(57)【要約】【課題】排水中のアンモニアおよびＣＯＤ成分を好適に除去できる排水処理方法および排水処理装置を提供する。【解決手段】本発明の排水処理方法は、アンモニアおよびＣＯＤ成分を含む排水を処理する排水処理方法であって、活性汚泥による硝化反応および脱窒反応により前記排水中のアンモニアを除去する汚泥処理工程と、この汚泥処理工程後の排水を、ｐＨ５以上８．３未満に調整してから、弱塩基性あるいは中塩基性の陰イオン交換樹脂に接触させるイオン交換処理工程と、を実施することを特徴とする。汚泥処理工程において、排水中からアンモニアを除去でき、イオン交換処理工程において、汚泥処理工程で除去できなかったＣＯＤ成分を陰イオン交換樹脂にて良好に吸着除去することができる。【選択図】図１
2008093602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニアおよびＣＯＤ成分を含む排水を処理する排水処理方法であって、
活性汚泥による硝化反応および脱窒反応により前記排水中のアンモニアを除去する汚泥処理工程と、
この汚泥処理工程後の排水を、ｐＨ５以上８．３未満に調整してから、弱塩基性あるいは中塩基性の陰イオン交換樹脂に接触させるイオン交換処理工程と、を実施する
ことを特徴とする排水処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の排水処理方法において、
前記汚泥処理工程後の排水であって、かつ、前記イオン交換処理工程を実施する前あるいは実施した後の排水を、活性炭に接触させる活性炭処理工程を実施する
ことを特徴とする排水処理方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の排水処理方法において、
前記イオン交換処理工程の後、前記陰イオン交換樹脂への前記排水の導入を停止し、当該陰イオン交換樹脂に対して前記排水の導入方向と略同方向に再生処理剤を導入して、当該陰イオン交換樹脂に吸着されたＣＯＤ成分を脱着させる再生処理工程を実施する
ことを特徴とする排水処理方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の排水処理方法において、
前記陰イオン交換樹脂は、交換基として２級アミン、３級アミンおよび４級アミンの少なくともいずれか一種を有している
ことを特徴とする排水処理方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の排水処理方法において、
前記排水は、前記ＣＯＤ成分として、ヒドロキシルアミン、ヒドロキシルアミンスルフォン酸および無機ＣＯＤ成分の少なくともいずれか一種を含む
ことを特徴とする排水処理方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の排水処理方法において、
前記排水は、超重質油あるいは重質残渣油の燃焼排ガスに対して、脱硫処理および脱硝処理の少なくともいずれか一方の処理を実施した際に発生する排水である
ことを特徴とする排水処理方法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の排水処理方法において、
前記排水は、発電設備から排出された燃焼排ガスに対して、脱硫処理および脱硝処理の少なくともいずれか一方の処理を実施した際に発生する排水である
ことを特徴とする排水処理方法。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の排水処理方法において、
前記排水中のアンモニア濃度は、３００ｐｐｍ以上である
ことを特徴とする排水処理方法。
【請求項９】
アンモニアおよびＣＯＤ成分を含有する排水を処理する排水処理装置であって、
内部に活性汚泥が充填されており、当該活性汚泥による硝化反応および脱窒反応により前記排水中のアンモニアを除去する汚泥処理槽と、
前記汚泥処理槽にて処理された排水をｐＨ５以上８．３未満に調整するｐＨ調整手段と、
内部に弱塩基性あるいは中塩基性の陰イオン交換樹脂が充填されており、前記ｐＨ調整手段によりｐＨ調整された前記排水を当該陰イオン交換樹脂に接触させるイオン交換処理槽と、を具備した
ことを特徴とした排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニアおよびＣＯＤ成分を含む排水を処理する排水処理方法、および、排水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、製油所や発電所など化石燃料を燃焼させて運転・操業する設備においては、多量の燃焼排ガスが発生し、この排ガス中には硫黄酸化物や窒素酸化物等の環境汚染の原因となる各種物質が含まれているため、当該排ガスに対して脱硫・脱硝処理が施される。かかる脱硫・脱硝処理により発生した排水中には、多量のアンモニアや各種ＣＯＤ成分が含まれているため、これらの物質を除去してからでなければ、当該排水を公共水面に放流することはできない。
