(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃水に薬剤を添加して該廃水中の処理対象物を不溶化する不溶化槽と、
該不溶化槽からの不溶化処理水に凝集剤を添加して凝集処理する凝集槽と、
該凝集槽からの凝集処理水を固液分離する固液分離手段と、
該固液分離手段で分離された汚泥の一部と前記薬剤とを混合する混合槽と、
該混合槽に前記固液分離手段で分離された汚泥の一部を返送する汚泥返送ラインと、
該混合槽の混合汚泥を前記不溶化槽に添加する手段と
を備えてなる廃水処理装置において、
該不溶化処理水及び／又は該凝集処理水の一部を該汚泥返送ラインに導入する手段を設けたことを特徴とする廃水処理装置。
【請求項２】
請求項１において、フッ素含有廃水にカルシウム塩を添加してフッ化カルシウム汚泥を生成させ、生成したフッ化カルシウム汚泥を分離するための装置であることを特徴とする廃水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃水に薬剤を添加して該廃水中の処理対象物を不溶化し、不溶化物を凝集処理して固液分離するに当り、分離汚泥の一部を不溶化工程へ返送することにより、高濃度汚泥を得る廃水処理装置に係り、特に、汚泥返送ラインの閉塞を防止して、安定かつ効率的な処理を行う廃水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、フッ素化合物製造工場、鉄鋼業、肥料製造工場、或いは半導体工場から排出されるフッ素含有廃水をカルシウム（Ｃａ）塩で処理して含有されるフッ素をフッ化カルシウム（ＣａＦ2）汚泥として分離除去するに当り、分離したＣａＦ2汚泥の一部をＣａ塩と混合して改質し（以下、この混合物を「改質汚泥」と称す。）、この改質汚泥でフッ素含有廃水を処理することにより、高濃度汚泥を得る方法が提案されている（特開平５−２９３４７４号公報、同１０−４７９号公報。以下、この方法を「高密度凝集汚泥処理法」と称す。）。
【０００３】
図２は、従来の高密度凝集汚泥処理法の代表的な装置を示す系統図であり、原水（フッ素含有廃水）は原水槽１からポンプＰ1により中和槽３に導入され、反応槽２から添加される後述の改質汚泥との反応でＣａＦ2汚泥が生成する。この中和反応液は、次いで凝集槽４に送給され、ポリマー（高分子凝集剤）貯槽７からポンプＰ4によりポリマーが添加されて凝集処理された後、沈殿槽５で固液分離される。沈殿槽５の分離液は処理水として系外へ排出される。沈殿槽５から引き抜かれた分離汚泥の一部はポンプＰ2を備える汚泥返送ライン１１により反応槽２に返送され、残部は系外へ排出される。
【０００４】
反応槽２では、Ｃａ（ＯＨ）2（消石灰）貯槽６からポンプＰ3により供給されるＣａ（ＯＨ）2と返送汚泥とが混合され、改質汚泥は中和槽３に供給される。この中和槽３における反応はｐＨ５〜１１で行うのが好ましく、このようなｐＨ範囲となるように、中和槽３に設けられたｐＨ計３Ａに連動するバルブＶ1，Ｖ2の開閉で反応槽２を経て中和槽３に供給されるＣａ（ＯＨ）2の量が調節される。
【０００５】
なお、Ｃａ塩としては、Ｃａ（ＯＨ）2の他、ＣａＣｌ2、その他のカルシウム化合物を用いることができ、アルカリ性でないＣａ塩を用いた場合には、別途ＮａＯＨ等のアルカリを添加してｐＨ調整する。
【０００６】
このような廃水処理装置であれば、返送汚泥がＣａ（ＯＨ）2と混合されて得られた改質汚泥が中和槽３に添加されることで高濃度汚泥を得ることができる。
【０００７】
この高密度凝集汚泥処理法において、一般に中和槽３及び凝集槽４の滞留時間はいずれも１０分前後であり、また反応槽２の滞留時間は５分程度で、沈殿槽５は水面積負荷１〜２ｍ3／ｍ2・ｈｒ、滞留時間５〜６時間で運転される。また、特に高濃度汚泥及び高水質処理水が得られる条件は、汚泥返送比（Ｒ）によって決定され、下記式で定義される汚泥返送比（Ｒ）が１５〜６０、特に３０前後の場合において、良好な結果が得られる。
【０００８】
【数１】
0004154810.tif 000002
【０００９】
このような高密度凝集汚泥処理法であれば、高濃度汚泥を得ることができ、この高濃度汚泥を効率的に脱水して得られる脱水ケーキの含水率を低減すると共に、脱水ケーキ発生量を低減することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如く、脱水ケーキ含水率の低減、脱水ケーキ発生量の低減のためには、沈殿槽５から排出される排泥濃度は高い程有利であり、高密度凝集汚泥処理法を採用することで３０〜４０％程度の高濃度汚泥を得て、脱水ケーキの含水率とその発生量を著しく低減することが可能である。
【００１１】
しかしながら、実装置運転においては、
▲１▼  高濃度汚泥を返送することは、汚泥返送ラインの配管、切替バルブ、仕切バルブ等で閉塞を引き起こし易くなる。
