ダイオキシン類等の汚染水処理システム及びその処理方法
【課題】ダイオキシン類等汚染水を放流基準以下の濾水に安定的に処理することが可能であるとともに、逆洗のために多くの洗浄水を必要とせずに、短時間で効率的に行い得るダイオキシン類等汚染水の処理システムを提供する。
【解決手段】ダイオキシン類等汚染水が貯留される原水槽２と、濾過装置４とを含む汚染水処理システムにおいて、前記濾過装置４として、コイル状に巻回された筒状体又は多数の輪状片が重ね合わされた筒状体を構成するコイル２２の隣接輪相互間に間隙Ｇが形成され、この間隙部Ｇに濾過助剤を付着させてなる１又は複数の液体濾過フィルターエレメント９，９…を備え、処理水の導入口１０、排出口１１及び導入口１０と排出口１１との間を仕切る仕切板１７を有する容器の中に、前記液体濾過フィルターエレメント９，９…の一端を仕切板１７に固定させて複数格納するとともに、逆洗用エア又は逆洗水を供給して逆洗可能とする。
【解決手段】ダイオキシン類等汚染水が貯留される原水槽２と、濾過装置４とを含む汚染水処理システムにおいて、前記濾過装置４として、コイル状に巻回された筒状体又は多数の輪状片が重ね合わされた筒状体を構成するコイル２２の隣接輪相互間に間隙Ｇが形成され、この間隙部Ｇに濾過助剤を付着させてなる１又は複数の液体濾過フィルターエレメント９，９…を備え、処理水の導入口１０、排出口１１及び導入口１０と排出口１１との間を仕切る仕切板１７を有する容器の中に、前記液体濾過フィルターエレメント９，９…の一端を仕切板１７に固定させて複数格納するとともに、逆洗用エア又は逆洗水を供給して逆洗可能とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、稼働中のゴミ焼却設備又はゴミ焼却設備の解体時に発生するダイオキシン類や、鉛、カドニウム、ヒ素などの重金属類等を含む汚染水を高い濾過精度で高効率に処理するための汚染水処理システム及びその処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
稼働中のゴミ焼却設備又は老朽化したゴミ焼却設備の解体時に発生するダイオキシン類や、鉛、カドニウム、ヒ素などの重金属類等を含む汚染水は人体に悪影響を及ぼすため社会問題化している。
【０００３】
特に、平成１２年１月「ダイオキシン類対策特別措置法」の施行に伴い、老朽化したゴミ焼却設備を解体して新設したり、焼却能力を高めるために焼却施設を解体して改装する工事が数多く行われている。ゴミ焼却施設の解体工事では、高圧洗浄による除染作業により高濃度のダイオキシン類を含む汚染水が発生する。このダイオキシン類は水に溶けにくく、焼却灰に付着しており、この焼却灰の粒径は１〜50μｍ程度と小さく、一般的な凝集沈殿のみでは放流基準（10pg-TEQ/l）以下まで濾過処理ができないため、ダイオキシン類等のための特殊な処理方法が幾つか提案されている。
【０００４】
例えば、下記特許文献１では、ダイオキシン類及び重金属を含む汚染物質を含有する排水の処理方法であって、必要に応じて設けられる排水を凝集沈降処理する第１工程、排水を均一な孔径の孔を有するネットからなるダイナミック濾過体により濾過する第２工程、前記第２工程で得られた処理水と光触媒粉末とを紫外線照射下で接触させる第３工程、及び前記第３工程で得られた処理水を中空糸膜又はスパイラル型の限外濾過膜で濾過する第４工程とを有する排水処理方法が提案されている。
【０００５】
また、下記特許文献２では、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って、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ダイオキシン類を含む汚染排水の処理方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１４４８５７号公報
【特許文献２】特開２００３−２２５５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に係る排水処理方法は、第１工程から第４工程までの工程を経なければならず、処理工程が多く処理が煩雑であるとともに、凝集処理設備とダイナミック濾過設備、更には限外濾過設備を必要とするため、装置構成が多く、設備コストが掛かるとともに、広い設置スペースを必要とするなどの問題があった。
【０００８】
また、上記特許文献１，２に係る汚染排水の処理方法の場合は共に、ダイナミック濾過設備においては、濾過効率の低下を防止するために定期的に逆洗浄を必要とするが、逆洗に多量の洗浄水を必要とするとともに、逆洗に時間が掛かり処理効率が向上しないなどの問題もあった。
【０００９】
そこで本発明の主たる課題は、ダイオキシン類及び／又は重金属類を含む汚染水を浄化処理するに当たり、安定的にこれらダイオキシン類等の有害物質を取り除き、放流基準以下の濾水に処理することが可能であるとともに、逆洗のために多くの洗浄水を必要とせずに、短時間で効率的に行い得るなどの利点を有する汚染水処理システムを提供することにある。
【００１０】
第２の課題は、特定の汚染水濾過工程を採用することによってダイオキシン類等汚染水処理の大幅な効率化を実現し得る処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、ダイオキシン類及び／又は重金属類を含む汚染水が貯留される原水タンクと、この汚染水を濾過する濾過装置とを含む汚染水処理システムにおいて、
前記濾過装置は、コイル状に巻回された筒状体又は多数の輪状片が重ね合わされた筒状体を構成するコイル又は輪状片の隣接輪相互間に間隙が形成され、この間隙部に濾過助剤を付着させてなる１又は複数の液体濾過フィルターエレメントを備え、処理水の導入口、排出口及び導入口と排出口との間を仕切る仕切板を有する容器の中に、前記液体濾過フィルターエレメントの一端を前記仕切板に固定させて複数格納するとともに、逆洗用エア又は逆洗水を供給して逆洗可能としたことを特徴とするダイオキシン類等の汚染水処理システムが提供される。
【００１２】
上記請求項１記載の、汚染水処理システムの濾過装置は、コイル状に巻回された筒状体又は多数の輪状片が重ね合わされた筒状体を構成するコイル又は輪状片の隣接輪相互間に間隙が形成され、この間隙部に濾過助剤を付着させてなる１又は複数の液体濾過フィルターエレメントを備え、処理水の導入口、排出口及び導入口と排出口との間を仕切る仕切板を有する容器の中に、前記液体濾過フィルターエレメントの一端を前記仕切板に固定させて複数格納するとともに、逆洗用エア又は逆洗水を供給して逆洗可能としたものである。
【００１３】
なお、前記濾過装置自体は公知のものであり、本出願人の１人が先の特開２００６−２７２２５１号公報において提案したものである。この濾過装置の濾過性能は非常に高く、ダイオキシン類を安定的に放流基準（10pg-TEQ/l）以下の濾水を得ることができるようになる。また、逆洗用としてエアを用いる場合は洗浄水は不要であるとともに、逆洗水を用いる場合であっても少量の水で済むようになる。
【００１４】
請求項２に係る本発明として、前記原水タンクと濾過装置との間に、ダイオキシン類及び／又は重金属類を含む汚染水を凝集沈降させる凝集沈降分離装置を配置してある請求項１記載のダイオキシン類等の汚染水処理システムが提供される。
【００１５】
上記請求項２記載の発明は、濾過処理の前段に、汚染水を凝集沈降させる凝集沈降分離装置を配置するものである。この場合は、凝集沈降分離装置を用いない場合と比べて、ダイオキシン類の濃度を更に１／１０以下とすることが可能である。
【００１６】
請求項３に係る本発明として、濾過助剤タンクを備え、前記濾過装置へ濾過助剤を供給する供給路及び濾過装置から濾過助剤を返送する返送路を形成し、前記濾過助剤を繰り返し使用可能としてある請求項１，２いずれかに記載のダイオキシン類等の汚染水処理システムが提供される。
【００１７】
