本発明は、有機脱酸素剤及び懸濁物質を含有する排水の処理方法及び処理装置の技術に関する。

ボイラー等を有する工場から排出される排水には、水中の溶存酸素による腐食を防止するための脱酸素剤、及び懸濁物質の安定化や硬度スケールの防止などの目的で使用されるスケール防止剤を含有する場合が少なくない。

脱酸素剤としては有機脱酸素剤等が挙げられ、例えば、タンニン酸などの植物由来ポリフェノールやオキシカルボン酸、エリソルビン酸、アスコルビン酸又はこれらの塩などが用いられている。また、スケール防止剤としては、例えば、アクリル酸系水溶性ポリマー等が挙げられる。これらの物質はCOD源となる。また、タンニン酸などの植物由来ポリフェノールやオキシカルボン酸などは、排水を着色し、濁りと合わせ色度(見かけ色度)として現れる。

排水のCOD_Mnは排水規制項目であるため、COD_Mnを規制値以下まで低減する必要がある。また、排水の色度についての規制はないが、見た目が悪く、放流先の水環境保全上低減されるべき項目である。

従来、粒状活性炭を充填した充填層に排水を通水して、COD_Mnを低減する方法があるが、十分にCOD成分を吸着できず、また、色度も十分に低減できない。さらに、活性炭は早期に破過するため、頻繁に交換しなければならず、ランニングコストも高いという問題がある。

そこで、例えば、特許文献1〜3には、脱酸素剤、スケール防止剤等を含む排水に対して、有機凝結剤、無機凝集剤、活性炭を添加混合した後、凝集沈殿を行い、脱酸素剤、スケール防止剤等を除去・低減する方法が提案されている。

特開2004−81939号公報

特開2006−7208号公報

特開2009−297600号公報

特許文献1〜3の方法は、脱酸素剤、スケール防止剤の成分によっては、その成分を不溶化し固液分離で除去することができるが、有機脱酸素剤又はアクリル酸系水溶性ポリマーを主要成分とする場合には、不溶化し難いという問題がある。また、不溶化できる場合でも下記の課題がある。

(1)添加した有機凝結剤は凝集後不溶化するとともに、無機凝集剤の添加量も多量となるため、汚泥発生量が多量となる。(2)排水中の有機脱酸素剤又はスケール防止剤量が変動する等して、余剰の有機凝結剤が処理水に残留すると、それがCOD源になり、処理水のCOD_Mnが低減しない。

そこで、本発明の目的は、有機脱酸素剤及び懸濁物質を含む排水処理において、汚泥発生量を抑えながらCOD_Mnを低減すること、特に着色した排水に対しては色度の低減も可能となる排水の処理方法及び処理装置を提供することである。

本実施形態の一態様は、有機脱酸素剤及び懸濁物質を含有する排水と、無機凝集剤と、酸化剤とを同時に混合する混合工程と、前記混合工程から排出される排水を固液分離する固液分離工程と、を備える有機脱酸素剤及び懸濁物質を含有する排水の処理方法である。

本実施形態の一態様は、有機脱酸素剤及び懸濁物質を含有する排水と、無機凝集剤とを混合する第1混合工程と、前記第1混合工程から排出される排水を固液分離する第1固液分離工程と、前記第1固液分離工程から排出される排水と、酸化剤とを混合する第2混合工程と、前記第2混合工程から排出される排水を固液分離する第2固液分離工程と、を備える有機脱酸素剤及び懸濁物質を含有する排水の処理方法である。

前記排水の処理方法において、前記固液分離工程及び前記第2固液分離工程の固液分離はろ過処理であることが好ましい。

前記排水の処理方法において、前記無機凝集剤は、アルミニウム塩、第二鉄塩のうち少なくともいずれか一方を含み、前記酸化剤は次亜塩素酸ナトリウム溶液を含むことが好ましい。

本実施形態の一態様は、有機脱酸素剤及び懸濁物質を含有する排水と、無機凝集剤と、酸化剤とを同時に混合する混合手段と、前記混合手段から排出される排水を固液分離する固液分離手段と、を備える有機脱酸素剤及び懸濁物質を含有する排水の処理装置である。

本実施形態の一態様は、有機脱酸素剤及び懸濁物質を含有する排水と、無機凝集剤とを混合する第1混合手段と、前記第1混合手段から排出される排水を固液分離する第1固液分離手段と、前記第1固液分離手段から排出される排水と、酸化剤とを混合する第2混合手段と、前記第2混合手段から排出される排水を固液分離する第2固液分離手段と、を備える有機脱酸素剤及び懸濁物質を含有する排水の処理装置である。