【０００３】
ここで、従来、排水中のアンモニアを除去する排水処理方法として、活性汚泥を利用するものがある。かかる排水処理方法において、排水中のアンモニア濃度が１００ｐｐｍ以下と低い場合には一般活性汚泥で処理可能であるが、上記の脱硫・脱硝排水のようにアンモニア濃度が３００ｐｐｍ以上となる場合は一般活性汚泥で処理することは困難である。このような高濃度のアンモニアを含有する排水を処理する場合は、硝化菌であるアンモニア酸化細菌によりアンモニアを亜硝酸に変換し、さらに硝化菌である亜硝酸酸化細菌により亜硝酸を硝酸に変換する硝化反応と、脱窒菌により硝酸を分子状窒素に還元する脱窒反応とを利用する排水処理方法が好適である。
【０００４】
しかしながら、上記の硝化・脱窒反応では、例えばヒドロキシアミン類や無機ＣＯＤ成分等の難分解性ＣＯＤ成分を分解・除去することはできず、排水処理後の処理水中に当該ＣＯＤ成分が残存してしまい、処理水のＣＯＤ濃度を十分に低減できない。
また、かかる難分解性ＣＯＤ成分を、次亜塩素酸やオゾン等の酸化剤によって酸化・除去することや、活性炭により吸着・除去することも考えられる。しかし、かかる難分解性ＣＯＤ成分は化学的に安定な物質であるため、酸化剤によっても酸化し難く、また、活性炭では吸着除去できないＣＯＤ成分もある。
【０００５】
ここにおいて、従来、排煙脱硫脱硝排水中に含まれた各種ＣＯＤ成分を、強塩基性陰イオン交換樹脂を用いて吸着除去する技術（例えば、特許文献１，２参照）や、弱塩基性あるいは中塩基性の陰イオン交換樹脂を用いて吸着除去する技術が知られている（例えば、特許文献３，４参照）。
このような陰イオン交換樹脂を用いた排水処理方法によれば、生物処理では分解・除去できなかった難分解性ＣＯＤ成分を吸着除去でき、処理水中のＣＯＤ濃度を十分に低減できることが考えられる。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５９−４９８９１号公報
【特許文献２】特開昭５９−９５９８７号公報
【特許文献３】特開昭５９−９５９８８号公報
【特許文献４】特開平７−７５７７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１，２のような強塩基性陰イオン交換樹脂を用いる構成では、排水中に硫酸イオンや塩素イオンなどが共存する場合、これらのイオンに影響されてＣＯＤ成分を選択的に吸着できないおそれがある。
一方、上記特許文献３，４のように弱塩基性あるいは中強塩基性の陰イオン交換樹脂を用いる構成では、比較的に上記のイオンによる影響を受け難いものの、陰イオン交換樹脂に導入する排水の状態が不適切な場合、排水処理後の処理水中のＣＯＤ濃度を十分に低減できないおそれがある。
【０００８】
本発明の目的は、上記した問題に鑑みて、排水中のアンモニアおよびＣＯＤ成分を好適に除去できる排水処理方法および排水処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の排水処理方法は、アンモニアおよびＣＯＤ成分を含む排水を処理する排水処理方法であって、活性汚泥による硝化反応および脱窒反応により前記排水中のアンモニアを除去する汚泥処理工程と、この汚泥処理工程後の排水を、ｐＨ５以上８．３未満、好ましくはｐＨ５以上８以下に調整してから、弱塩基性あるいは中塩基性の陰イオン交換樹脂に接触させるイオン交換処理工程と、を実施することを特徴とする。
【００１０】
ここで、本発明において、排水のｐＨの調整法としては、例えば塩酸や水酸化ナトリウム等のｐＨ調整剤を投入することが挙げられる。また、弱塩基性あるいは中塩基性の陰イオン交換樹脂としては、例えば、スチレンとジビニルベンゼンの共重合体である母体に、２〜４級アミン等の塩基性の交換基を付加した粒子状の合成樹脂を使用できるが、これに限定されるものではない。
【００１１】
このような本発明によれば、汚泥処理工程において活性汚泥中の硝化菌および脱窒菌を利用してアンモニアを分解するので、排水中のアンモニア濃度が高い場合でもこれを良好に除去できる。また、イオン交換処理工程において、汚泥処理工程後の排水を弱塩基性あるいは中塩基性の陰イオン交換樹脂に接触させるので、汚泥処理工程を経て除去できなかったＣＯＤ成分を、陰イオン交換樹脂にて良好に吸着除去することができる。さらに、陰イオン交換樹脂に接触させる前の排水のｐＨを５以上８．３未満に調整することで、低コストで効率良くＣＯＤ成分を吸着除去することができ、排水処理後の処理水中のＣＯＤ濃度を十分に低減できる。
なお、排水のｐＨが８．３以上である場合は、処理水中のＣＯＤ濃度を十分に低減できない。また、排水のｐＨが５未満である場合は、排水処理コストが高くなり、処理操作も煩雑となるため好ましくない。すなわち、通常、汚泥処理後の排水のｐＨは７．４〜７．６であるところ、陰イオン交換樹脂で処理する前の排水のｐＨを５未満に下げるには、多量の酸性ｐＨ調整剤を排水に投与しなければならない。さらにこの後、陰イオン交換樹脂で処理した後の処理水を公共水面に放流する際には、当該処理水のｐＨを中性に戻す必要があり、多量の塩基性ｐＨ調整剤を排水に投与しなければならない。このように、イオン交換処理に際して多量のｐＨ調整剤を使用する必要があるため、排水処理コストが高くなり、処理操作も煩雑となってしまう。
