1.1 活性汚泥法
活性汚泥法は、ばっき槽の中に有機物(BOD 成分)を吸 着・分解する活性汚泥を入れ、ここに空気(酸素)を送って 汚濁水を浄化する方法である。 図 1.1.1 に活性汚泥法の基本フローシートを示す。活性 汚泥法の基本となる設備は次の①②③である。 ① 流量調整槽：活性汚泥法の処理は 24 時間連続処理を原 則とする。ところが実際の排水は流量や濃度が変動する。 そこで、汚濁水の流量と濃度の均一化を図る目的で流量 調整槽を設ける。 ② ばっき槽：排水と活性汚泥を混合して空気(酸素)を吹き 込み、バクテリアによって有機物の吸着や生物分解を行 い汚濁水を浄化する。 ③ 沈殿槽：活性汚泥のフロックを沈殿させる。上澄水は放 流し、沈殿したフロックの一部は余剰汚泥として引き抜 き、残りは返送汚泥としてばっき槽に戻す。 ● 活性汚泥法で使う用語 ① SS(Suspended Solid：懸濁物質)水中に浮遊している不 溶解成分の総称。乾燥重量(mg/L)で表わす。 ② ML(Mixed Liquor：混合液)ばっき槽の中の原水と活性汚 泥の混合水。③ MLSS(Mixed Liquor Suspended Solid：混合液中の浮遊 物質)主に微生物の量を(mg/L)で表わす。MLSS の中には 無機物などの SS も含まれる。
④ MLVSS(Mixed Liquor Volatile Suspended Solid : MLSS 量を強熱してその減量で表す) 通常、MLSS の 75～85 %を占める。MLSS よりも生物量に 近い数値を意味する。単位は mg/L である。 ⑤ SV30(Slidge Volume：汚泥容量)1 L の ML をメスシリン ダーにとり 30 分沈降させ沈殿物の容量(mL)を読み次式で 計算。汚泥沈降のしやすさを表す。 SV30(%)= 沈降汚泥容量(mL)/1000 mL×100 産業排水では通常 20～30%である。
⑥ SVI(Sludge Volume Index：汚泥容量指標)
SVI は活性汚泥を 30 分間静置した時の 1g の活性汚泥の占 める容量を mL で示す。 SVI = SV×10000/MLSS 正常な活性汚泥の SVI は 50～150 であるが 300(mg/L)以上 ではバルキングの可能性がある。 ⑦ BOD-汚泥負荷（図 1.1.1 参照） ばっき槽中の MISS 1kg あたり 1 日に流入する kg-BOD 数で単位は(kg-BOD/kg-MLSS・日)である。 標準活性汚泥法では BOD-汚泥負荷を 0.2～0.4 (kg/kg-MLSS・日)程度とする。 ⑧ BOD-容積負荷（図 1.1.1 参照） ばっき槽 1 m3あたり 1 日に流入する kg-BOD 量で 単位は(kg-BOD/m3・日)で表す。 標準活性汚泥法では BOD-容積負荷を 0.3～0.8 kg/m3・日程度にとる。 ● 活性汚泥法の処理方式 表 1.1.1 に主な活性汚泥法の運転条件を示す1)。 図 1.1.2 に活性汚泥法のフローシート例を示す。 ① 標準法、長時間ばっき法：ばっ気槽入り口では酸 素消費量が大きく、出口は小さいのでばっ気量の調 整が必要。BOD 汚泥負荷に応じて返送汚泥量の調整 など、きめ細かな維持管理が要求される。 標準法と長時間ばっき法の流れは同じである。 長時間ばっき法は、ばっき時間を 18～24 時間と 長くとり、活性汚泥が自己消化により減量化するこ とをねらっている。中小規模の浄化槽や生物処理設 備に適している2)。 ② 分注法：ばっ気槽の全面に原水を分割注入する方 法。ばっ気槽全体に分散注入されるので汚泥への悪 影響を防止できる。 ③ 汚泥再ばっき法：通常、沈殿槽に沈んだ汚泥は酸 欠状態になっている。これをそのままばっき槽に返 送して空気を送っても活力を回復するまでに時間 がかかる。そこで、汚泥再ばっき槽で汚水と高濃度 の活性汚泥にばっ気して、吸着物質を予め分解して 安定化したのちばっ気槽に流入させる。 ④ 酸化溝法：回転ブラシなどの機械ばっ気装置によ りばっ気と流動を同時に行なう。構造が簡単で維持 管理が容易であるが大きな設置面積が必要となる。 写真 1.1.1は活性汚泥の代表例である。 図 1.1.3 は活性汚泥生物と糸状性細菌例である。 細菌の集合体であるズーグレアは粘着物質を出し てお互いに凝集する。バルキングが起こると糸状細 菌が優先して繁殖し固液分離が困難となる。
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流量調整槽 ばっき槽 沈澱槽 処理水 余剰 汚泥 原 水 返送汚泥 空気 排水量 Q=m3/日 BOD濃度 L0(mg/L) 有効容量V(m3) 汚泥濃度CA(mg/L) 排出量 Q=m3/日 P 計量槽 返送汚泥濃度CR(mg/L) 返送汚泥量q(m3/日) BOD濃度 Le(mg/L) ΔS(kg/日) 図 1.1.1 活性汚泥法の基本系統図 流量調 整槽 ばっ気槽 沈殿槽 標準ばっき法、長時間ばっき法 流量調 整槽 ばっ気槽 沈殿槽 分注法 流量調 整槽 ばっ気槽 沈殿槽 汚泥再ばっ気法 汚泥再 ばっき槽 酸化溝法 沈殿槽 ばっ気槽 図 1.1.2 活性汚泥法のフローシート例 ズーグレア(Zoogloea) 細菌の集合体 500～1000μm カルケシウム (Carchesium) 繊毛虫類 100～200μm 写真 1.1.1 活性汚泥の代表例 フロック形成細菌 ズーグレア 繊毛虫類 ボルティセラ 後生動物：ロタリア 繊毛虫類 カルケシウム ノストコイダ ミクロスリックス スフェロチルス 枝別れ 活性汚泥生物 糸状性細菌 バルキングが 発生すると糸 状細菌が繁殖 枝別れ 図 1.1.3 活性汚泥生物と糸状性細菌 1) 日本下水道協会(1984)より一部抜粋 2)長時間ばっ気法は標準法と同じ流れであるが、BOD- 汚泥 負荷、BOD-容積負荷が小さく、ばっ気時間が長いので余剰 汚泥の発生量が少ない。項 目
BOD 負荷 MLSS 濃度 (mg/L) 空気量 (m3/m3・排 水量) 滞留時 間 (h) 返送汚泥 率 (%) BOD 除去 率 (%) 容積負荷 (BOD-kg/m3・日) 汚泥負荷 (BOD-kg/kg-SS) 標準活性汚泥法 0.3-0.8 0.2-0.4 1,500-2,000 3-7 6-8 20-30 95 長時間ばっき法 0.15-0.25 0.03-0.05 3,000-5,000 15 以上 18-24 50-150 75-90 分注ばっき法 0.4-1.4 0.2-0.4 2,000-3,000 3-7 4-6 20-30 95 汚泥再ばっき法 0.8-1.4 0.2-0.4 2,000-8,000 12 以上 5 以上 50-100 90 酸化溝法 0.1-0.2 0.03-0.05 3,000-4,000 ― 24-48 ― 95表 1.1.1 活性汚泥法の運転条件
1.2 膜分離活性汚泥法(MBR)
活性汚泥法は、ばっき槽の後段に汚泥分離のための沈殿 槽が必ず付属している。 沈殿槽は懸濁水をためて沈殿物を沈めるだけできれいな 上澄水を簡単に分離できるので、古くから使われ、今でも 広く普及している。しかし、沈殿槽を置くための設置スペ ースが必要で、活性汚泥の性状によっては分離効率が左右 されるので、維持管理が難しいなどの問題点があった。 この不都合を改善する手段として MF 膜を用いて汚泥を 分離する膜分離活性汚泥法(MBR: membrane bioreactor 法) が開発された。 MBR 法はMF 膜を活性汚泥槽の中に設置して吸引ポンプで 水を引っ張り、懸濁物をろ過分離する単純な原理である。 ● 標準活性汚泥法と膜式活性汚泥法の比較 図 1.2.1 は標準活性汚泥法と膜式活性汚泥法の概要を 比較したものである。 図の上段は標準活性汚泥法のフローシートである。下段 の膜分離活性汚泥法は、基本的にスクリーン、流量調整槽、 ばっき槽、MF 膜だけで構成されており、単純な流れである。 図 1.2.2 に示す MF 膜の細孔は 0.2μm～0.4μm と小さい ので固液分離性能は従来の活性汚泥法以上の機能をもって いる。処理水中には、浮遊物をはじめ大腸菌などがほとん ど含まれず、消毒なしでも高品質の処理水を得ることがで きる。 活性汚泥(MLSS)の濃度は標準活性汚泥法の MLSS 2,000～ 8,000mg/ℓ に対し MBR の MLSS は 8,000～15,000mg/ℓ と高 負荷での運転が可能で BOD-容積負荷を高めることができ る。 膜分離活性汚泥法の長所には下記がある。 ① 汚泥の管理が容易、 ② ばっ気槽内の汚泥を高濃度に維持できる ③ 沈殿槽が不要になるので施設がコンパクトになる。 短所として下記がある。 ① 膜の価格がまだ高い ② 定期的な膜の洗浄（薬液洗浄）や交換が必要 ③ ばっ気槽の汚泥の挙動が安定しにくく発泡しやすい 発泡が激しいときは、汚泥濃度の管理を厳密に行ない、 汚濁水を徐々に投入して活性汚泥に慣らすことが改善のポ イントである。 ● 膜の構造 図 1.2.3 は MF 膜モジュールの形状例である。 膜本体の構造は、平膜、管状膜、中空糸膜などがあ り、設置形式では、浸漬型、槽外設置型がある。 