特許 5720722 難生物分解性有機物含有水の処理方法及び処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5720722

(24)【登録日】2015年4月3日

(45)【発行日】2015年5月20日

(54)【発明の名称】難生物分解性有機物含有水の処理方法及び処理装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/72 20060101AFI20150430BHJP

   C02F 1/52 20060101ALI20150430BHJP

   C02F 11/00 20060101ALI20150430BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/72 ZZAB

   C02F1/52 K

   C02F11/00 Z

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-117984(P2013-117984)

(22)【出願日】2013年6月4日

(65)【公開番号】特開2014-233692(P2014-233692A)

(43)【公開日】2014年12月15日

【審査請求日】2014年11月7日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000001063

【氏名又は名称】栗田工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086911

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 剛

(72)【発明者】

【氏名】安池 友時

(72)【発明者】

【氏名】小森 英之

【審査官】 金 公彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０３−０５２６９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１０１２６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−２９９６９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１３６４０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１５７８６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１４８７４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２２９４１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２９０８９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１５６３７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−１６８８９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−１６３７９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５５−０２０６６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １／７０− １／７８

Ｂ０１Ｄ ２１／０１

Ｃ０２Ｆ １／５２− １／５６

Ｃ０２Ｆ １１／００−１１／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

難生物分解性有機物を含み水をフェントン酸化処理する方法において、
該難生物分解性有機物含有水に、過酸化水素と、該過酸化水素添加量の０．００５〜０．２モル倍量の鉄薬剤とを添加して、ｐＨ２〜４の条件下に１時間以上反応させるフェントン酸化工程と、該酸化工程で得られた酸化処理水にアルカリ剤を添加して不溶化物を生成させる不溶化工程と、生成した不溶化物を固液分離する固液分離工程とを有し、
該固液分離工程で得られた分離汚泥の一部にアルカリ剤を添加混合して得られたアルカリ混合汚泥を、前記不溶化工程で酸化処理水に添加するアルカリ剤の少なくとも一部として添加する方法であって、
前記不溶化工程に添加するアルカリ混合汚泥の固形分量が、前記酸化処理水とアルカリ剤が反応して生成する不溶化物量の５０〜２００倍量であることを特徴とする難生物分解性有機物含有水の処理方法。

【請求項2】

請求項１において、前記不溶化工程が、前記酸化処理水をｐＨ３．５〜４．５に調整する予備中和工程と、予備中和処理水をｐＨ５〜１２に調整する中和工程とを備えることを特徴とする難生物分解性有機物含有水の処理方法。

【請求項3】

難生物分解性有機物を含み水をフェントン酸化処理する装置において、
該難生物分解性有機物含有水に、過酸化水素と、該過酸化水素添加量の０．００５〜０．２モル倍量の鉄薬剤とを添加して、ｐＨ２〜４の条件下に１時間以上反応させるフェントン酸化手段と、該酸化手段で得られた酸化処理水にアルカリ剤を添加して不溶化物を生成させる不溶化手段と、生成した不溶化物を固液分離する固液分離手段とを有し、
該固液分離手段で得られた分離汚泥の一部にアルカリ剤を添加混合するアルカリ混合手段と、得られたアルカリ混合汚泥を、前記不溶化手段で酸化処理水に添加するアルカリ剤の少なくとも一部として添加する手段とを備え、
前記不溶化手段に添加するアルカリ混合汚泥の固形分量が、前記酸化処理水とアルカリ剤が反応して生成する不溶化物量の５０〜２００倍量であることを特徴とする難生物分解性有機物含有水の処理装置。

【請求項4】

請求項３において、前記不溶化手段が、前記酸化処理水をｐＨ３．５〜４．５に調整する予備中和槽と、予備中和処理水をｐＨ５〜１２に調整する中和槽とを備えることを特徴とする難生物分解性有機物含有水の処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、難生物分解性有機物含有水をフェントン酸化処理により効率的に処理する難生物分解性有機物含有水の処理方法及び処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

難生物分解性有機物の処理方法であるフェントン酸化処理の反応機構は、鉄薬剤と過酸化水素の反応により強力な酸化剤であるＯＨラジカルを生成させて有機物を酸化分解するものである。フェントン酸化処理は、添加した鉄薬剤を除去する必要があるため、酸化工程とその後の凝集工程の二つの工程からなる処理である。

