(57)【要約】      （修正有）【課題】難分解性有機物や更には硫酸アンモニウムやアンモニア性、亜硝酸性、又は硝酸性態窒素などの窒素態固定物の処理を可能にし、且つランニングコストがかからない、高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置、システム、及び方法を提供する。【解決手段】オゾンマイクロバブル及び／若しくはナノバブル並びにオゾンガスによる分解反応処理と、更にオゾンマイクロバブル及び／若しくはナノバブル並びにオゾンマイクロバブルの圧壊により生じたフリーラジカルと、アクリル系などの難分解性有機物や有機物系微小固体物質とを活性炭触媒下で反応させる触媒反応処理を備える構成とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾン発生装置、オゾン分解反応装置及びオゾン触媒反応装置を具備する高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置であって、
前記オゾン分解反応装置は、オゾン分解反応槽、原水導入口、第１マイクロバブル発生装置、エゼクタポンプ、第１変圧塔、第１循環ポンプ及び第１活性炭塔を具備し、
前記オゾン触媒反応装置は、オゾン触媒分解槽、第２マイクロバブル発生装置、第２循環ポンプ、第２変圧塔、第３循環ポンプ及び第２活性炭塔を具備し、
前記オゾン発生装置は、オゾンガス供給管により、前記エゼクタポンプ、前記第１マイクロバブル発生装置及び前記第２マイクロバブル発生装置に連結し、
前記オゾン分解反応槽及び前記オゾン触媒分解槽は、越流管により連結され、
前記オゾン触媒分解槽の内部には、第１活性炭層及び第２活性炭層が配設され、且つ逆洗水吹出口が設けられていることを特徴とする高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置。
【請求項２】
前記第１変圧塔は、複数の管を通じて、オゾンマイクロバブルを含有する排水原水を前記オゾン分解反応槽との間で循環させるように設置される請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１変圧塔は、内部にパンチング板が設置される請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１変圧塔は、内部にオリフィスが設置される請求項１又は２に記載の装置。
【請求項５】
前記第１活性炭塔は、複数の管を通じて、オゾンガス、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルを含有する排水原水を前記オゾン分解反応槽との間で循環させるように設置される請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記第２変圧塔は、複数の管を通じて、オゾンマイクロバブルを含有する排水原水を前記オゾン触媒反応槽との間で循環させるように設置される請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記第２変圧塔は、内部にパンチング板が設置される請求項１乃至６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記第２変圧塔は、内部にオリフィスが設置される請求項１乃至６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記第２活性炭塔は、複数の管を通じて、オゾンガス、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルを含有する排水原水を前記オゾン触媒反応槽との間で循環させるように設置される請求項１乃至８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１活性炭塔及び前記第２活性炭塔に充填される活性炭は、粒状活性炭であり、該活性炭の直径は、１〜２ｍｍである請求項１乃至９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１活性炭層に充填する活性炭は、直径が６〜７ｍｍであるペレット型活性炭であり、並びに前記第２活性炭層に充填する活性炭は、直径が３〜４ｍｍであるペレット型活性炭である請求項１乃至１０のいずれか1項に記載の装置。
【請求項１２】
更にもう1つの前記オゾン分解反応装置及び凝集沈殿槽を具備する請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の装置を使用した高濃度難分解性有機物の排水最終処理システムであって、
前記排水最終処理システムは、
排水原水をオゾン分解反応槽、原水導入口、第１マイクロバブル発生装置、エゼクタポンプ、第１変圧塔、第１循環ポンプ及び第１活性炭塔を具備するオゾン分解反応装置を使用して処理するオゾン分解処理システム、並びに
前記オゾン分解処理システムによって処理した前記排水原水を、オゾン触媒分解槽、第２マイクロバブル発生装置、第２循環ポンプ、第２変圧塔、第３循環ポンプ及び第２活性炭塔を具備し、第１活性炭層及び第２活性炭層を内部に設置するオゾン触媒反応装置により処理するオゾン触媒分解システムを具備し、
前記触媒分解システムにおいて、前記排水原水を、流速１０〜１００ｃｍ／秒で前記第１活性炭層及び前記第２活性炭層を通過させることを特徴とする高濃度難分解性有機物の排水最終処理システム。
【請求項１４】
更に、少なくとも１つ以上の前記オゾン分解処理システム、凝集処理システム、ろ過処理システム、及び／又は少なくとも前記オゾン触媒分解システムを具備する請求項１３に記載の排水最終処理システム。
【請求項１５】
前記第１活性炭層に充填する活性炭は、直径が６〜７ｍｍであるペレット型活性炭であり、並びに前記第２活性炭層に充填する活性炭は、直径が３〜４ｍｍであるペレット型活性炭である請求項１３又は１４に記載の排水最終処理システム。
【請求項１６】
請求項１３乃至１５に記載のオゾンマイクロバブルによる高濃度難分解性有機物の排水最終処理システムを使用した排水最終処理方法であって、
オゾン分解処理する工程及びオゾン触媒分解する工程を具備することを特徴とする高濃度難分解性有機物の排水最終処理方法。
【請求項１７】
更に、少なくとも１つ以上の前記オゾン分解処理する工程、凝集処理する工程、ろ過処理する工程、及び／又は前記オゾン触媒分解する工程を具備する請求項１６に記載の排水最終処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オゾンガス含有マイクロバブル（以下、「オゾンマイクロバブル」とする。）及び／又はオゾンガス含有ナノバブル（以下、「オゾンナノバブル」とする。）を含む水を利用した高濃度難分解性有機物の排水の最終処理装置、該装置を使用したシステム並びに高濃度難分解性有機物の排水の最終処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
オゾンは、フッ素に次ぐ強力な酸化力を有しており、医療、食品、農業、畜産、半導体製品の洗浄などの分野において、殺菌、ウィルスの不活化、脱臭、脱色、有機物の除去などに用いられることが一般的によく知られている。更に、先に述べた分野だけでなく、産業、農業、生活などの排水処理分野においても、オゾンが用いられることが知られている。
【０００３】
排水処理分野において、オゾンを使用する利点としては、金属の酸化処理だけでなく、先に述べたように有機物の酸化処理が可能であることがあげられる。例えばその性質を利用した、含有機物排水処理の方法及びシステムが、特許第３４６８４１４号公報（特許文献１）に開示されている。
【０００４】
特許文献１に記載の方法及びシステムは、有機物や難分解性物質を含む排水を、２段階の負圧型分離槽でオゾン処理し、オゾン処理された後に、更に微生物曝気及び沈殿分離をして処理するというものである。負圧型分離槽でオゾン処理をする際、即ち排水とオゾンを気液凝縮混合させる際に、渦流を用いて効率よくオゾン処理をするというものである。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の方法やシステムでは、排水をオゾン処理したとしても殺菌は十分であるが、難分解性物質はあくまで難分解性から易分解性の物質になるというのみで、最終的には微生物曝気や沈殿分離に依存する。また、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）やＣＯＤ（化学的酸素要求量）の値が大きい排水、即ち高濃度の有機物を含む排水が処理できるかどうかは不明である。
