排水処理方法
【課題】下水排水や工場排水などの処理水中の不快な異臭を効率良く除去し、環境保全に寄与することができる排水処理方法を提供する。
【解決手段】レンズ工場から排出された有機物、窒素分、硫黄分などが含まれた排水原水の排水処理を行う処理槽は、排水原水槽１、第１のｐＨ調整槽２、生物処理塔３、第２のｐＨ調整槽４、凝集沈澱槽５、オゾン溶解槽６、活性炭塔７、第３のｐＨ調整槽８が、この順に配置され、オゾン溶解槽６において、処理水にオゾンを溶解して処理水中の溶存酸素濃度を高める酸素溶解処理が施され、その処理水が活性炭塔７に流入されて、水中に含まれる有機物を活性炭に吸着して除去する活性炭処理が行われる。また、活性炭塔７には、酸素溶解処理工程において処理水中に溶解しきれないオゾンがオゾン分解触媒によって分解処理された酸素ガスが供給される。
【解決手段】レンズ工場から排出された有機物、窒素分、硫黄分などが含まれた排水原水の排水処理を行う処理槽は、排水原水槽１、第１のｐＨ調整槽２、生物処理塔３、第２のｐＨ調整槽４、凝集沈澱槽５、オゾン溶解槽６、活性炭塔７、第３のｐＨ調整槽８が、この順に配置され、オゾン溶解槽６において、処理水にオゾンを溶解して処理水中の溶存酸素濃度を高める酸素溶解処理が施され、その処理水が活性炭塔７に流入されて、水中に含まれる有機物を活性炭に吸着して除去する活性炭処理が行われる。また、活性炭塔７には、酸素溶解処理工程において処理水中に溶解しきれないオゾンがオゾン分解触媒によって分解処理された酸素ガスが供給される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排水処理方法に関し、特に下水排水や工場排水などの処理中に発生する不快な異臭を効率良く防止し、環境保全に寄与することのできる排水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、工場排水などの排水処理は、排水原水（処理水）に中和処理、生物処理、凝集沈澱処理などの一次処理を施した後に、活性炭処理による二次処理などを行ってから下水道などに排水として排出される。
活性炭処理は、活性炭に処理水を向流接触させて、一次処理において処理できなかった処理水中の含有物質（有機物および／または溶解性物質）を活性炭に吸着させて処理水を浄化するもので、従来、内部に活性炭を充填した活性炭塔の上部から処理水を通水して下部から排出する固定床方式の活性炭塔、あるいはコーン型トレイを多段構成した多段流動床方式の活性炭塔などが用いられている。また、排水処理とは異なるが、オゾン発生装置を有しオゾン酸化処理を行うオゾン反応塔と、生物処理を行う生物活性炭塔および紫外線照射ランプなどを備え、増殖する微小動物を駆除し、生物活性炭塔から微小動物の流失を抑えるとともに視覚上問題のない安全な浄水（飲料水）を供給する水処理装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２７７４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のような活性炭処理を行う活性炭塔は、活性炭が有機物および／または溶解性物質を吸着する過程で還元反応が起り、異臭が発生する場合がある。特に、処理水中に微量の有機物、溶解性物質（窒素分、硫黄分など）が含まれている場合には、活性炭塔内で還元反応や嫌気性微生物の分解などにより、メタン、アンモニア、硫化水素などの不快な異臭が発生し、処理施設近郊からの苦情や健康被害に発展する可能性がある。
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、下水排水や工場排水などの処理水中の不快な異臭の発生を防止し、環境保全に寄与することができる排水処理方法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】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の排水処理方法は、処理水の中和処理を行う中和処理工程と、処理水中の有機物を微生物により分解する生物処理工程と、処理水に含まれる懸濁物質の凝集沈澱を行う凝集沈澱処理工程と、処理水中に含まれる前記生物処理工程で分解できなかった有機物および／または溶解性物質を活性炭に吸着して除去する活性炭処理工程とを含む排水処理方法であって、前記活性炭処理工程の前段に、前記処理水に酸素を溶解する酸素溶解工程を備えたことを特徴とする。
【０００６】
これによれば、処理水の中和処理を行う中和処理工程、処理水中の有機物を微生物により分解する生物処理工程、処理水に含まれる懸濁物質の凝集沈澱を行う凝集沈澱処理工程および処理水中に含まれる有機物および／または溶解性物質を活性炭に吸着して除去する活性炭処理工程を含む排水処理方法において、活性炭処理工程の前段に、処理水に酸素を溶解する酸素溶解工程を有することにより、処理水中に多くの酸素が溶存した処理水が活性炭処理工程に供給され、溶存酸素の働きで酸化反応を起して還元反応および嫌気性微生物の働きを抑制し、不快な異臭の発生を防ぐことができる。
【０００７】
本発明に係る排水処理方法において、前記酸素溶解工程は、前記処理水にオゾンを溶解して処理水中の溶存酸素濃度を３ｐｐｍ以上に高めることが好ましい。
これによれば、処理水中に含まれる有機物および／または溶解性物質を活性炭に吸着して除去する活性炭処理工程の前段に備えられた酸素溶解工程は、処理水にオゾンを溶解することにより、処理水中の溶存酸素濃度を３ｐｐｍ以上に高めた処理水を容易に得ることができる。よって、活性炭処理工程において、溶存酸素の働きで酸化反応を起して還元反応および嫌気性微生物の働きを抑制し、不快な異臭の発生を防ぐことができる。また、環境保全に寄与することができる。
【０００８】
本発明に係る排水処理方法において、前記酸素溶解工程は、前記処理水にオゾン水を混合し、さらに前記処理水をバブリングすることにより、処理水中の溶存酸素濃度を３ｐｐｍ以上に高めることが好ましい。
これによれば、処理水中に含まれる有機物および／または溶解性物質を活性炭に吸着して除去する活性炭処理工程の前段に備えられた酸素溶解工程は、処理水にオゾン水を混合し、さらに処理水をバブリングすることにより、処理水中の溶存酸素濃度を３ｐｐｍ以上に高めた処理水を容易に得ることができる。よって、活性炭処理工程において、溶存酸素の働きで酸化反応を起して還元反応および嫌気性微生物の働きを抑制し、不快な異臭の発生をより防ぐことができる。
【０００９】
本発明に係る排水処理方法において、前記活性炭処理工程における前記処理水に、酸素ガスを含む空気を注入して処理水中の溶存酸素濃度を３ｐｐｍ以上に高めることが好ましい。
これによれば、処理水中に含まれる有機物および／または溶解性物質を活性炭に吸着して除去する活性炭処理工程において、処理水中の溶存酸素濃度を高めた処理水に、さらに酸素ガスを含む空気が注入されることで、還元反応および嫌気性微生物の働きを抑制し、不快な異臭の発生をさらに防ぐことができる。
【００１０】
本発明に係る排水処理方法において、前記活性炭処理工程における前記処理水に、前記酸素溶解工程において前記処理水中に溶解しきれないオゾンをオゾン分解触媒によって分解処理された酸素を含む空気を注入して溶存酸素濃度を３ｐｐｍ以上に高めることが好ましい。
これによれば、処理水中に含まれる有機物および／または溶解性物質を活性炭に吸着して除去する活性炭処理工程において、処理水中の溶存酸素濃度を高めた処理水に注入される酸素ガスが、酸素溶解工程において処理水中に溶解しきれないオゾンを、オゾン分解触媒によって分解処理された酸素であることで、人体に有害なオゾンを大気中に放出することなく、無害化した酸素として有効に活用し処理水の不快な異臭の発生を防ぐことができるとともに、環境保全に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
なお、以下に説明する各実施形態の排水処理方法は、一例として、レンズ工場で製造されるプラスチックレンズの製造過程において、研削工程や研磨工程で使用された研磨剤や研磨屑などを含む研磨排水や、レンズの洗浄液などを含む排水などの排水原水（処理水）を排水処理する場合を例示する。
【００１２】
プラスッチックレンズは、ガラスレンズに比べて軽量であり、成形性、加工性、染色性等に優れ、しかも割れ難く安全性も高いため、特に、眼鏡レンズ分野において急速に普及している。また、近年では、眼鏡レンズの薄型化および軽量化を目的に高屈折率素材が用いられている。
