(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
界面活性剤を含む有機物,窒素,リン,過酸化水素含有フッ素排水を嫌気槽と好気槽とに導入して処理する排水処理方法であって、
上記嫌気槽には、炭酸カルシウム鉱物が充填されており、
上記好気槽には、界面活性剤の生物分解に卓越した微生物を含有している別系統の生物処理水が導入され、かつ炭酸カルシウム鉱物が充填されていることを特徴とする排水処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の排水処理方法において、
上記有機物が生物分解性の悪い界面活性剤であることを特徴とする排水処理方法。
【請求項３】
請求項１に記載の排水処理方法において、
上記生物処理水が、高濃度界面活性剤含有排水を生物学的に処理した処理水であることを特徴とする排水処理方法。
【請求項４】
請求項１に記載の排水処理方法において、
上記生物処理水が、現像液含有排水を生物学的に処理した処理水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、
上記嫌気槽は、上部が嫌気汚泥ゾーンで構成され、下部が炭酸カルシウム鉱物ゾーンで構成されており、
上記好気槽は、上部が好気汚泥ゾーンで構成され、下部が炭酸カルシウム鉱物ゾーンで構成されていることを特徴とする排水処理方法。
【請求項６】
請求項５に記載の排水処理方法において、
上記嫌気槽上部の嫌気汚泥ゾーンは、未反応の消石灰，未反応のポリ塩化アルミニウム，未反応の高分子凝集剤，生成したフッ化カルシウムおよび微生物を含む汚泥を有し、
上記好気槽上部の好気汚泥ゾーンは、未反応の消石灰，未反応のポリ塩化アルミニウム，未反応の高分子凝集剤，生成したフッ化カルシウムおよび微生物を含む汚泥を有していることを特徴とする排水処理方法。
【請求項７】
請求項６に記載の排水処理方法において、
上記汚泥が排水処理設備における沈殿槽からの返送汚泥であることを特徴とする排水処理方法。
【請求項８】
請求項６に記載の排水処理方法において、
排水を最初に上記嫌気槽で処理した後、連続して上記好気槽で処理する方法であって、
上記嫌気槽の嫌気汚泥ゾーンの微生物が嫌気性の微生物であり、
上記好気槽の好気汚泥ゾーンの微生物が好気性の微生物であることを特徴とする排水処理方法。
【請求項９】
界面活性剤を含む有機物,窒素,リン,過酸化水素含有フッ素排水が最初に導入される第１水槽と、
炭酸カルシウム鉱物が充填され、かつ返送汚泥が導入される第２水槽と、
撹拌手段を有し、炭酸カルシウム鉱物が充填され、返送汚泥と、界面活性剤の生物分解に卓越した微生物を含有している別系統の生物処理水とが導入されて混合される第３水槽と、
消石灰が添加される第４水槽と、
ポリ塩化アルミニウムが添加される第５水槽と、
高分子凝集剤が添加される第６水槽と、
沈澱槽としての第７水槽と、
濃縮槽としての第８水槽とを備え、
上記第１,第２,第３,第４,第５,第６,第７,第８水槽の順に被処理水を導入することを特徴とする排水処理装置。
【請求項１０】
界面活性剤を含む有機物,窒素,リン,過酸化水素含有フッ素排水が最初に導入される第１水槽と、
炭酸カルシウム鉱物が充填され、かつ返送汚泥が導入される第２水槽と、
撹拌手段を有し、炭酸カルシウム鉱物が充填され、返送汚泥と、界面活性剤の生物分解に卓越した微生物を含有している別系統の生物処理水とが導入されて混合される第３水槽と、
消石灰が添加される第４水槽と、
ポリ塩化アルミウムが添加される第５水槽と、
高分子凝集剤が添加される第６水槽と、
沈殿槽としての第７水槽と、
濃縮槽としての第８水槽と、
撹拌手段を有し、木炭と活性炭が充填されており、上記第７水槽からの上澄水が導入される第１２水槽と、
生物活性炭塔とを備えたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載の排水処理装置において、
上記第７水槽で沈澱した汚泥もしくは第８水槽で濃縮した汚泥、もしくはその両方を第２水槽上部に返送する汚泥返送手段を備えたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項１２】
請求項９または請求項１０に記載の排水処理装置において、
高濃度界面活性剤含有排水を、分離膜を用いて高濃度微生物によって生物処理する第１生物処理手段と、
上記第１生物処理手段からの処理水を、木炭と活性炭が充填された木炭活性炭水槽によって生物処理する第２生物処理手段とを備え、
上記第１,第２生物処理手段で処理した処理水を、上記第３水槽に導入する生物処理水とす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、
上記第７水槽で沈澱した汚泥または上記第８水槽で濃縮した汚泥の少なくとも一方と、上記第１,第２生物処理手段からの生物処理水とを混合してから、上記第３水槽に導入する第１１水槽を備えたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の排水処理装置において、
上記第１１水槽は、上記第７水槽で沈澱した汚泥または上記第８水槽で濃縮した汚泥の少なくとも一方と、上記第１,第２生物処理手段からの生物処理水とを好気条件で混合してから、上記第３水槽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１３に記載の排水処理装置において、
上記第１１水槽は、上記第７水槽で沈澱した汚泥または上記第８水槽で濃縮した汚泥の少なくとも一方と、上記第１,第２生物処理手段からの生物処理水とを嫌気条件で混合してから、上記第２水槽に導入することを特徴とする排水処理装置。
【請求項１６】
請求項１０に記載の排水処理装置において、
上記生物活性炭塔からの処理水を、ＴＯＣ(トータルオーガニックカーボン)計が設置してある生物モニタリング水槽に導入し、その生物モニタリング水槽のＴＯＣ濃度によって、上記第１２水槽の撹拌手段を制御することを特徴とする排水処理装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の排水処理装置において、
上記生物モニタリング水槽は、ブロワ−室に設置されており、水棲生物が飼育されていることを特徴とする排水処理装置。
【請求項１８】
請求項１６に記載の排水処理装置において、
上記撹拌手段は、空気で撹拌する空気撹拌手段であることを特徴とする排水処理装置。
【請求項１９】
請求項１７に記載の排水処理装置において、
上記水棲生物として、
カワニナのような巻き貝，グッピー，ヒメダカのうちのいずれか１つを選択したことを特徴とする排水処理装置。
【請求項２０】
請求項９に記載の排水処理装置において、
上記第１水槽は、返送汚泥が導入されるようになってい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、半導体工場や液晶工場等から排出される有機物、特に生物分解性の悪い界面活性剤,窒素,リン,過酸化水素含有フッ素排水を処理できる排水処理方法および排水処理装置に関する。特に、発生するスラッジ(廃棄物)が少なく、しかも薬品を再利用して排水を処理できる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】
半導体工場や液晶工場等では、生産装置で使用する各種薬品の中には、急激なる微細化の方向から各種薬品に界面活性剤を混合させて使用している。また半導体工場等の生産装置で、硝酸，アンモニア水，リン酸，過酸化水素およびフッ酸を使用することは、一般的であり、とりわけフッ酸の使用量は、他の薬品と比較して一般的に多い傾向にある。この様なことから界面活性剤，窒素，リン，過酸化水素などを含有したフッ素排水が工場の生産室から排出されている。なお、このフッ素排水は、主成分がフッ素であり、少量の界面活性剤,窒素,リンおよび過酸化水素を含有した酸排水である。
【０００３】
また、上記したように、半導体素子の微細化が急激に進展する状況の中で、超純水による水洗浄では、水の表面張力のため微細な部分に対しては十分に洗浄できないから、界面活性剤を使用している。このため、排水に界面活性剤が混入するのである。
【０００４】
このように、半導体工場等において、超純水に界面活性剤を混入させて表面張力を小さくして微細な部分を洗浄する方法や、各種洗浄用の薬品に界面活性剤を混入させて表面張力を小さくして洗浄する方法が普及しつつある。例えば、界面活性剤入りのバッファードフッ酸のような薬品が用いられる。そして、その薬品に混入させる各種の界面活性剤は、薬品メーカーそれぞれの重要なノウハウであり、常に新規に開発された界面活性剤が使用されている。そして、新規に開発される界面活性剤は、物質の分子式,構造式,発泡性および殺菌性などからして、生物分解性の悪い内容のものも出現している。このため、生物処理の代表としての従来の活性汚泥法や接触酸化法等では、微生物濃度が２０００ppm〜５０００ppm程度の低濃度であるため、分解処理に対応できなくなっている。
【０００５】
そして、最近の報告では、界面活性剤の一部が、環境ホルモンになる可能性があるとの報告もあり、迅速な対応が求められている。
【０００６】
また、排水中には、硝酸,アンモニア水,リン酸に起因する窒素とリンも含有されており、富栄養化や赤潮の観点から、窒素とリンを処理する必要があるが、一般的な脱窒設備や脱リン設備ではイニシャルコストとランニングコストが高いという問題がある。
【０００７】
また、排水中には、過酸化水素も含有されており、排水中の酸化剤としての過酸化水素を処理するために、還元剤としての重亜硫酸ナトリウムを添加して処理する方法や、活性炭を触媒として処理する方法もあるが、それらもランニングコストとイニシャルコストが高い。
【０００８】
一方、地球環境が重視される時代に至って、使用薬品の再利用,工場から発生する廃棄物の削減を計って、原価低減を計ることは、企業にとって取り組むべき重要な緊急の課題となっている。
【０００９】
そこで、従来、未反応薬品を含む汚泥を再利用する排水処理方法として、次の(1),(2),(3)の方法が提案されている。
【００１０】
(1)  (第１従来例)…特開平６−３４３９７４号
(2)  (第２従来例)…特開平８−１９７０７０号
(3)  (第３従来例)…特開平１０−５７６９号
上記３つの排水処理方法は、いずれも沈殿槽で沈澱した汚泥を撹拌機の設置してある反応槽もしくは凝集槽に返送している。
【００１１】
上記第１従来例では、撹拌機による撹拌と同時に撹拌用空気による撹拌があるが滞留時間が短い。撹拌機による滞留時間の短い撹拌(たとえば２０分)と空気撹拌による反応時間の長い撹拌(たとえば２時間)とを比較すると、特に汚泥を返送して利用する場合において、後者の方が汚泥中の水酸化物からカルシウムイオンやアルミニウムイオンを溶出させるには効率的であることが判明した。
【００１２】
ところで、フッ素排水の処理の基本は、難溶性のフッ化カルシウムを形成させて処理することであるが、排水処理設備から発生する廃棄物としてのスラッジを削減する目的で、従来の消石灰を使用する消石灰法に替わって、炭酸カルシウム鉱物を使用した方法が採用されている。
【００１３】
ここで、重要なことは、フッ素の処理の基本は、難溶性のフッ化カルシウムを形成し、除去することである。その難溶性のフッ化カルシウムを形成すると、そのフッ化カルシウムは酸性の条件でもアルカリの条件でも再溶解しない。すなわち、カルシウム剤(消石灰や炭酸カルシウム鉱物)を何度も再利用してフロックの核となるフッ化カルシウムを形成すれば排水処理装置から発生する廃棄物を削減できる。また、薬品を再利用でき、効率的に排水処理できる。
【００１４】
従来の廃棄物としてのスラッジ(汚泥)には、前記フッ化カルシウムも存在するが、多量の未反応の消石灰や未反応の凝集剤が存在していた。
【００１５】
また、炭酸カルシウムを用いた従来技術として、第４従来例(特開平７−１３６６６７)がある。この方法では、フッ素含有水を複数の炭酸カルシウム充填塔に直列に通水し、各炭酸カルシウム充填塔の流出水を曝気した後、その一部を再度同一の炭酸カルシウム充填塔に通水する。この第４従来例は、各炭酸カルシウム充填塔の流出水を曝気することにより、この流出水中のＨ2ＣＯ3をＣＯ2ガスとして放出させる。その後、再度同一の炭酸カルシウム充填塔に通水することにより、この炭酸カルシウム充填塔に流入するＨ2ＣＯ3量を極力低減する。これにより、Ｈ2ＣＯ3による炭酸カルシウム濾材崩壊を防止するために添加するアンモニアやフッ化アンモニウム等のアルカリ剤の量を低減できる。
【００１６】
また、第５従来例として、特開平５−４０９０に示された「フッ素含有有機性排水の処理方法」がある。この方法は、炭酸力ルシウム鉱物を使用するものではないが、フッ素含有有機性排水に消石灰や塩化カルシウム等の水溶性カルシウム化合物を添加してフッ化カルシウムを凝集沈澱させる。続いて、上澄液のＰＨを６.５〜７.０に調整した後、固定化微生物ペレットと接触させて曝気処理してＢＯＤ成分を除去する。次いで、凝集剤を添加し、ペレットから漏出した微生物および残存フッ素化合物を共沈させる。この第５従来例では、フッ素含有有機性排水を凝集沈澱処理した後に、液のＰＨを６.５〜７.０に調整して固定化微生物ペレツトと接触させる。したがって、固定化微生物ペレットの細孔へカルシウムが付着することを防止でき、結果としてフッ素およびＢＯＤに関して高い除去率を達成できる。
【００１７】
