JP6738492B2 - 水処理方法および水処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、化学工業、紙・パルプ、印刷、機械、食品、製薬等の工場から排出される溶解性ＣＯＤ成分を含有する溶解性ＣＯＤ含有水のＣＯＤを低減する水処理方法および水処理装置の技術に関する。

化学工場、紙・パルプ工場、印刷工場、機械製造工場、食品工場、製薬工場等から、様々な性状の排水が排出されている。これらの排水中には、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を指標とする有機物が含有されており、ＣＯＤ成分をそのまま放流すると環境汚染の原因となる可能性がある。そのため、水質汚濁防止法において、特定施設を有する事業場から海域および湖沼等に排出される排水のＣＯＤ濃度に対して一律排水基準が定められており、ＣＯＤ濃度を排水基準以下に低減することが求められている。

また、一律排水基準だけでは水質汚濁防止が不十分な地域において、都道府県が条例によって上乗せ排水基準を定めている。ＣＯＤの上乗せ排水基準は、業種および地域によって様々ではあるが、２０ｍｇ／Ｌ以下の厳しい基準を定めている例もある。

そこで、排水のＣＯＤを低減するため、主に生物処理が適用されている。しかし、生物処理単独ではＣＯＤを十分に低減できない性状の排水もある。この場合、排水が難生分解性であり、かつ、溶解性のＣＯＤ成分を含有することが主な原因である。そのため、難生分解性であり、かつ、溶解性のＣＯＤ成分を低減するため、凝集処理、フェントン処理、オゾン処理および活性炭処理等の物理化学的処理が行われている。

凝集処理は、懸濁物質に由来するＣＯＤ成分の除去には効果的であるが、溶解性ＣＯＤ成分の低減率は低く、規制値を満足するために大量の凝集剤の添加が必要となる場合がある。このように、難生分解性であり、かつ、溶解性のＣＯＤ成分の除去が大きな課題となっている。

また、凝集処理の後段において活性炭吸着によるＣＯＤ低減が行われることもある。活性炭処理も溶解性ＣＯＤ成分の低減に有効であるが、凝集処理における溶解性ＣＯＤ成分の低減が不十分である場合、頻繁に活性炭を交換する必要があるためランニングコストが嵩む点が課題である。

一方、フェントン処理およびオゾン処理のような酸化処理は、溶解性ＣＯＤ成分の低減にも有効である。しかし、フェントン処理は、過酸化水素、硫酸第一鉄、ｐＨ調整剤等の薬品消費量および汚泥発生量が多く、ランニングコストの面において経済的な排水処理方法とは言い難い。また、オゾン処理は、オゾン発生装置が高価であり、また、酸素発生装置および廃オゾン分解装置等の周辺設備が必要であることから、イニシャルコストが高い点が問題である。

これらの問題を解決するため、凝集処理性能の向上が図られている。例えば、特許文献１では、凝集沈殿処理において、ＣＯＤ成分を吸着可能なカチオン性官能基を有した有機系微粒子を添加し、溶解性ＣＯＤ成分を低減する方法が提案されている。しかし、この方法は有機系微粒子の添加濃度が固形分で５００〜３０００ｍｇ／Ｌと多く、有機系微粒子がそのまま汚泥となるため、汚泥発生量が多い点において経済的な処理方法とは言い難い。さらに、有機系微粒子を分散させるために、薬剤中に脂肪族系炭化水素液体および界面活性剤を添加するため、これら添加物の被処理液中への残留が懸念される。

また、特許文献２では、凝集処理において、重量平均分子量が１０００以上のアニオン性高分子電解質を添加した後に重量平均分子量が１万以上１００万以下のカチオン性高分子電解質を添加するノニオン性の溶解性ＣＯＤ成分の除去方法が提案されている。しかし、特許文献２の実施例で示されている紙パルプ工場以外の排水におけるＣＯＤ成分の除去性能は未知数であり、当該排水の処理水ＣＯＤを十分に低濃度まで低減できているとは言えない。

特許文献３では、カチオン性モノマに対するアニオン性モノマの共重合比率が０．１〜３質量％の範囲である両性有機凝結剤を添加する凝集処理方法が提案されている。しかし、特許文献３の実施例で示されているように、懸濁物質を高濃度に含有する製紙工業廃水の濁度低減には有効であるが、溶解性ＣＯＤ成分の処理性能については明確ではない。

特許文献４では、流動床式生物反応槽で生物処理した排水に凝結剤を添加後、カチオン性高分子凝集剤を添加して凝集処理する製紙排水の処理方法が提案されている。しかし、特許文献４では凝集処理の原水として使用された生物処理水の溶解性ＣＯＤ成分が不明であり、溶解性ＣＯＤ成分の処理性能については明確ではない。

従来技術によって排水のＣＯＤを低減することは可能であるが、難生分解性の溶解性ＣＯＤ成分の処理性能は十分とは言えない。また、特許文献１に記載されている有機系微粒子や、公知である粉末活性炭を使用する凝集処理を行えば、難生分解性の溶解性ＣＯＤ成分も低減可能であるが、これら固形の吸着材は多くの添加量が必要であり、汚泥発生量を増大させる問題がある。このように、従来技術では、溶解性ＣＯＤ成分を低減するために、排水処理費用が増加することが懸念される。

特許第４９２３８３４号公報 特開２００９−１５４０９５号公報 特許第５５６０６２６号公報 特開２０１４−０２８３６５号公報

本発明の目的は、溶解性ＣＯＤ成分を含有するＣＯＤ含有水の凝集処理において、汚泥発生量を抑えながら、難生分解性の溶解性ＣＯＤ成分を低減することができる水処理方法および水処理装置を提供することにある。

本発明は、溶解性ＣＯＤ成分を含有するＣＯＤ含有水にＣＯＤ低減剤を添加して凝集処理を行う凝集処理工程を含み、前記ＣＯＤ低減剤は、５０重量％水溶液の粘度が１，０００ｍＰａ・ｓ以上であり、かつ、カチオンコロイド当量値が６．０ｍｅｑ／ｇ以上（ｐＨ６）であるジメチルアミン・エピクロロヒドリン・アンモニア縮合物を含み、前記凝集処理工程の前段に、被処理水を生物処理する生物処理工程を含み、前記ＣＯＤ含有水は、前記生物処理工程で得られる生物処理水である、水処理方法である。

前記水処理方法において、前記ＣＯＤ含有水の溶解性ＣＯＤＭｎは、２０ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましい。

前記水処理方法において、前記生物処理工程の前段に、有機物を含有する有機物含有水を濃縮する濃縮工程を含み、前記生物処理工程において、前記濃縮工程で得られた濃縮水を生物処理することが好ましい。

前記水処理方法における前記生物処理工程において、膜分離活性汚泥法により生物処理を行うことが好ましい。

また、本発明は、溶解性ＣＯＤ成分を含有するＣＯＤ含有水にＣＯＤ低減剤を添加して凝集処理を行う凝集処理手段を備え、前記ＣＯＤ低減剤は、５０重量％水溶液の粘度が１，０００ｍＰａ・ｓ以上であり、かつ、カチオンコロイド当量値が６．０ｍｅｑ／ｇ以上（ｐＨ６）であるジメチルアミン・エピクロロヒドリン・アンモニア縮合物を含み、前記凝集処理手段の前段に、被処理水を生物処理する生物処理手段を備え、前記ＣＯＤ含有水は、前記生物処理手段で得られる生物処理水である、水処理装置である。

前記水処理装置において、前記ＣＯＤ含有水の溶解性ＣＯＤＭｎは、２０ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましい。

前記水処理装置において、前記生物処理手段の前段に、有機物を含有する有機物含有水を濃縮する濃縮手段を備え、前記生物処理手段は、前記濃縮手段で得られた濃縮水を生物処理するものであることが好ましい。