【０００６】
ここで、オゾンを用いて排水処理をする際、排水内にオゾンガスを含有させた数十〜数百μｍオーダーの微小気泡（マイクロバブル）及び／又はオゾンガスを含有させた数十〜数百ｎｍオーダーの気泡（ナノバブル）とし、該マイクロバブル及び／又はナノバブルの吸着能を利用した排水内の有機物を処理する方法が、例えば特開２０１２−１０６２１１号公報（特許文献２）、特開２０１２−１０６２１２号公報（特許文献３）、特開２０１２−１０６２１３号公報（特許文献４）に開示されている。特許文献２に記載の方法は、高分子量（分子量１万以上）の有機物系微小固体物質を取り除くことにより、後の排水処理を効率良く行うことを可能にした排水の前処理方法である。また、特許文献３に記載の方法は、排水中の有機物をオゾンマイクロバブルと、オゾンマイクロバブルの強制圧壊によって生じたフリーラジカルにより分解させると共に、無機系凝集剤で更に処理することによって無害化した沈殿として析出させて排水処理を行うというものである。また、特許文献４に記載の方法は、例えば特許文献３に記載の方法で処理しきれなかった最終残存有機物、即ち有機物系微小固体物質を、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルと共に、活性炭を通過させることにより処理するというものである。そして、特許文献２乃至４に記載の方法は、ＣＯＤ値が１０００ｍｇ／Ｌ以上という比較的高濃度の排水に対して有効である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３４６８４１４号公報
【特許文献２】特開２０１２−１０６２１１号公報
【特許文献３】特開２０１２−１０６２１２号公報
【特許文献４】特開２０１２−１０６２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の方法やシステムでは、先に述べたように、難分解性物質はあくまで難分解性から易分解性になるというのみで、最終的には微生物曝気や沈殿分離に依存する。また、難分解性物質として、例えばアクリル系排水、ガラス系排水、アルデヒド系排水などを分解可能かどうかは不明であり、更には高濃度の難分解性物質含有の排水を処理可能かどうかも不明である。
【０００９】
また、特許文献２においては、あくまで排水処理の前処理方法ということを考慮すると、有機物が完全に処理されるわけではない。そして、特許文献２の方法では泡沫分離を用いるため、泡沫を効率よく発生できれば良いが、泡沫の発生が確認されない或いは泡沫に有機物が移動しないということも考えられる。
【００１０】
また、特許文献３においては、浮遊物を取り除いてからでないと排水内の有機物の処理がしにくいといったことや、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルだけでなく凝集剤に頼らないとＣＯＤが削減しないといった点が懸念事項である。特許文献４においては、あくまで高分子量（分子量１万以上）の有機物系微小固体物質を対象としているため、先に述べたアクリル系やガラス系などの難分解性物質が分解できるかどうかが不明であること、並びに触媒として用いる活性炭については逆洗工程が水（マイクロバブル及び／又はナノバブル含有水は除く。）で行われているため、活性炭の寿命が短くなることなどがある。もし、有機物系微小固体物質以外の有機物をオゾンと活性炭触媒下で反応させることが可能であるとしても、低濃度（４０〜１００ｍｇ／Ｌ）のＣＯＤ値にしなくては吸着が優先されてしまい、触媒反応は起こらなくなる可能性があった。
【００１１】
また、特許文献２乃至４にはあらゆる有機物の処理が可能である旨の記載があるが、これらの文献に記載の技術を組み合わせた場合、有機物系微小固体物質の除去は可能であっても、アクリル系排水、ガラス系排水、アルデヒド系排水など難分解性物質や、更に硫酸アンモニウムやアンモニア性、亜硝酸性、又は硝酸性態窒素などの窒素態固定物が処理できるかどうかは不明である。
【００１２】
そこで、上述したような実情に鑑み、本発明では、難分解性有機物や更には硫酸アンモニウムやアンモニア性、亜硝酸性、又は硝酸性態窒素などの窒素態固定物の処理を可能にし、且つランニングコストがかからない、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルを利用した高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置及び該装置を使用したシステム並びに高濃度難分解性有機物の排水最終処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る排水最終処理装置の目的は、オゾン発生装置、オゾン分解反応装置及びオゾン触媒反応装置を具備する高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置であって、前記オゾン分解反応装置は、オゾン分解反応槽、原水導入口、第１マイクロバブル発生装置、エゼクタポンプ、第１変圧塔、第１循環ポンプ及び第１活性炭塔を具備し、前記オゾン触媒反応装置は、オゾン触媒分解槽、第２マイクロバブル発生装置、第２循環ポンプ、第２変圧塔、第３循環ポンプ及び第２活性炭塔を具備し、前記オゾン発生装置は、オゾンガス供給管により、前記エゼクタポンプ、前記第１マイクロバブル発生装置及び前記第２マイクロバブル発生装置に連結し、前記オゾン分解反応槽及び前記オゾン触媒分解槽は、越流管により連結され、前記オゾン触媒分解槽の内部には、第１活性炭層及び第２活性炭層が配設され、且つ逆洗水吹出口が設けられている特徴とすることで、効果的に達成される。
【００１４】
本発明に係る排水最終処理装置はまた、前記第１変圧塔は、複数の管を通じて、オゾンマイクロバブルを含有する排水原水を前記オゾン分解反応槽との間で循環させるように設置されることにより、或いは前記第１変圧塔は、内部にパンチング板が設置されることにより、或いは前記第１変圧塔は、内部にオリフィスが設置されることにより、或いは前記第１活性炭塔は、複数の管を通じて、オゾンガス、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルを含有する排水原水を前記オゾン分解反応槽との間で循環させるように設置されることにより、或いは前記第２変圧塔は、複数の管を通じて、オゾンマイクロバブルを含有する排水原水を前記オゾン触媒反応槽との間で循環させるように設置されることにより、或いは前記第２変圧塔は、内部にパンチング板が設置されることにより、或いは前記第２変圧塔は、内部にオリフィスが設置されることにより、或いは前記第２活性炭塔は、複数の管を通じて、オゾンガス、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルを含有する排水原水を前記オゾン触媒反応槽との間で循環させるように設置されることにより、或いは前記第１活性炭塔及び前記第２活性炭塔に充填される活性炭は、粒状活性炭であり、該活性炭の直径は、１〜２ｍｍであることにより、或いは前記第１活性炭層に充填する活性炭は、直径が６〜７ｍｍであるペレット型活性炭であり、並びに前記第２活性炭層に充填する活性炭は、直径が３〜４ｍｍであるペレット型活性炭であることにより、或いは更にもう1つの前記オゾン分解反応装置及び凝集沈殿槽を具備することにより、より効果的に達成される。
【００１５】
また、本発明に係る排水最終処理システムの目的は、前記装置を使用した高濃度難分解性有機物の排水最終処理システムであって、前記排水最終処理システムは、排水原水をオゾン分解反応槽、原水導入口、第１マイクロバブル発生装置、エゼクタポンプ、第１変圧塔、第１循環ポンプ及び第１活性炭塔を具備するオゾン分解反応装置を使用して処理するオゾン分解処理システム、並びに前記オゾン分解処理システムによって処理した前記排水原水を、オゾン触媒分解槽、第２マイクロバブル発生装置、第２循環ポンプ、第２変圧塔、第３循環ポンプ及び第２活性炭塔を具備し、第１活性炭層及び第２活性炭層を内部に設置するオゾン触媒反応装置により処理するオゾン触媒分解システムを具備し、前記触媒分解システムにおいて、前記排水原水を、流速１０〜１００ｃｍ／秒で前記第１活性炭層及び前記第２活性炭層を通過させることを特徴とすることにより効果的に達成される。
【００１６】
