排水処理システム
【課題】装置の大型化防止やランニングコスト増大防止が可能で、高効率、かつ安定的に排水を処理することが可能な排水処理システムを提供する。
【解決手段】有機化合物を含有する排水中から有機化合物を揮発除去させた一次処理水として排出させ、有機化合物を含有する曝気ガスを排出させる曝気槽１００と、前記一次処理水を接触させることで有機化合物を吸着させて二次処理水として排出し、前記吸着素子２１１、２２１に加熱ガスを供給することで有機化合物を前記吸着素子から脱着させて有機化合物を含有する脱着ガスとして排出する排水処理装置２００と、前記二次処理水を活性汚泥に接触させることで有機化合物を分解除去させて三次処理水として排出する活性汚泥処理装置３００と、前記前記曝気槽および排水処理装置から排出された曝気ガスと脱着ガスの混合排ガスを燃焼させて酸化分解して分解ガスを排出する燃焼装置４００とを備えた排水処理システム。
【解決手段】有機化合物を含有する排水中から有機化合物を揮発除去させた一次処理水として排出させ、有機化合物を含有する曝気ガスを排出させる曝気槽１００と、前記一次処理水を接触させることで有機化合物を吸着させて二次処理水として排出し、前記吸着素子２１１、２２１に加熱ガスを供給することで有機化合物を前記吸着素子から脱着させて有機化合物を含有する脱着ガスとして排出する排水処理装置２００と、前記二次処理水を活性汚泥に接触させることで有機化合物を分解除去させて三次処理水として排出する活性汚泥処理装置３００と、前記前記曝気槽および排水処理装置から排出された曝気ガスと脱着ガスの混合排ガスを燃焼させて酸化分解して分解ガスを排出する燃焼装置４００とを備えた排水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機化合物を含有する排水から有機化合物を除去することで当該排水を正常化する排水処理システムに関し、特に、各種工場や研究施設等から排出される有機化合物を含有する産業排水から有機化合物を効率的に除去することで当該産業排水を清浄化する排水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機化合物を含有する排水を清浄化する排水処理装置として、活性汚泥処理装置が利用されている。活性汚泥処理装置は、主としてバクテリア（細菌類）、原生動物、後生動物等の好気性微生物群を含む活性汚泥を用いて排水を清浄化させる装置であり、例えば、特許文献１等にその詳細が開示されている。
【０００３】
活性汚泥処理装置は、上述した活性汚泥に排水を供給してこれを撹拌および曝気することで当該排水中に含まれる有機化合物を微生物を用いて分解して除去し、活性汚泥を分離することでクリーンな浄水に清浄化して排出する装置である。
【０００４】
上述した活性汚泥処理装置においては、有機化合物の分解に微生物が利用されるため、当該微生物が有機化合物を分解するのに適した条件を連続的に安定して維持することが非常に難しくなる。このような活性汚泥処理装置を備えた排水処理システムとした場合には、安定的に排水の処理能力を維持することが困難になる問題があった。
【０００５】
また、微生物にとって難分解性の有機化合物や微生物にとって毒性の高い有機化合物も高濃度に含む排水を処理する場合、活性汚泥処理装置のみでは排水の清浄化は非常に困難となる。例えば１，４−ジオキサンを含有する排水を処理する場合、一般的な微生物では１，４−ジオキサンを全く分解することができないため、活性汚泥処理以外の処理方法が必要となる。
【０００６】
活性汚泥処理が困難な有機化合物の除去方法として、吸着材を用いた排水処理装置が広く知られている。例えば、吸着材としてカートリッジ式の活性炭を用いた交換式排水処理装置を用いて処理されることが一般的に行なわれており、その場合には、排水に含まれる有機化合物がカートリッジ式の活性炭によって除去され、クリーンな浄水として交換式排水処理装置から排出されることになる。
【０００７】
しかしながら、交換式排水処理装置においては、有機化合物を一定時間吸着し続けることによって吸着材の吸着能力が飽和に達すれば、それ以降吸着が実質的には行なわれず、新品への交換作業、もしくは一旦装置から吸着材を取り外して再生処理を行なう作業が必要になる。したがって、交換式排水処理装置と活性汚泥処理装置を接続させた排水処理システムとした場合には、連続的に当該水を処理することができず、排水処理システム自体をその都度停止させる必要があった。
【０００８】
また、水の清浄化は、空気の清浄化とは異なり、微生物の繁殖が不可避であり、吸着材の寿命は短くなってしまう。したがって、交換式排水処理装置と活性汚泥処理装置とを接続させた排水処理システムとした場合には、上述した吸着材の交換作業や再生処理作業を頻繁に行なう必要が生じ、その労力やランニングコストが増大するといった問題もあった。
【０００９】
また、高濃度に有機化合物を含有する排水を大量に活性汚泥処理装置で処理する場合には、必要となる活性汚泥の量もこれに伴って増大することになり、装置の大型化や設置コストの増加が不可避となる。加えて、活性汚泥処理装置においては、処理すべき排水に含まれる有機化合物の量に応じて活性汚泥の量を常時調節して最適化することが必要になるが、そのためには余剰の活性汚泥を常時回収して装置から排出することが必要であり、この余剰汚泥の廃棄に手間やコストがかかる問題があった。したがって、上記のように活性汚泥の量を増加させた場合には、廃棄すべき余剰汚泥の量も増加してしまい、そのランニングコストも大幅に増加してしまう問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平９−１０７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上述の問題点を解決すべくなされたものであり、活性汚泥処理装置の大型化防止やランニングコストの増大防止が可能で、システムを停止させることなく、生分解性の低い有機化合物を含む排水においても、連続的に排水の清浄化が可能で、高効率、かつ安定的に排水を処理することが可能な排水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】
【００１２】
本発明者らは、上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、遂に本発明を完成するに到った。すなわち、本発明は以下の通りである。
１．有機化合物を含有する排水から有機化合物を除去することで当該排水を清浄化する排水処理システムであって、
有機化合物を含有する排水を曝気処理することで、排水中から有機化合物を揮発除去させた一次処理水として排出させるとともに、有機化合物を含有する曝気ガスを排出させる曝気槽と、
有機化合物を含有する前記一次処理水を接触させることで有機化合物を吸着し、加熱ガスを接触させることで吸着した有機化合物を脱着する吸着素子を含み、前記吸着素子に前記一次処理水を供給することで有機化合物を前記吸着素子に吸着させて二次処理水として排出し、前記吸着素子に加熱ガスを供給することで有機化合物を前記吸着素子から脱着させて有機化合物を含有する脱着ガスとして排出し、前記吸着素子の脱着処理が完了した部分を吸着処理を行なう部分に移行させるとともに前記吸着素子の吸着処理が完了した部分を脱着処理を行なう部分に移行させることで連続的に二次処理水を処理可能な排水処理装置と、
有機化合物を分解する微生物が含まれた活性汚泥を有し、前記二次処理水を当該活性汚泥に接触させることで微生物によって有機化合物を分解させて除去して三次処理水として排出する活性汚泥処理装置と、
前記曝気槽および前記排水処理装置に接続され、前記曝気槽および排水処理装置から排出された有機化合物を含有する曝気ガスと脱着ガスの混合排ガスを燃焼させて酸化分解して分解ガスを排出する燃焼装置とを備えた排水処理システム。
２．前記排水処理装置は、前記吸着素子にガスを吹き付けることで前記吸着素子に付着した余剰の排水を吹き飛ばしてこれを除去排水として排出する上記１に記載の排水処理システム。
３．前記排水処理装置から排出された除去排水が、排水として前記排水処理装置に再度供給されるように構成された上記２に記載の排水処理システム。
４．前記吸着素子が、活性炭、活性炭素繊維およびゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも１の吸着材を含んでいる、上記１から３のいずれかに記載の排水処理システム。
５．前記燃焼装置から排出される分解ガスを熱交換し、前記排水処理装置の加熱ガスを予熱するように構成された上記１から４いずれかに記載の排水処理システム。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、活性汚泥処理装置の大型化防止やランニングコストの増大防止が可能で、システムを停止させることなく連続的に排水の清浄化が可能で、特に難生分解性の有機化合物も高濃度に含有する排水を、高効率、かつ安定的に処理することが可能な排水処理システムとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１における排水処理システムのシステム構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１における排水処理システムにおいて利用可能な他の排水処理装置の例を示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態１における排水処理システムにおいて利用可能なさらに他の排水処理装置の例を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態２における排水処理システムのシステム構成図である。
【図５】本発明の実施の形態３における排水処理システムのシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一または対応する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さないことにする。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における排水処理システムのシステム構成図である。以下においては、この図１を参照して、本実施の形態における排水処理システム１Ａの構成について説明する。
【００１７】
図１に示すように、本実施の形態における排水処理システム１Ａは、曝気槽１００と、排水処理装置２００と、活性汚泥処理装置３００と、燃焼装置４００を主として備えている。
【００１８】
曝気槽１００は、気泡を発生させる曝気装置１１１および排水を所定温度まで加温させる加温装置１１２を含んでいる。曝気槽１００は、配管ラインＬ１から有機化合物を含有する排水を供給することで、排水中の有機化合物が揮発され、配管ラインＬ２から有機化合物が揮発された排水を排出する。配管ラインＬ３、Ｌ４は、ガスを曝気装置１１１へ導入することにより、排水中から有機化合物を揮発除去し、有機化合物を含有する曝気ガスとして排出させるための配管ラインである。
【００１９】
曝気槽１００においては、加温装置１１２を用いて排水を所定温度まで加温させて、曝気させる方が好ましい。加温により、より排水中の有機化合物の揮発量が増大し、排水中から有機化合物を除去できるからである。曝気槽１００における排水の加温方法は特に限定はしない。配管ラインを設けて曝気槽１００へ蒸気を直接投入しても良いし、蒸気を用いて間接的に排水を加温するような曝気槽の構造にしても良いし、電熱ヒーターを用いて排水を加温させても良い。
【００２０】
排水処理装置２００は、吸着素子としての吸着材２１１、２２１がそれぞれ収容された第１処理槽２１０および第２処理槽２２０を有している。吸着材２１１、２２１は、有機化合物を含んだ一次処理水を接触させることで、一次処理水に含有される有機化合物を吸着する。したがって、排水処理装置２００においては、吸着材２１１、２２１に有機化合物を含んだ排水を供給することで、有機化合物が吸着材２１１、２２１によって吸着され、これにより排水が清浄化されて二次処理水として排出されることになる。また、吸着材２１１、２２１は、加熱ガスを接触させることで吸着した有機化合物を脱着する。したがって、排水処理装置２００においては、吸着材２１１、２２１に加熱ガスを供給することで有機化合物が吸着材２１１、２２１から脱着され、これにより加熱ガスが有機化合物を含有する脱着ガスとして排出されることになる。
【００２１】
第１処理槽２１０および第２処理槽２２０には、配管ラインＬ２、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７がそれぞれ接続されている。配管ラインＬ２は、曝気槽１００から排出された有機化合物を含んだ一次処理水を、第１処理槽２１０および第２処理槽２２０に供給するための配管ラインであり、バルブＶ２０１、Ｖ２０２によって第１処理槽２１０および第２処理槽２２０に対する接続／非接続状態が切り替えられる。配管ラインＬ６は、加熱ガスを第１処理槽２１０および第２処理槽２２０に供給するための配管ラインであり、バルブＶ２０３、Ｖ２０４によって第１処理槽２１０および第２処理槽２２０に対する接続／非接続状態が切り替えられる。配管ラインＬ５は、二次処理水を第１処理槽２１０および第２処理槽２２０から排出するための配管であり、バルブＶ２０５、Ｖ２０６によって第１処理槽２１０および第２処理槽２２０に対する接続／非接続状態が切り替えられる。配管ラインＬ７は、脱着ガスを第１処理槽２１０および第２処理槽２２０から排出するための配管ラインであり、バルブＶ２０７、Ｖ２０８によって第１処理槽２１０および第２処理槽２２０に対する接続／非接続状態が切り替えられる。