上記請求項３記載の発明として、従来の濾過装置では、濾過助剤は１回の使用で廃棄処理されていたが、本発明では、濾過助剤タンクを備え、前記濾過装置へ濾過助剤を供給する供給路及び濾過装置から濾過助剤を返送する返送路を形成し、前記濾過助剤を繰り返し使用可能としたものである。これにより、濾過助剤のコスト低減を図り得るようになる。
【００１８】
請求項４に係る本発明として、請求項１〜３いずれかに記載のダイオキシン類等の汚染水処理システムにおける濾過装置の処理手順は、前記濾過助剤の付着工程、汚染水を供給して濾過を行う濾過工程、濾過助剤を脱着する逆洗工程のサイクル工程とするとともに、前記濾過工程時間を３〜４０分に設定することを特徴とするダイオキシン類等の汚染水処理システムにおける処理方法が提供される。
【００１９】
上記請求項４記載の発明の、汚染水処理システムにおける濾過装置の処理手順は、前記濾過助剤の付着工程、汚染水を供給して濾過を行う濾過工程、濾過助剤を脱着する逆洗工程のサイクル工程とするとともに、前記濾過工程時間を３〜４０分に設定するものである。前記濾過工程時間は好ましくは５〜２０分に設定するのがより望ましい。
【００２０】
後述の実験例で示すように、時間当たりの処理量は濾過工程時間を長くした連続運転とするよりは、むしろ濾過工程時間を比較的に短い所定時間に設定して、濾過助剤の付着工程、汚染水の濾過工程、濾過助剤を脱着する逆洗工程のサイクル工程とした方が単位時間当たりの処理量が大幅に向上するとの知見に基づくものである。
【００２１】
請求項５に係る本発明として、前記濾過助剤の繰り返し使用回数を６〜８回に設定してある請求項４記載のダイオキシン類等の汚染水処理システムにおける処理方法が提供される。
【００２２】
上記請求項５記載の発明は、前記濾過助剤の繰り返し使用回数を６〜８回に設定したものである。後述の実験例に示されるように、８回の使用程度までは十分な処理量を確保できるとの知見に基づくものである。
【発明の効果】
【００２３】
以上詳説のとおり本発明によれば、ダイオキシン類及び／又は重金属類を含む汚染水を浄化処理するに当たり、安定的にこれらダイオキシン類等の有害物質を取り除き、放流基準以下の濾水に処理することが可能であるとともに、逆洗のために多くの洗浄水を必要とせずに、短時間で効率的に行い得るなどの利点を有する。
【００２４】
また、特定の汚染水濾過工程の採用によって汚染水処理の大幅な効率化を実現し得るようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る汚染水処理システム１Ａの処理フローを示すブロック図である。
【図２】汚染水処理システム１Ａで使用する濾過装置４の一部破断正面図である。
【図３】濾過装置４の構成図である。
【図４】液体濾過フィルターエレメント９の縦断面図である。
【図５】液体濾過フィルターエレメント９における処理手順図である。
【図６】汚染水処理システム１Ａのシステムの構成形態例及びプリコート工程を示す図である。
【図７】汚染水処理システム１Ａのシステムの構成形態例における濾過工程を示す図である。
【図８】汚染水処理システム１Ａのシステムの構成形態例における濾過助剤の脱着工程を示す図である。
【図９】本発明の他例に係る汚染水処理システム１Ｂの処理フローを示すブロック図である。
【図１０】実施例２における「(1)ろ過時間と累積処理量の関係」を示すグラフである。
【図１１】実施例２における「(2)ろ過時間と１時間当り処理量の関係」を示すグラフである。
【図１２】実施例２における「(3)フィルター本数とSSの関係」を示すグラフである。
【図１３】実施例２における「(4)ろ過時間と処理水SSの関係」を示すグラフである。
【図１４】実施例２における「(5)ケイ藻土の再利用回数」を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
【００２７】
図１は本発明に係る汚染水処理システム１Ａの処理フローを示すブロック図であり、図２は汚染水処理システム１Ａで使用する濾過装置４の一部破断正面図、図３はその構成図、図４は液体濾過フィルターエレメント９の縦断面図、図５は液体濾過フィルターエレメント９における処理手順図である。
【００２８】
本汚染水処理システム１Ａは、図１、図２に示されるように、ダイオキシン類等を含む汚染水が貯留される原水槽２と、この汚染水を凝集沈殿させる凝集沈降分離装置３と、凝集沈降後の汚染水を濾過する濾過装置４とを含む汚染水処理システムにおいて、前記濾過装置４は、コイル状に巻回された筒状体又は多数の輪状片が重ね合わされた筒状体を構成するコイル２２又は輪状片の隣接輪相互間に間隙Ｇが形成され、この間隙部Ｇに濾過助剤を付着させてなる１又は複数の液体濾過フィルターエレメント９，９…を備え、処理水の導入口１０、排出口１１及び導入口１０と排出口１１との間を仕切る仕切板１７を有する容器１４の中に、前記液体濾過フィルターエレメント９，９…の一端を前記仕切板１７に固定させて複数格納するとともに、逆洗用エア又は逆洗水を供給して逆洗可能としたものである。
【００２９】
なお、「ダイオキシン類」とは、ポリ塩化ジベンゾーパラーダイオキシン類(PCDD)やポリ塩化ジベンゾフラン類(PCDF)、コプラナー(PCB)等を合わせた総称である。また、稼働中のゴミ焼却施設の洗浄や、焼却施設の解体時に高圧洗浄による除染作業により発生した汚染水が場合は、一般的にダイオキシン類の他、カドニウム、鉛、ヒ素などの重金属類も含まれていることが多い。これらダイオキシン類、カドニウム、鉛、ヒ素などの重金属類を含む汚染水を「ダイオキシン類等汚染水」という。
【００３０】
以下、更に具体的に詳述する。
【００３１】
稼働中のゴミ焼却施設の洗浄や、焼却施設の解体時に高圧洗浄による除染作業により発生したダイオキシン類等汚染水は、まず原水槽２に貯留される。この汚染水のダイオキシン類濃度は、図示例では約400（pg-TEQ/l）である。一般の焼却炉の解体工事では、ダイオキシン類濃度は、焼却対象物の種類によって大きく異なるが、概ね300〜10000（pg-TEQ/l）の範囲でばらつく。
【００３２】
前記原水槽２に貯留されたダイオキシン類等汚染水は、所定量ずつ凝集沈降分離装置３に送られる。この凝集沈降分離装置３では、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）などの無機凝集剤が添加されるとともに、超微粒子の消石灰などの中和処理剤が投入される。凝集沈降分離装置３では、無機凝集剤によって浮遊ＳＳが凝集し沈降分離される。凝集によって沈降したフロックは、脱水装置７に送られ、ここで脱水処理され、得られたケーキが廃棄処理される。なお、前記脱水装置７としては、フィルタープレス、ロールプレス、ドラムプレス、ベルトフィルターなどの各種脱水装置を使用することができる。
【００３３】
前記凝集沈降処理によってダイオキシン類等汚染水は、概ねＳＳ濃度が５０mg/l以下に低減されており、次に濾過装置４に送られる。
【００３４】
前記濾過装置４として、本発明では特に、コイル状に巻回された筒状体又は多数の輪状片が重ね合わされた筒状体を構成するコイル２２又は輪状片の隣接輪相互間に間隙Ｇが形成され、この間隙部Ｇに濾過助剤が付着架橋してなる１又は複数の液体濾過フィルターエレメント９、９…を備え、処理水の導入口１０、排出口１１及び導入口１０と排出口１１との間を仕切る仕切板１７を有する容器１４の中に、前記液体濾過フィルターエレメント９，９…の一端を前記仕切板１７に固定させて複数格納するとともに、逆洗用エア又は逆洗水を供給して逆洗可能としてある濾過装置を用いるものである。
【００３５】
この濾過装置４自体は、特開2006-272251号公報にて提案されたものであり、詳細な説明は同公報に譲るとして、その概略を以下に説明する。
【００３６】
前記濾過装置４は、図２及び図３に示されるように、処理水の導入口１０、処理水の排出口１１、逆洗排出口１２及びエアー吹込み口１３を備えた容器１４中に複数の液体濾過フィルターエレメント９，９…の一端が仕切板１７に固定された状態で格納されたもので、前記容器１４の導入口１０側に設けられた圧力センサー１５と、排出口１１、逆洗排出口１２及びエアー吹込み口１３に夫々取り付けられ、圧力スイッチ１８に連動して開閉する電磁弁１６，１６…とを備えるものである。