【0003】

フェントン酸化処理は、触媒として用いる鉄薬剤の添加量が多大となり、薬品コストに響いてくるという第１の問題があった。また、鉄汚泥の発生量が非常に多く、その汚泥脱水に伴う脱水費用や汚泥運搬・処分費用が嵩むという第２の問題があった。

【0004】

従来、第１の問題を解決するために、鉄薬剤の添加量を少量とし、ｐＨ１．０〜２．０にて３〜８時間反応させるフェントン酸化処理を行い、第一鉄塩と有機物の錯塩を形成させることでスラッジを生成させずに生物処理するという提案（特許文献１）がなされている。しかし、本発明者らの検討によれば、ｐＨ１．０〜２．０ではＣＯＤ分解速度が非常に遅く、また、生物処理後には最終的にスラッジが生成することになる。

【0005】

また、第２の問題を解決するために、排水の凝集処理に当たり、凝集分離汚泥の一部にアルカリ剤を添加して得られたアルカリ混合汚泥を、排水に凝集剤として添加された金属塩の例えば２〜５０倍量の金属量となるように凝集反応槽に返送することで、凝集剤の必要量を低減すると共に、発生汚泥量の低減、汚泥脱水性の向上を図る提案がなされている（特許文献２，３）。しかしながら、本発明者らの検討により、この方法をフェントン酸化処理に適用して鉄薬剤の添加量を低減した場合、汚泥脱水性は改善されないことが判明した。
さらに、酸化処理水に２価の鉄薬剤を添加し、２価と３価の鉄の混合汚泥（グリーンラストと鉄フェライト）とし、分離汚泥を返送するという提案がされている（特許文献４）。しかし、この方法では、２価鉄と全鉄の比が０．４〜０．８となる汚泥を生成させる必要があり、２価の鉄薬剤添加量が多く、薬品コストが過大である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特公平４−８０７５８号公報

【特許文献2】特許第２６０１４４１号公報

【特許文献3】特許第２９１０３４６号公報

【特許文献4】特開２００９−１４８７４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は上記従来の問題点を解決するものであって、難生物分解性有機物含有水のフェントン酸化処理において、鉄薬剤の使用量及び汚泥発生量を低減すると共に、汚泥の脱水性を改善し、かつ良好な水質の処理水を得る難生物分解性有機物含有水の処理方法及び処理装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、難生物分解性有機物を含む水のフェントン酸化処理において、酸化工程にて、過酸化水素と、過酸化水素添加量の０．００５〜０．２モル倍量の鉄薬剤とを添加してｐＨ２〜４の条件下に１時間以上反応させて酸化処理水を得た後、固液分離して得られた汚泥の一部にアルカリ剤を添加したアルカリ混合汚泥を、この酸化処理水に添加することで、良好な処理水質を得るとともに、鉄薬剤量を減らすと同時に鉄汚泥の生成量を低減し、濃縮された脱水性の高い鉄汚泥を得ることができ、さらにはアルカリ混合汚泥を添加することで、酸化処理で残留した過酸化水素を分解することもできることを見出した。

【0009】

本発明はこのような知見に基いて達成されたものであり、以下を要旨とする。

【0010】

［１］ 難生物分解性有機物を含み水をフェントン酸化処理する方法において、該難生物分解性有機物含有水に、過酸化水素と、該過酸化水素添加量の０．００５〜０．２モル倍量の鉄薬剤とを添加して、ｐＨ２〜４の条件下に１時間以上反応させるフェントン酸化工程と、該酸化工程で得られた酸化処理水にアルカリ剤を添加して不溶化物を生成させる不溶化工程と、生成した不溶化物を固液分離する固液分離工程とを有し、該固液分離工程で得られた分離汚泥の一部にアルカリ剤を添加混合して得られたアルカリ混合汚泥を、前記不溶化工程で酸化処理水に添加するアルカリ剤の少なくとも一部として添加する方法であって、前記不溶化工程に添加するアルカリ混合汚泥の固形分量が、前記酸化処理水とアルカリ剤が反応して生成する不溶化物量の５０〜２００倍量であることを特徴とする難生物分解性有機物含有水の処理方法。