【００１２】
また、本発明では、前記汚泥処理工程後の排水であって、かつ、前記イオン交換処理工程を実施する前あるいは実施した後の排水を、活性炭に接触させる活性炭処理工程を実施することが好ましい。
このように、活性炭処理工程をイオン交換処理工程の前あるい後に実施することで、処理水中のＣＯＤ濃度を更に低減することができる。
特に、活性炭処理工程をイオン交換処理工程の後に実施した場合は、活性炭処理工程をイオン交換処理工程の前に実施した場合よりも、高いＣＯＤ除去効率が得られる。
また、活性炭処理工程をイオン交換処理工程の前に実施した場合は、排水中にペルオキソ硫酸やフミン質等のＣＯＤ成分が含まれている場合に特に有効である。すなわち、ペルオキソ硫酸はイオン交換樹脂を劣化させる酸化性物質であるが、このペルオキソ硫酸を活性炭処理工程において予め除去すれば、イオン交換樹脂によりＣＯＤ成分を効率的に除去できる。また、フミン質等の分子量の大きなＣＯＤ成分は、一度イオン交換樹脂に吸着されると再生処理時に脱着し難く、イオン交換樹脂の吸着能力を低下させてしまうが、このフミン質等を活性炭処理工程において予め除去すれば、かかる問題を防止できる。
【００１３】
そして、本発明では、前記イオン交換処理工程の後、前記陰イオン交換樹脂への前記排水の導入を停止し、当該陰イオン交換樹脂に対して前記排水の導入方向と略同方向に再生処理剤を導入して、当該陰イオン交換樹脂に吸着されたＣＯＤ成分を脱着させる再生処理工程を実施することが好ましい。
ここで、再生処理剤としては、例えば水酸化ナトリウムや水酸化カルシウム、アンモニア、塩化ナトリウム等を使用することができる。また、ＣＯＤ成分脱着後の陰イオン交換樹脂には、硫酸や塩酸等の酸を導入して、再生を完了させる。
【００１４】
このような構成によれば、陰イオン交換樹脂に吸着されたＣＯＤ成分を再生処理液により脱離させることで、陰イオン交換樹脂を再生して繰り返し使用することができる。そして、再生処理液を排水の導入方向と略同方向に導入する、いわゆる並流式を採用しているので、再生処理液を陰イオン交換樹脂に均一に接触させることができ、陰イオン交換樹脂を好適に再生できる。
なお、再生処理液を排水の導入方向と逆方向に導入する、いわゆる向流式を採用した場合は、再生処理液の巻き上がりが生じやすく、再生処理液を陰イオン交換樹脂に均一に接触させることができず、陰イオン交換樹脂の一部を再生できない場合がある。このように、陰イオン交換樹脂の一部にＣＯＤ成分が付着した状態で、再びイオン交換処理工程を実施すると、イオン交換処理後の処理液中に若干のＣＯＤ成分が混入してしまい、処理液のＣＯＤ濃度を十分に低減できないおそれがある。
【００１５】
また、本発明では、前記陰イオン交換樹脂は、交換基として２級アミン、３級アミンおよび４級アミンの少なくともいずれか一種を有していることが好ましい。
このような陰イオン交換樹脂を用いれば、排水中に硫酸イオンや塩素イオンなどが共存する場合でも、これらのイオンにより影響を受けることなく、ＣＯＤ成分を選択的に吸着除去できる。
【００１６】
そして、本発明では、前記排水は、前記ＣＯＤ成分として、ヒドロキシルアミン（ＮＨ２ＯＨ）、ヒドロキシルアミンスルフォン酸および無機ＣＯＤ成分の少なくともいずれか一種を含むことが好ましい。
ここで、ヒドロキシルアミンスルフォン酸としては、例えばヒドロキシルアミンモノスルフォン酸（ＨＯＮＨＳＯ３）、ヒドロキシルアミンジスルフォン酸（ＨＯＮ（ＳＯ３）２）、ヒドロキシルアミン−Ｏ−ジスルフォン酸（ＳＯ３ＯＮＨＳＯ３）、ヒドロキシルアミントリスルフォン酸（ＳＯ３ＯＮ（ＳＯ３）２）等が挙げられる。また、無機ＣＯＤ成分としては、例えばジチオン酸が挙げられる。
これらのＣＯＤ成分は、環境に有害な物質であり、活性汚泥による分解・除去が困難な物質であるが、弱塩基性あるいは中塩基性の陰イオン交換樹脂により良好に吸着・除去することができる。このため、イオン交換処理後の処理水中に上記ＣＯＤ成分が残存してしまうことを防止でき、処理水を公共水面に安全に放流することができる。
なお、排水に含まれるＣＯＤ成分としては、上記のものに限定されず、例えばフルボ酸やフミン酸などのフミン質、スルファミン酸アンモニウムなどのスルファミン酸類、ペルオキソ硫酸などが含まれていてもよい。
【００１７】
また、本発明では、前記排水は、超重質油あるいは重質残渣油の燃焼排ガスに対して、脱硫処理および脱硝処理の少なくともいずれか一方の処理を実施した際に発生する排水であることが好ましい。
このような超重質油あるいは重質残渣油の燃焼排ガスの脱硫脱硝排水中には、高濃度のアンモニアと、ヒドロキシルアミンやヒドロキシルアミンスルフォン酸、無機ＣＯＤ成分等の各種ＣＯＤ成分が含まれている。