また、第６従来例として、特開平９−１７４０８１に示された「排水処理装置および排水処理方法」がある。この第６従来例は、有機物を含有したフッ素排水を処理できるものである。この排水処理装置は、図１５に示すように、上部１５１Ａと下部１５１Ｂを有する第１水槽１５１を備えている。第１水槽上部１５１Ａは、散気管１５２Ａを有し粒状の炭酸カルシウム鉱物１５７が充填されている。第１水槽上部１５１Ａの粒状炭酸カルシウム鉱物１５７は、曝気によって強く流動させられて排水中のフッ素が炭酸カルシウム鉱物１５７と化学的に反応してフッ化カルシウムとなり、排水中のフッ素が処理される。一方、第１水槽上部１５１Ａから第１水槽下部１５１Ｂに沈降した粒状炭酸カルシウム鉱物１５７の表面には微生物が繁殖して、排水中の有機物を生物学的に処理する。
【００１８】
第１水槽下部１５１Ｂの最下部に移動してきた粒状の炭酸カルシウム鉱物１５７は、下部１５１Ｂに設置してあるエアーリフトポンプ１５５によって、排水と混合されながら第１水槽上部１５１Ａに移動し、排水中のフッ素を化学的に処理する。第１水槽１５１で発生した生物汚泥１５６とフッ化カルシウムを主体とした無機汚泥２００は、無機凝集剤としてのポリ塩化アルミニウムが添加されて凝集処理され、その後、沈澱槽１６３に移動して沈澱物としてのスラッジと上澄液としての処理水が固液分離される。
【００１９】
また、第７従来例として、特開平８−５７４９８に示された「排水処理装置および排水処理方法」がある。この第７従来例は、フッ素および界面活性剤を含む排水と排ガスを同時に処理できるものである。この第７従来例は、図１６に示すように、第１反応調整槽１３１の下部に炭酸カルシウム鉱物１４６を充填し、第１反応調整槽１３１の上部には炭酸カルシウム鉱物１４６とプラスチック充填物１４８を充填している。また、第２反応調整槽１３２の下部には、炭酸カルシウム鉱物１４６と木炭１４７を充填し、第２反応調整槽１３２上部には木炭１４７とプラスチック充填物１４８を充填している。フッ素および界面活性剤を含む排水は、まず、第１反応調整槽１３１の下部で曝気撹拌され、次に、第１反応調整槽１３１の上部で散水処理され、続いて、第２反応調整槽１３２の下部で曝気撹拌される。さらに、第２反応調整槽１３２の上部で散水処理され、続いて、凝集剤添加によって凝集処理され、次に、沈澱槽１３４で沈澱物としてのスラッジと上澄液が固液分離されている。尚、沈澱槽１３４で沈澱したスラッジとしての無機汚泥，有機汚泥および生物汚泥を含む混合汚泥は、第１反応調整槽１３１の上部に返送されて散水され排水と排ガス処理に役立っている。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、集積回路を製造する一般の半導体工場において排出される酸排水は、主成分としてのフッ素と、一成分として生物分解性の悪い界面活性剤,ＩＰＡ(イソプロピールアルコール),アセトン等の有機物,硝酸やアンモニア水に由来する窒素,リン酸に由来するリン,酸化剤としての過酸化水素等が混入している。
【００２１】
その中でも特に、薬品に混合される有機物としての界面活性剤は、微細化の進展とともに新商品が常に開発されて、各種生産装置で使用する薬品に混合されており、従来の活性汚泥法や接触酸化法の微生物濃度(２０００〜５０００ｐｐｍ)では容易に微生物処理できない商品(すなわち生物分解性の悪い界面活性剤)も出現している。
【００２２】
特に、最近の新情報では,前記界面活性剤は、環境ホルモンの１つになる可能性も考えられるので、確実に分解処理しなければならない。
【００２３】
また、窒素やリンは富栄養化や赤潮の原因であるから、これらも確実に処理する必要がある。
【００２４】
また、排水中の過酸化水素は、放流規制項目であるＣＯＤ(化学的酸素要求量)を上昇させるので,規制値以内まで処理する必要がある。
【００２５】
また、一方各工場においては、工場から発生する廃棄物を強力に削減する方向にあり、一部の工場では、工場から発生する廃棄物をゼロとした、いわゆるゼロエミッションを達成した工場も出現している。したがって、半導体工場においても酸排水を処理する場合、廃棄物が極力少ない排水処理システムが求められている。
【００２６】
酸排水中のフッ素を排水処理する方法としては、第１ステップとして消石灰や炭酸カルシウム等のカルシウム剤を添加して難溶性のフッ化カルシウムを形成して、排水中のフッ素を２０〜４０ｐｐｍ程度まで処理する(これが現状での処理できる限界である)。そして、第２ステップとして、フッ素濃度が２０〜４０ｐｐｍまでしか処理できない第１ステップ後の排水を、その後、ポリ塩化アルミニウム等の無機凝集剤、続いて高分子凝集剤を添加して目的フッ素濃度(５〜１５ｐｐｍ)まで低下させて処理している。
【００２７】
しかしながら、排水中のフッ素の量に対して、第２ステップでは多量のポリ塩化アルミニウム等の無機凝集剤や高分子凝集剤を多量に添加しないと排水中のフッ素を目的とする濃度まで下げるこができない(水処理業界としての実績)。よって、未反応のポリ塩化アルミニウムや高分子凝集剤等が、難溶性のフッ化カルシウムと共に沈殿して汚泥に含まれる。
【００２８】
そこで、汚泥に含まれる未反応のポリ塩化アルミニウムや未反応の高分子凝集剤を返送汚泥として反応槽や凝集槽に返送して再利用している。たとえば、第２従来例(特開平８−１９７０７０)は、反応槽に汚泥を返送している。
【００２９】
しかし、それらの槽では、撹拌機によって撹拌が行なわれているので、汚泥をほぐす作用が少なく、かつ滞留時間が短い。このため、汚泥から未反応の薬品をカルシウムイオンやアルミニウムイオンとして完全に再生できないので、再生効率が悪かった。
【００３０】
また、第３従来例(特開平１０−５７６９)は、反応槽ではないが、反応槽と同様に滞留時間が短い凝集槽に汚泥を返送している。この方法では、汚泥が容易に、ほぐれないという課題があり再生効率が悪い。
【００３１】
そこで、第８従来例として、図１８に示すものがある。この第８従来例は、一般的な炭酸カルシウム鉱物を採用した従来技術としての界面活性剤,リン,過酸化水素含有フッ素排水の排水処理方法である。この排水中の有機物としての界面活性剤は、第２水槽１９３では好気性の微生物によって多少は分解処理される。しかし、第２水槽１９３においては微生物濃度が低く、かつ界面活性剤の微生物分解性が悪いため、充分に界面活性剤の分解除去率を確保できなかった。具体的な第２水槽１９３での界面活性剤の除去率は５０％以上を目標としているが、図１８に示す排水処理装置では、界面活性剤の除去率５０％を確保できなかった。
【００３２】
また、上記排水中の過酸化水素についても、第３水槽１９５から第６水槽１９８に、多少繁殖する嫌気性の微生物により少しは分解されるものの、過酸化水素分解に関する除去率は具体的には、５０％以下であった。
【００３３】
また、第３水槽１９５で消石灰が添加されているので、排水中のリンの除去率は９０％以上を確保できたが、その除去率を確保するために、排水中のリン相当分以上の濃度の過剰の消石灰を添加する必要が有るという問題があった。すなわち、第３水槽１９５に消石灰を添加しても、比較的沈むことなく流れ易いことと、反応時間が数時間以上ではなく、１時間以内であるため未反応の消石灰が、第３水槽１９５から第４水槽１９６へと流出していた。
【００３４】
このことは、消石灰に限らず、第４水槽１９６で添加されるポリ塩化アルミニウムや第５水槽１９７で添加される高分子凝集剤についても同様である。結果として、第６水槽１９８に沈殿する汚泥の中には、消石灰,ポリ塩化アルミニウムおよび高分子凝集剤に起因する未反応凝集剤汚泥(すなわち、水酸化カルシウムや水酸化アルミニウム等の水酸化物汚泥)が存在し、汚泥発生量を増加させていた。
【００３５】
このように、第８従来例による排水処理方法では、炭酸カルシウム鉱物１９１を全く使用しない消石灰と凝集剤による排水処理方法と比較すれば、発生スラッジ(汚泥)量が減少しているものの、今だ未反応の消石灰や未反応の凝集剤がスラッジ(汚泥)中に含有されている。したがって、今日の廃棄物削減の時代にあっては、最適な排水処理方法ではなく、未反応の消石灰や未反応の凝集剤を再利用することが大きな課題であった。
【００３６】
そこで、この発明の目的は、次の(1)〜(5)の点に有る。
【００３７】
(1)  排水中の界面活性剤を高度に効率よく処理すること。
【００３８】
(2)  排水中の窒素を効率よく処理すること。
【００３９】
(3)  未反応のポリ塩化アルミニウムや高分子凝集剤を再利用すること。
【００４０】
(4)  排水中の過酸化水素、リンも効率よく処理すること。
【００４１】
(5)  排水処理設備から発生する廃棄物が少ないこと。
【００４２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明の排水処理方法は、界面活性剤を含む有機物,窒素,リン,過酸化水素含有フッ素排水を嫌気槽と好気槽とに導入して処理する排水処理方法であって、上記嫌気槽には、炭酸カルシウム鉱物が充填されており、上記好気槽には、界面活性剤の生物分解に卓越した微生物を含有している別系統の生物処理水が導入され、かつ炭酸カルシウム鉱物が充填されていることを特徴としている。
【００４３】
この請求項１の発明によれば、上記嫌気槽で、有機物を処理することができ、また硝酸性窒素が存在すれば、有機物を水素供与体として脱窒することができる。また、上記好気槽において、排水中の有機物を処理でき、排水中にアンモニア性窒素や亜硝酸性窒素が存在すれば、硝酸性窒素まで好気的に酸化できる。また、上記好気槽に導入される別系統の生物処理水が含んでいる微生物によって、有機物を効率的に生物学的に処理できる。
【００４４】
また、請求項２の発明の排水処理方法は、請求項１に記載の排水処理方法において、上記有機物が生物分解性の悪い界面活性剤であることを特徴としている。
【００４５】
この請求項２の発明によれば、好気槽に導入される別系統の生物処理水が微生物を含んでいるから、この好気槽において、自然発生繁殖している微生物によってのみ界面活性剤を処理する場合に比べて、生物分解性の悪い界面活性剤を分解し易くなる。
【００４６】
また、請求項３に係る発明の排水処理方法は、請求項１に記載の排水処理方法において、上記生物処理水が、高濃度界面活性剤含有排水を生物学的に処理した処理水であることを特徴としている。
【００４７】
この請求項３の発明によれば、別系統の生物処理水は、高濃度界面活性剤含有排水を生物学的に処理した処理水である。したがって、生物処理水に含まれる微生物が、より界面活性剤の処理に適合した微生物である。また、その微生物が多く生物処理水に含有されているので、排水中の界面活性剤を効率的に処理できる。
【００４８】
また、請求項４の発明の排水処理方法は、請求項１に記載の排水処理方法において、上記生物処理水が,現像液含有排水を生物学的に処理した処理水であることを特徴としている。
【００４９】
この請求項４の発明によれば、生物処理水が、現像液含有排水を生物学的に処理した処理水である。この現像液含有排水には、一般に高濃度界面活性剤が含有されており、排水中の界面活性剤を効率的に処理できる。また、殆どのＩＣ工場には現象液含有排水が存在していて、現像液含有排水を生物学的に処理する別系統の生物処理設備からの生物処理水を有効に利用して、排水を処理できる。
【００５０】
また、参考例の排水処理装置は、有機物,窒素,リン,過酸化水素含有フッ素排水を、化学処理および生物処理した後、生物活性木炭と生物活性炭を有する生物活性炭槽と生物活性炭塔に導入して処理する。
【００５１】
この参考例によれば、排水を化学処理および生物処理した後、生物活性木炭および生物活性炭を有する生物活性炭槽と生物活性炭塔によって、さらに生物学的および物理学的に処理する。したがって、特に有機物に対して高度処理でき、確実に処理できる。
【００５２】
なお、上記生物活性炭槽とは、木炭としての備長炭と活性炭の両方を充填して、それら充填物の表面に微生物を繁殖させて、備長炭と活性炭によって吸着した有機物成分があたかも再生されている様に見える機能を有する処理水槽を意味します。また、生物活性炭塔とは、活性炭に微生物を繁殖させて、活性炭が吸着した有機物成分を、その繁殖した微生物によって処理し、あたかも自動再生できている様な機能を有する活性炭塔を意味します。したがって、上記生物活性炭槽および生物活性炭塔は、一定期間が経過しても再生する必要がありません。これに対し、一般の排水処理設備における活性炭塔では３ヶ月〜６ヶ月に一度の頻度で、活性炭塔から活性炭を抜き出し、別の場所で再生しております。
【００５３】
また、請求項５の発明の排水処理方法は、請求項１に記載の排水処理方法において、上記嫌気槽は、上部が嫌気汚泥ゾーンで構成され、下部が炭酸カルシウム鉱物ゾーンで構成されており、上記好気槽は、上部が好気汚泥ゾーンで構成され、下部が炭酸カルシウム鉱物ゾーンで構成されていることを特徴としている。
【００５４】
この請求項５の発明によれば、上記嫌気槽の上部の嫌気汚泥ゾーンにおいて、硝酸性窒素を脱窒処理でき、さらに、有機物と過酸化水素を処理できる。また、上記嫌気槽の下部の炭酸カルシウム鉱物ゾーンで、フッ素を処理できる。また、上記好気槽上部の好気汚泥ゾーンで有機物を処理でき、好気槽下部の炭酸カルシウム鉱物ゾーンでフッ素を処理できる。
【００５５】
また、請求項６の発明の排水処理方法は、請求項５に記載の排水処理方法において、上記嫌気槽上部の嫌気汚泥ゾーンは、未反応の消石灰，未反応のポリ塩化アルミニウム，未反応の高分子凝集剤，生成したフッ化カルシウムおよび微生物を含む汚泥を有し、上記好気槽上部の好気汚泥ゾーンは、未反応の消石灰，未反応のポリ塩化アルミニウム，未反応の高分子凝集剤，生成したフッ化カルシウムおよび微生物を含む汚泥を有していることを特徴としている。
【００５６】
この請求項６の発明によれば、上記嫌気槽上部の嫌気汚泥ゾーンの汚泥が、未反応の消石灰,未反応のポリ塩化アルミニウム,未反応の高分子凝集剤,生成したフッ化カルシウムおよび微生物を含んでいる。したがって、上記未反応の消石灰によって、リンをリン酸カルシウムとして処理できる。また、未反応のポリ塩化アルミニウムと未反応の高分子凝集剤によって、嫌気槽下部でフッ素と炭酸カルシウム鉱物との反応によって形成されたフッ化カルシウムをより大きなしかも安定したフロックにすることができる。
