(57)【要約】  ＳＳ濃度、ＢＯＤ及びＣＯＤが高い廃水、特に有機性廃水を人工湿地で浄化処理する際に問題とされる、濾床の目詰まりによる浄化性能の低下を改善し、ＢＯＤ及びＣＯＤ負荷の上昇による人工湿地の必要面積の拡大や、必要段数の増加を軽減することで、低労力かつ低環境負荷で廃水、特に有機性廃水を処理することのできる廃水の処理方法を提供する。廃水に高分子凝集剤を添加して凝集フロックを形成させる凝集フロック形成工程と、前記凝集フロックを固液分離して分離水を得る固液分離工程と、人工湿地を使用して前記分離水を浄化する浄化工程とを含む、廃水の処理方法を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃水に高分子凝集剤を添加して凝集フロックを形成させる凝集フロック形成工程と、前記凝集フロックを固液分離して分離水を得る固液分離工程と、人工湿地を使用して前記分離水を浄化する浄化工程とを含む、廃水の処理方法。
【請求項２】
前記凝集フロック形成工程において高分子凝集剤が添加される廃水の浮遊固形分が、前記廃水の総量に対して６０００〜１０００００ｍｇ／Ｌである、請求項１に記載の廃水の処理方法。
【請求項３】
前記凝集フロック形成工程において高分子凝集剤が添加される廃水の全リンの含有量が、前記廃水の総量に対して１０〜１００００ｍｇ／Ｌである、請求項１または請求項２に記載の廃水の処理方法。
【請求項４】
前記高分子凝集剤が、アミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）、両性ポリマー（Ｂ）、及び非アミジン系カチオン性ポリマー（Ｃ）からなる群より選択される一種以上の高分子凝集剤を含む、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の廃水の処理方法。
【請求項５】
前記高分子凝集剤が、アミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）を含む、請求項４に記載の廃水の処理方法。
【請求項６】
前記廃水に対する高分子凝集剤の添加量が、前記廃水の質量に対して１００〜３０００質量ｐｐｍである、請求項５に記載の廃水の処理方法。
【請求項７】
前記高分子凝集剤が、両性ポリマー（Ｂ）を含む、請求項４に記載の廃水の処理方法。
【請求項８】
前記廃水に対する高分子凝集剤の添加量が、前記廃水の質量に対して１００〜２０００質量ｐｐｍである、請求項７に記載の廃水の処理方法。
【請求項９】
前記高分子凝集剤が、非アミジン系カチオン性ポリマー（Ｃ）を含む、請求項４に記載の廃水の処理方法。
【請求項１０】
前記廃水に対する高分子凝集剤の添加量が、前記廃水の質量に対して１００〜２０００質量ｐｐｍである、請求項９に記載の廃水の処理方法。
【請求項１１】
前記アミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）が、一般式（１）又は一般式（２）のいずれかで表されるアミジン構成単位を含むポリマーである、請求項５に記載の廃水の処理方法。
【化１】
2016190388.tif 000015
（式中、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立して水素原子又はメチル基であり、Ｘ−は陰イオンである。）
【化２】
2016190388.tif 000016
（式中、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立して水素原子又はメチル基であり、Ｘ−は陰イオンである。）
【請求項１２】
前記両性ポリマー（Ｂ）が、アニオン性構成単位、非イオン性構成単位、及び一般式（３）で表されるカチオン性構成単位を含むポリマーである、請求項７に記載の廃水の処理方法。
【化３】
2016190388.tif 000017
（式中、Ｒ３は水素原子又はメチル基であり、Ｒ４及びＲ５はそれぞれ独立して水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ６は炭素数１〜４のアルキル基又はベンジル基であり、Ｙは酸素原子又はＮＨであり、Ｚ−は陰イオンであり、ｎは１〜３の整数である。）
【請求項１３】
前記非アミジン系カチオン性ポリマー（Ｃ）が、一般式（４）で表されるカチオン性構成単位を含むポリマーである、請求項９に記載の廃水の処理方法。
【化４】
2016190388.tif 000018
（式中、Ｒ３は水素原子又はメチル基であり、Ｒ４及びＲ５はそれぞれ独立して水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ６は炭素数１〜４のアルキル基又はベンジル基であり、Ｙは酸素原子又はＮＨであり、Ｚ−は陰イオンであり、ｎは１〜３の整数である。）
【請求項１４】
前記分離水のコロイド値が−２．００〜０．５０ｍｅｑ／Ｌである、請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の廃水の処理方法。
【請求項１５】
前記人工湿地が垂直流湿地と水平流湿地のうちの少なくとも１つを含む、請求項１〜請求項１４のいずれか一項に記載の廃水の処理方法。
【請求項１６】
前記廃水のＣＯＤ（Ｍｎ）の値を最下流に位置する最終湿地出口の処理水のＣＯＤ（Ｍｎ）の値で除した値（廃水ＣＯＤ（Ｍｎ）／最終湿地出口ＣＯＤ（Ｍｎ））が８〜１００００である、請求項１〜請求項１５のいずれか一項に記載の廃水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃水、特に有機性廃水の処理方法に関する。
本願は、２０１５年５月２７日に日本に出願された特願２０１５−１０７６３７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
廃水の処理方法、特に有機性廃水を浄化するための処理方法としては、活性汚泥法が挙げられる。活性汚泥法は、曝気して好気的な微生物に汚濁物質を分解させる方法である。汚濁物質濃度と曝気量を適切に管理することで良質な処理水が得られ、下水の有機性廃水や工場から排出される有機性廃水などの浄化処理で多く利用されている。
しかし、糞尿を多く含む畜産系の有機性廃水や、大規模な工場から排出される有機性廃水の処理は、負荷の変動が激しい。そのため、正常に稼動させるための運転条件が複雑であったり、メンテナンスが困難となったり、多大な労力が必要になる。また、畜産系の有機性廃水の多くは、廃水中のＢＯＤおよびＣＯＤが高く、処理時間が長くなることや、曝気槽の容積増大により運転コストや建設コストが高くなることが問題視されている。【０００３】
活性汚泥法以外の廃水の処理方法、特に有機性廃水を浄化するための処理方法として、人工湿地に有機性廃水を流入し、湿地内の微生物や水生植物の浄化効果により廃水を浄化する処理方法が挙げられる。人工湿地は廃水処理のために人為的に造成された湿地であり、廃水が湿地外部に漏れださないよう、遮水シート等により外界から隔離されている。また、人工湿地は、砂利や小石等の媒体、水面勾配、廃水の流入管や流出管の設置による流量の調節等が容易に制御でき、天然の湿地と比べて単位面積当たりの浄化能力に優れている。
人工湿地には、湿地表面を水が流れる表面流式人工湿地と、湿地内部を水が流れる伏流式人工湿地がある。伏流式の人工湿地は、湿地内に濾床として詰められた砂利等の濾材による濾過効果が得られるため、表面流式に比べて面積当たりの浄化能が高いという特長がある。そのため、活性汚泥法と比較して、低環境負荷かつ低労力な浄化処理方法として、ヨーロッパを始めとして世界中に普及しつつある。【０００４】
伏流式人工湿地には、好気的な浄化処理を行う縦型（以下、「垂直流」と言う。）と、嫌気的な浄化処理を行う横型（以下、「水平流」と言う。）がある。近年、垂直流と水平流を組み合わせた伏流式人工湿地が開発され、水平流湿地での嫌気的浄化による脱窒効果を組み合わせた浄化処理方法として実用化されている。また、垂直流湿地が連結した伏流式人工湿地も開発され、有機性廃水の流通による濾床の目詰まりを回避する浄化処理方法として普及してきた。
そして、有機性廃水を順次に流通させるように第１の伏流式垂直流湿地と、第２の伏流式垂直流湿地と、伏流式水平流湿地とを備え、第１及び第２の伏流式垂直流湿地において好気的な浄化を行い、伏流式水平流湿地において嫌気的な浄化を行う伏流式人工湿地システムの提案がなされている（特許文献１）。【０００５】
しかし、これらの人工湿地による浄化処理方法は、いずれも有機性廃水の濃度適用範囲が限られており、高濃度の有機性廃水への適用は困難である。特に、浮遊固形分（以下、「ＳＳ」と言う。）の含有量が高い有機性廃水では、垂直流湿地が連結した伏流式人工湿地においても、廃水を流通する際に濾床の目詰まりが発生し、湿地の浄化性能が低下して設備全体が稼動できなくなる危険性がある。
また、ＢＯＤおよびＣＯＤが高い有機性廃水では、人工湿地の負荷が高くなるため、湿地の必要面積の拡大や必要段数の増加により、設備全体で広大な面積が必要になる。そのため、人工湿地の設備を設置できる場所や地域が限定されるという問題が生じることになる。【０００６】
ＳＳ濃度、ＢＯＤおよびＣＯＤが高い有機性廃水としては、例えば、畜産系の糞尿廃水（以下、「畜産糞尿廃水」と言う。）が挙げられる。近年、糞尿処理の規制は厳しくなってきており、家畜の糞尿の処理コストの増大が懸念されている。また、畜産業者の経営の集約化により、処理場の面積の拡大と雇用人員の縮小が進行することで、一人当たりの負担が増加することが問題視されており、廃水処理の労力の削減は、非常に重要な課題となっている。従って、伏流式人工湿地による浄化処理方法のような低環境負荷かつ低労力の処理方法の、ＳＳ濃度、ＢＯＤ及びＣＯＤが高い有機性廃水への適用範囲拡大が強く求められている。【０００７】
