JP2008149227A - 廃液処理方法及び廃液処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】窒素含有廃液を処理する際に、排出される余剰汚泥の減容化効率の優れた廃液処理方法及び廃液処理装置を提供する。
【解決手段】空気曝気と曝気停止とを繰り返す間欠曝気槽４０と、間欠曝気槽４０で処理された処理液を貯留するろ液貯留槽５０と、間欠曝気槽４０で処理された処理液をろ過してろ液貯留槽５０に導入するように、間欠曝気槽４０とろ液貯留槽５０との間に配置された、光触媒を担持させたろ過膜８０と、ろ液貯留槽５０側からろ過膜８０に紫外線を照射できるようにろ液貯留槽５０内に配置された紫外線照射装置１００とを備えている廃液処理装置である。
【選択図】図１
【解決手段】空気曝気と曝気停止とを繰り返す間欠曝気槽４０と、間欠曝気槽４０で処理された処理液を貯留するろ液貯留槽５０と、間欠曝気槽４０で処理された処理液をろ過してろ液貯留槽５０に導入するように、間欠曝気槽４０とろ液貯留槽５０との間に配置された、光触媒を担持させたろ過膜８０と、ろ液貯留槽５０側からろ過膜８０に紫外線を照射できるようにろ液貯留槽５０内に配置された紫外線照射装置１００とを備えている廃液処理装置である。
【選択図】図１
Description
本発明は、窒素含有廃液を処理する際に、窒素含有廃液中に排出される余剰汚泥を減容化して窒素含有廃液を処理する廃液処理方法及び廃液処理装置に関する。
生ゴミ等の有機性廃棄物のほとんどは、焼却や埋立処分されているが、焼却に伴うダイオキシンの発生や埋立処分地の逼迫、悪臭などの問題から、環境負荷の少ない処理方法が求められている。そこで、有機性廃棄物を含んだ廃液の処理方法として、様々な廃液処理方法や装置が考えられ実施されている。
しかし、廃液処理によって有機性廃棄物のすべてが分解処理されるわけではなく、廃液処理を行っても液中に高濃度の有機物が余剰汚泥として残ってしまう。従って、そのまま下水道や河川等に放流することはできず、処理しきれずに残った有機物を可溶化処理する必要がある。
そこで、余剰汚泥として残存する有機物を可溶化処理する方法として、例えば、下記の特許文献１には、被処理水中の有機物を分解する水処理装置であって、光触媒を担持した網状シ−トと、紫外線を含有する光を照射する光照射手段とを備え、前記被処理水に浸漬された前記光触媒を担持した網状シ−トへ、前記光照射手段により光を照射することで、前記被処理水中の有機物を分解することを特徴とする光触媒を用いた水処理装置が開示されている。
また、下記の特許文献２には、廃水処理工程において、光触媒粒子が分散した状態で混入されているセラミック製ろ過膜、およびろ過膜に紫外線を照射する紫外線ランプが廃水処理槽内に設置されている構造を有する排水処理装置を用いて、吸引ろ過および光触媒による分解反応により廃水処理を実施することを特徴とした廃水処理方法及びその装置が開示されている。
また、下記の特許文献３には、嫌気性排水処理装置の後段に設置した好気性排水処理装置から発生する汚泥を含む水に紫外線を照射して汚泥を可溶化した後、前記嫌気性排水処理装置に戻す循環サイクルにかけることを特徴とする汚泥の可溶化および可溶化後の汚泥の減容化方法が開示されている。
特開２００１−３２７９６１号公報
特開２００２−３４６５７７号公報
特開２００２−３３６８９６号公報
有機物に紫外線を照射することで、これらを可溶化でき、余剰汚泥の排出量を減容できるものの、紫外線を照射する処理水の濁度が高い場合、照射する紫外線が効率よく可溶化処理対象物に照射できず、減容処理効率が不十分であった。
したがって、本発明の目的は、窒素含有廃液を処理する際に、排出される余剰汚泥の減容化効率の優れた廃液処理方法及び廃液処理装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の廃液処理方法は、窒素含有廃液を間欠曝気槽に投入して、空気曝気による好気工程と、曝気停止による嫌気工程とを交互に繰り返す間欠曝気処理を行い、間欠曝気処理後の処理液を、光触媒を担持させたろ過膜でろ過処理してろ液貯留槽に導入し、前記ろ液貯留槽側から前記ろ過膜に向けて紫外線を照射することを特徴とする。
