(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性汚水を硝化液循環型の生物学的硝化脱窒素法で処理する方法において、硝化槽から硝化スラリを脱窒素槽に循環する経路を少なくとも２系統に分け、その一方の経路内にオゾンガスを注入し汚泥と接触させて汚泥をオゾンの酸化作用により可溶化しオゾン気泡共存汚泥としたのち、前記脱窒素槽水面下に前記オゾン気泡共存汚泥を流出させることを特徴とする有機性汚水の窒素除去方法。
【請求項２】
有機性汚水を硝化液循環型の生物学的硝化脱窒素法で処理する装置において、硝化槽から硝化スラリを脱窒素槽に循環する経路を少なくとも２系統に分け、その一方の経路内にオゾンガスを注入し汚泥と接触させて汚泥をオゾンの酸化作用により可溶化しオゾン気泡共存汚泥としたのち、前記脱窒素槽水面下に前記オゾン気泡共存汚泥を流出させることを特徴とする有機性汚水の窒素除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は下水などのアンモニア含有汚水を高度に浄化する技術に関し、特に窒素成分を従来技術よりも安定して除去可能な新規窒素除去技術に関する。また生物処理にともなって発生する余剰汚泥の発生量を従来よりも減少することが可能な新技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水などの汚水の窒素を除去する方法としてもっとも代表的な技術は、硝化液循環型生物学的硝化脱窒素法である。この技術は有機性汚水を生物学的脱窒素部（嫌気槽）に供給し、その脱窒素液を硝化部（好気槽）に供給してアンモニアを硝化し、硝化液の一部を脱窒素部に循環し他部を沈殿槽に供給し活性汚泥を分離し処理水を得るものである。硝化部に硝化菌を固定化したゲル担体を投入する技術も最近実用化されている。
【０００３】
この方法は下水を処理する場合窒素除去率８０％程度が得られ、処理水にはアンモニアはほとんど残らず硝酸性窒素が残留する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこの方法では原水のＢＯＤ／Ｎ比が３以下の場合脱窒素のための有機炭素源が不足し窒素除去率が著しく悪化する問題点があった。
また余剰汚泥発生量が除去ＢＯＤ量の３０〜４０％程度と多く、汚泥処理の設備費、運転費が非常に多額であった。汚泥脱水ケーキ、汚泥焼却灰の処分コストも多額であった。
【０００５】
従って、本発明の目的は、生物学的窒素除去法及び装置の欠点を解決できる新技術を確立し、原水のＢＯＤ／Ｎ比が小さい場合においてもメタノールなどの高価な有機炭素源を使わずに安定した窒素除去率を得ることが可能で、汚泥発生量も著しく少なくできる新システムを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の目的は、以下の構成（１）〜（２）によって達成することができる。
（１）有機性汚水を硝化液循環型の生物学的硝化脱窒素法で処理する方法において、硝化槽から硝化スラリを脱窒素槽に循環する経路を少なくとも２系統に分け、その一方の経路内にオゾンガスを注入し汚泥と接触させて汚泥をオゾンの酸化作用により可溶化しオゾン気泡共存汚泥としたのち、前記脱窒素槽水面下に前記オゾン気泡共存汚泥を流出させることを特徴とする有機性汚水の窒素除去方法。
（２）有機性汚水を硝化液循環型の生物学的硝化脱窒素法で処理する装置において、硝化槽から硝化スラリを脱窒素槽に循環する経路を少なくとも２系統に分け、その一方の経路内にオゾンガスを注入し汚泥と接触させて汚泥をオゾンの酸化作用により可溶化しオゾン気泡共存汚泥としたのち、前記脱窒素槽水面下に前記オゾン気泡共存汚泥を流出させることを特徴とする有機性汚水の窒素除去装置。
【０００７】