前記排水の処理装置において、前記固液分離手段及び前記第2固液分離手段は、ろ過器であることが好ましい。

前記排水の処理装置において、前記無機凝集剤は、アルミニウム塩、第二鉄塩のうち少なくともいずれか一方を含み、前記酸化剤は次亜塩素酸ナトリウム溶液を含むことが好ましい。

本発明によれば、有機脱酸素剤及び懸濁物質を含む排水処理において、汚泥発生量を抑えながらCOD_Mnを低減することが可能となる。特に着色した排水に対しては色度の低減も可能となる。

本実施形態に係る排水処理装置の概略構成図である。

本実施形態に係る排水処理装置の他の一例を示す概略構成図である。

本実施形態に係る排水処理装置の他の一例を示す概略構成図である。

本実施形態に係る排水処理装置の他の一例を示す概略構成図である。

本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。

図1は、本実施形態に係る排水処理装置の概略構成図である。図1に示す排水処理装置1は、原水槽10、原水ポンプ12、混合槽14、ろ材16を充填したろ過器18を備えている。混合槽14には、撹拌機20及びpH計22が設置されている。

図1に示す排水処理装置1は、排水流入ライン24a,24b、処理水排出ライン26、酸化剤添加ライン28、無機凝集剤添加ライン30、pH調整剤添加ライン32を備えている。排水流入ライン24aには、原水ポンプ12が設置されている。

排水流入ライン24aの一端は原水槽10の排水出口に接続され、他端は混合槽14の排水入口に接続されている。また、排水流入ライン24bの一端は混合槽14の排水出口に接続され、他端はろ過器18の排水入口に接続されている。処理水排出ライン26はろ過器18の処理水出口に接続されている。

原水槽10には、酸化剤添加ライン28、無機凝集剤添加ライン30、pH調整剤添加ライン32が接続されている。図1の排水処理装置1では、例えば、不図示の酸化剤添加装置から酸化剤添加ライン28に酸化剤が送液され、不図示の無機凝集剤添加装置から無機凝集剤添加ライン30に無機凝集剤が送液され、不図示のpH調整剤添加装置からpH調整剤添加ライン32にpH調整剤が送液されるように構成されている。なお、各添加装置を設置せず、作業者等により各薬剤を各ラインに送液してもよい。

処理対象となる排水は、有機脱酸素剤及び懸濁物質を含有する排水であり、具体的には、ボイラー排水、冷却塔排水、めっき業等から排出されるめっき水洗排水等が挙げられる。有機脱酸素剤は、例えば、タンニン酸などの植物由来ポリフェノールやオキシカルボン酸、エリソルビン酸、アスコルビン酸又はこれらの塩等が挙げられる。懸濁物質は、例えば、ポリフェノールと鉄等との化合物や酸化鉄等が挙げられる。ポリフェノールと鉄等との化合物は、例えば、縮合型タンニンや加水分解型タンニン等のタンニン酸と鉄等との化合物等が挙げられる。また、処理対象となる排水は、アクリル酸系水溶性ポリマー等のスケール防止剤等を含んでも良く、アクリル酸系水溶性ポリマーは、例えば、アクリル酸、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸、N−置換アクリルアミドのターポリマー等が挙げられる。

図1に示す排水処理装置1の動作の一例を説明する。

有機脱酸素剤及び懸濁物質を含む排水は一旦原水槽10に貯留される。そして、原水ポンプ12が稼働され、原水槽10内の排水が排水流入ライン24aから混合槽14に供給される。この際、酸化剤添加ライン28及び無機凝集剤添加ライン30から混合槽14に酸化剤及び凝集剤が添加される。また、必要に応じて、pH調整剤添加ライン32から混合槽14にpH調整剤が添加される。

混合槽14では、撹拌機20により、有機脱酸素剤及び懸濁物質を含む排水と、酸化剤と、無機凝集剤とが混合される(混合工程)。この際、懸濁物質の一部(特に、比較的大きな粒径を有する懸濁物質)は、無機凝集剤と結合して、粗大化し、後段のろ過器18のろ材16で捕捉され易い形態となる。また、懸濁物質の一部、有機脱酸素剤、スケール防止剤等が酸化剤により酸化分解され、排水のCOD_Mnが低減される。本実施形態では、排水中にタンニン酸などの植物由来ポリフェノール、オキシカルボン酸等の着色成分により排水が着色している場合であっても、それらの着色成分は酸化剤により酸化分解されるため、排水は脱色され、色度が低減される。

