汚染排水の処理方法

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【発明の名称】	汚染排水の処理方法
【発明者】	【氏名】亀田茂【住所又は居所】大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号株式会社奥村組内【氏名】小西正郎【住所又は居所】大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号株式会社奥村組内【氏名】宮崎泰光【住所又は居所】大阪府堺市鉄砲町１番地ダイセン・メンブレン・システムズ株式会社内【氏名】熊見和久【住所又は居所】大阪府堺市鉄砲町１番地ダイセン・メンブレン・システムズ株式会社内
【要約】	【課題】ごみ焼却施設から出るダイオキシン類等の汚染物質を含む汚染排水の処理方法の提供。【解決手段】固液分離槽内に濾過媒体を浸漬してダイナミック濾過により固液分離するダイオキシン類を含む汚染排水の処理方法であり、濾過媒体として透過液取出口と集水管を有する枠体に格子状ネットが張り合わされた袋状エレメントを用い、固液分離槽の液面と濾過媒体の透過液取出口との水頭差により濾過媒体にダイナミック層を形成させて濾過するとき、原水槽又は固液分離槽に平均粒径０．００１～１００μｍの活性炭を原水中の懸濁質（ＳＳ）濃度１００ｍｇ／Ｌ当たり、粒状又は粉末状活性炭を２０～１０００ｍｇ／Ｌ含有させるダイオキシン類を含む汚染排水の処理方法。

【特許請求の範囲】
【請求項１】固液分離槽内に濾過媒体を浸漬してダイナミック濾過により固液分離するダイオキシン類を含む汚染排水の処理方法であり、濾過媒体として透過液取出口と集水管を有する枠体に格子状ネットが張り合わされた袋状エレメントを用い、固液分離槽の液面と濾過媒体の透過液取出口との水頭差により濾過媒体にダイナミック層を形成させてダイナミック濾過するとき、汚染排水中に粒状又は粉末活性炭を含有させることを特徴とするダイオキシン類を含む汚染排水の処理方法。
【請求項２】原水槽に活性炭を粒状若しくは粉末状態で添加した後、又は粒状若しくは粉状の活性炭の水懸濁液を添加した後、攪拌しながら固液分離槽に送ってダイナミック濾過する請求項１記載の汚染排水の処理方法。
【請求項３】固液分離槽に活性炭を粒状若しくは粉末状態で添加した後、又は粒状若しくは粉状の活性炭の水懸濁液を添加した後にダイナミック濾過する請求項１記載の汚染排水の処理方法。
【請求項４】活性炭が、平均粒径０．００１～１００μｍのものである請求項１～３のいずれか１記載の汚染排水の処理方法。
【請求項５】原水中のダイオキシン類を含む懸濁質（ＳＳ）濃度１００ｍｇ／Ｌ当たり、活性炭を２０～１０００ｍｇ／Ｌ添加する請求項１～４のいずれか１記載の汚染排水の処理方法。
【請求項６】濾過媒体に用いる格子状ネットが、（ａ）平均孔径が１０～５００μｍ、（ｂ）開孔率が３０～６０％、（ｃ）厚みが５０～１５０μｍのものであり、濾過差圧が２０ｋＰａ以下で、流量が５～５０ｍ³／ｍ²／２４ｈｒの範囲で、一定流量により濾過する請求項１～５のいずれか１記載の汚染排水の処理方法。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ダイオキシン類等の汚染物質を含む汚染排水から汚染物質を除去できると共に、高い透過水量を長期間安定に維持できる汚染排水の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】現在、ごみ焼却施設で発生するダイオキシン類、鉛のような重金属等の汚染物質による環境汚染が大きな社会問題となっている。ダイオキシン類は、ポリ塩化ジベンゾ－パラ－ダイオキシン類やポリ塩化ジベンゾフラン類等の総称であり、その中でも四塩化ジベンゾダイオキシンは最も毒性の強い物質として知られている。そこで、前記の問題を解決するため、平成１２年１月よりダイオキシン類対策法が施行されたことに伴い、既設のごみ焼却施設をダイオキシン類が発生し辛い高温焼却炉に建て替える工事が進んでいる。ダイオキシン類対策を施した新規施設であっても、焼却灰ピットの洗浄水や高濃度ダイオキシン類を含む煙を噴霧水で洗った後の洗煙排水等にたいしては、適切な処理が必要である。
