(57)【要約】【課題】イオン含有排水を処理するに際し、凝集沈澱処理の設置面積の省スペース化を図ると共に、フロックの造粒効果を高め、汚泥を水と安定かつ高速に分離し、処理可能なイオン含有排水処理装置及びイオン含有排水の処理方法を提供する。【解決手段】第一のイオン含有排水処理装置１０Ａは、フッ化物イオンを含有する排水１１Ａ中のフッ化物イオンをフッ化カルシウムにする第一の反応槽１４と、フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂ中に残留するフッ化物イオンを除去する第二の反応槽１９と、フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂ中のフッ化カルシウムの凝集したフロックが更に大きく成長し、造粒する造粒槽５３と、フロックが濃縮された濃縮汚泥２３を高速に沈降分離する高速沈澱槽５５と、沈降分離した濃縮汚泥２３の一部２３ａを水酸化カルシウム１２と混合したアルカリ化合物含有濃縮汚泥２７を第一の反応槽１４に送給する汚泥反応槽２８とからなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンを含有する排水に第一の薬剤供給部よりアルカリ化合物、又は前記アルカリ化合物及びカルシウム化合物を供給し、難溶性塩から成る不溶物の生成を行なう第一の反応槽と、
該第一の反応槽より生成された前記不溶物を含有する排水に第二の薬剤供給部より酸を供給し、前記不溶物を含有する排水中に残留する前記イオンを除去すると共に、前記不溶物を含有する排水のｐＨの調整を行なう第二の反応槽と、
前記第二の反応槽から排出される前記不溶物を含有する排水に有機高分子凝集剤を供給し、前記不溶物の凝集を行なう有機高分子凝集剤供給部と、
槽本体内の回転軸方向に少なくとも二段以上の攪拌翼が設けられ、前記不溶物が凝集したフロックを含有する排水を槽本体下部から供給し、前記槽本体上部に上昇するにつれて前記フロックが更に大きく成長し、造粒する造粒槽と、
該造粒槽において造粒したフロックを含有する排水を槽本体上部から供給し、前記造粒したフロックが濃縮された濃縮汚泥を沈降分離する高速沈澱槽と、
該高速沈澱槽で沈降分離された濃縮汚泥の一部を抜出す汚泥返送ラインと、
該汚泥返送ラインより送給された前記濃縮汚泥と前記第一の薬剤供給部より供給される前記アルカリ化合物、又は前記アルカリ化合物及びカルシウム化合物と混合して得られるアルカリ化合物含有濃縮汚泥を前記第一の反応槽に送給する汚泥反応槽とからなることを特徴とするイオン含有排水処理装置。
【請求項２】
イオンを含有する排水に第一の薬剤供給部よりアルカリ化合物、又は前記アルカリ化合物及びカルシウム化合物を供給し、難溶性塩から成る不溶物の生成を行なう第一の反応槽と、
該第一の反応槽より生成された前記不溶物を含有する排水に第二の薬剤供給部より酸を供給し、前記排水中に残留する前記イオンを除去すると共に、前記排水のｐＨの調整を行なう第二の反応槽と、
前記第二の反応槽から排出される前記不溶物を含有する排水に有機高分子凝集剤を供給し、前記不溶物の凝集を行なう有機高分子凝集剤供給部と、
槽本体内下部側に回転軸方向に少なくとも二段以上の攪拌翼が設けられ、前記不溶物の凝集したフロックを含有する排水を槽本体下部から供給し、槽本体上部に上昇するにつれて前記フロックを更に大きく成長させて造粒し、槽本体内上部側において造粒したフロックが濃縮された汚泥を水と固液分離し、槽本体側壁に設けられている汚泥抜出し管より前記汚泥を抜出す造粒・沈澱槽と、
前記沈澱槽で固液分離された前記汚泥の一部を抜出す汚泥返送ラインと、
汚泥返送ラインより送給された前記濃縮汚泥と前記第一の薬剤供給部より供給される前記アルカリ化合物、又は前記アルカリ化合物及びカルシウム化合物とを混合して得られるアルカリ化合物含有濃縮汚泥を前記第一の反応槽に送給する汚泥反応槽とからなることを特徴とするイオン含有排水処理装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記造粒・沈澱槽から抜出された前記汚泥を回収する排泥器が設けられてなることを特徴とするイオン含有排水処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一つにおいて、
前記第二の反応槽が、前記不溶物を含有する排水に無機凝集剤を供給し、前記不溶物の凝集を促進する無機凝集剤供給部を有してなることを特徴とするイオン含有排水処理装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一つにおいて、
前記アルカリ化合物が、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、又は水酸化カリウムの何れか一つ又はこれら混合してなるものであることを特徴とするイオン含有排水処理装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一つにおいて、
前記カルシウム化合物が、塩化カルシウムであることを特徴とするイオン含有排水処理装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一つにおいて、
前記酸が、硫酸、塩酸の何れかであることを特徴とするイオン含有排水処理装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一つにおいて、
前記無機凝集剤が、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、塩化アルミニウムのアルミ系凝集剤、又は、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、ポリ硫酸鉄の鉄系凝集剤の何れかであることを特徴とするイオン含有排水処理装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか一つにおいて、
前記イオンを含有する排水が、フッ化物イオン、重金属イオン、リン酸イオンの何れか一つ以上を含有する排水であることを特徴とするイオン含有排水処理装置。
【請求項１０】
イオンを含有する排水を第一の反応槽に送給し、前記第一の反応槽において排水中の前記イオンとアルカリ化合物、又は前記アルカリ化合物及びカルシウム化合物とを反応させ、難溶性塩から成る不溶物を生成し、生成された前記不溶物を含有する排水を第二の反応槽に送給し、前記第二の反応槽において前記不溶物を含有する排水に酸を供給し、前記不溶物を含有する排水中に残留する前記イオンを除去すると共に、前記不溶物を含有する排水のｐＨの調整を行なう反応工程と、
前記反応工程において前記第二の反応槽から排出される前記不溶物を含有する排水に有機高分子凝集剤を添加して前記不溶物を凝集し、前記不溶物が凝集したフロックを生成し、前記フロックを含有する排水を造粒槽本体下部に送給し、前記造粒槽本体内の回転軸方向に少なくとも二段以上設けられている攪拌翼を回転させ、前記造粒槽本体下部から前記造粒槽本体上部に上昇するにつれて前記フロックを更に大きく成長させ、造粒する造粒工程と、
前記造粒工程において造粒したフロックを含有する排水を沈澱槽本体上部側から供給し、前記造粒槽において前記造粒したフロックが濃縮された汚泥と水とを高速に沈降分離する固液分離工程と、
前記固液分離工程において沈降分離された前記汚泥を前記沈澱槽から抜出し、抜出された前記汚泥の一部と前記アルカリ化合物、又は前記アルカリ化合物及びカルシウム化合物とを混合して得られるアルカリ化合物含有濃縮汚泥を前記アルカリ化合物として前記第一の反応槽に送給する汚泥反応工程とからなることを特徴とするイオン含有排水の処理方法。
【請求項１１】
イオンを含有する排水を第一の反応槽に送給し、前記第一の反応槽において排水中の前記イオンとアルカリ化合物、又は前記アルカリ化合物及びカルシウム化合物とを反応させ、難溶性塩から成る不溶物を生成し、生成された前記不溶物を含有する排水を第二の反応槽に送給し、前記第二の反応槽において前記不溶物を含有する排水に酸を供給し、前記排水中に残留する前記イオンを除去すると共に、前記排水のｐＨの調整を行なう反応工程と、
前記反応工程において前記第二の反応槽から排出される前記不溶物を含有する排水に有機高分子凝集剤を添加して前記不溶物を凝集し、前記不溶物が凝集したフロックを生成し、前記フロックを含有する排水を造粒・沈澱槽本体下部に送給し、造粒・沈澱槽本体内の下部側に回転軸方向に少なくとも二段以上設けられている攪拌翼を回転させ、前記造粒・沈澱槽本体下部から前記造粒・沈澱槽本体上部に上昇するにつれて前記フロックを更に大きく成長させて造粒し、前記造粒・沈澱槽本体内上部側において造粒したフロックが濃縮された汚泥を水と高速に固液分離し、前記造粒・沈澱槽本体側壁に設けられている汚泥抜出し管より前記汚泥を抜出る造粒・分離工程と、
