(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水の二次処理水を生物活性炭層を有する活性炭槽へ導き、その後にオゾン反応槽へ導入するとともに、オゾン反応槽から流出するオゾン処理水の一部を活性炭槽の流入部へ循環することにより、活性炭槽で生物活性炭層によりＳＳ分の除去と有機物の吸着および生物分解を行い、オゾン反応槽へＳＳ成分を除去した生物活性炭処理水を導入し、オゾン反応槽でオゾンにより有機物の酸化・分解を行い、かつ生物活性炭処理水を滅菌し、オゾン反応槽から流出する残りのオゾン処理水を高度処理水として導出することを特徴とする下水の高度処理方法。
【請求項２】
オゾン反応槽から活性炭槽へ循環する水量の制御は、活性炭槽から流出する生物活性炭処理水、またはオゾン反応槽から流出するオゾン処理水の紫外線２６０ｎｍの吸光度に基いて行うことを特徴とする請求項１記載の下水の高度処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は下水の高度処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常の下水処理工程では、下水は、沈砂池等で粗い固形物を取り除かれた後、一次処理（微細な浮遊物の除去）、二次処理（微生物によるコロイド状の固形物や有機物の除去）を経て、滅菌・放流される。
【０００３】
したがって、適切な処理が行われた二次処理水中に残留する有機物は、そのほとんどが生物では分解されにくい難分解性有機物であり、このような有機物等をさらに除去するための技術として高度処理がある。
【０００４】
高度処理水は、工業用水、親水用水、修景用水、渇水期における河川水など、様々な用途に用いられており、要求される水質は利用目的によって様々であるが、より高品位な処理水質が要求される場合等はオゾン処理＋活性炭処理が行われている。
【０００５】
オゾン処理は、オゾンの強力な酸化力を利用して水中の難分解性有機物や色度、臭気等を除去する技術であり、浄水分野では、オゾン処理後に活性炭処理を行うことになっている。
【０００６】
活性炭処理では、自然発生的に生物が付着した生物活性炭と呼ばれる活性炭によって処理しており、オゾン処理水中に残存する易分解性有機物を付着生物によって生物分解し、難分解性有機物を表面に吸着させるようにしている。
【０００７】
したがって、下水の二次処理水をオゾン＋生物活性炭処理した場合には、処理水質は非常に良好なものとなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、オゾン＋生物活性炭処理水の水質は二次処理水の水質の影響を強く受ける。処理水質を表す指標としてＣＯＤＭｎを用いて説明すると、二次処理水のＣＯＤＭｎが上昇すれば、一定条件ではオゾン＋生物活性炭処理水のＣＯＤＭｎも上昇してしまい、安定した処理水質の確保が困難である。
【０００９】
このため、オゾン注入率を上げることで安定した処理水質の確保を図っているのが現状であるが、それによる効果にも限界があり、単純にオゾン注入率を上げるにはより大きなオゾン発生器が必要である。
【００１０】
また、オゾン、活性炭とも非常にコストが高いものであるため、イニシャルコストおよびランニングコストの低減が課題となっている。二次処理水中に含まれているＳＳ（浮遊物質）はオゾンを浪費するので、コストの低減の観点からも、オゾン処理の前段に何らかのろ過工程を設けてＳＳを除去することが必要である。活性炭については、吸着した有機物の一部を付着生物が分解除去し、結果的に活性炭の寿命が長くなることが知られており、寿命が長いほどコストが低廉になるため、活性炭上での生物増殖が不可欠であるが、一方で、生物活性炭上で発生した生物が漏出する恐れがあるため、生物活性炭処理の後段に消毒設備の設置が必要である。
【００１１】
つまり、オゾン＋生物活性炭処理には、ろ過＋オゾン＋活性炭＋消毒の４プロセスが必要であり、それぞれのプロセスについて設備が必要であるため、十分な敷地面積が確保できない処理場等では、よりコンパクトな設備構成が求められている。
【００１２】