一方、有機性廃水の固形分を除去する処理方法では、無機凝結剤や高分子凝集剤を用いて有機性廃水中の固形分を凝集分離処理する方法が挙げられる。例えば、有機性廃水である畜産糞尿廃水を凝集分離処理する方法としては、畜産糞尿廃水に対し、亜塩素酸塩、次亜塩素酸塩、臭素酸塩、亜臭素酸塩、次亜臭素酸塩、過酸化水素の酸化剤群より選択される一種以上の無機系酸化剤により、消臭処理、及び改質処理を施した後、カチオン性及び／又は両性ポリマーからなる高分子凝集剤を添加して凝集処理し、その後脱水機による脱水処理で固液分離する方法が提案されている（特許文献２）。【０００８】
しかし、前記の方法では、有機性廃水中のＳＳは除去されるが、ＢＯＤ、ＣＯＤを低減させ、全窒素、全リンを除去することは困難である。さらにＳＳ濃度、ＢＯＤ、ＣＯＤが高い有機性廃水では、無機系酸化剤や高分子凝集剤の必要添加量が増加し、かつ処理後の分離水のＳＳやＢＯＤが低下しにくいという問題がある。従って、無機凝結剤や高分子凝集剤を用いた処理後の分離水は、活性汚泥法によって浄化されるのが一般的であり、多大な労力と処理コストを必要とするのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−０６８２１１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７９２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、ＳＳ濃度、ＢＯＤ及びＣＯＤが高い廃水、特に有機性廃水を人工湿地で浄化処理する際に問題とされる、濾床の目詰まりによる浄化性能の低下を改善し、ＢＯＤ及びＣＯＤ負荷の上昇による人工湿地の必要面積の拡大や、必要段数の増加を軽減することで、低労力かつ低環境負荷で廃水、特に有機性廃水を処理することのできる廃水の処理方法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】
【００１１】
本発明者は上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、これまで知られていなかった、高分子凝集剤を用いて凝集分離処理を行った後の分離水を人工湿地による浄化処理に適用する方法を見出し、本発明を完成させた。即ち、本発明は、以下の側面を有する。
［１］廃水に高分子凝集剤を添加して凝集フロックを形成させる凝集フロック形成工程と、前記凝集フロックを固液分離して分離水を得る固液分離工程と、人工湿地を使用して前記分離水を浄化する浄化工程とを含む、廃水の処理方法。
［２］前記凝集フロック形成工程において高分子凝集剤が添加される廃水の浮遊固形分が、前記廃水の総量に対して６０００〜１０００００ｍｇ／Ｌである、［１］に記載の廃水の処理方法。
［３］前記凝集フロック形成工程において高分子凝集剤が添加される廃水の全リンの含有量が、前記廃水の総量に対して１０〜１００００ｍｇ／Ｌである、［１］または［２］に記載の廃水の処理方法。
［４］前記高分子凝集剤が、アミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）、両性ポリマー（Ｂ）、及び非アミジン系カチオン性ポリマー（Ｃ）からなる群より選択される一種以上の高分子凝集剤を含む、［１］〜［３］のいずれか一項に記載の廃水の処理方法。
［５］前記高分子凝集剤が、アミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）を含む、［４］に記載の廃水の処理方法。
［６］前記廃水に対する高分子凝集剤の添加量が、前記廃水の質量に対して１００〜３０００質量ｐｐｍである、［５］に記載の廃水の処理方法。
［７］前記高分子凝集剤が、両性ポリマー（Ｂ）を含む、［４］に記載の廃水の処理方法。
［８］前記廃水に対する高分子凝集剤の添加量が、前記廃水の質量に対して１００〜２０００質量ｐｐｍである、［７］に記載の廃水の処理方法。
［９］前記高分子凝集剤が、非アミジン系カチオン性ポリマー（Ｃ）を含む、［４］に記載の廃水の処理方法。
［１０］前記廃水に対する高分子凝集剤の添加量が、前記廃水の質量に対して１００〜２０００質量ｐｐｍである、［９］に記載の廃水の処理方法。
［１１］前記アミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）が、一般式（１）又は一般式（２）のいずれかで表されるアミジン構成単位を含むポリマーである、［５］に記載の廃水の処理方法。
【化１】
2016190388.tif 000002
（式中、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立して水素原子又はメチル基であり、Ｘ−は陰イオンである。）
【化２】
2016190388.tif 000003
（式中、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立して水素原子又はメチル基であり、Ｘ−は陰イオンである。）
［１２］前記両性ポリマー（Ｂ）が、アニオン性構成単位、非イオン性構成単位、及び一般式（３）で表されるカチオン性構成単位を含むポリマーである、［７］に記載の廃水の処理方法。
【化３】
2016190388.tif 000004
（式中、Ｒ３は水素原子又はメチル基であり、Ｒ４及びＲ５はそれぞれ独立して水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ６は炭素数１〜４のアルキル基又はベンジル基であり、Ｙは酸素原子又はＮＨであり、Ｚ−は陰イオンであり、ｎは１〜３の整数である。）
［１３］前記非アミジン系カチオン性ポリマー（Ｃ）が、一般式（４）で表されるカチオン性構成単位を含むポリマーである、［９］に記載の廃水の処理方法。
【化４】
2016190388.tif 000005
（式中、Ｒ３は水素原子又はメチル基であり、Ｒ４及びＲ５はそれぞれ独立して水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ６は炭素数１〜４のアルキル基又はベンジル基であり、Ｙは酸素原子又はＮＨであり、Ｚ−は陰イオンであり、ｎは１〜３の整数である。）
［１４］前記分離水のコロイド値が−２．００〜０．５０ｍｅｑ／Ｌである、［１］〜［１３］のいずれか一項に記載の廃水の処理方法。
［１５］前記人工湿地が垂直流湿地と水平流湿地のうちの少なくとも１つを含む、［１］〜［１４］のいずれか一項に記載の廃水の処理方法。
［１６］前記廃水のＣＯＤ（Ｍｎ）の値を最下流に位置する最終湿地出口の処理水のＣＯＤ（Ｍｎ）の値で除した値（廃水ＣＯＤ（Ｍｎ）／最終湿地出口ＣＯＤ（Ｍｎ））が８〜１００００である、［１］〜［１５］のいずれか一項に記載の廃水の処理方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の廃水の処理方法によれば、廃水、特に有機性廃水の人工湿地による浄化処理において、人工湿地へ流入させる前に、あらかじめ廃水に高分子凝集剤を添加して凝集フロックを形成させ、その凝集フロックを固液分離して分離水を得て、得られた分離水を人工湿地内の微生物菌叢や水生植物に悪影響を与えることなく浄化処理することができる。これにより、人工湿地による浄化処理の負荷が低減され、処理水のＢＯＤ、ＣＯＤ、全窒素、全リンを大幅に低減し、良質な処理水が得られる。また、本発明の廃水の処理方法によれば、廃水、特にＳＳ、ＢＯＤ、ＣＯＤが高い有機性廃水に対して、人工湿地による浄化処理の適用範囲の拡大や、人工湿地の必要段数の削減、及び必要面積の縮小による処理コストの大幅な削減が可能になる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の廃水の処理方法について説明する。以下の実施の形態は、本発明を説明するための単なる例示であって、本発明をこの実施の形態にのみ限定することは意図されない。本発明は、その趣旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することが可能である。
本発明の廃水の処理方法は、廃水、特に有機性廃水からＢＯＤ、ＣＯＤを低減させ、全窒素、全リン等を除去する方法であり、下記の工程を含むものである。
（１）廃水に高分子凝集剤を添加して凝集フロックを形成させる凝集フロック形成工程；
（２）前記凝集フロックを固液分離して分離水を得る固液分離工程；及び
（３）人工湿地を使用して前記分離水を浄化する浄化工程。
【００１４】
＜凝集フロック形成工程＞
本工程は、廃水に高分子凝集剤を添加して凝集フロックを形成させる工程である。
【００１５】
「凝集剤」は、廃水に含まれる水溶性及び非水溶性の汚濁物質等を凝集して、微細フロックや凝集フロックを形成する機能を有する薬剤を意味する。
「微細フロック」は、負に帯電したＢＯＤ及びＣＯＤの値を増大させる対象物質が荷電中和により不溶化したものが凝集し、微細な集合体を形成したものを意味し、それ以外に、懸濁物質やコロイド状物質等の水に不溶な粒子が荷電中和され凝集し微細な集合体を形成したものを含んでもよい。
「凝集フロック」は、微細フロックがさらに凝集して、凝集分離に必要なフロック径にまで粗大化したものを意味する。
【００１６】
（廃水）
本発明の廃水の処理方法により処理される廃水は、有機性廃水であることが好ましい。有機性廃水として例えば、畜産施設から発生する畜産糞尿廃水や、糞尿を含む廃水に対してメタン醗酵処理を行うことで得られる消化廃水等を挙げることができる。具体的には、酪農産業の処理施設から発生する酪農廃水、養豚産業の処理施設から発生する養豚尿廃水等を挙げることができる。また、雑生活下水やし尿を含む下水等の廃水、飲料工場や食品工場から発生する廃水、化学系工場（染色、樹脂、繊維、化成品）から発生する廃水、その他、様々な工場施設より発生する廃水等が挙げられる。有機性廃水に含まれる有機物は、水溶性及び非水溶性の有機物であり、有機物の含有量の指標としては、ＢＯＤ、ＣＯＤ及びＶＴＳの値を用いることができ、さらにＳＳ濃度を用いることもできる。本発明の廃水の処理方法で処理される廃水には、さらに懸濁物質、コロイド状物質、イオン性成分等が含まれていてもよい。ここで、「イオン性成分」とは、廃水に含まれる粘質性のアニオン性もしくは両性の有機高分子成分や無機塩由来のアニオン性成分を意味する。
