(57)【要約】【課題】自然状態で再溶解再溶出しない汚濁廃水浄化処理剤であり、汚濁排水中のＳＳと合わせ、汚濁排水中に含まれる分散、懸濁、部分溶解している汚濁排水中の雑多な有機物質を、より簡易な処理装置で化学変化によって凝集させることができる無機系の凝集沈殿剤を供給する。【解決手段】本発明の浄化処理剤は、浄化前処理剤と浄化主処理剤とから構成される。浄化前処理剤は、ミョウバン類または／および硫酸塩類からなり、浄化主処理剤は、カルシウム塩４０〜６０重量％硫酸アルミニウム３０〜５０重量％アルカリ金属炭酸塩１５〜２５重量％有機系凝集剤１〜５重量％が配合されたものである。本剤の使用によって、汚濁排水中のＳＳと有機性汚濁物質を同時に分離、除去することができ、本剤の使用によって分離回収される汚泥は、強度の化学的ストレスを与えない限りにおいて、自然状態で再分離することがなく、安定である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミョウバン類または／および硫酸塩から成る浄化前処理剤と、カルシウム塩４０〜６０重量％、硫酸アルミニウム３０〜５０重量％、アルカリ金属炭酸塩１５〜２５重量％、有機系凝集剤１〜５重量％が配合されてなる浄化主処理剤とから成ることを特徴とする有機性汚濁排水の浄化処理剤。
【請求項２】
前記浄化前処理剤のミョウバン類が、硫酸アルミニウムとアルカリ金属や、タリウム、アンモニウムなどの１価イオンの硫酸塩とから成る複塩である請求項１の有機系汚濁排水の浄化前処理剤。
【請求項３】
前記浄化前処理剤の硫酸塩が、硫酸アルミニウム、硫酸鉄、硫酸鉄アンモニウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウムの群から選ばれる少なくとも１種である請求項１の有機性汚濁排水の浄化前処理剤。
【請求項４】
前記カルシウム塩が、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、硫酸カルシウム、塩化カルシウムの群から選ばれる少なくとも１種であり、前記アルカリ金属炭酸塩が、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、ドロマイトの群から選ばれる少なくとも１種である請求項１の有機性汚濁排水の浄化主処理剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、有機性汚濁排水の浄化処理に関するものであり、当該排水中に分散、懸濁、部分溶解している如何なる形態をも問わない有機物と、浮遊懸濁物質（以下ＳＳと記す）とを同時に沈殿分離することができ、その結果、当該有機性汚濁排水を浄化し、水質の優れた処理水へ転化することができる新規な有機性汚濁排水の浄化処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機性汚濁排水の処理は、当該排水に無機系凝集剤または／および有機系凝集剤を添加して排水中のＳＳを凝集させ汚泥とし、次いでその汚泥と処理水とに分離し、これにより得られた処理水を活性汚泥法を用いて、処理水中に含まれる有機物質を微生物分解によって処理し、さらに無機系凝集剤または／および有機系凝集剤を、当該微生物処理した再処理水に投入して排水中のＳＳを凝集させ汚泥とし、次いでその汚泥と処理水を分離する形で行われる。最終的に得られた処理水は、所定の水質基準を満たすように、例えばＰＨ調整された後に放流される。分離汚泥は、脱水固化した後、廃棄される。
