説明

廃液処理システム

【課題】有機廃液の濃度にかかわらず、当該有機廃液を廃液処理して得られた処理水を、規制をクリアして河川等に排水することが可能な廃液処理システムを提供する。
【解決手段】この廃液処理システムは、有機廃液を固形分とそれ以外の液分とに分ける固液分離装置22と、この固液分離装置22で分けられた液分に対して、微生物による生物処理を施す前曝気槽4と、この前曝気槽4で生物処理が施された液分の中の固形分を沈殿させることで、上澄み液を分離する沈殿槽5と、沈殿槽5で分離した上澄み液に対して、微生物による生物処理を施す曝気槽6および膜分離槽7を備えている。そして、膜分離槽7に、マイクロメーター(μm)オーダの微細な孔を有するMF膜を設け、曝気槽6および膜分離槽7で生物処理が施された上澄み液を、MF膜を通過させて取り出し、処理水として排水することを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機廃液に対して微生物を用いた廃液処理を行い、その処理水を河川等に排水する廃液処理システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来から微生物を用いた水処理システムが知られている(特許文献1参照)。
【0003】
ところで、従来、焼酎の製造過程で発生する焼酎廃液等の高濃度有機廃液の処分方法として、該有機廃液をそのまま海洋投棄する方法があった。しかし、近年の環境保護の観点から、有機廃液の海洋投棄が規制されるようになった。
【特許文献1】特開2001−327844号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記高濃度有機廃液に対する廃液処理を安定して行い、その処理水を、規制をクリアして河川等に排水したいという要望があった。
【0005】
この発明は、上記のような要望に応えるためになされたものであり、有機廃液の濃度にかかわらず、当該有機廃液を廃液処理して得られた処理水を、規制をクリアして河川等に排水することが可能な廃液処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項1の発明は、有機廃液を固形分とそれ以外の液分とに分ける前処理装置と、この前処理装置で分けられた液分に対して、微生物による生物処理を施す第1の曝気槽と、この第1の曝気槽で生物処理が施された液分の中の固形分を沈殿させることで、上澄み液を分離する沈殿槽とを備えた廃液処理システムであって、前記沈殿槽で分離した上澄み液に対して、微生物による生物処理を施す第2の曝気槽をさらに備え、前記第2の曝気槽に、マイクロメーター(μm)オーダの微細な孔を有する膜部材を設け、前記第2の曝気槽で生物処理が施された上澄み液を、前記膜部材を通過させて取り出し、処理水として排水することを特徴とするものである。
【0007】
請求項2の発明は、請求項1に記載の廃液処理システムにおいて、前記前処理装置と前記第1の曝気槽との間に、前記第1の曝気槽への液分の供給量を調整可能な流量調整槽を設け、前記第2の曝気槽から前記流量調整槽に上澄み液の一部を返送することを特徴とするものである。
【0008】
請求項3の発明は、請求項1または2に記載の廃液処理システムにおいて、前記第1の曝気槽に、マイクロメーター(μm)オーダの微細な気泡を発生する気泡発生装置を設けたことを特徴とするものである。
【0009】
請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の廃液処理システムにおいて、前記有機廃液は、焼酎の製造過程で発生する焼酎廃液であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0010】
請求項1の発明によれば、膜部材の孔が微生物よりも小さいマイクロメーター(μm)オーダであることから、生物処理を施した上澄み液とともに微生物が槽外に流出するのを膜部材により防ぐことができる。これにより、第2の曝気槽内の微生物濃度を高濃度状態に維持することができるので、通常の有機廃液のみならず高濃度の有機廃液に対しても安定して廃液処理を行うことができる。その結果、有機廃液の濃度にかかわらず、当該有機廃液を廃液処理して得られた処理水を、規制をクリアして河川等に排水することができる。
