(57)【要約】【課題】塗料排水等のような各種顔料、染料、有機樹脂、架橋剤、有機溶剤、界面活性剤、油脂、及びその他の有機成分を含み、固形成分、易分解性成分、難分解性成分、あるいは疎水性有機物や親水性有機物など含有される排水を効率的に且つ十分に分解し得る有機物含有廃水の処理装置及び処理方法を提供することにある。【解決手段】塗料含有廃水を凝集処理して一次処理水を取り出す凝集処理装置１と、上記一次処理水を活性汚泥処理して二次処理水を取り出す活性汚泥処理装置２と、上記二次処理水を促進酸化処理して三次処理水を取り出す促進酸化処理装置３と、を具備することを特徴とする。【選択図】  図１
2007029825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物含有廃水を電解処理及び／又は凝集処理して一次処理水を取り出す電解処理装置及び／又は凝集処理装置と、
上記一次処理水を活性汚泥処理して二次処理水を取り出す活性汚泥処理装置と、
上記二次処理水を促進酸化処理して三次処理水を取り出す促進酸化処理装置と、
を具備することを特徴とする廃水処理装置。
【請求項２】
上記有機物含有廃水が塗料含有廃水である、請求項１記載の廃水処理装置。
【請求項３】
三次処理水を生物処理するための生物処理装置をさらに有する、請求項１又は２記載の廃水処理装置。
【請求項４】
有機物含有廃水を電解処理装置及び／又は凝集処理装置内に導入して、電解処理及び／又は凝集処理を施すことにより一次処理水を取り出す第１ステップと、
上記一次処理水を活性汚泥処理装置内に導入して、装置内の活性汚泥混合液を固液分離する活性汚泥処理を施すことにより二次処理水を取り出す第２ステップと、
上記二次処理水を促進酸化処理装置内に導入して、促進酸化処理を施すことにより三次処理水を取り出す第３ステップと、
を有することを特徴とする廃水処理方法。
【請求項５】
上記有機物含有廃水が塗料含有廃水である、請求項４記載の廃水処理方法。
【請求項６】
上記三次処理水に、更に生物処理を施す第４ステップを有する、請求項４又は５記載の廃水処理方法。
【請求項７】
上記生物処理として活性汚泥処理及び／又は生物活性炭処理を用いる、請求項６記載の廃水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機物含有廃水の廃水処理装置及びこの装置を用いた廃水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、塗料工場から排出される塗料排水などの工業排水、農業排水など有機物を多く含む排水は、凝集分離（浮上または沈殿）処理或いは限外濾過等の物理的処理を行った後、活性汚泥法により好気下で生物処理されるのが一般的である。
例えば、塗装廃水処理では、凝集処理にてＳＳ成分を除去した後、生物処理を行う処理方法が一般的に採用されている（下記特許文献１参照）。
また、塗装廃水を生物処理した後、凝集剤を添加して凝集沈殿処理を行なって、発生するスラッジの量を低減する処理方法が提案されている（下記特許文献２参照）。
【０００３】
一方で、このような多量の難分解性物質を含む排水の処理に、生物処理のみでなくオゾン分解法、フエントン法、ＵＶ照射法などの物理・化学的処理法を用いる方法も数多く提案されてきた。例えば、光酸化触媒の存在下で紫外線及び／又は可視光線を照射して、有機物を含有する排水を酸化分解する処理方法が開示されている（下記特許文献３参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−５５１７２号公報
【０００５】
【特許文献２】特開２００３−３９０７８号公報
【０００６】
【特許文献３】特開平８−１５５３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１、２に示されているように通常の活性汚泥法では、微生物が有機物を分解する能力に限界があり、この手法で難分解性の有機物、例えば窒素を含む水溶性有機物質はそのまま処理水中に残存したり、或いは、処理できたとしても非常に長時間に亘って処理をする必要がある等の問題があった。
