JP2002355695A

JP2002355695A - 水処理方法及び装置

Info

Publication number: JP2002355695A
Application number: JP2001165224A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Nishikawa; 英一西川; Jiro Sato; 二朗佐藤; Kohei Miki; 康平三木
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-05-31
Filing date: 2001-05-31
Publication date: 2002-12-10

Abstract

(57)【要約】【課題】浸出水等の被処理水の浄化処理に際し、被処
理水に含まれるダイオキシン類等を従来に比してより一
層十分に除去する。【解決手段】水処理装置１００は、ダイオキシン類を
含む浸出水Ｗが供給される前処理槽２０,３０が連設さ
れた凝集沈殿槽５０の後段に、生物硝化脱窒槽４、沈殿
分離槽５及び凝集沈殿槽６が順次配置されたものであ
る。前処理槽２０，３０において炭酸塩及び凝集剤が添
加された浸出水Ｗは、凝集沈殿槽５０で凝集汚泥が分離
された後、生物硝化脱窒槽４において活性汚泥処理がな
される。その浸出水Ｗは、沈殿分離槽５に導入されて活
性汚泥と分離され、更に凝集沈殿槽６で凝集汚泥が除去
される。そして、浸出水Ｗから分離された活性汚泥の一
部と凝集汚泥との混合汚泥Ｄが、生物反応槽１内で硝化
処理され、それに伴い混合汚泥Ｄ中のダイオキシン類が
分解される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水処理方法及び装置
に関し、特に有機塩素化合物を含有する被処理水を処理
する水処理方法及びそのための水処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】廃棄物焼却設備から発生する飛灰、廃棄
物処分場からの浸出水に含まれる懸濁物質、それら飛灰
や浸出水で汚染された土壌等には、ダイオキシン類に代
表される難分解性の有機塩素化合物が含まれることがあ
り、大きな社会問題となっている。これに対し、処理対
象である浸出水等の被処理水に含まれるダイオキシン類
を分解処理する有効な方法及び装置として、本出願人に
よる国際公開第００／５８０３８号（ＷＯ００／５８０
３８）パンフレットに記載の有機塩素化合物の処理方法
及び装置が提案されている。

【０００３】この方法及び装置は、被処理水を硝化処理
することにより、その被処理水に含まれるダイオキシン
類等の難分解性有機塩素化合物を同時に酸化分解処理す
る方法であり、複雑且つ大規模な装置を必要とせず、且
つ、高温高圧といった過酷な処理条件も不要である。そ
して、これにより、それまでのダイオキシン類の処理技
術に比して、処理の手間を省くと共に処理コストを軽減
しつつダイオキシン類の高処理効率を達成できるといっ
た有用な効果を奏するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者ら
は、活性汚泥を用いた浸出水等の浄化処理に対して本出
願人による上記従来の方法を適用し、その効果及び適用
性等について詳細な検討を行ったところ、以下に示す知
見を得た。すなわち、水処理に供された活性汚泥（余剰
汚泥）を上記従来の方法で処理すると、その汚泥中に含
まれるダイオキシン類は十分な高効率で除去できる。し
かし、被処理水の性状等によっては、被処理水に含まれ
るダイオキシン類の余剰汚泥への吸着や移行が十分では
なく、ダイオキシン類を処理系全体から必ずしも十分に
除去できないことがあった。

【０００５】そこで、本発明は、このような問題点に鑑
みてなされたものであり、被処理水の浄化処理に際し、
被処理水に含まれるダイオキシン類等の難分解性有機塩
素化合物を従来に比してより一層十分に除去できる水処
理方法及び装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、更に以下に示
す知見を得た。一般に、浸出水等の水処理においては、
原水に元来含まれている溶解物質、懸濁物質等の成分
を、活性汚泥による生物処理に先立って予め除去した
り、水質向上のために余剰汚泥を分離した後更に前記成
分の除去を行うことが多い。これらの成分は、一般的に
凝集され、固形分として除去されるが、一部が循環処理
される活性汚泥とは異なり、通常、貯留された後に廃棄
処分されている。そして、本発明者らは、余剰汚泥に移
行しなかったダイオキシン類等の残部がこのような回収
固形分中に有為に含まれ得ることを見出し、本発明を完
成するに至った。

【０００７】すなわち、本発明による水処理方法は、
（１）有機塩素化合物を含有する被処理水を活性汚泥に
より生物処理する生物処理工程を備える方法であって、
（２）生物処理を実施した被処理水に含まれる活性汚泥
を固液分離する活性汚泥分離工程と、（３）被処理水に
凝集剤を添加して凝集せしめた凝集汚泥を固液分離する
凝集汚泥分離工程と、（４）固液分離して得た活性汚泥
及び凝集汚泥のそれぞれの少なくとも一部に還元態（叉
は還元体）窒素を添加し、好気性処理することにより還
元態窒素を酸化する汚泥処理工程とを備えることを特徴
とする。