【００３７】
前記液体濾過フィルターエレメント９について簡単に説明すると、図４に示すように、小突起２１を有する線材同士が密着するように巻回し、このコイル２２の両端に取付具２３を備え、中心にコイルの全長よりもやや長い芯金２４を入れて両端をナット２５，２５で固定することによって、隣接輪相互間に小突起２１による微少な間隙Ｇを生じるのでこれを濾液通路とし、このフィルターエレメント９の周囲に濾過助剤を付着させて濾過しようとする液体を通過させるように構成されている。濾液は、導入口１０から流入すると、フィルターエレメント９の外側から濾過助剤の層を通り、フィルターエレメント９の間隙部Ｇからフィルターエレメント９の内側に入り、フィルターエレメント９と芯金２４の間を通り、フィルターエレメント９の取付具２３の開口部から容器１４中の仕切板１７の上部にある排出口１１側に流出する。容器１４の内側は仕切板１７によって仕切られているので、処理水と処理済み水は完全に分離される。また、前記コイル２２に代えて、多数の輪状片が重ね合わされた筒状体からなるフィルターエレメントとすることも可能である。このエレメントは、前記コイルに代えて多数の輪状片が重ね合わされた筒状体としたものであって、その他の構成はコイルのものとほぼ同様である。
【００３８】
前記濾過助剤としては、ケイ藻土及び添加物として、パルプ、活性炭、花崗岩、セラミック、各種樹脂、ガラス、金属、金属酸化物類等の微粒物や粉状物が濾過する液体乃至濾過する目的に応じて用いられる。前記濾過助剤としては、ケイ藻土以外に、炭素系、セルロース系、パーライト系等の平均粒径が８〜２４μｍの多孔質粒子を使用することも可能である。
【００３９】
前記濾過助剤をコイル２２の外面に付着させるには、別途設けた濾過助剤タンクから導入口１０を通じて容器１４内に供給することにより、微小間隙Ｇ部に最初は相対的に大径のケイ藻土微粒子が保持され、次いで保持された大径のケイ藻土微粒子間に徐々に小径のケイ藻土微粒子が保持されていく。その結果、微小間隙Ｇには、極めて微細な間隙（例えば、0.5〜数μｍオーダー）を有する多孔質の濾過助剤微粒子群が保持されることとなる。この場合、濾過助剤タンクから前記濾過装置４へ濾過助剤を供給する供給路及び濾過装置４から濾過助剤を返送する返送路を形成し、前記濾過助剤を繰り返し使用可能とするのが望ましい。繰り返し使用回数は、後述する実施例２により、６〜８回とするのが望ましい。
【００４０】
前記濾過装置４では、図５に示されるように、(A)逆洗浄によるフィルター再生状態から、(B)前記濾過助剤の付着工程(以下、この工程をプリコートともいう。)、(C)汚染水を供給して濾過を行う濾過工程、(D)濾過助剤を脱着する逆洗工程のサイクル工程となる。前記(B)付着工程では、ケイ藻土を供給してコイル２２の外面に付着させ、前記(C)濾過工程では、導入口１０から処理水を送り濾過を行い、(D)濾過助剤の脱着工程では、エアー吹込み口１３からエアーを供給してコイル外面に付着している濾過助剤を脱着する。
【００４１】
さらに前記濾過処理及び逆洗処理の動作について説明すると、前記濾過装置４が濾過処理中においては、圧力センサー１５が感知する圧力は、圧力スイッチ１８の設定圧よりも低レベルにあり、逆洗排出口１２及びエアー吹込み口１３の各電磁弁１６，１６は閉じており、処理水排出口１１の電磁弁１６は開いている。導入口１０には逆止弁１９が取り付けられていて、処理水が流入するときのみ逆止弁１９が開くので、容器１４の内部から凝集沈降分離装置３側に処理水が逆流することはない。濾過処理が進行してフィルターエレメント９が目詰まり状態になり、圧力センサー１５の検出値が導入口１０側の圧力が圧力スイッチ１８の設定圧に達すると、圧力スイッチ１８の電気信号によって排出口１１の電磁弁１６が閉じて逆洗排出口１２及びエアー吹き込み口１３の各電磁弁１６，１６のソレノイドを動かして弁を開くとともに逆洗が開始される。
【００４２】
即ち、エアー吹き込み口１３から吹き込まれた高圧エアーがフィルターエレメント９の上方からフィルターエレメント９の内部に導かれ、フィルターエレメント９を内側から僅かに拡張させるので、フィルターエレメント９の筒状体を構成するコイル又は輪状片の隣接輪相互間の間隙が２〜１０ミクロン程度広がり、間隙部に付着していた濾過助剤がエアーの勢いによって紛状になって除去される。エアーが混在した逆洗排水は逆洗排出口１２から容器１４の外部に排出される。一定時間逆洗が行われた後、タイムスイッチにより各電磁弁１６が元の状態に復帰して逆洗が終了し、再び濾過処理が開始される。このように圧力センサー１５が導入口１０側の圧力を感知し、圧力スイッチ１８によって各電磁弁１６が開閉して自動的に逆洗が行われるので連続運転が可能となる。なお、検知圧力は排出口側の圧力を測定するようにしてもよい。
【００４３】
前記逆洗のタイミングを圧力センサー１５に連動して行うのに代えて、濾過装置４による濾過処理時間を測定するタイマーに連動するように設定してもよい。この場合は、濾過工程時間を後述する実施例２に示すように、３〜４０分、好ましくは５〜２０分に設定するのが望ましい。
【００４４】
前記濾過処理によってダイオキシン類等が取り除かれた濾過水は、次に水質管理槽５に移送され、ここで有害物質の混入量が各種基準内にあるかどうかを検査した後、放流槽６に移され、最終的に放流処理か再利用される。
〔汚染水処理システム１Ａのシステム構成形態例〕
次に、前記汚染水処理システム１Ａのシステム構成例を図６〜図８に示す。図６は、プリコート工程時における状態を示し、図７は濾過工程時における状態を示し、図８は濾過助剤の脱着工程時の状態を示してある。
【００４５】
本システムの構成は、濾過助剤補給タンク３０、一次プリコートタンク３１，二次プリコートタンク３２と、凝集沈降分離装置３からのダイオキシン類等汚染水槽３３（シックナー処理水槽）とを備えるとともに、濾過装置４を備え、更に濾過装置４に逆洗用エアを供給するコンプレッサー３６と、濾過装置４による濾水処理水槽３４と、濾過助剤の廃棄用タンク３５とを備え、これら各タンク、装置間が管路によって結ばれている。
【００４６】
先ず、前記濾過助剤補給タンク３０は、ケイ藻土などを主剤とする濾過助剤が投入されるタンクであり、前記一次プリコートタンク３１は、前記濾過助剤補給タンク３０から濾過助剤が輸送され、処理開始時又は濾過助剤の廃棄後に使用する新たな濾過助剤を調整し、フィルターエレメント９に供給する際に使用され、前記二次プリコートタンク３２は、濾過助剤を繰り返し使用する際に、濾過装置４Ａ、４Ｂとの間で、濾過助剤の供給と返送とを行うためのものである。
【００４７】
図６に示されるプリコート工程時には、前記一次プリコートタンク３１に貯留されている濾過助剤が、太線で示された管路を通り、導入口１０側から濾過装置４Ａ、４Ｂに供給され、濾過助剤がフィルターエレメント９のコイル２２の外面に付着される。液体分については、一次プリコートタンク３１まで返送される。
【００４８】
次いで、濾過工程では、図７に示されるように、ダイオキシン類等汚染水水槽３３に貯留されている処理水が、太線で示された管路を通り、導入口１０側から濾過装置４に供給され、処理水の濾過が行われる。濾過後の処理水は、流量計にて流量が管理されるとともに、処理水槽３４に投入される。
【００４９】
図８に示される濾過助剤の脱着工程では、コンプレッサー３６から太線で示された管路を通り、エア吹込み口１３から濾過装置４に逆洗用エアが送られ、付着していた濾過助剤の脱着が行われる。脱着された濾過助剤は、導入口１０を通り、二次プリコートタンク３２に送られる。脱着後に、再び濾過助剤をフィルターエレメント９に付着させるには、二次プリコートタンク３２から濾過装置４まで供給される。濾過助剤を複数回、例えば６〜８回繰り返し使用したならば、コンプレッサー３６から送られたエアによって脱着が行われ、逆洗排出口１２を通り、エア吹込み口１３から濾過装置４に逆洗用エアが送られ、濾過助剤が廃棄用タンク３５に送られる。
【００５０】
〔その他の形態例〕
