排水処理装置
【課題】添加剤の使用を極小に抑え、排水中の難ろ過性の懸濁物質を効率よく捕集する排水処理装置を提供する。
【解決手段】流入ライン１０を介して、難ろ過性の懸濁物質を含む排水が送水される排水処理槽１１と、流入ラインを流れる排水又は排水処理槽１１内の排水に、ろ過助剤を添加するろ過助剤添加手段１２と、ろ過助剤を添加後の排水を、懸濁物質及びろ過助剤の混合液と処理水とに分離するろ過装置１６と、ろ過装置１６で得られた混合液を、懸濁物質とろ過助剤とに分離する分離機１９と、分離機１９で分離されたろ過助剤をろ過助剤の回収槽２３に送るろ過助剤回収ライン２２とを備える。
【解決手段】流入ライン１０を介して、難ろ過性の懸濁物質を含む排水が送水される排水処理槽１１と、流入ラインを流れる排水又は排水処理槽１１内の排水に、ろ過助剤を添加するろ過助剤添加手段１２と、ろ過助剤を添加後の排水を、懸濁物質及びろ過助剤の混合液と処理水とに分離するろ過装置１６と、ろ過装置１６で得られた混合液を、懸濁物質とろ過助剤とに分離する分離機１９と、分離機１９で分離されたろ過助剤をろ過助剤の回収槽２３に送るろ過助剤回収ライン２２とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用する添加剤の量を少量にし、効率良く排水中の懸濁物質を捕集する排水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品製造業、機械加工業、食品加工業等の一般産業では工場等で排水が発生する。工場で発生した排水は、通常、工場内の排水処理施設に送られて化学的あるいは物理的な処理の後、下水として放流されたり、工場内で再利用される。
【０００３】
排水処理の一例に、ろ過フィルタを用いて、排水に含まれる懸濁物質を捕集し除去するろ過処理がある。一方、排水に含まれる懸濁物質には、ろ過しやすい易ろ過性の懸濁物質の他、ろ過が困難な難ろ過性の懸濁物質もある。このような、難ろ過性の懸濁物質をろ過処理する場合、例えば、短時間でろ過フィルタのろ過流量の低下（定圧ろ過）や、ろ過差圧の急増（定量ろ過）が生じるため、短期間でろ過フィルタの交換が必要になるという問題がある。
【０００４】
このような問題に対し、難ろ過性の排水をろ過・脱水処理する際、ろ過・脱水処理の前段で、排水に凝集剤（塩化第二鉄、硫酸アルミニウム又はポリ塩化アルミニウム等）を添加し、懸濁物質をろ過・脱水しやすい性状に変化させることができる。
【０００５】
一方、多量の凝集剤を添加する必要があるため、排水処理に多量の添加剤（凝集剤）が必要になる問題がある。また、凝集剤を添加する処理方法を利用した際には、懸濁物質及び添加した多量の凝集剤が廃棄物（汚泥）となって回収されるため、回収される廃棄物が多量になる問題がある。具体的には、回収された廃棄物中には、懸濁物質の数倍〜数十倍の凝集剤が含まれている。
【０００６】
また、難ろ過性の排水をろ過処理する方法として、ろ過フィルタの表面を予めケイソウ土やパーライトなどのろ過助剤でプレコートし、フィルタ孔の閉塞を抑制してろ過処理する方法（プレコート法）が利用されている（例えば、特許文献１及び非特許文献１参照）。このプレコート法を利用する際には、ろ過フィルタ表面をろ過助剤でプレコートした後で、難ろ過性の排水（被処理水）の通水を行なう。その後、ろ過フィルタにプレコートされたろ過助剤表面で捕集された懸濁物質は、定期的なタイミングや所定量処理後のタイミングで逆洗により剥離され、剥離されたろ過助剤及び捕集された懸濁物質が廃棄物として回収される。
【０００７】
プレコート法は上述したようにろ過フィルタにろ過助剤をプレコートする方法であるが、ろ過フィルタにプレコートする他、排水中にろ過助剤を添加し、ろ過助剤が添加された排水（被処理水）をろ過フィルタでろ過処理する方法（ボディーフィード法）も利用されている。このボディーフィード法でも、フィルタ孔の閉塞を抑制することができる。このボディーフィード法でも、ろ過助剤及び懸濁物質が廃棄物として回収される。
【０００８】
このようなろ過助剤を利用する方法では、排水には多量のろ過助剤を添加する必要がある。したがって、排水処理に多量の添加剤（ろ過助剤）が必要になる問題がある。また、最終的に回収される廃棄物には懸濁物質とともにろ過助剤が含まれ、この場合にも、回収される廃棄物が多量になる問題がある。
【０００９】
また、難ろ過性の排水の処理には、図６に示すように、ろ過処理以外の方法が利用されることがある。図６に示す排水処理装置１では、排水は、排水貯槽１００に収集され、その後、調整槽１０１に送水される。調整槽１０１では、排水貯槽１００から送水された排水に酸やアルカリ等を添加して排水を凝集沈殿に適したｐＨに調整し、ｐＨが調整された排水を凝集槽１０２に送水する。凝集槽１０２では、調整槽１０１から送水された排水に凝集剤を添加して懸濁物質のフロックが形成されると、フロックを含む排水を沈殿槽１０３に送水する。ここで添加する凝集剤は、無機系の薬剤や有機高分子系の薬剤等であり、排水に含まれる懸濁物質によって定められる。
