JP4119331B2

JP4119331B2 - 洗車排水処理装置

Info

Publication number: JP4119331B2
Application number: JP2003306676A
Authority: JP
Inventors: 豊三浜田
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2008-07-16
Anticipated expiration: 2023-08-29
Also published as: JP2005074294A

Description

本発明は、洗車で生じた、ワックス、機械油、界面活性剤及び土砂等を含む排水の処理用として適した洗車排水処理装置に関する。

水資源の有効利用への関心の高まりと共に、大量に水道水を消費する洗車場などの洗浄水（１台当たり１５０Ｌ以上必要）に対する節水の要望と、その一方で排水をそのまま垂れ流すことに対する水質汚染への懸念が大きくなっている。特に洗車場で生じる排水には、土砂と共にワックス等の油分だけでなく、界面活性剤が含まれている。界面活性剤は自然分解されにくいために、河川、湖沼の環境汚染に繋がる。そこで、洗車排水を処理し、処理水を洗車用水として再利用することで、上記課題を解決しようとする試みがなされている。

洗車排水等の処理法としては、砂濾過処理、凝集沈澱処理、オゾン処理等の方法のほか、特許文献１に開示された中空糸膜を用いた濾過器を備えた濾過による洗車システムが知られているが、いずれの方法においても、装置が大きく、広い設置場所を確保する必要があり、処理コストが高くなるという問題がある。特に設置場所の確保については、洗車場のスペースは様々であるため、狭いスペースであっても、処理能力を低下させることなく適用できる排水処理装置が望まれている。
特開２０００−１２７９１３号公報特開２００３−９３８０２号公報特開２００３−１７０００７号公報

本発明は、各種洗車場等で生じる油分及び界面活性剤を含有する排水を処理し、洗浄水として再利用できる処理水が得られる洗車排水処理装置を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するため、油分及び界面活性剤を含有する洗浄排水を処理して、洗車用水として再利用するための洗車排水処理装置であり、
凝集沈降処理を行う凝集沈殿部、洗車排水を凝集沈降処理した後の処理水を固液分離する膜分離部と、膜分離部における処理水を貯留する貯水部を有し、前記凝集沈降処理を行う凝集沈殿部として装置の一部を構成する油水分離槽を利用する洗車排水処理装置を提供する。

本発明において「凝集沈殿部として装置の一部を構成する油水分離槽」とは、ガソリンスタンド等の洗車場に既設の油水分離槽ではなく、装置の一構成要素として、他の構成要素と関連づけて新設した油水分離槽であることを意味する。

洗車場に既設の油水分離槽を利用する場合には、洗車場の状況に応じて、洗車排水処理装置と油水分離槽との位置が離れたりすることがあるため、油水分離槽と洗車排水処理装置を合わせた全体から見れば大きな設置面積及び設置空間を要する場合がある。

しかし、油水分離槽を洗車排水処理装置の一構成要素として、他の構成要素と関連づけて新設することにより、装置全体としての設計ができるようになる。このため、油水分離槽と残部の装置との配置関係の調整が容易になるので（例えば、油水分離槽の直上に残部の装置を設置できる）、装置全体の設置面積及び設置空間をより小さくできる。

更に、油水分離槽も含めて装置全体を構成することができるため、油水分離槽から他の処理部への被処理液の流れをより効率良くできるので、処理能力が向上できる。

本発明でいう洗車排水は、各種車両、電車等の乗り物等を、水を含む洗浄水で洗浄した際に生じる排水であるため、油分や界面活性剤は洗浄対象に応じて異なり、例えば、車のワックスや機械油等であり、界面活性剤は、陰イオン、陽イオン、非イオン及び両性界面活性剤である。

本発明の洗車排水処理装置及び洗車排水処理システムによれば、凝集沈澱槽としての油水分離槽含めて装置全体を構成しているので、高い処理能力を維持したまま、装置全体を従来技術よりもコンパクトにすることができる。