混合槽14内で所定時間混合された排水は、排水流入ライン24bからろ過器18に供給され、固液分離される(固液分離工程)。具体的には、排水がろ過器18内のろ材16を通過する過程で、懸濁物質等がろ材16に捕捉される。また、排水中の無機凝集剤の存在により、ろ材16表面での凝集反応が促進され、ろ材16表面への懸濁物質の捕捉が進行すると、排水中の溶解成分(有機脱酸素剤やスケール防止剤等)の一部もろ材16に捕捉される。そして、ろ過器18により固液分離された排水が、処理水として処理水排出ライン26から系外へ排出される。

本実施形態では、酸化剤の添加により、有機脱酸素剤、スケール防止剤等の溶解成分を酸化して、COD_Mnを低減し、酸化剤で酸化しきれないがCOD_Mnには寄与する不溶物だけをろ過等で除去するため、排水処理中の汚泥発生量が抑えられる。

図2は、本実施形態に係る排水処理装置の他の一例を示す概略構成図である。図2に示す排水処理装置2において、図1に示す排水処理装置1と同様の構成については同一の符号を付している。図2に示す排水処理装置2は、原水槽10、原水ポンプ12、第1ラインミキサー14a、ろ材16を充填した第1ろ過器18a、第2ラインミキサー14b、ろ材16を充填した第2ろ過器18bを備えている。

図2に示す排水処理装置2は、排水流入ライン24a,24b,24c,24d、処理水排出ライン26、酸化剤添加ライン28、無機凝集剤添加ライン30、pH調整剤添加ライン32を備えている。排水流入ライン24aには、原水ポンプ12が設置されている。排水流入ライン24bには、pH計22が設置されている。

排水流入ライン24aの一端は原水槽10の排水出口に接続され、他端は第1ラインミキサー14aの排水入口に接続されている。また、排水流入ライン24bの一端は第1ラインミキサー14aの排水出口に接続され、他端は第1ろ過器18aの排水入口に接続されている。また、排水流入ライン24cの一端は第1ろ過器18aの排水出口に接続され、他端は第2ラインミキサー14bの排水入口に接続されている。排水流入ライン24dの一端は第2ラインミキサー14bの排水出口に接続され、他端は、第2ろ過器18bの排水入口に接続されている。処理水排出ライン26は第2ろ過器18bの処理水出口に接続されている。

排水流入ライン24aには、無機凝集剤添加ライン30、pH調整剤添加ライン32が接続されている。排水流入ライン24cには、酸化剤添加ライン28が接続されている。

図2に示す排水処理装置2の動作の一例を説明する。

有機脱酸素剤及び懸濁物質を含む排水は一端原水槽10に貯留される。そして、原水ポンプ12が稼働され、原水槽10内の排水が排水流入ライン24aから第1ラインミキサー14aに供給される。この際に、無機凝集剤添加ライン30から第1ラインミキサー14aに凝集剤が供給される。また、必要に応じて、pH調整剤添加ライン32から第1ラインミキサー14aにpH調整剤が供給される。

第1ラインミキサー14aでは、有機脱酸素剤及び懸濁物質を含む排水と、無機凝集剤とが混合される(第1混合工程)。この際、懸濁物質の一部(特に、比較的大きな粒径を有する懸濁物質)は、無機凝集剤と結合して、粗大化し、後段のろ材16で捕捉され易い形態となる。

第1ラインミキサー14aを通過した排水は、排水流入ライン24bから第1ろ過器18aに供給され、固液分離される(第1固液分離工程)。具体的には、排水が第1ろ過器18a内のろ材16を通過する過程で、懸濁物質がろ材16に捕捉される。また、排水中の無機凝集剤の存在により、ろ材16表面での凝集反応が促進され、ろ材16表面への懸濁物質の捕捉が進行すると、排水中の溶解成分(有機脱酸素剤やスケール防止剤等)の一部もろ材16に捕捉される。

第1ろ過器18aにより固液分離された排水は、排水流入ライン24cから第2ラインミキサー14bに供給される。この際に、酸化剤添加ライン28から第2ラインミキサー14bに酸化剤が供給され、排水と酸化剤とが混合される(第2混合工程)。第2ラインミキサー14bを通過した排水は、排水流入ライン24dから第2ろ過器18bに供給され、固液分離される(第2固液分離工程)。