【０００８】
特に、水性塗料廃水の場合、塗装廃水中に水に溶解する成分が多量に含まれるため、凝集沈殿などの物理化学処理後の一次処理水の有機物濃度が油性塗料の時と比べると高濃度となる。このため、物理化学処理後に行われる従来の生物処理において高負荷となり、完全に有機物が処理しきれなくなるという問題点が生じる。また、水性塗料中に含まれる生物難分解性の有機物は処理しきれず、残存してしまうという問題点も生じる。
【０００９】
また、特許文献２では、ＳＳ成分を分離除去することが主目的であり、ＢＯＤやＣＯＤは半減するものの、その濃度は１００００〜１５０００ｍｇ／Ｌとまだ高濃度であり、生物処理にかかる負荷は低減されていない。加えて、この方法においても生物難分解性の物質は除去できないという問題点は残る。
【００１０】
更に、特許文献３では、上述の如く、光酸化触媒の存在下で紫外線及び／又は可視光線を照射して有機物を含有する排水を酸化分解する処理方法が開示されているが、これらの方法では汚染物質を十分に分解することが困難であったり、例え分解できたとしても処理に多大な時間と費用がかったりする場合が多い。塗料排水を例に取ると、排水中には各種顔料、染料、有機樹脂、架橋剤、有機溶剤、界面活性剤、油脂、及びその他の有機成分が含まれるが、その組成や含有量については排水の種類や発生源となる工場、あるいは発生する時間帯によっても変動し、一定ではない。
【００１１】
加えて、これらの成分は水への溶解性や物理・化学的分解性、生物による分解性なども互いに大きく異なることが上述の排水の特徴であり、電解処理や凝集処理、オゾン分解法、フエントン法、ＵＶ照射法などの物理・化学的処理法、あるいは活性汚泥法などの通常の手法では十分に分解されていない有機物質が処理水中に残存してしまい、処理法として有効とはいえない場合が多い。
【００１２】
このように、塗料排水等のような各種顔料、染料、有機樹脂、架橋剤、有機溶剤、界面活性剤、油脂、及びその他の有機成分を含み、固形成分、易分解性成分、難分解性成分、あるいは疎水性有機物や親水性有機物など含有される有機物組成が複雑な排水の処理方法として適切な処理方法が確立されていなかった。
【００１３】
本発明の目的は、こうした排水中に含まれる各種有機物を効率的に且つ十分に分解し得る有機物含有廃水の処理装置及び処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述の課題を解決する方法として、先ず有機物含有廃水を電解処理装置及び／又は凝集処理装置によって一次処理を行った後、活性汚泥処理装置を用いて二次処理し、その後促進酸化処理装置にて難分解性の処理を行うことにより、各種有機物を含有する廃水を効率よく処理し得ることを見いだしたものである。具体的には、以下の通りである。
【００１５】
即ち、本発明のうち請求項１記載の発明は、有機物含有廃水を電解処理及び／又は凝集処理して一次処理水を取り出す電解処理装置及び／又は凝集処理装置と、上記一次処理水を活性汚泥処理して二次処理水を取り出す活性汚泥処理装置と、上記二次処理水を促進酸化処理して三次処理水を取り出す促進酸化処理装置と、を具備することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のうち請求項４記載の発明は、有機物含有廃水を電解処理装置及び／又は凝集処理装置内に導入して、電解処理及び／又は凝集処理を施すことにより一次処理水を取り出す第１ステップと、上記一次処理水を活性汚泥処理装置内に導入して、装置内の活性汚泥混合液を固液分離する活性汚泥処理を施すことにより二次処理水を取り出す第２ステップと、上記二次処理水を促進酸化処理装置内に導入して、促進酸化処理を施すことにより三次処理水を取り出す第３ステップと、を有することを特徴とする。