【００１０】
沈殿槽１０３では、フロックを含む排水を沈降分離させる。その後、沈殿槽１０３は、沈降したフロックを濃縮槽１０４に送水し、上澄液を上澄貯槽１０５に送水する。濃縮槽１０４は、時間の経過でできる液上層部の上澄液を上澄貯槽１０５に送水する。上澄貯槽１０５に送水された上澄液には、微量のフロックを含んでいるため、ろ過装置１０６は、上澄液をろ過してフロックが除かれた上澄液を中和槽１０７に送水する。また、中和槽１０７は、送水された上澄液の水質を調整し、処理水として排出する。
【００１１】
また、濃縮槽１０４で上澄液が除かれたフロックの濃縮液は、脱水機１０８に送水されて脱水されて廃棄物とされる。すなわち、図６に示す排水処理装置１を使用した場合、脱水機１０８によって廃棄物から水分を除くことで、最終的に回収される廃棄物の嵩を小さくすることができる。
【特許文献１】特許第２１０６６７１号明細書
【非特許文献１】「化学工学便覧 改訂五版 化学工学協会編」、丸善株式会社、昭和６３年３月１８日、７１３〜７１５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図６を用いて上述した凝集沈殿と脱水処理を利用する方法では、凝集槽１０２、沈殿槽１０３及び脱水機１０８は比較的大きなサイズとなり排水処理装置１全体のサイズも大きくなるため、広い設置場所を確保する必要がある。また、排水には、多量の凝集剤を添加する必要があるため、多量の添加剤（凝集剤）が必要になる。また、脱水機１０８によって濃縮槽１０４から回収される廃棄物を脱水しても、排水には多量の凝集剤が添加を添加されているため、懸濁物質に凝集剤を加えた量が廃棄物（汚泥）の量となる。
【００１３】
上記課題に鑑み、本発明は、添加剤の使用を極小に抑え、排水中の難ろ過性の懸濁物質を効率よく捕集する排水処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る排水処理装置は、流入ラインを介して、難ろ過性の懸濁物質を含む排水が送水される排水処理槽と、流入ラインを流れる排水又は排水処理槽内の排水に、ろ過助剤を添加するろ過助剤添加手段と、ろ過助剤を添加後の排水を、懸濁物質及びろ過助剤の混合液と処理水とに分離するろ過装置と、ろ過装置で得られた混合液を、懸濁物質とろ過助剤とに分離する分離機と、分離機で分離されたろ過助剤をろ過助剤の回収槽に送るろ過助剤回収ラインとを備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、添加剤の使用量を極小に抑え、排水中の難ろ過性の懸濁物質を効率よく捕集することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係る排水処理装置は、微小粒径で粘着性のある懸濁物質や粘土物質等の懸濁物質を含む難ろ過性の排水を処理する装置である。以下に、図面を用いて各実施形態に係る排水処理装置について説明する。
【００１７】
〈第１の実施形態〉
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る排水処理装置１ａは、流入ライン１０を介して排水が送水される排水処理槽１１と、排水にろ過助剤を添加するろ過助剤添加手段１２と、ろ過助剤を含む排水を懸濁物質及びろ過助剤の混合液（濃縮液）と処理水とに分離するろ過装置１６と、懸濁物質及びろ過助剤の混合液を懸濁物質とろ過助剤とに分離するろ過助剤分離機１９と、懸濁物質を回収する懸濁液回収槽２１と、ろ過助剤を回収する過助剤回収槽２３とを備えている。
【００１８】
排水処理槽１１には、流入ライン１０を介して、処理対象となる難ろ過性の懸濁物質を含む排水が送水される。また、排水処理槽１１には、ポンプ１３を介してろ過助剤添加手段１２からろ過助剤も添加される。ろ過助剤添加手段１２は、ろ過助剤の濃度が１００〜５０００ｐｐｍになるように排水処理槽１１にろ過助剤を添加することで、ろ過が容易になる。ろ過助剤添加手段１２が排水処理槽１１に添加する過助剤には、従来からろ過助剤として多用されているケイソウ土やパーライト等ではなく、鉄粉やマグネタイトの粒子等を利用する。また、ろ過助剤は、ろ過比抵抗が１０11〜１０12ｍ／ｋｇ程度の易ろ過性であって、回収可能な物質を使用する。
【００１９】
排水処理槽１１の内部では、攪拌機１４によって排水が攪拌されており、排水に添加されたろ過助剤は排水と混合される。ろ過助剤が混合された排水は、ポンプ１５を介してろ過装置１６に送水される。
【００２０】
ろ過装置１６は、ろ過フィルタ（図示せず）を用いて、排水を、懸濁物質及びろ過助剤の混合物と処理水とに分離する。ろ過助剤のろ過比抵抗は十分低いため、ろ過装置１６内のろ過差圧の上昇は低く抑えられ、ろ過装置１６からは、懸濁物質が除かれた処理水が処理水ライン１７から排出される。処理水を排出後のろ過装置１６には、懸濁物質及びろ過助剤が残存している。ろ過装置１６に残存する懸濁物質及びろ過助剤は、水（逆洗水）や空気を使用する逆洗によって逆洗水とともに懸濁物質及びろ過助剤の混合液として、逆洗ライン１８を介してろ過助剤分離機１９に供給される。
