(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水を生物処理槽に導入して処理し、
上記生物処理槽からの処理水を沈澱槽に導入し、この沈澱槽で発生した汚泥を沈澱分離し、この沈殿した汚泥を、気泡を発生させる機能を有する泡沫槽に導入して処理し、
上記泡沫槽で処理した汚泥を上記生物処理槽に返送する排水処理方法であり、
上記泡沫槽は、インペラが泡沫を発生するように高速回転する泡沫機を有すると共に水深が上記生物処理槽の水深よりも浅いことを特徴とする排水処理方法。
【請求項２】
排水を生物によって処理する生物処理槽と、
この生物処理槽からの処理水が導入され、発生した汚泥を沈澱分離する沈殿槽と、
この沈殿槽で沈澱した汚泥が導入され、気泡を発生させる機能を有し、上記汚泥を処理して上記生物処理槽に返送する泡沫槽を備え、
上記泡沫槽は、インペラが泡沫を発生するように高速回転する泡沫機を有すると共に水深が上記生物処理槽の水深よりも浅いことを特徴とする排水処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の排水処理装置において、
上記生物処理槽が、曝気槽または接触酸化槽または回転円盤槽のいずれか１つか、または、それらの組み合わせであることを特徴とする排水処理装置。
【請求項４】
請求項１に記載の排水処理方法において、
上記生物処理槽が曝気槽、または接触酸化槽、または回転円盤槽のいずれか１つか、または、それらの組み合わせであることを特徴とする排水処理方法。
【請求項５】
請求項１に記載の排水処理方法において、
排水が有機物を含有する排水であることを特徴とする排水処理方法。
【請求項６】
排水を、液中膜が設置されている生物処理槽に導入して処理し、
上記生物処理槽で発生した汚泥を、気泡を発生させる機能を有する泡沫槽に導入して処理し、
上記泡沫槽で処理した汚泥を上記生物処理槽に返送する排水処理方法であり、
上記泡沫槽は、インペラが泡沫を発生するように高速回転する泡沫機を有すると共に水深が上記生物処理槽の水深よりも浅いことを特徴とする排水処理方法。
【請求項７】
液中膜を備え、排水を生物によって処理する生物処理槽と、
この生物処理槽で沈澱した汚泥が導入され、気泡を発生させる機能を有し、上記汚泥を処理して上記生物処理槽に返送する泡沫槽を備え、
上記泡沫槽は、インペラが泡沫を発生するように高速回転する泡沫機を有すると共に水深が上記生物処理槽の水深よりも浅いことを特徴とする排水処理装置。
【請求項８】
請求項６に記載の排水処理方法において、
上記排水がジメチルホルムアミドを含む有機物排水であることを特徴とする排水処理方法。
【請求項９】
請求項６に記載の排水処理方法において、
上記排水が、ジメチルホルムアミド、およびフッ化アンモニウム、およびテトラメチルアンモニウムホルメイドを含む有機物排水であることを特徴とする排水処理方法。
【請求項１０】
請求項２または７に記載の排水処理装置において、
上記泡沫槽は、上記生物処理槽の上方に設置されていることを特徴とする排水処理装置。
【請求項１１】
請求項７に記載の排水処理装置において、
上記泡沫槽に導入する返送汚泥のＭＬＳＳ濃度を１００００ｐｐｍ以上とすることを特徴とする排水処理装置。
【請求項１２】
請求項２または７に記載の排水処理装置において、
上記生物処理槽が、曝気槽または接触酸化槽、または、それらの組み合わせからなり、上記曝気槽または接触酸化槽は、上部が好気部で構成され、下部が嫌気部で構成され、
排水は、上記生物処理槽に上記下部から導入され、かつ、上記生物処理槽内で排水を循環させていることを特徴とする排水処理装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の排水処理装置において、
上記曝気槽または接触酸化槽の上部に液中膜が設置されており、
上記曝気槽または接触酸化槽の下部の嫌気部の汚泥を、上記泡沫槽に導入する汚泥移送手段を有し、
上記泡沫槽から上記曝気槽または接触酸化槽の上部の好気部に汚泥を導入することを特徴とする排水処理装置。
【請求項１４】
請求項７に記載の排水処理装置において、
上記泡沫槽に導入する汚泥が、
上記生物処理槽を構成する曝気槽または接触酸化槽における処理工程の最終部分で生じた汚泥であり、
上記泡沫槽からの汚泥を上記曝気槽または接触酸化槽の処理工程の最初の部分に導入することを特徴とする排水処理装置。
【請求項１５】
請求項２または７に記載の排水処理装置において、
上記生物処理槽が少なくとも接触酸化槽を有し、この接触酸化槽に、放射状輪状体からなる充填材が充填され、
かつ、上記生物処理槽を構成する曝気槽または接触酸化槽の液中膜が限外濾過膜であることを特徴とする排水処理装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の排水処理装置において、
上記放射状輪状糸体の材質が、ポリ塩化ビニリデン,ポリプロピレン,ビニロンのうちの少なくとも１つであることを特徴とする排水処理装置。
【請求項１７】
請求項７に記載の排水処理装置において、
上記排水が有害化学物質を含む排水であることを特徴とする排水処理装置。
【請求項１８】
請求項７に記載の排水処理装置において、
上記排水がジメチルホルムアミドと現像液含有排水とを混合した排水であることを特徴とする排水処理装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の排水処理装置において、
現像排水がテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドを含む有機物排水であることを特徴とする排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、排水処理方法および排水処理装置に関し、たとえば、有害化学物質であるジメチルホルムアミドを含む排水を省エネルギーで完全微生物分解できる排水処理方法および排水処理装置に関する。さらには、液中膜を有する生物処理槽と泡沫槽とを組み合わせた排水処理方法および排水処理装置に関する。
【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、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、排水処理設備の省エネルギー化も重要なテーマとなっている。
【０００４】
そのような背景の中で、半導体工場で使用されているジメチルホルムアミドがＰＲＴＲ法により、有害化学物質(第１種指定化学物質)に指定されたことにより、ジメチルホルムアミドの管理の徹底と環境への排出量削減が求められている。ジメチルホルムアミドを含有する排水は、その生物毒性から、従来焼却処理されてきた。しかし、焼却処理の場合、焼却燃料としての重油等を使用することと、排水を焼却場まで輸送する必要があることから、環境負荷の低いシステムにならない。
【０００５】
また、従来技術として、特開平８−９９０９２号公報に記載のものが提案されている。この従来技術は、高濃度有機物含有排水を微生物濃度を高めて排水処理する排水処理装置に関する。すなわち、バイオリアクターとしての接触酸化槽に塩化ビニリデン充填物と液中膜(膜フィルターと表現)を設置し、微生物濃度を高めて排水処理している。しかし、この技術では、省エネルギー対策は実施されていない。具体的には、設備的に電力使用量が多いブロワーに対する省エネルギー対策がなされていない。また、この技術では、有害物質としてのジメチルホルムアミドを、高濃度微生物を維持した接触酸化槽で完全分解できることを開示していない。