【００１７】
「ＢＯＤ」は、廃水に含まれる水溶性及び非水溶性の有機物による汚濁を意味する。本発明において、ＢＯＤの値は、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２：２１及び３２．３に記載のＢＯＤ分析方法に準じて測定した値を意味する。後述の凝集フロック形成工程において高分子凝集剤が添加される廃水のＢＯＤは、４０００ｍｇ／以上が好ましく、７０００ｍｇ／Ｌ以上がより好ましく、１００００ｍｇ／以上がさらに好ましく、２００００ｍｇ／以上が特に好ましい。また、１０００００ｍｇ／Ｌ以下が好ましく、８００００ｍｇ／Ｌ以下がより好ましい。前記範囲内であれば、人工湿地による分離水の浄化処理において、より良好なＢＯＤ及びＣＯＤ負荷低減の効果が得られ、良質な処理水を得ることができる。
例えば、凝集フロック形成工程において高分子凝集剤が添加される廃水のＢＯＤは、４０００〜１０００００ｍｇ／Ｌが好ましく、７０００〜８００００ｍｇ／Ｌがより好ましく、１００００〜８００００ｍｇ／Ｌがさらに好ましく、２００００〜８００００ｍｇ／Ｌが特に好ましい。
【００１８】
「ＣＯＤ」は、廃水に含まれる水溶性及び非水溶性の有機物による汚濁を意味する。本発明において、ＢＯＤの代替値として用いる。本発明において、ＣＯＤの値は、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２：１７に記載のＣＯＤ（Ｍｎ）分析方法に準じて測定した値を意味する。後述の凝集フロック形成工程において高分子凝集剤が添加される廃水のＣＯＤは、４０００ｍｇ／Ｌ以上が好ましく、７０００ｍｇ／以上がより好ましく、１００００ｍｇ／Ｌ以上がさらに好ましく、２００００ｍｇ／Ｌ以上が特に好ましい。また、１０００００ｍｇ／Ｌ以下が好ましく、８００００ｍｇ／Ｌ以下がより好ましい。前記範囲内であれば、人工湿地による分離水の浄化処理において、より良好なＢＯＤ及びＣＯＤ負荷低減の効果が得られ、良質な処理水を得ることができる。
例えば、凝集フロック形成工程において高分子凝集剤が添加される廃水のＣＯＤは、４０００〜１０００００ｍｇ／Ｌが好ましく、７０００〜８００００ｍｇ／Ｌがより好ましく、１００００〜８００００ｍｇ／Ｌがさらに好ましく、２００００〜８００００ｍｇ／Ｌが特に好ましい。
【００１９】
「ＶＴＳ」は、廃水に含まれる有機物を意味し、ＶＴＳの値は、具体的に以下の手順で測定した値を意味する。
（１）廃水１００ｍｌを１０５℃で６時間乾燥し残量（総固形分量）（ｇ）を秤量する。
（２）その後６００℃で２時間加熱し、灰化後の残量（焼却重量）（ｇ）を秤量する。
（３）下記式（Ａ）を用いて、強熱減量物（ＶＴＳ；％／固形分）を求める。
ＶＴＳ（％／固形分）＝｛（総固形分量−焼却重量）／総固形分量｝×１００  ・・・（Ａ）
後述の凝集フロック形成工程において高分子凝集剤が添加される廃水のＶＳＴは、４０％／固形分以上が好ましく、５０％／固形分以上がより好ましく、６０％／固形分以上がさらに好ましい。また、１００％／固形分以下が好ましい。前記範囲内であれば、廃水、特に有機性廃水の凝集処理にて良好な凝集フロックが形成され、効率よく固液分離を行うことができる。
例えば、凝集フロック形成工程において高分子凝集剤が添加される廃水のＶＳＴは、４０〜１００％／固形分が好ましく、５０〜１００％／固形分がより好ましく、６０〜１００％／固形分がさらに好ましい。
【００２０】
「ＳＳ」は、廃水に含有される浮遊固形分であり、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２：２００８に従って有機性廃水を孔径１μｍの濾過材で濾過したとき、濾過材上に残留する物質を意味する。また、「ＳＳ濃度」は、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２：２００８に記載の測定方法に準じて、濾過材として孔径１μｍのガラス繊維濾紙を用いて測定した値を意味する。後述の凝集フロック形成工程において高分子凝集剤が添加される廃水のＳＳ濃度は、６０００ｍｇ／Ｌ以上が好ましく、１００００ｍｇ／Ｌ以上がより好ましく、２００００ｍｇ／Ｌ以上がさらに好ましい。また、１０００００ｍｇ／Ｌ以下が好ましく、８００００ｍｇ／Ｌ以下がより好ましい。前記範囲内であれば、人工湿地による分離水の浄化処理において、ＳＳ濃度の高い有機性廃水に対しても濾床の目詰まりを抑制し、浄化性能が安定した状態で処理することが可能になる。そのため、ＳＳ濃度において、適用範囲濃度をより高濃度の範囲に拡大することができる。
例えば、凝集フロック形成工程において高分子凝集剤が添加される廃水のＳＳ濃度は、廃水の総量に対して、６０００〜１０００００ｍｇ／Ｌが好ましく、１００００〜８００００ｍｇ／Ｌがより好ましく、２００００〜８００００ｍｇ／Ｌがさらに好ましい。
【００２１】
「全リン」は、廃水に含有される全てのリン成分を意味する。本発明において、全リンの値は、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２：４６．３．１およびＪＩＳ  Ｋ  ０１０２：４６．１．１に記載のペルオキソ二硫酸カリウム分解法とモリブデン青吸光光度法に準じて測定した値を意味する。後述の凝集フロック形成工程において高分子凝集剤が添加される廃水の全リンは、１０ｍｇ／Ｌ以上が好ましく、１００ｍｇ／Ｌ以上がより好ましく、２００ｍｇ／Ｌ以上がさらに好ましい。また、１００００ｍｇ／Ｌ以下が好ましく、５０００ｍｇ／Ｌ以下がより好ましく、１０００ｍｇ／Ｌ以下がさらに好ましい。前記範囲内であれば、人工湿地による分離水の浄化処理において、より良好な全リン負荷低減の効果が得られ、良質な処理水を得ることができる。
例えば、凝集フロック形成工程において高分子凝集剤が添加される廃水の全リンは、１０〜１００００ｍｇ／Ｌが好ましく、１００〜５０００ｍｇ／Ｌがより好ましく、２００〜１０００ｍｇ／Ｌがさらに好ましい。
【００２２】
（高分子凝集剤）
本発明の廃水の処理方法では、高分子凝集剤として、アミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）、両性ポリマー（Ｂ）、及び非アミジン系カチオン性ポリマー（Ｃ）からなる群より選択される一種以上の高分子凝集剤を用いることができる。
ある態様としては、高分子凝集剤として、アミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）を含むことが好ましい。別の態様としては、高分子凝集剤として、両性ポリマー（Ｂ）を含むことが好ましい。さらに別の態様としては、高分子凝集剤として、非アミジン系カチオン性ポリマー（Ｃ）を含むことが好ましい。
【００２３】
・アミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）
アミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）は、前記一般式（１）又は前記一般式（２）のいずれかで表されるアミジン構成単位を含むポリマーである。アミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）における、全構成単位に対するアミジン構成単位の含有量は、アミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）の全構成単位のモル数に対して、３０モル％以上が好ましく、４０モル％以上がより好ましい。また、９０モル％以下が好ましく、８０モル％以下がより好ましい。前記範囲内であれば、廃水、特に有機性廃水の凝集処理にてＳＳ、ＢＯＤ及びＣＯＤの値を増大させる対象物質が効率よく凝集し、人工湿地による分離水の浄化処理において、良好なＢＯＤ及びＣＯＤの低減の効果が得られ、良質な処理水を得ることができる。
例えば、アミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）における、全構成単位に対するアミジン構成単位の含有量は、アミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）の全構成単位のモル数に対して、３０〜９０モル％が好ましく、４０〜８０モル％がより好ましい。
【００２４】
本発明において、「構成単位」は、モノマーが重合することによって形成されたモノマー分子由来の構造単位、又はモノマー分子由来の構造単位のペンダント基と他のモノマー分子由来の構造単位のペンダント基との反応によってペンダント基同士が連結した２つ以上のモノマー分子由来の構造単位からなる構造単位を意味する。また、「ポリマー」は、複数の構成単位から構成された構造を有する化合物を意味する。
【００２５】
前記一般式（１）及び前記一般式（２）における陰イオンとは、塩化物イオン、臭化物イオン、硫酸イオン、硫酸水素イオン、硝酸イオン、硝酸水素イオン等を挙げることができ、塩化物イオン、臭化物イオンが好ましく、塩化物イオンが特に好ましい。
【００２６】
アミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）の製造方法としては、特に限定されないが、アミノ基、又は変換反応によりアミノ基を形成し得る置換アミノ基を有するエチレン性不飽和モノマーと、アクリロニトリル若しくはメタクリロニトリル等のニトリル類とのコポリマーを製造し、コポリマー中のシアノ基とアミノ基を酸性下反応させてアミジン化する方法が挙げられる。
【００２７】
