(57)【要約】【課題】対象物質を高濃度に含む被処理水中の対象物質を低コストで除去できる水処理システムおよび水処理方法を提供する。【解決手段】被処理水中の対象物質を吸着剤に吸着させる第１の吸着処理装置１８および第２の吸着処理装置１９からなる第１の多段吸着処理装置２０と、第３の吸着処理装置２１および第４の吸着処理装置２２からなる第２の多段吸着処理装置２３とを具備し、第１の多段吸着処理装置２０および第２の多段吸着処理装置２３に、後段側の吸着処理装置の被処理水に吸着剤を投入する第１の吸着剤投入装置２６および第２の吸着剤投入装置２７と、後段側の吸着処理装置で使用した吸着剤を前段側の吸着処理装置に移送する第１の吸着剤移送装置２６および第２の吸着剤移送装置２７とが設けられている水処理システムを用いる。【選択図】        図１
2004261730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水中の対象物質を吸着剤に吸着させる吸着処理手段を２段で１組とした多段吸着処理手段を２組以上具備し、
各多段吸着処理手段ごとに、後段側の吸着処理手段の被処理水に吸着剤を投入する吸着剤投入手段と、後段側の吸着処理手段で使用した吸着剤を前段側の吸着処理手段に移送する吸着剤移送手段とが設けられていることを特徴とする水処理システム。
【請求項２】
吸着処理手段で処理された被処理水を生物学的に処理する生物処理手段を具備することを特徴とする請求項１記載の水処理システム。
【請求項３】
多段吸着処理手段よりも前段側に、被処理水を嫌気菌によって処理する嫌気処理手段を具備することを特徴とする請求項１または請求項２記載の水処理システム。
【請求項４】
被処理水中の対象物質を吸着剤に吸着させる吸着処理工程を２工程で１組とした多段吸着処理工程を２組以上有し、
各多段吸着処理工程において、後工程側の吸着処理工程の被処理水に吸着剤を投入し、後段側の吸着処理工程で使用した吸着剤を前工程側の吸着処理工程で再利用することを特徴とする水処理方法。
【請求項５】
吸着処理工程で処理された被処理水を生物学的に処理する生物処理工程を有することを特徴とする請求項４記載の水処理方法。
【請求項６】
多段吸着処理工程よりも前工程側に、被処理水を嫌気菌によって処理する嫌気処理工程を有することを特徴とする請求項４または請求項５記載の水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水処理システムおよび水処理方法に関し、特に、食品工場、アルコール工場、畜産施設等からの排出される、窒素、リンを高濃度に含む排液を処理するための水処理システムおよび水処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
酢酸発酵工程やアルコール発酵工程から発生する排液は、通常、ＵＡＳＢ法（上向流嫌気性スラッジベッド法）等による嫌気処理装置により処理され、嫌気処理装置にて排液中のＣＯＤ（化学的酸素要求量）の低減、および有用メタンガスの回収が行われている。嫌気処理された排液は、十分にＣＯＤが低減されているものの、依然、アンモニウムイオン濃度で１０００ｍｇ／Ｌ以上の窒素成分、および高濃度のリン成分を含んでいる。近年、環境問題への関心の高まり、排液への規制強化などに伴い、アルコール発酵排液に高濃度に含まれる窒素成分の除去が必要となってきている。
【０００３】
排液中に含まれるアンモニア性窒素（ＮＨ４  −Ｎ）を除去する方法としては、亜硝化菌、硝化菌によりＮＨ４＋をＮＯ２−、ＮＯ３−に酸化（硝化）し、さらに脱窒菌により窒素ガスとする、標準活性汚泥法などの生物学的硝化脱窒法が知られている。
しかしながら、ＵＡＳＢ法等によって嫌気処理された排液は、水素供与体成分（ＢＯＤ成分）に対する窒素成分の濃度が高すぎるため、このままでは標準活性汚泥法による生物処理ができない。生物処理を行うためには、ｐＨ調整、メタノールの投入などの必要があり、処理コストが高くなると言う問題があった。
【０００４】
排液中に含まれるアンモニア性窒素を除去する方法としては、ゼオライトによるアンモニア性窒素の選択的吸着性に着目した方法が開示されている。