【０００６】
また、もう１つの従来技術として、特開平９−７０５９９号公報に記載のものが提案されている。この従来技術も、前述の特開平８−９９０９２号公報に記載のものと同様、高濃度有機物含有排水を微生物濃度を高めて排水処理する排水処理装置に関する。この従来技術では、バイオリアクターとしての接触酸化槽に、塩化ビニリデン充填物と液中膜(膜フィルターと表現)を設置し、微生物濃度を高めて排水処理している。しかし、この技術でも、省エネルギー対策は実施されていない。具体的には、設備的に電力使用量が多いブロワーに対する省エネルギー対策がなされていない。また、有害物質としてのジメチルホルムアミドを高濃度微生物を維持した接触酸化槽で完全分解できることは開示していない。
【０００７】
また、もう１つの従来技術として、図１６に示す排水処理装置がある。この図１６において、符号１０１は、微生物が繁殖した曝気槽であり、排水が導入される。この曝気槽１０１には、ブロワー１０２から供給される空気が、散気管１０３から吐出して、曝気槽１０１内の曝気撹拌を行い、曝気槽１０１内に空気中からの酸素を供給する。これにより、曝気槽１０１内に好気性微生物を繁殖させて有機物を処理している。
【０００８】
この曝気槽１０１内で生物学的に処理された排水は、次に、沈澱槽１０４に導入されて固体と液体とが沈澱分離される。沈澱槽１０４には、かき寄せ機１０５と、沈澱槽１０４に沈澱した汚泥を曝気槽１０１に返送する汚泥返送ポンプ１０６が設置されている。この汚泥返送ポンプ１０６からの汚泥は、その一部が汚泥処理工程で脱水処理される。この排水処理装置において、ブロワー１０２を運転するための電気エネルギーが必要であるが、この消費エネルギーに関して合理的な省エネルギー方法がなかった。
【０００９】
また、もう１つの従来技術として、図１７に示す排水処理装置がある。図１７において、符号１１０は、微生物が繁殖し、かつ充填材１０９が充填された接触酸化槽であり、排水が導入される。この接触酸化槽１１０に、ブロワー１０２から供給される空気を、散気管１０３から吐出して、接触酸化槽１１０内の接触曝気撹拌を行い、接触酸化槽１１０内に空気中からの酸素を供給する。これにより、接触酸化槽１１０内に好気性微生物を繁殖させて有機物を処理している。
【００１０】
この接触酸化槽１１０内で生物学的に処理された排水は、次に、沈澱槽１０４に導入されて固体と液体とが沈澱分離される。この沈澱槽１０４には、かき寄せ機１０５と、沈澱槽１０４に沈澱した汚泥を接触酸化槽１１０に返送する汚泥返送ポンプ１０６が設置されている。この汚泥返送ポンプ１０６からの汚泥は、その一部が汚泥処理工程で脱水処理される。この排水処理装置でも、ブロワー１０２を運転するための電気エネルギーが必要であるが、このブロワー１０２の消費エネルギーに対する合理的な省エネルギー方法がなかった。
【００１１】
また、さらにもう１つの従来技術として、図１８に示す排水処理装置が考えられている。図１８において、符号１１５は、微生物が繁殖した回転円盤槽であり、排水が導入される。この回転円盤槽１１５では、回転円盤１１７がモータ１１６で駆動されて水中と空気中を回転移動することにより、酸素が供給されて、円盤１１７の表面に好気性微生物が繁殖して有機物を処理する。
【００１２】
この回転円盤槽１１５内で生物学的に処理された排水は、次に、沈澱槽１０４に導入されて固体と液体とが沈澱分離される。この沈澱槽１０４には、かき寄せ機１０５と、沈澱槽１０４で沈澱した汚泥を回転円盤槽１１５に返送する汚泥返送ポンプ１０６が設置されている。この汚泥返送ポンプ１０６からの汚泥は、その一部が汚泥処理工程で脱水処理される。この排水処理装置においても、回転円盤１１７を駆動するための電気エネルギーが必要であるが、イニシャルコストを低減できて、かつ省エネルギーも可能な排水処理装置がなかった。
【００１３】
また、その他の従来技術として、特開平１−６０３７１号公報、特開平１−６３３７２号公報、特開平１−１３５５９５号公報、特開平１−１４８３９８号公報、特開平２−７２８６４号公報、特開平２−７２８６５号公報、特開平３−２１７２９８号公報、特開平５−６４７９６号公報、特開平５−６４７９７号公報、特開平５−２６９４８８号公報に記載のものがある。
【００１４】
これらの従来技術は、全て、特定の微生物によるジメチルホルムアミドの分解方法に関する技術であるが、排水処理設備において雑菌が混入する生物処理槽で、特定の微生物を培養することは設備の管理が困難であること、しかも連続的に長時間特定の微生物を維持することは、運転管理が困難であった。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、有害化学物質のジメチルホルムアミドを含む排水は、焼却処分が一般的であるが、焼却費用が高いという具体的課題があった。また、地球環境時代に至って重油を用いて排水を焼却する方法は、省エネルギー的な処分方法ではない。また、特定の微生物による分解する方法もあるが、特定の微生物のみを培養するには、雑菌の影響もあることにより運転管理等に高度の技術が必要となる課題があった。すなわち、微生物を特定して排水処理するのではなく、活性汚泥のように、各種微生物の集合体で処理する方法が求められていた。
【００１６】
しかし、活性汚泥法は、各種微生物の集合体で処理する方法であるが、微生物濃度がＭＬＳＳで３０００ｐｐｍ〜４０００ｐｐｍと低いので、有害化学物質であるジメチルホルムアミドを完全に分解できない。上記活性汚泥法での微生物濃度は、ＭＬＳＳで３０００ｐｐｍ〜４０００ｐｐｍが一般的である。
【００１７】
従来、有害化学物質のジメチルホルムアミドを含む排水を処分する場合、焼却処分が薬品製造メーカーの 「化学物質等安全データシート」 に記載されているので、焼却処分していたし、一般の微生物処理システムでは、ジメチルホルムアミドの完全分解は不可能であった。
【００１８】
そこで、この発明の目的は、消費エネルギーを節約でき、かつ、有害化学物質のジメチルホルムアミド等の有害化学物質を、限定しない微生物により完全に分解する管理の容易な排水処理方法および排水処理装置を提供することにある。
【００１９】
【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方法は、排水を生物処理槽に導入して処理し、
上記生物処理槽からの処理水を沈澱槽に導入し、この沈澱槽で発生した汚泥を沈澱分離し、この沈殿した汚泥を、気泡を発生させる機能を有する泡沫槽に導入して処理し、
上記泡沫槽で処理した汚泥を上記生物処理槽に返送する排水処理方法であり、
上記泡沫槽は、インペラが泡沫を発生するように高速回転する泡沫機を有すると共に水深が上記生物処理槽の水深よりも浅いことを特徴としている。
【００２０】
また、一実施形態の排水処理装置は、排水を生物によって処理する生物処理槽と、この生物処理槽からの処理水が導入され、発生した汚泥を沈澱分離する沈殿槽と、この沈殿槽で沈澱した汚泥が導入され、気泡を発生させる機能を有し、上記汚泥を処理して上記生物処理槽に返送する泡沫槽を備え、上記泡沫槽は、インペラが泡沫を発生するように高速回転する泡沫機を有すると共に水深が上記生物処理槽の水深よりも浅い。
【００２１】
