(57)【要約】【課題】本発明の課題は、処理の過程で臭気を発する硫黄化合物が発生する被処理水を処理する際に、水質悪化を未然に防ぎ、安定した処理を可能とするための水処理装置及び水処理方法を提供することである。【解決手段】上記課題を解決するために、処理の過程で臭気を発する硫黄化合物が発生する被処理水の処理において、硫黄化合物を検出する臭気測定部と、被処理水の処理速度を制御する制御部とを備え、制御部は、臭気測定部で得られた値が増加傾向にある場合に、被処理水の処理速度の低下あるいは処理停止を行うことを特徴とする水処理装置及び水処理方法を提供する。臭気測定部での測定により、中間生成物である硫黄化合物の蓄積状態を判断し、制御部によって被処理水の処理速度の低下あるいは処理停止を行うことで、中間生成物の生成及び蓄積を抑えることができる。これにより、処理系全体として安定した処理が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理の過程で臭気を発する硫黄化合物が発生する被処理水を処理する水処理装置であって、
硫黄化合物を検出する臭気測定部と、
被処理水の処理速度を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記臭気測定部で得られた値が増加傾向にある場合に、被処理水の処理速度の低下あるいは処理停止を行うことを特徴とする、水処理装置。
【請求項２】
前記制御部は、被処理水の処理速度の低下あるいは処理停止を解除する制御を行うことを特徴とする、請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
処理の過程で臭気を発する硫黄化合物が発生する被処理水を処理する水処理方法であって、
硫黄化合物を検出する臭気測定工程と、
被処理水の処理速度を制御する制御工程と、を備え、
前記臭気測定工程で得られた値が増加傾向にある場合に、前記制御工程において被処理水の処理速度の低下あるいは処理停止を行うことを特徴とする、水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理装置及び水処理方法に関するものである。詳しくは、本発明は、処理の過程で臭気を発する硫黄化合物が発生する被処理水を処理する水処理装置及び水処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ジメチルスルホキシド（以下、ＤＭＳＯという）は、溶剤としての機能が高く、半導体や液晶パネルの製造における洗浄や、化学繊維の紡糸など、さまざまな工業分野で利用されており、最終的に工業排水として排出されている。
ＤＭＳＯ含有排水の処理としては、焼却処分や蒸留による回収などが行われていたが、処理費用が高額となることや大気汚染の要因となることなど問題も多く、有効な処理方法とは言えない。一方で、ＤＭＳＯ含有排水の処理として、微生物を用いた活性汚泥法による処理方法が検討されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ＤＭＳＯ含有排水の処理として、ＤＭＳＯで馴養した微生物をゲル内に包括固定したものを用い、曝気による好気性条件下で処理することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−０３１９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のように、好気性条件下で生物処理によりＤＭＳＯの処理を行う場合、複数の分解反応を経て、無機化されることが知られている。ただし、何らかの理由で、いずれかの分解反応の反応速度が低下すると、ＤＭＳＯの生分解反応の中間生成物である硫化メチル（以下、ＤＭＳという）やメチルメルカプタン（以下、ＭＭという）が蓄積し、曝気槽内で強い臭気を発生するという問題がある。
また、臭気発生と処理水の水質悪化は連動することから、臭気を発生させずに安定したＤＭＳＯ含有排水の処理を行うことが求められている。
【０００６】