図 1.2.4 は平膜モジュールの構造例である。 平膜は ABS 樹脂で成形したろ板に、スペーサーをは さんで、塩素化ポリエチレンを素材とした精密ろ過膜 （細孔径 0.4μm）を 2 枚融着して 1 枚の平膜カート リッジ(0.49×1.0m、0.8m2)としてある。 膜モジュールは平膜を数十枚重ねて、上部にある集 水ノズル管からポンプで水を吸引ろ過して回収する。 同時に、膜面の閉塞防止とばっ気を兼ねてユニット下 部から空気を送る。 平膜は①膜の強度がある、②膜に物理的・化学的耐 久性があるため、高濃度の次亜塩素酸ソーダなどの酸 化剤を膜の洗浄に使用することができるなどの利点 がある。 短所は、他の膜と同様に①価格がまだ高い、②定期 的な膜の洗浄や交換が必要、③ばっ気槽の水質が安定 しにくく発泡しやすいなどがあげられる。 ● 膜式活性汚泥法フローシート 図 1.2.5 は膜式活性汚泥法フローシート例である。 膜カートリッジには 0.1～0.5μm 程度の MF 膜が使 用される。汚泥分離のための沈降時間が不用なので、 ばっ気槽の MLSS 濃度を通常の 3 倍（15,000mg／ℓ ） 程度に保てる。これにより、ばっ気槽の容積を 1/3 に 縮小することもできる。 膜は長期間使用しているとどうしても汚染する。こ の場合は洗剤や次亜塩素酸ナトリウムなどを使って 化学洗浄する。 どんな膜を採用した場合でも膜モジュールは複数 準備しておくとよい。 洗浄したものを予備として保管しておき、いつでも 入れ替えが出来るようにしておくことが重要である。 表 1.2.1 は膜分離活性汚泥処理の原水と処理水の 水質比較例である。 MF 膜ろ過なので懸濁物の分離が確実で常に 5mg/L 以下を確保できる。4
M 放流 沈殿槽 余剰 汚泥 返送汚泥 ブロワー 膜式活性汚泥法(Membrane bioreactor) 流入 P 処理水 P 引き抜き汚泥 標準活性汚泥法 MF膜(0.2～0.5μm) 流量調整槽 スクリーン No.1 ばっ気槽 No.2 ばっ気槽 スクリーン 流入 流量調 整槽 ばっ気槽 ブロワー 図 1.2.1 活標準活性汚泥法と膜分離活性汚泥法の フローシート例 80 1000Å 100μm 1mm 大腸菌 ＲＯ膜脱塩 10μm 1μm 100Å 10Å 1Å ＭＦろ過 砂ろ過 液中膜 ＵＦ膜ろ過 ウイルス 図 1.2.2 MF 膜と液中膜の細孔の大きさ 図 1.2.3 MF 膜モジュールの形状例 集水ノズル スペーサー 集水管 チューブ 膜ユニットの概略図 空気 散気管 膜カートリッジ MF膜(0.4μm) (塩素化PE) 膜カートリッジの構造 寸法：0.49×1.0m(0.8m2/1枚） 図 1.2.4 平膜モジュールの構造例 流量調整槽 膜分離活性汚泥槽 原水 P ブロワー ② ブロワー ① P 処理水 P 引き抜 き汚泥 計量槽 空気 空気 MF膜 散気装置 図 1.2.5 膜式活性汚泥法のフローシート例 表 1.2.1 膜分離活性汚泥処理の原水と 処理水の水質比較例 測定項目 原 水 処理水 BOD5（mg/ℓ ） 300 ＜15 COD（mg/ℓ ） 200 ＜20 T-N （mg/ℓ ） 20 ＜5 T-P（mg/ℓ ） 7 ＜1 SS（mg/ℓ ） 200 ＜51.3 生物膜法
生物膜法は色々な形状の材質に生物膜を生成、付着させ て排水中の有機物を分解する方法の総称である。 その中でも接触ばっ気法、回転円板法、流動床法などが よく使われている。生物膜法の特徴は以下の①～⑥である。 ① 微生物がろ材に付着しているので汚泥返送は不要で、維 持管理が容易である。また、活性汚泥の沈殿槽で見られ るバルキング現象がない。 ② 汚泥が浮遊していないので、水量が急に増えても汚泥の 流出はなく、処理水質が安定している。 ③ 余剰汚泥の発生が少ない。 ④ 好気性生物膜の下に嫌気性生物膜が形成され、BOD 以外 に窒素除去が期待できる。 ⑤ ろ材に付着している微生物の量が決まっているので管 理できる汚濁濃度も決まってしまう。 ⑥ あまり汚泥負荷を高くするとろ材が肥厚化して閉塞す る。 ● 接触ばっき法 図 1.3.1 に接触ばっ気法のばっ気方式例を示す。 BOD 濃度の高い水を接触ばっ気法で処理すると生物膜が 急に肥厚してろ材が閉塞し、処理効果が減少する。したが って、接触ばっ気法は BOD 濃度 BOD 200 mg/L 以下の排水処 理に適している。 接触ばっ気法の中でも全面ばっ気法は空気補給がまんべ んなく行き渡るという長所がある反面、ばっ気をあまり強 くするとせっかく付着した生物膜が剥離することがあるの で注意が必要である。 図 1.3.2 は接触ばっ気槽の形状とろ材の充填方法の一例 である。通常、ろ材は 0.5 m3の大きさのものを 2 個集めて 1 m3とし、これをばっ気槽の大きさに合わせて積み上げる。 改善前の図（上段）では高さ 3 m、幅 4 m に積み上げて 片面ばっ気をしているが、これでは左半分（斜線部）のろ 材間の水が循環しにくい。その結果、ろ材が閉塞して目標 水質まで浄化できなくなるなどの不都合が生じる。 これに対して、改善後の図（下段）では幅 4 m を 2 m×2 に分割し、中心でばっ気をしている。これにより、水の旋 回が良くなるので閉塞や水質低下の問題は解消する。 これらのことから、ろ材の幅(W)と高さ(H)の比は W:H =1:1～3 が良い。 接触ばっき装置は長期間使用するとろ材の付着汚 泥が肥厚し閉塞する可能性があるので逆洗が必要で ある。 図 1.3.3 はろ材と空気逆洗装置の設置例である。 充填材の下 10 cm あたりから逆洗空気を間欠的に分散 するように送る。ばっき槽の底部は傾斜を設け、剥離 した余剰汚泥がたまりやすい構造とする。たまった汚 泥は適宜、ポンプでくみ出して引き抜く。 ● 回転円板法 図 1.3.4は回転円板の概略図である。プラスチック 製の円板を汚水に 40 %程度浸漬し、これを低速で回 転すると円板表面に微生物が膜状に生成、付着する。 円板上の生物膜は大気から酸素を取り込み、汚水から は汚濁有機物を吸収して、好気性酸化により水を浄化 する。回転円板法の特徴は①～④である。 ① 円板の回転によって酸素補給と汚濁物質の分解を 行うので初期投資はかかるが省エネルギーでラン ニングコストが低い。 ② 接触ばっ気と同様に返送汚泥が不要で、汚泥の発 生量も少ないので維持管理が容易である。 ③ 好気性生物膜の下層に嫌気性生物膜が形成され、 汚濁水中の窒素除去が期待できる。 ④ ブロワーが不要なので低騒音である。 ● 流動床法 図 1.3.5は流動床法の概略図である。ばっき槽の中 に流動性のある多孔質のプラスチック製担体を入れ てこの表面に微生物膜を形成させると高い処理効率 が得られる。一例として、5 mm 程度の大きさのポリ ビニルアルコール粒は見かけの比重が 1.02 程度なの でばっ気により浮遊して流動床を形成する。 この方式を採用すると BOD 容積負荷を通常の 10 倍も 大きくできる。流動床法の特徴は以下①～③である。 ①返送汚泥は不要で、汚泥の発生量が少ない。 ②ろ材の充填を密にすると閉塞するので、充填率は 50～70 %とする。 ③BOD 負荷を大きくとれるのでばっ気槽がコンパクト で処理効率が高い。6
片面ばっき方式 中心ばっ気方式 全面ばっ気方式 機械ばっ気方式 空気 空気 空気 M 図 1.3.1 接触ばっ気法のばっ気方式 空気 3 m 4 m 3 m 2 m 空気 2 m 充填材の高さ3m、幅4m の場合は左側半分（斜 線部）は水が循環しに くく閉塞しやすい。 充填材の高さ3m、幅2m に分割すれば水が左右 に分かれて循環するの で閉塞がなくなる。 閉塞 改善前 改善後 図 1.3.2 接触ばっ気槽の形状とろ材の充填方法 空 気 2 m 2.5 m 0.7m 閉ループとし穴は 下向き45度とする 逆洗用散気管平面図 充填材 充填材 汚 泥 図 1.3.3 ろ材と空気逆洗装置 M M 駆動モーター 回転円盤 回転円盤 駆動モーター 正面図 側面図 水面 図 1.3.4 回転円板装置の概略図 原 水 空 気 スクリーン スクリーン 微生物担体 立方体または球形 出 口 球形担体 立方形担体 細孔内部例 細孔 細孔 細孔拡大 細孔拡大 図 1.3.5 流動床法の概略311.4 流量調整槽
