過塩素酸イオン含有水の処理装置および過塩素酸イオン含有水の処理方法
【課題】過塩素酸イオン含有水の処理において、過塩素酸イオンの処理を効率的に行うことができる過塩素酸イオン含有水の処理装置を提供する。
【解決手段】過塩素酸イオン含有水について、嫌気性条件にて過塩素酸イオン還元微生物による過塩素酸イオンの還元処理を行うための嫌気性生物処理手段と、嫌気性生物処理手段により生物処理された嫌気性生物処理水について、アニオン交換樹脂による過塩素酸イオンの吸着処理を行うための吸着処理手段と、を有する過塩素酸イオン含有水の処理装置である。
【解決手段】過塩素酸イオン含有水について、嫌気性条件にて過塩素酸イオン還元微生物による過塩素酸イオンの還元処理を行うための嫌気性生物処理手段と、嫌気性生物処理手段により生物処理された嫌気性生物処理水について、アニオン交換樹脂による過塩素酸イオンの吸着処理を行うための吸着処理手段と、を有する過塩素酸イオン含有水の処理装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過塩素酸イオン含有水の処理装置および過塩素酸イオン含有水の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
過塩素酸イオンは、水溶性の陰イオンであり、水に対する溶解度が高く、また非常に安定性の高い物質であるために分解されにくい。過塩素酸イオンは、通常、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カリウム、過塩素酸アンモニウム等の過塩素酸塩あるいは過塩素酸の形態で生産および使用される。過塩素酸イオンは、ロケット等の推進剤の他に、火薬、花火、マッチ等、様々な製品に使用される。このような過塩素酸イオンを用いた製品の製造工程等において、過塩素酸イオンを含む過塩素酸イオン含有水が発生する。過塩素酸イオンは、通常の浄水処理では分解、除去しがたい物質であり、これまで過塩素酸イオンの分解、除去方法について様々な検討が行われている。
【０００３】
過塩素酸イオンを含む過塩素酸イオン含有水の処理方法としては、例えば、特許文献１に記載されているような、嫌気性条件下で微生物の働きによって過塩素酸イオンを還元処理する生物処理方法や、特許文献２に記載されているような、イオン交換樹脂によって過塩素酸イオンを除去する方法が知られている。
【０００４】
特許文献１のような生物処理方法は、高濃度の過塩素酸イオンを低減するには有効な技術であるが、生物処理の特性上、その分解率および処理水の水質には自ずと限界があり、また、流入する被処理水の水質やｐＨ、水温等の要因により処理性能が不安定となりやすい。
【０００５】
特許文献２のようなイオン交換樹脂による除去方法は、低濃度の過塩素酸イオン含有水まで処理することが可能であるが、吸着処理であるため、過塩素酸イオンを分解することはできない。また、イオン交換樹脂の吸着容量には限界があるため、吸着量が飽和に達する前にイオン交換樹脂を交換、廃棄処分するか、再生を行う必要がある。しかし、流入する被処理水の過塩素酸イオン濃度が高いほど、少ない処理量で吸着量が飽和に達してしまう。また、イオン交換樹脂を交換、廃棄処分するには多大なコストがかかり、交換作業にも労力を必要とする。イオン交換樹脂を再生する場合、イオン交換樹脂に対する過塩素酸イオンの親和性が非常に高いため、通常１０％程度の非常に高濃度の塩化ナトリウム溶液等の再生液を必要とし、再生処理で発生する高濃度の過塩素酸イオンを含有する再生排水の処分が別途必要となる。
【０００６】
非特許文献１では、これらの問題を考慮して、イオン交換樹脂の再生排水を生物処理することを想定し、再生液の塩濃度による過塩素酸イオン還元微生物への阻害の影響を検討している。０．５％の塩化ナトリウム濃度では生物処理活性は約３０％低下し、１．０％の塩化ナトリウム濃度では約４０％低下することが報告されている。イオン交換樹脂の再生排水には通常６％程度の高濃度の塩化ナトリウムが含まれることから、再生排水の生物処理が困難であることが言及されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４１６０２２５号公報
【特許文献２】特開２００４−３４６２９９号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｔｉｎａ Ｍ．Ｇｉｎｇｒａｓ ａｎｄ Ｒ．Ｂａｔｉｓｔａ，Ｊ．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎ．Ｍｏｎｉｔ．，４，ｐ．９６−１０１（２００２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、過塩素酸イオン含有水の処理において、過塩素酸イオンの処理を効率的に行うことができる過塩素酸イオン含有水の処理装置および過塩素酸イオン含有水の処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、過塩素酸イオン含有水について、嫌気性条件にて過塩素酸イオン還元微生物による過塩素酸イオンの還元処理を行うための嫌気性生物処理手段と、前記嫌気性生物処理手段により生物処理された嫌気性生物処理水について、アニオン交換樹脂による過塩素酸イオンの吸着処理を行うための吸着処理手段と、を有する過塩素酸イオン含有水の処理装置である。
【００１１】
また、前記過塩素酸イオン含有水の処理装置において、前記アニオン交換樹脂を再生する再生手段と、前記再生手段による再生により発生した再生排水を前記嫌気性生物処理手段へ返送する再生排水返送手段と、を有することが好ましい。
【００１２】
また、本発明は、過塩素酸イオン含有水について、アニオン交換樹脂による過塩素酸イオンの吸着処理を行うための吸着処理手段と、前記アニオン交換樹脂を再生する再生手段と、前記再生手段による再生により発生した再生排水を希釈する希釈手段と、前記希釈手段により希釈された希釈再生排水について、嫌気性条件にて過塩素酸イオン還元微生物による過塩素酸イオンの還元処理を行うための嫌気性生物処理手段と、を有する過塩素酸イオン含有水の処理装置である。
【００１３】
また、前記過塩素酸イオン含有水の処理装置において、前記嫌気性生物処理手段により生物処理された生物処理再生排水を前記吸着処理手段へ返送する生物処理再生排水返送手段を有することが好ましい。
【００１４】
また、本発明は、過塩素酸イオン含有水について、嫌気性条件にて過塩素酸イオン還元微生物による過塩素酸イオンの還元処理を行う嫌気性生物処理工程と、前記嫌気性生物処理工程において生物処理された嫌気性生物処理水について、アニオン交換樹脂による過塩素酸イオンの吸着処理を行う吸着処理工程と、を含む過塩素酸イオン含有水の処理方法である。
【００１５】
また、前記過塩素酸イオン含有水の処理方法において、前記アニオン交換樹脂を再生する再生工程と、前記再生工程における再生により発生した再生排水を前記生物処理工程へ返送する再生排水返送工程と、を含むことが好ましい。
【００１６】
また、本発明は、過塩素酸イオン含有水について、アニオン交換樹脂による過塩素酸イオンの吸着処理を行う吸着処理工程と、前記アニオン交換樹脂を再生する再生工程と、前記再生工程における再生により発生した再生排水を希釈する希釈工程と、前記希釈工程において希釈された希釈再生排水について、嫌気性条件にて過塩素酸イオン還元微生物による過塩素酸イオンの還元処理を行う嫌気性生物処理工程と、を含む過塩素酸イオン含有水の処理方法である。
【００１７】
また、前記過塩素酸イオン含有水の処理方法において、前記嫌気性生物処理工程において生物処理された生物処理再生排水を前記吸着処理工程へ返送する生物処理再生排水返送工程を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、過塩素酸イオン含有水について、嫌気性条件にて過塩素酸イオン還元微生物による過塩素酸イオンの還元処理を行い、この嫌気性生物処理水について、アニオン交換樹脂による過塩素酸イオンの吸着処理を行うことにより、過塩素酸イオンの処理を効率的に行うことができる過塩素酸イオン含有水の処理装置および過塩素酸イオン含有水の処理方法を提供することができる。