例えば、曝気槽内でＤＭＳが一旦蓄積すると、ＤＭＳＯからＤＭＳへの分解反応が抑制され、未処理のＤＭＳＯが処理水内に流出してしまう。しかし、ＤＭＳＯから生成されるＤＭＳが減少することで、再びＤＭＳＯの分解反応が進行し、処理水の水質は改善される。このようにＤＭＳＯの処理においては、周期的に水質悪化が起こることがあり、水質悪化の要因であるＤＭＳの蓄積を起こさないように処理を行うことが求められる。
ＤＭＳの蓄積による曝気槽の臭気を人間の嗅覚によって感知することは可能である。しかしながら、この時点ではすでに多量のＤＭＳの蓄積が生じており、結果として水質悪化に至ってしまう。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、ＤＭＳＯのように処理の過程で臭気を発する硫黄化合物が発生する被処理水を処理する際に、水質悪化を未然に防ぎ、安定した処理を可能とするための水処理装置及び水処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記の課題について鋭意検討した結果、処理の過程で臭気を発する硫黄化合物が発生する被処理水を処理する際に、臭気測定器により臭気濃度を測定し、この測定した臭気濃度が増加傾向にある場合に、被処理水の処理速度を制御することで、臭気を発する中間生成物の発生を抑え、安定した処理が可能となることを見出した。
すなわち、本発明は、以下の水処理装置、水処理システム及び水処理方法である。
【０００９】
上記課題を解決するための本発明の水処理装置は、処理の過程で臭気を発する硫黄化合物が発生する被処理水を処理する水処理装置であって、硫黄化合物を検出する臭気測定部と、被処理水の処理速度を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記臭気測定部で得られた値が増加傾向にある場合に、被処理水の処理速度の低下あるいは処理停止を行うことを特徴とする。
【００１０】
この水処理装置によれば、臭気測定部によって測定される値の増減傾向を見ることで、処理反応の進行状態を判断することができる。ここで、臭気測定部で得られる値が増加傾向にある場合に、処理反応が完全に進行せず、中間生成物である硫黄化合物の蓄積が起こっているものと判断し、制御部によって被処理水の処理速度の低下あるいは処理停止を行うことで、中間生成物の生成及び蓄積を抑えることができる。これにより、処理系全体として安定した処理が可能となる。
【００１１】
更に、本発明の水処理システムの一実施態様としては、制御部は、被処理水の処理速度の低下あるいは処理停止を解除する制御を行うことを特徴とする。
この特徴によれば、被処理水の処理速度の低下あるいは処理停止を行うことで、中間生成物の生成及び蓄積が所定量以下に抑えられた後、再び制御部によって被処理水の処理速度の低下あるいは処理停止を解除することで、処理効率を回復させることができる。
【００１２】
また、本発明の水処理方法は、処理の過程で臭気を発する硫黄化合物が発生する被処理水を処理する水処理方法であって、硫黄化合物を検出する臭気測定工程と、被処理水の処理速度を制御する制御工程と、を備え、臭気測定工程で得られた値が増加傾向にある場合に、制御工程において被処理水の処理速度の低下あるいは処理停止を行うことを特徴とする。
この水処理方法によれば、臭気測定工程で検出された値が増加傾向にある場合、処理過程における中間生成物である硫黄化合物の蓄積が起こっているものと判断し、制御工程によって被処理水の処理速度の低下あるいは処理停止を行うことで中間生成物の生成及び蓄積を抑えることができる。これにより、処理水質の安定につながるという効果を奏する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、処理の過程で臭気を発する硫黄化合物が発生する被処理水を処理する際に、臭気測定器により臭気濃度を測定し、測定した臭気濃度が増加傾向にある場合に、被処理水の処理速度を制御することで、臭気を発する中間生成物の発生を抑え、水質悪化を未然に防ぎ、安定した処理を可能とするための水処理装置及び水処理方法を提供することができる。