窒素含有廃液は、間欠曝気槽での空気曝気による好気工程の際に、硝化細菌によって硝化されて亜硝酸又は硝酸となり、続く曝気停止による嫌気工程の際に、脱窒菌による脱窒がなされて含有する窒素を除去される。こうして間欠曝気処理された処理液を、ろ過膜でろ過して固形分を分離し、ろ液貯留槽に導入する。
一方、間欠曝気槽が空気曝気されるときには、該空気曝気により上記ろ過膜が洗浄される。また、間欠曝気処理中にろ液貯留槽側からろ過膜に向けて紫外線が照射される。
一方、間欠曝気槽が空気曝気されるときには、該空気曝気により上記ろ過膜が洗浄される。また、間欠曝気処理中にろ液貯留槽側からろ過膜に向けて紫外線が照射される。
このように、本発明の廃液処理方法によれば、ろ液貯留槽側から紫外線を照射することで、間欠曝気槽内の窒素含有廃液に紫外線を効率良く照射することができ、紫外線照射により汚泥自身が直接ラジカルによる酸化を受けると共に、紫外線によって光励起こされた光触媒上のヒドロキシルラジカルによる酸化も受けて、ろ過膜に付着した汚泥が分解されて可溶化し、ろ過膜を通過してろ液貯留槽へ導入される。こうして間欠曝気処理水に含まれる汚泥の可溶化効果を高め、汚泥を効率よく減容化することができる。また、ろ過膜は、曝気中は空気曝気により洗浄され、曝気停止中は紫外線照射による、付着した汚泥の分解を受けるので、目詰まりを起こしにくく、長期間に亘って安定した処理が可能となる。
また、本発明の廃液処理方法は、前記ろ過膜に、紫外線波長が１８５ｎｍ〜２５４ｎｍの紫外線を照射することが好ましい。これによれば、光触媒を担持させたろ過膜に１８５〜２５４ｎｍの紫外線を照射することで、ろ過膜に付着した汚泥をより効果的に分解して可溶化できるので、汚泥を効率よく減容化することができる。
また、本発明の廃液処理方法は、前記窒素含有廃液がメタン発酵廃液であることが好ましい。これによれば、メタン発酵廃液において、窒素除去と可溶化処理とを効果的に行うことができる。
また、本発明の廃液処理方法は、前記間欠曝気槽内の処理液を、メタン発酵槽及び／又は該メタン発酵槽に供給するスラリーを調整するスラリー調整槽へ供給することが好ましい。これによれば、間欠曝気槽内で可溶化されずに残った汚泥をメタン発酵槽又はスラリー調整槽に返送することで、再度間欠曝気処理及び光触媒作用による可溶化処理をすることができるので、汚泥の可容化率をより高め、汚泥を効率よく減容化することができる。
また、本発明の廃液処理方法は、前記ろ液貯留槽内のろ液を、メタン発酵槽及び／又は該メタン発酵槽に供給するスラリーを調整するスラリー調整槽へ供給することが好ましい。これによれば、可溶化処理後のろ液をメタン発酵槽又はスラリー調整槽に返送することで、メタン発酵処理に用いるスラリーの濃度調整用の希釈水などとして再利用することができる。
また、本発明の廃液処理方法は、前記ろ液貯留槽内のろ液を、前記間欠曝気槽へ供給することが好ましい。これによれば、可溶化処理を施すことで、汚泥が溶解してＴＯＣ（全有機性炭素濃度）は増加するので、この可溶化処理水を再度間欠曝気処理することで、より清浄な処理水が得られる。
一方、本発明の廃液処理装置は、空気曝気と曝気停止とを繰り返す間欠曝気槽と、間欠曝気槽で処理された処理液を貯留するろ液貯留槽と、前記間欠曝気槽で処理された処理液をろ過して前記ろ液貯留槽に導入するように、前記間欠曝気槽と前記ろ液貯留槽との間に配置された、光触媒を担持させたろ過膜と、前記ろ液貯留槽側から前記ろ過膜に紫外線を照射できるように前記ろ液貯留槽内に配置された紫外線照射装置とを備えていることを特徴とする。
本発明の廃液処理装置によれば、窒素含有廃液を間欠曝気槽に投入して、空気曝気による好気工程と、曝気停止による嫌気工程とを交互に繰り返す間欠曝気処理を行い、間欠曝気処理後の間欠曝気処理液を、光触媒を担持させたろ過膜でろ過処理してろ液貯留槽に導入し、前記間欠曝気槽が嫌気工程の時、前記ろ液貯留側から前記ろ過膜に向けて紫外線を照射することができる。その結果、前記廃液処理方法の発明と同様な作用効果が得られる。
また、本発明の廃液処理装置は、前記紫外線照射装置が、１８５〜２５４ｎｍの紫外線を照射するものであることが好ましい。これによれば、光触媒を担持させたろ過膜に１８５〜２５４ｎｍの紫外線を照射することで、ろ過膜に付着した汚泥をより効果的に分解して可溶化できるので、汚泥を効率よく減容化することができる。
