JP2008200577A - 廃液処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】有機廃液の濃度にかかわらず、当該有機廃液を廃液処理して得られた処理水を、規制をクリアして河川等に排水することが可能な廃液処理システムを提供する。
【解決手段】この廃液処理システムは、有機廃液を固形分とそれ以外の液分とに分ける固液分離装置２２と、この固液分離装置２２で分けられた液分に対して、微生物による生物処理を施す前曝気槽４と、この前曝気槽４で生物処理が施された液分の中の固形分を沈殿させることで、上澄み液を分離する沈殿槽５と、沈殿槽５で分離した上澄み液に対して、微生物による生物処理を施す曝気槽６および膜分離槽７を備えている。そして、膜分離槽７に、マイクロメーター（μｍ）オーダの微細な孔を有するＭＦ膜を設け、曝気槽６および膜分離槽７で生物処理が施された上澄み液を、ＭＦ膜を通過させて取り出し、処理水として排水することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機廃液に対して微生物を用いた廃液処理を行い、その処理水を河川等に排水する廃液処理システムに関する。

従来から微生物を用いた水処理システムが知られている（特許文献１参照）。

ところで、従来、焼酎の製造過程で発生する焼酎廃液等の高濃度有機廃液の処分方法として、該有機廃液をそのまま海洋投棄する方法があった。しかし、近年の環境保護の観点から、有機廃液の海洋投棄が規制されるようになった。
特開２００１−３２７８４４号公報

上記高濃度有機廃液に対する廃液処理を安定して行い、その処理水を、規制をクリアして河川等に排水したいという要望があった。

この発明は、上記のような要望に応えるためになされたものであり、有機廃液の濃度にかかわらず、当該有機廃液を廃液処理して得られた処理水を、規制をクリアして河川等に排水することが可能な廃液処理システムを提供することを目的とする。

請求項１の発明は、有機廃液を固形分とそれ以外の液分とに分ける前処理装置と、この前処理装置で分けられた液分に対して、微生物による生物処理を施す第１の曝気槽と、この第１の曝気槽で生物処理が施された液分の中の固形分を沈殿させることで、上澄み液を分離する沈殿槽とを備えた廃液処理システムであって、前記沈殿槽で分離した上澄み液に対して、微生物による生物処理を施す第２の曝気槽をさらに備え、前記第２の曝気槽に、マイクロメーター（μｍ）オーダの微細な孔を有する膜部材を設け、前記第２の曝気槽で生物処理が施された上澄み液を、前記膜部材を通過させて取り出し、処理水として排水することを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の廃液処理システムにおいて、前記前処理装置と前記第１の曝気槽との間に、前記第１の曝気槽への液分の供給量を調整可能な流量調整槽を設け、前記第２の曝気槽から前記流量調整槽に上澄み液の一部を返送することを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載の廃液処理システムにおいて、前記第１の曝気槽に、マイクロメーター（μｍ）オーダの微細な気泡を発生する気泡発生装置を設けたことを特徴とするものである。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の廃液処理システムにおいて、前記有機廃液は、焼酎の製造過程で発生する焼酎廃液であることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、膜部材の孔が微生物よりも小さいマイクロメーター（μｍ）オーダであることから、生物処理を施した上澄み液とともに微生物が槽外に流出するのを膜部材により防ぐことができる。これにより、第２の曝気槽内の微生物濃度を高濃度状態に維持することができるので、通常の有機廃液のみならず高濃度の有機廃液に対しても安定して廃液処理を行うことができる。その結果、有機廃液の濃度にかかわらず、当該有機廃液を廃液処理して得られた処理水を、規制をクリアして河川等に排水することができる。

請求項２の発明によれば、流量調整槽において前処理装置からの液分に上澄み液を混ぜることができるので、第１の曝気槽に供給される液分の粘度を低下させることができる。これにより、第１の曝気槽における生物処理の効率を向上させることができる。