【0012】

［２］ ［１］において、前記不溶化工程が、前記酸化処理水をｐＨ３．５〜４．５に調整する予備中和工程と、予備中和処理水をｐＨ５〜１２に調整する中和工程とを備えることを特徴とする難生物分解性有機物含有水の処理方法。

【0013】

［３］ 難生物分解性有機物を含み水をフェントン酸化処理する装置において、該難生物分解性有機物含有水に、過酸化水素と、該過酸化水素添加量の０．００５〜０．２モル倍量の鉄薬剤とを添加して、ｐＨ２〜４の条件下に１時間以上反応させるフェントン酸化手段と、該酸化手段で得られた酸化処理水にアルカリ剤を添加して不溶化物を生成させる不溶化手段と、生成した不溶化物を固液分離する固液分離手段とを有し、該固液分離手段で得られた分離汚泥の一部にアルカリ剤を添加混合するアルカリ混合手段と、得られたアルカリ混合汚泥を、前記不溶化手段で酸化処理水に添加するアルカリ剤の少なくとも一部として添加する手段とを備え、前記不溶化手段に添加するアルカリ混合汚泥の固形分量が、前記酸化処理水とアルカリ剤が反応して生成する不溶化物量の５０〜２００倍量であることを特徴とする難生物分解性有機物含有水の処理装置。

【0015】

［４］ ［３］において、前記不溶化手段が、前記酸化処理水をｐＨ３．５〜４．５に調整する予備中和槽と、予備中和処理水をｐＨ５〜１２に調整する中和槽とを備えることを特徴とする難生物分解性有機物含有水の処理装置。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、難生物分解性有機物を含む水のフェントン酸化処理において、フェントン酸化におけるｐＨと鉄薬剤の添加量と反応時間を制御した上で、固液分離汚泥の一部にアルカリ剤を添加したアルカリ混合汚泥を酸化処理水に添加することで、良好な処理水質を得るとともに、鉄薬剤量を減らすと同時に鉄汚泥の生成量を低減し、濃縮された脱水性の高い鉄汚泥を得ることができ、さらにはアルカリ混合汚泥を添加することで、酸化処理で残留した過酸化水素の分解除去を行うことも可能となり、効率的な処理を行える。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の難生物分解性有機物含有水の処理装置の実施の形態の一例を示す系統図である。

【図2】本発明の難生物分解性有機物含有水の処理装置の実施の形態の他の例を示す系統図である。

【図3】本発明の難生物分解性有機物含有水の処理装置の実施の形態の別の例を示す系統図である。

【図4】本発明の難生物分解性有機物含有水の処理装置の実施の形態の別の例を示す系統図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。

【0019】

本発明で処理する難生物分解性有機物含有水とは、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、フェノール類、有機塩素化合物、環境ホルモン、界面活性剤、生物代謝物等の難生物分解性有機物を含む水であり、通常その有機物含有量はＣＯＤ_Ｃｒ濃度で５０〜１，０００ｍｇ／Ｌ程度である。また、これらの難生物分解性有機物含有水のｐＨは１〜９程度である。

【0020】

本発明においては、このような難生物分解性有機物含有水を原水として、フェントン酸化処理するに当たり、所定量の過酸化水素と鉄薬剤を添加すると共に必要に応じて硫酸等の酸を添加してｐＨ調整して所定のｐＨ条件下にフェントン酸化反応により難生物分解性有機物を酸化分解し、酸化処理水を中和処理して不溶化物を生成させ、不溶化物を固液分離する処理において、固液分離で得られた分離汚泥の一部を、この汚泥にアルカリ剤を添加混合したアルカリ混合汚泥として中和処理における酸化処理水に添加する。

【0021】

前述の通り、フェントン酸化処理は、酸化工程と凝集工程とからなる。
酸化工程におけるフェントン反応は、過酸化水素と２価鉄との反応によりＯＨラジカルを生成させるものであるが、鉄は以下の反応式１に示すように、触媒的に２価と３価を繰り返して利用されるため、鉄は過酸化水素に対し当モル量を添加する必要はない。
＜反応式１＞
Ｆｅ(II)＋Ｈ_２Ｏ_２→Ｆｅ(III)＋ＯＨ⁻＋・ＯＨ
Ｆｅ(III)＋Ｈ_２Ｏ_２→Ｆｅ(II)＋Ｈ^＋＋・ＯＯＨ
Ｆｅ(III)＋・ＯＯＨ→Ｆｅ(II)＋Ｈ^＋＋Ｏ_２