また、本発明に係る排水最終処理システムの目的は、更に、少なくとも１つ以上の前記オゾン分解処理システム、凝集処理システム、ろ過処理システム、及び／又は少なくとも前記オゾン触媒分解システムを具備することにより、或いは前記第１活性炭層に充填する活性炭は、直径が６〜７ｍｍであるペレット型活性炭であり、並びに前記第２活性炭層に充填する活性炭は、直径が３〜４ｍｍであるペレット型活性炭であることにより、より効果的に達成される。
【００１７】
また、本発明に係る排水最終処理方法の目的は、上記排水最終処理システムを使用した排水最終処理方法であって、オゾン分解処理する工程及びオゾン触媒分解する工程を具備することにより効果的に達成される。
【００１８】
また、本発明に係る排水最終処理方法の目的は、少なくとも１つ以上の前記オゾン分解処理する工程、凝集処理する工程、ろ過処理する工程、及び／又は前記オゾン触媒分解する工程を具備することにより、より効果的に達成される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る排水最終処理装置によれば、難分解性有機物や更には硫酸アンモニウムやアンモニア性、亜硝酸性、又は硝酸性態窒素などの窒素態固定物の処理を可能にし、且つランニングコストがかからない、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルによる高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置が可能になった。
【００２０】
また、本発明に係る高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置を使用した排水最終処理システム及び排水最終処理方法によれば、オゾンマイクロバブル及び／若しくはナノバブル並びにオゾンガスによる分解反応処理と、更にオゾンマイクロバブル及び／若しくはナノバブル並びにオゾンマイクロバブルの圧壊により生じたフリーラジカルと、アクリル系などの難分解性有機物や有機物系微小固体物質とを活性炭触媒下で反応させる触媒反応処理を備えることにより、ＣＯＤが５０００（〜１０万）ｍｇ／Ｌ以上の排水処理が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置を示す概略図である。
【図２】本発明に係る高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置の別態様を示す概略図である。
【図３】本発明に係る排水最終処理システムに係る一態様を示すシステム概略図である。
【図４】実施例３に係る排水処理システムを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
先ず、本発明に係る高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置について、図面を用いながら詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係る高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置を示す概略図である。図１に示すように、当該排水最終処理装置１は、オゾン発生装置２、オゾン分解反応装置３及びオゾン触媒反応装置４で構成される。次にオゾン分解反応装置３は、オゾン分解反応槽３１、原水導入口３２、第１マイクロバブル発生装置３３、エゼクタポンプ３４、第１変圧塔３５、第１循環ポンプ３６及び第１活性炭塔３７を具備する。次に、オゾン触媒反応装置４は、オゾン触媒分解槽４１、第２マイクロバブル発生装置４２、第２循環ポンプ４３、第２変圧塔４４、第３循環ポンプ４５及び第２活性炭塔４６を具備し、オゾン触媒分解槽４１内部には、第１活性炭層４７及び第２活性炭層４８が配設され、逆洗水吹出口４９が設けられている。そして、オゾンガスは、オゾンガス発生装置２から、エゼクタポンプ３４、第１マイクロバブル発生装置３３及び第２マイクロバブル発生装置４２へと連結されたオゾンガス供給管Ｔｓを通じて供給される。オゾンガスの供給量は、１５０〜６００ｇ／ｈ（時間）である。オゾンガスの供給量が、１５０ｇ／ｈよりも少ないと、排水原水が殆ど処理されず、６００ｇ／ｈより多くてもさほど処理能力は変わらない。
【００２４】
次に、オゾン反応装置３について、更に具体的に説明する。先ず原水導入口３２は、図１に示す態様では、オゾン分解反応槽３１の上部に柱状に設けているが、形状は特に限定はない。また、該導入口３２は、高濃度難分解性有機物を含む排水（以下、「原水」とする。）をオゾン分解反応槽３１内部に注入できればよいので、オゾン分解反応槽３１の上部を開放系にして、別に設けなくてもよい。次に、第１マイクロバブル発生装置３３は、図１に示す態様では、オゾン分解反応槽３１の上部に設けているが、吹き出し口から満遍なく原水にマイクロバブルが行きわたればよいので、設置場所については、オゾン分解反応槽３１の中心よりも多少ずれてもよい。なお、第１マイクロバブル発生装置３３は、オゾン発生装置２からのオゾンガスを導入（供給）できる形状であれば形状や種類は特に問わない。なお、第１マイクロバブル発生装置３３から供給されるオゾンマイクロバブル（直径２０〜２００μｍ程度）により、原水はオゾンマイクロバブル含有の気液混合液（以下「オゾンマイクロバブル含有原水」とする。）となる。
【００２５】
第１変圧塔３５は、図１に示すように、管Ｔａ、管Ｔｂ、管Ｔｃを通じて、先に述べたオゾンマイクロバブル含有原水を管Ｔａ、管Ｔｂ、管Ｔｃの順（矢印参照）に循環させるように、設置される。この場合の管Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃについてはマイクロバブル含有原水を循環させることができればよいので、金属やプラスチックなど材質は問わない。また、当該管については層流や乱流などの対象は特に問わない。ここで、オゾンマイクロバブル含有原水を第１変圧塔３５と、オゾン分解反応槽３１との間を循環させる際は、エゼクタポンプ３４が必要となる。その構成を採る理由としては、先に述べたオゾンマイクロバブル含有原水の循環のみならず、オゾンガス発生装置２から直接オゾンガスを原水に導入する（以下この原水を、オゾンマイクロバブル含有原水と区別するために、「オゾンガス導入原水」とする。）際に用いられる。なお、オゾンマイクロバブル含有原水及びオゾンガス導入原水を第１変圧塔３５に通過させる目的としては、オゾンマイクロバブル含有原水ならば当該原水に含まれるオゾンマイクロバブルを圧壊してオゾンナノバブル（１００〜５００ｎｍオーダー）にする目的があり、オゾンガス導入原水ならば気液（オゾン‐原水）混合水を発生させ、循環させることによりこの気液混合水を更にオゾンマイクロバブル含有原水と同様にすることを目的とする。言い換えると、連続的にオゾンマイクロバブルやオゾンナノバブルを発生させる目的である。なお、図示はしないが、変圧塔にはマイクロバブル圧壊のためのパンチング板やオリフィス（多孔板）が挿入されている。ちなみに、パンチング板やオリフィスなどの孔径や形状は、マイクロバブルの圧壊が実行できれば良いので、後述するシステムや方法においては特に制限はない。
【００２６】
次に、第１活性炭塔３７も、第１変圧塔３５同様、図１に示すように、管Ｔｄ、管Ｔｅ、管Ｔｆを通じて、先に述べたオゾンガス（オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブル）含有の気液混合原水を管Ｔｄ、管Ｔｅ、管Ｔｆの順（矢印参照）に循環させるように、設置される。この場合の管Ｔｄ、Ｔｅ、Ｔｆについてもまた、該原水を循環させることができればよいので、金属やプラスチックなど材質は問わない。また、当該管についてもまた、層流や乱流などの対象は特に問わない。ここで、マイクロバブル含有原水を第１活性炭塔３７と、オゾン分解反応槽３１との間を循環させる際は、循環ポンプ３６が必要となる。循環ポンプ３６については、活性炭塔３７と、オゾン分解反応槽３１との間における排水（原水等）の循環を１００〜２００Ｌ／分の循環量で循環させることが可能なポンプならば、種類などは特に制限はない。先述したマイクロバブル含有原水を第１変圧塔３５と、オゾン分解反応槽３１との間を循環させる際のエゼクタポンプ３４による循環量もまた、１００〜２００Ｌ／分の循環量である。なお、１００〜２００Ｌ／分の循環量を採る理由や効果については、後述する。
【００２７】
そして、第１活性炭塔３７であるが、目的としては、原水中の有機物とオゾンとの反応による化合物の除去や原水中の微生物などの除去である。塔内に充填させる活性炭としては、直径が１〜２ｍｍの粒状の活性炭が望ましい。活性炭の直径が１ｍｍ未満であると、これら化合物や微生物の除去ができず、活性炭の直径が２ｍｍよりも大きいと、原水が循環されずに塔内で詰まってしまう可能性がある。なお、該活性炭の充填については、第１活性炭塔３７の容積の７、８割を満たせばよい。