前記エチレン性不飽和モノマーとしては、ＣＨ２＝ＣＲ７−ＮＨＣＯＲ８（一般式（５）：式中、Ｒ７は水素原子又はメチル基であり、Ｒ８は水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基である。）で表される化合物であることが好ましい。前記コポリマーに含まれるアシルアミノ基は、加水分解あるいは加アルコール分解により容易にアミノ基に変換される。さらに、このアミノ基は、隣接したシアノ基と反応してアミジン化する。
【００２８】
前記一般式（５）で表される化合物の具体例としては、Ｎ−ビニルホルムアミド（Ｒ７＝Ｈ、Ｒ８＝Ｈ）、Ｎ−ビニルアセトアミド（Ｒ７＝Ｈ、Ｒ８＝ＣＨ３）等が挙げられる。Ｎ−ビニルホルムアミドが特に好ましい。
【００２９】
前記コポリマーにおけるエチレン性不飽和モノマーとニトリル類との使用割合は、モル比で通常２０：８０〜８０：２０が好ましく、４０：６０〜６０：４０がより好ましい。
【００３０】
Ｎ−ビニルホルムアミド及びアクリロニトリルを構成単位として有するアミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）は、最も典型的には、前記で説明したところに従い、Ｎ−ビニルホルムアミドとアクリロニトリルとを共重合させ、形成したコポリマーを、塩酸の存在下で加熱し、加水分解により形成したアミノ基と隣接するシアノ基からアミジン構成単位を形成させることにより製造される。この際、共重合に供するＮ−ビニルホルムアミドとアクリロニトリルとのモル比、及びコポリマーのアミジン化条件を適宜選択することにより、各種の組成を持つアミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）が得られる。なお、アミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）としては、市販品から入手して使用してもよい。
なお、アミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）として、２種以上のアミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）を併用することもできる。
【００３１】
アミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）は、アミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）を０．１ｇ／ｄＬ含む、１ｍｏｌ／Ｌの塩化ナトリウム水溶液の２５℃における還元粘度（以下、「還元粘度」と言う。）が、０．１ｄＬ／ｇ以上であることが好ましく、１ｄＬ／ｇ以上であることがより好ましい。また、１０ｄＬ／ｇ以下であることが好ましく、５ｄＬ／ｇ以下であることがより好ましい。
例えば、アミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）の還元粘度は、０．１〜１０ｄＬ／ｇが好ましく、１〜５ｄＬ／ｇがより好ましい。
【００３２】
・両性ポリマー（Ｂ）
両性ポリマー（Ｂ）は、前記一般式（３）で表されるカチオン性構成単位を含むポリマーである。両性ポリマー（Ｂ）における、全構成単位に対するカチオン性構成単位の含有量は、両性ポリマー（Ｂ）の全構成単位のモル数に対して、２０モル％以上が好ましい。また、８０モル％以下が好ましく、５５モル％以下がより好ましい。前記範囲内であれば、廃水、特に有機性廃水の凝集処理にて良好な凝集フロックが形成され、効率よく固液分離を行うことができる。
例えば、両性ポリマー（Ｂ）における、全構成単位に対するカチオン性構成単位の含有量は、両性ポリマー（Ｂ）の全構成単位のモル数に対して、２０〜８０モル％が好ましく、２０〜５５モル％がより好ましい。
【００３３】
なお、前記一般式（３）における陰イオンとしては、塩化物イオン、臭化物イオン、硫酸イオン、硫酸水素イオン、硝酸イオン、硝酸水素イオン等を挙げることができ、塩化物イオン、臭化物イオンが好ましく、塩化物イオンが特に好ましい。また、前記一般式（３）におけるＲ６としては、炭素数１〜４のアルキル基が好ましい。また、前記一般式（３）における炭素数１〜４のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基を挙げることができ、メチル基、エチル基が好ましく、メチル基が特に好ましい。
【００３４】
カチオン性構成単位としては、例えば、カチオン性モノマーであるジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートの鉱酸塩、若しくはアルキルクロライド４級塩に由来するカチオン性構成単位、又はジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミドの鉱酸塩、若しくはアルキルクロライド４級塩に由来するカチオン性構成単位が挙げられる。特に、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートアルキルクロライド４級塩が好ましい。カチオン性モノマーは１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３５】
なお、本明細書において、「（メタ）アクリレート」とは、アクリレートとメタクリレートを総称して用いる。すなわち、「（メタ）アクリレート」とは、アクリレート及びメタクリレートの一方又は両方を意味する。（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリルアミド等においても同様である。
【００３６】
両性ポリマー（Ｂ）は、アニオン性構成単位をも含む。アニオン性構成単位としては、（メタ）アクリル酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸などが挙げられる。アクリル酸が特に好ましい。両性ポリマー（Ｂ）における、全構成単位に対するアニオン性構成単位の含有量は、両性ポリマー（Ｂ）の全構成単位のモル数に対して、３モル％以上が好ましく、５モル％以上がより好ましい。また、７５モル％以下が好ましく、３０モル％以下がより好ましい。
例えば、両性ポリマー（Ｂ）における、全構成単位に対するアニオン性構成単位の含有量は、両性ポリマー（Ｂ）の全構成単位のモル数に対して、３〜７５モル％が好ましく、５〜３０モル％がさらに好ましい。
【００３７】
両性ポリマー（Ｂ）は、前記カチオン性構成単位と前記アニオン性構成単位の他に非イオン性構成単位を含む。非イオン性構成単位としては（メタ）アクリルアミドが挙げられる。両性ポリマー（Ｂ）における、全構成単位に対する非イオン性構成単位の含有量は、両性ポリマー（Ｂ）の全構成単位のモル数に対して、１〜８０モル％であることが好ましい。
【００３８】
両性ポリマー（Ｂ）の製造方法は、特に限定されないが、前記のモノマーを水に溶解させたモノマー水溶液を均一なシート状にし、光重合開始剤を用いて可視光又は紫外光を照射して共重合させる水溶液光重合方法；モノマーの水溶液に１種以上の開始剤を加えて重合させ、水性ゲル状の重合物を得る断熱重合方法；非水溶媒中にモノマー水溶液を分散させて重合する分散重合方法；非水溶媒中で乳化剤を用いてモノマー水溶液を乳化させて重合する乳化重合方法；等の方法を適宜選択することができる。光重合、断熱重合などの場合は、ポリマーは水性ゲルとして取得されるので、水性ゲルを粉砕、乾燥して粉末状にすることが好ましい。
【００３９】
両性ポリマー（Ｂ）の還元粘度は、０．１ｄＬ／ｇ以上であることが好ましく、３．０ｄＬ／ｇ以上であることがより好ましい。また、１０．０ｄＬ／ｇ以下であることが好ましく、７．５ｄＬ／ｇ以下であることがより好ましい。前記範囲内であれば、廃水、特に有機性廃水の凝集処理にて良好な凝集フロックが形成され、効率よく固液分離を行うことができる。また、人工湿地による分離水の浄化処理において、濾床の目詰まりを防止する効果が得られ、人工湿地の浄化性能が安定し、効率よく浄化処理を行うことができ、良質な処理水を得ることができる。
例えば、両性ポリマー（Ｂ）の還元粘度は、０．１〜１０．０ｄＬ／ｇが好ましく、３．０〜７．５ｄＬ／ｇがより好ましい。
【００４０】
前記の還元粘度を有する両性ポリマー（Ｂ）の調製方法としては、特に限定されないが、製造工程における重合時間、重合温度、連鎖移動剤の使用量などの条件を製造するポリマーの粘度を考慮して適宜選定することができる。本発明においては、連鎖移動剤の使用量により、還元粘度を調製することが好ましい。連鎖移動剤の種類は特に限定されないが、例えばメルカプトエタノール、メルカプトプロピオン酸などのチオール系化合物、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、次亜リン酸ナトリウムなどの還元性無機塩類などが挙げられる。その中でも特に次亜リン酸ナトリウムが好ましい。連鎖移動剤の使用量は、原料全モノマーの質量に対して通常１〜３０００質量ｐｐｍである。
【００４１】
・非アミジン系カチオン性ポリマー（Ｃ）
非アミジン系カチオン性ポリマー（Ｃ）は、前記一般式（４）で表されるカチオン性構成単位を含むポリマーである。非アミジン系カチオン性ポリマー（Ｃ）における、全構成単位に対するカチオン性構成単位の含有量は、非アミジン系カチオン性ポリマー（Ｃ）の全構成単位のモル数に対して、１０モル％以上が好ましく、２０モル％以上がより好ましく、４０モル％以上がさらに好ましい。また、１００モル％以下が好ましい。前記範囲内であれば、廃水、特に有機性廃水の凝集処理にて、良好な凝集フロックが形成され、効率よく固液分離を行うことができる。また、人工湿地による分離水の浄化処理において、濾床の目詰まりを防止する効果が得られ、人工湿地の浄化性能が安定し、効率よく浄化処理を行うことができ、良質な処理水を得ることができる。