特開平１１−２３９７８５号公報には、ゼオライトのナトリウムイオン、カリウムイオンの一部をマグネシウムイオンで置換した置換ゼオライトを用いる方法が開示されている。この方法によれば、排液中のアンモニウムイオン濃度が３０ｍｇ／Ｌ以下の濃度であれば、安定した処理が可能である。しかしながら、アンモニウムイオン濃度が３０ｍｇ／Ｌを超える、特に１０００ｍｇ／Ｌ以上となると、置換ゼオライト単位質量あたりに吸着されたアンモニウムイオンが少ない状態で吸着平衡に達してしまうため、置換ゼオライトが本来有する吸着容量を効率よく使うことができず、置換ゼオライトの投入量が増え、処理コストが高くなるという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２３９７８５号公報（第２−６頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明の目的は、対象物質を高濃度に含む被処理水中の対象物質を低コストで除去できる水処理システムおよび水処理方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の水処理システムは、被処理水中の対象物質を吸着剤に吸着させる吸着処理手段を２段で１組とした多段吸着処理手段を２組以上具備し、各多段吸着処理手段ごとに、後段側の吸着処理手段の被処理水に吸着剤を投入する吸着剤投入手段と、後段側の吸着処理手段で使用した吸着剤を前段側の吸着処理手段に移送する吸着剤移送手段とが設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の水処理システムは、吸着処理手段で処理された被処理水を生物学的に処理する生物処理手段を具備することが望ましい。
また、本発明の水処理システムは、多段吸着処理手段よりも前段側に、被処理水を嫌気菌によって処理する嫌気処理手段を具備することが望ましい。
【０００９】
また、本発明の水処理方法は、被処理水中の対象物質を吸着剤に吸着させる吸着処理工程を２工程で１組とした多段吸着処理工程を２組以上有し、各多段吸着処理工程において、後工程側の吸着処理工程の被処理水に吸着剤を投入し、後段側の吸着処理工程で使用した吸着剤を前工程側の吸着処理工程で再利用することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の水処理方法は、吸着処理工程で処理された被処理水を生物学的に処理する生物処理工程を有することが望ましい。
また、本発明の水処理方法は、多段吸着処理工程よりも前工程側に、被処理水を嫌気菌によって処理する嫌気処理工程を有することが望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
（形態例１）
図１は、本発明の水処理システムの一形態例を示す概略構成図である。この水処理システムは、被処理水中の固形分を沈澱させる第１の沈殿槽１１および第２の沈殿槽１２と、被処理水の水温、ｐＨ等を調整する第１の調整槽１３および第２の調整槽１４と、被処理水を嫌気菌によって処理する第１の嫌気処理装置１５および第２の嫌気処理装置１６（嫌気処理手段）と、被処理水の水温、ｐＨ、水量等を調整する二次調整槽１７と、被処理水中の対象物質を吸着剤に吸着させる第１の吸着処理装置１８および第２の吸着処理装置１９（吸着処理手段）からなる第１の多段吸着処理装置２０（多段吸着処理手段）と、第３の吸着処理装置２１および第４の吸着処理装置２２（吸着処理手段）からなる第２の多段吸着処理装置２３（多段吸着処理手段）と、吸着処理装置で処理された被処理水を生物学的に処理する接触酸化装置２４（生物処理手段）と、接触酸化装置１３で処理された被処理水の固液分離を行う加圧浮上分離装置２５と、第２の吸着処理装置１９の被処理水に吸着剤を投入する第１の吸着剤投入装置２６（吸着剤投入手段）と、第４の吸着処理装置２２の被処理水に吸着剤を投入する第２の吸着剤投入装置２７（吸着剤投入手段）と、第２の吸着処理装置１９で使用した吸着剤を第１の吸着処理装置１８に移送する第１の吸着剤移送装置２８（吸着剤移送手段）と、第４の吸着処理装置２２で使用した吸着剤を第３の吸着処理装置２１に移送する第２の吸着剤移送装置２９（吸着剤移送手段）と、第１の吸着処理装置１８で使用した吸着剤を回収する第１の吸着剤回収装置３０と、第３の吸着処理装置２１で使用した吸着剤を回収する第２の吸着剤回収装置３１と、第２の調整槽１４から第１の嫌気処理装置１５へ被処理水を送液する第１の被処理水供給装置３２と、二次調整槽１７から第１の吸着処理装置１８へ被処理水を送液する第２の被処理水供給装置３３とを具備して概略構成されるものである。
【００１２】
第１の沈殿槽１１は、主に粒径１ｍｍ以上の比較的大きい固形物を沈殿させるための槽であり、第２の沈殿槽１２は、主に粒径１ｍｍ以下の比較的小さい固形物を沈殿させるための槽である。
第１の調整槽１３および第２の調整槽１４は、被処理水の水温、ｐＨ、水量等の調整を行うものである。また、後段の嫌気処理装置における嫌気菌の栄養源である微量の金属を添加するための槽である。
【００１３】
嫌気処理手段は、エネルギー（メタンガス）回収およびＣＯＤ低減を行うものである。具体的には、第１の嫌気処理装置１５は、被処理水を嫌気菌で処理して主に酸を生成させるものであり、第２の嫌気処理装置１６は、被処理水を嫌気菌でさらに処理して主にメタンを生成させるものである。