また、本発明の廃液処理装置は、メタン発酵装置におけるメタン発酵後の廃液の処理装置に適用されることが好ましい。これによれば、メタン発酵廃液の窒素除去と可溶化処理とを効果的に行うことができる。
また、本発明の廃液処理装置は、前記間欠曝気槽内の間欠曝気処理液を、メタン発酵槽及び／又は該メタン発酵槽に供給するスラリーを調整するスラリー調整槽へ供給する配管が設けられていることが好ましい。これによれば、間欠曝気槽内で可溶化されずに残った汚泥をメタン発酵槽又はスラリー調整槽に返送することで、再度間欠曝気処理及び光触媒作用による可溶化処理をすることができるので、汚泥の可容化率をより高め、汚泥を効率よく減容化することができる。
また、本発明の廃液処理装置は、前記ろ液貯留槽内のろ液を、メタン発酵槽及び／又は該メタン発酵槽に供給するスラリーを調整するスラリー調整槽へ供給する配管が設けられていることが好ましい。これによれば、可溶化処理後のろ液をメタン発酵槽又はスラリー調整槽に返送することで、メタン発酵処理に用いるスラリー濃度調整用の希釈水などとしてろ液を再利用することができる。
また、本発明の廃液処理装置は、前記ろ液貯留槽内のろ液を、前記間欠曝気槽へ供給することが好ましい。これによれば、可溶化処理を施すことで、汚泥が溶解してＴＯＣは増加するので、この可溶化処理水を再度間欠曝気処理することで、より清浄な処理水が得られる。
本発明によれば、ろ液貯留槽側から光触媒を担持させたろ過膜に向けて紫外線を照射することで、間欠曝気槽内の窒素含有廃液に紫外線を効率良く照射することができ、紫外線照射により汚泥自身が直接ラジカルによる酸化を受けると共に、紫外線によって光励起こされた光触媒上のヒドロキシルラジカルによる酸化も受けて、ろ過膜に付着した汚泥が分解されて可溶化し、ろ過膜を通過してろ液貯留槽へ導入される。こうして間欠曝気処理水に含まれる汚泥の可溶化効果を高め、汚泥を効率よく減容化することができる。また、ろ過膜は、間欠曝気処理中の紫外線照射によって、付着した汚泥は分解されると共に、曝気中の空気曝気により洗浄されるので、目詰まりを起こしにくく、長期間に亘って安定した処理が可能となる。
以下、本発明について図面を用いて更に詳細に説明する。図１には、本発明の廃液処理装置の第１の実施形態が示されている。
この廃液処理装置は、窒素含有廃液の供給源となるメタン発酵槽２０と、間欠曝気槽４０と、ろ液貯留槽５０とで主に構成されている。なお、この実施形態では、廃液処理槽１２０がろ過膜８０で区画されて、一方が間欠曝気槽４０をなし、他方がろ液貯留槽５０をなしている。また、窒素含有廃液の供給源としてメタン発酵槽２０を用いたが、メタン発酵槽２０を用いた形態には限定されず、窒素含有廃液の供給源としては、貯留タンクのようなものであってもよい。
メタン発酵槽２０の前段には、メタン発酵槽２０に供給するスラリーを調整するためのスラリー調整槽１０が配設されている。このスラリー調整槽１０には、槽内に有機性廃棄物を供給する原水供給管１と、間欠曝気槽４０から伸びた汚泥返送管８が接続されている。この汚泥返送管８には、途中に汚泥返送ポンプ１５が配置されている。
また、スラリー調整槽１０からはスラリー供給管２が伸び、スラリー供給ポンプ１１を介してメタン発酵槽２０に接続している。
メタン発酵槽２０の下部側からは、廃液引抜き管４が伸び、廃液引抜きポンプ１２を介して廃液処理槽１２０の間欠曝気槽４０側に接続している。
廃液処理槽１２０は、ろ過膜８０で区画されて、一方が間欠曝気槽４０をなし、他方がろ液貯留槽５０をなしている。
間欠曝気槽４０内の底部には、空気噴出装置９０が配置されており、外部に設置したブロア１４を稼動させることで、間欠曝気槽４０内に酸素を含む気体（通常空気）を供給し、窒素含有廃液を曝気できるように構成されている。また、間欠曝気槽４０の内部には、攪拌機７０が設けられており、攪拌羽根によって窒素含有廃液を攪拌可能になっている。
また、間欠曝気槽４０の下部からは、汚泥引抜き配管６伸び、間欠曝気槽４０内の汚泥を定期的に系外へ排出できるように構成されている。この汚泥引抜き配管６には、途中に汚泥引抜きポンプ１３が配置されている。