請求項３の発明によれば、第１の曝気槽の液分に十分な量の空気を容易に供給することができるので、液分の腐敗を防ぐことができる。これは、超微細気泡が液体に溶解しやすいという性質を利用したものである。

請求項４の発明によれば、高濃度有機廃液である焼酎廃液に対する廃液処理を安定して行うことができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態による廃液処理システムの全体構成を示した断面図であり、図２は、図１に示した廃液処理システムの処理手順を概略的に示したフローチャートである。まず、図１を参照して、本発明の一実施形態による廃液処理システムの構成について説明する。

本実施形態の廃液処理システムは、原水としての高濃度有機廃液（以下、単に有機廃液と呼ぶ）に対して所定の廃液処理を施すことによって、当該有機廃液を、規制をクリアして河川等に排水可能な処理水として取り出すことが可能なように構成されている。

この廃液処理システムは、複数の処理槽からなる処理容器１と、この処理容器１に備え付けられた当該廃液処理に必要な複数の関連装置と、処理容器１の処理槽同士や処理槽および関連装置間に設けられた複数の流路とにより構成されている。

前記複数の処理槽は、詳細には、原水槽２、流量調整槽３、前曝気槽４、沈殿槽５、曝気槽６、膜分離槽７、汚泥培養槽８および汚泥貯留槽９であり、処理容器１は、それらの処理槽２〜９を上記順序で一列に並設することにより構成されている。なお、前曝気槽４は、本発明の「第１の曝気槽」に相当している。また、曝気槽６および膜分離槽７により、本発明の「第２の曝気槽」が構成されている。

また、本実施形態の関連装置は、送風機能を有するブロワ２１と、固液分離装置２２と、マイクロバブル発生装置２３と、水温調節機２４と、消泡剤供給機２５と、膜濾過機２６と、活性剤供給機２７と、脱水機２８とを含んでいる。なお、固液分離装置２２は、本発明の「前処理装置」に相当し、マイクロバブル発生装置２３は、本発明の「気泡発生装置」に相当する。

また、前記処理槽の沈殿槽５を除く全ての槽内には、それぞれ、散気装置２９が設置されている。これらの散気装置２９は、ブロワ２１から伸びる給気管３０に連結されており、空気を吹き出して槽内の液体中を上昇させることで当該液体に上下方向の循環流を発生させるための機能を有している。

原水槽２は、外部から供給された有機廃液（原水）を一時的に貯留するためのものである。この原水槽２内の有機廃液の温度は、約８０℃となっている。また、原水槽２での有機廃液は、例えば御汁粉程度の粘性を有しており、原水ポンプ５１を有する第１流路４１を通って固液分離装置２２に移動するようになっている。

固液分離装置２２は、図略のモータにより駆動されるものであり、当該固液分離装置２２に上方から注ぎ込まれた有機廃液を、比較的大型の固形分とそれ以外の液分とに篩い分けるように構成されている。この固液分離装置２２により篩い分けられた大型の固形分は、例えば堆肥化施設に搬送され、堆肥化されて再利用される。また、固液分離装置２２により分離した液分は、第２流路４２を通って流量調整槽３に移動するようになっている。

流量調整槽３は、前曝気槽４への液分の供給量を調整するためのものであり、これによって本システムにおける廃液処理速度をコントロールしている。また、流量調整槽３は、固液分離装置２２からの比較的粘性の高い液分に、後述の膜分離槽７の上澄み液を混ぜることによって、液分の粘度を低下させる機能を有している。この流量調整槽３内の液分は、汚水供給ポンプ５２を有する第３流路４３を通って前曝気槽４に移動するようになっている。なお、流量調整槽３内の液分の温度は、約４０℃となっている。

前曝気槽４は、流量調整槽３から移動した液分に対して、好気性の微生物による生物処理を施与可能なように構成されている。この前曝気槽４には、バブル発生部２３ａを有するマイクロバブル発生装置２３が設けられている。そして、マイクロメーター（μｍ）オーダの超微細気泡（マイクロバブルという）で曝気することにより、液分への酸素の溶解効率を上昇させ、槽内に高濃度の微生物を保持することが可能となっている。前曝気槽４内の液分は、処理容器１の前曝気槽４と沈殿槽５とを隔離する隔離壁１１に設けられた図略の連通穴を通って、沈殿槽５に移動するようになっている。

