JP5315587B2 - 有機物含有排水の処理装置及び処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は有機物含有排水の処理装置及び処理方法に係り、特に、有機物を含有する排水を生物処理した後、更に高度処理を行って処理水を回収する場合に、高度処理工程に流入する有機物量を低減することにより高度処理を安定化させると共に効率化し、高水質の処理水を効率良く回収する装置と方法に関する。
近年、水資源のリサイクルが重要視されるようになり、排水を処理して回収することが積極的に行われるようになってきている。特に、限外濾過（ＵＦ）膜や逆浸透（ＲＯ）膜に代表される微細な孔径を持つ膜分離装置は高分子量の有機物質をも除去することができ、高度な処理水質が得られるために、広く使用されてきている。一方、これらの膜分離装置は、膜の孔径が小さいために、流入する有機物質濃度が上昇すると、膜面に有機物質が蓄積し易く、濾過抵抗の上昇が著しくなって、通水が困難になる。このような場合には、膜分離装置の前段に生物処理装置を設置して、膜分離処理に先立ち、排水中の有機物質濃度を低減することが、安定処理には効果的である。
このように膜分離処理の前段で生物処理を行う場合、例えば、図３に示す如く、有機物含有排水を曝気槽２１で生物処理し、生物処理水に凝集剤を添加して凝集槽２２，２３で順次凝集処理し、凝集処理水を沈殿槽２４で固液分離し、得られた分離水を濾過装置３０で濾過し、濾過水をＲＯ膜分離装置４０で膜分離処理する。このような有機物含有排水の処理装置は、例えば、特開２００５−２３８１５２号公報に開示されている。
しかしながら、膜分離処理の前段の生物処理工程において、易生物分解性の有機物質を処理しても、排水中の有機物質の分解過程において、難分解性の微生物の代謝物質が数％程度生成し、これが生物処理水中に含まれることとなる。これら代謝物質は、主に原水中の有機物質の分解により生成した微生物体が微生物間の食物連鎖により分解される過程から生じるものとされているが、比較的高分子量のものが多く、濃度が上昇すると膜分離装置の膜面を閉塞させる原因となる。従って、膜分離装置の前段に生物処理装置を設置した場合であっても、排水中の有機物質濃度が高くなるにつれて、生成する生物代謝物質濃度も上昇するので、膜分離装置の安定運転が次第に困難となる傾向があった。
また、水回収のための高度処理として、イオン交換樹脂や酸化処理による有機物質の除去処理を行う場合においても、高度処理工程に供される水中の有機物濃度の上昇は、イオン交換樹脂の使用樹脂量の増加、イオン交換樹脂の交換頻度の上昇や、酸化剤使用量の増加に繋がり、処理の安定化を妨げる要素であった。
特開２００５−２３８１５２号公報
本発明は、膜分離処理等の高度処理の前段で生物処理を行って有機物含有排水を処理するに当たり、生物処理工程で生成する生物代謝物質量を低減することにより、後段の高度処理工程に流入する有機物量を低減して高度処理の安定化、効率化を図り、高水質の処理水を効率良く回収する有機物含有排水の処理装置及び処理方法を提供することを目的とする。
本発明（請求項１）の有機物含有排水の処理装置は、有機物含有排水を嫌気的に生物処理して、該有機物含有排水中の溶解性有機物質の６０〜９５％を除去する嫌気性生物処理手段と、該嫌気性生物処理手段から流出する嫌気性生物処理水を好気的に生物処理する好気性生物処理手段と、該好気性生物処理手段から流出する好気性生物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分離水に含まれる溶存物質を除去する膜分離手段とを有し、該嫌気性生物処理手段のＣＯＤＣｒ汚泥負荷が０．１〜１．０Ｋｇ−ＣＯＤＣｒ／Ｋｇ−ＶＳＳ／ｄａｙであり、該好気性生物処理手段の槽負荷が０．０３〜１．８０Ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙであり、ＳＲＴが５〜５０日であることを特徴とする。
請求項２の有機物含有排水の処理装置は、請求項１において、前記膜分離手段は、前段に濾過装置を設けた逆浸透膜分離装置であることを特徴とする。
請求項３の有機物含有排水の処理装置は、請求項１又は２において、前記好気性生物処理手段と固液分離手段との間に、好気性生物処理水に凝集剤を添加して凝集反応を行わせる凝集槽を有することを特徴とする。
請求項４の有機物含有排水の処理装置は、請求項３において、前記好気性生物処理手段と固液分離手段との間の凝集槽を２槽以上多段に設けたことを特徴とする。