【００１９】
また、本発明では、過塩素酸イオン含有水について、アニオン交換樹脂による過塩素酸イオンの吸着処理を行い、アニオン交換樹脂の再生により発生した再生排水を希釈した希釈再生排水について、嫌気性条件にて過塩素酸イオン還元微生物による過塩素酸イオンの還元処理を行うことにより、過塩素酸イオンの処理を効率的に行うことができる過塩素酸イオン含有水の処理装置および過塩素酸イオン含有水の処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る過塩素酸イオン含有水の処理装置の構成の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る過塩素酸イオン含有水の処理装置の構成の他の例を示す概略図である。
【図３】本発明の実施形態に係る過塩素酸イオン含有水の処理装置の構成の他の例を示す概略図である。
【図４】本発明の参考例における原水および嫌気性生物処理水の過塩素酸イオン濃度を示す図である。
【図５】本発明の参考例における過塩素酸イオンの容積負荷および除去速度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００２２】
本発明の実施形態に係る過塩素酸イオン含有水の処理装置の一例の概略を図１に示し、その構成について説明する。過塩素酸イオン含有水処理装置１は、嫌気性生物処理手段としての嫌気性生物処理槽１０と、吸着処理手段としてのアニオン交換処理装置１２とを備える。
【００２３】
図１の過塩素酸イオン含有水処理装置１において、原水配管１４が嫌気性生物処理槽１０の入口に接続され、嫌気性生物処理水配管１６により嫌気性生物処理槽１０の出口とアニオン交換処理装置１２の入口とが接続され、処理水配管１８がアニオン交換処理装置１２の出口に接続されている。また、再生手段としての再生薬品配管２０がアニオン交換処理装置１２の再生薬品入口に接続され、再生排水返送手段としての再生排水返送配管２２によりアニオン交換処理装置１２の再生排水出口と原水配管１４とが接続されていてもよい。嫌気性生物処理槽１０には、撹拌手段としてモータ等の回転駆動手段および撹拌羽根等を有する撹拌装置２４が設置されていてもよい。再生排水返送配管２２の途中には再生排水貯槽が設けられ、嫌気性生物処理槽１０へ導入される再生排水の量が調整されてもよい。
【００２４】
本実施形態に係る過塩素酸イオン含有水の処理方法および過塩素酸イオン含有水処理装置１の動作について説明する。
【００２５】
過塩素酸イオンを含有する原水（過塩素酸イオン含有水）は、必要に応じて原水槽に貯留された後、原水配管１４を通して嫌気性生物処理槽１０に導入される。嫌気性生物処理槽１０において、嫌気性条件にて過塩素酸イオン還元微生物による過塩素酸イオンの還元処理が行われる（嫌気性生物処理工程）。
【００２６】
処理対象となる過塩素酸イオン含有水中の過塩素酸イオンの濃度としては、特に制限はないが、例えば、１ｍｇ／Ｌ以上であり、１ｍｇ／Ｌ〜１０，０００ｍｇ／Ｌの範囲である。特に、１０ｍｇ／Ｌ以上の比較的高濃度の過塩素酸イオンを含有する過塩素酸イオン含有水の処理に有効である。
【００２７】
嫌気性生物処理槽１０において、過塩素酸イオン還元微生物による過塩素酸イオンの還元に利用する有機物として、酢酸等の有機酸類、エタノール、メタノール、イソプロパノール等のアルコール類等のうちの１つまたは複数が添加されることが好ましい。これらのうち、反応速度が速い等の点から酢酸やエタノールが好ましい。
【００２８】
嫌気性生物処理槽１０における水温は、例えば、２０℃〜４０℃の範囲に維持される。
【００２９】
過塩素酸イオンの還元に伴い、ｐＨが低下する場合は、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等の中和用のアルカリ剤が適宜添加されて、嫌気性生物処理槽１０においてｐＨ６．０〜８．０の範囲に維持されることが好ましい。
【００３０】
過塩素酸イオン還元微生物としては、過塩素酸イオンを還元することができるものであればよく、特に制限はない。
【００３１】
なお、嫌気性生物処理槽１０において、原水中に硝酸イオン等が共存する場合には、脱窒菌等の働きによって窒素ガスに、硫酸イオン等が共存する場合には、硫酸還元菌等の働きによって硫化水素に還元することもできる。
【００３２】
嫌気性生物処理槽１０において、流動性担体が投入され、過塩素酸イオン還元微生物が担体に保持されてもよい。
【００３３】
嫌気性生物処理槽１０において、通常、原水は撹拌装置２４等により撹拌され、過塩素酸イオン還元微生物、または過塩素酸イオン還元微生物が保持された担体が槽内で流動され、原水と接触される。
【００３４】
過塩素酸イオン還元微生物の保持手段としては、流動床方式に限らず、固定床方式、活性汚泥法や膜分離活性汚泥法等、いずれの方式のものであってもよい。
【００３５】
嫌気性生物処理槽１０において、過塩素酸イオン還元微生物の活性を高め、良好な嫌気性生物処理水質を得るために、原水にモリブデン化合物が添加されることが好ましい。これにより、過塩素酸イオン還元微生物による過塩素酸イオンの還元速度が向上される。特に、１００ｍｇ／Ｌ以上の高濃度の過塩素酸イオンを含有する過塩素酸イオン含有水の処理に有効である。
【００３６】
モリブデン化合物は、嫌気性生物処理槽１０に直接添加されてもよいし、嫌気性生物処理槽１０の前段側、例えば、原水配管１４において添加されてもよいし、原水を貯留する原水槽において添加されてもよい。
【００３７】
モリブデン化合物としては、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カリウム、モリブデン酸アンモニウム等のモリブデンの塩等が挙げられる。モリブデン化合物の形態としては、特に制限はないが、例えば溶液の状態であれば、過塩素酸イオン還元微生物が利用しやすく、例えば、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カリウム等の水溶液が予め調製されて、添加されることが好ましい。
【００３８】
モリブデン化合物の添加量は、原水の過塩素酸イオンの濃度に比例した量として過不足ないように調製されることが好ましく、過塩素酸１ｇあたりのモリブデンの添加量として、例えば、０．０５ｍｇ−Ｍｏ／ｇ−ＣｌＯ４以上、０．０５ｍｇ−Ｍｏ／ｇ−ＣｌＯ４〜１ｍｇ−Ｍｏ／ｇ−ＣｌＯ４の範囲である。処理対象となる過塩素酸イオンの濃度が１００〜１０，０００ｍｇ／Ｌの場合、モリブデン添加量は０．００５〜０．５ｍｇＭｏ／Ｌの範囲が好ましい。
【００３９】
嫌気性生物処理槽１０において、嫌気性条件にて過塩素酸イオン還元微生物の働きによって、過塩素酸イオンが還元処理される。しかし、嫌気性生物処理工程における過塩素酸イオンの除去率には限界があり、１ｐｐｍ〜１０ｐｐｍ程度の過塩素酸イオンが嫌気性生物処理水中に残留してしまう場合がある。
【００４０】
そこで、嫌気性生物処理工程において嫌気性生物処理された嫌気性生物処理水は、嫌気性生物処理水配管１６を通してアニオン交換処理装置１２に導入される。アニオン交換処理装置１２において、アニオン交換樹脂に通水されることにより残留した過塩素酸イオンの吸着処理が行われる（吸着処理工程）。
【００４１】
過塩素酸イオンは、嫌気性生物処理槽１０において１ｐｐｍ〜１０ｐｐｍにまで低減されており、アニオン交換樹脂への負荷が減じられている。残留する過塩素酸イオンは、アニオン交換樹脂に吸着除去され、過塩素酸イオン濃度が２００ｐｐｂ以下の低濃度の処理水を得ることができる。
【００４２】
