(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚水中のアルカリ土類金属および重金属の少なくともいずれか一方を凝集剤の添加に基づく凝集沈殿により分離する第１凝集分離手段と、
この第１凝集分離手段からの第１凝集分離処理水に対して微生物による生物学的処理を行う生物処理手段と、
この生物処理手段からの生物処理水中の膜分離対象物を無機凝集剤の添加により酸性領域で凝集させて膜ろ過により分離する第２凝集分離手段と、
この第２凝集分離手段からの第２凝集分離処理水に対して酸化処理を行う酸化手段と、
この酸化手段からの酸化処理水に対して吸着処理を行う吸着手段と、
この吸着手段からの吸着処理水に対して脱塩処理を行う脱塩手段と、
この脱塩手段からの塩類濃縮水から固形塩を取り出す乾燥手段とを具備し、
前記乾燥手段は、沸点上昇を操作することにより塩類以外の再利用に不必要な不純な物質を除去する真空蒸発装置を利用して乾燥処理を行う
ことを特徴とする汚水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、適切な高度処理ができる汚水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般廃棄物埋立処理場や産業廃棄物埋立処理場の浸出水である汚水を放流先の公共用水域が汚染されないよう浄化処理する処理施設として、例えば図４に示す汚水処理装置が知られている。
【０００３】
この汚水処理装置は、汚水の水量および水質の調整・均一化を図る前処理設備１と、前処理後の汚水中のカルシウムおよびマンガン等を凝集剤の添加に基づく凝集沈殿により分離するカルシウム除去設備２と、このカルシウム除去設備２からの凝集分離処理水に対して生物学的処理を行い、その処理後に微生物等の懸濁質を膜分離する膜分離装置付生物処理設備３とを具備している。
【０００４】
また、この汚水処理装置は、膜分離装置付生物処理設備３からの生物処理水に対して酸化処理を行う酸化設備である紫外線・オゾン併用型ダイオキシン除去設備４と、この紫外線・オゾン併用型ダイオキシン除去設備４からの酸化処理水に対して吸着処理を行う吸着設備である活性炭吸着塔５とを具備している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図４に示す従来の汚水処理装置の構成では、例えば凝集沈殿操作により分離除去されなかったＣＯＤ物質および生物難分解性のＣＯＤ物質が、紫外線・オゾン併用型ダイオキシン除去設備４に導入されるため、この紫外線・オゾン併用型ダイオキシン除去設備４におけるダイオキシン類の除去には限界があり、よって汚水に対して適切な高度処理ができないおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、汚水に対して適切な高度処理ができる汚水処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の汚水処理装置は、汚水中のアルカリ土類金属および重金属の少なくともいずれか一方を凝集剤の添加に基づく凝集沈殿により分離する第１凝集分離手段と、この第１凝集分離手段からの第１凝集分離処理水に対して微生物による生物学的処理を行う生物処理手段と、この生物処理手段からの生物処理水中の膜分離対象物を無機凝集剤の添加により酸性領域で凝集させて膜ろ過により分離する第２凝集分離手段と、この第２凝集分離手段からの第２凝集分離処理水に対して酸化処理を行う酸化手段と、この酸化手段からの酸化処理水に対して吸着処理を行う吸着手段と、この吸着手段からの吸着処理水に対して脱塩処理を行う脱塩手段と、この脱塩手段からの塩類濃縮水から固形塩を取り出す乾燥手段とを具備し、前記乾燥手段は、沸点上昇を操作することにより塩類以外の再利用に不必要な不純な物質を除去する真空蒸発装置を利用して乾燥処理を行うものである。
【０００８】