【0011】
請求項2の発明によれば、流量調整槽において前処理装置からの液分に上澄み液を混ぜることができるので、第1の曝気槽に供給される液分の粘度を低下させることができる。これにより、第1の曝気槽における生物処理の効率を向上させることができる。
【0012】
請求項3の発明によれば、第1の曝気槽の液分に十分な量の空気を容易に供給することができるので、液分の腐敗を防ぐことができる。これは、超微細気泡が液体に溶解しやすいという性質を利用したものである。
【0013】
請求項4の発明によれば、高濃度有機廃液である焼酎廃液に対する廃液処理を安定して行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0015】
図1は、本発明の一実施形態による廃液処理システムの全体構成を示した断面図であり、図2は、図1に示した廃液処理システムの処理手順を概略的に示したフローチャートである。まず、図1を参照して、本発明の一実施形態による廃液処理システムの構成について説明する。
【0016】
本実施形態の廃液処理システムは、原水としての高濃度有機廃液(以下、単に有機廃液と呼ぶ)に対して所定の廃液処理を施すことによって、当該有機廃液を、規制をクリアして河川等に排水可能な処理水として取り出すことが可能なように構成されている。
【0017】
この廃液処理システムは、複数の処理槽からなる処理容器1と、この処理容器1に備え付けられた当該廃液処理に必要な複数の関連装置と、処理容器1の処理槽同士や処理槽および関連装置間に設けられた複数の流路とにより構成されている。
【0018】
前記複数の処理槽は、詳細には、原水槽2、流量調整槽3、前曝気槽4、沈殿槽5、曝気槽6、膜分離槽7、汚泥培養槽8および汚泥貯留槽9であり、処理容器1は、それらの処理槽2〜9を上記順序で一列に並設することにより構成されている。なお、前曝気槽4は、本発明の「第1の曝気槽」に相当している。また、曝気槽6および膜分離槽7により、本発明の「第2の曝気槽」が構成されている。
【0019】
また、本実施形態の関連装置は、送風機能を有するブロワ21と、固液分離装置22と、マイクロバブル発生装置23と、水温調節機24と、消泡剤供給機25と、膜濾過機26と、活性剤供給機27と、脱水機28とを含んでいる。なお、固液分離装置22は、本発明の「前処理装置」に相当し、マイクロバブル発生装置23は、本発明の「気泡発生装置」に相当する。
【0020】
また、前記処理槽の沈殿槽5を除く全ての槽内には、それぞれ、散気装置29が設置されている。これらの散気装置29は、ブロワ21から伸びる給気管30に連結されており、空気を吹き出して槽内の液体中を上昇させることで当該液体に上下方向の循環流を発生させるための機能を有している。
【0021】
原水槽2は、外部から供給された有機廃液(原水)を一時的に貯留するためのものである。この原水槽2内の有機廃液の温度は、約80℃となっている。また、原水槽2での有機廃液は、例えば御汁粉程度の粘性を有しており、原水ポンプ51を有する第1流路41を通って固液分離装置22に移動するようになっている。
【0022】
固液分離装置22は、図略のモータにより駆動されるものであり、当該固液分離装置22に上方から注ぎ込まれた有機廃液を、比較的大型の固形分とそれ以外の液分とに篩い分けるように構成されている。この固液分離装置22により篩い分けられた大型の固形分は、例えば堆肥化施設に搬送され、堆肥化されて再利用される。また、固液分離装置22により分離した液分は、第2流路42を通って流量調整槽3に移動するようになっている。
【0023】