例えば、非アミジン系カチオン性ポリマー（Ｃ）における、全構成単位に対するカチオン性構成単位の含有量は、非アミジン系カチオン性ポリマー（Ｃ）の全構成単位のモル数に対して、１０〜１００モル％が好ましく、２０〜１００モル％がより好ましく、４０〜１００モル％がさらに好ましい。
【００４２】
なお、前記一般式（４）における陰イオンとしては、塩化物イオン、臭化物イオン、硫酸イオン、硫酸水素イオン、硝酸イオン、硝酸水素イオン等を挙げることができ、塩化物イオン、臭化物イオンが好ましく、塩化物イオンが特に好ましい。また、前記一般式（４）におけるＲ６としては、炭素数１〜４のアルキル基が好ましい。また、前記一般式（４）における炭素数１〜４のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基を挙げることができ、メチル基、エチル基が好ましく、メチル基が特に好ましい。
【００４３】
カチオン性構成単位としては、例えば、カチオン性モノマーであるジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートの鉱酸塩、若しくはアルキルクロライド４級塩に由来するカチオン性構成単位、又はジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミドの鉱酸塩、若しくはアルキルクロライド４級塩に由来するカチオン性構成単位が挙げられる。特に、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートアルキルクロライド４級塩が好ましい。カチオン性モノマーは１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００４４】
非アミジン系カチオン性ポリマー（Ｃ）は、前記カチオン性構成単位の他に非イオン性構成単位を含んでもよい。非イオン性構成単位としては（メタ）アクリルアミドが挙げられる。非アミジン系カチオン性ポリマー（Ｃ）が、前記カチオン性構成単位の他に非イオン性構成単位を含む場合、非アミジン系カチオン性ポリマー（Ｃ）における、全構成単位に対する非イオン性構成単位の含有量は、非アミジン系カチオン性ポリマー（Ｃ）の全構成単位のモル数に対して、１〜９０モル％であることが好ましい。
【００４５】
非アミジン系カチオン性ポリマー（Ｃ）の製造方法は、特に限定されないが、前記の水溶液光重合方法、断熱重合方法、分散重合方法、乳化重合方法などの方法を適宜選択することができる。光重合、断熱重合などの場合は、ポリマーは水性ゲルとして取得されるので、水性ゲルを粉砕、乾燥して粉末状にすることが好ましい。
【００４６】
・その他のポリマー
本発明の廃水の処理方法で用いられる高分子凝集剤は、本発明の効果を損なわない範囲で、アミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）、両性ポリマー（Ｂ）、及び非アミジン系カチオン性ポリマー（Ｃ）以外の他の非アミジン系カチオン性ポリマー、又は両性ポリマーを含んでいてもよい。これらのポリマーは、高分子凝集剤の全質量に対して、０質量％以上１０質量％未満であることが好ましく、０質量％以上５質量％未満であることがより好ましく、０質量％であることがさらに好ましい。
【００４７】
・アニオン性ポリマー（Ｄ）
本発明の廃水の処理方法において、より良好な凝集フロックを形成するため、凝集フロック形成工程における高分子凝集剤の添加後に、さらにアニオン性ポリマー（Ｄ）を添加してもよい。なお、凝集フロック形成工程における高分子凝集剤の添加後に、さらにアニオン性ポリマー（Ｄ）を添加する工程を、「アニオン性ポリマー（Ｄ）添加工程」とも言う。
【００４８】
アニオン性ポリマー（Ｄ）は、アニオン性構成単位を含むポリマーである。アニオン性構成単位としては、（メタ）アクリル酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸などが挙げられる。アクリル酸が特に好ましい。アニオン性ポリマー（Ｄ）における、全構成単位に対するアニオン性構成単位の含有量は、アニオン性ポリマー（Ｄ）の全構成単位のモル数に対して、５〜９０モル％が好ましい。
【００４９】
アニオン性ポリマー（Ｄ）は、非イオン性構成単位を含んでもよい。非イオン性構成単位としては、（メタ）アクリルアミドが挙げられる。アニオン性ポリマー（Ｄ）における、全構成単位に対する非イオン性構成単位の含有量は、アニオン性ポリマー（Ｄ）の全構成単位のモル数に対して、１０〜９５モル％が好ましい。
【００５０】
アニオン性ポリマー（Ｄ）の製造方法としては、特に限定されないが、沈殿重合方法、塊状重合方法、分散重合方法、水溶液重合方法などが挙げられる。
【００５１】
本発明において、高分子凝集剤の廃水への添加方法、及び凝集フロックの形成方法としては、公知の方法が適用できる。
【００５２】
高分子凝集剤の添加方法としては、高分子凝集剤を水に０．０５〜０．５質量％の濃度で溶解させた後、廃水に添加することが好ましい。また、高分子凝集剤が、アミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）、両性ポリマー（Ｂ）、非アミジン系カチオン性ポリマー（Ｃ）の２種類以上のポリマーからなる場合、各ポリマーを混合した１剤型薬剤として添加することが好ましい。場合によっては、高分子凝集剤を粉末状のまま廃水に添加してもよい。
高分子凝集剤を添加する際には、廃水を撹拌することが好ましい。撹拌が弱すぎると、高分子凝集剤が均一に混和されず、撹拌が強すぎると微細フロックが凝集フロックへと成長しにくくなる。したがって、高分子凝集剤を添加する際には、１８０〜３０００ｒｐｍの回転数で廃水を撹拌することが好ましい。また、撹拌時間は、処理する廃水の量にもよるが、３０秒以上であることが好ましい。また、３００秒以下であることが好ましく、１２０秒以下であることがより好ましい。例えば、撹拌時間は、３０〜３００秒が好ましく、３０〜１２０秒がより好ましい。
【００５３】
高分子凝集剤がアミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）を含まず、高分子凝集剤の添加後にさらにアニオン性ポリマー（Ｄ）を添加する場合、高分子凝集剤の添加後にさらに添加するアニオン性ポリマー（Ｄ）の添加量は、添加される廃水のＳＳ濃度、懸濁物質、コロイド状物質、イオン性成分等の濃度や含有量、ＢＯＤ、ＣＯＤ、ＶＴＳ、全リンにより異なるが、凝集フロック形成工程後の廃水中に未反応の高分子凝集剤が過剰に残留しない範囲で選択することができる。大まかな目安としては、廃水の質量（添加した高分子凝集剤の質量を含まない。）に対して１〜２０００質量ｐｐｍとなる量である。
廃水に対する前記高分子凝集剤、及び高分子凝集剤の添加後にさらに添加するアニオン性ポリマー（Ｄ）の添加量は、添加される廃水の質量（添加した高分子凝集剤の質量を含まない。）に対して、それぞれ１ｐｐｍ以上が好ましく、１０ｐｐｍ以上がより好ましく、３００ｐｐｍ以上がさらに好ましい。また、２０００ｐｐｍ以下が好ましく、１０００ｐｐｍ以下がより好ましい。前記範囲内であれば、廃水、特に有機性廃水の凝集処理にて、良好な凝集フロックが形成され、効率よく固液分離を行うことができる。また、前記範囲内であれば、得られた分離水を人工湿地内の微生物菌叢や水生植物に悪影響を与えることなく浄化処理することができる。
例えば、廃水に対する高分子凝集剤の添加量、及び高分子凝集剤の添加後にさらに添加するアニオン性ポリマー（Ｄ）の添加量は、添加される廃水の質量（添加した高分子凝集剤の質量を含まない。）に対して、それぞれ１〜２０００質量ｐｐｍが好ましく、１０〜１０００質量ｐｐｍがより好ましく、３００〜１０００質量ｐｐｍがさらに好ましい。
【００５４】
アミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）は、単位ポリマー純分中のカチオン密度が高く、荷電中和の作用において優れた性能を有するため、高分子凝集剤は、アミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）を含むことが好ましい。高分子凝集剤がアミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）を含むことで、廃水に含まれる負に帯電した汚濁物質を荷電中和により不溶化させ、それ以外の、イオン性成分や懸濁物質やコロイド状物質なども同時に荷電中和し、微細フロックを効率よく形成することができる。さらに、架橋吸着の作用が向上し、微細フロックを効率よく肥大化させ、より良好な凝集フロックを形成することができる。
【００５５】
また廃水に含まれる負に帯電した汚濁物質以外の、イオン性成分や懸濁物質やコロイド状物質などは粘質性を示すものが多く、人工湿地内の濾床に吸着し、濾床内での分離水の通過を妨げる性質を有する。アミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）はそれらを効率よく荷電中和し不溶化させることで粘質性を低下させるため、濾床内での分離水の通過性を改善することができる。さらに、高分子凝集剤の添加量が多い場合は、イオン性成分や懸濁物質やコロイド状物質などの荷電中和の反応がさらに進行するため、未反応の状態になり難く、分離水中に未反応の高分子凝集剤が過剰に残留し難い。そのため、得られた分離水を人工湿地内の微生物菌叢や水生植物に悪影響を与えることなく浄化処理することができる。
【００５６】
高分子凝集剤がアミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）を含み、高分子凝集剤の添加後にさらにアニオン性ポリマー（Ｄ）を添加する場合、高分子凝集剤の添加後にさらに添加するアニオン性ポリマー（Ｄ）の添加量は、添加される廃水のＳＳ濃度、懸濁物質、コロイド状物質、イオン性成分等の濃度や含有量、ＢＯＤ、ＣＯＤ、ＶＴＳ、全リンにより異なるが、凝集フロック形成工程後の廃水中に未反応の高分子凝集剤が過剰に残留しない範囲で選択することができる。大まかな目安としては、廃水の質量（添加した高分子凝集剤の質量を含まない。）に対して１〜３０００質量ｐｐｍとなる量である。