前記水処理装置において、前記生物処理手段は、膜分離活性汚泥法により生物処理を行うものであることが好ましい。

本発明によれば、溶解性ＣＯＤ成分を含有するＣＯＤ含有水の凝集処理において、汚泥発生量を抑えながら、難生分解性の溶解性ＣＯＤ成分を低減することができる水処理方法および水処理装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る水処理装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る水処理装置の他の例を示す概略構成図である。

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。

本発明の実施形態に係る水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。図１に示す水処理装置１は、凝集装置１０と、沈殿槽１２とを備える。凝集装置１０は、第一反応槽１４と、第二反応槽１６と、凝集槽１８とを備える。第一反応槽１４は、ＣＯＤ低減剤添加ライン２０を備え、第二反応槽１６は、無機凝集剤添加ライン２２およびｐＨ調整剤添加ライン２４を備え、凝集槽１８は、高分子凝集剤添加ライン２６を備える。第一反応槽１４、第二反応槽１６、凝集槽１８には、撹拌手段として例えば撹拌翼を有する撹拌機２８、撹拌機３０、撹拌機３２がそれぞれ設置されている。

図１に示す水処理装置１において、第一反応槽１４の水入口には、被処理水流入ライン３４が接続されている。第一反応槽１４の薬剤入口には、ＣＯＤ低減剤添加ライン２０が接続されている。反応槽１４の水出口には、水排出ライン３６の一端が接続され、第二反応槽１６の水入口には、水排出ライン３６の他端が接続されている。

第二反応槽１６の薬剤入口には、無機凝集剤添加ライン２２およびｐＨ調整剤添加ライン２４が接続されている。また、第二反応槽１６の水出口には、水排出ライン３８の一端が接続され、凝集槽１８の水入口には、水排出ライン３８の他端が接続されている。

凝集槽１８の薬剤入口には、高分子凝集剤添加ライン２６が接続されている。また、凝集槽１８の水出口には、水排出ライン４０の一端が接続され、沈殿槽１２の水入口には、水排出ライン４０の他端が接続されている。

沈殿槽１２の処理水出口には、処理水排出ライン４２が接続され、沈殿槽１２の汚泥排出口には、汚泥排出ライン４４が接続されている。

本実施形態に係る水処理装置１の動作の一例について説明する。

被処理水である、溶解性ＣＯＤ成分を含有するＣＯＤ含有水が、被処理水流入ライン３４を通り、第一反応槽１４に供給されると共に、ＣＯＤ低減剤がＣＯＤ低減剤添加ライン２０から第一反応槽１４に供給される（ＣＯＤ低減剤供給工程）。第一反応槽１４内の被処理水およびＣＯＤ低減剤は、撹拌機２８により撹拌され、溶解性ＣＯＤ成分は不溶化される（不溶化工程）。

ここで、ＣＯＤ低減剤は、５０重量％水溶液の粘度が５００ｍＰａ・ｓ以上であり、かつ、カチオンコロイド当量値が６．０ｍｅｑ／ｇ以上（ｐＨ６）であるポリアミン系ポリマー、４０重量％水溶液の粘度が１，５００ｍＰａ・ｓ以上であり、かつ、カチオンコロイド当量値が６．０ｍｅｑ／ｇ以上（ｐＨ６）であるポリエチレンイミン、および、４０重量％水溶液の粘度が５，０００ｍＰａ・ｓ以上であり、かつ、カチオンコロイド当量値が６．０ｍｅｑ／ｇ以上（ｐＨ６）であるポリジアリルジメチルアンモニウムクロライドのうち少なくとも１つを含む。

溶解性ＣＯＤ成分は、負電荷に帯電すると共に、分子内に−ＯＨ、−ＣＯＯＨ、−ＮＨ_２、−ＮＨ−等の親水性の官能基を有するため、水中に分散および溶解している状態であるが、ＣＯＤ低減剤は分子構造中に正電荷を有するカチオン密度が高い化合物であるため、ＣＯＤ含有水にＣＯＤ低減剤が添加されることで、溶解性ＣＯＤ成分の負電荷が荷電中和され、凝集しやすい性状となると考えられる。また、上記ＣＯＤ低減剤のうち、第２級アミンである−ＮＨ−、または−ＯＨ等を分子内に有するポリアミン系ポリマーは、溶解性ＣＯＤ成分の親水性官能基と水素結合を形成し、溶解性ＣＯＤ成分を不溶化しやすくなると推定される。

不溶化されたＣＯＤ成分を含む不溶化ＣＯＤ含有水は、第一反応槽１４から水排出ライン３６を通り、第二反応槽１６に供給されると共に、無機凝集剤が無機凝集剤添加ライン２２から、ｐＨ調整剤がｐＨ調整剤添加ライン２４から第二反応槽１６に供給される（無機凝集剤添加工程）。第二反応槽１６内の不溶化ＣＯＤ含有水、無機凝集剤およびｐＨ調整剤は、撹拌機３０により撹拌される。所定のｐＨに調整された無機凝集剤は金属水酸化物となり、不溶化されたＣＯＤ成分と共に微細フロックが形成される（フロック形成工程）。

微細フロックを含む微細フロック含有水は、第二反応槽１６から水排出ライン３８を通り、凝集槽１８に供給されると共に、高分子凝集剤が高分子凝集剤添加ライン２６から凝集槽１８に供給される（高分子凝集剤添加工程）。凝集槽１８内の微細フロック含有水および高分子凝集剤は、撹拌機３２により撹拌される。高分子凝集剤は微細フロック同士を会合させ、フロックを成長させる（フロック成長工程）。

フロックを含むフロック含有水は、凝集槽１８から水排出ライン４０を通り、沈殿槽１２に供給される。沈殿槽１２内では、自然沈降等により処理水とフロックとに固液分離される（固液分離工程）。そして、溶解性ＣＯＤ成分が低減された処理水が、処理水排出ライン４２から排出され、フロックが汚泥として、汚泥排出ライン４４から排出される。

本実施形態に係る水処理方法および水処理装置では、上記ＣＯＤ低減剤を用いることにより、難生分解性の溶解性ＣＯＤ成分の凝集処理に使用する薬品の使用量を抑え、凝集処理における汚泥発生量を抑えながら、難生分解性の溶解性ＣＯＤ成分を低減することができる。また、薬品消費量および汚泥発生量が少なく、イニシャルコスト、ランニングコストの面において経済的な方法である。さらに、凝集処理におけるフロック形成、フロック沈降性、処理水外観にも優れる。

本発明の実施形態に係る水処理装置の他の例の概略を図２に示し、その構成について説明する。図２に示す水処理装置３は、濃縮手段として濃縮装置５０と、生物処理手段として生物処理装置５２と、凝集処理手段として第一反応槽５４、第二反応槽５６および沈殿槽５８を有する凝集処理装置と、を備える。水処理装置３は、濃縮装置５０の前段に被処理水を貯留するための被処理水槽（図示せず）を備えてもよい。

図２に示す水処理装置３において、濃縮装置５０の入口には、被処理水流入ライン６０が接続されている。濃縮装置５０の出口と生物処理装置５２の入口とは、濃縮水ライン６２により接続されている。生物処理装置５２の出口と第一反応槽５４の入口とは、生物処理水ライン６４により接続されている。第一反応槽５４の出口と第二反応槽５６の入口とは、水排出ライン６６により接続されている。第二反応槽５６の出口と沈殿槽５８の入口とは、水排出ライン６８により接続されている。沈殿槽５８の処理水出口には、処理水排出ライン７０が接続され、下部の汚泥出口には、汚泥排出ライン７２が接続されている。第一反応槽５４には、無機凝集剤添加ライン７４、ＣＯＤ低減剤添加ライン７６、ｐＨ調整剤添加ライン７８が接続され、撹拌羽根等を有する撹拌機８２が設置されていてもよい。第二反応槽５６には、高分子凝集剤添加ライン８０が接続され、撹拌羽根等を有する撹拌機８４が設置されていてもよい。