【０００８】このような構成を有する水処理方法におい
ては、生物処理（生物硝化脱窒処理等）に供された活性
汚泥の少なくとも一部を余剰汚泥として汚泥処理工程に
送り、還元態窒素を添加して好気性処理することにより
硝化反応を生起させ、その余剰汚泥中に含まれるダイオ
キシン類等の有機塩素化合物を酸化分解する。それと共
に、被処理水に凝集剤を添加し、例えばその共沈作用に
よって凝集して得られる凝集（沈殿）汚泥をも汚泥処理
工程に導入する。

【０００９】一般に、凝集剤としては、高分子系凝集
剤、無機系凝集剤等を用いることができ、凝集汚泥とし
ては無機成分を含むものとなるが、生物処理工程で使用
される活性汚泥の一部も含まれ得る。よって、これらを
汚泥処理工程で処理することにより、凝集汚泥に含まれ
る有機塩素化合物も酸化分解される。特に、余剰汚泥と
して生物処理工程に送られた活性汚泥と共に好気性処理
すると、有機塩素化合物の酸化分解効率が高められるの
でより好ましく、凝集汚泥が無機成分を多く含む場合に
殊に有用である。また、この場合、装置構成の簡略化が
図られる。

【００１０】このように、本発明の水処理方法は、余剰
汚泥及び凝集汚泥を生物処理工程の系外へ取り出して生
物硝化処理することにより、それらの汚泥に濃縮吸着等
されたダイオキシン類等の有機塩素化合物を酸化分解な
らしめるものである。このような難分解性の有機塩素化
合物の分解機構は未だ十分に解明されていないが、硝化
菌によって生成されるアンモニアモノオキシナーゼ等の
酸化酵素が関与する酵素反応系において難分解性有機塩
素化合物の酸化分解が促進されるものと推定される。

【００１１】また、具体的には、凝集汚泥分離工程が、
（ａ）生物処理工程を実施する前に被処理水に凝集剤を
添加して凝集せしめた凝集汚泥を固液分離する第１の凝
集分離ステップを有すると好ましい。

【００１２】こうすれば、第１の凝集分離ステップで、
被処理水に元来含まれる溶解物質、懸濁物質等の成分が
凝集して被処理水から有効に除去され、生物処理工程で
の生物処理を一層良好に実施できる。その固形分を含む
凝集汚泥は、生物処理前の被処理水及び懸濁物質等に含
まれるダイオキシン類等の有機塩素化合物を含み得る
が、それらは汚泥処理工程に送られて酸化分解される。
なお、第１の凝集分離ステップで得られる凝集汚泥が主
として無機成分を含むときには、上述の如く、余剰汚泥
と共に汚泥処理工程で酸化（硝化）処理することが望ま
しい。

【００１３】或いは、凝集汚泥分離工程が、（ｂ）活性
汚泥分離工程を実施した後に活性汚泥が分離された被処
理水に凝集剤を添加して凝集せしめた凝集汚泥を固液分
離する第２の凝集分離ステップを有しても好適である。
この場合、第２の凝集分離ステップでは、活性汚泥から
分離された被処理水中に残存する若干の懸濁物質、活性
汚泥等の固形分が凝集分離される。このような固形分を
含む凝集汚泥は、被処理水から分離された活性汚泥へ移
行しなかった有機塩素化合物や、被処理水に残存してい
る固形分そのものに含まれる有機塩素化合物、等を含み
得る。そして、このような有機塩素化合物も汚泥処理工
程において酸化分解される。

【００１４】さらに、汚泥処理工程で処理した活性汚泥
及び凝集汚泥と処理済液とを膜分離する膜分離工程を更
に備えると好適であり、この膜分離工程は、汚泥処理工
程を実施した後に実施してもよく、或いは、前記汚泥処
理工程を実施しながら実施してもよい。こうすれば、汚
泥処理工程において有機塩素化合物が分解除去された汚
泥から処理済液から高度に分離できるので、例えば、処
理液を生物処理工程に返送する場合に、汚泥が生物処理
工程へ流入することが防止される。よって、有機塩素化
合物が汚泥中に僅かに残存したとしても、それが生物処
理系へ戻入されてしまうことが抑制される。また、有機
線素化合物が十分に分解除去された汚泥を効率よく回収
できるので、その後の排出叉は回収が平易である。

【００１５】またさらに、被処理水として浸出水を処理
するときには、第１の凝集分離ステップにおいて、その
浸出水に、カルシウム（Ｃａ）と反応して難水溶性塩を
生じ得る塩を添加すると更に好適である。この場合、そ
の「塩」を溶液の状態で添加してもよいし、そのままの
状態（粉状体、粒状体等の固体）で添加しても構わな
い。