更に、既設の油水分離槽を利用する場合、洗車排水以外の排水も流入するため、油水分離槽に対する分離処理が困難となるほか、洗車排水処理装置に対する負荷が過度になることが考えられるが、新設の油水分離槽を使用する場合、処理対象を洗車排水に限定できるので、処理効率を向上できる。

以下、図面により、本発明の実施の形態を説明する。図１、図２は、いずれもい本発明の洗車排水処理装置又は洗車排水処理システムを説明するための概念図であり、それぞれの膜分離部の設置場所が異なっている。

本発明の洗車排水処理装置は、少なくとも膜分離部及び貯水部を備えており、これらがパイプ等で連結されているものであるが、図に示すような又は図に示されていない排水の処理をするのに必要な構成を含んでいてもよい。図１、図２中、Ｐはポンプ、Ｐ１〜Ｐ４は圧力計、Ｆ１〜Ｆ２は流量計、ＭＶは流量調整バルブを示し、開閉弁は全て同じ表示である。なお、図１、図２は、各構成部、各構成部の連結状態、排水の処理フローを示すものであり、各構成部の配置状態や装置全体の大きさを示すものではない。

（１）実施の形態１
図１に示す実施の形態について説明する。図１は、本発明の洗車排水処理装置の概念図である。

洗車場等で生じた油分及び界面活性剤を含む洗車排水は、洗車場の排水ピットを経て、凝集沈殿部となる埋設された油水分離槽１に集められる。油水分離槽１には、雨水、施設の床面清掃時の洗剤や油混じりの雑排水等は回収されず、洗車排水のみが回収される。雑排水は、既設の油水分離槽により回収される。

油水分離槽１は、図示するような計４つの沈殿槽（第１槽１１、第２槽１２、第３槽１３、第４槽１４）の組み合わせからなり、第１槽１１に洗車排水が貯水され、ここに凝集剤を投入した後、攪拌して凝集沈殿処理し、砂、泥、その他の大きめの懸濁質（ＳＳ）が沈殿される。その後、第１槽１１の上澄み液が、各槽の仕切り壁を順に超えて、最終的に第４槽１４に流入する。

凝集沈澱処理で用いる凝集剤としては、特に限定されないが、有機化合物と無機化合物の混合凝集剤が油分の高度除去の観点から望ましく、アルギン酸塩及び／又はカチオン系高分子凝集剤を含む有機凝集剤と、イオン性鉱物及び／又は硫酸アルミニウムを含む無機凝集剤との組み合わせからなり、有機凝集剤としてアルギン酸塩及びカチオン系高分子凝集剤を含み、無機凝集剤としてイオン性鉱物及び硫酸アルミニウムを含むものが好ましい。

有機凝集剤と無機凝集剤の含有割合は、有機凝集剤が２〜２０質量％、好ましくは４〜１４重量％、より好ましくは５〜１３質量％であり、無機凝集剤が９８〜２０質量％、好ましくは９６〜８６質量％、より好ましくは９５〜８７質量％である。

有機凝集剤として使用するアルギン酸塩はアルギン酸ナトリウムが好ましく、カチオン系高分子凝集剤はポリアミン類、ポリジシアンジアミド類、カチオン化デンプン、カチオン性ポリ（メタ）アクリルアミド、水溶性アニリン樹脂、ポリチオ尿素、ポリエチレンイミン、第４級アンモニウム塩類、ポリビニルピリジン類、キトサン等を挙げることができ、これらの中でもカチオン化デンプン、カチオン化ポリ（メタ）アクリルアミド又はこれらの混合物が好ましい。

有機凝集剤としてアルギン酸塩とカチオン系高分子凝集剤を含むとき、それらの含有割合（アルギン酸塩／カチオン系高分子凝集剤で示される質量比）は１：２〜２：１であることが好ましく、２：３〜３：２であることがより好ましい。

無機凝集剤として使用するイオン性鉱物としては、モンモリロナイト、カオリン等の粘土鉱物やゼオライト等を挙げることができ、これらの中でも、安価でかつ吸着面積が大きく、エマルジョン化された油分を吸着しやすいベントナイトやモンモリロナイトが好ましい。