【０００３】一般的に、ダイオキシン類を含む排水処理は、凝集・沈殿処理後に砂濾過で処理されるが、凝集処理のために多量の水分を含む凝集ブロックが大量に発生し、ダイオキシン類で汚染された砂を処理する必要もあるため、改善の余地がある。
【０００４】本発明は、上記課題を解決し、ダイオキシン類等を含む汚染物質を含有する汚染排水から汚染物質を除去でき、高い透過水量を長期間安定に維持できる汚染排水の処理方法を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、ごみ焼却施設の焼却灰に含まれるダイオキシン類等の汚染物質の外部への排出を防止すると共に、各種要因によりごみ焼却施設から発生する排水を処理することで環境保全を達成するとの観点から、水処理法としてダイナミック濾過を適用するべく研究を重ねた。その結果、活性炭を使用することにより、活性炭にダイオキシン類や懸濁質（ＳＳ）を吸着させることで透過液中へのダイオキシン類の混入を減少できること、前記吸着物を利用して速やかにダイナミック層を形成させることで濾過能力を高められること、更には循環系とすることでダイオキシン類が未処理のまま処理系外に排出されることを防止できることを見出し、本発明を完成したものである。
【０００６】即ち本発明は、上記課題を解決する手段として、固液分離槽内に濾過媒体を浸漬してダイナミック濾過により固液分離するダイオキシン類を含む汚染排水の処理方法であり、濾過媒体として透過液取出口と集水管を有する枠体に格子状ネットが張り合わされた袋状エレメントを用い、固液分離槽の液面と濾過媒体の透過液取出口との水頭差により濾過媒体にダイナミック層を形成させてダイナミック濾過するとき、汚染排水中に粒状又は粉末活性炭を含有させることを特徴とするダイオキシン類を含む汚染排水の処理方法を提供する。
【０００７】本発明でいう「汚染物質」は、ダイオキシン類、鉛等の重金属を初めとする人に対して有害なものを意味する。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の排水処理方法を、前記排水処理方法で用いる排水処理装置の一実施形態を示した概念図である図１により説明する。排水処理装置は、必要に応じて用いられる原水槽、固液分離槽、透過液槽を少なくとも備えており、これらがパイプ等で連結されているものであるが、図１に示すような又は図１に示されていない排水の処理をするのに必要な他の構成を含んでいてもよい。なお、図１は、各構成部、各構成部の連結状態、排水の処理フローを示すものであり、各構成部の配置状態や装置全体の大きさを示すものではない。
【０００９】稼働中のごみ焼却場又はごみ焼却場の解体及び解体後の土壌洗浄等の土壌改良により発生した、ダイオキシン類、鉛のような重金属等の汚染物質を含む汚染排水は、一旦原水槽１０に集められる。原水槽１０内には、攪拌機１１、送液ポンプ１２、水位計１３が設置されており、底部に沈降した汚泥は適当間隔をおいて開閉弁１４を操作して抜き出す。
【００１０】本発明の汚染排水の処理方法では、原水槽１０又は固液分離槽３０に所要量の粒状又は粉状活性炭を添加する。
【００１１】活性炭を粒状又は粉状のままで添加するときは、粉体フィーダー２０から粉体添加ライン７０ａを経て原水槽１０に送る。