嫌気処理装置としては、ＵＡＳＢ法（上向流嫌気性スラッジベッド法）による装置、ＥＧＳＢ法（膨張顆粒スラッジベッド法）による装置など、上向流嫌気性処理装置を用いることができる。
【００１４】
第１の吸着処理装置１８は、被処理水と吸着剤とを接触させる部分と吸着剤を沈降分離させる部分とを有する吸着処理槽３４と、吸着処理槽３４内の被処理水を攪拌する攪拌装置３５とを備えたものである。
同様に、第２の吸着処理装置１９は、吸着処理槽３６と、攪拌装置３７とを備えたものであり、第１の吸着処理装置１８で処理された被処理水が重力によって第２の吸着処理装置１９へと流れるように、第１の吸着処理装置１８よりも低い位置に設置されているものである。
【００１５】
同様に、第３の吸着処理装置２１は、吸着処理槽３８と、攪拌装置３９とを備えたものであり、第２の吸着処理装置１９で処理された被処理水が重力によって第３の吸着処理装置２１へと流れるように、第２の吸着処理装置１９よりも低い位置に設置されているものである。
同様に、第４の吸着処理装置２２は、吸着処理槽４０と、攪拌装置４１とを備えたものであり、第３の吸着処理装置２１で処理された被処理水が重力によって第４の吸着処理装置２２へと流れるように、第３の吸着処理装置２１よりも低い位置に設置されているものである。
【００１６】
接触酸化装置２４は、接触酸化槽４２と、この中に配置された、好気性微生物（汚泥）を付着させる接触材４３と、接触酸化槽４２に空気を供給するブロアポンプ４４と、接触材４３の下方に配置され、ブロアポンプ４４からの空気を接触酸化槽４２内に散気する散気管４５とを備えたものである。
加圧浮上分離装置２５は、加圧によって被処理水内に発生した微細な気泡により被処理水内の汚泥を浮上させ、被処理水を汚泥および処理水に分離するものであり、固液分離槽４６と、固液分離槽４６内の被処理水を加圧する、加圧ポンプ、加圧タンク等の加圧手段（図示略）と、浮上した汚泥を掻き取る、スクレーパー等の掻き取り手段４７とを備えたものである。
【００１７】
第１の吸着剤投入装置２６は、第１の多段吸着処理装置２０を構成する２つの吸着処理装置の内、後段側の第２の吸着処理装置１９へ吸着剤を投入するものであり、吸着剤を貯留する貯留容器（図示略）と、吸着剤を第２の吸着処理装置１９へ投入するための投入口（図示略）と、投入口に設けられた、吸着剤の投入速度（時間あたりの投入量）を調整する調整機構（図示略）とを備えたものである。
同様に、第２の吸着剤投入装置２７は、第２の多段吸着処理装置２３を構成する２つの吸着処理装置の内、後段側の第４の吸着処理装置２２へ吸着剤を投入するものであり、吸着剤を貯留する貯留容器（図示略）と、吸着剤を第４の吸着処理装置２２へ投入するための投入口（図示略）と、投入口に設けられた、吸着剤の投入速度（時間あたりの投入量）を調整する調整機構（図示略）とを備えたものである。
【００１８】
第１の吸着剤移送装置２８は、第２の吸着処理装置１９の吸着処理槽３６の底に、凝集剤によって凝集、沈降した吸着剤を若干の被処理水とともに回収し、第１の吸着処理装置１８に供給するものである。
第２の吸着剤移送装置２９は、第４の吸着処理装置２２の吸着処理槽４０の底に、凝集剤によって凝集、沈降した吸着剤を若干の被処理水とともに回収し、第３の吸着処理装置２１に供給するものである。
これら吸着剤移送装置としては、例えば、スクリューポンプ、スネークポンプ、ギアポンプ、カスケードポンプ、チューブポンプなどの中から、吸着剤の粘性、濃度、量などに応じて適宜選択して用いることができる。
【００１９】
第１の吸着剤回収装置３０は、第１の吸着処理装置１８の吸着処理槽３４の底に沈降した吸着剤を若干の被処理水とともに回収し、吸着剤脱水装置（図示略）に移送するものである。
第２の吸着剤回収装置３１は、第３の吸着処理装置２１の吸着処理槽３８の底に沈降した吸着剤を若干の被処理水とともに回収し、吸着剤脱水装置（図示略）に移送するものである。
これら吸着剤回収装置としては、例えば、スクリューポンプ、スネークポンプ、ギアポンプ、カスケードポンプ、チューブポンプなどの中から、吸着剤の粘性、濃度、量などに応じて適宜選択して用いることができる。
【００２０】
吸着剤脱水装置（図示略）は、吸着処理装置から回収された吸着剤から水を脱水し、脱水による排水を二次調整槽１７に戻し、脱水された吸着剤を得るものである。吸着剤脱水装置としては、ロール脱水方式の脱水機、加圧脱水方式の脱水機、真空脱水方式の脱水機などを用いることができる。
また、第１の多段吸着処理装置２０および第２の多段吸着処理装置２３には、それぞれを構成する２つの吸着処理装置の内、後段側の吸着処理装置へ凝集剤を投入する凝集剤投入装置（図示略）を付設するものとする。
【００２１】
次に、図示例の水処理システムを用いた水処理方法について説明する。