廃液処理槽１２０に配置された、間欠曝気槽４０とろ液貯留槽５０とを区画するろ過膜８０は、光触媒を担持させた光触媒担持膜である。
ろ過膜８０に担持させる光触媒としては、特に限定は無く、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛 、酸化ルデニウム、酸化タングステン、酸化ジルコニウム、二酸化チタン等が挙げられる。また、該光触媒の表面にプラチナを担持させることにより触媒活性を高めることが知られており、このような活性向上のための貴金属などの添加物を担持させた光触媒もこの発明で使用可能である。
また、ろ過膜８０は、光触媒含有率が１０〜８０質量％であることが好ましく、６０〜８０質量％がより好ましい。光触媒含有率が１０質量％未満であると、光触媒による可溶化効果が少なく、８０質量％を超えると膜の空隙率が少なくなって比表面積が小さくなり、反応面積が少ない上に、紫外線が届きにくくなる。
また、ろ過膜８０の厚さは、ろ過膜の開孔径や空隙率にもよるが、不織布の場合、５〜１５ｍｍが好ましく、８〜１２ｍｍがより好ましい。ろ過膜８０の厚さが５ｍｍ未満であると、ろ過による遮蔽効果が少なくなって、ろ液貯留槽５０へ汚泥が流出しやすくなり、１５ｍｍを超えると、紫外線が間欠曝気槽側のろ過膜に届きにくくなって、可溶化効果が小さくなる。
また、ろ過膜の種類としては、中空孔膜、平膜、不織布のいずれの種類でもよく、特に作製コストの理由から、不織布が好ましい。
また、ろ過膜８０は、空気噴出装置９０のノズルから噴出される空気でろ過膜８０の表面が洗浄できるように配置されていることが好ましく、空気噴出装置９０のノズルの上方に配置されていることがより好ましい。これによれば、好気工程の際に、ろ過膜８０の表面の付着物が洗浄されるので、ろ過膜８０の目詰まりを防止できる。
ろ液貯留槽５０には、照射面（光源）をろ過膜８０に向けた紫外線照射装置１００が設置されている。また、ろ液貯留槽５０からは、ろ液引抜き管５が伸び、ろ液貯留槽５０内のろ液の一部を系外へ排出できるように構成されている。
紫外線照射装置１００としては、例えばキセノンランプ、殺菌ランプ、ハロゲンランプ、ブラックライト、太陽光、ブラックライト、水銀灯、白熱ランプ等を使用することができる。また、複数の波長の紫外線を合成し、照射することができる紫外線照射装置を用いてもよい。なかでも、波長１８５〜２５４ｎｍの紫外線を照射できる照射装置が好ましい。波長１８５〜２５４ｎｍの紫外線を汚泥に照射することで、汚泥をより効果的に分解して可溶化できる。
次に、上記廃液処理装置を用いた、本発明の廃液処理方法について説明する。
まず、例えば食品工場などから排出される食品加工残渣、屎尿、活性汚泥処理などの余剰汚泥等の有機性廃棄物を、粉砕機等により粗砕し、必要に応じて加水して、スラリー調整槽１０に導入する。そして、一定の固形分濃度に調整したスラリー調整槽１０内のスラリーを、スラリー供給ポンプ１１を稼動させてメタン発酵槽２０へ供給し、メタン発酵処理を行う。
メタン発酵処理後、メタン発酵槽２０内のメタン発酵廃液（窒素含有廃液）を、廃液引抜きポンプ１２を稼動させて、メタン発酵槽２０の底部から引抜き、廃液処理槽１２０の間欠曝気槽４０側に供給する。
間欠曝気槽４０では、まず、ブロア１４を稼動させて、空気噴出装置９０のノズルから間欠曝気槽４０内の窒素含有廃液に空気を供給し、曝気処理する（好気工程）。この状態では、硝化菌の作用によって、窒素含有廃液中のアンモニア性窒素は、亜硝酸性窒素や硝酸性窒素へと酸化（硝化反応）される。次に、ブロア１４を停止させて、曝気を停止する嫌気工程を行う。嫌気工程を行うことで、脱窒菌による脱窒がなされて窒素含有廃液中の窒素が除去される。
好気工程及び嫌気工程の時間は、それぞれ１０〜２４０分に設定することが好ましく、４０〜８０分がより好ましい。
間欠曝気槽４０の滞留時間は、窒素含有廃液を処理する場合は、１〜１０日とすることが好ましく、６〜８日とするのがより好ましい。なお、空気噴出装置９０から散気される気体は必ずしも空気に限定する必要はなく、酸素ガス等を用いてもよい。
また、間欠曝気処理中、汚泥引抜きポンプ１３を定期的に作動させて、汚泥引抜き配管６から間欠曝気槽４０内の汚泥の一部を系外へ排出し、間欠曝気槽４０内の汚泥濃度を一定に維持することが好ましい。
