(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性汚水を生物処理する工程において、生物処理流出液を固液分離し、固液分離からの分離汚泥の一部を生物処理工程に返送し、前記分離汚泥の他部および／または前記生物処理工程からの引抜汚泥からなる移送汚泥をオゾン酸化した後、オゾン酸化した可溶化汚泥を固液分離し、分離された濃縮可溶化汚泥を前記生物処理工程に返送し、分離された分離液に無機凝集剤を添加し、凝集分離してリン、ＣＯＤを除去し、凝集分離で生じた凝集分離液を前記生物処理工程に返送することを特徴とする有機性汚水の処理方法。
【請求項２】
前記生物処理工程が活性汚泥法による処理工程であることを特徴とする請求項１に記載の有機性汚水の処理方法。
【請求項３】
前記生物処理する工程が硝化脱窒素法による処理工程であり、前記オゾン酸化後の凝集分離液を前記工程の嫌気的脱窒素槽に返送することを特徴とする請求項１に記載の有機性汚水の処理方法。
【請求項４】
前記生物処理する工程が生物脱リン法による処理工程であり、前記オゾン酸化後の凝集分離液を前記工程の嫌気的リン吐き出し槽に返送することを特徴とする請求項１に記載の有機性汚水の処理方法。
【請求項５】
有機性汚水を生物処理する装置において、生物処理装置からの流出液を固液分離する固液分離装置、固液分離装置からの分離汚泥の一部を生物処理装置に返送する配管、前記分離汚泥の他部および／または前記生物処理装置からの引抜汚泥からなる移送汚泥をオゾン酸化するオゾン酸化装置、オゾン酸化装置からの可溶化汚泥を固液分離する固液分離装置、固液分離装置からの濃縮可溶化汚泥を前記生物処理装置に返送する配管、固液分離装置からの分離液に無機凝集剤を添加し、凝集分離してリン、ＣＯＤを除去する凝集分離装置、凝集分離装置からの凝集分離液を前記生物処理装置に返送する配管を有することを特徴とする有機性汚水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水等の有機性汚水を生物処理する新技術に関するものであり、特に汚水の生物処理にともなう余剰汚泥発生量を、処理水の水質を悪化させることなく、著しく削減できる新技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、活性汚泥法などの生物処理にともなって発生する余剰汚泥量の削減法として特開平６−２０６０８８号公報が公知である。この技術は、有機性汚水をオゾン酸化して可溶化した後、汚水処理工程の曝気槽に返送し、好気性微生物により生物学的にＣＯ2 、Ｈ2 Ｏに分解することによって汚泥減量化を行うものである。
【０００３】
しかし、有機性汚水をオゾン酸化して可溶化した後、汚水処理工程の曝気槽に返送する前記従来技術を本発明者が追試した結果、次のような今まで知られていなかった大きな欠点があるこが判明した。すなわち、
▲１▼  オゾン酸化する汚泥量を増加し、汚泥減容化率を高めるほど、無機リン、ＣＯＤ濃度が悪化する。この原因を調べたところ汚泥をオゾン酸化すると汚泥からリンおよび難生物分解性のＣＯＤが溶出するためであることが判明した。
▲２▼  汚泥減容化率を高めるほど、汚泥から窒素成分の溶出量が増加し、処理水の窒素濃度を悪化させる。
つまり前記従来技術は、汚泥減容化効果はある反面、処理水質の悪化を引き起こし汚水処理の本来の目的である汚水の浄化を満足させることができない技術であることが判明した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、処理水質の悪化を引き起こすことなく、余剰汚泥の発生量を大幅に削減可能にする新技術を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記課題は、下記の手段により解決した。
（１）有機性汚水を生物処理する工程において、生物処理流出液を固液分離し、固液分離からの分離汚泥の一部を生物処理工程に返送し、前記分離汚泥の他部および／または前記生物処理工程からの引抜汚泥からなる移送汚泥をオゾン酸化した後、オゾン酸化した可溶化汚泥を固液分離し、分離された濃縮可溶化汚泥を前記生物処理工程に返送し、分離された分離液に無機凝集剤を添加し、凝集分離してリン、ＣＯＤを除去し、凝集分離で生じた凝集分離液を前記生物処理工程に返送することを特徴とする有機性汚水の処理方法。