沈殿槽５は、前曝気槽４から移動した液分中の上記固液分離装置２２で除去されずに残った汚泥等の固形分を沈降させて、液分から上澄み液を分離するために設けられている。また、沈殿槽５の中心部には、センターウェル５ａが設置されている。このセンターウェル５ａは、連通穴を通って前曝気槽４から移動した液分が、当該センターウェル５ａの側面に当たることによって、液分中の固形分の沈降を円滑かつ迅速に行わせるための機能を有している。

また、沈殿槽５の曝気槽６側の上部には、越流堰５ｂが設けられている。沈殿槽５内の上澄み液は、該越流堰５ｂを乗り越えた後、処理容器１の沈殿槽５と曝気槽６とを隔離する隔離壁１２に設けられた横穴１２ａを通って、曝気槽６に移動するようになっている。また、沈殿槽５の底部に沈殿した汚泥は、汚泥引抜きポンプ５３を有する第４流路４４を通って後述の脱水機２８に移動するようになっている。

この沈殿槽５で分離された上澄み液は、本願発明者らが行った実験によれば、原水に対して、ＳＳ（浮遊物質）が約８１．５％除去され、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）が約８４．０％除去され、ＴＯＣ（全有機炭素）が約８５．４％除去され、Ｔ−Ｎ（全窒素）が約６２．７％除去され、Ｔ−Ｐ（全リン）が約６０％除去された状態であった。

曝気槽６は、沈殿槽５から移動した上澄み液に対して、微生物による生物処理を施すように構成されている。この曝気槽６には、水温調節機２４と消泡剤供給機２５とが設けられている。水温調節機２４は、曝気槽６内の液体温度を約３０℃に保つために設けられている。また、消泡剤供給機２５は、生物処理の過程で上澄み液の表面に発生する泡を消すための消泡剤を、曝気槽６内の上澄み液に供給するためのものである。曝気槽６内の上澄み液は、処理容器１の曝気槽６と膜分離槽７とを隔離する隔離壁１３に設けられた横穴１３ａを通って、膜分離槽７に移動するようになっている。

膜分離槽７は、曝気槽６から移動した上澄み液に対して、微生物による生物処理を施しつつ、処理済の上澄み液を処理水として取り出すように構成されている。ここで、本実施形態では、膜分離槽７に、膜濾過機２６が設けられている。この膜濾過機２６は、マイクロメーター（μｍ）オーダの微細な孔を有するＭＦ膜（膜部材）を有しており、排水ポンプ５４を有する第５流路４５に接続されている。本実施形態のＭＦ膜は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製で、孔径が約０．４５μｍ、膜面積が約１６０ｍ^２のものを用いている。そして、処理済の上澄み液は、膜濾過機２６のＭＦ膜を通過することで処理水となった後、第５流路４５を通って外部（河川や海、下水等）に排水されるようになっている。なお、上記処理水にオゾン発生装置による脱色処理を施した後に排水するようにしてもよい。また、膜濾過機２６の直下方には、散気装置２９が配設されており、これによってＭＦ膜が目詰まりするのを防いでいる。

また、膜分離槽７内の上澄み液は、その約３０％が返送ポンプ５５を有する第６流路４６を通って前記流量調整槽３に移動するようになっている。

また、膜分離槽７内の上澄み液は、処理容器１の膜分離槽７と汚泥培養槽８とを隔離する隔離壁１４に設けられた横穴１４ａを通って、汚泥培養槽８に移動するようになっている。