【００２１】
ろ過助剤分離機１９は、ろ過装置１６から供給された懸濁物質及びろ過助剤の混合液から、懸濁物質とろ過助剤とを分離し、懸濁液（懸濁物質及び逆洗水）を懸濁液回収ライン２０を介して懸濁液回収槽２１に排出し、ろ過助剤をろ過助剤回収ライン２２を介してろ過助剤回収槽２３に排出する。
【００２２】
例えば、ろ過助剤が磁石に引き寄せられる性質を有する鉄粉やマグネタイト等の磁性体であるとき、ろ過助剤分離機１９では、図２（ａ）に示すように磁石を利用して懸濁物質とろ過助剤を分離することができる。図２（ａ）に示すろ過助剤分離機１９では、分離槽１９１内に懸濁物質及びろ過助剤の混合液が供給されると、攪拌機１９２によって攪拌される。分離槽１９１の外周には磁石１９３が設置されており、この磁石１９３の磁力に引寄せられてろ過助剤は分離槽１９１の内壁面に付着する。一方、懸濁物質に磁力に引寄せられる性質を有していないため、懸濁物質は分離槽１９１の内壁面には付着せずに分離槽１９１内の逆洗水中に存在している。
【００２３】
したがって、ろ過助剤が分離槽１９１の内壁面に付着した状態でバルブ２０１を開とし、バルブ２１１を閉とすれば、懸濁液回収ライン２０を介して懸濁液（懸濁物質及び逆洗水）を懸濁液回収槽２１で回収することができる。また、分離槽１９１から懸濁物質が排出された後、磁石１９３の磁力が分離槽１９１に与えられない状態としてバルブ２０１を閉とし、バルブ２１１を開とすれば、ろ過助剤回収ライン２２を介してろ過助剤をろ過助剤回収槽２３で回収することができる。例えば、磁石１９３が電磁石であるときには、磁石１９３の電源をオフにすればよい。
【００２４】
また、ろ過助剤が比重の大きい物質であるとき、ろ過助剤分離機１９では、図２（ｂ）に示すように液体サイクロンを利用して懸濁物質とろ過助剤を分離することができる。図２（ｂ）に示す例では、分離槽１９１の上部に懸濁液回収ライン２０が接続され、下部にろ過助剤回収ライン２２が接続されている。分離槽１９１内で懸濁物質及びろ過助剤の混合液が旋回され遠心分離によって懸濁物質を浮上させて懸濁液回収ライン２０から排出し、ろ過助剤を沈降させてろ過助剤回収ライン２２から排出する。
【００２５】
ろ過助剤回収槽２３で回収されたろ過助剤は、ポンプ２４によってろ過助剤循環ライン２５を介してろ過助剤添加手段１２に循環されて再利用される。
【００２６】
なお、図１では、ろ過助剤添加手段１２から排水処理槽１１中の排水にろ過助剤を添加しているが、排水処理槽１１に排水を供給する流入ライン１０を流れる排水にろ過助剤を添加しても良い。
【００２７】
上述したように、排水処理装置１ａでは、排水にろ過助剤を添加して容易に難ろ過性の排水から懸濁物質を分離することができるとともに、懸濁物質及びろ過助剤の混合液を懸濁物質とろ過助剤とに分離してろ過助剤を回収し、ろ過助剤を再利用することができるため、使用する添加剤の量を減少することができる。また、ろ過で得られた懸濁物質及びろ過助剤の混合液を廃棄物とするのではなく、混合液から懸濁物のみを回収して廃棄物とするため、廃棄物の量を減らすことができる。さらに、排水処理装置１ａでは、凝集剤を添加する構成でないため、サイズの大きい凝集槽や沈殿槽が不要であり、凝集沈殿が必要な排水処理装置と比較して設置場所を小さくすることができる。
【００２８】
〈第２の実施形態〉
図３に示すように、本発明の第２の実施形態に係る排水処理装置１ｂは、図１を用いて上述した排水処理装置１ａと比較して、ろ過助剤分離機１９に剥離剤を添加する剥離剤添加手段２６を備えている点で異なる。
【００２９】
排水に含まれる懸濁物質は、その種類により表面電荷や親水疎水状態が異なり、ろ過助剤表面に吸着する場合がある。また、ろ過助剤表面に懸濁物質が吸着されてその剥離性が悪い場合、ろ過助剤分離機１９で懸濁物質とろ過助剤とを分離しようとしても分離が困難なことがある。
【００３０】
このようにろ過助剤と懸濁物質の分離が困難であるとき、ろ過助剤回収槽２３で回収されるろ過助剤に懸濁物質が吸着されていることがある。したがって、ろ過助剤添加手段１２によってろ過助剤とともにろ過助剤に吸着されている懸濁物質が再び排水処理槽１１に流入されることもあり得る。
【００３１】
ろ過助剤とともに懸濁物質が排水処理装置１ｂ内に蓄積し、循環すると、ろ過装置１６での逆洗間隔が短くなったり、ろ過助剤の交換が必要になる等の問題が生じる。図４において、懸濁物質がろ過助剤に吸着されていて、ろ過助剤と懸濁物質の剥離性が不良な場合の逆洗のタイミングａ1〜ａ7と、ろ過助剤と懸濁物質の剥離性が良好な場合の逆洗のタイミングｂ1〜ｂ7とを比較している。このように、ろ過助剤と懸濁物質の剥離性が不良な場合には、薄利性が良好な場合と比較して逆洗の間隔が短くなり、最終的にはろ過助剤の交換が必要になることが分かる。
【００３２】