この水処理システムの運転開始前には、まず、第１の嫌気処理装置１５および第２の嫌気処理装置１６内に嫌気菌を植種し、培養する。また、接触酸化装置２４に種汚泥を植種し、担体である接触材４３に好気性微生物を付着させる。
さらに、第２の吸着処理装置１９に吸着剤投入装置２６から吸着剤を所定量投入し、第２の吸着処理装置１９において所定時間、吸着処理を行った後、第１の吸着剤移送装置２８を作動させ、第２の吸着処理装置１９の吸着処理槽３６の底に、凝集剤によって凝集、沈降した吸着剤を若干の被処理水とともに回収し、所定量の吸着剤を第１の吸着処理装置１８に供給する。同様に、第４の吸着処理装置２２に第２の吸着剤投入装置２７から吸着剤を所定量投入し、第４の吸着処理装置２２において所定時間、吸着処理を行った後、第２の吸着剤移送装置２９を作動させ、第４の吸着処理装置２２の吸着処理槽４０の底に、凝集剤によって凝集、沈降した吸着剤を若干の被処理水とともに回収し、所定量の吸着剤を第３の吸着処理装置２１に供給する。
【００２２】
このようにして各装置の条件を調整した後、連続運転を開始する。
まず、アルコール発酵などの排液（被処理水）は、第１の沈殿槽１１、続いて第２の沈殿槽１２に導入され、被処理水中の固形分が沈殿により除去される。
沈殿により固形物を除去された被処理水は、第１の調整槽１３、続いて第２の調整槽１４に供給され、その水温、ｐＨ等が調整される。また、第２の調整槽１４にて、嫌気菌の栄養源である微量の金属が被処理水に添加される。
被処理水に固形分が含まれていない場合は、第１の沈殿槽１１および第２の沈殿槽１２に通さずに、被処理水を直接第１の調整槽１３に供給してもよい。
【００２３】
水温、ｐＨ等が調整された被処理水は、第１の被処理水供給装置３２によって第１の嫌気処理装置１５に送られ、第１の嫌気処理装置１５にて嫌気菌で処理され、ここで主に酸が生成される。続いて、被処理水は、第２の嫌気処理装置１６にて嫌気菌でさらに処理され、ここで主にメタンが生成される。
嫌気処理された被処理水は、二次調整槽１７に送られ、その水温、ｐＨ、水量等が調整される。
【００２４】
第２の被処理水供給装置３３によって二次調整槽１７から第１の吸着処理装置１８に連続的に供給された被処理水は、まず、第１の吸着処理装置１８において吸着剤と接触し、被処理水中の対象物質が吸着剤に吸着される。第１の吸着処理装置１８において吸着処理された被処理水は、第１の吸着処理装置１８から溢れ、第１の吸着処理装置１８と第２の吸着処理装置１９との高低差によって第２の吸着処理装置１２に供給され、第２の吸着処理装置１９において吸着剤と接触し、被処理水中の対象物質が吸着剤に吸着される。
【００２５】
第２の吸着処理装置１９において吸着処理された被処理水は、第２の吸着処理装置１９から溢れ、第２の吸着処理装置１９と第３の吸着処理装置２１との高低差によって第３の吸着処理装置２１に供給され、第３の吸着処理装置２１において吸着剤と接触し、被処理水中の対象物質が吸着剤に吸着される。第３の吸着処理装置２１において吸着処理された被処理水は、第３の吸着処理装置２１から溢れ、第３の吸着処理装置２１と第４の吸着処理装置２２との高低差によって第４の吸着処理装置２２に供給され、第４の吸着処理装置２２において吸着剤と接触し、被処理水中の対象物質が吸着剤に吸着される。
【００２６】
第４の吸着処理装置２２において吸着処理された被処理水は、第４の吸着処理装置２２から溢れ、第４の吸着処理装置２２と接触酸化装置２４との高低差によって接触酸化装置２４に供給され、接触酸化装置２４において生物学的に処理される。具体的には、好気性微生物（汚泥）が付着した接触材４３にブロアポンプ４４からの空気を散気管４５から散気して、空気の存在下、好気性微生物によって対象物質を酸化、分解する。接触酸化装置２４において酸化処理された被処理水は、加圧浮上分離装置２５に供給され、汚泥および処理水に分離される。
【００２７】
連続運転の際には、吸着剤投入装置２６から吸着剤を第２の吸着処理装置１９内に所定の投入速度で連続的に供給し、かつ第２の吸着処理装置１９から吸着剤を第１の吸着剤移送装置２８によって回収し、回収した吸着剤を所定の移送速度で第１の吸着処理装置１８に供給する。また、第１の吸着処理装置１８から吸着剤を第１の吸着剤回収装置３０によって所定の回収速度で回収する。また、吸着剤投入装置２７から吸着剤を第４の吸着処理装置２２内に所定の投入速度で連続的に供給し、かつ第４の吸着処理装置２２から吸着剤を第２の吸着剤移送装置２９によって回収し、回収した吸着剤を所定の移送速度で第３の吸着処理装置２１に供給する。また、第３の吸着処理装置２１から吸着剤を第２の吸着剤回収装置３１によって所定の回収速度で回収する。
【００２８】