そして、汚水を第１凝集分離手段、生物処理手段、第２凝集分離手段、酸化手段、吸着手段および脱塩手段にて処理することにより、従来の汚水処理装置に比べて汚水に対して適切な高度処理が可能となる。また、乾燥手段によって脱塩手段からの塩類濃縮水から固形塩を効率的に取り出すことが可能となる。さらに、乾燥手段が沸点上昇を操作することにより塩類以外の再利用に不必要な不純な物質を除去する真空蒸発装置を利用して乾燥処理を行うため、再利用可能な固形塩を適切に精製可能である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の汚水処理装置の一実施の形態の構成を図面を参照して説明する。
【００１０】
図１において、10は汚水処理装置で、この汚水処理装置10は、有機物（ＢＯＤ物質、ＣＯＤ物質等）、窒素、アルカリ土類金属（カルシウム等）、重金属（マンガン等）およびダイオキシン類等を含んだ汚水、すなわち例えば一般廃棄物埋立処理場や産業廃棄物埋立処理場の浸出水を、放流先の公共用水域が汚染されないよう浄化処理する処理施設である。
【００１１】
この汚水処理装置10は、図１および図２に示すように、汚水の水量および水質の調製・均一化等の前処理を行う前処理手段である前処理設備11と、この前処理設備11の下流に隣接して配置され凝集沈殿分離処理を行う第１凝集分離手段である第１凝集分離設備12と、この第１凝集分離設備12の下流に隣接して配置され生物学的処理を行う生物処理手段である生物処理設備13と、この生物処理設備13の下流に隣接して配置され凝集膜ろ過分離処理を行う第２凝集分離手段である第２凝集分離設備14とを具備している。
【００１２】
また、この汚水処理装置10は、図１および図３に示すように、第２凝集分離設備14の下流に隣接して配置され過酸化水素、オゾンおよび紫外線の少なくともいずれか２つ、すなわち例えばオゾンおよび紫外線を用いて促進酸化処理を行う酸化手段である酸化設備15と、この酸化設備15の下流に隣接して配置され活性炭、キレート樹脂およびホウ素樹脂の少なくともいずれか１つ、すなわち例えば活性炭16aおよびキレート樹脂16bを用いて吸着処理を行う吸着手段である吸着設備16と、この吸着設備16の下流に隣接して配置され例えば電気透析法を利用して脱塩処理を行う塩類分離手段としての脱塩手段である脱塩設備17とを具備している。
【００１３】
さらに、この汚水処理装置10は、脱塩設備17の下流に隣接して配置され固形塩を取り出す乾燥手段である乾燥設備18と、脱塩設備17の下流に隣接して配置され処理済液である最終処理水を公共用水域に放流する放流手段である放流設備19とを具備している。
【００１４】
ここで、前処理設備11は、調整槽21と原水槽22とを備えている。そして、図示しない上流の取水設備から送られてきた汚水は、調整槽21と原水槽22とに順次導入されて水量および水質の調製・均一化が図られた後、前処理水23として第１凝集分離設備12に送られる。
【００１５】
第１凝集分離設備12は、前処理水23中のカルシウム等のアルカリ土類金属およびマンガン等の重金属の少なくともいずれか一方と炭酸塩31とを反応させる反応槽32と、この反応槽32からの炭酸化物を無機凝集剤33の添加により凝集させる第１凝集槽34と、この第１凝集槽34からの凝集物を高分子凝集剤35の添加によりフロック化させる第１フロック形成槽37と、この第１フロック形成槽37からの粗大化したフロックを沈殿により分離する沈殿槽38と、この沈殿槽38からの上澄水を塩酸39の添加により中和させる第１中和槽40とを備えている。
【００１６】
そして、原水槽22から送られてきた前処理水23は、反応槽32に導入されて炭酸ソーダ等の炭酸塩31が添加され、これにより前処理水23中のカルシウム等が炭酸カルシウム等となる。そして、反応槽32内の混合液は、第１凝集槽34と第１フロック形成槽37とに順次導入されて塩化第二鉄等の無機凝集剤33と高分子凝集剤35とがそれぞれ添加され、これにより炭酸カルシウムおよびマンガン等が凝集して粗大化したフロックとなる。
【００１７】
そして、第１フロック形成槽37内の混合液は沈殿槽38に導入され、この混合液中のフロックが沈殿槽38内において重力沈降により沈降分離される。沈殿槽38内の上澄水は、第１中和槽40に導入されて中和された後、第１凝集分離処理水41として生物処理設備13に送られる。なお、反応槽32および第１凝集槽34には苛性ソーダ等のアルカリ剤であるｐＨ調整剤42が供給される。
