリ貯蔵タンクと、前記還元反応槽の下流側に配置され，該還元反応槽と配管を介して接続された還元剤貯蔵タンクとを具備したアンモニア性窒素含有廃水の処理装置において、
前記還元反応槽の下流側に配置され，該還元反応槽と配管を介して接続された空気攪拌槽と、この空気攪拌槽の廃水中に空気を供給する空気供給機構とを具備することを特徴とするアンモニア性窒素含有廃水の処理装置。
【請求項２】
前記空気攪拌槽を密閉構造とするとともに、密閉構造内の大気を洗浄するための排ガス洗浄装置を備えることを特徴とする請求項１記載のアンモニア性窒素含有廃水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアンモニア性窒素含有廃水の処理装置に係り、特に不連続点塩素注入法を利用した処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒素を含有する廃水の処理方法としては、一般的に生物的処理方法、不連続点塩素注入法、アンモニアストリッピング法、湿式触媒酸化法、イオン交換法、電気分解法等多様な処理方法がある。日本国内では、処理の実績・適用窒素形態の多様さ等の理由で生物的処理方法が使用される例が多い。一方で生物的処理方法には、広い設置スペースと処理水の品質が微生物の維持管理に大きく影響される欠点がある。
【０００３】
そこで、アンモニア性窒素に限定すれば、不連続点塩素注入法等の化学処理方式も処理安定性や設備維持管理の面でメリットも考えられる。一般的な不連続点塩素注入法を利用した装置構成例を図２に示す。この装置は、廃水貯槽タンク１と、酸化反応槽２と、還元反応槽３と、酸化剤貯蔵タンク４と、アルカリ剤貯蔵タンク５と、還元剤貯蔵タンク６とを備えている。
【０００４】
前記廃水貯槽タンク１には、前工程（図示せず）と接続する配管７が設置され、該配管７の途中にはポンプ７ａが設置されている。前記酸化反応槽２は前記廃水貯槽タンク１の下流側に配置され、両者は途中にポンプ８ａを設置した配管８により接続されている。前記還元反応槽３は前記酸化反応槽２の下流側に配置され、両者は途中にポンプ９ａを設置した配管９により接続されている。前記還元反応槽３には、後工程（図示せず）と接続する配管１０が接続され、該配管１０の途中にはポンプ１０ａが設置されている。
【０００５】
前記酸化剤貯蔵タンク４は、途中にポンプ１１ａを設置した配管１１を介して前記酸化反応槽２に接続されている。前記ポンプ８ａ，１１ａには、これらのポンプを制御するための電装システム１２が電気的に接続されている。また、前記酸化剤貯蔵タンク４は、途中にポンプ１３ａを設置した配管１３を介して前記酸化反応槽２に接続されている。前記ポンプ１３ａには、該ポンプ１３ａを制御するための電装システム１４が電気的に接続されている。前記酸化反応槽２には水素イオン濃度を測定するためのｐＨ計１５が配置され、このｐＨ計１５と前記電装システム１４とは電気的に接続されている。そして、ｐＨ計１５の水素イオン濃度に応じたアルカリ剤を投入するため、電装システム１４によりポンプ１３ａは制御される。
【０００６】
前記酸化反応槽２の底部には、反応促進を目的として攪拌機１６が配置されている。前記還元剤貯蔵タンク６には還元反応槽３と接続する配管１７が設置され、且つ配管１７の途中にはポンプ１７ａが設置される。前記還元反応槽３の底部には、反応促進を目的として攪拌機１８が配置されている。前記還元反応槽３には、酸化電位を測定するためのＯＲＰ計１９が配置されている。前記ポンプ１７ａ，ＯＲＰ計１９には電装システム２０が電気的に接続され、ＯＲＰ計１９の酸化電位に応じた還元剤を投入するため、電装システム２０によりポンプ１７ａは制御される。
【０００７】
こうした構成の装置では、次のようにして廃水処理が行われる。  