（２）前記生物処理工程が活性汚泥法による処理工程であることを特徴とする前記（１）に記載の有機性汚水の処理方法。
【０００６】
（３）前記生物処理する工程が硝化脱窒素法による処理工程であり、前記オゾン酸化後の凝集分離液を前記工程の嫌気的脱窒素槽に返送することを特徴とする前記（１）に記載の有機性汚水の処理方法。
（４）前記生物処理する工程が生物脱リン法による処理工程であり、前記オゾン酸化後の凝集分離液を前記工程の嫌気的リン吐き出し槽に返送することを特徴とする請求項１に記載の有機性汚水の処理方法。
（５）有機性汚水を生物処理する装置において、生物処理装置からの流出液を固液分離する固液分離装置、固液分離装置からの分離汚泥の一部を生物処理装置に返送する配管、前記分離汚泥の他部および／または前記生物処理装置からの引抜汚泥からなる移送汚泥をオゾン酸化するオゾン酸化装置、オゾン酸化装置からの可溶化汚泥を固液分離する固液分離装置、固液分離装置からの濃縮可溶化汚泥を前記生物処理装置に返送する配管、固液分離装置からの分離液に無機凝集剤を添加し、凝集分離してリン、ＣＯＤを除去する凝集分離装置、凝集分離装置からの凝集分離液を前記生物処理装置に返送する配管を有することを特徴とする有機性汚水の処理装置。
【０００７】
【発明の実施の形態】
前記（１）に記載の本発明の有機性汚水の生物処理工程の内標準的な活性汚泥法の工程のフローを図１に示し、以下に図１を用いて本発明を説明する。なお前記生物処理工程としては、活性汚泥法の他に生物学的脱窒素法や生物脱リン法などが採用できる。
【０００８】
図１において、生物処理工程が活性汚泥法による処理工程であり、前記活性汚泥処理が、例えば曝気槽１で行う場合において、曝気槽１に下水など原水２を供給する。曝気槽１において生物処理を行い、曝気槽１から流出するスラリ状汚泥３（以下単にスラリとよぶ。）を沈澱槽５に導き沈澱分離する。
本発明においては、先ず活性汚泥法の常法に従って、沈澱汚泥６の大部分は返送汚泥７として曝気槽１に返送し、沈澱汚泥の残部８および曝気槽１から引き抜いた引抜汚泥９を共に移送汚泥１０としてオゾン酸化槽１１に送り移送汚泥１０をオゾン酸化し、可溶化する。可溶化された汚泥を可溶化汚泥１２という。
この時、曝気槽１内に常に所定濃度のＭＬＳＳが維持されているように返送汚泥７の量を制御することが生物処理を最も効率よいものとする上、次工程のオゾン酸化処理の負荷を最も少なくするのに役立つ。
【０００９】
移送汚泥１０はをオゾン酸化されることにより、汚泥中の生物細胞はコロイド化、可溶化され、生物分解性有機物（ＢＯＤ）、難生物分解性物（ＣＯＤ）、リン、窒素を溶出する。オゾンの添加量は、汚泥ＳＳ重量あたり１０％〜２０％が好適である。オゾン量が少なすぎると汚泥可溶化が充分に進まず、また過剰であるとオゾンが無駄になりコスト高になる。なお、生物細胞のオゾン酸化反応はｐＨ１０〜１１のアルカリ条件下で効果的にすすむことが認められた。
【００１０】
本発明において、オゾン酸化された可溶化汚泥１２は、沈澱や遠心分離などの公知の固液分離手段１３によって固液分離し、分離された分離液１６を凝集槽１５に移送し、凝集槽１５において鉄系凝集剤、アルミニウム系凝集剤、石灰などのリン、ＣＯＤを同時に凝集除去できる凝集剤４を添加してリン、ＣＯＤを凝集剤４と共に凝集沈澱させる。凝集沈澱した凝集汚泥は系外に取り出す。この時可溶性の有機物（ＢＯＤ）は凝集除去されない。凝集分離液１７には生物分解性有機物が含まれているので曝気槽１に返送する。リン、ＣＯＤの凝集反応は早いので、攪拌時間は１０分間程度で良い。また凝集フロックの沈澱時間は１時間程度で良い。
この方法では、固液分離され、濃縮された可溶化汚泥は、生物処理工程に返送して処理することができるので、可溶化汚泥１２を固液分離しない場合より余剰汚泥が少なくなり好ましい。
【００１１】
