JP2003094062A - 廃水の処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動車の洗車廃水等を低コストで処理する方
法；小型で設置面積が小さく、装置がシンプルで導入経
費が安価であり、小規模の廃水処理を行いやすい廃水処
理装置を提供すること。 【解決手段】 アルミニウムイオンで凝集分離可能な汚
染成分と、アルミニウムイオンで凝集しない溶剤成分を
含む廃水を、アルミニウム片を含有する電気分解処理槽
中で電気分解して汚染成分を凝集させる工程、凝集物を
分離する工程、及び凝集物を分離した処理廃水を、活性
汚泥処理槽中で活性汚泥処理する工程を含む処理方法；
アルミニウムイオンで凝集分離可能な汚染成分と、アル
ミニウムイオンで凝集しない溶剤成分を含む廃水の処理
装置であって、アルミニウム片を含有する電気分解処理
槽と、電気分解処理槽中でアルミニウムイオンと接触し
て凝集した凝集物を分離するための固液分離装置と、凝
集物を分離した処理廃水を処理するための活性汚泥処理
槽を含む廃水の処理装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃水の処理方法及
び装置に関し、さらに詳細には、主に界面活性剤やワッ
クスなどの油分を含むエマルジョンを含有する廃水の処
理方法、特にガソリンスタンドにおける洗車廃水をはじ
めとする、比較的小量規模の廃水処理に適した廃水の処
理方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、ガソリンスタンドや小規模製造業
者が排出する比較的小規模の廃水は専用の浄化槽で処理
することができる。しかし、活性汚泥法などの生物学的
方法を利用して廃水処理を行うには、大型の処理槽が必
要であり、多大な経費と広いスペースが必要である。こ
のため、ほとんどの小規模ガソリンスタンドなどでは処
理装置の導入が事実上不可能であり、結果的に廃水を未
処理のまま流しており、これが河川や湖沼の汚染の原因
の一つになって大きな社会問題となっている。かかる問
題に対しいくつかの廃水処理方法が提案されている。そ
れらのほとんどのものは、膜分離、高分子凝集剤を使用
した凝集分離、カーボンブラックを使用した吸着分離を
利用したものであり、いずれの方法もメンテナンスが容
易でなく、さらにランニングコストが高いなどの理由か
らほとんど普及していないのが現状である。

【０００３】特開平12-000585号公報には油水分離槽と
活性汚泥処理槽を組み合わせた処理システムが提案され
ているが、水に溶けている界面活性剤などは分離できな
いため、活性汚泥処理槽での処理の負荷が大きくなり、
装置の小型化が難しいという問題がある。また特開2000
-176482号公報、特開2000-5761号公報、特開平11-12892
7号公報、特開平11-290857号公報等には電気分解と活性
汚泥法を組み合わせたシステムが記載されている。これ
らのシステムでは、後工程の活性汚泥処理工程では除去
が困難な数ppm程度のリンを除去するための前処理工程
として電気分解処理が採用されているが、処理の主体は
活性汚泥法によるものであるため、活性汚泥処理槽での
処理の負荷が大きくなり、装置の小型化が難しいという
問題がある。上記従来の方法は、自動車の洗車廃水のよ
うな界面活性剤や油性のワックスのエマルジョンを多く
含んだ廃水は、活性汚泥処理での負荷が大きくなるた
め、これを活性汚泥処理するためには大型の活性汚泥処
理槽が必要であり、コスト的に実施が困難であることが
多い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、自動車の洗車廃水のような界面活性剤や油性のワッ
クスのエマルジョンを多く含んだ廃水を低コストで処理
する方法を提供することである。本発明の他の目的は、
小型で設置面積が小さく、装置がシンプルで導入経費が
安価であり、小規模の廃水処理を行いやすい廃水処理装
置を提供することである。本発明の更に他の目的は、処
理水を回収し再利用することができ、ランニングコスト
の節減が可能であり、環境問題を低コストで解決し得る
廃水処理方法及び装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明者らは鋭意検討した結果、次のような結論に達し
た。ガソリンスタンド等の廃水の大部分は洗車機を使用
した際に排出される廃水であり、それら廃水の汚染成分
の大部分は、アニオン界面活性剤やワックス、シリコー
ン等のエマルジョン状の油分であり、さらに少量のグリ
コールやアルコール等の水溶性溶剤が含まれている。ア
ニオン界面活性剤やワックス、シリコーン等は、アルミ
ニウムイオンや鉄イオン等の多価の陽イオンと反応して
凝集しやすい事から、電気分解によりそれらの多価イオ
ンを廃水中にその場で生成させ溶出させることにより、
大部分の上記油分を凝集により除去することが出来る。
また、この電気分解処理では除去されにくいグリコール
やアルコール等の水溶性溶剤は、活性汚泥処理により除
去するが、これら溶剤の含有量は比較的少ないので、活
性汚泥処理槽もそれほど大型のものを使用する必要はな
い。要するに、凝集処理可能な汚染成分の大部分を電気
分解処理により除去し、その後で、電気分解凝集処理で
除去されなかった、より小量の溶剤成分を活性汚泥処理
により高効率で除去することにより、小型の装置を用
い、設置面積も少なくてすみ、安価に、かつ容易に本発
明の目的を達成することができることを見出した。本発
明は上記に知見に基づいて完成されたものである。