無機凝集剤としてイオン性鉱物と硫酸アルミニウムを含むとき、それらの含有割合（イオン性鉱物／硫酸アルミニウムで示される質量比）は１：２〜２：１であることが好ましく、２：３〜３：２であることがより好ましい。

有機凝集剤としては、上記以外にも（メタ）アクリル酸や（メタ）アクリルアミド等の親水性単量体を共重合させたアクリル系共重合体等、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩、マレイン酸共重合体、ポリ（メタ）アクリルアミド、リグニンスルホン酸ナトリウム、カ成デンプン、ポリオキシエチレンジプロピルアミン、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテルなどの界面活性剤、（メタ）アクリル酸とアクリルアミドとの共重合体等のアニオン又はノニオン系の高分子凝集剤、両性高分子凝集剤、プロピレンジアミン等の低分子アミン凝集剤等を含有させることができる。

無機凝集剤としては、上記以外にもポリ塩化アルミニウム、塩化マグネシウム、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、消石灰、珪酸ナトリウム、アルミン酸ナトリウム、アルミニウムミョウバン類等を含有させることができる。

凝集剤としては、アルギン酸ナトリウム、カチオン系高分子凝集剤と、モンモリロナイト、硫酸アルミニウムとの有機及び無機凝集剤の組み合わせからなるものを使用したとき、水処理能力が向上する。

このような油水分離槽１における凝集剤の投入及び攪拌は、洗車排水処理装置に付設された凝集剤投入機１８及び攪拌機１９により行うか、又は油水分離槽１に取り付けられた、凝集剤投入機１８と攪拌機１９を有する凝集処理装置により行う。

油水分離槽１の第４槽１４内に貯水された凝集処理後の洗車排水が、洗車排水処理装置による処理対象の原水となる。第４槽１４内にはポンプ２ａが浸漬されており、このポンプ２ａを作動させることにより、ライン２０から原水貯水タンク３に送って貯水する。

原水貯水タンク３は、設置してもよいし、設置しなくてもよいが、原水貯水タンク３を設けたとき、油水分離槽１の直上に原水貯水タンク３が位置するように設定されているから、ライン２０も短い。

次に、原水貯水タンク３の原水をライン２１から膜分離部４に送り、固液分離する。膜分離部４で生じた濃縮液は、ライン３１、２７から油水分離槽１の第１槽１１に返送される。膜分離部４における処理は特に限定されないが、コンパクト性の面から内圧型中空糸膜モジュールを用いることが望ましい。なお、原水貯水タンク３を設けない場合には、油水分離槽１の直上に膜分離部４が位置するように設定されている。

膜分離部４で用いる膜は、透水速度が大きくなる点で、精密ろ過膜や限外濾過膜が望ましく、膜材質としては、親水性膜素材が望ましく、例えばセルロース誘導体系、ポリアクリロニトリル系などの親水性高分子や、親水性ポリスルホン系、親水性ポリ塩化ビニリデンやポリフッ化ビニリデンなど疎水性高分子を親水化処理したものが挙げられる。膜形状は、コンパクト性から中空糸膜であることが好ましい。

次に、膜分離部４で処理した処理水は、そのままライン２２から貯水タンク５に送って貯水し、再利用することができるが、ライン２３から膜分離部４と最終貯水タンク７の間に設けた活性炭処理部６に送って活性炭処理し、主として油分等に起因する臭気成分と、残存する界面活性剤を吸着除去することが望ましい。この活性炭処理部６における活性炭と処理水との接触方法は制限されず、例えば、活性炭カラムに処理水を通す方式を適用できる。貯水タンク５と最終貯水タンク７には、それぞれオーバーフローライン３２、３３が設けられている。

次に、活性炭処理部６で処理した処理水を、ライン２４から最終貯水タンク７に送って貯水する。この最終貯水タンク７に送った水は、洗車用水として再利用できる。このように最終貯水タンク７を設けることにより、処理水の再利用が容易になるが、膜分離部４と貯水タンク５の間に活性炭処理部６を設け、活性炭処理した処理水を貯水タンク５に貯水することもでき、この場合には、最終貯水タンク７は不要となる。

