(57)【要約】【課題】排水に含まれる難分解性有機物を効率的に除去することができる排水処理方法及び装置を提供する。【解決手段】排水処理装置１０は、難分解性有機物が含まれる排水を生物付着担体１８によって生物処理する流動床式生物反応槽１２と、流動床式生物反応槽１２の後段に設けられ、流動床式生物反応槽１２で得られた処理水に凝集剤を添加し、難分解性有機物を凝集させて分離する凝集分離槽１４と、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水に含まれる難分解性有機物を除去する排水処理方法において、
微生物を固定した担体が添加された流動床式生物反応槽によって前記排水を生物処理し、
該生物処理した生物処理水を凝集分離処理することによって、前記難分解性有機物を凝集して前記排水から分離除去することを特徴とする排水処理方法。
【請求項２】
前記凝集分離処理は、前記流動床式生物反応槽で分解できない難分解性有機物と、前記流動床式生物反応槽から排出した微生物フロックとを同時に凝集沈殿させることを特徴とする請求項１に記載の排水処理方法。
【請求項３】
前記担体は、砂、活性炭、樹脂製担体又は高分子含水ゲルであり、
前記流動床式生物反応槽のＣＯＤＭｎ容積負荷を１〜２ｋｇ／ｍ３・ｄで運転することを特徴とする請求項１又は２に記載の排水処理方法。
【請求項４】
前記流動床式生物反応槽から排出される微生物フロックの径が１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の排水処理方法。
【請求項５】
微生物を固定した担体が添加され、難分解性有機物が含まれる排水を生物処理する流動床式生物反応槽と、
前記流動床式生物反応槽の後段に設けられ、前記流動床式生物反応槽で得られた生物処理水に凝集剤を添加し、前記難分解性有機物を凝集させて分離する凝集分離槽と、
を備えたことを特徴とする排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排水処理方法及び装置に係り、特に塗装工場から排出される塗料排水を処理する排水処理方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
塗装工場から排出される塗料排水は一般に、凝集分離処理によって排水中の難分解性有機物を除去した後、活性汚泥法によって生物処理している（特許文献１参照）。しかし、近年では、ＶＯＣ対策として使用塗料が油性から水溶性へ移行し、これに伴って難分解性有機物である樹脂や顔料が疎水性から親水性へ移行したため、塗装排水中には多量の難分解性有機物が溶解されている。このような樹脂や顔料は、塗料に含まれる高分子分散剤や界面活性剤によって分散状態が安定しているため、凝集分離が困難であり、生物分解性も悪い。したがって、近年では、処理後の水質が悪化し、従来の排水処理方法では十分に対応できないという問題があった。
【０００３】
このような問題を解消するため、オゾン分解法、フェントン酸化法、ＵＶ照射法などの物理・化学的処理法を用いる方法等が数多く提案されている。例えば特許文献２には、光酸化触媒の存在下で紫外線や可視光線を照射し、有機物を含有する排水を酸化分解する処理方法が示されている。また、特許文献３には金属触媒による酸化法が示されている。
【特許文献１】特開２０００−８４５６８号公報
【特許文献２】特開平８−１５５３０８号公報
【特許文献３】特開平９−１１６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、これらの方法は、難分解性有機物を十分に分解することが困難であるという問題や、たとえ分解できても処理に多大な費用がかかるという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、排水に含まれる難分解性有機物を効率的に除去することができる排水処理方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、排水に含まれる難分解性有機物を除去する排水処理方法において、微生物を固定した担体が添加された流動床式生物反応槽によって前記排水を生物処理し、該生物処理した生物処理水を凝集分離処理することによって、前記難分解性有機物を凝集して前記排水から分離除去することを特徴とする。
【０００７】