【００１６】また、廃棄物焼却施設の排ガス中のＨＣｌ
を除去するために廉価な消石灰が使用されることが多
い。消石灰に含まれるＣａは、経時的に土壌中に浸透
し、やがて浸出水中に移行する。第１の凝集分離ステッ
プで、このような浸出水にＣａと反応して難溶性塩を生
じ得る塩、例えばアルカリ金属の炭酸塩等を添加し、更
に凝集剤によって凝集した凝集汚泥を除去する。よっ
て、有機塩素化合物の分解除去に加えて、Ｃａの除去に
よる一層良好な生物処理が行われる。

【００１７】また、本発明による水処理装置は、本発明
の水処理方法を有効に実施するための装置であり、
（１）有機塩素化合物を含有する被処理水が供給され、
その被処理水が活性汚泥により生物処理される生物処理
部を備えるものであって、（２）生物処理部で生物処理
された被処理水と活性汚泥とが固液分離される活性汚泥
分離部と、（３）被処理水が供給され、凝集剤が添加さ
れ、被処理水中から凝集した固形分が凝集汚泥としてそ
の処理水から固液分離される凝集汚泥分離部と、（４）
活性汚泥分離部と凝集汚泥分離部とに接続されており、
活性汚泥及び凝集汚泥が供給され、且つ、還元態窒素が
供給され、好気性条件下で還元態窒素が酸化される（つ
まり硝化処理される）汚泥処理部と、（５）汚泥処理部
に接続され、叉は、汚泥処理部内に設けられており、活
性汚泥及び凝集汚泥と処理済液とが膜分離される膜分離
部とを更に備えることを特徴とする。

【００１８】さらに、凝集汚泥分離部が、生物処理部の
前段に設けられており、且つ、被処理水に凝集剤が添加
されて凝集した凝集汚泥が固液分離される第１の凝集分
離部を有すると好ましい。或いは、凝集汚泥分離部が、
生物処理部の前段に設けられており、且つ、被処理水に
凝集剤が添加されて凝集した凝集汚泥が固液分離される
第２の凝集分離部を有しても有用である。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付
し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置
関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づ
くものとする。また、図面の寸法比率は、図示の比率に
限られるものではない。

【００２０】図１は、本発明による水処理装置の第一実
施形態を模式的に示す構成図である。水処理装置１００
は、ダイオキシン類が含まれる被処理水としての浸出水
Ｗが供給される前処理槽２０,３０及び後処理槽７０が
連設された凝集沈殿槽５０（第１の凝集分離部）の後段
に、それぞれ生物硝化脱窒槽４（生物処理部）、沈殿分
離槽５（活性汚泥分離部）、並びに、前処理槽３０及び
後処理槽７１が連設された凝集沈殿槽６（第２の凝集分
離部）が順次配置されたものである。これらの各槽のう
ち、凝集沈殿槽６，５０が凝集汚泥分離部として機能す
る。

【００２１】また、凝集沈殿槽６の後段には、ろ過塔
７、吸着塔８、及び滅菌槽９が連設されている。さら
に、沈殿分離槽５及び凝集沈殿槽６，５０は、配管ライ
ンによって生物反応槽１（汚泥処理部）に接続されてお
り、この生物反応槽１には、膜分離装置２（膜分離部）
を介して汚泥脱水機３が接続されている。

【００２２】前処理槽２０には、炭酸ナトリウム（Ｎａ
₂ＣＯ₃）等の炭酸塩溶液が貯留された炭酸塩貯留槽２１
が接続されており、この前処理槽２０に隣接する前処理
槽３０には、凝集剤が貯留された凝集剤貯留槽３１が接
続されている。この凝集剤としては、特に限定されるも
のではないが、例えば、イオン性叉は非イオン性高分子
凝集剤、無機系凝集剤等を用いることができる。これら
のうち無機系凝集剤としては、カルシウム系凝集剤（水
酸化カルシウム、酸化カルシウム等）、鉄系凝集剤（塩
化第二鉄、ポリ硫酸鉄等）、アルミニウム系凝集剤（硫
酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム等）等が挙げら
れ、これらを単独で或いは二種以上混合して使用するこ
とができる。

【００２３】また、凝集沈殿槽５０は、比重差を利用し
て沈降分離を促進させる型のいわゆる重力沈降分離槽で
あり、掻寄機Ｍ１が内設されている。この凝集沈殿槽５
０には、前処理槽２０，３０を通して浸出水Ｗが供給さ
れるようになっている。後処理槽７０は、ｐＨ調整槽
（中和槽）であり、硝酸等の酸を用いて、浸出水Ｗの液
性を後段の生物硝化脱窒槽４における生物処理に適した
ｐＨとなるように調整するものである。

【００２４】さらに、生物硝化脱窒槽４は、硝化菌及び
脱窒菌等の微生物菌体を含む活性汚泥を有しており、凝
集沈殿槽５０で固液分離された上澄水が供給されるよう
になっている。この生物硝化脱窒槽４は、攪拌機Ｍ２が
設けられた嫌気性処理槽４１と、ブロアＢに接続された
散気管を有する曝気攪拌装置Ｋが設けられた好気性処理
槽４２とから構成されるものである。