ここで、吸着処理装置からの吸着剤の回収は、被処理水の混入量を極力減らすために、断続的に行うことが好ましい。第１の吸着処理装置１８および第３の吸着処理装置２１から回収された吸着剤を、吸着剤脱水装置にて脱水し、排水を二次調整槽１７に戻し、脱水された吸着剤を得る。脱水された吸着剤は、再利用または廃棄される。
【００２９】
吸着剤としては、対象物質が、アンモニア性窒素等の窒素化合物、色素、臭気物質などの場合は、合成ゼオライト、天然ゼオライト、人工ゼオライト等を用いることができる。また、対象物質が、リン化合物の場合は、無機凝集剤、酸化チタン、流用活性アルミナ、ケイ酸チタニウム等を用いることができる。吸着剤は、粒径が小さいほど表面積が増加するので、平均粒径が０．０１〜５０μｍのものが好ましい。
吸着剤の投入量（投入速度）は、吸着剤の吸着能、吸着処理後の被処理水に含まれる対象物質の目標濃度、水処理システムで得られる処理水に含まれる対象物質の目標濃度、生物処理手段の処理能力等によって適宜決定される。
【００３０】
吸着剤を凝集させるための凝集剤としては、無機凝集剤、有機高分子凝集剤、凝集助剤を用いることができる。中でも、使用済みのゼオライトを土壌に還元することが可能であり、廃棄物が発生しないことから、鉄系の無機凝集剤が好適である。
凝集剤の投入量（投入速度）は、無機凝集剤の場合、吸着剤であるゼオライトの沈降性、被処理水中のリン濃度、水処理システムで得られる処理水に含まれるリンの目標濃度等の条件によって、適宜決定すればよい。
有機高分子凝集剤は、無機凝集剤と併用することが好ましく、その投入量は無機凝集剤の場合と同様に適宜決定すればよい。
【００３１】
第１の沈殿槽１１および第２の沈殿槽１２における被処理水の滞留時間は、被処理水中の固形分の量に応じて適宜決定すればよい。
また、第１の調整槽１３および第２の調整槽１４における被処理水の温度、ｐＨ、および金属の添加量は、被処理水の性質により適宜決定すればよい。
また、二次調整槽１７における被処理水の温度は、被処理水の種類、吸着剤の種類、運転コストを鑑み、適宜決定すればよい。
【００３２】
第１の多段吸着処理装置２０および第２の多段吸着処理装置２３における被処理水の滞留時間は、被処理水中の対象物質の濃度、吸着剤の種類、量などの条件に応じて適宜決定すればよい。この滞留時間は、第２の被処理水供給装置３３による第１の吸着処理装置１８への被処理水の供給速度を調整することにより、調節することができる。
また、接触酸化装置２４における被処理水の滞留時間は、被処理水中の対象物質の濃度、接触酸化槽４２の容積などの条件に応じて適宜決定すればよい。
【００３３】
以上説明した水処理システムにあっては、第１の吸着処理装置１８および第２の吸着処理装置１９を１組とした第１の多段吸着処理装置２０と、第３の吸着処理装置２１および第４の吸着処理装置２２を１組とした第２の多段吸着処理装置２３とを具備しているので、以下の理由から、対象物質を高濃度、具体的にはアンモニウムイオンを１０００ｍｇ／Ｌ以上含む被処理水中の対象物質を低コストで除去できる。
【００３４】
アンモニウムイオン濃度が１０００ｍｇ／Ｌ以上の被処理水について、吸着剤の単位質量あたりの吸着平衡濃度および吸着量をもとに、多段化によるアンモニウムイオンの除去率を求めると、図６に示す１段処理では約６５％、図７に示す２段処理では同じ吸着剤量で約７２％、図８に示す３段処理では同じ吸着剤量で約７３％、図９に示す４段処理では同じ吸着剤量で約７３％となる。ここで、符号１は吸着処理装置、符号２は吸着剤移送装置、符号３は吸着剤回収装置、符号４は吸着剤投入装置である。したがって、後段側で使用した吸着剤を前段側に移送して再利用するタイプの多段吸着処理装置では、吸着剤の投入ポイントあたりの吸着処理装置を４段とするよりも、吸着剤の投入ポイントあたりの吸着処理装置を２段とし、この２段のものを２つ組み合わせた方が、吸着効率はよい。よって、２段２組とすることにより、吸着剤の投入ポイントは４段１組のものよりも多くなるが、全体の吸着剤の投入量は減らすことができる。
【００３５】
また、各多段吸着処理装置ごとに、後段側の吸着処理装置の被処理水に吸着剤を投入する吸着剤投入装置と、後段側の吸着処理装置で使用した吸着剤を前段側の吸着処理装置に移送する吸着剤移送装置とが設けられているので、以下の理由から、吸着剤のより効率的な使用が可能である。すなわち、吸着剤であるゼオライトは、アンモニウムイオンの濃度が低い方が、単位質量あたりのアンモニウムイオンの吸着量が多くなる傾向がある。よって、アンモニウムイオン濃度が比較的低い第２の吸着処理装置１９（第４の吸着処理装置２２）においてフレッシュな吸着剤を用いた方がアンモニウムイオンの吸着効率がよい。第２の吸着処理装置１２（第４の吸着処理装置２２）において使用された吸着剤の吸着能は、飽和に達していないので、これを第１の吸着処理装置１８（第３の吸着処理装置２１）にて再利用することが可能であり、吸着剤をより効率的に使用できる。