【０００６】本発明は、アルミニウムイオン又は鉄イオ
ンで凝集分離可能な大量の汚染成分と、アルミニウムイ
オン又は鉄イオンで凝集しない小量の溶剤成分を含む廃
水を、アルミニウム及び／又は鉄片を含有する電気分解
処理槽中で電気分解してアルミニウムイオン又は鉄イオ
ンで凝集分離可能な大量の汚染成分を凝集させる第１工
程、凝集物を分離する第２工程、及び凝集物を分離した
処理廃水を、活性汚泥処理槽中で活性汚泥処理する第３
工程を含むことを特徴とする廃水の処理方法を提供する
ものである。本発明はまた、アルミニウムイオン又は鉄
イオンで凝集分離可能な大量の汚染成分と、アルミニウ
ムイオン又は鉄イオンで凝集しない小量の溶剤成分を含
む廃水の処理装置であって、アルミニウム及び／又は鉄
片を含有する電気分解処理槽と、電気分解処理槽中でア
ルミニウムイオン及び／又は鉄イオンと接触して凝集し
た凝集物を分離するための固液分離装置と、凝集物を分
離した処理廃水を処理するための活性汚泥処理槽を含む
廃水の処理装置を提供するものである。

【発明の実施の形態】以下本発明をさらに詳細に説明す
る。本発明において処理される廃水は、汚染成分の大部
分、例えば、５０質量％以上、好ましくは７０質量％以
上が、アルミニウムイオン又は鉄イオンで凝集分離可能
な汚染成分であり、典型的には、界面活性剤及び／又は
ワックス成分を含有し、汚染成分の小部分、例えば、５
０質量％未満、好ましくは３０質量％未満が溶剤成分で
あり、この溶剤成分は水溶性である。本発明により処理
するのに適した廃水としては、自動車の洗車廃水、特に
ガソリンスタンドやコイン洗車場からの洗車廃水、食堂
や家庭から排出される厨房廃水等が挙げられる。本発明
において、好ましくは、第１工程において、アルミニウ
ムイオン又は鉄イオンで凝集分離可能な汚染成分の少な
くとも７０質量％を凝集させることが第３工程の活性汚
泥処理に対する負荷を軽減する観点から好ましい。ま
た、装置の大型化を避ける観点から、第１工程の廃水滞
留時間と第３工程の廃水滞留時間の比は、好ましくは
１：２０以下、さらに好ましくは１：１５以下、さらに
好ましくは１：１０以下、最も好ましくは１：５以下と
することが望ましい。従って、本発明の装置において
は、電気分解処理槽の廃水容量と活性汚泥処理槽の廃水
容量の比は、好ましくは１：２０以下、さらに好ましく
は１：１５以下、さらに好ましくは１：１０以下、最も
好ましくは１：５以下とすることが望ましい。

【０００７】電気分解処理槽としては、特開平６−８６
９８４号公報や特開平９−１０８５０２号公報に開示さ
れているような装置が好ましい。これらの装置は、廃水
を通過させるための流路あるいは廃水を保有するための
空間を有し、この流路内部あるいは空間の内部に絶縁体
で形成した箱型の籠状体を配置し、この籠状体の一方の
端に水流に沿ってあるいは籠状体の側面に沿って陰極板
を配置し、前期籠状体の反対側に陰極板と平行に陽極板
を配置し、前記陽極板と陰極板の間の空間にアルミニウ
ムあるいは鉄の金属廃材を充填し、陰極板と陽極板に通
電することにより廃材の金属イオンを溶出する構造を有
することを特徴とするものである。

