(57)【要約】【課題】生物処理水を冷却用水に用いた場合における冷却設備の濃縮ブロー水を効果的に処理する。【解決手段】下水二次処理水を冷却用水として使用する冷却塔１０からの濃縮ブロー水に対し、混和槽１４、凝集槽１６、沈殿槽１８において、粉末活性炭、鉄系の無機凝集剤、ｐＨ調整剤、高分子凝集剤を注入し凝集沈殿する。ｐＨは４〜６の範囲内に調整する。これによって、効果的なＣＯＤ低減を行うことができる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却設備から排出される濃縮ブロー水の処理方法であって、
前記冷却設備の冷却用水として、排水の生物処理水を利用するとともに、
鉄系の凝集剤を添加混合してｐＨを４〜６．５の範囲に調整した凝集分離処理によって前記濃縮ブロー水中の汚濁成分を除去することを特徴とする濃縮ブロー水の処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記凝集分離処理の際に、粉末活性炭を添加することを特徴とする濃縮ブロー水の処理方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、
前記凝集分離処理により得られた凝集分離処理水について、さらに活性炭を用いて処理することを特徴とする濃縮ブロー水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却設備から排出される濃縮ブロー水の処理方法、特に冷却設備の冷却用水として、排水の生物処理水を利用するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、各種工場、発電所、集合住宅などにおいては、水循環式の冷却設備（冷却塔）が設けられる場合が多い。この冷却塔では、冷却用水を循環使用している間に水分の蒸発等により塩分などの不揮発性の不純物が濃縮されてくる。そこで、これら不純物濃度があまり高くならないように、濃縮ブロー水を排出し、新しい冷却用水を補給している。
【０００３】
そして、冷却塔から排出されてくる濃縮ブロー水は、ｐＨ調整して放流するか、他の工程排水と混合し総合排水処理、例えば凝集沈殿処理や、活性汚泥法などの生物処理した後、系外に放流していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、放流先が海域であったり、排水の受け入れ先においてその基準項目にＣＯＤ（化学的酸素要求量）が含まれている場合、濃縮ブロー水をｐＨ調整のみで放流することはできず、ＣＯＤを低減するための処理が必須となる。特に、他の工程からの排水と混合することなく、濃縮ブロー水を単独で処理する場合には、生物処理では効率的な処理が行えない。そこで、凝集沈殿処理などによって、汚濁成分を除去使用とするが、濃縮ブロー水には、スケール発生を抑制するための分散剤が含まれており、凝集が難しい。このため、凝集剤の注入量が非常に多くなってしまうという問題があった。
【０００５】
また、冷却塔では、かなりの量の冷却用水を補給しなければならない。この冷却用水として、通常は、水道水、地下水、工業用水など比較的清浄な水が使用されている。しかし、多くの土地において、水不足対策が必須であり、下水二次処理水などを冷却用水に再利用することが検討され始めている。
【０００６】
しかし、下水二次処理水は、活性汚泥法などによる生物処理水であり、有機物や懸濁物質を含んでおり、また塩濃度も高い。そこで、このような生物処理水を冷却用水に用いた場合において発生する濃縮ブロー水についても、通常の場合に比べさらに処理が難しいと考えられる。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、生物処理水を冷却用水に用いた場合における冷却設備の濃縮ブロー水を効果的に処理できる濃縮ブロー水の処理方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、冷却設備から排出される濃縮ブロー水の処理方法であって、前記冷却設備の冷却用水として、排水の生物処理水を利用するとともに、鉄系の凝集剤を添加混合してｐＨを４〜６．５の範囲に調整した凝集分離処理によって前記濃縮ブロー水中の汚濁成分を除去することを特徴とする。