【００３６】
また、以上説明した水処理方法にあっては、被処理水中の対象物質を吸着剤に吸着させる吸着処理工程を２工程で１組とした多段吸着処理工程を２組以上有しているので、対象物質を高濃度に含む被処理水中の対象物質を低コストで除去できる。また、各多段吸着処理工程において、後工程側の吸着処理工程の被処理水に吸着剤を投入し、後段側の吸着処理工程で使用した吸着剤を前工程側の吸着処理工程で再利用しているので、吸着剤のより効率的な使用が可能である。
【００３７】
このような吸着処理装置（吸着処理工程）の組み合わせは、水素供与体成分（ＢＯＤ成分）に対する窒素成分の濃度が高すぎる排液の処理、例えば、アルコール排液を嫌気処理した後の被処理水の処理に好適である。また、このような吸着処理装置（吸着処理工程）の組み合わせによって処理された被処理水は、ＢＯＤ成分と窒素成分とのバランスがよく、生物処理に好適である。
【００３８】
（形態例２）
なお、本発明における生物処理手段は、上述の接触酸化法による装置（接触酸化装置２４）に限定はされず、標準活性汚泥法、膜分離式活性汚泥法、オキシデーションディチ法（ＯＤ法）などの硝化脱窒法による装置を用いることができる。以下、膜分離式活性汚泥法の装置を用いた例について説明する。
【００３９】
図２は、本発明の水処理システムの他の形態例を示す概略構成図であり、この水処理システムは、図１の水処理システムにおける接触酸化装置２４および加圧浮上分離装置２５の代わりに、浸漬型膜分離装置５０を設けたものである。
浸漬型膜分離装置５０は、被処理水の生物処理および固液分離を行うものであり、膜分離槽５１と、この中に配置された中空糸膜モジュール５２と、これに接続された吸引ポンプ５３と、膜分離槽５１に空気を供給するブロアポンプ５４と、中空糸膜モジュール５２の下方に配置され、ブロアポンプ５４からの空気を膜分離槽５１内に散気する散気管５５とを備えたものである。
中空糸膜モジュール５２は、略平行にシート状に配列された複数本の中空糸膜５６と、この両端部をその開口を維持したまま支持する２本の集水管５７とを備え、集水管５７の端部が吸引ポンプ５３に接続されたものである。
【００４０】
次に、図示例の水処理システムを用いた水処理方法について説明する。
吸着処理工程までは、形態例１の水処理システムを用いた場合と同じなので、説明を省略する。
第４の吸着処理装置２２において吸着処理された被処理水は、第４の吸着処理装置２２から溢れ、第４の吸着処理装置２２と浸漬型膜分離装置５０との高低差によって浸漬型膜分離装置５０に供給され、浸漬型膜分離装置５０において生物学的に処理され、固液分離される。具体的には、好気性微生物（汚泥）を含む被処理水にブロアポンプ５４からの空気を散気管５５から散気して、空気の存在下、好気性微生物によって対象物質を酸化、分解する。これと同時に、吸引ポンプ５３を作動させることにより、浸漬型膜分離装置５０の被処理水が中空糸膜５６を介して吸引され、その膜面で微生物や吸着剤等の固形物が捕らえられ、吸引ポンプ５３側から処理水が得られる。
【００４１】
（形態例３）
また、本発明における生物処理手段は、図３に示すように、浸漬型膜分離装置５０と、接触酸化装置２４および加圧浮上分離装置２５とを併用したものであっても構わない。
【００４２】
（その他の形態）
本発明の水処理システムは、図示例のものに限定はされず、吸着処理手段を２段で１組とした多段吸着処理手段を２組以上具備し、各多段吸着処理手段ごとに、後段側の吸着処理手段の被処理水に吸着剤を投入する吸着剤投入手段と、後段側の吸着処理手段で使用した吸着剤を前段側の吸着処理手段に移送する吸着剤移送手段とが設けられているものであればよい。
例えば、各多段吸着処理手段における２つの吸着処理手段は、図１に示すように隣り合っている必要はなく、図４に示すように、第３の吸着処理装置を２１を第１の吸着処理装置１８よりも前段側に設けてもよく、図５に示すように、第３の吸着処理装置を２１を、第１の吸着処理装置１８と第２の吸着処理装置１９との間に設けてもよい。
また、吸着処理手段を２段で１組とした多段吸着処理手段を３組以上設けてもよい。
【００４３】
沈殿槽は、図示例のように２段のものに限定はされず、その段数は、被処理水の種類、得られる処理水中の対象物質の目標濃度等に応じて適宜設計される。
また、調整槽は、図示例のように２段のものに限定はされず、その段数は、被処理水の種類、得られる処理水中の対象物質の目標濃度等に応じて適宜設計される。
また、嫌気処理手段は、図示例のように２段のものに限定はされず、その段数は、被処理水の種類、水量等に応じて適宜設計される。嫌気処理手段は、酸生成およびメタン生成を行うことが可能であることから、２段であることが好ましい。
【００４４】