上記発明の排水処理方法、および一実施形態の排水処理装置によれば、生物処理槽単独で処理する方法に較べて、泡沫槽による新たな作用で排水を処理できる。すなわち、(1) 生物処理槽単独の作用と、(2) 泡沫槽の作用とを合わせた作用で排水を処理できる。この泡沫槽での具体的作用とは、水深の浅い好条件下での排水への溶存酸素補給と泡沫空気(微細空気)による酸化作用がある。
【００２２】
たとえば、泡沫槽は水深が１ｍ程度であるのに対し、曝気槽は４〜５ｍ程度であり、水槽の水深が深いとブロワーの圧力損失が大きくなり、電気使用量が大となる。
【００２３】
また、一実施形態の排水処理装置は、上記生物処理槽が、曝気槽または接触酸化槽または回転円盤槽のいずれか１つか、または、それらの組み合わせである。
【００２４】
また、一実施形態の排水処理方法は、上記生物処理槽が曝気槽、または接触酸化槽、または回転円盤槽のいずれか１つか、または、それらの組み合わせである。
【００２５】
上記実施形態の排水処理装置および排水処理方法では、上記生物処理槽が、曝気槽または接触酸化槽または回転円盤槽のいずれか１つか、または、それらの組み合わせである。したがって、この排水処理装置および排水処理方法によれば、上記泡沫槽による新たな効果を、従来の曝気槽,または接触酸化槽,または回転円盤槽単独の効果に加え合わせることができる。
【００２６】
尚、ここでは、曝気槽と接触酸化槽の相違点は、槽の中に排水を接触させるべき充填材があるものを接触酸化槽とし、この充填材がないものを曝気槽と表現している。
【００２７】
また、一実施形態の排水処理方法は、排水が有機物を含有する排水である。
【００２８】
この実施形態の排水処理方法では、上記排水が有機物を含有する排水であるので、この有機物を、(1) 生物処理槽単独の作用と、(2) 泡沫槽の作用とを合わせた作用で処理できる。具体的には、(1) 生物処理槽の好気性微生物により微生物酸化を行い、(2) 泡沫槽の微細空気による少ない電気エネルギーで微生物に充分な酸素を供給できるシステムで排水を処理できる。すなわち、省エネルギーを図ることができる。
【００２９】
また、一実施形態の排水処理方法は、排水を、液中膜が設置されている生物処理槽に導入して処理し、
上記生物処理槽で発生した汚泥を、気泡を発生させる機能を有する泡沫槽に導入して処理し、
上記泡沫槽で処理した汚泥を上記生物処理槽に返送する排水処理方法であり、
上記泡沫槽は、インペラが泡沫を発生するように高速回転する泡沫機を有すると共に水深が上記生物処理槽の水深よりも浅い。
【００３０】
また、一実施形態の排水処理装置は、液中膜を備え、排水を生物によって処理する生物処理槽と、
この生物処理槽で沈澱した汚泥が導入され、気泡を発生させる機能を有し、上記汚泥を処理して上記上記生物処理槽に返送する泡沫槽を備え、
上記泡沫槽は、インペラが泡沫を発生するように高速回転する泡沫機を有すると共に水深が上記生物処理槽の水深よりも浅い。
【００３１】
上記実施形態の排水処理方法および排水処理装置では、生物処理槽(例えば曝気槽または接触酸化槽)に液中膜が設置されているので、この生物処理槽内に繁殖した微生物を槽内に維持でき、液中膜で微生物を高濃度に濃縮できる。
【００３２】
このように、液中膜で微生物を高濃度に濃縮することができると、従来では微生物処理が困難であった有機物を主体とする有害化学物質を微生物で処理できる。その理由は、微生物が高濃度の場合では、有害化学物質の影響が少なくなり、微生物が有害化学物質を分解する力が強くなるからである。
【００３３】
また、一実施形態の排水処理方法は、上記排水がジメチルホルムアミドを含む有機物排水である。
【００３４】
この実施形態の排水処理方法では、上記排水がジメチルホルムアミドを含む有機物排水である。したがって、生物分解が比較的困難な有害化学物質としてのジメチルホルムアミドを、液中膜を有する生物処理槽(例えば、曝気槽,接触酸化槽等)と泡沫槽とでもって、省エネルギー的に処理できる。
【００３５】
すなわち、液中膜を使用して、微生物を高濃度に維持する運転をすれば、ジメチルホルムアミドを含む有機物排水を処理できる。具体的には、ＭＬＳＳが１００００ｐｐｍ以上となるような運転をすれば、ジメチルホルムアミドを含む有機物排水を処理できる。
【００３６】
その際、多量の空気が必要であるが、泡沫槽を使用すれば、微細空気を利用できて、汚泥に微細空気が付着することと、微細空気により酸素の溶解効率が向上して、少ない電気エネルギーでジメチルホルムアミドを含む有機物排水を処理できる。なお、生物処理槽に放射状輪状糸体が充填されていれば、ジメチルホルムアミドの処理がより安定化し、さらに処理が確実になる。
【００３７】
また、一実施形態の排水処理方法は、上記排水が、ジメチルホルムアミド、およびフッ化アンモニウム、およびテトラメチルアンモニウムホルメイドを含む有機物排水である。
【００３８】
この実施形態の排水処理方法では、この混合排水は、有機物を主体としている。したがって、半導体工場で実際に排出される排水に含まれ、生物分解が比較的困難な有害化学物質としての(1)ジメチルホルムアミド、(2)フッ化アンモニウム、(3)テトラメチルアンモニウムホルメイドを、液中膜を有する曝気槽または接触酸化槽と泡沫槽との組み合わせにより、省エネルギー的に処理できる。
【００３９】
また、一実施形態の排水処理装置は、上記泡沫槽は、上記生物処理槽の上方に設置され、インペラが泡沫を発生するように高速回転する泡沫機を有している。
【００４０】
この実施形態の排水処理装置では、上記泡沫槽は、上記生物処理槽の上方に設置されている。したがって、２つの水槽(泡沫槽と生物処理槽)を立体的に配置でき、設置面積を節約できスペースを有効に利用できる。さらに、泡沫槽に導入した排水を処理した後、重力で生物処理槽(曝気槽または接触酸化槽)に戻すことができ、好気性維持に役立つこととなる。すなわち、微細空気は汚泥から剥がれない状態で元の水槽に戻ることになる。
【００４１】
また、泡沫機のインペラが高速回転することにより、空気が微細にせん断されて水中に噴出され、酸素の溶解効率が良くなり、水中の溶存酸素濃度を高めることができる。同時に、排水に含まれる有機物に対して、微細空気による空気酸化を促進する。
【００４２】
また、一実施形態の排水処理装置は、上記泡沫槽に導入する返送汚泥のＭＬＳＳ(Ｍixed Ｌiquor Ｓuspended Ｓolid)濃度を１００００ｐｐｍ以上とする。
【００４３】
この実施形態の排水処理装置では、上記泡沫槽に導入する返送汚泥のＭＬＳＳ(Ｍixed Ｌiquor Ｓuspended Ｓolid)濃度を１００００ｐｐｍ以上とする。したがって、上記生物処理槽(例えば、曝気槽または接触酸化槽)でのＭＬＳＳ濃度が、１００００ｐｐｍ以上として、高濃度好気性微生物による微生物の酸化力で有害化学物質を微生物分解できる。また、ＭＬＳＳ濃度を１００００ｐｐｍ以上とすることで、泡沫槽における空気がより微細になることを実験で見い出した。
【００４４】
また、一実施形態の排水処理装置は、上記生物処理槽が、曝気槽または接触酸化槽、または、それらの組み合わせからなり、上記曝気槽または接触酸化槽は、上部が好気部で構成され、下部が嫌気部で構成され、
排水は、上記生物処理槽に上記下部から導入され、かつ、上記生物処理槽内で排水を循環させている。
【００４５】