【００２５】またさらに、生物硝化脱窒槽４の後段に連
設された沈殿分離槽５及び凝集沈殿槽６は、共に凝集沈
殿槽５０と同様に構成された重力沈降分離槽を成してい
る。凝集沈殿槽６には、凝集剤が貯留された凝集剤貯留
槽６１が接続されており、この凝集剤としては、例え
ば、上述した凝集剤貯留槽３１で用いられるものが挙げ
られる。なお、凝集沈殿槽６の後段の後処理槽７１は、
前述した後処理槽７０と同様にｐＨ調整槽（中和槽）で
ある。さらにまた、凝集沈殿槽６の後段に配置されたろ
過塔７は、砂、アンスラサイト、活性炭、セラミック
ス、等の各種のろ過材を用いたろ過器を有している。一
方、吸着塔８は、活性炭等の炭素質吸着材といった種々
の吸着媒体が充填された吸着層を有している。

【００２６】他方、生物反応槽１は、沈殿分離槽５及び
凝集沈殿槽６，５０でそれぞれ固液分離された汚泥が供
給されるものであり、ブロアＢに接続された散気管を有
する曝気攪拌装置Ｋが内設されている。また、生物反応
槽１には、還元態窒素としてのアンモニア水（ＮＨ₄Ｏ
Ｈ）が貯留されているアンモニア水貯留槽１３が接続さ
れている。この生物反応槽１の後段に設置された膜分離
装置２としては、例えば、浸漬膜を有する膜分離モジュ
ールを備える浸漬型のもの、ケーシング型のもの等が挙
げられる。また、この浸漬膜としては、中空糸、チュー
ブラー、平膜等の膜が例示され、通常は、精密ろ過膜、
限外ろ過膜等を用いると好適である。

【００２７】このように構成された水処理装置１００を
用いた本発明による水処理方法の一例について説明す
る。まず、浸出水Ｗを前処理槽２０へ供給すると共に、
炭酸塩貯留槽２１から炭酸塩溶液を添加する。浸出水Ｗ
には、先述したように消石灰等を起源とするＣａ（イオ
ン：Ｃａ²⁺）が含まれていることが多く、炭酸塩溶液中
の炭酸イオン（ＣＯ₃ ^2-）と反応し、難水溶性塩である
炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）が生成し、浸出水Ｗ中に
析出する。

【００２８】次に、この浸出水Ｗを前処理槽３０へ流入
させると共に、凝集剤貯留槽３１から、例えば塩化第二
鉄（ＦｅＣｌ₃）等の凝集剤（溶液）を添加した後、凝
集沈殿槽５０へ導入する。凝集沈殿槽５０では、ｐＨ等
の液性を随時調整し、凝集剤の共沈作用によってＣａＣ
Ｏ₃を含む無機系固形分を凝集せしめる。このとき、浸
出水Ｗに元来含まれていた懸濁物質（Suspended Solid
s；以下、「ＳＳ」という。）の大部分も共に凝集し得
る。また、浸出水Ｗに含まれるダイオキシン類等の難分
解性有機塩素化合物は、難溶性でもあるため、ＳＳ等に
付着していたり、コロイド状に分散して存在する傾向に
あるので、ダイオキシン類等の一部もＳＳ等と共に凝集
分に移行する。

【００２９】掻寄機Ｍ１を運転して凝集を促進させた
後、重力沈降分離によって凝集成分と液分とを固液分離
し、凝集した固形分を凝集汚泥として生物反応槽１へ送
出する（第１の凝集分離ステップ）。その一方で、上澄
水である浸出水Ｗを後処理槽７０でｐＨ調整（中和）し
た後、生物硝化脱窒槽４の嫌気性処理槽４１へ導入す
る。嫌気性処理槽４１では、浸出水Ｗに空気等を供給す
ることなく、攪拌機Ｍ２による攪拌のみを実施して嫌気
性処理（脱窒処理）を行う。さらに、嫌気性処理槽４１
で処理した浸出水Ｗと活性汚泥との混合液を好気性処理
槽４２へ導入し、ブロアＢを運転して空気等の酸素（Ｏ
₂）を含むガスを供給しながら好気性処理（硝化処理）
を行う。