【００２８】
上記のように構成されたオゾン反応装置３にて、原水を前処理することにより、大部分の有機物が処理され、またＣＯＤの値も原水の１／２〜１／５程度に減少する。
【００２９】
次に、オゾン触媒反応装置４について、更に具体的に説明する。先ず越流管Ｔｏは、図１に示す態様では、オゾン分解反応槽３１の上部と、オゾン触媒分解槽４１の上部とを接続（連結）するように示されているが、要は、オゾン分解反応装置３で前処理された原水（以下「前処理原水」とする。）をオゾン触媒分解槽４１に導入できれば良いので、配管方法や設置場所などは特に限定はない。次に、第２マイクロバブル発生装置４２は、図１に示す態様では、オゾン触媒分解槽４１の上部に設けているが、吹き出し口から満遍なく前処理原水にマイクロバブルが行きわたればよいので、設置場所については、オゾン触媒分解槽４１の中心よりも多少ずれてもよい。なお、第２マイクロバブル発生装置４２は、オゾン発生装置２からのオゾンガスを導入（供給）できる形状であれば形状や種類は特に問わない。なお、第２マイクロバブル発生装置４２から供給されるオゾンマイクロバブル（直径２０〜２００μｍ程度）により、前処理原水はオゾンマイクロバブル含有の気液混合液となる。ちなみに、第２マイクロバブル発生装置４２は、第１マイクロバブル発生装置３３と同一のものでかまわない。
【００３０】
次に、第２変圧塔４４は、図１に示すように、管Ｔａ′、管Ｔｂ′、管Ｔｃ′を通じて、先に述べたマイクロバブル含有前処理原水を管Ｔａ′、管Ｔｂ′、管Ｔｃ′の順（矢印参照）に循環させるように、設置される。この場合の管についてはマイクロバブル含有前処理原水を循環させることができればよいので、金属やプラスチックなど材質は問わない。また、当該管については層流や乱流などの対象は特に問わない。ここで、マイクロバブル含有原水を第２変圧塔４４と、オゾン触媒分解槽４１との間を循環させる際は、第２循環ポンプ４３が必要となる。なお、マイクロバブル含有前処理原水を第２変圧塔４４に通過させる目的としては、当該原水に含まれるオゾンマイクロバブルを圧壊してオゾンナノバブル（１００〜５００ｎｍオーダー）にすることを目的とする。言い換ると、連続的にオゾンマイクロバブルやオゾンナノバブルを発生させる目的である。なお、図示はしないが、第１変圧塔３５同様、第２変圧塔４４にはマイクロバブル圧壊のためのパンチング板やオリフィス（多孔板）が挿入されている。ちなみに、パンチング板やオリフィスなどの孔径や形状は、マイクロバブルの圧壊が実行できれば良いので、後述する方法において用いる場合は特に制限はない。
【００３１】
次に、第２活性炭塔４６も、第２変圧塔４４同様、図１に示すように、管Ｔｄ′、管Ｔｅ′、管Ｔｆ′を通じて、先に述べたオゾンマイクロバブル含有前処理原水を管Ｔｄ、管Ｔｅ、管Ｔｆの順（矢印参照）に循環させるように、設置される。この場合の管についてはオゾンマイクロバブル（及び／又はオゾンナノバブル）含有前処理原水を循環させることができればよいので、金属やプラスチックなど材質は問わない。また、当該管については層流や乱流などの対象は特に問わない。ここで、オゾンマイクロバブル（及び／又はオゾンナノバブル）含有前処理原水を第２活性炭塔４６と、オゾン触媒分解槽４１との間を循環させる際は、第３循環ポンプ４５が必要となる。第３循環ポンプ４５については、第２活性炭塔４６と、オゾン触媒分解槽４１との間における排水（原水等）の循環を１００〜２００Ｌ／分の循環量で循環させることが可能なポンプならば、種類などは特に制限はない。先述したマイクロバブル含有原水を第２変圧塔４４と、オゾン触媒分解槽４１との間を循環させる際の第３循環ポンプ４５による循環量もまた、１００〜２００Ｌ／分の循環量である。なお、１００〜２００Ｌ／分の循環量を採る理由や効果については、後述する。
【００３２】
そして、第２活性炭塔４６であるが、目的としては、第１活性炭塔３７同様に、原水中の有機物とオゾンとの反応による化合物の除去や原水中の微生物などの除去である。塔内に充填させる活性炭としては、直径が１〜２ｍｍの粒状の活性炭が望ましい。活性炭の直径が１ｍｍ未満であると、これら化合物や微生物の除去ができず、活性炭の直径が２ｍｍよりも大きいと、原水が循環されずに塔内で詰まってしまう可能性がある。なお、活性炭の充填については、第１活性炭塔３７同様に第２活性炭塔４６の容積の７、８割を満たせばよい。
【００３３】
次に、オゾン触媒反応装置４における第１活性炭層４７、第２活性炭層４８及び逆洗水吹出口４９について、順次説明する。
【００３４】
もっとも、原水や前処理原水の中に含まれる有機物や有害な微生物については、オゾンガス、オゾンマイクロバブル及び／若しくはオゾンナノバブル並びに第１活性炭塔３７及び第２活性炭塔４６で大部分が処理（除去や無害化）される。しかしながら、本発明のような高濃度の難分解性有機物等を含む排水を処理する場合、高分子量（分子量１万以上）の有機物系微小固体物質の一部や、難分解性の有機物や窒素態固定物（アンモニア態、亜硝酸態窒素など）等の大部分（以下、「最終残存物」とする。）の除去処理は、オゾンガス、オゾンマイクロバブル及び／若しくはオゾンナノバブル並びに第１活性炭塔３７及び第２活性炭塔４６だけではうまくいかない。ここで第１活性炭層４７及び第２活性炭層４８が、本発明に係る装置、システム及び処理方法において、重要な構成となる。一般的に活性炭の役割としては、孔の表面積を利用した脱臭剤、吸着剤、触媒等の用途が知られている。しかしながら、従来方法では、触媒として用いる場合、反応基質の濃度をかなり低く（例えば排水ならばＣＯＤ４０〜１００ｍｇ／Ｌ程度）しなければ触媒反応よりも吸着の方が勝ってしまうため、本発明のような排水（浄水）処理の分野では、専ら吸着剤としての役割の方が多数であった。
【００３５】
ここで、本発明に係る装置において、第１活性炭層４７及び第２活性炭層４８の役割は、オゾンナノバブルから生じるヒドロキシル（水酸基）ラジカルやオゾンガスそのもの等と、前処理原水に含まれる最終残存物との反応場、いわゆる触媒の役割を成す。ちなみに、前処理原水についてはＣＯＤが５０００ｍｇ／Ｌ以上（１０００００ｍｇ／Ｌくらいまで）でも処理可能である
【００３６】
先ず第１活性炭層４７及び第２活性炭層４８について説明する。第１活性炭層４７には、ペレット型活性炭が用いられ、該活性炭の直径（有効径）は６〜７ｍｍである。この設定範囲は、第２活性炭層４８よりも多く（長く）設定されている。一方、第２活性炭層４８には、ペレット型活性炭が用いられ、該活性炭の直径（有効径）は３〜４ｍｍである。この設定範囲は、第１活性炭層４８よりも直径（有効径）が小さく（短く）設定されている。この理由としては、第１活性炭層４７での触媒反応がうまく処理できなかった場合、更に比表面積が大きい第２活性炭層４８で確実に触媒反応がほぼ定量的になされるように、第２活性炭層４８に充填されるペレット型活性炭の径を第１活性炭層４７に充填されるペレット型活性炭の径よりも小さくしたわけである。また、ペレット型活性炭の直径が３ｍｍ未満であると、触媒としてよりも吸着反応の方が勝ってしまい、７ｍｍよりも大きいと、前処理原水を各層に通過させるときに十分な速さで通過できなくなる可能性がある。
【００３７】
また、最終残存物を含む前処理原水を第１活性炭層４７及び第２活性炭層４８に通過させる際、流速１０〜１００ｃｍ／秒で各層を通過させることが望ましい。流速が１０ｃｍ／秒未満であると、触媒としてよりも吸着反応の方が勝ってしまい、流速が１００ｃｍ／秒よりも早いと、吸着はおろか、触媒反応も成されない。なお、流速については、第２循環ポンプ４３や第３循環ポンプ４５の循環量で調節したり、任意の流量調節手段を用いてもかまわない。
【００３８】
次に、逆洗水吹出口４９について説明する。この逆洗水吹出口４９を採る目的としては、オゾンマイクロバブル含有水及び／又はオゾンナノバブル含有水で、第１活性炭層４７及び第２活性炭層４８に係るペレット型活性炭を逆洗するためである。なお、逆洗の方法としては、予め調製しておいたオゾンマイクロバブル含有水及び／又はオゾンナノバブル含有水を、任意の容器（図示せず）に貯蔵しておいて、ポンプＰを通じて、逆洗水吹出口４９から当該含有水を吹出させて逆洗するというものである。
【００３９】