第2ラインミキサー14bや第2ろ過器18b内では、排水中の懸濁物質の一部、有機脱酸素剤、スケール防止剤等が酸化剤により酸化分解され、排水のCOD_Mnが低減される。また、着色した排水は脱色され、色度が低減される。また、第2ろ過器18b内では、排水中に残存している懸濁物質、排水中の溶解成分の一部がろ材16により捕捉される。また、排水中に無機凝集剤が残存していれば、酸化された溶解成分(有機脱酸素剤やスケール防止剤)の一部が凝集、不溶化され、第2ろ過器18bのろ材16に捕捉される。但し、酸化剤で酸化しきれないがCOD_Mnには寄与する不溶物だけをろ過等で除去するため、排水処理中の汚泥発生量が抑えられる。

酸化剤は懸濁物質によっても消費されるため、排水の懸濁物質濃度が高い場合には、図2の排水処理装置2のように、排水と凝集剤を混合し、後段のろ過器で懸濁物質を除去した後、懸濁物質を除去した排水と酸化剤とを混合して、排水中の有機脱酸素剤を酸化する処理方法の方が、排水のCOD_Mnを効率的に低減させることができる。一方、排水の懸濁物質濃度が低い場合には、懸濁物質による酸化剤の消費量が少ないため、図1の排水処理装置1のように、酸化剤と凝集剤を同時に排水と混合し、後段のろ過器で固液分離する処理方法の方が簡便で好ましい。例えば、排水の懸濁物質濃度が15mg/L未満の場合、図1の排水処理装置1による排水処理を実施することが好ましく、排水の懸濁物質濃度が15mg/L以上の場合、図2の排水処理装置2による排水処理を実施することが好ましい。

本実施形態の排水処理装置は、排水の懸濁物質濃度を測定し、排水の懸濁物質濃度に基づいて、当該排水を図1に示す排水処理装置に送液したり、図2に示す排水処理装置に送液したりする切り替えシステムを備えても良い。また、図1の排水処理装置1であれば、排水の懸濁物質濃度を測定し、排水の懸濁物質濃度が所定値以上の場合には、酸化剤を添加せずに排水と凝集剤とを混合して、固液分離した後、固液分離した処理水を混合槽14に返送して、当該処理水と酸化剤を混合して、再度固液分離する処理方法でもよい。

以下に、各処理における条件及び変形例等について説明する。

<混合工程、第1混合工程、第2混合工程> 混合工程、第2混合工程で使用する酸化剤は、有機脱酸素剤を酸化分解することができるものであれば特に制限されるものではないが、例えば、次亜塩素酸ナトリウム、オゾン含有水、二酸化塩素溶液等が挙げられる。これらの中では、取扱いが容易で安価な点等から、次亜塩素酸ナトリウムが好ましい。なお、次亜塩素酸ナトリウムを使用する場合には、処理水中の残留塩素濃度が3mgCl₂/L未満となるように、排水に添加されることが望ましい。

酸化剤の添加量は、排水中の有機脱酸素剤の濃度にもよるが、例えば、排水のCOD_Mnの1〜10倍の範囲が好ましい。特に、酸化剤として次亜塩素酸ナトリウム溶液を使用する場合、有効成分である次亜塩素酸ナトリウムの添加量は、排水のCOD_Mnの1〜3倍の範囲がより好ましい。次亜塩素酸ナトリウム溶液の添加量が、排水のCOD_Mnの1倍未満であると、有機脱酸素剤を十分に酸化できない場合があり、また、3倍を超えると、添加量の増量に対して処理水のCOD_Mnの低減度合が小さく、薬品コストが多大となる場合がある。

混合工程、第1混合工程で使用する無機凝集剤は、従来公知の無機凝集剤等であり、好ましくは、塩化第二鉄溶液または硫酸第二鉄溶液の第二鉄塩溶液、ポリ塩化アルミニウム溶液または硫酸アルミニウム溶液などのアルミニウム塩溶液のうち少なくともいずれか一方を含むことが好ましい。無機凝集剤添加後は、懸濁物質の荷電中和を効率よく行うため、直ちに撹拌・混合されることが望ましい。

無機凝集剤の添加量は、排水中の懸濁物質の量にもよるが、例えば、0.01〜0.05の範囲が好ましく、0.02〜0.04の範囲がより好ましい。無機凝集剤の添加量が0.01未満であると、懸濁物質の凝集性が低下する場合があり、0.05を超えると、ろ過器の閉塞が早まる場合がある。