【００１７】
ここで、上記有機物含有廃水とは、工場や事業所から排出される工業排水、農業排水、生活廃水などであり、特に塗料廃水を含む場合が挙げられる。該塗料廃水としては、例えば自動車や各種工業製品などの塗装ライン、板金工場における塗装ブース水、塗料製造工場などから出る塗料成分を含んだ排水や、各種工場における洗浄水などが挙げられる。例えば、自動車の塗装ラインの廃水の一例を挙げると、沈殿物が１〜１００ｇ／Ｌ、ＣＯＤＭｎが１０００〜１００００ｍｇ／Ｌ、ＴＯＣが１０００〜１５０００ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤが１０００〜５０００ｍｇ／Ｌ、及び有機溶剤が１〜１００００ｍｇ／Ｌ程度であった。尚、上記ＣＯＤＭｎは化学的酸素要求量を、上記ＴＯＣは全有機炭素量を、上記ＢＯＤは生化学的酸素要求量を意味する。
【００１８】
（電解処理装置、凝集処理装置における作用効果）
上記有機物含有廃水は樹脂や顔料、硬化剤などの固形分を多く含むため、請求項１及び請求項４記載の発明では、まず凝集剤を添加して固形分を凝集沈殿分離させる凝集処理や、固形分を分離して固形分を除去する電解処理が行なわれる。これにより、ＴＯＣが１００００〜１５０００ｍｇ／Ｌから５０００〜１００００ｍｇ／Ｌに減じた一次処埋水を得ることができる。
【００１９】
上記凝集沈殿分離で使用する凝集剤としては、例えば、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、塩化第二鉄等に代表される無機系凝集剤、界面活性剤等の低分子凝集剤、アニオン性、弱アニオン性、ノニオン性又はカチオン性の高分子凝集剤などを挙げることができ、排水の種類に応じてこれらを単独で、あるいは複数種を組み合わせて用いることができる。
【００２０】
また、上記電解処理は、供給された廃水に電解質を投入、溶解し、その水槽内に複数の電極を適当な間隔で配置して電極間に通電し、水の電気分解を行うものであり、この水の電気分解によって生じた酸素と水素の微細な気泡を用いて、排水中の顔料や樹脂等を吸着させ、気泡の浮力でそれらの物質を廃水表面に集める方法である。この方法は、上記凝集処理と組み合わせても効果がある。尚、上記電極としてはアルミニウム製の電極を、上記電解質としては硝酸ナトリウム、塩化ナトリウムなどを使用するのが好適である。
【００２１】
（活性汚泥処理装置における作用効果）
上記凝集処理装置を用いて凝集剤による処理を行なったり、上記電解処理装置を用いて電解処理を行ったりした後も、親水性の有機溶剤や一部の樹脂、硬化剤等は排水中に残存する。このため、本発明では、上記処理に続く二次処理として、一次処理水を活性汚泥処理装置内に導入して活性汚泥処理を行い、固液分離により、二次処理水を得る。この際、上述の凝集処理及び／又は電解処理において予め固形分が除去されているため、活性汚泥処理においては効率的に生物処理を進行させることができる。尚、上記固液分離の手段としては、重力沈降や、膜による分離（膜分離活性汚泥法）などが考えられる。
【００２２】
上記二次処埋水は、有機物含有廃水中に含まれる生物易分解性の有機物がほぼ全量除去されるが、難分解性有機物が残存するため、ＢＯＤが５〜１０ｍｇ／Ｌ、ＴＯＣが３００〜１０００ｍｇ／Ｌ、ＣＯＤＭｎが３００〜１０００ｍｇ／Ｌ程度の処理水質（二次処理水の水質）となる。
【００２３】
（促進酸化処理装置における作用効果）
上記の如く、活性汚泥処理にて得られる二次処埋水は、難分解性有機物が残存している。そこで本発明では、活性汚泥処理装置からの二次処埋水を促進酸化処理装置に導入し、生物処理で処理できない難分解性の有機物を分解処理する。
【００２４】