【０００８】以下、本発明の方法を実施するための装置
の例を図１及び図２を参照してさらに具体的に説明す
る。第１工程では、洗車廃水等の廃水は必要に応じてｐ
Hを６〜９に調整した後、電気分解処理槽１０に連続的
あるいは回分的に供給される。図２に示すように、電気
分解処理槽１０には、アルミニウムや鉄のような金属廃
材１１が充填されており、処理槽中に設置された電極板
１２、１３に電流を通じると、電気分解により金属廃材
１１からアルミニウムや鉄などの陽イオンが溶出する。
溶出した陽イオンは、廃水中の凝集可能な成分であるア
ニオン界面活性剤やワックス、シリコーン等と反応して
これらの成分が凝集する。

【０００９】第１工程で処理された廃液は、次に第２工
程の固液分離装置２０に送られる。固液分離装置２０で
は、凝集物が濾過、又は遠心等の固液分離手段により分
離される。図１には、固液分離手段として、濾過膜を備
えた固液分離装置（濾過装置）２０が示されている。

【００１０】第２工程で固液分離され、凝集物が除去さ
れた処理廃水は、次に第３工程の活性汚泥処理装置３０
に送られる。活性汚泥処理装置３０中で、第１及び第２
処理工程で処理された廃水が活性汚泥により活性汚泥処
理される。活性汚泥処理された廃水は、さらに固液分離
装置４０に送られ、活性汚泥などの固形物を分離し、最
終的に処理された水は、必要な場合にはさらに処理（例
えば、殺菌処理等）を施して、洗浄水として再使用する
か、そのまま下水に放流される。

【００１１】電極分解処理槽１０の好ましい例を以下に
説明するが本発明はこれに限定されるものではない。処
理槽１０は、廃水を保有するための空間を有し、この流
路内部あるいは空間の内部に絶縁体で形成した箱型の籠
状体１４を配置し、この籠状体１４の一方の端に陰極板
１２を水流に沿ってあるいは籠状体の側面に沿って配置
し、籠状体１４の中央部あるいは陰極板１２の反対側に
陰極板１２と平行に陽極板１３を配置し、陽極板１３と
陰極板１２の間にアルミニウムあるいは鉄の金属廃材１
１を充填し、陰極板１２と陽極板１３間に通電すること
により金属廃材１１からアルミニウム又は鉄イオン等の
金属イオンを溶出する構造を有する。

【００１２】前記金属廃材１１としては、アルミニウム
製空き缶、鉄製空き缶、アルミサッシなどの廃材を利用
することができる。金属廃材としては、入手しやすいこ
と、凝集効果が良好なことからアルミニウム缶の廃材が
好ましい。金属廃材１１は籠状体１４中に投入されるだ
けで陽極の補充をすることが出来るため、電極のメンテ
ナンスが極めて容易であり、従来のような電極交換のた
めの特別な作業や専用の高価な電極を調達ないし頻繁に
交換する必要が無く、従って、コスト的に極めて有利で
ある。また、雑多な形状を持つ金属廃材１１は、非常に
大きな反応表面を有するものであるため、体積当たりの
処理能力が大きく、装置の小型化が可能になる。

【００１３】電気分解処理槽１０では、洗車機用洗液の
洗浄剤の主成分であるアニオン界面活性剤やワックス剤
の主成分であるワックスエマルジョンを含んだ汚染成分
濃度１００〜５０００ｐｐｍ程度の廃水を、廃材（及び
一部は電極）から溶出した陽イオンと反応させて凝集さ
せる。凝集物を、さらに固液分離装置２０で分離する。
本発明において、第３工程の活性汚泥処理の負荷をでき
る限り少なくするために、アルミニウムイオン又は鉄イ
オンで凝集分離可能な汚染成分の少なくとも７０質量
％、好ましくは８０質量％以上をこの第１及び第２処理
工程において除去しておくことが望ましい。除去率が７
０質量％未満では、第３工程の活性汚泥処理槽３０での
負荷が大きくなり、その結果、処理槽３０が大きくな
り、従って、設置スペースが大きくなり、また、コスト
高となり、好ましくない。