【００２２】
第１処理槽２１０と第２処理槽２２０とは、上述したバルブＶ２０１〜Ｖ２０８の開閉を操作することによって交互に吸着槽および脱着槽として機能し、具体的には、第１処理槽２１０が吸着槽として機能している場合には、第２処理槽２２０が脱着槽として機能し、第１処理槽２１０が脱着槽として機能している場合には、第２処理槽２２０が吸着槽として機能する。すなわち、本実施の形態における排水処理装置２００においては、吸着槽と脱着槽とが経時的に交互に切り替わるように構成されている。なお、配管ラインＬ２は、第１処理槽２１０および第２処理槽２２０のうち、吸着槽として機能している槽に接続されて当該吸着槽に一次処理水を供給し、配管ラインＬ６は、第１処理槽２１０および第２処理槽２２０のうち、脱着槽として機能している槽に接続されて当該脱着槽に加熱ガスを供給する。また、配管ラインＬ５は、第１処理槽２１０および第２処理槽２２０のうち、吸着槽として機能している槽に接続されて当該吸着槽から二次処理水を排出し、配管ラインＬ７は、第１処理槽２１０および第２処理槽２２０のうち、脱着槽として機能している槽に接続されて脱着ガスを排出する。
【００２３】
吸着材２１１、２２１は、活性炭、活性炭素繊維またはゼオライトの少なくともいずれかを含む吸着材にて構成されている。好適な吸着材２１１、２２１としては、粒状、粒体状、ハニカム状等の活性炭やゼオライトが利用されるが、より好適には、活性炭素繊維が利用される。活性炭素繊維は、表面にミクロ孔を有する繊維状構造を有しているため、水との接触効率が高く、特に水中の有機化合物の吸着速度が速くなり、他の吸着素子に比べて極めて高い吸着効率を実現できる部材である。
【００２４】
吸着材２１１、２２１として利用可能な活性炭素繊維の物性は、特に限定されるものではないが、ＢＥＴ比表面積が７００〜２０００ｍ2／ｇ、細孔容積が０．４〜０．９ｃｍ3／ｇ、平均細孔径が１７〜１８Åのものが好ましい。これは、ＢＥＴ比表面積が７００ｍ2／ｇ未満、細孔容積が０．４ｍ3／ｇ未満、平均細孔径が１７Å未満のものでは、有機化合物の吸着量が低くなるためであり、またＢＥＴ比表面積が２０００ｍ2／ｇを超え、細孔容積が０．９ｍ3／ｇを超え、平均細孔径が１８Åを超えるのものでは、細孔径が大きくなることで分子量の小さな物質等の吸着能力が低下したり、強度が弱くなったり、素材のコストが高くなって経済的に不利になったりするためである。
【００２５】
活性汚泥処理装置３００は、曝気槽３１０と沈殿槽３２０とを主として有している。曝気槽３１０は、曝気装置３１１と図示しない撹拌装置とを含んでおり、曝気槽３１０の内部には、バクテリア（細菌類）、原生動物、後生動物等の好気性微生物群を含む活性汚泥が充填されている。曝気槽３１０は、上述した活性汚泥に上記排水処理装置２００から排出された二次処理水を供給することで活性汚泥と二次処理水とを接触させ、これを撹拌および曝気することで二次処理水に含有される有機化合物を分解して除去するための処理槽である。一方、沈殿槽３２０は、曝気槽３１０にて処理された活性汚泥を含む水を固液分離することで活性汚泥と三次処理水とに分離するための処理槽である。
【００２６】
活性汚泥処理装置３００には、配管ラインＬ５、Ｌ９、Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３が接続されている。配管ラインＬ５は、曝気槽３１０に二次処理水を供給するための配管ラインであり、配管ラインＬ９は、曝気装置３１１に酸素を供給するための配管ラインである。配管ラインＬ１０は、曝気槽３１０から活性汚泥を含む水を排出し、これを沈殿槽３２０に供給するための配管ラインである。配管ラインＬ１１は、沈殿槽３２０から排出された活性汚泥のうち、その余剰分を余剰汚泥として排出するための配管ラインであり、配管ラインＬ１２は、沈殿槽３２０から排出された活性汚泥のうち、その必要分を返送汚泥として曝気槽３１０に返送するための配管ラインである。また、配管ラインＬ１３は、沈殿槽３２０から三次処理水を排出するための配管ラインである。
【００２７】
活性汚泥処理装置３００においては、配管ラインＬ５を介して曝気槽３１０に供給された二次処理水が曝気槽３１０内において活性汚泥と混ざり合い、この混ざり合った排水と活性汚泥とが、配管ラインＬ９を介して曝気装置３１１に供給されて当該曝気装置３１１から排出される酸素によって曝気されつつ撹拌されることで有機化合物の分解が行なわれ、分解後の活性汚泥を含む水が配管ラインＬ１０を介して沈殿槽３２０に送られ、沈殿槽３２０において固液分離されてその上澄み液が配管ラインＬ１３を介して三次処理水として排出される。この活性汚泥処理装置３００から排出される三次処理水は、活性汚泥処理装置３００に供給される二次処理水に比べその有機化合物の含有量は大幅に減少しており、河川・下水放流可能なレベルまで清浄化されている。
【００２８】
燃焼装置４００は、曝気槽１００から排出される曝気ガスおよび排水処理装置２００から排出される脱着ガスの混合排ガスを燃焼させて酸化分解させるための装置であり、配管ラインＬ８、Ｌ１４、Ｌ１５、Ｌ１６に接続されている。燃焼装置４００は、熱交換器４１０と加熱炉４２０とを有しており、熱交換器４１０は、加熱炉４２０に導入される曝気ガスおよび脱着ガスの混合排ガスを予熱するためのものであり、加熱炉４２０は、電熱ヒーター４２１を用いて導入された混合排ガスを燃焼させるためのものである。配管ラインＬ８は、曝気槽１００の配管ラインＬ４から排出された曝気ガスと、排水処理装置２００の配管ラインＬ７から排出された脱着ガスを混合させ、混合排ガスとして熱交換器４１０に供給するための配管ラインであり、配管ラインＬ１４は、熱交換器４１０で予熱された脱着ガスを加熱炉４２０に導入するための配管ラインである。また、配管ラインＬ１５、Ｌ１６は、加熱炉４２０にて混合排ガスが燃焼することによって生成される分解ガスを熱交換器４１０を経由させて外部に排出するための配管ラインである。
【００２９】
燃焼装置４００としては、特にその種類が限定されるものではないが、例えば混合排ガスを６５０〜８００℃の高温で直接的に酸化分解させる直接燃焼装置や、白金触媒等を利用して混合排ガスを触媒酸化反応させて酸化分解する触媒燃焼装置、蓄熱体を利用して熱回収を行ないつつ経済的に直接酸化分解を行なう蓄熱式直接燃焼装置、白金触媒等と蓄熱体とを組み合わせて効率的に混合排ガスを触媒酸化反応させて酸化分解する蓄熱式触媒燃焼装置等を使用することが可能である。当該燃焼装置４００を用いて混合排ガスを酸化分解させることにより、有機化合物は完全に除去される。
【００３０】
次に、上記図１を参照して、本実施の形態における排水処理システム１Ａにおいて行なわれる排水の清浄化処理の詳細について説明する。なお、以下の説明は、排水処理装置２００の第１処理槽２１０が吸着槽として機能し、第２処理槽２２０が脱着槽として機能している状態に基づいたものであるが、これら吸着槽と脱着槽とが入れ替わった場合にも、同様の処理が行なわれる。
【００３１】
図１に示すように、有機化合物を含んだ排水は、配管ラインＬ１を経由して曝気槽１００に導入される。導入された排水は加温曝気処理されて、有機化合物が排水中より揮発することで排水中から除去され、有機化合物が除去された後の水は、配管ラインＬ２に導入されて一次処理水として曝気槽１００から排出される。
【００３２】
曝気槽１００から排出された一次処理水は、配管ラインＬ２を経由して排水処理装置２００に導入される。導入された一次処理水は、第１処理槽２１０に送られて吸着材２１１と接触し、当該一次処理水に含有される有機化合物が吸着材２１１によって吸着される。有機化合物が吸着材２１１によって吸着された後の水は、配管ラインＬ５に導入されて二次処理水として排水処理装置２００から排出される。
【００３３】
一方、排水処理装置２００には、上記一次処理水の導入と並行して、配管ラインＬ６を経由して加熱ガスが導入される。導入された加熱ガスは、第２処理槽２２０に送られて吸着材２２１と接触し、吸着材２２１に吸着された有機化合物を脱着させる。吸着材２２１から脱着された有機化合物を含む加熱ガスは、配管ラインＬ７に導入されて脱着ガスとして排水処理装置２００から排出される。
【００３４】
排水処理装置２００から排出された二次処理水は、配管ラインＬ５を経由して活性汚泥処理装置３００に導入される。導入された二次処理水は、活性汚泥と接触させられることで当該排水に含有される有機化合物が分解されて除去され、有機化合物が除去された後の水は、配管ラインＬ１３に導入されて三次処理水として活性汚泥処理装置３００から排出される。排出された三次処理水は、その後、河川放流もしくは通常の下水としての処理がなされる。
【００３５】
曝気槽１００から排出された曝気ガスおよび、排水処理装置２００から排出された脱着ガスは、配管ラインＬ８にて混合排ガスとして燃焼装置４００に送られ、加熱炉４２０にて燃焼することで酸化分解する。加熱炉４２０にて生成された分解ガスは、配管ラインＬ１６に導入されて燃焼装置４００から排出される。この分解ガスは、主として二酸化炭素と水蒸気とを含む人体に対して無害なガスである。
【００３６】
以上の如くの排水処理システム１Ａとすることにより、活性汚泥処理装置３００の前処理装置として曝気槽１００および排水処理装置２００が機能することになり、活性汚泥処理装置３００のみで排水処理システムを構築した場合に比べ、活性汚泥処理装置３００にて処理する排水中の有機化合物負荷量が低減されるだけでなく、特に活性汚泥による生物分解が困難である、もしくは微生物にとって毒性の高い有機化合物が曝気槽１００および排水処理装置２００にて除去されるため、排水処理システム１Ａ全体としての清浄化処理の処理能力を高性能化させることができる。したがって、活性汚泥処理装置３００の大型化防止やランニングコストが増大防止が可能であり、高効率、かつ安定的に排水を処理することが可能な排水処理システムとすることができる。
【００３７】
また、上述の如くの排水処理システム１Ａとすることにより、排水処理装置２００から排出される一次処理水を活性汚泥処理装置３００において連続的に処理することが可能になるため、システムを停止させることなく連続的に排水の清浄化を行なうことが可能になる。したがって、活性汚泥処理装置３００の前処理装置としてカートリッジ式の吸着材を備えた交換式排水処理装置を使用した場合に比べ、カートリッジ式の吸着材の新品への交換作業や取り外しての再生処理作業が不要となり、その労力やランニングコストの増大が生じないことになる。
【００３８】
また、上述の如くの排水処理システム１Ａとすることにより、排水処理装置２００の第１処理槽２１０および第２処理槽２２０において吸着処理および脱着処理が交互に連続的に繰り返されることになる。このように吸着処理および脱着処理が交互に連続的に繰り返されるように構成することにより、低コストで安定的に高い能力で排水に含まれる有機化合物を除去することができる。したがって、上記構成を採用することにより、高効率、かつ安定的に排水を清浄化処理できる排水処理システムとすることができる。なお、特に上述の如くの排水処理装置２００とすることにより、微生物の繁殖が抑制でき、そのため藻の発生等を防止することも可能になる。
【００３９】
さらに、本実施の形態の如くの排水処理システム１Ａは、活性汚泥処理装置のみを具備する既存の排水処理システムに対して、曝気槽１００、排水処理装置２００等を増設するのみで容易に実現できるものであるため、既存の設備の有効活用が可能で経済性にも優れたものとなる。
【００４０】
また、上述の本実施の形態における排水処理システム１Ａにおいては、第１処理槽２１０および第２処理槽２２０が吸着槽および脱着槽に交互に入れ替わる構成の排水処理装置２００を採用した場合を例示して説明を行なったが、これとは異なる構成の排水処理装置を採用してもよい。以下に、その例を図２および図３を参照して説明する。
【００４１】
図２および図３は、本実施の形態における排水処理システムにおいて利用可能な他の排水処理装置の例を示す模式図である。なお、これら図２および図３においては、排水処理装置に具備される吸着材および当該吸着材近傍に配置される構成要素のみを図示し、その他の構成要素の図示は省略している。
【００４２】
図２は、円柱状の外形を有する吸着材２５０を利用した場合を示している。図２に示すように、円柱状の外形を有する吸着材２５０を利用する場合には、軸方向に流体が流動可能となるように構成された吸着材２５０の軸中心に回転軸２６１を設け、この回転軸２６１をアクチュエータ等によって回転駆動する。そして、吸着材２５０の軸方向の両端面に近接して図２においては示さない配管ラインＬ２、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７（図１参照）を接続し、吸着材２５０の一部を吸着処理を行なうための部分（図２において符号２５１で示す部分）として利用し、吸着材２５０の他の一部を脱着処理を行なうための部分（図２において符号２５２で示す部分）として利用する。すなわち、吸着材２５０の符号２５１で示す部分には、軸方向の一方から一次処理水が導入され、軸方向の他方から二次処理水が導出されることになり、吸着材２５０の符号２５２で示す部分には、軸方向の一方から加熱ガスが導入され、軸方向の他方から脱着ガスが導出されることになる。
【００４３】