本実施形態に係る水処理方法および水処理装置３の動作の一例について説明する。

被処理水である、有機物を含有する有機物含有水は、必要に応じて被処理水槽に貯留された後、被処理水流入ライン６０を通して、濃縮装置５０に供給される。濃縮装置５０において、有機物含有水が濃縮される（濃縮工程）。濃縮工程で得られた濃縮水は、濃縮水ライン６２を通して、生物処理装置５２に供給される。生物処理装置５２において、濃縮水は生物処理される（生物処理工程）。

次に、生物処理工程で処理された生物処理水に凝集剤が添加され、凝集処理により処理水が得られる（凝集処理工程）。凝集処理工程は、具体的には例えば以下の通りである。

生物処理工程で処理された生物処理水は、生物処理装置５２から生物処理水ライン６４を通して第一反応槽５４に供給される。第一反応槽５４において、無機凝集剤が無機凝集剤添加ライン７４を通して添加され（無機凝集剤添加工程）、ＣＯＤ低減剤がＣＯＤ低減剤添加ライン７６を通して添加される（ＣＯＤ低減剤添加工程）。第一反応槽５４内の生物処理水、無機凝集剤およびＣＯＤ低減剤は、撹拌機８２により撹拌され、有機物が不溶化される（不溶化工程）。必要に応じてｐＨ調整剤がｐＨ調整剤添加ライン７８を通して第一反応槽５４に添加されて、ｐＨ調整が行われてもよい（ｐＨ調整工程）。所定のｐＨに調整された無機凝集剤は例えば金属水酸化物となり、不溶化された有機物と共に微細フロックが形成される（フロック形成工程）。

ここで、ＣＯＤ低減剤は、５０重量％水溶液の粘度が５００ｍＰａ・ｓ以上であり、かつ、カチオンコロイド当量値が６．０ｍｅｑ／ｇ以上（ｐＨ６）であるポリアミン系ポリマー、４０重量％水溶液の粘度が１，５００ｍＰａ・ｓ以上であり、かつ、カチオンコロイド当量値が６．０ｍｅｑ／ｇ以上（ｐＨ６）であるポリエチレンイミン、および、４０重量％水溶液の粘度が５，０００ｍＰａ・ｓ以上であり、かつ、カチオンコロイド当量値が６．０ｍｅｑ／ｇ以上（ｐＨ６）であるポリジアリルジメチルアンモニウムクロライドのうち少なくとも１つを含む。

微細フロックを含む第一反応水（微細フロック含有水）は、第一反応槽５４から水排出ライン６６を通して、第二反応槽５６に供給される。第二反応槽５６において、高分子凝集剤が高分子凝集剤添加ライン８０を通して添加される（高分子凝集剤添加工程）。第二反応槽５６内の微細フロック含有水および高分子凝集剤は、撹拌機８４により撹拌される。高分子凝集剤は微細フロック同士を会合させ、フロックを成長させる（フロック成長工程）。

フロックを含む第二反応水（フロック含有水）は、第二反応槽５６から水排出ライン６８を通して、沈殿槽５８に供給される。沈殿槽５８において、自然沈降等により処理水とフロックとに固液分離される（固液分離工程）。そして、有機物が低減された処理水は、処理水排出ライン７０を通して排出され、フロックは汚泥として、汚泥排出ライン７２を通して排出される。

本発明者らは、有機物含有水を濃縮処理することにより濃縮水を得て、濃縮水を生物処理した後、凝集処理により処理することにより、ＣＯＤ成分、色素等の有機物や、濁質等が含まれる有機物含有水において、良好な凝集処理性能を示し、有機物等を効率的に低減することができることを見出した。

濃縮処理後に生物処理を行うことにより、濃縮処理を行わずに生物処理を行う場合と分解生成物が異なり、濃縮処理後に生物処理を行った生物処理水の方が凝集処理において有機物等が低減しやすい。これは、濃縮処理後に生物処理を行った生物処理水の方が、より負電荷に帯電をしている化学物質が増えているため、無機凝集剤、ＣＯＤ低減剤、または高分子凝集剤等の凝集剤により荷電中和されて凝集しやすい形状になると推測される。

濃縮工程における濃縮は、様々な方法を用いてよく、例えば、蒸発処理や膜ろ過処理等を用いて濃縮することができる。

蒸発処理としては、自然蒸発、加熱蒸発、噴霧蒸発、真空蒸発等の方法が挙げられる。

膜ろ過処理に使用する膜は、特に制限はないが、精密ろ過膜（ＭＦ膜）、限外ろ過膜（ＵＦ膜）、ナノろ過膜（ＮＦ膜）、または逆浸透膜（ＲＯ膜）等が挙げられる。濃縮を効果的に行うことができる等の点から、精密ろ過膜（ＭＦ膜）、限外ろ過膜（ＵＦ膜）、ナノろ過膜（ＮＦ膜）が好ましく、精密ろ過膜（ＭＦ膜）、限外ろ過膜（ＵＦ膜）がより好ましく、限外ろ過膜（ＵＦ膜）がさらに好ましい。分離粒径が小さい逆浸透膜（ＲＯ膜）であると膜が閉塞しやすく、精密ろ過膜（ＭＦ膜）であると分離粒径が大きく、他の膜よりも濃縮されにくく、凝集後の有機物を効果的に低減することができない場合がある。

精密ろ過膜の孔径は、０．１μｍ以上、１０μｍ以下であり、限外ろ過膜の公称孔径は、０．００１μｍ以上、０．１μｍ未満である。分画分子量で表すと、限外ろ過膜の分画分子量は、１，０００以上、１，０００，０００未満である。

ろ過膜の材質は、特に制限はないが、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、セルロースアセテート（ＣＡ）等の有機膜、セラミック製等の無機膜等が挙げられる。

ろ過膜の形状は、特に制限はないが、例えば、中空糸膜の他に、管状膜、平膜、スパイラル等でもよい。ろ過膜の通水方式は、特に制限はないが、内圧式、外圧式等のあらゆる通水方式が適用可能であり、クロスフローろ過やデッドエンドろ過等のあらゆるろ過方法が適用可能である。

生物処理工程では、好気性生物処理または嫌気性生物処理が行われる。例えば、好気性微生物や嫌気性微生物等の微生物により濃縮水中の有機物等を生物学的に酸化または還元させる処理であり、例えば、標準活性汚泥法、生物膜法、膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ）、固定床法、流動床法等の方法によるものが挙げられる。

ＣＯＤ低減剤である、５０重量％水溶液の粘度が５００ｍＰａ・ｓ以上であり、かつ、カチオンコロイド当量値が６．０ｍｅｑ／ｇ以上（ｐＨ６）であるポリアミン系ポリマーとしては、ジメチルアミン・エピクロロヒドリン・アンモニア縮合物や、ジメチルアミン・エピクロロヒドリン・エチレンジアミン縮合物等が挙げられる。ジメチルアミン・エピクロロヒドリン・アンモニア縮合物の５０重量％水溶液の粘度は、５００ｍＰａ・ｓ以上であればよく、特に制限はないが、８００ｍＰａ・ｓ以上であれば好ましく、１，０００ｍＰａ・ｓ以上であればより好ましい。５０重量％水溶液の粘度の上限は、特に制限はないが、４，０００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましく、２，０００ｍＰａ・ｓ以下であればより好ましい。カチオンコロイド当量値は、６．０ｍｅｑ／ｇ以上（ｐＨ６）であればよく、特に制限はないが、６．５ｍｅｑ／ｇ以上（ｐＨ６）であることが好ましい。

ＣＯＤ低減剤であるジメチルアミン・エピクロロヒドリン・エチレンジアミン縮合物の５０重量％水溶液の粘度は、５００ｍＰａ・ｓ以上であればよく、特に制限はないが、８００ｍＰａ・ｓ以上であれば好ましい。５０重量％水溶液の粘度の上限は、特に制限はないが、４，０００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましく、２，０００ｍＰａ・ｓ以下であればより好ましい。カチオンコロイド当量値は、６．０ｍｅｑ／ｇ以上（ｐＨ６）であればよく、特に制限はないが、６．５ｍｅｑ／ｇ以上（ｐＨ６）であることが好ましい。