【００１８】
生物処理設備13は、第１嫌気槽51、第１好気槽52と、循環槽53と、第２嫌気槽54、第２好気槽55とを備えている。すなわち、この生物処理設備13は、少なくとも１対、すなわち例えば複数対である２対をなす嫌気槽51，54および好気槽52，55と、循環槽53とを備えている。
【００１９】
そして、第１中和槽40から送られてきた第１凝集分離処理水41は、第１嫌気槽51においてリン酸57およびメタノール58が添加され、第１好気槽52に順次導入され、循環槽53から第１嫌気槽51へ循環され、その間に、第１凝集分離処理水41中の窒素（Ｔ−Ｎ）およびＢＯＤ物質等の溶解性有機物質が微生物による生物学的処理により分解除去される。また、第１凝集分離処理水41は、後段の第２嫌気槽54においてメタノール58が添加され、第２好気槽55へ順次導入され、残存する窒素（Ｔ−Ｎ）およびＢＯＤ物質等の溶解性有機物質が微生物による生物学的処理により分解除去される。
【００２０】
このように２段階で生物学的に処理された第１凝集分離処理水41は、生物処理水59として第２凝集分離設備14に送られる。なお、第１好気槽52には苛性ソーダ等のアルカリ剤であるｐＨ調整剤56が供給される。また、第１好気槽52および第２好気槽55にはブロワ60により酸素が供給される。
【００２１】
第２凝集分離設備14は、生物処理水59中の膜分離対象物、すなわち例えば微生物等の懸濁質およびＣＯＤ物質等の生物難分解性有機物質を無機凝集剤61の添加により酸性領域で凝集させる第２凝集槽62と、この第２凝集槽62からの凝集物を緩やかに撹拌してフロック化させる第２フロック形成槽63と、この第２フロック形成槽63からのフロックを膜ろ過により分離する膜分離装置64と、第２フロック形成槽63および膜分離装置64間に位置する凝集膜原水槽65と、膜分離装置64の下流に位置する第２中和槽66とを備えている。
【００２２】
そして、第２好気槽55から送られてきた生物処理水（微生物を含む混合汚泥）59は、第２凝集槽62と第２フロック形成槽63とに順次導入されて塩化第二鉄等の無機凝集剤61が添加され、これにより生物処理水59中の微生物等の懸濁質およびＣＯＤ物質等の生物難分解性有機物質が酸性領域で凝集して粗大化したフロックとなる。
【００２３】
そして、第２フロック形成槽63内の混合液は凝集膜原水槽65に導入され、この混合液中のフロックは膜分離装置64内において膜ろ過により膜分離され、この分離されたフロックは凝集膜原水槽65に戻されてこの凝集膜原水槽65内に残留する。
【００２４】
一方、膜分離装置64の膜面を通過したろ過水67は、第２中和槽66に導入されて中和された後、第２凝集分離処理水68として酸化設備15に送られる。なお、第２凝集槽62および第２中和槽66には苛性ソーダ等のアルカリ剤であるｐＨ調整剤69が供給される。
【００２５】
酸化設備15は、ダイオキシン類原水槽71と、紫外線・オゾン併用型反応塔72とを備えており、紫外線・オゾン併用型反応塔72の内部には紫外線照射器73が設けられ、紫外線・オゾン併用型反応塔72の外部にはオゾン発生器74が設けられている。
【００２６】
そして、第２中和槽66から送られてきた第２凝集分離処理水68は、ダイオキシン類原水槽71に導入された後、紫外線・オゾン併用型反応塔72の下部に導入され、この紫外線・オゾン併用型反応塔72内を上昇する。
【００２７】
この紫外線・オゾン併用型反応塔72内の上昇の際に、第２凝集分離処理水68は、紫外線照射器73にて２５４ｎｍの紫外線が照射され、かつ、オゾン発生器74によって４０ｇ／ｍ3となるように供給される中濃度オゾンと接触する。これにより、この第２凝集分離処理水68中のダイオキシン類および残存するＣＯＤ物質等の生物難分解性有機物質（溶解性有機性汚濁物質）が分解除去される。
【００２８】
このとき、酸化設備15により上流の第２凝集分離設備14において、無機凝集剤61の添加に基づく凝集膜ろ過により微生物等の懸濁質およびＣＯＤ物質等の生物難分解性有機物質が分離除去されていることにより、酸化設備15においてダイオキシン類が効率的に分解除去される。すなわち、第２凝集分離設備14で無機凝集剤61を用いることにより、微生物等の懸濁質や生物難分解性有機物質等が分離される結果、酸化設備15においてダイオキシン類を分解する際に、懸濁質、有機酸、窒素等のダイオキシン類の分解を阻害する物質が存在しない状態で、ダイオキシン類が効率的に分解される。