前記造粒・分離工程において固液分離され抜出された前記汚泥の一部と前記アルカリ化合物、又は前記アルカリ化合物及びカルシウム化合物とを混合して得られるアルカリ化合物含有濃縮汚泥を前記アルカリ化合物として前記第一の反応槽に送給する汚泥反応工程とからなることを特徴とするイオン含有排水の処理方法。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記造粒・沈澱槽から抜出された不溶物を含む汚泥を排泥器に回収することを特徴とするイオン含有排水の処理方法。
【請求項１３】
請求項１０乃至１２の何れか一つにおいて、
前記第二の反応槽中の前記不溶物を含有する排水に無機凝集剤を供給し、前記不溶物の凝集を促進することを特徴とするイオン含有排水の処理方法。
【請求項１４】
請求項１０乃至１３の何れか一つにおいて、
前記アルカリ化合物が、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、又は水酸化カリウムの何れか一つ又はこれら混合してなるものであることを特徴とするイオン含有排水の処理方法。
【請求項１５】
請求項１０乃至１４の何れか一つにおいて、
前記カルシウム化合物が、塩化カルシウムであることを特徴とするイオン含有排水の処理方法。
【請求項１６】
請求項１０乃至１５の何れか一つにおいて、
前記酸が、硫酸、塩酸の何れかであることを特徴とするイオン含有排水の処理方法。
【請求項１７】
請求項１０乃至１６の何れか一つにおいて、
前記無機凝集剤が、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、塩化アルミニウムのアルミ系凝集剤、又は、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、ポリ硫酸鉄の鉄系凝集剤の何れかであることを特徴とするイオン含有排水の処理方法。
【請求項１８】
請求項１０乃至１７の何れか一つにおいて、
前記イオンを含有する排水が、フッ化物イオン、重金属イオン、リン酸イオンの何れか一つ以上を含有する排水であることを特徴とするイオン含有排水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン含有排水をアルカリ化合物、又は前記アルカリ化合物及びカルシウム化合物と反応させて生成された不溶物を造粒後、水と分離して処理するイオン含有排水処理装置及びイオン含有排水の処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
イオン含有排水にアルカリ化合物、又は前記アルカリ化合物及びカルシウム化合物を添加して当該イオンと反応して難溶性塩から成る不溶物を生成させ、生成した不溶物を含有する汚泥に高分子凝集剤を添加して不溶物を凝集させ、凝集したフロックと上澄み水とを固液分離し、上澄み水は放流され、凝集したフロックが沈降分離した濃縮汚泥は回収し、回収された濃縮汚泥の一部と前記アルカリ化合物、又は前記アルカリ化合物及びカルシウム化合物とを混合し、得られたアルカリ化合物含有濃縮汚泥を前記の反応のアルカリ化合物として使用する方法が知られている。
【０００３】
従来のイオン含有排水としては、例えばフッ化物イオンを含有する排水を処理する従来のイオン含有排水処理装置を図５に示す。図５は、従来のイオン含有排水処理装置の構成を示す概略図である。図５に示すように、従来のイオン含有排水処理装置１００Ａは、フッ化物イオンを含有する排水（原水）１１Ａにアルカリ化合物として水酸化カルシウム１２を第一の薬剤供給部１３より供給し、フッ化物イオンをフッ化カルシウムの生成を行なう第一の反応槽１４と、析出された前記フッ化カルシウムを含有する排水に硫酸アルミニウム１５を供給する無機凝集剤供給部１６と前記フッ化カルシウムを含有する排水に酸１７を供給する第二の薬剤供給部１８とからなる第二の反応槽１９と、前記フッ化カルシウムを含有する排水に高分子凝集剤２０を供給する有機高分子凝集剤供給部２１と、析出した前記フッ化カルシウムを凝集させる凝集槽２２と、前記フロックが濃縮した濃縮汚泥２３と上澄み水とを沈降分離する沈澱槽２４と、該沈澱槽２４で沈降分離された濃縮汚泥２３の一部２３ａを抜出す汚泥返送ライン２６と、該汚泥返送ライン２６より送給された前記濃縮汚泥２３の一部２３ａと前記第一の薬剤供給部１３より供給される前記水酸化カルシウム１２とを混合して得られる水酸化カルシウム含有濃縮汚泥２７を前記第一の反応槽１４に送給する汚泥反応槽２８とからなるものである。
また、図中、符号２９−１、２９−２はｐＨ計であり、Ｖ１〜Ｖ５はバルブであり、Ｐはポンプであり、Ｍはモーターである。
【０００４】
従来のイオン含有排水を処理する方法としては、排水導入管３１より第一の反応槽１３に送給された前記フッ化物イオンを含有する排水（原水）１１Ａにアルカリ化合物供給管３２より前記水酸化カルシウム１２を添加してフッ化物イオンをフッ化カルシウムとして析出している。そして、前記第二の反応槽１９において無機凝集剤供給管３３より硫酸アルミニウム１５を供給してフッ化カルシウムの凝集を促進し、酸供給管３４より酸１７を供給して前記硫酸アルミニウム１５の凝集効果を高める共に、排水のｐＨの調整を行なっている。そして、前記凝集槽２２において高分子凝集剤供給管３５より高分子凝集剤２０をフッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂに供給して前記フッ化カルシウムの凝集を促進させている。その後、前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂは排水送給管３６を介して前記沈澱槽２４に送給され、前記沈澱槽２４において前記フロックが濃縮した濃縮汚泥２３と上澄み水とを固液分離している。
【０００５】
そして、前記上澄み水は沈澱槽本体２５上部から処理水４０として放流され、前記濃縮汚泥２３は汚泥排出管３７より抜出されて脱水機４１へ送られると共に、前記濃縮汚泥２３の一部２３ａは前記汚泥返送ライン２６を介して前記汚泥反応槽２８に送給され、前記水酸化カルシウム１２と混合される。そして、得られたアルカリ化合物含有濃縮汚泥２７を前記水酸化カルシウム１２として使用する方法が採用されている。この方法は、所謂「アルカリ汚泥法」または「重金属汚泥の減容化技術（ＨＤＳ法）」と呼ばれ、汚泥の削減、ランニングコストの削減を図るために採用されている（特許文献１、２）。
【０００６】
ところで、アルカリ汚泥法を用いた場合、前記沈澱槽２４で生成する前記濃縮汚泥２３は高密度で脱水性に優れ沈降性は良いが、前記沈澱槽２４において従来と同様に前記濃縮汚泥２３と前記上澄み水とを固液分離している限り、水面積負荷は大幅に改善することはできない。また、アルカリ汚泥法を用いない通常の処理方法では、生成するフロックは軽く沈降性が悪いため、前記沈澱槽２４で前記濃縮汚泥２３と前記上澄み水とを固液分離する際、前記沈澱槽２４の水面積負荷はあまり大きくすることはできず、通常例えば１ｍ3／ｍ2・ｈｒ前後が一般的である。
【０００７】
図６は、沈澱槽内に回転式ディストリビューターを設けた従来のイオン含有排水処理装置の構成を示す図であり、図７は、回転式ディストリビューターによる排水の分散状況を模式的に表した図である。図６及び図７に示すように、従来のイオン含有排水処理装置１００Ｂは、沈澱槽２４内に固液分離として進行方向の後側に開口部４２Ａと、本体上部に整流板４３を有する回転式ディストリビューター４４Ａを設け、アルカリ汚泥に用いたフッ化物イオン含有排水の処理において前記濃縮汚泥２３と前記上澄み水とを固液分離するために水面積負荷を大きくできるイオン含有排水処理装置が提案されている（特許文献３）。
【０００８】
また、図８は、他の回転式ディストリビューターによる排水の分散状況を模式的に表した図である。図８に示すように、前記沈澱槽２４内に本体底部に開口部４２Ｂと、本体上部に整流板４３と、回転進行方向の本体下部側面に平板状のじゃま板４５とを有する回転式ディストリビューター４４Ｂを設けたイオン含有排水処理装置が提案されている（特許文献４）。
【０００９】
【特許文献１】特許第３４５７０１３号公報
【特許文献２】特開２００６−３２０８６９号公報
【特許文献３】特許第３１９６６４０号公報
【特許文献４】特許第３５１４１７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図６及び図７に示す沈澱槽に使用している回転式のディストリビューター４４Ａでは、アルカリ汚泥法で生成した高密度のフロックがディストリビューター４４Ａの内部に堆積し、開口部４２Ａを閉塞する可能性がある、という問題がある。
【００１１】
また、図８に示すような前記沈澱槽に使用しているディストリビューター４４Ｂにおいても、前記ディストリビューター４４Ｂ内の汚泥による閉塞を防止するのが充分とはいえない、という問題がある。
【００１２】