【0022】

鉄は触媒として働くため、鉄量は反応時間に影響する。従来においては、一般に反応時間１５〜６０分ほどで処理できるように鉄量が決められてきた。しかし、本発明者らが検討を行ったところ、６０分以内の反応時間で処理できるように鉄を添加すると、処理水のＣＯＤ濃度が悪化することが分かった。これは鉄濃度が高いために、過酸化水素との反応が急速に進むため、以下の反応式２に示すような過酸化水素の自己分解が進むためと考えられる。
＜反応式２＞
２Ｆｅ(II)＋２Ｈ_２Ｏ_２→２Ｆｅ(III)＋２ＯＨ⁻＋２・ＯＨ
・ＯＨ＋・ＯＨ→Ｈ_２Ｏ_２

【0023】

このようなことから、本発明者らは鉄添加量を多く設定して反応時間を短くすることは好ましくないと判断した。

【0024】

本発明では、鉄薬剤の添加量を過酸化水素添加量の０．００５〜０．２モル倍量と、従来よりも少なくすることで、過酸化水素の自己分解を抑制する。この結果、過酸化水素添加量も従来より低減することができる。また、鉄薬剤の添加量を少なくしたことで反応時間は１時間以上、好ましくは１〜３時間とする。鉄薬剤添加量は、特に過酸化水素添加量の０．０２〜０．１モル倍量とすることが好ましい。

【0025】

原水に添加する鉄薬剤としては、硫酸第一鉄、塩化第一鉄等の第一鉄（Ｆｅ(II)）化合物、硫酸第二鉄、塩化第二鉄等の第二鉄（Ｆｅ(III)）化合物などの１種又は２種以上を用いることができる。即ち、前記反応式１のように、酸化工程において、鉄は２価と３価を連続的に繰り返すため、本発明において、添加する鉄薬剤はＦｅ(II)化合物、Ｆｅ(III)化合物のどちらも可能である。ただし、酸化分解に使用されるＯＨラジカルは、２価の鉄との反応で生成するため、好ましくは２価の鉄化合物である。

【0026】

過酸化水素の添加量は、原水のＣＯＤ_Ｃｒに対して０．５〜３モル倍、特に０．７〜２モル倍とすることが好ましい。
また、酸化工程におけるｐＨは２〜４とする。ｐＨが２未満では鉄の溶解量は大きいものの、過酸化水素との反応性が悪く、４を超えると鉄が析出する。好ましくは、酸化工程後の固液分離工程の入口にて、鉄はイオン状態であることが必要であるため、反応時間と鉄濃度、水温、原水組成により最適ｐＨを決定する。

【0027】

上記の酸化工程で得られた酸化処理水に、アルカリ剤を添加して不溶化処理し、不溶化物を固液分離する。本発明ではこの固液分離で得られた分離汚泥の一部にアルカリ剤を添加してアルカリ混合汚泥とし、アルカリ混合汚泥を酸化処理水に添加して不溶化処理する。このように、酸化処理水にアルカリ混合汚泥を添加することにより、酸化処理水中の鉄イオンは、アルカリ混合汚泥の汚泥表面に吸着している水酸化物と反応して汚泥表面で析出するため、高密度で脱水性に優れた汚泥が得られるようになる。

【0028】

前述の通り、従来、分離汚泥の一部を返送する処理は、特許文献２，３に記載されるように公知の処理であるが、鉄濃度の低いフェントン酸化処理水については、汚泥返送法を適用しても汚泥の脱水性は改善されないことが判明した。
即ち、特許文献２，３における汚泥返送量は、返送される汚泥中の金属量が、凝集剤として添加される金属量の２〜５０倍、好ましくは１５〜４０倍としているが、このような条件では、フェントン酸化処理においては汚泥は高密度化しないか或いは固液分離が不安定であった。