既に前記したように、オゾン酸化槽１１に供給される移送汚泥１０の量は、曝気槽１内に常に所定濃度範囲のＭＬＳＳが維持されているように返送汚泥７の量を制御された残りの汚泥（残部汚泥８）に引抜汚泥９を加えた量とされる。前記曝気槽１内に維持されるＭＬＳＳの濃度範囲は、有機性汚水１リットルあたり４０００〜５０００ｍｇが適当である。曝気槽内のＭＬＳＳの濃度範囲を前記の値に維持することは曝気槽内にＭＬＳＳ自動測定器を設置することで容易に行うことができる。
曝気槽１内のＭＬＳＳの濃度を常に所定濃度範囲に維持するこによって、余剰汚泥発生量を大きく減少させることができ、条件によってはほぼゼロにすることが可能である。従って、本発明においては系外に排出される固形物は少量の凝集スラッジのみとすることができる。
【００１２】
なお、生物処理工程としては、前記説明した活性汚泥法の他に生物学的硝化脱窒素法が採用できる。この生物学的硝化脱窒素法を用いた本発明の生物処理工程のうち可溶化汚泥を固液分離する好ましい態様について図２に示して説明する。
図２において、原水２は脱窒素槽２０に供給され、硝化槽２１を経てスラリ状汚泥は沈澱槽２２に移送され、沈澱槽２２で固液分離され、分離液２３（処理水）は系外に排出する。
濃縮汚泥の１部は返送汚泥２４として脱窒素槽２０に還流され、他の１部は移送汚泥２５としてオゾン酸化槽１１で可溶化され、可溶化汚泥２６は、沈澱や遠心分離などの公知の固液分離手段１２によって固液分離し、分離液２７は凝集槽１５において前記リン、ＣＯＤを同時に凝集除去できる凝集剤４を添加してリン、ＣＯＤを凝集剤４と共に凝集沈澱させる。分離液２７よりリン、ＣＯＤを凝集除去された凝集分離液１７は脱窒素槽２０に返送する。
この方法では、可溶化汚泥２６を固液分離して、濃縮した可溶化汚泥２８は生物処理工程に返送して処理することができる。
【００１３】
また生物処理工程としていまひとつ生物学的脱リン法が採用できる。この場合のうち可溶化汚泥を固液分離する好ましい態様について図３に示した。
生物脱リン法とは、汚水を嫌気槽、好気槽の順で流下させ、活性汚泥を好気槽の後に設けられた沈殿池にて分離し、分離汚泥を嫌気槽にリサイクルさせるこにより、嫌気槽において活性汚泥からリンを吐き出させた後、好気槽において吐き出した量以上のリンを活性汚泥細胞内に取り込みリンを除去する方法である。
図３では、好気槽３１からの流出スラリは沈澱槽３２で固液分離され、分離液３３（処理水）は系外に排出し、濃縮汚泥の１部は返送汚泥３４として嫌気槽３０に還流され、他の１部は移送汚泥３５としてオゾン酸化槽１１で可溶化され、可溶化汚泥３６は、沈澱や遠心分離などの公知の固液分離手段１２によって固液分離し、分離液３７に前記リン、ＣＯＤを同時に凝集除去できる凝集剤４を添加してリン、ＣＯＤを凝集剤４と共に凝集沈澱させる。分離液３７よりリン、ＣＯＤが除去された凝集分離液１７は嫌気槽３０に返送する。
この方法では、可溶化汚泥３６を固液分離して、濃縮した可溶化汚泥３８は生物処理工程に返送して処理することができる。
【００１４】
【実施例】
図１の工程に基づいて、下水を対象として、曝気槽を用いた有機性汚水の活性汚泥法による浄化処理を行った。
実施例１
処理に使用した下水の水質を第１表に示す。
第１表
0003672117.tif 000002
曝気槽の容積、下水の処理量、曝気槽のＭＬＳＳ量は第２表の通りである。
第２表
曝気槽容積        ：          ６  リットル
曝気槽ＭＬＳＳ    ：    ３５００  ｍｇ／リットル
下水処理量        ：        ２４  リットル／日
【００１５】
曝気槽における沈殿汚泥および沈殿槽において沈殿した汚泥の大部分は曝気槽に返送する。この返送量は、曝気槽に備えたＭＬＳＳ自動測定器により、曝気槽内のＭＬＳＳ量を管理しながら行った。その結果、オゾン酸化処理を行わず、曝気槽に返送する返送汚泥量は２０リットル／日であった。
一方オゾン酸化を行うための移送汚泥量は、本処理の場合１．５〜１．７ｇ・ｓｓ／日である。
オゾン酸化の条件を第３表に示す。
第３表
オゾン酸化槽容積    ：  １リットル
オゾン酸化槽ｐＨ    ：  １０
オゾン添加量        ：  １５％（流入ＳＳ当たり）
