海面埋立処分場における余水の高度処理
Advanced

Treatment
fromof Surplus
Area

SeaaWastewater

Landfill(環)環境本部計画部第2計画量尾
家健康Toshiyasl10ya

田路
明
宏Tqii
(環)技術本部技術部第3 技術室大児
島
DaiK句ima(環)技術本部製品開発室男小林哲
AkibiroTetsnoKobayas血i

海面埋立処分場における余水の有機物と窒素成分をおもな処理対象とした連続処理実験をおこなった｡実験の処理システムは逆浸透膜を使用したDTモジュール処理システムおよび浸潰膜式生物硝化･脱窒処理システムの2方式とした｡DTモジュール処理システムでは前処理として凝集沈殿設備を設置するだけで安定した連続運転がおこなえ,BOD<2〜5mg几,CODM｡<3〜5mg几,T‑N<1〜2mg几,TS<50mg几と場内用水等への再利用可能な水質結果がえられた｡浸潰膜式生物硝化･脱窒処理システムでは,最後に活性炭吸着処理をおこなうことにより,BOD<2mg/L,CODM皿<10mg几を達成した｡また,高濃度の窒素除去のための安定した運転操作方法を確認し,その適正管理によりT‑N<10mg几が可能であることが示された｡本実験により,両システムとも余水処理への適用の可能性が確認できた｡

Continuons
mainlytreatment

organic

membrane,and
Operatedawastewater丘･Om

ofsu叫us

ma仕er

and

nitrogensubmerged

successfully

by

with

a

coagulation

Sea

areala皿d丘11was
DT‑mOdule

systems;abioreactor

membraneaddingtwomethod

systemねras

pe血皿edsystemnitrogenfbr re皿0Valof

wi血reverse

os皿OSisremoval.The氏)rmer

pretreatment,prOducing

WaS

waterreusablein也elandfillorplant,namelyBOD<2‑5mg几,CODM皿<3‑5mg几,T‑N<1‑2mg几andTS<50mg几.
ThelatterachievedBOD<2mg几弧dCODMn<10mg几byaddingactivatedcarbonadsorptionatthe
end･Controlling払ctorsfbrstableremovalofbighnitrogencontentwasconB皿ed,bywhic血T‑N<10mg几wouldbeattained･Tbisexperimentproved血ee触ctivenessoftbetwosyste皿Sintbetrea血ent
Of su叩1usawastewater丘･omsea

arealand丘11.

海面埋立処分場
逆浸
ジDTモ

精浸

J2

透密

ュ

ー

Sea

arealand丘11膜

Reverseル

DT‑mOdule

ろ過 膜

潰膜

osomosis

Microfiltration
Submerged

神鋼パンテツク技報

membranemembranemembrane

1わJ.4β肋.2(200β/2)

ま えがき

処理対象水質項目

1.3

平成12年,循環型社会形成推進基本法が制定され,本実証実験では,おもな処理対象水質項目として20世紀の｢大量生産,大量消費,大量廃棄型の社会+BOD,CODM｡,T‑Nを挙げ,それぞれ目標処理水質から｢循環型社会+への移行へと本格的な取り組みを以下のように設定した｡

が始まった｡循環型社会の構築に向けては,｢リサBOD:<10mg/L

イクルの推進+とともに｢廃棄物の適正処理+が非CODM皿:<10mg/L

常に重要であり,廃棄物の埋立処分場への適切な処

T‑N:<10mg/L

分･および埋立処分場からの浸出水の適切な処理も必

なお,COD址<10mg/Lは水島産業廃棄物処分場に要不可欠である｡埋立処分場に関しては,その処分おける排出基準(日間平均値)である｡

場用地の確保が重要課題の1つであり,そのような

2.処理システム観点から大容量の埋立容量を確保できる海面埋立処

2.1DTモジュール処理システム

分場にかけられる期待は大き.くなってきている｡

2.1.1DTモジュール

海面埋立処分場からの処琴対象水である余水は,DTモジュールは,平膜型の逆浸透膜(RO膜)

おもに廃棄物の海中投入による汚濁海水で,かつ,とディスクと呼ばれるプラスチック製スペーサーを長期間廃棄物と海水が接触し,また水中の廃棄物が組み合わせたモジュールであり,一段目RO膜(以下,1stRO)および二段目RO膜(以下,2ndRO)l霊宝芸警孟夏芸芸賃芸慧孟是芸去三宝言表芸芸誓言…
による2段階の膜分離により有機物,窒素成分の高異なり,とくに有機物や窒素成分が高濃度となるこ