(1)前記凝集沈降分離装置３において、重金属類を不溶化するための薬剤、例えば商品名「デナイト」（太平洋セメント株式会社）を添加することも可能である。
(2)上記形態例では、原水槽２と濾過装置４との間に凝集沈降分離装置３を配置したが、図９に示されるように、前記凝集沈降分離装置３を省略し、ダイオキシン類等汚染水を濾過装置４に直接導入するようにした汚染水処理システム１Ｂとすることも可能である。
(3)上記汚染水処理システム１Ａは、稼働中のゴミ焼却施設の洗浄や、焼却施設の解体時に高圧洗浄による除染作業により発生したダイオキシン類等汚染水を処理対象としたが、ダイオキシン類等又は重金属類によって汚染された土壌（汚染水）を処理対象とすることも可能である。
【実施例１】
【００５１】
ゴミ焼却施設の解体時に発生したダイオキシン類等汚染水を図１に示す汚染水処理システム１Ａによって濾過処理し、その濾過効果について検証を行った（実施例１）。また、図９に示される凝集沈降分離装置３を省略した汚染水処理システム１Ｂの場合についても同様の検証を行った（実施例２）。対象とするダイオキシン類等汚染水のダイオキシン類濃度は、原水時で４３０（pg-TEQ/l）である。なお、汚染水はダイオキシン類以外にカドニウム、鉛、ヒ素等の重金属類が含まれているが計測は省略した。
【００５２】
結果は、下表１のとおりである。
【表１】
以上の結果より、本発明に係るダイオキシン類等の濾過処理によれば、実施例１のように、一次処理として凝集沈殿処理を行った後、濾過処理を行った場合には、ダイオキシン類の濃度を0.21pg-TEQ/lに濾過でき、実施例２のように、凝集沈殿処理を省略した場合でも、ダイオキシン類の濃度を4.4pg-TEQ/lに濾過することができた。これらの結果は、共に放流基準：10(pg-TEQ/l)を満足するものであった。
【実施例２】
【００５３】
本発明に係る汚染水処理システム１において、より効率的な処理を実現するために各種の実験を行った。
【００５４】
１．SSとフィルター能力の関係
(1)ろ過時間と累積処理量の関係
投入水のSSを300、200、100、50、25mg/l毎にろ過時間と累積処理量を求めた。結果は、図１０に示すとおりである。
【００５５】
SSが高くなるほど、累積処理量が減少している。また、ある一定時間経過すると、勾配が緩やかとなり累積処理量の増加度合が鈍る傾向を示す（SS：25mg/lは15分経過時、SS:50mg/lは12分経過時、SS:100mg/lは9分経過時、SS:200mg/lは6分経過時、SS:300mg/lは3分経過時）。これは、ある一定の目詰まりを超えれば、目詰まりが急激に進み、SSが高い程、一定の目詰まり状態に早く到達するからと思われる。
【００５６】
(2)ろ過時間と１時間当り処理量の関係
上記(1)より、ある一定時間経過後、処理量の急激な低下が見られる。目詰まりの進行したケイ藻土（濾過助剤）を継続して使用するより、新たな珪藻土でろ過した方が、時間当たりの処理量は増えるのではないかとの視点に立ち、このことを確認するために図１０の結果を以下のように整理し直した。
【００５７】
１時間当り処理量＝累積処理量×60/(ろ過時間+7) ここで、数字の「７」は、目詰まりしたケイ藻土を除き、新たなケイ藻土をプリコートするまでの時間である。
【００５８】
たとえば、ろ過時間が15分で処理量が724(l)の場合、1時間当り処理量は、724×60/(15+7)で1975(l)となる。このようにして、整理したものが、図１１である。図を見れば、最大値となる濾過時間は、SS:25mg/lで15分、SS:50mg/l及び100mg/lで12分、SS:200及び300mg/lで9分である。長時間、連続的にろ過するよりも、短時間でケイ藻土をリセットし直したほうが、時間当りの処理量は増加することが確認された。
【００５９】
以上より、濾過時間を、３〜４０分、好ましくは５〜２０分に設定し、濾過助剤の付着架橋工程、汚染水を供給して濾過を行う濾過工程、濾過助剤を脱着する逆洗工程を繰り返し行うことが、単に連続的に処理するよりは遙かに効率が良いことが知見された。
【００６０】
(3)フィルター本数とSSの関係
上記(2)より、濾過時間を15分とした場合の各SSの1時間当り処理量は、SS:25mg/lで1975(l)/hr、SS:50mg/lで1412(l)/hr 、SS:100mg/lで1239(l)/hr 、SS:200mg/lで896(l)/hr 、SS:300mg/lで687(l)/hr である。
【００６１】
これらを基に、SS:30ｍ3/hr処理するのに必要なフィルター本数を求めた。SS:25 mg/lで365本、SS:50mg/lで510本、SS:100mg/lで581本、SS:200mg/lで804本、SS:300mg/lで1048本である。この関係を図１２に示した。これらの５点から、（フィルター本数）＝2.3354×（SS）+346.3の近似式が得られた。
【００６２】
(4)ろ過時間と処理水SSの関係
投入水のSS毎に処理水のSSをまとめたのが図１３である。SS:300mg/l以外は、濾過直後、SS:1.0〜1.6mg/l程度であるが、時間とともに下がり、５分後には、SS:1.0mg/l以下となる。10分以降、SS:0.6mg/l以下を維持する。SS:300mg/lにおいては、直後から、SS:0.5mg/l以下を維持できる。これは、投入水のSS分が、初期の段階で目詰まりを起こし、ろ過精度を上げているものと考える。
【００６３】
(5)ケイ藻土の再利用回数
ケイ藻土の再利用の可能性を検討するために、15分間濾過した後に、逆洗し集め、再度このケイ藻土を再利用し、濾過を行ってみた。（逆洗時のSS分も全て回収し、プリコートした。）投入水のSSは、100mg/l、25mg/lとした。結果は、図１４に示すとおりである。
【００６４】
SS:25mg/lにおいては、2回目は、2100(l)/hrから1500(l)/hrに下がるが、その後、回数を増やしても、1600(l)/hr前後を維持する。SS:100mg/lにおいては、8回目までは、1回目と同程度を維持するが、9回目以降、徐々に低下する。
【００６５】
以上より、SS:100mg/l以下の投入水においては、６〜８回程度の再利用が可能と考えられる。
【符号の説明】
【００６６】
１…汚染水処理システム、２…原水槽、３…凝集沈降分離装置、４…濾過装置、５…水質管理槽、６…放流槽、７…脱水装置、９…液体濾過フィルターエレメント、１０…処理水導入口、１１…処理水排出口、１２…逆洗排出口、１３…エアー吹込み口、１４…容器、１５…圧力センサー、１６…電磁弁、１７…仕切板、１８…圧力スイッチ、１９…逆止弁、２１…小突起、２２…コイル、２３…取付具、２４…芯金、２５…ナット、Ｇ…間隙
【技術分野】
【０００１】
本発明は、稼働中のゴミ焼却設備又はゴミ焼却設備の解体時に発生するダイオキシン類や、鉛、カドニウム、ヒ素などの重金属類等を含む汚染水を高い濾過精度で高効率に処理するための汚染水処理システム及びその処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
稼働中のゴミ焼却設備又は老朽化したゴミ焼却設備の解体時に発生するダイオキシン類や、鉛、カドニウム、ヒ素などの重金属類等を含む汚染水は人体に悪影響を及ぼすため社会問題化している。
【０００３】
特に、平成１２年１月「ダイオキシン類対策特別措置法」の施行に伴い、老朽化したゴミ焼却設備を解体して新設したり、焼却能力を高めるために焼却施設を解体して改装する工事が数多く行われている。ゴミ焼却施設の解体工事では、高圧洗浄による除染作業により高濃度のダイオキシン類を含む汚染水が発生する。このダイオキシン類は水に溶けにくく、焼却灰に付着しており、この焼却灰の粒径は１〜50μｍ程度と小さく、一般的な凝集沈殿のみでは放流基準（10pg-TEQ/l）以下まで濾過処理ができないため、ダイオキシン類等のための特殊な処理方法が幾つか提案されている。
【０００４】