高屈折率化には、硫黄を末端に有する有機化合物のメルカプト基が不可欠であり、高屈折率プラスッチックレンズとして、例えば、キシリレンジイソシアネートなどのポリイソ（チオ）シアネート化合物と、下記の一般式（１）で表されるメルカプト基を４個以上有するテトラチオール化合物などのレンズ素材を反応させて得られる硫ウレタン系プラスッチックレンズが挙げられる。したがって、レンズ工場にて排水処理される排水原水（処理水）には、少なくとも硫黄分が含まれる。
【００１３】
【化１】
以下、こうした排水原水の排水処理方法について説明する。
【００１４】
［第１実施形態］
図１は、本発明に係る排水処理方法の排水処理フローを示す説明図である。なお、図１に示す排水処理フローは、排水処理における処理槽の系統配置図と併せて示す。
本実施形態の排水処理方法は、レンズ工場から排出された有機物、窒素分、硫黄分などが含まれた排水原水に、中和処理、生物処理、凝集沈澱処理などの一次処理が施された後に、活性炭処理による二次処理を行って下水道などに排水として排出される。
【００１５】
先ず、図１において、排水処理を行うそれぞれの処理槽について説明する。
排水処理を行う処理槽は、排水原水槽１、第１のｐＨ調整槽２、生物処理塔３、第２のｐＨ調整槽４、凝集沈澱槽５、オゾン溶解槽６、活性炭塔７、第３のｐＨ調整槽８が、この順に配置されている。
【００１６】
また、排水原水槽１には、排水原水を導入する導入管１０が配設され、第３のｐＨ調整槽８には排水処理された排水を下水道などに排出するドレン配管１８が接続されている。さらに、排水原水槽１と第３のｐＨ調整槽８との間に配置された各処理槽間には、各々の処理槽において排水処理が行われた処理水を次の処理槽に循環するための配管１１〜配管１７が配設されている。さらにまた、配管１１，１２，１４，１５およびドレン配管１８の経路上には、処理水を送出および排出するためのポンプＰを備え、オゾン溶解槽６と活性炭塔７との間に接続された配管１６の経路上には、配管１６を通過するの処理水中の溶存酸素濃度を計測するための溶存酸素計９を備えている。
【００１７】
なお、第３のｐＨ調整槽８から排出される排水を除き、排水原水槽１に導入される排水原水を含め、排水原水槽１から第３のｐＨ調整槽８の間に各処理槽において排水処理される処理途上の処理水を、以後、全て処理水と表す。
【００１８】
排水原水槽１は、レンズ工場におけるレンズ研磨装置などの各製造装置から導入管１０を介して送出された処理水を一時的に貯留する貯留槽である。
第１のｐＨ調整槽２は、排水原水槽１から配管１１を通じて導入された処理水の中和処理が行われる処理槽である。中和処理は、第１のｐＨ調整槽２に導入された処理水中に、酸またはアルカリの中和剤を添加して処理水の水素イオン濃度を調整し、処理水を中性（ｐＨ７程度）にする。酸またはアルカリの中和剤は、例えば、濃度２５％程度の苛性ソーダや硫酸を用い、処理水の水素イオン濃度に応じて適宜添加される。
【００１９】
生物処理塔３は、第１のｐＨ調整槽２から配管１２を通じて生物処理塔３の上部から導入された処理水の生物処理が行われる処理槽である。生物処理塔３の内部には、微生物の付着しやすい物体からなる接触材が浸漬され、接触材の表面に形成された生物膜に微生物が生育されている。微生物は、生物処理塔３を循環する処理水中の有機物および／または溶解性物質を餌として取り込み、体内で酵素などにより分解してエネルギーとする微生物活動を行う。これにより、処理水中の有機物および／または溶解性物質を分解または除去することができる。溶解性物質としては、窒素化合物、硫黄化合物等が挙げられる。
なお、生物処理は、微生物の種類によって取り込める物質が異なるため、対象物質に合った微生物の培養、および微生物に適した生育環境を作ることが必要である。
【００２０】
第２のｐＨ調整槽４は、生物処理塔３の下部から配管１３を通じて導入された処理水が、第１のｐＨ調整槽２と同様の中和処理が行われる処理槽である。
凝集沈澱槽５は、第２のｐＨ調整槽４から配管１４を通じて導入された処理水中の懸濁物質の粒子を、凝集剤を用いて凝集沈殿させる凝集沈澱処理が行われる処理槽である。凝集沈殿する懸濁物質の粒子は、サイズや密度が大きくなるに従って沈降速度を増し、逆に処理水の密度が大きくなるに従って沈降速度が低下する。例えば、粒子サイズが０．０１ｍｍ程度以上の懸濁物質は処理水中を自然に沈降し、それ以下の微粒子は沈降速度が約１ｃｍ／分以下となる。そのため、凝集剤を添加することで０．０１ｍｍ程度以下の微粒子の粒子サイズを大きくして沈降速度を高める操作が行われる。凝集剤としては、無機性の硫酸アルミニウムやポリ塩化アルミニウムなどが挙げられる。
【００２１】
また、処理水の懸濁状態が、溶解状態やコロイド状態の場合には、懸濁物質の粒子の表面が同符号の電荷（多くの場合、負電荷：ゼータ電位）に帯電して、互いに反発し、安定して分散した状態にある。こうした処理水に対しては、粒子の表面に帯電した電荷と反対電荷を有するコロイド液または電解質溶液を添加することにより、電荷が中和されて粒子間に引力が働き塊状となって沈殿させることができる。したがって、凝集沈澱槽５における処理水には、凝集剤の他にコロイド液または電解質溶液を添加するのが好ましい。
【００２２】
オゾン溶解槽６は、いわゆるオゾン水製造装置と同様の機能を有し、凝集沈澱槽５より配管１５を通じて導入された処理水中に、オゾンを溶解して溶存酸素量を高める酸素溶解処理を行うとともに、処理水中に溶解できなかったオゾンガスをオゾン分解触媒を用いて酸素ガスに分解し、分解された酸素ガスを酸素配管３０を通じて活性炭塔７に供給する。
【００２３】
図２は、オゾン溶解槽６における処理フローを示す説明図である。図２において、オゾン溶解槽６は、オゾン発生装置６１、溶解膜モジュール６２、オゾン分解触媒６３、ポンプ６４を備えている。
オゾン発生装置６１は、吸気管３１を通じて酸素ボンベなどから供給された酸素ガスからオゾンガスを生成し、生成したオゾンガスを溶解膜モジュール６２に投入する。なお、オゾン発生装置６１は制御部（図示せず）を備え、後述する溶存酸素計９の溶存酸素量（溶存酸素濃度）の信号に基づいてオゾンの発生量または注入量を制御して、処理水中の溶存酸素量を調整する機能を有する。
【００２４】
溶解膜モジュール６２は、例えばフッ素樹脂などの疎水性多孔膜からなるオゾン溶解膜を有し、オゾン発生装置６１から投入されたオゾンガスと、凝集沈澱槽５より配管１５を介して供給され、ポンプ６４を介して供給された処理水とを、オゾン溶解膜を境に隔離し、オゾンガスの分圧を利用して処理水中にオゾンを溶解する。なお、処理水中に溶解したオゾンは、自己分解して無害化した酸素（Ｏ2）に変化する。
オゾン（酸素）が溶解された処理水は、配管１６を通じて活性炭塔７に供給される。この配管１６上には、溶存酸素計９が配設されている。
【００２５】
溶存酸素計９は、活性炭塔７の直近の配管１６上に取り付けられており、配管１６中を通過する処理水に溶解している溶存酸素（ＤＯ：Dissolved Oxygen）量を計測する。計測した溶存酸素量を示す電気信号は、オゾン発生装置６１の制御部に送出される。計測に用いる溶存酸素計９としては、ガルバニ電池式またはポーラログラフ式が挙げられる。
【００２６】
また、溶解膜モジュール６２において処理水中に溶解しきれないオゾンガスは、オゾン分解触媒６３によって無害化した酸素（Ｏ2）ガスに分解処理される。オゾン分解触媒６３としては、例えば、銅が挙げられる。銅は、金属酸化の平衡状態を利用して、酸化第二銅（ＣｕＯ）または酸化第一銅（ＣｕＯ2）となってオゾンを酸素に分解することができる。分解された酸素ガスは、酸素配管３０を通じて活性炭塔７に投入される。
【００２７】
活性炭塔７は、内部に粒状活性炭が充填されており、オゾン溶解槽６から配管１６を通じて活性炭塔７の上部から導入された処理水の活性炭処理が行われる処理槽である。また、この活性炭塔７には、オゾン溶解槽６において余剰のオゾンガスから生成され酸素ガスが、酸素配管３０を通じて投入される。
活性炭処理は、粒状活性炭と処理水を向流接触させて、処理水中に含まれる有機物や溶解性物質を粒状活性炭表面に吸着して除去する。
【００２８】
なお、活性炭塔７は、粒状活性炭を固定床として使用した固定床方式、あるいは粒状活性炭を流動床として使用した流動床方式、さらには粒状活性炭を充填したコーン型トレイを多段構成した多段流動床方式などの内の何れを用いた場合であってもよい。