【００３０】次いで、好気性処理槽４２で処理した浸出
水Ｗと活性汚泥の混合液の一部を沈殿分離槽５へ供給す
る一方で、他部を嫌気性処理槽４１へ返送し、生物硝化
脱窒槽４において浸出水Ｗの循環処理を実施する（生物
処理工程）。このとき、嫌気性処理槽４１では、好気性
処理槽４２から循環返送された混合液に含まれる亜硝酸
性窒素（ＮＯ₂ ^-−Ｎ）や硝酸性窒素（ＮＯ₃ ^-−Ｎ）が活
性汚泥中の脱窒菌の作用による下記式（１）及び／叉は
式（２）；２ＮＯ₂ ^-＋６Ｈ⁺→ ２Ｈ₂Ｏ＋２ＯＨ^-＋Ｎ₂ …（１）２ＮＯ₃ ^-＋１０Ｈ⁺→ ４Ｈ₂Ｏ＋２ＯＨ^-＋Ｎ₂ …（２）で表される還元反応によって脱窒され、窒素分が窒素ガ
ス（Ｎ₂）となって放出除去される。

【００３１】ここで、脱窒反応の際に用いられる水素
（Ｈ⁺）の供与体（水素供与体）としては、浸出水Ｗに
含まれているＢＯＤ成分（物質）が使われるが、この浸
出水Ｗの性状や処理の進展に伴ってＢＯＤ成分が不足す
る場合には、メタノール等のアルコール、酢酸等の有機
酸といった有機物を水素供与体として嫌気性処理槽４１
へ添加してもよい。

【００３２】また、好気性処理槽４２では、槽底部に設
けられた曝気攪拌装置Ｋからの空気等の曝気によって十
分な攪拌が行われる。これにより、良好な好気性雰囲気
が形成され、嫌気性処理槽４１からの混合液中に残存す
るＢＯＤ成分が酸化分解される。それと共に、混合液に
含まれるアンモニア性窒素（ＮＨ₄ ⁺−Ｎ）が、活性汚泥
中の硝化菌の作用による下記式（３）及び／叉は式
（４）；２ＮＨ₄ ⁺＋３Ｏ₂→ ２ＮＯ₂ ^- ＋２Ｈ₂Ｏ＋４Ｈ⁺ …（３）２ＮＯ₂ ^-＋Ｏ₂ → ２ＮＯ₃ ^- …（４）で表される酸化反応によって硝化され、亜硝酸性窒素
（ＮＯ₂ ^-−Ｎ）や硝酸性窒素（ＮＯ₃ ^-−Ｎ）が生成され
る。

【００３３】このようにして、生物硝化脱窒槽４で浸出
水Ｗ中のＢＯＤ成分の処理と窒素分の処理の両方を実現
する。この際に、浸出水Ｗ中に含まれるダイオキシン類
等の難分解性有機塩素化合物の一部も酸化分解し得る
が、残部は活性汚泥に吸着することにより汚泥側へ移行
する。次に、このような活性汚泥と浸出水Ｗとを含む混
合液を、沈殿分離槽５において重力沈降分離によって固
液分離する（活性汚泥分離工程）。それから、沈殿した
活性汚泥の一部を嫌気性処理槽４１へ戻入して生物処理
に用いる一方で、その残部を余剰汚泥として生物反応槽
１へ送出する。他方、硝化脱窒処理済みの上澄水である
浸出水Ｗを、凝集沈殿槽６へ送出する。

【００３４】ここで、本発明者らの知見によれば、一般
的な浸出水Ｗに含まれる難分解性有機塩素化合物のうち
ダイオキシン類の含有量は、例えば、概ね０．２〜５０
ｐｇ−ＴＥＱ／ｌ（“ＴＥＱ”は毒性等量数を示し、
“ｌ”はリットルを示す。以下同様。）であり、凝集沈
殿槽６に供給される上澄水に含有されるダイオキシン類
の濃度は、例えば、０．１〜１０ｐｇ−ＴＥＱ／ｌ程度
である。また、生物反応槽１へ送られる余剰汚泥には、
約１５ｐｇ−ＴＥＱ／ｇ−ｄｒｙ（“ｇ−ｄｒｙ”は、
乾燥汚泥の重量あたりであることを示す。以下同様。）
のダイオキシン類が含まれる。

【００３５】次いで、凝集沈殿槽６では、前述した凝集
沈殿槽５０におけるのと同様にして沈殿分離槽５で得ら
れた上澄水としての浸出水Ｗに凝集剤貯留槽６１から凝
集剤（溶液）を添加する。沈殿分離槽５から送出された
浸出水Ｗには、微細な浮遊固形分が残存するが、凝集剤
の添加により凝集して比較的大きな粒子となる。これに
より、微細な浮遊固形分は沈降し易くなり、重力沈降分
離によって固液分離されると共に、上澄水中に含まれる
ダイオキシン類等が凝集成分へ吸着移行する。また、こ
のとき、上澄水中に残存していた活性汚泥、ＳＳ成分そ
の他の固形分も共に凝集され液分から分離される。