混合工程、第1混合工程、第2混合工程において使用する混合装置は、撹拌機を備える混合槽でもよいし、ラインミキサーでもよいし、その他の混合装置でもよい。

混合工程でのpHは6.0〜8.0の範囲に調整されることが好ましい。pHが6.0未満となると、酸化剤がガス化して(例えば次亜塩素酸が塩素ガスとなって)、水から揮散しやすくなり、pH8.0超では酸化剤の酸化力が低減し、COD_Mnの低減効果が小さくなる、或いは放流に際してpHを下げなければならないなどの不都合がある。

第1混合工程でのpHは5.0〜7.0の範囲に調整されることが好ましく、特に第二鉄塩を凝集剤として使用する場合は5.0〜6.5の範囲に調整される好ましい。pHを上記範囲とすることで、排水中の有機脱酸素剤等の溶解性成分の除去効果を高めることが可能となる。

第2混合工程でのpHは6.0〜8.0の範囲に調整されることが好ましい。pHが6.0未満となると、酸化剤がガス化して(例えば次亜塩素酸が塩素ガスとなって)、水から揮散しやすくなり、pHが8.0超では酸化剤の酸化力が低減し、COD_Mnの低減効果が小さくなる、或いは放流に際してpHを下げなければならないなどの不都合がある。図2に示す排水処理装置2では、例えば、排水流入ライン24cにpH調整剤添加ラインを設置して、pH調整を行うことが望ましい。

混合工程、第1混合工程、第2混合工程でのpH調整は、例えば、pH計22により測定されたpH値に基づいて、pH調整剤の添加量を調整することにより行われる。混合槽14を用いる場合、pH計22は混合槽14内に設置されることが好ましく、ラインミキサー(14a,14b)を用いる場合、pH計22はラインミキサー(14a,14b)の後段の排水流入ライン(24b、24d)又はろ過器(18a,18b)内に設置されることが好ましい。pH調整剤としては、硫酸、塩酸等の酸溶液、水酸化ナトリウム等のアルカリ溶液が挙げられる。

<固液分離工程、第1固液分離工程、第2固液分離工程> 固液分離工程、第1固液分離工程、第2固液分離工程での排水の固液分離は、ろ過処理に限定されるものではなく、例えば、沈殿処理、微細気泡による浮上分離処理等が挙げられる。特に、固液分離工程、第2固液分離工程での排水の固液分離は、懸濁物質の除去率等の点で、ろ過処理が好ましい。また、第1固液分離工程での排水の固液分離は、省エネルギー等の点で、ろ過処理、又は沈殿処理が好ましい。ろ過処理は、砂ろ過器に排水を通過させて、懸濁物質等の不純物を除去する砂ろ過処理の他に、例えば、膜ろ過器に排水を通過させて、懸濁物質等の不純物を除去する膜ろ過処理等が挙げられる。これらの中では、ろ材閉塞時の回復の容易さ等の点で砂ろ過器による砂ろ過処理が好ましい。

砂ろ過器は、例えば、ケイ砂、アンスラサイト、マンガン砂などのろ材を充填した塔等から構成される。砂ろ過器を用いる場合、排水とろ材との接触時間が充分に確保できるろ材量及び通水速度にすることが好ましい。排水とろ材との接触時間は、例えば10分以上が好ましい。砂ろ過器のろ過方式は、例えば、重力式、圧力式等が挙げられる。膜ろ過器は、例えば、精密ろ過膜(MF膜)、限外ろ過膜(UF膜)等のろ材を設置した膜モジュール等から構成される。膜ろ過器のろ過方式は、例えば、クロスフローろ過方式、全量ろ過方式等が挙げられる。

固液分離工程、第1固液分離工程、第2固液分離工程での排水の固液分離にろ過器を使用する場合は、例えば、定期的又はろ材の充填層前後の差圧が所定値まで上昇した際に、ろ過器を処理水で逆洗し(逆洗工程)、ろ過器の閉塞を抑制することが好ましい。以下に、ろ過器を逆洗するシステムを備える排水処理装置の構成を例示する。

図3は、本実施形態に係る排水処理装置の他の一例を示す概略構成図である。図3の排水処理装置3において、図1の排水処理装置1と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図3の排水処理装置3は、ろ過器18を逆洗する逆洗システムを備えている。逆洗システムは、逆洗ブロワ34、空気流入ライン36、逆洗ポンプ38、逆洗排水ライン40a,40b、処理水貯留槽42、逆洗排水貯留槽44を備えている。