【０００９】
冷却設備から排出される濃縮ブロー水は、通常の凝集沈殿では凝集剤の添加量が非常に大きくなってしまうが、鉄系の無機凝集剤を用い、ｐＨを４〜６に設定することで効果的な処理が行える。特に、生物処理水を冷却用水として使用している場合、スケール発生がしやすく分散剤などの添加量も増え、濃縮ブロー水の凝集が難しいが、本発明の方法により効果的な処理が行える。
【００１０】
また、前記凝集分離処理の際に、粉末活性炭を添加することが好適である。粉末活性炭を適宜添加することで更なるＣＯＤ除去が行える。
【００１１】
また、前記凝集分離処理により得られた凝集分離処理水について、さらに活性炭を用いて処理することが好適である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。図１は実施形態に係る濃縮ブロー水処理システムを示す図である。下水二次処理水が冷却塔１０に冷却用水として供給される。なお、下水二次処理水は、通常は活性汚泥処理などの生物処理の処理水であり、少なからずＳＳ（懸濁物質）を含んでいる。このため、冷却塔１０におけるスケール、スライムの発生防止のため、ＳＳやスケール、スライムの原因物質を除去しておくことが好適である。このためには、繊維ろ過装置と、オゾン処理を組み合わせた処理が好適であるが、これについては後述する。
【００１３】
下水二次処理水を冷却用水に利用した冷却塔１０において、冷却用水を循環利用していると、冷却用水中に塩分などが濃縮され、これが濃縮ブロー水として排出される。
【００１４】
この濃縮ブロー水は、調整槽１２に一旦貯留された後、混和槽１４に供給される。この混和槽１４には、撹拌機（図示せず）が設けられており、これにより内部が撹拌されている。この混和槽１４には、活性炭注入設備２０からの活性炭と、無機凝集剤注入設備２２からの無機凝集剤と、ｐＨ調整剤注入設備２４からのｐＨ調整剤が注入され、これらが調整槽１２から供給される被処理水と撹拌混合される。
【００１５】
ここで、活性炭注入設備２０は、粉末活性炭を粉体として注入するものでも、水に混合したスラリーとして注入するもののいずれでもかまわない。また、この活性炭は、必ずしも注入する必要はなく、原水水質が悪い場合などＣＯＤの低減を確実に行いたい場合に注入するとよい。
【００１６】
無機凝集剤注入設備２２は、塩化第二鉄や、ポリ硫酸第二鉄など鉄系の無機凝集剤が採用される。また、ｐＨ調整剤注入設備２４は、アルカリ（例えば苛性ソーダ）、または酸（例えば塩酸）を注入し、ｐＨを４〜６（好ましくは５）に調整する。なお、図においては、ｐＨセンサなどを示さなかったが、ｐＨセンサを設け、目標ｐＨになるようにｐＨ調整剤の添加量を制御することが好適である。
【００１７】
混和槽１４において、活性炭、無機凝集剤、ｐＨ調整剤が混和された被処理水は、凝集槽１６に導入される。この凝集槽１６にも撹拌機が設けられており、ここで緩速撹拌によりフロック形成が図れる。また、この凝集槽１６には、高分子凝集剤注入設備２６から高分子凝集剤（例えば、中アニオン性のアクリルアミド凝集剤）が注入され、これによって無機凝集フロックを凝集してフロックの粗大化が図られる。
【００１８】
凝集槽１６からの凝集フロックを含む水は沈殿槽１８に導入され、ここで凝集フロックが沈殿分離される。沈殿した凝集フロックは汚泥として別途処理され、清澄な上澄み液が処理水として得られる。処理水は、調整槽２８に一旦貯留された後、系外に放流される。
【００１９】