剥離剤添加手段２６は、懸濁物質とろ過助剤との分離効率を向上させるため、ろ過助剤分離機１９にろ過助剤に吸着される懸濁物質を剥離する剥離剤を添加する。剥離剤添加手段２６が添加する剥離剤としては、ろ過助剤の表面電位の状態の変化を目的として例えば、ｐＨ調整による剥離を目的として硫酸や塩酸あるいは水酸化ナトリウム等の薬剤を利用してもよいし、液温上昇による表面変質による剥離を目的として温水を利用してもよく、懸濁物質とろ過助剤の性質に応じて定めることができる。
【００３３】
上述したように、排水処理装置１ｂでは、ろ過助剤に懸濁物質が吸着されてその剥離性が悪いとき、剥離材を添加するため、ろ過助剤の交換が不要又は交換回数を減少させることができる。また、排水処理装置１ｂは、排水処理装置１ａと同一の構成を有しているため、ろ過助剤を再利用することが可能であり、使用する添加剤の量を減少し、廃棄物の量を減少することができるとともに、凝集沈殿処理を行なわないため、設置場所を小さくすることができる。
【００３４】
〈第３の実施形態〉
図５に示すように、本発明の第３の実施形態に係る排水処理装置１ｃは、図１を用いて上述した排水処理装置１ａと比較して、懸濁液回収槽２１に懸濁液を脱水する脱水機２７が接続されている点で異なる。
【００３５】
脱水機２７は、ポンプ２８を介して懸濁液回収槽２１から供給される懸濁液を脱水する。
【００３６】
懸濁液には、排水から回収された懸濁物質の他、処理水として排出されなかった液体や逆洗水も含まれている。したがって、この懸濁液から水分を除くことで懸濁物質のみを廃棄物として回収することが可能になる。
【００３７】
上述したように、排水処理装置１ｃでは、脱水機２７で懸濁液を脱水して得られる懸濁物質を廃棄物とすることで、最終的な廃棄物の嵩を減らすことができる。また、排水処理装置１ｃは、排水処理装置１ａと同一の構成を有しているため、ろ過助剤を再利用することが可能であり、使用する添加剤の量を減少し、廃棄物の量を減少することができるとともに、凝集沈殿処理を行なわないため、設置場所を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１の実施形態に係る排水処理装置の構成を説明する図である。
【図２】ろ過助剤分離機の一例について説明する図である。
【図３】第２の実施形態に係る排水処理装置の構成を説明する図である。
【図４】ろ過助剤の剥離性と逆洗について説明する図である。
【図５】第３の実施形態に係る排水処理装置の構成を説明する図である。
【図６】従来の排水処理装置の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ａ〜１ｃ…排水処理装置
１０…流入ライン
１１…排水処理槽
１２…ろ過助剤添加手段
１３…ポンプ
１４…攪拌機
１５…ポンプ
１６…ろ過装置
１７…処理水ライン
１８…逆洗ライン
１９…ろ過助剤分離機
１９１…分離槽
１９２…攪拌機
１９３…磁石
２０…懸濁液回収ライン
２０１…バルブ
２１…懸濁液回収槽
２２…ろ過助剤回収ライン
２２１…バルブ
２３…ろ過助剤回収槽
２４…ポンプ
２５…ろ過助剤循環ライン
２６…剥離剤添加手段
２７…脱水機
２８…ポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用する添加剤の量を少量にし、効率良く排水中の懸濁物質を捕集する排水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品製造業、機械加工業、食品加工業等の一般産業では工場等で排水が発生する。工場で発生した排水は、通常、工場内の排水処理施設に送られて化学的あるいは物理的な処理の後、下水として放流されたり、工場内で再利用される。
【０００３】
排水処理の一例に、ろ過フィルタを用いて、排水に含まれる懸濁物質を捕集し除去するろ過処理がある。一方、排水に含まれる懸濁物質には、ろ過しやすい易ろ過性の懸濁物質の他、ろ過が困難な難ろ過性の懸濁物質もある。このような、難ろ過性の懸濁物質をろ過処理する場合、例えば、短時間でろ過フィルタのろ過流量の低下（定圧ろ過）や、ろ過差圧の急増（定量ろ過）が生じるため、短期間でろ過フィルタの交換が必要になるという問題がある。
【０００４】
このような問題に対し、難ろ過性の排水をろ過・脱水処理する際、ろ過・脱水処理の前段で、排水に凝集剤（塩化第二鉄、硫酸アルミニウム又はポリ塩化アルミニウム等）を添加し、懸濁物質をろ過・脱水しやすい性状に変化させることができる。
【０００５】
一方、多量の凝集剤を添加する必要があるため、排水処理に多量の添加剤（凝集剤）が必要になる問題がある。また、凝集剤を添加する処理方法を利用した際には、懸濁物質及び添加した多量の凝集剤が廃棄物（汚泥）となって回収されるため、回収される廃棄物が多量になる問題がある。具体的には、回収された廃棄物中には、懸濁物質の数倍〜数十倍の凝集剤が含まれている。
【０００６】