このとき使用される凝集剤は、無機系凝集剤、有機系凝集剤のいずれにおいても、排水中のＳＳを有効に凝集させることのみを主たる目的として設定されている。したがって、例えば水性エマルション塗料のように水性エマルション樹脂が含有している有機性汚濁排水にこの凝集剤を投入した場合、水性エマルション樹脂の一部は、ＳＳの汚泥で取り囲まれた状態で分離されるとはいえ、投入した凝集剤それ自体には、この水性エマルションの分散状態破壊後も固定して分離し続ける能力を備えていないので、凝集剤の使用によってこの水性エマルション樹脂を有効に除去できたといえるわけではない。さらに、有機性汚濁物質を有効に除去するためには、活性汚泥法を用いるが、膨大な設備と長時間にわたる処理が必要であり、経済的でない。すなわち、有機性汚濁排水中の有機物質を容易に且つ短時間で除去するには、全く別の処理システムが必要になる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の有機性汚濁排水の処理における上記のような諸問題を解決することが可能な、浄化前処理剤と浄化主処理剤から成る浄化処理剤の提供を目的とする。具体的に示せば、以下の通りである。
１．汚濁排水を短時間に汚泥と清浄な処理水に分離する。
２．有機物質が、カチオン型、ノニオン型、アニオン型いずれかの水性エマルション物質、醗酵由来の有機物質いずれの場合であっても浄化能力を備える。
３．処理水は中性とし、従来のように処理水のＰＨ調整を行う必要を無くする。
４．汚濁排水中の前記水性エマルション物質、醗酵由来の有機物質、部分溶解有機物質の固定および分離とＳＳの凝集分離とを同時に実現する。
５．分離汚泥を安定で水に難溶性とし、汚濁物質の再溶出を抑制する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するため、本発明においては、ミョウバン類０〜１００重量％または／および硫酸塩類０〜１００重量％からなる浄化前処理剤と、カルシウム塩４０〜６０重量％、硫酸アルミニウム３０〜５０重量％、アルカリ金属炭酸塩１５〜２５重量％、有機系凝集剤１〜５重量％が配合されてなる浄化主処理剤とから成ることを特徴とする有機性汚濁排水の浄化処理剤を提供することをもって、この課題を解決する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の浄化処理剤は、浄化前処理剤と浄化主処理剤で構成され、浄化前処理剤には、ミョウバン類または／および硫酸塩類が、単独または配合されており、浄化主処理剤には、カルシウム塩類、硫酸アルミニウム、アルカリ金属炭酸塩、有機系凝集剤が配合される。
まず上記した浄化前処理剤成分におけるミョウバン類としては、例えば、カリウムミョウバン、アンモニウムミョウバン、クロムミョウバン、鉄ミョウバン、セレンミョウバン、タリウムミョウバン、タリウムセレンクロムミョウバンなどがある。また、硫酸塩類としては、例えば、硫酸亜鉛、硫酸アルミニウム、硫酸アンモニウム、硫酸カリウム、硫酸カルシウム、硫酸水素ナトリウム、硫酸水素カリウム、硫酸鉄、硫酸鉄アンモニウム、硫酸ナトリウム、硫酸ニッケル、硫酸バリウム、硫酸マグネシウム、硫酸マンガンなどがある。ただし、これら硫酸塩類については、それぞれ単独で用いてもよく、また２種以上混合して用いてもよい。
このミョウバン類または／および硫酸塩類は次のような作用効果を発揮するものと考えられる。すなわち、ミョウバン類および／または硫酸塩類が水溶化した場合に解離される硫酸イオンが、水性エマルション物質の持つ電位を中和し、分散状態が破壊されるという作用効果である。他の水性有機物質においても同じ作用効果を与えるが、いずれの場合も汚濁物質の凝集、分離には至らず、分散状態の破壊が目的である。
浄化処理主剤成分におけるカルシウム塩類としては、例えば、塩化カルシウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム、酢酸カルシウム、乳酸カルシウムなどが挙げられる。このカルシウム塩は、分散状態が破壊された有機性汚濁水に懸濁し、その一部がゆっくり溶解し、分散破壊された有機性汚濁物質とカルシウム塩を形成して、後述する硫酸アルミニウムから解離した酸成分を中和すると共に、そのとき生成する塩が核となって凝集反応を促進する凝集助剤として機能する。
