JP2014061477A - ホルムアルデヒド含有排水の処理方法およびホルムアルデヒド含有排水の処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低濃度のホルムアルデヒド含有排水であっても効率よく処理することが可能なホルムアルデヒド含有排水の処理方法を提供する。
【解決手段】ホルムアルデヒド含有排水の処理方法であって、ホルムアルデヒド含有排水を生物ろ過装置１２により生物処理する生物ろ過工程と、生物ろ過工程により生物処理した生物ろ過処理水をろ過装置１６によりろ過するろ過工程と、を含むホルムアルデヒド含有排水の処理方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、飲料製造工場、食品製造工場等から排出されるホルムアルデヒドを含有するホルムアルデヒド含有排水の処理方法およびホルムアルデヒド含有排水の処理装置に関する。

飲料製造工場等では、缶コーヒー等の缶製品を製造する際に蒸気等による殺菌を行っている。殺菌後の製品は高温になるため、水道水や井戸水等による冷却および洗浄を行っているが、この際に生じる排水（以下、缶洗浄排水）中には、印字塗料等に由来するホルムアルデヒドが含まれることがある。

従来のアルデヒドの処理方法としては、特許文献１に代表される生物を用いた処理方法と、特許文献２に代表されるヒドロキシラジカル等による有機物酸化を利用した処理方法とが挙げられる。

近年、飲料業界等では、水原単位の低減等を目的とした水回収への取り組みが盛んである。特に、缶洗浄排水は工場全体の排水量に占める割合が多いため、水原単位を下げるためには水回収を行うことが必須となる。しかし、缶洗浄排水を回収するシステムは確立しておらず、その要因は缶洗浄排水の水質にあると考えられる。缶洗浄排水の水質は、通常、水道水水質にホルムアルデヒドが数ｍｇ／Ｌ程度含まれた低濃度のものである。この低濃度の缶洗浄排水を効率よく回収するには、ホルムアルデヒドを高効率で処理することが求められる。

特許文献１のように生物を用いてホルムアルデヒドを処理しようとする場合、活性汚泥法では、広い設置面積が必要となることが問題であった。また、活性汚泥法は生物を保持するための有機物負荷が必要であり、ホルムアルデヒド濃度が低い缶洗浄排水等の処理には、活性汚泥法は適さないと判断される。

ホルムアルデヒド濃度が低い缶洗浄排水等についてオゾンや紫外線等を用いた酸化処理を行おうとする場合、生物処理に比べて処理速度は速いが、ラジカルスカベンジャ等の影響により処理効率が低下してしまう等の問題点があった。また、オゾン処理を行う場合、排水中に共存する物質の種類によっては、トリハロメタン等の副生成物を生じる場合がある。

特開平１１−０１９６８５号公報 特開２０１０−２４７００９号公報

本発明の目的は、低濃度のホルムアルデヒド含有排水であっても効率よく処理することが可能なホルムアルデヒド含有排水の処理方法およびホルムアルデヒド含有排水の処理装置を提供することにある。

本発明は、ホルムアルデヒド含有排水の処理方法であって、ホルムアルデヒド含有排水を生物ろ過により生物処理する生物ろ過工程と、前記生物ろ過工程により生物処理した生物ろ過処理水をろ過するろ過工程と、を含むホルムアルデヒド含有排水の処理方法である。

また、前記ホルムアルデヒド含有排水の処理方法において、前記ホルムアルデヒド含有排水のホルムアルデヒド濃度が、０．０８〜１０ｍｇ／Ｌの範囲であることが好ましい。

また、前記ホルムアルデヒド含有排水の処理方法において、前記ろ過工程において用いるろ過膜を逆洗し、その逆洗により発生する逆洗排水の少なくとも一部を用いて、前記生物ろ過を逆洗する逆洗工程を含むことが好ましい。

また、前記ホルムアルデヒド含有排水の処理方法において、前記ろ過工程において用いるろ過膜のみを逆洗するろ過膜逆洗工程と、前記ろ過工程において用いるろ過膜を逆洗し、その逆洗により発生する逆洗排水の少なくとも一部を用いて、前記生物ろ過を逆洗する逆洗工程と、を含むことが好ましい。