ここで、図２に示す排水処理装置においては、吸着材２５０が回転軸２６１を回転中心として図中矢印Ａ方向に所定の速度で回転する。これにより、吸着材２５０の吸着処理が完了した部分は脱着処理を行なうゾーンへと移動するとともに、吸着材２５０の脱着処理が完了した部分は吸着処理を行なうゾーンへと移動することになる。したがって、当該排水処理装置においては、同時に吸着処理と脱着処理とが行なわれることになり、連続的に清浄化処理を行なうことが可能となる。
【００４４】
また、図３は、円筒状の外形を有する吸着材２７０を利用した場合を示している。図３に示すように、円筒状の外形を有する吸着材２７０を利用する場合には、径方向に流体が流動可能となるように、たとえば金属製の枠体２８５によって囲われた単位吸着ユニット２７５を周方向に複数並べて円筒状とし、これを図示しないアクチュエータ等によって軸中心に回転駆動する。そして、吸着材２７０に近接して図３においては示さない配管ラインＬ２、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７（図１参照）を接続し、吸着材２７０の単位吸着ユニットの一部を吸着処理を行なうための部分（図３において符号２７１で示す部分）として利用し、単位吸着ユニットの他の一部を脱着処理を行なうための部分（図３において符号２７２で示す部分）として利用する。すなわち、吸着材２７０の符号２７１で示す単位吸着ユニットには、径方向外側から一次処理水が導入され、径方向内側に向けて二次処理水が導出されて軸方向の一方に向けて排出されることになり、吸着材２７０の符号２７２で示す単位吸着ユニットには、導入管２８１を介して径方向内側から加熱ガスが導入され、径方向外側に向けて脱着ガスが導出されて導出管２８２を介して排出されることになる。
【００４５】
ここで、図３に示す排水処理装置においては、吸着材２７０が軸中心に図中矢印Ａ方向に所定の速度で段階的に回転する。これにより、吸着材２７０の吸着処理が完了した単位吸着ユニットは脱着処理を行なうゾーンへと移動するとともに、吸着材２７０の脱着処理が完了した単位吸着ユニットは吸着処理を行なうゾーンへと移動することになる。したがって、当該排水処理装置においては、同時に吸着処理と脱着処理とが行なわれることになり、連続的に清浄化処理を行なうことが可能となる。
【００４６】
なお、図２および図３に示す如くの形状の吸着材２５０、２７０を利用する場合には、当該吸着材２５０、２７０を、粒状物を充填したものや繊維状物を充填したもので構成することとしてもよいが、ハニカム状の構造を有するもので構成するとなおよい。これは、吸着材２５０、２７０をハニカム状の構造を有するもので構成することにより、圧力損失を極めて低く抑えることが可能となって処理能力が増大するとともに、ゴミ等の固形物による目詰まりの発生も比較的低く抑えることができるためである。
【００４７】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における排水処理システムの構成を示す模式図である。なお、図４においては、上述の本発明の実施の形態１における排水処理システム１Ａと同様の部分の図示は省略している。以下においては、この図４を参照して本実施の形態における排水処理システム１Ｂの構成について説明する。
【００４８】
図４に示すように、本実施の形態における排水処理システム１Ｂは、上述した本発明の実施の形態１における排水処理システム１Ａと、排水処理装置２００の構成において相違している。本実施の形態における排水処理システム１Ｂにおいては、排水処理装置２００に加熱ガスを導入するための配管ラインＬ６に、排水処理装置１００にガスを導入するための配管ラインＬ１７が接続されており、これら配管ラインＬ６、Ｌ１７の排水処理装置２００に対する接続／非接続状態を切り替えるためのバルブＶ２０９、Ｖ２１０が、配管ラインＬ６、Ｌ１７にそれぞれ設けられている。また、本実施の形態における排水処理システム１Ｂにおいては、排水処理装置２００から脱着ガスを排出するための配管ラインＬ７に、排水処理装置２００から除去排水を排出するための配管ラインＬ１８が接続されており、これら配管ラインＬ７、Ｌ１８の排水処理装置２００に対する接続／非接続状態を切り替えるためのバルブＶ２１１、Ｖ２１２が、配管ラインＬ７、Ｌ１８にそれぞれ設けられている。なお、配管ラインＬ１８の他端は、排水処理装置２００に一次処理水を導入するための配管ラインＬ２に接続されている。
【００４９】
本実施の形態における排水処理システム１Ｂの排水処理装置２００においては、吸着処理と脱着処理との間に脱水処理（パージ処理）が実施される。具体的には、上述の本発明の実施の形態１における排水処理システム１Ａの場合と同様に、排水処理装置２００においては、バルブＶ２０１〜２０８の開閉が操作されることによって第１処理槽２１０と第２処理槽２２０とが交互に吸着槽および脱着槽に切り替わるが、脱着槽に切り替わった際には、まず当該脱着槽と配管ラインＬ１７および配管ラインＬ１８とが接続され、配管ラインＬ１７を介して脱着槽にガスが導入されて吸着材に吹き付けられることによって吸着材の表面に付着した余剰の排水を吹き飛ばす脱水処理が行なわれ、吹き飛ばされた除去排水は、配管ラインＬ１８および配管ラインＬ２を経由して排水処理装置２００へと再度供給される。そして、当該脱水処理を所定時間行なった後に脱着槽と配管ラインＬ１７および配管ラインＬ１８の接続が解除され、配管ラインＬ６および配管ラインＬ７が脱着槽に接続されて脱着処理が行なわれる。なお、脱水処理の際に脱着槽に導入されるガスとしては、高温でより低湿なガスが利用されることが好ましく、たとえば所定の温度に昇温された乾燥空気を利用することが好適である。
【００５０】
以上において説明した本実施の形態における排水処理システム１Ｂの如くの構成を採用することにより、上述した本発明の実施の形態１における排水処理システム１Ａの如くの構成を採用した場合に得られる効果に加え、吸着材２１１、２２１からの有機化合物の脱着効率が大幅に増加するため、より高効率、かつ安定的に排水を清浄化処理できる排水処理システムとできる効果が得られる。なお、上述した本実施の形態においては、排水処理装置２００から排出される除去排水が当該排水処理装置２００に再度供給されるように構成した場合を例示して説明を行なったが、当該除去排水は、交換式の吸着素子を備えた排水処理装置等を別途用いて清浄化処理されるように構成してもよい。
【００５１】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における排水処理システムの構成を示す模式図である。なお、図５においては、上述の本発明の実施の形態１における排水処理システム１Ａおよび実施の形態２における排水処理システム１Ｂと同様の部分の図示は省略している。以下においては、この図５を参照して本実施の形態における排水処理システム１Ｃの構成について説明する。
【００５２】
図５に示すように、本実施の形態における排水処理システム１Ｃは、上述した本発明の実施の形態１における排水処理システム１Ａおよび実施の形態２における排水処理システム１Ｂ、燃焼装置４００の構成において相違している。本実施の形態における排水処理システム１Ｃにおいては、燃焼装置４００に熱交換４１１がさらに1個接続されており、燃焼装置４００において熱交換器４１０から排出された分解ガスとガスを熱交換することで、排水処理装置２００の脱着工程に必要な加熱ガスを予熱するためのものである。配管ラインＬ１９は、ガスを熱交換器４１１に供給するための配管ラインであり、配管ラインＬ６は、熱交換器４１１で予熱された加熱ガスを排水処理装置２００に導入するための配管ラインとなる。また、配管ラインＬ１９、Ｌ１１は、熱交換器４１０から排出される分解ガスを熱交換器４１１を経由させて外部に排出するための配管ラインである。
【００５３】
本実施の形態における排水処理システム１Ｃの燃焼装置４００においては、熱交換器４１１において、排水処理装置２００の加熱ガスの予熱を燃焼装置４００から排出される分解ガスを用いて実施される。
【００５４】
以上において説明した本実施の形態における排水処理システム１Ｃの如くの構成を採用することにより、上述した本発明の実施の形態１における排水処理システム１Ａおよび排水処理システム１Ｂの如くの構成を採用した場合に得られる効果に加え、排水処理装置２００に必要な加熱ガスの昇温に必要な熱量が削減できるため、より省エネルギーに排水を清浄化処理できる排水処理システムとできる効果が得られる。なお、上述した本実施の形態においては、必要に応じ、蒸気ヒーターや電熱ヒーターなどの加熱手段を排水処理装置２００に追加してもよい。
【００５５】
以上において説明した本発明の実施の形態１から３における排水処理システム１Ａ，１Ｂ，１Ｃの特徴的な構成は、相互に組み合わせることが可能である。たとえば、図２および図３に示した如くの構成の吸着材２５０、２７０を含む排水処理装置を本発明の実施の形態２および３における排水処理システム１Ｂおよび１Ｃの排水処理装置２００に適用してもよい。なお、その場合には、吸着素子２５０、２７０の脱着処理を行なうためのゾーンに脱水処理を行なうためのゾーンが設けられ、当該脱水処理を行なうためのゾーンに位置する部分の吸着素子２５０、２７０に近接して上述した配管ラインＬ１７、Ｌ１８が接続され、吸着処理と脱着処理の間に脱水処理が行なわれるように排水処理装置２００が構成されることになる。
【００５６】
また、以上において説明した本発明の実施の形態１から３においては、排水処理システムに具備される活性汚泥処理装置として、連続的に処理が行なわれる連続式活性汚泥処理装置を例示して説明を行なったが、回分式に処理が行なわれる回分式活性汚泥処理装置を利用することも当然に可能である。また、上述した本発明の実施の形態１から３においては、排水処理システムに具備される活性汚泥処理装置として、沈殿槽を用いて固液分離を行なうものを例示して説明を行なったが、この他にも曝気槽に設けた膜にて膜分離を行なうものなど種々の構成のものを利用できる。このように、本発明が適用可能な排水処理システムに具備される活性汚泥処理装置としては、どのような形式のものであってもよい。
【００５７】
また、以上において説明した本発明の実施の形態１から３においては、ポンプやファン等の流体搬送手段やストレージタンク等の流体貯留手段などの構成要素を特に示すことなく説明を行なったが、これら構成要素は必要に応じて適宜の位置に配置すればよい。
【００５８】
このように、今回開示した上記各実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【実施例】
【００５９】
以下、実施の形態３の実施例によりさらに本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
なお、評価は下記の方法によりおこなった。
（ＢＥＴ比表面積）
ＢＥＴ比表面積は、液体窒素の沸点（−１９５．８℃）雰囲気下、相対圧力０．０〜０．１５の範囲で上昇させたときの試料への窒素吸着量を数点測定し、ＢＥＴプロットにより試料単位質量あたりの表面積（ｍ２／ｇ）を求めた。
（細孔容積）
細孔容積は、相対圧０．９５における窒素ガスの気体吸着法により測定した。
（平均細孔径）
平均細孔径は、以下の式で求めた。
ｄｐ＝４００００Ｖｐ／Ｓ（ただし、ｄｐ：平均細孔径（Å））
Ｖｐ：細孔容積（ｃｃ／ｇ）
Ｓ：ＢＥＴ比表面積（ｍ２／ｇ）
（有機化合物除去効果）
主に１，４−ジオキサン１０００ｍｇ／Ｌ、アセトアルデヒド１４０００ｍｇ／Ｌ、エチレングリコール１６０００ｍｇ／Ｌを含む排水を原水とした。また、排水量は２．１ｍ３／ｈｒとし、原水中の有機化合物量は１，４−ジオキサン２．１ｋｇ／ｈｒ、アセトアルデヒド２９．４ｋｇ／ｈｒ、エチレングリコール３３．６ｋｇ／ｈｒとなる。温度５０℃の水を導入し、排水処理装置、活性汚泥処理装置、燃焼装置の入口および出口の水およびガス中の１，４−ジオキサン、エチレングリコール、アセトアルデヒド濃度を測定し、有機化合物量を算出して除去効果を確認した。
（有機化合物濃度評価）
入口・出口の水およびガス中の濃度は、ガスクロマトグラフ法により分析し測定した。
【００６０】
［実施例１］
有効曝気容量４．２ｍ３の曝気槽１００に曝気温度６０℃、曝気強度２．５ｍｉｎ−１、風量１１Ｎｍ３／ｍｉｎ、滞留時間２ｈｒの条件で処理水量２．１ｍ３／ｈｒの１，４−ジオキサン１０００ｍｇ／Ｌ（２．１ｋｇ／ｈｒ）、アセトアルデヒド１４０００ｍｇ／Ｌ（２９．４ｋｇ／ｈｒ）、エチレングリコール１６０００ｍｇ／Ｌ（３３．６ｋｇ／ｈｒ）を含む原水を導入し、一次処理水を得た。その際の一次処理水中の有機化合物量は、１，４−ジオキサン１．１ｋｇ／ｈｒ以下、アセトアルデヒド０．０１ｋｇ／ｈｒ以下、エチレングリコール３３．６ｋｇ／ｈｒ以下であった。また、曝気槽１００から排出される曝気ガスの有機化合物濃度は、１，４−ジオキサン４２０ｐｐｍ、アセトアルデヒド２４０００ｐｐｍ、エチレングリコール１ｐｐｍ以下であった。使用蒸気量は６０ｋｇ／ｈｒ以下であった。
【００６１】
次に、排水処理装置２００の吸着材として平均細孔径１７．１Å、ＢＥＴ比表面積１５００ｍ２／ｇ、全細孔容積０．４７ｍ３／ｇの活性炭素繊維を使用した重量５０ｋｇの吸着素子を２個作成し、前述の曝気処理後の一次処理水を処理水量２．１ｍ３／ｈｒになるように導入し、二次処理水を得た。
【００６２】