また、難ろ過性の排水をろ過処理する方法として、ろ過フィルタの表面を予めケイソウ土やパーライトなどのろ過助剤でプレコートし、フィルタ孔の閉塞を抑制してろ過処理する方法（プレコート法）が利用されている（例えば、特許文献１及び非特許文献１参照）。このプレコート法を利用する際には、ろ過フィルタ表面をろ過助剤でプレコートした後で、難ろ過性の排水（被処理水）の通水を行なう。その後、ろ過フィルタにプレコートされたろ過助剤表面で捕集された懸濁物質は、定期的なタイミングや所定量処理後のタイミングで逆洗により剥離され、剥離されたろ過助剤及び捕集された懸濁物質が廃棄物として回収される。
【０００７】
プレコート法は上述したようにろ過フィルタにろ過助剤をプレコートする方法であるが、ろ過フィルタにプレコートする他、排水中にろ過助剤を添加し、ろ過助剤が添加された排水（被処理水）をろ過フィルタでろ過処理する方法（ボディーフィード法）も利用されている。このボディーフィード法でも、フィルタ孔の閉塞を抑制することができる。このボディーフィード法でも、ろ過助剤及び懸濁物質が廃棄物として回収される。
【０００８】
このようなろ過助剤を利用する方法では、排水には多量のろ過助剤を添加する必要がある。したがって、排水処理に多量の添加剤（ろ過助剤）が必要になる問題がある。また、最終的に回収される廃棄物には懸濁物質とともにろ過助剤が含まれ、この場合にも、回収される廃棄物が多量になる問題がある。
【０００９】
また、難ろ過性の排水の処理には、図６に示すように、ろ過処理以外の方法が利用されることがある。図６に示す排水処理装置１では、排水は、排水貯槽１００に収集され、その後、調整槽１０１に送水される。調整槽１０１では、排水貯槽１００から送水された排水に酸やアルカリ等を添加して排水を凝集沈殿に適したｐＨに調整し、ｐＨが調整された排水を凝集槽１０２に送水する。凝集槽１０２では、調整槽１０１から送水された排水に凝集剤を添加して懸濁物質のフロックが形成されると、フロックを含む排水を沈殿槽１０３に送水する。ここで添加する凝集剤は、無機系の薬剤や有機高分子系の薬剤等であり、排水に含まれる懸濁物質によって定められる。
【００１０】
沈殿槽１０３では、フロックを含む排水を沈降分離させる。その後、沈殿槽１０３は、沈降したフロックを濃縮槽１０４に送水し、上澄液を上澄貯槽１０５に送水する。濃縮槽１０４は、時間の経過でできる液上層部の上澄液を上澄貯槽１０５に送水する。上澄貯槽１０５に送水された上澄液には、微量のフロックを含んでいるため、ろ過装置１０６は、上澄液をろ過してフロックが除かれた上澄液を中和槽１０７に送水する。また、中和槽１０７は、送水された上澄液の水質を調整し、処理水として排出する。
【００１１】
また、濃縮槽１０４で上澄液が除かれたフロックの濃縮液は、脱水機１０８に送水されて脱水されて廃棄物とされる。すなわち、図６に示す排水処理装置１を使用した場合、脱水機１０８によって廃棄物から水分を除くことで、最終的に回収される廃棄物の嵩を小さくすることができる。
【特許文献１】特許第２１０６６７１号明細書
【非特許文献１】「化学工学便覧 改訂五版 化学工学協会編」、丸善株式会社、昭和６３年３月１８日、７１３〜７１５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図６を用いて上述した凝集沈殿と脱水処理を利用する方法では、凝集槽１０２、沈殿槽１０３及び脱水機１０８は比較的大きなサイズとなり排水処理装置１全体のサイズも大きくなるため、広い設置場所を確保する必要がある。また、排水には、多量の凝集剤を添加する必要があるため、多量の添加剤（凝集剤）が必要になる。また、脱水機１０８によって濃縮槽１０４から回収される廃棄物を脱水しても、排水には多量の凝集剤が添加を添加されているため、懸濁物質に凝集剤を加えた量が廃棄物（汚泥）の量となる。
【００１３】
上記課題に鑑み、本発明は、添加剤の使用を極小に抑え、排水中の難ろ過性の懸濁物質を効率よく捕集する排水処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る排水処理装置は、流入ラインを介して、難ろ過性の懸濁物質を含む排水が送水される排水処理槽と、流入ラインを流れる排水又は排水処理槽内の排水に、ろ過助剤を添加するろ過助剤添加手段と、ろ過助剤を添加後の排水を、懸濁物質及びろ過助剤の混合液と処理水とに分離するろ過装置と、ろ過装置で得られた混合液を、懸濁物質とろ過助剤とに分離する分離機と、分離機で分離されたろ過助剤をろ過助剤の回収槽に送るろ過助剤回収ラインとを備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、添加剤の使用量を極小に抑え、排水中の難ろ過性の懸濁物質を効率よく捕集することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係る排水処理装置は、微小粒径で粘着性のある懸濁物質や粘土物質等の懸濁物質を含む難ろ過性の排水を処理する装置である。以下に、図面を用いて各実施形態に係る排水処理装置について説明する。
【００１７】
〈第１の実施形態〉