▲２▼  返送汚泥の濃度が高いと、反応槽２においてＣａ（ＯＨ）2と混合した場合、粘性が発生し、汚泥とＣａ（ＯＨ）2との混合が不十分になったり、反応槽２から中和槽３へ改質汚泥を送給する配管が閉塞したり、著しい場合には、反応槽２から汚泥が流出する。
などの理由から、５〜１５％程度の排泥濃度で運転されているのが現状である。特に、▲２▼の粘性の点からは、反応槽での汚泥濃度は１０％以下が好ましいとされており、返送汚泥濃度を高くできないことにより、排泥濃度も低く抑えられていた。
【００１２】
このように、従来においては、高密度凝集汚泥処理法を採用していても、十分に高濃度化された汚泥を得てはおらず、このため、汚泥の脱水効率の向上、脱水ケーキ含水率と脱水ケーキ発生量の低減が十分に達成されていなかった。
【００１３】
本発明は上記従来の問題点を解決し、廃水に薬剤を添加して該廃水中の処理対象物を不溶化し、不溶化物を凝集処理して固液分離するに当り、分離汚泥の一部を不溶化工程へ返送する高密度凝集汚泥処理法を採用することにより、高濃度汚泥を得る方法において、汚泥返送ラインの閉塞等を防止して、安定かつ効率的な処理を行う廃水処理装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の廃水処理装置は、廃水に薬剤を添加して該廃水中の処理対象物を不溶化する不溶化槽と、該不溶化槽からの不溶化処理水に凝集剤を添加して凝集処理する凝集槽と、該凝集槽からの凝集処理水を固液分離する固液分離手段と、該固液分離手段で分離された汚泥の一部と前記薬剤とを混合する混合槽と、該混合槽に前記固液分離手段で分離された汚泥の一部を返送する汚泥返送ラインと、該混合槽の混合汚泥を前記不溶化槽に添加する手段とを備えてなる廃水処理装置において、該不溶化処理水及び／又は該凝集処理水の一部を該汚泥返送ラインに導入する手段を設けたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の廃水処理装置では、不溶化処理水及び／又は凝集処理水を汚泥返送ラインに導入して返送汚泥を希釈するため、汚泥返送ラインの閉塞は防止される。
【００１６】
また、前述の高濃度返送汚泥による粘性に起因する混合不良や配管閉塞、汚泥流出の問題も解消される。
【００１７】
なお、このように不溶化処理水及び／又は凝集処理水を汚泥返送ラインに導入して返送汚泥を希釈することにより処理水水質が低下することはなく、本発明によれば高濃度汚泥と高水質処理水を得ることができる。
【００１８】
なお、この汚泥返送ラインにおける閉塞を防止するために、返送汚泥を希釈するための希釈水として最終処理水を使用すると、返送汚泥濃度が大幅に低下し、前述の好適な汚泥返送比（Ｒ）を実現するためには、混合槽（反応槽）及び不溶化槽（中和槽）として大容量の槽を設けることが必要となり好ましくない。
【００１９】
本発明の廃水処理装置は、特に、フッ素含有廃水にカルシウム塩を添加してフッ化カルシウム汚泥を生成させ、生成したフッ化カルシウム汚泥を分離するための装置として好適である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
図１は本発明の実施の形態を示す系統図であり、図２に示す部材と同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。この廃水処理装置は、汚泥返送ライン１１に中和反応液（又は凝集処理液）の一部を導入するポンプＰ5を備える配管１２（又はポンプＰ6を備える配管１３）を設けた点が図２に示す廃水処理装置と異なり、その他は同様の構成とされている。
【００２２】
図１の装置であっても、図２の装置と同様に、原水（フッ素含有水）は原水槽１からポンプＰ1により中和槽３に導入され、反応槽２から添加される改質汚泥との反応でＣａＦ2汚泥が生成する。この中和反応液の一部は、ポンプＰ5により配管１２を経て汚泥返送ライン１１のポンプＰ2の入口部に供給され、残部は、凝集槽４に送給され、ポリマー（高分子凝集剤）貯槽７からポンプＰ4によりポリマーが添加されて凝集処理された後、沈殿槽５で固液分離される。沈殿槽５の分離液は処理水として系外へ排出される。沈殿槽５から引き抜かれた分離汚泥の一部はポンプＰ2により反応槽２に返送され、残部は系外へ排出される。この返送汚泥は、中和反応液により希釈されるため、ポンプＰ2以降の汚泥返送ライン１１の閉塞等の問題はなく、また、反応槽２における汚泥の粘性による問題も解消される。
【００２３】
なお、本発明において、返送汚泥の希釈水としては、中和槽３からの中和反応液の他、凝集槽４からの凝集処理液をポンプＰ6を備える配管１３より供給しても良く、中和反応槽と凝集処理液とを併用しても良い。
【００２４】
いずれの場合においても、排泥濃度は２５〜３５％の高濃度汚泥とし、このように中和反応液及び／又は凝集処理液で返送汚泥を希釈することにより、希釈後の汚泥（「希釈汚泥」と称す場合がある。）の濃度を６〜１２％程度とするのが好適である。従って、中和反応液及び／又は凝集処理液の汚泥返送ライン１１への供給量は希釈汚泥濃度が上記濃度となるように適宜調整する。