流量調整槽3は、前曝気槽4への液分の供給量を調整するためのものであり、これによって本システムにおける廃液処理速度をコントロールしている。また、流量調整槽3は、固液分離装置22からの比較的粘性の高い液分に、後述の膜分離槽7の上澄み液を混ぜることによって、液分の粘度を低下させる機能を有している。この流量調整槽3内の液分は、汚水供給ポンプ52を有する第3流路43を通って前曝気槽4に移動するようになっている。なお、流量調整槽3内の液分の温度は、約40℃となっている。
【0024】
前曝気槽4は、流量調整槽3から移動した液分に対して、好気性の微生物による生物処理を施与可能なように構成されている。この前曝気槽4には、バブル発生部23aを有するマイクロバブル発生装置23が設けられている。そして、マイクロメーター(μm)オーダの超微細気泡(マイクロバブルという)で曝気することにより、液分への酸素の溶解効率を上昇させ、槽内に高濃度の微生物を保持することが可能となっている。前曝気槽4内の液分は、処理容器1の前曝気槽4と沈殿槽5とを隔離する隔離壁11に設けられた図略の連通穴を通って、沈殿槽5に移動するようになっている。
【0025】
沈殿槽5は、前曝気槽4から移動した液分中の上記固液分離装置22で除去されずに残った汚泥等の固形分を沈降させて、液分から上澄み液を分離するために設けられている。また、沈殿槽5の中心部には、センターウェル5aが設置されている。このセンターウェル5aは、連通穴を通って前曝気槽4から移動した液分が、当該センターウェル5aの側面に当たることによって、液分中の固形分の沈降を円滑かつ迅速に行わせるための機能を有している。
【0026】
また、沈殿槽5の曝気槽6側の上部には、越流堰5bが設けられている。沈殿槽5内の上澄み液は、該越流堰5bを乗り越えた後、処理容器1の沈殿槽5と曝気槽6とを隔離する隔離壁12に設けられた横穴12aを通って、曝気槽6に移動するようになっている。また、沈殿槽5の底部に沈殿した汚泥は、汚泥引抜きポンプ53を有する第4流路44を通って後述の脱水機28に移動するようになっている。
【0027】
この沈殿槽5で分離された上澄み液は、本願発明者らが行った実験によれば、原水に対して、SS(浮遊物質)が約81.5%除去され、BOD(生物化学的酸素要求量)が約84.0%除去され、TOC(全有機炭素)が約85.4%除去され、T−N(全窒素)が約62.7%除去され、T−P(全リン)が約60%除去された状態であった。
【0028】
曝気槽6は、沈殿槽5から移動した上澄み液に対して、微生物による生物処理を施すように構成されている。この曝気槽6には、水温調節機24と消泡剤供給機25とが設けられている。水温調節機24は、曝気槽6内の液体温度を約30℃に保つために設けられている。また、消泡剤供給機25は、生物処理の過程で上澄み液の表面に発生する泡を消すための消泡剤を、曝気槽6内の上澄み液に供給するためのものである。曝気槽6内の上澄み液は、処理容器1の曝気槽6と膜分離槽7とを隔離する隔離壁13に設けられた横穴13aを通って、膜分離槽7に移動するようになっている。
【0029】
膜分離槽7は、曝気槽6から移動した上澄み液に対して、微生物による生物処理を施しつつ、処理済の上澄み液を処理水として取り出すように構成されている。ここで、本実施形態では、膜分離槽7に、膜濾過機26が設けられている。この膜濾過機26は、マイクロメーター(μm)オーダの微細な孔を有するMF膜(膜部材)を有しており、排水ポンプ54を有する第5流路45に接続されている。本実施形態のMF膜は、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)製で、孔径が約0.45μm、膜面積が約160mのものを用いている。そして、処理済の上澄み液は、膜濾過機26のMF膜を通過することで処理水となった後、第5流路45を通って外部(河川や海、下水等)に排水されるようになっている。なお、上記処理水にオゾン発生装置による脱色処理を施した後に排水するようにしてもよい。また、膜濾過機26の直下方には、散気装置29が配設されており、これによってMF膜が目詰まりするのを防いでいる。
【0030】