例えば、下記特許文献１では、ダイオキシン類及び重金属を含む汚染物質を含有する排水の処理方法であって、必要に応じて設けられる排水を凝集沈降処理する第１工程、排水を均一な孔径の孔を有するネットからなるダイナミック濾過体により濾過する第２工程、前記第２工程で得られた処理水と光触媒粉末とを紫外線照射下で接触させる第３工程、及び前記第３工程で得られた処理水を中空糸膜又はスパイラル型の限外濾過膜で濾過する第４工程とを有する排水処理方法が提案されている。
【０００５】
また、下記特許文献２では、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って、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ダイオキシン類を含む汚染排水の処理方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１４４８５７号公報
【特許文献２】特開２００３−２２５５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に係る排水処理方法は、第１工程から第４工程までの工程を経なければならず、処理工程が多く処理が煩雑であるとともに、凝集処理設備とダイナミック濾過設備、更には限外濾過設備を必要とするため、装置構成が多く、設備コストが掛かるとともに、広い設置スペースを必要とするなどの問題があった。
【０００８】
また、上記特許文献１，２に係る汚染排水の処理方法の場合は共に、ダイナミック濾過設備においては、濾過効率の低下を防止するために定期的に逆洗浄を必要とするが、逆洗に多量の洗浄水を必要とするとともに、逆洗に時間が掛かり処理効率が向上しないなどの問題もあった。
【０００９】
そこで本発明の主たる課題は、ダイオキシン類及び／又は重金属類を含む汚染水を浄化処理するに当たり、安定的にこれらダイオキシン類等の有害物質を取り除き、放流基準以下の濾水に処理することが可能であるとともに、逆洗のために多くの洗浄水を必要とせずに、短時間で効率的に行い得るなどの利点を有する汚染水処理システムを提供することにある。
【００１０】
第２の課題は、特定の汚染水濾過工程を採用することによってダイオキシン類等汚染水処理の大幅な効率化を実現し得る処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、ダイオキシン類及び／又は重金属類を含む汚染水が貯留される原水タンクと、この汚染水を濾過する濾過装置とを含む汚染水処理システムにおいて、
前記濾過装置は、コイル状に巻回された筒状体又は多数の輪状片が重ね合わされた筒状体を構成するコイル又は輪状片の隣接輪相互間に間隙が形成され、この間隙部に濾過助剤を付着させてなる１又は複数の液体濾過フィルターエレメントを備え、処理水の導入口、排出口及び導入口と排出口との間を仕切る仕切板を有する容器の中に、前記液体濾過フィルターエレメントの一端を前記仕切板に固定させて複数格納するとともに、逆洗用エア又は逆洗水を供給して逆洗可能としたことを特徴とするダイオキシン類等の汚染水処理システムが提供される。
【００１２】
上記請求項１記載の、汚染水処理システムの濾過装置は、コイル状に巻回された筒状体又は多数の輪状片が重ね合わされた筒状体を構成するコイル又は輪状片の隣接輪相互間に間隙が形成され、この間隙部に濾過助剤を付着させてなる１又は複数の液体濾過フィルターエレメントを備え、処理水の導入口、排出口及び導入口と排出口との間を仕切る仕切板を有する容器の中に、前記液体濾過フィルターエレメントの一端を前記仕切板に固定させて複数格納するとともに、逆洗用エア又は逆洗水を供給して逆洗可能としたものである。
【００１３】
なお、前記濾過装置自体は公知のものであり、本出願人の１人が先の特開２００６−２７２２５１号公報において提案したものである。この濾過装置の濾過性能は非常に高く、ダイオキシン類を安定的に放流基準（10pg-TEQ/l）以下の濾水を得ることができるようになる。また、逆洗用としてエアを用いる場合は洗浄水は不要であるとともに、逆洗水を用いる場合であっても少量の水で済むようになる。
【００１４】
請求項２に係る本発明として、前記原水タンクと濾過装置との間に、ダイオキシン類及び／又は重金属類を含む汚染水を凝集沈降させる凝集沈降分離装置を配置してある請求項１記載のダイオキシン類等の汚染水処理システムが提供される。
【００１５】
上記請求項２記載の発明は、濾過処理の前段に、汚染水を凝集沈降させる凝集沈降分離装置を配置するものである。この場合は、凝集沈降分離装置を用いない場合と比べて、ダイオキシン類の濃度を更に１／１０以下とすることが可能である。
【００１６】
請求項３に係る本発明として、濾過助剤タンクを備え、前記濾過装置へ濾過助剤を供給する供給路及び濾過装置から濾過助剤を返送する返送路を形成し、前記濾過助剤を繰り返し使用可能としてある請求項１，２いずれかに記載のダイオキシン類等の汚染水処理システムが提供される。
【００１７】
上記請求項３記載の発明として、従来の濾過装置では、濾過助剤は１回の使用で廃棄処理されていたが、本発明では、濾過助剤タンクを備え、前記濾過装置へ濾過助剤を供給する供給路及び濾過装置から濾過助剤を返送する返送路を形成し、前記濾過助剤を繰り返し使用可能としたものである。これにより、濾過助剤のコスト低減を図り得るようになる。
【００１８】
請求項４に係る本発明として、請求項１〜３いずれかに記載のダイオキシン類等の汚染水処理システムにおける濾過装置の処理手順は、前記濾過助剤の付着工程、汚染水を供給して濾過を行う濾過工程、濾過助剤を脱着する逆洗工程のサイクル工程とするとともに、前記濾過工程時間を３〜４０分に設定することを特徴とするダイオキシン類等の汚染水処理システムにおける処理方法が提供される。
【００１９】
上記請求項４記載の発明の、汚染水処理システムにおける濾過装置の処理手順は、前記濾過助剤の付着工程、汚染水を供給して濾過を行う濾過工程、濾過助剤を脱着する逆洗工程のサイクル工程とするとともに、前記濾過工程時間を３〜４０分に設定するものである。前記濾過工程時間は好ましくは５〜２０分に設定するのがより望ましい。
【００２０】
後述の実験例で示すように、時間当たりの処理量は濾過工程時間を長くした連続運転とするよりは、むしろ濾過工程時間を比較的に短い所定時間に設定して、濾過助剤の付着工程、汚染水の濾過工程、濾過助剤を脱着する逆洗工程のサイクル工程とした方が単位時間当たりの処理量が大幅に向上するとの知見に基づくものである。
【００２１】
請求項５に係る本発明として、前記濾過助剤の繰り返し使用回数を６〜８回に設定してある請求項４記載のダイオキシン類等の汚染水処理システムにおける処理方法が提供される。
【００２２】
上記請求項５記載の発明は、前記濾過助剤の繰り返し使用回数を６〜８回に設定したものである。後述の実験例に示されるように、８回の使用程度までは十分な処理量を確保できるとの知見に基づくものである。
【発明の効果】
【００２３】
以上詳説のとおり本発明によれば、ダイオキシン類及び／又は重金属類を含む汚染水を浄化処理するに当たり、安定的にこれらダイオキシン類等の有害物質を取り除き、放流基準以下の濾水に処理することが可能であるとともに、逆洗のために多くの洗浄水を必要とせずに、短時間で効率的に行い得るなどの利点を有する。
【００２４】
また、特定の汚染水濾過工程の採用によって汚染水処理の大幅な効率化を実現し得るようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る汚染水処理システム１Ａの処理フローを示すブロック図である。
【図２】汚染水処理システム１Ａで使用する濾過装置４の一部破断正面図である。
【図３】濾過装置４の構成図である。
【図４】液体濾過フィルターエレメント９の縦断面図である。
【図５】液体濾過フィルターエレメント９における処理手順図である。
【図６】汚染水処理システム１Ａのシステムの構成形態例及びプリコート工程を示す図である。
【図７】汚染水処理システム１Ａのシステムの構成形態例における濾過工程を示す図である。
【図８】汚染水処理システム１Ａのシステムの構成形態例における濾過助剤の脱着工程を示す図である。
【図９】本発明の他例に係る汚染水処理システム１Ｂの処理フローを示すブロック図である。