請求項５の有機物含有排水の処理装置は、請求項１ないし４のいずれか１項において、前記嫌気性生物処理手段から流出する嫌気性生物処理水を固液分離する固液分離手段を有し、前記好気性生物処理手段は、該固液分離手段で分離された分離水を好気的に生物処理することを特徴とする。
請求項６の有機物含有排水の処理装置は、請求項５において、前記嫌気性生物処理手段と該嫌気性生物処理手段から流出する嫌気性生物処理水を固液分離する固液分離手段との間に、嫌気性生物処理水に凝集剤を添加して凝集反応を行わせる凝集槽を有することを特徴とする。
請求項７の有機物含有排水の処理装置は、請求項６において、前記嫌気性生物処理手段と固液分離手段との間の凝集槽を２槽以上多段に設けたことを特徴とする。
本発明（請求項８）の有機物含有排水の処理方法は、有機物含有排水を嫌気的に生物処理して、該有機物含有排水中の溶解性有機物質の６０〜９５％を除去する嫌気性生物処理工程と、該嫌気性生物処理工程から流出する嫌気性生物処理水を好気的に生物処理する好気性生物処理工程と、該好気性生物処理工程から流出する好気性生物処理水を固液分離する固液分離工程と、該固液分離工程で分離された分離水に含まれる溶存物質を除去する膜分離工程とを有し、該嫌気性生物処理工程のＣＯＤＣｒ汚泥負荷が０．１〜１．０Ｋｇ−ＣＯＤＣｒ／Ｋｇ−ＶＳＳ／ｄａｙであり、該好気性生物処理工程の槽負荷が０．０３〜１．８０Ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙであり、ＳＲＴが５〜５０日であることを特徴とする。
請求項９の有機物含有排水の処理方法は、請求項８において、前記膜分離工程は、前段に濾過装置を設けた逆浸透膜分離装置による工程であることを特徴とする。
請求項１０の有機物含有排水の処理方法は、請求項８又は９において、前記好気性生物処理工程と固液分離工程との間に、好気性生物処理水に凝集剤を添加して凝集反応を行わせる凝集工程を有することを特徴とする。
請求項１１の有機物含有排水の処理方法は、請求項１０において、前記好気性生物処理工程と固液分離工程との間の凝集工程において、凝集槽を２槽以上多段に設けて凝集反応を行うことを特徴とする。
請求項１２の有機物含有排水の処理方法は、請求項８ないし１１のいずれか１項において、前記嫌気性生物処理工程から流出する嫌気性生物処理水を固液分離する固液分離工程を有し、前記好気性生物処理工程は、該固液分離工程で分離された分離水を好気的に生物処理することを特徴とする。
請求項１３の有機物含有排水の処理方法は、請求項１２において、前記嫌気性生物処理工程と該嫌気性生物処理工程から流出する嫌気性生物処理水を固液分離する固液分離工程との間に、嫌気性生物処理水に凝集剤を添加して凝集反応を行わせる凝集工程を有することを特徴とする。
請求項１４の有機物含有排水の処理方法は、請求項１３において、前記嫌気性生物処理工程と固液分離工程との間の凝集工程において、凝集槽を２槽以上多段に設けて凝集反応を行うことを特徴とする。
本発明によれば、嫌気性生物処理手段で溶解性有機物質の大部分を分解するとともに、メタンガスとして原水由来の炭素の多くを水層から放出させた後、好気性生物処理手段において、主に嫌気性生物処理で残留した溶解性有機物質を分解し、これらの生物処理で生成した微生物体を固液分離手段で分離する。このように嫌気性生物処理、好気性生物処理及び固液分離の一連の処理を行うことにより、生物代謝物質量を低減して、高度処理手段に流入する有機物質濃度を低減し、安定した排水処理を行うことができる。
そして、有機物質が十分に除去された水を更に高度処理することにより、水質の良好な処理水を得ることができる。この高度処理手段の処理水は極めて水質が良好であるため、そのまま再使用水として、あるいは純水、超純水の原水として回収することができる。
また、高度処理手段では、有機物質濃度が十分に低減された水を処理するため、高度処理の負荷が軽減され、高度処理手段が膜分離装置であれば、膜汚染が防止され、経時によるフラックスの低下が少なく、長期にわたり安定した処理を継続することができるようになる。また、イオン交換装置であれば、有機物負荷、有機汚染の低減により、処理水質の向上、樹脂再生頻度の低減、樹脂交換頻度の低減が可能となる。また、酸化装置の場合には、有機物負荷の低減により酸化剤使用量の節減、装置の小型化が可能となる。
以下に本発明の有機物含有排水の処理装置及び有機物含有排水の処理方法の実施の形態を詳細に説明する。
［有機物含有排水］
本発明において、処理対象となる有機物含有排水は、通常生物処理される有機物含有排水であれば良く、特に限定されるものではないが、例えば、電子産業排水、化学工場排水、食品工場排水などが挙げられる。例えば、電子部品製造プロセスでは、現像工程、剥離工程、エッチング工程、洗浄工程などから各種の有機性排水が多量に発生し、しかも排水を回収して純水レベルに浄化して再使用することが望まれているので、これらの排水は本発明の処理対象排水として適している。
