(57)【要約】【課題】フッ素含有排水の処理において、未反応薬品（消石灰，アルミニウム）のリサイクルによる薬品使用量の低減化と汚泥発生量の低減化および、過酸化水素の同時処理が可能な排水処理装置を提供する。【解決手段】この排水処理装置は、別系統から得られる微生物処理水と、沈殿槽２３から発生する汚泥とを混合槽３５で混合した混合物を、第１リサイクル槽１に導入し、この混合物を、過酸化水素とフッ素とを含有する排水と接触反応させる。これにより、上記汚泥中の未反応消石灰を、第１リサイクル槽１において、上記被処理水と再度接触反応させてリサイクルでき、薬品使用量や汚泥発生量を低減できる。また、上記排水が含む過酸化水素を、上記別系統から得られる微生物処理水で処理できるから、過酸化水素を処理するための薬品費用を節約できる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過酸化水素とフッ素とを含有する排水を被処理水として処理する排水処理装置であって、
上記被処理水が導入されるリサイクル槽と、このリサイクル槽の後段の沈殿槽を備え、
上記リサイクル槽に、別系統から得られる微生物処理水と上記沈殿槽から発生する汚泥とを混合した混合物が導入され、上記リサイクル槽は、上記混合物を上記被処理水と接触反応させることを特徴とする排水処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排水処理装置において、
上記リサイクル槽を複数備え、上記沈殿槽から発生する汚泥は、カルシウムとアルミニウムを含んでいることを特徴とする排水処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の排水処理装置において、
前段側の第１のリサイクル槽と後段側の第２のリサイクル槽を備え、
上記第１のリサイクル槽におけるｐＨ設定値を略ｐＨ７とし、上記第２のリサイクル槽におけるｐＨ設定値を略ｐＨ５としたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の排水処理装置において、
上記第１，第２のリサイクル槽の後段に凝集沈殿装置を有し、
上記第１，第２のリサイクル槽の下部に、過酸化水素とフッ素とを含有する排水を被処理水として導入し、
微生物処理水と上記凝集沈殿装置からの汚泥とを混合した混合物を、上記第１のリサイクル槽の上部に導入することを特徴とする排水処理装置。
【請求項５】
請求項３に記載の排水処理装置において、
上記第１のリサイクル槽で沈殿した汚泥を、上記第２のリサイクル槽に導入することを特徴とする排水処理装置。
【請求項６】
凝集沈殿装置からの汚泥と微生物処理水とを混合する混合工程と、
過酸化水素とフッ素とを含有する排水を被処理水として、ｐＨ設定値が異なる複数のリサイクル槽に導入するとともに、上記混合工程で混合した混合物を上記リサイクル槽に導入する第１処理工程と、
上記リサイクル槽から得られる被処理水を、上記凝集沈殿装置に導入して処理する第２処理工程とを備えることを特徴とする排水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、過酸化水素とフッ素を含有する排水を処理する排水処理装置および排水処理方法に関する。さらに、使用する薬品を無駄なく最大限リサイクルできる排水処理装置および排水処理方法に関する。さらには、処理水の過酸化水素濃度とフッ素濃度を低く安定化することができる排水処理装置および排水処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
２００１年４月からＰＲＴＲ（Ｐｏｌｌｕｔａｎｔ　Ｒｅｌｅａｓｅ　ａｎｄ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）法（特定化学物質の環境への排出量の把握等および管理の改善の促進に関する法律）が施行されたことによって、フッ素等有害化学物質の環境への排出量が注目されている。
【０００３】
また、地球環境への取り組みが最重要項目となった今日、排水処理装置からの発生汚泥量の削減と有害化学物質としてのフッ素が処理水を通じて環境へ排出される量を削減することが重要なテ−マとなっている。
【０００４】
たとえば、排水量の多い半導体工場における過酸化水素およびフッ素含有排水は、一般に２段の凝集沈殿装置等の設備で処理されてきた。
【０００５】
図４を参照して、従来技術におけるフッ素含有排水の処理方法を説明する。フッ素含有排水は原水槽１３２に導入されて貯留された後、上記排水は原水槽ポンプ１３３にて第１急速撹拌槽１２１に導入され、さらに、消石灰スラリーが注入されて撹拌される。これにより、排水中のフッ素が消石灰起因のカルシウムと反応して、安定している微細なフッ化カルシウムとなる。