ＣＯＤ低減剤であるポリエチレンイミンの４０重量％水溶液の粘度は、１，５００ｍＰａ・ｓ以上であればよく、特に制限はないが、２，０００ｍＰａ・ｓ以上であればより好ましい。４０重量％水溶液の粘度の上限は、特に制限はないが、４，０００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。カチオンコロイド当量値は、６．０ｍｅｑ／ｇ以上（ｐＨ６）であればよく、特に制限はないが、６．５ｍｅｑ／ｇ以上（ｐＨ６）であることが好ましい。

ＣＯＤ低減剤であるポリジアリルジメチルアンモニウムクロライドの４０重量％水溶液の粘度は、５，０００ｍＰａ・ｓ以上であればよく、特に制限はないが、８，０００ｍＰａ・ｓ以上であればより好ましい。４０重量％水溶液の粘度の上限は、特に制限はないが、１５，０００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。カチオンコロイド当量値は、６．０ｍｅｑ／ｇ以上（ｐＨ６）であればよく、特に制限はないが、６．２ｍｅｑ／ｇ以上（ｐＨ６）であることが好ましい。

これらのうち、溶解性ＣＯＤ成分の低減効果が高い等の点から、５０重量％水溶液の粘度およびカチオンコロイド当量値が上記範囲であるジメチルアミン・エピクロロヒドリン・アンモニア縮合物、またはジメチルアミン・エピクロロヒドリン・エチレンジアミン縮合物、および４０重量％水溶液の粘度およびカチオンコロイド当量値が上記範囲であるポリエチレンイミンが好ましく、５０重量％水溶液の粘度およびカチオンコロイド当量値が上記範囲であるジメチルアミン・エピクロロヒドリン・アンモニア縮合物、またはジメチルアミン・エピクロロヒドリン・エチレンジアミン縮合物がより好ましい。

ここで、４０重量％水溶液または５０重量％水溶液の粘度は、化合物の分子量を表す指標であり、数値が大きくなるほど高分子量の化合物となる。４０重量％水溶液または５０重量％水溶液の粘度は、ブルックフィールド型回転粘度計等の粘度計によって測定される。

また、カチオンコロイド当量値とは、化合物中における正電荷の強さを表す指標であり、数値が大きくなるほど正電荷の強い化合物となる。カチオンコロイド当量値は、コロイド滴定法によって求められる。具体的には、薬剤を分散させた水溶液をポリビニル硫酸カリウム溶液で滴定する。滴定時の溶液ｐＨは４〜１０とする。

ジメチルアミン・エピクロロヒドリン・アンモニア縮合物は、下記式（１）

で表される構造、および、下記式（２）

で表される構造を含むポリマーである。上記ポリマーでは、式（２）で表される構造と式（１）で表される構造の割合が、モル比（式（２）で表される構造：式（１）で表される構造）で例えば０．０１：９．９９〜７：３であればよい。

ジメチルアミン・エピクロロヒドリン・エチレンジアミン縮合物は、式（１）で表される構造、および、下記式（３）

で表される構造を含むポリマーである。上記ポリマーでは、式（３）で表される構造と式（１）で表される構造の割合が、モル比（式（３）で表される構造：式（１）で表される構造）で例えば０．０１：９．９９〜７：３であればよい。

ポリエチレンイミンは、下記式（４）

で表される構造を含むポリマーである。

ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライドは、下記式（５）

で表される構造を含むポリマーである。

本実施形態に係る水処理方法および水処理装置において、ＣＯＤ低減剤の添加量は、無機凝集剤の添加量に対するＣＯＤ低減剤の添加量の重量比（ＣＯＤ低減剤の添加量／無機凝集剤の添加量）で、０．１以下であることが好ましく、０．００２以上０．０７以下であることがより好ましい。この重量比が０．１を超えると、ＣＯＤ低減剤の添加量が過剰となり、最適条件と比べて処理水質が悪化する場合があり、０．００２未満であると、ＣＯＤ成分の低減効果を示さない場合がある。ＣＯＤ低減剤の添加量は、ジャーテスト等によって最適添加量を設定するとよい。

処理対象である溶解性ＣＯＤ成分を含む溶解性ＣＯＤ含有水は、如何なる由来の水でもよく、特に制限はないが、例えば、化学工場、紙・パルプ工場、印刷工場、機械製造工場、食品工場、製薬工場等の排水が挙げられ、例えば、上記各種工場から排出される糖類含有排水、フミン酸含有排水、布加工排水等の排水が挙げられる。また、有機物を含む有機物含有水は、色素等の色度成分および溶解性ＣＯＤ成分等の有機物を含む水であれば如何なる由来の水でもよく、特に制限はないが、例えば、化学工場、紙・パルプ工場、印刷工場、機械製造工場、食品工場、製薬工場等の排水が挙げられ、例えば、上記各種工場から排出される糖類含有排水、フミン酸含有排水、布加工排水等の排水が挙げられる。処理対象である溶解性ＣＯＤ含有水は、上記各種排水が活性汚泥法により処理された活性汚泥処理水、上記各種排水が膜分離活性汚泥法により処理された膜分離活性汚泥処理水等の生物処理水であってもよく、ＣＯＤ低減剤による溶解性ＣＯＤ成分の低減効果が高い等の点から、特に上記各種排水の膜分離活性汚泥処理水に好適に適用される。

ＣＯＤ含有水の溶解性ＣＯＤＭｎは、２０ｍｇ／Ｌ以上であればよく、６０ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましく、９０ｍｇ／Ｌ以上であることがより好ましい。ＣＯＤ含有水の溶解性ＣＯＤＭｎが２０ｍｇ／Ｌ未満であると、ＣＯＤ低減剤による溶解性ＣＯＤ成分の低減効果が小さくなる場合がある。ここで、ＣＯＤ含有水の溶解性ＣＯＤとは、ＣＯＤ含有水をろ紙（Ｎｏ．５Ｃ）でろ過した後のろ過液のＣＯＤのことを言う。

また、有機物含有水の溶解性ＣＯＤＭｎは、例えば、８ｍｇ／Ｌ以上であり、５０ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましく、１００ｍｇ／Ｌ以上であることがより好ましい。有機物含有水の溶解性ＣＯＤＭｎが８ｍｇ／Ｌ未満であると、ＣＯＤ低減剤による溶解性ＣＯＤ成分の低減効果が小さくなる場合がある。ここで、有機物含有水の溶解性ＣＯＤとは、有機物含有水をろ紙（Ｎｏ．５Ｃ）でろ過した後のろ過液のＣＯＤのことを言う。

ＣＯＤ含有水の色度は、例えば、５〜２，０００度の範囲である。

また、有機物含有水の色度は、例えば、５度以上であり、１０度以上であることが好ましく、１００度以上であることがより好ましい。

ＣＯＤ含有水のＳＳ濃度は、例えば、３００ｍｇ／Ｌ未満である。ＣＯＤ含有水のＳＳ濃度が３００ｍｇ／Ｌを超えると、ＣＯＤ低減剤による溶解性ＣＯＤ成分の低減効果が小さくなる場合がある。

無機凝集剤としては、例えば、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄等の鉄系無機凝集剤、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）等のアルミニウム系無機凝集剤等が挙げられる。

無機凝集剤の添加量には、特に制限はない。処理対象の溶解性ＣＯＤ含有水の懸濁物質、色度およびＣＯＤ等の濃度によって変わるが、例えば５０〜５，０００ｍｇ／Ｌの範囲が好ましい。

ｐＨ調整剤としては、塩酸、硫酸等の酸や、水酸化ナトリウム等のアルカリである。

ｐＨは、例えば、４〜１１の範囲に調整すればよい。

無機凝集剤添加後の撹拌速度は、例えば、１００〜３００ｒｐｍの急速撹拌とすればよい。

本実施形態では、より良好な凝集処理を行うため、高分子凝集剤を添加してフロック径を成長させることが好ましい。良好な凝集処理を行う点で、ＣＯＤ低減剤および無機凝集剤による凝集反応が完了した後に高分子凝集剤を添加することが好ましい。具体的には、第二反応槽１６の後段の凝集槽１８において、または、第一反応槽５４の後段の第二反応槽５６において、高分子凝集剤を添加すればよい。