また、前記ホルムアルデヒド含有排水の処理方法において、前記ろ過膜逆洗工程において用いる逆洗水に殺菌剤の添加を行うことが好ましい。

また、本発明は、ホルムアルデヒド含有排水の処理装置であって、ホルムアルデヒド含有排水を生物ろ過により生物処理する生物ろ過装置と、前記生物ろ過装置により生物処理した生物ろ過処理水を通水してろ過するろ過装置と、を備えるホルムアルデヒド含有排水の処理装置である。

また、前記ホルムアルデヒド含有排水の処理装置において、前記ホルムアルデヒド含有排水のホルムアルデヒド濃度が、０．０８〜１０ｍｇ／Ｌの範囲であることが好ましい。

また、前記ホルムアルデヒド含有排水の処理装置において、前記ろ過装置において用いられるろ過膜を逆洗し、その逆洗により発生する逆洗排水の少なくとも一部を用いて、前記生物ろ過装置を逆洗する逆洗手段を備えることが好ましい。

また、前記ホルムアルデヒド含有排水の処理装置において、前記ろ過装置において用いられるろ過膜のみを逆洗するろ過膜逆洗手段と、前記ろ過装置において用いられるろ過膜を逆洗し、その逆洗により発生する逆洗排水の少なくとも一部を用いて、前記生物ろ過装置を逆洗する逆洗手段と、を備えることが好ましい。

また、前記ホルムアルデヒド含有排水の処理装置において、前記ろ過装置において用いられるろ過膜のみの逆洗において用いられる逆洗水に殺菌剤の添加を行う殺菌剤添加手段を備えることが好ましい。

本発明では、ホルムアルデヒド含有排水を生物ろ過により生物処理し、生物処理した生物ろ過水をろ過することにより、低濃度のホルムアルデヒド含有排水であっても効率よく処理することが可能となる。

本発明の実施形態に係るホルムアルデヒド含有排水の処理装置の一例を示す概略構成図である。 実施例における運転日数と膜ろ過処理水のホルムアルデヒド濃度との関係を示す図である。

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。

本発明者らは、ホルムアルデヒド含有排水、特に従来効率よく処理することが困難であったホルムアルデヒドが１ｍｇ／Ｌ以下程度含まれた低濃度のホルムアルデヒド含有排水の処理について検討したところ、ホルムアルデヒド含有排水を生物ろ過により生物処理し、生物処理した生物ろ過水をろ過することにより、低濃度のホルムアルデヒド含有排水であっても効率よく処理することが可能となることを見出した。

本発明の実施形態に係るホルムアルデヒド含有排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。ホルムアルデヒド含有排水処理装置１は、原水槽１０と、生物ろ過により生物処理する生物ろ過装置１２と、生物ろ過処理水槽１４と、ろ過装置１６と、ろ過処理水槽１８とを備える。

図１のホルムアルデヒド含有排水処理装置１において、原水槽１０の出口と生物ろ過装置１２の入口とがポンプ２０を介して原水配管２６により接続され、生物ろ過装置１２の出口と生物ろ過処理水槽１４の入口とが生物ろ過処理水配管２８により接続され、生物ろ過処理水槽１４の出口とろ過装置１６の入口とがポンプ２２を介して生物ろ過処理水配管３０により接続され、ろ過装置１６の出口にろ過処理水配管３２が接続され、ろ過処理水配管３２の途中からろ過処理水配管３４が分岐して、ろ過処理水槽１８の入口に接続されている。

また、ろ過処理水槽１８の出口とろ過装置１６とがポンプ２４を介して逆洗水配管３６により接続され、ろ過装置１６と生物ろ過処理水配管２８の途中とが生物ろ過逆洗水配管３８により接続され、生物ろ過処理水配管３０の途中には逆洗排水配管４０が、原水配管２６の途中には生物ろ過逆洗排水配管４２が接続されている。