そのため、図６〜図８に示すディストリビューター４４Ａ、４４Ｂのような複雑な装置を用いることなく、前記濃縮汚泥２３による閉塞を回避しつつ、前記濃縮汚泥２３と水とを固液分離するための水面積負荷を大きくし、前記濃縮汚泥２３の処理が可能なイオン含有排水処理装置が望まれている。
【００１３】
本発明は、前記問題に鑑み、イオン含有排水を処理するに際し、凝集沈澱処理の設置面積の省スペース化を図ると共に、フロックの造粒効果を高め、汚泥を水と安定かつ高速に分離し、処理可能なイオン含有排水処理装置及びイオン含有排水の処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、イオンを含有する排水に第一の薬剤供給部よりアルカリ化合物、又は前記アルカリ化合物及びカルシウム化合物を供給し、難溶性塩から成る不溶物の生成を行なう第一の反応槽と、該第一の反応槽より生成された前記不溶物を含有する排水に第二の薬剤供給部より酸を供給し、前記不溶物を含有する排水中に残留する前記イオンを除去すると共に、前記不溶物を含有する排水のｐＨの調整を行なう第二の反応槽と、前記第二の反応槽から排出される前記不溶物を含有する排水に有機高分子凝集剤を供給し、前記不溶物の凝集を行なう有機高分子凝集剤供給部と、槽本体内の回転軸方向に少なくとも二段以上の攪拌翼が設けられ、前記不溶物が凝集したフロックを含有する排水を槽本体下部から供給し、前記槽本体上部に上昇するにつれて前記フロックが更に大きく成長し、造粒する造粒槽と、該造粒槽において造粒したフロックを含有する排水を槽本体上部から供給し、前記造粒したフロックが濃縮された濃縮汚泥を沈降分離する高速沈澱槽と、該高速沈澱槽で沈降分離された濃縮汚泥の一部を抜出す汚泥返送ラインと、該汚泥返送ラインより送給された前記濃縮汚泥と前記第一の薬剤供給部より供給される前記アルカリ化合物、又は前記アルカリ化合物及びカルシウム化合物と混合して得られるアルカリ化合物含有濃縮汚泥を前記第一の反応槽に送給する汚泥反応槽とからなることを特徴とするイオン含有排水処理装置にある。
【００１５】
第２の発明は、イオンを含有する排水に第一の薬剤供給部よりアルカリ化合物、又は前記アルカリ化合物及びカルシウム化合物を供給し、難溶性塩から成る不溶物の生成を行なう第一の反応槽と、該第一の反応槽より生成された前記不溶物を含有する排水に第二の薬剤供給部より酸を供給し、前記排水中に残留する前記イオンを除去すると共に、前記排水のｐＨの調整を行なう第二の反応槽と、前記第二の反応槽から排出される前記不溶物を含有する排水に有機高分子凝集剤を供給し、前記不溶物の凝集を行なう有機高分子凝集剤供給部と、槽本体内下部側に回転軸方向に少なくとも二段以上の攪拌翼が設けられ、前記不溶物の凝集したフロックを含有する排水を槽本体下部から供給し、槽本体上部に上昇するにつれて前記フロックを更に大きく成長させて造粒し、槽本体内上部側において造粒したフロックが濃縮された汚泥を水と固液分離し、槽本体側壁に設けられている汚泥抜出し管より前記汚泥を抜出す造粒・沈澱槽と、前記沈澱槽で固液分離された前記汚泥の一部を抜出す汚泥返送ラインと、汚泥返送ラインより送給された前記濃縮汚泥と前記第一の薬剤供給部より供給される前記アルカリ化合物、又は前記アルカリ化合物及びカルシウム化合物とを混合して得られるアルカリ化合物含有濃縮汚泥を前記第一の反応槽に送給する汚泥反応槽とからなることを特徴とするイオン含有排水処理装置にある。
【００１６】
第３の発明は、第２の発明において、前記造粒・沈澱槽から抜出された前記汚泥を回収する排泥器が設けられてなることを特徴とするイオン含有排水処理装置にある。
【００１７】
第４の発明は、第１乃至第３の何れか一つの発明において、前記第二の反応槽が、前記不溶物を含有する排水に無機凝集剤を供給し、前記不溶物の凝集を促進する無機凝集剤供給部を有してなることを特徴とするイオン含有排水処理装置にある。
【００１８】
第５発明は、第１乃至第４の発明の何れか一つにおいて、前記アルカリ化合物が、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、又は水酸化カリウムの何れか一つ又はこれら混合してなるものであることを特徴とするイオン含有排水処理装置にある。
【００１９】
第６の発明は、第１乃至第５の何れか一つの発明において、前記カルシウム化合物が、塩化カルシウムであることを特徴とするイオン含有排水処理装置にある。
【００２０】
第７の発明は、第１乃至第６の発明の何れか一つにおいて、前記酸が、硫酸、塩酸の何れかであることを特徴とするイオン含有排水処理装置にある。
【００２１】
第８の発明は、第１乃至第７の何れか一つの発明において、前記無機凝集剤が、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、塩化アルミニウムのアルミ系凝集剤、又は、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、ポリ硫酸鉄の鉄系凝集剤の何れかであることを特徴とするイオン含有排水処理装置にある。
【００２２】
第９の発明は、第１乃至第８の何れか一つの発明において、前記イオンを含有する排水が、フッ化物イオン、重金属イオン、リン酸イオンの何れか一つ以上を含有する排水であることを特徴とするイオン含有排水処理装置にある。
【００２３】
第１０の発明は、イオンを含有する排水を第一の反応槽に送給し、前記第一の反応槽において排水中の前記イオンとアルカリ化合物、又は前記アルカリ化合物及びカルシウム化合物とを反応させ、難溶性塩から成る不溶物を生成し、生成された前記不溶物を含有する排水を第二の反応槽に送給し、前記第二の反応槽において前記不溶物を含有する排水に酸を供給し、前記不溶物を含有する排水中に残留する前記イオンを除去すると共に、前記不溶物を含有する排水のｐＨの調整を行なう反応工程と、前記反応工程において前記第二の反応槽から排出される前記不溶物を含有する排水に有機高分子凝集剤を添加して前記不溶物を凝集し、前記不溶物が凝集したフロックを生成し、前記フロックを含有する排水を造粒槽本体下部に送給し、前記造粒槽本体内の回転軸方向に少なくとも二段以上設けられている攪拌翼を回転させ、前記造粒槽本体下部から前記造粒槽本体上部に上昇するにつれて前記フロックを更に大きく成長させ、造粒する造粒工程と、前記造粒工程において造粒したフロックを含有する排水を沈澱槽本体上部側から供給し、前記造粒槽において前記造粒したフロックが濃縮された汚泥と水とを高速に沈降分離する固液分離工程と、前記固液分離工程において沈降分離された前記汚泥を前記沈澱槽から抜出し、抜出された前記汚泥の一部と前記アルカリ化合物、又は前記アルカリ化合物及びカルシウム化合物とを混合して得られるアルカリ化合物含有濃縮汚泥を前記アルカリ化合物として前記第一の反応槽に送給する汚泥反応工程とからなることを特徴とするイオン含有排水の処理方法にある。
【００２４】
第１１の発明は、イオンを含有する排水を第一の反応槽に送給し、前記第一の反応槽において排水中の前記イオンとアルカリ化合物、又は前記アルカリ化合物及びカルシウム化合物とを反応させ、難溶性塩から成る不溶物を生成し、生成された前記不溶物を含有する排水を第二の反応槽に送給し、前記第二の反応槽において前記不溶物を含有する排水に酸を供給し、前記排水中に残留する前記イオンを除去すると共に、前記排水のｐＨの調整を行なう反応工程と、前記反応工程において前記第二の反応槽から排出される前記不溶物を含有する排水に有機高分子凝集剤を添加して前記不溶物を凝集し、前記不溶物が凝集したフロックを生成し、前記フロックを含有する排水を造粒・沈澱槽本体下部に送給し、造粒・沈澱槽本体内の下部側に回転軸方向に少なくとも二段以上設けられている攪拌翼を回転させ、前記造粒・沈澱槽本体下部から前記造粒・沈澱槽本体上部に上昇するにつれて前記フロックを更に大きく成長させて造粒し、前記造粒・沈澱槽本体内上部側において造粒したフロックが濃縮された汚泥を水と高速に固液分離し、前記造粒・沈澱槽本体側壁に設けられている汚泥抜出し管より前記汚泥を抜出る造粒・分離工程と、前記造粒・分離工程において固液分離され抜出された前記汚泥の一部と前記アルカリ化合物、又は前記アルカリ化合物及びカルシウム化合物とを混合して得られるアルカリ化合物含有濃縮汚泥を前記アルカリ化合物として前記第一の反応槽に送給する汚泥反応工程とからなることを特徴とするイオン含有排水の処理方法にある。
【００２５】
第１２の発明は、第１１の発明において、前記造粒・沈澱槽から抜出された不溶物を含む汚泥を排泥器に回収することを特徴とするイオン含有排水の処理方法にある。
【００２６】
第１３の発明は、第１０乃至第１２の何れか一つの発明において、前記第二の反応槽中の前記不溶物を含有する排水に無機凝集剤を供給し、前記不溶物の凝集を促進することを特徴とするイオン含有排水の処理方法にある。
【００２７】
第１４の発明は、第１０乃至第１３の何れか一つの発明において、前記アルカリ化合物が、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、又は水酸化カリウムの何れか一つ又はこれら混合してなるものであることを特徴とするイオン含有排水の処理方法にある。