廃水に対する前記高分子凝集剤、及び高分子凝集剤の添加後にさらに添加するアニオン性ポリマー（Ｄ）の添加量は、添加される廃水の質量（添加した高分子凝集剤の質量を含まない。）に対して、それぞれ１ｐｐｍ以上が好ましく、１０ｐｐｍ以上がより好ましく、３００ｐｐｍ以上がさらに好ましい。また、３０００ｐｐｍ以下が好ましく、２５００ｐｐｍ以下がより好ましく、２０００ｐｐｍ以下がさらに好ましい。前記範囲内であれば、廃水、特に有機性廃水の凝集処理にて、良好な凝集フロックが形成され、効率よく固液分離を行うことができる。また、前記範囲内であれば、得られた分離水を人工湿地内の微生物菌叢や水生植物に悪影響を与えることなく浄化処理することができる。
例えば、廃水に対する高分子凝集剤の添加量、及び高分子凝集剤の添加後にさらに添加するアニオン性ポリマー（Ｄ）の添加量は、添加される廃水の質量（添加した高分子凝集剤の質量を含まない。）に対して、それぞれ１〜３０００質量ｐｐｍが好ましく、１０〜２５００質量ｐｐｍがより好ましく、３００〜２０００質量ｐｐｍがさらに好ましい。
【００５７】
（酸性物質）
高分子凝集剤の水への溶解性の向上や、高分子凝集剤の水溶液の粘度低下などの劣化防止のために、高分子凝集剤を水に溶解する際に、水に酸性物質を添加してもよい。
酸性物質としては、例えば、スルファミン酸、酸性亜硫酸ナトリウムなどが挙げられる。
その添加の目的、添加する酸性物質の種類に応じて、酸性物質の添加量や添加するタイミング等の添加条件を適宜定めることができる。
【００５８】
（凝結剤）
高分子凝集剤に加えて、無機凝結剤及び／又は有機凝結剤（以下、まとめて「凝結剤」と言う。）を廃水に添加してもよい。本発明の廃水の処理方法で用いる高分子凝集剤は、凝結剤と併用しても、廃水に対する汚濁物質の低減効果を十分に発揮することができる。
無機凝結剤としては、例えば、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム、塩化第２鉄、硫酸第１鉄、硫酸第２鉄、ポリ鉄（ポリ硫酸鉄、ポリ塩化鉄）などが挙げられる。有機凝結剤としては、例えば、ポリアミン、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド、ポリジアルキルアミノアルキルメタクリレートのアルキルクロライド４級塩、カチオン性界面活性剤などが挙げられる。
その添加の目的、添加する凝結剤の種類に応じて、凝結剤の添加量や添加するタイミング等の添加条件を適宜定めることができる。凝結剤の添加量は、高分子凝集剤１００質量部に対して５〜３０００質量部であることが好ましく、凝結剤を廃水に添加するタイミングとしては、高分子凝集剤を廃水に添加する前に添加することが好ましい。
【００５９】
＜固液分離工程＞
本工程は、前工程にて得た凝集フロックを固液分離して、分離水を得る工程である。
【００６０】
「分離水」は、凝集フロック形成工程で形成した凝集フロックを、固液分離工程にて固液分離して得られる、分離した液分を意味する。特に、廃水を前記凝集フロック形成工程と、それに続く固液分離工程で処理して分離水を得ることで、廃水中のＳＳ、ＢＯＤ、ＣＯＤ、全窒素及び全リンのうちの少なくともいずれかを低減させることができる。本発明の廃水の処理方法における固液分離工程で得られる分離水のＳＳ濃度は小さければ小さいほど好ましく、例えば、分離水の総量に対して１ｍｇ／Ｌ以上であり、１０ｍｇ／Ｌ以上であってもよい。また、５０００ｍｇ／Ｌ以下が好ましく、３０００ｍｇ／Ｌ以下がより好ましく、１０００ｍｇ／Ｌ以下がさらに好ましい。前記範囲内であれば、人工湿地による分離水の浄化処理において、ＳＳ濃度の高い有機性廃水に対しても濾床の目詰まりを抑制し、浄化性能が安定した状態で処理することが可能になる。そのため、ＳＳ濃度において、適用範囲濃度をより高濃度の範囲まで拡大することができる。
例えば、本発明の廃水の処理方法における固液分離工程で得られる分離水のＳＳ濃度は、分離水の総量に対して１〜５０００ｍｇ／Ｌが好ましく、１０〜３０００ｍｇ／Ｌがより好ましく、１０〜１０００ｍｇ／Ｌがさらに好ましい。
【００６１】
「コロイド値」は、廃水の上澄み水または分離水中に含まれるマイナス荷電量を意味する。また、「廃水の上澄み水」は、廃水を３０００ｒｐｍで５分間、遠心分離をかけ、固液分離することで得られる液相を意味する。コロイド値の値は、具体的に以下の手順で測定した値を意味する。
（１）２００ｍＬのトールビーカーに、廃水の上澄み水または分離水１０ｍＬを採取し、純水を９０ｍＬ加える。
（２）さらに１／２００Ｎのメチルグリコールキトサン溶液を２ｍＬ加えて撹拌する。
（３）さらに指示薬としてトルイジンブルーを１〜２滴加える。
（４）５００ｒｐｍで撹拌しながら、１／４００Ｎのポリビニル硫酸カリウム水溶液にて滴定し、液の色が青からピンクに変わる滴定量Ｘ（ｍＬ）を測定する。
（５）同様に純水１００ｍＬのみを、（２）〜（３）の作業で滴定し、ブランクの滴定量Ｙ（ｍＬ）を測定する。
（６）下記式（Ｂ）を用いて、コロイド値（ｍｅｑ／Ｌ）を求める。
コロイド値（ｍｅｑ／Ｌ）＝（滴定量Ｘ−滴定量Ｙ）／１０×１／４００×１０００  ・・・（Ｂ）
分離水のコロイド値は、分離水中に含まれるマイナス荷電量を意味し、分離水中に残留する未反応の高分子凝集剤含有量の指標になる。分離水のコロイド値は−２．００ｍｅｑ／Ｌ以上が好ましく、−０.５０ｍｅｑ／Ｌ以上がより好ましい。また０．５０ｍｅｑ／Ｌ以下が好ましく、０．１０ｍｅｑ／Ｌ以下がより好ましい。前記範囲内であれば、廃水、特に有機性廃水の凝集処理において、良好な凝集フロックが形成され、効率よく固液分離を行うことができる。また、前記範囲内であれば、得られた分離水を人工湿地内の微生物菌叢や水生植物に悪影響を与えることなく浄化処理することができる。さらに、分離水は人工湿地の濾床内を良好に通過するため、分離水を効率よく浄化処理することができる。
例えば、分離水のコロイド値は、−２．００〜０．５０ｍｅｑ／Ｌが好ましく、−０．５０〜０．１０ｍｅｑ／Ｌがより好ましい。
【００６２】
「ＣＳＴ」は、特定のろ紙上に所定量の廃水の上澄み水または分離水中を滴下し、毛細管吸引現象により水分が吸引され円周方向に拡大して同心円の２点間を通過する時間を意味し、廃水の上澄み水または分離水中に含まれる粘質物量の指標になり、さらに分離水中に残留する未反応の高分子凝集剤含有量の指標としても利用することができる。ＣＳＴの値は、具体的には、「下水道試験法  ２０１２年版上巻  第５編  汚泥・ガス試験  第１章  一般汚泥試験  第１５節  脱水性試験  ３．ＣＳＴ試験」に記載の手順で測定した値を意味する。分離水のＣＳＴは５秒以上が好ましく、１０秒以上がより好ましい。また２００秒以下が好ましく、５０秒以下がより好ましい。前記範囲内であれば、廃水、特に有機性廃水の凝集処理において、良好な凝集フロックが形成され、効率よく固液分離を行うことができる。また、前記範囲内であれば、得られた分離水を人工湿地内の微生物菌叢や水生植物に悪影響を与えることなく浄化処理することができる。さらに、分離水が人工湿地の濾床内を良好に通過するため、分離水を効率よく浄化処理することができる。
例えば、分離水のＣＳＴは、５〜２００秒が好ましく、１０〜２００秒がより好ましく、１０〜５０秒がさらに好ましい。
【００６３】
凝集フロックを固液分離する方法としては、特に限定されないが、例えば、凝集沈殿や浮上分離、遠心分離や濾過などの方法が挙げられ、凝集沈殿や浮上分離によって固液分離することが好ましい。凝集沈殿や浮上分離に要する時間は、処理する廃水の種類や量にもよるが、１分間以上であることが好ましく、３分間以上であることがより好ましい。また、６０分間以下であることが好ましく、３０分間以下であることがより好ましく、１０分間以下であることがさらに好ましい。また脱水装置を用いて、凝集フロックを固液分離し脱水してもよい。この場合、脱水に使用する脱水装置としては、例えば、プレス脱水機、遠心脱水機、スクリュープレス脱水機、多重円盤式脱水機、ロータリープレスフィルター、真空脱水機などが挙げられる。
例えば、凝集沈殿や浮上分離に要する時間は、１〜６０分間が好ましく、３〜３０分間がより好ましく、３〜１０分間がさらに好ましい。
【００６４】
＜浄化工程＞
本工程は、人工湿地を使用して前工程にて得た分離水を浄化する工程である。
【００６５】
（人工湿地）
本発明の廃水の処理方法における凝集フロック形成工程、それに続く固液分離工程を経て得られた分離水は、人工湿地を使用して浄化される。人工湿地を使用した「浄化」とは、人工湿地に分離水を流入させて分離水中のＢＯＤ、ＣＯＤ、全窒素及び全リンのうちの少なくともいずれかを低減させることを意味する。特に、人工湿地に分離水を流通させて分離水中のＢＯＤ、ＣＯＤ、全窒素及び全リンのうちの少なくともいずれかを低減させることが好ましい。本発明の廃水の処理方法で用いられる人工湿地のうち、最下流に位置する最終湿地出口の処理水のＣＯＤ（Ｍｎ）は小さければ小さいほど好ましく、例えば、処理水の総量に対して１ｍｇ／Ｌ以上であり、１０ｍｇ／Ｌ以上であってもよい。また、１０００ｍｇ／Ｌ以下が好ましく、５００ｍｇ／Ｌ以下がより好ましい。前記範囲内であれば、ＣＯＤ（Ｍｎ）が低い程、環境に悪影響を与えることなく河川への処理水の放流を効率的に行うことができる。例えば、本発明の廃水の処理方法で用いられる人工湿地のうち、最下流に位置する最終湿地出口の処理水のＣＯＤ（Ｍｎ）は、１〜１０００ｍｇ／Ｌが好ましく、１０〜５００ｍｇ／Ｌがより好ましい。
【００６６】