次に、排水処理装置２００の脱水工程時におけるガスとして空気を使用し、脱水の風量を６０Ｎｍ３／ｍｉｎとした。脱着工程における加熱ガスとして１２０℃の空気を使用し、脱着の風速を６０Ｎｍ３／ｍｉｎとした。吸着工程における吸着時間は６０ｍｉｎ、脱水工程における脱水時間は５ｍｉｎ、脱着工程における脱着時間は５５ｍｉｎとして切替サイクルとした。その際の二次処理水中の有機化合物量は１，４−ジオキサン１ｇ／ｈｒ以下、アセトアルデヒド０．５ｇ／ｈｒ以下、エチレングリコール３２．６ｋｇ／ｈｒであった。また、脱着ガス中の有機化合物濃度は、１，４−ジオキサン２００ｐｐｍ以下、アセトアルデヒド１０ｐｐｍ以下、エチレングリコール１００ｐｐｍ以下であった。
【００６３】
次に、容量が３ｍ３の原水調整槽、容量が７ｍ３の希釈槽容量、容量がいずれも１２５ｍ３の２つの担体流動曝気槽、容量が１２５ｍ３の２つの活性汚泥槽および容量が２５ｍ３の沈殿槽からなる活性汚泥処理装置３００を用いて、排水処理装置２００から排出された二次処理水を導入し、三次処理水を得た。上記の担体流動曝気槽にはポリビニルアルコール架橋ゲル担体（直径約４ｍｍ）を１２．５ｍ３投入した。また、上記の三次処理水中の有機化合物濃度は高く、微生物に対して負荷が高いため、希釈槽から供給される工業用水により希釈され、担体流動曝気槽及び活性汚泥槽には２１ｍ３／ｈｒで導入した。その際の三次処理水中の有機化合物量は、１，４−ジオキサン１ｇ／ｈｒ以下、アセトアルデヒド濃度は０．１ｇ／ｈｒ以下、エチレングリコール濃度は０．２ｋｇ／Ｌ以下であり、良好な処理が可能であった。また、発生した余剰汚泥量は０．６ｔ／日と少量であった。
【００６４】
本実施例の水処理システムを用いて５００時間実施後の処理水中の有機化合物量、ユーティリティ消費量および汚泥量を表１示す。５００時間後においても、安定的に処理が可能な結果であった。曝気槽１００により、アセトアルデヒド、１，４−ジオキサンを揮発除去させることで、排水処理装置２００および活性汚泥処理装置３００への負荷量を下げつつ、排水処理装置２００により、活性汚泥処理装置３００では処理困難な１，４−ジオキサンを高効率に吸着除去させ、エチレングリコールを活性汚泥処理装置３００にて生物分解させることで、効率よく排水処理が可能となる。また、排水処理装置２００に関しては、吸着と脱着を連続して行い処理するため、性能低下がなく安定して高い効率で処理ができる。
【００６５】
次に、上記曝気槽１００から排出される曝気ガスのダクトと排水処理装置２００から排出される脱着ガスのダクトを接続させて、混合排ガスの濃度を測定したところ、１，４−ジオキサン３００ｐｐｍ、アセトアルデヒド３４００ｐｐｍ、エチレングリコール１００ｐｐｍとなった。
【００６６】
次に、燃焼装置４００の触媒として白金触媒を燃焼装置４００に設置して、上記曝気槽１００から排出される曝気ガスと排水処理装置２００から排出される脱着ガスの混合排ガスを風量７１Ｎｍ３／ｍｉｎで供給し、熱交換器及び予熱ヒーターにより３００℃に昇温した後、触媒に接触させ、混合排ガス中の有機化合物を触媒にて酸化分解させ、分解ガスを得た。分解ガス中の１，４−ジオキサン、アセトアルデヒド、エチレングリコール濃度はそれぞれ１ｐｐｍ以下であり、良好に処理できた。
【００６７】
また、燃焼装置４００の出口温度を経時的に測定したところ、出口平均温度は４５０℃であり、熱交換率６０％で試算すると、燃焼装置４００からの分解ガスとの熱交換のみで、混合排ガスを３００℃まで昇温がほぼ可能であるので、予熱ヒーターに電熱ヒーターを使用した際の消費電力は０．１ｋＷｈ以下にすることが可能となった。
【００６８】
また、図１に示す熱交換器４１０から排出された熱交換後の分解ガスの温度を測定したところ、平均温度３００℃であり、図１に示す熱交換器４１１の熱交換率５０％で試算すると、熱交換のみで排水処理装置２００に必要な加熱ガスの昇温が可能であるので、蒸気ヒーター使用して加熱した場合の使用蒸気量は０．１ｋｇ／ｈｒ以下にすることが可能であった。
【００６９】
本実施例の水処理システムを用いて５００時間実施後の処理ガス中の各有機化合濃度、ユーティリティ消費量および汚泥量を表１示す。５００時間後においても、安定的にかつ少ないユーティリティ消費量で処理が可能な結果となった。上記排水処理装置２００から排出された脱着ガスに加え、上記曝気槽１００から排出される低風量で有機化合物濃度の高く、かつ濃度変動の小さい曝気ガスを混合させて処理を行っているため、安定した燃焼熱量が生成され、熱回収による消費エネルギーの削減が可能である。
【００７０】
[比較例１]
容量が９ｍ３の原水調整槽、容量が２１ｍ３の希釈槽容量、容量がいずれも３００ｍ３の２つの担体流動曝気槽、容量が３００ｍ３の２つの活性汚泥槽および容量が７５ｍ３の沈殿槽からなる活性汚泥処理装置３００を用いて、実施例１に用いた原水を導入し、処理水を得た。上記の担体流動曝気槽にはポリビニルアルコール架橋ゲル担体（直径約４ｍｍ）を３０ｍ３投入した。また、原水の有機化合物濃度は高く、微生物に対して負荷が高いため、希釈槽から供給される工業用水により希釈され、担体流動曝気槽及び活性汚泥槽には５５ｍ３／ｈｒで導入した。その際の処理水中の有機化合物量は、表１に示す通り、１，４−ジオキサン２．１ｋｇ／ｈｒ以下、アセトアルデヒド濃度は０．５ｋｇ／ｈｒ以下、エチレングリコール濃度は０．２ｋｇ／ｈｒ以下であり、アセトアルデヒド、エチレングリコールに対しては良好な処理が可能であったが、１，４−ジオキサンに対しては全く処理ができなかった。また、発生した余剰汚泥量は、表１に示す通り、２ｔ／日であり、実施例１の約４倍の汚泥量であった。
【００７１】
[比較例２]
排水処理装置２００の吸着材として平均細孔径１７．１Å、ＢＥＴ比表面積１５００ｍ２／ｇ、全細孔容積０．４７ｍ３／ｇの活性炭素繊維を使用した重量１００ｋｇの吸着素子を２個作成し、実施例１で使用した原水を処理水量２．１ｍ３／ｈｒになるように導入し、一次処理水を得た。
【００７２】
次に、排水処理装置２００の脱水工程時におけるガスとして空気を使用し、脱水の風量を１２０Ｎｍ３／ｍｉｎとした。脱着工程における加熱ガスとして１２０℃の空気を使用し、脱着の風速を１２０Ｎｍ３／ｍｉｎとした。吸着工程における吸着時間は６０ｍｉｎ、脱水工程における脱水時間は５ｍｉｎ、脱着工程における脱着時間は５５ｍｉｎとして切替サイクルとした。その際の一次処理水中の有機化合物量は１，４−ジオキサン１ｇ／ｈｒ、アセトアルデヒド２８．４ｋｇ／ｈｒ以下、エチレングリコール３１．６ｋｇ／Ｌ以下であった。また、脱着ガス中の有機化合物濃度は、１，４−ジオキサン１２０ｐｐｍ、アセトアルデヒド２８０ｐｐｍ、エチレングリコール２０ｐｐｍであった。
【００７３】
次に、容量が９ｍ３の原水調整槽、容量が２１ｍ３の希釈槽容量、容量がいずれも３００ｍ３の２つの担体流動曝気槽、容量が３００ｍ３の２つの活性汚泥槽および容量が７５ｍ３の沈殿槽からなる活性汚泥処理装置３００を用いて、排水処理装置２００から排出された一次処理水を導入し、二次処理水を得た。上記の担体流動曝気槽にはポリビニルアルコール架橋ゲル担体（直径約４ｍｍ）を３０ｍ３投入した。また、上記の一次処理水中の有機化合物濃度は高く、微生物に対して負荷が高いため、希釈槽から供給される工業用水により希釈され、担体流動曝気槽及び活性汚泥槽には５５ｍ３／ｈｒで導入した。その際の二次処理水中の有機化合物量は、表１に示す通り、１，４−ジオキサン１ｇ／ｈｒ以下、アセトアルデヒド濃度は０．５ｋｇ／ｈｒ以下、エチレングリコール濃度は０．２ｋｇ／ｈｒ以下であり、良好な処理が可能であった。ただし、発生した余剰汚泥量は２ｔ／日であり、実施例１の約４倍の汚泥量であった。
【００７４】
次に、燃焼装置４００の触媒として白金触媒を燃焼装置４００に設置して、上記排水処理装置２００から排出される脱着ガスを風量１２０Ｎｍ３／ｍｉｎで供給し、熱交換器及び予熱ヒーターにより３００℃に昇温した後、触媒に接触させ、脱着ガス中の有機化合物を触媒にて酸化分解させ、分解ガスを得た。分解ガス中の有機化合物濃度は、表１に示す通り、１，４−ジオキサン、アセトアルデヒド、エチレングリコールそれぞれ１ｐｐｍ以下であり、良好に処理できた。
【００７５】
燃焼装置４００の出口温度を経時的に測定したところ、出口平均温度は３３０℃であり、熱交換率６０％で試算すると、燃焼装置４００からの分解ガスとの熱交換のみでは脱着ガスを２２０℃までしか昇温することができないため、３００℃までの予熱のために電熱ヒーターを使用した際の消費電力は、表１に示す通り、２００ｋＷｈであった。
【００７６】
熱交換器４１０から排出された熱交換後の分解ガスの温度を測定したところ、平均温度３００℃であり、熱交換器４１１の熱交換率５０％で試算すると、熱交換のみで排水処理装置２００に必要な加熱ガスの昇温が可能であるので、加熱に蒸気ヒーターを使用した場合の使用蒸気量は、表１に示す通り、０．１ｋｇ／ｈｒ以下にすることが可能であった。
【００７７】
[比較例３]
有効曝気容量２１ｍ３の曝気槽１００に曝気温度８０℃、曝気強度２．５ｍｉｎ−１、風量５５Ｎｍ３／ｍｉｎ、滞留時間１０ｈｒの条件で、実施例１で使用した原水を導入し、一次処理水を得た。その際の一次処理水中の有機化合物量は、１，４−ジオキサン１ｇ／ｈｒ以下、アセトアルデヒド０．０１ｋｇ／ｈｒ以下、エチレングリコール３３．６ｋｇ／ｈｒ以下であった。また、曝気槽１００から排出される曝気ガスの有機化合物濃度は、１，４−ジオキサン１２０ｐｐｍ、アセトアルデヒド４５００ｐｐｍ、エチレングリコール１ｐｐｍ以下となった。ただし、加温のために必要な投入蒸気量は、表１に示す通り、１０００ｋｇ／ｈｒ以上となり、非常に蒸気量を使用することとなった。
【００７８】
次に、実施例１と同様の活性汚泥処理装置３００を使用して、上記曝気槽１００から排出された一次処理水を導入して、二次処理水を得た。また、上記の一次処理水中の有機化合物濃度は高く、微生物に対して負荷が高いため、希釈槽から供給される工業用水により希釈され、担体流動曝気槽及び活性汚泥槽には２１ｍ３／ｈｒで導入した。その際の二次処理水中の有機化合物量は、表１に示す通り、１，４−ジオキサン１ｇ／ｈｒ以下、アセトアルデヒド濃度は０．５ｇ／ｈｒ以下、エチレングリコール濃度は０．２ｋｇ／ｈｒ以下であり、良好な処理が可能であった。また、発生した余剰汚泥量は、表１に示す通り、０．６ｔ／日と少量であった。
【００７９】
次に、燃焼装置の触媒として白金触媒を燃焼装置４００に設置して、上記曝気槽１００から排出される曝気ガスを風量５５Ｎｍ３／ｍｉｎで供給し、熱交換器及び予熱ヒーターにより３００℃に昇温した後、触媒に接触させ、脱着ガス中の有機化合物が触媒にて酸化分解させ、分解ガスを得た。その際の分解ガス中の有機化合物濃度は、表１に示す通り、１，４−ジオキサン、アセトアルデヒド、エチレングリコールそれぞれ１ｐｐｍ以下であり、良好に処理できた。
【００８０】
燃焼装置４００の出口温度を経時的に測定したところ、出口平均温度は４５０℃であり、熱交換率６０％で試算すると、燃焼装置４００からの分解ガスとの熱交換のみで、曝気ガスを３００℃まで昇温がほぼ可能であるので、電熱ヒーターを使用した際の消費電力は、表１に示す通り、０．１ｋＷｈ以下にすることが可能となった。
【００８１】
【表１】
【符号の説明】
【００８２】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 排水処理システム、１００ 曝気槽、１１１ 曝気装置、１１２ 加温装置、２００ 排水処理装置、２１０ 第１処理槽、２１１ 吸着材、２２０ 第２処理槽、２２１ 吸着材、２５０ 吸着材、２６１ 回転軸、２７０ 吸着材、２７５ 単位吸着ユニット、２８１ 導入管、２８２ 導出管、２８５ 枠体、３００ 活性汚泥処理装置、３１０ 曝気槽、３１１ 曝気装置、３２０ 沈殿槽、４００ 燃焼装置、４１０ 熱交換器、４１１ 熱交換器、４２０ 燃焼炉、Ｌ１〜Ｌ１９ 配管ライン、Ｖ２０１〜Ｖ２１２ バルブ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機化合物を含有する排水から有機化合物を除去することで当該排水を正常化する排水処理システムに関し、特に、各種工場や研究施設等から排出される有機化合物を含有する産業排水から有機化合物を効率的に除去することで当該産業排水を清浄化する排水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機化合物を含有する排水を清浄化する排水処理装置として、活性汚泥処理装置が利用されている。活性汚泥処理装置は、主としてバクテリア（細菌類）、原生動物、後生動物等の好気性微生物群を含む活性汚泥を用いて排水を清浄化させる装置であり、例えば、特許文献１等にその詳細が開示されている。
【０００３】
活性汚泥処理装置は、上述した活性汚泥に排水を供給してこれを撹拌および曝気することで当該排水中に含まれる有機化合物を微生物を用いて分解して除去し、活性汚泥を分離することでクリーンな浄水に清浄化して排出する装置である。
【０００４】
上述した活性汚泥処理装置においては、有機化合物の分解に微生物が利用されるため、当該微生物が有機化合物を分解するのに適した条件を連続的に安定して維持することが非常に難しくなる。このような活性汚泥処理装置を備えた排水処理システムとした場合には、安定的に排水の処理能力を維持することが困難になる問題があった。
【０００５】
また、微生物にとって難分解性の有機化合物や微生物にとって毒性の高い有機化合物も高濃度に含む排水を処理する場合、活性汚泥処理装置のみでは排水の清浄化は非常に困難となる。例えば１，４−ジオキサンを含有する排水を処理する場合、一般的な微生物では１，４−ジオキサンを全く分解することができないため、活性汚泥処理以外の処理方法が必要となる。
【０００６】