【０００６】
次に、この微細なフッ化カルシウムは、第１緩速撹拌槽１２２に導入され、高分子凝集剤と、酸化剤としての過酸化水素を処理するための重亜硫酸ソーダ等の還元剤とが添加されて、大きな安定しているフロックとなる。次に、第１沈殿槽１２３に導入されて固液分離される。この第１沈殿槽１２３で沈殿した汚泥には、第１急速撹拌槽１２１や第１緩速撹拌槽１２２での排水との反応時間が少ないことによる未反応の消石灰が多量に含まれている。
【０００７】
一般に、第１急速撹拌槽１２１や第１緩速撹拌槽１２２での反応時間を充分取ることができない理由は、反応時間を充分取ると、水槽容量が莫大となり、水槽の建設費や設置スペースの点で困難があるからである。そして、第１沈殿槽１２３で１次処理された排水は、さらに、排水中のフッ素濃度を低減するために第２急速撹拌槽１２５に導入されて無機薬品としてのポリ塩化アルミニウムが添加される。
【０００８】
排水中の微量のフッ素は、多量に添加されたポリ塩化アルミニウムに起因する水酸化アルミニウムによって吸着処理されて微細なフロックを形成し、第２緩速撹拌槽１２６に導入される。この第２緩速撹拌槽１２６では、高分子凝集剤が添加され、上記微細なフロックはより大きな安定したフロックとなって、第２沈殿槽１２７に導入されて固液分離され、第２沈殿槽１２７に沈殿する。この第２沈殿槽１２７で沈殿したフロックすなわち汚泥には多量の水酸化アルミニウムが含有されている。この第２沈殿槽１２７から放流する処理水のフッ素値は、原水槽１３２に流入するフッ素含有排水中のフッ素濃度の変動によって変動する。なお、上記第１沈殿槽１２３，第２沈殿槽１２７で沈殿した汚泥は、ポンプ１２４，１２８でもって、濃縮槽１２９へ導入されて濃縮され、さらに、ポンプ１３０でフィルタープレス１３１に移送されて脱水される。
【０００９】
また、いま１つの従来技術としてのフッ素含有廃水の処理方法が、特開平１０−１３７７６９（日本電気株式会社）に記載されている。この従来技術は、水酸化アルミニウムに吸着したフッ素をフッ化カルシウムとして脱着し、水酸化アルミニウムをフッ素吸着剤として再生する際に副生するフッ化カルシウムの分離を容易にするとともに、排水処理に必要な薬品の使用量を削減することを目的としている。
【００１０】
より具体的には、アルミニウム溶解槽において、水酸化アルミニウムをアルカリ性にして、アルミン酸イオンとして溶解する際、水酸化アルミニウムを完全には溶解させず、一部残留させ、残留した水酸化アルミニウムを凝集助剤として、第３沈降槽で不溶性成分を沈降させる。この第３沈降槽における不溶性成分の沈降性は沈降性モニターによって監視し、所定の沈降性が得られるように、アルミニウム溶解槽における水酸化アルミニウムの溶解を制御している。
【００１１】
発生する高度処理汚泥はフッ化カルシウム生成による１次処理槽に返送し、高度処理汚泥に含まれる水酸化アルミニウムをフッ化カルシウムの凝集助剤の一部として再利用している。しかし、この従来技術では、過酸化水素を同時に処理できない。
【００１２】
また、いま１つの従来技術として、特開平２０００−８４５７０に記載されているフッ素含有廃水の処理方法および処理装置（日本電気株式会社）がある。
【００１３】
この従来技術は、高濃度のフッ素排水に対し、高度処理を必要とせずに、一段の処理で、常に安定に十分に低濃度までフッ素を処理し、しかも処理に要する薬剤量および処理に伴い発生する汚泥量を大幅に低減することを目的としている。より具体的には、反応槽で排水中のフッ素イオンをフッ化カルシウムとして固定し、水酸化アルミニウムを凝集助剤として沈降槽で沈降分離し、フッ化カルシウムと水酸化アルミニウムからなる沈殿物スラリーの一部を引き抜き、アルミニウム再生槽に返送する。そして、このアルミニウム再生槽において、水酸化アルミニウムに吸着していたフッ素に対し、９以下のｐＨで高濃度のカルシウムを作用させ、フッ化カルシウムとして固定した後、反応槽へ返送する。これにより、フッ素吸着性のある水酸化アルミニウムが系内で高濃度になるように循環している。しかし、この従来技術では、過酸化水素を同時に処理できない。
【００１４】