本発明は、硝化槽から脱窒素槽に循環する硝化スラリ３を２系統に分岐し、一方の経路内にオゾンを注入して汚泥をオゾンの酸化作用により可溶化（オゾン気泡共存汚泥）し、糖類などの可溶性、コロイド性ＢＯＤ成分を汚泥から溶出させ脱窒素部に供給する。その結果、脱窒素菌がこれらのＢＯＤを利用して原水のＢＯＤ／Ｎ比が小さい場合も充分な脱窒素反応が進むことを見いだした。更に、汚泥がオゾンにより可溶化するので、余剰汚泥の発生が極めて少なくなる。
【０００８】
本発明のポイントの一つは活性汚泥からオゾンによって可溶性有機物（ＢＯＤ）を生産しこれを生物学的脱窒素反応の脱窒素菌の有機炭素源として有効利用するという新規思想にある。
【０００９】
従来の生物学的脱窒素法は、既述の如く、原水に含まれるＢＯＤ成分のみを脱窒素のための有機炭素源とせざるを得ないため、原水中のＢＯＤ／Ｎ比が３以下の場合、ＮＯx−Ｎの窒素ガスへの還元反応が充分進まず、処理水にＮＯx−Ｎが残留してしまう。更に、従来の方法では、除去ＢＯＤ成分の３０〜４０％が余剰汚泥の固形物になり汚泥処理が大きな負担になっている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
有機性汚水とは、都市排水（下水あるいはし尿）および有機性産業排水等である。
硝化液循環型の生物学的硝化脱窒素法とは、少なくとも各１槽の嫌気性の脱窒素槽および好気性の硝化槽を有する生物処理工程と、少なくとも１槽の沈殿槽を有する固液分離工程とからなり、さらに硝化槽内の硝化スラリの一部を脱窒素槽へ循環するものである。
【００１１】
硝化スラリの脱窒素槽への循環は、少なくとも２系統の経路により循環されていて、少なくとも１つの経路中にオゾンを注入して汚泥をオゾンの酸化作用により可溶化しオゾン気泡共存汚泥とし脱窒素槽内に循環される。脱窒素槽内への循環位置は、特に限定されないが、脱窒素槽の底部に循環されるのが好ましい。また、分割された経路は、脱窒素槽に別々に接続されても、再び統一されて接続されていてもよい。脱窒素槽内の嫌気性細菌（脱窒素菌）の活性が低下しないようにオゾンの注入量が調節されていれば、分割された経路は統一されて脱窒素槽に接続されているのが好ましい。
【００１２】
硝化槽は、好気性細菌の働きを活発にするために、空気が槽の底部から注入されている。
沈殿槽は、沈殿槽内に蓄積する沈殿汚泥を脱窒素槽ヘ返送する経路を設けている。また、仮に沈殿汚泥を取り除く必要が生じた場合のために、余剰汚泥を系外に排出する経路が設けられている。
【００１３】
更に、図１を用い本発明の好ましい一実施の形態を説明する。
下水などの原水１（有機性汚水）は、脱窒素槽４に導入され嫌気性細菌により処理されたのち、硝化槽２へ流過し好気性細菌で処理され、さらに沈殿槽６へ流過して固液分離され処理水５として排出される。脱窒素槽４で処理されさらに硝化槽２で処理された原水１の一部は、硝化槽２内の硝化スラリ３とともに、硝化槽２から２系統に分岐された経路３−１及び経路３−２を経由して脱窒素槽４の底部に循環される。ここで、硝化スラリ３の循環する経路３−１には、オゾンが注入され、硝化スラリ３中の生物汚泥を酸化し可溶化しＢＯＤ成分を生成させる。分割された経路３−１と経路３−２は、再び統一され脱窒素槽４に接続される。
【００１４】
脱窒素槽４には脱窒素菌を含む活性汚泥が高濃度に存在している。硝化槽２に後続する沈殿槽６から沈殿汚泥の大部分（返送汚泥８）が、脱窒素槽４に返送される。硝化槽２には、好気性細菌を活性化するため、硝化槽２内の底部から空気が散気されている。
経路３−１と経路３−２の流量は、各経路に設けられているバルブにより調整される。
【００１５】
経路３−１内へのオゾン７注入量は、過剰であるとオゾン添加コストがいたずらにアップするので避けなければならず、汚泥の種類等によって調整される。オゾン適正注入量は汚泥の種類によっても変化するが、概略汚泥ＳＳ重量あたり２〜２０％、好ましくは１０〜１５％である。