度処理はもちろんのこと,無機塩類,ダイオキシンとが多いとされる｡1)
また一方では,排出先が多くの場合海域となる海類,重金属類等の分離が可能であり,天然水並の処

面埋立処分場は,有機物の指標であるCODはもちろんのこと,さらなる高度処理として富栄養化の原の形状を有するスペーサーディスクの働きにより,膜の目詰まりや生物ファウリングを受けにくいため,因物質となりうる窒素成分の適正な処理が求められ従来のRO膜をもちいたシステムでは不可欠であっつつあり,排出基準も環境問題への関心の高まりと共に厳しくなる傾向がある｡

たRO膜の前段における生物処理や砂ろ過,活性炭吸着などの高度処理をもちいずに,簡単な前処理の以上のような背景がある中,陸上埋立処分場の浸付加のみで運転可能という特徴がある｡以下に本実理水質がえられる｡そして,原水の流路が広く独特出水とくらべて余水の窒素の高度処理まで含めた処証実験で使用したDTモジュールの仕様を示す｡

理技術に関する知見は現在のところ十分とはいい難(丑最大運転圧力い｡そこで本研究では,海面埋立処分場からの余水･1stRO:12MPaについて,おもに有機物および窒素成分を処理対象･2ndRO:6.5MPa(むモジュール本数

l孟羞羞芸誓悪霊三三慧誓言警警三三孟志し三≡至芸･1stRO

よび浸漬膜式生物硝化･脱窒処理システムをもちいて実施した｡そこでえられたいくつかの知見を報告する｡

1.実証実験概要
1.1実験場所

本実証実験は(財)岡山県環境保全事業団が運営管理する水島産業廃棄物処分場内でおこない,同処分場からの余水を処理対象水としておこなった｡処分場の概要について以下に示す｡･埋立総面積:962580m2･2ndRO(彰寸④材:2本×2ブロック:2本
法 (外径×長さ):200mmX1200mm
質 (ディスク/外筒)･1stRO:ABS樹脂/SUS･2ndRO:ABS樹脂作RP⑤膜面積:7.65〜7.78m2/module(む膜材質:ポリアミド系高分子⑦運転温度:5〜35℃
当社では陸上埋立処分場からの浸出水への適用実績がある｡2)･3)･埋立総容量:12651000m3

2.1.2･埋立廃棄物量:17600000t
実証実験期間DTモジュール処理システムの概略システムフローを図1に示す｡原水槽では嫌気腐敗防止のために曝

2001年5月16日〜2002年2月15日

気をおこない,凝集沈殿設備ではおもにSSの除去

l.2

1わ王.46肋.2(20〃β/2)

神鋼パンテツク技報

システムフローJβ

ECl甘ClDispersa山

J

PAC

1stRO

2ndRO

Nelltraliza
Tank
M

M

FeedT皿k0ロ

TreatedWater

マ.㌔

PermeateTank

B
Tank

AerationTa止T皿k
Sed血entadon
Tank

MicroFilters

Wastewater丘･Om

SandFilter

aSeaAreaLandfill[垂司
図1DTモジュール処理システムフロー
Fig.1Flow

diagramsofDT‑mOdulesystem

甘Cl

IiCl

NaO甘

NaO甘PAC

PbospboricAcid
Metbanol

TreatedWater

MlxingTa止coagnlatlng
Ta止TreatedNentralizatio皿
丁皿kWaterTank

Sedimentation
Tank
Denitd丘cation

Nitri五cation Permeate

Tank

Tank

Tank

Activated
CarbonWastewaterfk)maSeaA∫eaLand丘11

図2Fig.2

浸漬膜式生物硝化･脱窒処理システムフロー
Flowdiagrams

oftbebioreactor

submerged皿embranesystem良)r

nitrogen卓removalをおこなう｡その後,DTモジュールに移送され,抑えられる｡以下に,本研究で使用した浸潰膜式生ミクロンフィルター,1stRO,ならびに2ndROによ物硝化･脱窒処理装置の仕様を示す｡