逆洗の回数であるが、週１回を最低限度にすれば、特に逆洗回数や逆洗時間に制限はない。ちなみに、オゾンマイクロバブル含有水及び／又はオゾンナノバブル含有水で第１活性炭層４７及び第２活性炭層４８に係るペレット型活性炭を逆洗することにより、水（水道水）で逆洗するよりも、ペレット型活性炭の寿命が約８〜２０倍に延びる。また、逆洗についてはバッチ処理が望ましい。
【００４０】
以上図１を用いて、本発明に係るオゾンマイクロバブルによる高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置の態様を説明したが、次に、本発明に係るオゾンマイクロバブルによる高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置の別態様を説明する。なお、符号については、図１と被る部分については、同一である。この説明においては、図１に示す態様と被る部分については説明を省略する。
【００４１】
図２は、本発明に係るオゾンマイクロバブルによる高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置の別態様を示す概略図である。図２に示す態様は、言うなれば、図１に示す装置において更に前処理を念入りに行うために、別のオゾン分解反応装置及び凝集沈殿槽を更に具備したというものである。
【００４２】
この別態様においては、排水処理装置１′は、オゾン発生装置２、オゾン分解反応装置３及びオゾン触媒反応装置４に加え、更にオゾン分解反応装置３′及び凝集沈殿槽５０を具備する。
【００４３】
オゾン分解反応装置３′は、基本的にオゾン分解反応装置３と同一の構成であり、オゾン分解反応槽３１′、原水導入口３２′、第１マイクロバブル発生装置３３′、エゼクタポンプ３４′、第１変圧塔３５′、第１循環ポンプ３６′及び第１活性炭塔３７′を具備する。各構成要素の役割についてもまた、オゾン分解反応装置３′は、基本的にオゾン分解反応装置３と同一であるため、割愛する。
【００４４】
次に、凝集沈殿槽５０について説明する。凝集沈殿槽５０は、オゾン分解反応装置３′で前処理しきれなかった原水について、沈殿凝集剤を投入して、ＣＯＤを低くすると共に、沈殿として原水の中に含まれる有機物系微小固体物質やオゾン分解反応装置３′で前処理しきれなかった有機物を処理するという目的がある。凝集沈殿を行う場合は、凝集沈殿槽５０に導入した原水に対し、無機系の凝集沈殿剤を投入する。なお、無機系凝集剤については、ポリ塩化アルミニウムや硫酸バンドが使用液、助剤として高分子凝集剤も使用可能である。
【００４５】
なお、凝集沈殿槽５０にて沈殿と、上澄み（原水）とに分離させるが、上澄みの原水は、適当に連通させた導入管（図示せず）を通じてオゾン分解反応装置３のオゾン分解反応槽３１′に導入させる。一方、沈殿に関しては、任意の方法で圧縮及び乾燥して、廃棄するか、その沈殿を汚泥として再利用することができる。そして、上澄み（原水）は、オゾン分解反応装置３及びオゾン触媒反応装置４で順次処理をする。
【００４６】
以上、本発明に係る排水最終処理装置について説明したが、例えば図１に示す排水最終処理装置を１ユニットとして、複数ユニット連結させたり、或いは、例えば任意のろ過手段を連結させたり、任意の工程や手段若しくは装置を導入したりすることで、本発明に係る排水最終処理システムが可能である。また、図１に示すオゾン分解反応装置３及びオゾン触媒反応装置４の間に、任意の工程や手段若しくは装置を挿入しても本発明に係る排水最終処理システムが可能である。以下、本発明に係る排水最終処理システム及び排水処理方法について、図面を用いながら説明する。また、必要に応じて図１又は図２を用いながら説明する。
【００４７】
図３は、本発明に係る排水最終処理システムに係る一態様を示すシステム概略図である。図３に示す態様では、先ず、排水原水（以下単に「原水」とする。）を希釈する。ちなみに希釈については、水で２〜１２倍程度に希釈すればよい。２倍未満であると、排水の中に含まれる種々の成分により、装置やシステムを劣化させてしまうことがある。１２倍以上で希釈してもさほど効果は変わらない。
【００４８】
次に、希釈した原水を、オゾン分解処理システムＳ１０にて処理をする。本発明の場合、オゾン分解処理システムＳ１０は、図１に示すようなオゾン分解反応装置３を用いて、オゾンマイクロバブルによる分解処理並びにオゾンマイクロバブル圧壊処理即ちオゾンナノバブルによる分解処理を行う。先に図１に係る態様、即ち原水をエゼクタポンプ及び循環ポンプにより、オゾンマイクロバブルを含有する原水が、変圧塔により、オゾンマイクロバブルの圧壊を受けて一部がオゾンナノバブルになり、マイクロ及びナノバブル処理を受けると共に、エゼクタポンプからはオゾンガスが直接的に吹き込まれるため、原水はオゾンガス含有の気液混合液にもなる。即ち、イメージとしては、オゾンガスにより大まかな部分の有機物の酸化分解がなされ、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルにより、有機物の細かい部分まで酸化分解され、最終的には、殆どの有機物が酸化される仕組みになる。よってオゾン分解処理システムＳ１０が終わった時点で、ＣＯＤの値が原水の１／２〜１／５程度になる。
【００４９】
ちなみに、オゾン分解処理システムＳ１０において、オゾンガスの供給量は、１５０〜６００ｇ／ｈ（時間）が望ましい。オゾンガスの供給量が、１５０ｇ／ｈよりも少ないと、排水原水が殆ど処理されず、６００ｇ／ｈより多くてもさほど処理能力は変わらない。また、オゾン分解処理システムＳ１０において、オゾン分解反応装置３内の原水の循環量は、１００〜２００Ｌ／分である。循環量が１００Ｌ／分未満であると、オゾンマイクロバブルの圧壊や原水へのオゾンガスの導入がうまくいかずに原水の処理が十分になされず、２００Ｌ／分より多くてもさほど処理能力が向上しないか、却って処理能力が低下する原因となる。なお、オゾン分解処理システムＳ１０における処理は、２〜７２時間くらいが望ましい。処理時間が２時間未満であると、処理が十分になされず、７２時間よりも多いと、処理は十分であるが、装置の故障を早めたり、有機物によっては却って平衡反応が進行して元の物質に戻る可能性がある。
【００５０】
次に、オゾン分解処理システムＳ１０にて、オゾンマイクロバブル、オゾンナノバブル及びオゾンガスによるオゾン分解処理をしたのち、凝集処理システムＳ１１を行う。凝集処理システムＳ１１は、図２に示した概略図における、凝集沈殿槽５０にて行う処理である。ここで行う凝集処理とは、先に述べたように前処理しきれなかった原水について、沈殿凝集剤を投入して、ＣＯＤを低くすると共に、沈殿として原水の中に含まれる有機物系微小固体物質や前処理しきれなかった有機物を処理するという目的がある。凝集沈殿を行う場合は、凝集沈殿槽５０に導入した原水に対し、無機系の凝集沈殿剤を投入する。ここで言う無機系の凝集沈殿剤とは、アルミニウム系や鉄系のものが使用可能であり、中でも硫酸バンド（硫酸アルミニウム）とＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）が適している。また、無機系凝集沈殿剤の助剤として高分子系凝集沈殿剤の使用が可能である。ちなみに、凝集処理システムＳ１１は必ずしも必須の要件ではないが、より有機物系微小固体物質の処理を効率よく且つ完全に行いたい場合は、凝集処理システムＳ１１を設けるとよい。なお、凝集処理システムＳ１１にて生じた沈殿は、汚泥として使用が可能であり、当該汚泥は、建材や肥料などに使用が可能である。
【００５１】
凝集剤の投下については、オゾン分解処理システムＳ１０において、原水のｐＨ（水素イオン濃度）が８．５±１．５くらいになっていれば、ｐＨコントロールを加味せずに投入すればよい。ｐＨが８．５±１．５の範囲外であると、任意の方法で範囲内に収まるよう原水のｐＨコントロールをすればよい
【００５２】
また、凝集処理システムＳ１１は、オゾン分解反応装置及び／又はオゾン触媒反応装置に凝集沈殿槽を連結しても、別個独立で凝集沈殿槽を設けて処理してもいずれでも構わない。
【００５３】
次に、凝集処理システムＳ１１の後、ろ過処理システムＳ１２をする。この砂ろ過処理システムＳ１２は、凝集沈殿させて除去しきれなかった沈殿を砂ろ過により除去するためのものである。砂ろ過処理としているように、ろ過材として砂を用いるが、砂の粒径は５０μｍ前後が好ましい。
【００５４】
なお、ろ過処理システムＳ１２は、オゾン分解反応装置及び／又はオゾン触媒反応装置に導管等により連結しても、別個独立で砂ろ過処理用装置若しくは手段を設けて処理してもいずれでも構わない。
【００５５】