ここで、本実施形態においては、混和槽１４において、鉄系の無機凝集剤を添加し、ｐＨを４〜６（好ましくは５）に調整して凝集処理を行った。このような酸性での鉄系凝集剤を利用する凝集によって、凝集剤の注入量を比較的少なくして、効果的な凝集処理によるＣＯＤの低減が行える。鉄系の無機凝集剤の注入量は、塩化第二鉄（塩化第二鉄３８％溶液）の添加量３００〜１０００ｍｇ／Ｌ（好ましくは５００ｍｇ／Ｌ程度）において、ＣＯＤについて効果的な低減が行われる。また、ｐＨを４〜６に調整することが好適であることが実験で確認されている。
【００２０】
また、活性炭注入設備２０により活性炭の注入は、無機凝集剤の注入より手前（上流側）で行うことが好ましく、比較的大きな有機物などが活性炭に吸着され、無機凝集剤による凝集効果が向上するだけでなく、懸濁した粉末活性炭を凝集によって処理することができる。
【００２１】
図２は、他の実施形態に係るシステムを示す図である。この実施形態では、活性炭注入設備２０に代えて、活性炭処理設備５０を沈殿槽１８の後に有している。これによって、凝集沈殿処理後の沈殿上澄み水を被処理水として、これが活性炭に接触され、沈殿上澄み水中の汚濁成分がさらに処理される。ここで、この活性炭処理設備５０は、粉末活性炭と被処理水を接触粉末活性炭を沈殿除去する処理でもよいが、粒状活性炭を充填した活性炭処理塔に被処理水を流通して活性炭と被処理水を接触させる処理でもよい。さらに、使用する活性炭は、粒状活性炭に限らず、繊維状のものでもよい。
【００２２】
このような活性炭処理設備を設けることにより、凝集沈殿処理水のＣＯＤを約半分に低減することができる。
【００２３】
ここで、冷却塔１０に供給する下水二次処理水（冷却用水）は、上述のように、繊維ろ過とオゾン処理を組み合わせた処理によって処理した処理水であることが好適である。そこで、この冷却塔１０に供給する冷却用水を生成する処理について図３を用いて説明する。
【００２４】
まず、下水処理場において、活性汚泥処理などの生物処理を受けた下水二次処理水は、原水槽３０に貯留される。そして、この原水槽３０から繊維ろ過器３２に導入される。この繊維ろ過器３２は、特公平５−１２００２号公報などに記載されたものであり、ろ過器の下部に設けた多孔板に長繊維束の下端を固定するとともに、上端を自由端としてろ過器内部に長繊維束を立設し、ここに被処理水を下降流で通過させるものである。
【００２５】
繊維ろ過器３２のろ過処理水は、調整槽３４に一旦貯留された後、オゾン反応塔３６に供給される。このオゾン反応塔３６は、その底部にオゾン発生器３８から供給されるオゾンガスが供給される。オゾン発生器３８は、各種のものが採用できるが、例えば乾燥空気を原料として、無声放電によりオゾンを生成する形式のものが採用される。ここで、オゾン発生器３８からのオゾンガスは、オゾン反応塔３６の底部に配置した散気管などから散気される。また、ろ過処理水はオゾン反応塔３６の上方から供給され、下降流でオゾン反応塔３６を通過し、下部からオゾン処理水が得られる。また、オゾン反応塔の頂部の排ガスは、排オゾン処理装置４０に導入され、ここで無害化されて大気に排出される。
【００２６】
オゾン反応塔３６からのオゾン処理水は、調整槽４２に一旦貯留された後、冷却塔１０に冷却用水として供給される。なお、冷却塔１０からは、使用の継続により濃縮されたブロー排水が排出される。
【００２７】
ここで、本実施形態ではこの冷却用水は、火力発電所の排熱回収ボイラ５０の冷却用水として用いている。発電所では、大量の冷却用水が必要であり、本実施形態のような下水二次処理水の利用により、水道水などの使用量を大きく低減することができる。特に、発電所および下水処理場は、海や河川沿いに建設されることが多く、両者が比較的近い場所にある場合が多い。従って、下水処理場の二次処理水を発電所の冷却用水として使用することが非常に効率的である。
【００２８】