【図１０】実施例２における「(1)ろ過時間と累積処理量の関係」を示すグラフである。
【図１１】実施例２における「(2)ろ過時間と１時間当り処理量の関係」を示すグラフである。
【図１２】実施例２における「(3)フィルター本数とSSの関係」を示すグラフである。
【図１３】実施例２における「(4)ろ過時間と処理水SSの関係」を示すグラフである。
【図１４】実施例２における「(5)ケイ藻土の再利用回数」を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
【００２７】
図１は本発明に係る汚染水処理システム１Ａの処理フローを示すブロック図であり、図２は汚染水処理システム１Ａで使用する濾過装置４の一部破断正面図、図３はその構成図、図４は液体濾過フィルターエレメント９の縦断面図、図５は液体濾過フィルターエレメント９における処理手順図である。
【００２８】
本汚染水処理システム１Ａは、図１、図２に示されるように、ダイオキシン類等を含む汚染水が貯留される原水槽２と、この汚染水を凝集沈殿させる凝集沈降分離装置３と、凝集沈降後の汚染水を濾過する濾過装置４とを含む汚染水処理システムにおいて、前記濾過装置４は、コイル状に巻回された筒状体又は多数の輪状片が重ね合わされた筒状体を構成するコイル２２又は輪状片の隣接輪相互間に間隙Ｇが形成され、この間隙部Ｇに濾過助剤を付着させてなる１又は複数の液体濾過フィルターエレメント９，９…を備え、処理水の導入口１０、排出口１１及び導入口１０と排出口１１との間を仕切る仕切板１７を有する容器１４の中に、前記液体濾過フィルターエレメント９，９…の一端を前記仕切板１７に固定させて複数格納するとともに、逆洗用エア又は逆洗水を供給して逆洗可能としたものである。
【００２９】
なお、「ダイオキシン類」とは、ポリ塩化ジベンゾーパラーダイオキシン類(PCDD)やポリ塩化ジベンゾフラン類(PCDF)、コプラナー(PCB)等を合わせた総称である。また、稼働中のゴミ焼却施設の洗浄や、焼却施設の解体時に高圧洗浄による除染作業により発生した汚染水が場合は、一般的にダイオキシン類の他、カドニウム、鉛、ヒ素などの重金属類も含まれていることが多い。これらダイオキシン類、カドニウム、鉛、ヒ素などの重金属類を含む汚染水を「ダイオキシン類等汚染水」という。
【００３０】
以下、更に具体的に詳述する。
【００３１】
稼働中のゴミ焼却施設の洗浄や、焼却施設の解体時に高圧洗浄による除染作業により発生したダイオキシン類等汚染水は、まず原水槽２に貯留される。この汚染水のダイオキシン類濃度は、図示例では約400（pg-TEQ/l）である。一般の焼却炉の解体工事では、ダイオキシン類濃度は、焼却対象物の種類によって大きく異なるが、概ね300〜10000（pg-TEQ/l）の範囲でばらつく。
【００３２】
前記原水槽２に貯留されたダイオキシン類等汚染水は、所定量ずつ凝集沈降分離装置３に送られる。この凝集沈降分離装置３では、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）などの無機凝集剤が添加されるとともに、超微粒子の消石灰などの中和処理剤が投入される。凝集沈降分離装置３では、無機凝集剤によって浮遊ＳＳが凝集し沈降分離される。凝集によって沈降したフロックは、脱水装置７に送られ、ここで脱水処理され、得られたケーキが廃棄処理される。なお、前記脱水装置７としては、フィルタープレス、ロールプレス、ドラムプレス、ベルトフィルターなどの各種脱水装置を使用することができる。
【００３３】
前記凝集沈降処理によってダイオキシン類等汚染水は、概ねＳＳ濃度が５０mg/l以下に低減されており、次に濾過装置４に送られる。
【００３４】
前記濾過装置４として、本発明では特に、コイル状に巻回された筒状体又は多数の輪状片が重ね合わされた筒状体を構成するコイル２２又は輪状片の隣接輪相互間に間隙Ｇが形成され、この間隙部Ｇに濾過助剤が付着架橋してなる１又は複数の液体濾過フィルターエレメント９、９…を備え、処理水の導入口１０、排出口１１及び導入口１０と排出口１１との間を仕切る仕切板１７を有する容器１４の中に、前記液体濾過フィルターエレメント９，９…の一端を前記仕切板１７に固定させて複数格納するとともに、逆洗用エア又は逆洗水を供給して逆洗可能としてある濾過装置を用いるものである。
【００３５】
この濾過装置４自体は、特開2006-272251号公報にて提案されたものであり、詳細な説明は同公報に譲るとして、その概略を以下に説明する。
【００３６】
前記濾過装置４は、図２及び図３に示されるように、処理水の導入口１０、処理水の排出口１１、逆洗排出口１２及びエアー吹込み口１３を備えた容器１４中に複数の液体濾過フィルターエレメント９，９…の一端が仕切板１７に固定された状態で格納されたもので、前記容器１４の導入口１０側に設けられた圧力センサー１５と、排出口１１、逆洗排出口１２及びエアー吹込み口１３に夫々取り付けられ、圧力スイッチ１８に連動して開閉する電磁弁１６，１６…とを備えるものである。
【００３７】
前記液体濾過フィルターエレメント９について簡単に説明すると、図４に示すように、小突起２１を有する線材同士が密着するように巻回し、このコイル２２の両端に取付具２３を備え、中心にコイルの全長よりもやや長い芯金２４を入れて両端をナット２５，２５で固定することによって、隣接輪相互間に小突起２１による微少な間隙Ｇを生じるのでこれを濾液通路とし、このフィルターエレメント９の周囲に濾過助剤を付着させて濾過しようとする液体を通過させるように構成されている。濾液は、導入口１０から流入すると、フィルターエレメント９の外側から濾過助剤の層を通り、フィルターエレメント９の間隙部Ｇからフィルターエレメント９の内側に入り、フィルターエレメント９と芯金２４の間を通り、フィルターエレメント９の取付具２３の開口部から容器１４中の仕切板１７の上部にある排出口１１側に流出する。容器１４の内側は仕切板１７によって仕切られているので、処理水と処理済み水は完全に分離される。また、前記コイル２２に代えて、多数の輪状片が重ね合わされた筒状体からなるフィルターエレメントとすることも可能である。このエレメントは、前記コイルに代えて多数の輪状片が重ね合わされた筒状体としたものであって、その他の構成はコイルのものとほぼ同様である。
【００３８】
前記濾過助剤としては、ケイ藻土及び添加物として、パルプ、活性炭、花崗岩、セラミック、各種樹脂、ガラス、金属、金属酸化物類等の微粒物や粉状物が濾過する液体乃至濾過する目的に応じて用いられる。前記濾過助剤としては、ケイ藻土以外に、炭素系、セルロース系、パーライト系等の平均粒径が８〜２４μｍの多孔質粒子を使用することも可能である。
【００３９】
前記濾過助剤をコイル２２の外面に付着させるには、別途設けた濾過助剤タンクから導入口１０を通じて容器１４内に供給することにより、微小間隙Ｇ部に最初は相対的に大径のケイ藻土微粒子が保持され、次いで保持された大径のケイ藻土微粒子間に徐々に小径のケイ藻土微粒子が保持されていく。その結果、微小間隙Ｇには、極めて微細な間隙（例えば、0.5〜数μｍオーダー）を有する多孔質の濾過助剤微粒子群が保持されることとなる。この場合、濾過助剤タンクから前記濾過装置４へ濾過助剤を供給する供給路及び濾過装置４から濾過助剤を返送する返送路を形成し、前記濾過助剤を繰り返し使用可能とするのが望ましい。繰り返し使用回数は、後述する実施例２により、６〜８回とするのが望ましい。
【００４０】
前記濾過装置４では、図５に示されるように、(A)逆洗浄によるフィルター再生状態から、(B)前記濾過助剤の付着工程(以下、この工程をプリコートともいう。)、(C)汚染水を供給して濾過を行う濾過工程、(D)濾過助剤を脱着する逆洗工程のサイクル工程となる。前記(B)付着工程では、ケイ藻土を供給してコイル２２の外面に付着させ、前記(C)濾過工程では、導入口１０から処理水を送り濾過を行い、(D)濾過助剤の脱着工程では、エアー吹込み口１３からエアーを供給してコイル外面に付着している濾過助剤を脱着する。
【００４１】