空気流入ライン36の一端は逆洗ブロワ34に接続され、他端はろ材16より下方のろ過器18の下部に配置されている。また、逆洗排水ライン40aの一端は処理水貯留槽42に接続され、他端は処理水排出ライン26に接続されている。逆洗排水ライン40aには逆洗ポンプ38が設置されている。逆洗排水ライン40bの一端はろ過器18の上部出口に接続され、他端は逆洗排水貯留槽44に接続されている。

図3の排水処理装置3では、例えば、逆洗ブロワ34が稼働され、空気が空気流入ライン36からろ過器18の下部に導入される。また、逆洗ポンプ38が稼働され、処理水貯留槽42内の処理水が逆洗排水ライン40a、処理水排出ライン26を通して、ろ過器18の下部に導入される。ろ過器18の下部に導入された空気及び処理水は上向流となって、ろ材16を通過する。この際、ろ材16に捕捉された懸濁物質等が除去される。懸濁物質等を含んだ処理水は逆洗排水ライン40bを通り、逆洗排水貯留槽44に供給される。

図4は、本実施形態に係る排水処理装置の他の一例を示す概略構成図である。図4の排水処理装置4において、図2の排水処理装置2と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図4の排水処理装置4は、逆洗ブロワ34、空気流入ライン36、逆洗ポンプ38、逆洗排水ライン40a,40b、処理水貯留槽42、逆洗排水貯留槽44から構成される逆洗システムを備えている。図4の排水処理装置4では、第2ろ過器18bを逆洗するための逆洗システムのみを図示している。第1ろ過器18aを逆洗するための逆洗システムの図示は省略するが、例えば、図4に示す逆洗システムと同様の構成の逆洗システムが取り付けられる。

空気流入ライン36の一端は逆洗ブロワ34に接続され、他端はろ材16より下方の第2ろ過器18bの下部に配置されている。また、逆洗排水ライン40aの一端は処理水貯留槽42に接続され、他端は処理水排出ライン26に接続されている。逆洗排水ライン40aには逆洗ポンプ38が設置されている。逆洗排水ライン40bの一端は第2ろ過器18bの上部出口に接続され、他端は逆洗排水貯留槽44に接続されている。

図4に示す逆洗システムにより第2ろ過器18bの逆洗が行われる。また、不図示の逆洗システムにより、第1ろ過器18aの逆洗も行われる。

以下、実施例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

(実施例1−1、実施例1−2、比較例1−1、比較例1−2、比較例1−3) 表1に示す水質で、有機脱酸素剤(ポリフェノール)及びアクリル酸ターポリマーを含むボイラーからのブロー水(ボイラー排水)を処理対象の原水として使用した。

図3に示す排水処理装置を使用して、上記原水の処理を行った。実施例及び比較例の装置仕様を表2に示す。

実施例1−1〜1−2では、図3の処理装置に原水を流量90L/hで通水した。実施例1−1では混合槽に塩化第二鉄溶液を1mgFe/L、次亜塩素酸ナトリウム溶液を60mgNaClO/L添加し、実施例1−2では塩化第二鉄溶液を1mgFe/L、次亜塩素酸ナトリウム溶液を90mgNaClO/L添加した。混合槽での反応pHはいずれも6.2とした。

比較例1−1〜1−3では、図3の装置に原水を流量90L/hで通水した。比較例1−1では混合槽に次亜塩素酸ナトリウム溶液のみを90mgNaClO/L添加し、比較例1−2では塩化第二鉄溶液のみを1mgFe/L添加し、比較例1−3では塩化第二鉄溶液1mgFe/Lと、有機凝結剤としてのポリジメチルジアリルアンモニウムクロライド1%水量液(以下、DADMAC)を2500mg/L添加した。混合槽での反応pHは各比較例とも6.2とした。

実施例(1−1〜1−2)及び比較例(1−1〜1−3)いずれも、通水開始から5時間後、処理水を採取し、処理水のpH、COD_Mn、懸濁物質濃度(SS)、色度(見かけ色度)、残留塩素濃度を測定した。pH、COD_Mn、懸濁物質濃度はJIS0102に規定される方法により測定した。なお、COD_Mnの測定において残留塩素がある場合は、亜硫酸ナトリウムを添加して残留塩素を0.3mg/L以下に低減後、COD_Mnを測定した。見かけ色度は、ろ紙等でろ過せず、上水試験方法(2011年度)に基づいて測定した。実施例(1−1,1−2)、比較例(1−1〜1−3)の処理水の水質結果を表3にまとめた。