このように、本実施形態では、ろ過処理工程を有しており、このろ過処理によって、下水二次処理水中のＳＳが除去される。このため、冷却用水に利用した場合において冷却塔充填材の閉塞などを防止できる。特に、ろ過処理はオゾン処理の前段に配置されている。ＳＳが存在した状態でオゾン処理を行うとオゾンがＳＳの酸化に消費されてしまい、下水処理水中の溶解性有機物を酸化分解するために必要なオゾン注入量が増加してしまう。本実施形態では、ろ過処理の後にオゾン処理を行うようにしたため、効率的なオゾンの利用が図れる。
【００２９】
また、本実施形態では、ろ過処理として繊維ろ過器３２を採用している。下水二次処理水のＳＳは、その粒径が大小さまざまに分布している。このような場合に繊維ろ過器３２は、単位断面積当たりのＳＳ捕捉量やろ過速度において砂ろ過器などに比べ、各段に優れた性能を発揮することが知られている。すなわち、ろ過速度を５０ｍ／ｈ程度と砂ろ過器に比べ大きくでき、かつＳＳの除去率としてはほぼ同等のものが得られる。
【００３０】
また、オゾン処理においては、色度の除去、有機物の除去と、生物代謝物などを効果的に低分子化することができる。これら物質はスケール成分として取り込まれやすい物質である。オゾン処理により、これらを低分子化して、スケール原因物質でなくすることができ、冷却用水としての適性を向上させることができる。
【００３１】
さらに、オゾン処理は、酸化処理の一種ではあるが、反応終了後でも塩濃度を増加させることがない。例えば、塩素ガスや次亜塩素酸ソーダ等による酸化処理では、反応終了後に塩濃度を増加させてしまう欠点がある。従って、このような処理を行った水を冷却用水に利用した場合、冷却塔１０の各所において、腐食が進行しやすい。オゾン処理によって、このような弊害の発生を防止することができる。
【００３２】
ここで、オゾン処理におけるオゾン添加濃度は、３〜５０ｍｇ／Ｌの範囲内であることが適当である。すなわち、オゾン添加量が３ｍｇ／Ｌ以下ではその効果をほとんど確認することができず、５０ｍｇ／Ｌ以上では過剰添加になり、必要なコストが増大するだけでなく、排ガス中のオゾン濃度が増加し、通常の排オゾン処理設備では処理が難しくなるという問題が発生する。
【００３３】
なお、オゾン注入率０ｍｇ／Ｌ（オゾン添加なし）で、色度２２度の原水を処理した時、処理水の色度は２２度と変化がなかった。また、オゾン注入率３ｍｇ／Ｌで色度２２度の原水を処理したとき、処理水の色度は１５度になった。そして、オゾン注入率５ｍｇ／Ｌで色度１６度の原水を処理したとき、処理水の色度は２度になった。
【００３４】
【実施例】
濃縮ブロー水のＣＯＤ低減試験を行った。その結果について説明する。濃縮ブロー水としては、ＣＯＤ５０ｍｇ／Ｌのものを採用し、これについて処理実験を行った。なお、本試験は、下水二次処理水を繊維ろ過＋オゾン処理した水を冷却塔において冷却用水として循環使用し、排出される濃縮ブロー水を採水して行ったものである。なお、目標の処理水ＣＯＤは２０ｍｇ／Ｌに設定した。
【００３５】
実験は、
（ｉ）無機凝集剤種の選定と注入率の選定
（ｉｉ）凝集時のｐＨの選定
（ｉｉｉ）凝集と付帯手法を組み合わせた手法の選定
を実験確認項目として行った。
【００３６】
（ｉ）無機凝集剤種の選定と注入率の選定
本試験は、図１の装置に対応する処理をジャーテスタを用いて行い、無機凝集剤にアルミ系凝集剤のＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム：Ａｌ２Ｏ３１０％溶液）および鉄系凝集剤として塩化第二鉄（塩化第二鉄３８％溶液）を用いて処理水ＣＯＤを比較した。また、高分子凝集剤は、中アニオン性高分子凝集剤１．０ｍｇ／Ｌ（一定）を添加した。また、ｐＨは、６．５（一定）とした。原水ＣＯＤは５０ｍｇ／Ｌであった。なお、ＣＯＤは過マンガン酸カリウムＣＯＤである。
【００３７】