【００２８】
第１５の発明は、第１０乃至第１４の何れか一つの発明において、前記カルシウム化合物が、塩化カルシウムであることを特徴とするイオン含有排水の処理方法にある。
【００２９】
第１６の発明は、第１０乃至第１５の何れか一つの発明において、前記酸が、硫酸、塩酸の何れかであることを特徴とするイオン含有排水の処理方法にある。
【００３０】
第１７の発明は、第１０乃至第１６の何れか一つの発明において、前記無機凝集剤が、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、塩化アルミニウムのアルミ系凝集剤、又は、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、ポリ硫酸鉄の鉄系凝集剤の何れかであることを特徴とするイオン含有排水の処理方法にある。
【００３１】
第１８の発明は、第１０乃至第１７の発明の何れか一つにおいて、前記イオンを含有する排水が、フッ化物イオン、重金属イオン、リン酸イオンの何れか一つ以上を含有する排水であることを特徴とするイオン含有排水の処理方法にある。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、イオンを含有する排水中のイオンとアルカリ化合物、又は前記アルカリ化合物及びカルシウム化合物との反応で生成した不溶物を凝集し、凝集した前記不溶物を予め造粒槽で大きなフロックに成長させて造粒することができ、高速沈澱槽で前記造粒したフロックが濃縮した濃縮汚泥を水と高速で沈降分離させることで、高密度の汚泥でも、高速、かつ安定に処理することができる。
【００３３】
また、前記造粒槽で予め凝集した前記不溶物を大きなフロックに成長させて造粒することにより、前記高速沈澱槽で前記造粒したフロックの沈降速度を高めることができるため、前記高速沈澱槽での固液分離の面積を縮小することができる。
【００３４】
また、本発明によれば、イオンを含有する排水中のイオンとアルカリ化合物との反応で生成した不溶物を凝集し、凝集した前記不溶物を予め造粒・沈澱槽下部側で大きなフロックとして成長させて造粒し、造粒・沈澱槽上部側で前記フロックが濃縮した濃縮汚泥を水と高速で固液分離することで、前記不溶物の造粒と、前記濃縮汚泥を水と固液分離を一つの槽内で一体的に行なうことができ、高密度の汚泥でも、高速、かつ安定に処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態及び実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００３６】
[第一の実施の形態]
本発明による第一の実施の形態に係るイオン含有排水処理装置について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明による第一の実施の形態に係るイオン含有排水処理装置の構成を示す概略図である。図中、前記図５に示したイオン含有排水処理装置と同一構成には同一符号を付して重複した説明は省略する。
また、本実施の形態では、処理対象となるイオンを含有する排水としては、例えば半導体製造工場などから排出されるフッ化物イオンを含有するイオン含有排水を用いて説明する。
図１に示すように、本発明による第一の実施の形態に係る第一のイオン含有排水処理装置１０Ａは、フッ化物イオンを含有する排水（原水）１１Ａに第一の薬剤供給部１３より水酸化カルシウム１２を供給し、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）の生成を行なう第一の反応槽１４と、該第一の反応槽１４より生成された前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂに第二の薬剤供給部１８より酸１７を供給し、前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂ中に残留する前記フッ化物イオンを除去すると共に、前記フッ化カルシウムを含有する排水１１ＢのｐＨの調整を行なう第二の反応槽１９と、該第二の反応槽１９から排出される前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂに高分子凝集剤２０を供給し、前記フッ化カルシウムの凝集を行なう有機高分子凝集剤供給部２１と、造粒槽本体５１内の回転軸方向に少なくとも二段以上の攪拌翼５２が設けられ、フッ化カルシウムの凝集したフロックを含有する排水を造粒槽本体５１下部から供給し、前記造粒槽本体５１上部に上昇するにつれて前記フロックが更に大きく成長し、造粒する造粒槽５３と、前記造粒したフロックを含有する排水１１Ｃを高速沈澱槽本体５４上部から供給し、前記造粒したフロックが濃縮された濃縮汚泥２３を高速に沈降分離する高速沈澱槽５５と、該高速沈澱槽５５で沈降分離された前記濃縮汚泥２３の一部２３ａを抜出す汚泥返送ライン２６と、該汚泥返送ライン２６より送給された前記濃縮汚泥２３の一部２３ａと前記第一の薬剤供給部１３より供給される前記水酸化カルシウム１２とを混合して得られる水酸化カルシウム含有濃縮汚泥２７を前記第一の反応槽１４に送給する汚泥反応槽２８とからなるものである。
【００３７】
本実施の形態に係る第一のイオン含有排水処理装置１０Ａでは、前記フッ化物イオンを含有する排水（原水）１１Ａに前記水酸化カルシウム１２を供給する前記第一の反応槽１４を有している。前記水酸化カルシウム１２をアルカリ化合物供給管３２から前記第一の反応槽１４に供給することにより、前記フッ化物イオンを含有する排水（原水）１１Ａ中のフッ化物イオンと水酸化カルシウム１２とが反応し、不溶物であるフッ化カルシウムを生成する。これにより、前記フッ化物イオンを含有する排水（原水）１１Ａ中にフッ化カルシウムを析出させることができる。
【００３８】
また、本実施の形態に係る第一のイオン含有排水処理装置１０Ａでは、後述するように前記汚泥反応槽２８において前記汚泥返送ライン２６より抜出された前記濃縮汚泥２３の一部２３ａを前記水酸化カルシウム１２と混合して前記水酸化カルシウム含有濃縮汚泥２７としてアルカリ化合物供給管３２から前記第一の反応槽１４に供給することができる。
【００３９】
また、本実施の形態に係る第一のイオン含有排水処理装置１０Ａにおいて、アルカリ化合物供給管３２ＡからバルブＶ１を経由して供給される前記水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2）１２の使用割合は、フッ化物イオンを含有する排水（原水）１１Ａ中のＦ（フッ化物イオン濃度）に対し、通常２〜５倍当量であるが、前記水酸化カルシウム１２等のようにアルカリ性のカルシウム化合物を使用する場合は、前記第一の反応槽１４におけるフッ化物イオンを含有する排水（原水）１１Ａ中のｐＨが８〜１１の範囲となるように調整する。また、ｐＨ計２９−１により計測結果を前記バルブＶ１に送信することにより、前記水酸化カルシウム１２の供給量が制御される。
【００４０】
また、本実施の形態に係る第一のイオン含有排水処理装置１０Ａにおいては、アルカリ化合物としては、前記水酸化カルシウム１２を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他のアルカリ化合物及びカルシウム化合物を添加したものを用いるようにしてもよい。
【００４１】
また、前記アルカリ化合物として、例えば水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）の何れか一つ又はこれら混合してなるものを用いる場合には、前記カルシウム化合物として、例えば塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）を添加するようにする。
【００４２】
また、前記塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）等のアルカリ性でないカルシウム化合物を使用する場合には、別途水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等のアルカリ化合物を添加し、前記フッ化物イオンを含有する排水（原水）１１ＡのｐＨ調整を行うのが好ましい。
【００４３】
また、本実施の形態に係る第一のイオン含有排水処理装置１０Ａでは、無機凝集剤として前記硫酸アルミニウム１５を供給する前記無機凝集剤供給部１６を有している。前記無機凝集剤として例えば前記硫酸アルミニウム１５を前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂに供給することにより、フッ化カルシウムの凝集を促進させることができる。また、前記第一の反応槽１４では、前記水酸化カルシウム１２と反応せずに残留したフッ化物イオンを例えば前記硫酸アルミニウム１５との共沈によりフッ化物イオンを更に低濃度にまで除去することができる。