本発明において、処理対象となる有機物含有排水は、通常生物処理される有機物含有排水であれば良く、特に限定されるものではないが、例えば、電子産業排水、化学工場排水、食品工場排水などが挙げられる。例えば、電子部品製造プロセスでは、現像工程、剥離工程、エッチング工程、洗浄工程などから各種の有機性排水が多量に発生し、しかも排水を回収して純水レベルに浄化して再使用することが望まれているので、これらの排水は本発明の処理対象排水として適している。
このような有機性排水としては例えば、イソプロピルアルコール、エチルアルコールなどを含有する有機性排水、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）などの有機態窒素、アンモニア態窒素を含有する有機性排水、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）などの有機硫黄化合物を含有する有機性排水が挙げられる。
［嫌気性生物処理］
排水を嫌気的に生物処理するための嫌気性生物処理手段としては、有機物の分解効率に優れるものであれば良く、既知の嫌気性生物処理方式の生物反応槽が使用できる。
排水を嫌気的に生物処理するための嫌気性生物処理手段としては、有機物の分解効率に優れるものであれば良く、既知の嫌気性生物処理方式の生物反応槽が使用できる。
嫌気性生物処理手段は、酸生成反応とメタン生成反応とを同一槽で行う１槽式でも、各反応を別の槽で行う２層式でも良い。各反応槽は浮遊方式（撹拌方式）、汚泥床方式（スラッジブランケット方式）など任意の方式でよく、また、担体添加型、造粒汚泥型であってもよい。
嫌気性生物処理手段としては特に限定されないが、酸生成槽とＵＡＳＢ（上向流式嫌気性スラッジブランケット）方式の反応槽とを備えるものが、高負荷運転が可能であることから好ましい。
［好気性生物処理］
嫌気性生物処理水を好気的に生物処理するための好気性生物処理手段としては、有機物の分解効率に優れるものであれば良く、既知の好気性生物処理方式の生物反応槽が使用できる。例えば、活性汚泥を槽内に浮遊状態で保持する浮遊方式、活性汚泥を担体に付着させて保持する生物膜方式などを採用することができる。また、生物膜方式では固定床式、流動床式、展開床式など任意の微生物床方式でよく、更に担体として、活性炭、種々のプラスチック担体、スポンジ担体などがいずれも使用できる。
嫌気性生物処理水を好気的に生物処理するための好気性生物処理手段としては、有機物の分解効率に優れるものであれば良く、既知の好気性生物処理方式の生物反応槽が使用できる。例えば、活性汚泥を槽内に浮遊状態で保持する浮遊方式、活性汚泥を担体に付着させて保持する生物膜方式などを採用することができる。また、生物膜方式では固定床式、流動床式、展開床式など任意の微生物床方式でよく、更に担体として、活性炭、種々のプラスチック担体、スポンジ担体などがいずれも使用できる。
担体としてはスポンジ担体が好ましく、スポンジ担体であれば微生物を高濃度に維持することができる。スポンジ素材としても特に限定されないが、エステル系ポリウレタンが好適である。担体の投入量としても特に制限はないが、通常、生物反応槽の槽容量に対する担体の見掛け容量で１０〜５０％程度、特に３０〜５０％程度とすることが好ましい。
好気性状態で微生物的に有機物を分解する好気性生物反応槽としては、槽内に酸素（空気）を供給するための散気管、曝気機などの酸素ガス供給手段が設けられた曝気槽を用いることができる。
好気性生物反応槽は１槽式でも、多槽式でもよく、また、１槽式で槽内に仕切り壁を設けてもよい。
［凝集処理］
有機性排水を嫌気的に生物処理した後好気的に生物処理して得られる好気性生物処理水は、後段の固液分離手段で微生物体と高分子有機物質を確実に除去するために、好ましくは固液分離に先立ち、凝集処理される。好気性生物処理水の凝集処理には、通常の凝集処理装置が用いられる。この凝集処理装置の凝集槽は１槽のみでも良く、２槽以上を多段に設けてもよい。
有機性排水を嫌気的に生物処理した後好気的に生物処理して得られる好気性生物処理水は、後段の固液分離手段で微生物体と高分子有機物質を確実に除去するために、好ましくは固液分離に先立ち、凝集処理される。好気性生物処理水の凝集処理には、通常の凝集処理装置が用いられる。この凝集処理装置の凝集槽は１槽のみでも良く、２槽以上を多段に設けてもよい。