りその他の有機物および窒素成分の除去をおこなう｡

面積:0.11m2/module(D膜②設置モジュール数:10枚③モジュール寸法:226mmX316mmX6mm

2.2

浸漬膜式生物硝化･脱窒処理システム

2.2.1浸潰膜式生物硝化･脱窒処理装置

材

質:ポリオレフイン

脱窒法の硝化槽に平膜型の精密ろ過(MF)膜を浸④膜⑤膜

孔径:0.4〃m

漬させたものであり,膜分離装置により安定した固2.2.2

システムフロー浸潰膜式生物硝化･脱窒処理装置は循環式硝化･液分離がおこなわれるだけでなく,汚泥の高濃度で浸漬膜式生物硝化･脱窒処理システムのシステムの維持が可能なため高負荷での運転にも対応可能とフローを図2に示す｡凝集沈殿設備ではおもにSSいう特徴がある｡また膜表面は硝化槽における曝気空気による気液混合上昇流により,常時洗浄状態とを除去し,浸潰膜式生物硝化･脱窒処理装置においなるため,汚泥の蓄積等のファウリングが最小限にこなう｡浸漬膜透過水に残存した生物難分解性の有J4て有機物処理および窒素成分の硝化･脱窒処理をお

神鋼パンテツク技報∇oJ.4β肋.2(20〃β/2)

機物は活性炭吸着塔により除去される｡

作をおこなうことにより安定した透過水量がえられた｡

3.余水水質実証実験期間中の余水のおもな水質を表1に示す｡

電気伝導率

4.1.2

なお,2001年5月16日〜2001年9月18日はDTモジュー

図4に余水,1stRO透過水,ならびに2ndRO透過

ル処理システムの原水槽より採水していたため表1

水の電気伝導率のデータを示す｡それぞれの平均値には含めなかった｡期間中のBOD,CODM｡ならびはそれぞれ,1670mS/m,89.3mS/mならびに11.6にT‑Nの平均値はそれぞれ,280mg几,145mg几
ならびに122mg几であり,最大値と最小値の差がms/mであった｡一般的に塩類濃度が高いという特徴がある余水に関しては,電気伝導率とTSには高大きいという特徴があった｡本埋立処分場は埋立残い相関があり,本実験で使用した余水においても,存容量が残り少ない埋立後期に相当し,海水による[TS(mg几)]=[電気伝導率(ms/m)]×6.14

希釈効果が少ないため雨等の気象条件が大きく影響で表される相関関係が認められた｡すなわち,図4を及ぼしたこともこの一国と考えられる｡またpⅢ

より,本実験期間中TSが安定した阻止率で除去さは10〜13の高アルカリ性であった｡蒸発残留物(以下,TS)は8260〜13500mg几であり,一般の海水れていたことがわかり,このことからもDTモジュー
ル処理システムの安定した運転が確認された｡

塩分濃度と比較すると1/3〜1/2程度であった｡

l4.実証実験結果

表1余水水質4.1DTモジュール処理システム

TablelAnalysis

4.1.1運転データ≡UnitsParameterMax.

図3に1stRO,および2ndROの透過水量の運転デー

NitrateNitrogenm

NitriteNitrogenm

TS

昆2ndStagePermeateFlowRate

RecoveryRate68%

77
2 25

0 05 013m(=X〕

0454702125205003

100220m

05111428128<<60

A皿OninmNitrogen

0ヮ山｢Jm◆lstStagePermeateFlowRate

273320TotalNitrogen

moduleの設定で,また1〜2週間に1回の洗浄操

113 3(カ7‖m

ともに1stROフう号75L仲/module,2ndROが100L仙/Ave.

121953<<26m

BOD1216401613<<50

よび75%となるような条件で運転をおこなったが,CODM｡℃机机机机机机肌p日
WaterTemperatnre

arealandfi11Min.

2 7タを示す｡システム全体としての回収率が68%おSea

aofwastewater丘･Om

5500

RecoveryRate75%(リー召○百事土塁d出L芸‑hU‑dU一巳0‑表

水質分析結果(平均値)
WateranaIysis(average)

2

Table2

2ndParameter≡Units Raw

Stage

Water

Pemeate

500

1000

1500

つ+2000500

3 O OO

つJ500

DD‑乱OperatingTime(h)

透過水量運転データ

3

図Fig.3Operatingdata

mg/L

旭

N 一+ltrO ge naboutflow

pemeate

12 2

6 4

14 5

3 3

押COBOT｡tTSrate(】入口皿釘L

2mg/L12 2mg/L

1 0 60 0

RemovalRatio(%)■97･798･498･999･6

4 60

1 342

lstStagePermeateCondllCtivity‑RawWaterCondlユCtivity￣￣←28d51agePe皿e8bCo□dnetiviけ0(∈＼∽∈)倉ヱ)U戸p冒U