この実施形態の排水処理装置では、生物処理槽を構成する曝気槽または接触酸化槽が、好気部からなる上部と、嫌気部からなる下部で構成されている。したがって、好気部である上部で発生した汚泥を嫌気部である下部で消化させながら、有機物を分解できるので、発生汚泥量を、好気部のみの好気処理と比較して少なくすることができる。また、好気工程と嫌気工程が存在し、排水を生物処理槽の下部から導入し、排水が生物処理槽内を循環しているので、脱窒(脱窒素)を期待できる。
【００４６】
また、一実施形態の排水処理装置は、上記曝気槽または接触酸化槽の上部に液中膜が設置されており、
上記曝気槽または接触酸化槽の下部の嫌気部の汚泥を、上記泡沫槽に導入する汚泥移送手段を有し、
上記泡沫槽から上記曝気槽または接触酸化槽の上部の好気部に汚泥を導入する。
【００４７】
この実施形態の排水処理装置では、曝気槽または接触酸化槽の下部の嫌気部において、大きな粘着性のある汚泥を、汚泥移送手段により、短時間で好気性の泡沫槽に導入する。したがって、汚泥内部の嫌気性を維持しながら、汚泥表面には微細空気を付着させることができ、汚泥表面を好気性に維持して、元の曝気槽や接触酸化槽の好気部、続いて下部の嫌気部に戻すことができる。
【００４８】
すなわち、少ない電気エネルギーで、嫌気性微生物の処理能力と好気性微生物の処理能力を維持して、元の曝気槽や接触酸化槽の下部(嫌気部)に戻すことができる。この排水処理装置によれば、大きな電気エネルギーでもって曝気(大きな空気による破壊)する必要がないので、汚泥の塊が壊れ難い。
【００４９】
また、一実施形態の排水処理装置は、上記泡沫槽に導入する汚泥が、上記生物処理槽を構成する曝気槽または接触酸化槽における処理工程の最終部分で生じた汚泥であり、上記泡沫槽からの汚泥を上記曝気槽または接触酸化槽の処理工程の最初の部分に導入する。
【００５０】
この実施形態の排水処理装置では、曝気槽または接触酸化槽全体の循環を確実にでき、槽内の微生物濃度を平均化できる。
【００５１】
また、一実施形態の排水処理装置は、上記生物処理槽が少なくとも接触酸化槽を有し、この接触酸化槽に、放射状輪状体からなる充填材が充填され、かつ、上記生物処理槽を構成する曝気槽または接触酸化槽の液中膜が限外濾過膜である。
【００５２】
この実施形態の排水処理装置では、充填材が放射状輪状体(繊維状の輪の集合体)であるので、多量の微生物を繁殖させて固定化でき、その結果、処理水質を安定化できる。また、液中膜が限外濾過膜であるので、限外濾過膜の性能により、繁殖した微生物を曝気槽または接触酸化槽内に高濃度に維持でき、微生物による有害化学物質の処理が可能となる。
【００５３】
また、一実施形態の排水処理装置は、上記放射状輪状糸体の材質が、ポリ塩化ビニリデン,ポリプロピレン,ビニロンのうちの少なくとも１つである。
【００５４】
この実施形態の排水処理装置では、放射状輪状体の実用上の強度があると同時に摩耗することもなく、また耐薬品性があり、長時間使用しても取り替える必要がない。すなわち、充填材の寿命が長いこととなる。
【００５５】
また、一実施形態の排水処理装置は、上記排水が有害化学物質を含む排水である。
【００５６】
この実施形態の排水処理装置では、排水が有害化学物質を含む排水であっても、液中膜により微生物濃度を高めた排水処理システムでもって、有害化学物質を処理できる。また、泡沫槽で汚泥に微細空気を付着させることで、空気を効率的に利用できるので、少ない電気エネルギーで排水を処理でき、省エネシステムとなる。
【００５７】
また、一実施形態の排水処理装置は、上記排水がジメチルホルムアミドと現像液含有排水とを混合した排水である。
【００５８】
この実施形態の排水処理装置では、排水処理システムが、液中膜により微生物濃度を高めたシステムであるので、各種の有害化学物質を処理できる。したがって、半導体工場から発生するジメチルホルムアミドを含有する排水と現像液含有排水とを、１つの水槽で処理でき、別々に排水処理装置を建設する場合と比較して、イニシャルコストを低減できる。
【００５９】
また、一実施形態の排水処理装置は、現像排水がテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(ＴＭＡＨ)を含む有機物排水である。
【００６０】
この実施形態の排水処理装置では、半導体工場から発生するジメチルホルムアミドを含有する排水とテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(ＴＭＡＨ)を主成分とする現像液含有排水とを、１つの水槽で処理できイニシャルコストを低減できる。
【００６１】
【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。
【００６２】
(第１実施形態)
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。この第１実施形態は、生物処理槽としての曝気槽１と、その後段の沈澱槽４と、泡沫槽７を備える。この泡沫槽７は、曝気槽１の上方に配置され、沈澱槽４で沈澱した汚泥が返送配管Ｐ１で返送される。
【００６３】
上記生物処理槽としての曝気槽１は、図１６に示す従来の排水処理装置におけるブロワー１０２に較べて小型のブロワー２に接続された散気管３から曝気空気が吐出する。また、上記沈澱槽４はかき寄せ機５を有している。また、上記返送配管Ｐ１は、返送ポンプ６の運転により、沈澱槽４から沈澱汚泥を上記泡沫槽７に返送するように配管されている。
【００６４】
上記泡沫槽７は、上記曝気槽１の上方に配置されており、モータでインペラ(羽根車)ＩＰを回転駆動する泡沫機８を備えている。図１６に示す従来の排水処理装置では、ブロワー１０２のみで曝気槽１０１に酸素を供給していたのに対し、この第１実施形態では、従来のブロワーと比較して、小さなブロワー２と泡沫槽７との組み合わせでもって、曝気槽１に酸素を供給する。
【００６５】
この第１実施形態では、排水が曝気槽１に導入される。この曝気槽１には、ブロワー２から供給される空気が散気管３から吐出し、この吐出した空気が曝気槽１内を曝気撹拌し、曝気槽１内に空気中からの酸素を供給する。
【００６６】
この曝気槽１内で生物学的に処理された排水は、次に、沈澱槽４に導入されて、固体と液体とが沈澱分離される。固液分離された汚泥は、汚泥返送ポンプ６でもって、返送配管Ｐ１に送出されるとともに、上記汚泥の一部は、汚泥処理工程に導入されて、脱水処理される。
【００６７】
一方、上記汚泥は、上記返送配管Ｐ１から泡沫槽７に導入される。この泡沫槽７では、その泡沫機８が、先端部のインペラＩＰを高速回転させることで、機械的撹拌がなされ、空気が微細にせん断されて、微細空気が槽内排水中に発生される。この泡沫機８は、散気管に較べて少ない電気エネルギーで溶解効率の良い微細空気を発生することができる。
【００６８】
また、泡沫槽７の水深と曝気槽１の水深を比較した場合、泡沫槽７の水深が格段に浅いので、空気を吐出する際の水圧(圧力損失)の影響も少なく、単位空気量あたりの電気エネルギーが少なくなるメリットがある。たとえば、泡沫槽７の水深は、曝気槽１の水深の約５分の１程度である。
【００６９】
したがって、泡沫槽７において、少ない電気エネルギーで微細空気を作り出すことができ、しかも、上記微細空気は気泡が微細なので、酸素の溶解効率を高めることができる。この実施形態では、曝気槽１と泡沫槽７との間を汚泥を含む排水が循環することにより、省エネルギーな排水処理システムを構築できる。なお、上記泡沫機８は、具体的には例えば、旭有機材工業株式会社の製品を採用できる。
【００７０】
(第２実施形態)