高分子凝集剤としては、ノニオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤またはカチオン性高分子凝集剤等、特に制限されるものではないが、例えば、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸ナトリウム、アクリルアミドプロパンスルフォン酸ナトリウム、キトサン、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレートおよびポリアミジン等が挙げられる。高分子凝集剤は、１種単独でも、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

高分子凝集剤の重量平均分子量は、例えば、５００，０００〜１，０００，０００，０００の範囲であり、１，０００，０００〜５０，０００，０００の範囲であることが好ましい。

高分子凝集剤の添加量には、特に制限はないが、例えば、０．５〜１０ｍｇ／Ｌの範囲であることが好ましい。

高分子凝集剤添加後は撹拌速度を緩やかにし（例えば、２０〜５０ｒｐｍ）、フロック径を成長させることが好ましい。

凝集処理（不溶化工程、フロック形成工程、フロック成長工程）における液温度は、特に制限はなく、例えば、１５〜３５℃の範囲である。

凝集処理後の処理水とフロックとの固液分離は、沈殿槽に限定されるものではない。固液分離方法は、特に制限はなく、例えば、沈殿処理、ろ過処理、膜分離処理等が挙げられる。沈殿処理は、特に制限はなく、例えば、沈殿槽を用いた自然沈殿処理以外に、遠心分離器等を用いた強制沈殿処理でもよい。また、ろ過処理も特に制限はなく、例えば、重力式、圧力式、サイフォン式、上向流式、ろ材循環式、連続ろ過式等のろ過器と、アンスラサイト、砂、けい砂、砂利、活性炭、プラスチック等のろ材とを用いてろ過することができる。膜分離処理も特に制限はなく、例えば、精密ろ過膜、限外ろ過膜等を用いて膜分離することができる。

有機物含有水を濃縮処理した濃縮水の溶解性ＣＯＤＭｎは、例えば、３００ｍｇ／Ｌ以上であり、５００ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましく、１０００ｍｇ／Ｌ以上であることがより好ましい。濃縮水の溶解性ＣＯＤＭｎが８ｍｇ／Ｌ未満であると、ＣＯＤ低減剤による溶解性ＣＯＤ成分の低減効果が小さくなる場合がある。ここで、有機物含有水の溶解性ＣＯＤとは、有機物含有水をろ紙（Ｎｏ．５Ｃ）でろ過した後のろ過液のＣＯＤのことを言う。

処理水の溶解性ＣＯＤＭｎは、本実施形態に係る水処理方法および水処理装置により、例えば、２０ｍｇ／Ｌ以下を達成することができ、処理水の色度は、例えば、１０度以下を達成することができる。

また、本実施形態に係る水処理方法および水処理装置により、例えば、被処理水を濃縮し、生物処理した生物処理水の３０％以上の溶解性ＣＯＤＭｎ、好ましくは６０％以上の溶解性ＣＯＤＭｎを低減することができ、生物処理水の３５％以上、好ましくは８０％以上の色度を低減することができる。

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。

実施例および比較例で処理する溶解性ＣＯＤ含有水として、糖類含有排水の活性汚泥処理水、化学工場系排水の膜分離活性汚泥処理水、フミン酸含有排水および布加工排水の活性汚泥処理水、乳製品製造工場排水の生物膜処理水を用いた。

＜実施例１−１＞
糖類含有排水の活性汚泥処理水（溶解性ＣＯＤＭｎ ９４ｍｇ／Ｌ、ＳＳ ２０ｍｇ／Ｌ以下）２５０ｍＬをガラスビーカに入れ、ＣＯＤ低減剤として５０重量％水溶液の粘度が１，１７０ｍＰａ・ｓ（２５℃）であり、かつ、カチオンコロイド当量値が６．７ｍｅｑ／ｇ（ｐＨ６）であるジメチルアミン・エピクロロヒドリン・アンモニア縮合物（以下、ＣＯＤ低減剤Ａ１と称する。）を固形分として２０ｍｇ／Ｌ添加して、１５０ｒｐｍの回転速度で１０分間撹拌した。ＣＯＤ低減剤Ａ１は、上記式（１）および式（２）に示す構造を含むポリマーであり、重量平均分子量は約１００，０００である。次に、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を４００ｍｇ／Ｌ添加し、苛性ソーダを加えてｐＨを７．０に調整して、１５０ｒｐｍの回転速度で５分間撹拌した。その後、アクリルアミド・アクリル酸系共重合ポリマーである高分子凝集剤（アニオンコロイド当量値：５０ｍｅｑ／ｇ、０．１重量％水溶液の粘度：５０ｍＰａ・ｓ（２５℃））を２ｍｇ／Ｌ添加して、１５０ｒｐｍの回転速度で１分間撹拌した後、４０ｒｐｍで５分間撹拌して、フロック径を成長させた。撹拌終了後の処理水を定量濾紙（ＡＤＶＡＮＴＥＣ製、Ｎｏ．５Ａ）でろ過し、ろ過液のＣＯＤＭｎを測定した。ＣＯＤＭｎは、工場排水試験法（ＪＩＳ Ｋ ０１０２）の「１００℃における過マンガン酸カリウムによる酸素消費量」により、測定した。

ＣＯＤ低減剤の４０重量％水溶液または５０重量％水溶液の粘度は、ブルックフィールド型回転粘度計（英弘精機株式会社製、ＤＶ−１）を用いて測定した。

ＣＯＤ低減剤のカチオンコロイド当量値は、コロイド滴定法により下記の方法で求めた。滴定時の溶液ｐＨは６．０とした。

＜コロイド滴定法＞
１．カチオンコロイド当量値の分析方法
（１）予め試料の蒸発残分（重量％）を測定する。
（２）純水で固形分として２０ｍｇ／Ｌに希釈した試料１００ｍＬをビーカーに採る。
（３）塩酸または水酸化ナトリウム水溶液でｐＨを６．０に調整して、約１分間撹拌する。
（４）トルイジンブルー指示薬を２〜３滴加えて撹拌する。
（５）Ｎ／４００ポリビニル硫酸カリウム試薬（Ｎ／４００ＰＶＳＫ）で滴定する。滴定速度は２ｍＬ／分程度とする。検水が青から赤紫色に変色してから１０秒以上保持する点を終点とする。
（６）コロイド当量値（ｍｅｑ／ｇ［純分］）＝ＰＶＳＫ滴定量（ｍＬ）×ＰＶＳＫファクタ／２／０．４
２．アニオンコロイド当量値の分析方法
（１）予め試料の蒸発残分（重量％）を測定する。
（２）ビーカーに「純水：９５ｍＬ」と「Ｎ／２００−メチルグリコールキトサン（ＭＧＫ）水溶液：５．０ｍＬ」を加え、続いて「０．１Ｎ ＮａＯＨ：０．５ｍＬ」を加えて１分撹拌する。
（３）（２）に、固形分として１，０００ｍｇ／Ｌに希釈した試料５．０ｍＬを加えて５分間撹拌する。
（４）トルイジンブルー指示薬を２〜３滴加えて撹拌する。
（５）Ｎ／４００ポリビニル硫酸カリウム試薬（Ｎ／４００ＰＶＳＫ）で滴定する。滴定速度は２ｍＬ／分程度とする。検水が青から赤紫色に変色してから１０秒以上保持する点を終点とする。
（６）ブランク試験（純水：１００ｍＬ）を上記操作と同様に行う。
（７）コロイド当量値（ｍｅｑ／ｇ［純分］）＝（ブランク滴定量（ｍＬ）−試料滴定量（ｍＬ））×ＰＶＳＫファクタ／２／蒸発残分（％）×１００