また、本発明は、ＤＭＳＯ含有排水の生物処理のように、複数の分解工程を含む水処理に特に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態の水処理装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施態様の水処理装置における臭気測定部の測定結果のイメージ図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の水処理装置の制御フローを示す図である。
【図４】本発明の第２の実施態様の水処理装置における臭気測定部の測定結果のイメージ図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の水処理装置の制御フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の水処理装置は、処理の過程で臭気を発する硫黄化合物が発生する被処理水の生物処理に利用するためのものである。
【００１６】
本発明の水処理装置により処理する被処理水の種類は、処理の過程で臭気を発する硫黄化合物が発生する被処理水であれば特に制限されないが、特にＤＭＳＯ含有排水を対象とすることが好ましい。
以下、被処理水をＤＭＳＯ含有排水とした場合について説明する。
【００１７】
ＤＭＳＯ含有排水を微生物による生物処理に供すると、以下に示すような生分解反応が進行し、中間生成物としてＤＭＳやＭＭを経由し、硫化水素や硫酸にまで分解されることが知られている。
（ＣＨ３）２ＳＯ  →  （ＣＨ３）２Ｓ  →  ＣＨ３ＳＨ  →  Ｈ２Ｓ  →  Ｈ２ＳＯ４
（ＤＭＳＯ）        （ＤＭＳ）        （ＭＭ）  （硫化水素）   （硫酸）
【００１８】
ここで、ＤＭＳＯの生分解反応の中間生成物であるＤＭＳやＭＭは臭気物質であり、本発明における臭気測定対象である。
【００１９】
上記生分解反応において、ＤＭＳＯからＤＭＳへの分解速度より、ＤＭＳからＭＭへの分解速度が低いと考えられている。そのため、ＤＭＳＯを一定量で供給し続けると、ＤＭＳの分解反応が進行してＤＭＳが減少する量よりも、ＤＭＳが生成される量のほうが多くなるため、ＤＭＳの蓄積が起こる。その結果、ＤＭＳからＭＭへの分解反応が律速段階となり、ＤＭＳＯを供給し続けても、ＤＭＳＯからＤＭＳへの分解反応も進行しなくなり、処理水質の悪化につながってしまう。
【００２０】
本発明の水処理装置では、臭気物質であるＤＭＳあるいはＭＭの濃度を測定し、この測定値の増減傾向を見ることで、ＤＭＳＯの生分解反応の進行状態を判断することができる。ここで、得られた臭気物質の濃度の値が増加傾向にある場合に、ＤＭＳＯの生分解反応が完全に進行せず、中間生成物であるＤＭＳの蓄積が起こっているものと判断する。
このとき、水処理装置への被処理水の供給を低減あるいは停止するように制御することで、被処理水の処理速度（ＤＭＳＯからＤＭＳへの分解反応速度）の低下あるいは処理停止を行うことができ、ＤＭＳの生成及び蓄積を抑えることができる。これにより、安定したＤＭＳＯ含有排水の処理が可能となる。
【００２１】
以下に、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明の水処理方法については、以下の水処理装置の構成及び作動の説明に置き換えるものとする。また、この実施形態は、本発明を限定するものではない。
【００２２】
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態の水処理装置の構成を示す概略図である。
本実施形態の水処理装置１は、処理の過程で臭気を発する硫黄化合物が発生する被処理水Ｗを処理するものであり、図１に示すように、原水槽２と、生物処理槽３と、臭気測定部４と、制御部５と、ラインＬ１〜Ｌ４とを備えている。
【００２３】