次に、ろ過処理システムＳ１２で処理された原水（以下「前処理原水」とする。）をオゾン触媒分解処理システムＳ１３に導入して処理する。本発明の場合、オゾン触媒分解処理システムＳ１３は、図１若しくは図２に示すようなオゾン触媒反応装置４を用いて、オゾンマイクロバブルによる分解処理並びにオゾンマイクロバブル圧壊処理即ちオゾンナノバブルによる分解処理を行う。先に図１に係る態様、即ち前処理原水を第１及び第２循環ポンプにより、オゾンマイクロバブルを含有する前処理原水が、変圧塔により、オゾンマイクロバブルの圧壊を受けて一部がオゾンナノバブルになり、マイクロバブル及びナノバブル処理を受ける。即ち、イメージとしては、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルにより、有機物の細かい部分まで酸化分解され、最終的には、ほとんどの有機物（有機系微小固体物質や難分解性物質）が酸化される仕組みになる。よってオゾン触媒分解処理システムＳ１３が終わった時点で、ＣＯＤの値が原水の１／５〜１／１０程度になる。
【００５６】
ちなみに、オゾン触媒分解処理システムＳ１３においてもまた、オゾンガスの供給量は、１５０〜６００ｇ／ｈ（時間）が望ましい。オゾンガスの供給量が、１５０ｇ／ｈよりも少ないと、排水原水が殆ど処理されず、６００ｇ／ｈより多くてもさほど処理能力は変わらない。また、オゾン触媒分解処理システムＳ５において、オゾン分解反応装置３内の原水の循環量は、１００〜２００Ｌ／分である。循環量が１００Ｌ／分未満であると、オゾンマイクロバブルの圧壊等がうまくいかずに原水の処理が十分になされず、２００Ｌ／分より多くてもさほど処理能力が向上しないか、却って処理能力が低下する原因となる。なお、オゾン触媒分解処理システムＳ１３における処理は、１〜７２時間くらいが望ましい。処理時間が１時間未満であると、処理が十分になされず、７２時間よりも多いと、処理は十分であるが、装置の故障を早めたり、有機物によっては却って平衡反応が進行して元の物質に戻る可能性がある。
【００５７】
また、オゾン触媒分解処理システムＳ１３においては、オゾン触媒反応装置４内に設置されている第１及び第２活性炭層にて、オゾンナノバブルから生じるヒドロキシル（水酸基）ラジカルやオゾンガスそのもの等と、前処理原水に含まれる最終残存物との反応場、いわゆる触媒反応が起こることが重要な点である。先述したが、第１活性炭層４７には、ペレット型活性炭が用いられ、該活性炭の直径（有効径）は６〜７ｍｍである。この設定範囲は、第２活性炭層４８よりも多く（長く）設定されている。一方、第２活性炭層４８には、ペレット型活性炭が用いられ、該活性炭の直径（有効径）は３〜４ｍｍである。この設定範囲は、第１活性炭層４８よりも直径（有効径）が小さく（短く）設定されている。この理由としては、第１活性炭層４７での触媒反応がうまくできなかった場合、更に比表面積が大きい第２活性炭層４８で確実に触媒反応がほぼ定量的になされるように、第２活性炭層４８に充填されるペレット型活性炭の径を第１活性炭層４７に充填されるペレット型活性炭の径よりも小さくしたわけである。また、ペレット型活性炭の直径が３ｍｍ未満であると、触媒としてよりも吸着反応の方が勝ってしまい、７ｍｍよりも大きいと、前処理原水を各層に通過させるときに十分な速さで通過できなくなる可能性がある。
【００５８】
また、最終残存物を含む前処理原水を第１活性炭層４７及び第２活性炭層４８に通過させる際、流速１０〜１００ｃｍ／秒で各層を通過させることが望ましい。流速が１０ｃｍ／秒未満であると、触媒としてよりも吸着反応の方が勝ってしまい、流速が１００ｃｍ／秒よりも早いと、吸着はおろか、触媒反応も成されない。なお、流速については、図１に示す第２循環ポンプ４３や第３循環ポンプ４５の循環量で調節したり、任意の流量調節手段を用いてもかまわない。
【００５９】
また、オゾン触媒分解処理システムＳ１３及び後述するオゾン触媒分解処理システムＳ１４をする際、逆洗をすればよい。逆洗の目的は、先に述べたように、第１活性炭層４７及び第２活性炭層４８の逆洗である。この逆洗の回数であるが、週１回を最低限度にすれば、特に逆洗回数や逆洗時間に制限はない。ちなみに、オゾンマイクロバブル含有水及び／又はオゾンナノバブル含有水で第１活性炭層４７及び第２活性炭層４８に係るペレット型活性炭を逆洗することにより、水（水道水）で逆洗するよりも、ペレット型活性炭の寿命が約８〜２０倍に延びる。また、逆洗についてはバッチ処理が望ましい。
【００６０】
次に、オゾン触媒分解処理システムＳ１３の後に、オゾン触媒分解処理システムＳ１４を行う。基本操作は、オゾン触媒分解処理システムＳ１３と同一である。しかし、オゾン触媒分解処理システムＳ１３の後にオゾン触媒分解処理システムＳ１４を設けないと、ＣＯＤやアルデヒドの最終濃度が、原水の１／１０〜１／２０程度にはならない。言い換えると、本態様ではオゾン触媒分解処理システムを１段階で済ませてしまうと、ＣＯＤやアルデヒドの最終濃度が原水の１／１０くらいにとどまってしまう。なお、オゾン触媒分解処理システムＳ１４で、処理し終わった水（前処理原水）は、原水を希釈する水等に再利用が可能である。
【００６１】
なお、図３に示した態様にとどまらず、システムであればオゾン分解処理システムの後にオゾン触媒処理システムを持ってくる、並びに方法であればオゾン分解処理の後にオゾン触媒処理を行うということを順守すれば、ろ過処理や凝集処理等は順番を入れ替えてもよい。
【００６２】
以上のようにして、ＣＯＤが５０００ｍｇ／Ｌ以上（約１０万ｍｇ／Ｌくらいまで）の排水或いは、高濃度のアクリル系やガラス系といった難分解性排水の処理が上記システムによって可能となる。また気体や液体の難分解性物質の処理も、可能になる。また、前処理システムを行う際、アルデヒド系の排水においては、塩化アンモニウムなどの中和剤を用いてもよい。
【００６３】
以上のようにして、気体や液体の難分解性物質の処理もまた、可能になる。また、前処理システムを行う際、アルデヒド系の排水においては、塩化アンモニウムなどの中和剤を用いてもよい。なお、本発明に係る排水最終処理システム及び排水最終処理方法は、図３及び図４に記した態様にとどまらず、システムであればオゾン分解処理システムの後にオゾン触媒処理システムを持ってくる、並びに方法であればオゾン分解処理の後にオゾン触媒処理を行うということを順守すれば、ろ過処理や凝集処理等は順番を入れ替えてもよい。
【００６４】
以上、本発明に係る高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置及び該装置を使用したシステム並びにオゾンマイクロバブルによる高濃度難分解性有機物の排水最終処理方法について、実施形態を説明したが、特許請求の範囲、明細書又は図面等に記載の事項を逸脱しなければ、種々の態様を採ることが可能であることは言うまでもない。
【実施例】
【００６５】
上記実施形態について、更に実施例を述べて説明する。なお、実施例の内容に応じて、図１乃至図４を用いて説明する。
【００６６】
［実施例１］アクリル系難分解性排水の排水処理
実施例１において、アクリル系難分解性排水の排水処理については、次のように行った。
【００６７】
先ず、水で１０倍に希釈したアクリル系難分解性排水（この時点でＣＯＤ＝１１０００ｍｇ／Ｌ。以下、「アクリル排水」とする。）を、ｐＨコントロール（ｐＨ＝７．４）した後、アクリル排水をオゾン分解処理システム（オゾン分解処理装置３）にて２時間オゾンガス並びにオゾンマイクロバブル及びオゾンナノバブル処理をした。
【００６８】
次に、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）及び高分子凝集剤を加えて凝集処理を行い、砂ろ過にてろ過して、アクリル排水の上澄みと沈殿に分離及び濾別した。この時点でＣＯＤは９２００ｍｇ／Ｌであった。
【００６９】
次に、該上澄み液に対し、オゾン触媒分解処理システム（オゾン触媒反応装置４）にて処理を１時間した後、再びポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）及び高分子凝集剤を加えて凝集処理をし、該処理によって生じた凝集沈殿を再度ろ過する処理と、ｐＨコントロールをした。このろ過した上澄みをｐＨコントロールした後、最終的なアクリル排水（上澄み）のＣＯＤは１５００ｍｇ／Ｌであった。
【００７０】
また別に、オゾン触媒分解処理システム（オゾン触媒反応装置４）にて処理を２時間したところ、アクリル排水（上澄み）のＣＯＤは５７０ｍｇ／Ｌであった。
【００７１】
実施例１においては、処理前の原水のＣＯＤを、最終的には約１／２０に減少することが可能であることが分かった。
【００７２】