本発明の発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、難分解性有機物を含む排水（たとえば水溶性塗装排水）をまず流動床式生物反応槽によって生物処理した後、凝集剤を添加して凝集分離処理を行うことによって、排水中の難分解性有機物を十分且つ容易に分離除去できるという知見を得た。本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、流動床式生物反応槽で生物処理を行った後に凝集分離処理を行うようにしたので、排水中の難分解性有機物を十分且つ容易に分離除去することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は請求項１の発明において、前記凝集分離処理は、前記流動床式生物反応槽で分解できない難分解性有機物と、前記流動床式生物反応槽から排出した微生物フロックとを同時に凝集沈殿させることを特徴とする。本発明によれば、微生物フロックを凝集の核として難分解性有機物を凝集させることができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は請求項１又は２の発明において、前記担体は、砂、活性炭、樹脂製担体又は高分子含水ゲルであり、前記流動床式生物反応槽のＣＯＤＭｎ容積負荷を１〜２ｋｇ／ｍ３・ｄで運転することを特徴とする。本発明によれば、流動床式生物反応槽を上記の条件で運転することによって、排水中の易分解性有機物を分離除去することができると同時に、反応槽中に微細な微生物フロックを生じる。その結果、生物処理の後段の凝集分離処理において、微細な微生物フロックを核とし、難分解性有機物の凝集分離処理を効率よく行うことができる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は請求項１〜３のいずれか１に記載の発明において、前記流動床式生物反応槽から排出される微生物フロックの径が１０μｍ以下であることを特徴とする。本発明によれば、微生物フロックの径が小さく、凝集の核として使用され、凝集分離処理における凝集効果を向上させることができ、難分解性有機物の分離除去効率を大幅に向上させることができる。
【００１１】
請求項５に記載の発明は前記目的を達成するために、微生物を固定した担体が添加され、難分解性有機物が含まれる排水を生物処理する流動床式生物反応槽と、前記流動床式生物反応槽の後段に設けられ、前記流動床式生物反応槽で得られた生物処理水に凝集剤を添加し、前記難分解性有機物を凝集させて分離する凝集分離槽と、を備えたことを特徴とする。本発明は請求項１の方法発明を実施するための装置発明であり、流動床式生物反応槽で生物処理を行った後に凝集分離槽で凝集分離処理を行うようにしたので、排水中の難分解性有機物を十分且つ容易に分離除去することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、流動床式生物反応槽で生物処理を行った後に凝集分離処理を行うようにしたので、排水中の難分解性有機物を十分且つ容易に分離除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下添付図面に従って本発明に係る排水処理方法及び装置の好ましい実施形態について説明する。
【００１４】
図１は本実施の形態の排水処理装置の構成を模式的に示している。以下は、水溶性の塗装排水を処理する例で説明するが、本発明はこれに限定するものではなく、難分解性有機物（樹脂や難顔料等成分）を含む排水を処理する装置として使用することができる。なお、塗装排水とは、例えば自動車や各種工業製品などの水溶性塗料の塗装ライン、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水溶性塗料成分を含んだ排水が挙げられる。これらの排水はＢＯＤ／ＣＯＤＭｎ比が比較的低く（たとえば自動車の水溶性塗装ラインの排水はＢＯＤ／ＣＯＤＭｎ比が０．３程度）、生物分解性が悪い。
【００１５】
図１に示すように、排水処理装置１０は主として、流動床式生物反応槽１２及び凝集分離槽１４によって構成される。
【００１６】