＜参考例１−２＞
ＣＯＤ低減剤Ａ１を、４０重量％水溶液の粘度が２，５００ｍＰａ・ｓ（２５℃）であり、かつ、カチオンコロイド当量値が６．６ｍｅｑ／ｇ（ｐＨ６）であるポリエチレンイミン（以下、ＣＯＤ低減剤Ｂと称する。）に変更したこと以外は、実施例１−１と同様の処理を行い、処理水のろ過液のＣＯＤＭｎを測定した。ＣＯＤ低減剤Ｂは、上記式（４）に示す構造を含むポリマーであり、重量平均分子量は約２００，０００である。

＜比較例１−１＞
ＣＯＤ低減剤Ａ１を、５０重量％水溶液の粘度が７０ｍＰａ・ｓ（２５℃）であり、かつ、カチオンコロイド当量値が６．８ｍｅｑ／ｇ（ｐＨ６）であるジメチルアミン・エピクロロヒドリン・アンモニア縮合物（以下、ＣＯＤ低減剤Ａ１’と称する。）に変更したこと以外は、実施例１−１と同様の処理を行い、処理水のろ過液のＣＯＤＭｎを測定した。ＣＯＤ低減剤Ａ１’は、上記式（１）および上記式（２）に示す構造を含むポリマーであり、重量平均分子量は約１０，０００である。

＜比較例１−２＞
上記糖類含有排水にＣＯＤ低減剤を添加せずに、ＰＡＣを４００ｍｇ／Ｌ添加し、苛性ソーダを加えてｐＨを７．０に調整して、１５０ｒｐｍの回転速度で５分間撹拌した。その後は、実施例１−１と同様の処理を行い、処理水のろ過液のＣＯＤＭｎを測定した。

表１に、実施例および比較例のＣＯＤＭｎの測定結果を示す。また、実施例および比較例の処理におけるフロック形成、フロック沈降性、上澄み水（処理水）外観を以下の基準により目視にて評価した。評価基準は以下の全ての実施例および比較例も同様である。

（フロック形成）
良好：概ね２ｍｍ以上のフロックが形成される。
やや不良：１ｍｍ前後のフロックが形成される。
不良：フロックがほとんど形成されない。

（フロック沈降性）
良好：撹拌終了後、３分以内にほとんどのフロックが沈降する。
やや不良：撹拌終了後、１０分以内にほとんどのフロックが沈降する。
不良：撹拌終了後、１０分経過しても上澄み水にフロックが残存する。

（上澄み水外観）
良好：３０分静置後の上澄み水は清澄で濁度および色度がほとんど無い。
やや不良：３０分静置後の上澄み水にやや濁度および色度が残存する。
不良：３０分静置後の上澄み水に濁度および色度が残存する。

表１に示すように、ＣＯＤ低減剤Ａ１を添加した実施例１−１、ＣＯＤ低減剤Ｂを添加した参考例１−２、ＣＯＤ低減剤Ａ１’を添加した比較例１−１のＣＯＤＭｎを比較すると、実施例１−１が最も良好にＣＯＤが低減された。また、ＣＯＤ低減剤を添加しなかった比較例１−２と比較すると、実施例１−１および参考例１−２の方が良好であった。

このように、ＣＯＤ低減剤Ａ１およびＣＯＤ低減剤ＢはＣＯＤ低減効果を有することが明らかである。また、ＣＯＤ低減剤Ａ１と同じくジメチルアミン・エピクロロヒドリン・アンモニア縮合物であるＣＯＤ低減剤Ａ１’は、実施例に比べてＣＯＤ低減効果が低かった。ＣＯＤ低減剤Ａ１’が低粘度であることが原因と考えられる。

＜参考例２−１＞
糖類含有排水の活性汚泥処理水（溶解性ＣＯＤＭｎ ５８ｍｇ／Ｌ、ＳＳ ２０ｍｇ／Ｌ以下）２５０ｍＬをガラスビーカに入れ、ＣＯＤ低減剤として５０重量％水溶液の粘度が９２０ｍＰａ・ｓ（２５℃）であり、かつ、カチオンコロイド当量値が６．５ｍｅｑ／ｇ（ｐＨ６）であるジメチルアミン・エピクロロヒドリン・エチレンジアミン縮合物（以下、ＣＯＤ低減剤Ｃ１と称する。）を固形分として１０ｍｇ／Ｌ添加して、１５０ｒｐｍの回転速度で１０分間撹拌した。ＣＯＤ低減剤Ｃ１は、上記式（１）および上記式（３）に示す構造を含むポリマーであり、重量平均分子量は約８０，０００である。次に、ＰＡＣを２００ｍｇ／Ｌ添加し、苛性ソーダを加えてｐＨを７．０に調整して、１５０ｒｐｍの回転速度で５分間撹拌した。その後、アクリルアミド・アクリル酸系共重合ポリマーである高分子凝集剤（アニオンコロイド当量値：５０ｍｅｑ／ｇ、０．１重量％水溶液の粘度：５０ｍＰａ・ｓ（２５℃））を１ｍｇ／Ｌ添加して、１５０ｒｐｍの回転速度で１分間撹拌した後、４０ｒｐｍで５分間撹拌して、フロック径を成長させた。撹拌終了後の処理水を定量濾紙Ｎｏ．５Ａでろ過し、ろ過液のＣＯＤＭｎを測定した。

＜参考例２−２＞
ＣＯＤ低減剤Ｃ１を、５０重量％水溶液の粘度が２，８７０ｍＰａ・ｓ（２５℃）であり、かつ、カチオンコロイド当量値が６．５ｍｅｑ／ｇ（ｐＨ６）であるジメチルアミン・エピクロロヒドリン・エチレンジアミン縮合物（以下、ＣＯＤ低減剤Ｃ２と称する。）に変更したこと以外は、参考例２−１と同様の処理を行い、処理水のろ過液のＣＯＤＭｎを測定した。ＣＯＤ低減剤Ｃ２は、上記式（１）および上記式（３）に示す構造を含むポリマーであり、重量平均分子量は約２５０，０００である。

＜参考例２−３＞
ＣＯＤ低減剤Ｃ１を、５０重量％水溶液の粘度が５１０ｍＰａ・ｓ（２５℃）であり、かつ、カチオンコロイド当量値が６．５ｍｅｑ／ｇ（ｐＨ６）であるジメチルアミン・エピクロロヒドリン・エチレンジアミン縮合物（以下、ＣＯＤ低減剤Ｃ３と称する。）に変更したこと以外は、参考例２−１と同様の処理を行い、処理水のろ過液のＣＯＤＭｎを測定した。ＣＯＤ低減剤Ｃ３は、上記式（１）および上記式（３）に示す構造を含むポリマーであり、重量平均分子量は約４０，０００である。

＜比較例２＞
上記排水にＣＯＤ低減剤を添加せずに、ＰＡＣを２００ｍｇ／Ｌ添加し、苛性ソーダを加えてｐＨを７．０に調整して、１５０ｒｐｍの回転速度で５分間撹拌した。その後は、参考例２−１と同様の処理を行い、処理水のろ過液のＣＯＤＭｎを測定した。

表２に、参考例および比較例のＣＯＤＭｎの測定結果、フロック形成、フロック沈降性、上澄み水外観の評価結果を示す。

表２に示すように、ＣＯＤ低減剤Ｃ１を添加した参考例２−１と、ＣＯＤ低減剤Ｃ２を添加した参考例２−２、およびＣＯＤ低減剤Ｃ３を添加した参考例２−３とを比較すると、参考例２−１の方が、良好にＣＯＤが低減された。また、ＣＯＤ低減剤を添加しなかった比較例２と比較すると、参考例２−１、２−２および２−３の方が良好であった。

このように、ＣＯＤ低減剤Ｃ１、ＣＯＤ低減剤Ｃ２およびＣＯＤ低減剤Ｃ３は、ＣＯＤ低減効果を有することが明らかである。また、参考例２−１と参考例２−２および参考例２−３との比較から、薬剤成分がジメチルアミン・エピクロロヒドリン・エチレンジアミン縮合物であっても、５０重量％水溶液の粘度の違いによってＣＯＤ低減効果に差があることが分かる。ジメチルアミン・エピクロロヒドリン・エチレンジアミン縮合物の中でもＣＯＤ低減効果が高い薬剤は、５０重量％水溶液の粘度が８００〜２，０００ｍＰａ・ｓの範囲である性状を有するＣＯＤ低減剤Ｃ１であると言える。