したがって、たとえば、半導体工場から排出されるフッ素含有排水には、過酸化水素が含有しているが、排水中のフッ素と排水中の過酸化水素とは別々の水槽で処理していた。すなわち、排水中のフッ素は、消石灰、ポリ塩化アルミニウム、高分子凝集剤の組み合わせで処理する一方、排水中の過酸化水素は還元剤としての重亜硫酸ナトリウムを添加して処理していた。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明の目的は、フッ素含有排水の処理において、過酸化水素の同時処理が可能であり、未反応薬品のリサイクルによる薬品使用量の低減化と汚泥発生量の低減化が可能な排水処理装置および排水処理方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の排水処理装置は、過酸化水素とフッ素とを含有する排水を被処理水として処理する。この排水処理装置は、上記被処理水が導入されるリサイクル槽と、このリサイクル槽の後段の沈殿槽を備える。上記リサイクル槽に、別系統から得られる微生物処理水と上記沈殿槽から発生する汚泥とを混合した混合物が導入され、上記リサイクル槽は上記混合物を上記被処理水と接触反応させる。
【００１７】
この発明の排水処理装置では、別系統から得られる微生物処理水と上記沈殿槽から発生する汚泥とを混合した混合物を、上記リサイクル槽によって、過酸化水素とフッ素とを含有する排水と接触反応させる。したがって、上記汚泥中の未反応薬品を、上記リサイクル槽において、再度、上記被処理水と接触反応させてリサイクルすることで、薬品使用量や汚泥発生量を低減できる。また、上記排水が含む過酸化水素を、上記別系統から得られる微生物処理水で処理できるから、過酸化水素を処理するための薬品費用を節約できる。したがって、この発明によれば、フッ素含有排水の処理において、過酸化水素の同時処理が可能であり、未反応薬品のリサイクルによる薬品使用量の低減化と汚泥発生量の低減化が可能になる。
【００１８】
また、一実施形態の排水処理装置は、上記リサイクル槽を複数備える。また、上記沈殿槽から発生する汚泥は、カルシウムとアルミニウムを含んでいる。
【００１９】
この実施形態では、上記リサイクル槽を複数備えていることで、上記複数のリサイクル槽のうちの１つを、上記カルシウムに対応した上記カルシウムのリサイクル槽とすることができ、上記複数のリサイクル槽のうちの他の１つを、上記アルミニウムに対応した上記アルミニウムのリサイクル槽とすることができる。すなわち、上記沈殿槽から発生する汚泥が含んでいるカルシウムとアルミニウムの２つの成分それぞれに対応したリサイクル槽を構築できる。したがって、排水処理装置における処理効率を高めることができる。また、上記リサイクル槽を複数備えたことで、処理水のフッ素値の安定化が可能となる。
【００２０】
また、一実施形態の排水処理装置は、前段側の第１のリサイクル槽と後段側の第２のリサイクル槽を備える。この第１のリサイクル槽におけるｐＨ設定値を略ｐＨ７とし、上記第２のリサイクル槽におけるｐＨ設定値を略ｐＨ５とした。
【００２１】
この実施形態の排水処理装置では、第１，第２の２槽のリサイクル槽を備え、しかも、第１のリサイクル槽におけるｐＨ設定値を略ｐＨ７とし、第２のリサイクル槽におけるｐＨ設定値を略ｐＨ５とした。したがって、この第１のリサイクル槽をカルシウムのリサイクルに適応したｐＨ設定（ｐＨ７付近）とすることができ、第２のリサイクル槽をアルミニウムのリサイクルに適応したｐＨ設定（ｐＨ５付近）とすることができる。これにより、上記第１のリサイクル槽においては、上記カルシウムを排水中のフッ素処理に役立てて、上記汚泥中のカルシウムを有効にリサイクルできる。また、第２のリサイクル槽においては、上記アルミニウムを排水中のフッ素処理に役立てて、上記汚泥中のアルミニウムを有効にリサイクルできる。これにより、薬品使用量の低減化と汚泥発生量の低減化が可能で、また、処理水のフッ素値の安定化が可能となり、排水処理効率を高めることができる。
【００２２】
たとえば、第１のリサイクル槽において、ｐＨ設定値が略ｐＨ７であるので、汚泥中の未反応の消石灰を原水中の酸成分で消費でき、また、第２のリサイクル槽において、ｐＨ設定値が略ｐＨ５であるので、未反応の消石灰が無くなった汚泥からアルミニウムを容易に溶出させることができる。したがって、この溶出したアルミニウムを、排水中のフッ素処理に役立てることができ、アルミニウムをリサイクルできる。
【００２３】
また、一実施形態の排水処理装置は、上記第１，第２のリサイクル槽の後段に凝集沈殿装置を有する。この第１，第２のリサイクル槽の下部に、過酸化水素とフッ素とを含有する排水を被処理水として導入する。また、微生物処理水と上記凝集沈殿装置からの汚泥とを混合した混合物を、上記第１のリサイクル槽の上部に導入する。
【００２４】
この実施形態の排水処理装置では、上記微生物処理水と上記凝集沈殿装置からの汚泥とを混合した混合物は、第１のリサイクル槽の上部に導入されて、第１のリサイクル層の下部に沈降する。一方、過酸化水素とフッ素を含有する排水は、上記第１，第２のリサイクル槽の下部に導入されて第１，第２のリサイクル槽の上部に移動する。これにより、上記混合物は上から下に下降し、上記排水とは下から上に上昇することとなり、互いに逆方向に移動することとなる。したがって、撹拌機がなくても、上記排水と上記混合物との反応の効率を良くして、処理効率の向上を図ることができる。