【００４４】
また、本実施の形態に係る第一のイオン含有排水処理装置１０Ａでは、無機凝集剤として前記硫酸アルミニウム１５の添加量は、前記フッ化物イオンを含有する排水（原水）１１Ａに対して通常１０〜４０ｐｐｍである。また、有機高分子凝集剤を添加するときの有機高分子凝集剤の添加量は、前記フッ化物イオンを含有する排水（原水）１１Ａに対して通常１〜１０ｐｐｍである。
【００４５】
また、本実施の形態では、無機凝集剤としては、前記硫酸アルミニウム１５を用いているが、本発明はこれに限定されるものではく、ポリ塩化アルミニウム、塩化アルミニウムのアルミ系凝集剤、又は、硫酸第二鉄、塩化第一鉄、塩化第二鉄、ポリ硫酸鉄の鉄系凝集剤の何れかを用いてもよい。
【００４６】
また、本実施の形態に係る第一のイオン含有排水処理装置１０Ａでは、前記第一の反応槽１４より析出された前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂに前記第二の薬剤供給部１８より前記酸１７を供給する前記第二の反応槽１９を有している。前記第二の反応槽１９において、前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂに前記酸１７を供給することにより、前記無機凝集剤である前記硫酸アルミニウム１５と、後述の高分子凝集剤２０の凝集効果を高めることができる。これにより、前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂ中に残留するフッ化物イオンを前記硫酸アルミニウム１５との共沈でフッ素を更に低濃度にまで除去すると共に、前記フッ化カルシウムを含有する排水１１ＢのｐＨの調整を行なうことができる。
【００４７】
また、本実施の形態に係る第一のイオン含有排水処理装置１０Ａにおいて、前記第二の反応槽１９における前記フッ化カルシウムを含有する排水１１ＢのｐＨは、例えば６．０〜８．０とするのが好ましい。
【００４８】
本実施の形態では、前記酸１７としては、硫酸、塩酸などが挙げられるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４９】
前記第二の反応槽１９から排出される前記フッ化カルシウムを含有する排水１１ＢはポンプＰにより移送され、排水送給管３６Ａを介して前記造粒槽５３の前記造粒槽本体５１の下部に供給される。
【００５０】
また、本実施の形態に係る第一のイオン含有排水処理装置１０Ａでは、前記第二の反応槽１９から排出される前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂに前記高分子凝集剤２０を供給する前記有機高分子凝集剤供給部２１を排水送給管３６に有している。前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂに前記高分子凝集剤２０を供給することにより、前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂ中の前記フッ化カルシウムの凝集を更に促進することができる。
【００５１】
前記造粒槽５３に送給される前に排水送給管３６Ａで前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂ中に前記高分子凝集剤２０を供給し、前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂ中の前記フッ化カルシウムの凝集を促進しておくことで、前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂが前記造粒槽５３の前記造粒槽本体５１の下部に供給される段階では、前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂ中の前記フッ化カルシウムが凝集したフロックが生成される。
【００５２】
これにより、本実施の形態に係る第一のイオン含有排水処理装置１０Ａは、前記図５及び図６に示した従来のイオン含有排水処理装置１００Ａ、１００Ｂのように前記凝集槽２２を設けることなく、迅速に前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂ中の前記フッ化カルシウムの凝集を促進し、前記造粒槽５３での前記フッ化カルシウムが凝集したフロックの造粒を有利にすることができる。
【００５３】
また、本実施の形態では、前記高分子凝集剤２０の一例として、例えばアニオン系（陰イオン）高分子凝集剤が用いられる。アニオン系（陰イオン）高分子凝集剤としては、ポリアクリルアミド系、アニオン性ポリアクリルアミド系、ポリアクリルアミドの部分加水分解物などが挙げられる。
【００５４】
前記高分子凝集剤２０は、何れも、周知であり、市販品として容易に入手することが出来る。因に、アニオン系高分子凝集剤の分子量は１２００万〜１８００万程度である。また、一般に、アニオン系高分子凝集剤は、線状の高分子によって不溶物を巻き込むことにより凝集体を形成すると考えられている。
【００５５】
また、本実施の形態に係る第一のイオン含有排水処理装置１０Ａにおいては、前記排水送給管３６Ａでアニオン系高分子凝集剤を添加する際の添加量は、原水に対して通常１〜５ｐｐｍとする。
【００５６】
また、前記造粒槽本体５１下部から供給される前記フロックを含有する排水は、前記造粒槽本体５１上部に上昇していく。
【００５７】
また、本実施の形態に係る第一のイオン含有排水処理装置１０Ａでは、前記造粒槽本体５１内の回転軸方向に少なくとも二段以上の前記攪拌翼５２が設けられた前記造粒槽５３を有している。前記造粒槽本体５１内に設けられている少なくとも二段以上の前記攪拌翼５２を回転軸方向に回転させることにより、前記造粒槽本体５１下部から供給される前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂ中の前記フロックを前記造粒槽本体５１上部に上昇するにつれて更に大きく成長させ、造粒することができる。
【００５８】
また、本実施の形態に係る第一のイオン含有排水処理装置１０Ａにおいて、前記造粒槽５３に設けられた前記攪拌翼５２の回転速度は、例えば５０ｒｐｍ以下で運転するようにしている。尚、高速沈澱槽５５の大きさにもよるが、例えば０．５〜５０ｒｐｍで運転するのが好ましい。更には０．５〜２０ｒｐｍで運転するのが好ましい。また、前記造粒槽５３の滞留時間は例えば１分〜５分で行なうのが好ましい。
【００５９】
また、本実施の形態に係る第一のイオン含有排水処理装置１０Ａでは、前記造粒槽５３において前記造粒したフロックを高速に分離する前記高速沈澱槽５５を有している。前記造粒槽５３において前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂ中の前記フッ化カルシウムが凝集したフロックを予め生成してから、前記造粒したフロックを含有する排水１１Ｃを前記高速造粒槽５５の沈澱高速沈澱槽槽本体５４上部から供給しているため、前記高速造粒槽本体５４において前記濃縮汚泥２３を高速に沈降分離することができる。
【００６０】
また、本実施の形態に係る第一のイオン含有排水処理装置１０Ａでは、前記造粒槽５３で前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂ中の前記フロックを予め大きなフロックに成長させて造粒することで、前記高速沈澱槽５５で前記造粒したフロックの沈降速度を高めることができるため、前記高速沈澱槽５５での固液分離の面積を縮小することができる。
【００６１】
これにより、前記濃縮汚泥２３と沈降分離された上澄み液は、処理水４０として取出すことができると共に、前記沈澱槽２４で沈降分離された前記濃縮汚泥２３は汚泥排出管３７より抜出すことができる。
【００６２】
また前記高速造粒槽本体５４で分離された前記濃縮汚泥２３の一部２３ａは、例えばフィルタープレスなどの脱水機４１で脱水される。
【００６３】
また、本実施の形態に係る第一のイオン含有排水処理装置１０Ａでは、前記汚泥返送ライン２６より抜出された前記濃縮汚泥２３の一部２３ａを前記第一の薬剤供給部１３より供給される前記水酸化カルシウム１２と混合させる前記汚泥反応槽２８を有している。
【００６４】
前記汚泥排出管３７で前記汚泥返送ライン２６より抜出された前記濃縮汚泥２３の一部２３ａを前記第一の薬剤供給部１３より供給される前記水酸化カルシウム１２と混合して得られるアルカリ化合物含有濃縮汚泥２７を前記第一の反応槽１４に送給することで、前記フッ化物イオンを含有する排水（原水）１１Ａ中のフッ化物イオンと反応させることができる。
【００６５】
