(57)【要約】【課題】従来の難分解性物質の分解や貴金属の回収には、オゾンや晶析反応のための薬品を多量に使用するため、処理工程を正確に制御する必要があった。【解決手段】低濃度なオゾン添加空気により、排水に含まれる生物難分解性物質を易分解物質に分解し、膜分離活性汚泥槽７での生物処理により、易分解性物質を処理するとともに、排水に含まれる金属類を吸着析出する。更に析出した金属微粒子だけを回収することで簡単な処理工程で金属を回収する排水処理装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾン添加空気により金属を含有する生物難分解性排水を分解して分解水を得る分解槽と、微生物により前記分解水から金属を微粒子として還元して金属含有汚泥を含む濃縮水を得る膜分離活性汚泥層と、前記濃縮水中の汚泥を沈降させて上澄み液を得る沈降分離槽とで、分離部により前記上澄み液から金属を回収する固液分離装置を備えることを特徴とする排水処理装置。
【請求項２】
沈降分離槽で沈降した汚泥を膜分離活性汚泥槽へ戻すことを特徴とする、請求項１記載の排水処理装置。
【請求項３】
固液分離槽で金属が回収された残処理水を膜分離活性汚泥槽へ戻すことを特徴とする、請求項１記載の排水処理装置。
【請求項４】
分離部に遠心分離装置を用いることを特徴とする、請求項１または３記載の排水処理装置。
【請求項５】
分離部に精密ろ過膜を用いることを特徴とする、請求項１または３記載の排水処理装置。
【請求項６】
分離部に用いる精密ろ過膜の孔径が０．４μｍ以下であることを特徴とする、請求項５記載の排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属を含有した生物難分解性有機排水の処理と金属の回収に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、産業廃棄物を減らすこと、また産業廃棄物を分別し再利用することまたは産業廃棄物を自然界に放出させないことは、エコロジーの観点から重要なテーマであり、２１世紀の企業課題である。特にレアメタル類や貴金属類は枯渇の問題あり、廃棄物からの回収は重要である。
【０００３】
この産業廃棄物の中には、被除去物が含まれた色々な流体がある。これらは、汚水、排水、廃液等の色々な言葉で表現されているが、以下、水や薬品等の流体中に被除去物である物質が含まれているものを排水と呼び説明する。
【０００４】
これらの排水は、高価な濾過処理装置等で前記被除去物が取り除かれ、排水がきれいな流体となり再利用される。また、分別された被除去物または濾過できず残ったものは産業廃棄物として処理されている。廃棄物の中には金属が含まれる場合があり、有用な金属は更に回収処理が実施さている。これらの有用な金属を含む排水には生物難分解性物質を含む排水もあり、この場合は更に分解処理が追加され実施される。
【０００５】
従来の生物難分解性有機排水の処理方法としては、オゾンや過酸化水素などの薬剤を添加した促進酸化処理が行われている。促進酸化処理では、過剰な薬剤を添加し生物難分解性物質を分解した後、残留した薬剤を無害化して後段で生物処理をしている（たとえば特許文献１、２参照）。その後、排水に含まれる白金などの金属類は、晶析反応を利用して塩化物としたり（たとえば特許文献３参照）、金属イオンを還元する微生物により金属微粒子として回収している（たとえば特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３７２５１２号公報
【特許文献２】特開２００２−１６６２７５号公報
【特許文献３】特許第３４７９４８３号公報
【特許文献４】特開２０１３−１３４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような従来技術では、生物難分解性排水に金属イオンや金属錯体が含有される場合、難分解性物質をオゾンなどの薬剤で酸化分解した後、金属イオンや金属錯体を回収する晶析などの処理プロセスを実施する必要があり、排水処理工程が複雑になり金属や金属イオン、金属錯体を回収するには効率が低かった。また、金属類は汚泥に含まれ含有率が低い状態で回収される場合が多く、汚泥から高濃度で回収するため焼却処理なども必要であった。
【０００８】