また、実施例(1−1〜1−2)及び比較例(1−1〜1−3)いずれも、通水から24時間後、空気逆洗及び処理水による水逆洗を行った。逆洗排水をすべて捕集し、その逆洗排水中の懸濁物質濃度(汚泥濃度)、24時間通水で発生した懸濁物質量(汚泥発生量)を求めた。実施例(1−1,1−2)、比較例(1−1〜1−3)の逆洗排水の懸濁物質濃度及び懸濁物質量(汚泥発生量)を表3にまとめた。

また、実施例(1−1,1−2)及び比較例(1−1〜1−3)いずれも、通水開始から4.5時間の時点で、ろ材の充填層より上の水を採取し、懸濁物質濃度を測定した。これをろ過器上部の懸濁物質濃度として表3にまとめた。

(実施例1−1、実施例1−2の結果) 次亜塩素酸ナトリウム及び塩化第二鉄を添加混合後、ろ過した実施例1−1及び1−2の処理水の水質について、次亜塩素酸ナトリウム添加量が比較的少ない実施例1−1はCOD_Mnが18mg/L、見かけ色度が59度であった。また、次亜塩素酸ナトリウム添加量が多い実施例1−2は、実施例1−1より良好な水質となり、COD_Mnが14mg/L、見かけ色度が36度であった。ろ過器上部での懸濁物質濃度はそれぞれ12、13mg/Lであった。また、逆洗排水の懸濁物質濃度は580〜620mg/Lであり、逆洗排水の懸濁物質量(汚泥発生量)は26〜28g/45Lであった。

(比較例1−1〜1−3の結果) 次亜塩素酸ナトリウムのみを添加した比較例1−1は、処理水のCOD_Mnが22mg/L、見かけ色度が62度であった。比較例1−1は、実施例1−2と同じ次亜塩素酸ナトリウム添加量だが、COD_Mn、見かけ色度、懸濁物質濃度のいずれも高い値となった。COD_Mn及び見かけ色度が高くなった原因は、凝集剤が無いことで懸濁物質が処理水に多く漏出したためであると考えられる。また、塩化第二鉄のみを添加した比較例1−2では、処理水のCOD_Mnが32mg/L、見かけ色度が138度であり、実施例(1−1、1−2)と比較すると非常に高い値であった。また、塩化第二鉄とDADMACを添加した比較例1−3は、処理水のCOD_Mnが19mg/Lであり実施例(1−1、1−2)に近い値であったが、見かけ色度が83度で実施例(1−1、1−2)より高い値であった。また、比較例1−3のろ過器上部での懸濁物質濃度、逆洗排水の懸濁物質濃度は、実施例(1−1、1−2)より高く、さらに逆洗排水の懸濁物質量(汚泥発生量)は、実施例1−2の2.6倍であった。

以上のように、実施例(1−1、1−2)は比較例(1−1〜1−2)よりも処理水質は良好であり、また、DADMACを使用した比較例1−3よりも汚泥発生量が減少する結果が得られた。これにより、次亜塩素酸ナトリウム及び塩化第二鉄を添加混合後、ろ過した実施例の有効性が確認できたと言える。

(実施例2−1、実施例2−2) 表4に示す水質(表1に示す水質より懸濁物質が多い)で、有機脱酸素剤(ポリフェノール)及びアクリル酸ターポリマーを含むボイラーからのブロー水(ボイラー排水)を処理対象の原水として使用した。

図4に示す排水処理装置を使用して、上記原水の処理を行った。装置仕様を表5に示す。

実施例2−1では、図4の排水処理装置に原水を流量90L/hで通水した。但し、実施例2−1では、原水に、塩化第二鉄溶液を2mgFe/L、次亜塩素酸ナトリウム溶液を65mgNaClO/L添加し、1段目の混合器で混合後、1段目のろ過器でろ過するのみの処理方法を実施した(2段目の混合器及びろ過器は使用していない)。そして、通水開始から5時間後、1段目のろ過器から排出された処理水を採取し、処理水のpH、COD_Mn、懸濁物質濃度(SS)、色度(見かけ色度)を測定した。また、通水から24時間後、1段目のろ過器に対して空気逆洗及び処理水による水逆洗を行った。逆洗排水(90L)をすべて捕集し、その逆洗排水中の懸濁物質濃度(汚泥濃度)、24時間通水で発生した懸濁物質量(汚泥発生量)を求めた。これらの結果を表6にまとめた。