【００２９】
第３のｐＨ調整槽８は、活性炭塔７の下部から配管１７を通じて導入された処理水が、第１のｐＨ調整槽２および第２のｐＨ調整槽４と同様の中和処理が行われる処理槽である。この第３のｐＨ調整槽８には、中和処理が行われた処理水を下水道などに排水として排出するためのドレン配管１８が配設されている。
【００３０】
次に、上記のように系統配置された処理槽に基づく排水処理方法を説明する。
先ず、レンズ工場から排出された有機物、窒素分、硫黄分などが含まれた処理水は、導入管１０を通じて排水原水槽１に流入され、一時的に貯留される。
【００３１】
そして、排水原水槽１に貯留された処理水は、配管１１を通じて第１のｐＨ調整槽２に流入される。排水原水槽１では、処理水中に酸またはアルカリの中和剤を添加して、処理水の水素イオン濃度を調整する中和処理が行われる。中和処理は、例えば、濃度２５％程度の苛性ソーダや濃度２５％程度の硫酸が処理水の水素イオン濃度に応じて適宜添加され、処理水の水素イオン濃度がｐＨ７程度の中性に調整される（第１の中和処理工程）。
【００３２】
そして、中和処理された処理水は、配管１２を通じて生物処理塔３に流入される。生物処理塔３では、生物処理塔３内に浸漬された接触材に生育された微生物の微生物活動により、処理水中の有機物が分解または除去される。すなわち処理水の生物処理が行われる（生物処理工程）。
そして、生物処理された処理水は、配管１３を通じて第２のｐＨ調整槽４に流入される。第２のｐＨ調整槽４では、第１のｐＨ調整槽２と同様に、生物処理された処理水中に酸またはアルカリの中和剤を添加して、処理水の中和処理が行われる（第２の中和処理工程）。
【００３３】
そして、第２の中和処理された処理水は、配管１４を通じて凝集沈澱槽５に流入される。凝集沈澱槽５では、処理水中の懸濁物質の粒子を、凝集剤などを用いて凝集沈殿させる凝集沈澱処理が行われる（凝集沈澱処理工程）。
凝集沈澱処理は、処理水中に含まれる懸濁物質の粒子のサイズや密度に応じて、無機性の硫酸アルミニウムやポリ塩化アルミニウムなどの凝集剤や、コロイド液または電解質溶液が添加される。
【００３４】
次に、こうして中和処理、生物処理、凝集沈澱処理などの一次処理が施された処理水に対して、活性炭処理による二次処理が行われる。
一次処理が施された処理水は、活性炭処理に際して、処理水にオゾンを溶解させ、処理水中の溶存酸素量（溶存酸素濃度）を高める酸素溶解処理が行われる（酸素溶解工程）。酸素溶解処理は、オゾン溶解槽６において行われる。
【００３５】
凝集沈澱処理された処理水は、配管１５を通じてオゾン溶解槽６に流入される。
オゾン溶解槽６で行われる酸素溶解処理は、オゾン発生装置６１において酸素ボンベなどから供給された酸素ガスからオゾンガスを生成し、生成したオゾンガスが溶解膜モジュール６２に投入される。そして、溶解膜モジュール６２では、オゾン発生装置６１から投入されたオゾンガスと、凝集沈澱槽５より供給された処理水とが、オゾン溶解膜を境に隔離され、オゾンガスの分圧を利用して、処理水中にオゾンが溶解される。処理水中に溶解したオゾンは、自己分解して酸素に変化する。そして、酸素溶解処理が行われた処理水は、配管１６を通じて活性炭塔７に流入される。
【００３６】
なお、オゾン発生装置６１から活性炭塔７に導入される処理水は、溶存酸素（ＤＯ）濃度が３ｐｐｍ以上の値であるのが好ましい。溶存酸素は、気圧、水温、溶存塩類濃度などによって変化するが、一般に溶存酸素濃度が２ｐｐｍ以下になると悪臭が発生すると言われている。
溶存酸素濃度の調整は、活性炭塔７の直近の配管１６上に取り付けられた溶存酸素計９において配管１６中を通過する処理水に溶解している溶存酸素量が計測され、計測された溶存酸素量の電気信号が、オゾン発生装置６１の制御部に送出される。そして、制御部では、制御部に格納された制御プログラムに基づいてオゾンの発生量（注入量）が制御されて、処理水中の溶存酸素濃度が３ｐｐｍ以上の値になるように調整される。
【００３７】
また、オゾン溶解槽６では、オゾン発生装置６１において生成され、溶解膜モジュール６２に投入されたオゾンガスの内、処理水中に溶解できなかったオゾンガスが、オゾン分解触媒６３を用いて無害化した酸素ガスに分解される。分解された酸素ガスは、配管１６を通じて活性炭塔７に投入される。
【００３８】
活性炭塔７では、配管１６を通じて活性炭塔７に流入した溶存酸素濃度が所定値になるように調整された処理水が、活性炭塔７内に充填された粒状活性炭と向流接触されて、処理水中に含まれる有機物や溶解性物質が粒状活性炭に吸着して除去される活性炭処理が行われる（活性炭処理工程）。
【００３９】
従来、一般的に用いられている活性炭塔は、活性炭処理が進行するのに従って、活性炭塔内に硫化水素（Ｈ2Ｓ）、メタン（ＣＨ4）、アンモニア（ＮＨ3）などの不快な異臭を放つことがある。これは、嫌気性微生物の活動が活発化すること、あるいは酸素が少ない状態で還元反応が起ることにより不快な異臭を発生するものと推測される。酸化反応または好気性微生物の分解で発生するものとしては、二酸化炭素（ＣＯ2）、硝酸イオン（ＮＯ3）物質、硫化イオン（ＳＯ4）物質などであり、これらが不快な異臭を放つことはない。よって、異臭の発生原因としては、還元反応および／または嫌気性微生物の分解により発生したものと考えられる。
【００４０】
しかし、活性炭塔７における活性炭処理は、活性炭塔７に投入される処理水中に多くの酸素が溶存していることにより、溶存酸素の働きで、酸化反応を起して還元反応や嫌気性微生物の働きを抑制し、異臭を発生を防ぐことができる。さらに、活性炭塔７には、オゾン溶解槽６において処理水に溶解しきれなかった余剰のオゾンガスから生成され酸素ガスが投入されることにより、処理水中の溶存酸素濃度がさらに高められる。これにより、処理水に対する酸化反応がより促進されて、異臭の発生をより抑制することができる。
【００４１】
図３は、活性炭塔における活性炭処理により処理水中の有機物が分解される態様を示す模式図であり、図３（ａ）は、酸素欠乏状態における態様を示し、図３（ｂ）は、酸素リッチ状態における態様を示す。なお、図３に示すそれぞれの分子配列は、あくまでもイメージを示す模式図である。
【００４２】
図３（ａ）において、酸素の欠乏状態では、処理水中の有機物は、嫌気性微生物の働きや還元反応によって還元分解されて、アンモニア（ＮＨ3）や硫化水素（Ｈ2Ｓ）などの異臭物質となる。これらの異臭物質は、活性炭処理では完全には除外することができずに、不快な異臭を放つことになる。
【００４３】
一方、図３（ｂ）に示すように、酸素がリッチ状態では、処理水中の有機物は、好気性微生物の働きや酸化反応によって酸化分解されて、二酸化炭素（ＣＯ2）、二酸化窒素（ＮＯ2）および二酸化硫黄（ＳＯ2）などの物質となる。これらの物質は、不快な異臭を伴わない。
【００４４】
なお、酸素の欠乏状態における嫌気性微生物の働きによる有機物の分解寄与率は９５％以上であり、還元反応の寄与率は５％以下である。同様に、酸素がリッチ状態における好気性微生物の働きによる有機物の分解寄与率は９５％以上であり、酸化反応による寄与率は５％以下である。
【００４５】
そして、活性炭塔７において活性炭処理が行われた処理水は、配管１７を通じて第３のｐＨ調整槽８に流入される。第３のｐＨ調整槽８では、第１のｐＨ調整槽２および第２のｐＨ調整槽４と同様に、活性炭処理された処理水中に酸またはアルカリの中和剤を添加して、処理水の中和処理が行われる（第３の中和処理工程）。
そして、第３の中和処理が施された処理水は、ドレン配管１８を通じて下水道などに排水として排出される。
【００４６】
以上に説明した本実施形態に係る排水処理方法よれば、以下の効果を奏することができる。
（１）処理水中に含まれる有機物を活性炭に吸着して除去する活性炭処理工程の前段に、処理水にオゾンを溶解して処理水中の溶存酸素濃度を高める酸素溶解工程を有することにより、処理水中に多くの酸素が溶存した処理水が活性炭処理工程に供給され、溶存酸素の働きで酸化反応を起して還元反応および嫌気性微生物の働きを抑制し、不快な異臭の発生を防ぐことができる。また、活性炭処理工程における処理水に、酸素ガスを含む空気を注入して処理水中の溶存酸素濃度を高めることにより、不快な異臭の発生をより防ぐことができる。
【００４７】