また、本実施の形態に係る第一のイオン含有排水処理装置１０Ａにおいては、前記汚泥返送ライン２６より抜き出され、前記汚泥反応槽２８においてカルシウム化合物との混合に供される前記濃縮汚泥２３の一部２３ａの固形分量は、前記フッ化物イオン含有排水（原水）１１とカルシウム化合物との中和で発生する不溶化物（汚泥）の量に対し、通常１０〜４０倍、好ましくは１５〜２０倍となるように調整される（なお、斯かる比率を汚泥返送比と定義する）。
また、前記濃縮汚泥２３ａの供給量の制御は、前記汚泥返送ライン２６の途中に設けられた手動弁（図示せず）の開度調節によって行うことができる。
【００６６】
また、図２は、本発明による第一の実施の形態に係るイオン含有排水処理装置を用いて行なう工程図である。図２に示すように、本発明による第一の実施の形態に係るイオン含有排水処理装置１０Ａを用いる場合には以下の工程で示すことができる。
【００６７】
本発明による第一の実施の形態に係るイオン含有排水処理装置を用いて行なう工程は、前記フッ化物イオンを含有する排水１１Ａ中にフッ化カルシウムの生成を行なう反応工程（Ｓ１０１）と、前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂ中の前記フッ化カルシウムが凝集したフロックを更に大きく成長させ、造粒する造粒工程（Ｓ１０２）と、造粒したフロックが濃縮された濃縮汚泥２３を高速に沈降分離する固液分離工程（Ｓ１０３）と、前記濃縮汚泥２３の一部２３ａと前記水酸化カルシウム１２とを混合して得られる前記水酸化カルシウム含有濃縮汚泥２７を前記第一の反応槽１４に送給する汚泥反応工程（Ｓ１０４）とからなるものである。
【００６８】
＜反応工程（Ｓ１０１）＞
前記反応工程（Ｓ１０１）は、前記フッ化物イオンを含有する排水（原水）１１Ａを第一の反応槽１４に送給し、前記第一の反応槽１４において前記フッ化物イオンを含有する排水（原水）１１Ａ中の前記フッ化物イオンと前記水酸化カルシウム１２とを反応させ、フッ化カルシウムを生成し、生成された前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂを第二の前記反応槽１９に送給し、前記第二の反応槽１９において前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂに酸１７を供給し、前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂ中に残留する前記フッ化物イオンを除去すると共に、前記フッ化カルシウムを含有する排水１１ＢのｐＨの調整を行なう工程である。
【００６９】
前記反応工程（Ｓ１０１）では、前記フッ化物イオンを含有する排水（原水）１１Ａにアルカリ化合物供給管３２から前記水酸化カルシウム１２を前記第一の反応槽１４に供給し、フッ化カルシウムを生成する。
【００７０】
そして、前記無機凝集剤として前記硫酸アルミニウム１５を前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂに供給することにより、フッ化カルシウムの凝集を促進する。また、前記第一の反応槽１４で前記水酸化カルシウム１２と反応せずに残留したフッ化物イオンを前記硫酸アルミニウム１５との共沈によりフッ化物イオンを更に低濃度まで除去する。
【００７１】
また、前記第二の反応槽１９で、前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂに前記酸１７を供給し、前記硫酸アルミニウム１５と、前記高分子凝集剤２０の凝集効果を高めると共に、前記フッ化カルシウムを含有する排水１１ＢのｐＨの調整を行なう。
【００７２】
＜造粒工程（Ｓ１０２）＞
前記造粒工程（Ｓ１０２）は、前記反応工程（Ｓ１０１）において前記第二の反応槽１９から排出される前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂに前記有機高分子凝集剤２０を添加して前記フッ化カルシウムを凝集し、前記フッ化カルシウムが凝集したフロックを生成し、前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂを前記造粒槽本体５１下部に送給し、前記造粒槽本体５１内の回転軸方向に少なくとも二段以上設けられている前記攪拌翼５２を回転させ、前記造粒槽本体５１下部から前記造粒槽本体５１上部に上昇するにつれて前記フロックを更に大きく成長させ、造粒する工程である。
【００７３】
前記造粒工程（Ｓ１０２）では、前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂに前記排水送給管３６Ａで前記高分子凝集剤２０を供給し、前記フッ化カルシウムの凝集を更に促進する。前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂが前記造粒槽５３の前記造粒槽本体５１の下部に供給される段階では、前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂ中の前記フッ化カルシウムが凝集したフロックが生成される。
【００７４】
そして、前記フロックを含有する排水を前記造粒槽５３の前記造粒槽本体５１の下部に供給し、前記造粒槽本体５１内に設けられている少なくとも二段以上の前記攪拌翼５２を回転軸方向に回転させ、前記造粒槽本体５１下部から供給される前記フロックを含有する排水中の前記フロックを前記造粒槽本体５１上部に上昇するにつれて更に大きく成長させ、造粒する。
【００７５】
＜固液分離工程（Ｓ１０３）＞
前記固液分離工程（Ｓ１０３）は、前記造粒工程（Ｓ１０２）において前記造粒したフロックを含有する排水１１Ｃを前記高速造粒槽本体５４上部側から供給し、前記高速沈澱槽５５において前記濃縮汚泥２３を高速に沈降分離する工程である。
【００７６】
前記固液分離工程（Ｓ１０３）では、前記造粒槽５３において前記造粒したフロックを含有する排水１１Ｃを排水送給管３６Ｂを介して前記高速沈澱槽５５の前記高速造粒槽本体５４上部に供給し、前記高速沈澱槽５５において前記濃縮汚泥２３が形成される。そして、前記造粒槽５３において前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂ中の前記フッ化カルシウムが凝集したフロックを予め生成してから、前記造粒したフロックを含有する排水１１Ｃを前記高速造粒槽５５の沈澱高速沈澱槽槽本体５４上部から供給しているため、前記高速造粒槽本体５４において前記濃縮汚泥２３を高速に沈降分離する。
【００７７】
そして、前記高速沈澱槽５５で沈降分離された前記濃縮汚泥２３は汚泥排出管３７より抜出され、この抜出された前記濃縮汚泥２３は、前記脱水機４１に送給される。
【００７８】
＜汚泥反応工程（Ｓ１０４）＞
前記汚泥反応工程（Ｓ１０４）は、前記固液分離工程（Ｓ１０３）において沈降分離された前記濃縮汚泥２３を前記高速沈澱槽５５から抜出し、抜出された前記濃縮汚泥２３の一部２３ａと前記水酸化カルシウム１２とを混合して得られる前記水酸化カルシウム含有濃縮汚泥２７を前記第一の反応槽１４に送給する工程である。
【００７９】
前記汚泥反応工程（Ｓ１０４）では、前記汚泥排出管３７で前記汚泥返送ライン２６より抜出された前記濃縮汚泥２３の一部２３ａを前記第一の薬剤供給部１３より供給される前記水酸化カルシウム１２と混合し、得られる前記水酸化カルシウム含有濃縮汚泥２７を前記水酸化カルシウム１２として前記第一の反応槽１４に送給し、前記フッ化物イオンを含有する排水（原水）１１Ａ中のフッ化物イオンと反応させる。
【００８０】
このように本実施の形態に係る第一のイオン含有排水処理装置１０Ａによれば、前記フッ化物イオンを含有する排水（原水）１１Ａ中のフッ化物イオンと前記水酸化カルシウム１２との反応で生成し、凝集した前記フッ化カルシウムを予め前記造粒槽５３で大きなフロックに造粒し、前記濃縮汚泥２３と水とを沈降分離することにより、生成した高密度の汚泥でも、高速、かつ安定に処理することができる。
【００８１】
本実施の形態では、処理対象となるイオン含有排水としては、フッ化物イオン含有排水（例えば半導体製造工場などから排出されるフッ素含有排水）を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば銅、亜鉛、ニッケル、カドミウム、マンガン、鉛、亜鉛、鉄などの重金属イオン含有排水（例えばメッキ排水）、リン酸イオン含有排水（例えばリン酸製造工場排水）等でもよい。
【００８２】
本実施の形態においては、前記イオン含有排水としてフッ化物イオン含有排水１１Ａを用いているが、例えば前記イオン含有排水がリン酸イオンを含有する排水の場合、前記フッ化物イオン含有排水１１Ａの場合と同様、アルカリ化合物としては、前記水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2）１２のみを添加したもの、又は水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）の何れか一つ又はこれら混合してなるものに前記カルシウム化合物として塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）を添加したものを用いるようにしてもよい。