【００５７】
また、上記好気槽上部の好気汚泥ゾーンの汚泥は、生成したフッ化カルシウムおよび微生物を含む汚泥であるので、有機物を好気的に処理できる。
【００５８】
また、上記好気槽上部の好気汚泥ゾーンの汚泥が、未反応の消石灰，未反応のポリ塩化アルミニウム，未反応の高分子凝集剤，生成したフッ化カルシウムおよび微生物を含んでいる。したがって、この好気槽において、上記嫌気槽と同様に、未反応の消石灰によって、リンをリン酸カルシウムとして処理することができる。また、未反応のポリ塩化アルミニウムおよび未反応の高分子凝集剤によって、好気槽下部でフッ素と炭酸カルシウム鉱物との反応によって形成されたフッ化カルシウムをより大きなしかも安定したフロックにすることができる。また、上記好気槽上部の好気汚泥ゾーンの汚泥が、生成したフッ化カルシウムおよび微生物を含む汚泥であるので、有機物を好気的に処理できる。
【００５９】
このように、この請求項６の発明によれば、嫌気槽および好気槽の両方において、新たな薬品類を使用することなく排水を処理できる。
【００６０】
また、請求項７の発明の排水処理方法は、請求項６に記載の排水処理方法において、上記汚泥が排水処理設備における沈殿槽からの返送汚泥であることを特徴としている。
【００６１】
この請求項７の発明によれば、汚泥が排水処理設備における沈澱槽からの返送汚泥である。したがって、未反応の消石灰,未反応のポリ塩化アルミニウム,未反応の高分子凝集剤,生成したフッ化カルシウムおよび微生物を含む汚泥を、特別な工程を経ることなく上記排水処理設備からの返送汚泥として容易に確保でき、排水処理に役立たせることができる。
【００６２】
また、上記返送汚泥は、上記沈澱槽の沈澱工程によって汚泥濃度が高くなっている上に、上記沈澱槽では曝気工程が存在してないので、この返送汚泥中には嫌気性微生物を中心とする微生物が繁殖している。したがって、嫌気槽(第２水槽)に汚泥が返送された場合に、この濃度の高い返送汚泥によって、排水を効率よく処理できる。
【００６３】
また、嫌気槽(第２水槽)では、曝気工程が存在していないので、沈殿槽よりもさらに嫌気性の度合いが増し、嫌気性の微生物が繁殖し増加して、排水を嫌気的に処理できる。また、上記沈殿槽からの返送汚泥は、好気槽(第３水槽)にも返送され導入される。この好気槽には曝気工程が存在しているので、好気性の微生物が次第に繁殖し増加して、排水を好気的に処理できる。
【００６４】
また、請求項８の発明の排水処理方法は、請求項６に記載の排水処理方法において、排水を最初に上記嫌気槽で処理した後、連続して上記好気槽で処理する方法であって、上記嫌気槽の嫌気汚泥ゾーンの微生物が嫌気性の微生物であり、上記好気槽の好気汚泥ゾーンの微生物が好気性の微生物であることを特徴としている。
【００６５】
この請求項８の発明によれば、嫌気槽の嫌気汚泥ゾーンに存在するのが嫌気性微生物である。したがって、排水中の有機物を水素供与体として硝酸性窒素を脱窒処理できると同時に、有機物としての界面活性剤も処理でき、さらに嫌気性微生物の持つ還元性によって、過酸化水素も処理できる。また、上記好気槽の好気汚泥ゾーンに存在するのが好気性微生物である。したがって、排水中のアンモニア性窒素や亜硝酸性窒素を硝酸性窒素に酸化処理できると同時に、好気性微生物によって有機物としての界面活性剤を処理できる。
【００６６】
また、請求項９の発明の排水処理方法は、界面活性剤を含む有機物,窒素,リン,過酸化水素含有フッ素排水が最初に導入される第１水槽と、炭酸カルシウム鉱物が充填され、かつ返送汚泥が導入される第２水槽と、撹拌手段を有し、炭酸カルシウム鉱物が充填され、返送汚泥と、界面活性剤の生物分解に卓越した微生物を含有している別系統の生物処理水とが導入されて混合される第３水槽と、消石灰が添加される第４水槽と、ポリ塩化アルミニウムが添加される第５水槽と、高分子凝集剤が添加される第６水槽と、沈澱槽としての第７水槽と、濃縮槽としての第８水槽とを備え、上記第１,第２,第３,第４,第５,第６,第７,第８水槽の順に被処理水を導入することを特徴としている。
【００６７】
この請求項９の発明によれば、第２水槽においては、充填されている炭酸カルシウム鉱物によって、排水中のフッ素をフッ化カルシウムとして処理することができ、かつ返送汚泥中の成分によっても、排水を処理することができる。
【００６８】
また、第３水槽においても、撹拌手段によって排水を撹拌しながら充填されている炭酸力ルシウム鉱物によって、排水中のフッ素をフッ化カルシウムとして効率的に処理できる。さらに、上記撹拌されている排水を、第３水槽への返送汚泥中の成分によって、効率的に処理できる。さらにまた、第３水槽に、生物処理水を導入し混合するので、生物処理水中の微生物が、特に有機物に対する処理を助長する。
【００６９】
また、第４水槽においては、消石灰が添加されるので、排水中のリンをリン酸カルシウムに処理できる。
【００７０】
また、第５水槽においては、ポリ塩化アルミニウムが添加されるので、形成された微細なフッ化カルシウムやリン酸カルシウムがフロック状になる。
【００７１】
また、第６水槽においては、高分子凝集剤が添加されるので、第５水槽で形成されたフロックをより大きな安定したフロックにすることができる。
【００７２】
また、第７水槽(沈殿槽)においては、排水中の固形物としての汚泥を沈澱させて上澄液としての処理水を得ることができる。
【００７３】
また、第８水槽(濃縮槽)においては、第７水槽(沈澱槽)で沈殿した固形物としての汚泥をさらに濃縮して汚泥濃度を高めることができる上に、沈殿槽と濃縮槽において、酸素を全く供給していないので、上記汚泥中に嫌気性の微生物を培養して繁殖させることができる。
【００７４】
また、請求項１０の発明の排水処理方法は、界面活性剤を含む有機物,窒素,リン,過酸化水素含有フッ素排水が最初に導入される第１水槽と、炭酸カルシウム鉱物が充填され、かつ返送汚泥が導入される第２水槽と、撹拌手段を有し、炭酸カルシウム鉱物が充填され、返送汚泥と、界面活性剤の生物分解に卓越した微生物を含有している別系統の生物処理水とが導入されて混合される第３水槽と、消石灰が添加される第４水槽と、ポリ塩化アルミウムが添加される第５水槽と、高分子凝集剤が添加される第６水槽と、沈殿槽としての第７水槽と、濃縮槽としての第８水槽と、撹拌手段を有し、木炭と活性炭が充填されており、上記第７水槽からの上澄水が導入される第１２水槽と、生物活性炭塔とを備えたことを特徴としている。
【００７５】
この請求項１０の発明によれば、第１水槽から第８水槽までは、請求項１０の発明と全く同様の作用,効果がある。
【００７６】
この請求項１０の発明が、請求項９の発明と異なるのは、次の(1),(2)の点である。(1)  撹拌手段を有し、木炭と活性炭が充填された第１２水槽に、第７水槽(沈殿槽)からの上澄水が導入され、排水中の界面活性剤等の生物分解し難い有機物を木炭と活性炭とで吸着する。(2)  上記木炭と活性炭による吸着後は、木炭の表面と活性炭の表面に繁殖した微生物によって上記界面活性剤を生物分解することができる。また、生物活性炭塔の前に、木炭と活性炭が充填された第１２水槽が配置されているので、それらは生物活性炭塔の前処理槽となり、生物活性炭塔としての機能を常に維持できる。すなわち、生物活性炭塔における活性炭の再生作業を確実に不必要にすることができる。
【００７７】
また、請求項１１の発明の排水処理装置は、請求項９または請求項１０に記載の排水処理装置において、上記第７水槽で沈澱した汚泥もしくは第８水槽で濃縮した汚泥、もしくはその両方を第２水槽上部に返送する汚泥返送手段を備えたことを特徴としている。
【００７８】
この請求項１１の発明によれば、上記第７水槽で沈澱した汚泥もしくは第８水槽で濃縮した汚泥、もしくはその両方を第２水槽上部に返送するから、第２水槽上部の微生物濃度を高めることができることと、この微生物が、第７水槽(沈殿槽)、第８水槽(濃縮槽)を経ているので、嫌気性微生物が主体であり、第２水槽上部に嫌気汚泥ゾーンを構築できる。そして、嫌気汚泥ゾーンが構築できれば、排水中の硝酸性窒素(ＮＯ3−Ｎ)をＮ2ガスにして脱窒できる。
【００７９】
また、請求項１２の発明の排水処理装置は、請求項９または請求項１０に記載の排水処理装置において、高濃度界面活性剤含有排水を、分離膜を用いて高濃度微生物によって生物処理する第１生物処理手段と、上記第１生物処理手段からの処理水を、木炭と活性炭が充填された木炭活性炭水槽によって生物処理する第２生物処理手段とを備え、上記第１,第２生物処理手段で処理した処理水を、上記第３水槽に導入する生物処理水とすることを特徴としている。
【００８０】
この請求項１２の発明では、第１に、高濃度界面活性剤含有排水を、分離膜を用いて高濃度微生物によって生物処理しているので、生物処理し易い界面活性剤が除去されて、生物処理し難い界面活性剤を含む排水が分離膜を通過する。そして、通過した排水は、木炭と活性炭が充填された木炭活性炭水槽に流入する。この木炭活性炭水槽では、木炭と活性炭を固定化担体として、生物処理し難い界面活性剤を分解する微生物が繁殖している。すなわち、木炭と活性炭が充填された水槽で、生物分解し難い界面活性剤を分解する微生物を繁殖させ培養して、排水中の界面活性剤をより効率的に処理できる生物処理水を、第３水槽(好気槽)に導入できる。
【００８１】
すなわち、難生物分解性の界面活性剤に馴れた微生物は、あらゆる界面活性剤に対する分解能力があり、界面活性剤に対する分解能力の優れた微生物を含む生物処理水を第３水槽(好気槽)に混合することで、排水中の界面活性剤を容易に効率的に処理できる。
【００８２】
また、請求項１３の発明の排水処理装置は、請求項１２に記載の排水処理装置において、上記第７水槽で沈澱した汚泥または上記第８水槽で濃縮した汚泥の少なくとも一方と、上記第１,第２生物処理手段からの生物処理水とを混合してから、上記第３水槽に導入する第１１水槽を備えたことを特徴としている。
【００８３】
この請求項１３の発明によれば、上記生物処理水と、第７水槽で沈澱した汚泥または第８水槽で濃縮した汚泥の少なくとも一方とを、第１１水槽で混合した後、第３水槽に導入する。したがって、上記汚泥中に微生物が固定化された状態であるから、排水中の界面活性剤を、分解処理するのに適合した微生物でもって処理できる。したがって、界面活性剤を効率的に処理できる。すなわち、界面活性剤の分解に優れた微生物を、別系統の第１１水槽における汚泥中に固定し、かつ、培養し繁殖させて、その後、第３水槽に導入して排水中のあらゆる界面活性剤をより効率的に処理する。
【００８４】
また、請求項１４の発明の排水処理装置は、請求項１３に記載の排水処理装置において、上記第１１水槽は、上記第７水槽で沈澱した汚泥または上記第８水槽で濃縮した汚泥の少なくとも一方と、上記第１,第２生物処理手段からの生物処理水とを好気条件で混合してから、上記第３水槽に導入することを特徴としている。
【００８５】
この請求項１４の発明によれば、前記生物処理水と、第７水槽で沈澱した汚泥もしくは第８水槽で濃縮した汚泥の少なくとも一方とを、第１１水槽で混合した後、第３水槽に導入する。したがって、汚泥中に好気性微生物を固定化した状態になり、したがって、排水中の界面活性剤を、分解処理するのに適合した好気性微生物でもって処理でき、界面活性剤を効率的に処理できる。すなわち、界面活性剤の分解に優れた好気性微生物を、あらかじめ、別系統の第１１水槽における汚泥に前もって固定し、かつ、培養繁殖させて、その後、第３水槽に、それら汚泥を導入して排水中のあらゆる界面活性剤をより効率的に処理している。
【００８６】
この発明では、前もって界面活性剤の分解に馴れた好気性微生物を、汚泥中に固定化しているので、その微生物が第３水槽（好気槽）に導入された時には、より効率的にあらゆる種類の界面活性剤を処理できるのである。
【００８７】
また、請求項１５の発明は、請求項１３に記載の排水処理装置において、上記第１１水槽は、上記第７水槽で沈澱した汚泥または上記第８水槽で濃縮した汚泥の少なくとも一方と、上記第１,第２生物処理手段からの生物処理水とを嫌気条件で混合してから、上記第２水槽に導入することを特徴としている。
【００８８】
この請求項１５の発明によれば、前記生物処理水と、第７水槽で沈澱した汚泥もしくは第８水槽で濃縮した汚泥の少なくとも一方とを、第１１水槽において嫌気条件で混合した後、第２水槽に導入する。したがって、第１１水槽において汚泥中に嫌気性微生物が固定化された状態となる。その後、この汚泥は第３水槽に導入されるから、排水中の界面活性剤を分解処理するに適合した嫌気性微生物で処理できることになり、界面活性剤を効率的に処理できる。
【００８９】
また、第２水槽では汚泥ゾーンを形成しているので、界面活性剤の分解に馴れた嫌気性の微生物を高濃度に維持でき、排水中の界面活性剤は当然として、硝酸性窒素や過酸化水素をより効率的に処理できる。
【００９０】
すなわち、この請求項１５の発明では、界面活性剤の分解に優れた嫌気性微生物を、予め別系統の第１１水槽における汚泥に嫌気条件下で前もって固定し、かつ培養し繁殖させて、その後、それら嫌気性汚泥を、第２水槽に導入する。これにより、高濃度嫌気性微生物が処理可能な硝酸性窒素と過酸化水素を含め、排水中のあらゆる界面活性剤をより一層効率的に処理できる。
【００９１】
また、請求項１６の発明の排水処理装置は、請求項１０に記載の排水処理装置において、上記生物活性炭塔からの処理水を、ＴＯＣ(トータルオーガニックカーボン)計が設置してある生物モニタリング水槽に導入し、その生物モニタリング水槽のＴＯＣ濃度によって、上記第１２水槽の撹拌手段を制御することを特徴としている。
【００９２】