活性汚泥処理が困難な有機化合物の除去方法として、吸着材を用いた排水処理装置が広く知られている。例えば、吸着材としてカートリッジ式の活性炭を用いた交換式排水処理装置を用いて処理されることが一般的に行なわれており、その場合には、排水に含まれる有機化合物がカートリッジ式の活性炭によって除去され、クリーンな浄水として交換式排水処理装置から排出されることになる。
【０００７】
しかしながら、交換式排水処理装置においては、有機化合物を一定時間吸着し続けることによって吸着材の吸着能力が飽和に達すれば、それ以降吸着が実質的には行なわれず、新品への交換作業、もしくは一旦装置から吸着材を取り外して再生処理を行なう作業が必要になる。したがって、交換式排水処理装置と活性汚泥処理装置を接続させた排水処理システムとした場合には、連続的に当該水を処理することができず、排水処理システム自体をその都度停止させる必要があった。
【０００８】
また、水の清浄化は、空気の清浄化とは異なり、微生物の繁殖が不可避であり、吸着材の寿命は短くなってしまう。したがって、交換式排水処理装置と活性汚泥処理装置とを接続させた排水処理システムとした場合には、上述した吸着材の交換作業や再生処理作業を頻繁に行なう必要が生じ、その労力やランニングコストが増大するといった問題もあった。
【０００９】
また、高濃度に有機化合物を含有する排水を大量に活性汚泥処理装置で処理する場合には、必要となる活性汚泥の量もこれに伴って増大することになり、装置の大型化や設置コストの増加が不可避となる。加えて、活性汚泥処理装置においては、処理すべき排水に含まれる有機化合物の量に応じて活性汚泥の量を常時調節して最適化することが必要になるが、そのためには余剰の活性汚泥を常時回収して装置から排出することが必要であり、この余剰汚泥の廃棄に手間やコストがかかる問題があった。したがって、上記のように活性汚泥の量を増加させた場合には、廃棄すべき余剰汚泥の量も増加してしまい、そのランニングコストも大幅に増加してしまう問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平９−１０７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上述の問題点を解決すべくなされたものであり、活性汚泥処理装置の大型化防止やランニングコストの増大防止が可能で、システムを停止させることなく、生分解性の低い有機化合物を含む排水においても、連続的に排水の清浄化が可能で、高効率、かつ安定的に排水を処理することが可能な排水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】
【００１２】
本発明者らは、上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、遂に本発明を完成するに到った。すなわち、本発明は以下の通りである。
１．有機化合物を含有する排水から有機化合物を除去することで当該排水を清浄化する排水処理システムであって、
有機化合物を含有する排水を曝気処理することで、排水中から有機化合物を揮発除去させた一次処理水として排出させるとともに、有機化合物を含有する曝気ガスを排出させる曝気槽と、
有機化合物を含有する前記一次処理水を接触させることで有機化合物を吸着し、加熱ガスを接触させることで吸着した有機化合物を脱着する吸着素子を含み、前記吸着素子に前記一次処理水を供給することで有機化合物を前記吸着素子に吸着させて二次処理水として排出し、前記吸着素子に加熱ガスを供給することで有機化合物を前記吸着素子から脱着させて有機化合物を含有する脱着ガスとして排出し、前記吸着素子の脱着処理が完了した部分を吸着処理を行なう部分に移行させるとともに前記吸着素子の吸着処理が完了した部分を脱着処理を行なう部分に移行させることで連続的に二次処理水を処理可能な排水処理装置と、
有機化合物を分解する微生物が含まれた活性汚泥を有し、前記二次処理水を当該活性汚泥に接触させることで微生物によって有機化合物を分解させて除去して三次処理水として排出する活性汚泥処理装置と、
前記曝気槽および前記排水処理装置に接続され、前記曝気槽および排水処理装置から排出された有機化合物を含有する曝気ガスと脱着ガスの混合排ガスを燃焼させて酸化分解して分解ガスを排出する燃焼装置とを備えた排水処理システム。
２．前記排水処理装置は、前記吸着素子にガスを吹き付けることで前記吸着素子に付着した余剰の排水を吹き飛ばしてこれを除去排水として排出する上記１に記載の排水処理システム。
３．前記排水処理装置から排出された除去排水が、排水として前記排水処理装置に再度供給されるように構成された上記２に記載の排水処理システム。
４．前記吸着素子が、活性炭、活性炭素繊維およびゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも１の吸着材を含んでいる、上記１から３のいずれかに記載の排水処理システム。
５．前記燃焼装置から排出される分解ガスを熱交換し、前記排水処理装置の加熱ガスを予熱するように構成された上記１から４いずれかに記載の排水処理システム。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、活性汚泥処理装置の大型化防止やランニングコストの増大防止が可能で、システムを停止させることなく連続的に排水の清浄化が可能で、特に難生分解性の有機化合物も高濃度に含有する排水を、高効率、かつ安定的に処理することが可能な排水処理システムとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１における排水処理システムのシステム構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１における排水処理システムにおいて利用可能な他の排水処理装置の例を示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態１における排水処理システムにおいて利用可能なさらに他の排水処理装置の例を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態２における排水処理システムのシステム構成図である。
【図５】本発明の実施の形態３における排水処理システムのシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一または対応する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さないことにする。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における排水処理システムのシステム構成図である。以下においては、この図１を参照して、本実施の形態における排水処理システム１Ａの構成について説明する。
【００１７】
図１に示すように、本実施の形態における排水処理システム１Ａは、曝気槽１００と、排水処理装置２００と、活性汚泥処理装置３００と、燃焼装置４００を主として備えている。
【００１８】
曝気槽１００は、気泡を発生させる曝気装置１１１および排水を所定温度まで加温させる加温装置１１２を含んでいる。曝気槽１００は、配管ラインＬ１から有機化合物を含有する排水を供給することで、排水中の有機化合物が揮発され、配管ラインＬ２から有機化合物が揮発された排水を排出する。配管ラインＬ３、Ｌ４は、ガスを曝気装置１１１へ導入することにより、排水中から有機化合物を揮発除去し、有機化合物を含有する曝気ガスとして排出させるための配管ラインである。
【００１９】
曝気槽１００においては、加温装置１１２を用いて排水を所定温度まで加温させて、曝気させる方が好ましい。加温により、より排水中の有機化合物の揮発量が増大し、排水中から有機化合物を除去できるからである。曝気槽１００における排水の加温方法は特に限定はしない。配管ラインを設けて曝気槽１００へ蒸気を直接投入しても良いし、蒸気を用いて間接的に排水を加温するような曝気槽の構造にしても良いし、電熱ヒーターを用いて排水を加温させても良い。
【００２０】
排水処理装置２００は、吸着素子としての吸着材２１１、２２１がそれぞれ収容された第１処理槽２１０および第２処理槽２２０を有している。吸着材２１１、２２１は、有機化合物を含んだ一次処理水を接触させることで、一次処理水に含有される有機化合物を吸着する。したがって、排水処理装置２００においては、吸着材２１１、２２１に有機化合物を含んだ排水を供給することで、有機化合物が吸着材２１１、２２１によって吸着され、これにより排水が清浄化されて二次処理水として排出されることになる。また、吸着材２１１、２２１は、加熱ガスを接触させることで吸着した有機化合物を脱着する。したがって、排水処理装置２００においては、吸着材２１１、２２１に加熱ガスを供給することで有機化合物が吸着材２１１、２２１から脱着され、これにより加熱ガスが有機化合物を含有する脱着ガスとして排出されることになる。
【００２１】
第１処理槽２１０および第２処理槽２２０には、配管ラインＬ２、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７がそれぞれ接続されている。配管ラインＬ２は、曝気槽１００から排出された有機化合物を含んだ一次処理水を、第１処理槽２１０および第２処理槽２２０に供給するための配管ラインであり、バルブＶ２０１、Ｖ２０２によって第１処理槽２１０および第２処理槽２２０に対する接続／非接続状態が切り替えられる。配管ラインＬ６は、加熱ガスを第１処理槽２１０および第２処理槽２２０に供給するための配管ラインであり、バルブＶ２０３、Ｖ２０４によって第１処理槽２１０および第２処理槽２２０に対する接続／非接続状態が切り替えられる。配管ラインＬ５は、二次処理水を第１処理槽２１０および第２処理槽２２０から排出するための配管であり、バルブＶ２０５、Ｖ２０６によって第１処理槽２１０および第２処理槽２２０に対する接続／非接続状態が切り替えられる。配管ラインＬ７は、脱着ガスを第１処理槽２１０および第２処理槽２２０から排出するための配管ラインであり、バルブＶ２０７、Ｖ２０８によって第１処理槽２１０および第２処理槽２２０に対する接続／非接続状態が切り替えられる。
【００２２】
第１処理槽２１０と第２処理槽２２０とは、上述したバルブＶ２０１〜Ｖ２０８の開閉を操作することによって交互に吸着槽および脱着槽として機能し、具体的には、第１処理槽２１０が吸着槽として機能している場合には、第２処理槽２２０が脱着槽として機能し、第１処理槽２１０が脱着槽として機能している場合には、第２処理槽２２０が吸着槽として機能する。すなわち、本実施の形態における排水処理装置２００においては、吸着槽と脱着槽とが経時的に交互に切り替わるように構成されている。なお、配管ラインＬ２は、第１処理槽２１０および第２処理槽２２０のうち、吸着槽として機能している槽に接続されて当該吸着槽に一次処理水を供給し、配管ラインＬ６は、第１処理槽２１０および第２処理槽２２０のうち、脱着槽として機能している槽に接続されて当該脱着槽に加熱ガスを供給する。また、配管ラインＬ５は、第１処理槽２１０および第２処理槽２２０のうち、吸着槽として機能している槽に接続されて当該吸着槽から二次処理水を排出し、配管ラインＬ７は、第１処理槽２１０および第２処理槽２２０のうち、脱着槽として機能している槽に接続されて脱着ガスを排出する。
【００２３】
吸着材２１１、２２１は、活性炭、活性炭素繊維またはゼオライトの少なくともいずれかを含む吸着材にて構成されている。好適な吸着材２１１、２２１としては、粒状、粒体状、ハニカム状等の活性炭やゼオライトが利用されるが、より好適には、活性炭素繊維が利用される。活性炭素繊維は、表面にミクロ孔を有する繊維状構造を有しているため、水との接触効率が高く、特に水中の有機化合物の吸着速度が速くなり、他の吸着素子に比べて極めて高い吸着効率を実現できる部材である。
【００２４】
吸着材２１１、２２１として利用可能な活性炭素繊維の物性は、特に限定されるものではないが、ＢＥＴ比表面積が７００〜２０００ｍ2／ｇ、細孔容積が０．４〜０．９ｃｍ3／ｇ、平均細孔径が１７〜１８Åのものが好ましい。これは、ＢＥＴ比表面積が７００ｍ2／ｇ未満、細孔容積が０．４ｍ3／ｇ未満、平均細孔径が１７Å未満のものでは、有機化合物の吸着量が低くなるためであり、またＢＥＴ比表面積が２０００ｍ2／ｇを超え、細孔容積が０．９ｍ3／ｇを超え、平均細孔径が１８Åを超えるのものでは、細孔径が大きくなることで分子量の小さな物質等の吸着能力が低下したり、強度が弱くなったり、素材のコストが高くなって経済的に不利になったりするためである。
【００２５】
活性汚泥処理装置３００は、曝気槽３１０と沈殿槽３２０とを主として有している。曝気槽３１０は、曝気装置３１１と図示しない撹拌装置とを含んでおり、曝気槽３１０の内部には、バクテリア（細菌類）、原生動物、後生動物等の好気性微生物群を含む活性汚泥が充填されている。曝気槽３１０は、上述した活性汚泥に上記排水処理装置２００から排出された二次処理水を供給することで活性汚泥と二次処理水とを接触させ、これを撹拌および曝気することで二次処理水に含有される有機化合物を分解して除去するための処理槽である。一方、沈殿槽３２０は、曝気槽３１０にて処理された活性汚泥を含む水を固液分離することで活性汚泥と三次処理水とに分離するための処理槽である。
【００２６】