【００２５】
また、この実施形態の排水処理装置では、上記混合物を、上記第１リサイクル槽の上部に導入することで、上記混合物に含まれる汚泥に含有される未反応薬品（例えば未反応消石灰）を、最初に、第１のリサイクル槽において、リサイクルすることが可能となる。そして、第１のリサイクル槽において略ｐＨ７の環境となれば、このｐＨ設定値に対応した未反応薬品（例えば未反応消石灰）が消費される。その後、第２リサイクル槽１１に、未反応薬品を使い切った汚泥を導入して、この第２リサイクル槽における略ｐＨ５の環境において、上記汚泥に含まれるアルミニウムを溶出させることができる。したがって、このアルミニウムを上記排水に含まれるフッ素処理に役立てることができ、リサイクルできる。
【００２６】
また、一実施形態の排水処理装置は、上記第１のリサイクル槽で沈殿した汚泥を、上記第２のリサイクル槽に導入する。
【００２７】
この実施形態の排水処理装置では、第１のリサイクル槽によって、上記汚泥に含有される未反応物質（例えば未反応消石灰）が消費された汚泥を、第２のリサイクル槽に導入して、ｐＨを５付近に管理するので、上記汚泥からアルミニウムを容易に溶出させることができ、このアルミニウムを排水中のフッ素処理に役立てることができ、アルミニウムを効率良くリサイクルできる。
【００２８】
また、一実施形態の排水処理方法は、凝集沈殿装置からの汚泥と微生物処理水とを混合する混合工程を備える。さらに、この排水処理方法は、過酸化水素とフッ素とを含有する排水を被処理水として、ｐＨ設定値が異なる複数のリサイクル槽に導入するとともに、上記混合工程で混合した混合物を上記リサイクル槽に導入する第１処理工程を備える。さらに、この排水処理方法は、上記リサイクル槽から得られる被処理水を、上記凝集沈殿装置に導入して処理する第２処理工程を備える。
【００２９】
この実施形態では、上記混合工程によって、凝集沈殿装置からの汚泥と微生物処理水とを混合するから、微生物処理水中の微生物は、上記汚泥に固定化されることとなり、さらに、この汚泥には酸素が少ないので、この汚泥を固定化担体として嫌気性の微生物が繁殖する。また、上記第１処理工程によって、過酸化水素とフッ素とを含有する排水と上記汚泥と微生物処理水との混合物とを、ｐＨ設定値が異なる複数のリサイクル槽に導入するから、フッ素処理に適したｐＨが異なる複数の成分（例えば、カルシウムとアルミニウム）に適合した処理が可能となり、処理効率の向上を図れる。
【００３０】
さらに、上記第２処理工程では、上記被処理水を上記複数のリサイクル槽で処理した後、上記凝集沈殿装置でさらに処理しているので、処理水の水質が、低減されることと、水質がより安定化する効果がある。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００３２】
（第１の実施の形態）
図１に、この発明の排水処理装置の第１実施形態の構成を示す。図１において、符号１は、第１リサイクル槽であり、この第１リサイクル槽１は、第１リサイクル槽下部８と第１リサイクル槽上部９から構成されている。
【００３３】
この第１実施形態の排水処理装置は、第１リサイクル槽１と第２リサイクル槽１１と第１急速撹拌槽２１と第１緩速撹拌槽２２と第１沈殿槽２３、および、第２急速撹拌槽２５，第２緩速撹拌槽２６，第２沈殿槽２７、および、濃縮槽２９と混合槽３５を備える。上記第１急速撹拌槽２１と第１緩速撹拌槽２２と第１沈殿槽２３が凝集沈殿装置を構成している。また、第２急速撹拌槽２５，第２緩速撹拌槽２６，第２沈殿槽２７がもう１つの凝集沈殿装置を構成している。
【００３４】
この第１実施形態では、ｐＨ２乃至ｐＨ３の過酸化水素およびフッ素含有排水が、第１リサイクル槽１の下部の第１リサイクル槽下部８に設置してある導入管２から第１リサイクル槽１に対して導入される。この導入管２としては、例えば、塩ビ（塩化ビニル）管に多数穴が開いている型式等各種のタイプを採用できるが、特に限定されるものではなく、フッ素含有排水を第１リサイクル槽下部８に均等に導入できるものであればよい。
【００３５】
上記混合槽３５には、この排水処理装置とは別の系統から得られる微生物処理水が導入され、かつ、上記第１沈殿槽２３で沈殿した汚泥が第１沈殿槽ポンプ２４によって導入される。この混合槽３５では、上記微生物処理水と上記汚泥とが混合された混合物としての混合汚泥が形成される。この混合汚泥は、上記混合槽３５から上記第１リサイクル槽１に導入され、第１リサイクル槽下部８には、混合槽３５で混合された上記混合汚泥が第１リサイクル槽１に導入されて沈殿している。