【００３６】次いで、凝集した固形分を凝集汚泥として
生物反応槽１へ送出する一方、上澄水である浸出水Ｗを
ろ過塔７へ導入してろ過処理を行ってから、吸着塔８へ
導入して微粒子状物質を取り除き、更に滅菌槽９におい
て滅菌処理を施した後、処理済水Ｗｓとして系外へ排出
する。この処理済水Ｗｓにおけるダイオキシン類等の難
分解性有機塩素化合物の含有濃度は、概ね０．０１〜１
ｐｇ−ＴＥＱ／ｌ程度まで低減され、河川等への放流が
十分に可能なレベルとされる。

【００３７】他方、生物反応槽１では、沈殿分離槽５及
び凝集沈殿槽６，５０からそれぞれ送出された余剰汚泥
（活性汚泥）及び凝集汚泥の混合物（以下、「混合汚泥
Ｄ」という）に、アンモニア水貯留槽１３からアンモニ
ア水を添加すると共に、ブロアＢからの空気等の酸素を
含むガスを曝気攪拌装置Ｋから供給する。これにより、
混合汚泥Ｄに添加されたアンモニア性窒素（ＮＨ₄ ⁺−
Ｎ）が、汚泥中の硝化菌の作用による上記式（３）及び
／叉は式（４）で表される酸化反応によって硝化され
る。

【００３８】沈殿分離槽５から送られた余剰汚泥は、生
物硝化脱窒槽４における脱窒処理を経たものであり、つ
まり脱窒素により還元態窒素の含有量が低下している
が、アンモニア水の添加によって還元態窒素の含有濃度
が高められ、上述の硝化反応が良好に進行する。このよ
うに、生物反応槽１において言わば強制的に生物学的硝
化反応を生起させると、それと共に混合汚泥Ｄに含まれ
るダイオキシン類等の難分解性有機塩素化合物の分解が
格段に促進され、最終的に低級炭化水素、二酸化炭素、
水等に転換されて無害化される（汚泥処理工程）。

【００３９】このようなダイオキシン類等の分解機構は
まだ十分に解明されてはいないが、硝化菌によって産生
されるアンモニアモノオキシゲナーゼ等の酸化酵素が関
与する酵素反応系において、ダイオキシン類等の酸化が
同時に生じるためと考えられる。おそらく、アンモニア
モノオキシゲナーゼ等がダイオキシン類等に作用し、式
（３）及び／叉は式（４）に示す硝化反応と並行してダ
イオキシン類が酸化される共酸化（ co-oxydation ）反
応のような一種の共役反応が進行していると推定され
る。

【００４０】次いで、生物反応槽１で所定の時間、硝化
処理を行った後、その混合汚泥Ｄを膜分離装置２へ導入
し、膜ろ過によって液分と固形分とに分離する（膜分離
工程）。得られた液分である膜分離液には、硝酸性窒素
等の酸化態（叉は酸化体）窒素が多く含まれているた
め、生物硝化脱窒槽４の嫌気性処理槽４１へ戻入する。
他方、固形分である処理済みの混合汚泥Ｄを汚泥脱水機
３へ送って脱水処理した後、脱水汚泥Ｄｓとして系外へ
排出し、処分に供する。また、汚泥脱水機３において脱
水汚泥Ｄｓから分離された脱水分離液も硝酸性窒素等を
含むため、嫌気性処理槽４１へ戻入する。

【００４１】このように構成された水処理装置１００及
びこれを用いた水処理方法によれば、生物反応槽１にお
いて混合汚泥Ｄに還元態窒素であるアンモニア水を添加
して硝化反応を生起させることにより、混合汚泥Ｄに吸
着する等によって含まれるダイオキシン類等の難分解性
有機塩素化合物をも酸化分解し無害化する。そして、こ
の混合汚泥Ｄは、浸出水Ｗの生物硝化脱窒処理に用いた
活性汚泥のみならず、浸出水Ｗから凝集させた凝集汚泥
を含むものであり、混合汚泥Ｄには浸出水Ｗからのダイ
オキシン類等の大部分が回収される。

【００４２】よって、処理済水Ｗｓに含まれるダイオキ
シン類等の難分解性有機塩素化合物の濃度を十分に低減
できると共に、浸出水Ｗから回収したダイオキシン類等
の殆どを無害化できる。したがって、ダイオキシン類等
が水処理装置１００の系外へ排出されてしまうおそれが
極めて少ない。これに対し、浸出水Ｗ等の被処理水から
凝集成分を回収することは従来も多々行われているもの
の、通常、これらは貯蔵されたり、その後に管理処分さ
れていた。すなわち、本発明によれば、かかる従来の方
法に比して、系外へのダイオキシン類等の排出を格別に
抑制することができる。

【００４３】また、凝集汚泥は、活性汚泥の一部である
余剰汚泥のように微生物菌体を殆ど含まないか、含んで
も少量であるので、凝集汚泥を単独で処理する場合に
は、硝化菌等の菌体を別途添加する必要があり得る。こ
のようにしても凝集汚泥中のダイオキシン類等の分解処
理を実施できるものの、手間及び工数の軽減、及び、装
置構成の簡略化の観点からは改善が望まれる。これに対
し、水処理装置１００を用いれば、凝集汚泥を余剰汚泥
と混合して単一の生物反応槽１内で硝化処理するので、
手間や工数の増大及び装置構成の複雑化を防止できる。
さらに、上記従来の凝集汚泥を貯留していたような装置
構成に比べれば、装置規模を逆に縮小できる利点があ
る。