（２）活性炭処理工程において、処理水中の溶存酸素濃度を高めた処理水に注入される酸素ガスが、酸素溶解工程において処理水中に溶解しきれないオゾンを、オゾン分解触媒によって分解処理された酸素であることで、人体に有害なオゾンを大気中に放出することなく、無害化した酸素として有効に活用し、処理水の不快な異臭の発生をより防ぐことができるとともに、環境保全に寄与することができる。
【００４８】
［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態に係る排水処理方法の排水処理フローを示す説明図である。なお、図４に示す排水処理フローは、排水処理における処理槽の系統配置図と併せて示す。
【００４９】
第２実施形態の排水処理方法は、活性炭塔の前段にオゾン水注入槽を新たに配置し、オゾン水注入槽にオゾン溶解槽からオゾン水を供給して処理水中の溶存酸素濃度を高めるようにしたことだけが第１実施形態の排水処理方法と異なっており、それ以外は、前記第１実施形態と同様である。したがって、図４において、第１実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。
【００５０】
排水処理を行う処理槽は、排水原水槽１、第１のｐＨ調整槽２、生物処理塔３、第２のｐＨ調整槽４、凝集沈澱槽５、オゾン溶解槽６、オゾン注入槽４０、活性炭塔７、第３のｐＨ調整槽８が、この順に配置されている。
【００５１】
オゾン溶解槽６は、オゾン発生装置６１、溶解膜モジュール６２、オゾン分解触媒６３、ポンプ６４を備えている（図２参照）。このオゾン溶解槽６は、導入管２１を介して市水または井戸水を導入し、その水中にオゾンを溶解してオゾン水を生成するとともに、水中に溶解できなかったオゾンガスをオゾン分解触媒６３を用いて無害化した酸素ガスに分解する。
オゾン溶解槽６において生成されたオゾン水は、配管２２を通じてオゾン注入槽４０に供給される。一方、オゾンガスが分解された酸素ガスは酸素配管３０を通じて活性炭塔７に投入される。
【００５２】
オゾン注入槽４０は、内部にバブリング装置４１が配設されている。バブリング装置４１は、処理水中に空気または酸素の微細気泡を発生する機能を有する。このオゾン注入槽４０では、凝集沈澱槽５において凝集沈澱処理された後に、配管２０を通じて流入された処理水中に、オゾン溶解槽６において生成されたオゾン水が注入される、すなわち、酸素溶解処理が行われるとともに、バブリング装置４１から発生する空気または酸素の微細気泡でバブリングされて、処理水中の溶存酸素量が高められる。
オゾン注入槽４０において溶存酸素量が高められた処理水は、配管２３を通じて活性炭塔７に流入される。
【００５３】
なお、配管２３を通じて活性炭塔７に流入される処理水は、活性炭塔７の直近の配管２３上に取り付けられた溶存酸素計９において、配管２３中を通過する処理水に溶解している溶存酸素量が計測され、計測された溶存酸素量の電気信号が、オゾン溶解槽６のオゾン発生装置６１の制御部に送出される。制御部では、制御部に格納された制御プログラムに基づいてオゾン発生量（注入量）が制御されて、オゾン水中の溶存酸素濃度が３ｐｐｍ以上の値になるように調整される。
【００５４】
活性炭塔７では、オゾン注入槽４０から配管２３を通じて活性炭塔７に流入した溶存酸素濃度が所定値になるように調整された処理水が、活性炭塔７内に充填された粒状活性炭と向流接触されて、処理水中に含まれる有機物や溶解性物質が粒状活性炭に吸着して除去される活性炭処理が行われる。さらに、活性炭塔７には、オゾン溶解槽６において余剰のオゾンガスから生成され酸素ガスが、酸素配管３０を通じて投入される。
【００５５】
第２実施形態の排水処理方法によれば、第１実施形態の上記効果（１）および（２）に加え、以下の効果を奏することができる。
処理水中に含まれる有機物を活性炭に吸着して除去する活性炭処理工程の前段に備えられた酸素溶解工程は、処理水にオゾン水を混合し、さらに処理水をバブリングすることにより、処理水中の溶存酸素濃度をより高めた処理水を容易に得ることができる。よって、活性炭処理工程において、溶存酸素の働きで酸化反応を起して還元反応および嫌気性微生物の働きを抑制し、不快な異臭の発生をさらに防ぐことができる。
【００５６】
［実施形態の変形例］
本発明は前述の第１実施形態および第２実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。以下に変形例として挙げられているような形態であっても、前述の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００５７】
（１）第１実施形態および第２実施形態において、処理水の中和処理行う処理槽として、第１〜第３のｐＨ調整槽２，４，８を配置して、第１〜第３の中和処理を行う場合で説明したが、排水原水槽１と、オゾン溶解槽６またはオゾン注入槽４０との間に、少なくとも一つのｐＨ調整槽を配置して処理水の中和処理を行ってもよい。また、排水原水槽１とオゾン溶解槽６との間に配置された、第１のｐＨ調整槽２、生物処理塔３、第２のｐＨ調整槽４、凝集沈澱槽５の配置順序（排水処理順序）は、これに限定されない。
【００５８】
（２）処理水が活性炭塔７に流入される前段に、処理水中の溶存酸素濃度を高めるオゾン溶解処理として、第１実施形態では、オゾン溶解槽６において処理水中にオゾンを溶解する方法を用い、第２実施形態では、オゾン注入槽４０内の処理水にオゾン溶解槽６において市水または井戸水にオゾンを溶解して生成されたオゾン水を注入し、空気または酸素の微細気泡でバブリングされる方法を用いたが、これらの方法に代える、またはこれらの方法に併用して、処理水中に過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2）、または次亜塩素酸ソーダ（ＮａＣｌＯ4）を注入して、処理水中の溶存酸素濃度をさらに高める方法を用いることができる。
【００５９】
（３）配管１１，１２，１４，１５およびドレン配管１８の経路上には、処理水を送出および排出するためのポンプＰの他に、各配管を通過する処理水の水量を調節するための各種バルブを備えるのが好ましい。各種バルブを備えることで、各処理槽の処理時間や処理能力に対応して水量を適宜調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る排水処理方法の排水処理フローを示す説明図。
【図２】オゾン溶解槽における処理フローを示す説明図。
【図３】（ａ）活性炭処理において酸素欠乏状態における処理水中の有機物が分解される態様を示す模式図、（ｂ）活性炭処理において酸素リッチ状態における処理水中の有機物が分解される態様を示す模式図。
【図４】本発明の第２実施形態に係る排水処理方法の排水処理フローを示す説明図。
【符号の説明】
【００６１】
１…排水原水槽、２…第１のｐＨ調整槽、３…生物処理塔、４…第２のｐＨ調整槽、５…凝集沈澱槽、６…オゾン溶解槽、７…活性炭塔、８…第３のｐＨ調整槽、９…溶存酸素計、１０…導入管、１１〜１７，２０，２２，２３…配管、１８…ドレン配管、２１…導入管、３０…酸素配管、３１…吸気管、４０…オゾン注入槽、４１…バブリング装置、６１…オゾン発生装置、６２…溶解膜モジュール、６３…オゾン分解触媒、Ｐ，６４…ポンプ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は排水処理方法に関し、特に下水排水や工場排水などの処理中に発生する不快な異臭を効率良く防止し、環境保全に寄与することのできる排水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、工場排水などの排水処理は、排水原水（処理水）に中和処理、生物処理、凝集沈澱処理などの一次処理を施した後に、活性炭処理による二次処理などを行ってから下水道などに排水として排出される。
活性炭処理は、活性炭に処理水を向流接触させて、一次処理において処理できなかった処理水中の含有物質（有機物および／または溶解性物質）を活性炭に吸着させて処理水を浄化するもので、従来、内部に活性炭を充填した活性炭塔の上部から処理水を通水して下部から排出する固定床方式の活性炭塔、あるいはコーン型トレイを多段構成した多段流動床方式の活性炭塔などが用いられている。また、排水処理とは異なるが、オゾン発生装置を有しオゾン酸化処理を行うオゾン反応塔と、生物処理を行う生物活性炭塔および紫外線照射ランプなどを備え、増殖する微小動物を駆除し、生物活性炭塔から微小動物の流失を抑えるとともに視覚上問題のない安全な浄水（飲料水）を供給する水処理装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２７７４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のような活性炭処理を行う活性炭塔は、活性炭が有機物および／または溶解性物質を吸着する過程で還元反応が起り、異臭が発生する場合がある。特に、処理水中に微量の有機物、溶解性物質（窒素分、硫黄分など）が含まれている場合には、活性炭塔内で還元反応や嫌気性微生物の分解などにより、メタン、アンモニア、硫化水素などの不快な異臭が発生し、処理施設近郊からの苦情や健康被害に発展する可能性がある。