また、膜分離槽7内の上澄み液は、その約30%が返送ポンプ55を有する第6流路46を通って前記流量調整槽3に移動するようになっている。
【0031】
また、膜分離槽7内の上澄み液は、処理容器1の膜分離槽7と汚泥培養槽8とを隔離する隔離壁14に設けられた横穴14aを通って、汚泥培養槽8に移動するようになっている。
【0032】
汚泥培養槽8は、汚泥として液中に存在する微生物を再度活性化させて培養するためのものである。この汚泥培養槽8には、槽内液中に活性剤(微生物調整剤)を供給するための活性剤供給機27が設けられている。このように、微生物調整剤を投入することで、微生物の活性状態を高いレベルで保持することができるので、生物処理を高効率で行うことが可能となる。
【0033】
そして、汚泥培養槽8内の上澄み液は、汚泥移送ポンプ56を有する第7流路47を通って曝気槽6に移動するようになっている。この第7流路47には、汚泥培養の過程で上澄み液の表面に発生する泡を消すための消泡ノズル47aが設けられている。
【0034】
また、膜分離槽7内の上澄み液は、第8流路48を通って汚泥貯留槽9に移送されるようになっている。
【0035】
汚泥貯留槽9は、膜分離槽7から移送された上澄み液を一時的に貯留し、上澄み液中の汚泥を沈殿させるために設けられている。この汚泥貯留槽9内の汚泥は、汚泥引抜きポンプ57を有する第9流路49を通って脱水機28に移動されるようになっている。
【0036】
脱水機28は、当該脱水機28に供給された汚泥を含む液体を、固形分と液分とに分離するために設けられている。そして、脱水機28で分離された固形分は、堆肥化施設に搬送され、堆肥化されて再利用される。また、脱水機28で分離された液分は、第10流路50を通って曝気槽6に移動されるようになっている。
【0037】
次に、図2を参照して、上記廃液処理システムにおける廃液処理の手順について説明する。
【0038】
原水槽2に供給された有機廃液は、第1流路41を通って固液分離装置22に移動し、大型の固形分とそれ以外の液分とに篩い分けられる。固液分離装置22により篩い分けられた大型の固形分は、例えば堆肥化施設に搬送され、堆肥化されて再利用される一方、液分は、第2流路42を通って流量調整槽3に移動する。そして、流量調整槽3内の液分は、膜分離槽7から返送された上澄み液と混ざり合うことでその粘度が低下し、その後、第3流路43を通って前曝気槽4に移動する。
【0039】
前曝気槽4に移動した液分は、マイクロバブル発生装置23で発生した超微細気泡を十分に含んだ状態で微生物による生物処理に供された後、隔離壁11の連通穴を通って沈殿槽5に移動する。そして、沈殿槽5において、液分中の固形分(汚泥)が沈降することで、上澄み液が分離される。この上澄み液が、沈殿槽5上部に設けた越流堰5bを乗り越え、隔離壁12の横穴12aを通って曝気槽6に移動する。また、沈殿槽5内の汚泥は、第4流路44を通って脱水機28に移動する。
【0040】
曝気槽6では、上澄み液に対して微生物による生物処理が施される。また、曝気槽6の上澄み液は、隔離壁13の横穴13aを通って膜分離槽7に流れ込み、該膜分離槽7においても微生物による生物処理が施される。そして、処理済の上澄み液の一部が膜濾過機26のMF膜を通過して処理水となる。この処理水は、第5流路45を通って外部の河川等に排水される。
【0041】
また、膜分離槽7の上澄み液の一部(約30%)が、第6流路46を通って流量調整槽3に返送され、前曝気槽4、沈殿槽5および曝気槽6において上記処理が再度施される。また、膜分離槽7の上澄み液の一部は、隔離壁14の横穴14aを通って汚泥培養槽8に移動する。そして、汚泥培養槽8において活性剤による培養処理が行われた後、第7流路47を通って曝気槽6に移送され、再度微生物による生物処理に供される。
【0042】
また、膜分離槽7の上澄み液の一部は、第8流路48を通って汚泥貯留槽9に移動し、重力沈殿処理に供される。そして、汚泥貯留槽9内の汚泥は、第9流路49を通って脱水機28に移動する。そして、沈殿槽5および汚泥貯留槽9から脱水機28に移された汚泥は、固形分と液分とに分離される。脱水機28で回収された固形分は、例えば堆肥化施設に搬送され、堆肥化されて再利用される一方、液分は、第10流路50を通って曝気槽6に移動され、再度微生物による生物処理が施される。以上のようにして本システムによる一連の廃液処理が行われる。