まず、ポンプ７ａにより、前工程（図示せず）より排出された廃水が廃水貯槽タンク１に一時的貯蔵される。次に、この廃水は、ポンプ８ａにより酸化反応槽２に送水されるが、同時にポンプ１１ａにより酸化剤が適量投入される。一方で、ポンプ１３ａが動作し、ｐＨ計１５により測定された水素イオン濃度に応じた量のアルカリ剤が投入され、常に中性を保つようにする。この理由としては、本装置では酸化剤に塩素系酸化剤を選択しているため、酸性雰囲気での使用は有害な塩素ガスが出て危険だからである。
【０００８】
次に、このように酸化剤及びアルカリ剤により処理された排水は、ポンプ９ａにより還元反応槽３に送水される。ここで、ＯＲＰ計１９により測定された酸化電位に応じた量の還元剤がポンプ１７ａにより投入され、酸化電位を低下させる。このようにして処理された排水は、ポンプ１０ａにより後工程（図示せず）に送水される。ここで、酸化剤としては一般的に次亜塩素酸ナトリウムが多用されるが、まれに次亜塩素酸カルシウムやトリクロロイソシアヌール酸等も使用されることもある。また、還元剤としては、亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸ナトリウム・チオ硫酸ナトリウム等が一般的に使用されている。
【０００９】
従来、工場廃水や、し尿処理場、下水処理場に集められる生活廃水等の各種廃水を処理する技術としては下記特許文献１が知られ、水に含まれる有利塩素とトリハロメタンを効果的に除去する技術としては下記特許文献２が知られている。
【特許文献１】特開平１０−３０５２７３
【特許文献２】特開平４−３６３１９０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、不連続点塩素注入法を排水処理方法として選択した場合、一般的に以下に示す３つの欠点が考えられる。  
第１に、使用薬品コストが比較的高いことが挙げられる。これは、アンモニア性窒素１ｇに対して７．６ｇの塩素が必要な計算となり、薬品使用量の多さがコスト増につながっている。
【００１１】
第２に、塩素注入後の排水の残留塩素及び酸化電位が高くなってしまうことが挙げられる。これは、窒素と塩素の反応形態による。一般的に、塩素投入初期において窒素はクロラミン類に化学変化するだけなので、窒素ガスまで反応させるためには、どうしても過剰に投入しなければならない。しかし、この過剰投入により排水の残留塩素及び酸化電位が高くなってしまう。この問題については、図２中に示す還元剤投入により解決する手法が一般的にとられており、現在大きな問題には至っていない。
【００１２】
第３に、塩素注入において、微量ながら有機塩素化合物を副生してしまう問題がある。これは、排水中の有機物と塩素が化学変化を起こして副生するものである。廃水処理工程においては、特にクロロホルムが最も生じやすい。例えば純水に塩素を注入しても微量のクロロホルムを生じることがある。
【００１３】
図３に一般的な排水のトリハロメタンのクロマトグラフ、図４に一般的な排水に次亜塩素酸ナトリウムを添加した場合に発生するトリハロメタンのクロマトグラフ、図５に一般的な純水に次亜塩素酸ナトリウムを添加した場合に発生するトリハロメタンのクロマトグラフを示す。  
図５より、たとえ純水であっても微量のクロロホルムを生じてしまうことが分かる。トリハロメタンは発ガン性が確認されたことによって、水質基準が定められた初めての有害化学物質で、その値は０．１ｍｇ／Ｌ以下となっている。排水によっては、塩素注入により０．１ｍｇ／Ｌ以上のトリハロメタンを発生する可能性があり、その対策は水質管理上極めて重要である。
【００１４】
本発明はこうした事情を考慮してなされたもので、処理後の排水中のトリハロメタンの量を基準値以下の極めて低い値に抑制することができるアンモニア性窒素含有廃水の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】