こうして間欠曝気処理された処理液を、ろ過膜８０でろ過して、ろ過液をろ液貯留槽５０に導入する。
そして、ろ液貯留槽５０側からろ過膜８０に向けて紫外線照射装置１００より紫外線を照射する。
ろ液貯留槽５０には、ろ過膜８０によってろ過処理されたろ液が貯留されていることから、槽内には、比較的浮遊物等の固形分が少ない。このため、ろ液貯留槽５０側からろ過膜８０に向けて紫外線を照射することで、浮遊物の付着による紫外線照射装置の光量低下を避けることができ、ろ過膜８０及び間欠曝気槽４０内の窒素含有廃液に紫外線を効率良く照射することができる。こうして、紫外線照射により汚泥自身が直接ラジカルによる酸化を受けると共に、紫外線によって光励起こされた光触媒上のヒドロキシルラジカルによる酸化も受けて、ろ過膜に付着した汚泥が分解されて可溶化されるので、間欠曝気処理水に含まれる汚泥の可溶化効果を高めることができる。
紫外線照射を行うタイミングとしては、特に限定は無く、好気工程、嫌気工程の一方の工程時でもよく、常時照射していてもよい。
そして、ろ液貯留槽５０内のろ液は、定期的にろ液引抜き管５から引抜き、系外へと排水する。
なお、処理に用いる窒素含有廃液中の有機物濃度などによっては、上記紫外線照射によっても有機物を完全に可溶化分解しきれず、間欠曝気槽４０内に残存することがある。
この場合、処理しきれずに残存した有機物汚泥は、間欠曝気槽４０側の底部から引抜き、スラリー調整槽１０へと返送し、ここで他の有機性廃棄物などと混合されてスラリー化されて、メタン発酵処理に供される。
図２には、本発明の廃液処理方法に用いる廃液処理装置の第２の実施形態が示されている。なお、上記第１の実施形態と実質的に同一部分には、同符号を付してその説明を省略することとする。
この実施形態では、間欠曝気槽４０から伸びた汚泥返送管８がメタン発酵槽２０に接続している点が、上記の第１の実施形態と異なっている。
間欠曝気槽４０の下部に溜まった有機物汚泥は、間欠曝気処理液とともに汚泥返送ポンプ１５によって定期的に引き抜かれ、メタン発酵槽２０に返送される。
すなわち、この実施形態では、間欠曝気槽４０の下部に溜まった有機物汚泥をメタン発酵槽２０に返送することで、上記の第１の実施形態と同様に再度メタン発酵処理、間欠曝気処理及び光触媒作用に可溶化処理を施すことができるので、汚泥の減容化効率をより高めることができる。
すなわち、この実施形態では、間欠曝気槽４０の下部に溜まった有機物汚泥をメタン発酵槽２０に返送することで、上記の第１の実施形態と同様に再度メタン発酵処理、間欠曝気処理及び光触媒作用に可溶化処理を施すことができるので、汚泥の減容化効率をより高めることができる。
図３には、本発明の廃液処理方法に用いる廃液処理装置の第３の実施形態が示されている。なお、上記第１の実施形態と実質的に同一部分には、同符号を付してその説明を省略することとする。
この実施形態では、ろ液貯留槽５０の下部から、途中にろ液返送ポンプ１６が配置されたろ液返送管９が伸びて、スラリー調整槽１０に接続している点が、上記第１の実施形態と異なっている。
ろ液貯留槽５０のろ液は、ろ液返送ポンプ１６によって定期的に引き抜かれ、スラリー調整槽１０に返送される。
すなわち、この実施形態では、ろ液貯留槽５０内のろ液を、スラリー調整槽１０の希釈水として再利用する。これにより、メタン発酵処理に用いるスラリーの固形分濃度を調整する際、外部から希釈水を供給する必要がないので、廃液処理にかかる運転コストを削減することができる。
すなわち、この実施形態では、ろ液貯留槽５０内のろ液を、スラリー調整槽１０の希釈水として再利用する。これにより、メタン発酵処理に用いるスラリーの固形分濃度を調整する際、外部から希釈水を供給する必要がないので、廃液処理にかかる運転コストを削減することができる。
図４には、本発明の廃液処理方法に用いる廃液処理装置の第４の実施形態が示されている。なお、上記第１の実施形態と実質的に同一部分には、同符号を付してその説明を省略することとする。
この実施形態では、ろ液貯留槽５０の下部から、途中にろ液返送ポンプ１６が配置されたろ液返送管９が伸びて、メタン発酵槽２０に接続している点が、上記第１の実施形態と異なっている。
ろ液貯留槽５０のろ液は、ろ液返送ポンプ１６によって定期的に引き抜かれ、メタン発酵槽２０に返送される。