【００８３】
また、前記イオン含有排水が例えば重金属イオンを含有する排水の場合、前記水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2）１２、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）の何れか一つ又はこれら混合してなるアルカリ化合物のみを添加すればよい。
【００８４】
よって、前記イオン含有排水が、フッ化物イオン、重金属イオン、リン酸イオンの何れか一つ以上を含有する排水からなる場合、前記第一の薬剤供給部から供給する薬剤を適宜調整するようにすればよい。
【実施例】
【００８５】
次に、本実施の形態に係る第一のイオン含有排水処理装置１０Ａの効果を示す実施例について説明する。
ここで、本実施例では、イオン含有排水としては、フッ化物イオン含有排水を用いた。
【００８６】
本実施例では、図１に示す処理水４０の水量が約１７ｍ3／ｈである試験装置を用いて、フッ化物イオン濃度が約１００ｍｇ／Ｌの排水を用いた。
実施例１は、図１に示す本実施の形態に係る第一のイオン含有排水処理装置１０Ａを用いて行なったものである。また、実施例１では、沈澱槽の水面積負荷を５．０ｍ3／ｍ2・ｈｒとしたものである。
比較例１、２は、図５に示す従来のイオン含有排水処理装置１００Ａを用いて行なったものである。
比較例１は図５に示す従来のイオン含有排水処理装置１００Ａの沈澱槽の水面積負荷を５．０ｍ3／ｍ2・ｈｒとしたものである。
比較例２は図５に示す従来のイオン含有排水処理装置１００Ａの沈澱槽の水面積負荷を１．０ｍ3／ｍ2・ｈｒとしたものである。
【００８７】
実施例１と、比較例１、２の沈澱槽の水面積負荷、処理水のＳＳ（浮遊物質）濃度、処理水のＦ（フッ化物イオン）濃度を下記表１に示す。
【００８８】
【表１】
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【００８９】
表１より、図１に示す本実施の形態に係る第一のイオン含有排水処理装置１０Ａを用いて行なった実施例１では、沈澱槽の水面積負荷が５．０ｍ3／ｍ2・ｈｒとした時、処理水のＳＳ（浮遊物質）濃度は５〜８ｍｇ／Ｌであり、処理水のＦ（フッ化物イオン）濃度は８〜１５ｍｇ／Ｌであったことが確認された。
【００９０】
また、図５に示す従来のイオン含有排水処理装置１００Ａを用い、沈澱槽の水面積負荷を５．０ｍ3／ｍ2・ｈｒとして行なった比較例１では、処理水のＳＳ（浮遊物質）濃度は５０〜１００ｍｇ／Ｌであり、処理水のＦ（フッ化物イオン）濃度は２０〜３０ｍｇ／Ｌであったことが確認された。
【００９１】
よって、図５に示す従来のイオン含有排水処理装置１００Ａを用い、沈澱槽の水面積負荷を５．０ｍ3／ｍ2・ｈｒとして運転した場合、沈澱槽からＳＳ（浮遊物質）は、キャリーオーバーし、処理水のＳＳ濃度が悪化すると共に、そのＳＳ（浮遊物質）が原因で処理水Ｆ濃度も悪化することも確認された。
【００９２】
また、図５に示す従来のイオン含有排水処理装置１００Ａを用い、沈澱槽の水面積負荷を１．０ｍ3／ｍ2・ｈｒとして行なった比較例２では、処理水のＳＳ（浮遊物質）濃度は５〜８ｍｇ／Ｌであり、処理水のＦ（フッ化物イオン）濃度は８〜１５ｍｇ／Ｌであったことが確認された。
【００９３】
よって、図１に示す本実施の形態に係る第一のイオン含有排水処理装置１０Ａを用いて行なった実施例１によれば、沈澱槽の水面積負荷が５．０ｍ3／ｍ2・ｈｒの高負荷での運転状況においても処理水ＳＳ（浮遊物質）濃度、処理水のＦ（フッ化物イオン）濃度ともに図５に示す従来のイオン含有排水処理装置１００Ａを用いて沈澱槽の水面積負荷を１．０ｍ3／ｍ2・ｈｒとして行なった比較例２と同等の処理水質が得られることが確認された。
【００９４】
これより、本実施の形態に係る第一のイオン含有排水処理装置１０Ａによれば、凝集したフッ化カルシウムを更に大きなフロックとして造粒し、造粒したフッ化カルシウムが濃縮された汚泥と水とを固液分離することで、アルカリ汚泥法で生成した高密度の汚泥でも、高速で安定に処理することができることが確認された。
【００９５】
[第二の実施の形態]
本発明による第一の実施の形態に係るイオン含有排水処理装置について、図３を参照して説明する。
図３は、本発明による第二の実施の形態に係るイオン含有排水処理装置の構成を示す概略図である。図中、図１に示す第一の実施の形態に係る第一のイオン含有排水処理装置１０Ａと同一構成には同一符号を付して重複した説明は省略する。
図３に示すように、本実施の形態に係る第二のイオン含有排水処理装置１０Ｂは、図１に示す第一の実施の形態に係る第一のイオン含有排水処理装置１０Ａの前記造粒槽５３の前記攪拌翼５２を前記高速造粒槽本体５４内の槽下部に一体として設けてなるものである。
【００９６】
即ち、本実施の形態に係る第二のイオン含有排水処理装置１０Ｂの一体型の造粒・沈澱槽６１は、造粒・沈澱槽本体６２内下部側に回転軸方向に少なくとも二段以上の攪拌翼５２が設けられ、前記造粒・沈澱槽本体６２内上部側に造粒したフロックが濃縮された濃縮汚泥２３を水と高速に固液分離し、前記造粒・沈澱槽本体６２側壁に前記濃縮汚泥２３を抜出す汚泥抜出し管６３を設けてなるものである。
【００９７】
本実施の形態に係る第二のイオン含有排水処理装置１０Ｂでは、前記造粒・沈澱槽６１の前記造粒・沈澱槽本体６２内下部に回転軸方向に少なくとも二段以上の攪拌翼５２が設けられている。これにより、前記造粒・沈澱槽本体６２の下部側から供給された前記フロックを含有する排水が前記造粒・沈澱槽本体６２上部側に上昇するにつれて前記フロックを更に大きく成長させて造粒することができる。
【００９８】
また、本実施の形態に係る第二のイオン含有排水処理装置１０Ｂでは、前記造粒・沈澱槽本体６２内の上部側の前記造粒・沈澱槽本体６２側壁に前記濃縮汚泥２３を抜出す前記汚泥抜出し管６３が設けられている。前記造粒・沈澱槽本体６２内下部において前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂ中の前記フッ化カルシウムが凝集したフロックを予め生成してから、前記造粒・沈澱槽本体６２上部側に移行しているため、前記造粒・沈澱槽本体６２内上部側で前記濃縮汚泥２３を水と高速に固液分離し、前記汚泥抜出し管６３によって前記造粒・沈澱槽本体６２の側壁から抜出すことができる。
【００９９】
また、本実施の形態に係る第二のイオン含有排水処理装置１０Ｂでは、前記造粒・沈澱槽６１から抜出された前記濃縮汚泥２３を回収する前記排泥器６４が配設されている。この前記排泥器６４により、前記汚泥抜出し管６３によって前記造粒・沈澱槽本体６２側壁から抜出された前記濃縮汚泥２３を貯蔵しておくことができ、適時排出することができる。
【０１００】
また、本実施の形態に係る第二のイオン含有排水処理装置１０Ｂにおいては、前記造粒・沈澱槽本体６２上部側に前記濃縮汚泥２３の排泥レベルを二箇所以上設けている。これにより、前記造粒・沈澱槽本体６２上部側に汚泥ゾーンを適切に設けることができ、前記濃縮汚泥２３を排出することができる。
【０１０１】
前記濃縮汚泥２３は、前記排泥器６４を経た後、図１に示す第一の実施の形態に係る第一のイオン含有排水処理装置１０Ａと同様、前記濃縮汚泥２３の一部２３ａは前記汚泥返送ライン２６を介して前記汚泥反応槽２８へ送給され、前記濃縮汚泥２３の一部２３ａは前記脱水器４１へ移送される。
【０１０２】
また、図４は、本発明による第二の実施の形態に係るイオン含有排水処理装置を用いて行なう工程図である。図４に示すように、本発明による第二の実施の形態に係るイオン含有排水処理装置１０Ａを用いる場合には以下の工程で示すことができる。
【０１０３】
本発明による第二の実施の形態に係るイオン含有排水処理装置を用いて行なう工程は、
前記フッ化物イオンを含有する排水１１Ａ中にフッ化カルシウムの生成を行なう反応工程（Ｓ２０１）と、前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂ中の前記フッ化カルシウムが凝集したフロックを更に大きく成長させて造粒し、造粒したフロックが濃縮された濃縮汚泥２３を水と高速に固液分離し、前記濃縮汚泥２３を抜出す造粒・分離工程（Ｓ２０２）と、前記濃縮汚泥２３の一部２３ａと前記水酸化カルシウム１２とを混合して得られる前記水酸化カルシウム含有濃縮汚泥２７を前記第一の反応槽１４に送給する汚泥反応工程（Ｓ２０３）とからなるものである。
【０１０４】
＜反応工程（Ｓ２０１）＞