【００３６】
上記混合汚泥を微生物の固定化担体（すなわち、「すみか」）とし、上記混合汚泥中には嫌気性微生物が繁殖している。この混合汚泥中に嫌気性微生物が繁殖している理由としては、第１リサイクル槽１が曝気されていないことから、上記混合汚泥に含まれる微生物処理水において嫌気性微生物が多量に繁殖することがある。一方、上記第１リサイクル槽１に導入される過酸化水素およびフッ素含有排水は、ｐＨが２〜３の酸性であるが、上記混合汚泥中の未反応消石灰と反応した結果、上記混合汚泥はｐＨ７付近の中性となる。これにより、上記混合汚泥中に嫌気性微生物が繁殖できることとなる。
【００３７】
そして、上記過酸化水素およびフッ素含有排水中の過酸化水素は、嫌気性の微生物が持つ還元性によって処理される。ちなみに、好気性微生物は、酸素を好むので酸化性である。
【００３８】
また、第１リサイクル槽下部８に沈殿している汚泥には、未反応の消石灰と水酸化アルミニウムおよび微生物が多量に含まれている。この第１リサイクル槽下部８の下部で未反応の消石灰と、被処理水（つまり上記過酸化水素およびフッ素含有排水）とが反応し、処理された汚泥は次第に移動して第１遮断壁３の下を通過して、第１沈殿部１０に滞留する。第１遮断壁３は、導入されたフッ素含有排水が上記汚泥と反応することなく、第１上澄液排出ポンプ６によって排出されることを防ぐための遮断壁である。また、この第１沈殿部１０は底に向かってすぼまった傾斜部５を有する。この傾斜部５の存在により、上記汚泥を底に溜め易くなる。また、上記汚泥と反応した上記排水は、第１沈殿部上澄７となり、第１上澄液排出ポンプ６によって、第１急速撹拌槽２１に移送される。
【００３９】
また、上記第１沈殿部１０に移動した未反応の消石灰を含まない汚泥は、第１汚泥排出ポンプ４によって、第１リサイクル槽１の後段の第２リサイクル槽１１が有する第２リサイクル槽上部１９に導入される。この第２リサイクル槽上部１９に導入される第１リサイクル槽１からの汚泥のｐＨは７付近で管理されている。この第２リサイクル槽上部１９に導入された上記汚泥は次第に沈殿して第２リサイクル槽下部１８に移動する。
【００４０】
この第２リサイクル槽１１の第２リサイクル槽下部１８には、導入管１２が設置されていて、この導入管１２から過酸化水素およびフッ素含有排水が被処理水として第２リサイクル槽下部１８に吐出する。この排水中の過酸化水素は、嫌気性の微生物が持つ還元性によって処理される。ちなみに、好気性微生物は酸素を好むので酸化性である。
【００４１】
上記第２リサイクル槽１１において、ｐＨの低い（すなわち、ｐＨ２〜ｐＨ３）の過酸化水素およびフッ素含有排水が、導入管１２から第２リサイクル槽下部１８に吐出する。これにより、第１リサイクル槽１の第１沈殿部１０から第２リサイクル槽１１に導入された上記ｐＨ７付近の汚泥は、上記ｐＨが２乃至３の排水と接触反応して、ｐＨが５付近となる。なお、上記導入管１２から上記第２リサイクル槽下部１８に導入する上記被処理水の量を導入ポンプ（図示せず）で調整管理することで、上記汚泥を容易にｐＨ５付近に管理できる。
【００４２】
上記第２リサイクル槽下部１８において、上記汚泥のｐＨが５付近になると、上記汚泥中の水酸化アルミニウムからアルミニウムイオンが水中に溶出する。そして、このアルミニウムイオンが溶出した排水は、第２沈殿部上澄１７となり、第２上澄液排出ポンプ１６でもって第１急速撹拌槽２１に導入され、第１緩速撹拌槽２２，第１沈殿槽２３を経由して、第２急速撹拌槽２５に導入される。これにより、この第２急速撹拌槽２５に、アルミニウムイオンが供給でき、この第２急速撹拌槽２５でのポリ塩化アルミニウムの添加量を低減できる。すなわち、薬品としてのアルミニウムがリサイクルされたこととなる。
【００４３】
上記第２リサイクル槽下部１８の汚泥はｐＨ５付近の弱酸性であるが、嫌気性の微生物は、時間の経過とともに、ｐＨ５付近の環境にも馴れて繁殖することとなって、排水中の過酸化水素を分解することができる。
【００４４】
この第２リサイクル槽１１における第２遮断壁１３，第２上澄液排出ポンプ１６，第２汚泥排出ポンプ１４は、第１リサイクル槽１における第１遮断壁３，第１上澄液ポンプ６，第１汚泥排出ポンプ４と同じ内容の機能を有している。ただし、第２汚泥排出ポンプ１４にて排出されたｐＨ５付近のアルミニウムが溶出した汚泥は、濃縮槽２９に移送されて濃縮される。そして、濃縮された汚泥は濃縮槽ポンプ３０によって、フィルタープレス３１に移送されて脱水され、脱水ケーキとなる。また、この第２リサイクル槽１１の第２沈殿部２０は底に向かってすぼまった傾斜部１５を有する点は、第１リサイクル槽１と同様である。この傾斜部１５の存在により、上記汚泥を底に溜め易くなる。