アニオン交換樹脂としては、特に制限はないが、弱塩基性アニオン交換樹脂を用いる場合には、ｐＨが中性であると過塩素酸イオンの吸着が不十分となることがあるので、塩酸や硫酸を添加して、あらかじめｐＨを酸性に調整する、あるいは、前段に設置した強酸性カチオン交換樹脂に通液して、やはりｐＨを酸性とした後に通液するといった操作が必要となる場合がある。一方、強塩基性アニオン交換樹脂であれば、ｐＨが中性でも十分に過塩素酸イオンを吸着するので、単独で処理することができ、好ましい。このような強塩基性アニオン交換樹脂としては、例えば、アンバーライトＩＲＡ４０２ＢＬ（ローム・アンド・ハース・ジャパン株式会社製）等が挙げられる。
【００４３】
アニオン交換樹脂が飽和状態に達する前の適切なタイミングで、アニオン交換樹脂を再生する再生処理が行われてもよい（再生工程）。再生処理を行うタイミングは、通常、アニオン交換樹脂量の１，０００〜１００，０００倍量程度の被処理水（嫌気性生物処理水）が通液された時点となる。
【００４４】
アニオン交換樹脂の再生処理は、通常、再生薬品等がアニオン交換樹脂に通液されることにより行われる。再生処理において用いられる再生薬品としては、例えば、塩化ナトリウム溶液等の溶液が用いられる。溶液の濃度は、例えば、３％〜１５％程度の高濃度のものが用いられる。
【００４５】
この塩化ナトリウム溶液等の再生薬品がアニオン交換樹脂に通液された後、押し出し、再生された結果、生じる再生排水には通常、１％以上の塩化ナトリウム等の塩が含まれる。再生排水の量は、例えば、アニオン交換樹脂量の１０倍〜３０倍程度となる。
【００４６】
この再生排水は嫌気性生物処理工程へ返送、還流されてもよい（再生排水返送工程）。再生排水は、嫌気性生物処理槽１０の前段側、例えば、原水配管１４の途中に返送されて、嫌気性生物処理工程へ返送されればよい。
【００４７】
再生排水の返送は、原水の流入量に対して、できるだけ平均的に返送されることが好ましく、流量比から原水によって１０倍〜１，０００倍程度に希釈されることが好ましい。
【００４８】
再生排水ができるだけ平均的に返送されるために、再生排水は再生排水槽等に一旦貯留され、返送される流量を原水の流量に対して、所定の希釈倍率になるように適宜設定されればよい。
【００４９】
本実施形態において、原水として流入される過塩素酸イオンのうち、大部分が嫌気性生物処理槽１０において過塩素酸イオン還元微生物によって還元処理される。また、嫌気性生物処理槽１０内では、共存する陰イオンである硝酸イオンや硫酸イオン等も同じく嫌気性微生物の働きによって、還元除去される。そして、残留した過塩素酸イオンがアニオン交換樹脂によって吸着処理されることで、低濃度の処理水が得られる。
【００５０】
すなわち、生物処理単独では得られない処理水質が安定して得られるとともに、アニオン交換樹脂への負荷を低減することができ、アニオン交換樹脂の容量が飽和するまでの通液量を大きくすることができる。その結果、省力化、再生薬品使用量の低減、アニオン交換樹脂の交換頻度低減を図ることができ、過塩素酸イオンの処理を効率的に行うことができる。
【００５１】
再生排液は通常、高濃度の塩を含み、微生物の活性を著しく損なうことがあるから、再生排液の生物処理を直接行うことは困難である。再生排水を嫌気性生物処理工程へ返送することにより、再生排水は原水によって希釈されることになるので、塩濃度を低減することができ、微生物活性をほとんど損なうことなく、再生排水を処理することができる。
【００５２】
また、本実施形態に係る過塩素酸イオン含有水の処理装置および過塩素酸イオン含有水の処理方法によれば、本装置内で過塩素酸イオンを分解することができるので、飽和したイオン交換樹脂の破棄処分を行わなくても、再生を行うことで繰り返し利用可能となる。
【００５３】
本発明の実施形態に係る過塩素酸イオン含有水の処理装置の他の例の概略を図２に示し、その構成について説明する。過塩素酸イオン含有水処理装置３は、嫌気性生物処理手段としての嫌気性生物処理槽１０と、吸着処理手段としてのアニオン交換処理装置１２とを備える。
【００５４】
図２の過塩素酸イオン含有水処理装置３において、原水配管１４がアニオン交換処理装置１２の入口に接続され、処理水配管１８がアニオン交換処理装置１２の出口に接続されている。また、再生手段としての再生薬品配管２０がアニオン交換処理装置１２の再生薬品入口に接続され、再生排水配管２６によりアニオン交換処理装置１２の再生排水出口と嫌気性生物処理槽１０の入口とが接続され、希釈手段としての希釈水配管３０が嫌気性生物処理槽１０の希釈水入口に接続されている。生物処理再生排水返送手段としての生物処理再生排水返送配管２８により嫌気性生物処理槽１０の出口と原水配管１４とが接続されていてもよい。嫌気性生物処理槽１０には、撹拌手段としてモータ等の回転駆動手段および撹拌羽根等を有する撹拌装置２４が設置されていてもよい。再生排水配管２６の途中には再生排水貯槽が設けられ、嫌気性生物処理槽１０へ導入される再生排水の量が調整されてもよい。
【００５５】
過塩素酸イオンを含有する原水（過塩素酸イオン含有水）は、必要に応じて原水槽に貯留された後、原水配管１４を通してアニオン交換処理装置１２に導入される。アニオン交換処理装置１２において、アニオン交換樹脂に通水されることにより過塩素酸イオンの吸着処理が行われる（吸着処理工程）。
【００５６】
処理対象となる過塩素酸イオン含有水中の過塩素酸イオンの濃度としては、特に制限はないが、例えば、１００ｍｇ／Ｌ未満であり、１ｍｇ／Ｌ〜１００ｍｇ／Ｌ未満の範囲である。特に、１０ｍｇ／Ｌ未満の比較的低濃度の過塩素酸イオンを含有する過塩素酸イオン含有水については生物処理が有効に機能しがたいため、このような過塩素酸イオン含有水の処理に有効である。
【００５７】
アニオン交換樹脂が飽和状態に達する前の適切なタイミングで、再生薬品等がアニオン交換樹脂に通液されることにより、アニオン交換樹脂を再生する再生処理が行われる（再生工程）。再生処理を行うタイミングは、通常、アニオン交換樹脂量の１，０００〜１００，０００倍量程度の原水（過塩素酸イオン含有水）が通液された時点となる。
【００５８】
この再生排水は、再生排水配管２６を通して嫌気性生物処理槽１０に導入される。また、希釈水が希釈水配管３０を通して嫌気性生物処理槽１０に導入され、再生排水が希釈される（希釈工程）。なお、再生排水の希釈は、別途、希釈槽等を設けて、希釈槽等において行われてもよい。この希釈された希釈再生排水について、嫌気性生物処理槽１０において、嫌気性条件にて過塩素酸イオン還元微生物による過塩素酸イオンの還元処理が行われる（嫌気性生物処理工程）。生物処理された生物処理再生排水は、生物処理再生排水返送配管２８を通して、アニオン交換処理装置１２の前段側、例えば、原水配管１４の途中に返送されてもよい（生物処理再生排水返送工程）。
【００５９】
これにより、過塩素酸イオン還元微生物の微生物活性を損なわない塩濃度に再生排水を希釈することができ、安定して再生排液を処理することができる。ここで、希釈水は、水道水や工業用水等、塩濃度が低く、微生物への影響が少ない水を用いればよい。また、例えば、原水配管１４を分岐して嫌気性生物処理槽１０の希釈水入口に接続して、原水の一部を希釈水として用いることにより、使用水量を低減することができる。このとき、原水の過塩素酸イオンの濃度等に応じて、アニオン交換処理装置１２への流入量と、嫌気性生物処理槽１０への希釈水としての流入量とを調整してもよい。
【００６０】
また、生物処理再生排水では、再生排水中の過塩素酸イオンが分解されているため、嫌気性生物処理工程において生物処理された生物処理再生排水がアニオン交換処理装置１２の前段側へ返送されて、吸着処理工程へ返送されることが可能となり、過塩素酸イオンの処理を効率的に行うことができる。
【００６１】
図１に示す過塩素酸イオン含有水処理装置１において、嫌気性生物処理槽１０とアニオン交換処理装置１２との間、すなわち嫌気性生物処理槽１０の後段側でアニオン交換処理装置１２の前段側に好気性生物処理手段として好気性生物処理槽を備えてもよい。そのような処理装置の構成の一例の概略を図３に示す。
【００６２】