また、各吸着処理装置間の被処理水の送液、および第４の吸着処理装置２２から接触酸化装置２４または浸漬型膜分離装置５０への被処理水の送液は、図示例では、各装置の高低差を利用した重力式で送液しているが、各装置間に送液ポンプを設けて、これで被処理水を送液しても構わない。
【００４５】
また、浸漬型膜分離装置５０においては、吸引ポンプ５３によって被処理水を中空糸膜５６を介して吸引し、処理水と固形分とを分離しているが、吸引ポンプ５３の代わりに、浸漬型膜分離装置５０よりも下方に貯水槽を設け、重力やサイフォン効果を利用して被処理水を中空糸膜５６を介して吸引し、この貯水槽に処理水を送液するようにしてもよい。吸引ポンプ５３を使用しないことによって、より低コストで処理水を得ることができる。
【００４６】
また、膜分離装置を用いる場合、これに用いる分離膜としては、中空糸膜以外に、平膜、管状膜、セラミック膜、金属膜等の各種分離膜を用いることができる。分離膜の材質も、固液分離が可能なものであればよく、高分子、金属、セラミックなどから選ぶことができる。
分離膜の平均孔径は、分離膜の二次側への吸着剤の流入を防ぐために、吸着剤の平均粒径よりも小さいことが好ましい。
また、加圧浮上分離装置２５の代わりに、常圧で固形分の分離が可能な分散空気法による装置を用いてもよい。
【００４７】
【実施例】
以下、具体的な実施例について説明する。
［実施例１］
図１に示す水処理システムを用いて、アンモニウムイオンを含む被処理水を処理した。第１の沈殿槽１１に供給する被処理水としては、大豆および米を原料とする発酵酒の製造工場からのアルコール発酵排液を用いた。第１の調整槽１３に供給する被処理水としては、米の洗浄液を用いた。アルコール発酵排液と米の洗浄液との比率（アルコール発酵排液：米の洗浄液）は、５：３とした。アルコール発酵排液および米の洗浄液の水質を表１に示す。
吸着剤としては、アンモニウムイオンを吸着する作用を持つゼオライト（平均粒径４．０μｍ）を用い、吸着剤を凝集させる凝集剤としては、ＰＦＣ（ポリ塩化鉄）を用いた。
【００４８】
【表１】
2004261730.tif 000003
【００４９】
表中、ＣＯＤｃｒ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｏｘｙｇｅｎ  Ｄｅｍａｎｄ）はニクロム酸カリウムを用いた測定法による化学的酸素要求量、ＳＳ（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  Ｓｏｌｉｄｓ）は浮遊物質、ＶＳＳ（Ｖｏｌａｔｉｌｅ  Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  Ｓｏｌｉｄｓ）は溶解性浮遊物質、ＶＦＡ（Ｖｏｌａｔｉｌｅ  ＦａｔｔｙＡｃｉｄｓ）は揮発性脂肪酸量、Ｔ−Ｎは全窒素、Ｐはリン成分である。
【００５０】
水処理システムの運転条件は以下の通りである。
（１）処理量：４８Ｌ／日
（２）第１の沈殿槽１１における被処理水の滞留時間：２時間
（３）第２の沈殿槽１２における被処理水の滞留時間：１２時間
（４）第２の調整槽１４における調整後の被処理水のｐＨ：６．８−７．５
（５）第２の調整槽１４における調整後の被処理水の水温：３５℃
（６）第１の嫌気処理装置１５における被処理水の滞留時間：３６時間
（７）第２の嫌気処理装置１６における被処理水の滞留時間：２４時間
（８）二次調整槽１７における調整後の被処理水の水温：３０℃
（９）各多段吸着処理装置における被処理水の滞留時間：各１．５時間
（１０）第１の多段吸着処理装置２０におけるゼオライト濃度：３００００ｍｇ／Ｌ
（１１）第２の多段吸着処理装置２３におけるゼオライト濃度：７５００ｍｇ／Ｌ
（１２）第１の多段吸着処理装置２０へのＰＦＣ（ポリ塩化鉄）の投入は、被処理水中のＰＦＣ濃度が１０ｐｐｍとなるように連続的に行った。
（１３）第２の多段吸着処理装置２３へのＰＦＣ（ポリ塩化鉄）の投入は、被処理水中のＰＦＣ濃度が２．５ｐｐｍとなるように連続的に行った。
（１４）被接触酸化装置２４における被処理水の滞留時間：１４時間
（１５）加圧浮上分離装置２５における被処理水の滞留時間：４時間
【００５１】
以上の条件で、水処理システムを定常運転し、処理水を得た。処理水のＣＯＤｃｒは２７０ｍｇ／Ｌ、アンモニウム濃度は８．５ｍｇ／Ｌ、リン濃度は３ｍｇ／Ｌであった。
【００５２】
［実施例２］
水処理システムを図３に示すものに変更した以外は、実施例１と同様に被処理水を処理した。０．４μｍの分画を有する中空糸膜モジュールを用い、浸漬型膜分離装置５０における被処理水の滞留時間を２時間とした。
以上の条件で、水処理システムを定常運転し、処理水を得た。処理水のＣＯＤｃｒは２５０ｍｇ／Ｌ、アンモニウム濃度は８ｍｇ／Ｌ、リン濃度は２．５ｍｇ／Ｌであった。
【００５３】