＜実施例３−１＞
化学工場系排水の膜分離活性汚泥処理水（溶解性ＣＯＤＭｎ １１０ｍｇ／Ｌ、ＳＳ ５ｍｇ／Ｌ未満）２５０ｍＬをガラスビーカに入れ、ＣＯＤ低減剤Ａ１を固形分として２０ｍｇ／Ｌ添加して、１５０ｒｐｍの回転速度で１０分間撹拌した。次に、ＰＡＣを１０００ｍｇ／Ｌ添加し、苛性ソーダを加えてｐＨを７．０に調整して、１５０ｒｐｍの回転速度で５分間撹拌した。その後、アクリルアミド・アクリル酸系共重合ポリマーである高分子凝集剤（アニオンコロイド当量値：５０ｍｅｑ／ｇ、０．１重量％水溶液の粘度：５０ｍＰａ・ｓ）を２ｍｇ／Ｌ添加して、１５０ｒｐｍの回転速度で１分間撹拌した後、４０ｒｐｍで５分間撹拌して、フロック径を成長させた。撹拌終了後の処理水を定量濾紙Ｎｏ．５Ａでろ過し、ろ過液のＣＯＤＭｎを測定した。

＜参考例３−２＞
ＣＯＤ低減剤Ａ１を、４０重量％水溶液の粘度が１１，０００ｍＰａ・ｓ（２５℃）であり、かつ、カチオンコロイド当量値が６．２ｍｅｑ／ｇ（ｐＨ６）であるポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド（以下、ＣＯＤ低減剤Ｄと称する。）に変更したこと以外は、実施例３−１と同様の処理を行い、処理水のろ過液のＣＯＤＭｎを測定した。ＣＯＤ低減剤Ｄは、上記式（５）に示す構造を含むポリマーであり、重量平均分子量は約６００，０００である。

＜比較例３＞
上記排水にＣＯＤ低減剤を添加せずに、ＰＡＣを１０００ｍｇ／Ｌ添加し、苛性ソーダを加えてｐＨを７．０に調整して、１５０ｒｐｍの回転速度で５分間撹拌した。その後は、実施例３−１と同様の処理を行い、処理水のろ過液のＣＯＤＭｎを測定した。

表３に、実施例および比較例のＣＯＤＭｎの測定結果、フロック形成、フロック沈降性、上澄み水外観の評価結果を示す。

表３に示すように、ＣＯＤ低減剤Ａ１を添加した実施例３−１と、ＣＯＤ低減剤Ｄを添加した参考例３−２とを比較すると、実施例３−１の方が、良好にＣＯＤが低減された。また、ＣＯＤ低減剤を添加しなかった比較例３と比較すると、実施例３−１および参考例３−２の方が良好であった。

本試験に用いた排水は、膜分離活性汚泥の膜透過水であるため、排水はＳＳをほとんど含有せず、ＣＯＤ成分はほぼ溶解性である。比較例３のＣＯＤＭｎの測定結果から分かる通り、当該排水は無機凝集剤だけではＣＯＤをほとんど低減することができない性状である。一方、実施例３−１および参考例３−２においてはＣＯＤＭｎが低減されているため、ＣＯＤ低減剤Ａ１およびＣＯＤ低減剤Ｄは、除去が困難な溶解性ＣＯＤ成分の低減に有効であることが明らかである。また、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライドであるＣＯＤ低減剤Ｄよりも、ジメチルアミン・エピクロロヒドリン・アンモニア縮合物であるＣＯＤ低減剤Ａ１の方が効果的であった。

＜実施例４−１＞
フミン酸含有排水（溶解性ＣＯＤＭｎ １００ｍｇ／Ｌ、ＳＳ ５ｍｇ／Ｌ以下、色度 １，９００度）２５０ｍＬをガラスビーカに入れ、ＣＯＤ低減剤Ａ１を固形分として２０ｍｇ／Ｌ添加して、１５０ｒｐｍの回転速度で１０分間撹拌した。次に、３５％塩化第二鉄溶液を６００ｍｇ／Ｌ添加し、苛性ソーダを加えてｐＨを４．０に調整して、１５０ｒｐｍの回転速度で５分間撹拌した。その後、アクリルアミド・アクリル酸系共重合ポリマーである高分子凝集剤（アニオンコロイド当量値：５０ｍｅｑ／ｇ、０．１重量％水溶液の粘度：５０ｍＰａ・ｓ）を３ｍｇ／Ｌ添加して、１５０ｒｐｍの回転速度で１分間撹拌した後、４０ｒｐｍで５分間撹拌して、フロック径を成長させた。撹拌終了後の処理水を定量濾紙Ｎｏ．５Ａでろ過し、ろ過液のＣＯＤＭｎおよび色度を測定した。色度は、色度計（日本電色株式会社製、Ｗａｔｅｒ Ａｎａｌｙｚｅｒ ２０００Ｎ）を用いて測定した。

＜参考例４−２＞
ＣＯＤ低減剤Ａ１を、ＣＯＤ低減剤Ｄに変更したこと以外は、実施例４−１と同様の処理を行い、処理水のろ過液のＣＯＤＭｎを測定した。

＜比較例４＞
上記排水にＣＯＤ低減剤を添加せずに、３５％塩化第二鉄溶液を６００ｍｇ／Ｌ添加し、苛性ソーダを加えてｐＨを４．０に調整して、１５０ｒｐｍの回転速度で５分間撹拌した。その後は、実施例４−１と同様の処理を行い、処理水のろ過液のＣＯＤＭｎおよび色度を測定した。

表４に、実施例および比較例のＣＯＤＭｎおよび色度の測定結果、フロック形成、フロック沈降性、上澄み水外観の評価結果を示す。

表４に示すように、ＣＯＤ低減剤Ａ１を添加した実施例４−１と、ＣＯＤ低減剤Ｄを添加した参考例４−２とを比較すると、実施例４−１の方が、良好にＣＯＤが低減された。また、ＣＯＤ低減剤Ａ１を添加した実施例４−１と、ＣＯＤ低減剤を添加しなかった比較例４のＣＯＤＭｎおよび色度を比較すると、実施例４−１の方が良好である。

本試験に用いた排水は色度由来のＣＯＤ成分を含有していた。ＣＯＤ低減剤Ａ１はこのような性状の排水処理にも効果的であり、ＣＯＤ成分の低減効果だけでなく、色度低減効果も期待できる。

＜実施例５−１＞
布加工排水の活性汚泥処理水（溶解性ＣＯＤＭｎ ５４ｍｇ／Ｌ、ＳＳ ５ｍｇ／Ｌ以下）２５０ｍＬをガラスビーカに入れ、ＣＯＤ低減剤Ａ１を固形分として１ｍｇ／Ｌ添加して、１５０ｒｐｍの回転速度で１０分間撹拌した。次に、４０重量％塩化第二鉄溶液を４２０ｍｇ／Ｌ添加し、苛性ソーダを加えてｐＨを５．０に調整して、１５０ｒｐｍの回転速度で５分間撹拌した。その後、アクリルアミド・アクリル酸系共重合ポリマーである高分子凝集剤（アニオンコロイド当量値：５０ｍｅｑ／ｇ、０．１重量％水溶液の粘度：５０ｍＰａ・ｓ）を１ｍｇ／Ｌ添加して、１５０ｒｐｍの回転速度で１分間撹拌した後、４０ｒｐｍで５分間撹拌して、フロック径を成長させた。撹拌終了後の処理水を定量濾紙Ｎｏ．５Ａでろ過し、ろ過液のＣＯＤＭｎを測定した。また、発生した汚泥量を測定した。