【００１２】活性炭を水懸濁液として添加するときは、開閉弁２４を開き、ポンプ２３を作動させ、活性炭懸濁液槽２１から懸濁液添加ライン７１ａを経て原水槽１０に送る。活性炭懸濁液槽２１に活性炭が沈殿堆積したときには、開閉弁２５を開いて沈殿物を抜き出す。このようにして原水槽１０に活性炭を添加した後、攪拌機１１で適宜攪拌して活性炭の沈殿を防止すると共に、原水中の活性炭濃度を一定に保持する。
【００１３】活性炭は、平均粒径０．００１～１００μｍのものが好ましく、１～１００μｍのものがより好ましく、１０～８０μｍのものが更に好ましい。
【００１４】活性炭の使用量は、原水中の懸濁質（ＳＳ）濃度１００ｍｇ／Ｌ当たり、２０～１０００ｍｇ／Ｌが好ましく、３０～２００ｍｇ／Ｌがより好ましく、４０～１００ｍｇ／Ｌが更に好ましい。
【００１５】活性炭の平均粒径と使用量が上記範囲内であると、活性炭がダイオキシン類を含むＳＳを吸着し、前記吸着物により、速やかに濾過媒体表面にダイナミック層が形成される。その結果、濾過開始からダイナミック層を形成するまでの時間が短縮され、初期抜水量が減少され、透過水量が増加されるので好ましい。
【００１６】次に、開閉弁７４を開け、原水槽１０内のポンプ１２を作動させて、原水供給ライン７２から原水を固液分離槽３０に送り、ダイナミック濾過する。過剰の原水は、オーバーフローライン７３から原水槽１０に返送される。固液分離槽３０に活性炭を添加するときは、粉体フィーダー２０から粉体添加ライン７０ｂを経て送るか、又は活性炭懸濁液槽２１から懸濁液添加ライン７１ｂを経て送る。
【００１７】固液分離槽３０は、図２に示すように、所定の濾過性能が得られるように、所要数の濾過媒体３２が浸漬されている。濾過媒体３２は、透過液取出口３３と集水管が埋設された枠体の両面に格子状ネットが張り合わされた袋状エレメントを用いる。枠体の形状は特に制限されず、四角形やホームベース型のものを用いることができるが、ホームベース型のものは四角形のものに比べて、先細り部分において透過液の集水及び取出が容易であるため好ましい。
【００１８】濾過運転は、固液分離槽３０の液面と濾過媒体３２の透過液取出口３３との水頭差により、濾過媒体３２の表面にダイナミック層を形成させて濾過をする。このときの濾過条件は、濾過差圧が好ましくは２０ｋＰａ以下、より好ましくは０．１～１０ｋＰａ（＝１～１００ｃｍの水頭差）で、流量が好ましくは５～５０ｍ³／ｍ²／２４ｈｒ、より好ましくは１０～３０ｍ³／ｍ²／２４ｈｒの範囲で、一定流量により濾過することが好ましい。
【００１９】なお、濾過運転初期には、充分なダイナミック層が形成されておらず、透過液中のＳＳ濃度が高いため、開閉弁４８を開き、初期の透過液をライン４７（初期抜水ライン４７）から原水槽１０又は固液分離槽３０に返送する初期抜水を行うが、本発明の処理方法によれば、ダイナミック層の形成時間が短縮されるため、初期抜水の時間も短くできる。
【００２０】濾過運転時には、エアーポンプ３５及び開閉弁３６を操作し、固液分離槽３０の底部に設置した曝気管３７から、ダイナミック層の形成を阻害しない程度に曝気して、固液分離槽３０の原水中の活性炭濃度を均一にすることができる。なお、この曝気管３７は、濾過媒体３２表面に形成された過剰なダイナミック層の除去にも適用できる。
【００２１】このような濾過条件で濾過運転することで、活性炭添加による効果との相乗作用により、ダイナミック層の形成がより容易となり、濾過性能が飛躍的に向上される。
【００２２】濾過媒体３２でダイナミック濾過した透過液は、透過液取出口３３から取出し、透過液ライン４２を経て透過液槽５０に送って貯水する。４１はエアー抜きライン、４３は流量計、４４は開閉弁である。透過液槽５０には水位計５１が設置されており、逆圧洗浄ライン６０が接続されている。