促進酸化処理は、主として、オゾン、過酸化水素、紫外線の各酸化剤を組み合わせた方法があり、これらの酸化剤を２種類もしくは３種類組み合わせて採用するのが望ましい。また、塗料廃水のように種々の成分を含有し、固形分も多々含まれる廃水を促進酸化処理する場合には効率が大きく低下するが、本発明では、一次処理および二次処理にて、固形分および生物易分解性の有機物を除去した後の処理水を促進酸化に供するため、その性状は安定し効率的に促進酸化処理を行うことができる。
【００２５】
請求項２記載の発明は請求項１記載の発明において、上記有機物含有廃水が塗料含有廃水であることを特徴とする。
請求項５記載の発明は請求項４記載の発明において、上記有機物含有廃水が塗料含有廃水であることを特徴とする。
有機物含有廃水の中でも塗料含有廃水は、上述の如く種々の成分を含有し、且つ固形分も多々含まれるため、処理が困難であるが、本発明を用いれば、容易且つ迅速に塗料含有廃水を効率的且つ十分に処理することができる。
【００２６】
請求項３記載の発明は請求項１又は２記載の発明において、三次処理水を生物処理するための生物処理装置をさらに有することを特徴とする。
また、請求項６記載の発明は請求項４又は５記載の発明において、上記三次処理水を、更に生物処理する第４ステップを有することを特徴とする。
【００２７】
一般的にオゾンを利用した酸化処理では、オゾンの添加量の増加に伴って生物難分解性有機物が一部生物易分解性有機物に転換され、一旦ＢＯＤが増加し、その後低下する現象が見られることが知られている。本発明における有機物含有廃水でも、ＴＯＣが酸化剤の注入に伴って減少するのに対し、ＢＯＤは１００ｍｇ／Ｌ以上に上昇することがある。
【００２８】
請求項３及び請求項６に記載の発明では、このような現象に対応するものであり、促進酸化処理の後に生物処理を具備することで、生成した生物易分解性の有機物を、生物処理にて確実に除去するものである。
【００２９】
請求項７記載の発明は請求項６記載の発明において、上記生物処理として、活性汚泥処理及び／又は生物活性炭処理を用いることを特徴とする。
生物処理としては、上記活性汚泥処理や生物活性炭処理などが考えられるが、本発明はこれらに限定するものではない。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の処理装置及び処理方法によれば、廃水中に含まれる有機物を効率的に且つ十分に処理することができる。特に、塗料廃水のように多種の有機成分を高濃度で含有する廃水に適用した場合には、一次処理で固形分、疎水性有機物などを除去し、二次処理で易分解性の有機物質を分解しながら大量に発生する汚泥を除去し、次いで三次処理で難分解性有機物質を処理することができるので、廃水中に含まれるほとんどの有機物を高度に非常に効率良く連続処理を行うことが可能となるといった優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図１及び図２に基づいて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の最良の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能なものである。尚、図１は本発明の最良の形態１を示すフロー図であり、図２は、本発明の別の最良の形態２を示すフロー図である。
【００３２】
（最良の形態１）
最良の形態１にかかる廃水処理装置は、図１に示すように、凝集剤を添加して固形分を除去する凝集沈殿槽を備えた凝集沈殿処理装置１と、この凝集沈殿処理装置１からの一次処理水を活性汚泥処理する活性汚泥処理装置２と、この活性汚泥処理装置２からの二次処理水を促進酸化処理する促進酸化処理槽を備えた促進酸化処理装置３とを有している。尚、図１中、４は有機物含有廃水を凝集沈殿処理装置１に供給するための移送ポンプ、５は曝気ブロア、７は活性汚泥処理装置２からの二次処理水を促進酸化処理装置３に供給するための移送ポンプ、８は過酸化水素供給装置、９はオゾン発生装置である。