この請求項１６の発明によれば、測定に時間を要する界面活性剤の濃度を、自動測定が容易で短時間に測定可能なＴＯＣ濃度で置き換えて、界面活性剤の濃度を容易に管理できるようにした。すなわち、測定分析に時間を要する界面活性剤の濃度ではなく、オンラインの常時自動測定とｐｐｂオーダーまでの測定が可能なＴＯＣ濃度を測定することで、より精度の高い排水処理水質の管理が可能になる。
【００９３】
また、生物モニタリング水槽において、ＴＯＣ濃度が高くて一定の処理条件に達しない、すなわち水質が悪い時は、第１２水槽の撹拌手段を制御して、処理能力の改善を計ることができる。
【００９４】
ちなみに、界面活性剤には、アニオン界面活性剤,カチオン界面活性剤,およびノニオン界面活性剤があるが、排水中の濃度を測定するには、高度の測定装置が必要で、現在のところ実用的な自動測定ができていない。すなわち、排水をサンプリングして、早くて２〜３日の時間が必要になる。なお、オンラインの自動測定とは、排水をポンプでサンプリングし、配管を通じて自動測定装置に導入して、排水中の特定成分を測定するものである。なお、現在オンラインでの自動測定が可能な項目としては、上記ＴＯＣの他に、ＣＯＤ,フッ素等がある。
【００９５】
また、請求項１７の発明の排水処理装置は、請求項１６に記載の排水処理装置において、上記生物モニタリング水槽は、ブロワー室に設置されており、水棲生物が飼育されていることを特徴としている。
【００９６】
この請求項１７の発明によれば、生物モニタリング水槽がブロワー室に設置されているので、ブロワ−自体から発生する熱によって、処理水を年間を通じて、安定的に、しかも新たな蒸発濃縮設備を設けることなく、蒸発濃縮することができる。そして、処理水を生物モニタリング水槽に導入して濃縮しているので、生物活性炭塔出口の処理水の水質が、生物に影響を及ぼすであろう全ての項目において低い値であっても、濃縮によって濃度を高めて、生物に対する影響を早く確認することができる。
【００９７】
また、生物モニタリング水槽に水棲生物が飼育されているので、界面活性剤が低濃度でも影響する水棲生物や環境に弱い水棲生物を選定しておけば、界面活性剤等の化学物質を含む処理水が生物に与える影響を総合的に確認できる。
【００９８】
また、請求項１８の発明は、請求項１６に記載の排水処理装置において、上記撹拌手段は、空気で撹拌する空気撹拌手段であることを特徴としている。
【００９９】
この請求項１８の発明によれば、第１２水槽の撹拌手段が空気撹拌手段であるので、空気曝気による上昇流によって槽内を撹拌でき、排水中の界面活性剤等の有機物を、木炭表面と活性炭表面に繁殖している好気性微生物によって生物学的に処理できる。また、次工程である生物活性炭塔内の活性炭表面に繁殖している好気性微生物のために、第１２水槽における排水中の溶存酸素濃度を高めることができ、その結果、生物活性炭塔内に溶存酸素濃度が高い排水を導入できる。
【０１００】
よって、撹拌手段が空気撹拌であるが故に、生物活性炭塔における活性炭を取り出して再生することなく、活性炭表面に繁殖した好気性微生物によって、活性炭が吸着した有機物を処理でき、あたかも常に活性炭の再生ができている様な状態を維持できる。なお、生物活性炭とは、活性炭表面に繁殖した微生物によって、活性炭が吸着した有機物を処理し、あたかも再生が行われている状態の活性炭を言う。
【０１０１】
また、請求項１９の発明の排水処理装置は、請求項１７に記載の排水処理装置において、上記水棲生物として、カワニナのような巻き貝，グッピー，ヒメダカのうちのいずれか１つを選択したことを特徴としている。
【０１０２】
この請求項１９の発明によれば、水棲生物として、カワニナ等の巻き貝,グッピ−,ヒメダカが選定されている。したがって、排水の水温と水質さえ調整すれば、それら水棲生物を１〜３ケ月程度の比較的短い期間で孵化させることができ、世代交代による界面活性剤等の化学物質による水棲生物への影響を容易に確認できる。
【０１０３】
すなわち、この発明では、それら水棲生物をブロワーの発熱を利用して、生物モニタリング水槽の水温を維持し、かつ、第１２水槽(生物活性炭槽)と生物活性炭塔によって排水を処理して、最適な飼育水としている。したがって、排水中の化学物質が環境ホルモンになり得るか否かの結論が出ていない場合でも、上記した最も孵化し易い飼育環境の基で、それら水棲生物が短期間に何世代も世代交代するので、排水中の界面活性剤等の化学物質が環境ホルモンになりうるか否かを容易に確認できる。尚、水棲生物は、上記生物活性炭槽と生物活性炭塔によって処理した処理水においては飼育し易いことが実験によって判明している。また、上記水棲生物とは、魚類,貝類等水中に生息する生物すべてを意味します。
【０１０４】
また、請求項２０の発明は、請求項９に記載の排水処理装置において、上記第１水槽は、返送汚泥が導入されるようになっていることを特徴としている。
【０１０５】
この請求項２０の発明では、第１水槽に返送汚泥が導入されているので、排水の水質が濃度が高い方に急激に変動しても、未反応の消石灰や未反応の凝集剤によって、前処理することができるから、前処理後の後処理を安定にすることができる。また、返送汚泥はどろどろの泥状態であるが、上記酸性の排水で未反応消石灰汚泥や未反応凝集剤汚泥を溶解して溶液状態にでき、反応し易い状態にできる。また、この請求項２０の発明では、第１水槽,第２水槽,第３水槽の全てに返送汚泥が導入されるので、返送汚泥中の未反応の消石灰や未反応の凝集剤が、排水に接触する反応時間が長くなり、未反応の消石灰や未反応の凝集剤をより一層有効に利用できる。
【０１０６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【０１０７】
〔第１の実施の形態〕
図１に、この発明の排水処理装置の第１の実施の形態を示す。この第１の実施の形態は、界面活性剤,窒素,リン,過酸化水素含有フッ素排水を処理するものである。この排水処理装置は、未反応の消石灰や凝集剤(ポリ塩化アルミニウムと高分子凝集剤)を再利用して処理し、廃棄物を削減するものである。
【０１０８】
この排水処理装置は、第１水槽１と第２水槽(嫌気槽)３と第３水槽(好気槽)１５と第４水槽(消石灰反応槽)１７と第５水槽(ポリ塩化アルミニウム反応槽)１９と第６水槽２１と第７水槽(沈殿槽)２３と第８水槽(汚泥濃縮槽)２６とフィルタープレス２９を備えている。
【０１０９】
また、この排水処理装置は、別系統の排水処理設備として、高濃度界面活性剤含有排水を処理する排水処理設備４４４を有する。この別系統の排水処理設備４４４は、第９水槽３０と第１０水槽３６と第１１水槽４１から構成されている。
【０１１０】
上記第１水槽１には、排水配管から界面活性剤,窒素,リン,過酸化水素含有フッ素排水が流入する。この第１水槽１に流入したフッ素排水は、第１水槽ポンプ２によって汲み上げられ、下部流入管４を通って第２水槽３の第２水槽下部３−１に導入される。第２水槽３は、第２水槽下部３‐１と第２水槽上部３−２と第２水槽上部３−２に分離壁６を介して隣接している分離室７を有している。
【０１１１】
この第２水槽３は、第２水槽３全体の約半分の水位(容量)の第２水槽下部３−１と、全体の約半分の水位(容量)の第２水槽上部３−２から構成されている。第２水槽下部３−１には、第２水槽下部３−１の容量の約４０％〜８０％の範囲分だけ、粒径略０.５ｍｍの粒状炭酸カルシウム鉱物９が弱い流動状態で充填されている。この弱い流動状態とは、排水が流入して来る際に生ずる水流によって、粒状の炭酸カルシウム９が流動する状態で維持されていることを意味している。この弱い流動状態の実現のため、第２水槽下部３−１は、底に配置された複数の下部流入管４を有している。この下部流入管４は配管で第１水槽ポンプ２に接続されている。この第１水槽ポンプ２からの吐出水流が下部流入管４から吐出して、炭酸カルシウム鉱物９を弱い流動状態に維持している。
【０１１２】
この第２水槽下部３−１にある炭酸カルシウム鉱物９は、粒径略０.５ｍｍの粒状であること,比重が２.７であること、多量に充填されていることによって、弱い流動状態を維持できる。この弱い流動状態は、下部流入管４から吐出する排水量を適当に調整すれば実現できる。そして、第１水槽１を経由して導入された界面活性剤,窒素,リン,過酸化水素含有フッ素排水が含むフッ酸,硫酸,硝酸,リン酸等の酸が、炭酸カルシウム鉱物９からカルシウムイオンを溶出させる。上記フッ素排水は、一般的に半導体工場や液晶工場の生産工程から排出されるものである。
【０１１３】
第２水槽上部３−２には、第７水槽(沈殿槽)２３で沈澱した汚泥が汚泥返送ポンプ２５で返送されて嫌気汚泥ゾーン５が形成されている。この嫌気汚泥ゾーン５の汚泥量が所定量以上になると嫌気汚泥ゾーン５の高さが上昇し、分離室７から汚泥が流出して第３水槽１５に流入する。また、第２水槽３に曝気手段がないこと、返送汚泥が沈降性の良い汚泥であること,第２水槽上部３−２に隣接して分離室７を有していることによって、嫌気汚泥ゾーン５が形成されている。なお、上記返送汚泥の沈降性が良い理由は、凝集剤によって生成された汚泥であるからである。
【０１１４】
また、前記第７水槽(沈澱槽)２３で沈澱する汚泥は次の(1)〜(5)の集合体である。
【０１１５】
(1)  排水中のフッ素が炭酸カルシウム鉱物９と反応することで発生したフッ化カルシウム１１
(2)  第４水槽１７で添加された消石灰が排水中のフッ素と反応することで発生したフッ化カルシウム１１と、未反応の消石灰
(3)  第５水槽１９で添加されたポリ塩化アルミニウムが排水中のフッ素と反応することで発生したフッ化アルミニウムと、未反応のポリ塩化アルミニウムおよび多量のポリ塩化アルミニウムによる水酸化物(水酸化アルミニウム)
(4)  第６水槽２１で添加された高分子凝集剤によるフロックと、未反応の高分子凝集剤
(5)  第２水槽３から第７水槽２３までの間で発生する微生物汚泥１２
ところで、上記第２水槽３内の排水の水位は、第２水槽上部３−２の嫌気汚泥ゾーン５が必ず埋没するように調整される。このようにして、排水は、第２水槽下部３−１で、排水中のフッ素がフッ化カルシウムに処理され(フッ素の１次処理)、続いて、第２水槽上部３−２で、排水中のフッ素が、未反応の消石灰やポリ塩化アルミニウムや高分子凝集剤によって、大きなフッ化カルシウムのフロックとなり凝集処理される。
【０１１６】
また、第２水槽上部３−２が嫌気性であるので、排水中の硝酸性窒素は、繁殖した嫌気性の微生物によって、排水中の微量のＩＰＡ(イソプロピルアルコール)等を水素供与体として還元されて窒素ガスとなり処理される。これは、化学反応式では、
ＮＯ3― ＋６Ｈ+(水素供与体(有機物))＋５ｅ-＝０．５Ｎ2＋３Ｈ2Ｏ
となる。
【０１１７】
また、排水中の酸化剤としての過酸化水素は、第２水槽上部３−２に繁殖した嫌気性微生物が持つ還元性によって、水と酸素ガスに処理される。
【０１１８】
また、第２水槽上部３−２において、返送汚泥に含まれる未反応の消石灰が存在するので、排水中のリンが、多少は消石灰(カルシウム)と反応してリン酸カルシウムとなり処理される。しかし、この反応は水流のみの撹拌であることに起因して弱い反応である。
【０１１９】
また、第２水槽下部３−１の底面は傾斜面８を備え、この傾斜面８は分離室７の下方領域において、下部流入管４が配置されている領域から端壁に向かって上り坂に傾斜している。また、この傾斜面８には下部流入管が配置されていない。したがって、分離室７では炭酸カルシウム鉱物９が下降して傾斜面８に沿って下降して行くので、分離室７から炭酸カルシウム鉱物９が流出することを防げる。
【０１２０】
一方、比重が小さいフロック状のフッ化カルシウム１１や微生物汚泥１２は、最終的には分離室７から流出するが、フッ素の処理材料としての炭酸カルシウム鉱物９は、第２水槽３の分離室７から水槽外に流出しないようになっている。
【０１２１】
次に、第２水槽(嫌気槽)３で処理された排水は、第３水槽(好気槽)１５に流入する。第３水槽１５は、第３水槽下部１５−１と第３水槽上部１５−２と第３水槽上部１５−２に隣接している分離室７から構成されている。第３水槽１５には、別系統の排水処理設備４４４において、高濃度界面活性剤含有排水を生物処理した処理水(界面活性剤の生物分解に卓越した微生物を含有している処理水)が導入されている。
【０１２２】
ここで、この第３水槽１５に、界面活性剤の生物分解に卓越した微生物を含有している処理水を導入する目的を説明する。
【０１２３】
第３水槽１５に流入する第２水槽３からの排水は、界面活性剤と微生物を含有しているが、界面活性剤は微生物によって容易に生物分解されるわけではない。つまり、ＩＣ業界で使用する多種多様の界面活性剤の中には、最近開発された界面活性剤を含めて、一般に生物分解性が悪いものが多い。
【０１２４】
したがって、界面活性剤の分解に卓越した微生物を別系統の排水処理設備４４４で培養繁殖させて、処理水の中に混合し、第１１水槽ポンプ４２によって、第３水槽上部１５−２に導入している。
【０１２５】
ここで、別系統の高濃度界面活性剤含有排水の排水処理設備４４４について説明する。ＩＣ工場においては、高濃度界面活性剤含有排水として、現像液含有排水が存在している。この現像液含有排水を生物処理する場合、一般に界面活性剤による曝気槽での発泡が問題となっていることが多い。しかし、嫌気部３１と好気部３２から構成されている第９水槽３０では、分離膜３４を利用して、第９水槽３０内の微生物濃度を上昇させて、界面活性剤の発泡の影響を比較的受けずに、現像液の成分と現像液含有排水中の界面活性剤を処理できる。
【０１２６】
第９水槽３０内の微生物濃度は、具体的にはＭＬＳＳ(ミックスド・リカー・サスペンディッド・ソリッド)で１００００ｐｐｍ以上である。
【０１２７】
比較的分解し易い界面活性剤は、第９水槽３０で生物分解され、第９水槽３０で生物分解されなかった界面活性剤は、分離膜用ポンプ３５によって、第１０水槽３６に導入される。第１０水槽３６には、活性炭が収納されている活性炭袋３８と備長炭３９が充填されている。分離膜３４を通過した排水中の難分解性の界面活性剤は、活性炭袋３８中の活性炭と備長炭３９に吸着された後、前記活性炭と備長炭３９の表面に固定化されて繁殖している微生物によって処理される。