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、下水排水や工場排水などの処理水中の不快な異臭の発生を防止し、環境保全に寄与することができる排水処理方法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】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の排水処理方法は、処理水の中和処理を行う中和処理工程と、処理水中の有機物を微生物により分解する生物処理工程と、処理水に含まれる懸濁物質の凝集沈澱を行う凝集沈澱処理工程と、処理水中に含まれる前記生物処理工程で分解できなかった有機物および／または溶解性物質を活性炭に吸着して除去する活性炭処理工程とを含む排水処理方法であって、前記活性炭処理工程の前段に、前記処理水に酸素を溶解する酸素溶解工程を備えたことを特徴とする。
【０００６】
これによれば、処理水の中和処理を行う中和処理工程、処理水中の有機物を微生物により分解する生物処理工程、処理水に含まれる懸濁物質の凝集沈澱を行う凝集沈澱処理工程および処理水中に含まれる有機物および／または溶解性物質を活性炭に吸着して除去する活性炭処理工程を含む排水処理方法において、活性炭処理工程の前段に、処理水に酸素を溶解する酸素溶解工程を有することにより、処理水中に多くの酸素が溶存した処理水が活性炭処理工程に供給され、溶存酸素の働きで酸化反応を起して還元反応および嫌気性微生物の働きを抑制し、不快な異臭の発生を防ぐことができる。
【０００７】
本発明に係る排水処理方法において、前記酸素溶解工程は、前記処理水にオゾンを溶解して処理水中の溶存酸素濃度を３ｐｐｍ以上に高めることが好ましい。
これによれば、処理水中に含まれる有機物および／または溶解性物質を活性炭に吸着して除去する活性炭処理工程の前段に備えられた酸素溶解工程は、処理水にオゾンを溶解することにより、処理水中の溶存酸素濃度を３ｐｐｍ以上に高めた処理水を容易に得ることができる。よって、活性炭処理工程において、溶存酸素の働きで酸化反応を起して還元反応および嫌気性微生物の働きを抑制し、不快な異臭の発生を防ぐことができる。また、環境保全に寄与することができる。
【０００８】
本発明に係る排水処理方法において、前記酸素溶解工程は、前記処理水にオゾン水を混合し、さらに前記処理水をバブリングすることにより、処理水中の溶存酸素濃度を３ｐｐｍ以上に高めることが好ましい。
これによれば、処理水中に含まれる有機物および／または溶解性物質を活性炭に吸着して除去する活性炭処理工程の前段に備えられた酸素溶解工程は、処理水にオゾン水を混合し、さらに処理水をバブリングすることにより、処理水中の溶存酸素濃度を３ｐｐｍ以上に高めた処理水を容易に得ることができる。よって、活性炭処理工程において、溶存酸素の働きで酸化反応を起して還元反応および嫌気性微生物の働きを抑制し、不快な異臭の発生をより防ぐことができる。
【０００９】
本発明に係る排水処理方法において、前記活性炭処理工程における前記処理水に、酸素ガスを含む空気を注入して処理水中の溶存酸素濃度を３ｐｐｍ以上に高めることが好ましい。
これによれば、処理水中に含まれる有機物および／または溶解性物質を活性炭に吸着して除去する活性炭処理工程において、処理水中の溶存酸素濃度を高めた処理水に、さらに酸素ガスを含む空気が注入されることで、還元反応および嫌気性微生物の働きを抑制し、不快な異臭の発生をさらに防ぐことができる。
【００１０】
本発明に係る排水処理方法において、前記活性炭処理工程における前記処理水に、前記酸素溶解工程において前記処理水中に溶解しきれないオゾンをオゾン分解触媒によって分解処理された酸素を含む空気を注入して溶存酸素濃度を３ｐｐｍ以上に高めることが好ましい。
これによれば、処理水中に含まれる有機物および／または溶解性物質を活性炭に吸着して除去する活性炭処理工程において、処理水中の溶存酸素濃度を高めた処理水に注入される酸素ガスが、酸素溶解工程において処理水中に溶解しきれないオゾンを、オゾン分解触媒によって分解処理された酸素であることで、人体に有害なオゾンを大気中に放出することなく、無害化した酸素として有効に活用し処理水の不快な異臭の発生を防ぐことができるとともに、環境保全に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
なお、以下に説明する各実施形態の排水処理方法は、一例として、レンズ工場で製造されるプラスチックレンズの製造過程において、研削工程や研磨工程で使用された研磨剤や研磨屑などを含む研磨排水や、レンズの洗浄液などを含む排水などの排水原水（処理水）を排水処理する場合を例示する。
【００１２】
プラスッチックレンズは、ガラスレンズに比べて軽量であり、成形性、加工性、染色性等に優れ、しかも割れ難く安全性も高いため、特に、眼鏡レンズ分野において急速に普及している。また、近年では、眼鏡レンズの薄型化および軽量化を目的に高屈折率素材が用いられている。
高屈折率化には、硫黄を末端に有する有機化合物のメルカプト基が不可欠であり、高屈折率プラスッチックレンズとして、例えば、キシリレンジイソシアネートなどのポリイソ（チオ）シアネート化合物と、下記の一般式（１）で表されるメルカプト基を４個以上有するテトラチオール化合物などのレンズ素材を反応させて得られる硫ウレタン系プラスッチックレンズが挙げられる。したがって、レンズ工場にて排水処理される排水原水（処理水）には、少なくとも硫黄分が含まれる。
【００１３】
【化１】
以下、こうした排水原水の排水処理方法について説明する。
【００１４】
［第１実施形態］
図１は、本発明に係る排水処理方法の排水処理フローを示す説明図である。なお、図１に示す排水処理フローは、排水処理における処理槽の系統配置図と併せて示す。
本実施形態の排水処理方法は、レンズ工場から排出された有機物、窒素分、硫黄分などが含まれた排水原水に、中和処理、生物処理、凝集沈澱処理などの一次処理が施された後に、活性炭処理による二次処理を行って下水道などに排水として排出される。
【００１５】
先ず、図１において、排水処理を行うそれぞれの処理槽について説明する。
排水処理を行う処理槽は、排水原水槽１、第１のｐＨ調整槽２、生物処理塔３、第２のｐＨ調整槽４、凝集沈澱槽５、オゾン溶解槽６、活性炭塔７、第３のｐＨ調整槽８が、この順に配置されている。
【００１６】
また、排水原水槽１には、排水原水を導入する導入管１０が配設され、第３のｐＨ調整槽８には排水処理された排水を下水道などに排出するドレン配管１８が接続されている。さらに、排水原水槽１と第３のｐＨ調整槽８との間に配置された各処理槽間には、各々の処理槽において排水処理が行われた処理水を次の処理槽に循環するための配管１１〜配管１７が配設されている。さらにまた、配管１１，１２，１４，１５およびドレン配管１８の経路上には、処理水を送出および排出するためのポンプＰを備え、オゾン溶解槽６と活性炭塔７との間に接続された配管１６の経路上には、配管１６を通過するの処理水中の溶存酸素濃度を計測するための溶存酸素計９を備えている。
【００１７】
なお、第３のｐＨ調整槽８から排出される排水を除き、排水原水槽１に導入される排水原水を含め、排水原水槽１から第３のｐＨ調整槽８の間に各処理槽において排水処理される処理途上の処理水を、以後、全て処理水と表す。
【００１８】
排水原水槽１は、レンズ工場におけるレンズ研磨装置などの各製造装置から導入管１０を介して送出された処理水を一時的に貯留する貯留槽である。
第１のｐＨ調整槽２は、排水原水槽１から配管１１を通じて導入された処理水の中和処理が行われる処理槽である。中和処理は、第１のｐＨ調整槽２に導入された処理水中に、酸またはアルカリの中和剤を添加して処理水の水素イオン濃度を調整し、処理水を中性（ｐＨ７程度）にする。酸またはアルカリの中和剤は、例えば、濃度２５％程度の苛性ソーダや硫酸を用い、処理水の水素イオン濃度に応じて適宜添加される。