流動床式生物反応槽１２には原水配管１６が接続されており、この原水配管１６を介して原水（本実施の形態では塗装排水）が供給され、流動床式生物反応槽１２内に貯留される。流動床式生物反応槽１２の内部には、微生物が付着固定された担体１８が投入されている。担体１８としては、中空状のもの、凹凸状のもの、多孔質状等で単位体積当たりの表面積が大きいもの、水を吸収して膨潤するもの等が用いられ、特に、槽内で容易に流動するもの、表面積が大きく付着微生物量が多い担体が好ましい。また、担体１８の素材としては、従来公知の各種の有機・無機担体を用いることができ、例えば活性炭、ゼオライト、砂粒、樹脂、セラミックス、ポリエチレングリコールなどの高分子含水ゲルなどが挙げられ、これらは１種又は２種以上併用して用いることができる。
【００１７】
流動床式生物反応槽１２の底部には、散気管２０が配設されている。散気管２０にはブロア２２が接続されており、このブロア２２によって散気管２０にエアを送気することができる。散気管２０に送気されたエアは無数の気泡となって流動床式生物反応槽１２内に散気され、この気泡が上昇することによって担体１８が流動され、且つ、担体１８の微生物にエアが供給される。これにより、流動床式生物反応槽１２内の排水が生物処理される。その際、本実施の形態では、流動床式生物反応槽１２におけるＣＯＤＭｎ容積負荷を１〜２ｋｇ／ｍ３・ｄになるように運転を制御する。これによって、反応槽中で粒子径１〜１０μｍの微細な微生物フロックが発生し、生物処理後の処理水（以下、生物処理水）にその粒子が含まれる。
【００１８】
流動床式生物反応槽１２の出口部には、配管２４が接続されるとともに、この配管２４との接続部を囲むようにスクリーン２６が設けられる。スクリーン２６は担体１８の流出を防止するものであり、このスクリーン２６によって担体１８が分離され、生物処理水のみが配管２４に流出される。配管２４は、凝集分離槽１４に接続されており、流動床式生物反応槽１２から流出した生物処理水は凝集分離槽１４に供給される。
【００１９】
凝集分離槽１４には、二つの攪拌槽１４Ａ、１４Ｂと沈殿槽１４Ｃとが設けられ、二つの攪拌槽１４Ａ、１４Ｂにはそれぞれ攪拌装置２８が設けられる。攪拌槽１４Ａでは生物処理水に無機凝集剤が添加され、この生物処理水が攪拌装置２８によって攪拌され、攪拌槽１４Ｂに供給される。攪拌槽１４Ｂでは生物処理水に高分子ポリマが添加され、この生物処理水が攪拌装置２８によって攪拌され、沈殿槽１４Ｃに供給される。このように生物処理水に凝集剤を添加して攪拌することによって、生物処理水中の微細な微生物フロックを核として凝集物が生じ、この凝集物が沈殿槽１４Ｃで沈殿される。沈殿槽１４Ｃの上部には処理水管３０が接続されており、この処理水管３０から上澄み液が処理水として排出され、凝集物が分離除去される。これにより、排水中に含まれていた難分解性有機物が排水から分離除去される。なお、本実施の形態では、凝集物を沈殿分離するようにしたが、凝集物を浮上分離して除去するようにしてもよい。また、凝集剤は上記の例に限定されるものではなく、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、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用いることができ、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】
次に上記の如く構成された排水処理装置１０の作用について説明する。
【００２１】
上述の流動床式生物反応槽１２は、微生物を付着増殖させた担体１８を添加することによって流動床で生物処理を行う装置であり、一般的な生物処理装置である活性汚泥装置に比べて、汚泥濃度や状態などの管理が不要であり、維持管理が容易である。その一方で、流動床式生物反応槽１２は、高負荷状態になると自然に発生した微生物や、担体１８から剥離した微生物膜が処理水とともに流出し、処理水が白濁する現象が発生する。このため、通常は、処理水が白濁しないように低負荷処理の運転を行っている。
【００２２】
これに対して、本実施の形態の流動床式生物反応槽１２では、ＣＯＤＭｎ容積負荷が１〜２ｋｇ／ｍ３・ｄになるような運転を行っている。これによって、排水は易分解性有機物のみが除去され、粒子径１〜１０μｍの微細フロックが発生し、白濁した状態になる。このように白濁状態を積極的につくった後に白濁の処理水を凝集分離処理することによって、白濁成分が凝集物の核となり、難分解性有機物の分離除去が可能となる。
【００２３】