水処理装置の多くは連続式で運転される。理由は多くの 水を効率良く処理できるからである。しかし、濃度、流量 管理を適切に行なわないとたちまちのうちに処理効率が低 下することもある。 その理由は下記の①②である。 ① 排水の濃度、温度は常に一定とは限らない。 ② 排水の排出量は変動することが多い。 中小規模の生産工場（食品、めっき工場など）では少量 多品種の商品を扱うので、時間とともに上記①②の数値 が頻繁に変わることがある。 そこで、排水の流量を一定に保ち、腐敗を防止する目的 で流量調整槽を設ける。 ● 流量調整槽の役割 活性汚泥法で汚濁水浄化の主役を演ずるのは言うまでも なく生物である。生物の集合体である活性汚泥は人間の動 きと良く似ており急激な変化を嫌う。いつも同じ物を同じ 量だけ食べていれば生物はそれに慣れて安定した代謝活動 をするので結果的に良好な処理水を排出する。 そのために活性汚泥処理では流量調整槽を設けて排水を 一定の流量、均一な BOD 濃度に調整して連続的にばっき槽 に送るようにする。 工場排水や生活排水は図 1.4.1、図 1.4.2 に示すように 1 日 24 時間いつも同じ流量で出てくるとは限らない。 たとえば、図 1.4.1 の工場は朝 8 時から 18 時が操業時間 で、その間、ほぼ一定の排水量となる。図 1.4.2 の生活排 水の場合は、朝夕に大きな排水量のピークがあり、12 時こ ろに小さなピークが現れたりすることもある。 この流量や濃度の変動を均一に調整する目的で設けるの が流量調整槽である。 流量調整槽の容量は(1)式で算出する。 V=(Q/T-KQ/24)×T・・・・・(1) V:流量調整槽必要容量(m3) T:排出時間(h) Q:計画排水量(m3/日) K:流量調整比（日平均排水量の 1/24 の 1.5 倍に調整する 場合は 1.5） ● 流量調整槽内の空気撹拌 流量調整槽の水はいつも同じ濃度とは限らないので 腐敗防止を兼ねて常に撹拌する必要がある。 空気は調整槽 1m3あたり 0.5～1.0 m3/m3・h の流量 で送る。一例として、最大水深 3.0 m で 100 m3の流量 調整槽の場合は 100 m3/h (1.7m3/分)圧力 3,000 mmAq 以上のブロワーを選定する。この場合、予算不足を理 由に 1 台のブロワーで流量調整槽とばっき槽の両方 に空気を送ってはならない。理由は以下のとおりであ る。流量調整槽は水面が変動するが、ばっき槽の水位 は常に一定である。もし、流量調整槽の水深が浅いと きに同じブロワーで空気を送ったら、ほとんどの空気 は水深の浅い流量調整槽側に流れてしまう。 その結果、ばっき槽には空気が補給されなくなり、 嫌気状態となって生物処理が困難となる。 ● 流量調整槽と処理槽の水位が異なる場合のポンプ 数の決め方 連続処理を導入する時にもうひとつ留意されたい ことがある。それは、流量調整槽と処理槽の水位が異 なる場合のポンプ数である。 ① 調整槽より処理槽の水位が低い場合 （図 1.4.3）：流入水が急に増えて 2 台のポンプ(P1、 P2)で汲み上げても間に合わない場合は調整槽の水 がオーバーフローで移流するように図のように流量 調整槽上部に開口部を設けておくとよい。 これにより、汚水が外部への流出をひとまず避け ることができる。 ② 調整槽より処理槽の水位が高い場合 (図 1.4.4）：2 台のポンプ(P1、P2)で汲み上げても間 に合わない場合は 3 台目の予備ポンプ(P3)が作動す るように準備しておく。しかし、実際の現場では生産 工程の担当者と排水処理管理の担当者の連絡ミスな どにより、急激に排水量が増えて、流量調整槽から汚 濁水があふれ出る場合がある。この場合は、計算値に こだわることなく、さらに大きな調整槽(1 日分以上 の容量)の設置をお勧めする。上記の理由から、実際 には①の水位を優先して設計するほうが望ましい。 図 1.4.5は超音波装置付き堰式計量槽である。これ は超音波で水面を計って流量を読みとる方式である。 写真 1.4.1の堰式流量計は懸濁物質が共存しても 水道を塞ぐことがないので汚泥計測に支障がない。8
時 刻(時） 0 ８ 16 24 工場排水 排水量 (m 3/h ) 0 10 20 30 図 1.4.1 工場汚濁水の排出時間帯例 排水量 (m 3/h) 0 ８ 16 24 生活排水 時 刻(時） 0 1 2 3 図 1.4.2 生活汚濁水の排出時間帯例 調整槽 P1 P2 調整槽ポンプ2台 計量槽 低水位 高水位 一定水位 処理槽 図 1.4.3 調整槽より処理槽の水位が低い場合 調整槽 P1 P2 調整槽ポ ンプ3台 計量槽 低水位 高水位 一定水位 処理槽 P3 図 1.4.4 調整槽より処理槽の水位が高い場合 図 1.4.5 超音波装置付き堰式流量計 写真 1.4.1 堰式流量計 (左側：V ノッチと出口穴、右側：入口と戻り穴)1.5 BOD と COD
● BOD (生物学的酸素要求量)
BOD(Biochemical Oxygen Demand)とは微生物が水中の 有機物を分解するときに必要な酸素量を mg/L で表したも のである。（図 1.5.1 参照） BOD は微生物が 5 日間に消費する酸素量を BOD 5 として 表わすのが一般的である。分解しやすい生活系や食品系の 排水ならば 3 日程度でほぼ生物分解できる。窒素系化合物 は有機物に比べて分解速度が遅いが、それでも 5 日あれば 反応はほぼ終了するとみなされている。 ● BOD5 で分解できる物質とできない物質 工場排水の中には化学的に安定な物質や生物の代謝を阻 害する物質が混入することがある。この場合は BOD 5 で分 解しきれないことがある。 図1.5.2 ①～④にいくつかの化学物質とBOD-時間曲線の 関係例を示す。図中の TOD（Theoretical Oxygen Demand） とは C は CO2、H と O は H2O、N は NH3になるのに必要な理論 的な酸素量を示している。 ① エチルアルコールは 5 日間でほぼ分解が終了し、10 日間かけても同じ数値なので分解しやすい物質とい える。 ② アセトニトリルは 2 日目あたりから分解が始まり 5 日で急激に分解が進み 10 日ほどでようやく終了する。 ③ エチルエーテルは 4 日目あたりからようやく分解が 始まるが 10 日かかっても終わらない。 ④ ピリジンに至ってはほとんど分解できない。 表 1.5.1 は有機物の TOD,COD,BOD 測定例である。 COD で酸化されやすいのはエチレングリコール、クエン酸、 リンゴ酸、酒石酸など、BOD で酸化されやすいのはメチル アルコール、エチルアルコール、クエン酸などである。 ● BOD 5 の由来 BOD は主に河川の水質を表わす指標として用いられて きた。イギリスのテムズ川の長さは約 356km あり、上流の 水が下流に達するのに約 5 日かかる。その間にどの位の酸 素が必要かを知るという観点からイギリスでBOD 5という 指標が最初に用いられ、これが次第に世界的に普及した。 ● 湖沼水と海水が COD、河川水が BOD で評価される理由 湖沼と海域は水が滞留しているので、植物プランクトン が多く生息する。植物プランクトンは光があると 炭酸同化作用により酸素を吐き出す。 BOD は光を遮断して測定するので、試料中に植物 プランクトンがあると水中の酸素を消費してしま う。これでは、せっかく BOD 測定をしてもバクテリ アが酸素を消費したのか、植物プランクトンが酸素 を消費したのか区別できない。したがって、植物プ ランクトンの多い湖沼と海域は COD となった。河川 水にも植物プランクトンは存在するが流水なので 測定に障害を与えるような数は存在しない。これら の理由で河川水は BOD 評価となった。 ● COD (化学的酸素要求量)
COD(Chemical Oxygen Demand)とは水中の被酸化性 物質（有機物や還元剤など）によって消費される酸素 量(mg/L)のことである。COD には①マンガン CODMnと ②クロム CODCrの二通りの測定法がある。 CODMnと CODCrの測定法の概要を図 1.5.3 に示す。 ① マンガン COD 過マンガン酸カリウム(KMnO4)は硫酸酸性で式(1) のように酸素を発生するので、その消費量から CODMn を求めることができる。
2KMnO4+3H2SO4 → K2SO4+2MnSO4+3H2O+5[O]・・・(1) CODMnは日本における法定測定法なので国内で最も 広く用いられる。CODMnは有害なクロムを使わないう えに測定時間が短いなどのメリットがあるが、酸化 力が弱く図 1.5.4 のように CODCrよりも低い数値と なる事例が多い。 ② クロム COD 二クロム酸カリウムによる酸素要求量(KCr2O7 - COD)は 欧米で広く用いられる方法である。過マンガ ン酸カリウムよりも酸化力が強いためほぼ全量の有 機物が分解される。 測定薬品に有害なクロム、硫酸水銀を使うので試験 後の廃液の処分には注意が必要である。 1) 左合正雄ほか：下水道協会誌.Vol.2, No.11, pp.20-33, (1965) 2) 徳平 淳ほか：用水と廃水.Vol.12, No.2, pp.10-12, (1970) の一部を参考に作図