＜実施例５−２＞
上記排水にＣＯＤ低減剤Ａ１を固形分として２ｍｇ／Ｌ添加して、１５０ｒｐｍの回転速度で１０分間撹拌した。次に、４０重量％塩化第二鉄溶液を３９０ｍｇ／Ｌ添加し、苛性ソーダを加えてｐＨを５．０に調整した。その後は、実施例５−１と同様の処理を行い、処理水のろ過液のＣＯＤＭｎ、発生した汚泥量を測定した。

＜比較例５＞
上記排水にＣＯＤ低減剤を添加せずに、４０重量％塩化第二鉄溶液を５００ｍｇ／Ｌ添加し、苛性ソーダを加えてｐＨを５．０に調整して、１５０ｒｐｍの回転速度で５分間撹拌した。その後は、実施例５−１と同様の処理を行い、処理水のろ過液のＣＯＤＭｎ、発生した汚泥量を測定した。

表５に、実施例および比較例のＣＯＤＭｎの測定結果、汚泥量、フロック形成、フロック沈降性、上澄み水外観の評価結果を示す。

表５に示すように、ＣＯＤ低減剤Ａ１を添加した実施例５−１および５−２と、ＣＯＤ低減剤を添加しなかった比較例５のＣＯＤＭｎを比較すると、実施例５−１および５−２の方が良好である。また、実施例５−１および５−２の汚泥量は、比較例５と比較して削減されていた。

このように、実施例５−１および実施例５−２は、比較例５より少ない塩化第二鉄添加量であるのにもかかわらず、比較例５より良好にＣＯＤが低減されている。塩化第二鉄添加量の削減に伴い、苛性ソーダの消費量および汚泥発生量も削減されるため、排水処理費用を安く抑えることが可能である。よって、ＣＯＤ低減剤Ａ１を使用する排水処理は、処理水質の向上と、排水処理費用の削減に寄与できると言える。

＜実施例６−１＞
乳製品製造工場排水の生物膜処理水（溶解性ＣＯＤＭｎ ２７ｍｇ／Ｌ、ＳＳ ２６８ｍｇ／Ｌ）２５０ｍＬをガラスビーカに入れ、ＣＯＤ低減剤Ａ１を固形分として８ｍｇ／Ｌ添加して、１５０ｒｐｍの回転速度で１０分間撹拌した。次に、３５重量％塩化第二鉄溶液を２５０ｍｇ／Ｌ添加し、苛性ソーダを加えてｐＨを４．０に調整して、１５０ｒｐｍの回転速度で５分間撹拌した。その後、アクリルアミド・アクリル酸系共重合ポリマーである高分子凝集剤（アニオンコロイド当量値：５０ｍｅｑ／ｇ、０．１重量％水溶液の粘度：５０ｍＰａ・ｓ）を１ｍｇ／Ｌ添加して、１５０ｒｐｍの回転速度で１分間撹拌した後、４０ｒｐｍで５分間撹拌して、フロック径を成長させた。撹拌終了後の処理水を定量濾紙Ｎｏ．５Ａでろ過し、ろ過液のＣＯＤＭｎを測定した。

＜参考例６−２＞
ＣＯＤ低減剤Ａ１を、ＣＯＤ低減剤Ｄに変更したこと以外は、実施例６−１と同様の処理を行い、処理水のろ過液のＣＯＤＭｎを測定した。

＜比較例６＞
上記排水にＣＯＤ低減剤を添加せずに、３５重量％塩化第二鉄溶液を２５０ｍｇ／Ｌ添加し、苛性ソーダを加えてｐＨを４．０に調整して、１５０ｒｐｍの回転速度で５分間撹拌した。その後は、実施例６−１と同様の処理を行い、処理水のろ過液のＣＯＤＭｎを測定した。

表６に、実施例および比較例のＣＯＤＭｎの測定結果、フロック形成、フロック沈降性、上澄み水外観の評価結果を示す。

表６に示すように、ＣＯＤ低減剤Ａ１を添加した実施例６−１と、ＣＯＤ低減剤Ｄを添加した参考例６−２とを比較すると、実施例６−１の方が、良好にＣＯＤが低減された。また、ＣＯＤ低減剤Ａ１を添加した実施例６−１と、ＣＯＤ低減剤を添加しなかった比較例６のＣＯＤＭｎを比較すると、実施例６−１の方が良好である。

このように、ＣＯＤ低減剤Ａ１は、溶解性ＣＯＤＭｎ ２７ｍｇ／Ｌのような低濃度排水のＣＯＤ成分の低減にも効果的であると言える。

以上のように、溶解性ＣＯＤ成分を含有するＣＯＤ含有水の凝集処理において、汚泥発生量を抑えながら、難生分解性の溶解性ＣＯＤ成分を低減することができた。

１，３ 水処理装置、１０ 凝集装置、１２，５８ 沈殿槽、１４，５４ 第一反応槽、１６，５６ 第二反応槽、１８ 凝集槽、２０，７６ ＣＯＤ低減剤添加ライン、２２，７４ 無機凝集剤添加ライン、２４，７８ ｐＨ調整剤添加ライン、２６，８０ 高分子凝集剤添加ライン、２８，３０，３２，８２，８４ 撹拌機、３４，６０ 被処理水流入ライン、３６，３８，４０，６６，６８ 水排出ライン、４２，７０ 処理水排出ライン、４４，７２ 汚泥排出ライン、５０ 濃縮装置、５２ 生物処理装置、６２ 濃縮水ライン、６４ 生物処理水ライン。

Claims (8)

1. 溶解性ＣＯＤ成分を含有するＣＯＤ含有水にＣＯＤ低減剤を添加して凝集処理を行う凝集処理工程を含み、
   前記ＣＯＤ低減剤は、５０重量％水溶液の粘度が１，０００ｍＰａ・ｓ以上であり、かつ、カチオンコロイド当量値が６．０ｍｅｑ／ｇ以上（ｐＨ６）であるジメチルアミン・エピクロロヒドリン・アンモニア縮合物を含み、
   前記凝集処理工程の前段に、被処理水を生物処理する生物処理工程を含み、
   前記ＣＯＤ含有水は、前記生物処理工程で得られる生物処理水であることを特徴とする水処理方法。
2. 請求項１に記載の水処理方法であって、
   前記ＣＯＤ含有水の溶解性ＣＯＤＭｎは、２０ｍｇ／Ｌ以上であることを特徴とする水処理方法。
3. 請求項１または２に記載の水処理方法であって、
   前記生物処理工程の前段に、
   有機物を含有する有機物含有水を濃縮する濃縮工程を含み、
   前記生物処理工程において、前記濃縮工程で得られた濃縮水を生物処理することを特徴とする水処理方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の水処理方法であって、
   前記生物処理工程において、膜分離活性汚泥法により生物処理を行うことを特徴とする水処理方法。
5. 溶解性ＣＯＤ成分を含有するＣＯＤ含有水にＣＯＤ低減剤を添加して凝集処理を行う凝集処理手段を備え、
   前記ＣＯＤ低減剤は、５０重量％水溶液の粘度が１，０００ｍＰａ・ｓ以上であり、かつ、カチオンコロイド当量値が６．０ｍｅｑ／ｇ以上（ｐＨ６）であるジメチルアミン・エピクロロヒドリン・アンモニア縮合物を含み、
   前記凝集処理手段の前段に、被処理水を生物処理する生物処理手段を備え、
   前記ＣＯＤ含有水は、前記生物処理手段で得られる生物処理水であることを特徴とする水処理装置。
6. 請求項５に記載の水処理装置であって、
   前記ＣＯＤ含有水の溶解性ＣＯＤＭｎは、２０ｍｇ／Ｌ以上であることを特徴とする水処理装置。
7. 請求項５または６に記載の水処理装置であって、
   前記生物処理手段の前段に、
   有機物を含有する有機物含有水を濃縮する濃縮手段を備え、
   前記生物処理手段は、前記濃縮手段で得られた濃縮水を生物処理するものであることを特徴とする水処理装置。
8. 請求項５〜７のいずれか１項に記載の水処理装置であって、
   前記生物処理手段は、膜分離活性汚泥法により生物処理を行うものであることを特徴とする水処理装置。

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