汚泥培養槽８は、汚泥として液中に存在する微生物を再度活性化させて培養するためのものである。この汚泥培養槽８には、槽内液中に活性剤（微生物調整剤）を供給するための活性剤供給機２７が設けられている。このように、微生物調整剤を投入することで、微生物の活性状態を高いレベルで保持することができるので、生物処理を高効率で行うことが可能となる。

そして、汚泥培養槽８内の上澄み液は、汚泥移送ポンプ５６を有する第７流路４７を通って曝気槽６に移動するようになっている。この第７流路４７には、汚泥培養の過程で上澄み液の表面に発生する泡を消すための消泡ノズル４７ａが設けられている。

また、膜分離槽７内の上澄み液は、第８流路４８を通って汚泥貯留槽９に移送されるようになっている。

汚泥貯留槽９は、膜分離槽７から移送された上澄み液を一時的に貯留し、上澄み液中の汚泥を沈殿させるために設けられている。この汚泥貯留槽９内の汚泥は、汚泥引抜きポンプ５７を有する第９流路４９を通って脱水機２８に移動されるようになっている。

脱水機２８は、当該脱水機２８に供給された汚泥を含む液体を、固形分と液分とに分離するために設けられている。そして、脱水機２８で分離された固形分は、堆肥化施設に搬送され、堆肥化されて再利用される。また、脱水機２８で分離された液分は、第１０流路５０を通って曝気槽６に移動されるようになっている。

次に、図２を参照して、上記廃液処理システムにおける廃液処理の手順について説明する。

原水槽２に供給された有機廃液は、第１流路４１を通って固液分離装置２２に移動し、大型の固形分とそれ以外の液分とに篩い分けられる。固液分離装置２２により篩い分けられた大型の固形分は、例えば堆肥化施設に搬送され、堆肥化されて再利用される一方、液分は、第２流路４２を通って流量調整槽３に移動する。そして、流量調整槽３内の液分は、膜分離槽７から返送された上澄み液と混ざり合うことでその粘度が低下し、その後、第３流路４３を通って前曝気槽４に移動する。

前曝気槽４に移動した液分は、マイクロバブル発生装置２３で発生した超微細気泡を十分に含んだ状態で微生物による生物処理に供された後、隔離壁１１の連通穴を通って沈殿槽５に移動する。そして、沈殿槽５において、液分中の固形分（汚泥）が沈降することで、上澄み液が分離される。この上澄み液が、沈殿槽５上部に設けた越流堰５ｂを乗り越え、隔離壁１２の横穴１２ａを通って曝気槽６に移動する。また、沈殿槽５内の汚泥は、第４流路４４を通って脱水機２８に移動する。

曝気槽６では、上澄み液に対して微生物による生物処理が施される。また、曝気槽６の上澄み液は、隔離壁１３の横穴１３ａを通って膜分離槽７に流れ込み、該膜分離槽７においても微生物による生物処理が施される。そして、処理済の上澄み液の一部が膜濾過機２６のＭＦ膜を通過して処理水となる。この処理水は、第５流路４５を通って外部の河川等に排水される。

また、膜分離槽７の上澄み液の一部（約３０％）が、第６流路４６を通って流量調整槽３に返送され、前曝気槽４、沈殿槽５および曝気槽６において上記処理が再度施される。また、膜分離槽７の上澄み液の一部は、隔離壁１４の横穴１４ａを通って汚泥培養槽８に移動する。そして、汚泥培養槽８において活性剤による培養処理が行われた後、第７流路４７を通って曝気槽６に移送され、再度微生物による生物処理に供される。

また、膜分離槽７の上澄み液の一部は、第８流路４８を通って汚泥貯留槽９に移動し、重力沈殿処理に供される。そして、汚泥貯留槽９内の汚泥は、第９流路４９を通って脱水機２８に移動する。そして、沈殿槽５および汚泥貯留槽９から脱水機２８に移された汚泥は、固形分と液分とに分離される。脱水機２８で回収された固形分は、例えば堆肥化施設に搬送され、堆肥化されて再利用される一方、液分は、第１０流路５０を通って曝気槽６に移動され、再度微生物による生物処理が施される。以上のようにして本システムによる一連の廃液処理が行われる。