図３の過塩素酸イオン含有水処理装置５において、原水配管１４が嫌気性生物処理槽１０の入口に接続され、嫌気性生物処理水配管１６により嫌気性生物処理槽１０の出口と好気性生物処理槽３２の入口とが接続され、好気性生物処理水配管３８により好気性生物処理槽３２の出口と凝集加圧浮上装置３４の入口とが接続され、凝集処理水配管４０により凝集加圧浮上装置３４の出口と砂濾過装置３６の入口とが接続され、砂濾過処理水配管４２により砂濾過装置３６の出口とアニオン交換処理装置１２の入口とが接続され、処理水配管１８がアニオン交換処理装置１２の出口に接続されている。また、再生手段としての再生薬品配管２０がアニオン交換処理装置１２の再生薬品入口に接続され、再生排水返送手段としての再生排水返送配管２２によりアニオン交換処理装置１２の再生排水出口と原水配管１４とが接続されていてもよい。再生排水返送配管２２の途中には再生排水貯槽が設けられ、嫌気性生物処理槽１０へ導入される再生排水の量が調整されてもよい。
【００６３】
図１の塩素酸イオン含有水処理装置１と同様に、嫌気性生物処理槽１０において、嫌気性条件にて過塩素酸イオン還元微生物による過塩素酸イオンの還元処理が行われる（嫌気性生物処理工程）。嫌気性生物処理水は、嫌気性生物処理水配管１６を通して好気性生物処理槽３２に導入され、好気性条件にて残留する有機物の分解処理が行われる（好気性生物処理工程）。原水中にアンモニア等の窒素化合物が含まれる場合には、硝化菌の働きによって硝酸が生じるので、好気性生物処理槽３２の好気性生物処理水の少なくとも一部を嫌気性生物処理槽１０へ循環返送して、硝酸等の除去が行われてもよい。
【００６４】
好気性生物処理槽３２において、流動性担体が投入され、微生物が担体に保持されてもよい。
【００６５】
好気性生物処理槽３２において、通常、被処理水（嫌気性生物処理水）は曝気装置等により曝気撹拌され、微生物が保持された担体が槽内で流動され、被処理水と接触される。
【００６６】
微生物の保持手段としては、流動床方式に限らず、固定床方式、活性汚泥法や膜分離活性汚泥法等、いずれの方式のものであってもよい。
【００６７】
好気性生物処理水には、増殖した微生物に由来する濁質等が含まれるので、凝集加圧浮上装置３４による凝集加圧浮上処理、砂濾過装置３６による砂濾過処理等によって除濁処理されてもよい。除濁処理としては、膜処理等の方法を用いてもよい。
【００６８】
除濁処理された砂濾過処理水について、図１の塩素酸イオン含有水処理装置１と同様に、アニオン交換処理装置１２においてアニオン交換樹脂に通水されることにより過塩素酸イオンの吸着処理が行われる（吸着処理工程）。
【００６９】
このようにして、好気性生物処理、凝集加圧浮上処理、砂濾過処理等を行うことにより、処理水質がより向上する。
【００７０】
＜参考例１＞
過塩素酸イオンを含有する原水（過塩素酸イオン含有水）にモリブデン化合物を添加して嫌気性生物処理を行った実験結果を以下に示す。
【００７１】
［試験条件］
嫌気性生物処理槽容量：２Ｌ
微生物保持用担体：ポリビニルアルコールゲル状担体
担体充填率：２０％（かさ容量／槽容量）
供試原水：井水に過塩素酸ナトリウムを過塩素酸イオン濃度１００〜３００ｍｇ／Ｌ相当量添加し、必須栄養素として窒素、リンを添加したものを模擬排水とした。
過塩素酸イオン還元微生物の基質となる有機物としてエタノールを過塩素酸イオン濃度の２倍量添加した。
嫌気性生物処理槽内の水温：２０〜２５℃
嫌気性生物処理槽内のｐＨ：７〜８に維持
【００７２】
原水の過塩素酸イオン濃度を１００ｍｇ／Ｌとして通水を開始した。徐々に嫌気性生物処理水の過塩素酸イオン濃度が低下し、１０ｍｇ／Ｌ以下となった。６５日目より、原水の過塩素酸イオン濃度を１５０ｍｇ／Ｌに上昇させて通水したところ、嫌気性生物処理水の過塩素酸イオン濃度が５０ｍｇ／Ｌ程度に残留し、良化が認められなかった。このとき、処理速度は５ｍｇ−ＣｌＯ４／Ｌ／ｈ程度に留まった。９５日目以降、原水にモリブデン化合物としてモリブデン酸ナトリウムをモリブデン量として０．０２ｍｇ／Ｌ添加したところ、嫌気性生物処理水の水質が急激に良化し、その後、容積負荷を上昇させるのに合わせて、処理速度は飛躍的に上昇した。モリブデン化合物添加前の２０倍以上となる、１００ｍｇ−ＣｌＯ４／Ｌ／ｈ以上の処理速度となった。図４に原水および嫌気性生物処理水の過塩素酸イオン濃度を示し、図５に、過塩素酸イオンの容積負荷および除去速度を示す。
【符号の説明】
【００７３】
１，３，５ 過塩素酸イオン含有水処理装置、１０ 嫌気性生物処理槽、１２ アニオン交換処理装置、１４ 原水配管、１６ 嫌気性生物処理水配管、１８ 処理水配管、２０ 再生薬品配管、２２ 再生排水返送配管、２４ 撹拌装置、２６ 再生排水配管、２８ 生物処理再生排水返送配管、３０ 希釈水配管、３２ 好気性生物処理槽、３４ 凝集加圧浮上装置、３６ 砂濾過装置、３８ 好気性生物処理水配管、４０ 凝集処理水配管、４２ 砂濾過処理水配管。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過塩素酸イオン含有水の処理装置および過塩素酸イオン含有水の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
過塩素酸イオンは、水溶性の陰イオンであり、水に対する溶解度が高く、また非常に安定性の高い物質であるために分解されにくい。過塩素酸イオンは、通常、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カリウム、過塩素酸アンモニウム等の過塩素酸塩あるいは過塩素酸の形態で生産および使用される。過塩素酸イオンは、ロケット等の推進剤の他に、火薬、花火、マッチ等、様々な製品に使用される。このような過塩素酸イオンを用いた製品の製造工程等において、過塩素酸イオンを含む過塩素酸イオン含有水が発生する。過塩素酸イオンは、通常の浄水処理では分解、除去しがたい物質であり、これまで過塩素酸イオンの分解、除去方法について様々な検討が行われている。
【０００３】
過塩素酸イオンを含む過塩素酸イオン含有水の処理方法としては、例えば、特許文献１に記載されているような、嫌気性条件下で微生物の働きによって過塩素酸イオンを還元処理する生物処理方法や、特許文献２に記載されているような、イオン交換樹脂によって過塩素酸イオンを除去する方法が知られている。
【０００４】
特許文献１のような生物処理方法は、高濃度の過塩素酸イオンを低減するには有効な技術であるが、生物処理の特性上、その分解率および処理水の水質には自ずと限界があり、また、流入する被処理水の水質やｐＨ、水温等の要因により処理性能が不安定となりやすい。
【０００５】
特許文献２のようなイオン交換樹脂による除去方法は、低濃度の過塩素酸イオン含有水まで処理することが可能であるが、吸着処理であるため、過塩素酸イオンを分解することはできない。また、イオン交換樹脂の吸着容量には限界があるため、吸着量が飽和に達する前にイオン交換樹脂を交換、廃棄処分するか、再生を行う必要がある。しかし、流入する被処理水の過塩素酸イオン濃度が高いほど、少ない処理量で吸着量が飽和に達してしまう。また、イオン交換樹脂を交換、廃棄処分するには多大なコストがかかり、交換作業にも労力を必要とする。イオン交換樹脂を再生する場合、イオン交換樹脂に対する過塩素酸イオンの親和性が非常に高いため、通常１０％程度の非常に高濃度の塩化ナトリウム溶液等の再生液を必要とし、再生処理で発生する高濃度の過塩素酸イオンを含有する再生排水の処分が別途必要となる。
【０００６】
非特許文献１では、これらの問題を考慮して、イオン交換樹脂の再生排水を生物処理することを想定し、再生液の塩濃度による過塩素酸イオン還元微生物への阻害の影響を検討している。０．５％の塩化ナトリウム濃度では生物処理活性は約３０％低下し、１．０％の塩化ナトリウム濃度では約４０％低下することが報告されている。イオン交換樹脂の再生排水には通常６％程度の高濃度の塩化ナトリウムが含まれることから、再生排水の生物処理が困難であることが言及されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４１６０２２５号公報