【００４４】またさらに、浸出水Ｗの生物硝化脱窒処理
に先立って凝集沈殿槽５０で凝集処理して得た凝集汚泥
と、生物硝化脱窒処理後に凝集沈殿槽６で凝集処理して
得た凝集汚泥との両方を生物反応槽１へ導入して一括処
理するので、浸出水Ｗから除去したダイオキシン類等の
系外への排出を一層抑止することが可能となる。

【００４５】さらにまた、ダイオキシン類等の難分解性
有機塩素化合物を分解処理した後の混合汚泥Ｄを膜分離
装置２によって固液分離するので、膜分離液と固形分
（汚泥分）との高度な分離が可能となり、嫌気性処理槽
４１へ戻入する膜分離液中に汚泥が混入することを十分
に防止できる。

【００４６】加えて、前処理槽２０を設けて浸出水Ｗに
炭酸塩を添加し、生じた炭酸カルシウムを凝集させ、生
物硝化脱窒処理前に浸出水Ｗから除去するので、ダイオ
キシン類等の有機塩素化合物の分解除去効率が向上され
るだけでなく、浄化性能が向上されて処理済水Ｗｓの水
質を一層良化できる。

【００４７】図２は、本発明による水処理装置の第二実
施形態を模式的に示す構成図である。水処理装置２００
は、生物反応槽１及び膜分離装置２の代りに、膜分離モ
ジュール２５（膜分離部）が設けられた生物反応槽１５
（汚泥処理部）を備えること以外は、図１に示す水処理
装置１００と同様に構成されたものである。膜分離モジ
ュール２５としては、特に制限されないが、平膜、中空
糸膜等を複数有する浸漬型のモジュールを用いると好適
である。

【００４８】このような構成を有する水処理装置２００
においては、生物反応槽１５に導入された余剰汚泥及び
凝集汚泥の混合汚泥Ｄに、アンモニア水を添加し、空気
等のガスを供給して攪拌曝気しながら、膜分離モジュー
ル２５による膜分離を行う（膜分離工程）。これによ
り、混合汚泥Ｄの硝化反応によるダイオキシン類等の分
解を行いつつ、膜分離液を連続的に嫌気性処理槽４１へ
戻入することができる。よって、より効率的な混合汚泥
Ｄの生物処理を達成できる。なお、これ以外の処理手順
及び作用効果については、前述した水処理装置１００に
おけるのと同様であるので、ここでの説明は省略する。

【００４９】図３は、本発明による水処理装置の第三実
施形態を模式的に示す構成図である。水処理装置３００
は、生物反応槽１と膜分離装置２との間に嫌気性処理槽
６０が設置されたこと以外は、図１に示す水処理装置１
００と同等の構成を有するものである。この嫌気性処理
槽６０は、生物硝化脱窒槽４を構成する嫌気性処理槽４
１と同様、内部に攪拌機Ｍ２が設けられている。

【００５０】かかる構成を有する水処理装置３００にお
いては、生物反応槽１で硝化処理された混合汚泥Ｄを嫌
気性処理槽４１へ導入し、攪拌機Ｍ２のみの運転により
嫌気性処理を行う。硝化処理を経た混合汚泥Ｄ中には硝
酸性窒素等の酸化態窒素が含まれており、嫌気性処理槽
４１における嫌気性処理によって脱窒菌の作用による還
元反応が生起され、脱窒が行われる。

【００５１】また、この状態で更に嫌気性状態を維持す
ると、混合汚泥Ｄに含まれる硝化菌等の微生物菌体が解
体され、これに伴って、混合汚泥Ｄに僅少量残存するダ
イオキシン類等の分解が生じ得る。この作用機構の詳細
は未解明であるが、硝化菌に産生されていたモノオキシ
ゲナーゼ等の酸化酵素が菌体の解体によって溶出し、こ
の酵素が介在する共酸化反応によって有機塩素化合物の
酸化分解が促進されることによると推定される。

【００５２】よって、水処理装置３００及びこれを用い
た本発明の水処理方法によれば、生物反応槽１及び嫌気
性処理槽６０の両方において、混合汚泥Ｄに含まれるダ
イオキシン類等の難溶性有機塩素化合物の分解が行われ
るので、それらの無害化を更に増進することができる。
なお、これら以外の処理手順及び作用効果については、
前述した水処理装置１００におけるのと同様であるの
で、ここでの説明は省略する。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の水処理装
置及び水処理方法によれば、浸出水等の被処理水の浄化
処理に際し、被処理水に含まれるダイオキシン類等の難
分解性有機塩素化合物を従来に比してより一層十分に除
去できると共に、回収除去した有機塩素化合物の無害化
性能を向上でき、系外への有機塩素化合物の排出量を格
段に低減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による水処理装置の第一実施形態を模式
的に示す構成図である。