［実施例３］
水処理システムを図２に示すものに変更した以外は、実施例１と同様に被処理水を処理した。０．４μｍの分画を有する中空糸膜モジュールを用い、浸漬型膜分離装置５０における被処理水の汚泥濃度を１００００ｍｇ／Ｌ、汚泥負荷を０．２、滞留時間を２４時間とした。
以上の条件で、水処理システムを定常運転し、処理水を得た。処理水のＣＯＤｃｒは２００ｍｇ／Ｌ、アンモニウム濃度は７ｍｇ／Ｌ、リン濃度は２ｍｇ／Ｌであった。
【００５４】
［実施例４］
各吸着処理装置の並び方を図４に示す並び方に変更し、条件を以下のように変更した以外は、実施例３と同様に被処理水を処理した。
（１０）第１の多段吸着処理装置２０におけるゼオライト濃度：７５００ｍｇ／Ｌ
（１１）第２の多段吸着処理装置２３におけるゼオライト濃度：３００００ｍｇ／Ｌ
（１２）第１の多段吸着処理装置２０へのＰＦＣ（ポリ塩化鉄）の投入は、被処理水中のＰＦＣ濃度が２．５ｐｐｍとなるように連続的に行った。
（１３）第２の多段吸着処理装置２３へのＰＦＣ（ポリ塩化鉄）の投入は、被処理水中のＰＦＣ濃度が１０ｐｐｍとなるように連続的に行った。
以上の条件で、水処理システムを定常運転し、処理水を得た。処理水のＣＯＤｃｒは２２０ｍｇ／Ｌ、アンモニウム濃度は７．５ｍｇ／Ｌ、リン濃度は２．５ｍｇ／Ｌであった。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の水処理システムは、被処理水中の対象物質を吸着剤に吸着させる吸着処理手段を２段で１組とした多段吸着処理手段を２組以上具備し、各多段吸着処理手段ごとに、後段側の吸着処理手段の被処理水に吸着剤を投入する吸着剤投入手段と、後段側の吸着処理手段で使用した吸着剤を前段側の吸着処理手段に移送する吸着剤移送手段とが設けられているものであるので、対象物質を高濃度に含む被処理水中の対象物質を低コストで除去できる。
【００５６】
また、本発明の水処理方法は、被処理水中の対象物質を吸着剤に吸着させる吸着処理工程を２工程で１組とした多段吸着処理工程を２組以上有し、各多段吸着処理工程において、後工程側の吸着処理工程の被処理水に吸着剤を投入し、後段側の吸着処理工程で使用した吸着剤を前工程側の吸着処理工程で再利用する方法であるので、対象物質を高濃度に含む被処理水中の対象物質を低コストで除去できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水処理システムの一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の水処理システムの他の例を示す概略構成図である。
【図３】本発明の水処理システムの他の例を示す概略構成図である。
【図４】本発明の水処理システムにおける吸着処理手段の並び方の他の例を示す概略構成図である。
【図５】本発明の水処理システムにおける吸着処理手段の並び方の他の例を示す概略構成図である。
【図６】本発明以外の水処理システムにおける吸着処理手段の一例を示す概略構成図である。
【図７】本発明以外の水処理システムにおける多段吸着処理手段の一例を示す概略構成図である。
【図８】本発明以外の水処理システムにおける多段吸着処理手段の他の例を示す概略構成図である。
【図９】本発明以外の水処理システムにおける多段吸着処理手段の他の例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１５  第１の嫌気処理装置（嫌気処理手段）
１６  第２の嫌気処理装置（嫌気処理手段）
１８  第１の吸着処理装置（吸着処理手段）
１９  第２の吸着処理装置（吸着処理手段）
２０  第１の多段吸着処理装置（多段吸着処理手段）
２１  第３の吸着処理装置（吸着処理手段）
２２  第４の吸着処理装置（吸着処理手段）
２３  第２の多段吸着処理装置（多段吸着処理手段）
２４  接触酸化装置（生物処理手段）
２６  第１の吸着剤投入装置（吸着剤投入手段）
２７  第２の吸着剤投入装置（吸着剤投入手段）
２８  第１の吸着剤移送装置（吸着剤移送手段）
２９  第２の吸着剤移送装置（吸着剤移送手段）
５０  浸漬型膜分離装置（生物処理手段）
【図１】
2004261730.tif 000004
【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】
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【図７】
2004261730.tif 000010
【図８】
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【図９】
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