【００４５】
一方、上記第１沈殿部上澄７と第２沈殿部上澄１７から得られた上澄液は、第１上澄液排出ポンプ６と第２上澄液排出ポンプ１６により、第１急速撹拌槽２１に移送されて過剰の消石灰が添加される。フッ素を含む排水と添加された過剰の消石灰は、急速撹拌機（図示せず）により撹拌されて反応し、微細な、しかも化学的に安定なフッ化カルシウムを形成する。次に、排水は、第１緩速撹拌槽２２に流入して、高分子凝集剤が添加されて、緩速撹拌機（図示せず）によって撹拌され、微細なフッ化カルシウムのフロックは大きな安定しているフロックとなる。そして、この大きな安定したフロックは、第１緩速撹拌槽２２から第１沈殿槽２３に流入して沈殿する。
【００４６】
また、上記第１急速撹拌槽２１で過剰に添加された消石灰は、上記フッ化カルシウムフロックと共に第１沈殿槽２３に沈殿する。そして、上記消石灰が過剰であるがゆえ、未反応の消石灰を含む汚泥は、第１沈殿槽ポンプ２４によって、第１沈殿槽２３から混合槽３５を経由して第１リサイクル槽１に返送され、この第１リサイクル槽１において、未反応消石灰が、過酸化水素およびフッ素含有排水と接触反応してリサイクルされることとなる。
【００４７】
ここで、上記混合槽３５からの上記汚泥を、上記第１リサイクル槽１の槽上部９のみに導入する理由は、最初に上記汚泥中の未反応消石灰をリサイクルするためである。そして、ｐＨ７付近の環境となれば、上記未反応消石灰が消費され、その後、第２リサイクル槽１１に、未反応消石灰を使い切った汚泥を導入して、ｐＨ５付近の環境において、アルミニウムを溶出させ、アルミニウムをリサイクルできる。また、未反応消石灰を使い切った汚泥を、第２リサイクル槽１１に導入した方がアルミニウムの溶出が確実となる。最初から第１，第２の２槽のリサイクル槽１，１１におけるｐＨを５にしないのは、未反応の消石灰がある状態でｐＨを５付近に調整してもアルミニウムの溶出がスムーズに進行しないからである。
【００４８】
次に、第１沈殿槽２３で得られた上澄液は、第２急速撹拌槽２５に移送されて過剰のポリ塩化アルミニウムが添加される。この第２急速撹拌槽２５では、フッ素を含む排水と添加された過剰のポリ塩化アルミニウムは急速撹拌機（図示せず）により撹拌されて反応し、形成された水酸化アルミニウムのフロックに排水中のフッ素が包括吸着されて処理される。
【００４９】
次に、排水は、第２緩速撹拌槽２６に流入して、高分子凝集剤が添加されて、緩速撹拌機（図示せず）によって撹拌され、微細な水酸化アルミニウムのフロックは大きな安定しているフロックとなる。そして、このフロックは、第２沈殿槽２７に流入して沈殿する。
【００５０】
また、上記第２急速撹拌槽２５で過剰のポリ塩化アルミニウムが添加されたことによって形成された水酸化アルミニウムフロックは、第２沈殿槽ポンプ２８によって第１急速撹拌槽２１に返送され、順に、第１緩速撹拌槽２２，第１沈殿槽２３、および混合槽３５を経て、第１リサイクル槽１に返送される。
【００５１】
そして、上記水酸化アルミニウムフロック（すなわち水酸化アルミニウム汚泥）は、第１リサイクル槽１の第１汚泥排出ポンプ４で第２リサイクル槽１１に導入される。この第２リサイクル槽１１では、第２リサイクル槽１１のｐＨが５付近であることにより、水酸化アルミニウム汚泥からアルミニウムが溶出して、アルミニウムがリサイクルされる。
【００５２】
なお、ｐＨが５付近以下の環境下において、水酸化アルミニウム汚泥からアルミニウムが溶出することが、実験により判明した。また、ｐＨ５より低いｐＨ４あるいはｐＨ３の環境下の方が、より一層上記水酸化アルミニウム汚泥からアルミニウムが溶出することになる。しかし、第２リサイクル槽１１においてあまりｐＨを下げることは、第１急速撹拌槽２１における次工程において、ｐＨをアルカリ性に上昇させることを考慮すると経済的でない。したがって、第２リサイクル槽１１においては、ｐＨ５付近で充分にアルミニウムをリサイクルできる。
【００５３】
ところで、上記第１急速撹拌槽２１で消石灰が過剰に添加され、上記第２急速撹拌槽２５でポリ塩化アルミニウムが過剰に添加される理由は、これらの薬品を過剰に添加しないと、フッ素の数値が目的とするフッ素値まで下がらないからである。
【００５４】
この第１実施形態では、第１リサイクル槽１と第２リサイクル槽１１の２槽を設置しているので、それら第１，第２リサイクル槽１，１１が調整槽の機能も有しており、過酸化水素およびフッ素含有排水中のフッ素濃度が変動しても、第２沈殿槽２７から得られる処理水中のフッ素濃度を安定させることができる。
【００５５】