本実施形態では、上記のように、膜濾過機２６のＭＦ膜の孔径が微生物よりも小さいマイクロメーター（μｍ）オーダであることから、生物処理を施した上澄み液とともに微生物が膜分離槽７外に流出するのをＭＦ膜により防ぐことができる。これにより、膜分離槽７内の微生物濃度を高濃度状態に維持することができるので、通常の有機廃液のみならず高濃度の有機廃液に対しても安定して廃液処理を行うことができる。その結果、有機廃液の濃度にかかわらず、当該有機廃液を廃液処理して得られた処理水を、規制をクリアして河川等に排水することができる。

また、本実施形態では、上記のように、流量調整槽３において固液分離装置２２からの液分に上澄み液を混ぜることができるので、前曝気槽４に供給される液分の粘度を低下させることができる。これにより、前曝気槽４における生物処理の効率を向上させることができる。

また、本実施形態では、上記のように、マイクロメーター（μｍ）オーダの超微細気泡を発生可能なマイクロバブル発生装置２３により、前曝気槽４の液分に十分な量の空気を容易に供給することができるので、液分の腐敗を防ぐことができる。これは、超微細気泡が液体に溶解しやすいという性質を利用したものである。

また、本実施形態の廃液処理システムでは、高濃度有機廃液の一例である焼酎廃液に対する廃液処理を安定して行うことができる。

次に、本実施形態の廃液処理システムを用いた有機廃液の廃液処理実験について説明する。

この処理実験では、原水として高濃度有機廃液の一例である麦焼酎廃液および芋焼酎廃液を用いた。麦焼酎廃液は、処理前の段階で、ＳＳ（浮遊物質）が約２７０００（ｍｇ／Ｌ）、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）が約９４０００（ｍｇ／Ｌ）、ＴＯＣ（全有機炭素）が約４８０００（ｍｇ／Ｌ）、Ｔ−Ｎ（全窒素）が約７５００（ｍｇ／Ｌ）、Ｔ−Ｐ（全リン）が約８００（ｍｇ／Ｌ）であった。また、芋焼酎廃液は、処理前の段階で、ＳＳ（浮遊物質）が約３３０００（ｍｇ／Ｌ）、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）が約４６０００（ｍｇ／Ｌ）、ＴＯＣ（全有機炭素）が約２７０００（ｍｇ／Ｌ）、Ｔ−Ｎ（全窒素）が約１９００（ｍｇ／Ｌ）、Ｔ−Ｐ（全リン）が約２３０（ｍｇ／Ｌ）であった。

これらの焼酎廃液に対して本システムによる廃液処理を施した結果、以下の表１に示す処理結果が得られた。

すなわち、麦焼酎廃液に対して、処理水量が１０（ｍ^３／ｄａｙ）で８８日間廃液処理を行った結果、流量調整槽３〜前曝気槽４では、ＨＲＴ（水理学的滞留時間）が３日で、ＢＯＤ容積負荷が３１．３（ｋｇ／（ｍ^３・ｄａｙ））であった。また、曝気槽６〜汚泥貯留槽９では、ＨＲＴ（水理学的滞留時間）が６０日で、ＢＯＤ容積負荷が０．３３（ｋｇ／（ｍ^３・ｄａｙ））であった。

また、芋焼酎廃液に対して、処理水量が１０（ｍ^３／ｄａｙ）で１５日間廃液処理を行った結果、流量調整槽３〜前曝気槽４では、ＨＲＴ（水理学的滞留時間）が３日で、ＢＯＤ容積負荷が１７．７（ｋｇ／（ｍ^３・ｄａｙ））であった。また、曝気槽６〜汚泥貯留槽９では、ＨＲＴ（水理学的滞留時間）が６０日で、ＢＯＤ容積負荷が０．２５（ｋｇ／（ｍ^３・ｄａｙ））であった。