すなわち、この実施形態では、ろ液貯留槽５０内のろ液を、メタン発酵槽２０の希釈水として再利用する。これにより、メタン発酵槽２０のスラリー中の固形分濃度を調整する際、外部から希釈水を供給する必要がないので、廃液処理にかかる運転コストを削減することができる。
すなわち、この実施形態では、ろ液貯留槽５０内のろ液を、メタン発酵槽２０の希釈水として再利用する。これにより、メタン発酵槽２０のスラリー中の固形分濃度を調整する際、外部から希釈水を供給する必要がないので、廃液処理にかかる運転コストを削減することができる。
また、図５には、本発明の廃液処理方法に用いる廃液処理装置の第５の実施形態が示されている。なお、上記第１の実施形態と実質的に同一部分には、同符号を付してその説明を省略することとする。
この実施形態では、ろ液貯留槽５０の下部から、途中にろ液返送ポンプ１６が配置されたろ液返送管９が伸びて、間欠曝気槽４０に接続している点が、上記第１の実施形態と異なっている。
ろ液貯留槽５０のろ液は、ろ液返送ポンプ１６によって定期的に引き抜かれ、間欠曝気槽４０に返送される。
すなわち、この実施形態では、ろ液貯留槽５０内のろ液を間欠曝気槽４０へ返送できるので、紫外線照射ならびに光触媒による作用によって汚泥が分解されて、ＴＯＣの増加したろ液を、再度間欠曝気処理に供することができ、より清浄な処理水が得られる。
すなわち、この実施形態では、ろ液貯留槽５０内のろ液を間欠曝気槽４０へ返送できるので、紫外線照射ならびに光触媒による作用によって汚泥が分解されて、ＴＯＣの増加したろ液を、再度間欠曝気処理に供することができ、より清浄な処理水が得られる。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
＜試験例１＞
（実施例１）
図１に示す廃液処理装置を用いて廃液処理を１０日間行った。
窒素含有廃液としてはメタン発酵処理した後の窒素含有廃液中ＴＯＣが８，０００となるように調整したものを用いた。紫外線照射装置１００の光源としては、波長１８５ｎｍのＵＶランプを用いた。ろ過膜８０としては、ポリエステル製不織布（日本バイリーン製「ＢＦ-Ｔ９Ｐ」）に、光触媒粒子を粉体加工技術で直接不織布の繊維表面に担持させたものを使用した。
間欠曝気処理条件は、窒素含有廃液の流入量１Ｌ／Ｄａｙ、滞留時間１０日（好気工程６０分、嫌気工程６０分）、水温３０℃の条件で行った。紫外線照射は、嫌気工程時に６０分行った。
紫外線照射前のろ液貯留槽５０内のろ液の全有機炭素濃度（Ｔ−ＴＯＣ’）と、紫外線照射後のろ液貯留槽５０内のろ液の全有機炭素濃度（Ｔ−ＴＯＣ’’）とを測定して、全有機炭素濃度の増加分（Ｄ−ＴＯＣ）を求め、可溶化率を算出した。なお、可容化率（％）は、（Ｄ−ＴＯＣ）／（Ｔ−ＴＯＣ’）から求めた。
（実施例１）
図１に示す廃液処理装置を用いて廃液処理を１０日間行った。
窒素含有廃液としてはメタン発酵処理した後の窒素含有廃液中ＴＯＣが８，０００となるように調整したものを用いた。紫外線照射装置１００の光源としては、波長１８５ｎｍのＵＶランプを用いた。ろ過膜８０としては、ポリエステル製不織布（日本バイリーン製「ＢＦ-Ｔ９Ｐ」）に、光触媒粒子を粉体加工技術で直接不織布の繊維表面に担持させたものを使用した。
間欠曝気処理条件は、窒素含有廃液の流入量１Ｌ／Ｄａｙ、滞留時間１０日（好気工程６０分、嫌気工程６０分）、水温３０℃の条件で行った。紫外線照射は、嫌気工程時に６０分行った。
紫外線照射前のろ液貯留槽５０内のろ液の全有機炭素濃度（Ｔ−ＴＯＣ’）と、紫外線照射後のろ液貯留槽５０内のろ液の全有機炭素濃度（Ｔ−ＴＯＣ’’）とを測定して、全有機炭素濃度の増加分（Ｄ−ＴＯＣ）を求め、可溶化率を算出した。なお、可容化率（％）は、（Ｄ−ＴＯＣ）／（Ｔ−ＴＯＣ’）から求めた。
（実施例２）
実施例１において、紫外線照射装置１００の光源としては、波長２５４ｎｍのＵＶランプを用いた以外は、実施例１と同様の条件で廃液処理を行った。
実施例１において、紫外線照射装置１００の光源としては、波長２５４ｎｍのＵＶランプを用いた以外は、実施例１と同様の条件で廃液処理を行った。
（比較例１）
実施例１において、ろ過膜８０を使用せず、紫外線照射も行わなかった以外は、実施例１と同様の条件で廃液処理を行った。