この点、本発明によれば、汚泥処理工程により当該排水中のアンモニアを好適に除去でき、イオン交換処理工程によりＣＯＤ成分を好適に吸着除去できるので、かかる脱硫脱硝排水に対して最適な排水処理を施すことができる。
【００１８】
さらに、本発明では、前記排水は、発電設備から排出された燃焼排ガスに対して、脱硫処理および脱硝処理の少なくともいずれか一方の処理を実施した際に発生する排水であることが好ましい。
ここで、発電設備は常時稼動しているので、発電設備からは継続的に多量の燃焼排ガスが発生する。そして、この燃焼排ガスに対して脱硫・脱硝処理を施した際に発生する多量の排水中には、高濃度のアンモニアや各種ＣＯＤ成分が含まれている。
この点、本発明によれば、、汚泥処理工程により当該排水中の高濃度のアンモニアを好適に除去でき、イオン交換処理工程によりＣＯＤ成分を好適に吸着除去できるので、当該多量の脱硫脱硝排水に対して最適な排水処理を施すことができる。
【００１９】
また、本発明では、前記排水中のアンモニア濃度は、３００ｐｐｍ以上、好ましくは５００ｐｐｍ以上３０００ｐｐｍ以下であることが好ましい。
本発明によれば、汚泥処理工程において活性汚泥による硝化反応および脱窒反応により前記排水中のアンモニアを除去するので、発電設備からの排水など、アンモニア濃度が３００ｐｐｍ以上の排水に対して、最適な排水処理を実施できる。
【００２０】
以上のような本発明は、方法の発明としてのみならず、物の発明としても成立し得るものである。すなわち、本発明の排水処理装置は、アンモニアおよびＣＯＤ成分を含有する排水を処理する排水処理装置であって、内部に活性汚泥が充填されており、当該活性汚泥による硝化反応および脱窒反応により前記排水中のアンモニアを除去する汚泥処理槽と、前記汚泥処理槽にて処理された排水をｐＨ５以上８．３未満に調整するｐＨ調整手段と、内部に弱塩基性あるいは中塩基性の陰イオン交換樹脂が充填されており、前記ｐＨ調整手段によりｐＨ調整された前記排水を当該陰イオン交換樹脂に接触させるイオン交換処理槽と、を具備したことを特徴とする。
このような本発明の排水処理装置によれば、上記した本発明の排水処理方法と同様の作用効果を奏することができる。すなわち、排水中のアンモニアおよびＣＯＤ成分を好適に除去できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る排水処理方法を実施するための排水処理装置を示した模式図である。
【００２２】
〔排水処理装置の構成〕
図１において、１は排水処理装置であり、この排水処理装置１は、アンモニアおよびＣＯＤ成分を含有する排水を処理する装置である。このような排水処理装置１は、排水貯留槽２と、４つの硝化槽３Ａ〜３Ｄと、４つの脱窒槽４Ａ〜４Ｄと、酸化槽５と、沈殿槽６と、活性炭処理槽７と、イオン交換処理槽８とを備えており、これらは直列に接続されている。
なお、本発明における汚泥処理槽は、硝化槽３Ａ〜３Ｄおよび脱窒槽４Ａ〜４Ｄにて構成されている。
【００２３】
排水貯留槽２は、内部に脱硫脱硝排水を貯留する。この脱硫脱硝排水は、超重質油あるいは重質残渣油を燃料に用いて発電所を運転した際に発生した燃焼排ガスに対して、脱硫処理および脱硝処理を実施した際に発生した排水である。この脱硫脱硝排水中には、３００ｐｐｍ以上、好ましくは５００ｐｐｍ以上３０００ｐｐｍ以下の高濃度のアンモニアが含まれている。また、この脱硫脱硝排水中には、ヒドロキシルアミンやヒドロキシルアミンスルフォン酸、無機ＣＯＤ成分等の各種ＣＯＤ成分も含まれている。
【００２４】
硝化槽３Ａ〜３Ｄは、排水貯留槽２からの脱硫脱硝排水に含まれたアンモニアを硝化する好気性の槽である。
この硝化槽３Ａ〜３Ｄは、排水貯留槽２の下流側に一連に設けられており、排水貯留槽２から硝化槽３Ａに導入された脱硫脱硝排水が硝化槽３Ｂ〜３Ｄへと順に流通するようになっている。
このような硝化槽３Ａ〜３Ｄの底部には、硝化ブロワ９の配管がそれぞれ接続され、硝化ブロワ９より例えば１００〜２０００ｍｌ／ｌ・ｍｉｎの流量で空気が吹き込まれる（曝気）。これにより硝化槽３Ａ〜３Ｄの内部が均一に攪拌されると共に、好気性雰囲気が形成される。
【００２５】
そして、硝化槽３Ａ〜３Ｄ内部には、活性汚泥を付着させるためのリアクタ３１がそれぞれ設けられている。このリアクタ３１に付着した活性汚泥では、主に好気性の硝化菌であるアンモニア酸化細菌および亜硝酸酸化細菌が機能する。なお、活性汚泥を付着させる手段としては、リアクタ３１を設置するものに限らず、内部に活性汚泥を収容する固定化担体を硝化槽３Ａ〜３Ｄ内に投入するものでもよい。
アンモニア酸化細菌としては、Nitrosomonas europaeaなどが挙げられ、このようなアンモニア酸化細菌は脱硫脱硝排水中のアンモニアを電子供与体として、以下に示すようにして亜硝酸を生成する。
【００２６】
（化学式）
ＮＨ４＋１．５Ｏ２→ＮＯ２−＋Ｈ２Ｏ＋２Ｈ＋…（１）