次に、図２に、この発明の排水処理装置の第２実施形態の構成を示す。この第２実施形態は、曝気槽１の上方に３槽の泡沫槽７を備えた点と、ブロワー２,散気管３が無い点のみが、前述の第１実施形態と異なる。したがって、この第２実施形態では、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。
【００７１】
この第２実施形態では、ブロワー２を全く使用せずに、３槽の泡沫槽７で曝気槽１の溶存酸素を維持している。
【００７２】
この泡沫槽７の水深は、具体的には１ｍ程度であるので、水深が４ｍ〜５ｍである曝気槽１と比較して、泡沫槽７では圧力損失が４分の１〜５分の１程度である。このため、この第２実施形態では、従来例と比べて、電気エネルギーが少なくて済む。すなわち、省エネ排水処理装置となる。
【００７３】
また、この第２実施形態では、第１実施形態におけるようなブロワー２から散気管３を経て吐出する空気と比較して、泡沫機８から吐出する空気の方が、格段に微細であるから、酸素の水への溶解効率が高い。よって、少ない空気量で溶存酸素濃度を上昇させることができる。
【００７４】
また、泡沫機８から吐出する空気が微細となる理由は、泡沫機８の先端のインペラーＩＰが高速回転することによって、空気が微細にせん断され、水中に噴出されるからである。
【００７５】
(第３実施形態)
次に、図３に、この発明の排水処理装置の第３実施形態の構成を示す。この第３実施形態は、曝気槽１内に充填材９が設置されて接触酸化槽１０となっている点のみが、第１実施形態と異なる。したがって、この第３実施形態では、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。
【００７６】
この第３実施形態では、接触酸化槽１０内に充填材９が設置されている構成により、充填材９に微生物が繁殖して固定化される。これにより、沈澱槽４から得られる処理水の水質を安定化できる。
【００７７】
なお、充填材９を、放射状輪状体(繊維状の輪の集合体)とすれば、多量の微生物を繁殖させて固定化でき、その結果、処理水質を安定化できる。また、充填材９は、輪状の糸体が放射状に延びた放射状輪状糸体で構成されたものを採用でき、その材質としては、ポリ塩化ビニリデン、ポリプロピレン、ビニロンの他塩化ビニル、プラスチック等各種の材質が考えられるが、特に限定しない。これらは、排水の種類によって選定すればよい。
【００７８】
(第４実施形態)
次に、図４に、この発明の排水処理装置の第４実施形態の構成を示す。この第４実施形態は、曝気槽１内に充填材９が設置されて接触酸化槽１０となっている点のみが、第２実施形態と異なる。したがって、この第４実施形態では、前述の第２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。
【００７９】
この第４実施形態では、接触酸化槽１０内に充填材９が設置されているので、充填材９に微生物が繁殖し固定化されて、沈澱槽４からの処理水の水質を安定化できる。この充填材９としては、ポリ塩化ビニリデン、ポリプロピレン、ビニロンの他塩ビ、プラスチック等各種の材質が考えられるが、特に限定しない。これらは、排水の種類によって選定すればよい。
【００８０】
(第５実施形態)
次に、図５に、この発明の排水処理装置の第５実施形態の構成を示す。この第５実施形態は、曝気槽１内に回転円盤１７が設置されて回転円盤槽１５となっている点と、ブロワー２,ブロワー２からの配管,および散気管３が削除されている点のみが、第１実施形態と異なる。したがって、この第５実施形態では、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。
【００８１】
この第５実施形態では、回転円盤１７が回転駆動部１６で回転駆動され、回転する回転円盤１７の回転中心軸Ｊは、回転円盤槽１５の水面の最上レベル付近に設定されている。この回転円盤１７が回転中心軸Ｊを中心軸として回転する。
【００８２】
この第５実施形態では、回転円盤槽１５内に、回転円盤１７が設置されていることで、回転円盤１７に微生物が繁殖固定化される。この微生物が繁殖固定化された回転円盤１７が回転円盤槽１５に有ることによって、この回転円盤槽１５から沈澱槽４に導入される処理水の水質を安定化させ、沈澱槽４から得られる処理水の水質を安定化できる。
【００８３】
なお、上記回転円盤１７の材質としては、塩化ビニル、プラスチック、木製等各種の材質が考えられるが、特に限定しない。これらの材質は、排水の種類によって選定すればよい。
【００８４】
(第６実施形態)
次に、図６に、この発明の排水処理装置の第６実施形態の構成を示す。この第６実施形態は、以下の点が前述の第１実施形態と異なる。
【００８５】
(1) 曝気槽１内に液中膜１１が設置されている点。
【００８６】
(2) ブロワー２からの空気が散気管３から吐出する際、散気管３の上方の液中膜１１の表面を空気洗浄する点。
【００８７】
(3) 処理水は、限外濾過膜である液中膜１１で濾過して、処理水ポンプ１２で吸引して確保できる点。
【００８８】
(4) 沈澱槽４が削除されている点。
【００８９】
したがって、この第６実施形態では、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。
【００９０】
この第６実施形態では、曝気槽１内に限外濾過膜である液中膜１１を設置して、濾過する。つまり、排水を、液中膜１１と処理水ポンプ１２で吸引濾過して処理水を確保している。この液中膜１１としては、株式会社クボタ、三菱レーヨン株式会社、株式会社ユアサコーポレーション等のメーカーの商品を採用できる。
【００９１】
この第６実施形態では、曝気槽１内に限外濾過膜である液中膜１１を設置しているので、曝気槽１内の微生物濃度は１００００ｐｐｍ以上となる。
【００９２】
これに対し、通常の液中膜１１が設置されていない曝気槽１の微生物濃度(ＭＬＳＳ濃度)は３０００ｐｐｍ程度であるため、微生物にとって有害な有害化学物質は処理できない。
【００９３】
しかし、この第６実施形態のように、微生物濃度(ＭＬＳＳ濃度)が１００００ｐｐｍ以上となると、単位容量当たりの微生物量が格段に増加するので、相対的に微生物に対する有害化学物質の割合が低くなり微生物処理できることとなる。
【００９４】
特に、導入される排水の微生物濃度が１００００ｐｐｍ以上であると、気泡を発生する機械である泡沫機８によって、気泡を発生させた水槽７における気泡が、微細となって、水への空気中の酸素の溶解効率が改善され、(1)少ない電力で排水中の溶存酸素濃度を上昇させることができる。(2) また、微細な気泡が排水中の汚泥に付着して汚泥の塊表面を好気性に維持する。(3) また、微細空気が汚泥に付着し水槽内を移動するので、気泡は直ちに空気中に飛散せず、そのため少ない空気量で水槽内の溶存酸素を維持できる。その一例を、図１５に示す。この図１５では、泡沫槽７に上記排水を導入した２分後の排水中の溶存酸素濃度を示す。微生物濃度が１００００ｐｐｍを越えると、溶存酸素濃度が急激に上昇している。
【００９５】
この第６実施形態では、泡沫槽７における泡沫機８から発生する微細空気と、液中膜１１の膜表面を空気洗浄するための、散気管３から吐出する空気によって、曝気槽１の溶存酸素濃度が維持され、決定される。
【００９６】