本実施形態に係るホルムアルデヒド含有排水の処理方法およびホルムアルデヒド含有排水処理装置１の動作について説明する。

原水槽１０に貯留されたホルムアルデヒド含有排水は、ポンプ２０により原水配管２６を通して生物ろ過装置１２に送液され、下向流で通液される。生物ろ過装置１２において、生物を担持させた担体を用いた生物代謝により生物処理が行われる（生物ろ過工程）。
生物ろ過装置１２において生物処理された生物ろ過処理水は、生物ろ過処理水配管２８を通して生物ろ過処理水槽１４に送液されて一旦貯留される。生物ろ過処理水槽１４に貯留された生物ろ過処理水は、ポンプ２２により生物ろ過処理水配管３０を通してろ過装置１６に送液され、ろ過装置１６においてろ過される（ろ過工程）。ろ過装置１６においてろ過されたろ過処理水は、ろ過処理水配管３２を通して排出される。

このように、本実施形態では、ホルムアルデヒド含有排水中に含まれるホルムアルデヒドを、生物ろ過における生物の代謝作用により処理し、さらに、生物ろ過処理水をろ過して除濁を行う。ホルムアルデヒド含有排水中に含まれるホルムアルデヒドを、生物ろ過における生物の代謝作用により処理することで、活性汚泥法等の他の生物処理方法と比較して高速処理が可能となり、さらに、活性汚泥に必要な曝気が不要なので、ランニングコストを抑制することができる。

本明細書において、「生物ろ過」とは、活性炭等の担体に生物を担持させ、生物代謝により処理を行うことを指す。通水方式としては、原水を下方向に通水し、担体を固定床として用いることが好ましいが、特に制限はなく、原水を上方向に通水し、担体を流動させて処理を行うことも可能である。

担体としては、生物を担持させることができるものであればよく、特に制限はないが、例えば、活性炭、スポンジ状や円筒状の担体等が挙げられ、コスト等の点から活性炭が好ましい。また、原水であるホルムアルデヒド含有排水中に次亜塩素酸ナトリウム等の殺菌剤が含まれる場合には、活性炭を用いることにより、次亜塩素酸等の殺菌剤を分解する効果によって、生物の活性を維持しやすく、生物ろ過処理が安定する。

ホルムアルデヒド含有排水のホルムアルデヒド濃度が０．０８〜１０ｍｇ／Ｌの範囲である場合に、本実施形態に係るホルムアルデヒド含有排水の処理方法が好適に適用される。ホルムアルデヒド含有排水のホルムアルデヒド濃度は、０．０８〜１０ｍｇ／Ｌの範囲であることが好ましく、０．０８〜２ｍｇ／Ｌの範囲であることがより好ましく、０．０８〜１ｍｇ／Ｌの範囲であることが最も好ましい。一般に、標準活性汚泥法の処理可能なＢＯＤとしては、１００〜５，０００ｍｇ／Ｌ程度とされている（例えば、文献：吉村二三隆著『わかりやすい水処理設計』（工業調査会）のＰ４９参照）。したがって、ホルムアルデヒド濃度が０．０８〜１０ｍｇ／Ｌの範囲であるホルムアルデヒド含有排水の生物処理として標準活性汚泥法を用いると、ＢＯＤが低いために生物の活性を維持することが困難である。本実施形態では、ホルムアルデヒド含有排水のホルムアルデヒド濃度が０．０８〜１０ｍｇ／Ｌの範囲という低濃度であっても、生物ろ過における生物の代謝作用により処理することにより、生物の活性を維持して処理を行うことが可能となる。

ろ過装置１６におけるろ過方式としては、生物ろ過処理水の除濁を行うことができるものであればよく、特に制限はないが、例えば、膜ろ過方式、砂ろ過方式等が挙げられる。膜ろ過方式におけるろ過膜としては、精密ろ過膜（ＭＦ膜）、限外ろ過膜（ＵＦ膜）等が挙げられる。これらのうち、除菌等の点から、精密ろ過膜または限外ろ過膜を用いる膜ろ過方式が好ましい。