11

図Fig.410▲0500

1000

1500

2000

0peratingTime(b)4電気伝導率運転データ
0peratingdata

lわJ.4β肋.2(2〃0β/2)

about

2500

3000

3500

写真1原水,1stRO濃縮水,2ndRO透過水

PhotolInf山ents
也由econductivity

神鋼パンテツク技報

toa凸d2nd

DT‑mOdules,1ststage

stage

concen一permeate

J古

処理水質

4.1.3

はおおよそ2び0〜400(Ud/m2ルアa at25℃)であったが,図5の区間Ⅰおよび区間Ⅱにおいては特異的

2ndRO透過水のおもな水質について表2に示す｡
BODは余水水質194〜405mg几に対して<2〜5に低かった｡この区間Ⅰおよび区間Ⅱを図6の同区

mg几,CODM｡は余水水質120〜160mg几に対して<3〜5皿g几,T‑Nは余水水質57.3〜167mg几に対し間に当てはめると以下のことが示される｡○区間Ⅰ→MLSSおよびMLVSS濃度が低い｡
運転開始当初,MLSSが低く巨大フロックになって<1〜2mg几を達成した｡また,TSも平均として99.6%の除去率を示し,TSに関しては天然水並ていない微細なSSが膜の目詰まりの原因になったみの処理水質となった｡以上より,DTモジュールと考えられる｡汚泥を追加し,MLSSを8000mg几

処理システムによる処理水は,排出可能な水質であ程度以上にした後に膜性能の向上が見られた｡

るのみならず,場内用水等への再利用も可能な水質○区間Ⅱ→MLSSおよびMLVSS濃度が高い｡

であることが示された｡ここで,DTモジュール装MLVSS/MLSSが低下｡

置への流入水および2ndRO透過水の外観を写真1

この区間では,逆にMLSS濃度が25000mg几をに示す｡

超え,非常に高濃度になっている｡また,MLSSの4.2増加に対してMLVSSはむしろ低下しており,無機浸漬膜式生物硝化･脱窒処理システム汚泥の蓄積が生じていることが示されている｡汚泥

4.2.1運転データ
浸潰膜式生物硝化･脱窒処理装置からの透過水量の引抜きなどをおこない,MLSS濃度を減少し,は,基準水位との水位差(浸潰膜にかかる圧力を表す｡),汚泥の性状や濃度,朕の透過性の状態,ならMLVSS/MLSS比を増加することで膜性能の向上が見られた｡
以上より,MLSS<8000mg/L,MLSS>25000

びに水温等の影響を受けるものである｡ここで,図5に透過水量を膜面積1m2当たり,圧力1kPa当たり,ならびに水温25℃に換算した補正透過水量を,mg/L,ならびにMLVSS/MLSS比の低下により膜性能が低下する可能性が考えられ,汚泥の定期的な引また図6に装置中のMLSS,MLVSSならびに抜きなどの運転管理が必要であることが確認された｡

MLVSS/MLSS比を示す｡装置からの補正透過水量･･･････････ローMembraneSeparatedWater‑‑←RawWater‑‑｢△‑AclivatedCarbonTreatedWater(ぃれN)dd睾N∃白くJ)当lh200(Jも且貞凸OU

5/1

8/1

11/1

2/l

5/1

8/1

11/l

Date

図

補正透過水量の経日変化

5Fig.5

C血皿ge

2/1Date図Of皿Odified凸uxdays

wi也elapsed

7Fig.7CODM｡の経日変化
ChangeofCODM血With一‑‑‑一一トーRawWaler

elapseddays‑一亡トーMembraneSeparatedWater‑T‑N/MLVSSLoad
300‑‑◆‑MLSS(mg/L)

O‑▼･････････ローMIVSS(mg/L)