実施例2−2では、図4の排水処理装置に原水を流量90L/hで通水した。また、原水に塩化第二鉄溶液を2mgFe/L添加して、1段目の混合器で混合後、1段目のろ過器でろ過し、そのろ過水(中間処理水)に次亜塩素酸ナトリウム溶液を65mgNaClO/L添加して、2段目の混合器で混合後、2段目のろ過器でろ過した。通水開始から5時間後、1段目のろ過器から排出される中間処理水及び2段目のろ過器から排出される最終処理水を採取し、中間処理水及び最終処理水のpH、COD_Mn、懸濁物質濃度(SS)、色度(見かけ色度)、残留塩素濃度を測定した。また、通水から24時間後、1段目及び2段目のろ過器に対して空気逆洗及び最終処理水による水逆洗を行った。逆洗排水(90L)をすべて捕集し、その逆洗排水中の懸濁物質濃度(汚泥濃度)、24時間通水で発生した懸濁物質量(汚泥発生量)を求めた。これらの結果を表6にまとめた。

(比較例2) 比較例2では、図4の排水処理装置に原水を流量90L/hで通水した。また、原水に次亜塩素酸ナトリウム溶液を65mgNaClO/L添加して、1段目の混合器で混合後、1段目のろ過器でろ過し、そのろ過水(中間処理水)に塩化第二鉄を2mgFe/L添加して、2段目の混合器で混合後、2段目のろ過器でろ過した。通水開始から5時間後、1段目のろ過器から排出される中間処理水及び2段目のろ過器から排出される最終処理水を採取し、中間処理水及び最終処理水のpH、COD_Mn、懸濁物質濃度(SS)、色度(見かけ色度)、残留塩素濃度を測定した。また、通水から24時間後、1段目及び2段目のろ過器に対して空気逆洗及び最終処理水による水逆洗を行った。逆洗排水(90L)をすべて捕集し、その逆洗排水中の懸濁物質濃度(汚泥濃度)、24時間通水で発生した懸濁物質量(汚泥発生量)を求めた。これらの結果を表6にまとめた。

(実施例2−1、実施例2−2の結果) 次亜塩素酸ナトリウムと塩化第二鉄を同時に添加混合してろ過した実施例2−1において、処理水質は、COD_Mnが17mg/L、見かけ色度が38度であった。塩化第二鉄を添加混合して、ろ過した後、次亜塩素酸ナトリウムを添加混合して、ろ過した実際例2−2は、実施例2−1より処理水質が良好となり、COD_Mnが12mg/L、見かけ色度が23度であった。すなわち、原水の懸濁物質濃度が高い場合には、実施例2−1の処理方法より、実施例2−2の処理方法を実施した方が良好な処理水質が得られることがわかった。実施例2−1、実施例2−2の逆洗排水中の懸濁物質濃度は600〜610mg/Lであり、逆洗排水中の懸濁物質量(汚泥発生量)は54〜55g/90Lであった。

(比較例2の結果) 次亜塩素酸ナトリウムと塩化第二鉄の添加順序を実施例2−2とは逆の順序で添加した比較例2において、最終処理水の水質は、COD_Mnが20mg/L、見かけ色度が51度であった。なお、最終処理水のCOD_Mnは中間処理水(23mg/L)より低下したものの、見かけ色度は中間処理水(45度)より上昇した。色度上昇の原因は、中間処理水に添加した塩化第二鉄の鉄が2段目のろ過器から漏出したためであると考えられる。また、比較例2の次亜塩素酸ナトリウム添加量は実施例2−2よりも多いが、最終処理水のCOD_Mnは実施例2−2よりも高くなった。

1〜4 排水処理装置、10 原水槽、12 原水ポンプ、14 混合槽、14a 第1ラインミキサー、14b 第2ラインミキサー、16 ろ材、18,18a,18b ろ過器、20 撹拌機、22 pH計、24a,24b,24c,24d 排水流入ライン、26 処理水排出ライン、28 酸化剤添加ライン、30 無機凝集剤添加ライン、32 pH調整剤添加ライン、34 逆洗ブロワ、36 空気流入ライン、38 逆洗ポンプ、40a,40b 逆洗排水ライン、42 処理水貯留槽、44 逆洗排水貯留槽。