本発明の排水処理装置では、洗車排水は、膜分離部４、場合により更に活性炭処理部６により処理されるが、この処理を継続して行った場合、膜分離部４の膜面に汚れが付着して、固液分離性能が低下することがある。このため、適当間隔で逆圧洗浄することにより、固液分離性能を安定した状態に保持することが望ましい。

逆圧洗浄は、膜分離部４の透過液側から原液側に、ライン２６を利用して、貯水部５内の処理水を圧入させる方法が適用できる。逆圧洗浄の間隔は、１５〜６０分が好ましく、２０〜４５分がより好ましい。逆圧洗浄時の流量は、２〜２０ｍ／ｄａｙが好ましく、５〜１５ｍ／ｄａｙがより好ましい。

また逆圧洗浄に際しては、洗浄効果を高めるため、薬液タンク３０から次亜塩素酸ナトリウム水溶液等の薬液を、ポンプを作動させることで洗浄水に添加して、薬液洗浄することができる。薬液の添加量は、次亜塩素酸ナトリウムを用いる場合、逆洗後の残留塩素濃度が１〜１００ｍｇ／Ｌの範囲になるようにすることが好ましい。

（２）実施の形態２
次に、図２に示す実施の形態について説明する。図２に示す装置と図１に示す装置とは、膜分離部４の設置場所が異なるほかは同一のものであり、図１の装置と同様の改変をすることができる。

図２に示す形態では、油水分離槽１の第３槽１３内及び第４槽１４内に、それぞれ膜分離部４が浸漬されている。このように既設の油水分離槽を使用するのではなく、凝集沈殿部としての油水分離槽１と膜分離部４等を一体に設計して製造組立できるため、油水分離槽１の一部を膜分離部として利用することができるようになる。更に、膜分離部４と他の構成部との位置関係の調整も容易となる。

これらの膜分離部４では、吸引ポンプ２ｂを作動させて吸引することにより、固液分離する。膜分離部４における処理は特に限定されないが、コンパクト性の面から外圧浸漬型中空糸膜モジュールを用いることが望ましい。４０〜４４は、各部を接続するラインを示す。

膜分離部４で固液分離処理した後の処理水は、図１に示す装置と同様にして処理され、適宜逆圧洗浄する。逆圧洗浄法は図１に示す装置と同じ洗浄法を適用できるが、上記逆圧洗浄だけでは膜性能が回復しない場合がある恐れがある。この場合には、逆圧洗浄と共に、コンプレッサー３２により、膜モジュール下部に設けられた散気管３１によるエアーバブリング洗浄を併用することが望ましい。このエアーバブリング洗浄は、常時又は間欠的に行うもので、逆圧洗浄と併用するほか、濾過時に行ってもよい。エアー量は、気泡の膜面線速が０．０１〜１．０ｍ／ｓの範囲で行うことが望ましく、０．０５〜０．５ｍ／ｓの範囲がより好ましい。

本発明の洗車排水処理装置は、排水の流入量に応じて処理量を自動制御できるように設定したり、円滑な洗車作業ができるように、洗車作業時の水の使用量等に応じて最終貯水タンク７の処理水を自動供給できるように設定することもできる。

本発明の洗車排水処理装置は、装置の構成要素として新設した油水分離槽を凝集沈殿処理手段として利用するものである。このため、高い処理能力を維持したまま、装置自体における処理手段を簡略化できるほか、凝集沈殿部となる油水分離槽と他の膜分離部等の構成要素とを一体として設計できるので、装置全体をよりコンパクトにすることができる。

以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。

（１）洗車排水処理装置の詳細
図１又は図２に示す洗車排水処理装置を用いた。各部の詳細は次のとおり。

（油水分離槽）
汎用されている計４槽からなる油水分離槽で、各槽の容量は全て１ｍ^３である。第１槽には凝集剤投入機及び攪拌機が備え付けられている。凝集剤は、ベントナイト４８質量％、硫酸アルミニウム４８質量％、アルギン酸ナトリウム２質量％およびカチオン系ポリアクリルアミド２質量％を含有する凝集剤を用いた。凝集剤の投入量は、５０ｍｇ／Ｌである。