活性汚泥処理装置３００には、配管ラインＬ５、Ｌ９、Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３が接続されている。配管ラインＬ５は、曝気槽３１０に二次処理水を供給するための配管ラインであり、配管ラインＬ９は、曝気装置３１１に酸素を供給するための配管ラインである。配管ラインＬ１０は、曝気槽３１０から活性汚泥を含む水を排出し、これを沈殿槽３２０に供給するための配管ラインである。配管ラインＬ１１は、沈殿槽３２０から排出された活性汚泥のうち、その余剰分を余剰汚泥として排出するための配管ラインであり、配管ラインＬ１２は、沈殿槽３２０から排出された活性汚泥のうち、その必要分を返送汚泥として曝気槽３１０に返送するための配管ラインである。また、配管ラインＬ１３は、沈殿槽３２０から三次処理水を排出するための配管ラインである。
【００２７】
活性汚泥処理装置３００においては、配管ラインＬ５を介して曝気槽３１０に供給された二次処理水が曝気槽３１０内において活性汚泥と混ざり合い、この混ざり合った排水と活性汚泥とが、配管ラインＬ９を介して曝気装置３１１に供給されて当該曝気装置３１１から排出される酸素によって曝気されつつ撹拌されることで有機化合物の分解が行なわれ、分解後の活性汚泥を含む水が配管ラインＬ１０を介して沈殿槽３２０に送られ、沈殿槽３２０において固液分離されてその上澄み液が配管ラインＬ１３を介して三次処理水として排出される。この活性汚泥処理装置３００から排出される三次処理水は、活性汚泥処理装置３００に供給される二次処理水に比べその有機化合物の含有量は大幅に減少しており、河川・下水放流可能なレベルまで清浄化されている。
【００２８】
燃焼装置４００は、曝気槽１００から排出される曝気ガスおよび排水処理装置２００から排出される脱着ガスの混合排ガスを燃焼させて酸化分解させるための装置であり、配管ラインＬ８、Ｌ１４、Ｌ１５、Ｌ１６に接続されている。燃焼装置４００は、熱交換器４１０と加熱炉４２０とを有しており、熱交換器４１０は、加熱炉４２０に導入される曝気ガスおよび脱着ガスの混合排ガスを予熱するためのものであり、加熱炉４２０は、電熱ヒーター４２１を用いて導入された混合排ガスを燃焼させるためのものである。配管ラインＬ８は、曝気槽１００の配管ラインＬ４から排出された曝気ガスと、排水処理装置２００の配管ラインＬ７から排出された脱着ガスを混合させ、混合排ガスとして熱交換器４１０に供給するための配管ラインであり、配管ラインＬ１４は、熱交換器４１０で予熱された脱着ガスを加熱炉４２０に導入するための配管ラインである。また、配管ラインＬ１５、Ｌ１６は、加熱炉４２０にて混合排ガスが燃焼することによって生成される分解ガスを熱交換器４１０を経由させて外部に排出するための配管ラインである。
【００２９】
燃焼装置４００としては、特にその種類が限定されるものではないが、例えば混合排ガスを６５０〜８００℃の高温で直接的に酸化分解させる直接燃焼装置や、白金触媒等を利用して混合排ガスを触媒酸化反応させて酸化分解する触媒燃焼装置、蓄熱体を利用して熱回収を行ないつつ経済的に直接酸化分解を行なう蓄熱式直接燃焼装置、白金触媒等と蓄熱体とを組み合わせて効率的に混合排ガスを触媒酸化反応させて酸化分解する蓄熱式触媒燃焼装置等を使用することが可能である。当該燃焼装置４００を用いて混合排ガスを酸化分解させることにより、有機化合物は完全に除去される。
【００３０】
次に、上記図１を参照して、本実施の形態における排水処理システム１Ａにおいて行なわれる排水の清浄化処理の詳細について説明する。なお、以下の説明は、排水処理装置２００の第１処理槽２１０が吸着槽として機能し、第２処理槽２２０が脱着槽として機能している状態に基づいたものであるが、これら吸着槽と脱着槽とが入れ替わった場合にも、同様の処理が行なわれる。
【００３１】
図１に示すように、有機化合物を含んだ排水は、配管ラインＬ１を経由して曝気槽１００に導入される。導入された排水は加温曝気処理されて、有機化合物が排水中より揮発することで排水中から除去され、有機化合物が除去された後の水は、配管ラインＬ２に導入されて一次処理水として曝気槽１００から排出される。
【００３２】
曝気槽１００から排出された一次処理水は、配管ラインＬ２を経由して排水処理装置２００に導入される。導入された一次処理水は、第１処理槽２１０に送られて吸着材２１１と接触し、当該一次処理水に含有される有機化合物が吸着材２１１によって吸着される。有機化合物が吸着材２１１によって吸着された後の水は、配管ラインＬ５に導入されて二次処理水として排水処理装置２００から排出される。
【００３３】
一方、排水処理装置２００には、上記一次処理水の導入と並行して、配管ラインＬ６を経由して加熱ガスが導入される。導入された加熱ガスは、第２処理槽２２０に送られて吸着材２２１と接触し、吸着材２２１に吸着された有機化合物を脱着させる。吸着材２２１から脱着された有機化合物を含む加熱ガスは、配管ラインＬ７に導入されて脱着ガスとして排水処理装置２００から排出される。
【００３４】
排水処理装置２００から排出された二次処理水は、配管ラインＬ５を経由して活性汚泥処理装置３００に導入される。導入された二次処理水は、活性汚泥と接触させられることで当該排水に含有される有機化合物が分解されて除去され、有機化合物が除去された後の水は、配管ラインＬ１３に導入されて三次処理水として活性汚泥処理装置３００から排出される。排出された三次処理水は、その後、河川放流もしくは通常の下水としての処理がなされる。
【００３５】
曝気槽１００から排出された曝気ガスおよび、排水処理装置２００から排出された脱着ガスは、配管ラインＬ８にて混合排ガスとして燃焼装置４００に送られ、加熱炉４２０にて燃焼することで酸化分解する。加熱炉４２０にて生成された分解ガスは、配管ラインＬ１６に導入されて燃焼装置４００から排出される。この分解ガスは、主として二酸化炭素と水蒸気とを含む人体に対して無害なガスである。
【００３６】
以上の如くの排水処理システム１Ａとすることにより、活性汚泥処理装置３００の前処理装置として曝気槽１００および排水処理装置２００が機能することになり、活性汚泥処理装置３００のみで排水処理システムを構築した場合に比べ、活性汚泥処理装置３００にて処理する排水中の有機化合物負荷量が低減されるだけでなく、特に活性汚泥による生物分解が困難である、もしくは微生物にとって毒性の高い有機化合物が曝気槽１００および排水処理装置２００にて除去されるため、排水処理システム１Ａ全体としての清浄化処理の処理能力を高性能化させることができる。したがって、活性汚泥処理装置３００の大型化防止やランニングコストが増大防止が可能であり、高効率、かつ安定的に排水を処理することが可能な排水処理システムとすることができる。
【００３７】
また、上述の如くの排水処理システム１Ａとすることにより、排水処理装置２００から排出される一次処理水を活性汚泥処理装置３００において連続的に処理することが可能になるため、システムを停止させることなく連続的に排水の清浄化を行なうことが可能になる。したがって、活性汚泥処理装置３００の前処理装置としてカートリッジ式の吸着材を備えた交換式排水処理装置を使用した場合に比べ、カートリッジ式の吸着材の新品への交換作業や取り外しての再生処理作業が不要となり、その労力やランニングコストの増大が生じないことになる。
【００３８】
また、上述の如くの排水処理システム１Ａとすることにより、排水処理装置２００の第１処理槽２１０および第２処理槽２２０において吸着処理および脱着処理が交互に連続的に繰り返されることになる。このように吸着処理および脱着処理が交互に連続的に繰り返されるように構成することにより、低コストで安定的に高い能力で排水に含まれる有機化合物を除去することができる。したがって、上記構成を採用することにより、高効率、かつ安定的に排水を清浄化処理できる排水処理システムとすることができる。なお、特に上述の如くの排水処理装置２００とすることにより、微生物の繁殖が抑制でき、そのため藻の発生等を防止することも可能になる。
【００３９】
さらに、本実施の形態の如くの排水処理システム１Ａは、活性汚泥処理装置のみを具備する既存の排水処理システムに対して、曝気槽１００、排水処理装置２００等を増設するのみで容易に実現できるものであるため、既存の設備の有効活用が可能で経済性にも優れたものとなる。
【００４０】
また、上述の本実施の形態における排水処理システム１Ａにおいては、第１処理槽２１０および第２処理槽２２０が吸着槽および脱着槽に交互に入れ替わる構成の排水処理装置２００を採用した場合を例示して説明を行なったが、これとは異なる構成の排水処理装置を採用してもよい。以下に、その例を図２および図３を参照して説明する。
【００４１】
図２および図３は、本実施の形態における排水処理システムにおいて利用可能な他の排水処理装置の例を示す模式図である。なお、これら図２および図３においては、排水処理装置に具備される吸着材および当該吸着材近傍に配置される構成要素のみを図示し、その他の構成要素の図示は省略している。
【００４２】
図２は、円柱状の外形を有する吸着材２５０を利用した場合を示している。図２に示すように、円柱状の外形を有する吸着材２５０を利用する場合には、軸方向に流体が流動可能となるように構成された吸着材２５０の軸中心に回転軸２６１を設け、この回転軸２６１をアクチュエータ等によって回転駆動する。そして、吸着材２５０の軸方向の両端面に近接して図２においては示さない配管ラインＬ２、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７（図１参照）を接続し、吸着材２５０の一部を吸着処理を行なうための部分（図２において符号２５１で示す部分）として利用し、吸着材２５０の他の一部を脱着処理を行なうための部分（図２において符号２５２で示す部分）として利用する。すなわち、吸着材２５０の符号２５１で示す部分には、軸方向の一方から一次処理水が導入され、軸方向の他方から二次処理水が導出されることになり、吸着材２５０の符号２５２で示す部分には、軸方向の一方から加熱ガスが導入され、軸方向の他方から脱着ガスが導出されることになる。
【００４３】
ここで、図２に示す排水処理装置においては、吸着材２５０が回転軸２６１を回転中心として図中矢印Ａ方向に所定の速度で回転する。これにより、吸着材２５０の吸着処理が完了した部分は脱着処理を行なうゾーンへと移動するとともに、吸着材２５０の脱着処理が完了した部分は吸着処理を行なうゾーンへと移動することになる。したがって、当該排水処理装置においては、同時に吸着処理と脱着処理とが行なわれることになり、連続的に清浄化処理を行なうことが可能となる。
【００４４】
また、図３は、円筒状の外形を有する吸着材２７０を利用した場合を示している。図３に示すように、円筒状の外形を有する吸着材２７０を利用する場合には、径方向に流体が流動可能となるように、たとえば金属製の枠体２８５によって囲われた単位吸着ユニット２７５を周方向に複数並べて円筒状とし、これを図示しないアクチュエータ等によって軸中心に回転駆動する。そして、吸着材２７０に近接して図３においては示さない配管ラインＬ２、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７（図１参照）を接続し、吸着材２７０の単位吸着ユニットの一部を吸着処理を行なうための部分（図３において符号２７１で示す部分）として利用し、単位吸着ユニットの他の一部を脱着処理を行なうための部分（図３において符号２７２で示す部分）として利用する。すなわち、吸着材２７０の符号２７１で示す単位吸着ユニットには、径方向外側から一次処理水が導入され、径方向内側に向けて二次処理水が導出されて軸方向の一方に向けて排出されることになり、吸着材２７０の符号２７２で示す単位吸着ユニットには、導入管２８１を介して径方向内側から加熱ガスが導入され、径方向外側に向けて脱着ガスが導出されて導出管２８２を介して排出されることになる。
【００４５】
ここで、図３に示す排水処理装置においては、吸着材２７０が軸中心に図中矢印Ａ方向に所定の速度で段階的に回転する。これにより、吸着材２７０の吸着処理が完了した単位吸着ユニットは脱着処理を行なうゾーンへと移動するとともに、吸着材２７０の脱着処理が完了した単位吸着ユニットは吸着処理を行なうゾーンへと移動することになる。したがって、当該排水処理装置においては、同時に吸着処理と脱着処理とが行なわれることになり、連続的に清浄化処理を行なうことが可能となる。
【００４６】
なお、図２および図３に示す如くの形状の吸着材２５０、２７０を利用する場合には、当該吸着材２５０、２７０を、粒状物を充填したものや繊維状物を充填したもので構成することとしてもよいが、ハニカム状の構造を有するもので構成するとなおよい。これは、吸着材２５０、２７０をハニカム状の構造を有するもので構成することにより、圧力損失を極めて低く抑えることが可能となって処理能力が増大するとともに、ゴミ等の固形物による目詰まりの発生も比較的低く抑えることができるためである。
【００４７】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における排水処理システムの構成を示す模式図である。なお、図４においては、上述の本発明の実施の形態１における排水処理システム１Ａと同様の部分の図示は省略している。以下においては、この図４を参照して本実施の形態における排水処理システム１Ｂの構成について説明する。
【００４８】