本発明の浄化主処理剤における硫酸アルミニウムは、汚濁排水に投入すると直ちに溶解して加水分解し、酸化アルミニウムと硫酸に解離する。そして酸化アルミニウムは、イオン化したコロイド上の重縮合水酸化アルミニウムに転化し、分散状態が破壊された有機性汚濁物質およびＳＳ表面におけるζ電位の低下作用を発揮することによって、これらを微粒子状に凝集させる。アルカリ領域では、汚濁排水中に存在する有機金属成分などを無機化し、金属などの溶存汚濁物質を収着固定する機能も発揮する。
次に、アルカリ金属炭酸塩としては、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、炭酸カリウム、炭酸マグネシウム、ドロマイトなどの酸化物形態をしたものを挙げることができる。これらアルカリ金属炭酸塩は、汚濁排水に投入すると直ちに溶解して、前記した硫酸アルミニウムの解離によって生成した酸成分を中和する。すなわち中和剤として機能する。浄化主処理剤配合成分としての有機凝集剤としては、その種類が格別限定されるものではなく、アニオン系、ノニオン系、カチオン系など従来から市販されているものであれば何であってもよい。
本発明の有機性汚濁排水浄化前処理剤においては、ミョウバン類１００重量％、または硫酸塩類１００重量％、またはミョウバン類２０〜８０重量％、硫酸塩類２０〜８０重量％の割合をもって構成される。ミョウバン類においては、カリウムミョウバン、アンモニウムミョウバン、鉄ミョウバン、好ましくはカリウムミョウバン４０〜６０重量％、硫酸塩類においては、硫酸アルミニウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、好ましくは硫酸アルミニウム４０〜６０重量％の割合をもって構成される。汚濁排水中の有機汚濁物の分散安定性を破壊する作用効果は、ミョウバン類単独、硫酸塩類単独、ミョウバン類および硫酸塩類の混合、２種類以上のミョウバン類と硫酸塩類と大きくなり、２種類以上のミョウバン類および２種類以上の硫酸塩類の混合によって最大となる。
本発明の有機汚濁排水浄化主処理剤において、前記成分は、カルシウム塩類４０〜６０重量％、硫酸アルミニウム２０〜４０重量％、アルカリ金属炭酸塩１５〜２５重量％、有機系凝集剤１〜５重量％の割合をもって構成される。
カルシウム塩類は、浄化前処理剤にて破壊された有機系汚濁物質を疎水化させる作用効果を発揮する。作用効果の大きいカルシウム塩として、硫酸カルシウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、炭酸カルシウム、塩化カルシウム、有機酸カルシウムなどが挙げられる。浄化前処理剤で処理された汚濁排水は酸性を示すが、カルシウム塩によって前処理された有機性汚濁排水は中和され、有機物質が疎水化される。中和による疎水化の作用効果は、カルシウム塩による緩衝作用により持続され完了する。この緩衝作用は、水酸化カルシウムにみられ、４０重量％より少なくすると、前記作用効果が十分に発揮されず、６０重量％より多くすると、水酸化カルシウムの前記作用効果は飽和する。これは使用量が無駄になるだけでなく、処理水の白濁を起こしたり、他の成分の相対的割合が崩れたりして、前記した作用効果が犠牲になってしまう。ゆえに、好ましい割合は４５〜５５％である。