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希釈試料水＋ 微生物 希釈試料水＋ 微生物 5日後の酸素濃 度(DO2)を測定 植物プランクトンが 光合成しないように 密閉・遮光し、20℃ で5日間放置 DO1-DO2=3.5～6.2mg/L以内、 DO1-DO2/DO1×100=40～70% の値を採用 初めの酸素濃度 (DO1)を測定 図 1.5.1 BOD 5 の測定方法 （日） 0 50 BO D/ TO D (% ) 100 0 5 10 ①エチルアルコール ②アセトニトリル ③エチルエーテル ④ピリジン ① ② ③ ④ 図 1.5.2 BOD-時間曲線の関係例1) Mn COD CODMn=(a-b)×f×1,000/V×0.2 a:③の滴定数(mL) b:空試験数(mL) f:空試験のファクター V:検水量(mL) 検水量は0.005M KMnO4溶液の半分以 上が残るように検水量をとるのがポ イント。 Cr COD ①硫酸酸性下で0.005M KMnO4溶液 10mLを加え、沸騰水中で30分加熱。 ②0.0125Mシュウ酸ナトリウム溶 液10 mL添加。 ③0.005M KMnO4溶液で滴定。 操作概要 計算式 ①硫酸酸性下で1/240mol/L二クロ ム酸カリウム(KCr2O7)を加え、2時 間煮沸。 ②過剰のCr2O7イオンを25 mol/L硫 酸アンモニウム鉄(Ⅱ)溶液で青緑 →赤褐色まで滴定。 CODCr=(a-b)×f×1,000/V×0.2 a:水を用いた試験の滴定に要した25 mol/L硫酸アンモニウム鉄(Ⅱ)(mL) b:滴定に要した25 mol/L硫酸アンモニ ウム鉄(Ⅱ)(mL) V:検水量(mL) f: 25 mol/L硫酸アンモニウム鉄(Ⅱ) 溶液のファクター 操作概要 計算式 図 1.5.3 CODMnと CODCrの概略測定法 酸化率 (%) 物質名 0 50 100 75 25 酢酸 エチルア ルコール ホルムア ルデヒド 安息香酸 CODCr CODMn BOD5 でんぷん 酢酸エ チル 図 1.5.4 有機化合物の酸素要求量2) 78.7 55.9 43.9 31.2 55.8 L-グルタミン酸 30.0 93.6 8.0 25.0 26.7 酒石酸 11.2 77.1 4.0 27.6 35.8 リンゴ酸 43.3 23.5 23.1 12.5 53.3 酢酸 5.4 18.4 0.94 3.2 17.4 ギ酸 67.0 24.7 79.8 29.4 119.1 フェノール 39.7 79.3 13.6 27.2 34.3 クエン酸 43.2 12.2 42.5 12.0 98.4 安息香酸 42.8 6.6 25.4 3.9 59.3 デンプン 49.7 45.3 27.9 25.4 56.1 ショ糖 71.3 11.6 38.0 6.2 53.3 グルコース 11.8 23.6 6.3 12.6 53.3 ホルムアルデヒド 19.8 77.5 12.8 50.0 64.5 エチレングリコール 64.0 10.5 66.8 11.0 104.3 エチルアルコール 68.3 10.1 51.2 7.6 75.0 メチルアルコール BOD/TOD COD/TOD BOD COD 酸化百分率 (%) 実測値 理論 TOD 薬品名 表 1.5.1 有機物の TOD,COD,BOD 測定例1.6 汚泥負荷と容積負荷
活性汚泥処理で BOD 負荷を評価する手段には①汚泥負荷 と②容積負荷がある。 図 1.6.1 に汚泥負荷と容積負荷の特徴を示す。 ①汚泥負荷：汚泥負荷とは 1 日あたり、ばっき槽内の浮遊 微生物群(MLSS) 1kg あたりの BOD 負荷量であ り、次式で表す。 汚泥負荷(BOD-kg/MLSS-kg・日) = L0(kg/m3)×Q(m3/日)/CA(kg/m3)×V(m3)・・・(1) (1)式を変形すれば(2)式となり、汚泥負荷の式からばっ気 槽の容量 V(m3)が計算できる。 V(m3) = L 0(kg/m3)×Q(m3/日)×1/CA(kg/m3)× 1/(BOD-kg/MLSS-kg・日) ・・・(2) ②容積負荷:ばっき槽 1m3に対して 1 日に流入する排水の BOD 量を重量で示したもので、次式で示す。 容積負荷(BOD-kg/m3・日)= L0(kg/m3)×Q(m3/日)/V(m3) ・・・(3) (3)式を変形すれば(4)式となり、ここでも容積負荷の式か らばっ気槽の容量 V(m3)が計算できる。 V(m3) = L 0(kg/m3)×Q(m3/日)×1/(BOD-kg/m3・日) ・・・(4) 但し、L0:排水の BOD 濃度(kg/m3) Q:ばっき槽に流入する 1 日の排水量(m3/日) CA：ばっき槽内混合液の MLSS 濃度(kg/m3) V:ばっき槽容量(m3) また、汚泥負荷と容積負荷には次の関係がある。 容積負荷(BOD-kg/m3・日)= 汚泥負荷(BOD-kg/MLSS-kg・日)×MLSS 濃度(kg/m3) ・・・(5) ● 活性汚泥法における汚泥負荷と容積負荷の意味 活性汚泥処理でばっき槽の容量を決定するのに①汚泥負 荷と②容積負荷を用いる方法がある。 活性汚泥処理ではどちらの方法でばっき槽容量を計算す れば現実的か考えてみよう。 そこで式(2)と式(4)を見比べていただきたい。 式(2)ではばっき槽容量の計算に CA[ばっき槽内混合液の MLSS 濃度(kg/m3)]が条件として使われている。 これに対して、式(4)ではばっき槽容量の計算に CAが条 件として使われていない。 活性汚泥処理プロセスで汚濁水浄化の主役を担うのはば っ気槽内の CA (MLSS)である。 したがって、活性汚泥法におけるばっき槽の容量 計算は①汚泥負荷による方式が合理的といえる。 ● 生物膜処理法の容量計算 活性汚泥法はばっき槽の中に MLSS を浮遊させて汚 濁水を浄化する。 これとは別に、ばっき槽の中に微生物が付着するよ うなプラスチック製の板や繊維状の充填材を浸漬し て汚濁水を浄化する生物膜法（接触ばっき法）がある。 この方法では生物が充填材に膜状に付着するので MLSS 濃度の把握ができない。 したがって、生物膜法では実験結果や運転実績から (4)式を用いて経験的にばっき槽の容量を計算してい る。（図 1.6.4） 汚泥負荷と容積負荷のたとえ話 水槽（ばっき槽）の中に金魚(MLSS)が 10 匹いて、こ こに金魚の数に見合ったえさ（原水 BOD）を 10 粒入 れたとする。 金魚はえさを 1 粒ずつ食べるものとすれば全部食 べつくして元気に活動を続けることができる。 この場合、えさは余らないので残渣（余剰汚泥）は 発生せず、水槽中の水も汚れない。 つまり、原水の BOD 成分は浄化されたことになる。 これが MLSS 濃度を基準にした汚泥負荷の考え方であ る。（図 1.6.2） これに対して、水槽中の金魚の数を確認しないで 3 匹しかいないのにえさを 10 粒入れてしまったら 7 粒 も余ってしまう。（図 1.6.3） つまり、余剰汚泥が増えるうえに原水の BOD 成分も 十分に浄化されない。 これが容積負荷の考え方である。 したがって、活性汚泥処理では原水の BOD 量に対応 して MLSS 濃度を調整することのできる汚泥負荷方式 のほうが合理的といえる。12
汚泥負荷の特徴 ①MLSS濃度を基準に負荷 計算をしており、ばっき 槽容量計算として合理的。 ②MLSS濃度を調整すれば 原水BOD値が変わっても 対応できる。 容積負荷の特徴 1日あたりばっき槽内の MLSS 1kgあたりの排水 BOD量を示す。 （BOD-kg/MLSS-kg・日） ばっき槽1m3に対して1日 に流入する排水のBOD量 を示す。 （BOD-kg/m3・日） ①負荷計算にMLSS濃度を 考慮していない。ばっき 槽容量計算は参考値。 ②生物膜法では経験的に 容積負荷を用いてばっき 槽容量を計算する。 図 1.6.1 汚泥負荷と容積負荷の特徴 ブロワー MLSS:10kg/m3 汚泥負荷より計算した活性汚泥槽の容量 流入BOD量とMLSS量のバランスがとれている 水 面 流入BOD(4 kg/日） 空 気 処理水 図 1.6.2 汚泥負荷における流入 BOD と MLSS のバランス例 ブロワー MLSS:4kg/m3 容積負荷より計算した活性汚泥槽の容量 流入BOD量とMLSS量のバランスがとれない 水 面 流入BOD(4 kg/日） 空 気 処理水 余剰汚泥 図 1.6.3 容積負荷における流入 BOD と MLSS のバランス例 ブロワー 生物膜法（接触ばっき槽）の容量 実験結果や運転実績をもとに流入BOD量と充 填材の容量から槽の大きさを計算する 水 面 流入BOD(4 kg/日） 空 気 処理水 充填材 固定MLSS 図 1.6.4 生物膜法におけるばっき槽内の流れ 演習問題 ① BOD 濃度 250 mg/L、1 日の排水量 200 m3の汚濁水を BOD 負荷量 0.4 kg/kg・日、MLSS 濃度 3,000 mg/L で処 理するとき、ばっき槽の必要容量はいくらか。また、 その場合の BOD 容積負荷を計算せよ。 解 答 ―ばっき槽の容量計算― ばっき槽容量(m3) = 250(g/m3)×1/1,000×200(m3) ×1/0.4(kg/kg・日)×1/3(kg/m3) = 41.7 (m3) ―BOD 容積負荷― BOD 容積負荷(kg/m3・日) = 250(g/m3)×1/1,000×200(m3)×1/41.7(m3) = 1.2(kg/m3・日) 演習問題 ② BOD 200 mg/L 、1 日 500 m3の排水をばっき槽容量 200 m3の活性汚泥処理装置で処理している。 BOD 容積負荷はいくらか。 解 答 BOD 容積負荷(kg/m3・日) = 200 (g/m3)×500 (m3)×1/200 (m3) = 500 (g/m3・日) = 0.5 (kg/m3・日)1.7 窒素の除去