【0029】

本発明者らの検討により、酸化処理水に添加する汚泥の固形分量を、酸化処理水とアルカリ剤が反応して生成する不溶化物の量（酸化処理水にアルカリ剤のみを添加して不溶化物を生成させた場合に生成する不溶化物の量）の２０〜５００倍量、好ましくは５０〜２００倍量とすることで、凝集フロックの大きさが粗大で、脱水性に優れた汚泥となり、固液分離を安定化できることが判明した。この汚泥返送量が２０倍量よりも少ないと、返送汚泥量が少ないために、汚泥表面での鉄イオンの析出が進まず、汚泥が高密度化しない傾向にあり、５００倍量よりも多いと、汚泥濃度が高いために、汚泥が肥大化せず、分散状態になり、固液分離の沈殿槽からリークしやすくなる。

【0030】

本発明における不溶化工程は、予備中和と中和の２段階処理で行うことが好ましい。即ち、前段の中和処理槽と後段の中和槽とで行うことが好ましい。
酸化処理水には有機酸などの酸成分が含まれているため、一段の中和処理では、鉄が十分に析出せずに、一部溶解する場合がある。このため、中和を予備中和と中和の２段階で行うことが好ましい。なお、この２段階中和において、アルカリ混合汚泥は予備中和槽に添加してもよく、中和槽に添加してもよい。また、予備中和槽と中和槽の両方に添加してもよく、アルカリ剤を混合していない汚泥をそのまま添加することもできる。例えば、以下のような中和処理形態を採用することができる。
（１）予備中和槽に汚泥とアルカリ剤を添加し、中和槽にアルカリ混合汚泥を添加する。
（２）予備中和槽にアルカリ混合汚泥を添加し、中和槽に汚泥とアルカリ剤を添加する。
（３）予備中和槽にアルカリ混合汚泥を添加し、中和槽にアルカリ剤を添加する。
（４）予備中和槽と中和槽にそれぞれアルカリ混合汚泥を添加する。

【0031】

これらのうち、特に上記（４）のように、予備中和槽と中和槽とのそれぞれにアルカリ混合汚泥を添加することにより、より高密度で脱水性に優れた汚泥を得ることができる。

【0032】

このように分離汚泥の返送を行うにあたり、汚泥の返送量は、前述の通り、酸化処理水に添加する返送汚泥の固形分量として、酸化処理水とアルカリ剤との反応で生成する不溶化物量の２０〜５００倍量とすることが好ましい。
なお、以下において、酸化処理水とアルカリ剤との反応で生成する不溶化物量に対する返送汚泥の固形分量の割合を「汚泥返送比」と称す。この汚泥返送比が２０倍以上とすることにより、固液分離で得られる汚泥を十分に高密度化して脱水性に優れた汚泥を得ることができる。ただし、汚泥返送比を過度に高くすると処理効率が低下し、また、予備中和槽ないしは中和槽として大容量の槽が必要となるため、汚泥返送比は５００倍以下とすることが好ましい。処理効率と汚泥の高密度化の点から、汚泥返送比は特に５０〜２００倍とすることが好ましい。

【0033】

予備中和槽と中和槽とのそれぞれに返送汚泥又は返送汚泥にアルカリ剤を混合したアルカリ混合汚泥を添加する場合、予備中和槽及び中和槽に添加される汚泥の固形分量の割合については特に制限はないが、返送汚泥は少なくとも予備中和槽に添加されることが好ましく、予備中和槽と中和槽の両方に返送汚泥及び／又はアルカリ混合汚泥を添加する場合は、返送される汚泥（アルカリ混合汚泥の汚泥も含む）のうち、２０〜８０％を予備中和槽に、残部を中和槽に添加することが好ましい。

【0034】

上記のような好適な汚泥返送比で処理を行った場合、通常、分離汚泥、即ち返送される汚泥の濃度（固形分濃度）は１０〜３０％の高濃度となる。
なお、汚泥や予備中和槽、中和槽に添加するアルカリ剤としては、苛性ソーダ（水酸化ナトリウム）、消石灰などを用いることができる。