［実施例２］ガラス系難分解性排水の排水処理
実施例２において、ガラス系難分解性排水の排水処理については、図３に示すシステムに沿って排水処理を行った。
【００７３】
処理するガラス系排水（原水）を１１倍に希釈してＣＯＤを１１００ｍｇ／Ｌとした。この原水をオゾン分解処理システムＳ１０、凝集処理システムＳ１１及びろ過処理システムＳ１２まで処理し、ろ過処理システムＳ１２終了時点でガラス系排水のＣＯＤを測定したところ、２１０ｍｇ／Ｌであった。次に、オゾン触媒分解処理システムＳ１３及びＳ１４を行ったところ、ガラス系排水のＣＯＤの値は、オゾン触媒分解処理システムＳ１３終了時点で７９ｍｇ／Ｌであり、ホルムアルデヒドの値は１６ｍｇ／Ｌであった。一方、オゾン触媒分解処理システムＳ１４終了時点でのＣＯＤは、オゾン触媒分解処理システムＳ１３終了時点と変わらなかったが、ホルムアルデヒドの値は２ｍｇ／Ｌ未満であった。
【００７４】
図３に示すシステムを用いた場合、処理前の原水のＣＯＤを、最終的には約１／１４に減少することが可能であることが分かった。
【００７５】
［実施例３］アルデヒド系排水の排水処理
実施例３において、アルデヒド系排水の排水処理については、図４に示すシステムに沿って排水処理を行った。なお、図４におけるオゾン分解処理システムＳ２０、オゾン触媒分解処理システムＳ２１〜Ｓ２４は、図３に示すオゾン分解処理システム及びオゾン触媒分解処理システムと同一である。
【００７６】
先ず、アルデヒド系排水の原水を６倍希釈（２３５Ｌとする。）してＣＯＤを１００００ｍｇ／Ｌとし、該原水を水酸化ナトリウムによりｐＨ＝９．０とし、更に塩化アンモニウム（中和剤）を５００ｇ溶解した。
【００７７】
そして、図５に示すようなシステムにて処理をしたところ表１に示すような結果となった。
【００７８】
【表１】
2020032317.tif 000002
【００７９】
上記表によれば、ＣＯＤが処理前の原水が、オゾン分解処理システムＳ２４終了後には、約１／１４になり、ホルムアルデヒドは約１／２３になった。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明によれば、ありとあらゆる高濃度の有機物や窒素（アンモニア態や硝酸性態）を含む排水の最終処理に利用することが可能である。また、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルだけではなく、酸素や窒素等のマイクロバブル及び／又はナノバブルでも利用可能性がある。また、凝集沈殿により生じた沈殿は、汚泥として肥料や材料などに応用が可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１    排水最終処理装置
２    オゾンガス発生装置
３    オゾン分解反応装置
４    オゾン触媒反応装置
３１  オゾン分解反応槽
３３  第１マイクロバブル発生装置
３５  第１変圧塔
３７  第１活性炭塔
４１  オゾン触媒分解槽
４２  第２マイクロバブル発生装置
４４  第２変圧塔
４６  第２活性炭塔
４７  第１活性炭層
４８  第２活性炭層
【図１】
2020032317.tif 000003
【図２】
2020032317.tif 000004
【図３】
2020032317.tif 000005
【図４】
2020032317.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月25日(2019.10.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾン発生装置、オゾン分解反応装置及びオゾン触媒反応装置を具備する高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置であって、
前記オゾン分解反応装置は、オゾン分解反応槽、原水導入口、第１マイクロバブル発生装置、エゼクタポンプ、内部にパンチング板が設置される第１変圧塔、第１循環ポンプ及び第１活性炭塔を具備し、
前記オゾン触媒反応装置は、オゾン触媒分解槽、第２マイクロバブル発生装置、第２循環ポンプ、内部にパンチング板が設置される第２変圧塔、第３循環ポンプ及び第２活性炭塔を具備し、
前記オゾン発生装置は、オゾンガス供給管により、前記エゼクタポンプ、前記第１マイクロバブル発生装置及び前記第２マイクロバブル発生装置に連結し、
前記オゾン分解反応槽及び前記オゾン触媒分解槽は、越流管により連結され、
前記オゾン触媒分解槽の内部には、第１活性炭層及び第２活性炭層が配設され、且つ逆洗水吹出口が設けられていることを特徴とする高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置。
【請求項２】
オゾン発生装置、オゾン分解反応装置及びオゾン触媒反応装置を具備する高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置であって、
前記オゾン分解反応装置は、オゾン分解反応槽、原水導入口、第１マイクロバブル発生装置、エゼクタポンプ、内部にオリフィスが設置される第１変圧塔、第１循環ポンプ及び第１活性炭塔を具備し、
前記オゾン触媒反応装置は、オゾン触媒分解槽、第２マイクロバブル発生装置、第２循環ポンプ、内部にオリフィスが設置される第２変圧塔、第３循環ポンプ及び第２活性炭塔を具備し、
前記オゾン発生装置は、オゾンガス供給管により、前記エゼクタポンプ、前記第１マイクロバブル発生装置及び前記第２マイクロバブル発生装置に連結し、
前記オゾン分解反応槽及び前記オゾン触媒分解槽は、越流管により連結され、
前記オゾン触媒分解槽の内部には、第１活性炭層及び第２活性炭層が配設され、且つ逆洗水吹出口が設けられていることを特徴とする高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置。
【請求項３】
前記第１変圧塔は、複数の管を通じて、オゾンマイクロバブルを含有する排水原水を前記オゾン分解反応槽との間で循環させるように設置される請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１活性炭塔は、複数の管を通じて、オゾンガス、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルを含有する排水原水を前記オゾン分解反応槽との間で循環させるように設置される請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記第２変圧塔は、複数の管を通じて、オゾンマイクロバブルを含有する排水原水を前記オゾン触媒反応槽との間で循環させるように設置される請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記第２活性炭塔は、複数の管を通じて、オゾンガス、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルを含有する排水原水を前記オゾン触媒反応槽との間で循環させるように設置される請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記第１活性炭塔及び前記第２活性炭塔に充填される活性炭は、粒状活性炭であり、該活性炭の直径は、１〜２ｍｍである請求項１乃至６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記第１活性炭層に充填する活性炭は、直径が６〜７ｍｍであるペレット型活性炭であり、並びに前記第２活性炭層に充填する活性炭は、直径が３〜４ｍｍであるペレット型活性炭である請求項１乃至７のいずれか1項に記載の装置。
【請求項９】
更にもう1つの前記オゾン分解反応装置及び凝集沈殿槽を具備する請求項１乃至８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の装置を使用した高濃度難分解性有機物の排水最終処理システムであって、
前記排水最終処理システムは、
排水原水をオゾン分解反応槽、原水導入口、第１マイクロバブル発生装置、エゼクタポンプ、内部にパンチング板が設置される第１変圧塔、第１循環ポンプ及び第１活性炭塔を具備するオゾン分解反応装置を使用して処理するオゾン分解処理システム、並びに
前記オゾン分解処理システムによって処理した前記排水原水を、オゾン触媒分解槽、第２マイクロバブル発生装置、第２循環ポンプ、内部にパンチング板が設置される第２変圧塔、第３循環ポンプ及び第２活性炭塔を具備し、第１活性炭層及び第２活性炭層を内部に設置するオゾン触媒反応装置により処理するオゾン触媒分解システムを具備し、