【特許文献２】特開２００４−３４６２９９号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｔｉｎａ Ｍ．Ｇｉｎｇｒａｓ ａｎｄ Ｒ．Ｂａｔｉｓｔａ，Ｊ．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎ．Ｍｏｎｉｔ．，４，ｐ．９６−１０１（２００２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、過塩素酸イオン含有水の処理において、過塩素酸イオンの処理を効率的に行うことができる過塩素酸イオン含有水の処理装置および過塩素酸イオン含有水の処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、過塩素酸イオン含有水について、嫌気性条件にて過塩素酸イオン還元微生物による過塩素酸イオンの還元処理を行うための嫌気性生物処理手段と、前記嫌気性生物処理手段により生物処理された嫌気性生物処理水について、アニオン交換樹脂による過塩素酸イオンの吸着処理を行うための吸着処理手段と、を有する過塩素酸イオン含有水の処理装置である。
【００１１】
また、前記過塩素酸イオン含有水の処理装置において、前記アニオン交換樹脂を再生する再生手段と、前記再生手段による再生により発生した再生排水を前記嫌気性生物処理手段へ返送する再生排水返送手段と、を有することが好ましい。
【００１２】
また、本発明は、過塩素酸イオン含有水について、アニオン交換樹脂による過塩素酸イオンの吸着処理を行うための吸着処理手段と、前記アニオン交換樹脂を再生する再生手段と、前記再生手段による再生により発生した再生排水を希釈する希釈手段と、前記希釈手段により希釈された希釈再生排水について、嫌気性条件にて過塩素酸イオン還元微生物による過塩素酸イオンの還元処理を行うための嫌気性生物処理手段と、を有する過塩素酸イオン含有水の処理装置である。
【００１３】
また、前記過塩素酸イオン含有水の処理装置において、前記嫌気性生物処理手段により生物処理された生物処理再生排水を前記吸着処理手段へ返送する生物処理再生排水返送手段を有することが好ましい。
【００１４】
また、本発明は、過塩素酸イオン含有水について、嫌気性条件にて過塩素酸イオン還元微生物による過塩素酸イオンの還元処理を行う嫌気性生物処理工程と、前記嫌気性生物処理工程において生物処理された嫌気性生物処理水について、アニオン交換樹脂による過塩素酸イオンの吸着処理を行う吸着処理工程と、を含む過塩素酸イオン含有水の処理方法である。
【００１５】
また、前記過塩素酸イオン含有水の処理方法において、前記アニオン交換樹脂を再生する再生工程と、前記再生工程における再生により発生した再生排水を前記生物処理工程へ返送する再生排水返送工程と、を含むことが好ましい。
【００１６】
また、本発明は、過塩素酸イオン含有水について、アニオン交換樹脂による過塩素酸イオンの吸着処理を行う吸着処理工程と、前記アニオン交換樹脂を再生する再生工程と、前記再生工程における再生により発生した再生排水を希釈する希釈工程と、前記希釈工程において希釈された希釈再生排水について、嫌気性条件にて過塩素酸イオン還元微生物による過塩素酸イオンの還元処理を行う嫌気性生物処理工程と、を含む過塩素酸イオン含有水の処理方法である。
【００１７】
また、前記過塩素酸イオン含有水の処理方法において、前記嫌気性生物処理工程において生物処理された生物処理再生排水を前記吸着処理工程へ返送する生物処理再生排水返送工程を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、過塩素酸イオン含有水について、嫌気性条件にて過塩素酸イオン還元微生物による過塩素酸イオンの還元処理を行い、この嫌気性生物処理水について、アニオン交換樹脂による過塩素酸イオンの吸着処理を行うことにより、過塩素酸イオンの処理を効率的に行うことができる過塩素酸イオン含有水の処理装置および過塩素酸イオン含有水の処理方法を提供することができる。
【００１９】
また、本発明では、過塩素酸イオン含有水について、アニオン交換樹脂による過塩素酸イオンの吸着処理を行い、アニオン交換樹脂の再生により発生した再生排水を希釈した希釈再生排水について、嫌気性条件にて過塩素酸イオン還元微生物による過塩素酸イオンの還元処理を行うことにより、過塩素酸イオンの処理を効率的に行うことができる過塩素酸イオン含有水の処理装置および過塩素酸イオン含有水の処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る過塩素酸イオン含有水の処理装置の構成の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る過塩素酸イオン含有水の処理装置の構成の他の例を示す概略図である。
【図３】本発明の実施形態に係る過塩素酸イオン含有水の処理装置の構成の他の例を示す概略図である。
【図４】本発明の参考例における原水および嫌気性生物処理水の過塩素酸イオン濃度を示す図である。
【図５】本発明の参考例における過塩素酸イオンの容積負荷および除去速度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００２２】
本発明の実施形態に係る過塩素酸イオン含有水の処理装置の一例の概略を図１に示し、その構成について説明する。過塩素酸イオン含有水処理装置１は、嫌気性生物処理手段としての嫌気性生物処理槽１０と、吸着処理手段としてのアニオン交換処理装置１２とを備える。
【００２３】
図１の過塩素酸イオン含有水処理装置１において、原水配管１４が嫌気性生物処理槽１０の入口に接続され、嫌気性生物処理水配管１６により嫌気性生物処理槽１０の出口とアニオン交換処理装置１２の入口とが接続され、処理水配管１８がアニオン交換処理装置１２の出口に接続されている。また、再生手段としての再生薬品配管２０がアニオン交換処理装置１２の再生薬品入口に接続され、再生排水返送手段としての再生排水返送配管２２によりアニオン交換処理装置１２の再生排水出口と原水配管１４とが接続されていてもよい。嫌気性生物処理槽１０には、撹拌手段としてモータ等の回転駆動手段および撹拌羽根等を有する撹拌装置２４が設置されていてもよい。再生排水返送配管２２の途中には再生排水貯槽が設けられ、嫌気性生物処理槽１０へ導入される再生排水の量が調整されてもよい。
【００２４】
本実施形態に係る過塩素酸イオン含有水の処理方法および過塩素酸イオン含有水処理装置１の動作について説明する。
【００２５】
過塩素酸イオンを含有する原水（過塩素酸イオン含有水）は、必要に応じて原水槽に貯留された後、原水配管１４を通して嫌気性生物処理槽１０に導入される。嫌気性生物処理槽１０において、嫌気性条件にて過塩素酸イオン還元微生物による過塩素酸イオンの還元処理が行われる（嫌気性生物処理工程）。
【００２６】
処理対象となる過塩素酸イオン含有水中の過塩素酸イオンの濃度としては、特に制限はないが、例えば、１ｍｇ／Ｌ以上であり、１ｍｇ／Ｌ〜１０，０００ｍｇ／Ｌの範囲である。特に、１０ｍｇ／Ｌ以上の比較的高濃度の過塩素酸イオンを含有する過塩素酸イオン含有水の処理に有効である。
【００２７】
嫌気性生物処理槽１０において、過塩素酸イオン還元微生物による過塩素酸イオンの還元に利用する有機物として、酢酸等の有機酸類、エタノール、メタノール、イソプロパノール等のアルコール類等のうちの１つまたは複数が添加されることが好ましい。これらのうち、反応速度が速い等の点から酢酸やエタノールが好ましい。
【００２８】
嫌気性生物処理槽１０における水温は、例えば、２０℃〜４０℃の範囲に維持される。
【００２９】
過塩素酸イオンの還元に伴い、ｐＨが低下する場合は、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等の中和用のアルカリ剤が適宜添加されて、嫌気性生物処理槽１０においてｐＨ６．０〜８．０の範囲に維持されることが好ましい。