凝集処理装置は一般に凝集剤を被処理水に十分に接触させるための急速撹拌槽と凝集フロックを成長させる緩速撹拌槽で構成される。従って、２槽以上の凝集槽を多段に設ける場合、前段の凝集槽を急速撹拌槽とし、後段の凝集槽を緩速撹拌槽とすることが好ましい。
凝集処理に用いる無機凝集剤としては、塩化第二鉄、ポリ硫酸鉄などの鉄系凝集剤、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム等のアルミニウム系凝集剤が例示できるが、凝集効果の面からは鉄系凝集剤が好ましい。これらの無機凝集剤は、１種を単独で用いても良く、２種以上を併用しても良い。
凝集処理時は、必要に応じてｐＨ調整剤を添加して用いた無機凝集剤に好適なｐＨに調整する。即ち、ｐＨ条件としては、例えば、鉄系凝集剤ではｐＨ５．５以下で反応させることが効果的であり、アルミニウム系凝集剤ではｐＨ５．０以下で反応させた後、ｐＨ６．０以上に調整すると効果的であるため、必要に応じて、塩酸（ＨＣｌ）、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）等の酸や、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等のアルカリを添加してｐＨ調整を行うことが好ましい。このようなｐＨ条件における凝集処理により、良好な処理水質が得られる理由の詳細は明らかになっていないが、生物代謝物中のタンパク成分の電荷が中和されることが関係しているものと推定される。
凝集処理により、生物処理水中の溶解性有機物や懸濁物はフロック化する。この凝集フロックを成長させるために、第１凝集槽で無機凝集剤を添加して、第２凝集槽で高分子凝集剤を添加しても良い。
［固液分離］
好気性生物処理水、好ましくは好気性生物処理水を凝集処理して得られる凝集処理水の固液分離手段としては、沈殿槽、浮上槽、遠心分離機等特に限定されないが、生物処理水の凝集フロックは浮上分離しやすく、また沈殿槽に比べ、小さい面積の装置で良いことから、特に加圧浮上槽、とりわけ凝集加圧浮上槽がコンパクトで好ましい。また、好気性生物処理水の固液分離には浸漬膜等の膜分離手段を用いても良い。
好気性生物処理水、好ましくは好気性生物処理水を凝集処理して得られる凝集処理水の固液分離手段としては、沈殿槽、浮上槽、遠心分離機等特に限定されないが、生物処理水の凝集フロックは浮上分離しやすく、また沈殿槽に比べ、小さい面積の装置で良いことから、特に加圧浮上槽、とりわけ凝集加圧浮上槽がコンパクトで好ましい。また、好気性生物処理水の固液分離には浸漬膜等の膜分離手段を用いても良い。
［高度処理］
高度処理手段は、排水中の有機物を嫌気性生物処理手段及び好気性生物処理手段と、固液分離手段で除去して得た処理水中に残留する溶存有機物を更に除去するものでも良く、また、処理水中に含まれる溶媒塩類を除去するものでも良く、両者を除去するものでも良い。
高度処理手段は、排水中の有機物を嫌気性生物処理手段及び好気性生物処理手段と、固液分離手段で除去して得た処理水中に残留する溶存有機物を更に除去するものでも良く、また、処理水中に含まれる溶媒塩類を除去するものでも良く、両者を除去するものでも良い。
高度処理手段としては、次のようなものが挙げられる。
膜分離装置：例えば、有機物除去や脱塩のための、ＲＯ、ＮＦ（ナノ濾過）、ＵＦ膜
分離装置等
イオン交換装置：例えば、脱塩や有機物除去のための、アニオン交換樹脂塔、カチオ
ン交換樹脂塔、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とを混合充填
した混床塔、電気脱塩装置等
酸化装置：例えば、有機物除去のための、オゾン酸化装置、過酸化水素酸化装置、塩
素酸化装置、紫外線酸化装置等、或いはこれらを併用した酸化装置。なお
、この酸化装置の後段には、通常、イオン交換、膜分離等の装置が設けら
れることが多い。
膜分離装置：例えば、有機物除去や脱塩のための、ＲＯ、ＮＦ（ナノ濾過）、ＵＦ膜
分離装置等
イオン交換装置：例えば、脱塩や有機物除去のための、アニオン交換樹脂塔、カチオ
ン交換樹脂塔、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とを混合充填
した混床塔、電気脱塩装置等
酸化装置：例えば、有機物除去のための、オゾン酸化装置、過酸化水素酸化装置、塩
素酸化装置、紫外線酸化装置等、或いはこれらを併用した酸化装置。なお
、この酸化装置の後段には、通常、イオン交換、膜分離等の装置が設けら
れることが多い。
これらの高度処理手段は適宜２以上を組み合わせて用いることもできる。また、高度処理手段の一部として、濾過装置や活性炭処理装置等の他の処理装置を更に追加しても良い。