窒素の除去方法は大別して次に示す①～④の方法がある。 処理方法の概要と特徴を表 1.7.1 に示す。 ● アンモニアストリッピング法 塩 化 ア ン モ ニ ウ ム (NH4Cl) や 硫 酸 ア ン モ ニ ウ ム [(NH4)2SO4]などの NH4+を含む水に NaOH 等のアルカリを加え て pH 11 以上に調整すると式(1)のように NH4+が NH3に変化 する。（図 1.7.1 参照） NH4+ + OH -→ NH3+ H2O ・・・(1) 次いでアルカリ性の水にスチームまたは空気を吹き込ん でアンモニアを気相に放散させる。 放散したアンモニアは触媒反応塔を通して酸化分解し無 害な窒素（N2）として大気に放散する。 4NH3 + 3O2 -→ 2N2 + 6H2O ・・・(2) アンモニア含有排水の処理は多量の空気と接触させるス クラバー方式を採用することが多い。 ● 不連続点塩素処理法 図 1.7.2 に示すようにアンモニアや有機成分を含んだ排 水に塩素を加えていくと、始めは有機物や還元性物質など が先に塩素を消費するのでアンモニア濃度は変化しない。 更に塩素添加を続けると残留塩素は増加しながらアンモ ニア濃度は徐々に低下し始め、Cl2/NH4-N = 9 倍くらいでほ とんどゼロとなる。この時、塩素濃度は極小値を示す。こ の極小値を不連続点と呼ぶ。引き続き塩素添加をすると再 び残留塩素濃度が上昇し始める。実際の不連続点塩素処理 ではアンモニア以外の成分が共存しているのでアンモニア の 10～20 倍の塩素を添加することが多い。 ● 生物学的処理法 生物学的窒素除去は次の工程を経て行われる。 (1) 排水中のアンモニア(NH4+)は生物酸化により NO2 を経て硝酸イオン(NO3-)に変わる。 NH4+ + 1/2O2 → NO2 + H2O + 2H+ ・・・(3) NO2 + 1/2O2 → NO3- ・・・(4) このとき、アンモニア以外に有機物や BOB 成分が共存す ると硝化菌はこれらの成分の酸化を優先するのでアンモ ニアの酸化は後回しとなる。 一例として、図1.7.3 のように排水中にアンモニアとBOD 成分が共存すると BOD 値 30 mg/L 位までは BOD 成分が先に 酸素を消費する。そして BOD 30 mg/L 以下になると アンモニアの硝酸化が加速され BOD 10 mg/L 以下で 90 % 以上が硝化(NO3-)される。 (2) 硝化菌の作用で生成した NO3-は嫌気性条件下で 脱窒素菌により窒素(N2)に還元されて大気中に 放散される。 この脱窒素反応は還元反応なので NO2，NO3の酸素受 容体と脱窒素菌の増殖源としての有機炭素源（栄養 源）が必要である。有機炭素源としては一般にメタノ ールが用いられる。メタノールを用いた場合の脱窒素 反応例を式(5)に示す。5CH3OH + 6NO3- + 6H+ → 5CO2 + 3N2 + 13H2O・・・(5) 式(5)より、脱窒素における窒素(N)とメタノールの 比を計算すると 5CH3OH/6N = 160/84 = 1.90 となり、 約 2 倍のメタノールが必要となる。 ● イオン交換法 イオン交換樹脂などのイオン交換体を使って窒素成 分(NO3)を吸着する。上水や地下水中に窒素が数十 mg/L 程度あり、これを処理して窒素を含まない飲料 水や生産用水にする場合に有利な方法である。 一例として、飲料用の地下水が窒素(NO3)で汚染さ れている場合、安全な飲み水を確保する目的で使われ ている。再生は 7 % 程度の食塩(NaCl)溶液を使う。 廃液には高濃度の窒素成分(NO3)が含まれるので、別 途処理が必要である。 NO3の吸着
R-SO3・Na + NO3- → R-SO3・NO3 + Na+・・・ (6) 再 生
R-SO3・NO3 + NaCl
→ R-SO3・Na + NO3-+ Cl-・・・(7) イオン交換法は用水・排水処理を問わず、一般にイ オン濃度の低い原水を処理するのに適している。 図 1.7.4 はゼオライトの種類と空洞の大きさである。 アンモニアは pH10 以上になると 80%くらいが NH3 に変化しているので、ゼオライトを充填した容器に通 水すれば吸着除去できる。ゼオライトは 1 グラムで 10～20mg/g のアンモニアを吸着できる。再生は 7%食 塩(NaCl)で行えば元のゼオライトに戻る。
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13 100 5 7 pH 11 75 0 25 50 存在比 (%) 9 NH3 NH4+ NH4++ OH-→NH3+ H2O 図 1.7.1 アンモニアの pH と存在比 NH 4 -N 濃度 (m g/ L ) 8 2 0 0 4 6 5 10 15 20 25 残留塩素 10 Cl:NH4-N比 NH4-N 10 0 20 30 40 50 残留塩素 (mg/L) 消費塩素量 不連続点 要求塩素量 図 1.7.2 不連続点塩素処理例 80 100 0 20 BOD (mg/L) 60 75 0 25 50 アンモニ ア態窒 素 硝化率 (%) 40 NH4++ 1/2O2 → NO2 + H2O + 2H+ NO2+ 1/2O2→ NO3 -ここから硝化が 早まる 図 1.7.3 BOD 値の低下とアンモニア硝化率の関係 ① モルデナイト ③A型ゼオライト 最大孔径：0.42nm 最大孔径：0.70nm 孔径：0.75nm 孔径：0.46nm ② クリノプチロライト ④ ゼオライトX 最大孔径：0.74nm 図 1.7.4 ゼオライトの種類と空洞の大きさ例 表 1.7.1 窒素の除去方法 方 法 概 要 特 徴 ① アンモニアストリッピ ング 法 ①ｐH を 11 以上にあげ NH3を大気放散 ② NH3を触媒反応塔に通して酸化分解 ① 処理システムが単純 ② NH3による二次公害発生に注意 ② 不連続点塩素 処理法 アンモニアに塩素を作用させて酸化分 解する ① 水道の NH3除去に使われる ② 後工程によっては残留塩素の除去が必要 ③ 生物学的処理法 硝酸性窒素(NO3-N)を嫌気性菌の作用 で窒素ガスに変換する ① あらゆる窒素に対応可能 ② NH3は NO3に酸化してから脱窒素処理する ④ イオン交換法 ①イオン交換樹脂 ②ゼオライトなど でアンモニアを吸着 ① 除去率が高い ② 再生廃液が出る ③ 希薄溶液に有利1.8 リンの除去
水中のリンは窒素とともに富栄養化の原因となるので除去 する必要がある。 ● 生物細胞にはリンが 1%含まれる 植物プランクトンは有機物がなくても、太陽光のもとで 窒素、リンが存在すれば炭酸同化作用により、自分で新た な有機物を光合成する。 生物細胞の組成は C60H87O29N12Pなどからわかるように、細 胞の中にリンが約１％ 含まれている。したがって、湖沼や 閉鎖海域の富栄養化の防止には有機物を除去しただけでは 効果がない。 このように、水環境中のリンは窒素とともに水質汚濁の 原因物質となるので排水処理で除去する必要がある。 ● リンの除去方法 リンの除去方法は大別して下記①～③がある。 ① 生物処理法 ② 凝集沈殿法 ③ 晶析法 ● リンの形態 公共水域に排出されるリンの形態は下記 ①～③に分類さ れる。 ① オルトリン酸：PO43－、HPO42-、H2PO4 -② ポリリン酸：トリポリリン酸、ヘキサメタリン酸 ③ 有機リン：有機化合物と結合したリン 上記のうち、公共水域における③の有機リンは微生物の作 用により、大部分が無機性のリンに分解されている。 ● 生物の力を利用したリンの除去 活性汚泥は右図 1.8.1 に示すように、好気的条件下では リンを過剰に摂取し、嫌気的条件下ではリンを放出するこ とが 1965 年に G.V.Levin、J.Shapino らによって指摘され ていた。 右図 1.8.2 は活性汚泥処理の嫌気、好気時のリンおよび COD 濃度の変化例である。 図の嫌気工程では原水中の CODCrが嫌気性菌の作用によ って、100mg/L から 20mg/L 程度まで除去されている。これ とは対照的に、汚泥からリンの放出が行われ、嫌気槽内の リン濃度は 6mg/L から 20mg/L に上昇する。嫌気工程を終え た処理水は続いて好気槽に移流し、急に好気条件に さらされると、今度は、水中のリンが急速に汚泥内に 吸収され、20mg/L あったものが 1mg/L 以下となる。 右図 1.8.3 は生物学的脱リン処理のフローシート 例である。 ばっ気槽の前に嫌気槽を配置し、原水中に有機成分 が存在する状態で 1.5～3.0 時間かけて返送汚泥中に 含まれるリンを汚泥から放出させ、次いで好気槽で 3.0～5.0 時間かけて汚泥を好気状態にするとリンが 急速に汚泥中に取り込まれる。これで原水中の T-P は 3～6mg/L から 1mg/L 以下まで処理できる。 凝集沈殿槽で集めたリンを多く含んだ汚泥は空気 の補給がないので嫌気性雰囲気である。これを長時間 放置しておくと、汚泥がリンを再放出することがある ので、沈殿で集めた汚泥は早めに脱水機にかけて固液 分離するとよい。 ● 凝集沈殿法 無機系のリン酸イオン(PO4-P)は、硫酸アルミニウ ム、ポリ塩化アルミニウムなどのアルミニウム塩や塩 化第二鉄、硫酸第二鉄などの鉄塩と反応して溶解度の 低いリン酸塩を形成する。 図 1.8.4 は Al3+および Fe3+とリンの凝集反応例であ る。PO4-P の凝集に最適な pH は Fe3+イオンで 4～5、Al3+ の場合で 6 付近である。中小規模の工場や事業所の活 性汚泥処理設備だけではリンの除去が困難なので、こ の設備の前段に硫酸アルミニウムによる凝集沈殿装 置を設ければ、リンの除去が可能となる。 ● 晶析法 図 1.8.5 は晶析材とリンの反応例である。晶析法 はカルシウムヒドロキシアパタイトと水中のリン酸 イオンを反応させて析出除去する方法である。 10Ca2+ + 2OH- + 6PO43- → Ca10(OH)2(PO4)6 ・・・(1) 図 1.8.6 は晶析脱リン装置フローシート例である。 調整槽で水酸化カルシウムを加えて pH 調整した処 理水は晶析槽に流入し、晶析材と接触してリンが除去 される。 晶析材に吸着したリンは余剰晶析材として間欠的に 排出する。