【００１９】
生物処理塔３は、第１のｐＨ調整槽２から配管１２を通じて生物処理塔３の上部から導入された処理水の生物処理が行われる処理槽である。生物処理塔３の内部には、微生物の付着しやすい物体からなる接触材が浸漬され、接触材の表面に形成された生物膜に微生物が生育されている。微生物は、生物処理塔３を循環する処理水中の有機物および／または溶解性物質を餌として取り込み、体内で酵素などにより分解してエネルギーとする微生物活動を行う。これにより、処理水中の有機物および／または溶解性物質を分解または除去することができる。溶解性物質としては、窒素化合物、硫黄化合物等が挙げられる。
なお、生物処理は、微生物の種類によって取り込める物質が異なるため、対象物質に合った微生物の培養、および微生物に適した生育環境を作ることが必要である。
【００２０】
第２のｐＨ調整槽４は、生物処理塔３の下部から配管１３を通じて導入された処理水が、第１のｐＨ調整槽２と同様の中和処理が行われる処理槽である。
凝集沈澱槽５は、第２のｐＨ調整槽４から配管１４を通じて導入された処理水中の懸濁物質の粒子を、凝集剤を用いて凝集沈殿させる凝集沈澱処理が行われる処理槽である。凝集沈殿する懸濁物質の粒子は、サイズや密度が大きくなるに従って沈降速度を増し、逆に処理水の密度が大きくなるに従って沈降速度が低下する。例えば、粒子サイズが０．０１ｍｍ程度以上の懸濁物質は処理水中を自然に沈降し、それ以下の微粒子は沈降速度が約１ｃｍ／分以下となる。そのため、凝集剤を添加することで０．０１ｍｍ程度以下の微粒子の粒子サイズを大きくして沈降速度を高める操作が行われる。凝集剤としては、無機性の硫酸アルミニウムやポリ塩化アルミニウムなどが挙げられる。
【００２１】
また、処理水の懸濁状態が、溶解状態やコロイド状態の場合には、懸濁物質の粒子の表面が同符号の電荷（多くの場合、負電荷：ゼータ電位）に帯電して、互いに反発し、安定して分散した状態にある。こうした処理水に対しては、粒子の表面に帯電した電荷と反対電荷を有するコロイド液または電解質溶液を添加することにより、電荷が中和されて粒子間に引力が働き塊状となって沈殿させることができる。したがって、凝集沈澱槽５における処理水には、凝集剤の他にコロイド液または電解質溶液を添加するのが好ましい。
【００２２】
オゾン溶解槽６は、いわゆるオゾン水製造装置と同様の機能を有し、凝集沈澱槽５より配管１５を通じて導入された処理水中に、オゾンを溶解して溶存酸素量を高める酸素溶解処理を行うとともに、処理水中に溶解できなかったオゾンガスをオゾン分解触媒を用いて酸素ガスに分解し、分解された酸素ガスを酸素配管３０を通じて活性炭塔７に供給する。
【００２３】
図２は、オゾン溶解槽６における処理フローを示す説明図である。図２において、オゾン溶解槽６は、オゾン発生装置６１、溶解膜モジュール６２、オゾン分解触媒６３、ポンプ６４を備えている。
オゾン発生装置６１は、吸気管３１を通じて酸素ボンベなどから供給された酸素ガスからオゾンガスを生成し、生成したオゾンガスを溶解膜モジュール６２に投入する。なお、オゾン発生装置６１は制御部（図示せず）を備え、後述する溶存酸素計９の溶存酸素量（溶存酸素濃度）の信号に基づいてオゾンの発生量または注入量を制御して、処理水中の溶存酸素量を調整する機能を有する。
【００２４】
溶解膜モジュール６２は、例えばフッ素樹脂などの疎水性多孔膜からなるオゾン溶解膜を有し、オゾン発生装置６１から投入されたオゾンガスと、凝集沈澱槽５より配管１５を介して供給され、ポンプ６４を介して供給された処理水とを、オゾン溶解膜を境に隔離し、オゾンガスの分圧を利用して処理水中にオゾンを溶解する。なお、処理水中に溶解したオゾンは、自己分解して無害化した酸素（Ｏ2）に変化する。
オゾン（酸素）が溶解された処理水は、配管１６を通じて活性炭塔７に供給される。この配管１６上には、溶存酸素計９が配設されている。
【００２５】
溶存酸素計９は、活性炭塔７の直近の配管１６上に取り付けられており、配管１６中を通過する処理水に溶解している溶存酸素（ＤＯ：Dissolved Oxygen）量を計測する。計測した溶存酸素量を示す電気信号は、オゾン発生装置６１の制御部に送出される。計測に用いる溶存酸素計９としては、ガルバニ電池式またはポーラログラフ式が挙げられる。
【００２６】
また、溶解膜モジュール６２において処理水中に溶解しきれないオゾンガスは、オゾン分解触媒６３によって無害化した酸素（Ｏ2）ガスに分解処理される。オゾン分解触媒６３としては、例えば、銅が挙げられる。銅は、金属酸化の平衡状態を利用して、酸化第二銅（ＣｕＯ）または酸化第一銅（ＣｕＯ2）となってオゾンを酸素に分解することができる。分解された酸素ガスは、酸素配管３０を通じて活性炭塔７に投入される。
【００２７】
活性炭塔７は、内部に粒状活性炭が充填されており、オゾン溶解槽６から配管１６を通じて活性炭塔７の上部から導入された処理水の活性炭処理が行われる処理槽である。また、この活性炭塔７には、オゾン溶解槽６において余剰のオゾンガスから生成され酸素ガスが、酸素配管３０を通じて投入される。
活性炭処理は、粒状活性炭と処理水を向流接触させて、処理水中に含まれる有機物や溶解性物質を粒状活性炭表面に吸着して除去する。
【００２８】
なお、活性炭塔７は、粒状活性炭を固定床として使用した固定床方式、あるいは粒状活性炭を流動床として使用した流動床方式、さらには粒状活性炭を充填したコーン型トレイを多段構成した多段流動床方式などの内の何れを用いた場合であってもよい。
【００２９】
第３のｐＨ調整槽８は、活性炭塔７の下部から配管１７を通じて導入された処理水が、第１のｐＨ調整槽２および第２のｐＨ調整槽４と同様の中和処理が行われる処理槽である。この第３のｐＨ調整槽８には、中和処理が行われた処理水を下水道などに排水として排出するためのドレン配管１８が配設されている。
【００３０】
次に、上記のように系統配置された処理槽に基づく排水処理方法を説明する。
先ず、レンズ工場から排出された有機物、窒素分、硫黄分などが含まれた処理水は、導入管１０を通じて排水原水槽１に流入され、一時的に貯留される。
【００３１】
そして、排水原水槽１に貯留された処理水は、配管１１を通じて第１のｐＨ調整槽２に流入される。排水原水槽１では、処理水中に酸またはアルカリの中和剤を添加して、処理水の水素イオン濃度を調整する中和処理が行われる。中和処理は、例えば、濃度２５％程度の苛性ソーダや濃度２５％程度の硫酸が処理水の水素イオン濃度に応じて適宜添加され、処理水の水素イオン濃度がｐＨ７程度の中性に調整される（第１の中和処理工程）。
【００３２】
そして、中和処理された処理水は、配管１２を通じて生物処理塔３に流入される。生物処理塔３では、生物処理塔３内に浸漬された接触材に生育された微生物の微生物活動により、処理水中の有機物が分解または除去される。すなわち処理水の生物処理が行われる（生物処理工程）。
そして、生物処理された処理水は、配管１３を通じて第２のｐＨ調整槽４に流入される。第２のｐＨ調整槽４では、第１のｐＨ調整槽２と同様に、生物処理された処理水中に酸またはアルカリの中和剤を添加して、処理水の中和処理が行われる（第２の中和処理工程）。
【００３３】
そして、第２の中和処理された処理水は、配管１４を通じて凝集沈澱槽５に流入される。凝集沈澱槽５では、処理水中の懸濁物質の粒子を、凝集剤などを用いて凝集沈殿させる凝集沈澱処理が行われる（凝集沈澱処理工程）。
凝集沈澱処理は、処理水中に含まれる懸濁物質の粒子のサイズや密度に応じて、無機性の硫酸アルミニウムやポリ塩化アルミニウムなどの凝集剤や、コロイド液または電解質溶液が添加される。
【００３４】
次に、こうして中和処理、生物処理、凝集沈澱処理などの一次処理が施された処理水に対して、活性炭処理による二次処理が行われる。
一次処理が施された処理水は、活性炭処理に際して、処理水にオゾンを溶解させ、処理水中の溶存酸素量（溶存酸素濃度）を高める酸素溶解処理が行われる（酸素溶解工程）。酸素溶解処理は、オゾン溶解槽６において行われる。
【００３５】
凝集沈澱処理された処理水は、配管１５を通じてオゾン溶解槽６に流入される。