【００１５】
（１）本発明は、廃水貯槽タンクと、この廃水貯槽タンクの下流側に配置され，該廃水貯槽タンクと配管を介して接続された酸化反応槽と、この酸化反応槽の下流側に配置され，該酸化反応層と配管を介して接続された還元反応槽と、前記酸化反応槽に夫々個別に接続された酸化剤貯蔵タンク及びアルカリ貯蔵タンクと、前記還元反応槽の下流側に配置され，該還元反応槽と配管を介して接続された還元剤貯蔵タンクとを具備したアンモニア性窒素含有廃水の処理装置において、前記還元反応槽の下流側に配置され，該還元反応槽と配管を介して接続された空気攪拌槽と、この空気攪拌槽の廃水中に空気を供給する空気供給機構とを具備することを特徴とするアンモニア性窒素含有廃水の処理装置である。
【００１６】
（２）また、本発明は、前記空気攪拌槽を密閉構造とするとともに、密閉構造内の大気を洗浄するための排ガス洗浄装置を備えることを特徴とする上記（１）記載のアンモニア性窒素含有廃水の処理装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、処理後の排水中のトリハロメタンの量を基準値（０．１ｍｇ／Ｌ）以下の極めて低い値に抑制することができる。また、本発明において、空気攪拌槽を密閉構造とすれば、揮発するトリハロメタンをも回収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明の具体的な実施例について図1を参照して説明する。  
（実施例１）  
図１を参照する。但し、図２と同部材は同符番を付して説明する。なお、図１の二点鎖線内は図１と同じ構成である。また、図１と同部材は説明を省略してある。
【００１９】
図中の符番３１は、還元反応槽３の下流側に配置された空気攪拌槽を示す。前記還元反応槽３と空気攪拌槽３１とは、途中にポンプ１０ａを設置した配管１０により接続されている。前記空気攪拌槽３１には、後工程（図示せず）と接続する配管３２が接続され、該配管３２の途中にはポンプ３２ａが設置されている。また、前記空気攪拌槽３１の底部には、エアレーション装置３３及び配管３４を介して接続された散気管３５が配置されている。前記エアレーション装置３３、配管３４及び散気管３５により空気供給機構が構成されている。前記エアレーション装置としては、例えばブロア、コンプレッサが挙げられる。また、前記散気管の代わりに、例えば多孔質板等のように別な空気噴出部材を用いても良い。前記空気供給機構により、空気攪拌槽３１中の排水（処理水）３６中に空気３７が供給され、処理水の曝気が可能になる。
【００２０】
上記実施例１に係るアンモニア性窒素含有廃水の処理装置は、廃水貯槽タンク１と、この廃水貯槽タンク１の下流側に順次配置された，酸化反応槽２、還元反応槽３と、前記酸化反応槽３に夫々個別に接続された酸化剤貯蔵タンク４及びアルカリ貯蔵タンク５と、前記還元反応槽３と接続された還元剤貯蔵タンク６と、前記還元反応槽３の下流側に配置された空気攪拌槽３１と、この空気攪拌槽３１の処理水を曝気させるエアレーション装置３３等を有した空気供給機構とを備えた構成となっている。
【００２１】
こうした処理装置では、次のようにして廃水処理が行われる。  
（１）まず、ポンプ７ａにより、前工程（図示せず）より排出された廃水が廃水貯槽タンク１に一時的貯蔵される。次に、この廃水は、ポンプ８ａにより酸化反応槽２に送水されるが、同時にポンプ１１ａにより酸化剤が適量投入される。一方で、ポンプ１３ａが動作し、ｐＨ計１５により測定された水素イオン濃度に応じた量のアルカリ剤が投入され、常に中性を保つようにする。この理由としては、従来技術の欄で既述した通りである。
【００２２】