【００２７】
亜硝酸酸化細菌としては、Nitrobacter winogradskyiなどが挙げられ、このような亜硝酸酸化細菌は、アンモニア酸化細菌にて生成された亜硝酸を電子供与体として、以下に示すようにして硝酸を生成する。
【００２８】
（化学式）
ＮＯ２−＋０．５Ｏ２→ＮＯ３−…（２）
【００２９】
さらに、硝化槽３Ａには、槽内の脱硫脱硝排水のｐＨを測定するｐＨセンサ３２が接続されている。また、硝化槽３Ａには、水酸化ナトリウム水溶液などを槽液に導入して、槽内の脱硫脱硝排水のｐＨを所定値に調整するｐＨ調整手段３３が接続されている。このようなｐＨセンサ３２およびｐＨ調整手段３３にて、硝化槽３Ａ〜３Ｄ内のｐＨが所定の値に維持されるようになっている。
また、硝化槽３Ａ〜３Ｄには、硝化槽３Ａ〜３Ｄの温度を所定値に制御する図示しない温度制御手段が設けられている。
そして、硝化槽３Ａには注入手段３４が接続されており、この注入手段３４により、リン酸カリウム（KH2PO4、K2HPO4、K3PO4）水溶液が適宜注入される。これにより、汚泥の活性を向上することが可能となり、アンモニアの処理効率をより向上可能とされている。
【００３０】
脱窒槽４Ａ〜４Ｄは、硝化槽３Ｄからの脱硫脱硝排水に含まれた硝酸を脱窒する嫌気性の槽である。
この脱窒槽４Ａ〜４Ｄでは、硝化槽３Ｄの下流側に一連に設けられており、硝化槽３Ｄから脱窒槽４Ａに導入された脱硫脱硝排水が脱窒槽４Ｂ〜４Ｄへと順に流通するようになっている。
このような脱窒槽４Ａ〜４Ｄの内部は嫌気性雰囲気となっており、また、底部には攪拌装置４１設けられて、この攪拌装置４１の攪拌により各槽内が均質に混合された状態となっている。
【００３１】
このような脱窒槽４Ａ〜４Ｄ内部を流通する活性汚泥では、主に嫌気性の菌体である脱窒菌が機能する。このような脱窒菌としては、硝酸還元菌であるParacoccus denitrificansなどが挙げられる。
そして、脱窒槽４Ａには注入手段４４が接続されており、この注入手段４４よりメタノールなどの電子供与体が適宜注入される。これにより、上記硝酸還元菌は、この注入手段４４からの電子供与体を取り込んで、以下に示すようにして硝酸から分子状窒素を生成する。この硝酸還元菌の作用により発生した窒素ガスは、脱窒槽４Ａ〜４Ｄの上方から大気に放出されるようになっている。
【００３２】
（化学式）
２ＮＯ３−＋１０Ｈ＋→Ｎ２＋４Ｈ２Ｏ＋２ＯＨ−…（３）
【００３３】
そして、脱窒槽４Ａには、槽液のｐＨを測定するｐＨセンサ４２が接続されている。また、脱窒槽４Ａには、塩酸水溶液などを槽内の脱硫脱硝排水に導入して、槽内の脱硫脱硝排水のｐＨを所定値に調整するｐＨ調整手段４３が接続されている。このようなｐＨセンサ４２およびｐＨ調整手段４３にて、脱窒槽４Ａ〜４Ｄ内のｐＨが所定の値に維持されるようになっている。さらに、脱窒槽４Ａ〜４Ｄには、脱窒槽４Ａ〜４Ｄの温度を所定値に制御する図示しない温度制御手段が設けられている。
【００３４】
酸化槽５は、脱窒槽４Ｄの下流側に一連に設けられた好気性の槽であり、脱窒槽４Ｄからの脱窒工程後の脱硫脱硝排水中に残存したＣＯＤ成分を酸化分解する。このような酸化槽５の底部には、硝化槽３Ａ〜３Ｄと同様に硝化ブロワ９の配管が接続され、この硝化ブロワ９より例えば１００〜２０００ｍｌ／ｌ・ｍｉｎの流量で空気が吹き込まれる（曝気）。これにより、酸化槽５が好気性雰囲気となって、硝化菌の作用により、脱硫脱硝排水中からＣＯＤ成分の一部が酸化除去されるようになっている。
【００３５】
沈殿槽６は、酸化槽５の下流側に設けられており、酸化槽５からの脱硫脱硝排水が内部に導入可能とされている。この沈殿槽６は、当該脱硫脱硝排水中の活性汚泥が底部に沈殿し、脱硫脱硝排水の上澄み液は、活性炭処理槽７へと導入されるように構成されている。
また、沈殿槽６の底部には汚泥返送手段６１が設けられており、この汚泥返送手段６１により、底部に沈殿した活性汚泥が所定の頻度で硝化槽３Ａに返送されるようになっている。これにより、硝化槽３Ａ〜３Ｄおよび脱窒槽４Ａ〜４Ｄの各槽内における活性汚泥の濃度を所定の値に維持することが可能となり、比較的に増殖能力の低い硝化菌および脱窒菌の増殖能力を補うことが可能となる。
【００３６】
活性炭処理槽７は、沈殿槽６の下流側に設けられており、沈殿槽６からの脱硫脱硝排水が導入可能とされている。この活性炭処理槽７内には活性炭が充填されており、このような活性炭処理槽７内に沈殿槽６からの脱硫脱硝排水を通水することで、当該排水中に残存するＣＯＤ成分を活性炭により吸着除去することが可能となっている。
【００３７】
イオン交換処理槽８は、活性炭処理槽７の下流側に設けられて、活性炭処理槽７出口からの脱硫脱硝排水が内部に導入可能とされている。このイオン交換処理槽８内には、弱塩基性あるいは中塩基性の陰イオン交換樹脂が充填されている。陰イオン交換樹脂としては、例えば、スチレンとジビニルベンゼンの共重合体である母体に、２〜４級アミンのうち少なくともいずれかの交換基を付加した粒子状の合成樹脂を使用できる。このようなイオン交換処理槽８内に活性炭処理槽７からの脱硫脱硝排水を通水することで、当該排水中に残存するヒドロキシルアミン等のＣＯＤ成分を陰イオン交換樹脂により吸着除去させることが可能となっている。