【００１４】本発明に使用する固液分離装置は、凝集フ
ロックを効果的に分離できるものであればいかなるもの
でもよい。例えば、濾過膜により濾過分離してもよい
し、遠心装置を用いて遠心分離してもよい。活性汚泥処
理槽３０は、電気分解処理及びその後の固液分離処理に
より除去されなかった少量の界面活性剤等の油分と、洗
車機用ワックス剤や洗浄剤中に低温安定剤として使用さ
れているグリコール類などを分解処理するためのもので
ある。使用する活性汚泥は、それらの成分を分解しやす
い汚泥が好ましいが、公共の下水道処理場で使用されて
いる、好気性汚泥で十分である。活性汚泥処理された廃
水は、固液分離処理され、回収された水は洗浄水として
再利用可能である。本発明の処理方法は、回分的でも連
続的でも構わないが、コントロールが容易であることか
ら連続的に処理することが好ましい。

【００１５】実施例に使用した装置及び処理条件の概要 廃水の電気分解処理装置として電気分解処理槽１０（寸
法：横200mm巾150mm高さ160mm）を用意した。この電気
分解処理槽１０に、アルミニウム製の陰極板１２と陽極
板１３（それぞれ寸法：横170mm、幅2mm、長さ130mm）
を配置し、それら電極の内側にプラスチック製の籠状体
１４を配置しその籠状体１４の内部に500mlのアルミニ
ウム缶をつぶしたものを十数個配置した。電極は10分毎
に電流整流器により陰極と陽極が切り替わるように設定
した。また電流整流器により随時電圧-電気量をコント
ロールした。電気出力は25V-0.5A〜2Aで行った。固液分
離装置２０として、テフロン（登録商標）製の不織布
（デュポン製：寸法400mm×500mm）を籠（寸法：３００
mm×４００mm×１５０mm）の上面に張ったものを用い、
底面に皿上の液受けを備えた濾過装置を用いた。次に活
性汚泥処理槽３０として、攪拌機と曝気装置が備えつけ
られている、容量約40L（直径350mm、高さ400mm）のス
テンレス製容器を用いた。またこの活性汚泥処理槽３０
の活性汚泥として、潮来浄水センターの下水道処理に使
用している好気性活性汚泥30Lを、そのまま予め活性汚
泥処理槽３０に入れておいた。

【００１６】次にガソリンスタンドの洗車廃水を100ml
／hrの速度になるように連続的に電気分解処理槽１０に
供給し、電気分解処理槽１０上部の溢流管から処理液を
溢流させ、濾過装置２０の濾過膜上に流れ出させた。廃
水の滞留時間は40分になるように設定した。濾過液は濾
過装置２０の受け皿から活性汚泥処理槽３０に流れ落ち
るようにした。活性汚泥処理槽３０での液の滞留時間が
約300分となるように100ml/minの速度で処理液を連続的
に1Lの固液分離槽４０の底部に供給した。30分毎に、沈
殿した活性汚泥を活性汚泥処理槽３０に戻した。固液分
離槽４０上部から処理液を溢流させ最終処理液とした。
原液廃水、電気分解処理廃水、最終処理廃水のCODをそ
れぞれ測定した。

【００１７】実施例1 水：８０質量％、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸Ｎ
ａ：１２質量％、高級アルコールエトキシレート（アデ
カトールＴＮ−４０：アデカ製）：４質量％、３−メチ
ル−３−メトキシ−１−ブタノール：４質量％を含む洗
車機用洗浄剤を調製し、これを水道水で２００倍に希釈
して廃水とした。このときのｐHは７．５であり改めて
ｐHは調整しなかった。このときの廃水の原液のＣＯＤ
は７００ｍｇ／Ｌであった。上記調製した廃水を100ｍ
ｌ／minの速度で、上記橇装置の電気分解処理槽１０に
連続的に流し続け、20時間後に液を採取しＣＯＤを測定
した。

【００１８】実施例２ 洗車機用ワックス剤としてカルナバロウやパラフィンワ
ックスを含有する市販のファルコンワックス（パワーア
ップジャパン製）を水道水で２００倍に希釈して廃水と
した以外は実施例１と同様の操作を行った。この廃水原
液のCODは1200mg/Lであった。

【００１９】実施例３ 洗車機用ワックス剤としてアミノ変性シリコーン：１０
質量％、ノニオン界面活性剤（ファインサーフＴＤ−５
０：青木油脂製）：２質量％、水：８８質量％を含むエ
マルジョンをホモジナイザーで調製し、水道水で２００
倍に希釈して廃水とした以外は実施例１と同様の操作を
行った。この廃水原液のCODは80mg/Lであった。