【0035】

予備中和槽における処理は、ｐＨ３．５〜４．５、特に３．８〜４．２で行うことが好ましい。また、予備中和槽の滞留時間は５〜２０分程度とすることが好ましい。

【0036】

予備中和槽では、酸化工程で残留した過酸化水素も分解される。過酸化水素は水酸化物と鉄により分解されるため（参考文献１：紙パ技協誌 第４９巻第４号、下記反応式３）、本発明においては汚泥の返送比を２０〜５００倍と高くとることで、汚泥に含まれる鉄と汚泥の表面に吸着された高濃度のアルカリ剤により、過酸化水素が分解されると考えられる。なお、過酸化水素の分解を促進するために、補助的に重亜硫酸ナトリウムなどの還元剤を予備中和槽もしくは中和槽に添加することもできる。

【0037】

【化1】

【0038】

また、予備中和後の中和槽における処理は、ｐＨ５〜１２で行うことが好ましい。前述の如く、予備中和槽では鉄が十分に析出せず、一部溶解する場合があるので、その場合は中和槽に分離汚泥もしくはアルカリ混合汚泥を添加して晶析化を促進させることができる。排水に鉄以外の金属が含まれる場合も、排水中の金属成分により最適なｐＨを選択して分離汚泥もしくはアルカリ混合汚泥を添加することができる。鉄が酸化処理水中の金属の主な構成成分の場合は、中和槽中における処理は好ましくはｐＨ６．０〜８．５で行われる。
この中和槽の滞留時間は５〜２０分程度とすることが好ましい。

【0039】

上記の中和処理水は次いで凝集剤を添加して凝集処理し、凝集フロックを形成させる。
凝集剤としては、高分子凝集剤が用いられ、原水の性状に応じて、アニオン系ポリマー、カチオン系ポリマー、両性ポリマー、及びノニオン系ポリマーの中から１種を単独であるいは複数種を組み合わせて用いることができるが、好ましくはアニオン系ポリマーである。これらの凝集剤の添加量は通常１〜５ｍｇ／Ｌである。

【0040】

凝集処理水は、次いで固液分離して処理水と汚泥とを分離する。固液分離手段としては固液分離を行えるものであればよく、沈殿槽、膜分離装置、濾過器などを適用することができる。分離した汚泥の一部は、予備中和槽、もしくは中和槽、もしくはアルカリ混合槽に送られ、残部は余剰汚泥として系外へ排出される。

【0041】

アルカリ混合槽では、汚泥をアルカリ剤と混合してアルカリ混合汚泥とする。アルカリ混合汚泥を予備中和槽もしくは中和槽へ移送するには、アルカリ混合槽から連続的に越流させればよい。アルカリ混合槽へのアルカリ剤の添加量は、予備中和槽もしくは中和槽のｐＨ変動に基づいて制御される。

【0042】

図１〜４は、本発明の難生物分解性有機物含有水の処理装置の実施の形態の一例を示す系統図であり、図１〜４において、１はフェントン酸化反応槽、２は予備中和槽、３は中和槽、４は凝集槽、５は沈殿槽、６，６Ａ，６Ｂはアルカリ混合槽であり、いずれの装置においても、フェントン酸化反応槽１にて原水に過酸化水素と硫酸第一鉄（ＦｅＳＯ_４）等の鉄薬剤と必要に応じて硫酸（Ｈ_２Ｏ_２）等の酸が添加されて、ｐＨ２〜４の条件下に１時間以上フェントン酸化が行われ、フェントン酸化反応槽１の酸化処理水は次いで予備中和槽２、中和槽３で順次中和処理され、中和処理水は凝集槽４で高分子凝集剤（ポリマー）が添加されて凝集処理され、凝集処理水は沈殿槽５で固液分離される。分離汚泥の一部は予備中和槽２、中和槽３、アルカリ混合槽６，６Ａ，６Ｂのいずれかに送給され、アルカリ混合汚泥又は分離汚泥が予備中和槽２及び／又は中和槽３に添加される。