また、イオン交換処理槽８の入り口側には、ｐＨセンサ８１と、ｐＨ調整手段８２とが接続されている。ｐＨセンサ８１は、イオン交換処理槽８に導入する脱硫脱硝排水のｐＨを測定する。ｐＨ調整手段８２は、ｐＨセンサ８１の測定結果に基づいて、当該排水中に水酸化ナトリウム水溶液などのｐＨ調整剤を導入し、当該排水をｐＨ５以上８．３未満、好ましくはｐＨ５以上８以下に調整する。
このような活性炭処理槽７内を通過した後の脱硫脱硝排水（以下、処理水と称す）は、活性炭処理槽７出口から公共水面に放流されるようになっている。
【００３８】
さらに、イオン交換処理槽８の入り口側には再生処理液導入手段８３が接続されており、イオン交換処理槽８の出口側には受槽８４が設けられている。再生処理液導入手段８３は、イオン交換処理槽８への脱硫脱硝排水の導入が停止された際に、イオン交換処理槽８の入り口から内部へと再生処理剤を導入する。この再生処理剤としては、例えば水酸化ナトリウムや水酸化カルシウム、アンモニア、塩化ナトリウム等の水溶液を使用できる。導入された再生処理剤は、脱硫脱硝排水の流通方向と略同方向に陰イオン交換樹脂内を流通するようになっており、これにて陰イオン交換樹脂に吸着されたＣＯＤ成分が脱着されるようになっている。また、再生処理液導入手段８３は、再生処理剤の導入後、イオン交換処理槽８内部に硫酸や塩酸等の酸を導入する。受槽８４は、イオン交換処理槽８の出口から排出された再生処理後の再生処理剤および酸を受容する。
【００３９】
〔排水処理方法〕
次に、上記排水処理装置１を用いた排水処理方法について説明する。
まず、発電設備からの脱硫脱硝排水を排水貯留槽２に貯留させた後、この脱硫脱硝排水を硝化槽３Ａへと導入する。そして、硝化槽３Ａに導入された脱硫脱硝排水は硝化槽３Ｂから硝化槽３Ｄへと順に流通し、この際、硝化槽３Ａ〜３Ｄにおける好気性の硝化菌は、脱硫脱硝排水中のアンモニアを硝酸・亜硝酸に変換する硝化反応を進行させる。次に、硝化槽３Ｄからの脱硫脱硝排水は脱窒槽４Ａへと導入され、脱窒槽４Ａから脱窒槽４Ｄへと順に流通する。この際、脱窒槽４Ａ〜４Ｄにおける嫌気性の脱窒菌は、脱硫脱硝排水中の硝酸を分子状窒素に変換する脱窒反応を進行させる。これにより、脱硫脱硝排水中から高濃度のアンモニアが除去される（汚泥処理工程）。なお、この汚泥処理工程後の脱硫脱硝排水のｐＨは７．４〜７．６程度である。
【００４０】
この後、脱窒槽４Ｄからの脱硫脱硝排水は酸化槽５へと導入され、再び好気性雰囲気に曝される。これにより、当該排水中に残存したＣＯＤ成分の一部が除去される。そして、酸化槽５からの脱硫脱硝排水は沈殿槽６へと導入される。
次に、沈殿槽６内にて分離された上澄み液は活性炭処理槽７へと導入される。この活性炭処理槽７内を当該脱硫脱硝排水が通過することで、当該脱硫脱硝排水中に残存するＣＯＤ成分の多くが活性炭にて吸着除去される（活性炭処理工程）。
さらに、活性炭処理槽７出口からの脱硫脱硝排水は、ｐＨセンサ８１およびｐＨ調整手段８２によりｐＨ５以上８．３未満、好ましくはｐＨ５以上８以下に調整された上で、イオン交換処理槽８内へと導入される。当該脱硫脱硝排水は、イオン交換処理槽８内を通過することで、当該排水中に残存するヒドロキシルアミン等のＣＯＤ成分が陰イオン交換樹脂により吸着除去される（イオン交換処理工程）。
また、所定期間イオン交換処理工程を実施したイオン交換処理槽８については、イオン交換処理槽８への脱硫脱硝排水の導入を停止し、再生処理液導入手段８３よりイオン交換処理槽８内部へと再生処理剤を導入する。導入された再生処理剤は、脱硫脱硝排水の流通方向と略同方向に陰イオン交換樹脂内を流通し、これにて陰イオン交換樹脂に吸着されたＣＯＤ成分が脱着される。さらに、再生処理液導入手段８３よりイオン交換処理槽８内部に硫酸や塩酸等の酸が導入されて、再生が完了する。脱着されたＣＯＤ成分を含む再生処理剤および酸は、イオン交換処理槽８の出口から排出されて受槽８４にて受容される（再生処理工程）。この再生処理工程が終了した後、再度、上記のイオン交換処理工程が実施される。
【００４１】
上記のイオン交換処理工程を実施した後の処理水は、海や河川などの公共水面に放流される。これにて一連の脱硫脱硝排水の排水処理が終了する。
以上の排水処理を実施することで、脱硫脱硝排水中から高濃度のアンモニアおよび各種ＣＯＤ成分を確実に除去することができ、最終的な処理水中のＣＯＤ濃度を十分に低減することができる。また、イオン交換処理工程前の脱硫脱硝排水のｐＨを５以上８．３未満に調整しているため、イオン交換処理後の処理水のｐＨも略中性となっており、特にｐＨを調整する必要もない。したがって、このような処理水を公共水面に安全に放流することができる。また、イオン交換処理工程を実施するに当たって、多量のｐＨ調整剤を投与する必要もないので、処理操作が簡易であり、処理コストを低廉なものとすることができる。