【0043】
本実施形態では、上記のように、膜濾過機26のMF膜の孔径が微生物よりも小さいマイクロメーター(μm)オーダであることから、生物処理を施した上澄み液とともに微生物が膜分離槽7外に流出するのをMF膜により防ぐことができる。これにより、膜分離槽7内の微生物濃度を高濃度状態に維持することができるので、通常の有機廃液のみならず高濃度の有機廃液に対しても安定して廃液処理を行うことができる。その結果、有機廃液の濃度にかかわらず、当該有機廃液を廃液処理して得られた処理水を、規制をクリアして河川等に排水することができる。
【0044】
また、本実施形態では、上記のように、流量調整槽3において固液分離装置22からの液分に上澄み液を混ぜることができるので、前曝気槽4に供給される液分の粘度を低下させることができる。これにより、前曝気槽4における生物処理の効率を向上させることができる。
【0045】
また、本実施形態では、上記のように、マイクロメーター(μm)オーダの超微細気泡を発生可能なマイクロバブル発生装置23により、前曝気槽4の液分に十分な量の空気を容易に供給することができるので、液分の腐敗を防ぐことができる。これは、超微細気泡が液体に溶解しやすいという性質を利用したものである。
【0046】
また、本実施形態の廃液処理システムでは、高濃度有機廃液の一例である焼酎廃液に対する廃液処理を安定して行うことができる。
【0047】
次に、本実施形態の廃液処理システムを用いた有機廃液の廃液処理実験について説明する。
【0048】
この処理実験では、原水として高濃度有機廃液の一例である麦焼酎廃液および芋焼酎廃液を用いた。麦焼酎廃液は、処理前の段階で、SS(浮遊物質)が約27000(mg/L)、BOD(生物化学的酸素要求量)が約94000(mg/L)、TOC(全有機炭素)が約48000(mg/L)、T−N(全窒素)が約7500(mg/L)、T−P(全リン)が約800(mg/L)であった。また、芋焼酎廃液は、処理前の段階で、SS(浮遊物質)が約33000(mg/L)、BOD(生物化学的酸素要求量)が約46000(mg/L)、TOC(全有機炭素)が約27000(mg/L)、T−N(全窒素)が約1900(mg/L)、T−P(全リン)が約230(mg/L)であった。
【0049】
これらの焼酎廃液に対して本システムによる廃液処理を施した結果、以下の表1に示す処理結果が得られた。
【0050】
【表1】

【0051】
すなわち、麦焼酎廃液に対して、処理水量が10(m/day)で88日間廃液処理を行った結果、流量調整槽3〜前曝気槽4では、HRT(水理学的滞留時間)が3日で、BOD容積負荷が31.3(kg/(m・day))であった。また、曝気槽6〜汚泥貯留槽9では、HRT(水理学的滞留時間)が60日で、BOD容積負荷が0.33(kg/(m・day))であった。
【0052】
また、芋焼酎廃液に対して、処理水量が10(m/day)で15日間廃液処理を行った結果、流量調整槽3〜前曝気槽4では、HRT(水理学的滞留時間)が3日で、BOD容積負荷が17.7(kg/(m・day))であった。また、曝気槽6〜汚泥貯留槽9では、HRT(水理学的滞留時間)が60日で、BOD容積負荷が0.25(kg/(m・day))であった。
【0053】
また、芋焼酎廃液に対して、処理水量が15(m/day)で30日間廃液処理を行った結果、流量調整槽3〜前曝気槽4では、HRT(水理学的滞留時間)が2日で、BOD容積負荷が26.5(kg/(m・day))であった。また、曝気槽6〜汚泥貯留槽9では、HRT(水理学的滞留時間)が40日で、BOD容積負荷が0.38(kg/(m・day))であった。
【0054】
以上の結果から、高濃度有機廃液である焼酎廃液に対する廃液処理が安定して行われたことがわかった。