実施例１において、ろ過膜８０を使用せず、紫外線照射も行わなかった以外は、実施例１と同様の条件で廃液処理を行った。
（比較例２）
実施例１において、ろ過膜８０を使用しなかった以外は、実施例１と同様の条件で廃液処理を行った。
実施例１において、ろ過膜８０を使用しなかった以外は、実施例１と同様の条件で廃液処理を行った。
（比較例３）
実施例１において、ろ過膜８０として、ポリエステル製不織布（日本バイリーン製、「ＢＦ-Ｔ３Ｐ」）を使用し、紫外線照射を行わなかった以外は、実施例１と同様の条件で廃液処理を行った。
実施例１において、ろ過膜８０として、ポリエステル製不織布（日本バイリーン製、「ＢＦ-Ｔ３Ｐ」）を使用し、紫外線照射を行わなかった以外は、実施例１と同様の条件で廃液処理を行った。
（比較例４）
実施例１において、ろ過膜８０として、ポリエステル製不織布（日本バイリーン製、「ＢＦ-Ｔ９Ｐ」）を使用した以外は、実施例１と同様の条件で廃液処理を行った。
実施例１において、ろ過膜８０として、ポリエステル製不織布（日本バイリーン製、「ＢＦ-Ｔ９Ｐ」）を使用した以外は、実施例１と同様の条件で廃液処理を行った。
上記試験結果を表１にまとめて記す。
上記の試験結果から明らかなように、光触媒担持ろ過膜を用いて、ろ液貯留槽５０側から紫外線を照射することで、廃液処理中に発生する余剰汚泥を、大幅に可溶化させることができた。
＜試験例２＞
（実施例３）
図１に示す廃液処理装置を用いて廃液処理を１０日間行った。
窒素含有廃液としてはメタン発酵処理した後の窒素含有廃液中ＴＯＣ（全有機炭素濃度）が８，０００となるように調整したものを用いた。紫外線照射装置１００の光源としては、波長１８５ｎｍのＵＶランプを用いた。ろ過膜８０としては、ポリエステル製不織布（日本バイリーン製「ＢＦ-Ｔ９Ｐ」）に、光触媒粒子を粉体加工技術で直接不織布の繊維表面に担持させたものを使用した。
間欠曝気処理条件は、窒素含有廃液の流入量１Ｌ／Ｄａｙ、滞留時間１０日（好気工程６０分、嫌気工程６０分）、水温３０℃の条件で行った。紫外線照射は、嫌気工程時に６０分行った。そして、間欠曝気槽４０内の廃液の５０質量％をスラリー調整槽１０へ返送した。
メタン発酵処理に用いたスラリーを１１０℃で２時間かけて乾燥固化させたスラリー乾燥物の質量（ｇ／Ｌ）と、間欠曝気槽４０から引き抜いた活性汚泥を１１０℃で２時間かけて乾燥固化させたろ液乾燥物の質量（ｇ／Ｌ）を測定し、発生汚泥量比率（％）を測定した。なお、発生汚泥量比率（％）とは、スラリー乾燥物の質量に対する引抜き汚泥乾燥物の質量の割合である。
（実施例３）
図１に示す廃液処理装置を用いて廃液処理を１０日間行った。
窒素含有廃液としてはメタン発酵処理した後の窒素含有廃液中ＴＯＣ（全有機炭素濃度）が８，０００となるように調整したものを用いた。紫外線照射装置１００の光源としては、波長１８５ｎｍのＵＶランプを用いた。ろ過膜８０としては、ポリエステル製不織布（日本バイリーン製「ＢＦ-Ｔ９Ｐ」）に、光触媒粒子を粉体加工技術で直接不織布の繊維表面に担持させたものを使用した。
間欠曝気処理条件は、窒素含有廃液の流入量１Ｌ／Ｄａｙ、滞留時間１０日（好気工程６０分、嫌気工程６０分）、水温３０℃の条件で行った。紫外線照射は、嫌気工程時に６０分行った。そして、間欠曝気槽４０内の廃液の５０質量％をスラリー調整槽１０へ返送した。
メタン発酵処理に用いたスラリーを１１０℃で２時間かけて乾燥固化させたスラリー乾燥物の質量（ｇ／Ｌ）と、間欠曝気槽４０から引き抜いた活性汚泥を１１０℃で２時間かけて乾燥固化させたろ液乾燥物の質量（ｇ／Ｌ）を測定し、発生汚泥量比率（％）を測定した。なお、発生汚泥量比率（％）とは、スラリー乾燥物の質量に対する引抜き汚泥乾燥物の質量の割合である。
（実施例４）
実施例３において、間欠曝気槽４０内の廃液の５０質量％をメタン発酵槽へ返送した以外は、実施例３と同様の条件で廃液処理を行った。
実施例３において、間欠曝気槽４０内の廃液の５０質量％をメタン発酵槽へ返送した以外は、実施例３と同様の条件で廃液処理を行った。
（比較例５）
実施例３において、ろ過膜８０を使用せず、紫外線照射も行わなかった以外は、実施例３と同様の条件で廃液処理を行った。
実施例３において、ろ過膜８０を使用せず、紫外線照射も行わなかった以外は、実施例３と同様の条件で廃液処理を行った。