本発明の廃水の処理方法における廃水のＣＯＤ（Ｍｎ）の値を前記最終湿地出口の処理水のＣＯＤ（Ｍｎ）の値で除した値（廃水ＣＯＤ（Ｍｎ）／最終湿地出口ＣＯＤ（Ｍｎ））としては８以上が好ましく、１０以上がより好ましい。また、１００００以下が好ましく、５０００以下がより好ましい。前記範囲内であれば、廃水ＣＯＤ（Ｍｎ）／最終湿地出口ＣＯＤ（Ｍｎ）の値が高い程、環境に悪影響を与えることなく河川への処理水の放流を効率的に行うことができる。例えば、本発明の廃水の処理方法における廃水のＣＯＤ（Ｍｎ）の値を前記最終湿地出口の処理水のＣＯＤ（Ｍｎ）の値で除した値（廃水ＣＯＤ（Ｍｎ）／最終湿地出口ＣＯＤ（Ｍｎ））は、８〜１００００が好ましく、１０〜５０００がより好ましい。
【００６７】
本発明の廃水の処理方法で用いられる人工湿地は、垂直流湿地と水平流湿地のうちの少なくとも１つを含むことが好ましく、垂直流湿地と水平流湿地とを組み合わせて設置して用いられることがより好ましい。各湿地の設置順序、設置段数、湿地面積、湿地容積等の条件は特に限定されず、分離水の性状や発生量、処理水の目標水質を考慮して適宜選択して使用することができる。また湿地内に充填する濾床のサイズ、素材、充填量等の条件についても特に限定されず、分離水の性状や発生量、処理水の目標水質を考慮して適宜選択して使用することができる。水生植物の種類については特に限定されないが、ヨシ、アゼスゲ、カサスゲなどが挙げられる。その中でもヨシ、カサスゲが好ましく、カサスゲがより好ましい。カサスゲであれば、分離水中のＢＯＤ、ＣＯＤを良好に低減させることができる。また、カサスゲは多年草であり、安定した群落を形成するため、湿地維持管理の負荷が省力化され、良好な景観形成機能を得ることができる。また水生植物の量等の条件については特に限定されず、分離水の性状や発生量、処理水の目標水質を考慮して適宜選択して使用することができる。
【実施例】
【００６８】
以下、実施例及び比較例を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の記載によって限定されるものではない。なお、実施例及び比較例における「％」は特に断りのない限り「質量％」を示す。以下の製造例で得られた各ポリマーについては、以下に示す還元粘度の測定を行った。測定には、粉末状のポリマーを用いた。【００６９】
［還元粘度の測定］
１ｍｏｌ／Ｌの塩化ナトリウム水溶液中、０．１ｇ／ｄＬのポリマー溶液として２５℃でオストワルド型粘度計により還元粘度を測定した。【００７０】
実施例及び比較例で用いた原料を以下に示す。
［モノマー］
（ｉ）カチオン性モノマー：
（ａ）Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート塩化メチル４級塩（以下、「ＤＭＥ」と言う。）、大阪有機化学工業社製、８０質量％水溶液
（ｂ）Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート塩化メチル４級塩（以下、「ＤＭＣ」と言う。）、大阪有機化学工業社製、８０質量％水溶液
（ｉｉ）アニオン性モノマー：
（ａ）アクリル酸（以下、「ＡＡ」と言う。）、三菱化学社製、５０質量％水溶液
（ｉｉｉ）非イオン性モノマー：
（ａ）アクリルアミド（以下、「ＡＡＭ」と言う。）、三菱レイヨン社製、５０質量％水溶液
（ｂ）アクリロニトリル（以下、「ＡＮ」と言う。）、三菱レイヨン社製、純度９９質量％
（ｃ）Ｎ−ビニルホルムアミド（以下、「ＮＶＦ」と言う。）、三菱レイヨン社製、純度９１質量％水溶液【００７１】
［開始剤］
（ｉ）２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン（ＤＡＲＯＣＵＲ（登録商標）１１７３）、（以下、「Ｄ−１１７３」と言う。）、Ｃｉｂａ社製
（ｉｉ）２，２’−アゾビス（２−アミジノプロパン）２塩酸塩（Ｖ−５０）（以下、「Ｖ−５０」と言う。）、和光純薬社製【００７２】
［連鎖移動剤］
次亜リン酸ナトリウム（以下、「ＨＰＡ」と言う。）、和光純薬社製【００７３】
［アミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）の合成］
（製造例１）
攪拌機、窒素導入管、冷却管を備えた内容積５０ｍＬの四つ口フラスコにＡＮとＮＶＦの混合物（モル比＝５５：４５）６ｇと蒸留水３４ｇを入れた。窒素ガス中、攪拌しつつ６０℃に昇温し、Ｖ−５０を０．１２ｇ添加し、さらに、６０℃で３時間保持し、水中にポリマーが析出した懸濁物を得た。懸濁物に蒸留水を２０ｇ添加し、さらに、濃塩酸をポリマーのホルミル基に対し１当量添加し、１００℃で４時間保持し、黄色の高粘度液を得た。これを多量のアセトンに添加し、ポリマーを析出させ、得られたポリマーゲルを細断し、６０℃で１昼夜乾燥後、粉砕してアミジン系カチオン性ポリマー（Ａ）（ポリマーＡ−１）を得た。【００７４】
ポリマーＡ−１を重水に溶解させ、ＮＭＲスペクトロメーター（日本電子社製、２７０ＭＨｚ）にて１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルを測定した。１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルの各繰り返し単位に対応したピークの積分値より各構成単位の組成を算出した。前記一般式（１）及び一般式（２）の構成単位は、区別することなく、その総量として含有量を求めた。結果を表１に示す。【００７５】
【表１】
2016190388.tif 000006
（＊）アミジン：アミジン塩酸塩構成単位、ＮＶＦ：Ｎ−ビニルホルムアミド構成単位、ＡＮ：アクリロニトリル構成単位、ＶＡＭ：ビニルアミン塩酸塩構成単位【００７６】
［両性ポリマー（Ｂ）の合成］
（製造例２）
ＤＭＥ  ６３２．９ｇ、ＡＡ  １００．０ｇ、ＡＡＭ  ９００．０ｇを、内容積２０００ｍＬの褐色耐熱瓶に投入し、ＨＰＡ  ３．０ｇと蒸留水を加え、総質量が２０００ｇのモノマー水溶液（ＤＭＥ：ＡＡ：ＡＡＭ＝２６．９：７．２：６５．９（モル％）、モノマー濃度５０％）を調製した。さらに、Ｄ−１１７３を、モノマー水溶液の総質量に対して、１５０ｐｐｍとなるように投入し、これに窒素ガスを３０分間吹き込みながらモノマー水溶液の温度を２０℃に調節した。【００７７】
その後、モノマー水溶液をステンレス製の反応容器に移し、容器の下方から１６℃の水を噴霧しながら、ケミカルランプを用いて、容器の上方から５Ｗ／ｍ２の照射強度で、表面温度が４０℃になるまで光を照射した。表面温度が４０℃に到達した後は、０．３Ｗ／ｍ２の照射強度で３０分間光を照射した。さらに、モノマーの残存量を低減させるために、照射強度を５０Ｗ／ｍ２にして１０分間光を照射した。これにより、含水ゲル状のポリマーを得た。得られた含水ゲル状のポリマーを容器から取り出し、小型ミートチョッパーを用いて解砕した後、温度６０℃で１６時間乾燥した。その後、ウィレー型粉砕機を用いて乾燥したポリマーを粉砕し、両性ポリマー（Ｂ）（ポリマーＢ−１）を得た。【００７８】
（製造例３、製造例４）
製造例２において、各モノマー及びＨＰＡの量を調節し、表２に記載の割合に変更した以外は、製造例２と同様の操作を行い、両性ポリマー（Ｂ）（それぞれポリマーＢ−２、ポリマーＢ−３）を得た。【００７９】
［カチオンポリマー（Ｃ）の合成］
（製造例５〜製造例９）
製造例２において、各モノマー及びＨＰＡの量を調節し、表２に記載の割合に変更した以外は、製造例２と同様の操作を行い、カチオンポリマー（Ｃ）（それぞれポリマーＣ−１〜ポリマーＣ−５）を得た。【００８０】
【表２】
2016190388.tif 000007
【００８１】
［廃水及び分離水のＳＳ濃度の測定］
廃水及び分離水のＳＳ濃度は、前記のＳＳ濃度の測定方法によって測定した。【００８２】
［廃水のＢＯＤの測定］
廃水のＢＯＤは、前記のＢＯＤの測定方法によって測定した。【００８３】
［廃水、分離水、処理水のＣＯＤの測定］
廃水、分離水及び処理水のＣＯＤは、前記のＣＯＤ（Ｍｎ）の測定方法によって測定した。なお、分離水のＢＯＤを表す代替値として分離水のＣＯＤの測定結果を用いた。【００８４】
［廃水、分離水、処理水の全リンの測定］
廃水、分離水及び処理水の全リンは、前記の全リンの測定方法によって測定した。【００８５】
［廃水のＶＴＳの測定］
廃水のＶＴＳは、前記のＶＴＳの測定方法によって測定した。【００８６】
［廃水の上澄み水、分離水コロイド値の測定］
廃水の上澄み水、分離水のコロイド値は、前記のコロイド値の測定方法によって測定した。【００８７】
［廃水の上澄み水、分離水ＣＳＴの測定］
廃水の上澄み水、分離水のコロイド値は、前記のＣＳＴの測定方法によって測定した。【００８８】
（実施例１〜１０）
［廃水］
廃水として、酪農産業の処理施設から発生した、下記特性を有する有機性廃水を用いた。即ち、ＪＩＳ規格に記載された分析方法を用いて測定された廃水のｐＨが７．８１、ＳＳ濃度が６５０００ｍｇ／Ｌ、ＶＴＳが５２．８％／固形分、上澄み水のコロイド値が−６．５０ｍｅｑ／Ｌ、上澄み水のＣＳＴが４１８０秒、ＢＯＤが２５０００ｍｇ／Ｌ、ＣＯＤが２４０００ｍｇ／Ｌ、全リンが８６０ｍｇ／Ｌである有機性廃水。【００８９】
［凝集試験］
１０００Ｌのオープンタンクに前記有機性廃水の６００Ｌを採取した。次いで、表１及び表２に記載の高分子凝集剤を０．３％になるように水に溶解して高分子凝集剤水溶液を調製し、これを表４に記載の濃度になるよう添加した後、中速型撹拌機で攪拌速度：３００ｒｐｍ、攪拌時間：６０秒間の条件で撹拌混合して凝集フロックを形成させた。その後、凝集フロックを５分間沈殿させることで固液分離し、凝集フロックと分離水に分離した。後述の評価結果を表４に示す。【００９０】
（比較例１）
用いた高分子凝集剤を表４に示す通りに変更した以外は、実施例１と同様にして凝集フロックを形成させ、凝集フロックと分離水を分離した。後述の評価結果を表４に示す。【００９１】
［評価方法］
［凝集フロック粒径、濾過性、分離水のＳＳ濃度、ＣＳＴ、コロイド値、ＣＯＤ、全リン］