結果を表１に示す。無機凝集剤にＰＡＣを使用した場合、５００ｍｇ／Ｌの注入率では、ＣＯＤを目標の２０ｍｇ／Ｌ以下にすることは不可能であったが、塩化第二鉄を使用した場合は、５００ｍｇ／Ｌの注入率でＣＯＤ１８．７ｍｇ／Ｌとなり、目標の２０ｍｇ／Ｌ以下に処理することができた。なお、１ｍ３当たりの単価は、塩化第二鉄がＰＡＣの１／２以下であり、塩化第二鉄の方がＰＡＣに対し遙かに優っていることが分かる。
【表１】
2004081939.tif 000003
【００３８】
この結果より、ＰＡＣよりも塩化第二鉄の方が濃縮ブロー水のＣＯＤ低減に効果的であることが確認された。
【００３９】
（ｉｉ）凝集時のｐＨの選定
本試験は、無機凝集剤に塩化第二鉄を用いて行った。高分子凝集剤は、上述の（ｉ）と同じとした。また、無機凝集剤の注入量は５００ｍｇ／Ｌ（一定）、高分子凝集剤の注入量は１．０ｍｇ／Ｌ（一定）とし、ｐＨを４〜９まで６段階で変更した。
【００４０】
結果を表２に示した。この結果から、ｐＨは中性（ｐＨ７）より、酸性側（４〜６）に調整し、酸性凝集沈殿を行った方が、明らかに処理性能が向上することが確認された。中でも、ｐＨ５．０の条件が最も良好であった。一方、アルカリ側（８〜９）に調整した場合には、処理性能は悪化した。
【表２】
2004081939.tif 000004
【００４１】
なお、ｐＨ４以下の条件では装置、容器の腐食が激しく、実用的でないため実験は行わなかった。
【００４２】
（ｉｉｉ）凝集と付帯手法を組み合わせた手法の選定
本試験は、上記（ｉ）、（ｉｉ）の試験で行った試験結果から得られた最適条件である、無機凝集剤は塩化第二鉄、凝集時ｐＨは５．０、高分子凝集剤は中アニオン性高分子凝集剤という条件で、粉末活性炭の注入を組み合わせた手法によって行った。
【００４３】
粉末活性炭の注入方法は、水に分散させたスラリー状とした。また、活性炭の注入率は、５〜６００ｍｇ／Ｌの範囲で変化させた。なお、活性炭を注入し混合接触させた後、凝集を行った。
【００４４】
結果を表３に示す。
【表３】
2004081939.tif 000005
【００４５】
なお、この試験の際の原水ＣＯＤは４８．５ｍｇ／Ｌであった。これより、処理水ＣＯＤが目標となる２０ｍｇ／Ｌに近づいたときには、活性炭を注入することで、ＣＯＤを確実に２０ｍｇ／Ｌ以下にできる。
【００４６】
なお、高分子凝集剤については、弱アニオン性、中アニオン性のものについても別途試験を行い、上述した中アニオン性の高分子凝集剤が最適であることを確認している。
【００４７】
また、鉄系の無機凝集剤としては、ポリ硫酸第二鉄も利用可能であり、塩化第二鉄と同様に効果的な凝集が行えることが確認されている。
【００４８】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、鉄系の無機凝集剤を用い、ｐＨを４〜６に設定することで効果的な処理が行える。特に、生物処理水を冷却用水として使用している場合、スケール発生がしやすく分散剤などの必要添加量も増え、濃縮ブロー水の凝集が難しいが、本発明の方法により効果的な処理が行える。
【００４９】
また、前記凝集分離処理の際に、粉末活性炭を適宜注入することで、更なるＣＯＤ低減を行うことが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る濃縮ブロー水処理システムの構成を示す図である。
【図２】他の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図３】冷却塔に供給する冷却水を生成する処理について説明する図である。
【符号の説明】
１０　冷却塔、１２　調整槽、１４　混和槽、１６　凝集槽、１８　沈殿槽、２０　活性炭注入設備、２２　無機凝集剤注入設備、２４　ｐＨ調整剤注入設備、２６　高分子凝集剤注入設備、２８　調整槽。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004081939.tif 000008