前記触媒分解システムにおいて、前記排水原水を、流速１０〜１００ｃｍ／秒で前記第１活性炭層及び前記第２活性炭層を通過させることを特徴とする高濃度難分解性有機物の排水最終処理システム。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の装置を使用した高濃度難分解性有機物の排水最終処理システムであって、
前記排水最終処理システムは、
排水原水をオゾン分解反応槽、原水導入口、第１マイクロバブル発生装置、エゼクタポンプ、内部にオリフィスが設置される第１変圧塔、第１循環ポンプ及び第１活性炭塔を具備するオゾン分解反応装置を使用して処理するオゾン分解処理システム、並びに
前記オゾン分解処理システムによって処理した前記排水原水を、オゾン触媒分解槽、第２マイクロバブル発生装置、第２循環ポンプ、内部にオリフィスが設置される第２変圧塔、第３循環ポンプ及び第２活性炭塔を具備し、第１活性炭層及び第２活性炭層を内部に設置するオゾン触媒反応装置により処理するオゾン触媒分解システムを具備し、
前記触媒分解システムにおいて、前記排水原水を、流速１０〜１００ｃｍ／秒で前記第１活性炭層及び前記第２活性炭層を通過させることを特徴とする高濃度難分解性有機物の排水最終処理システム。
【請求項１２】
更に、少なくとも１つ以上の前記オゾン分解処理システム、凝集処理システム、ろ過処理システム、及び／又は少なくとも前記オゾン触媒分解システムを具備する請求項１０又は１１に記載の排水最終処理システム。
【請求項１３】
前記第１活性炭層に充填する活性炭は、直径が６〜７ｍｍであるペレット型活性炭であり、並びに前記第２活性炭層に充填する活性炭は、直径が３〜４ｍｍであるペレット型活性炭である請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の排水最終処理システム。
【請求項１４】
請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載のオゾンマイクロバブルによる高濃度難分解性有機物の排水最終処理システムを使用した排水最終処理方法であって、
オゾン分解処理する工程及びオゾン触媒分解する工程を具備することを特徴とする高濃度難分解性有機物の排水最終処理方法。
【請求項１５】
更に、少なくとも１つ以上の前記オゾン分解処理する工程、凝集処理する工程、ろ過処理する工程、及び／又は前記オゾン触媒分解する工程を具備する請求項１４に記載の排水最終処理方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明に係る排水最終処理装置の目的は、オゾン発生装置、オゾン分解反応装置及びオゾン触媒反応装置を具備する高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置であって、前記オゾン分解反応装置は、オゾン分解反応槽、原水導入口、第１マイクロバブル発生装置、エゼクタポンプ、内部にパンチング板が設置される第１変圧塔、第１循環ポンプ及び第１活性炭塔を具備し、前記オゾン触媒反応装置は、オゾン触媒分解槽、第２マイクロバブル発生装置、第２循環ポンプ、内部にパンチング板が設置される第２変圧塔、第３循環ポンプ及び第２活性炭塔を具備し、前記オゾン発生装置は、オゾンガス供給管により、前記エゼクタポンプ、前記第１マイクロバブル発生装置及び前記第２マイクロバブル発生装置に連結し、前記オゾン分解反応槽及び前記オゾン触媒分解槽は、越流管により連結され、前記オゾン触媒分解槽の内部には、第１活性炭層及び第２活性炭層が配設され、且つ逆洗水吹出口が設けられていることを特徴とすることで、効果的に達成される。また、本発明に係る排水最終処理装置の目的は、オゾン発生装置、オゾン分解反応装置及びオゾン触媒反応装置を具備する高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置であって、前記オゾン分解反応装置は、オゾン分解反応槽、原水導入口、第１マイクロバブル発生装置、エゼクタポンプ、内部にオリフィスが設置される第１変圧塔、第１循環ポンプ及び第１活性炭塔を具備し、前記オゾン触媒反応装置は、オゾン触媒分解槽、第２マイクロバブル発生装置、第２循環ポンプ、内部にオリフィスが設置される第２変圧塔、第３循環ポンプ及び第２活性炭塔を具備し、前記オゾン発生装置は、オゾンガス供給管により、前記エゼクタポンプ、前記第１マイクロバブル発生装置及び前記第２マイクロバブル発生装置に連結し、前記オゾン分解反応槽及び前記オゾン触媒分解槽は、越流管により連結され、前記オゾン触媒分解槽の内部には、第１活性炭層及び第２活性炭層が配設され、且つ逆洗水吹出口が設けられていることを特徴とすることで、効果的に達成される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明に係る排水最終処理装置はまた、前記第１変圧塔は、複数の管を通じて、オゾンマイクロバブルを含有する排水原水を前記オゾン分解反応槽との間で循環させるように設置されることにより、或いは前記第１活性炭塔は、複数の管を通じて、オゾンガス、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルを含有する排水原水を前記オゾン分解反応槽との間で循環させるように設置されることにより、或いは前記第２変圧塔は、複数の管を通じて、オゾンマイクロバブルを含有する排水原水を前記オゾン触媒反応槽との間で循環させるように設置されることにより、或いは前記第２活性炭塔は、複数の管を通じて、オゾンガス、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルを含有する排水原水を前記オゾン触媒反応槽との間で循環させるように設置されることにより、或いは前記第１活性炭塔及び前記第２活性炭塔に充填される活性炭は、粒状活性炭であり、該活性炭の直径は、１〜２ｍｍであることにより、或いは前記第１活性炭層に充填する活性炭は、直径が６〜７ｍｍであるペレット型活性炭であり、並びに前記第２活性炭層に充填する活性炭は、直径が３〜４ｍｍであるペレット型活性炭であることにより、或いは更にもう1つの前記オゾン分解反応装置及び凝集沈殿槽を具備することにより、より効果的に達成される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、本発明に係る排水最終処理システムの目的は、前記装置を使用した高濃度難分解性有機物の排水最終処理システムであって、前記排水最終処理システムは、排水原水をオゾン分解反応槽、原水導入口、第１マイクロバブル発生装置、エゼクタポンプ、内部にパンチング板が設置される第１変圧塔、第１循環ポンプ及び第１活性炭塔を具備するオゾン分解反応装置を使用して処理するオゾン分解処理システム、並びに前記オゾン分解処理システムによって処理した前記排水原水を、オゾン触媒分解槽、第２マイクロバブル発生装置、第２循環ポンプ、内部にパンチング板が設置される第２変圧塔、第３循環ポンプ及び第２活性炭塔を具備し、第１活性炭層及び第２活性炭層を内部に設置するオゾン触媒反応装置により処理するオゾン触媒分解システムを具備し、前記触媒分解システムにおいて、前記排水原水を、流速１０〜１００ｃｍ／秒で前記第１活性炭層及び前記第２活性炭層を通過させることを特徴とすることにより効果的に達成される。更に、本発明に係る排水最終処理システムの目的は、前記装置を使用した高濃度難分解性有機物の排水最終処理システムであって、前記排水最終処理システムは、排水原水をオゾン分解反応槽、原水導入口、第１マイクロバブル発生装置、エゼクタポンプ、内部にオリフィスが設置される第１変圧塔、第１循環ポンプ及び第１活性炭塔を具備するオゾン分解反応装置を使用して処理するオゾン分解処理システム、並びに前記オゾン分解処理システムによって処理した前記排水原水を、オゾン触媒分解槽、第２マイクロバブル発生装置、第２循環ポンプ、内部にオリフィスが設置される第２変圧塔、第３循環ポンプ及び第２活性炭塔を具備し、第１活性炭層及び第２活性炭層を内部に設置するオゾン触媒反応装置により処理するオゾン触媒分解システムを具備し、前記触媒分解システムにおいて、前記排水原水を、流速１０〜１００ｃｍ／秒で前記第１活性炭層及び前記第２活性炭層を通過させることを特徴とすることにより効果的に達成される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
そして、図４に示すようなシステムにて処理をしたところ表１に示すような結果となった。