【００３０】
過塩素酸イオン還元微生物としては、過塩素酸イオンを還元することができるものであればよく、特に制限はない。
【００３１】
なお、嫌気性生物処理槽１０において、原水中に硝酸イオン等が共存する場合には、脱窒菌等の働きによって窒素ガスに、硫酸イオン等が共存する場合には、硫酸還元菌等の働きによって硫化水素に還元することもできる。
【００３２】
嫌気性生物処理槽１０において、流動性担体が投入され、過塩素酸イオン還元微生物が担体に保持されてもよい。
【００３３】
嫌気性生物処理槽１０において、通常、原水は撹拌装置２４等により撹拌され、過塩素酸イオン還元微生物、または過塩素酸イオン還元微生物が保持された担体が槽内で流動され、原水と接触される。
【００３４】
過塩素酸イオン還元微生物の保持手段としては、流動床方式に限らず、固定床方式、活性汚泥法や膜分離活性汚泥法等、いずれの方式のものであってもよい。
【００３５】
嫌気性生物処理槽１０において、過塩素酸イオン還元微生物の活性を高め、良好な嫌気性生物処理水質を得るために、原水にモリブデン化合物が添加されることが好ましい。これにより、過塩素酸イオン還元微生物による過塩素酸イオンの還元速度が向上される。特に、１００ｍｇ／Ｌ以上の高濃度の過塩素酸イオンを含有する過塩素酸イオン含有水の処理に有効である。
【００３６】
モリブデン化合物は、嫌気性生物処理槽１０に直接添加されてもよいし、嫌気性生物処理槽１０の前段側、例えば、原水配管１４において添加されてもよいし、原水を貯留する原水槽において添加されてもよい。
【００３７】
モリブデン化合物としては、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カリウム、モリブデン酸アンモニウム等のモリブデンの塩等が挙げられる。モリブデン化合物の形態としては、特に制限はないが、例えば溶液の状態であれば、過塩素酸イオン還元微生物が利用しやすく、例えば、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カリウム等の水溶液が予め調製されて、添加されることが好ましい。
【００３８】
モリブデン化合物の添加量は、原水の過塩素酸イオンの濃度に比例した量として過不足ないように調製されることが好ましく、過塩素酸１ｇあたりのモリブデンの添加量として、例えば、０．０５ｍｇ−Ｍｏ／ｇ−ＣｌＯ４以上、０．０５ｍｇ−Ｍｏ／ｇ−ＣｌＯ４〜１ｍｇ−Ｍｏ／ｇ−ＣｌＯ４の範囲である。処理対象となる過塩素酸イオンの濃度が１００〜１０，０００ｍｇ／Ｌの場合、モリブデン添加量は０．００５〜０．５ｍｇＭｏ／Ｌの範囲が好ましい。
【００３９】
嫌気性生物処理槽１０において、嫌気性条件にて過塩素酸イオン還元微生物の働きによって、過塩素酸イオンが還元処理される。しかし、嫌気性生物処理工程における過塩素酸イオンの除去率には限界があり、１ｐｐｍ〜１０ｐｐｍ程度の過塩素酸イオンが嫌気性生物処理水中に残留してしまう場合がある。
【００４０】
そこで、嫌気性生物処理工程において嫌気性生物処理された嫌気性生物処理水は、嫌気性生物処理水配管１６を通してアニオン交換処理装置１２に導入される。アニオン交換処理装置１２において、アニオン交換樹脂に通水されることにより残留した過塩素酸イオンの吸着処理が行われる（吸着処理工程）。
【００４１】
過塩素酸イオンは、嫌気性生物処理槽１０において１ｐｐｍ〜１０ｐｐｍにまで低減されており、アニオン交換樹脂への負荷が減じられている。残留する過塩素酸イオンは、アニオン交換樹脂に吸着除去され、過塩素酸イオン濃度が２００ｐｐｂ以下の低濃度の処理水を得ることができる。
【００４２】
アニオン交換樹脂としては、特に制限はないが、弱塩基性アニオン交換樹脂を用いる場合には、ｐＨが中性であると過塩素酸イオンの吸着が不十分となることがあるので、塩酸や硫酸を添加して、あらかじめｐＨを酸性に調整する、あるいは、前段に設置した強酸性カチオン交換樹脂に通液して、やはりｐＨを酸性とした後に通液するといった操作が必要となる場合がある。一方、強塩基性アニオン交換樹脂であれば、ｐＨが中性でも十分に過塩素酸イオンを吸着するので、単独で処理することができ、好ましい。このような強塩基性アニオン交換樹脂としては、例えば、アンバーライトＩＲＡ４０２ＢＬ（ローム・アンド・ハース・ジャパン株式会社製）等が挙げられる。
【００４３】
アニオン交換樹脂が飽和状態に達する前の適切なタイミングで、アニオン交換樹脂を再生する再生処理が行われてもよい（再生工程）。再生処理を行うタイミングは、通常、アニオン交換樹脂量の１，０００〜１００，０００倍量程度の被処理水（嫌気性生物処理水）が通液された時点となる。
【００４４】
アニオン交換樹脂の再生処理は、通常、再生薬品等がアニオン交換樹脂に通液されることにより行われる。再生処理において用いられる再生薬品としては、例えば、塩化ナトリウム溶液等の溶液が用いられる。溶液の濃度は、例えば、３％〜１５％程度の高濃度のものが用いられる。
【００４５】
この塩化ナトリウム溶液等の再生薬品がアニオン交換樹脂に通液された後、押し出し、再生された結果、生じる再生排水には通常、１％以上の塩化ナトリウム等の塩が含まれる。再生排水の量は、例えば、アニオン交換樹脂量の１０倍〜３０倍程度となる。
【００４６】
この再生排水は嫌気性生物処理工程へ返送、還流されてもよい（再生排水返送工程）。再生排水は、嫌気性生物処理槽１０の前段側、例えば、原水配管１４の途中に返送されて、嫌気性生物処理工程へ返送されればよい。
【００４７】
再生排水の返送は、原水の流入量に対して、できるだけ平均的に返送されることが好ましく、流量比から原水によって１０倍〜１，０００倍程度に希釈されることが好ましい。
【００４８】
再生排水ができるだけ平均的に返送されるために、再生排水は再生排水槽等に一旦貯留され、返送される流量を原水の流量に対して、所定の希釈倍率になるように適宜設定されればよい。
【００４９】
本実施形態において、原水として流入される過塩素酸イオンのうち、大部分が嫌気性生物処理槽１０において過塩素酸イオン還元微生物によって還元処理される。また、嫌気性生物処理槽１０内では、共存する陰イオンである硝酸イオンや硫酸イオン等も同じく嫌気性微生物の働きによって、還元除去される。そして、残留した過塩素酸イオンがアニオン交換樹脂によって吸着処理されることで、低濃度の処理水が得られる。
【００５０】
すなわち、生物処理単独では得られない処理水質が安定して得られるとともに、アニオン交換樹脂への負荷を低減することができ、アニオン交換樹脂の容量が飽和するまでの通液量を大きくすることができる。その結果、省力化、再生薬品使用量の低減、アニオン交換樹脂の交換頻度低減を図ることができ、過塩素酸イオンの処理を効率的に行うことができる。
【００５１】
再生排液は通常、高濃度の塩を含み、微生物の活性を著しく損なうことがあるから、再生排液の生物処理を直接行うことは困難である。再生排水を嫌気性生物処理工程へ返送することにより、再生排水は原水によって希釈されることになるので、塩濃度を低減することができ、微生物活性をほとんど損なうことなく、再生排水を処理することができる。
【００５２】
また、本実施形態に係る過塩素酸イオン含有水の処理装置および過塩素酸イオン含有水の処理方法によれば、本装置内で過塩素酸イオンを分解することができるので、飽和したイオン交換樹脂の破棄処分を行わなくても、再生を行うことで繰り返し利用可能となる。
【００５３】
本発明の実施形態に係る過塩素酸イオン含有水の処理装置の他の例の概略を図２に示し、その構成について説明する。過塩素酸イオン含有水処理装置３は、嫌気性生物処理手段としての嫌気性生物処理槽１０と、吸着処理手段としてのアニオン交換処理装置１２とを備える。
【００５４】