特に、高度処理手段としてＲＯ膜分離装置を用いる場合、ＲＯ膜分離装置の前段に濾過装置を設けて、水中のＳＳを除去することが好ましい。濾過装置としては、砂、アンスラサイト等の濾材を充填した充填層型濾過装置、精密濾過（ＭＦ）膜、限外濾過（ＵＦ）膜などの膜を用いた膜濾過装置等を用いることができる。
［嫌気性生物処理水の固液分離］
本発明において、嫌気性生物処理手段からの嫌気性生物処理水は、これを固液分離することなくそのまま好気性生物処理手段に導入して処理することができるが、嫌気性生物処理で生成した微生物の自己分解抑制の観点からは、嫌気性生物処理手段の後段に固液分離手段を設けることが好ましい。
本発明において、嫌気性生物処理手段からの嫌気性生物処理水は、これを固液分離することなくそのまま好気性生物処理手段に導入して処理することができるが、嫌気性生物処理で生成した微生物の自己分解抑制の観点からは、嫌気性生物処理手段の後段に固液分離手段を設けることが好ましい。
この場合の嫌気性生物処理水の固液分離手段は沈殿槽、浮上槽、遠心分離機等特に限定されないが、微生物体と高分子有機物質を確実に除去できる点で、嫌気性生物処理水を凝集処理した後固液分離処理することが好ましく、特に凝集加圧浮上方式がコンパクトで好ましい。
嫌気性生物処理水の凝集処理槽と沈殿槽とを設ける場合、凝集槽としては、前述の［凝集処理］の項で説明したものと同様のものを用いることができ、その凝集処理条件についても同様である。
嫌気性生物処理水の固液分離を行わない場合は、好気性生物処理手段において、嫌気性生物処理で生成した微生物の自己分解も一部進行するが、この場合に比べて、嫌気性生物処理水の固液分離を行った場合には、好気性生物処理における自己分解の対象となる微生物体の発生量が大幅に低減されているため、残留する微生物代謝物質濃度は結果的に大きく低減される。なぜなら、活性汚泥法に代表される好気性生物処理方法では、電子受容体として酸素を用い、微生物にとってのエネルギー回収効率が高いため、ＣＯＤＣｒ負荷１Ｋｇに対する微生物体の初期生成量は、０．４〜０．５Ｋｇ程度にもなるとされているからである（例えば、代表的なＩＡＷＱ活性汚泥モデル３のパラメーターとしてWilli GujerらはＣＯＤＣｒ当たりのＶＳＳ収率として０．６３×０．７５＝０．４７を採用している。Wat.Sci.Tech.,1999）。
［有機物含有排水の処理装置］
以下に図面を参照して本発明の有機物含有排水の処理装置の一例を説明する。
以下に図面を参照して本発明の有機物含有排水の処理装置の一例を説明する。
図１，２は、本発明の有機物含有排水の処理装置の実施の形態を示す系統図である。なお、図１，２は本発明の有機物含有排水の処理装置の一例であって、本発明の有機物含有排水の処理装置は何ら図１，２に示すものに限定されない。例えば、高度処理手段はＲＯ膜分離装置に限らず、イオン交換装置や酸化装置であっても良い。
図１の有機物含有排水の処理装置は、嫌気性生物処理手段としての、酸生成槽１１Ａと、グラニュール汚泥１１Ｇを保持するＵＡＳＢ反応槽１１Ｂとからなる嫌気反応槽１１と、嫌気反応槽１１（ＵＡＳＢ反応槽１１Ｂ）からの嫌気性生物処理水を凝集処理する２段に配置された凝集槽（以下「Ｎｏ．１−１凝集槽」と称す場合がある。）１２及び凝集槽（以下「Ｎｏ．１−２凝集槽」と称す場合がある。）１３、Ｎｏ．１−２凝集槽１３からの凝集処理水を固液分離する沈殿槽（以下「Ｎｏ．１沈殿槽」と称す場合がある。）１４とからなる嫌気性生物処理装置１０と、嫌気性生物処理装置１０の処理水であるＮｏ．１沈殿槽１４の分離水が導入される好気性生物処理手段としての曝気槽２１、曝気槽２１からの好気性生物処理水を凝集処理する２段に配置された凝集槽（以下「Ｎｏ．２−１凝集槽」と称す場合がある。）２２及び凝集槽（以下「Ｎｏ．２−２凝集槽」と称す場合がある。）２３、Ｎｏ．２−２凝集槽２３からの凝集処理水を固液分離する固液分離手段としての沈殿槽（以下「Ｎｏ．２沈殿槽」と称す場合がある。）２４とからなる好気性生物処理装置２０と、好気性生物処理装置２０の処理水であるＮｏ．２沈殿槽２４の分離水が導入される濾過装置３０と、濾過装置３０の濾過水が導入される高度処理手段としてのＲＯ膜分離装置４０とで構成される。
原水（有機物含有排水）は、酸生成槽１１Ａ及びＵＡＳＢ反応槽１１Ｂに順次導入され、溶解性有機物質の大部分が除去されるとともに、原水由来の炭素の多くが副生成物のメタンガスとして水層から放出される。この嫌気性生物処理においては、微生物にとってのエネルギー回収効率が低く、一般に原水ＣＯＤＣｒ負荷１Ｋｇに対して、菌体の初期生成量は０．１Ｋｇ以下とされる。また、微生物間の食物連鎖による自己分解の進行も、好気条件に比べて１／５以下程度と小さく、好気条件との比較では通常の扱いでは無視できる程度である（Lawrence,A.L.and MacCarty,P.L.Jour,Water Poll,Control Fed.,1969）。