原水槽２は、各種工場などから排出される被処理水Ｗを貯留するための槽であり、下流側のラインＬ２上に被処理水Ｗの供給量を制御する原水供給ポンプ２１を備える。
原水供給ポンプ２１は、後述する制御部５による駆動制御が可能となるように接続されており、制御部５からの信号により、生物処理槽３への被処理水Ｗの供給量を変化させるものである。
【００２４】
原水槽２１に貯留された被処理水Ｗは、原水供給ポンプ２１及びラインＬ２を介して生物処理槽３に供給される。
【００２５】
生物処理槽３は、好気性条件下で活性汚泥によって被処理水Ｗを処理するための槽であり、曝気槽３１及び曝気ブロワーＢを備える。
曝気ブロワーＢは、曝気槽３１内を好気性条件下とするためのものであれば、特に限定されない。例えば、複数のノズルと接続した散気装置としてもよく、１００μｍ以下の気泡であるマイクロバブルを供給するマイクロバブル供給装置であってもよい。特に、マイクロバブル供給装置を用いることで、生物処理槽３内の硫黄酸化菌を活性が高まるとともに、物理的酸化を促進することで短時間での処理が可能となる。これにより、生分解反応により生成する硫化水素なども効果的に処理することが可能となる。
なお、生物処理槽３としては、好気性処理槽として公知のものを用いることができる。例えば、処理対象に馴養させた微生物を活性汚泥中に添加するものであってもよく、曝気槽を複数設けるものとしてもよい。
また、生物処理槽３には、槽内の被処理水を撹拌するための撹拌装置やｐＨ調整剤などの薬剤を添加する薬剤添加装置など、付帯設備を設けるものとしてもよい。
【００２６】
生物処理槽３で処理された処理水Ｗ１は、ラインＬ３を通して排出される。
なお、生物処理槽３の後段には、固液分離設備などの他の水処理設備を設けることとしてもよい。固液分離設備としては、例えば、膜分離槽や凝集沈殿槽などが挙げられる。これにより、生物処理槽３において発生する余剰汚泥と処理水を分離処理することが可能となる。このとき、分離処理された余剰汚泥は生物処理槽３に返送するものとしてもよい。
また、生物処理槽３の後段に設けられる他の水処理設備については、固液分離設備に限定されない。例えば、被処理水Ｗ中に存在する処理対象物質を処理するための水処理設備を備えるものであってもよい。これにより、水処理装置全体の処理効率を向上させることが可能となる。
【００２７】
臭気測定部４は、生物処理槽３内で発生するガスＧ中に含まれる臭気物質（硫黄化合物）を測定するためのものであり、図１に示すように、臭気センサー４１を生物処理槽３に接続したラインＬ４上に設けるものである。また、図１に示すように、ラインＬ４には脱臭ファンＦを設け、生物処理槽３で発生するガスＧをラインＬ４に引き込むと同時に、ガスＧを処理して排出するものとしてもよい。
また、臭気測定部４はタイマーＴ１を備え、タイマーＴ１で設定された所定の時間（サンプリング間隔）ごとに臭気の測定を行うものとし、この測定結果を制御部５に入力する。
臭気センサー４１としては、少なくとも人間の嗅覚以上の感度で硫黄化合物の検出が可能であり、測定結果を電気信号として制御部５に送ることができるものであればよい。例えば、インジウム系熱線型焼結半導体センサー、スズ系熱線型焼結半導体センサーなどが挙げられる。
【００２８】
制御部５は、臭気測定部４の測定結果に基づき、被処理水Ｗの処理速度を制御するためのものである。図１に示すように、制御部５は、臭気測定部４から入力される測定結果を記録し、経時変化として解析する解析部５１と、解析部５１の解析結果に基づき、原水槽２からの原水供給量を制御するために、原水供給ポンプ２１を駆動する駆動部５２を備える。
解析部５１において、臭気測定部４で得られた値が増加傾向にあると判断された場合、駆動部５２を介して、原水供給ポンプ２１を原水供給量が減少するように駆動させる。
また、制御部５は、タイマーＴ２を備え、所定時間経過後に再び原水供給ポンプ２１を駆動させ、原水供給量を回復させるように制御する。
【００２９】
図２は、本実施態様の水処理装置の臭気測定部で測定する臭気物質濃度の経時変化を示すイメージ図である。また、図３は、本実施態様の水処理装置の制御フローを示す。