オゾン溶解槽６で行われる酸素溶解処理は、オゾン発生装置６１において酸素ボンベなどから供給された酸素ガスからオゾンガスを生成し、生成したオゾンガスが溶解膜モジュール６２に投入される。そして、溶解膜モジュール６２では、オゾン発生装置６１から投入されたオゾンガスと、凝集沈澱槽５より供給された処理水とが、オゾン溶解膜を境に隔離され、オゾンガスの分圧を利用して、処理水中にオゾンが溶解される。処理水中に溶解したオゾンは、自己分解して酸素に変化する。そして、酸素溶解処理が行われた処理水は、配管１６を通じて活性炭塔７に流入される。
【００３６】
なお、オゾン発生装置６１から活性炭塔７に導入される処理水は、溶存酸素（ＤＯ）濃度が３ｐｐｍ以上の値であるのが好ましい。溶存酸素は、気圧、水温、溶存塩類濃度などによって変化するが、一般に溶存酸素濃度が２ｐｐｍ以下になると悪臭が発生すると言われている。
溶存酸素濃度の調整は、活性炭塔７の直近の配管１６上に取り付けられた溶存酸素計９において配管１６中を通過する処理水に溶解している溶存酸素量が計測され、計測された溶存酸素量の電気信号が、オゾン発生装置６１の制御部に送出される。そして、制御部では、制御部に格納された制御プログラムに基づいてオゾンの発生量（注入量）が制御されて、処理水中の溶存酸素濃度が３ｐｐｍ以上の値になるように調整される。
【００３７】
また、オゾン溶解槽６では、オゾン発生装置６１において生成され、溶解膜モジュール６２に投入されたオゾンガスの内、処理水中に溶解できなかったオゾンガスが、オゾン分解触媒６３を用いて無害化した酸素ガスに分解される。分解された酸素ガスは、配管１６を通じて活性炭塔７に投入される。
【００３８】
活性炭塔７では、配管１６を通じて活性炭塔７に流入した溶存酸素濃度が所定値になるように調整された処理水が、活性炭塔７内に充填された粒状活性炭と向流接触されて、処理水中に含まれる有機物や溶解性物質が粒状活性炭に吸着して除去される活性炭処理が行われる（活性炭処理工程）。
【００３９】
従来、一般的に用いられている活性炭塔は、活性炭処理が進行するのに従って、活性炭塔内に硫化水素（Ｈ2Ｓ）、メタン（ＣＨ4）、アンモニア（ＮＨ3）などの不快な異臭を放つことがある。これは、嫌気性微生物の活動が活発化すること、あるいは酸素が少ない状態で還元反応が起ることにより不快な異臭を発生するものと推測される。酸化反応または好気性微生物の分解で発生するものとしては、二酸化炭素（ＣＯ2）、硝酸イオン（ＮＯ3）物質、硫化イオン（ＳＯ4）物質などであり、これらが不快な異臭を放つことはない。よって、異臭の発生原因としては、還元反応および／または嫌気性微生物の分解により発生したものと考えられる。
【００４０】
しかし、活性炭塔７における活性炭処理は、活性炭塔７に投入される処理水中に多くの酸素が溶存していることにより、溶存酸素の働きで、酸化反応を起して還元反応や嫌気性微生物の働きを抑制し、異臭を発生を防ぐことができる。さらに、活性炭塔７には、オゾン溶解槽６において処理水に溶解しきれなかった余剰のオゾンガスから生成され酸素ガスが投入されることにより、処理水中の溶存酸素濃度がさらに高められる。これにより、処理水に対する酸化反応がより促進されて、異臭の発生をより抑制することができる。
【００４１】
図３は、活性炭塔における活性炭処理により処理水中の有機物が分解される態様を示す模式図であり、図３（ａ）は、酸素欠乏状態における態様を示し、図３（ｂ）は、酸素リッチ状態における態様を示す。なお、図３に示すそれぞれの分子配列は、あくまでもイメージを示す模式図である。
【００４２】
図３（ａ）において、酸素の欠乏状態では、処理水中の有機物は、嫌気性微生物の働きや還元反応によって還元分解されて、アンモニア（ＮＨ3）や硫化水素（Ｈ2Ｓ）などの異臭物質となる。これらの異臭物質は、活性炭処理では完全には除外することができずに、不快な異臭を放つことになる。
【００４３】
一方、図３（ｂ）に示すように、酸素がリッチ状態では、処理水中の有機物は、好気性微生物の働きや酸化反応によって酸化分解されて、二酸化炭素（ＣＯ2）、二酸化窒素（ＮＯ2）および二酸化硫黄（ＳＯ2）などの物質となる。これらの物質は、不快な異臭を伴わない。
【００４４】
なお、酸素の欠乏状態における嫌気性微生物の働きによる有機物の分解寄与率は９５％以上であり、還元反応の寄与率は５％以下である。同様に、酸素がリッチ状態における好気性微生物の働きによる有機物の分解寄与率は９５％以上であり、酸化反応による寄与率は５％以下である。
【００４５】
そして、活性炭塔７において活性炭処理が行われた処理水は、配管１７を通じて第３のｐＨ調整槽８に流入される。第３のｐＨ調整槽８では、第１のｐＨ調整槽２および第２のｐＨ調整槽４と同様に、活性炭処理された処理水中に酸またはアルカリの中和剤を添加して、処理水の中和処理が行われる（第３の中和処理工程）。
そして、第３の中和処理が施された処理水は、ドレン配管１８を通じて下水道などに排水として排出される。
【００４６】
以上に説明した本実施形態に係る排水処理方法よれば、以下の効果を奏することができる。
（１）処理水中に含まれる有機物を活性炭に吸着して除去する活性炭処理工程の前段に、処理水にオゾンを溶解して処理水中の溶存酸素濃度を高める酸素溶解工程を有することにより、処理水中に多くの酸素が溶存した処理水が活性炭処理工程に供給され、溶存酸素の働きで酸化反応を起して還元反応および嫌気性微生物の働きを抑制し、不快な異臭の発生を防ぐことができる。また、活性炭処理工程における処理水に、酸素ガスを含む空気を注入して処理水中の溶存酸素濃度を高めることにより、不快な異臭の発生をより防ぐことができる。
【００４７】
（２）活性炭処理工程において、処理水中の溶存酸素濃度を高めた処理水に注入される酸素ガスが、酸素溶解工程において処理水中に溶解しきれないオゾンを、オゾン分解触媒によって分解処理された酸素であることで、人体に有害なオゾンを大気中に放出することなく、無害化した酸素として有効に活用し、処理水の不快な異臭の発生をより防ぐことができるとともに、環境保全に寄与することができる。
【００４８】
［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態に係る排水処理方法の排水処理フローを示す説明図である。なお、図４に示す排水処理フローは、排水処理における処理槽の系統配置図と併せて示す。
【００４９】
第２実施形態の排水処理方法は、活性炭塔の前段にオゾン水注入槽を新たに配置し、オゾン水注入槽にオゾン溶解槽からオゾン水を供給して処理水中の溶存酸素濃度を高めるようにしたことだけが第１実施形態の排水処理方法と異なっており、それ以外は、前記第１実施形態と同様である。したがって、図４において、第１実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。
【００５０】
排水処理を行う処理槽は、排水原水槽１、第１のｐＨ調整槽２、生物処理塔３、第２のｐＨ調整槽４、凝集沈澱槽５、オゾン溶解槽６、オゾン注入槽４０、活性炭塔７、第３のｐＨ調整槽８が、この順に配置されている。
【００５１】
オゾン溶解槽６は、オゾン発生装置６１、溶解膜モジュール６２、オゾン分解触媒６３、ポンプ６４を備えている（図２参照）。このオゾン溶解槽６は、導入管２１を介して市水または井戸水を導入し、その水中にオゾンを溶解してオゾン水を生成するとともに、水中に溶解できなかったオゾンガスをオゾン分解触媒６３を用いて無害化した酸素ガスに分解する。
オゾン溶解槽６において生成されたオゾン水は、配管２２を通じてオゾン注入槽４０に供給される。一方、オゾンガスが分解された酸素ガスは酸素配管３０を通じて活性炭塔７に投入される。
【００５２】
オゾン注入槽４０は、内部にバブリング装置４１が配設されている。バブリング装置４１は、処理水中に空気または酸素の微細気泡を発生する機能を有する。このオゾン注入槽４０では、凝集沈澱槽５において凝集沈澱処理された後に、配管２０を通じて流入された処理水中に、オゾン溶解槽６において生成されたオゾン水が注入される、すなわち、酸素溶解処理が行われるとともに、バブリング装置４１から発生する空気または酸素の微細気泡でバブリングされて、処理水中の溶存酸素量が高められる。
オゾン注入槽４０において溶存酸素量が高められた処理水は、配管２３を通じて活性炭塔７に流入される。
【００５３】
なお、配管２３を通じて活性炭塔７に流入される処理水は、活性炭塔７の直近の配管２３上に取り付けられた溶存酸素計９において、配管２３中を通過する処理水に溶解している溶存酸素量が計測され、計測された溶存酸素量の電気信号が、オゾン溶解槽６のオゾン発生装置６１の制御部に送出される。制御部では、制御部に格納された制御プログラムに基づいてオゾン発生量（注入量）が制御されて、オゾン水中の溶存酸素濃度が３ｐｐｍ以上の値になるように調整される。