好ましい運転形態は、原水中に含まれる有機物質の分解性により若干異なるが、原水中の溶解性有機物質の６０〜９５％、より好ましくは８０〜９０％が除去される負荷量が良い。
上記条件が得られるＣＯＤＣｒ汚泥負荷は、通常０．１〜１．０Ｋｇ−ＣＯＤＣｒ／Ｋｇ−ＶＳＳ／ｄａｙ、より好ましくは０．３〜０．８Ｋｇ−ＣＯＤＣｒ／Ｋｇ−ＶＳＳ／ｄａｙである。
ＵＡＳＢ反応槽１１Ｂからの嫌気性生物処理水は、次いでＮｏ．１−１凝集槽１２で無機凝集剤が添加されて凝集処理された後、更にＮｏ．１−２凝集槽１３でｐＨ調整剤及び／又は高分子凝集剤が添加されてフロックが粗大化され、凝集処理水は次いでＮｏ．１沈殿槽１４に送給され凝集フロックが固液分離される。
Ｎｏ．１沈殿槽１４の固液分離水は、次いで曝気槽２１に導入され、散気管１２Ａからの曝気下、好気性生物処理される。この曝気槽２１においては、嫌気性生物処理で残留した溶解性有機物質を分解する。この曝気槽２１では、後段の高度処理手段であるＲＯ膜分離装置４０に流入する有機物濃度をできるだけ低減できるよう、確実な分解が進行することが望ましい。好ましいＢＯＤ汚泥負荷は０．０１〜０．３０Ｋｇ−ＢＯＤ／Ｋｇ−ＶＳＳ／ｄａｙであり、より好ましくは０．０５〜０．２Ｋｇ−ＢＯＤ／Ｋｇ−ＶＳＳ／ｄａｙである。この曝気槽２１は、特に低負荷でも微生物量を安定して保持できるように、担体２２Ｂを槽内に保持するものが好ましい。この曝気槽の槽負荷は０．０３〜１．８Ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙ、特に０．１５〜１．２Ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙが好適である。また、ＳＲＴは５〜５０日である。
曝気槽２１からの好気性生物処理水は、次いでＮｏ．２−１凝集槽２２で無機凝集剤が添加されて凝集処理された後、更にＮｏ．２−２凝集槽２３でｐＨ調整剤及び／又は高分子凝集剤が添加されてフロックが粗大化され、凝集処理水は次いでＮｏ．２沈殿槽２４に送給され凝集フロックが固液分離される。
Ｎｏ．２沈殿槽２４の固液分離水は、次いで濾過装置３０で残留ＳＳが除去された後ＲＯ膜分離装置４０でＲＯ膜分離処理され、透過水が処理水として取り出される。
図２に示す有機物含有排水の処理装置は、嫌気性生物処理装置１０Ａにおいて嫌気反応槽１１（ＵＡＳＢ反応槽１１Ｂ）からの嫌気性生物処理水を凝集、固液分離処理する凝集槽１２，１３と沈殿槽１４を省略した点が図１に示す有機物含有排水の処理装置とは異なり、その他は同様の構成とされている。
この有機物含有排水の処理装置においては、嫌気反応槽１１からの嫌気性生物処理水が凝集、固液分離処理されることなくそのまま曝気槽２１に導入されて好気性生物処理されること以外は、図１に示す有機物含有排水の処理装置と同様に処理が行われる。
図１，２の装置では、ＲＯ膜分離装置４０の前段で嫌気性生物処理及び好気性生物処理と固液分離を行うことにより、高水質の処理水を得ることができる上に、ＦＩ値の低い水をＲＯ膜分離装置４０に給水することができるので、ＲＯ膜分離装置の膜フラックスの低下を抑制して、長期間安定して処理水を得ることができる。
なお、ＦＩ値とは、水をＲＯ膜分離装置に通水して脱イオン処理する際のＲＯ膜分離装置への給水の水質がＲＯ膜処理に適しているか否かを判断する指標として用いられるものである。水中の溶存有機物やＳＳの量は概ね同等であっても、これをＲＯ膜処理すると膜フラックスが早期に低下するときとそうでないときがあり、そのような場合、ＲＯ給水のＦＩ値では差が生じている。
ＦＩ値は、所定の孔径を有するメンブレンフィルタに試料水を通水して所定量を濾過するに要する時間を計測する操作を行って、初期の所要時間と、所定時間通水後の所要時間とから求めることができ、膜汚染、膜目詰まりを起こし易い又は起こし難い水質かを判定するのに用いられる。一般に、ＦＩ値５以下の水質でもＲＯ給水として許容されることがあるが、通常、ＦＩ値３以下の水質であることが望まれている。従って、本発明では、高度処理手段としてＲＯ膜分離装置を用いる場合、嫌気性生物処理及び好気性生物処理と固液分離処理とでＦＩ値３以下の水を得、これをＲＯ膜分離装置の給水とすることが好ましい。
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。