精密ろ過膜（ＭＦ膜）または限外ろ過膜（ＵＦ膜）を用いる場合、精密ろ過膜または限外ろ過膜でろ過される際に膜の孔径により除濁、除菌等が可能となる。精密ろ過膜または限外ろ過膜の差圧上昇を抑制するために、生物ろ過処理水に次亜塩素酸ナトリウム等の殺菌剤を注入してろ過膜に通水してもよい。

ろ過装置１６におけるＳＶは、特に制限はなく、要求される処理水水質にもよるが、ＳＶ１０ｈ^−１以下が好ましい。

本実施形態に係るホルムアルデヒド含有排水の処理方法では、必要に応じて、生物ろ過装置１２およびろ過装置１６の逆洗を行ってもよい。

例えば、ろ過装置１６においてろ過されたろ過処理水の少なくとも一部は、ろ過処理水配管３２，３４を通してろ過処理水槽１８に貯留される。ろ過処理水槽１８に貯留されたろ過処理水は、逆洗水としてポンプ２４により逆洗水配管３６を通してろ過装置１６に送液されて、ろ過装置１６において用いられるろ過膜等が逆洗され、その逆洗により発生する逆洗排水の少なくとも一部は逆洗排水配管４０を通して排出され、少なくとも一部は生物ろ過逆洗水として、生物ろ過逆洗水配管３８を通して生物ろ過装置１２に送液され、生物ろ過装置１２が逆洗される（逆洗工程）。逆洗工程により発生する生物ろ過逆洗排水は、生物ろ過逆洗排水配管４２を通して排出される。ろ過装置１６と生物ろ過装置１２を一貫逆洗することで、システムの水回収率を高めることができる。

逆洗工程において用いる逆洗水には、図示しない殺菌剤添加手段により、殺菌剤を添加してもよい。殺菌剤としては、例えば、次亜塩素酸ナトリウム等が挙げられる。ろ過装置１６と生物ろ過装置１２を一貫逆洗する場合の殺菌剤の添加量は、特に制限はないが、生物ろ過装置１２における生物活性を維持する観点から１ｍｇ／Ｌ以下とすることが好ましい。

ここで、ろ過装置１６において用いられるろ過膜等のみを逆洗する工程（ろ過膜逆洗工程）と、ろ過装置１６において用いられるろ過膜等を逆洗し、その逆洗により発生する逆洗排水の少なくとも一部を用いて、生物ろ過装置１２を逆洗する工程（逆洗工程）とを切り替えて行ってもよい。

この場合、ろ過膜等のみを逆洗するろ過膜逆洗工程において用いる逆洗水に殺菌剤の添加を行うことが好ましい。これにより、生物ろ過装置１２における生物の活性を低下させずに、ろ過装置１６および生物ろ過装置１２を逆洗することができる。

本実施形態において処理対象となるホルムアルデヒド含有排水としては、例えば、飲料製造工場、食品製造工場等から排出されるホルムアルデヒド含有排水が挙げられる。特に、飲料製造工場等における缶製品等を製造する際に発生する缶洗浄排水中に含まれる低濃度のホルムアルデヒドを処理する場合に、好適に適用される。

以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

＜実施例１＞
図１に示すホルムアルデヒド含有排水処理装置１のホルムアルデヒドの処理性能を確認するため実験を行った。実験条件を表１に示す。連続通水には、ホルムアルデヒドで１ヶ月程度馴養した活性炭に担持した生物ろ材を用いた。ろ過膜は限外ろ過膜（ＵＦ膜）を用いた。逆洗は、ろ過装置において用いられる限外ろ過膜のみを逆洗する工程と、限外ろ過膜を逆洗し、その逆洗により発生する逆洗排水の少なくとも一部を用いて、生物ろ過装置を逆洗する工程とを切り替えて行い、限外ろ過膜の逆洗において用いる逆洗水に殺菌剤として次亜塩素酸ナトリウムを３ｍｇ／Ｌ添加した。

上記の実験で得られた連続通水の結果を図２に示す。１ヶ月の連続通水の結果、膜ろ過処理水中のホルムアルデヒド濃度は安定して水道水質基準を下回った。また、膜ろ過処理水の濁度は全て０．１度以下であった。