【００４２】
〔実施形態の変形〕
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、発電設備からの高濃度のアンモニアおよび各種ＣＯＤ成分を含有する脱硫脱硝排水を処理とする構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、低濃度のアンモニア等を含有する脱硫脱硝排水はもちろんのこと、食品工場排水や化学設備排水など、アンモニアおよび各種ＣＯＤ成分を含んだいずれの排水に対しても適用できる。
【００４３】
前記実施形態では、本発明における汚泥処理槽として、硝化槽３Ａ〜３Ｄおよび脱窒槽４Ａ〜４Ｄを設ける構成を例示したが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、硝化槽および脱窒槽の設置数が異なった構成や、硝化槽および脱窒槽の設置順序が逆となった構成、１つの汚泥処理槽内にて硝化反応および脱窒反応の両反応を進行させる構成などとしてもよい。つまり、汚泥処理槽としては、活性汚泥による硝化反応および脱窒反応により排水中のアンモニアを除去できる構成であればいずれをも採用できる。
【００４４】
前記実施形態では、沈殿槽６の下流側に、活性炭処理槽７およびイオン交換処理槽８を順に設置する構成を例示したが、これに限らず、活性炭処理槽７およびイオン交換処理槽８の設置順序を逆にしてもよい。すなわち、図２に示す排水処理装置１Ａのように、沈殿槽６の下流側にイオン交換処理槽８および活性炭処理槽７を順に設置して、汚泥処理工程の後にイオン交換処理工程と活性炭処理工程を順に実施する構成としてもよい。このような構成とすれば、前記実施形態における排水処理装置１と同等あるいはそれ以上のＣＯＤ成分除去効率が得られる。
【００４５】
前記実施形態では、図１において活性炭処理槽７が１つのみ設けられている構成を示したが、これに限らず、２つ以上の活性炭処理槽７が並列して設けられている構成としてもよい。このように構成とすれば、より多くの脱硫脱硝排水を同時に処理することが可能となると共に、ＣＯＤ成分の吸着除去効率をさらに向上することが可能となる。
【００４６】
前記実施形態では、図１においてイオン交換処理槽８が１つのみ設けられている構成を示したが、これに限らず、２つ以上のイオン交換処理槽８が並列して設けられている構成としてもよい。このような構成の場合、一方のイオン交換処理槽８に脱硫脱硝排水を導入してイオン交換処理を実施している間に、他方のイオン交換処理槽８に再生処理液を導入して再生処理を実施することができる。これにより、活性炭処理槽７からイオン交換処理槽８への脱硫脱硝排水の導入を停止することなく、連続的に排水処理を実施することができる。
【００４７】
前記実施形態では、活性炭処理工程およびイオン交換処理工程の双方を実施する構成を例示したが、活性炭処理工程を実施しない工程としてもよい。このような場合でも、汚泥処理工程およびイオン交換処理工程を実施することにより、排水中のアンモニアおよびＣＯＤ成分を好適に除去でき、また、活性炭処理槽７を設けない分、排水処理装置１の製造コストおよび排水処理コストを低減できる。
【実施例】
【００４８】
以下、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４９】
（１）排水処理装置の運転
脱硫脱硝排水を、１槽あたり１０７１トンの汚泥収容容量を有する硝化槽３Ａ〜３Ｄと、１槽あたり３４４トンの汚泥収容容量を有する脱窒槽４Ａ〜４Ｄとを備えた排水処理装置１（図１参照）に通水し、連続的に処理した。
なお、上記の脱硫脱硝排水は、超重質油あるいは重質残渣油を燃料に用いて発電所を運転した際に発生した燃焼排ガスに対して、脱硫処理および脱硝処理を実施した際に発生した排水である。この排水中には、アンモニウムイオンが１２３０ｐｐｍ、ヒドロキシルアミンが３ｐｐｍ、ヒドロキシルアミンスルフォン酸が１５ｐｐｍ、無機ＣＯＤ成分が３ｐｐｍ含まれている。
硝化槽３Ａへの脱硫脱硝排水の導入量は、一日当たり２０００トンとした。活性汚泥の温度は３４〜３６．５℃、ｐＨは水酸化ナトリウムで７．５〜７．７に制御した。汚泥のＭＬＳＳ（Mixed liquor suspended solids）は４４００〜６８００ｍｇ／Ｌの範囲であった。
硝化槽３Ｄ出口では、アンモニア酸化細菌および亜硝酸酸化細菌の働きにより、アンモニアおよび亜硝酸はほぼ０であり、アンモニアの全量が硝酸に変換されていた。
硝化槽３Ｄから排出された汚泥は脱窒槽４Ａに導き、槽内を撹拌しながら硝化槽３Ａ〜３Ｄ内で生成した硝酸を嫌気条件下にメタノールの供給を行いながら脱窒菌の働きにより窒素に変換し、ガス体として排出した。この結果、脱窒槽４Ｄ出口では硝酸は完全に消失し、窒素ガスに変換されていた。
このような条件で運転されている実装置において、脱窒槽４Ｄ出口からの処理水を砂濾過槽に通水し、その後、高度処理を施した。