【0043】

図１は、前記（１）の汚泥返送形態を示すものであり、分離汚泥の一部は予備中和槽２に、他の一部はアルカリ混合槽６に移送され、アルカリ混合槽６でＮａＯＨ等のアルカリ剤が添加混合されたアルカリ混合汚泥は中和槽３に添加される。図２は前記（２）の汚泥返送形態を示すものであり、分離汚泥の一部は中和槽３に、他の一部はアルカリ混合槽６に移送され、アルカリ混合槽６でＮａＯＨ等のアルカリ剤が添加混合されたアルカリ混合汚泥は予備中和槽１に添加される。図３は、前記（３）の汚泥返送形態を示すものであり、分離汚泥の一部はアルカリ混合槽６に移送され、アルカリ混合槽６でアルカリ剤が添加混合されたアルカリ混合汚泥は予備中和槽１に添加され、中和槽３にはＮａＯＨ等のアルカリ剤が添加される。図４は前記（４）の汚泥返送形態を示すものであり、分離汚泥の一部はアルカリ混合槽６Ａに、他の一部はアルカリ混合槽６Ｂに移送され、アルカリ混合槽６Ａ，６ＢでそれぞれＮａＯＨ等のアルカリ剤が添加混合されたアルカリ混合汚泥は、予備中和槽２，中和槽３にそれぞれ添加される。

【0044】

このように、本発明では、フェントン酸化反応槽に添加する鉄薬剤量とｐＨ条件、反応時間を制御すると共に、固液分離で得られた分離汚泥の一部をアルカリ混合汚泥としてフェントン酸化処理水に添加して中和処理を行うことにより、鉄薬剤の必要量を減らすと同時に汚泥生成量を低減し、濃縮された脱水性の高い汚泥を得、さらにアルカリ混合汚泥を添加することで、フェントン酸化処理で残存する過酸化水素の分解も可能となり、効率的な処理を行える。

【実施例】

【0045】

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
なお、以下の実施例及び比較例において、原水の難生物分解性有機物含有水としては、以下のようにして調製した模擬原水を用いて処理を行った。
＜模擬原水の調製＞
イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）をそれぞれ１００ｍｇ／Ｌ含む合成排水を生物処理した後、凝集処理、逆浸透膜分離処理して得られた濃縮水をさらに蒸発濃縮することで、ＣＯＤ_Ｃｒ６００ｍｇ／Ｌの難生物分解性有機物含有水を調製した。

【0046】

また、以下の実施例、比較例及び参考例で得られた処理水のＣＯＤ_Ｃｒは、残留した過酸化水素を重亜硫酸ナトリウムにて分解した後測定した。また、処理水の過酸化水素濃度は、栗田工業（株）製過酸化水素試験紙「チェクルＫＳ」（測定下限値３ｍｇ／Ｌ）にて測定した。

【0047】

［実施例１］
図１の装置で通水量１Ｌ／ｈｒの連続通水処理を行った。
フェントン酸化反応槽１では、過酸化水素を１５００ｍｇ／Ｌ、硫酸第一鉄を１００ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｆｅの添加量で添加し、ｐＨ３、滞留時間２時間、２５℃の条件とした（［Ｆｅ］／［Ｈ_２Ｏ_２］＝０．０４）。
次に、予備中和槽２で沈殿槽５の分離汚泥を返送して添加すると共に、ｐＨが４．２±０．１となるようにＮａＯＨを添加した。予備中和槽２の滞留時間は０．２時間とした。
次に、中和槽３で、ｐＨが８．０±０．１となるようにアルカリ混合槽６からのアルカリ混合汚泥を添加した。この中和槽の滞留時間は０．４時間とした。
このときの返送汚泥濃度は１２％であった。返送汚泥比は８０とし、予備中和槽２とアルカリ混合槽６に返送した。即ち、酸化処理水から発生するＳＳ濃度はＦｅ（ＯＨ）_３換算で１９０ｍｇ／Ｌであるため、返送比８０とし、汚泥返送量１２７ｍＬ／ｈｒ（汚泥濃度１２％）で汚泥を返送した。なお、返送汚泥のうち、７０％が予備中和槽２へ、３０％が中和槽３に添加されるように調整した。
凝集槽４では、高分子凝集剤の栗田工業（株）製アニオン系ポリマー「ＰＡ３３１」を３ｍｇ／Ｌ添加して、１００ｒｐｍで緩速撹拌を行い、滞留時間０．１時間で凝集処理を行った。
次の沈殿槽５では凝集処理で生成した粗大フロックを沈降分離して、水槽内のトラフを越流する上澄水を実施例１の処理水とした。
この操作を２週間行った後の処理水を分析した。結果を表１に示す。また、沈殿槽５から排出される汚泥を脱水処理した脱水汚泥の含水率を表１に示す。