【００２５】
なお、返送汚泥への希釈水の注入箇所は、汚泥返送ポンプＰ2の入口部近傍とするのが、配管の閉塞防止の面で好ましいが、ポンプＰ2と沈殿槽５の間でエルボー、配管径の変化等による圧損が発生しない場合は、ポンプＰ2出口近傍でも良い。
【００２６】
本発明では、このように、返送汚泥を希釈すると共に、高濃度の排泥の排出配管の排出ラインを短縮したり、バルブ類を簡易な構成としたりすることで、排泥も円滑に行うようにするのが有利である。また、沈殿槽５の底部から返送汚泥ポンプＰ2に到る配管構成についても同様に閉塞の起き難い構成とするのが好ましい。
【００２７】
なお、このようなフッ素含有廃水の処理において、その他の処理条件は従来と同様で良く、汚泥返送比（Ｒ）は、１５〜６０、特に３０前後とし、また、中和槽のｐＨは５〜１１とするのが好ましい。
【００２８】
図示の実施例では、本発明の廃水処理装置をフッ素含有廃水の処理装置に適用した場合を例示したが、本発明はフッ素含有廃水に限らず、鉄，銅，アルミなどの重金属又は軽金属廃水にＮａＯＨ，Ｃａ（ＯＨ）2又はＭｇ（ＯＨ）2等のアルカリ剤を添加して重金属水酸化物又は軽金属水酸化物の不溶化物を生成させてこれを凝集分離する装置、リン酸やケイ酸含有廃水にＣａ塩やＭｇ塩を添加してアルカリ土類金属の不溶化物を生成させてこれを凝集分離する装置にも有効に適用可能である。
【００２９】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３０】
実施例１
図１に示す本発明の廃水処理装置により下記水質のフッ素含有廃水を１０Ｌ／ｈｒの処理量で処理した。
【００３１】
〔フッ素含有廃水水質〕
ｐＨ  ：２．１
Ｆ    ：２０００ｍｇ／Ｌ
ＳＯ4：５００ｍｇ／Ｌ
Ｃｌ  ：１０００ｍｇ／Ｌ
Ｃａ（ＯＨ）2は、中和槽３における槽内ｐＨが６．５となるように反応槽２に添加し、凝集槽４ではポリマーとしてポリアクリルアミド部分加水分解物を５ｍｇ／Ｌ添加した。また、汚泥返送比（Ｒ）は３０の条件で高密度凝集汚泥処理法で処理し、分離汚泥を流入原水に対し５０％及び中和反応液を流入原水に対し１００％汚泥返送ライン１１に注入することにより希釈した。この処理において、処理状態が安定した後の処理水水質、排泥濃度、汚泥返送ライン１１の希釈汚泥の濃度は表１に示す通りであった。この運転は長期間汚泥返送ラインの閉塞等を発生することなく、安定に継続することができた。
【００３２】
実施例２
実施例１において、中和反応液の代りに、凝集処理液を流入原水に対し１００％汚泥返送ライン１１に注入したこと以外は同様にして処理を行ったところ、処理状態が安定した後の処理水水質、排泥濃度、希釈汚泥濃度は表１に示す通りであった。この運転は長期間汚泥返送ラインの閉塞等を発生することなく、安定に継続することができた。
【００３３】
比較例１
実施例１において、返送汚泥の希釈を行わなかったこと以外は同様にして処理したところ、処理状態が安定した後の処理水水質及び排泥濃度は表１に示す通りであったが、運転開始から３日後に汚泥返送ライン１１のポンプＰ2吸込み側のフランジにおいて閉塞が起こり、運転を継続することができなかった。
【００３４】
比較例２
比較例１において、汚泥返送ラインでの閉塞を防止するために、排泥濃度が表１に示すような低濃度となるように沈殿槽での汚泥濃縮率を調整したこと以外は同様にして処理を行った。この場合、得られた処理水の水質は表１に示す通りであり、長期間の連続運転は可能であったが、排泥濃度が低いため、脱水ケーキの含水率は従来法に比べ大幅な改善がなく、高密度凝集汚泥処理法の効果が有効に発揮されているとは言えなかった。
【００３５】
【表１】
0004154810.tif 000003
【００３６】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の廃水処理装置によれば、廃水に薬剤を添加して該廃水中の処理対象物を不溶化し、不溶化物を凝集処理して固液分離するに当り、分離汚泥の一部を不溶化工程へ返送して高濃度汚泥を得る高密度凝集汚泥処理法において、汚泥返送ラインの閉塞を防止すると共に、返送汚泥の粘性による不具合を防止して安定かつ効率的な処理を行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の廃水処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【図２】従来の廃水処理装置を示す系統図である。
【符号の説明】
１  原水槽
２  反応槽
３  中和槽
４  凝集槽
５  沈殿槽
１１  汚泥返送ライン
【図１】
0004154810.tif 000004
【図２】
0004154810.tif 000005