Ⅱ2 50･･･････‑‑‑MLVSS/MLSS

2 00

11/1(Jも己)Z･←(‑)∽∽J】卓∽∽>1日之(Jも阜)白)召2召のUqOU
8/15/1

1 501005002/l

5/1

8/1

Date

図Fig.6J66図

MLSSおよびMLVSSの経日変化
CbangeofMLSS

and

11/1

2/1

Date

MLVSS

with

elapseddays

8Fig.8

神鋼パンテツク技報

T‑Nの運転データ
ChangeorT‑Nwithelapseddays

lわJ.4β肋.2(20〃β/2)(L訂p＼∽∽J苫･拙宅Z･ト･如且っ申ロJⅠ(U0 0処理水質4.2.2

いておこなった｡その結果,DTモジュール処理シ

CODM｡に関する処理結果を図7に示す｡余水水ステムでは前処理として凝集沈殿処理を付加するだ

質120〜160mg几に対して浸潰膜式生物硝化･脱窒けで安定した連続運転がおこなえた｡また処理水質処理装置からの透過水(以下,浸漬膜透過水)は20に関してもBOD<2〜5mg几,CODM｡<3〜5〜35mg几であった｡一方,浸漬膜透過水のBOD濃度は余水水質194〜405mg几に対してほぼ<2.Omg几,T‑N<1〜2mg几,TS<50mg/Lを達成し,排出可能であることは勿論のこと,場内用水等へのmg/Lを達成しており,この残存したCODM｡が生物難分解性であることが示唆された｡しかし,その後再利用も可能な処理水質がえられた｡一方,浸潰膜式生物硝化･脱窒処理システムでは操作因子の適正の活性炭吸着彼の処理水CODM｡は1〜6mg几とな管理,とくに,膜の透過性能の維持および硝化･<10mg/Lを達成しており,活性炭の吸着性能は確脱窒活性の維持の両方の観点より,定期的な汚泥の認できた｡

引き抜きをおこない,MLVSS/MLSSを一定以上にT‑Nに関する処理結果を図8に示す｡余水水質維持することが重要であることを確認した｡余水の57.3〜167mg/Lに対して連続実験開始後,良好な硝有機物には生物難分解性のものが含まれており浸漬化･脱窒反応が進行し,8月下旬〜9月にかけて膜透過水では,BOD<2mg几を達成したのに対しT‑N<10mg/Lを達成したが,その後T‑Nの処理成てCODM｡は25〜30mg/L残存したが,活性炭吸着処

績が悪化した｡これは硝化･脱窒のおもに硝化反応理することによりCOD址<10mg几を達成した｡まの悪化によってもたらされたが,この硝化反応の悪た,T‑Nについても,上記の操作因子の適正な管理化の時期は図5における区間Ⅱ頃に相当し,その悪によりT‑N<10mg几が可能であることが示された｡

化の原因の1つとしてMLVSS/MLSS比の低下が考海面埋立処分にかけられる期待が大きくなりつつえられた｡そこで,汚泥の交換をおこない,ある中,本実証実験により,DTモジュール処琴シ

MLVSS/MLSS>0.7にしたところ再び硝化･脱窒反ステムおよび浸漬膜式生物硝化･脱窒処理システム

応の回復が見られた｡このことより,硝化･脱窒反の余水処理に対する適用可能性が示されたと考えら

応の進行のための条件の1つとしてMLVSS/MLSSれる｡

最後に,本実証実験は循環型社会形成システム研>0.7の必要性が確認された｡MLVSS/MLSS比が硝物活性を阻害するのではないかと考えられた｡また,

田中 勝教授,事務局:
究会(会長:岡山大学(財)岡山県環境保全事業団)の平成13年度の研究活

T‑N/MLVSS負荷が急上昇した際にも硝化の悪化が動の一部として実施された｡研究会のメンバー各位認められ,急激な負荷上昇を避けることの必要性もの貴重な助言,指導に感謝いたします｡

確認された｡[参考文献]

化に影響を与える原因としては無機汚泥の蓄積が生す

むび

海面埋立処分場からの排水である余水の,主に有機物および窒素成分を処理対象とした実証実験を2

1)wowシステム研究会水処理技術研究部会:浸出水処理技術ガイドブック(2001),p.16,環境産業新聞社
2)植松一也:神鋼パンテツク技報,Vol.43,NGl(1999),
p.82

種類の処理システム,DTモジュール処理システム

3)荻野行洋:神鋼パンテツク技報,Vol.44,NG2(2001),

および浸潰膜式生物硝化･脱窒処理システムをもち

p.58

連絡先
尾家俊康

環境装置事業部
環境本部
計画部
第2計画室

TEL

O78‑232‑8184

FAX

O78‑232‑8057

E‑mailt.oya@pantec.co.jp

1わ乙4β肋.2(2003/2)

神鋼パンテツク技報

J7