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る排水処理装置１ａは、流入ライン１０を介して排水が送水される排水処理槽１１と、排水にろ過助剤を添加するろ過助剤添加手段１２と、ろ過助剤を含む排水を懸濁物質及びろ過助剤の混合液（濃縮液）と処理水とに分離するろ過装置１６と、懸濁物質及びろ過助剤の混合液を懸濁物質とろ過助剤とに分離するろ過助剤分離機１９と、懸濁物質を回収する懸濁液回収槽２１と、ろ過助剤を回収する過助剤回収槽２３とを備えている。
【００１８】
排水処理槽１１には、流入ライン１０を介して、処理対象となる難ろ過性の懸濁物質を含む排水が送水される。また、排水処理槽１１には、ポンプ１３を介してろ過助剤添加手段１２からろ過助剤も添加される。ろ過助剤添加手段１２は、ろ過助剤の濃度が１００〜５０００ｐｐｍになるように排水処理槽１１にろ過助剤を添加することで、ろ過が容易になる。ろ過助剤添加手段１２が排水処理槽１１に添加する過助剤には、従来からろ過助剤として多用されているケイソウ土やパーライト等ではなく、鉄粉やマグネタイトの粒子等を利用する。また、ろ過助剤は、ろ過比抵抗が１０11〜１０12ｍ／ｋｇ程度の易ろ過性であって、回収可能な物質を使用する。
【００１９】
排水処理槽１１の内部では、攪拌機１４によって排水が攪拌されており、排水に添加されたろ過助剤は排水と混合される。ろ過助剤が混合された排水は、ポンプ１５を介してろ過装置１６に送水される。
【００２０】
ろ過装置１６は、ろ過フィルタ（図示せず）を用いて、排水を、懸濁物質及びろ過助剤の混合物と処理水とに分離する。ろ過助剤のろ過比抵抗は十分低いため、ろ過装置１６内のろ過差圧の上昇は低く抑えられ、ろ過装置１６からは、懸濁物質が除かれた処理水が処理水ライン１７から排出される。処理水を排出後のろ過装置１６には、懸濁物質及びろ過助剤が残存している。ろ過装置１６に残存する懸濁物質及びろ過助剤は、水（逆洗水）や空気を使用する逆洗によって逆洗水とともに懸濁物質及びろ過助剤の混合液として、逆洗ライン１８を介してろ過助剤分離機１９に供給される。
【００２１】
ろ過助剤分離機１９は、ろ過装置１６から供給された懸濁物質及びろ過助剤の混合液から、懸濁物質とろ過助剤とを分離し、懸濁液（懸濁物質及び逆洗水）を懸濁液回収ライン２０を介して懸濁液回収槽２１に排出し、ろ過助剤をろ過助剤回収ライン２２を介してろ過助剤回収槽２３に排出する。
【００２２】
例えば、ろ過助剤が磁石に引き寄せられる性質を有する鉄粉やマグネタイト等の磁性体であるとき、ろ過助剤分離機１９では、図２（ａ）に示すように磁石を利用して懸濁物質とろ過助剤を分離することができる。図２（ａ）に示すろ過助剤分離機１９では、分離槽１９１内に懸濁物質及びろ過助剤の混合液が供給されると、攪拌機１９２によって攪拌される。分離槽１９１の外周には磁石１９３が設置されており、この磁石１９３の磁力に引寄せられてろ過助剤は分離槽１９１の内壁面に付着する。一方、懸濁物質に磁力に引寄せられる性質を有していないため、懸濁物質は分離槽１９１の内壁面には付着せずに分離槽１９１内の逆洗水中に存在している。
【００２３】
したがって、ろ過助剤が分離槽１９１の内壁面に付着した状態でバルブ２０１を開とし、バルブ２１１を閉とすれば、懸濁液回収ライン２０を介して懸濁液（懸濁物質及び逆洗水）を懸濁液回収槽２１で回収することができる。また、分離槽１９１から懸濁物質が排出された後、磁石１９３の磁力が分離槽１９１に与えられない状態としてバルブ２０１を閉とし、バルブ２１１を開とすれば、ろ過助剤回収ライン２２を介してろ過助剤をろ過助剤回収槽２３で回収することができる。例えば、磁石１９３が電磁石であるときには、磁石１９３の電源をオフにすればよい。
【００２４】
また、ろ過助剤が比重の大きい物質であるとき、ろ過助剤分離機１９では、図２（ｂ）に示すように液体サイクロンを利用して懸濁物質とろ過助剤を分離することができる。図２（ｂ）に示す例では、分離槽１９１の上部に懸濁液回収ライン２０が接続され、下部にろ過助剤回収ライン２２が接続されている。分離槽１９１内で懸濁物質及びろ過助剤の混合液が旋回され遠心分離によって懸濁物質を浮上させて懸濁液回収ライン２０から排出し、ろ過助剤を沈降させてろ過助剤回収ライン２２から排出する。
【００２５】
ろ過助剤回収槽２３で回収されたろ過助剤は、ポンプ２４によってろ過助剤循環ライン２５を介してろ過助剤添加手段１２に循環されて再利用される。
【００２６】
なお、図１では、ろ過助剤添加手段１２から排水処理槽１１中の排水にろ過助剤を添加しているが、排水処理槽１１に排水を供給する流入ライン１０を流れる排水にろ過助剤を添加しても良い。
【００２７】