【図２】本発明による水処理装置の第二実施形態を模式
的に示す構成図である。

【図３】本発明による水処理装置の第三実施形態を模式
的に示す構成図である。

【符号の説明】

１，１５…生物反応槽（汚泥処理部）、２…膜分離装置
（膜分離部）、３…汚泥脱水機、４…生物硝化脱窒槽
（生物処理部）、５…沈殿分離槽（活性汚泥分離部）、
６…凝集沈殿槽（第２の凝集分離部）、１３…アンモニ
ア水貯留槽、２０，３０…前処理槽、２１…炭酸塩貯留
槽、２５…膜分離モジュール（膜分離部）、３１，６１
…凝集剤貯留槽、４１，６０…嫌気性処理槽、４２…好
気性処理槽、５０…凝集沈殿槽（第１の凝集分離部）、
１００，２００，３００…水処理装置、Ｄ…混合汚泥、
Ｗ…浸出水（被処理水）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０２Ｆ 3/12 Ｃ０２Ｆ 3/12 ＶＺＡＢＺＡＢＤ 9/00 ５０１ 9/00 ５０１Ｃ５０２５０２Ｐ５０２Ｚ５０３５０３Ｃ５０４５０４Ａ５０４Ｅ (72)発明者三木康平神奈川県平塚市夕陽ヶ丘63番30号住友重機械工業株式会社平塚事業所内Ｆターム(参考） 4D015 BA23 BB05 CA02 DA17 DB01 EA12 EA32 FA01 FA12 FA17 FA22 FA26 4D028 AB00 AC01 BB07 BD16 BE04 BE08 4D038 AA08 AB59 BB06 BB13 BB17 BB18 BB19 4D059 AA05 AA06 AA18 BA01 BA31 BE55 BE56 CA28 DA41

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機塩素化合物を含有する被処理水を活
性汚泥により生物処理する生物処理工程を備える水処理
方法であって、生物処理を実施した被処理水に含まれる活性汚泥を固液
分離する活性汚泥分離工程と、前記被処理水に凝集剤を添加して凝集せしめた凝集汚泥
を固液分離する凝集汚泥分離工程と、前記固液分離して得た活性汚泥及び凝集汚泥のそれぞれ
の少なくとも一部に還元態窒素を添加し、好気性処理す
ることにより該還元態窒素を酸化する汚泥処理工程と、
を備えることを特徴とする水処理方法。
【請求項２】前記凝集汚泥分離工程が、前記生物処理工程を実施する前に、前記被処理水に凝集
剤を添加して凝集せしめた凝集汚泥を固液分離する第１
の凝集分離ステップを有する、ことを特徴とする請求項
１記載の水処理方法。
【請求項３】前記凝集汚泥分離工程が、前記活性汚泥分離工程を実施した後に、前記活性汚泥が
分離された前記被処理水に凝集剤を添加して凝集せしめ
た凝集汚泥を固液分離する第２の凝集分離ステップを有
する、ことを特徴とする請求項１記載の水処理方法。
【請求項４】前記被処理水として浸出水を処理し、前記第１の凝集分離ステップにおいては、前記浸出水
に、カルシウム（Ｃａ）と反応して難水溶性塩を生じ得
る塩を添加する、ことを特徴とする請求項１〜３のいず
れか一項に記載の水処理方法。
【請求項５】有機塩素化合物を含有する被処理水が供
給され、該被処理水が活性汚泥により生物処理される生
物処理部を備える水処理装置であって、前記生物処理部で生物処理された被処理水と前記活性汚
泥とが固液分離される活性汚泥分離部と、前記被処理水が供給され、凝集剤が添加され、該被処理
水中から凝集した固形分が凝集汚泥として該処理水から
固液分離される凝集汚泥分離部と、前記活性汚泥分離部と前記凝集汚泥分離部とに接続され
ており、前記活性汚泥及び前記凝集汚泥が供給され、且
つ、還元態窒素が供給され、好気性条件下で該還元態窒
素が酸化される汚泥処理部と、を更に備えることを特徴
とする水処理装置。
【請求項６】前記凝集汚泥分離部が、前記生物処理部の前段に設けられており、且つ、前記被
処理水に凝集剤が添加されて凝集した凝集汚泥が固液分
離される第１の凝集分離部を有する、ことを特徴とする
請求項５記載の水処理装置。
【請求項７】前記凝集汚泥分離部が、前記生物処理部の前段に設けられており、且つ、前記被
処理水に凝集剤が添加されて凝集した凝集汚泥が固液分
離される第２の凝集分離部を有する、ことを特徴とする
請求項５記載の水処理装置。