このように、この第１実施形態によれば、第１，第２の独特のリサイクル槽１，１１を排水処理装置の中に構築して、フッ素を３段階で処理している。３段階で処理しているので、処理水のフッ素濃度を安定的に低くすることができる。この３段階の処理とは、排水中のフッ素を３種類の薬品で３段階処理をしていることを意味する。すなわち、第１段階は、第１リサイクル槽１におけるフッ素の未反応消石灰による処理であり、第２段階は、第２リサイクル槽１１におけるｐＨ５による溶出アルミニウムによる処理であり、第３段階は、第１緩速撹拌槽２２における高分子凝集剤によるより大きなフロックの形成処理である。
【００５６】
尚、第１急速撹拌槽２１は、第１リサイクル槽１の前水槽となり、消石灰を添加するものの反応時間が短いため、未反応の消石灰が多量に発生する水槽となる。すなわち、第１急速撹拌槽２１は、別名、未反応消石灰水槽となる。したがって、上記フッ素の第１段階の処理は基本的に反応時間が充分ある第１リサイクル槽１で処理されることとなる。
【００５７】
また、この第１実施形態では、上記独特の第１，第２のリサイクル槽１，１１は、それら２槽のリサイクル槽１，１１の管理上のｐＨ設定値に差を設定することによって、薬品のリサイクルの効率化を図っている。
【００５８】
この第１実施形態によれば、上記排水中のフッ素と上記排水中の過酸化水素とを、同じ水槽（第１，第２リサイクル槽１，１１）で処理することができる。また、第１沈殿槽２３で沈殿した汚泥中の未反応消石灰を第１リサイクル槽１に導入して、再利用できる。また、第２沈殿槽２７に沈殿した水酸化アルミニウムのフロックを、先ず、第１急速撹拌槽２１に導入して、その一部を再使用し、再使用できていない水酸化アルミニウムのフロックを第１沈殿槽２３で沈殿させ、さらに第１リサイクル槽１に導入して、上記汚泥中の未反応消石灰を再使用し、残った水酸化アルミニウムを第２リサイクル槽１１においてｐＨ５付近の条件でアルミニウムを上記汚泥から溶出させて再使用できる。
【００５９】
また、この第１実施形態では、排水中の酸化剤としての過酸化水素の処理を、汚泥中に嫌気性の微生物（還元性を有する）を繁殖させることで処理する。そのために、新たな混合槽３５を設置して、微生物処理水を導入し、汚泥中のフロックを微生物の固定化担体（微生物のすみか）として繁殖させている。なお、上記微生物処理水中の微生物は、嫌気性微生物が、望ましいが、好気性の微生物であっても、時間の経過とともに嫌気性の微生物が繁殖してくる現象が事実起こっているので、好気性の微生物を含む処理水でも特に問題はない。ポイントとしては、微生物処理水と汚泥とを混合槽３５で混合することである。
【００６０】
また、この第１実施形態の排水処理装置では、上記微生物処理水と凝集沈殿装置としての第１沈殿槽２３からの汚泥とを混合した混合物は、第１のリサイクル槽１の上部９のみに導入されて、第１のリサイクル槽１の下部８に沈降する。一方、過酸化水素とフッ素を含有する排水は、上記第１，第２のリサイクル槽１，１１の下部８，１８に導入されて第１，第２のリサイクル槽１，１１の上部９，１９に移動する。これにより、上記混合物は上から下に下降し、上記排水とは下から上に上昇することとなり、互いに逆方向に移動することとなる。したがって、上記第１，第２リサイクル槽１，１１においては、撹拌機がなくても、上記排水（酸排水）と上記混合物（未反応消石灰を含んでいるので弱いアルカリ性）との反応の効率を良くして、処理効率の向上を図ることができる。
【００６１】
（第２の実施の形態）
次に、図２に、この発明の排水処理装置の第２の実施形態を示す。この第２実施形態の排水処理装置は、次の▲１▼の点のみが前述の第１実施形態と異なる。したがって、前述の第１実施形態と同じ構成部分には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６２】
▲１▼　第２実施形態では、第１急速撹拌槽２１内に高反応部３４が設置されている点。
【００６３】
第１急速撹拌槽２１内に高反応部３４が設置され、この高反応部３４に、消石灰が投入され、かつ、第２沈殿槽２７から第２沈殿槽ポンプ２８を経由して、ポリ塩化アルミニウムに起因する水酸化アルミニウムを多量に含む汚泥が投入される。これにより、高反応部３４のｐＨがｐＨ１２付近となり、アルカリ性となるので、上記汚泥からある程度アルミニウムが溶出する。
【００６４】
図２に示すように、この第２実施形態では、上記高反応部３４は、第１急速撹拌槽２１内の上部分に配置され、底３４Ａが開口している。そして、この高反応部３４の上の開口から、上記消石灰と上記汚泥とが直接に投入されるように配置されている。
【００６５】
この第１急速撹拌槽２１の高反応部３４において、上記汚泥からアルミニウムがある程度溶出することによって、消石灰と排水中のフッ素との反応によって形成された微細なフッ化カルシウムを上記アルミニウムによってさらに凝集させることができる。その理由は、水酸化アルミニウムを多量に含む汚泥からのアルミニウムの溶出は、アルカリ性の環境においても、ある程度可能なことが実験により判明したことによる。