また、芋焼酎廃液に対して、処理水量が１５（ｍ^３／ｄａｙ）で３０日間廃液処理を行った結果、流量調整槽３〜前曝気槽４では、ＨＲＴ（水理学的滞留時間）が２日で、ＢＯＤ容積負荷が２６．５（ｋｇ／（ｍ^３・ｄａｙ））であった。また、曝気槽６〜汚泥貯留槽９では、ＨＲＴ（水理学的滞留時間）が４０日で、ＢＯＤ容積負荷が０．３８（ｋｇ／（ｍ^３・ｄａｙ））であった。

以上の結果から、高濃度有機廃液である焼酎廃液に対する廃液処理が安定して行われたことがわかった。

なお、本発明は、焼酎廃液以外の豆腐、おから、あるいは家畜等の糞尿の廃液等、あらゆる有機性の廃液に対して適用可能である。

また、上記実施形態では、「前処理装置」として固液分離装置２２を用いる例について示したが、これに限らず、原水を固形分とそれ以外の液分に分けることが可能であるならば、デカンタ等の遠心分離機であってもよい。

また、上記実施形態では、汚泥培養槽８と汚泥貯留槽９とを個別の処理槽として設ける例について示したが、これに限らず、例えば汚泥培養機能を有する汚泥貯留槽９のみを設けてもよい。

また、上記実施形態では、本発明の「第２の曝気槽」として、曝気槽６および膜分離槽７の２槽を備えた廃液処理システムの構成について示したが、これに限らず、本発明の「第２の曝気槽」として、２つ以上の曝気槽と膜分離槽とを備えた廃液処理システムであってもよい。例えば本発明の「第２の曝気槽」として、２つの曝気槽および膜分離槽を備えた廃液処理システムによる有機廃液の廃液処理の実験結果を以下の表２に示す。

この実験結果から、処理開始から９５日経過後には、処理水（放流水）のＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）が基準値の１２０（ｍｇ／Ｌ）を大きく下回っており、廃液処理が十分安定して行われていることがわかった。また、この実験における処理水のＳＳは、表には示していないが、０（ｍｇ／Ｌ）であり、このことからも廃液処理が十分安定して行われていることがわかった。

本発明の一実施形態による廃液処理システムの全体構成を示した断面図である。 図１に示した廃液処理システムの処理手順を概略的に示したフローチャートである。

符号の説明

３ 流量調整槽
４ 前曝気槽（第１の曝気槽）
５ 沈殿槽
６ 曝気槽（第２の曝気槽）
７ 膜分離槽（第２の曝気槽）
２２ 固液分離装置（前処理装置）
２３ マイクロバブル発生装置（気泡発生装置）
２６ 膜濾過機

Claims (4)

1. 有機廃液を固形分とそれ以外の液分とに分ける前処理装置と、この前処理装置で分けられた液分に対して、微生物による生物処理を施す第１の曝気槽と、この第１の曝気槽で生物処理が施された液分の中の固形分を沈殿させることで、上澄み液を分離する沈殿槽とを備えた廃液処理システムであって、
   前記沈殿槽で分離した上澄み液に対して、微生物による生物処理を施す第２の曝気槽をさらに備え、
   前記第２の曝気槽に、マイクロメーター（μｍ）オーダの微細な孔を有する膜部材を設け、
   前記第２の曝気槽で生物処理が施された上澄み液を、前記膜部材を通過させて取り出し、処理水として排水することを特徴とする廃液処理システム。
2. 前記前処理装置と前記第１の曝気槽との間に、前記第１の曝気槽への液分の供給量を調整可能な流量調整槽を設け、
   前記第２の曝気槽から前記流量調整槽に上澄み液の一部を返送することを特徴とする請求項１に記載の廃液処理システム。
3. 前記第１の曝気槽に、マイクロメーター（μｍ）オーダの微細な気泡を発生する気泡発生装置を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の廃液処理システム。
4. 前記有機廃液は、焼酎の製造過程で発生する焼酎廃液であ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廃液処理システム。

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