硫酸アルミニウム、アルカリ金属炭酸塩の配合は、処理対象の汚濁排水ＰＨ値との関係で決定される。前記浄化前処理剤処理後汚濁排水が酸性領域にある場合は、硫酸アルミニウムの配合量を少なくし、且つアルカリ金属炭酸塩の配合量を多くして、処理水が中性になるような処置が採られる。いずれにしても、処理水が中性になるように水酸化カルシウムおよびこれら２成分の配合量が選定される。そして浄化主処理剤の前記した特異な作用効果は、ＰＨ６〜９の範囲で有効に発揮されるので、上記３成分の配合量は、得られた浄化主処理剤を処理対象の汚濁排水に投入したとき、当該排水のＰＨ値が６〜９となるような量に設定される。具体的には、水酸化カルシウム４５〜５５重量％、硫酸アルミニウム３０〜５０重量％、アルカリ金属炭酸塩は１５〜２５重量％に設定される。このとき、汚濁排水のＰＨは６〜９の範囲内に収まって、水酸化カルシウムの特異な作用効果の発揮が阻害されるという問題は起こらなくなる。
有機系凝集剤は、他の成分の働きによって形成された微細な凝集物をも吸着および架橋して、粗大な凝集物とする働きをし、もって凝集物の分離効果を促進する。有機系凝集剤を１重量％より少なくすると、前記した作用効果は十分に発揮されず、また、５重量％より多くすると、凝集物が粘着質となって凝集分離汚泥の後処理に難を生じる。
本発明の有機系汚濁排水処理浄化主処理剤は、前記した各成分の粉末を所定の割合で混合することにより製造される。使用にあたっては、浄化前処理剤で予め処理された汚濁排水に投入し、全体を攪拌すればよく、そのときの使用量は、処理対象の浄化前処理剤処理汚濁排水の性状によっても多少増減するものの、通常浄化前処理剤処理汚濁水に対する濃度として１００〜１，０００ｍｇ／Ｌ程度あればよい。攪拌は、連続または間欠に強く行うことが好ましい。本発明の浄化処理剤を用いて生成した凝集物は、固く高密度であり、攪拌しても崩壊や再溶解を起すことなく、むしろ攪拌すればするほど各成分の前記した作用効果が有効に発揮される。
【０００６】
【実施例】
１．浄化前処理剤の調整／アンモニウムミョウバン、カリウムミョウバン、硫酸アルミニウム、硫酸マグネシウムを重量比で２：３：４：１で混合し構成した。２．浄化主処理剤の調整／水酸化カルシウム５０重量％、硫酸アルミニウム２８重量％、炭酸ナトリウム２０重量％、有機系凝集剤２重量％で混合し構成した。比較のため、ポリ塩化アルミニウム、有機系高分子凝集剤を重量比で１：１で混合し構成したものを用い、０．１％水溶液に調整した。
イ）　市販建築外装上塗りエマルション塗料塗装現場にて塗装機器洗浄により発生した表１に示した性状を有す汚濁排水に、先ず、本発明の浄化前処理剤を表１に示した量だけ添加して、全体を攪拌、次いで本発明の浄化主処理剤を表１に示した量だけ添加して、全体を攪拌した。得られた上澄み水の性状を表１に示した。比較例の凝集剤による処理結果も表１に併記した。
表１
2004074001.tif 000002
表１からも明らかなように、本発明の処理剤は、有機成分、ＳＳを大幅に分離除去することができる。処理水は濁りも無く透明で、塗料製造装置や塗装機器の洗浄水として再利用が可能である。
ロ）　乳牛飼育に伴い発生した牛糞置き場浸出汚水に、先ず本発明の浄化前処理剤を表２に示した量だけ添加し、全体を攪拌した。ついで、本発明の浄化主処理剤を表２に示した量だけ添加し、全体を攪拌した。得られた上澄み水の性状を表２に示した。比較例の凝集剤による処理結果も表２に併記した。
表２
2004074001.tif 000003
表からも明らかなように、本発明の処理剤は、有機成分、ＳＳを大幅に分離除去することができる。有機物高濃度排水は、微生物処理などによっていたが、本発明の処理剤を用いることで、短時間、小規模装置での排水処理が可能となり、凝集分離された汚泥は、堆肥として使用され、処理水は畜舎の清掃に再利用できる。
【０００７】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の有機性汚濁水浄化処理剤は、処理が困難であった有機高濃度汚濁排水中のＳＳだけでなく、有機物質も同時に分離除去することができる。また、本発明の浄化処理剤での処理速度は速く、短時間での処理が出来ることから、排水処理装置のコンパクト化、処理水の再利用により、処理コストの低減が図られる。