（２）次に、酸化還元反応槽２で処理された排水は、ポンプ９ａにより還元反応槽３に送水される。ここで、ＯＲＰ計１９により測定された酸化電位に応じた量の還元剤がポンプ１７ａにより投入され、酸化電位を低下させる。このようにして処理された排水は、ポンプ１０ａにより空気攪拌槽３１に送水される。ここで、酸化剤及び還元剤の具体例は、従来技術の欄で述べた材料と同じである。
【００２３】
（３）ポンプ１０ａにより空気攪拌槽３１に送水された排水は、エアレーション装置３３から散気管３５に送られる空気により攪拌される。この攪拌により、排水中の有機塩素化合物は大気中へ揮散し、処理水中の有機塩素化合物の濃度は略ゼロとなる。このようにして処理された処理水は、ポンプ２８ａにより後工程（図示せず）に送水される。
【００２４】
前記攪拌による効果は、図６に示すとおりである。図６より、処理水中に含有しているクロロホルムは、当初３０００ｐｐｂという比較的高めの濃度であるが、数分のエアレーションにより０ｐｐｂまで除去可能であることが明らかである。このように、攪拌により、トリハロメタンの1つであるクロロホルムを処理水中から減少させることができる。
【００２５】
上記実施例１では、図１に示すように還元反応槽３の下流側に空気攪拌槽３１を備え、この空気攪拌槽３１中の処理水にエアレーション装置３３等により処理水の曝気か可能であるので、トリハロメタンの一つであるクロロホルムが処理水中に残存することを回避できる。
【００２６】
（実施例２）  
図７を参照する。本実施例２は、実施例１ではエアレーション装置による攪拌効果により大気中に発ガン性物質であるトリハロメタンが揮散するので、これを防止するための装置について発案したものである。  
図中の符番４１は、前記空気攪拌槽３１を密閉する箱型の密閉構造体を示す。この密閉構造体４１には、配管４２を介して排ガス洗浄装置４３が接続されている。
【００２７】
実施例２の処理装置は、図１に開示された廃水貯槽タンク１、酸化反応槽２、還元反応槽３、酸化剤貯蔵タンク４、アルカリ貯蔵タンク５、還元剤貯蔵タンク６、空気攪拌槽３１、エアレーション装置３３等の構成要件の他、さらに空気攪拌槽３１を密閉する密閉構造体４１及び排ガス洗浄装置４３を備えた構成になっているので、密閉構造体４１内の大気を排ガス洗浄装置４３に導入することができ、トリハロメタンが大気中に揮散するのを回避できる。
【００２８】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例１によるアンモニア性窒素含有廃水の処理装置の説明図。
【図２】従来のアンモニア性窒素含有廃水の処理装置の説明図。
【図３】一般的な廃水のトリハロメタン濃度を表すクロマトグラフ。
【図４】一般的な廃水に次亜塩素酸ナトリウムを添加した場合のトリハロメタン濃度を表すクロマトグラフ
【図５】純水に次亜塩素酸ナトリウムを添加した場合のトリハロメタン濃度を表すクロマトグラフ。
【図６】本発明の実施例１による処理装置を用いた場合のクロロホルムの濃度と経過時間との関係を示す特性図。
【図７】本発明の実施例２によるアンモニア性窒素含有廃水の処理装置の要部を示す説明図。
【符号の説明】
【００３０】
１…廃水貯槽タンク、２…酸化反応槽、３…還元反応槽、４…酸化剤貯蔵タンク、５…アルカリ貯蔵タンク、６…還元剤貯蔵タンク、７，８，９，１０，１１，１３，１７，３２，３４，４２…配管、７ａ，８ａ，９ａ，１０ａ，１１ａ，１３ａ，１７ａ，３２ａ，３４ａ，４２ａ…ポンプ、１２，１４，２０…電装システム、１５…ｐＨ計、１６，１８…攪拌機、３１…空気攪拌槽、３３…エアレーション装置、３５…散気管、３６…排水（処理水）、４１…密閉構造体、４３…排ガス洗浄装置。
【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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