【００５４】
活性炭塔７では、オゾン注入槽４０から配管２３を通じて活性炭塔７に流入した溶存酸素濃度が所定値になるように調整された処理水が、活性炭塔７内に充填された粒状活性炭と向流接触されて、処理水中に含まれる有機物や溶解性物質が粒状活性炭に吸着して除去される活性炭処理が行われる。さらに、活性炭塔７には、オゾン溶解槽６において余剰のオゾンガスから生成され酸素ガスが、酸素配管３０を通じて投入される。
【００５５】
第２実施形態の排水処理方法によれば、第１実施形態の上記効果（１）および（２）に加え、以下の効果を奏することができる。
処理水中に含まれる有機物を活性炭に吸着して除去する活性炭処理工程の前段に備えられた酸素溶解工程は、処理水にオゾン水を混合し、さらに処理水をバブリングすることにより、処理水中の溶存酸素濃度をより高めた処理水を容易に得ることができる。よって、活性炭処理工程において、溶存酸素の働きで酸化反応を起して還元反応および嫌気性微生物の働きを抑制し、不快な異臭の発生をさらに防ぐことができる。
【００５６】
［実施形態の変形例］
本発明は前述の第１実施形態および第２実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。以下に変形例として挙げられているような形態であっても、前述の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００５７】
（１）第１実施形態および第２実施形態において、処理水の中和処理行う処理槽として、第１〜第３のｐＨ調整槽２，４，８を配置して、第１〜第３の中和処理を行う場合で説明したが、排水原水槽１と、オゾン溶解槽６またはオゾン注入槽４０との間に、少なくとも一つのｐＨ調整槽を配置して処理水の中和処理を行ってもよい。また、排水原水槽１とオゾン溶解槽６との間に配置された、第１のｐＨ調整槽２、生物処理塔３、第２のｐＨ調整槽４、凝集沈澱槽５の配置順序（排水処理順序）は、これに限定されない。
【００５８】
（２）処理水が活性炭塔７に流入される前段に、処理水中の溶存酸素濃度を高めるオゾン溶解処理として、第１実施形態では、オゾン溶解槽６において処理水中にオゾンを溶解する方法を用い、第２実施形態では、オゾン注入槽４０内の処理水にオゾン溶解槽６において市水または井戸水にオゾンを溶解して生成されたオゾン水を注入し、空気または酸素の微細気泡でバブリングされる方法を用いたが、これらの方法に代える、またはこれらの方法に併用して、処理水中に過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2）、または次亜塩素酸ソーダ（ＮａＣｌＯ4）を注入して、処理水中の溶存酸素濃度をさらに高める方法を用いることができる。
【００５９】
（３）配管１１，１２，１４，１５およびドレン配管１８の経路上には、処理水を送出および排出するためのポンプＰの他に、各配管を通過する処理水の水量を調節するための各種バルブを備えるのが好ましい。各種バルブを備えることで、各処理槽の処理時間や処理能力に対応して水量を適宜調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る排水処理方法の排水処理フローを示す説明図。
【図２】オゾン溶解槽における処理フローを示す説明図。
【図３】（ａ）活性炭処理において酸素欠乏状態における処理水中の有機物が分解される態様を示す模式図、（ｂ）活性炭処理において酸素リッチ状態における処理水中の有機物が分解される態様を示す模式図。
【図４】本発明の第２実施形態に係る排水処理方法の排水処理フローを示す説明図。
【符号の説明】
【００６１】
１…排水原水槽、２…第１のｐＨ調整槽、３…生物処理塔、４…第２のｐＨ調整槽、５…凝集沈澱槽、６…オゾン溶解槽、７…活性炭塔、８…第３のｐＨ調整槽、９…溶存酸素計、１０…導入管、１１〜１７，２０，２２，２３…配管、１８…ドレン配管、２１…導入管、３０…酸素配管、３１…吸気管、４０…オゾン注入槽、４１…バブリング装置、６１…オゾン発生装置、６２…溶解膜モジュール、６３…オゾン分解触媒、Ｐ，６４…ポンプ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理水の中和処理を行う中和処理工程と、処理水中の有機物を微生物により分解する生物処理工程と、処理水に含まれる懸濁物質の凝集沈澱を行う凝集沈澱処理工程と、処理水中に含まれる前記生物処理工程で分解できなかった有機物および／または溶解性物質を活性炭に吸着して除去する活性炭処理工程とを含む排水処理方法であって、
前記活性炭処理工程の前段に、前記処理水に酸素を溶解する酸素溶解工程を備えたことを特徴とする排水処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の排水処理方法において、
前記酸素溶解工程は、前記処理水にオゾンを溶解して処理水中の溶存酸素濃度を３ｐｐｍ以上に高めたことを特徴とする排水処理方法。
【請求項３】
請求項１に記載の排水処理方法において、
前記酸素溶解工程は、前記処理水にオゾン水を混合し、さらに前記処理水をバブリングすることにより、処理水中の溶存酸素濃度を３ｐｐｍ以上に高めたことを特徴とする排水処理方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の排水処理方法において、
前記活性炭処理工程における前記処理水に、酸素ガスを含む空気を注入して処理水中の溶存酸素濃度を３ｐｐｍ以上に高めたことを特徴とする排水処理方法。
【請求項５】
請求項２または３に記載の排水処理方法において、
前記活性炭処理工程における前記処理水に、前記酸素溶解工程において前記処理水中に溶解しきれないオゾンをオゾン分解触媒によって分解処理された酸素を含む空気を注入して処理水中の溶存酸素濃度を３ｐｐｍ以上に高めたことを特徴とする排水処理方法。
【請求項１】
処理水の中和処理を行う中和処理工程と、処理水中の有機物を微生物により分解する生物処理工程と、処理水に含まれる懸濁物質の凝集沈澱を行う凝集沈澱処理工程と、処理水中に含まれる前記生物処理工程で分解できなかった有機物および／または溶解性物質を活性炭に吸着して除去する活性炭処理工程とを含む排水処理方法であって、
前記活性炭処理工程の前段に、前記処理水に酸素を溶解する酸素溶解工程を備えたことを特徴とする排水処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の排水処理方法において、
前記酸素溶解工程は、前記処理水にオゾンを溶解して処理水中の溶存酸素濃度を３ｐｐｍ以上に高めたことを特徴とする排水処理方法。
【請求項３】
請求項１に記載の排水処理方法において、
前記酸素溶解工程は、前記処理水にオゾン水を混合し、さらに前記処理水をバブリングすることにより、処理水中の溶存酸素濃度を３ｐｐｍ以上に高めたことを特徴とする排水処理方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の排水処理方法において、
前記活性炭処理工程における前記処理水に、酸素ガスを含む空気を注入して処理水中の溶存酸素濃度を３ｐｐｍ以上に高めたことを特徴とする排水処理方法。
【請求項５】
請求項２または３に記載の排水処理方法において、
前記活性炭処理工程における前記処理水に、前記酸素溶解工程において前記処理水中に溶解しきれないオゾンをオゾン分解触媒によって分解処理された酸素を含む空気を注入して処理水中の溶存酸素濃度を３ｐｐｍ以上に高めたことを特徴とする排水処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−１６８２０１（Ｐ２００８−１６８２０１Ａ）
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１００（Ｐ２００７−３１００）
【出願日】平成１９年１月１１日（２００７．１．１１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月１１日（２００７．１．１１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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