［実施例１，２、比較例１］
図１（実施例１）、図２（実施例２）又は図３（比較例１）に示す装置で、エチルアルコールを主成分とする下記水質の工場排水を原水として、１０００Ｌ／ｄａｙの処理水量で処理を行った。なお、この原水の生物処理には、窒素及びリンの不足が想定されたので、硫酸アンモニウム及びリン酸をＴＯＣ：Ｎ：Ｐ＝１００：１５：３となるように原水に添加して処理を行った。
＜原水水質＞
Ｓ−ＣＯＤＣｒ：１３８０ｍｇ／Ｌ
Ｓ−ＴＯＣ：３６８ｍｇ／Ｌ
Ｋｊ−Ｎ：７．８ｍｇ／Ｌ
ＰＯ４−Ｐ：０．６ｍｇ／Ｌ
図１（実施例１）、図２（実施例２）又は図３（比較例１）に示す装置で、エチルアルコールを主成分とする下記水質の工場排水を原水として、１０００Ｌ／ｄａｙの処理水量で処理を行った。なお、この原水の生物処理には、窒素及びリンの不足が想定されたので、硫酸アンモニウム及びリン酸をＴＯＣ：Ｎ：Ｐ＝１００：１５：３となるように原水に添加して処理を行った。
＜原水水質＞
Ｓ−ＣＯＤＣｒ：１３８０ｍｇ／Ｌ
Ｓ−ＴＯＣ：３６８ｍｇ／Ｌ
Ｋｊ−Ｎ：７．８ｍｇ／Ｌ
ＰＯ４−Ｐ：０．６ｍｇ／Ｌ
表１に、実施例１，２及び比較例１で用いた装置の仕様及び処理条件を示す。
また、表２に各部の水質を、表３にＲＯ膜分離装置のフラックス低下率の経日変化を示す。
また、処理水量１０００ｍ３／ｄａｙ当たりの反応槽面積（酸生成槽とＵＡＳＢ反応槽とからなる嫌気反応槽の水深を８ｍと仮定し、その他の曝気槽、凝集槽、沈殿槽の水深を４ｍと仮定）を表４に示す。
また、表２に各部の水質を、表３にＲＯ膜分離装置のフラックス低下率の経日変化を示す。
また、処理水量１０００ｍ３／ｄａｙ当たりの反応槽面積（酸生成槽とＵＡＳＢ反応槽とからなる嫌気反応槽の水深を８ｍと仮定し、その他の曝気槽、凝集槽、沈殿槽の水深を４ｍと仮定）を表４に示す。
以上の結果から次のことが明らかである。
実施例１では、酸生成槽とＵＡＳＢ反応槽からなる嫌気反応槽において、原水中の有機物の大部分を除去すると共に、嫌気反応槽で発生した微生物体の自己分解が進行する前にＳＳとしてＮｏ．１沈殿槽で固液分離して除去することができる。そして、Ｎｏ．１沈殿槽の分離水を更に曝気槽で処理することにより残留した有機物を更に高度に分解すると共にＮｏ．２沈殿槽でＳＳを除去することにより、結果として比較例１の曝気槽容量よりも小さい合計容量の嫌気反応槽及び曝気槽でＳ−ＴＯＣ、ＳＳが共に低い処理水を得ることができる。また、凝集槽においても少ない凝集剤添加量で十分に凝集処理を行うことができることから、Ｎｏ．１，２凝集槽における合計の凝集剤添加量も比較例１の場合と同等で、膜分離に適した処理水を得ることができる。即ち、Ｓ−ＴＯＣ値が低く、また凝集処理効果の指標であり、膜分離装置の給水水質の指標となるＦＩ値の低い処理水を得、これをＲＯ膜分離装置に供給して、良好な処理水を得ることができる。
実施例２では嫌気反応槽の後段における固液分離は行っていないが、比較例１よりも処理水中のＳ−ＴＯＣ、ＳＳともに低い値が得られている。
実施例２では嫌気反応槽の後段における固液分離は行っていないが、比較例１よりも処理水中のＳ−ＴＯＣ、ＳＳともに低い値が得られている。
ＲＯ膜分離装置のフラックス低下率は、実施例１、実施例２ともに比較例１に対して大幅に改善されているが、実施例１の方が実施例２より更に改善効果が高い。
このように、本発明では、嫌気反応槽において有機物負荷の大部分を除去できるため、曝気槽を小さくすることができ、比較例１に比べて実施例１では全体として約３０％、実施例２では約４５％の反応槽面積の低減ができている。
これらの結果より、より高い処理水質が必要な場合は実施例１の形態が好ましく、設置面積を低減する必要性がより高い場合には実施例２の形態が好ましいことが分かる。
このように、本発明では、嫌気反応槽において有機物負荷の大部分を除去できるため、曝気槽を小さくすることができ、比較例１に比べて実施例１では全体として約３０％、実施例２では約４５％の反応槽面積の低減ができている。
これらの結果より、より高い処理水質が必要な場合は実施例１の形態が好ましく、設置面積を低減する必要性がより高い場合には実施例２の形態が好ましいことが分かる。
１０，１０Ａ 嫌気性生物処理装置
１１ 嫌気反応槽
１１Ａ 酸生成槽
１１Ｂ ＵＡＳＢ反応槽
１２ Ｎｏ．１−１凝集槽
１３ Ｎｏ．１−２凝集槽
１４ Ｎｏ．１沈殿槽
２０ 好気性生物処理装置
２１ 曝気槽
２２ Ｎｏ．２−１凝集槽
２３ Ｎｏ．２−２凝集槽
２４ Ｎｏ．２沈殿槽
３０ 濾過装置
４０ ＲＯ膜分離装置
１１ 嫌気反応槽
１１Ａ 酸生成槽
１１Ｂ ＵＡＳＢ反応槽
１２ Ｎｏ．１−１凝集槽