図２は、凝集分離処理時の汚泥フロック径と、凝集分離処理後のＣＯＤＭｎとの関係を試験によって求めたものである。この試験では、水溶性塗装排水の生物処理水を固液分離して得られた上澄水に、ホモジナイズして粒子径を変化させた活性汚泥をＳＳ濃度５００ｍｇ／Ｌとなるように混合し、ポリ塩化アルミニウム溶液（アルミナ１１％）１ｍｌ／Ｌ、強アニオンポリマ２ｍｇ／Ｌを添加して凝集分離させた。図２から分かるように、汚泥フロックの粒子径が大きい場合には、凝集分離水のＣＯＤＭｎは高く、難分解性有機物が残存している。これに対して、汚泥フロックの粒子径が１０μｍ未満の場合には、汚泥フロックの凝集によってＣＯＤＭｎが低下している。これは、粒子径１０μｍ未満の汚泥フロックの場合は通常の（１０μｍ以上の）活性汚泥フロックの場合と異なり、汚泥フロックの粒子の電荷が難分解性有機物の凝集に影響し、汚泥フロックが凝集の核となるためと考えられる。
【００２４】
本実施の形態の排水処理装置１０では、流動床式生物反応槽１２によって粒子径１〜１０μｍの微細フロックを含有する生物処理水が得られる。したがって、この生物処理水を凝集分離処理することによって、微細な微生物フロックを凝集の核として、生物処理水中に残存する難分解性有機物が凝集され、ＣＯＤＭｎの少ない処理水を得ることができる。
【００２５】
以上説明したように、本実施の形態の排水処理装置１０によれば、難分解性有機物を含む排水を流動床式生物反応槽１２で生物処理することによって、微細なフロックを含有する生物処理水を生成し、これを凝集分離処理するようにしたので、難分解性有機物を十分且つ容易に分離除去することができる。
【実施例】
【００２６】
自動車用水性塗料の塗装ブースより排出された水溶性塗装排水（ＣＯＤＭｎ５５００ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ１４００ｍｇ／Ｌ）を用いて試験を行った。実施例１では生物処理、凝集分離処理の順で行い、比較例１、２では凝集分離処理、生物処理の順に行った。その際の条件及び結果を図３の表に示す。
【００２７】
実施例１の生物処理では、実容積２Ｌの塩化ビニル製の反応槽に、中空円筒型ポリプロピレン担体を１０％（対反応槽）添加し、散気ボールにより担体を流動させた流動床式生物反応槽を使用した。処理負荷は１ｋｇ−ＣＯＤＭｎ／ｍ３・ｄとした。この生物処理によって易分解性有機物は処理され、ＢＯＤは１０ｍｇ／Ｌ以下まで除去された。しかし、難分解性有機物は生物分解できないため、ＣＯＤＭｎ除去率は約７０％と低く、生物処理水にはＣＯＤＭｎが１６００ｍｇ／Ｌ残存した。
【００２８】
生物処理の後、凝集分離処理として、ポリ塩化アルミニウム溶液（アルミナ１１％）を１ｍｌ／Ｌ、強アニオンポリマを２ｍｇ／Ｌ添加し、撹拌反応させ、凝集沈殿させた。その結果、生物処理水の白濁はなくなり、透明な上澄み分離水が得られた。凝集分離処理水は、図３に示すように、ＢＯＤが１０ｍｇ／Ｌ未満であり、ＣＯＤＭｎも９６ｍｇ／Ｌと十分に低い数値が得られた。
【００２９】
一方、比較例１では、凝集分離処理として、ポリ塩化アルミニウム溶液（アルミナ１１％）（ＰＡＣと呼ぶ）を１ｍｌ／Ｌ、強アニオンポリマを２ｍｇ／Ｌ添加し、撹拌反応させ、凝集沈殿させた。その凝集分離処理水は、ＣＯＤＭｎを１０％しか除去できなかった。そこで、比較例２として、ＰＡＣを５ｍｌ／Ｌに増加した。しかし、凝集状況の大きな改善は見られず、ＣＯＤＭｎ除去率は１５％と低かった。その後、これらの凝集分離水を活性汚泥処理した。
【００３０】
活性汚泥処理は、ＣＯＤＭｎ容積負荷０．５ｋｇ／ｍ３・ｄの条件で処理した。これにより、比較例１、２の処理水のＢＯＤは、実施例１と同様に１０ｍｇ／Ｌ未満まで処理できた。しかし、比較例１のＣＯＤＭｎは７３０ｍｇ／Ｌであり、比較例２のＣＯＤＭｎは５００ｍｇ／Ｌと高く、放流処理するには新たに活性炭処理が必要であった。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施の形態の排水処理装置の構成を模式的に示す図
【図２】本発明の排水処理装置の作用を説明する図
【図３】実施例の結果を示す図
【符号の説明】
【００３２】
１０…排水処理装置、１２…流動床式生物反応槽、１４…凝集分離装置、１６…原水配管、１８…担体、２０…散気管、２２…ブロア、２４…配管、２６…スクリーン、２８…攪拌装置、３０…処理水管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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