図２の過塩素酸イオン含有水処理装置３において、原水配管１４がアニオン交換処理装置１２の入口に接続され、処理水配管１８がアニオン交換処理装置１２の出口に接続されている。また、再生手段としての再生薬品配管２０がアニオン交換処理装置１２の再生薬品入口に接続され、再生排水配管２６によりアニオン交換処理装置１２の再生排水出口と嫌気性生物処理槽１０の入口とが接続され、希釈手段としての希釈水配管３０が嫌気性生物処理槽１０の希釈水入口に接続されている。生物処理再生排水返送手段としての生物処理再生排水返送配管２８により嫌気性生物処理槽１０の出口と原水配管１４とが接続されていてもよい。嫌気性生物処理槽１０には、撹拌手段としてモータ等の回転駆動手段および撹拌羽根等を有する撹拌装置２４が設置されていてもよい。再生排水配管２６の途中には再生排水貯槽が設けられ、嫌気性生物処理槽１０へ導入される再生排水の量が調整されてもよい。
【００５５】
過塩素酸イオンを含有する原水（過塩素酸イオン含有水）は、必要に応じて原水槽に貯留された後、原水配管１４を通してアニオン交換処理装置１２に導入される。アニオン交換処理装置１２において、アニオン交換樹脂に通水されることにより過塩素酸イオンの吸着処理が行われる（吸着処理工程）。
【００５６】
処理対象となる過塩素酸イオン含有水中の過塩素酸イオンの濃度としては、特に制限はないが、例えば、１００ｍｇ／Ｌ未満であり、１ｍｇ／Ｌ〜１００ｍｇ／Ｌ未満の範囲である。特に、１０ｍｇ／Ｌ未満の比較的低濃度の過塩素酸イオンを含有する過塩素酸イオン含有水については生物処理が有効に機能しがたいため、このような過塩素酸イオン含有水の処理に有効である。
【００５７】
アニオン交換樹脂が飽和状態に達する前の適切なタイミングで、再生薬品等がアニオン交換樹脂に通液されることにより、アニオン交換樹脂を再生する再生処理が行われる（再生工程）。再生処理を行うタイミングは、通常、アニオン交換樹脂量の１，０００〜１００，０００倍量程度の原水（過塩素酸イオン含有水）が通液された時点となる。
【００５８】
この再生排水は、再生排水配管２６を通して嫌気性生物処理槽１０に導入される。また、希釈水が希釈水配管３０を通して嫌気性生物処理槽１０に導入され、再生排水が希釈される（希釈工程）。なお、再生排水の希釈は、別途、希釈槽等を設けて、希釈槽等において行われてもよい。この希釈された希釈再生排水について、嫌気性生物処理槽１０において、嫌気性条件にて過塩素酸イオン還元微生物による過塩素酸イオンの還元処理が行われる（嫌気性生物処理工程）。生物処理された生物処理再生排水は、生物処理再生排水返送配管２８を通して、アニオン交換処理装置１２の前段側、例えば、原水配管１４の途中に返送されてもよい（生物処理再生排水返送工程）。
【００５９】
これにより、過塩素酸イオン還元微生物の微生物活性を損なわない塩濃度に再生排水を希釈することができ、安定して再生排液を処理することができる。ここで、希釈水は、水道水や工業用水等、塩濃度が低く、微生物への影響が少ない水を用いればよい。また、例えば、原水配管１４を分岐して嫌気性生物処理槽１０の希釈水入口に接続して、原水の一部を希釈水として用いることにより、使用水量を低減することができる。このとき、原水の過塩素酸イオンの濃度等に応じて、アニオン交換処理装置１２への流入量と、嫌気性生物処理槽１０への希釈水としての流入量とを調整してもよい。
【００６０】
また、生物処理再生排水では、再生排水中の過塩素酸イオンが分解されているため、嫌気性生物処理工程において生物処理された生物処理再生排水がアニオン交換処理装置１２の前段側へ返送されて、吸着処理工程へ返送されることが可能となり、過塩素酸イオンの処理を効率的に行うことができる。
【００６１】
図１に示す過塩素酸イオン含有水処理装置１において、嫌気性生物処理槽１０とアニオン交換処理装置１２との間、すなわち嫌気性生物処理槽１０の後段側でアニオン交換処理装置１２の前段側に好気性生物処理手段として好気性生物処理槽を備えてもよい。そのような処理装置の構成の一例の概略を図３に示す。
【００６２】
図３の過塩素酸イオン含有水処理装置５において、原水配管１４が嫌気性生物処理槽１０の入口に接続され、嫌気性生物処理水配管１６により嫌気性生物処理槽１０の出口と好気性生物処理槽３２の入口とが接続され、好気性生物処理水配管３８により好気性生物処理槽３２の出口と凝集加圧浮上装置３４の入口とが接続され、凝集処理水配管４０により凝集加圧浮上装置３４の出口と砂濾過装置３６の入口とが接続され、砂濾過処理水配管４２により砂濾過装置３６の出口とアニオン交換処理装置１２の入口とが接続され、処理水配管１８がアニオン交換処理装置１２の出口に接続されている。また、再生手段としての再生薬品配管２０がアニオン交換処理装置１２の再生薬品入口に接続され、再生排水返送手段としての再生排水返送配管２２によりアニオン交換処理装置１２の再生排水出口と原水配管１４とが接続されていてもよい。再生排水返送配管２２の途中には再生排水貯槽が設けられ、嫌気性生物処理槽１０へ導入される再生排水の量が調整されてもよい。
【００６３】
図１の塩素酸イオン含有水処理装置１と同様に、嫌気性生物処理槽１０において、嫌気性条件にて過塩素酸イオン還元微生物による過塩素酸イオンの還元処理が行われる（嫌気性生物処理工程）。嫌気性生物処理水は、嫌気性生物処理水配管１６を通して好気性生物処理槽３２に導入され、好気性条件にて残留する有機物の分解処理が行われる（好気性生物処理工程）。原水中にアンモニア等の窒素化合物が含まれる場合には、硝化菌の働きによって硝酸が生じるので、好気性生物処理槽３２の好気性生物処理水の少なくとも一部を嫌気性生物処理槽１０へ循環返送して、硝酸等の除去が行われてもよい。
【００６４】
好気性生物処理槽３２において、流動性担体が投入され、微生物が担体に保持されてもよい。
【００６５】
好気性生物処理槽３２において、通常、被処理水（嫌気性生物処理水）は曝気装置等により曝気撹拌され、微生物が保持された担体が槽内で流動され、被処理水と接触される。
【００６６】
微生物の保持手段としては、流動床方式に限らず、固定床方式、活性汚泥法や膜分離活性汚泥法等、いずれの方式のものであってもよい。
【００６７】
好気性生物処理水には、増殖した微生物に由来する濁質等が含まれるので、凝集加圧浮上装置３４による凝集加圧浮上処理、砂濾過装置３６による砂濾過処理等によって除濁処理されてもよい。除濁処理としては、膜処理等の方法を用いてもよい。
【００６８】
除濁処理された砂濾過処理水について、図１の塩素酸イオン含有水処理装置１と同様に、アニオン交換処理装置１２においてアニオン交換樹脂に通水されることにより過塩素酸イオンの吸着処理が行われる（吸着処理工程）。
【００６９】
このようにして、好気性生物処理、凝集加圧浮上処理、砂濾過処理等を行うことにより、処理水質がより向上する。
【００７０】
＜参考例１＞
過塩素酸イオンを含有する原水（過塩素酸イオン含有水）にモリブデン化合物を添加して嫌気性生物処理を行った実験結果を以下に示す。
【００７１】
［試験条件］
嫌気性生物処理槽容量：２Ｌ
微生物保持用担体：ポリビニルアルコールゲル状担体
担体充填率：２０％（かさ容量／槽容量）
供試原水：井水に過塩素酸ナトリウムを過塩素酸イオン濃度１００〜３００ｍｇ／Ｌ相当量添加し、必須栄養素として窒素、リンを添加したものを模擬排水とした。
過塩素酸イオン還元微生物の基質となる有機物としてエタノールを過塩素酸イオン濃度の２倍量添加した。
嫌気性生物処理槽内の水温：２０〜２５℃
嫌気性生物処理槽内のｐＨ：７〜８に維持
【００７２】
原水の過塩素酸イオン濃度を１００ｍｇ／Ｌとして通水を開始した。徐々に嫌気性生物処理水の過塩素酸イオン濃度が低下し、１０ｍｇ／Ｌ以下となった。６５日目より、原水の過塩素酸イオン濃度を１５０ｍｇ／Ｌに上昇させて通水したところ、嫌気性生物処理水の過塩素酸イオン濃度が５０ｍｇ／Ｌ程度に残留し、良化が認められなかった。このとき、処理速度は５ｍｇ−ＣｌＯ４／Ｌ／ｈ程度に留まった。９５日目以降、原水にモリブデン化合物としてモリブデン酸ナトリウムをモリブデン量として０．０２ｍｇ／Ｌ添加したところ、嫌気性生物処理水の水質が急激に良化し、その後、容積負荷を上昇させるのに合わせて、処理速度は飛躍的に上昇した。モリブデン化合物添加前の２０倍以上となる、１００ｍｇ−ＣｌＯ４／Ｌ／ｈ以上の処理速度となった。図４に原水および嫌気性生物処理水の過塩素酸イオン濃度を示し、図５に、過塩素酸イオンの容積負荷および除去速度を示す。