（比較例６）
実施例３において、ろ過膜８０を使用しなかった以外は、実施例３と同様の条件で廃液処理を行った。
実施例３において、ろ過膜８０を使用しなかった以外は、実施例３と同様の条件で廃液処理を行った。
（比較例７）
実施例３において、ろ過膜８０として、ポリエステル製不織布（日本バイリーン製「ＢＦ−Ｔ９Ｐ」）を使用し、紫外線照射を行わなかった以外は、実施例３と同様の条件で廃液処理を行った。
実施例３において、ろ過膜８０として、ポリエステル製不織布（日本バイリーン製「ＢＦ−Ｔ９Ｐ」）を使用し、紫外線照射を行わなかった以外は、実施例３と同様の条件で廃液処理を行った。
上記の試験結果から明らかなように、光触媒担持ろ過膜を用いて、ろ液貯留槽５０側から紫外線を照射することで、廃液処理中に発生する余剰汚泥を、大幅に減容化することができた。
１ 原水供給管
２ スラリー供給管
４ 廃液引抜き管
５ ろ液引抜き管
６ 汚泥引抜き配管
８ 汚泥返送管
９ ろ液返送管
１１ スラリー供給ポンプ
１２ 廃液引抜きポンプ
１３ 汚泥引抜きポンプ
１４ ブロア
１５ 汚泥返送ポンプ
１６ ろ液返送ポンプ
１０ スラリー調整槽
２０ メタン発酵槽
４０ 間欠曝気槽
５０ ろ液貯留槽
７０ 攪拌機
８０ ろ過膜
９０ 空気噴出装置
１００ 紫外線照射装置
１２０ 廃液処理槽
２ スラリー供給管
４ 廃液引抜き管
５ ろ液引抜き管
６ 汚泥引抜き配管
８ 汚泥返送管
９ ろ液返送管
１１ スラリー供給ポンプ
１２ 廃液引抜きポンプ
１３ 汚泥引抜きポンプ
１４ ブロア
１５ 汚泥返送ポンプ
１６ ろ液返送ポンプ
１０ スラリー調整槽
２０ メタン発酵槽
４０ 間欠曝気槽
５０ ろ液貯留槽
７０ 攪拌機
８０ ろ過膜
９０ 空気噴出装置
１００ 紫外線照射装置
１２０ 廃液処理槽
Claims (12)
- 窒素含有廃液を間欠曝気槽に投入して、空気曝気による好気工程と、曝気停止による嫌気工程とを交互に繰り返す間欠曝気処理を行い、間欠曝気処理後の処理液を、光触媒を担持させたろ過膜でろ過処理してろ液貯留槽に導入し、前記ろ液貯留槽側から前記ろ過膜に向けて紫外線を照射することを特徴とする廃液処理方法。
- 前記ろ過膜に、紫外線波長が１８５ｎｍ〜２５４ｎｍの紫外線を照射する請求項１に記載の廃液処理方法。
- 前記窒素含有廃液がメタン発酵廃液である請求項１又は２記載の廃液処理方法。
- 前記間欠曝気槽内の処理液を、メタン発酵槽及び／又は該メタン発酵槽に供給するスラリーを調整するスラリー調整槽へ供給する請求項３記載の廃液処理方法。
- 前記ろ液貯留槽内のろ液を、メタン発酵槽及び／又は該メタン発酵槽に供給するスラリーを調整するスラリー調整槽へ供給する請求項３又は４記載の廃液処理方法。
- 前記ろ液貯留槽内のろ液を、前記間欠曝気槽へ供給する請求項１〜５のいずれか一つに記載の廃液処理方法。
- 空気曝気と曝気停止とを繰り返す間欠曝気槽と、間欠曝気槽で処理された処理液を貯留するろ液貯留槽と、前記間欠曝気槽で処理された処理液をろ過して前記ろ液貯留槽に導入するように、前記間欠曝気槽と前記ろ液貯留槽との間に配置された、光触媒を担持させたろ過膜と、前記ろ液貯留槽側から前記ろ過膜に紫外線を照射できるように前記ろ液貯留槽内に配置された紫外線照射装置とを備えていることを特徴とする廃液処理装置。
- 前記紫外線照射装置が、１８５〜２５４ｎｍの紫外線を照射するものである請求項７に記載の廃液処理装置。
- メタン発酵装置におけるメタン発酵後の廃液の処理装置に適用される請求項７又は８記載の廃液処理装置。
- 前記間欠曝気槽内の間欠曝気処理液を、メタン発酵槽及び／又は該メタン発酵槽に供給するスラリーを調整するスラリー調整槽へ供給する配管が設けられている請求項９記載の廃液処理装置。
- 前記ろ液貯留槽内のろ液を、メタン発酵槽及び／又は該メタン発酵槽に供給するスラリーを調整するスラリー調整槽へ供給する配管が設けられている請求項９又は１０記載の廃液処理装置。
- 前記ろ液貯留槽内のろ液を、前記間欠曝気槽へ供給する配管が設けられている請求項７〜１１のいずれか一つに記載の廃液処理装置。
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