さらに前記濾過処理及び逆洗処理の動作について説明すると、前記濾過装置４が濾過処理中においては、圧力センサー１５が感知する圧力は、圧力スイッチ１８の設定圧よりも低レベルにあり、逆洗排出口１２及びエアー吹込み口１３の各電磁弁１６，１６は閉じており、処理水排出口１１の電磁弁１６は開いている。導入口１０には逆止弁１９が取り付けられていて、処理水が流入するときのみ逆止弁１９が開くので、容器１４の内部から凝集沈降分離装置３側に処理水が逆流することはない。濾過処理が進行してフィルターエレメント９が目詰まり状態になり、圧力センサー１５の検出値が導入口１０側の圧力が圧力スイッチ１８の設定圧に達すると、圧力スイッチ１８の電気信号によって排出口１１の電磁弁１６が閉じて逆洗排出口１２及びエアー吹き込み口１３の各電磁弁１６，１６のソレノイドを動かして弁を開くとともに逆洗が開始される。
【００４２】
即ち、エアー吹き込み口１３から吹き込まれた高圧エアーがフィルターエレメント９の上方からフィルターエレメント９の内部に導かれ、フィルターエレメント９を内側から僅かに拡張させるので、フィルターエレメント９の筒状体を構成するコイル又は輪状片の隣接輪相互間の間隙が２〜１０ミクロン程度広がり、間隙部に付着していた濾過助剤がエアーの勢いによって紛状になって除去される。エアーが混在した逆洗排水は逆洗排出口１２から容器１４の外部に排出される。一定時間逆洗が行われた後、タイムスイッチにより各電磁弁１６が元の状態に復帰して逆洗が終了し、再び濾過処理が開始される。このように圧力センサー１５が導入口１０側の圧力を感知し、圧力スイッチ１８によって各電磁弁１６が開閉して自動的に逆洗が行われるので連続運転が可能となる。なお、検知圧力は排出口側の圧力を測定するようにしてもよい。
【００４３】
前記逆洗のタイミングを圧力センサー１５に連動して行うのに代えて、濾過装置４による濾過処理時間を測定するタイマーに連動するように設定してもよい。この場合は、濾過工程時間を後述する実施例２に示すように、３〜４０分、好ましくは５〜２０分に設定するのが望ましい。
【００４４】
前記濾過処理によってダイオキシン類等が取り除かれた濾過水は、次に水質管理槽５に移送され、ここで有害物質の混入量が各種基準内にあるかどうかを検査した後、放流槽６に移され、最終的に放流処理か再利用される。
〔汚染水処理システム１Ａのシステム構成形態例〕
次に、前記汚染水処理システム１Ａのシステム構成例を図６〜図８に示す。図６は、プリコート工程時における状態を示し、図７は濾過工程時における状態を示し、図８は濾過助剤の脱着工程時の状態を示してある。
【００４５】
本システムの構成は、濾過助剤補給タンク３０、一次プリコートタンク３１，二次プリコートタンク３２と、凝集沈降分離装置３からのダイオキシン類等汚染水槽３３（シックナー処理水槽）とを備えるとともに、濾過装置４を備え、更に濾過装置４に逆洗用エアを供給するコンプレッサー３６と、濾過装置４による濾水処理水槽３４と、濾過助剤の廃棄用タンク３５とを備え、これら各タンク、装置間が管路によって結ばれている。
【００４６】
先ず、前記濾過助剤補給タンク３０は、ケイ藻土などを主剤とする濾過助剤が投入されるタンクであり、前記一次プリコートタンク３１は、前記濾過助剤補給タンク３０から濾過助剤が輸送され、処理開始時又は濾過助剤の廃棄後に使用する新たな濾過助剤を調整し、フィルターエレメント９に供給する際に使用され、前記二次プリコートタンク３２は、濾過助剤を繰り返し使用する際に、濾過装置４Ａ、４Ｂとの間で、濾過助剤の供給と返送とを行うためのものである。
【００４７】
図６に示されるプリコート工程時には、前記一次プリコートタンク３１に貯留されている濾過助剤が、太線で示された管路を通り、導入口１０側から濾過装置４Ａ、４Ｂに供給され、濾過助剤がフィルターエレメント９のコイル２２の外面に付着される。液体分については、一次プリコートタンク３１まで返送される。
【００４８】
次いで、濾過工程では、図７に示されるように、ダイオキシン類等汚染水水槽３３に貯留されている処理水が、太線で示された管路を通り、導入口１０側から濾過装置４に供給され、処理水の濾過が行われる。濾過後の処理水は、流量計にて流量が管理されるとともに、処理水槽３４に投入される。
【００４９】
図８に示される濾過助剤の脱着工程では、コンプレッサー３６から太線で示された管路を通り、エア吹込み口１３から濾過装置４に逆洗用エアが送られ、付着していた濾過助剤の脱着が行われる。脱着された濾過助剤は、導入口１０を通り、二次プリコートタンク３２に送られる。脱着後に、再び濾過助剤をフィルターエレメント９に付着させるには、二次プリコートタンク３２から濾過装置４まで供給される。濾過助剤を複数回、例えば６〜８回繰り返し使用したならば、コンプレッサー３６から送られたエアによって脱着が行われ、逆洗排出口１２を通り、エア吹込み口１３から濾過装置４に逆洗用エアが送られ、濾過助剤が廃棄用タンク３５に送られる。
【００５０】
〔その他の形態例〕
(1)前記凝集沈降分離装置３において、重金属類を不溶化するための薬剤、例えば商品名「デナイト」（太平洋セメント株式会社）を添加することも可能である。
(2)上記形態例では、原水槽２と濾過装置４との間に凝集沈降分離装置３を配置したが、図９に示されるように、前記凝集沈降分離装置３を省略し、ダイオキシン類等汚染水を濾過装置４に直接導入するようにした汚染水処理システム１Ｂとすることも可能である。
(3)上記汚染水処理システム１Ａは、稼働中のゴミ焼却施設の洗浄や、焼却施設の解体時に高圧洗浄による除染作業により発生したダイオキシン類等汚染水を処理対象としたが、ダイオキシン類等又は重金属類によって汚染された土壌（汚染水）を処理対象とすることも可能である。
【実施例１】
【００５１】
ゴミ焼却施設の解体時に発生したダイオキシン類等汚染水を図１に示す汚染水処理システム１Ａによって濾過処理し、その濾過効果について検証を行った（実施例１）。また、図９に示される凝集沈降分離装置３を省略した汚染水処理システム１Ｂの場合についても同様の検証を行った（実施例２）。対象とするダイオキシン類等汚染水のダイオキシン類濃度は、原水時で４３０（pg-TEQ/l）である。なお、汚染水はダイオキシン類以外にカドニウム、鉛、ヒ素等の重金属類が含まれているが計測は省略した。
【００５２】
結果は、下表１のとおりである。
【表１】
以上の結果より、本発明に係るダイオキシン類等の濾過処理によれば、実施例１のように、一次処理として凝集沈殿処理を行った後、濾過処理を行った場合には、ダイオキシン類の濃度を0.21pg-TEQ/lに濾過でき、実施例２のように、凝集沈殿処理を省略した場合でも、ダイオキシン類の濃度を4.4pg-TEQ/lに濾過することができた。これらの結果は、共に放流基準：10(pg-TEQ/l)を満足するものであった。
【実施例２】
【００５３】
本発明に係る汚染水処理システム１において、より効率的な処理を実現するために各種の実験を行った。
【００５４】
１．SSとフィルター能力の関係
(1)ろ過時間と累積処理量の関係
投入水のSSを300、200、100、50、25mg/l毎にろ過時間と累積処理量を求めた。結果は、図１０に示すとおりである。
【００５５】
SSが高くなるほど、累積処理量が減少している。また、ある一定時間経過すると、勾配が緩やかとなり累積処理量の増加度合が鈍る傾向を示す（SS：25mg/lは15分経過時、SS:50mg/lは12分経過時、SS:100mg/lは9分経過時、SS:200mg/lは6分経過時、SS:300mg/lは3分経過時）。これは、ある一定の目詰まりを超えれば、目詰まりが急激に進み、SSが高い程、一定の目詰まり状態に早く到達するからと思われる。
【００５６】
(2)ろ過時間と１時間当り処理量の関係
上記(1)より、ある一定時間経過後、処理量の急激な低下が見られる。目詰まりの進行したケイ藻土（濾過助剤）を継続して使用するより、新たな珪藻土でろ過した方が、時間当たりの処理量は増えるのではないかとの視点に立ち、このことを確認するために図１０の結果を以下のように整理し直した。
【００５７】
１時間当り処理量＝累積処理量×60/(ろ過時間+7) ここで、数字の「７」は、目詰まりしたケイ藻土を除き、新たなケイ藻土をプリコートするまでの時間である。