また、この第６実施形態では、泡沫槽７における泡沫機８から発生する微細空気によって溶存酸素濃度を維持するシステムが排水処理装置に組み入れられているので、省エネシステムとなる。同時に、液中膜１１をも設置していることで、曝気槽１内の微生物濃度が１００００ｐｐｍ以上となり、有害化学物質を分解処理できる。
【００９７】
(第７実施形態)
次に、図７に、この発明の排水処理装置の第７実施形態の構成を示す。この第７実施形態は、曝気槽１内に充填材９が設置されて接触酸化槽１０となっている点のみが、第６実施形態と異なる。したがって、この第７実施形態では、前述の第６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。
【００９８】
この第７実施形態では、接触酸化槽１０内に充填材９が設置されている構成により、この充填材９に微生物が繁殖して固定化されて、処理水ポンプ１２から得られる処理水の水質を安定化できる。なお、この充填材９としては、ポリ塩化ビニリデン、ポリプロピレン、ビニロンの他塩化ビニル、プラスチック等各種の材質が考えられるが、特に限定しない。これらは、排水の種類によって選定すればよい。
【００９９】
(第８実施形態)
次に、図８に、この発明の排水処理装置の第８実施形態の構成を示す。この第８実施形態は、曝気槽１Ｌの水深が、第１実施形態の曝気槽１の水深よりも２倍以上深くなり、上部１８と下部１９から構成されている。また、排水は、下部１９の底に設置された導入管１４から曝気槽１Ｌ内に導入される点が、第１実施形態と異なる。したがって、この第８実施形態では、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。
【０１００】
この第８実施形態では、散気管３は、上部１８において、側壁よりに設置され、この散気管３から空気を吐出させることによって、曝気槽１Ｌ内の溶存酸素濃度を上昇させ好気状態を維持している。
【０１０１】
一方、下部１９には最下部に導入管１４が配置され、この導入管１４から下部１９に排水が流入している。この下部１９は、無曝気状態であるので、嫌気性となっている。また、この下部１９の側壁外部に循環ポンプ２１が配置されており、この循環ポンプ２１は、下部１９から上部１８に排水を循環させる機能を有している。これにより、下部１９の排水と上部１８の排水とが混合されることとなる。
【０１０２】
上記構成の第８実施形態によれば、排水中に窒素があれば、嫌気工程が行われる下部１９と、好気工程が行われる上部１８との間で、排水が循環ポンプ２１で循環されるので、脱窒が可能となる。
【０１０３】
この第８実施形態の構成によれば、泡沫機８を有する泡沫槽７の出口から微細空気を含む排水が曝気槽１Ｌの上部１８に導入され、この上部１８の溶存酸素濃度を維持していることにより、省エネシステムとなる上に、嫌気工程と好気工程の間において排水を循環していることによって、脱窒を達成できる。
【０１０４】
(第９実施形態)
次に、図９に、この発明の排水処理装置の第９実施形態の構成を示す。この第９実施形態は、曝気槽１Ｌの上部１８と下部１９に接触材９Ａと９Ｂを充填して点のみが第８実施形態と異なる。したがって、この第９実施形態では、前述の第８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。
【０１０５】
この第９実施形態では、充填材９Ａが上部１８に設置され、微生物が繁殖固定化される。また、下部１９にも充填材９Ｂが設置され、微生物が繁殖固定化している。この第９実施形態では、曝気槽１Ｌの上部１８と下部１９に充填材９Ａと９Ｂが設置されていることで、前述の第８実施形態と比較して、処理が安定化することとなる。また、第９実施形態によれば、省エネルギーとなり、脱窒でき、処理の安定化が達成できる。
【０１０６】
(第１０実施形態)
次に、図１０に、この発明の排水処理装置の第１０実施形態の構成を示す。この第１０実施形態は、曝気槽１Ｌの上部１８の散気管３の上方に液中膜１１を配置して、固液分離を行う点と、沈澱槽４を削除している点のみが第８実施形態と異なる。したがって、この第１０実施形態では、前述の第８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。
【０１０７】
この第１０実施形態では、液中膜１１は、上部１８の散気管３の上方に設置されている。これにより、限外濾過膜である液中膜１１でもって、微生物と処理水との固液分離を物理的に確実に実施できる。この液中膜１１のメーカー等は、第６実施形態と同様である。
【０１０８】
また、水槽１Ｌの端に汚泥返送ポンプ１３が設置されている。この汚泥返送ポンプ１３は、上部１８の汚泥を含む排水を、泡沫槽７に導入し、この泡沫槽７において、微細空気による酸素を排水に混入させている。そして、泡沫槽７からの微細空気を含んだ排水は、曝気槽１Ｌの上部１８に戻されることとなる。この第１０実施形態によれば、省エネルギーと、脱窒と、有害化学物質の処理とが可能となる。
【０１０９】
(第１１実施形態)
次に、図１１に、この発明の排水処理装置の第１１実施形態の構成を示す。この第１１実施形態は、汚泥返送ポンプ１３のサクション配管ＳＰの長さが第１０実施形態と比較して長く、上部１８を通過して、嫌気部となる下部１９の底付近まで伸びている点のみが、第１０実施形態と異なる。したがって、この第１１実施形態では、前述の第１０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。
【０１１０】
この第１１実施形態では、汚泥返送ポンプ１３のサクション配管ＳＰの長さが長く、嫌気部となる下部１９まで伸びているので、嫌気部となる下部１９の濃縮した汚泥の塊を泡沫槽７に導入できる。この汚泥の塊とは、嫌気工程で発生する塊状のグラニュール化した汚泥も含まれる。この汚泥の塊は、内部嫌気性で表面は、微細空気が付着しやすい状態になっている。よって、微細空気が上記汚泥の塊に付着することで、少ない空気量でもって、上部１８の好気性を維持できる。すなわち、省エネルギーを図ることが可能となる。
【０１１１】
また、上記汚泥返送ポンプ１３のサクション配管ＳＰの長さが長く、下部１９の嫌気部まで伸びているので、最下部の汚泥を、最上部の泡沫槽７まで移動させることとなる。これにより、この第１１実施形態では、第１０実施形態に較べて、より確実に、曝気槽１Ｌ内の撹拌を行うことができる。
【０１１２】
この第１１実施形態によれば、泡沫槽７を設置したことによる省エネルギーと、上部１８と下部１９と汚泥返送ポンプ１３とによる脱窒と、液中膜１１による有害化学物質の処理とが可能となる。
【０１１３】
(第１２実施形態)
次に、図１２に、この発明の排水処理装置の第１２実施形態の構成を示す。この第１２実施形態は、曝気槽１Ｌの上部１８と下部１９に接触材９Ｃと９Ｄを充填して点のみが第１１実施形態と異なる。したがって、この第１２実施形態では、前述の第１１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。
【０１１４】
この第１２実施形態では、充填材９Ｃが上部１８に設置され、微生物が繁殖して固定化される。また、下部１９にも充填材９Ｄが設置され、微生物が繁殖して固定化している。この実施形態では、曝気槽１Ｌの上部１８と下部１９に充填材９Ｃと９Ｄを設置しているので、前述の第１１実施形態と比較して、排水処理を安定化できる。この第１２実施形態では、泡沫槽７を設置したことによる省エネルギーと、上部１８と下部１９と汚泥返送ポンプ１３を備えることによる脱窒と、液中膜１１による有害化学物質処理と、充填材９Ｃと９Ｄによる処理の安定化が達成できる。