【００３３】
上記廃水処理装置を用いた有機物含有廃水の処理は、以下のようにして行われる。
先ず、有機物含有排水は、移送ポンプ４によって凝集沈殿処理装置１に供給され、ここで凝集剤を添加することによりにより固形分が除去される（第１ステップ）。
次に、凝集沈殿した上澄み液（一次処理水）は、活性汚泥処理装置２に供給されて活性汚泥処理に供される。具体的には、曝気ブロア５で曝気されて、沈殿槽６にて重力沈降することにより、処理が実行される（第２ステップ）。
【００３４】
最後に、活性汚泥処理装置２からの処理液（二次処理水）は、移送ポンプ７によって促進酸化処理装置３に供給される。ここではオゾン発生装置８及び過酸化水素供給装置７により酸化剤が供給され、促進酸化処理が行われ、最終処理水を得る（第３ステップ）。
【００３５】
（最良の形態２）
最良の形態２にかかる廃水処理装置は、図２に示すように、電解処理によって析出、浮上する固形分を除去する電解処理装置１１と、この電解処理装置１１からの一次処理水を活性汚泥処理する膜分離活性汚泥処理装置１２と、この膜分離活性汚泥処理装置１２からの二次処理水を促進酸化処理する促進酸化処理装置１３と、促進酸化処理装置１３からの排水に酸素を供給する酸素供給装置１４と、生物処理を行なう生物活性炭塔１５とを有している。
【００３６】
尚、図２中、１６は有機物含有廃水を電解処理装置１１に供給するための移送ポンプ、１７は電極、１８は電解処理装置１１からの一次処理水を膜分離活性汚泥処理装置１２に供給するための移送ポンプ、１９は浸漬膜分離装置、２０は曝気ブロワ、２１は膜分離活性汚泥処理装置１２からの二次処理水を促進酸化処理装置１３に供給するための移送ポンプ、２２は過酸化水素供給装置、２３はオゾン発生装置、２４は生物活性炭用曝気ブロア、２５は酸素供給装置１４と生物活性炭塔１５との間で処理水を循環させるための循環ポンプである。
【００３７】
上記廃水処理装置を用いた有機物含有廃水の処理は、以下のようにして行われる。
先ず、有機物含有排水は、移送ポンプ１６によって電解処理装置１１に供給され、当該電解処理装置１１で電解処理されることによって析出、浮上する固形分が除去される。
次に、電解処理された一次処理水は、移送ポンプ１８によって、上部から膜分離活性汚泥処理装置１２に供給され活性汚泥処理に供される。膜分離活性汚泥処理装置１２内には上記浸漬膜分離装置１９が設置され、移送ポンプ２１によって減圧吸引されることにより、膜分離活性汚泥処理装置１２内の活性汚泥は、汚泥と処埋水とに固液分離される。ここで、膜分離活性汚泥処理装置１２内では、浸漬膜分離装置１９の下部に配置された曝気ブロワ２０からの空気によって曝気処理を行う。これにより、活性汚泥に酸素供給ができると共に、浸漬膜分離装置１５における膜表面の洗浄が確保される。尚、浸漬膜分離装置１５に用いる浸漬膜としては、各種有機膜或いはセラミック等の無機膜を用いることができる。また、膜分離活性汚泥処理装置１２には図示しない汚泥引き抜き装置が設けられており、この汚泥引き抜き装置により増加した活性汚泥は随時系外に排出されることになる。
【００３８】
膜分離活性汚泥処理された二次処理水は、移送ポンプ２１により促進酸化処理装置１３に送られる。この促進酸化処理装置１３では、オゾン発生装置２２及び過酸化水素供給装置１２により酸化剤が供給され、促進酸化処理が行われることになる。
【００３９】
促進酸化処理された処理水は、酸素供給装置１４を経由して生物活性炭塔１５に送られる。生物活性炭塔１５には活性炭２６が充填されており、ここに微生物が付着している。また、酸素供給装置４と生物活性炭塔５とは循環ポンプ２５によって循環される構成であり、処理水は常に活性炭１６と接触するので生物処理がなされる。上記生物活性炭塔５より流出する処理水が最終処理水である。
〔その他の事項〕