図４に示すように、本実施の形態における排水処理システム１Ｂは、上述した本発明の実施の形態１における排水処理システム１Ａと、排水処理装置２００の構成において相違している。本実施の形態における排水処理システム１Ｂにおいては、排水処理装置２００に加熱ガスを導入するための配管ラインＬ６に、排水処理装置１００にガスを導入するための配管ラインＬ１７が接続されており、これら配管ラインＬ６、Ｌ１７の排水処理装置２００に対する接続／非接続状態を切り替えるためのバルブＶ２０９、Ｖ２１０が、配管ラインＬ６、Ｌ１７にそれぞれ設けられている。また、本実施の形態における排水処理システム１Ｂにおいては、排水処理装置２００から脱着ガスを排出するための配管ラインＬ７に、排水処理装置２００から除去排水を排出するための配管ラインＬ１８が接続されており、これら配管ラインＬ７、Ｌ１８の排水処理装置２００に対する接続／非接続状態を切り替えるためのバルブＶ２１１、Ｖ２１２が、配管ラインＬ７、Ｌ１８にそれぞれ設けられている。なお、配管ラインＬ１８の他端は、排水処理装置２００に一次処理水を導入するための配管ラインＬ２に接続されている。
【００４９】
本実施の形態における排水処理システム１Ｂの排水処理装置２００においては、吸着処理と脱着処理との間に脱水処理（パージ処理）が実施される。具体的には、上述の本発明の実施の形態１における排水処理システム１Ａの場合と同様に、排水処理装置２００においては、バルブＶ２０１〜２０８の開閉が操作されることによって第１処理槽２１０と第２処理槽２２０とが交互に吸着槽および脱着槽に切り替わるが、脱着槽に切り替わった際には、まず当該脱着槽と配管ラインＬ１７および配管ラインＬ１８とが接続され、配管ラインＬ１７を介して脱着槽にガスが導入されて吸着材に吹き付けられることによって吸着材の表面に付着した余剰の排水を吹き飛ばす脱水処理が行なわれ、吹き飛ばされた除去排水は、配管ラインＬ１８および配管ラインＬ２を経由して排水処理装置２００へと再度供給される。そして、当該脱水処理を所定時間行なった後に脱着槽と配管ラインＬ１７および配管ラインＬ１８の接続が解除され、配管ラインＬ６および配管ラインＬ７が脱着槽に接続されて脱着処理が行なわれる。なお、脱水処理の際に脱着槽に導入されるガスとしては、高温でより低湿なガスが利用されることが好ましく、たとえば所定の温度に昇温された乾燥空気を利用することが好適である。
【００５０】
以上において説明した本実施の形態における排水処理システム１Ｂの如くの構成を採用することにより、上述した本発明の実施の形態１における排水処理システム１Ａの如くの構成を採用した場合に得られる効果に加え、吸着材２１１、２２１からの有機化合物の脱着効率が大幅に増加するため、より高効率、かつ安定的に排水を清浄化処理できる排水処理システムとできる効果が得られる。なお、上述した本実施の形態においては、排水処理装置２００から排出される除去排水が当該排水処理装置２００に再度供給されるように構成した場合を例示して説明を行なったが、当該除去排水は、交換式の吸着素子を備えた排水処理装置等を別途用いて清浄化処理されるように構成してもよい。
【００５１】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における排水処理システムの構成を示す模式図である。なお、図５においては、上述の本発明の実施の形態１における排水処理システム１Ａおよび実施の形態２における排水処理システム１Ｂと同様の部分の図示は省略している。以下においては、この図５を参照して本実施の形態における排水処理システム１Ｃの構成について説明する。
【００５２】
図５に示すように、本実施の形態における排水処理システム１Ｃは、上述した本発明の実施の形態１における排水処理システム１Ａおよび実施の形態２における排水処理システム１Ｂ、燃焼装置４００の構成において相違している。本実施の形態における排水処理システム１Ｃにおいては、燃焼装置４００に熱交換４１１がさらに1個接続されており、燃焼装置４００において熱交換器４１０から排出された分解ガスとガスを熱交換することで、排水処理装置２００の脱着工程に必要な加熱ガスを予熱するためのものである。配管ラインＬ１９は、ガスを熱交換器４１１に供給するための配管ラインであり、配管ラインＬ６は、熱交換器４１１で予熱された加熱ガスを排水処理装置２００に導入するための配管ラインとなる。また、配管ラインＬ１９、Ｌ１１は、熱交換器４１０から排出される分解ガスを熱交換器４１１を経由させて外部に排出するための配管ラインである。
【００５３】
本実施の形態における排水処理システム１Ｃの燃焼装置４００においては、熱交換器４１１において、排水処理装置２００の加熱ガスの予熱を燃焼装置４００から排出される分解ガスを用いて実施される。
【００５４】
以上において説明した本実施の形態における排水処理システム１Ｃの如くの構成を採用することにより、上述した本発明の実施の形態１における排水処理システム１Ａおよび排水処理システム１Ｂの如くの構成を採用した場合に得られる効果に加え、排水処理装置２００に必要な加熱ガスの昇温に必要な熱量が削減できるため、より省エネルギーに排水を清浄化処理できる排水処理システムとできる効果が得られる。なお、上述した本実施の形態においては、必要に応じ、蒸気ヒーターや電熱ヒーターなどの加熱手段を排水処理装置２００に追加してもよい。
【００５５】
以上において説明した本発明の実施の形態１から３における排水処理システム１Ａ，１Ｂ，１Ｃの特徴的な構成は、相互に組み合わせることが可能である。たとえば、図２および図３に示した如くの構成の吸着材２５０、２７０を含む排水処理装置を本発明の実施の形態２および３における排水処理システム１Ｂおよび１Ｃの排水処理装置２００に適用してもよい。なお、その場合には、吸着素子２５０、２７０の脱着処理を行なうためのゾーンに脱水処理を行なうためのゾーンが設けられ、当該脱水処理を行なうためのゾーンに位置する部分の吸着素子２５０、２７０に近接して上述した配管ラインＬ１７、Ｌ１８が接続され、吸着処理と脱着処理の間に脱水処理が行なわれるように排水処理装置２００が構成されることになる。
【００５６】
また、以上において説明した本発明の実施の形態１から３においては、排水処理システムに具備される活性汚泥処理装置として、連続的に処理が行なわれる連続式活性汚泥処理装置を例示して説明を行なったが、回分式に処理が行なわれる回分式活性汚泥処理装置を利用することも当然に可能である。また、上述した本発明の実施の形態１から３においては、排水処理システムに具備される活性汚泥処理装置として、沈殿槽を用いて固液分離を行なうものを例示して説明を行なったが、この他にも曝気槽に設けた膜にて膜分離を行なうものなど種々の構成のものを利用できる。このように、本発明が適用可能な排水処理システムに具備される活性汚泥処理装置としては、どのような形式のものであってもよい。
【００５７】
また、以上において説明した本発明の実施の形態１から３においては、ポンプやファン等の流体搬送手段やストレージタンク等の流体貯留手段などの構成要素を特に示すことなく説明を行なったが、これら構成要素は必要に応じて適宜の位置に配置すればよい。
【００５８】
このように、今回開示した上記各実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【実施例】
【００５９】
以下、実施の形態３の実施例によりさらに本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
なお、評価は下記の方法によりおこなった。
（ＢＥＴ比表面積）
ＢＥＴ比表面積は、液体窒素の沸点（−１９５．８℃）雰囲気下、相対圧力０．０〜０．１５の範囲で上昇させたときの試料への窒素吸着量を数点測定し、ＢＥＴプロットにより試料単位質量あたりの表面積（ｍ２／ｇ）を求めた。
（細孔容積）
細孔容積は、相対圧０．９５における窒素ガスの気体吸着法により測定した。
（平均細孔径）
平均細孔径は、以下の式で求めた。
ｄｐ＝４００００Ｖｐ／Ｓ（ただし、ｄｐ：平均細孔径（Å））
Ｖｐ：細孔容積（ｃｃ／ｇ）
Ｓ：ＢＥＴ比表面積（ｍ２／ｇ）
（有機化合物除去効果）
主に１，４−ジオキサン１０００ｍｇ／Ｌ、アセトアルデヒド１４０００ｍｇ／Ｌ、エチレングリコール１６０００ｍｇ／Ｌを含む排水を原水とした。また、排水量は２．１ｍ３／ｈｒとし、原水中の有機化合物量は１，４−ジオキサン２．１ｋｇ／ｈｒ、アセトアルデヒド２９．４ｋｇ／ｈｒ、エチレングリコール３３．６ｋｇ／ｈｒとなる。温度５０℃の水を導入し、排水処理装置、活性汚泥処理装置、燃焼装置の入口および出口の水およびガス中の１，４−ジオキサン、エチレングリコール、アセトアルデヒド濃度を測定し、有機化合物量を算出して除去効果を確認した。
（有機化合物濃度評価）
入口・出口の水およびガス中の濃度は、ガスクロマトグラフ法により分析し測定した。
【００６０】
［実施例１］
有効曝気容量４．２ｍ３の曝気槽１００に曝気温度６０℃、曝気強度２．５ｍｉｎ−１、風量１１Ｎｍ３／ｍｉｎ、滞留時間２ｈｒの条件で処理水量２．１ｍ３／ｈｒの１，４−ジオキサン１０００ｍｇ／Ｌ（２．１ｋｇ／ｈｒ）、アセトアルデヒド１４０００ｍｇ／Ｌ（２９．４ｋｇ／ｈｒ）、エチレングリコール１６０００ｍｇ／Ｌ（３３．６ｋｇ／ｈｒ）を含む原水を導入し、一次処理水を得た。その際の一次処理水中の有機化合物量は、１，４−ジオキサン１．１ｋｇ／ｈｒ以下、アセトアルデヒド０．０１ｋｇ／ｈｒ以下、エチレングリコール３３．６ｋｇ／ｈｒ以下であった。また、曝気槽１００から排出される曝気ガスの有機化合物濃度は、１，４−ジオキサン４２０ｐｐｍ、アセトアルデヒド２４０００ｐｐｍ、エチレングリコール１ｐｐｍ以下であった。使用蒸気量は６０ｋｇ／ｈｒ以下であった。
【００６１】
次に、排水処理装置２００の吸着材として平均細孔径１７．１Å、ＢＥＴ比表面積１５００ｍ２／ｇ、全細孔容積０．４７ｍ３／ｇの活性炭素繊維を使用した重量５０ｋｇの吸着素子を２個作成し、前述の曝気処理後の一次処理水を処理水量２．１ｍ３／ｈｒになるように導入し、二次処理水を得た。
【００６２】
次に、排水処理装置２００の脱水工程時におけるガスとして空気を使用し、脱水の風量を６０Ｎｍ３／ｍｉｎとした。脱着工程における加熱ガスとして１２０℃の空気を使用し、脱着の風速を６０Ｎｍ３／ｍｉｎとした。吸着工程における吸着時間は６０ｍｉｎ、脱水工程における脱水時間は５ｍｉｎ、脱着工程における脱着時間は５５ｍｉｎとして切替サイクルとした。その際の二次処理水中の有機化合物量は１，４−ジオキサン１ｇ／ｈｒ以下、アセトアルデヒド０．５ｇ／ｈｒ以下、エチレングリコール３２．６ｋｇ／ｈｒであった。また、脱着ガス中の有機化合物濃度は、１，４−ジオキサン２００ｐｐｍ以下、アセトアルデヒド１０ｐｐｍ以下、エチレングリコール１００ｐｐｍ以下であった。
【００６３】
次に、容量が３ｍ３の原水調整槽、容量が７ｍ３の希釈槽容量、容量がいずれも１２５ｍ３の２つの担体流動曝気槽、容量が１２５ｍ３の２つの活性汚泥槽および容量が２５ｍ３の沈殿槽からなる活性汚泥処理装置３００を用いて、排水処理装置２００から排出された二次処理水を導入し、三次処理水を得た。上記の担体流動曝気槽にはポリビニルアルコール架橋ゲル担体（直径約４ｍｍ）を１２．５ｍ３投入した。また、上記の三次処理水中の有機化合物濃度は高く、微生物に対して負荷が高いため、希釈槽から供給される工業用水により希釈され、担体流動曝気槽及び活性汚泥槽には２１ｍ３／ｈｒで導入した。その際の三次処理水中の有機化合物量は、１，４−ジオキサン１ｇ／ｈｒ以下、アセトアルデヒド濃度は０．１ｇ／ｈｒ以下、エチレングリコール濃度は０．２ｋｇ／Ｌ以下であり、良好な処理が可能であった。また、発生した余剰汚泥量は０．６ｔ／日と少量であった。
【００６４】
本実施例の水処理システムを用いて５００時間実施後の処理水中の有機化合物量、ユーティリティ消費量および汚泥量を表１示す。５００時間後においても、安定的に処理が可能な結果であった。曝気槽１００により、アセトアルデヒド、１，４−ジオキサンを揮発除去させることで、排水処理装置２００および活性汚泥処理装置３００への負荷量を下げつつ、排水処理装置２００により、活性汚泥処理装置３００では処理困難な１，４−ジオキサンを高効率に吸着除去させ、エチレングリコールを活性汚泥処理装置３００にて生物分解させることで、効率よく排水処理が可能となる。また、排水処理装置２００に関しては、吸着と脱着を連続して行い処理するため、性能低下がなく安定して高い効率で処理ができる。
【００６５】
次に、上記曝気槽１００から排出される曝気ガスのダクトと排水処理装置２００から排出される脱着ガスのダクトを接続させて、混合排ガスの濃度を測定したところ、１，４−ジオキサン３００ｐｐｍ、アセトアルデヒド３４００ｐｐｍ、エチレングリコール１００ｐｐｍとなった。
【００６６】
次に、燃焼装置４００の触媒として白金触媒を燃焼装置４００に設置して、上記曝気槽１００から排出される曝気ガスと排水処理装置２００から排出される脱着ガスの混合排ガスを風量７１Ｎｍ３／ｍｉｎで供給し、熱交換器及び予熱ヒーターにより３００℃に昇温した後、触媒に接触させ、混合排ガス中の有機化合物を触媒にて酸化分解させ、分解ガスを得た。分解ガス中の１，４−ジオキサン、アセトアルデヒド、エチレングリコール濃度はそれぞれ１ｐｐｍ以下であり、良好に処理できた。
【００６７】
また、燃焼装置４００の出口温度を経時的に測定したところ、出口平均温度は４５０℃であり、熱交換率６０％で試算すると、燃焼装置４００からの分解ガスとの熱交換のみで、混合排ガスを３００℃まで昇温がほぼ可能であるので、予熱ヒーターに電熱ヒーターを使用した際の消費電力は０．１ｋＷｈ以下にすることが可能となった。
【００６８】
また、図１に示す熱交換器４１０から排出された熱交換後の分解ガスの温度を測定したところ、平均温度３００℃であり、図１に示す熱交換器４１１の熱交換率５０％で試算すると、熱交換のみで排水処理装置２００に必要な加熱ガスの昇温が可能であるので、蒸気ヒーター使用して加熱した場合の使用蒸気量は０．１ｋｇ／ｈｒ以下にすることが可能であった。