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混合液中の PO 4 -P の変 化 (mg/L) 時間 (h) 0 2 3 4 5 0 1 2 1 3 4 5 -1 -2 -3 -4 -5 好気性 嫌気性 リンを吐 き出す リンを取 り込む 図 1.8.1 活性汚泥のリンの取り込みと放出 時間 (h) 0 1 3 15 0 25 10 2 5 PO 4 -P (mg/L) 4 20 25 0 50 75 100 125 COD Cr (mg/L) CODCr PO4-P 嫌気工程 好気工程 リンを吐 き出す リンを取 り込む 図 1.8.2 リンと COD の経時変化 余剰 汚泥 流入 処理水 沈殿槽 返送 汚泥 No.1 ばっき槽 ばっき槽No.2 No.1 嫌気槽 嫌気槽No.2 M M M 空気 水質の変化例 原水 嫌気槽 好気槽 沈殿槽 処理水 滞留時間 (h) 1.5-3.0 3.0-5.0 3.0-4.0 BOD (mg/L) 100-120 20-30 〈10 〈10 〈10 全リン:T-P (mg/L) 3-6 10-20 10-20 - -溶解性リン: S-P (mg/L) 10-20 〈1 〈1 〈1 嫌気槽 好気槽 図 1.8.3 生物学的脱リン処理フローシート 0.01 PO4 -P (m g /L ) 100 1.0 10 0.1 0 2 6 12 pH 4 8 10 Fe3+ Al3+ リン(P)の初濃度12mg/L 鉄・リン：PO4= 2:1図 1.8.4 Al3+および Fe3+とリンの凝集反応 晶析材表面にカルシウ ムアパタイトが析出
10Ca + 6PO4 + 2OH Ca10 (OH)2(PO4)6
晶析材 カルシウムヒドロ キシアパタイト 晶析材 カルシウムヒドロ キシアパタイト リン カルシ ウム リン カルシ ウム OH リン リン カルシ ウム OH OH リン OH リン OH OH リン カルシ ウム カルシ ウム 晶析材表面にカルシウ ム、リン、OHが接近
図 1.8.5 晶析材とリンの反応 流入 処理水 カルシウム 返送晶析材 余剰晶析材 晶析材 沈澱槽 pH M 調整槽 晶析槽
図 1.8.6 晶析脱リン装置フローシート例
電気・電子部品、自動車部品、機械部品などの表面処理 工程から排出される排水には銅、ニッケル、クロムなどの 重金属が含まれている。これらの排水は塩分濃度が 1,000 mg/L 以下であればイオン交換樹脂によるリサイクル化の 可能性がある。塩分濃度 1,000 mg/L 以上の排水のリサイク ルについては、処理コストの面から逆浸透膜処理法を検討 したほうがよい。ここではイオン交換樹脂法による重金属 含有排水のリサイクル事例1)について述べる。 ● イオン交換樹脂法による重金属イオンの除去 図 2.1.1 は表面処理排水に含まれる銅、ニッケルなどの 重金属イオンおよびシリカなどをイオン交換樹脂で除去す る模式図である。 原水の水質は pH 6.0、電気伝導率(E.C) 520μS/cm、全溶 解固形分(TDS)420 mg/L、Cu2+ 6 mg/L、 Ni2+ 8 mg/L である。 一例として、上記の排水を H 型陽イオン交換樹脂塔と OH 型陰イオン交換樹脂塔の順に直列に接続してゆっくり通水 (SV 5)すると銅、ニッケルなどの陽イオンは陽イオンは樹 脂に吸着し、その代わりに水素イオン(H+)が放出される。 これにより、H 型陽イオン塔出口水の水質は pH 2.7 の酸 性水、電気伝導率 620μS/cm となる。 上記のH 型陽イオン交換樹脂塔出口水をOH 型陰イオン交 換樹脂塔に通水すると pH 8.3、電気伝導率 15μS/cm の脱 イオン水が得られる。 ここでpH 値が8.3 とややアルカリを示すのは陽イオン交 換樹脂からわずかにリークしたナトリウムイオンが陰イオ ン交換樹脂に吸着されず、陰イオン交換樹脂と作用して NaOH に変わったためである。 排水処理に使うイオン交換樹脂は汚染に抵抗性のあるマ クロポアー型が適している。通常、水道水の水質は pH 7.3、 電気伝導率 150μS/cm 程度であるから、表面処理排水をイ オン交換樹脂処理することによって水道水よりも純度の高 い脱イオン水が回収できる。 こうして得られた脱イオン水は実際の表面処理の現場で 水洗水として再利用されている。 ● 2 塔式と混床塔の違い イオン交換樹脂を用いた脱イオンの処理方式には図2.1.2 に示すように陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を異な る容器に充填する 2 塔式（上段）と同一の容器に陽イオン交 換樹脂と陰イオン交換樹脂を混合して充填する混床 式（下段）が実用化されている。それぞれの処理水の 水質例を表 2.1.1 に示す。 表 2.1.1 2 塔式と混床式の水質の相違 項 目 原 水 2 塔式 混床式 pH 6.0 8.3 7.2 電気伝導率(μS/cm) 500 15 0.8 Cu2+ 20 N.D N.D Ni2+ 10 N.D N.D 2 塔式に比べて混床式の水質が良いのは、混床塔の中 では陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂が隣り合わ せに無限段とも言うべき段数で接しており、2 塔式に相 当する脱イオン反応が何回も繰り返されるうちに水質 が向上したものと考えられる。 図 2.1.3は混床塔の水質例である。 ● イオン交換樹脂法による排水のリサイクル 図2.1.4はイオン交換樹脂法による表面処理排水の リサイクルフローシート例である。 表面処理工場からは多くの工程で重金属含有排水 が排出される。ここでは、それぞれの工程別に図のよ うなイオン交換樹脂塔による排水のリサイクルシステ ムが付設、実用化されている。 この工程で飽和となった樹脂の再生は生産現場で は行わず、別の再生専門の工場に運搬して工業規模で 再生する「委託再生方式」が実用化されている。 「委託再生方式」の特長は生産現場で樹脂再生を行わ ないので再生廃液と廃液処理に伴うスラッジの発生が ないところである。 写真 2.1.1 は実際の「委託再生方式」によるイオン 交換装置例である。 ボンベ型の樹脂塔は入り口、出口の配管を接続するだ けで直ちに脱塩を開始できる。これにより、生産現場 では樹脂の再生や排水処理をしなくても排水のリサイ クル化が実現する。 写真 2.1.2 は再生装置付きの混床塔式イオン交換装 置例である。生産現場で再生を行うので再生廃液が出 る。
2.1 イオン交換樹脂法による重金属含有排水の再利用
18
SiO2 Cu2+ Ni2+ Ca2+ SO4 2-Cl -Na+ K+ HCO3 -SiO2 SO4 2-Cl -HCO3-H
+H
2O
水 質 pH 6.0 EC:500μS/cm 水 質 pH 2.7 EC:620μS/cm 原 水 陽イオン 塔出口水 陰イオン 塔出口水 水 質 pH 8.3 EC:15μS/cm (HSiO3-) (HSiO3-) 図 2.1.1 イオン交換樹脂による重金属イオン 除去の模式図 原水の組成 pH 6.0 電気伝導率 500μS/cm Cu2+20mg/L Ni2+10mg/L 陽イオン 交換樹脂 陰イオン 交換樹脂 陽イオン 交換樹脂 陰イオン 交換樹脂 pH 7.2 電気伝導率 0.8μS/cm Cu2+N.D Ni2+N.D pH 8.3 電気伝導率 15μS/cm Cu2+N.D Ni2+N.D 原水 図 2.1.2 2 塔式と混床塔式の水質の違い 原水：EC 100μS/cm H+ H+ Na+ Na+ Na+ Na+ OH -OH -Cl -Cl -Cl -Cl -OH -Cl -Cl -Cl -Cl -OH -H+ No.1 脱イオン水 EC 10μS/cm No.2 脱イオン水 EC 1.0μS/cm No.3 脱イオン水 EC 0.1μS/cm No.4 脱イオン水 EC 0.05μS/cm 純水：EC 0.05μS/cm Na+ Na+ Na+ Na+ H+ Na+ Na+ Na+ Na+ H+ Cl -Cl -Cl -Cl -OH 図 2.1.3 混床塔の水質 No.2水洗 槽 No.3水洗 槽 No.1水洗 槽 脱イオン水 陽イオン 交換塔 めっき 槽 フィルター 活性炭塔 原水槽Material in Material out