【００５８】
たとえば、ろ過時間が15分で処理量が724(l)の場合、1時間当り処理量は、724×60/(15+7)で1975(l)となる。このようにして、整理したものが、図１１である。図を見れば、最大値となる濾過時間は、SS:25mg/lで15分、SS:50mg/l及び100mg/lで12分、SS:200及び300mg/lで9分である。長時間、連続的にろ過するよりも、短時間でケイ藻土をリセットし直したほうが、時間当りの処理量は増加することが確認された。
【００５９】
以上より、濾過時間を、３〜４０分、好ましくは５〜２０分に設定し、濾過助剤の付着架橋工程、汚染水を供給して濾過を行う濾過工程、濾過助剤を脱着する逆洗工程を繰り返し行うことが、単に連続的に処理するよりは遙かに効率が良いことが知見された。
【００６０】
(3)フィルター本数とSSの関係
上記(2)より、濾過時間を15分とした場合の各SSの1時間当り処理量は、SS:25mg/lで1975(l)/hr、SS:50mg/lで1412(l)/hr 、SS:100mg/lで1239(l)/hr 、SS:200mg/lで896(l)/hr 、SS:300mg/lで687(l)/hr である。
【００６１】
これらを基に、SS:30ｍ3/hr処理するのに必要なフィルター本数を求めた。SS:25 mg/lで365本、SS:50mg/lで510本、SS:100mg/lで581本、SS:200mg/lで804本、SS:300mg/lで1048本である。この関係を図１２に示した。これらの５点から、（フィルター本数）＝2.3354×（SS）+346.3の近似式が得られた。
【００６２】
(4)ろ過時間と処理水SSの関係
投入水のSS毎に処理水のSSをまとめたのが図１３である。SS:300mg/l以外は、濾過直後、SS:1.0〜1.6mg/l程度であるが、時間とともに下がり、５分後には、SS:1.0mg/l以下となる。10分以降、SS:0.6mg/l以下を維持する。SS:300mg/lにおいては、直後から、SS:0.5mg/l以下を維持できる。これは、投入水のSS分が、初期の段階で目詰まりを起こし、ろ過精度を上げているものと考える。
【００６３】
(5)ケイ藻土の再利用回数
ケイ藻土の再利用の可能性を検討するために、15分間濾過した後に、逆洗し集め、再度このケイ藻土を再利用し、濾過を行ってみた。（逆洗時のSS分も全て回収し、プリコートした。）投入水のSSは、100mg/l、25mg/lとした。結果は、図１４に示すとおりである。
【００６４】
SS:25mg/lにおいては、2回目は、2100(l)/hrから1500(l)/hrに下がるが、その後、回数を増やしても、1600(l)/hr前後を維持する。SS:100mg/lにおいては、8回目までは、1回目と同程度を維持するが、9回目以降、徐々に低下する。
【００６５】
以上より、SS:100mg/l以下の投入水においては、６〜８回程度の再利用が可能と考えられる。
【符号の説明】
【００６６】
１…汚染水処理システム、２…原水槽、３…凝集沈降分離装置、４…濾過装置、５…水質管理槽、６…放流槽、７…脱水装置、９…液体濾過フィルターエレメント、１０…処理水導入口、１１…処理水排出口、１２…逆洗排出口、１３…エアー吹込み口、１４…容器、１５…圧力センサー、１６…電磁弁、１７…仕切板、１８…圧力スイッチ、１９…逆止弁、２１…小突起、２２…コイル、２３…取付具、２４…芯金、２５…ナット、Ｇ…間隙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイオキシン類及び／又は重金属類を含む汚染水が貯留される原水タンクと、この汚染水を濾過する濾過装置とを含む汚染水処理システムにおいて、
前記濾過装置は、コイル状に巻回された筒状体又は多数の輪状片が重ね合わされた筒状体を構成するコイル又は輪状片の隣接輪相互間に間隙が形成され、この間隙部に濾過助剤を付着させてなる１又は複数の液体濾過フィルターエレメントを備え、処理水の導入口、排出口及び導入口と排出口との間を仕切る仕切板を有する容器の中に、前記液体濾過フィルターエレメントの一端を前記仕切板に固定させて複数格納するとともに、逆洗用エア又は逆洗水を供給して逆洗可能としたことを特徴とするダイオキシン類等の汚染水処理システム。
【請求項２】
前記原水タンクと濾過装置との間に、ダイオキシン類及び／又は重金属類を含む汚染水を凝集沈降させる凝集沈降分離装置を配置してある請求項１記載のダイオキシン類等の汚染水処理システム。
【請求項３】
濾過助剤タンクを備え、前記濾過装置へ濾過助剤を供給する供給路及び濾過装置から濾過助剤を返送する返送路を形成し、前記濾過助剤を繰り返し使用可能としてある請求項１，２いずれかに記載のダイオキシン類等の汚染水処理システム。
【請求項４】
請求項１〜３いずれかに記載のダイオキシン類等の汚染水処理システムにおける濾過装置の処理手順は、前記濾過助剤の付着工程、汚染水を供給して濾過を行う濾過工程、濾過助剤を脱着する逆洗工程のサイクル工程とするとともに、前記濾過工程時間を３〜４０分に設定することを特徴とするダイオキシン類等の汚染水処理システムにおける処理方法。
【請求項５】
前記濾過助剤の繰り返し使用回数を６〜８回に設定してある請求項４記載のダイオキシン類等の汚染水処理システムにおける処理方法。
【請求項１】
ダイオキシン類及び／又は重金属類を含む汚染水が貯留される原水タンクと、この汚染水を濾過する濾過装置とを含む汚染水処理システムにおいて、
前記濾過装置は、コイル状に巻回された筒状体又は多数の輪状片が重ね合わされた筒状体を構成するコイル又は輪状片の隣接輪相互間に間隙が形成され、この間隙部に濾過助剤を付着させてなる１又は複数の液体濾過フィルターエレメントを備え、処理水の導入口、排出口及び導入口と排出口との間を仕切る仕切板を有する容器の中に、前記液体濾過フィルターエレメントの一端を前記仕切板に固定させて複数格納するとともに、逆洗用エア又は逆洗水を供給して逆洗可能としたことを特徴とするダイオキシン類等の汚染水処理システム。
【請求項２】
前記原水タンクと濾過装置との間に、ダイオキシン類及び／又は重金属類を含む汚染水を凝集沈降させる凝集沈降分離装置を配置してある請求項１記載のダイオキシン類等の汚染水処理システム。
【請求項３】
濾過助剤タンクを備え、前記濾過装置へ濾過助剤を供給する供給路及び濾過装置から濾過助剤を返送する返送路を形成し、前記濾過助剤を繰り返し使用可能としてある請求項１，２いずれかに記載のダイオキシン類等の汚染水処理システム。
【請求項４】
請求項１〜３いずれかに記載のダイオキシン類等の汚染水処理システムにおける濾過装置の処理手順は、前記濾過助剤の付着工程、汚染水を供給して濾過を行う濾過工程、濾過助剤を脱着する逆洗工程のサイクル工程とするとともに、前記濾過工程時間を３〜４０分に設定することを特徴とするダイオキシン類等の汚染水処理システムにおける処理方法。
【請求項５】
前記濾過助剤の繰り返し使用回数を６〜８回に設定してある請求項４記載のダイオキシン類等の汚染水処理システムにおける処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−１８９２６９（Ｐ２０１１−１８９２６９Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５７１７２（Ｐ２０１０−５７１７２）
【出願日】平成２２年３月１５日（２０１０．３．１５）
【出願人】（０００１６６４３２）戸田建設株式会社 (328)
【出願人】（５９６００２５４９）株式会社モノベエンジニアリング (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１５日（２０１０．３．１５）
【出願人】（０００１６６４３２）戸田建設株式会社 (328)
【出願人】（５９６００２５４９）株式会社モノベエンジニアリング (7)
【Ｆターム（参考）】
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