そこで、本発明は上記の課題を解決するものであり、排水中の金属類を簡単な処理プロセスにより回収する排水処理装置を提供することを目的にしている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そしてこの目的を達成するため本発明では、オゾン添加空気により金属を含有する生物難分解性排水を分解して分解水を得る分解槽と、微生物により前記分解水から金属を微粒子として還元して金属含有汚泥を含む濃縮水を得る膜分離活性汚泥槽と、前記濃縮水中の汚泥を沈降させて上澄み液を得る沈降分離槽と、分離部により前記上澄み液から金属を回収する分離部を備えることを特徴とする排水処理装置としたものであり。これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、金属類を回収するための複雑な処理と制御を実施することなく、金属を回収することでき、回収工程を容易にするという効果をえることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態１の白金含有生物難分解性排水処理装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の請求項１記載の排水処理装置は、オゾン添加空気により金属を含有する生物難分解性排水を分解して分解水を得る分解槽と、微生物により前記分解水から金属を微粒子として還元して金属含有汚泥を含む濃縮水を得る膜分離活性汚泥槽と、前記濃縮水中の汚泥を沈降させて上澄み液を得る沈降分離槽と、分離部により前記上澄み液から金属を回収する分離部を備えるものである。
【００１３】
これにより、簡単な処理装置と回収工程で排水処理と排水中の金属の回収を効率よく行えるという効果を奏する。
【００１４】
また、請求項２記載の排水処理装置は、沈降分離槽で沈降した汚泥を膜分離活性汚泥槽へ戻すことにより、金属類を吸着する微生物の量を減少することなく、金属類の回収を継続することができるという効果を奏する。
【００１５】
また、請求項３記載の排水処理装置は、金属が回収された残処理水を膜分離活性汚泥槽へ戻すことにより、生物処理に必要な有機物を供給するという効果を奏する。
【００１６】
また、請求項４記載の排水処理装置は、分離部に遠心分離装置を用いることにより、比重の重い金属を効率良く分離することができるという効果を奏する。
【００１７】
また、請求項５記載の排水処理装置は、分離部に精密ろ過膜を用いることにより、微細な粒子となる金属でも効率よく分離することができるという効果を奏する。
【００１８】
また、請求項６記載の排水処理装置は、分離部に用いる精密ろ過膜の孔径が０．４μｍ以下であることにより、生物汚泥を分離できるという効果を奏する。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１に示すように、排水処理装置は、オゾン添加空気４により金属を含有する生物難分解性の排水１を分解して分解水６を得る分解槽２と、微生物により分解水６から金属を微粒子として還元して金属含有汚泥を含む濃縮水１４を得る膜分離活性汚泥槽７と、濃縮水１４中の汚泥を沈降させて上澄み液１７と濃縮水１４を得る沈降分離槽１５と、分離部１８により上澄み液１７から金属を回収する分離部１８を備え構成している。
【００２１】
分解槽２はオゾン添加空気４が散気される分解槽散気管３を備え構成される。分解槽２により得られた分解水６が導入される膜分離活性汚泥槽７は、浮遊汚泥８が貯留され、空気１０を散気する活性汚泥槽散気管９が底部に設置される。更に、濃縮水１４からろ過水１３を吸引するための浸漬膜ユニット１２を備え構成される。
【００２２】
上記構成において、排水処理装置が生物難分解性の排水１から金属を回収する動作を説明する。
【００２３】
排水１が分解槽２に供給されると、分解槽２は、分解槽散気管３より、オゾン添加空気４を導入し、オゾン含有気泡５を生成するものであるので、排水１に含有された生物難分解性物質を生物処理可能な易分解性物質に分解することができる。
【００２４】
オゾン含有気泡５の気泡径は特に通常の膜分離活性汚泥法の範囲で良いが、生物難分解性物質との接触効率を向上するには数μｍ〜数ｍｍであることが望ましい。
【００２５】
また、オゾン添加空気４のオゾン濃度は、分解槽２の上部空間で０．１ｐｐｍとなるような濃度とすることが望ましい。
【００２６】
排水１のＴＯＣ（全有機炭素濃度）が１０００ｍｇ／Ｌのとき１５ｐｐｍ程度であれば生物難分解性物質を分解することができる。オゾンは排水１に溶解すると直に分解して消滅するため、分解水６への溶存はない。排水１のｐＨが酸性やアルカリ性域にある場合は、分解槽２で中性域にしておくことで後段の処理でｐＨ調整をする必要がなく効率的である。
【００２７】
次に、オゾンにより易分解性物質になった分解水６は、膜分離活性汚泥槽７に順次送られる。
【００２８】
分解水６は、膜分離活性汚泥槽７で浮遊汚泥８に含まれる微生物により分解処理される。この分解過程で生物は排水１に含有される金属類を吸着還元することができる。
【００２９】