【００３０】
本実施態様の水処理装置においては、図２に示すように、臭気測定部４で測定した臭気物質濃度Ｓを時間ｔに対してプロットしたときのグラフの傾きの値、すなわち臭気物質濃度Ｓの経時変化を微分した変化量（ΔＳ／Δｔ）をパラメータとして用いる。
【００３１】
本実施態様の水処理装置における制御フローは、図３に示すように、まず、臭気測定部４で臭気物質濃度Ｓを測定する（ステップ１）。制御部５の解析部５１において、測定値の経時変化を微分して時間ｔに対する臭気物質濃度Ｓの変化量（ΔＳ／Δｔ）を求める（ステップ２）。臭気物質濃度Ｓの変化量が正の値となり、かつ所定の値を超えたと判断された場合、制御部５により原水供給量を１／２に制限する（ステップ３−１）。また、臭気物質濃度Ｓの変化量が所定の値を超えない場合やゼロまたは負の値となる場合、タイマーＴ１で設定された所定時間経過後、ステップ１に戻り、臭気物質濃度Ｓを測定する（ステップ３−２）。一方、ステップ３−１の後、タイマーＴ２で設定された所定時間経過後に、制御部５により原水供給量の制限を解除し、ステップ１に戻る（ステップ４）。
【００３２】
上記制御フローによって、ＤＭＳＯの生分解反応が問題なく進行している場合は、ステップ１、ステップ２、ステップ３−２を循環する。一方、ＤＭＳＯの生分解反応においていずれかの分解反応速度が低下した場合、ステップ１、ステップ２からステップ３−１へ進み、ＤＭＳＯの供給量を低下させ、ＤＭＳＯの処理速度を低下させる。これにより、ＤＭＳの分解反応が進行しやすい環境とすることができる。その後、ステップ４に進み、タイマーＴ２で設定された時間、すなわちＤＭＳの分解反応が十分進行するだけの時間を確保した後、ＤＭＳＯの供給量を回復させる。これにより、系全体として安定した処理が可能となる。
【００３３】
また、第１の実施形態の水処理装置において、被処理水量が少ない時期を想定すると、原水供給が１日停止することなどにより水処理装置内の臭気がほとんど発生しないこともある。この条件下において原水供給を開始した場合、臭気物質濃度Ｓの値がゼロ近傍からスタートとなるため、臭気物質濃度Ｓの変化量としては急激に大きくなることが考えられる。この場合、水処理装置の起動時に上記制御フローにおけるステップ３−１、ステップ４を経由する運転が頻繁に起こり、発停を繰り返すことで上記制御フローが収束しなくなる恐れがある。
このため、臭気物質濃度Ｓとして絶対値の閾値を設定し、ステップ１として、測定した臭気物濃度Ｓの値と設定した閾値を比較する工程を加え、臭気物質濃度Ｓの値が閾値以下の場合、以下の制御フローを行わずに処理を継続させ、臭気物質濃度Ｓの値が閾値を超えた場合に、ステップ２以降の制御フローを進行させるものとしてもよい。
【００３４】
〔第２の実施形態〕
第２の実施形態の水処理装置は、第１の実施形態の制御部５で用いたパラメータを変えて制御を行うものである。なお、装置の構成は、第１の実施形態の水処理装置と同一のものとする。
【００３５】
図４は、本実施態様の水処理装置の制御部で用いる臭気物質濃度の変化量の経時変化を示すイメージ図である。また、図５は、本実施態様の水処理装置の制御フローを示す。
【００３６】
本実施態様の水処理装置においては、図４に示すように、臭気物質濃度Ｓの変化量（ΔＳ１／Δｔ１）を１回前の結果（ΔＳ０／Δｔ０）と比較することで、生物処理槽３内におけるＤＭＳの蓄積の傾向を判定するものである。ΔＳ１／Δｔ１のほうがΔＳ０／Δｔ０より大きい、または同じ値の場合、ＤＭＳの蓄積が起きているものと判断する。
【００３７】