【００６６】
（第３の実施の形態）
次に、図３に、この発明の排水処理装置の第３の実施形態を示す。この第３実施形態の排水処理装置は、次の▲１▼の点のみが前述の第１実施形態と異なる。したがって、前述の第１実施形態と同じ構成部分には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６７】
▲１▼　第２沈殿槽２７で沈殿した汚泥を第２沈殿槽ポンプ２８で第１急速撹拌槽２１ではなく第２リサイクル槽１１に返送している点。
【００６８】
この第３実施形態では、第２沈殿槽２７で沈殿した汚泥を第２沈殿槽ポンプ２８で第２リサイクル槽１１に返送している。これにより、上記第２沈殿槽２７からの水酸化アルミニウムを多量に含む汚泥を、ｐＨ５付近に管理されている水槽としての第２リサイクル槽１１に導入できる。したがって、この第２リサイクル槽１１において、上記導入された汚泥からアルミニウムが溶出してアルミニウムをリサイクルできることとなる。
【００６９】
なお、この水酸化アルミニウムを多量に含む汚泥からのアルミニウムの溶出量は、ｐＨ５以下の条件で急激に増加することが実験により判明した。
【００７０】
（実験例）
次に、具体的な実験例として、図１に示す第１実施形態と同じ構造の実装置を用いた排水処理装置の実験例を説明する。
【００７１】
この実験例では、第１リサイクル槽１と第２リサイクル槽１１の容量を３００トンとし、第１急速撹拌槽２１，第１緩速撹拌槽２２，第２急速撹拌槽２５，第２緩速撹拌槽２６の容量をそれぞれ８０トンとし、第１沈殿槽２３の容量を６００トンとし、第２沈殿槽２７の容量を９００トンとして実験を行った。
【００７２】
その結果、被処理水としての流入水（過酸化水素およびフッ素含有排水）のフッ素濃度が１００ｐｐｍ〜３００ｐｐｍであったのに対して、処理後では、フッ素濃度が５ｐｐｍの処理水を安定的に得ることができた。
【００７３】
また、この実験例では、図４に示した従来の排水処理装置における汚泥発生量と比較して、排水量当たりの原単位で、汚泥発生量を約３０％削減することができた。
【００７４】
尚、上記第１〜第３の実施形態では、第１，第２の２槽のリサイクル槽１，１１を備えたが、３槽以上のリサイクル槽を備えてもよい。
【００７５】
【発明の効果】
以上より明らかなように、この発明の排水処理装置は、別系統から得られる微生物処理水と、沈殿槽から発生する汚泥とを混合した混合物を、リサイクル槽によって、過酸化水素とフッ素とを含有する排水と接触反応させる。したがって、上記汚泥中の未反応薬品を、上記リサイクル槽において、再度、上記被処理水と接触反応させてリサイクルすることで、薬品使用量や汚泥発生量を低減できる。また、上記排水が含む過酸化水素を、上記別系統から得られる微生物処理水で処理できるから、過酸化水素を処理するための薬品費用を節約できる。したがって、この発明によれば、フッ素含有排水の処理において、過酸化水素の同時処理が可能であり、未反応薬品のリサイクルによる薬品使用量の低減化と汚泥発生量の低減化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の排水処理装置の第１実施形態を示す構成図である。
【図２】この発明の排水処理装置の第２実施形態を示す構成図である。
【図３】この発明の排水処理装置の第３実施形態を示す構成図である。
【図４】従来の排水処理装置の実施形態を示す構成図である。
【符号の説明】
１…第１リサイクル槽、２…導入管、３…第１遮断壁、
４…第１汚泥排出ポンプ、５…傾斜部、６…第１上澄液排出ポンプ、
７…第１沈殿部上澄、８…第１リサイクル槽下部、
９…第１リサイクル槽上部、１０…第１沈殿部、１１…第２リサイクル槽、
１２…導入管、１３…第２遮断壁、１４…第２汚泥排出ポンプ、
１５…傾斜部、１６…第２上澄液排出ポンプ、１７…第２沈殿部上澄、
１８…第２リサイクル槽下部、１９…第２リサイクル槽上部、
２０…第２沈殿部、２１…第１急速撹拌槽、２２…第１緩速撹拌槽、
２３…第１沈殿槽、２４…第１沈殿槽ポンプ、２５…第２急速撹拌槽、
２６…第２緩速撹拌槽、２７…第２沈殿槽、２８…第２沈殿槽ポンプ、
２９…濃縮槽、３０…濃縮槽ポンプ、３１…フィルタープレス、
３４…高反応部、３５…混合槽。
【図１】
2004050045.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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