【０１２８】
そして、時間の経過とともに、上記活性炭と備長炭３９の表面に固定化されて繁殖している微生物は、難分解性の界面活性剤を生物分解できる微生物になり、繁殖して、活性炭と備長炭３９の表面のみならず、水中にも存在するようになる。
【０１２９】
また、第１０水槽３６において、繁殖して水中にも存在する微生物と処理水は、第１１水槽４１にオーバーフロー(自然流下)で流入する。第１１水槽４１に流入後、一定時間貯留された、難分解性の界面活性剤を生物分解可能な微生物を含む処理水は、第１１水槽４１に設置されたポンプ４２によって、第３水槽上部１５−２に導入される。
【０１３０】
この第３水槽上部１５−２には、第７水槽(沈殿槽)２３で沈澱した汚泥が沈澱槽汚泥返送ポンプ２５によって返送されて、好気汚泥ゾーン１６を形成している。なお、第７水槽(沈澱槽)２３で沈澱する汚泥は、前述したように、第２水槽(嫌気槽)３に返送される汚泥と全く同様のものである。好気汚泥ゾーン１６の汚泥量が一定量以上になると、好気汚泥ゾーン１６の高さが上昇し、分離室７から汚泥が流出して第４水槽１７に流入する。
【０１３１】
また、第３水槽(好気槽)１５にはブロワ−１４,散気管２２からの曝気があることに加え、上記第３水槽(好気槽)１５への上記返送汚泥が沈降性の良い汚泥であり、かつ、第３水槽上部１５−２に隣接して分離室７を有しているから、第３水槽上部１５−２に好気汚泥ゾーン１６が形成される。上記返送汚泥の沈降性が良い理由は、凝集剤によって生成された汚泥であるからである。この第３水槽上部１５−２の好気汚泥ゾーン１６では、排水が当初、弱酸性で、かつ空気撹拌があり、また滞留時間が充分あるので、汚泥が空気によって容易に、ほぐれて再生が確実になる。
【０１３２】
一方、第３水槽下部１５−１には、炭酸カルシウム鉱物９が充填されている。第３水槽下部１５−１には、散気管２２が設置され、この散気管２２からは、曝気空気が吐出して、第３水槽１５内を空気撹拌している。このため、充填されている炭酸カルシウム鉱物９は、空気撹拌によって流動状態で反応し易い状態で維持されている。また、第３水槽１５内では、第２水槽３から流入してきたフッ化カルシウム１１,微生物汚泥１２,未反応薬品(未反応消石灰,ポリ塩化アルミニウム,高分子凝集剤)１０が、空気撹拌によって流動状態で反応し易い状態で維持されている。また、上記フッ化カルシウム１１,微生物汚泥１２,未反応薬品１０は、第７水槽２３からの返送汚泥中にも含まれている。尚、散気管２２は、空気配管によってブロワ−１４と接続している。ブロワ−１４は、一般的に製造販売されているルーツブロワーを選定した。
【０１３３】
また、実施の具体例としては、粒径が０.５ｍｍの炭酸カルシウム鉱物９を採用した場合、第３水槽１５の容積１ｍ3当たりのブロワ−１４の吹き出し空気量を３０〜６０(ｍ3／日)に設定する。この空気量は、比較例としての図１４における従来方式の炭酸カルシウム鉱物のみの場合の単位容積当たり約半分の空気量であり、後述する比較例としての図１７の第３水槽１５における従来方式の炭酸カルシウム鉱物のみの場合の約半分の空気量である。なお、図１４において、第２水槽３９３は第８従来例(図１８)の第２水槽１９３と同様の好気槽である。
【０１３４】
こうして、散気管２２が吹き出す弱い空気によって、第３水槽上部１５−２の好気汚泥ゾーン１６と第３水槽下部１５−１は弱い流動状態となり、排水は、第３水槽上部１５−２と第３水槽下部１５−１との境付近(第３水槽１５の中間辺り)に流入する。そして、排水中のフッ素と、炭酸カルシウム鉱物９,未反応の消石灰,未反応の凝集剤とが反応して、フロック状のフッ化カルシウム１１を生成する。これにより、フッ素の３次処理が行われて、排水が処理される。ちなみに、１次処理は第２水槽下部３−１で行なわれ、２次処理は第２水槽上部３−２で行なわれる。
【０１３５】
上記第３水槽１５での反応を下記(1)〜(5)に示す。
【０１３６】
(1)  上記フッ素の３次処理によって、排水中のフッ素は、炭酸カルシウム鉱物９,未反応の消石灰と反応してフロック状のフッ化カルシウム１１となる。
【０１３７】
(2)  フッ素の３次処理で生成したフロック状のフッ化カルシウム１１は、未反応のポリ塩化アルミニウムや未反応の高分子凝集剤によって大きな形の整った沈降性の良いフロックになる。
【０１３８】
(3)  排水中の界面活性剤等の有機物は、高濃度微生物汚泥中の微生物と空気撹拌によって接触することにより生物学的に処理される。
【０１３９】
(4)  アンモニア性窒素や硝酸性窒素は、空気により酸化されて硝酸性窒素となる。
【０１４０】
(5)  排水中のリンは、未反応の消石灰と反応してリン酸カルシウムとなり、未反応の凝集剤によって大きなフロックとなる。
【０１４１】
この第３水槽１５で処理された分離室７出口の排水が中性になるように、第２水槽(嫌気槽)３と第３水槽(好気槽)１５を設計しておくことが望ましい。返送汚泥中の未反応の薬品量によっても異なるが、具体的には、排水のＰＨが３以下である時には、第２水槽３と第３水槽１５それぞれでの排水の滞留時間を２時間以上にすることが望ましい。すなわち、第２水槽３と第３水槽１５での合計滞留時間は、４時間となる。
【０１４２】
また、排水中のフッ素は、第２水槽３で既に１次処理と２次処理がされているので、第３水槽１５では、その容積１立方メートル当たり１日につき、５０立方メートル程度の曝気空気量であっても、特に問題は発生しない。
【０１４３】
結果として、第３水槽１５の容積１立方メートル当たり１日につき、５０立方メートル程度の曝気空気量で運転する排水処理装置では、所定のフッ素除去率を確保できると同時に、曝気空気量が従来方式に比べて半減するので、電気エネルギーに関して省エネを計ることができる。ここでの比較は、比較例として、図１４や図１７に示した従来方式に対して、ブロワ−台数を比較したものである。
【０１４４】
また、第３水槽下部１５−１の底面は傾斜面８を備え、この傾斜面８は分離室７の下方領域において、散気管２２が配置されている領域から端壁に向かって上り坂に傾斜している。この傾斜面８には散気管が配置されていない。これにより、分離室８では炭酸カルシウム鉱物９が下降して傾斜面８に沿って下降して行くから、分離室７から炭酸カルシウム鉱物９が流出することを防げる。一方、比重が小さいフロック状のフッ化カルシウム１１や微生物汚泥１２は、最終的には分離室７から流出するが、フッ素の処理材料としての炭酸カルシウム鉱物９は、第３水槽１５の分離室７から水槽外に流出しないようになっている。
【０１４５】
前記したように、第２水槽３から第３水槽１５の中間部(第３水槽下部１５−１と第３水槽上部１５−２の境)に導入された排水は、この境において、排水中のフッ素が、弱く流動している炭酸カルシウム鉱物９と反応して、排水のフッ素濃度を１５ｐｐｍ程度に処理し、かつ排水のＰＨを６に近かづける。すなわち、フッ素の３次処理が実施されている。さらには、第３水槽上部１５−２の好気汚泥ゾーン１６に導入された排水は、未反応の消石灰,未反応のポリ塩化アルミニウム,未反応の高分子凝集剤および、微生物を含む返送汚泥と混合撹拌される。したがって、この第３水槽上部１５−２では、次の(1),(2),(3)の処理が行なわれる。
【０１４６】
(1)  排水中のフッ素の３次処理終了後のフッ素(１５ｐｐｍ)は返送汚泥中の未反応消石灰と反応してフッ化カルシウム１１となり、さらに未反応の凝集剤によって、排水中のフッ素濃度が、１０ｐｐｍ以下まで低減する。これが、フッ素の４次処理になる。そして、ＰＨも中性に近かずく。
【０１４７】
(2)  また、排水中の界面活性剤は、好気汚泥ゾーン１６中の高濃度好気微生物により生物学的に処理される。この好気汚泥ゾーン１６中の高濃度好気微生物の中には、別系統の生物処理設備４４４中に存在していた難分解性の界面活性剤をも生物分解可能な微生物が含まれているので、排水中の界面活性剤を効率的に処理できる。
【０１４８】
(3)  また、排水中のリンは、返送汚泥中の未反応の消石灰と反応してリン酸カルシウムとなり処理される。これが、リンの２次処理になる。
【０１４９】
次に、上記フッ素,界面活性剤,リン,過酸化水素が処理された排水(つまり被処理水)は、第４水槽(消石灰反応槽)１７に導入される。具体的には、第３水槽１５で処理された排水は、第３水槽１５の分離室７の上方の位置に設けられたオーバーフロ一管(図示せず)を経由して、第４水槽１７へ移送される。
【０１５０】
この第４水槽１７では消石灰が添加され、急速撹拌機１８によって排水と消石灰とが急速に撹拌される。これにより、排水中のリンがさらに処理され、リン酸カルシウムとなる。これが、リンの３次処理になる。リンの１次処理とは、第２水槽上部３−２での未反応梢石灰との反応処理であり、リンの２次処理とは、第３水槽上部１５−２での未反応消石灰との反応処理である。排水中のリン酸カルシウムは、第７水槽(沈澱槽)２３で沈澱することによって最終的に処理される。
【０１５１】
また、消石灰を第４水槽１７に添加するから、排水中のフッ素はさらに高度処理される。これが、フッ素の５次処理である。
【０１５２】
なお、排水中のリンは、実装置での運転結果からすれば、炭酸カルシウム鉱物９から溶出するカルシウムとは反応しない。したがって、第２水槽下部３−１や第３水槽下部１５−１では、リンの処理がほとんどできない。
【０１５３】
次に、排水は、第５水槽(ポリ塩化アルミニウム反応槽)１９に導入される。この第５水槽１９では、フロックの核を作るために、凝集剤としてのアルミ剤(ポリ塩化アルミニウム)が添加され、急速撹拌機１８によって排水とポリ塩化アルミニウムが急速に撹拌されて微細なフロックができる。
【０１５４】
次に、排水は、第５水槽１９から第６水槽２１に導入される。この第６水槽２１では、上記フロックを大きくするために、高分子凝集剤が添加される。この高分子凝集剤は、排水が中性に近いほど凝集効果が大きく、排水からフッ素とリンを効率的に除去できる。
【０１５５】
そして、上記第６水槽２１での処理を終えた排水は、次に、第７水槽２３に移動される。この第７水槽２３には、かき寄せ機２４が設置されており、一般の沈澱槽と同じ処理を行う。すなわち、この第７水槽２３では、固形物は沈澱し、その後、かき寄せ機２４によってかき寄せられて第７水槽(沈澱槽)２３の下部中心部に集められ、上部の上澄液が処理水となる。
【０１５６】
第７水槽２３の上部には、循環ポンプ５５が設置され、上澄液を第２水槽上部３−２と第２水槽下部３‐１の境に導入している。この目的は、上澄液中の硝酸性窒素を嫌気汚泥ゾーン５に導入して脱窒(窒素の処理)することである。そして、一般の汚泥濃縮槽である第８水槽２６は、沈澱槽である第７水槽２３においてかき寄せられた汚泥が第７水槽２３下部から配管を通じて導入され、その汚泥を濃縮する。そして、この濃縮された汚泥は、脱水機としてのフィルタープレス２９に移送されて脱水される。
【０１５７】
この第１実施形態では、上記排水が通常濃度の場合には、図２(ａ)に示すように、排水の滞留時間として、第２水槽３での滞留時間を２時間とし、第３水槽１５での滞留時間を２時間とし、併せて滞留時間を４時間以上としたが、第４水槽１７や第５水槽１９や第６水槽２１での反応時間は２０分或いは１５分程度で良い。一方、上記排水が低濃度の場合には、図２(ｂ)に示すように、排水の滞留時間として、第２水槽３での滞留時間を１時間とし、第３水槽１５での滞留時間を１時間とし、併せて滞留時間を２時間以上としたが、第４水槽１７や第５水槽１９や第６水槽２１での反応時間は２０分或いは１５分程度で良い。
【０１５８】
尚、上記第１実施形態では、粒状炭酸カルシウム鉱物９の粒径を、略０.５ｍｍとしたが、この粒径は、０.１ｍｍから２ｍｍの範囲で設定すれば良い。
【０１５９】
尚、図１７に、この第１実施形態との比較対象例を示す。この比較対象例は、従来方式である。この比較対象例では、第７水槽２３からの汚泥を第２水槽３と第３水槽１５に返送せず、嫌気汚泥ゾーン５と好気汚泥ゾーン１６を形成しない。図１７に示すように、この比較対象例では、上記第１実施形態における沈殿槽汚泥返送ポンプ２５と配管が削除されている。また、この比較対象例では、第３水槽上部１５−２でのＰＨ値を７付近まで維持するためにブロワー１４が２台設置されている。
【０１６０】
したがって、図１の第１実施形態と図１７の比較対象例とを比較すると、ブロワー１４の運転台数において、第１実施形態の方が少なく、第１実施形態では、第３水槽１５に必要な空気量すなわちブロワー１４からの吐出空気量を、比較対象例の約半分にできる。したがって、電気代を半減させることができ、省エネ型の排水処理装置を実現できる。
【０１６１】
ただし、ブロワー１４から第９水槽３０と第１０水槽３６に供給される吐出空気量は、第１実施形態と比較対象例とで全く同じ空気量としている。また、図１７の比較対象例では、第７水槽２３や第８水槽２６から第２水槽上部３−２や第３水槽上部１５−２への汚泥返送設備がないので、未反応の消石灰,未反応のポリ塩化アルミニウム,未反応の高分子凝集剤は、そのまま再利用されることなく２台のフィルタープレス２９,２９によって脱水処理される。したがって、汚泥中に上記未反応の消石灰,未反応のポリ塩化アルミニウム,未反応の高分子凝集剤が含まれるることとなり、廃棄物としての汚泥量は多い。
【０１６２】
これに対し、図１の第１実施形態では、第２水槽上部３−２と第３水槽上部１５−２に、上記未反応の消石灰,未反応のポリ塩化アルミニウム,未反応の高分子凝集剤を返送して再利用するので、廃棄物としてのフィルタープレス２９によって脱水した汚泥量は格段に減少する。このため、図１の第１実施形態では、図１７の比較対象例と異なり、１台のフィルタープレス２９で処理が可能になるのである。