本実施態様の水処理装置における制御フローは、図５に示すように、まず、臭気測定部４で臭気物質濃度Ｓを測定する（ステップ１）。制御部５の解析部５１において、臭気物質濃度Ｓの変化量（ΔＳ１／Δｔ１）を求め、１回前の値（ΔＳ０／Δｔ０）と比較する（ステップ２）。ΔＳ１／Δｔ１のほうがΔＳ０／Δｔ０よりも大きい場合、制御部５により原水供給を停止する（ステップ３−１）。また、ΔＳ１／Δｔ１のほうがΔＳ０／Δｔ０よりも小さい、または同じ値となる場合、タイマーＴ１で設定された所定時間経過後、ステップ１に戻り、臭気物質濃度Ｓを測定する（ステップ３−２）。一方、ステップ３−１の後、タイマーＴ１で設定された所定時間経過後に、臭気測定部４で臭気物質濃度Ｓを測定し、臭気物質濃度Ｓの変化量（ΔＳ２／Δｔ２）を求める（ステップ４）。ΔＳ２／Δｔ２のほうがΔＳ１／Δｔ１よりも大きい、または同じ値となる場合、ステップ３−１に戻り、原水供給を引き続き停止する。一方、ΔＳ２／Δｔ２のほうがΔＳ１／Δｔ１よりも小さい場合、制御部５により原水供給の停止を解除し、ステップ１に戻る（ステップ５）。
【００３８】
なお、ステップ３−１からステップ４に進み、さらにステップ３−１に戻った場合、次のステップ４で測定する臭気物質濃度Ｓの変化量（ΔＳｎ／Δｔｎ）が、１回前のステップ４で測定された臭気物質濃度Ｓの変化量（ΔＳｎ−１／Δｔｎ−１）の値よりも小さくなるまで、ステップ４とステップ３−１を繰り返す。
【００３９】
上記制御フローによって、ＤＭＳＯの生分解反応が問題なく進行している場合は、ステップ１、ステップ２、ステップ３−２を循環する。一方、ＤＭＳＯの生分解反応においていずれかの分解反応速度が低下した場合、ステップ１、ステップ２からステップ３−１へ進み、ＤＭＳＯの供給を停止させ、ＤＭＳＯの処理速度をゼロとする。これにより、ＤＭＳの分解反応が進行しやすい環境とすることができる。その後、ステップ４に進み、タイマーＴ１で設定された時間後、再び臭気物質濃度Ｓを測定し、臭気物質濃度Ｓの変化量が増加傾向にあるか、減少傾向にあるかを判断する。その結果、臭気物質濃度Ｓの変化量が減少し、ＤＭＳの分解反応が十分進行したと判断された場合には、ステップ５へ進み、ＤＭＳＯの供給量を回復させる。一方、臭気物質濃度Ｓの変化量が増加傾向にあるか、または変化しない場合、ＤＭＳの蓄積が解消されていないと判断し、引き続きＤＭＳＯの供給を停止する。
これにより、生物処理槽３内のＤＭＳの蓄積状態をより正確に把握することができ、系内にＤＭＳが蓄積したままＤＭＳＯの処理を再開することがなく、また、すでに系内のＤＭＳの蓄積が解消しているにも関わらず、ＤＭＳＯの処理を止め続けるという状況になることを避けることができる。
【００４０】
なお、上述した実施態様は水処理装置の一例を示すものである。本発明に係る水処理装置は、上述した実施態様に限られるものではなく、請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、上述した実施態様に係る水処理装置を変形してもよい。
【００４１】
例えば、本実施態様における水処理装置は、臭気測定部で得られた値が増加傾向にあることの判断において、臭気物質濃度の変化量を用いた別の解析や、臭気物質濃度の変化量以外の別のパラメータを用いた解析を行うものであってもよい。
【００４２】
また、本実施態様における水処理装置は、後段に処理水を処理するための高度処理装置を設けてもよい。高度処理装置としては、生物処理により処理し切れない物質を処理するための装置であればよく、例えば、活性炭吸着塔、重金属捕集のためのキレート吸着塔などが挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の水処理装置及び水処理方法は、処理の過程で臭気を発する硫黄化合物が発生する被処理水の処理に利用することができる。例えば、ＤＭＳＯ含有排水の生物処理に好適に利用される。
【符号の説明】
【００４４】
１…水処理システム、２…原水槽、３…生物処理槽、４…臭気測定部、５…制御部、２１…原水供給ポンプ、３１…曝気槽、４１…臭気センサー、５１…解析部、５２…駆動部、Ｂ…曝気ブロワー、Ｆ…脱臭ファン、Ｇ…ガス、Ｌ１〜Ｌ４…ライン、Ｔ１，Ｔ２…タイマー、Ｗ…被処理水、Ｗ１…処理水
【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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