上述したように、排水処理装置１ａでは、排水にろ過助剤を添加して容易に難ろ過性の排水から懸濁物質を分離することができるとともに、懸濁物質及びろ過助剤の混合液を懸濁物質とろ過助剤とに分離してろ過助剤を回収し、ろ過助剤を再利用することができるため、使用する添加剤の量を減少することができる。また、ろ過で得られた懸濁物質及びろ過助剤の混合液を廃棄物とするのではなく、混合液から懸濁物のみを回収して廃棄物とするため、廃棄物の量を減らすことができる。さらに、排水処理装置１ａでは、凝集剤を添加する構成でないため、サイズの大きい凝集槽や沈殿槽が不要であり、凝集沈殿が必要な排水処理装置と比較して設置場所を小さくすることができる。
【００２８】
〈第２の実施形態〉
図３に示すように、本発明の第２の実施形態に係る排水処理装置１ｂは、図１を用いて上述した排水処理装置１ａと比較して、ろ過助剤分離機１９に剥離剤を添加する剥離剤添加手段２６を備えている点で異なる。
【００２９】
排水に含まれる懸濁物質は、その種類により表面電荷や親水疎水状態が異なり、ろ過助剤表面に吸着する場合がある。また、ろ過助剤表面に懸濁物質が吸着されてその剥離性が悪い場合、ろ過助剤分離機１９で懸濁物質とろ過助剤とを分離しようとしても分離が困難なことがある。
【００３０】
このようにろ過助剤と懸濁物質の分離が困難であるとき、ろ過助剤回収槽２３で回収されるろ過助剤に懸濁物質が吸着されていることがある。したがって、ろ過助剤添加手段１２によってろ過助剤とともにろ過助剤に吸着されている懸濁物質が再び排水処理槽１１に流入されることもあり得る。
【００３１】
ろ過助剤とともに懸濁物質が排水処理装置１ｂ内に蓄積し、循環すると、ろ過装置１６での逆洗間隔が短くなったり、ろ過助剤の交換が必要になる等の問題が生じる。図４において、懸濁物質がろ過助剤に吸着されていて、ろ過助剤と懸濁物質の剥離性が不良な場合の逆洗のタイミングａ1〜ａ7と、ろ過助剤と懸濁物質の剥離性が良好な場合の逆洗のタイミングｂ1〜ｂ7とを比較している。このように、ろ過助剤と懸濁物質の剥離性が不良な場合には、薄利性が良好な場合と比較して逆洗の間隔が短くなり、最終的にはろ過助剤の交換が必要になることが分かる。
【００３２】
剥離剤添加手段２６は、懸濁物質とろ過助剤との分離効率を向上させるため、ろ過助剤分離機１９にろ過助剤に吸着される懸濁物質を剥離する剥離剤を添加する。剥離剤添加手段２６が添加する剥離剤としては、ろ過助剤の表面電位の状態の変化を目的として例えば、ｐＨ調整による剥離を目的として硫酸や塩酸あるいは水酸化ナトリウム等の薬剤を利用してもよいし、液温上昇による表面変質による剥離を目的として温水を利用してもよく、懸濁物質とろ過助剤の性質に応じて定めることができる。
【００３３】
上述したように、排水処理装置１ｂでは、ろ過助剤に懸濁物質が吸着されてその剥離性が悪いとき、剥離材を添加するため、ろ過助剤の交換が不要又は交換回数を減少させることができる。また、排水処理装置１ｂは、排水処理装置１ａと同一の構成を有しているため、ろ過助剤を再利用することが可能であり、使用する添加剤の量を減少し、廃棄物の量を減少することができるとともに、凝集沈殿処理を行なわないため、設置場所を小さくすることができる。
【００３４】
〈第３の実施形態〉
図５に示すように、本発明の第３の実施形態に係る排水処理装置１ｃは、図１を用いて上述した排水処理装置１ａと比較して、懸濁液回収槽２１に懸濁液を脱水する脱水機２７が接続されている点で異なる。
【００３５】
脱水機２７は、ポンプ２８を介して懸濁液回収槽２１から供給される懸濁液を脱水する。
【００３６】
懸濁液には、排水から回収された懸濁物質の他、処理水として排出されなかった液体や逆洗水も含まれている。したがって、この懸濁液から水分を除くことで懸濁物質のみを廃棄物として回収することが可能になる。
【００３７】
上述したように、排水処理装置１ｃでは、脱水機２７で懸濁液を脱水して得られる懸濁物質を廃棄物とすることで、最終的な廃棄物の嵩を減らすことができる。また、排水処理装置１ｃは、排水処理装置１ａと同一の構成を有しているため、ろ過助剤を再利用することが可能であり、使用する添加剤の量を減少し、廃棄物の量を減少することができるとともに、凝集沈殿処理を行なわないため、設置場所を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１の実施形態に係る排水処理装置の構成を説明する図である。
【図２】ろ過助剤分離機の一例について説明する図である。
【図３】第２の実施形態に係る排水処理装置の構成を説明する図である。
【図４】ろ過助剤の剥離性と逆洗について説明する図である。
【図５】第３の実施形態に係る排水処理装置の構成を説明する図である。
【図６】従来の排水処理装置の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ａ〜１ｃ…排水処理装置
１０…流入ライン
１１…排水処理槽
１２…ろ過助剤添加手段
１３…ポンプ
１４…攪拌機
１５…ポンプ
１６…ろ過装置
１７…処理水ライン
１８…逆洗ライン
１９…ろ過助剤分離機
１９１…分離槽
１９２…攪拌機
１９３…磁石
２０…懸濁液回収ライン
２０１…バルブ
２１…懸濁液回収槽
２２…ろ過助剤回収ライン
２２１…バルブ
２３…ろ過助剤回収槽
２４…ポンプ
２５…ろ過助剤循環ライン