１３ Ｎｏ．１−２凝集槽
１４ Ｎｏ．１沈殿槽
２０ 好気性生物処理装置
２１ 曝気槽
２２ Ｎｏ．２−１凝集槽
２３ Ｎｏ．２−２凝集槽
２４ Ｎｏ．２沈殿槽
３０ 濾過装置
４０ ＲＯ膜分離装置
Claims (14)
- 有機物含有排水を嫌気的に生物処理して、該有機物含有排水中の溶解性有機物質の６０〜９５％を除去する嫌気性生物処理手段と、
該嫌気性生物処理手段から流出する嫌気性生物処理水を好気的に生物処理する好気性生物処理手段と、
該好気性生物処理手段から流出する好気性生物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分離水に含まれる溶存物質を除去する膜分離手段とを有し、
該嫌気性生物処理手段のＣＯＤＣｒ汚泥負荷が０．１〜１．０Ｋｇ−ＣＯＤＣｒ／Ｋｇ−ＶＳＳ／ｄａｙであり、
該好気性生物処理手段の槽負荷が０．０３〜１．８０Ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙであり、ＳＲＴが５〜５０日であることを特徴とする有機物含有排水の処理装置。 - 請求項１において、前記膜分離手段は、前段に濾過装置を設けた逆浸透膜分離装置であることを特徴とする有機物含有排水の処理装置。
- 請求項１又は２において、前記好気性生物処理手段と固液分離手段との間に、好気性生物処理水に凝集剤を添加して凝集反応を行わせる凝集槽を有することを特徴とする有機物含有排水の処理装置。
- 請求項３において、前記好気性生物処理手段と固液分離手段との間の凝集槽を２槽以上多段に設けたことを特徴とする有機物含有排水の処理装置。
- 請求項１ないし４のいずれか１項において、前記嫌気性生物処理手段から流出する嫌気性生物処理水を固液分離する固液分離手段を有し、前記好気性生物処理手段は、該固液分離手段で分離された分離水を好気的に生物処理することを特徴とする有機物含有排水の処理装置。
- 請求項５において、前記嫌気性生物処理手段と該嫌気性生物処理手段から流出する嫌気性生物処理水を固液分離する固液分離手段との間に、嫌気性生物処理水に凝集剤を添加して凝集反応を行わせる凝集槽を有することを特徴とする有機物含有排水の処理装置。
- 請求項６において、前記嫌気性生物処理手段と固液分離手段との間の凝集槽を２槽以上多段に設けたことを特徴とする有機物含有排水の処理装置。
- 有機物含有排水を嫌気的に生物処理して、該有機物含有排水中の溶解性有機物質の６０〜９５％を除去する嫌気性生物処理工程と、
該嫌気性生物処理工程から流出する嫌気性生物処理水を好気的に生物処理する好気性生物処理工程と、
該好気性生物処理工程から流出する好気性生物処理水を固液分離する固液分離工程と、
該固液分離工程で分離された分離水に含まれる溶存物質を除去する膜分離工程とを有し、
該嫌気性生物処理工程のＣＯＤＣｒ汚泥負荷が０．１〜１．０Ｋｇ−ＣＯＤＣｒ／Ｋｇ−ＶＳＳ／ｄａｙであり、
該好気性生物処理工程の槽負荷が０．０３〜１．８０Ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙであり、ＳＲＴが５〜５０日であることを特徴とする有機物含有排水の処理方法。 - 請求項８において、前記膜分離工程は、前段に濾過装置を設けた逆浸透膜分離装置による工程であることを特徴とする有機物含有排水の処理方法。
- 請求項８又は９において、前記好気性生物処理工程と固液分離工程との間に、好気性生物処理水に凝集剤を添加して凝集反応を行わせる凝集工程を有することを特徴とする有機物含有排水の処理方法。
- 請求項１０において、前記好気性生物処理工程と固液分離工程との間の凝集工程において、凝集槽を２槽以上多段に設けて凝集反応を行うことを特徴とする有機物含有排水の処理方法。
- 請求項８ないし１１のいずれか１項において、前記嫌気性生物処理工程から流出する嫌気性生物処理水を固液分離する固液分離工程を有し、前記好気性生物処理工程は、該固液分離工程で分離された分離水を好気的に生物処理することを特徴とする有機物含有排水の処理方法。
- 請求項１２において、前記嫌気性生物処理工程と該嫌気性生物処理工程から流出する嫌気性生物処理水を固液分離する固液分離工程との間に、嫌気性生物処理水に凝集剤を添加して凝集反応を行わせる凝集工程を有することを特徴とする有機物含有排水の処理方法。
- 請求項１３において、前記嫌気性生物処理工程と固液分離工程との間の凝集工程において、凝集槽を２槽以上多段に設けて凝集反応を行うことを特徴とする有機物含有排水の処理方法。
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