委託再生工場で再生 飽和樹脂塔 再生樹脂塔 排水 陰イオン 交換塔 図 2.1.4 イオン交換法による表面処理排水の リサイクルフローシート 写真 2.1.1 委託再生方式のイオン交換装置例
写真 2.1.2 混床塔式のイオン交換装置例 1) 和田洋六:水処理技術の基本と仕組み（第2版）、pp.192-193、 秀和システム (2012)
表面処理排水には重金属イオン、懸濁物、COD 成分、シリ カおよびカルシウムなどの汚濁物質が含まれる。 従来、表面処理排水は中和凝集沈殿法で処理し、公共水域 に放流していたが、塩類濃度が高いので再利用には適さない。 表面処理排水を高度処理して再利用するには① 逆浸透膜 （以下 RO 膜）法② イオン交換樹脂法による脱塩、精製が考 えられる。 イオン交換樹脂で塩類濃度の高い排水を直接処理すると 純度の高い水が得られるが、樹脂が短時間で飽和に達するの で、すぐに再生しなければならず不経済な上に環境対策上も 好ましくない。ところが、RO 膜で塩類の大半を除去した後 にイオン交換樹脂処理すれば樹脂の長寿命化が図れる。 RO 膜処理とイオン交換樹脂処理は、元来、清浄な水の高 純度化に適用されてきた方法であるが、適切な前処理を施 せば汚濁排水の処理にも応用できる。 ここでは表面処理排水を RO 膜処理し、透過水をイオン交 換樹脂処理してリサイクルする方法1)について述べる。 ● RO 膜モジュール内の内部構造と流速管理 スパイラル形 RO 膜の内部構造は図 2.2.1 に示すように、 のり巻き状の RO 膜、メッシュスペーサー、集水管などで構 成されている。 原水はモジュール左側から流入し、緻密な構造の膜断面 の隙間をぬって流れる間に透過水と濃縮水に分けられ、透 過水はモジュール中心にある集水管に集まり、濃縮水はモ ジュール右側から排出される。 緻密な構造のスパイラル形 RO 膜で排水の脱塩を行うに は下記の 3 点に注意が必要である。 ① 原水は所定の濃度まで濃縮しても塩類が析出しない こと。 ② 原水の FI 値は 4～5 とする。 ③ モジュール内部の流速は懸濁物質が沈着しないよう に一定速度以上を確保すること。 RO 膜処理は図 2.2.1 のように原水が狭い流路(1～2 mm の隙間)をぬうようにして流れる。しかも 8 インチスパ イラル膜の膜面積はおよそ 36 m2、4 インチ膜では 9 m2 もあるので、膜面の流路に堆積する成分や懸濁物は事前 に取り除くか析出しないように管理することが重要で ある。それでも膜面には濃縮界面が形成されるので 8 イ ンチ膜では１本あたり 12 m3/h 程度の循環流量が必要で ある。透過水は水温 22℃で 20 L/m2・h 程度(8 イン チ膜 1 本あたり 0.72 m3/h)回収できる。 ● RO 膜とイオン交換樹脂による排水の処理 表 2.2.1 に表面処理排水の一例を示す。 表 2.2.1 の原水を直接イオン交換樹脂処理すると 塩分濃度が高いので、樹脂はたちまちのうちに飽和に 達する。ところが、前段で RO 膜処理を行えば重金属 イオンを含む溶解イオンの大半が分離できる。 そこで、図 2.2.2 に示すフローシートのように、RO 膜装置の前段で砂ろ過、活性炭処理を行い、銅イオン、 ニッケルイオンを含んだままで pH 5 程度の弱酸性に 調整して RO 膜処理を行った。その結果、表 2.2.1 に 示す透過水が安定して得られた。 ● 原水、濃縮水、透過水の吸光度 図 2.2.3 は図 2.2.2 の pH 調整槽で pH 5.0 に調整し た原水と回収率 50 %で RO 膜処理した濃縮水、透過水 の紫外線の吸光度を測定したものである。 水中に有機物が混在すると一般に 190～200 nm の紫 外線領域に吸収が見られる。原水は COD 成分を含むの で 198 nm に吸収のピークが現れ、濃縮水は原水の 2 倍の吸光度を示した。透過水の COD 値は 1 mg/L 以下 なので紫外線吸収はほとんど見られない。これらのこ とから、RO 膜処理ではわずかのシリカや COD 成分を 除いて、大半の不純物を除去できることが確認できた。 ● RO 膜処理水のイオン交換樹脂処理 表 2.2.1 の RO 透過水を図 2.2.2 の流れに従ってイ オン交換樹脂処理すると電気伝導率 10μS/cm 以下の 脱イオン水が安定して得られる。 図 2.2.4 は原水と RO 膜処理水をイオン交換樹脂処 理した水質比較である。原水を直接イオン交換処理し ても樹脂量の 24 倍しか脱イオン水が回収できないが RO 膜処理すると樹脂 1 リットルあたり 600 倍も脱イ オン水を回収できる。この脱イオン水は表面処理の水 洗水としてリサイクルできる。これにより、それまで 排水処理して公共水域に廃棄していた排水がリサイ クル可能となった。写真 2.2.1 は実際の RO 膜装置と イオン交換樹脂塔の外観である。
2.2 RO 膜法による表面処理排水のリサイクル
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原 水 透過水 メッシュスペーサー 濃縮水 4 インチRO膜 9m2 集水管 8インチRO膜 36m2 濃縮水の流れ 透過水の流れ のり巻き状 のRO膜 図 2.2.1 RO 膜内の水の流れ No.2水洗 槽 No.3水洗 槽 No.1水洗 槽 脱イオン水 濃縮水 透過水 H2SO4 イオン交換装置 ＲＯ膜装置 表面処 理槽 フィルター 砂ろ過塔 活性炭塔 原水槽 RO原水槽 フィルター pH調整槽Material in Material out
リターン水 排水処理装置へ 図 2.2.2 RO 膜とイオン交換樹脂処理による 表面処理排水の再利用フローシート 表 2.2.1 原水と透過水の水質 項 目 原水の水質 透過水の水質 pH 7.5 4.7 電気伝導率(μS/cm) 1,200 45 全溶解固形分(mg/L) 950 N.D SS (mg/L) 40 N.D Cu2+ (mg/L) 4 N.D Ni2+ (mg/L) 20 N.D Ca2+ (mg/L) 25 N.D SiO2 (mg/L) 28 1.2 COD (mg/L) 30 0.9 波長(nm) 0.0 吸 光度 0.5 190 200 210 220 230 1.0 濃縮水 原 水 透過水 図 2.2.3 原水、濃縮水、透過水の吸光度 電気伝導率 ( μ S /cm ) 800 処理水量 (L/L-Resin) 25 0 50 600 20 50 1000 30 10 原水(RO処理前） 40 原水(RO処理後） 図 2.2.4 原水と RO 膜処理水をイオン交換樹脂処理 した水質比較 写真 2.2.1 RO 膜装置とイオン交換樹脂塔の外観 1) 和田洋六ほか:表面技術、Vol.50, No.12, pp.92-98 (1999)
シアン含有排水は従来からアルカリ塩素法で処理し、処 理水は公共水域に放流し、発生スラッジは埋め立て処分され ていた。 アルカリ塩素法はシアンを無害化できるが、この方法は化 学薬品を多く使うので、処理水中の塩類濃度が高く過剰塩素 を含むため再利用には適さない。 オゾンは処理薬品を使うことなくシアンを分解できる。過 剰のオゾンは自己分解して酸素となるから、処理水中に塩類 や有害な塩素酸化物などの副生がない。 水中のオゾンに紫外線を照射するとシアンの分解が促進さ れる。 イオン交換樹脂法はシアン化物イオンを吸着・溶離できる が、陽イオン交換樹脂にシアン排水が接触すると酸性化して シアンガス(HCN)となり、樹脂粒間に充満して処理効率を低 下させ、漏れ出ると作業環境が危険となる。 ここでは、UV オゾン酸化とイオン交換樹脂処理を組み合わ せて、シアン排水を再利用する方法について述べる。 ● シアン排水のオゾン酸化と UV オゾン酸化 図 2.3.1 は実際のめっき工場から排出されたシアン排水 のオゾン酸化処理例である。 原水の組成は pH 10.5、CN- 130mg/L、COD 79mg/L、Cu2+ 65mg/L である。オゾン酸化によりシアン、COD 濃度は低下して 2.0 時間後に10 mg/L となるが、それ以上処理しても変化しない。 銅イオンは 2.0 時間処理でゼロとなる。したがって、実際の 排水をオゾン単独で処理しシアン濃度をゼロにするには2.5 時間以上を要すと思われる。 図2.3.2 は図 2.3.1 と同じ試料水をUV オゾン酸化処理 し pH、CN-、CNO-、COD について測定した結果例である。pH は 0.4 時間あたりで 7.8 と極小値を示し、それ以後はゆっ くり増加した。COD は 1.0 時間で 1.0 mg/L となった。 これは、COD 成分の酸化に伴って有機成分が一時的に低 分子の有機酸となり、やがて二酸化炭素と水に分解したた めである。 シアン濃度は 0.4 時間でゼロとなったが、その代わり、 シアン酸濃度(CNO-)が上昇し 190 mg/L となった。更に酸化 を継続すると CNO-は低下し始めたが 1.5 時間以上たってもあまり変化しなかった。 これらのことから、COD 成分や CN -は処理できても CNO -濃度が一時的に増加し、2.5 時間処理してもあまり低下 しないことがわかった。