【００２３】濾過媒体３２は、濾過能力の低下を防止するため、定期的に逆圧洗浄を行うことが望ましい。濾過媒体３２の逆圧洗浄は、開閉弁５２を開け、逆圧洗浄ポンプ５３を作動させ、透過液槽５０内の透過液を逆圧洗浄ライン６０を経て濾過媒体３２の透過液取出口３３から圧入して行う。５４は流量計である。
【００２４】逆圧洗浄は、１５～６０分間隔で、５～１５ｍ／ｄａｙの流量で行い、逆圧洗浄時には、洗浄効果を高めるため、逆圧洗浄と同時に膜の下方から曝気管３７より、濾過媒体３２の１ｍ²当たり２００～４００Ｌ／ｍｉｎの空気量で曝気することが好ましい。逆圧洗浄により濾過媒体３２から剥離し、固液分離槽３０の底部に溜まったＳＳは、開閉弁３８を操作して、汚泥引抜ライン４０から引き抜いた後、原水槽１０に返送する。
【００２５】逆圧洗浄後、濾過運転を再開した直後の透過液のＳＳ濃度は高いため、運転初期と同様に初期抜水ライン４７から原水槽１０又は固液分離槽３０に返送する初期抜水を行うが、本発明の処理方法によれば、ダイナミック層の形成時間が短縮されるため、初期抜水の時間も短くできる。
【００２６】濾過媒体３２に用いる格子状ネットは、実質的に均一な孔径の孔を有するものが好ましい。均一な孔径とは、全ての孔の径が完全に均一である場合と、本発明の目的を損なわない範囲内で、製造上の誤差や継続使用に伴う経日的変化による誤差（例えば、±数％程度の誤差）がある場合を含むものである。このような格子状ネットを用いた場合、全ての孔の孔径は実質的に同一であるので、本発明でいう濾過体の平均孔径は、そのまま全ての孔の孔径とほぼ同一となる。格子状ネットは、下記のうち、（ａ）～（ｃ）又は（ａ）～（ｄ）の要件を備えたものが望ましい。
【００２７】（ａ）平均孔径が、好ましくは１０～５００μｍ、より好ましくは３０～７５μｍであり、次式：（Ｍ－Ｌ）／Ｍ×１００（Ｌは最小孔径、Ｍは平均孔径を示す）で規定される孔径分布が、好ましくは±２０％以内、より好ましくは±１５％以内であるもの。
【００２８】（ｂ）開孔率が、好ましくは３０～６０％、より好ましくは３０～５０％であるもの。
【００２９】（ｃ）厚みが、好ましくは５０～１５０μｍ、より好ましくは６０～１３０μｍであるもの。
【００３０】（ｄ）線径が、好ましくは２５～８０μｍ、より好ましくは３０～７０μｍであるもの。
【００３１】格子状ネットは、次亜塩素酸ナトリウム水溶液耐性を有するものが好ましく、具体的には２×１０ｃｍの大きさの濾過体を有効塩素濃度１質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液に１ヶ月浸漬したとき、初期の引張強度に対する減少率が３０％未満であるものが好ましい。
【００３２】格子状ネットは、金属繊維又はプラスチック繊維からなるものであり、金属繊維としては、鉄、銀、銅、銅合金、チタン、ステンレス、基材となる金属に銀や銅をメッキしたものからなるものが挙げられるが、銅、ステンレスが好ましい。プラスチック繊維としては、ポリエステル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ（メタ）アクリル酸エステル、ビスコースレーヨン、酢酸セルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエーテル、ポリエーテルエステル、更にこれらの共重合体、ブレンド物や架橋物等が挙げられるが、ポリ塩化ビニリデン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレンが好ましく、ポリエステル、ポリエチレンがより好ましい。更に、ステンレスとポリエステル等からなる、金属とプラスチック繊維との複合ネットであっても良い。
【００３３】本発明の汚染排水の処理方法は、ダイオキシン類、鉛等の重金属を初めとする人に対して有害な汚染物質を含む排水の処理方法として適している。