【０１６３】
また、図１の第１実施形態において、比較対象例に比べて汚泥量が減少するもう１つの理由としては、第３水槽(好気槽)１５において返送汚泥が存在する条件で曝気され、かつ排水の滞留時間が２時間以上であることがある。これにより、汚泥中の成分が排水に溶解し、具体的にはカルシウムイオン等のイオンとして溶解して汚泥量が減少するのである。例えば、沈澱物としての、また汚泥としての硫酸カルシウムが存在していたとすると、曝気によって硫酸イオンとカルシウムイオンとなり排水中に溶け込み、固形物が減少することになる。
【０１６４】
ただし、フッ素処理の際、この処理の反応後に発生するフッ化カルシウム１１は難溶性であるので、曝気では全くフッ化カルシウムが溶解することはない。この第３水槽１５での曝気工程の目的は、第１には、難溶性のフッ化カルシウム１１のみを残し、その他の成分はそれぞれの成分が持つ溶解度まで溶解し、汚泥量を削減することであり、第２には、第３水槽１５内の撹拌と好気性微生物の繁殖維持である。
【０１６５】
〔第２の実施の形態〕
次に、図３に、この発明の排水処理装置の第２の実施の形態を示す。この第２の実施の形態では、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、前述の第１の実施の形態と異なる点を重点的に説明する。
【０１６６】
この第２の実施の形態は、次の(1),(2)の点のみが前述の第１の実施の形態と異なる。
【０１６７】
(1)  第７水槽２３で沈澱した汚泥を、沈澱槽汚泥返送ポンプ２５にて第２水槽３と第３水槽１５に返送する設備を削除した点。
【０１６８】
(2)  第８水槽２６で濃縮された汚泥を濃縮槽ポンプ２７によって、第２水槽上部３−２と第３水槽上部１５−２に返送するようにした点。
【０１６９】
この第２実施形態では、第８水槽２６で濃縮された汚泥を濃縮槽ポンプ２７によって、第２水槽上部３−２と第３水槽上部１５−２に返送している。このため、第２水槽上部３−２の嫌気汚泥ゾーン５と第３水槽上部１５−２の好気汚泥ゾーン１６の汚泥濃度が、第１実施形態と比較して容易に上昇し、処理対象物質に対する排水処理効率が上がる。特に、第８水槽(濃縮槽)２６で、長時間(５時間程度)嫌気状態で濃縮した汚泥を返送するので、嫌気汚泥ゾーン５において汚泥濃度が上昇し、排水中の酸素が急激に消費されて、より嫌気性が増し、嫌気性の微生物が一層繁殖して、排水中の過酸化水素の分解処理能力が顕著に向上する。
【０１７０】
また、この嫌気性の増した嫌気汚泥ゾーン５の下部に、第７水槽２３からの硝酸性窒素を含む上澄液を導入するので、第１実施形態よりも脱窒効率が向上する。また、嫌気汚泥ゾーン５と好気汚泥ゾーン１６の両方において、微生物濃度が上昇するので、その他の処理対象物質である排水中の界面活性剤についても、処理能力が向上する。
【０１７１】
〔第３の実施の形態〕
次に、図４に、この発明の排水処理装置の第３の実施の形態を示す。この第３の実施の形態の排水処理装置は、次の(1)の点のみが前述の第１の実施の形態と異なる。したがって、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。
【０１７２】
(1)  第８水槽２６で濃縮した汚泥を濃縮槽汚泥返送ポンプ２７によって、第２水槽上部３−２と第３水槽上部１５−２に返送することを追加した点。
【０１７３】
この第３実施形態では、第７水槽２３で沈澱した汚泥と、第８水槽２６で濃縮した汚泥の両方を、第２水槽上部３−２と第３水槽１５−２に返送できるようにした。したがって、第２水槽上部３−２から第８水槽２６までの汚泥に関する循環率が高まり、汚泥中に含まれる未反応の消石灰や未反応の凝集剤と排水との接触反応を容易に進行させることができる。
【０１７４】
〔第４の実施の形態〕
次に、図５に、この発明の排水処理装置の第４の実施の形態を示す。この第４の実施の形態の排水処理装置は、次の(1),(2),(3)の点のみが前述の第１の実施の形態と異なる。したがって、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。
【０１７５】
(1)  第７水槽２３で沈澱した汚泥を、汚泥返送ポンプ２５によって、第３水槽上部１５−２と第１１水槽４１に返送し、第２水槽上部３−２には返送しない点
(2)  第１１水槽４１に、嫌気条件下で撹拌可能な水中撹拌機４３を設置した点
(3)  第１１水槽４１からの汚泥を含む汚泥水を、第３水槽上部１５−２に替えて第２水槽上部３−２に導入した点
したがって、この第４実施形態では、第７水槽２３で沈澱した汚泥を第１１水槽４１に導入し、嫌気性の微生物を嫌気条件である第１１水槽４１で馴らす(馴養する)ことができる。また、第１０水槽３０内から第１１水槽４１に導入される難分解性界面活性剤を生物分解できる微生物を、導入された汚泥中で時間をかけて固定繁殖させることができる。そして、第１１水槽４１で馴養できた嫌気性の微生物を含む汚泥水を第２水槽上部３−１に導入する。その結果、第２水槽３において、第１実施形態に比べて、排水中の難分解性界面活性剤の処理効率が向上する。
【０１７６】
〔第５の実施の形態〕
次に、図６に、この発明の排水処理装置の第５の実施の形態を示す。この第５の実施の形態の排水処理装置は、次の(1),(2)の点のみが前述の第１の実施の形態と異なる。したがって、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。
【０１７７】
(1)  第７水槽２３で沈澱した汚泥を汚泥返送ポンプ２５によって、第２水槽上部３−２と第３水槽上部１５−２だけでなく、第１１水槽４１にも返送している点
(2)  第１１水槽４１内の下部に、循環用散気管３７を設置して、水槽内を曝気撹拌し、好気性を維持して好気性微生物を返送汚泥と共に繁殖,培養させている点
この第５実施形態では、第７水槽(沈殿槽)２３で沈澱した汚泥を好気性の第１１水槽４１に返送導入し、かつ第１０水槽３６からの処理水と混合している。したがって、第１０水槽３６で繁殖培養できた難分解性界面活性剤を生物分解できる微生物を汚泥中に繁殖させ、固定化できる。そして、第１１水槽４１で調整できた汚泥水を好気性水槽である第３水槽上部１５−２に導入するから、排水中の各種(難分解性を含む)界面活性剤を好気性微生物で処理できる。
【０１７８】
前記した図５の第４実施形態では、第１１水槽４１の状態が嫌気性状態であるのに対し、この第５実施形態では、第１１水槽４１の状態が好気性の状態である。一般に、嫌気性微生物に比べて、好気性微生物の方が、生物分解性が良いことが実験により判明している。したがって、第４実施形態と第５実施形態とを厳密に比較すると、界面活性剤の処理に関しては、この第５実施形態の方が優れている。
【０１７９】
〔第６の実施の形態〕
次に、図７に、この発明の排水処理装置の第６の実施の形態を示す。この第６の実施の形態の排水処理装置は、次の(1),(2),(3)および(4)の点だけが、前述の第１の実施の形態と異なる。したがって、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。
【０１８０】
(1)  第７水槽２３の後段に、第１２水槽４４,ポンプピット４５,生物活性炭塔４７,処理水槽４９を設置して、第７水槽２３で得られた上澄液を、さらに高度処理している点
(2)  第１２水槽４４に、活性炭袋３８と備長炭３９が充填され、かつ、曝気手段としての循環用散気管３７が配置されている点
(3)  処理水槽４９の処理水を、サンプリングポンプ４８でブロワ−室５０に移送し、ブロワ−室５０内に設置してある第１生物モニタリング水槽５１と第２生物モニタリング水槽５２に導入する点
(4)  第２生物モニタリング水槽５２内に設置してあるＴＯＣ計５３によって、信号線５４経由でブロワ−１４の空気吐出量をインバータ制御する点
この第６実施形態では、第７水槽２３で得られた上澄み液をさらに、第１２水槽４４,ポンプピット４５,生物活性炭塔４７に順に導入して、排水中の界面活性剤を高度処理することができる。
【０１８１】
特に、排水中の有機物としての微量の界面活性剤は、まず、第１２水槽４４において、活性炭袋３８内の活性炭や備長炭３９に物理学的に吸着された後、上記活性炭袋３８内の活性炭や備長炭３９の表面に繁殖固定化された微生物によって生物分解される。よって、活性炭袋３８内の活性炭や備長炭３９を槽外に取り出して再生する必要はない。
【０１８２】
この活性炭袋３８の活性炭は、一般の顆粒状の活性炭でもペレット状の活性炭でも良く、特に限定されるものではない。メーカーも特に限定されない。具体的には、キャタラ工業株式会社のペレット状の活性炭を採用してもよい。
【０１８３】
尚、活性炭袋３８は、収納した活性炭と排水とが接触する様な構造で、腐らない材質ならばよい。ここでは、活性炭袋３８の容量が２０リットルで、形状がネット状で、材質がポリプロピレン製の袋を使用した。
【０１８４】
また、備長炭３９は、長さが７ｃｍ程度で直径が３ｃｍから４ｃｍ程度のものを採用した。また、第１２水槽４４内の活性炭袋３８と備長炭３９の充填方法は、それぞれ４０ｃｍ程度の厚みで、しかも、それぞれ交互に充填した。交互に充填することによって、活性炭袋３８と備長炭３９とによってできる隙間(空間部)を、槽内でできるだけ均一にして、排水を槽内全体に行きわたらせることができる。そして、排水は、循環用散気管３７から吐出する空気によって発生する循環水流によって上記隙間に均一的に行きわたり、充填物と排水とが効率的に接触する。
【０１８５】
次に、第１２水槽４４において、１次高度処理された排水中の微量の界面活性剤は、排水とともに、オーバーフローでポンプピット４５に流入し、ポンプピットポンプ４６によって、生物活性炭塔４７に移送される。そして、生物活性炭塔４７内の活性炭によって、微量の界面活性剤が、物理学的に吸着処理(２次高度処理)される。そして、活性炭に吸着処理された界面活性剤を含む有機物は、活性炭表面に繁殖した微生物によって、さらに生物分解される。したがって、あたかも活性炭の再生が自動的に実施されている状態となり、活性炭をわざわざ塔外に取り出して再生する必要は全くない。この状態の活性炭がすなわち生物活性炭である。
【０１８６】
この第６の実施の形態では、特に、生物活性炭塔４７の前処理装置として、第１２水槽４４が配置されているので、生物活性炭塔４７に対する有機物負荷は少なくなり、とりわけ排水中の微量の界面活性剤に対する生物活性炭塔４７での処理がより確実となる。
【０１８７】
生物活性炭塔４７から出た処理水は、処理水槽４９に流入する。処理水槽４９には、サンプリングポンプ４８が設置されている。このサンプリングポンプ４８は、処理水槽４９の処理水をブロワ−室５０内に設置されている第１生物モニタリング水槽５１と第２生物モニタリング水槽５２に移送する。第２生物モニタリング水槽５２には、ＴＯＣ(トータルオーガニックカーボン)計が設置され、第２生物モニタリング水槽５２のＴＯＣ濃度によって、ブロワ−１４をインバーター制御できるようになっている。すなわち、第２生物モニタリング水槽５２のＴＯＣ濃度が上昇すれば、ブロワ−１４からの空気吐出量をインバーターで増加させて、第１２水槽４４内に設置されている循環用散気管３７からの空気吐出量を増やし、空気の上昇流による循環回数を増加させる。こうして、第１２水槽４４内における排水と充填物とが接触する回数(すなわち循環回数)を増加させると、排水中のＴＯＣを含めた水質を向上させることができる。
【０１８８】
ここで、第１生物モニタリング水槽５１には、水棲生物として巻き貝を飼育し、第２生物モニタリング水槽５２には水棲生物としてグッピーを飼育している。そして、ブロワー室５０の様に年間を通じて室温が高い状態で一定であると、上記水槽５１,５２の水温も高い方向で一定であり、それらの水棲生物は、１ケ月〜２ケ月の短い期間で産卵孵化し、世代交代による界面活性剤等の化学物質の影響を確認できる。そして、さらには、ブロワー室５０が、年間を通じて高い気温で安定しているので、上記モニタリング水槽５１,５２において、処理水が蒸発し、結果として処理水を濃縮することができる。こうして、上記モニタリング水槽５１,５２において、処理水が年間を通じて常に濃縮されているので、濃縮されていない場合に比べて界面活性剤等の化学物質の影響を早く確認できる。
【０１８９】
この第６実施形態では、上記排水が通常濃度の場合には、図８(ａ)に示すように、排水の滞留時間として、第２水槽３での滞留時間を２時間とし、第３水槽１５での滞留時間を２時間とし、併せて滞留時間を４時間以上としたが、第４水槽１７や第５水槽１９や第６水槽２１での反応時間は２０分分程度で良い。
【０１９０】
一方、上記排水が低濃度の場合には、図８(ｂ)に示すように、排水の滞留時間として、第２水槽３での滞留時間を１時間とし、第３水槽１５での滞留時間を１時間とし、併せて滞留時間を２時間以上としたが、第４水槽１７や第５水槽１９や第６水槽２１での反応時間は２０分程度で良い。
【０１９１】
〔第７の実施の形態〕
次に、図９に、この発明の排水処理装置の第７の実施の形態を示す。この第７の実施の形態の排水処理装置は、次の(1),(2),(3)の点のみが前述の図７の第６実施形態と異なる。したがって、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。
【０１９２】
(1)  第６実施形態では、沈澱槽の汚泥返送ポンプ２５によって、汚泥を第３水槽１５に返送したが、これを削除した点
(2)  沈澱槽の汚泥返送ポンプ２５によって、第１１水槽４１に汚泥を返送した点
(3)  第１１水槽４１内の下部に、循環用散気管３７を設置して、水槽内を曝気撹拌し、好気性を維持して好気性微生物を返送汚泥とともに繁殖培養させている点