【００２０】比較例１ 電気分解処理槽１０で液を処理しない以外は実施例１と
同様の操作を行った。比較例２ 電気分解処理槽１０で液を処理しない以外は実施例２と
同様の操作を行った。実施例、比較例のCOD測定結果を
表１に示す。

【００２１】

【表１】 表１から、本発明の方法により処理した廃水ではＣＯＤ
値が激減するのに対して、電気分解処理を行わなかった
比較例１及び２では、ＣＯＤの低下は極めて少なく、実
施例の結果と同程度の水質とするためには、極めて大型
の活性汚泥処理槽を必要とすることがわかる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、自動車の洗車廃水のよ
うな界面活性剤や油性のワックスのエマルジョンを多く
含んだ廃水を低コストで処理することができる。本発明
の処理装置は、小型で設置面積が小さく、シンプルで導
入経費が安価であり、小規模の廃水処理を行うのに適し
ている。本発明によれば、処理水を回収し再利用するこ
とができ、ランニングコストの節減が可能であり、環境
問題を低コストで解決し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の廃水処理装置の概略を示す図面であ
る。

【図２】本発明の一実施例で使用する電気分解処理槽の
一部きり欠き斜視図である。

【符号の説明】

１０：電気分解処理槽、１１：金属廃材、１２：陰極
板、１３：陽極板、１４：籠状体、２０：固液分離装
置、３０：活性汚泥処理槽、４０固液分離装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 弘光 茨城県潮来市島須3075−11 東洋理研株式 会社内 (72)発明者 松戸 義一 千葉県船橋市小室町904−Ａ５−808 Ｆターム(参考） 4D028 AB00 BA00 4D061 DA08 DB15 EA06 EB04 EB14 EB24 EB27 EB28 FA14 FA15

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウムイオン又は鉄イオンで凝集
   分離可能な大量の汚染成分と、アルミニウムイオン又は
   鉄イオンで凝集しない小量の溶剤成分を含む廃水を、ア
   ルミニウム及び／又は鉄片を含有する電気分解処理槽中
   で電気分解してアルミニウムイオン又は鉄イオンで凝集
   分離可能な大量の汚染成分を凝集させる第１工程、凝集
   物を分離する第２工程、及び凝集物を分離した処理廃水
   を、活性汚泥処理槽中で活性汚泥処理する第３工程を含
   むことを特徴とする廃水の処理方法。
2. 【請求項２】 アルミニウムイオン又は鉄イオンで凝集
   分離可能な大量の汚染成分が、界面活性剤及び／又はワ
   ックス成分を含有し、溶剤成分が水溶性である請求項１
   記載の方法。
3. 【請求項３】 廃水が、自動車の洗車廃水である請求項
   １又は２記載の方法。
4. 【請求項４】 第１工程において、アルミニウムイオン
   又は鉄イオンで凝集分離可能な汚染成分の少なくとも７
   ０質量％を凝集させる請求項１又は２又は３記載の方
   法。
5. 【請求項５】 第１工程の廃水滞留時間と第３工程の廃
   水滞留時間の比が１：２０以下である請求項１〜４のい
   ずれか１項記載の方法。
6. 【請求項６】 アルミニウムイオン又は鉄イオンで凝集
   分離可能な大量の汚染成分と、アルミニウムイオン又は
   鉄イオンで凝集しない小量の溶剤成分を含む廃水の処理
   装置であって、アルミニウム及び／又は鉄片を含有する
   電気分解処理槽と、電気分解処理槽中でアルミニウムイ
   オン及び／又は鉄イオンと接触して凝集した凝集物を分
   離するための固液分離装置と、凝集物を分離した処理廃
   水を処理するための活性汚泥処理槽を含む廃水の処理装
   置。
7. 【請求項７】 アルミニウムイオン又は鉄イオンで凝集
   分離可能な大量の汚染成分が、界面活性剤及び／又はワ
   ックス成分を含有し、溶剤成分が水溶性である請求項６
   記載の装置。
8. 【請求項８】 廃水が、自動車の洗車廃水である請求項
   ６又は７記載の装置。
9. 【請求項９】 電気分解処理槽の廃水容量と活性汚泥処
   理槽の廃水容量の比が１：２０以下である請求項６〜８
   のいずれか１項記載の装置。