【００３４】
【実施例】以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００３５】実施例１図１に示す排水処理装置を用い、ごみ焼却施設から採取した焼却灰を水道水と混合して調製した汚染排水（ダイオキシン類濃度９，０００ｐｇ－ＴＥＱ／Ｌ，ＳＳ濃度２００ｍｇ／Ｌ）の処理を行った。
【００３６】汚染排水が満たされた原水槽１０中に対し、粉体フィーダー２０から活性炭粉末（二村化学製の上水用型番Ｗ；平均粒径１５μｍ）を１００ｍｇ／Ｌになるように添加した。原水槽１０は、攪拌機１１により１２５ｒ／分で攪拌した。
【００３７】原水槽１０から固液分離槽３０に汚染排水を送液し、濾過運転を行った。濾過媒体３２は、ステンレス板金で作られた厚さ５ｃｍ程度の四角枠の両面に、２枚の平織ステンレス製ネット（平均孔径３３μｍ、孔径分布７％、開孔率３７％、厚み１００ｐｐｍ、線径５５μｍ）を固定したもの１枚を用いた。（有効膜面積２５ｃｍ²）水頭差は２０ｃｍ（膜間差圧２ｋＰａ）に設定し、処理流量は１０ｍ³／ｍ²／２４ｈｒに設定し、３０分間濾過運転した後、１分間の逆圧洗浄（１０ｍ／ｄａｙ）を行い、この運転サイクルを繰り返した。
【００３８】なお、活性炭の添加により、速やかにダイナミック層が形成されたため、初期抜水は、透過液中のＳＳ濃度が５ｍｇ／Ｌ以下となった運転開始から５分間までの透過液に対して行い、その後は定常運転に移行した。
【００３９】固液分離槽３０で濾過して得られた透過液は、透過液槽５０に送って貯水した。この透過液は、逆圧洗浄水として用いた。運転開始から２４時間経過後の透過液中のダイオキシン類濃度は０．０４ｐｇ－ＴＥＱ／Ｌであり、総透過水量は０．０６９ｍ³／２４ｈｒであった。
【００４０】なお、逆圧洗浄により固液分離槽３０の底部に溜まったダイオキシン類を含む汚泥（ＳＳ）は、定期的に汚泥引抜ライン４０から引き抜き、原水槽１０に返送した。
【００４１】比較例１活性炭を添加しないほかは実施例１と同様にして、濾過運転を行った。なお、初期抜水は、運転開始から透過液中のＳＳ濃度が実施例１と同程度になった２０分間までの透過液に対して行った。運転開始から２４時間経過後の透過液中のダイオキシン類濃度は、０．０４ｐｇ－ＴＥＱ／Ｌであり、総透過水量は０．０５ｍ³／２４ｈｒであった。
【００４２】実施例１と比較例１との対比から明らかなとおり、実施例１では活性炭を添加したことにより、ダイナミック層の形成時間が大幅に短縮されたため、初期抜水量が大幅に少なくなった。その結果、総透過水量が飛躍的に高められた。
【００４３】
【発明の効果】本発明の汚染排水の処理方法を適用すれば、汚染排水中のダイオキシン類、鉛のような重金属濃度を大幅に低下させることができると共に、排水を処理した処理水を洗浄水として再利用することができるため、水資源を有効利用することができる。更に、本発明の排水処理方法は閉鎖循環系であるため、汚染物質を系外に放出する可能性が非常に小さい点でも優れている。

【出願人】	【識別番号】５９４１５２６２０【氏名又は名称】ダイセン・メンブレン・システムズ株式会社【住所又は居所】大阪府堺市鉄砲町１番地【識別番号】０００１４０２９２【氏名又は名称】株式会社奥村組【住所又は居所】大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号
【出願日】	平成１４年２月５日（２００２．２．５）
【代理人】	【識別番号】１０００６３８９７【弁理士】【氏名又は名称】古谷馨（外４名）
【公開番号】	特開２００３－２２５５０６（Ｐ２００３－２２５５０６Ａ）
【公開日】	平成１５年８月１２日（２００３．８．１２）
【出願番号】	特願２００２－２７６６５（Ｐ２００２－２７６６５）