１ ホルムアルデヒド含有排水処理装置、１０ 原水槽、１２ 生物ろ過装置、１４ 生物ろ過処理水槽、１６ ろ過装置、１８ ろ過処理水槽、２０，２２，２４ ポンプ、２６ 原水配管、２８，３０ 生物ろ過処理水配管、３２，３４ ろ過処理水配管、３６ 逆洗水配管、３８ 生物ろ過逆洗水配管、４０ 逆洗排水配管、４２ 生物ろ過逆洗排水配管。

Claims (10)

1. ホルムアルデヒド含有排水の処理方法であって、
   ホルムアルデヒド含有排水を生物ろ過により生物処理する生物ろ過工程と、
   前記生物ろ過工程により生物処理した生物ろ過処理水をろ過するろ過工程と、
   を含むことを特徴とするホルムアルデヒド含有排水の処理方法。
2. 請求項１に記載のホルムアルデヒド含有排水の処理方法であって、
   前記ホルムアルデヒド含有排水のホルムアルデヒド濃度が、０．０８〜１０ｍｇ／Ｌの範囲であることを特徴とするホルムアルデヒド含有排水の処理方法。
3. 請求項１または２に記載のホルムアルデヒド含有排水の処理方法であって、
   前記ろ過工程において用いるろ過膜を逆洗し、その逆洗により発生する逆洗排水の少なくとも一部を用いて、前記生物ろ過を逆洗する逆洗工程を含むことを特徴とするホルムアルデヒド含有排水の処理方法。
4. 請求項１または２に記載のホルムアルデヒド含有排水の処理方法であって、
   前記ろ過工程において用いるろ過膜のみを逆洗するろ過膜逆洗工程と、
   前記ろ過工程において用いるろ過膜を逆洗し、その逆洗により発生する逆洗排水の少なくとも一部を用いて、前記生物ろ過を逆洗する逆洗工程と、
   を含むことを特徴とするホルムアルデヒド含有排水の処理方法。
5. 請求項４に記載のホルムアルデヒド含有排水の処理方法であって、
   前記ろ過膜逆洗工程において用いる逆洗水に殺菌剤の添加を行うことを特徴とするホルムアルデヒド含有排水の処理方法。
6. ホルムアルデヒド含有排水の処理装置であって、
   ホルムアルデヒド含有排水を生物ろ過により生物処理する生物ろ過装置と、
   前記生物ろ過装置により生物処理した生物ろ過処理水を通水してろ過するろ過装置と、
   を備えることを特徴とするホルムアルデヒド含有排水の処理装置。
7. 請求項６に記載のホルムアルデヒド含有排水の処理装置であって、
   前記ホルムアルデヒド含有排水のホルムアルデヒド濃度が、０．０８〜１０ｍｇ／Ｌの範囲であることを特徴とするホルムアルデヒド含有排水の処理装置。
8. 請求項６または７に記載のホルムアルデヒド含有排水の処理装置であって、
   前記ろ過装置において用いられるろ過膜を逆洗し、その逆洗により発生する逆洗排水の少なくとも一部を用いて、前記生物ろ過装置を逆洗する逆洗手段を備えることを特徴とするホルムアルデヒド含有排水の処理装置。
9. 請求項６または７に記載のホルムアルデヒド含有排水の処理装置であって、
   前記ろ過装置において用いられるろ過膜のみを逆洗するろ過膜逆洗手段と、
   前記ろ過装置において用いられるろ過膜を逆洗し、その逆洗により発生する逆洗排水の少なくとも一部を用いて、前記生物ろ過装置を逆洗する逆洗手段と、
   を備えることを特徴とするホルムアルデヒド含有排水の処理装置。
10. 請求項９に記載のホルムアルデヒド含有排水の処理装置であって、
    前記ろ過装置において用いられるろ過膜のみの逆洗において用いられる逆洗水に殺菌剤の添加を行う殺菌剤添加手段を備えることを特徴とするホルムアルデヒド含有排水の処理装置。

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