【００６９】
本実施例の水処理システムを用いて５００時間実施後の処理ガス中の各有機化合濃度、ユーティリティ消費量および汚泥量を表１示す。５００時間後においても、安定的にかつ少ないユーティリティ消費量で処理が可能な結果となった。上記排水処理装置２００から排出された脱着ガスに加え、上記曝気槽１００から排出される低風量で有機化合物濃度の高く、かつ濃度変動の小さい曝気ガスを混合させて処理を行っているため、安定した燃焼熱量が生成され、熱回収による消費エネルギーの削減が可能である。
【００７０】
[比較例１]
容量が９ｍ３の原水調整槽、容量が２１ｍ３の希釈槽容量、容量がいずれも３００ｍ３の２つの担体流動曝気槽、容量が３００ｍ３の２つの活性汚泥槽および容量が７５ｍ３の沈殿槽からなる活性汚泥処理装置３００を用いて、実施例１に用いた原水を導入し、処理水を得た。上記の担体流動曝気槽にはポリビニルアルコール架橋ゲル担体（直径約４ｍｍ）を３０ｍ３投入した。また、原水の有機化合物濃度は高く、微生物に対して負荷が高いため、希釈槽から供給される工業用水により希釈され、担体流動曝気槽及び活性汚泥槽には５５ｍ３／ｈｒで導入した。その際の処理水中の有機化合物量は、表１に示す通り、１，４−ジオキサン２．１ｋｇ／ｈｒ以下、アセトアルデヒド濃度は０．５ｋｇ／ｈｒ以下、エチレングリコール濃度は０．２ｋｇ／ｈｒ以下であり、アセトアルデヒド、エチレングリコールに対しては良好な処理が可能であったが、１，４−ジオキサンに対しては全く処理ができなかった。また、発生した余剰汚泥量は、表１に示す通り、２ｔ／日であり、実施例１の約４倍の汚泥量であった。
【００７１】
[比較例２]
排水処理装置２００の吸着材として平均細孔径１７．１Å、ＢＥＴ比表面積１５００ｍ２／ｇ、全細孔容積０．４７ｍ３／ｇの活性炭素繊維を使用した重量１００ｋｇの吸着素子を２個作成し、実施例１で使用した原水を処理水量２．１ｍ３／ｈｒになるように導入し、一次処理水を得た。
【００７２】
次に、排水処理装置２００の脱水工程時におけるガスとして空気を使用し、脱水の風量を１２０Ｎｍ３／ｍｉｎとした。脱着工程における加熱ガスとして１２０℃の空気を使用し、脱着の風速を１２０Ｎｍ３／ｍｉｎとした。吸着工程における吸着時間は６０ｍｉｎ、脱水工程における脱水時間は５ｍｉｎ、脱着工程における脱着時間は５５ｍｉｎとして切替サイクルとした。その際の一次処理水中の有機化合物量は１，４−ジオキサン１ｇ／ｈｒ、アセトアルデヒド２８．４ｋｇ／ｈｒ以下、エチレングリコール３１．６ｋｇ／Ｌ以下であった。また、脱着ガス中の有機化合物濃度は、１，４−ジオキサン１２０ｐｐｍ、アセトアルデヒド２８０ｐｐｍ、エチレングリコール２０ｐｐｍであった。
【００７３】
次に、容量が９ｍ３の原水調整槽、容量が２１ｍ３の希釈槽容量、容量がいずれも３００ｍ３の２つの担体流動曝気槽、容量が３００ｍ３の２つの活性汚泥槽および容量が７５ｍ３の沈殿槽からなる活性汚泥処理装置３００を用いて、排水処理装置２００から排出された一次処理水を導入し、二次処理水を得た。上記の担体流動曝気槽にはポリビニルアルコール架橋ゲル担体（直径約４ｍｍ）を３０ｍ３投入した。また、上記の一次処理水中の有機化合物濃度は高く、微生物に対して負荷が高いため、希釈槽から供給される工業用水により希釈され、担体流動曝気槽及び活性汚泥槽には５５ｍ３／ｈｒで導入した。その際の二次処理水中の有機化合物量は、表１に示す通り、１，４−ジオキサン１ｇ／ｈｒ以下、アセトアルデヒド濃度は０．５ｋｇ／ｈｒ以下、エチレングリコール濃度は０．２ｋｇ／ｈｒ以下であり、良好な処理が可能であった。ただし、発生した余剰汚泥量は２ｔ／日であり、実施例１の約４倍の汚泥量であった。
【００７４】
次に、燃焼装置４００の触媒として白金触媒を燃焼装置４００に設置して、上記排水処理装置２００から排出される脱着ガスを風量１２０Ｎｍ３／ｍｉｎで供給し、熱交換器及び予熱ヒーターにより３００℃に昇温した後、触媒に接触させ、脱着ガス中の有機化合物を触媒にて酸化分解させ、分解ガスを得た。分解ガス中の有機化合物濃度は、表１に示す通り、１，４−ジオキサン、アセトアルデヒド、エチレングリコールそれぞれ１ｐｐｍ以下であり、良好に処理できた。
【００７５】
燃焼装置４００の出口温度を経時的に測定したところ、出口平均温度は３３０℃であり、熱交換率６０％で試算すると、燃焼装置４００からの分解ガスとの熱交換のみでは脱着ガスを２２０℃までしか昇温することができないため、３００℃までの予熱のために電熱ヒーターを使用した際の消費電力は、表１に示す通り、２００ｋＷｈであった。
【００７６】
熱交換器４１０から排出された熱交換後の分解ガスの温度を測定したところ、平均温度３００℃であり、熱交換器４１１の熱交換率５０％で試算すると、熱交換のみで排水処理装置２００に必要な加熱ガスの昇温が可能であるので、加熱に蒸気ヒーターを使用した場合の使用蒸気量は、表１に示す通り、０．１ｋｇ／ｈｒ以下にすることが可能であった。
【００７７】
[比較例３]
有効曝気容量２１ｍ３の曝気槽１００に曝気温度８０℃、曝気強度２．５ｍｉｎ−１、風量５５Ｎｍ３／ｍｉｎ、滞留時間１０ｈｒの条件で、実施例１で使用した原水を導入し、一次処理水を得た。その際の一次処理水中の有機化合物量は、１，４−ジオキサン１ｇ／ｈｒ以下、アセトアルデヒド０．０１ｋｇ／ｈｒ以下、エチレングリコール３３．６ｋｇ／ｈｒ以下であった。また、曝気槽１００から排出される曝気ガスの有機化合物濃度は、１，４−ジオキサン１２０ｐｐｍ、アセトアルデヒド４５００ｐｐｍ、エチレングリコール１ｐｐｍ以下となった。ただし、加温のために必要な投入蒸気量は、表１に示す通り、１０００ｋｇ／ｈｒ以上となり、非常に蒸気量を使用することとなった。
【００７８】
次に、実施例１と同様の活性汚泥処理装置３００を使用して、上記曝気槽１００から排出された一次処理水を導入して、二次処理水を得た。また、上記の一次処理水中の有機化合物濃度は高く、微生物に対して負荷が高いため、希釈槽から供給される工業用水により希釈され、担体流動曝気槽及び活性汚泥槽には２１ｍ３／ｈｒで導入した。その際の二次処理水中の有機化合物量は、表１に示す通り、１，４−ジオキサン１ｇ／ｈｒ以下、アセトアルデヒド濃度は０．５ｇ／ｈｒ以下、エチレングリコール濃度は０．２ｋｇ／ｈｒ以下であり、良好な処理が可能であった。また、発生した余剰汚泥量は、表１に示す通り、０．６ｔ／日と少量であった。
【００７９】
次に、燃焼装置の触媒として白金触媒を燃焼装置４００に設置して、上記曝気槽１００から排出される曝気ガスを風量５５Ｎｍ３／ｍｉｎで供給し、熱交換器及び予熱ヒーターにより３００℃に昇温した後、触媒に接触させ、脱着ガス中の有機化合物が触媒にて酸化分解させ、分解ガスを得た。その際の分解ガス中の有機化合物濃度は、表１に示す通り、１，４−ジオキサン、アセトアルデヒド、エチレングリコールそれぞれ１ｐｐｍ以下であり、良好に処理できた。
【００８０】
燃焼装置４００の出口温度を経時的に測定したところ、出口平均温度は４５０℃であり、熱交換率６０％で試算すると、燃焼装置４００からの分解ガスとの熱交換のみで、曝気ガスを３００℃まで昇温がほぼ可能であるので、電熱ヒーターを使用した際の消費電力は、表１に示す通り、０．１ｋＷｈ以下にすることが可能となった。
【００８１】
【表１】
【符号の説明】
【００８２】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 排水処理システム、１００ 曝気槽、１１１ 曝気装置、１１２ 加温装置、２００ 排水処理装置、２１０ 第１処理槽、２１１ 吸着材、２２０ 第２処理槽、２２１ 吸着材、２５０ 吸着材、２６１ 回転軸、２７０ 吸着材、２７５ 単位吸着ユニット、２８１ 導入管、２８２ 導出管、２８５ 枠体、３００ 活性汚泥処理装置、３１０ 曝気槽、３１１ 曝気装置、３２０ 沈殿槽、４００ 燃焼装置、４１０ 熱交換器、４１１ 熱交換器、４２０ 燃焼炉、Ｌ１〜Ｌ１９ 配管ライン、Ｖ２０１〜Ｖ２１２ バルブ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機化合物を含有する排水から有機化合物を除去することで当該排水を清浄化する排水処理システムであって、
有機化合物を含有する排水を曝気処理することで、排水中から有機化合物を揮発除去させた一次処理水として排出させ、有機化合物を含有する曝気ガスを排出させる曝気槽と、
有機化合物を含有する前記一次処理水を接触させることで有機化合物を吸着し、加熱ガスを接触させることで吸着した有機化合物を脱着する吸着素子を含み、前記吸着素子に前記一次処理水を供給することで有機化合物を前記吸着素子に吸着させて二次処理水として排出し、前記吸着素子に加熱ガスを供給することで有機化合物を前記吸着素子から脱着させて有機化合物を含有する脱着ガスとして排出し、前記吸着素子の脱着処理が完了した部分を吸着処理を行なう部分に移行させるとともに前記吸着素子の吸着処理が完了した部分を脱着処理を行なう部分に移行させることで連続的に二次処理水を処理可能なものである排水処理装置と、
有機化合物を分解する微生物が含まれた活性汚泥を有し、前記二次処理水を当該活性汚泥に接触させることで微生物によって有機化合物を分解させて除去して三次処理水として排出する活性汚泥処理装置と、
前記曝気槽および前記排水処理装置に接続され、前記曝気槽および排水処理装置から排出された有機化合物を含有する曝気ガスと脱着ガスの混合排ガスを燃焼させて酸化分解して分解ガスを排出する燃焼装置とを備えた排水処理システム。
【請求項２】
前記排水処理装置は、前記吸着素子にガスを吹き付けることで前記吸着素子に付着した余剰の排水を吹き飛ばしてこれを除去排水として排出する、請求項１に記載の排水処理システム。
【請求項３】
前記排水処理装置から排出された除去排水が、排水として前記排水処理装置に再度供給されるように構成された、請求項２に記載の排水処理システム。
【請求項４】
前記吸着素子が、活性炭、活性炭素繊維およびゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも１の部材を含んでいる、請求項１から３のいずれかに記載の排水処理システム。
【請求項５】
前記燃焼装置から排出される分解ガスを熱交換し、前記排水処理装置の加熱ガスを予熱するように構成された請求項１から４いずれかに記載の排水処理システム。
【請求項１】
有機化合物を含有する排水から有機化合物を除去することで当該排水を清浄化する排水処理システムであって、
有機化合物を含有する排水を曝気処理することで、排水中から有機化合物を揮発除去させた一次処理水として排出させ、有機化合物を含有する曝気ガスを排出させる曝気槽と、
有機化合物を含有する前記一次処理水を接触させることで有機化合物を吸着し、加熱ガスを接触させることで吸着した有機化合物を脱着する吸着素子を含み、前記吸着素子に前記一次処理水を供給することで有機化合物を前記吸着素子に吸着させて二次処理水として排出し、前記吸着素子に加熱ガスを供給することで有機化合物を前記吸着素子から脱着させて有機化合物を含有する脱着ガスとして排出し、前記吸着素子の脱着処理が完了した部分を吸着処理を行なう部分に移行させるとともに前記吸着素子の吸着処理が完了した部分を脱着処理を行なう部分に移行させることで連続的に二次処理水を処理可能なものである排水処理装置と、
有機化合物を分解する微生物が含まれた活性汚泥を有し、前記二次処理水を当該活性汚泥に接触させることで微生物によって有機化合物を分解させて除去して三次処理水として排出する活性汚泥処理装置と、
前記曝気槽および前記排水処理装置に接続され、前記曝気槽および排水処理装置から排出された有機化合物を含有する曝気ガスと脱着ガスの混合排ガスを燃焼させて酸化分解して分解ガスを排出する燃焼装置とを備えた排水処理システム。
【請求項２】
前記排水処理装置は、前記吸着素子にガスを吹き付けることで前記吸着素子に付着した余剰の排水を吹き飛ばしてこれを除去排水として排出する、請求項１に記載の排水処理システム。
【請求項３】
前記排水処理装置から排出された除去排水が、排水として前記排水処理装置に再度供給されるように構成された、請求項２に記載の排水処理システム。
【請求項４】
前記吸着素子が、活性炭、活性炭素繊維およびゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも１の部材を含んでいる、請求項１から３のいずれかに記載の排水処理システム。
【請求項５】
前記燃焼装置から排出される分解ガスを熱交換し、前記排水処理装置の加熱ガスを予熱するように構成された請求項１から４いずれかに記載の排水処理システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−４０５３４（Ｐ２０１２−４０５３４Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８６０８３（Ｐ２０１０−１８６０８３）
【出願日】平成２２年８月２３日（２０１０．８．２３）
【出願人】（０００００３１６０）東洋紡績株式会社 (3,622)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２３日（２０１０．８．２３）
【出願人】（０００００３１６０）東洋紡績株式会社 (3,622)
【Ｆターム（参考）】
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