【００２９】
そして、紫外線・オゾン併用型反応塔72の上部から流出した第２凝集分離処理水68は、酸化処理水81として吸着設備16に送られる。なお、排オゾン80は図示しない排オゾン分解塔に送られて分解される。
【００３０】
吸着設備16は、活性炭原水槽82と、活性炭16aが内部に充填された活性炭吸着塔83と、キレート原水槽84と、キレート樹脂16bが内部に充填されたキレート吸着塔85とを備えている。
【００３１】
そして、紫外線・オゾン併用型反応塔72から送られてきた酸化処理水81は、活性炭原水槽82に導入された後、活性炭吸着塔83の上部に導入され、内部の活性炭16aの層を通過し、その際に、酸化処理水81中に残存するダイオキシン類、ＣＯＤ物質および色度等が活性炭16aにより吸着除去される。
【００３２】
続いて、この活性炭16aによる吸着処理後の酸化処理水81は、キレート原水槽84に導入された後、キレート吸着塔85の上部に導入され、内部のキレート樹脂16bの層を通過し、その際に、酸化処理水81中に残存する水銀および重金属等がキレート樹脂16bにより吸着除去される。このように活性炭16aおよびキレート樹脂16bにて吸着処理された酸化処理水81は、吸着処理水87として脱塩設備17の脱塩原水槽88に送られる。なお、脱塩原水槽88内の吸着処理水87の一部は逆洗水86として活性炭吸着塔83およびキレート吸着塔85に戻される。
【００３３】
脱塩設備17は、脱塩原水槽88と電気透析装置89とを備えている。そして、キレート吸着塔85から送られてきた吸着処理水87は、脱塩原水槽88に導入された後、電気透析装置89に導入されて吸着処理水87中の塩類が分離される。
【００３４】
すなわち、吸着処理水87は、電気透析装置89にて脱塩処理され、一部が塩類濃縮水（脱塩濃縮水）90となって乾燥設備18に送られ、残部が脱塩水（透過水）91となって放流設備19に送られる。脱塩水91は、放流設備19の処理水槽92を経て、最終処理水として取り出されて公共用水域に放流される。
【００３５】
乾燥設備18は、濃縮水貯留槽94と、真空蒸発装置95と、脱水機96とを備えている。そして、電気透析装置89から送られてきた塩類濃縮水90は、濃縮水貯留槽94に導入された後、真空蒸発装置95に導入され、真空状態で蒸発濃縮水97と蒸発凝縮水98とにて分離される。そして、蒸発濃縮水97は脱水機96にて脱水処理され、蒸発濃縮水97中の塩類が固形塩として取り出される。蒸発凝縮水98は、放流設備19の処理水槽92を経て、最終処理水として取り出されて公共用水域に放流される。
【００３６】
このように、上記一実施の形態の汚水処理装置10によれば、図示しない取水設備からの汚水は、前処理設備11にて前処理された後、第１凝集分離設備12にて前処理設備11からの前処理水23中のアルカリ土類金属および重金属が凝集剤33，35の添加に基づく凝集沈殿により分離除去され、生物処理設備13にて第１凝集分離設備12からの第１凝集分離処理水41中の窒素およびＢＯＤ物質等の溶解性有機物質が生物学的処理により分解除去され、第２凝集分離設備14にて生物処理設備13からの生物処理水59中の微生物等の懸濁質およびＣＯＤ物質等の生物難分解性有機物質が凝集剤61の添加に基づく凝集膜ろ過により分離除去され、次いで酸化設備15にて第２凝集分離設備14からの第２凝集分離処理水68中のダイオキシン類および残存するＣＯＤ物質等の生物難分解性有機物質が酸化処理により効率的に分解除去され、吸着設備16にて酸化設備15からの酸化処理水81中のダイオキシン類、ＣＯＤ物質、色度、水銀および重金属等が吸着処理により吸着除去され、最後に脱塩設備17にて吸着設備16からの吸着処理水87中の塩類が分離除去され、放流設備19にて最終処理水として取り出されて公共用水域に放流されるため、処理対象物である汚水に対して適切な高度処理を行うことができ、放流先の公共用水域の汚染を確実に防止できる。