そこで、ここではシアン濃度がゼ ロとなる 0.4 時間処理の水を陽イオン交換樹脂塔と 陰イオン交換樹脂塔に通水した。 その結果、陽イオン交換樹脂塔出口では CNO-が検出さ れなくなった。 これは陽イオン交換樹脂塔の中で陰 イオンのCNO-が陽イオンのNH 4+に変わり樹脂に吸着し たためと考えられる1)。 陽イオン交換樹脂塔出口水はそのまま陰イオン交 換樹脂塔に通水した。このようにして得られた水は電 気伝導率 10μS/cm 程度の脱イオン水となった。 ● UV オゾン酸化とイオン交換樹脂によるシアン排水 処理システム シアン排水の UV オゾン処理とイオン交換樹脂処理 実験に基づき、図 2.3.3 のフローシートと写真 2.3.1 に示す UV オゾン酸化とイオン交換樹脂処理法を考案 した。シアンめっき No.1 水洗水はフィルターでろ過 した後、UV オゾン酸化を行う。 UV オゾン酸化処理水はもう一度ろ過した後、陽イ オン交換樹脂塔と陰イオン交換樹脂塔に通水する。こ れにより、シアン含有排水は電気伝導率 10μS/cm 程 度の脱イオン水となるので水洗水としてリサイクル できる。 図 2.3.3 のリサイクルシステムで飽和に達したイ オン交換樹脂の再生は、生産工場では行わず再生専門 の工場に運搬して再生する「委託再生」方式を採用し た。 これにより、生産現場では樹脂再生の手間が省け、 再生廃液やスラッジの発生がなくなる。 ● UV オゾン酸化処理水のイオン交換処理 図 2.3.4 は UV オゾン酸化処理前と処理後の水を陽 イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂に通水し、樹脂量 の何倍の水が回収できたかを測定、比較したものであ る。 UV オゾン酸化処理しないで直接イオン交換樹脂に 通水すると樹脂量の 40 倍程度の回収率であるが、UV オゾン酸化処理すると回収率が樹脂量の 90 倍に増加 する。 このように、UV オゾン酸化処理とイオン交換樹脂 処理の組み合わせにより、脱イオン水が安定して回収 できる。
2.3 UV オゾン酸化とイオン交換樹脂法によるシアン排水のリサイクル
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時間(h) CN -,C u 2+,COD(mg /L) 0 0.5 1.0 1.5 2.5 120 0 160 2.0 80 7 8 9 10 11 pH 40 COD CN -pH Cu2+ 図 2.3.1 シアン排水のオゾン酸化処理例2) 時間(h) CN -,C NO -,Cu 2+,COD( mg/L) 0 0.5 1.0 1.5 2.5 150 0 200 2.0 100 7 8 9 10 11 pH 50 COD CN -pH CNO 図 2.3.2 シアン排水の UV オゾン酸化結果例2) No.2水洗 槽 No.3水洗 槽 No.1水洗 槽 脱イオン水 陽イオン 交換塔 シアン めっき槽 フィルター 原水槽Material in Material out
陰イオン 交換塔 委託再生工場で再生 飽和樹 脂塔 再生樹 脂塔 排水 UVオゾン酸 化反応槽 UVランプ オゾン発生器 図 2.3.3 UV オゾン酸化とイオン交換樹脂処理 によるシアン排水の処理フローシート 処理量(L/L-樹脂量） 10 電 気伝導 率 (μ S/ cm) 1000 100 500 20 0 40 80 120 160 UVオゾン酸 化処理前 UVオゾン酸化処理後 図 2.3.4 陰イオン交換塔出口水の電気伝導率 写真 2.3.1 UV オゾン酸化装置例 1) CNO-は下記(1)～(3)の反応によりアンモニウムイオン (NH4+)に変わり樹脂に吸着されたと考えられる。
R-SO3H + NaCNO → R-SO3・Na + H++ CNO-・・・(1)
CNO- + 2H+ + H 2O → CO2 + NH4+ ・・・(2) R-SO3H + NH4+ → R-SO3・NH4+ + H+ ・・・(3) 図 5.3.3 のように UV オゾン酸化処理でシアンをシアン酸に変 えて、この処理水を陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂で 処理すれば、シアン排水から安定して脱イオン水が回収でき リサイクルできる。 2) 和田洋六ほか：日本化学会誌、No.9、pp.834-840 (1994)
表面処理工程の酸・アルカリ系排水は金属イオンをはじ め、酸、アルカリ、界面活性剤、有機溶剤、塩分などを含 む。これらの排水は、通常、凝集沈殿処理して公共水域に 放流される。凝集沈澱処理では金属イオンの大半が除去で きるが、原水の組成が変動すると処理水の水質が安定しな いという欠点がある。 これを改善するために凝集沈澱処理水をろ過してから減 圧蒸留すると、金属イオン、塩分などが確実に分離できる ので公共水域に安定した水質の処理水を放流でき、環境保 全に一役かうことができる。 蒸留工程では冷却水としての水道水を大量に使用するが、 大半は大気中に揮散してしまう。現在、下水道に廃棄して いる蒸留水を処理して冷却水として再利用する技術が開発 できれば、排水がなくなるうえに水道水の節約となり、水 質汚濁防止にも貢献でき一石二鳥である。 本項では、下水道に放流している中和凝集処理水を減圧 蒸留後、UF 膜ろ過し、低圧 RO 膜と高圧 RO 膜で 2 段処理し た処理水を UV オゾン酸化処理してリサイクルする事例1) について述べる。本項記載の内容はほとんどの産業排水の 処理に対応できる。 ● 原水の調整と各工程の処理水水質 酸・アルカリ系排水は一般に酸性で、Cu2+、Ni2+、Zn2+な どの金属イオンが 10～100 mg/L 含まれる。これ以外に有機 酸、界面活性剤、有機溶剤などに由来する COD 成分が最大 2,000 mg/L 含まれる。塩類が多量に含まれるので電気伝導 率(E.C.: Electric Conductivity )は 12,500μS/cm にもな る。ここでは上記の排水に塩化カルシウム(CaCl2)を 200 mg/L 加えてから 10 % NaOH で pH 9.5～9.7 に調整して金属 イオンを析出させた。次いで、アニオン系高分子凝集剤を 1 mg/L 加えて凝集させた後、全量を脱水機でろ過した。 ● 減圧蒸留 図 2.4.1 は減圧蒸留装置のフローシート、写真 2.4.1 は 実際の減圧蒸留装置である。原水槽の水は Ca2+を多く含む ので炭酸ナトリウム(Na2CO3)を加えてCaCO3として不溶化し、 そのまま減圧蒸留装置に送る。蒸発缶内は 25kPa に減圧さ れており、pH 調整した原水を循環しながら 70℃程度の温度 で蒸留する。 蒸留水は熱交換器で冷却して蒸留水貯槽に貯留する。 冷却水として使用している水道水は冷却塔と熱交 換器の間を環するうちに冷却塔で大半が蒸発して失 われる。濃縮液は回収してから結晶化し、セメント骨 材として再利用する。 図 2.4.2 は UF 膜ろ過のフローシートである。 減圧蒸留した水は UF 原水槽に貯留する。原水は循 環ポンプにより 0.03 MPa の圧力で UF 膜 (PVDF 製、 分画分子量 150,000) に送りクロスフローろ過をしな がら UF ろ過水槽に送る。 膜の洗浄は 1 時間ごとに膜モジュール下部から空 気を送り洗浄を行なった後、ろ過水に NaClO を数 mg/L 添加して間欠的に行なう。この操作により膜のバイオ ファウリング発生とフラックスの低下を防止できる。 PVDF 製の UF 膜は機械的強度があり耐塩素性があるの で排水処理に適している。 ● RO 膜処理 UF 膜ろ過した水は UF ろ過水槽に貯留し、供給ポン プ、フィルター、RO 膜ポンプを経て 1 段目の低圧 RO 膜モジュールへ 1.0 MPa で送る。1 段目の RO モジュ ールは低圧 RO 膜(直径 8 インチ)が 2 本入ったハウジ ングが 3:2 の比率で配置されている。UF ろ過水には NaClO が残留しているので、これを還元する目的で亜 硫酸水素ナトリウムを 50 mg/L 添加する。これにより 水中の溶存酸素除去と膜に損傷を与える NaClO を除 くことができる。 1 段目の低圧 RO 膜処理水は No.1 透過水槽に貯留す る。濃縮水は濃縮水槽に貯留する。No.1 透過水槽の 水は供給ポンプ、フィルター、2 段式 RO ポンプを経 て 2 段目の高圧 RO 膜モジュールへ 4.0 MPa で送る。 2 段 RO モジュールは高圧 RO 膜(直径 8 インチ)が 2 本入ったハウジングが 3:2 の比率で配置されている。 高圧 RO 膜処理水は No.2 透過水槽に貯留する。 図 2.4.3 は 2 段 RO 膜処理のフローシート、写真 2.4.2 は UF 膜と RO 膜装置ユニットの一部である。 RO 膜透過水は図 2.4.4 の UV オゾン酸化装置に送り、 わずかに残った COD 成分を分解する。 処理水(pH6.5, COD2.0,電気伝導率 5μS/cm)は冷却 水、イオン交換樹脂の洗浄水として再利用している。