この第７実施形態では、第７水槽(沈澱槽)２３で沈澱した汚泥を好気性の第１１水槽４１に返送し、かつ第１０水槽３６からの処理水と混合している。したがって、第１０水槽３６で繁殖,培養できた難分解性界面活性剤を生物分解できる微生物を、汚泥中に繁殖させて固定化できる。そして、第１１水槽４１で調整できた汚泥水を好気性水槽である第３水槽上部１５−２に導入するので、排水中の各種(難分解性を含む)界面活性剤を好気性微生物で処理できる。
【０１９３】
〔第８の実施の形態〕
次に、図１０に、この発明の排水処理装置の第８の実施の形態を示す。この第８の実施の形態の排水処理装置は、次の点(1)のみが前述の図９の第７実施形態と異なる。したがって、前述の第７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。
【０１９４】
(1)  第７実施形態では、第２水槽３に炭酸カルシウム鉱物９が充填されていたが、この第８実施形態では、第２水槽３に炭酸カルシウム鉱物９を全く充填していない。
【０１９５】
したがって、この第８実施形態では、第７水槽(沈殿槽)２３で沈澱した汚泥中に含まれる未反応の消石灰や未反応の凝集剤で排水を処理することとなる。この実施形態では、第２水槽３に炭酸カルシウム鉱物９が存在していなくても、界面活性剤,窒素,リン,過酸化水素含有フッ素排水中のフッ素,リン，過酸化水素，窒素,界面活性剤を処理できる。そして、第２水槽３における分離室７での排水の液性を中性にできる。
【０１９６】
〔第９の実施の形態〕
次に、図１１に、この発明の排水処理装置の第９の実施の形態を示す。この第９の実施の形態の排水処理装置は、次の点(1)のみが前述の第８の実施の形態と異なる。したがって、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。
【０１９７】
(1)  図１０の第８実施形態においては、第７水槽２３で沈澱した汚泥を第１水槽１に返送しなかったが、この第９実施形態では、第７水槽２３で沈澱した汚泥を第１水槽１に返送する。
【０１９８】
したがって、この第９実施形態では、新品の薬品を使用しないで、汚泥中に含まれる未反応の消石灰や未反応の凝集剤で排水を前処理できる。すなわち、この第９実施形態では、第１水槽１も化学反応槽として位置付けられ、第１水槽１から第６水槽までを、反応槽としている。したがって、これら反応槽での滞留時間が長くなるから、未反応の薬品(未反応の消石灰や未反応の凝集剤)が発生する可能性が少なくなる。また、第１水槽１では、返送汚泥中の未反応の薬品は、酸排水である界面活性剤,窒素,リン,過酸化水素含有フッ素排水によって確実に利用される。また、返送汚泥中に含まれるフッ化カルシウムは、難溶性であるので、酸排水によっても溶解することはない。
【０１９９】
〔第１０の実施の形態〕
次に、図１２に、この発明の排水処理装置の第１０の実施の形態を示す。この第１０の実施の形態の排水処理装置は、次の(1),(2),(3)の点のみが前述の図７の第６実施形態と異なる。したがって、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。
【０２００】
(1)  第６実施形態(図７)における第３水槽１５を分割して、容量が第３水槽１５の約半分の前第３水槽１５−３と、後第３水槽１５−４とした点
(2)  前第３水槽１５−３には、炭酸カルシウム鉱物９を充填し、散気管２２を水槽下部に配置し、後第３水槽１５−４に沈澱槽汚泥返送ポンプ２５によって返送汚泥を返送している点
(3)  前第３水槽１５−３と、後第３水槽１５−４を直列に配置している点
前述の図７に示す第６実施形態では、界面活性剤の分解を促進するために第３水槽１５での曝気空気量を設定量よりも増加させたときに、第３水槽１５内の炭酸カルシウム鉱物９が、より多く流動撹拌されて返送汚泥と混ざり、炭酸カルシウム鉱物９の表面に汚泥が付着し、反応に支障をきたすことがある。
【０２０１】
これに対し、この図１２の第１０の実施の形態では、炭酸カルシウム鉱物９を、前第３水槽１５−３だけに充填している。このため、界面活性剤の分解を促進するために、前,後第３水槽１５−３,１５−４での空気量を増加させたときに、炭酸カルシウム鉱物９に汚泥が付着することがなく、反応に支障をきたすことがない。したがって、この第１０実施形態では、界面活性剤を曝気空気量を増加させて処理する場合に、図７の第６実施形態よりも有効である。
【０２０２】
〔第１１の実施の形態〕
次に、図１３に、この発明の排水処理装置の第１１の実施の形態を示す。この第１１の実施の形態の排水処理装置は、次の(1)と(2)と(3)の点のみが前述の図７の第６の実施の形態と異なる。したがって、前述の第６の実施の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。
【０２０３】
(1)  図７の第６実施形態における第３水槽１５を分割して、容量が第３水槽１５の約半分の半第３水槽１５−Ａと半第３水槽１５−Ｂとしている点
(2)  半第３水槽１５−Ａには、炭酸カルシウム鉱物９を充填し、散気管２２を水槽下部に配置している一方、沈澱槽汚泥返送ポンプ２５で半第３水槽１５−Ｂに汚泥を返送している点
(3)  半第３水槽１５−Ａと半第３水槽１５−Ｂとを並列に配置している点
前記した図７の第６実施形態では、界面活性剤の分解を促進するために、第３水槽１５の曝気空気量を設定量よりも増加させると、第３水槽１５内の炭酸カルシウム鉱物９が、より多く流動撹拌されて返送汚泥と混ざり、炭酸カルシウム鉱物９の表面に汚泥が付着し、反応に支障をきたすことがある。
【０２０４】
これに対し、この第１１実施形態では、第３水槽１５が炭酸カルシウム鉱物９が充填された半第３水槽１５−Ａと炭酸カルシウム鉱物９が非充填の１５−Ｂに分割している。したがって、この第１１実施形態では、曝気空気量を増加させても、炭酸カルシウム鉱物９の表面に汚泥が付着するという問題は発生しない。したがって、この第１１実施形態では、曝気空気量を増加させて界面活性剤を処理する場合に、第６実施形態よりも有効である。
【０２０５】
［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実験例を説明する。この実験例では、第１水槽１の容量を約１立方メートルとし、第２水槽３の容量を約２立方メートルとし、第３水槽１５の容量を約２立方メートルとした。また、第４水槽１７の容量を約０.２５立方メートルとし、第５水槽１９の容量を約０.２５立方メートルとし、第６水槽２１の容量を約０.２５立方メートルとした。また、第７水槽２３の容量を約３立方メートルとし、第８水槽２６の容量を約１立方メートルとした。
【０２０６】
一方、別系統の高濃度界面活性剤含有排水に対する処理水としては、実装置である現像液含有排水の微生物処理設備４４の第１１水槽４１相当の水槽から処理水を得て、この処理水を第３水槽上部１５−２に導入した。
【０２０７】
この実験装置において、ＰＨが２.２で、フッ素濃度が１５４ｐｐｍで、アニオン系界面活性剤の濃度が０.１２ｐｐｍ、全窒素濃度が１４.３ｐｐｍ、リン濃度が１１.２ｐｐｍ、過酸化水素濃度が８５ｐｐｍの界面活性剤,窒素,リン,過酸化水素含有フッ素排水を処理した。その結果、処理後の排水では、ＰＨが７.４で、フッ素濃度が６ｐｐｍで、アニオン界面活性剤の濃度が、０.０２ｐｐｍ、全窒素濃度が５.３ｐｐｍ、リン濃度が０.３ｐｐｍ、過酸化水素濃度がｌｐｐｍとなった。
【０２０８】
[第２実験例]
次に、第２実験例を説明する。この第２実験例では、具体的な実験装置として、図７に示す第６の実施形態と同じ構造の実験装置を用いて、排水処理実験を行った。この実験例では、第１水槽１の容量を約１立方メートルとし、第２水槽３の容量を約２立方メートルとし、第３水槽１５の容量を約２立方メートルとした。また、第４水槽１７の容量を約０.２５立方メートルとし、第５水槽１９の容量を約０.２５立方メートルとし、第６水槽２１の容量を約０.２５立方メートルとした。また、第７水槽２３の容量を約３立方メートルとし、第８水槽２６の容量を約１立方メートルとし、第１２水槽４４の容量を約３立方メートル、ポンブピット４５の容量を約０.５立方メートルとした。また、生物活性炭塔４７の容量を約２立方メートルとし、処理水槽４９の容量を約０.５立方メ一トルとした。
【０２０９】
一方、別系統の高濃度界面活性剤含有排水に対する処理水としては、実装置である現像液含有排水の微生物処理設備４４から第１１水槽４１相当の水槽から処理水を得て、この処理水を第３水槽上部１５−２に導入した。この実験装置において、ＰＨが２.４で、フッ素濃度が１５７ｐｐｍで、アニオン系界面活性剤の濃度が０.１２ｐｐｍ、全窒素濃度が１４.７ｐｐｍ、リン濃度が１１.０ｐｐｍ、過酸化水素濃度が８８ｐｐｍの界面活性剤、窒素,リン,過酸化水素含有フッ素排水を処理した。その結果、処理後の排水では、ＰＨが７.４で、フッ素濃度が５ｐｐｍで、アニオン界面活性剤の濃度が０.０２ｐｐｍ、全窒素濃度が４.３ｐｐｍ、リン濃度が０.３ｐｐｍ、リン濃度が０.３ｐｐｍ、過酸化水素濃度が０.５ｐｐｍとなった。
【０２１０】
[第３実験例]
次に、具体的な実験例として、図４に示す第３実施形態と同じ構造の実装置を用いた排水処理実験例を説明する。この実験例では、第１水槽１の容量を約３００立方メートルとし、第２水槽３の容量を約３００立方メートルとし、第３水槽１５の容量を約３００立方メートルとした。また、第４水槽１７の容量を約４０立方メートルとし、第５水槽１９の容量を約４０立方メートルとし、第６水槽２１の容量を約４０立方メートルとした。また、第７水槽２３の容量を約４５０立方メートルとし、第８水槽２６の容量を約１００立方メートルとした。
【０２１１】
一方、別系統の高濃度界面活性剤含有排水に対する処理水としては、実装置である現像液含有排水の微生物処理設備４４の第１１水槽４１相当の水槽から処理水を得て、第３水槽上部１５−２に上記処理水を導入した。
【０２１２】
この実験装置において、ＰＨが２.４で、フッ素濃度が１６４ｐｐｍで、アニオン系界面活性剤の濃度が０.１３ｐｐｍ、全窒素濃度が１５.３ｐｐｍ、リン濃度が１０.２ｐｐｍ、過酸化水素濃度が７８ｐｐｍの界面活性剤,窒素,リン,過酸化水素含有フッ素排水を処理した。その結果、処理後の排水では、ＰＨが７.５で、フッ素濃度が５ｐｐｍで、アニオン界面活性剤の濃度が０.０２ｐｐｍ、全窒素濃度が５.１ｐｐｍ、リン濃度が０.３ｐｐｍ、過酸化水素濃度が０.５ｐｐｍとなった。
【０２１３】
【発明の効果】
以上より、明らかなように、請求項１の発明の排水処理方法は、界面活性剤を含む有機物,窒素,リン,過酸化水素含有フッ素排水を炭酸カルシウム鉱物が充填された嫌気槽と、炭酸カルシウム鉱物が充填され、かつ界面活性剤の生物分解に卓越した微生物を含有している別系統の生物処理水が導入される好気槽とで処理する。したがって、上記排水中のフッ素は、嫌気槽と好気槽に充填された炭酸カルシウム鉱物によって、フッ化カルシウムを形成させて処理することができる。また、別系統の生物処理水が好気槽に導入されるので、生物処理水に含まれる微生物によって、排水中の有機物を処理することができる。また、嫌気槽と好気槽を有しているので、嫌気槽で、硝酸性窒素を窒素ガスとして還元処理することができ、また好気槽でアンモニア性窒素や亜硝酸性窒素を硝酸性窒素に酸化処理することができる。
【０２１４】
また、請求項２の発明の排水処理方法は、生物分解性の悪い有機物としての界面活性剤を処理するに際して、別系統の生物処理水を好気槽に導入している。したがって、生物処理水が導入されない場合と比較して、生物処理水を導入する場合の方が、格段に微生物の絶対量が増加して、生物分解性の悪い有機物としての界面活性剤を処理することができる。
【０２１５】
また、請求項３の発明の排水処理方法は、上記生物処理水が、高濃度界面活性剤含有排水を生物学的に処理した処理水であるので、処理水中の微生物は、界面活性剤の生物分解に馴れた微生物である。よって、界面活性剤の生物分解に馴れた微生物を、別系統に対する本系統の好気槽に導入して、排水を処理するので、排水中の界面活性剤を効率的に処理できる。
【０２１６】
また、請求頃４の発明の排水処理方法は、上記生物処理水が現像液含有排水を生物学的に処理した処理水である。一般のＩＣ工場で使用している現像液含有排水には、高濃度の界面活性剤が含有されている。現像液含有排水を生物処理すれば、界面活性剤の生物分解に馴れた微生物を処理水中に確保することができる。よって、ＩＣ工場では、界面活性剤の生物分解に馴れた微生物を容易に確保できるので、新たに、特殊でコストが必要な微生物製剤を添加することなく、その現像液含有排水の処理水中の微生物を再利用する形で、排水処理システムを完成できる効果がある。すなわち、全く別系統の２つの排水処理設備を巧みに組み合わせて排水処理する内容である。
【０２１７】
また、参考例の排水処理装置は、有機物,窒素,リン,過酸化水素含有フッ素排水を、化学処理および生物処理後、生物活性炭槽と生物活性炭塔にて処理する。したがって、特に排水中の有機物、とりわけ界面活性剤などの様な生物分解し難い化学物質を、活性炭や備長炭によって、最初に吸着し、その後それら活性炭や備長炭の表面に繁殖した微生物によって、生物分解でき確実に処理できる。
【０２１８】
また、上記「生物活性炭槽」と「生物活性炭塔」は、微生物によって、充填物としての活性炭や備長炭を再生するので、槽や塔から、充填物をわざわざ取り出して再生する必要がなくランニングコストを低減できる効果がある。
【０２１９】
また、請求項５の発明の排水処理方法は、嫌気槽の上部が、嫌気汚泥ゾーン、そして下部が炭酸カルシウム鉱物ゾーン、好気槽の上部が好気汚泥ゾーン、そして下部が炭酸カルシウム鉱物ゾーンから構成されている。したがって、嫌気槽および好気槽の両方の水槽が上部と下部から構成され、大きく言えば、１つの水槽で上下で２つの機能を有し、水槽を有効に利用することができる。