【００３７】
また、脱塩設備17においてシリカ、ホウ素等を低減し、塩類を濃縮することで、乾燥設備18において固形塩の精製に不必要な不純な物質が除去され、再利用可能な固形塩の精製ができる。
【００３８】
さらに、従来の汚水処理装置では紫外線およびオゾンの消費量が多いため、維持管理費が高くなる問題があったが、汚水処理装置10では酸化設備15において使用するオゾン等の薬剤が低減されるため、維持管理費を低減できる。
【００３９】
また、脱塩設備17の電気透析装置89では、イオン化されていない物質は塩類濃縮水側へ移行せず、乾燥設備18の真空蒸発装置95では、沸点上昇を操作することにより塩類以外の再利用に不必要な不純な物質が除去され、再利用可能な固形塩の精製ができる。再利用を行わなければ、脱塩設備17において逆浸透膜の使用ができ、さらに焼却場等が近隣に存在する場合には維持管理費の低減からドラム型、ディスク型、遠心薄膜型等の常圧乾燥装置を利用することも可能である。
【００４０】
さらに、汚水処理装置10による処理フローでは、系外には飲料可能なレベルまでダイオキシン類を低減でき、固形塩が再利用できることから、系外への廃棄物はなくなり維持管理費を低減できる。
【００４１】
なお、酸化設備15は、ダイオキシン類原水槽71と紫外線・オゾン併用型反応塔72とを備えるものには限定されず、例えば図示しないが、ダイオキシン類原水槽と過酸化水素およびオゾンが内部に供給される反応槽とを備え、これら過酸化水素およびオゾンと第２凝集分離処理水との接触で、この第２凝集分離処理水中のダイオキシン類および残存するＣＯＤ物質等の溶解性有機性汚濁物質が効率的に分解除去されるようにしてもよい。
【００４２】
また、脱塩設備17は、電気透析装置89を備えた電気透析法を利用するものには限定されず、例えば、図示しないが、イオン交換法または逆浸透法を利用して脱塩処理を行うものでもよい。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、汚水を第１凝集分離手段、生物処理手段、第２凝集分離手段、酸化手段、吸着手段および脱塩手段にて処理することにより、従来の汚水処理装置に比べて汚水に対して適切な高度処理ができる。また、乾燥手段によって脱塩手段からの塩類濃縮水から固形塩を効率的に取り出すことができる。さらに、乾燥手段が沸点上昇を操作することにより塩類以外の再利用に不必要な不純な物質を除去する真空蒸発装置を利用して乾燥処理を行うため、再利用可能な固形塩を適切に精製できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の汚水処理装置の一実施の形態を示す説明図である。
【図２】  同上汚水処理装置の上流側部分を示す図である。
【図３】  同上汚水処理装置の下流側部分を示す図である。
【図４】  従来の汚水処理装置を示す説明図である。
【符号の説明】
10    汚水処理装置
12    第１凝集分離手段である第１凝集分離設備
13    生物処理手段である生物処理設備
14    第２凝集分離手段である第２凝集分離設備
15    酸化手段である酸化設備
16    吸着手段である吸着設備
16a   活性炭
16b   キレート樹脂
17    脱塩手段である脱塩設備
18    乾燥手段である乾燥設備
31    炭酸塩
32    反応槽
33    凝集剤である無機凝集剤
34    第１凝集槽
35    凝集剤である高分子凝集剤
37    第１フロック形成槽
38    沈殿槽
41    第１凝集分離処理水
51，54    嫌気槽
52，55    好気槽
59    生物処理水
61    無機凝集剤
62    第２凝集槽
63    第２フロック形成槽
64    膜分離装置
68    第２凝集分離処理水
81    酸化処理水
87    吸着処理水
90    塩類濃縮水
95    真空蒸発装置
【図１】
0003883445.tif 000002
【図２】
0003883445.tif 000003
【図３】
0003883445.tif 000004
【図４】
0003883445.tif 000005