【００１６】
オゾン酸化した可溶化汚泥は沈澱分離し、沈澱した汚泥は曝気槽に返送し、分離した液は凝集分離槽で凝集剤を添加してリン、およびＣＯＤ成分を凝集沈澱させて系外に排出し、分離液は曝気槽に返送する。
凝集剤の添加条件を第４表に示す。
第４表
凝集剤（塩化第２鉄）添加量：  ２０００〜３０００  ｍｇ／リットル
凝集ｐＨ                  ：  ６
【００１７】
以上の条件で１年間処理を行った結果、処理水の水質は第５表の通りである。
第５表
0003672117.tif 000003
となり、極めて良好な水質の処理水が得られ、リン、ＣＯＤの悪化は認められなかった。また、余剰生物汚泥発生量は下水１ｍ3 あたり２．８〜４．８ｇ・ｓｓと極めてすくなかった。なお、標準活性汚泥法における余剰生物汚泥発生量は下水１ｍ3 あたり４０〜５０ｇ・ｓｓである。
【００１８】
比較例１
図１に示した汚水の処理工程において、オゾン酸化後の固液分離および凝集分離工程を除去した以外は表２〜表３に示した条件と同一条件で比較試験を行った。その結果、処理水の水質は第５表の通りであり、本発明の実施例の処理水の水質と比較してＣＯＤの値が３２ｍｇ／リットルと悪化した。
第５表
0003672117.tif 000004
【００１９】
【発明の効果】
本発明により下水など有機性汚水を対象とし、活性汚泥法、硝化脱窒素法あるいは生物脱リン法を適用して生物処理するにあたり、好ましくは、
▲１▼活性汚泥法では曝気槽から流出するスラリ状汚泥を固液分離し、濃縮汚泥をオゾン酸化可溶化処理し、可溶化汚泥を固液分離し、濃縮汚泥は曝気槽に返送し、その分離液に凝集剤を添加してリン、ＣＯＤを除去する。
▲２▼硝化脱窒素法では脱窒素槽と硝化槽を通ったスラリ状汚泥を固液分離し、濃縮汚泥をオゾン酸化可溶化処理し、可溶化汚泥を固液分離し、濃縮汚泥は脱窒素槽に返送し、その分離液に凝集剤を添加してリン、ＣＯＤを除去する。
▲３▼生物脱リン法では脱リンするための嫌気槽、つづいて好気槽を通ったスラリ状汚泥を固液分離し、濃縮汚泥をオゾン酸化可溶化処理し、可溶化汚泥を固液分離し、濃縮汚泥は嫌気槽にに返送し、その分離液に凝集剤を添加してリン、ＣＯＤを除去する。
前記▲１▼〜▲３▼の生物処理する方法を行った結果、
（１）処理工程から余剰汚泥が殆ど発生しない。
（２）処理水の水質（特にリン、ＣＯＤ）の悪化がない。
という優れた効果が得られる。
また、前記▲１▼〜▲３▼の生物処理する方法において、可溶化汚泥を固液分離することなく、それに凝集剤を添加して凝集沈殿させて、可溶化汚泥からリン、ＣＯＤを除去し、凝集分離液を処理系に返送する方法によって余剰汚泥を少なくでき、かつ処理水の水質の悪化させずに生物処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】活性汚泥法による本発明の有機性汚水の生物処理のフローの１例を示す説明図である。
【図２】硝化脱窒素法による本発明の有機性汚水の生物処理のフローの１例を示す説明図である。
【図３】生物脱リン法による本発明の有機性汚水の生物処理のフローの１例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  曝気槽
２  原水
３  スラリー
４  凝集剤
５  沈殿槽
６  沈殿汚泥
７  返送汚泥
８  汚泥残部
９  引抜汚泥
１０  移送汚泥
１１  オゾン酸化槽
１２  可溶化汚泥
１３  固液分離手段
１４  凝集汚泥
１５  凝集槽
１６  分離液
１７  凝集分離液
２０  脱窒素槽
２１  硝化槽
２２  沈澱槽
２３  分離液（処理水）
２４  返送汚泥
２５  移送汚泥
２６  可溶化汚泥
２７  分離液
２８  濃縮可溶化汚泥
３０  嫌気槽
３１  好気槽
３２  沈澱槽
３３  分離液（処理水）
３４  返送汚泥
３５  移送汚泥
３６  可溶化汚泥
３７  分離液
３８  濃縮可溶化汚泥
【図１】
0003672117.tif 000005
【図２】
0003672117.tif 000006
【図３】
0003672117.tif 000007