【0055】
なお、本発明は、焼酎廃液以外の豆腐、おから、あるいは家畜等の糞尿の廃液等、あらゆる有機性の廃液に対して適用可能である。
【0056】
また、上記実施形態では、「前処理装置」として固液分離装置22を用いる例について示したが、これに限らず、原水を固形分とそれ以外の液分に分けることが可能であるならば、デカンタ等の遠心分離機であってもよい。
【0057】
また、上記実施形態では、汚泥培養槽8と汚泥貯留槽9とを個別の処理槽として設ける例について示したが、これに限らず、例えば汚泥培養機能を有する汚泥貯留槽9のみを設けてもよい。
【0058】
また、上記実施形態では、本発明の「第2の曝気槽」として、曝気槽6および膜分離槽7の2槽を備えた廃液処理システムの構成について示したが、これに限らず、本発明の「第2の曝気槽」として、2つ以上の曝気槽と膜分離槽とを備えた廃液処理システムであってもよい。例えば本発明の「第2の曝気槽」として、2つの曝気槽および膜分離槽を備えた廃液処理システムによる有機廃液の廃液処理の実験結果を以下の表2に示す。
【0059】
【表2】

【0060】
この実験結果から、処理開始から95日経過後には、処理水(放流水)のBOD(生物化学的酸素要求量)が基準値の120(mg/L)を大きく下回っており、廃液処理が十分安定して行われていることがわかった。また、この実験における処理水のSSは、表には示していないが、0(mg/L)であり、このことからも廃液処理が十分安定して行われていることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【0061】
【図1】本発明の一実施形態による廃液処理システムの全体構成を示した断面図である。
【図2】図1に示した廃液処理システムの処理手順を概略的に示したフローチャートである。
【符号の説明】
【0062】
3 流量調整槽
4 前曝気槽(第1の曝気槽)
5 沈殿槽
6 曝気槽(第2の曝気槽)
7 膜分離槽(第2の曝気槽)
22 固液分離装置(前処理装置)
23 マイクロバブル発生装置(気泡発生装置)
26 膜濾過機

【特許請求の範囲】
【請求項1】
有機廃液を固形分とそれ以外の液分とに分ける前処理装置と、この前処理装置で分けられた液分に対して、微生物による生物処理を施す第1の曝気槽と、この第1の曝気槽で生物処理が施された液分の中の固形分を沈殿させることで、上澄み液を分離する沈殿槽とを備えた廃液処理システムであって、
前記沈殿槽で分離した上澄み液に対して、微生物による生物処理を施す第2の曝気槽をさらに備え、
前記第2の曝気槽に、マイクロメーター(μm)オーダの微細な孔を有する膜部材を設け、
前記第2の曝気槽で生物処理が施された上澄み液を、前記膜部材を通過させて取り出し、処理水として排水することを特徴とする廃液処理システム。
【請求項2】
前記前処理装置と前記第1の曝気槽との間に、前記第1の曝気槽への液分の供給量を調整可能な流量調整槽を設け、
前記第2の曝気槽から前記流量調整槽に上澄み液の一部を返送することを特徴とする請求項1に記載の廃液処理システム。
【請求項3】
前記第1の曝気槽に、マイクロメーター(μm)オーダの微細な気泡を発生する気泡発生装置を設けたことを特徴とする請求項1または2に記載の廃液処理システム。
【請求項4】
前記有機廃液は、焼酎の製造過程で発生する焼酎廃液であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の廃液処理システム。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2008−200577(P2008−200577A)
【公開日】平成20年9月4日(2008.9.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−37756(P2007−37756)
【出願日】平成19年2月19日(2007.2.19)
【出願人】(591073337)株式会社丸島アクアシステム (58)
【Fターム(参考)】