２６…剥離剤添加手段
２７…脱水機
２８…ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入ラインを介して、難ろ過性の懸濁物質を含む排水が送水される排水処理槽と、
前記流入ラインを流れる排水又は前記排水処理槽内の排水に、ろ過助剤を添加するろ過助剤添加手段と、
ろ過助剤を添加後の排水を、懸濁物質及びろ過助剤の混合液と処理水とに分離するろ過装置と、
前記ろ過装置で得られた混合液を、懸濁物質とろ過助剤とに分離する分離機と、
前記分離機で分離されたろ過助剤をろ過助剤の回収槽に送るろ過助剤回収ラインと、
を備えることを特徴とする排水処理装置。
【請求項２】
前記回収槽で回収されたろ過助剤を前記ろ過助剤添加手段に循環させる循環ラインをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の排水処理装置。
【請求項３】
前記ろ過助剤が磁力に反応する物質である場合、
前記分離機は、混合液が供給される容器と、当該容器の外周に配置される磁石とを有し、懸濁物質とろ過助剤とに分離する際に磁力を与えて前記容器の内壁にろ過助剤を捕集し、懸濁物質のみを当該容器から排出することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の排水処理装置。
【請求項４】
前記ろ過助剤が前記懸濁物質と比重の異なる物質である場合、
前記分離機は、懸濁物質とろ過助剤との比重差を利用した遠心分離によって分離する遠心分離器であることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の排水処理装置。
【請求項５】
懸濁物質及びろ過助剤の混合液に、ろ過助剤に付着している懸濁物質を剥離させる剥離剤を添加する剥離剤添加手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の排水処理装置。
【請求項６】
前記分離機で分離された懸濁物質を脱水する脱水手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の排水処理装置。
【請求項１】
流入ラインを介して、難ろ過性の懸濁物質を含む排水が送水される排水処理槽と、
前記流入ラインを流れる排水又は前記排水処理槽内の排水に、ろ過助剤を添加するろ過助剤添加手段と、
ろ過助剤を添加後の排水を、懸濁物質及びろ過助剤の混合液と処理水とに分離するろ過装置と、
前記ろ過装置で得られた混合液を、懸濁物質とろ過助剤とに分離する分離機と、
前記分離機で分離されたろ過助剤をろ過助剤の回収槽に送るろ過助剤回収ラインと、
を備えることを特徴とする排水処理装置。
【請求項２】
前記回収槽で回収されたろ過助剤を前記ろ過助剤添加手段に循環させる循環ラインをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の排水処理装置。
【請求項３】
前記ろ過助剤が磁力に反応する物質である場合、
前記分離機は、混合液が供給される容器と、当該容器の外周に配置される磁石とを有し、懸濁物質とろ過助剤とに分離する際に磁力を与えて前記容器の内壁にろ過助剤を捕集し、懸濁物質のみを当該容器から排出することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の排水処理装置。
【請求項４】
前記ろ過助剤が前記懸濁物質と比重の異なる物質である場合、
前記分離機は、懸濁物質とろ過助剤との比重差を利用した遠心分離によって分離する遠心分離器であることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の排水処理装置。
【請求項５】
懸濁物質及びろ過助剤の混合液に、ろ過助剤に付着している懸濁物質を剥離させる剥離剤を添加する剥離剤添加手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の排水処理装置。
【請求項６】
前記分離機で分離された懸濁物質を脱水する脱水手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の排水処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１３７１４７（Ｐ２０１０−１３７１４７Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１４７３０（Ｐ２００８−３１４７３０）
【出願日】平成２０年１２月１０日（２００８．１２．１０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１０日（２００８．１２．１０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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