【0048】

［実施例２］
図２の装置で通水量１Ｌ／ｈｒの連続通水とし、実施例１と同様の反応時間、薬注条件、汚泥返送条件で処理水を得た。処理水の分析結果と脱水汚泥の含水率を表１に示す。

【0049】

［実施例３］
図３の装置で通水量１Ｌ／ｈｒの連続通水とし、実施例１と同様の反応時間、薬注条件、汚泥返送条件で処理水を得た。ただし、返送汚泥はアルカリ混合汚泥としてその全量を予備中和槽２に添加した。処理水の分析結果と脱水汚泥の含水率を表１に示す。

【0050】

［実施例４］
図４の装置で通水量１Ｌ／ｈｒの連続通水とし、実施例１と同様の反応時間、薬注条件、汚泥返送条件で処理水を得た。処理水の分析結果と脱水汚泥の含水率を表１に示す。

【0051】

［比較例１］
フェントン酸化と凝集沈殿処理による試験を実施した。
原水をｐＨ３の条件下で、過酸化水素１５００ｍｇ／Ｌと、硫酸第一鉄２００ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｆｅを添加して２５℃にて０．５時間反応させた後、ｐＨ９に調整して１０分撹拌し、次いで栗田工業（株）製アニオン系ポリマー「ＰＡ３３１」を３ｍｇ／Ｌ添加し、生成した粗大フロックを沈降分離して、上澄水を比較例１の処理水とした。

【0052】

［比較例２］
フェントン酸化における硫酸第一鉄添加量を１００ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｆｅとし、反応時間を２時間としたこと以外は、比較例１と同様にして試験を実施し、沈降分離で得られた上澄水を比較例２の処理水とした。処理水の分析結果と脱水汚泥の含水率を表１に示す。

【0053】

［参考例１］
汚泥返送比を２０とした以外は実施例１と同条件で試験を実施し、沈殿槽５の上澄水を参考例１の処理水とした。このときの返送汚泥濃度は５．５％であった。即ち、酸化処理水から発生するＳＳ濃度はＦｅ（ＯＨ）_３換算で１９０ｍｇ／Ｌであるため、返送比２０とし、汚泥返送量６９ｍＬ／ｈｒ（汚泥濃度５．５％）で汚泥を返送した。処理水の分析結果と脱水汚泥の含水率を表１に示す。

【0054】

【表1】

【0055】

表１より、次のことが分かる。
比較例１では鉄薬剤添加量が２００ｍｇ−Ｆｅ／Ｌと実施例１〜４に比べて２倍あるためにフェントン酸化反応で過酸化水素が自己分解を起こしており、処理水ＣＯＤ_Ｃｒが高く、汚泥の脱水性も悪い。また、比較例２は実施例１と同等の鉄薬剤添加量であるため、処理水ＣＯＤ_Ｃｒ濃度は同等であるが、汚泥が高密度化していないために、脱水汚泥の含水率が７９％と高い。参考例１は、実施例１と同じく高密度化のための汚泥返送を行っており、処理水ＣＯＤ_Ｃｒは実施例１に比べて若干高い程度であるが、汚泥返送比が２０と低いために、汚泥の高密度化が不十分であり、脱水汚泥の含水率が６８％と高い。また汚泥返送比が低く、アルカリ混合汚泥と過酸化水素との反応が不足しているために、処理水中に過酸化水素が残留している。
これに対して、実施例１〜４では脱水汚泥の含水率が５１〜５６％と低く、特に予備中和槽と中和槽にそれぞれアルカリ混合汚泥を添加した実施例４では最も含水率が低く、高密度な汚泥が得られる。
以上の結果から、本発明に従って、フェントン酸化反応を少ない鉄薬剤の添加量で行い、固液分離して得られた汚泥にアルカリ剤を添加してアルカリ混合汚泥の返送を行うことで、良好な水質を得ると共に、鉄薬剤添加量の低減、汚泥発生量の低減と、汚泥脱水性の向上、更には残留過酸化水素の分解除去を達成することができることが分かる。

【符号の説明】

【0056】

１ フェントン酸化反応槽
２ 予備中和槽
３ 中和槽
４ 凝集槽
５ 沈殿槽
６ アルカリ混合槽

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】