【００５０】
（２）実施例１−１〜１−１２および比較例１−１〜１−６
上記（１）で運転中の実装置における砂濾過槽出口から排出された脱硫脱硝排水に、ｐＨ調整剤を投与して所定のｐＨに調整した後、この処理水に対して以下の高度処理を施した。
実験器具として、イオン交換樹脂を１００ｍｌ詰めた直径６ｃｍのガラスカラムと、活性炭を１００ｍｌ詰めた直径６ｃｍのガラスカラムを用いた。イオン交換樹脂には、弱塩基性イオン交換樹脂としてバイエル社製ＭＰ６４を使用し、中塩基性イオン交換樹脂として三菱化学社製ダイヤイオンＰＡ３０８を使用し、陽イオン交換樹脂として三菱化学社製ダイヤイオンＷＫ２０を使用した。
このような実験器具を用い、図１に示す排水処理装置１から活性炭処理槽７を取り外したものを模して、表１に示す種々の条件で、上記測定水をイオン交換樹脂入りのガラスカラムに直接通水させた（実施例１−１，３，５，７，９，１１、比較例１−１，３，５）。また、活性炭処理槽７およびイオン交換処理槽８を順に備えた排水処理装置１（図１参照）を模して、表１に示す種々の条件で、上記測定水を活性炭入りのガラスカラムとイオン交換樹脂入りのガラスカラムに順に通水させた（実施例１−２，４，６，８，１０，１２、比較例１−２，４，６）。なお、活性炭入りのガラスカラムには、上記測定水は流速２００ｔ／ｍ３・日相当で通水した。また、イオン交換樹脂による吸着処理は２４〜２６℃で行った。
そして、イオン交換樹脂入りガラスカラムへ流入する前の測定水のＣＯＤ濃度、および、このガラスカラム出口から流出された測定水のＣＯＤ濃度をそれぞれ測定した。ＣＯＤ濃度の測定は、公定法（JIS K 0102）に基づき、過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ４）を用いて定量することにより行った。測定結果を表１に示す。
【００５１】
【表１】
2008093602.tif 000003
【００５２】
この表１において、実施例１−１〜１−１２と比較例１−１〜１−４とを比較すると、弱塩基性あるいは中塩基性の陰イオン交換樹脂を使用した場合、陽イオン交換樹脂を用いた場合よりも、イオン交換処理後の処理水中のＣＯＤ濃度を低減できていることが分かる。
また、実施例１−１〜１−８と比較例１−５〜１−６とを比較することにより、イオン交換処理槽８に導入する排水のｐＨを８．３未満に調整することで、イオン交換処理後の処理水中のＣＯＤ濃度を十分に低減できることが分かる。
そして、実施例１−２，４，６，８，１０，１２より、イオン交換処理前に活性炭処理を実施することで、イオン交換処理後の処理水中のＣＯＤ濃度を６ｐｐｍ程度まで低減でき、高度な排水処理を実現できたことが分かる。
【００５３】
（３）実施例２−１〜２−４
上記（２）の実験器具を用い、イオン交換処理槽８および活性炭処理槽７を順に備えた排水処理装置１（図２参照）を模して、表２に示す種々の条件で、上記測定水をイオン交換樹脂入りのガラスカラムと活性炭入りのガラスカラムとに順に通水させた（実施例２−１〜２−４）。なお、活性炭入りのガラスカラムには、上記測定水は流速２００ｔ／ｍ３・日相当で通水した。また、イオン交換樹脂による吸着処理は２４〜２６℃で行った。
そして、上記（２）と同様にして、イオン交換樹脂入りガラスカラムへ流入する前の測定水のＣＯＤ濃度、および、活性炭入りのガラスカラム出口から流出された測定水のＣＯＤ濃度をそれぞれ測定した。測定結果を表２に示す。
【００５４】
【表２】
2008093602.tif 000004
【００５５】
この表２の結果からも分かるように、イオン交換処理後に活性炭処理を実施した場合でも、活性炭処理後の処理水中のＣＯＤ濃度を５〜６ｐｐｍ程度まで低減でき、高度な排水処理を実現できたことが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態に係る排水処理方法を実施するための排水処理装置を示した模式図である。
【図２】前記実施形態における排水処理装置の変形例を示した模式図である。
【符号の説明】
【００５７】
１，１Ａ  …排水処理装置
２        …排水貯留槽
３Ａ―３Ｄ…硝化槽
３１      …リアクタ
３２      …ｐＨセンサ
３３      …ｐＨ調整手段
３４      …注入手段
４Ａ―４Ｄ…脱窒槽
４１      …攪拌装置
４２      …ｐＨセンサ
４３      …ｐＨ調整手段
４４      …注入手段
５        …酸化槽
６        …沈殿槽
６１      …汚泥返送手段
７        …活性炭処理槽
８        …イオン交換処理槽
８１      …ｐＨセンサ
８２      …ｐＨ調整手段
８３      …再生処理液導入手段
８４      …受槽
９        …硝化ブロワ
【図１】
2008093602.tif 000005
【図２】
2008093602.tif 000006