【０２２０】
具体的には、嫌気槽下部において、炭酸カルシウム鉱物で排水中のフッ素を処理し、嫌気槽上部で、排水中の窒素と過酸化水素を処理し、また好気槽下部と上部の境付近で、排水中のフッ素を処理し、また好気槽上部で界面活性剤を処理できる。
【０２２１】
また、請求項６の発明の排水処理方法は、嫌気汚泥ゾーンの汚泥が未反応の消石灰，未反応のポリ塩化アルミニウム，未反応の高分子凝集剤，生成したフッ化カルシウム及び微生物を含む汚泥であるので、嫌気汚泥ゾーンにおいて、排水中のフッ素を、消石灰とポリ塩化アルミニウム及び高分子凝集剤で処理できる。また、微生物すなわち嫌気性微生物で、排水中の窒素や過酸化水素を処理することができる。
【０２２２】
また、好気汚泥ゾーンの汚泥が、未反応の消石灰，未反応のポリ塩化アルミニウム，未反応の高分子凝集剤，生成したフッ化カルシウムおよび微生物を含む汚泥であるので、好気汚泥ゾーンにおいて、排水中のフッ素を消石灰，ポリ塩化アルミニウムおよび高分子凝集剤で処理できる。また、微生物すなわち好気性微生物で、排水中の界面活性剤を処理できる。そして、それらは未反応の薬品類を再利用しているから、排水処理におけるランニングコストの低減は、当然として、未反応の薬品による廃棄物としての汚泥量を低減できる。
【０２２３】
また、請求項７の発明の排水処理方法は、汚泥ゾーンの汚泥が、排水処理設備における沈澱槽からの返送汚泥であるので、汚泥が沈澱によって濃度が高められ、汚泥ゾーンを容易に構築できる。
【０２２４】
また、請求項８の発明の排水処理方法は、嫌気槽における嫌気汚泥ゾーンの微生物が嫌気性の微生物であるので、嫌気性微生物がもつ還元性によって、排水中の窒素と過酸化水素を処理できる。また、好気槽における好気汚泥ゾーンの微生物が好気性の微生物であるので、好気性微生物がもつ酸化性によって、排水中の界面活性剤を処理できる。
【０２２５】
また、請求項９の発明の排水処理方法は、第２水槽に炭酸カルシウム鉱物が充填されているので、溶出するカルシウムイオンによって、排水中のフッ素を処理でき、また返送汚泥も導入されるので、返送汚泥中の微生物によって窒素と過酸化水素を処理できる。また、第３水槽に炭酸カルシウム鉱物が充填され、曝気手段があり、返送汚泥と生物処理水が導入されているので、排水中のフッ素が、撹拌手段によって炭酸カルシウム鉱物から溶出するカルシウムイオンによって処理される。また、返送汚泥と生物処理水に含まれる微生物によって界面活性剤等の有機物を処理できる。また、排水中のリンは、第４水槽に添加される消石灰によって、リン酸カルシウムとなり処理される。そして、第５水槽に流入してきた反応物としての微細なフッ化カルシウムや微細なリン酸カルシウムは、第５水槽で添加されるポリ塩化アルミニウムによってフロックとなり、さらに第６水槽で、添加された高分子凝集剤によって、より大きなフロックとなる。そして沈澱槽としての第７水槽で上澄液と沈澱物とが分離されて排水を処理できる。また、第７水槽に沈澱した沈澱物は、第７水槽下部から第８水槽に流入して、第８水槽でさらに上記沈澱物を濃縮できる。
【０２２６】
また、請求項１０の発明の排水処理方法は、第２水槽に炭酸カルシウム鉱物が充填されているので、溶出するカルシウムイオンによって、排水中のフッ素を処理でき、また返送汚泥も導入されるので、返送汚泥中の微生物によって窒素と過酸化水素を処理できる。また、第３水槽に炭酸カルシウム鉱物が充填され、撹拌手段があり、返送汚泥と生物処理水が導入されているので、排水中のフッ素が、撹拌手段によって炭酸カルシウム鉱物から溶出するカルシウムイオンによって処理され、また、返送汚泥と生物処理水に含まれる微生物によって界面活性剤等の有機物が処理される。
【０２２７】
また、排水中のリンは、第４水槽に添加される消石灰によって、リン酸カルシウムとなり処理される。そして、第５水槽に流入してきた反応物としての微細なフッ化カルシウムや微細なリン酸カルシウムは、第５水槽で添加されるポリ塩化アルミニウムによってフロックとなり、さらに第６水槽で、添加された高分子凝集剤によって、より大きなフロックとなる。そして沈澱槽としての第７水槽で上澄液と沈澱物とが分離されて排水を処理できる。また、第７水槽に沈澱した沈澱物は、第７水槽下部から第８水槽に流入して、第８水槽でさらに上記沈澱物を濃縮できる。
【０２２８】
また、第７水槽からの上澄液を木炭と活性炭が充填された第１２水槽に導入するので、排水中の微量の界面活性剤等の有機物を木炭や活性炭によって物理学的に吸着処理できる。そして、さらに、次工程である生物活性炭塔に排水を導入し、活性炭で上記微量の界面活性剤等の有機物を吸着処理するから、排水を最終的に高度処理できる。また、最終工程で生物活性炭塔を採用しているので、生物活性炭塔内の活性炭を微生物でもって再生して、活性炭を取り替える必要が無くランニングコストを低減できる。
【０２２９】
また、請求項１１の発明の排水処理装置は、第７水槽で沈澱した汚泥、もしくは第８水槽で濃縮した汚泥、もしくはその両方を第２水槽上部に返送するので、第２水槽上部に嫌気汚泥ゾーンを容易に構築できる。
【０２３０】
また、請求項１２の発明の排水処理装置は、生物処理水が、高濃度界面活性剤含有排水を、第１に分離膜を用いて高濃度微生物にて生物処理したものであり、生物分解が容易な有機物はここで処理される。そして生物分解が困難な界面活性剤すなわち難分解性の界面活性剤は、分解されないまま分離膜を通過して、木炭と活性炭が充填された木炭活性炭水槽に導入される。分離膜は、あくまでも固形物と溶液を分離するための膜であるため、固形物は通過できないが、溶解している界面活性剤は通過する。上記木炭活性炭水槽では、難分解性の界面活性剤が木炭や活性炭に吸着されて、その後木炭や活性炭の表面に上記界面活性剤を分解する微生物が繁殖する。そしてその界面活性剤を分解できる微生物は、一部水中に浮遊することとなり、上記微生物を含む生物処理水となる。したがって、この生物処理水は、本系統の排水処理設備すなわち第３水槽に導入されたときに、排水中の界面活性剤を容易に分解処理できる。
【０２３１】
また、請求項１３の発明の排水処理装置は、上記生物処理水と、第７水槽で沈澱した汚泥、もしくは、第８水槽で濃縮した汚泥、もしくは両方とを、第１１水槽で混合しているので、生物処理水に含まれていた浮遊している微生物を汚泥に固定化できる。そして、微生物が汚泥に固定化された安定化した状態で、第３水槽に導入されるので、排水中の界面活性剤をより効率的に処理できる。
【０２３２】
また、請求項１４の発明の排水処理装置は、上記生物処理水と、第７水槽で沈澱した汚泥、もしくは、第８水槽で濃縮した汚泥、もしくは両方とを、第１１水槽で好気条件で混合しているので、生物処理水に含まれていた浮遊している好気性微生物を汚泥に固定化できる。汚泥も、好気条件にさらすと、容易に好気性微生物対応に変化する。そのことは通常の活性汚泥法による排水処理と同様である。特に、第１１水槽に流入する前の水槽は、第１０水槽であり、第１０水槽において界面活性剤を生物分解する微生物は、好気条件で繁殖していて、その好気性微生物を好気条件の第１１水槽で汚泥と混合するから、この汚泥に容易に固定化できる。また、導入される第３水槽も好気槽であるから、一連の水槽が好気槽となり、好気性微生物が、より効果的に界面活性剤を生物分解できる。
【０２３３】
また、請求項１５の発明の排水処理装置は、上記生物処理水と、第７水槽で沈澱した汚泥、もしくは、第８水槽で濃縮した汚泥、もしくは両方とを、第１１水槽で嫌気条件で混合している。したがって、しだいに第１１水槽が嫌気性微生物中心の水槽となり、さらに嫌気性微生物を汚泥に固定化できる。そして、導入される第２水槽は、嫌気槽であるから、嫌気性微生物が、より効果的に、窒素や過酸化水素や界面活性剤を処理できる。
【０２３４】
また、請求項１６の発明の排水処理装置は、生物活性炭塔からの処理水を、ＴＯＣ計が設置してある生物モニタリング水槽に導入し、その生物モニタリング水槽のＴＯＣ濃度に応じて、第１２水槽の撹拌手段を制御している。したがって、処理水のＴＯＣ値の値によって即座に撹拌強度を制御でき、処理水の水質を安定化させることができる。この発明では、特に界面活性剤等の有機物濃度を、ＴＯＣ濃度との相関値によって即座に管理可能である。なお、界面活性剤の測定には、時間を要するため、界面活性剤の濃度を即座に知ることができない。
【０２３５】
また、請求項１７の発明の排水処理装置は、生物モニタリング水槽がブロワ−室に設置されているので、ブロワーが発熱する熱によって、生物モニタリング水槽に導入された処理水を濃縮できる。また、生物モニタリング水槽に水棲生物が飼育されているので、濃縮された処理水中に含まれる界面活性剤(化学物質)が環境ホルモンとして作用するならば、水棲生物に影響がある。したがって、水棲生物を調査することによって、処理水の環境ホルモンとしての影響を容易に確認できる。
【０２３６】
また、請求項１８の発明の排水処理装置は、撹拌手段が空気撹拌である。空気撹拌は、ブロワーをインバーター制御すればよいので、容易に実現することができる。また、空気撹拌によれば、水質が悪化した時は、空気量を増加させて、循環水量を増加させ、かつ好気性微生物をより繁殖させて対応できる。
【０２３７】
また、請求項１９の発明の排水処理装置は、水棲生物が、カワニナ等の巻き貝、グッピ−、ヒメダカのうちどれかであるので、界面活性剤が環境ホルモンとして作用するならば、産卵孵化も含めた世代交代で、より短時間に、その影響を確認できる。
【０２３８】
また、請求項２０の発明の排水処理装置は、返送汚泥が、第１水槽にも返送されているので、第１水槽は第２水槽の前処理水槽となり、排水処理装置全体を安定化させることができる。また、第１水槽から第６水槽までの反応時間が増加して、排水処理設備全体としての反応がより確実となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の排水処理装置の第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】  図２(ａ)は通常濃度における上記第１実施形態の各処理槽での処理時間を示すタイミングチャートであり、図２(ｂ)は低濃度における上記第１実施形態の各処理槽での処理時間を示すタイミングチャートである。
【図３】  この発明の排水処理装置の第２の実施の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３の実施の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４の実施の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５の実施の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６の実施の形態を示す構成図である。
【図８】  図８(ａ)は通常濃度における上記第６実施形態の各処理槽での処理時間を示すタイミングチャートであり、図８(ｂ)は低濃度における上記第６実施形態の各処理槽での処理時間を示すタイミングチャートである。
【図９】  この発明の排水処理装置の第７の実施の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８の実施の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９の実施の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１０の実施の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１１の実施の形態を示す構成図である。
【図１４】  窒素,有機物含有フッ素排水を処理する比較例としての排水処理装置を示す図である。
【図１５】  有機物含有フッ素排水を処理するもう１つの従来の排水処理装置を示す図である。
【図１６】  固定方式によるフッ素,有機溶剤混合排水およびフッ素,有機溶剤混合排ガスを処理するさらにもう１つの従来の排水処理装置を示す図である。
【図１７】  界面活性剤,窒素,リン,過酸化水素含有フッ素排水を処理する比較対象例としての排水処理装置を示す図である。
【図１８】  従来例の構成を示す図である。
【符号の説明】
１…第１水槽、２…第１水槽ポンプ、３…第２水槽、３−１…第２水槽下部、
３−２…第２水槽上部、４…下部流入管、５…嫌気汚泥ゾーン、７…分離室、
８…傾斜壁、１０…未反応薬品、１１…フッ化カルシウム、１３…バルブ、
１４…ブロワ−、１５…第３水槽、１５−１…第３水槽下部、
１５−２…第３水槽上部、１５−３…前段第３水槽、
１５‐４…後段第３水槽、１６…好気汚泥ゾーン、
１７…第４水槽(消石灰反応槽)、１８…急速撹拌機、
１９…第５水槽(ポリ塩化アルミニウム反応槽)、２０…緩速撹拌機、
２１…第６水槽、２２…散気管、２３…第６水槽(沈澱槽)、
２４…かき寄せ機、２５…沈澱槽汚泥返送ポンプ、２６…第７水槽(濃縮槽)、
２８…濃縮槽ポンプ、２９…フィルタープレス、３０…第９水槽、
３１…嫌気部、３２…好気部、３４…分離膜、３５…分離膜用ポンプ、
３６…第１０水槽、３７…循環用散気管、３８…活性炭袋、３９…備長炭、
４０…収容網、４１…第１１水槽、４２…第１１水槽ポンプ、４３…水中撹拌機、
４４…第１２水槽、４５…ポンプピット、４６…ポンプピットポンプ、
４７…生物活性炭塔、４８…サンプリングポンプ、４９…処理水槽、
５０…ブロワ−室、５１…第１生物モニタリング水槽、
５２…第２生物モニタリング水槽、５３…ＴＯＣ計、５４…信号線。
【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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