【０１１５】
(第１３実施形態)
次に、図１３に、この発明の排水処理装置の第１３実施形態の構成を示す。この第１３実施形態は、曝気槽１Ｅ内に２つの仕切壁２０が設置してある点が、第６実施形態と異なる。したがって、この第１３実施形態では、前述の第６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。
【０１１６】
この第１３実施形態では、仕切壁２０で横長の曝気槽１Ｅを採用し、この横長の曝気槽１Ｅを仕切壁２０,２０でもって、３つの槽１Ｅ−１,１Ｅ−２,１Ｅ−３に区切って、この３つの槽１Ｅ−１,１Ｅ−２,１Ｅ−３に、排水を、順に、導入して、排水を処理している。とくに、有害化学物質の内、微生物分解性の悪い物質は長時間の処理が必要になるため、この第１３の実施形態の構成が必要にある。
【０１１７】
この第１３実施形態では、泡沫槽７は、最初の水槽１Ｅ−１の上部に配置されていて、かつ、最終水槽１Ｅ−３に汚泥返送ポンプ１３が配置されている。この汚泥返送ポンプ１３は、この最終水槽１Ｅ−３の散気管３の上方に配置されている液中膜１１によって濃縮した微生物汚泥を、泡沫槽７を介して、最初の槽１Ｅ−３に返送する。この返送により、水槽１Ｅ全体の微生物濃度を平均化することができる。
【０１１８】
また、この第１３実施形態では、泡沫槽７と、ブロワー２から発生した空気が散気管３から槽１Ｅ−１〜１Ｅ−３に吐出する空気とによって、好気性が維される。この第１３実施形態によれば、泡沫槽７の設置による省エネルギーと、液中膜１１の設置による有害化学物質の処理が可能となる。
【０１１９】
(第１４実施形態)
次に、図１４に、この発明の排水処理装置の第１４実施形態の構成を示す。この第１４実施形態は、曝気槽１０Ｆの３槽１０Ｆ−１,１０Ｆ−２,１０Ｆ−３に、それぞれ、接触材９Ｅ,９Ｆ,９Ｇを充填した点のみが第１３実施形態と異なる。したがって、この第１４実施形態では、前述の第１３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。
【０１２０】
この第１４実施形態では、充填材９Ｅ,９Ｆ,９Ｇは、仕切壁２０によって、３分割された接触酸化槽１０Ｆ−１,１０Ｆ−２,１０Ｆ−３のそれぞれに設置されている。この構成により、前述の第１３実施形態と比較して、処理が安定化することとなる。したがって、この第１４実施形態によれば、泡沫槽７の設置による省エネルギーと、液中膜１１の設置による有害化学物質処理と、充填材９Ｅ〜９Ｇの存在による処理の安定化とを達成できる。
【０１２１】
(第１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験装置を用いた排水処理装置の実験例を説明する。
【０１２２】
この第１実験例では、曝気槽１の容量を１立方メートル、沈澱槽４の容量を０.４立方メートル、泡沫槽７の容量を０.０５立方メートル、泡沫機８のモーター動力を１００Ｗ(ワット)、ブロワー２のモーター動力を４００Ｗとして、有機物を含む排水を処理した。
【０１２３】
これに対し、図１６に示すような従来構成の実験装置では、この第１実験例と同等の処理能力を得るためには、７５０Ｗのブロワー１０２を使用していた。したがって、この第１実験例によれば、従来に較べて、省エネルギーで排水処理することができた。つまり、第１実験例による消費電力が(４００Ｗ＋１００Ｗ)であるのに対して、上記従来の構成では消費電力が７５０Ｗであるから、５００÷７５０＝０.６７となり、上記従来構成と比較して、３３％だけ、省エネルギーできた。なお、この時の排水の流入水質のｐＨは、７.３であり、ＢＯＤ(Ｂiochemical Ｏxygen Ｄemand(生物学的酸素要求量))は８２ｐｐｍであった。これに対し、処理水のｐＨは、７.１でＢＯＤは１２ｐｐｍであり、処理は充分できていた。
【０１２４】
(第２実験例)
次に、具体的な実験例として、図７に示す第７実施形態と同じ構造の実験装置を用いた排水処理装置の実験例を説明する。
【０１２５】
この第２実験例では、接触酸化槽１０の容量を１立方メートル、泡沫槽７の容量を０.０５立方メートル、泡沫機８のモーター動力を１００Ｗ、ブロワー２のモーター動力を４００Ｗとして、ジメチルホルムアミド等の有機物を含む排水を処理した。
【０１２６】
これに対し、図１６に示すような従来構成の曝気槽１０１の実験装置では、７５０Ｗのブロワーを使用していた。したがって、この第２実験例では、次式(１)から算出されるように、省エネルギーで排水処理することができた。
【０１２７】
(４００Ｗ＋１００Ｗ)/７５０Ｗ＝０.６７      …  (１)
【０１２８】
すなわち、この第２実験例によれば、３３％だけ省エネルギーできたこととなる。この第２実験例による排水処理時の排水の流入水質のｐＨは７.５であり、ＢＯＤ(Ｂiochemical Ｏxygen Ｄemand(生物学的酸素要求量))は９６ｐｐｍであり、ジメチルホルムアミドは１８０ｐｐｍあり、また、処理水のｐＨは７.２で、ＢＯＤは１２ｐｐｍで、ジメチルホルムアミドは１ｐｐｍ以下であり、処理は充分できていた。
【０１２９】
【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方法、および一実施形態の排水処理装置によれば、生物処理槽単独で処理する方法に較べて、泡沫槽による新たな作用で排水を処理できる。すなわち、(1) 生物処理槽単独の作用と、(2) 泡沫槽の作用とを合わせた作用で排水を処理できる。この泡沫槽での具体的作用とは、水深の浅い好条件下での排水への溶存酸素補給と泡沫空気(微細空気)による酸化作用がある。たとえば、泡沫槽は水深が１ｍ程度であるのに対し、曝気槽は４〜５ｍ程度であり、水槽の水深が深いとブロワーの圧力損失が大きくなり、電気使用量が大となる。
【０１３０】
また、一実施形態の排水処理装置および一実施形態の排水処理方法では、上記生物処理槽が、曝気槽または接触酸化槽または回転円盤槽のいずれか１つか、または、それらの組み合わせである。したがって、この排水処理装置および排水処理方法によれば、上記泡沫槽による新たな効果を、従来の曝気槽,または接触酸化槽,または回転円盤槽単独の効果に加え合わせることができる。
【０１３１】
また、一実施形態の排水処理方法では、上記排水が有機物を含有する排水であるので、この有機物を、(1) 生物処理槽単独の作用と、(2) 泡沫槽の作用とを合わせた作用で処理できる。具体的には、(1) 生物処理槽の好気性微生物により微生物酸化を行い、(2) 泡沫槽の微細空気による少ない電気エネルギーで微生物に充分な酸素を供給できるシステムで排水を処理できる。すなわち、省エネルギーを図ることができる。
【０１３２】
また、一実施形態の排水処理方法および一実施形態の排水処理装置では、生物処理槽(例えば曝気槽または接触酸化槽)に液中膜が設置されているので、この生物処理槽内に繁殖した微生物を槽内に維持でき、液中膜で微生物を高濃度に濃縮することができる。このように、液中膜で微生物を高濃度に濃縮することができると、従来では微生物処理が困難であった有機物を主体とする有害化学物質を微生物で処理できる。その理由は、微生物が高濃度の場合では、相対的に微生物に対する有害化学物質の影響が少なくなり、微生物が有害化学物質を分解する力が勝るからである。
【０１３３】