反応工程（Ｓ２０１）は、前記フッ化物イオンを含有する排水（原水）１１Ａを第一の反応槽１４に送給し、前記第一の反応槽１４において排水１１中の前記フッ化物イオンと水酸化カルシウム１２とを反応させ、フッ化カルシウムを生成し、生成された前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂを第二の反応槽１９に送給し、前記第二の反応槽１９において前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂに酸１７を供給し、前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂ中に残留する前記フッ化物イオンを除去すると共に、前記フッ化カルシウムを含有する排水１１ＢのｐＨの調整を行なう工程である。
【０１０５】
前記反応工程（Ｓ２０１）では、前記反応工程（Ｓ１０１）と同様、前記フッ化物イオンを含有する排水１１Ａ中のフッ化物イオンを前記水酸化カルシウム１２と共に前記第一の反応槽１４に供給し、フッ化カルシウムを生成し、前記硫酸アルミニウム１５を添加してフッ化カルシウムの凝集を促進し、前記第一の反応槽１４で水酸化カルシウム１２と反応せずに残留したフッ化物イオンを更に低濃度まで除去する。
【０１０６】
＜造粒・分離工程（Ｓ２０２）＞
前記造粒・分離工程（Ｓ２０２）は、前記反応工程（Ｓ２０１）において前記第二の反応槽１９から排出される前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂ中の前記フッ化カルシウムを凝集し、前記フッ化カルシウムが凝集したフロックを生成し、前記造粒・沈澱槽６２本体下部から前記造粒・沈澱槽本体６２上部に上昇するにつれて前記フロックが更に大きく成長して造粒し、前記造粒・沈澱槽本体６２内上部側において造粒したフロックが濃縮された濃縮汚泥２３を水と高速に固液分離し、抜出す工程である。
【０１０７】
前記造粒・分離工程（Ｓ２０２）では、前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂに前記排水送給管３６で前記高分子凝集剤２０を供給し、前記フッ化カルシウムの凝集を更に促進する。また、前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂ中の前記フッ化カルシウムが凝集したフロックが生成される。そして、前記造粒・沈澱槽本体６２下部から前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂを供給し、前記造粒・沈澱槽６１の前記造粒・沈澱槽本体６２内下部に設けられている回転軸方向に少なくとも二段以上の前記攪拌翼５２により、前記造粒・沈澱槽本体６２下部から供給された前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂが前記造粒・沈澱槽本体６２上部に上昇するにつれて前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂ中の前記フロックを更に大きく成長させ、造粒する。
【０１０８】
前記造粒・沈澱槽本体６２内上部側において、前記造粒・沈澱槽本体６２下部から上昇するにつれて造粒したフロックが濃縮された前記濃縮汚泥２３が形成される。そして、前記造粒・沈澱槽本体６２内下部において前記フッ化カルシウムを含有する排水１１Ｂ中の前記フッ化カルシウムが凝集したフロックを予め生成してから、前記造粒・沈澱槽本体６２上部側に移行しているため、前記造粒・沈澱槽本体６２内上部側において、前記造粒・沈澱槽本体６２内上部側で前記濃縮汚泥２３を水と高速に固液分離する。
【０１０９】
前記造粒・沈澱槽本体６２内上部側の前記造粒・沈澱槽本体６２側壁に設けられている前記汚泥抜出し管６３から前記濃縮汚泥２３を抜出す。
【０１１０】
そして、前記造粒・沈澱槽６１の外側に設けられている前記排泥器６４に汚泥抜出し管６３によって前記造粒・沈澱槽６１から抜出された前記濃縮汚泥２３を回収・貯蔵し、適時前記汚泥排出管３７から排出することができる。
【０１１１】
抜出された前記濃縮汚泥２３は、前記脱水機４１に送給される。
【０１１２】
＜汚泥反応工程（Ｓ２０３）＞
前記汚泥反応工程（Ｓ２０３）は、前記造粒・分離工程（Ｓ２０２）において固液分離され抜出された前記濃縮汚泥２３の一部２３ａと前記水酸化カルシウムとを混合して得られる水酸化カルシウム含有濃縮汚泥２７を前記第一の反応槽１４に送給する工程である。
【０１１３】
前記汚泥反応工程（Ｓ２０３）では、前記汚泥反応工程（Ｓ１０４）と同様、前記汚泥排出管３７で前記汚泥返送ライン２６より抜出された前記濃縮汚泥２３の一部２３ａを前記水酸化カルシウム１２と混合し、得られる前記水酸化カルシウム含有濃縮汚泥２７を前記水酸化カルシウム１２として前記第一の反応槽１４に送給し、前記フッ化物イオンを含有する排水１１Ａ中のフッ化物イオンと反応させる。
【０１１４】
また、本発明実施の形態に係る第二のイオン含有排水処理装置１０Ｂでは、通常処理水量が多い場合には、図１に示す第一の実施の形態に係る第一のイオン含有排水処理装置１０Ａのように前記造粒槽５３と前記沈澱槽２４を分ける方式を採用するのが好ましい。また、処理水量が少ない場合は本実施の形態に係る第二のイオン含有排水処理装置１０Ｂのように造粒槽と沈澱槽とを一体型とし前記造粒・沈澱槽６１を採用するのが好ましいが、本発明は特に処理水量に限定されるものではない。
【０１１５】
このように本実施の形態によれば、前記フッ化物イオンを含有する排水１１Ａ中のフッ化物イオンと前記水酸化カルシウム１２との反応で生成し、凝集した前記フッ化カルシウムを予め前記造粒・沈澱槽６１で大きなフロックに造粒しておくことにより、前記造粒・沈澱槽６１で前記濃縮汚泥２３を水と高速に固液分離することで、生成した高密度の汚泥でも、高速、かつ安定に処理することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
以上のように、本発明に係るイオン含有排水処理装置は、生成されたフッ化カルシウムを予め造粒槽又は、造粒・沈澱槽で前記フッ化カルシウムの凝集したフロックを造粒しておくことにより、造粒したフロックが濃縮した汚泥を高速に分離できるため、アルカリ汚泥法で生成した高密度の汚泥でも複雑な構造を用いることなく汚泥の閉塞を回避し、高速かつ安定に処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明による第一の実施の形態に係るイオン含有排水処理装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明による第一の実施の形態に係るイオン含有排水処理装置を用いて行なう工程図である。
【図３】本発明による第二の実施の形態に係るイオン含有排水処理装置の構成を示す概略図である。
【図４】本発明による第二の実施の形態に係るイオン含有排水処理装置を用いて行なう工程図である。
【図５】従来のイオン含有排水処理装置の構成を示す概略図である。
【図６】従来の他のイオン含有排水処理装置の構成を示す概略図である。
【図７】ディストリビューターの断面図である。
【図８】他のディストリビューターの断面図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１０Ａ  第一のイオン含有排水処理装置
１０Ｂ  第二のイオン含有排水処理装置
１１Ａ  フッ化物イオンを含有する排水（原水）
１１Ｂ  フッ化カルシウムを含有する排水
１１Ｃ  造粒したフロックを含有する排水
１２  水酸化カルシウム
１３  第一の薬剤供給部
１４  第一の反応槽
１５  硫酸アルミニウム
１６  無機凝集剤供給部
１７  酸
１８  第二の薬剤供給部
１９  第二の反応槽
２０  高分子凝集剤
２１  有機高分子凝集剤供給部
２２  凝集槽
２３  フッ化カルシウムを含む濃縮汚泥
２４  沈澱槽
２５  沈澱槽本体
２６  汚泥返送ライン
２７  水酸化カルシウム含有濃縮汚泥
２８  汚泥反応槽
２９−１、２９−２  ｐＨ計
３１  排水導入管
３２  アルカリ化合物供給管
３２Ａ  アルカリ化合物供給管
３２Ｂ  アルカリ化合物供給管
３３  無機凝集剤供給管
３４  酸供給管
３５  高分子凝集剤供給管
３６  排水送給管
３６Ａ  排水送給管
３６Ｂ  排水送給管
３７  汚泥排出管
４０  処理水
４１  脱水機
４２Ａ、４２Ｂ  開口部
４３  整流板
４４Ａ、４４Ｂ  ディストリビューター
４５  じゃま板
５１  造粒槽本体
５２  攪拌翼
５３  造粒槽
５４  高速造粒槽本体
５５  高速沈澱槽
６１  造粒・沈澱槽
６２  造粒・沈澱槽本体
６３  汚泥抜出し管
６４  排泥器
Ｖ１〜Ｖ５  バルブ
Ｍ  モーター
Ｐ  ポンプ
【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】
2008237947.tif 000009
【図７】
2008237947.tif 000010
【図８】
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