膜分離活性汚泥槽７では、底部に設置された活性汚泥槽散気管９により、空気１０が散気され好気性処理が行われる。空気１０は活性汚泥槽散気管９により所定の大きさの気泡１１となり、浸漬膜ユニット１２中を上昇していく。気泡１１は微生物の集合体からなる浮遊汚泥８の酸素供給源になるとともに、浸漬膜ユニット１２表面への浮遊汚泥８の堆積を防止する働きを持っている。吸着や還元された金属類は、浮遊汚泥８の微生物に貯蓄されたり、微粒子となり浮遊汚泥８から排出され、分散したりする。
【００３０】
このとき、生物処理により析出した白金など金属微粒子は膜分離活性汚泥槽７で浮遊汚泥８と伴に分散している。
【００３１】
活性汚泥槽散気管９の鉛直上方に設置された浸漬膜ユニット１２は、内部を吸引することにより、ろ過水１３を排出する。浮遊汚泥８や析出した白金などの金属微粒子の粒径は数百ｎｍから数μｍであるが膜分離活性汚泥法で通常使用される膜の孔径は０．２５μｍから０．４μｍであるため、膜分離活性汚泥槽７から排出されることは少なく、槽内で濃縮されていく。通常浮遊汚泥濃度として数万ｍｇ／Ｌ程度にまで濃縮することができる。
【００３２】
なお、処理工程を更に簡略したい場合は、分解槽２と膜分離活性汚泥槽７を共通化しても良い。共通化する場合は、オゾン添加空気４のオゾン濃度を浮遊汚泥８への影響がない濃度に変更する。変更する濃度は、膜分離活性汚泥槽７の上部空間でのオゾン濃度が０．１ｐｐｍ以下となる様にすることが望ましい。
【００３３】
次に、濃縮水１４は、膜分離活性汚泥槽７の底部から引抜かれ、沈降分離槽１５に貯留される。そして濃縮水１４を沈降汚泥１６と上澄み液１７に分離する。白金などの析出した金属微粒子は沈降せず分散し、上澄み液１７に混入している。また、沈降分離槽１５で沈降した沈降汚泥１６にはまだ金属類が蓄積している生物がいるため、膜分離活性汚泥槽７へ返送する。この返送により、膜分離活性汚泥槽７の浮遊汚泥濃度を低下させることがなく、安定した処理が行える。
【００３４】
また、生物が死滅して自己消化すると金属微粒子が回収でき効率が良い。一般的な活性汚泥の微生物は数日から数週間で世代交代し死滅すると言われるが、難分解性物質を分解したり、鉄を還元したりする特殊な微生物は世代交代期間が短く数時間から数十時間である。このため、金属を保有している生物が死滅し、自己消化するため金属微粒子が析出してしまうことになる。通常の膜分活性汚泥法では、増殖した微生物を余剰汚泥として排出してしまうが、この余剰汚泥の中にも金属類が含まれている可能性が高い。排水１に含まれる金属類が貴重で高価な白金等の貴金属である場合、汚泥は極力廃棄せず、白金を高純度で回収できればより効率がよい。
【００３５】
沈降分離した上澄み液１７は、更に分離部１８に送水され、残処理水１９と金属を含有したスラッジ２０に分離される。分離部１８は遠心分離装置や精密ろ過膜装置を用いることができる。残処理水１９には分離できなかった金属類が残留している可能性があるため、更に膜分離活性汚泥槽７に返流し、金属微粒子となる処理を継続する。沈降汚泥１６の返送と残処理水１９の返流により、残留している金属類を金属微粒子とすることができ、回収率を向上することができる。金属類が白金など貴金属類の場合には、回収率が高いほどより有効である。ろ過水１３に窒素など排水規制対象を含む場合には、それらの処理を実施することも容易である。
【００３６】
分離部に遠心分離装置を用いた場合、比較的比重の重い金属を効率良く分離することができる。また、分離部に精密ろ過膜を用いた場合粒径が数ｎｍの微細な粒子となる金属でも効率よく分離することができる。
【００３７】
このように、オゾン散気や沈降分離など簡単な処理工程を追加することにより、膜分離活性汚泥法でも容易に貴金属の回収が可能とすることができる。
【００３８】
従来は金属類を回収するための複雑な処理を実施する必要があったが、本発明によればオゾンと生物処理、分離装置を用いる簡単な回収工程により、金属類を容易に効率よく回収することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明にかかる排水処理装置は、オゾンと生物処理、分離装置で構成される簡単な処理で貴金属を回収することができ、微生物を利用していることから大変省エネルギーである。このため、本発明は、電子・自動車産業分野から上下水道、中水、井水など広範囲な水資源への展開が可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１  排水
２  分解槽
３  分解槽散気管
４  オゾン添加空気
５  オゾン含有気泡
６  分解水
７  膜分離活性汚泥槽
８  浮遊汚泥
９  活性汚泥槽散気管
１０  空気
１１  気泡
１２  浸漬膜ユニット
１３  ろ過水
１４  濃縮水
１５  沈降分離槽
１６  沈降汚泥
１７  上澄み液
１８  分離部
１９  残処理水
２０  スラッジ
【図１】
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