また、一実施形態の排水処理方法では、上記排水がジメチルホルムアミドを含む有機物排水である。したがって、生物分解が比較的困難な有害化学物質としてのジメチルホルムアミドを、液中膜を有する生物処理槽(例えば、曝気槽,接触酸化槽等)と泡沫槽とでもって、省エネルギー的に処理できる。
【０１３４】
すなわち、液中膜を使用して、微生物を高濃度に維持する運転をすれば、ジメチルホルムアミドを含む有機物排水を処理できる。具体的には、ＭＬＳＳが１００００ｐｐｍ以上となるような運転をすれば、ジメチルホルムアミドを含む有機物排水を処理できる。
【０１３５】
その際、多量の空気が必要であるが、泡沫槽を使用すれば、微細空気を利用できて、汚泥に微細空気が付着することと、微細空気により酸素の溶解効率が向上して、少ない電気エネルギーでジメチルホルムアミドを含む有機物排水を処理できる。なお、生物処理槽に放射状輪状糸体が充填されていれば、ジメチルホルムアミドの処理がより安定化し、さらに処理が確実になる。
【０１３６】
また、一実施形態の排水処理方法では、この混合排水は、有機物を主体としている。したがって、半導体工場で実際に排出される排水に含まれ、生物分解が比較的困難な有害化学物質としての(1)ジメチルホルムアミド、(2)フッ化アンモニウム、(3)テトラメチルアンモニウムホルメイドを、液中膜を有する曝気槽または接触酸化槽と泡沫槽との組み合わせにより、省エネルギー的に処理できる。
【０１３７】
また、一実施形態の排水処理装置では、上記泡沫槽は、上記生物処理槽の上方に設置されている。したがって、２つの水槽(泡沫槽と生物処理槽)を立体的に配置でき、設置面積を節約できる。さらに、泡沫槽に導入した排水を処理した後、重力で生物処理槽(曝気槽または接触酸化槽)に戻すことができ、スペースを有効に利用できる。
【０１３８】
また、泡沫機のインペラが高速回転することにより、空気が微細にせん断されて水中に噴出され、酸素の溶解効率が良くなり、水中の溶存酸素濃度を高めることができる。
【０１３９】
また、一実施形態の排水処理装置では、上記泡沫槽に導入する返送汚泥のＭＬＳＳ(Ｍixed Ｌiquor Ｓuspended Ｓolid)濃度を１００００ｐｐｍ以上とする。したがって、上記生物処理槽(例えば、曝気槽または接触酸化槽)でのＭＬＳＳ濃度が、１００００ｐｐｍ以上として、高濃度好気性微生物による微生物の酸化力で有害化学物質を微生物分解できる。
【０１４０】
また、一実施形態の排水処理装置では、生物処理槽を構成する曝気槽または接触酸化槽が、好気部からなる上部と、嫌気部からなる下部で構成されている。したがって、好気部である上部で発生した汚泥を嫌気部である下部で消化させながら、有機物を分解できるので、発生汚泥量を、好気部のみの好気処理と比較して少なくすることができる。また、好気工程と嫌気工程が存在し、排水を生物処理槽の下部から導入し、排水が生物処理槽内を循環しているので、脱窒(脱窒素)を期待できる。
【０１４１】
また、一実施形態の排水処理装置では、曝気槽または接触酸化槽の下部の嫌気部において、大きな粘着性のある汚泥を、汚泥移送手段により、短時間で好気性の泡沫槽に導入する。したがって、汚泥内部の嫌気性を維持しながら、汚泥表面には微細空気を付着させることができ、汚泥表面を好気性に維持して、元の曝気槽や接触酸化槽の好気部、続いて下部の嫌気部に戻すことができる。
【０１４２】
すなわち、少ない電気エネルギーで、嫌気性微生物の処理能力と好気性微生物の処理能力を維持して、元の曝気槽や接触酸化槽の下部(嫌気部)に戻すことができる。この排水処理装置によれば、大きな電気エネルギーでもって曝気(大きな空気による破壊)する必要がないので、汚泥の塊が壊れ難い。
【０１４３】
また、一実施形態の排水処理装置では、曝気槽または接触酸化槽全体の循環を確実にでき、槽内の微生物濃度を平均化できる。
【０１４４】
また、一実施形態の排水処理装置では、充填材が放射状輪状体(繊維状の輪の集合体)であるので、多量の微生物を繁殖させて固定化でき、その結果、処理水質を安定化できる。また、液中膜が限外濾過膜であるので、限外濾過膜の性能により、繁殖した微生物を曝気槽または接触酸化槽内に高濃度に維持でき、微生物による有害化学物質の処理が可能となる。
【０１４５】
また、一実施形態の排水処理装置では、放射状輪状体の実用上の強度があると同時に摩耗することもなく、また耐薬品性があり、長時間使用しても取り替える必要がない。すなわち、充填材の寿命が長いこととなる。
【０１４６】
また、一実施形態の排水処理装置では、排水が有害化学物質を含む排水であっても、液中膜により微生物濃度を高めた排水処理システムでもって、有害化学物質を処理できる。また、泡沫槽で汚泥に微細空気を付着させることで、空気を効率的に利用できるので、少ない電気エネルギーで排水を処理でき、省エネシステムとなる。
【０１４７】
また、一実施形態の排水処理装置では、排水システムが、液中膜により微生物濃度を高めたシステムであるので、各種の有害化学物質を処理できる。したがって、半導体工場から発生するジメチルホルムアミドを含有する排水と現像液含有排水とを、１つの水槽で処理でき、別々に排水処理装置を建設する場合と比較して、イニシャルコストを低減できる。
【０１４８】
また、一実施形態の排水処理装置では、半導体工場から発生するジメチルホルムアミドを含有する排水とテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(ＴＭＡＨ)を主成分とする現像液含有排水とを、１つの水槽で処理できイニシャルコストを低減できる。
【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】  この発明の排水処理装置の第４実施形態を示す構成図である。
【図５】  この発明の排水処理装置の第５実施形態を示す構成図である。
【図６】  この発明の排水処理装置の第６実施形態を示す構成図である。
【図７】  この発明の排水処理装置の第７実施形態を示す構成図である。
【図８】  この発明の排水処理装置の第８実施形態を示す構成図である。
【図９】  この発明の排水処理装置の第９実施形態を示す構成図である。
【図１０】  この発明の排水処理装置の第１０実施形態を示す構成図である。
【図１１】  この発明の排水処理装置の第１１実施形態を示す構成図である。
【図１２】  この発明の排水処理装置の第１２実施形態を示す構成図である。
【図１３】  この発明の排水処理装置の第１３実施形態を示す構成図である。
【図１４】  この発明の排水処理装置の第１４実施形態を示す構成図である。
【図１５】  微生物濃度と溶存酸素との関係を示すグラフである。
【図１６】  従来の排水処理装置の第１例を示す構成図である。
【図１７】  従来の排水処理装置の第２例を示す構成図である。
【図１８】  従来の排水処理装置の第３例を示す構成図である。
【符号の説明】
１…曝気槽、２…ブロワー、３…散気管、４…沈澱槽、５…かき寄せ機、
６…汚泥返送ポンプ、７…泡沫槽、８… 泡沫機、９…充填材、
１０…接触酸化槽、１１…液中膜、１２…処理水ポンプ、
１３…汚泥返送ポンプ、１４…導入管、１５…回転円盤槽、
１６…回転駆動部、１７…回転円盤、１８…上部、１９…下部、
２０…仕切壁、２１…循環ポンプ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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