各実施例と比較例において凝集フロックを形成させた後に攪拌を止め、凝集フロック粒径を目視により測定した。その後、５００ｍｌビーカーに、凝集フロックを形成させた廃水を３００ｍｌ採取し、予め濾布を敷いたヌッチェに移し、濾過性（６０秒間の濾過分離水量）を測定した。また、１０００Ｌのオープンタンク内で固液分離して分離水を採取し、分離水のＳＳ濃度、ＣＳＴ、コロイド値、ＣＯＤ、全リンを測定した。【００９２】
［分離水の人工湿地による浄化処理効果］
実施例１〜１０と比較例１において、１０００Ｌのオープンタンク内で固液分離して分離水を採取し、表３に示すような人工湿地に分離水を流入させ、浄化処理を行い、処理水を得た。その後、処理水を採取しＣＯＤ、全リンを測定した。処理水のＣＯＤ、全リンの測定結果を表４に示す。【００９３】
【表３】
2016190388.tif 000008
＊１：軽石Ａの粒径は２０〜４０ｍｍ、軽石Ｂの粒径は５〜２０ｍｍ、砂利の粒径は、０．２〜２ｍｍ、黒ボク土の粒径は０．２〜２ｍｍ。【００９４】
【表４】
2016190388.tif 000009
＊２：処理水のＣＯＤが５００ｍｇ／Ｌを下回るのに必要な湿地の必要段数であり、５００ｍｇ／Ｌ以上の場合は「−」と記載した
＊３：高分子凝集剤無添加であり、凝集処理は未処理の状態。【００９５】
表４に示すように、本発明の廃水の処理方法で凝集処理を行った実施例１〜１０では、凝集処理後の分離水のＳＳ濃度、ＣＯＤ及び全リンは使用した廃水と比較して大幅に低減していた。さらに、分離水を人工湿地で浄化処理することで、処理水のＣＯＤ及び全リンはさらに低減されており、良質な処理水が得られた。また、分離水のコロイド値が−２．００〜０．５０ｍｅｑ／Ｌである実施例１〜１０では、処理水のＣＯＤは５００ｍｇ／Ｌを下回っていた。【００９６】
表４に示すように、比較例１は、本発明の廃水の処理方法での凝集処理を実施していない廃水を人工湿地で浄化処理した場合の結果であり、分離水のＳＳ濃度、ＣＯＤ、全リンが高く、人工湿地の濾床が目詰まりをおこしており、人工湿地により浄化処理することができなかった。【００９７】
（実施例１１〜１４、比較例２）
［使用有機性廃水］
廃水として、養豚産業の処理施設から発生した、下記特性を有する有機性廃水を用いた。即ち、ＪＩＳ規格に記載された各分析方法を用いて測定された廃水のｐＨが６．６６、ＳＳ濃度が１６５００ｍｇ／Ｌ、ＶＴＳが７６．０％／固形分、上澄み水のコロイド値が−１．８０ｍｅｑ／Ｌ、上澄み水のＣＳＴが１１５３秒、ＢＯＤが１８３００ｍｇ／Ｌ、ＣＯＤが７２４０ｍｇ／Ｌ、全リンが２４２０ｍｇ／Ｌである有機性廃水。【００９８】
［凝集試験］
試験に用いた高分子凝集剤を表６に示す通りに変更した以外は、実施例１と同様の凝集試験を実施した。実施例１１〜１４及び比較例２における評価結果を表６に示す。【００９９】
［分離水の人工湿地による浄化処理効果］
実施例１１〜１４と比較例２において、１０００Ｌのオープンタンク内で固液分離して分離水を採取し、表５に示すような人工湿地に流入させ、浄化処理を行い、処理水を得た。その後、処理水を採取しＣＯＤ及び全リンを測定した。処理水のＣＯＤ及び全リンの測定結果を表６に示す。【０１００】
【表５】
2016190388.tif 000010
＊４：軽石Ａの粒径は２０〜４０ｍｍ、軽石Ｂの粒径は５〜２０ｍｍ、砂利の粒径は、０．２〜２ｍｍ、黒ボク土の粒径は０．２〜２ｍｍ。【０１０１】
【表６】
2016190388.tif 000011
＊５：処理水のＣＯＤが５００ｍｇ／Ｌを下回るのに必要な湿地の必要段数であり、５００ｍｇ／Ｌ以上の場合は「−」と記載した。
＊６：高分子凝集剤無添加であり、凝集処理は未処理の状態。【０１０２】
表６に示すように、本発明の廃水の処理方法で凝集処理を行った実施例１１〜１４では、凝集処理後の分離水のＳＳ濃度、ＣＯＤ及び全リンは使用した廃水と比較して大幅に低減していた。また分離水を人工湿地で浄化処理することで、処理水のＣＯＤ及び全リンはさらに低減されており、良質な処理水が得られた。さらに分離水のコロイド値が−２．００〜０．５０ｍｅｑ／Ｌである実施例１１〜１４では、処理水のＣＯＤは５００ｍｇ／Ｌを下回っていた。【０１０３】
表６に示すように、比較例２は、本発明の廃水の処理方法での凝集処理を実施していない廃水を人工湿地で浄化処理した場合の結果であり、分離水のＳＳ濃度、ＣＯＤ、全リンが高く、人工湿地の濾床が目詰まりをおこしており、人工湿地により浄化処理することができなかった。【０１０４】
（実施例１５〜２２、比較例３）
［使用有機性廃水］
廃水として、酪農産業の処理施設から発生した、下記特性を有する有機性廃水を用いた。即ち、ＪＩＳ規格に記載された各分析方法を用いて測定された廃水のｐＨが７．９４、ＳＳ濃度が３５８００ｍｇ／Ｌ、ＶＴＳが６６．３％／固形分、上澄み水のコロイド値が−１２．３０ｍｅｑ／Ｌ、上澄み水のＣＳＴが３１２０秒、ＢＯＤが７４８０ｍｇ／Ｌ、ＣＯＤが１２０００ｍｇ／Ｌ、全リン９８０ｍｇ／Ｌである有機性廃水。【０１０５】
［凝集試験］
試験に用いた高分子凝集剤を表７に示す通りに変更した以外は、実施例１と同様の凝集試験を実施した。実施例１５〜２２及び比較例３における評価結果を表７に示す。【０１０６】
［分離水の人工湿地による浄化処理効果］
実施例１５〜２２と比較例３において、１０００Ｌのオープンタンク内で固液分離して分離水を採取し、表３に示すような人工湿地に流入させ、浄化処理を行い、処理水を得た。その後、処理水を採取しＣＯＤ及び全リンを測定した。処理水のＣＯＤ及び全リンの測定結果を表７に示す。【０１０７】
【表７】
2016190388.tif 000012
＊７：処理水のＣＯＤが５００ｍｇ／Ｌを下回るのに必要な湿地の必要段数であり、５００ｍｇ／Ｌ以上の場合は「−」と記載した。
＊８：高分子凝集剤無添加であり、凝集処理は未処理の状態。【０１０８】
表７に示すように、本発明の廃水の処理方法で凝集処理を行った実施例１５〜２２では、凝集処理後の分離水のＳＳ濃度、ＣＯＤ及び全リンは使用した廃水と比較して大幅に低減していた。さらに、分離水を人工湿地で浄化処理することで、処理水のＣＯＤ及び全リンはさらに低減されており、良質な処理水が得られた。また分離水のコロイド値が−２．００〜０．５０ｍｅｑ／Ｌである実施例１５〜１８、２０では、処理水のＣＯＤは５００ｍｇ／Ｌを下回っていた。【０１０９】
表７に示すように、比較例３は、本発明の廃水の処理方法での凝集処理を実施していない廃水を人工湿地で浄化処理した場合の結果であり、分離水のＳＳ濃度、ＣＯＤ、全リンが高く、人工湿地の濾床が目詰まりをおこしており、人工湿地により浄化処理することができなかった。【０１１０】
（実施例２３〜２５、比較例４）
［使用有機性廃水］
廃水として、酪農産業の処理施設から発生した、下記特性を有する有機性廃水を用いた。即ち、ＪＩＳ規格に記載された各分析方法を用いて測定された廃水のｐＨが７．８５、ＳＳ濃度が３５０００ｍｇ／Ｌ、ＶＴＳが６６．０％／固形分、上澄み水のコロイド値が−１２．４０ｍｅｑ／Ｌ、上澄み水のＣＳＴが３０２０秒、ＢＯＤが７２００ｍｇ／Ｌ、ＣＯＤが１１０００ｍｇ／Ｌ、全リン９００ｍｇ／Ｌである有機性廃水。【０１１１】
［凝集試験］
試験に用いた高分子凝集剤を表９に示す通りに変更した以外は、実施例１と同様の凝集試験を実施した。実施例２３〜２５及び比較例４における評価結果を表９に示す。【０１１２】
［分離水の人工湿地による浄化処理効果］
実施例２３〜２５と比較例４において、１０００Ｌのオープンタンク内で固液分離して分離水を採取し、表８に示すような人工湿地に流入させ、浄化処理を行い、処理水を得た。その後、処理水を採取しＣＯＤ及び全リンを測定した。処理水のＣＯＤ及び全リンの測定結果を表９に示す。【０１１３】
【表８】
2016190388.tif 000013
＊９：軽石Ａの粒径は２０〜４０ｍｍ、軽石Ｂの粒径は５〜２０ｍｍ、砂利の粒径は、０．２〜２ｍｍ。【０１１４】
【表９】
2016190388.tif 000014
＊１０：処理水のＣＯＤが５００ｍｇ／Ｌを下回るのに必要な湿地の必要段数であり、５００ｍｇ／Ｌ以上の場合は「−」と記載した。
＊１１：高分子凝集剤無添加であり、凝集処理は未処理の状態。【０１１５】
表９に示すように、本発明の廃水の処理方法で凝集処理を行った実施例２３〜２５では、凝集処理後の分離水のＳＳ濃度、ＣＯＤ及び全リンは使用した廃水と比較して大幅に低減していた。さらに、分離水を人工湿地で浄化処理することで、処理水のＣＯＤ及び全リンはさらに低減されており、良質な処理水が得られた。また分離水のコロイド値が−２．００〜０．５０ｍｅｑ／Ｌである実施例２３〜２５では、処理水のＣＯＤは５００ｍｇ／Ｌを下回っていた。【０１１６】
表９に示すように、比較例４は、本発明の廃水の処理方法での凝集処理を実施していない廃水を人工湿地で浄化処理した場合の結果であり、分離水のＳＳ濃度、ＣＯＤ、全リンが高く、人工湿地の濾床が目詰まりをおこしており、人工湿地により浄化処理することができなかった。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本発明によれば、廃水、特に有機性廃水の人工湿地による浄化処理において、人工湿地への流入前に、あらかじめ有機性廃水に高分子凝集剤を添加し、凝集分離処理を行うことで、湿地内の微生物菌叢や水生植物に悪影響を与えることなく、人工湿地による浄化処理の負荷が低減され、処理水のＢＯＤ、ＣＯＤ、全窒素、全リンを大幅に低減し、良質な処理水が得られる廃水の処理方法が提供される。また、本発明の廃水の処理方法によれば、ＳＳ、ＢＯＤ、ＣＯＤ、全リンの値を増大させる対象物質の含有量が高い廃水、特に有機性廃水に対して、人工湿地による浄化処理の適用範囲の拡大や、人工湿地の必要段数の削減、及び必要面積の縮小による処理コストの大幅な削減が可能になる。
【国際調査報告】
2016190388.tif 000019
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2016190388.tif 000021
2016190388.tif 000022