【符号の説明】
【００７３】
１，３，５ 過塩素酸イオン含有水処理装置、１０ 嫌気性生物処理槽、１２ アニオン交換処理装置、１４ 原水配管、１６ 嫌気性生物処理水配管、１８ 処理水配管、２０ 再生薬品配管、２２ 再生排水返送配管、２４ 撹拌装置、２６ 再生排水配管、２８ 生物処理再生排水返送配管、３０ 希釈水配管、３２ 好気性生物処理槽、３４ 凝集加圧浮上装置、３６ 砂濾過装置、３８ 好気性生物処理水配管、４０ 凝集処理水配管、４２ 砂濾過処理水配管。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過塩素酸イオン含有水について、嫌気性条件にて過塩素酸イオン還元微生物による過塩素酸イオンの還元処理を行うための嫌気性生物処理手段と、
前記嫌気性生物処理手段により生物処理された嫌気性生物処理水について、アニオン交換樹脂による過塩素酸イオンの吸着処理を行うための吸着処理手段と、
を有することを特徴とする過塩素酸イオン含有水の処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の過塩素酸イオン含有水の処理装置であって、
前記アニオン交換樹脂を再生する再生手段と、
前記再生手段による再生により発生した再生排水を前記嫌気性生物処理手段へ返送する再生排水返送手段と、
を有することを特徴とする過塩素酸イオン含有水の処理装置。
【請求項３】
過塩素酸イオン含有水について、アニオン交換樹脂による過塩素酸イオンの吸着処理を行うための吸着処理手段と、
前記アニオン交換樹脂を再生する再生手段と、
前記再生手段による再生により発生した再生排水を希釈する希釈手段と、
前記希釈手段により希釈された希釈再生排水について、嫌気性条件にて過塩素酸イオン還元微生物による過塩素酸イオンの還元処理を行うための嫌気性生物処理手段と、
を有することを特徴とする過塩素酸イオン含有水の処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の過塩素酸イオン含有水の処理装置であって、
前記嫌気性生物処理手段により生物処理された生物処理再生排水を前記吸着処理手段へ返送する生物処理再生排水返送手段を有することを特徴とする過塩素酸イオン含有水の処理装置。
【請求項５】
過塩素酸イオン含有水について、嫌気性条件にて過塩素酸イオン還元微生物による過塩素酸イオンの還元処理を行う嫌気性生物処理工程と、
前記嫌気性生物処理工程において生物処理された嫌気性生物処理水について、アニオン交換樹脂による過塩素酸イオンの吸着処理を行う吸着処理工程と、
を含むことを特徴とする過塩素酸イオン含有水の処理方法。
【請求項６】
請求項５に記載の過塩素酸イオン含有水の処理方法であって、
前記アニオン交換樹脂を再生する再生工程と、
前記再生工程における再生により発生した再生排水を前記嫌気性生物処理工程へ返送する再生排水返送工程と、
を含むことを特徴とする過塩素酸イオン含有水の処理方法。
【請求項７】
過塩素酸イオン含有水について、アニオン交換樹脂による過塩素酸イオンの吸着処理を行う吸着処理工程と、
前記アニオン交換樹脂を再生する再生工程と、
前記再生工程における再生により発生した再生排水を希釈する希釈工程と、
前記希釈工程において希釈された希釈再生排水について、嫌気性条件にて過塩素酸イオン還元微生物による過塩素酸イオンの還元処理を行う嫌気性生物処理工程と、
を含むことを特徴とする過塩素酸イオン含有水の処理方法。
【請求項８】
請求項７に記載の過塩素酸イオン含有水の処理方法であって、
前記嫌気性生物処理工程において生物処理された生物処理再生排水を前記吸着処理工程へ返送する生物処理再生排水返送工程を含むことを特徴とする過塩素酸イオン含有水の処理方法。
【請求項１】
過塩素酸イオン含有水について、嫌気性条件にて過塩素酸イオン還元微生物による過塩素酸イオンの還元処理を行うための嫌気性生物処理手段と、
前記嫌気性生物処理手段により生物処理された嫌気性生物処理水について、アニオン交換樹脂による過塩素酸イオンの吸着処理を行うための吸着処理手段と、
を有することを特徴とする過塩素酸イオン含有水の処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の過塩素酸イオン含有水の処理装置であって、
前記アニオン交換樹脂を再生する再生手段と、
前記再生手段による再生により発生した再生排水を前記嫌気性生物処理手段へ返送する再生排水返送手段と、
を有することを特徴とする過塩素酸イオン含有水の処理装置。
【請求項３】
過塩素酸イオン含有水について、アニオン交換樹脂による過塩素酸イオンの吸着処理を行うための吸着処理手段と、
前記アニオン交換樹脂を再生する再生手段と、
前記再生手段による再生により発生した再生排水を希釈する希釈手段と、
前記希釈手段により希釈された希釈再生排水について、嫌気性条件にて過塩素酸イオン還元微生物による過塩素酸イオンの還元処理を行うための嫌気性生物処理手段と、
を有することを特徴とする過塩素酸イオン含有水の処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の過塩素酸イオン含有水の処理装置であって、
前記嫌気性生物処理手段により生物処理された生物処理再生排水を前記吸着処理手段へ返送する生物処理再生排水返送手段を有することを特徴とする過塩素酸イオン含有水の処理装置。
【請求項５】
過塩素酸イオン含有水について、嫌気性条件にて過塩素酸イオン還元微生物による過塩素酸イオンの還元処理を行う嫌気性生物処理工程と、
前記嫌気性生物処理工程において生物処理された嫌気性生物処理水について、アニオン交換樹脂による過塩素酸イオンの吸着処理を行う吸着処理工程と、
を含むことを特徴とする過塩素酸イオン含有水の処理方法。
【請求項６】
請求項５に記載の過塩素酸イオン含有水の処理方法であって、
前記アニオン交換樹脂を再生する再生工程と、
前記再生工程における再生により発生した再生排水を前記嫌気性生物処理工程へ返送する再生排水返送工程と、
を含むことを特徴とする過塩素酸イオン含有水の処理方法。
【請求項７】
過塩素酸イオン含有水について、アニオン交換樹脂による過塩素酸イオンの吸着処理を行う吸着処理工程と、
前記アニオン交換樹脂を再生する再生工程と、
前記再生工程における再生により発生した再生排水を希釈する希釈工程と、
前記希釈工程において希釈された希釈再生排水について、嫌気性条件にて過塩素酸イオン還元微生物による過塩素酸イオンの還元処理を行う嫌気性生物処理工程と、
を含むことを特徴とする過塩素酸イオン含有水の処理方法。
【請求項８】
請求項７に記載の過塩素酸イオン含有水の処理方法であって、
前記嫌気性生物処理工程において生物処理された生物処理再生排水を前記吸着処理工程へ返送する生物処理再生排水返送工程を含むことを特徴とする過塩素酸イオン含有水の処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−５８６（Ｐ２０１２−５８６Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３９１９１（Ｐ２０１０−１３９１９１）
【出願日】平成２２年６月１８日（２０１０．６．１８）
【出願人】（０００００４４００）オルガノ株式会社 (606)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１８日（２０１０．６．１８）
【出願人】（０００００４４００）オルガノ株式会社 (606)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]