オゾン７は、活性汚泥を構成する微生物細胞の菌体外高分子（ムコ多糖類など）、細胞壁を強力に酸化分解して低分子化し、微生物細胞から可溶性有機物（ＢＯＤ成分）を溶出させる作用がある。溶出したＢＯＤ成分（可溶化汚泥１０）は、オゾンによって炭酸ガスと水にまでは酸化されないので脱窒素菌のための有機炭素源として利用できる。可溶化汚泥１０は、脱窒素槽４および硝化槽２において微生物に資化され炭酸ガス、水に分解するので余剰汚泥がほとんど発生しない。
【００１６】
オゾン７を汚泥に接触させると、汚泥から強い発泡作用を持つ蛋白質泥が溶出し汚泥が激しく発泡し、開放系のオゾン酸化槽では発泡汚泥が槽外に溢れ出すことが認められた。従って、経路３−１内のオゾン酸化部は、密閉流路とし排オゾンガスおよび泡が大気中に流出しないようにし、残留オゾン気泡を脱窒素槽４の底部に供給する。こうすることによって発泡汚泥が槽外に溢れるトラブルが無くなり、更に残留オゾンが脱窒素槽４内で水面に上昇する過程で、活性汚泥に接触し吸収されるので排オゾンガスの処理設備が不要になる利点がある。
【００１７】
本発明は、活性汚泥からオゾンによって可溶性有機物（ＢＯＤ成分）を生産しこれを生物学的脱窒素反応の脱窒素菌の有機炭素源として有効利用するものである。その結果、脱窒素槽４内の脱窒素菌は、原水１中のＢＯＤ成分が不足する場合でも汚泥から可溶化したＢＯＤ成分を利用して、硝化槽２から循環される硝化スラリ３中のＮＯx−Ｎを速やかに窒素ガスに還元して脱窒素する。
【００１８】
脱窒素部４から流出する活性汚泥スラリは、硝化槽２において原水中のアンモニアを生物学的に硝化したのち沈殿槽６に導かれ活性汚泥が沈殿分離され硝酸性窒素、アンモニア性窒素の両者が高度に除去された処理水５となる。
本発明の方法によって余剰汚泥発生量は顕著に減少し、系外に排出すべき余剰汚泥量はほとんど無くなる。つまり、経路３−１においてオゾン酸化してから脱窒素槽４に返送する汚泥量を、硝化槽２内の活性汚泥濃度が一定範囲に納まるようにその流量を制御すれば余剰汚泥の発生量がほぼゼロとなる。また、汚泥の可溶化によって脱窒素槽に効率良く有機炭素源を供給できる。
【００１９】
【実施例】
図１の工程にしたがって下水（平均水質を表１に示す）を対象に本発明の実証試験を行った。
【００２０】
【表１】
0003707626.tif 000002
【００２１】
表２に試験条件を示す。
【００２２】
【表２】
0003707626.tif 000003
【００２３】
実験の結果、運転開始後２か月後に処理が安定してからの処理水質は下水のＢＯＤ／Ｎ比が小さいにも関わらず表３処理水水質のように高度に窒素が除去されており、Ｔ−Ｎ除去率７５％以上が安定して得られた。また脱窒素槽から流出する排ガスのオゾン濃度は０．１ｐｐｍ以下であった。オゾン注入部における発泡トラブルはなかった。
【００２４】
【表３】
0003707626.tif 000004
【００２５】
運転開始後１年間に渡り、汚泥を余剰汚泥として系外に排出する必要が無かった。
【００２６】
【発明の効果】
１．生物学的硝化脱窒素技術とオゾンによる汚泥可溶化技術を新規な態様で結合
したので原水のＢＯＤが不足する場合でも安定した脱窒素が行なわれる。
２．余剰活性汚泥がほとんど発生しない。
３．オゾン酸化部での汚泥発泡トラブルがない。
４．排オゾンの処理設備（活性炭によるオゾン分解塔など）が不要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である有機性汚水の窒素除去方法のフローチャートである。
【符号の説明】
１  原水
２  硝化槽
３  硝化スラリ
３−１、３−２  経路
４  脱窒素槽
５  処理水
７  オゾン
８  返送汚泥
９  余剰汚泥
１０  可溶化汚泥
１１  空気
【図１】
0003707626.tif 000005