（膜分離部）
内圧型（図１のもの）又は外圧型（図２のもの）酢酸セルロース中空糸膜モジュール（膜面積０．２ｍ^２、分画分子量：１５万）を用い、膜間差圧は１５ｋＰａに維持した。

（活性炭処理部）
活性炭（ＣＷ１３０Ａ、二村化学工業（株）製）を充填したカラム（カラム容量：２Ｌ）を用いて処理した。

（２）測定方法
（処理速度）
運転開始から１ヶ月後の値を、膜分離部３に設置した透過液流量計（図１、図２中のＦ１）により計測した。

（ＣＯＤ）
運転開始から１ヶ月の処理液のＣＯＤを、ＨＡＣＨ製の水質分析計により測定した。

実施例１
図１で示す洗車排水処理装置及び洗車排水処理システムを用いた。油水分離槽１で凝集沈殿処理した原水を、膜分離部３及び活性炭処理部６で処理し、最終貯水タンク７に貯水した。逆圧洗浄は、３０分おきに１分間の割合で８ｍ／ｄａｙの流量で行った。

１ヵ月後の処理量は０．０２ｍ^３／ｈであり、処理量の低下率は５％以下であった。１ヶ月後の原水ＣＯＤ値は１０〜５２ｍｇ／Ｌ、貯水タンク７内の処理水のＣＯＤ値は４〜１０ｍｇ／Ｌであった。

実施例２
図２に示す洗車排水処理装置及び洗車排水処理システムを用いた。油水分離槽１の第３槽１３及び第４槽１４内に浸漬した膜分離部４及び活性炭処理部６で処理し、最終貯水タンク７に貯水した。逆圧洗浄は、３０分おきに１分間の割合で８ｍ／ｄａｙの流量で行い、第３槽１３及び第４槽１４に設けた散気管４１により、膜面線速０．２ｍ／ｓのエアー曝気を常時行った。

１ヵ月後の処理量は０．０２ｍ^３／ｈであり、処理量の低下率は５％以下であった。１ヶ月後の原水ＣＯＤ値は１２〜６４ｍｇ／Ｌ、貯水タンク７内の処理水のＣＯＤ値は５〜１３ｍｇ／Ｌであった。

本発明の洗車排水処理装置の概念図。本発明の洗車排水処理装置の概念図

符号の説明

１油水分離槽
４膜分離部
６活性炭処理部
７最終貯水タンク

Claims

油分及び界面活性剤を含有する洗浄排水を処理して、洗車用水として再利用するための洗車排水処理装置であり、
凝集沈降処理を行う凝集沈殿部、洗車排水を凝集沈降処理した後の処理水を固液分離する膜分離部と、膜分離部における処理水を貯留する貯水部を有し、前記凝集沈降処理を行う凝集沈殿部として装置の一部を構成する油水分離槽を利用する洗車排水処理装置。
膜分離部と貯水部の間に活性炭処理部を有している請求項１記載の洗車排水処理装置。
凝集沈殿部となる油水分離槽と、膜分離部、貯水部及び必要に応じて活性炭処理部を含む他の処理部が分離しているが、近接配置されており、油水分離槽と膜分離部との間で、一方又は相互に送液できる手段を有している請求項１又は２記載の洗車排水処理装置。
膜分離部で用いる膜モジュールが、内圧濾過方式の中空糸膜モジュールである請求項１〜３のいずれか１記載の洗車排水処理装置。
油水分離槽内に膜分離部を浸漬した状態で使用することができる請求項１又は２記載の洗車排水処理装置。
膜分離部で用いる膜モジュールが、外圧濾過方式の中空糸膜モジュールである請求項５記載の洗車排水処理装置。
油水分離槽に対して、凝集剤を投入し、かつ攪拌するための手段を有している請求項１〜６のいずれか１記載の洗車排水処理装置。