（１）上記最良の形態１，２では、第１ステップにおいて、電解処理又は凝集処理を施すことにより一次処理水を取り出しているが、このような方法に限定するものではなく、電解処理と凝集処理とを共に施すことにより一次処理水を取り出しても良いことは勿論である。
（２）上記最良の形態２では、促進酸化処理の後段に実施される生物処理として生物活性炭処理を用いたが、このような処理に限定するものではなく、活性汚泥処理でも良く、更に生物活性炭処理と活性汚泥処理とを共に用いても良いことは勿論である。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
（実施例１）
塗装ラインの廃水に対して、電解処理と膜分離活性汚泥処理と促進酸化処理とを行った。
先ず、電解処理ではアルミ電極を備えた電解処理装置を用い、５Ｖで６０分間電解処理し、析出・浮上した固形分を除去した。
【００４１】
次に、膜分離活性汚泥処理は、以下の条件で運転した。
・ＭＬＳＳ  １８０００ｍｇ／Ｌ
・ＢＯＤ汚泥負荷  ０．１３ｋｇ／ｋｇ／日
・滞留時間  ４日
【００４２】
最後に、促進酸化処理は、以下の条件で運転した。
・オゾン添加率  １８００ｍｇ／Ｌ
・過酸化水素添加率  １００ｍｇ／Ｌ
上記の条件で処理したときの水質を表１に示す。
【００４３】
【表１】
2007029825.tif 000003
【００４４】
上記表１から明らかなように、電解処理によりＳＳを大きく減少でき、廃水中の固形分をおおかた除去できていることが認められる。また、ＴＯＣとＣＯＤＭｎとが１／２〜１／３に減少しており、疎水性の有機物が除去できていることも認められる。
また、膜分離処理によりＢＯＤを９９％除去でき、且つ、ＣＯＤＭｎとＴＯＣとを９０％以上除去できており、ここで易分解性の有機物が除去できていることが認められる。
【００４５】
更に、促進酸化処理により、残存したＴＯＣとＣＯＤＭｎとがそれぞれ６５ｍｇ／Ｌ、１５ｍｇ／Ｌまで減少しており、生物処理で分解しきれなかった有機物が促進酸化処理にて分解されていることが認められる。
【００４６】
（実施例２）
膜分離活性汚泥処理までは、上記実施例１と同様にして行った。
そして、膜分離処理水を回分処理にて促進酸化処理した時のオゾン消費量とＢＯＤ、及び、オゾン消費量とＣＯＤＭｎとの関係を調べたので、それらの結果を、それぞれ、図３及び図４に示す。
【００４７】
図３から明らかなように、ＣＯＤＭｎはオゾン消費量の増加に伴って値が低減することが認められる。一方、図４から明らかなように、ＢＯＤは促進酸化処理前に８．４ｍｇ／Ｌであったものが、オゾン消費量１０００ｍｇ／Ｌの時に最大１９０ｍｇ／Ｌまで増加し、その後、オゾン消費量の増加に伴って低減していることが認められる。これらのことから、促進酸化処理の後段に生物処理装置を設置することで、促進酸化処理におけるオゾン消費量を低減できることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、有機物含有廃水の廃水処理に適用でき、特に、塗料含有廃水の廃水処理に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の最良の形態１にかかる廃水処理装置のフロー図である。
【図２】本発明の最良の形態２にかかる廃水処理装置のフロー図である。
【図３】ＣＯＤＭｎ量とオゾン消費量との関係を示すグラフである。
【図４】ＢＯＤ量とオゾン消費量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５０】
１  凝集沈殿処理装置
２  活性汚泥処理装置
３  促進酸化処理装置
１１  電解処理装置
１２  膜分離活性汚泥処理装置
１３  促進酸化処理装置
１４  酸素供給装置
１５  生物活性炭塔
【図１】
2007029825.tif 000004
【図２】
2007029825.tif 000005
【図３】
2007029825.tif 000006
【図４】
2007029825.tif 000007