本発明は上記問題を解決するもので、コンパクトな設備構成でありながら、安定した処理水質を確保できる下水の高度処理方法を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明の下水の高度処理方法は、下水の二次処理水を生物活性炭層を有する活性炭槽へ導き、その後にオゾン反応槽へ導入するとともに、オゾン反応槽から流出するオゾン処理水の一部を活性炭槽の流入部へ循環することにより、活性炭槽で生物活性炭層によりＳＳ分の除去と有機物の吸着および生物分解を行い、オゾン反応槽へＳＳ成分を除去した生物活性炭処理水を導入し、オゾン反応槽でオゾンにより有機物の酸化・分解を行い、かつ生物活性炭処理水を滅菌し、オゾン反応槽から流出する残りのオゾン処理水を高度処理水として導出することを特徴とする。
【００１４】
オゾン反応槽から活性炭槽へ循環する水量の制御は、活性炭槽から流出する生物活性炭処理水、またはオゾン反応槽から流出するオゾン処理水の紫外線２６０ｎｍの吸光度に基いて行うことを特徴とする。
【００１５】
一般に、二次処理水中に含まれる溶解性有機物の多くは難分解性有機物であり、またＳＳ成分も比較的多く含まれている。
上記した構成によれば、二次処理水を活性炭槽→オゾン反応槽の順序で循環させることにより、生物活性炭層において、ＳＳ成分を除去するとともに易分解性有機物を生物分解し、またオゾンの強力な酸化力によって、難分解性有機物を分解除去あるいは易分解性有機物へと変換する、という処理を繰り返し行なうことになり、オゾン処理水は高度処理水に価する非常に高い処理水質を有するようになる。
【００１６】
このとき、オゾン反応槽には、ＳＳ成分を除去した生物活性炭処理水を導入するので、オゾンの浪費を抑制することができ、オゾン注入率を低減しても効果的にオゾン処理できる。
【００１７】
また、生物活性炭処理水中に漏出した微生物や細菌類はオゾン処理で滅菌できるので、別途の消毒工程は不要となる。
ただし、活性炭槽では、二次処理水が直接導入されるため、活性炭が吸着飽和に達するまでの時間は短く、したがって、吸着による有機物除去よりも、生物分解による有機物除去が主体となる。
【００１８】
一方、日間および年間を通じての二次処理水の水質変動に対しては、オゾン注入率は一定のまま、循環水量を変化させることで対応できる。処理水質を表わす指標として化学的酸素要求量（ＣＯＤＭｎ）が用いられることが多いが、図４に示したように、二次処理水の紫外線２６０ｎｍの吸光度（Ｅ２６０）は、化学的酸素要求量（ＣＯＤＭｎ）に比例している。したがって、Ｅ２６０をモニターすることによって、二次処理水中のおおよその有機物濃度を推測することができ、目標処理水質に対応した循環水量を設定することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、下水の高度処理を行う高度処理設備を示し、この高度処理設備は活性炭槽１とオゾン反応槽２と貯水槽３とを有している。
【００２０】
活性炭槽１には、生物が自然発生的に付着した活性炭からなる生物活性炭層４が槽内の下部に形成されており、前工程からの二次処理水を導く二次処理水供給管５が槽上部に開口し、生物活性炭層４の下方に連通して、生物活性炭層４を通過した生物活性炭処理水を導出する生物活性炭処理水導出管６が設けられている。
【００２１】
オゾン反応槽２には、槽外のオゾン発生器７より供給されるオゾンを噴出するオゾン散気装置８が槽内の下部に設置されており、上記した生物活性炭処理水導出管６が槽上部に開口し、槽下部に連通して、槽内でオゾン処理されたオゾン処理水を貯水槽３へ導出するオゾン処理水導出管９が設けられている。
【００２２】
貯水槽３には、循環ポンプ１０を介装して、槽内に貯留されたオゾン処理水の一部を二次処理水供給管５の管路途中に循環返送する循環管１１の基端部が開口するとともに、残りのオゾン処理水を系外へ排出する排出路１２が設けられている。
【００２３】
生物活性炭処理水導出管９の管路途中には、紫外線吸光度計１３が設けられており、この紫外線吸光度計１３と循環ポンプ１０とに電気的に接続して、紫外線吸光度計１３から送信される電気信号に基いて循環ポンプ１０をインバータ制御する制御装置１４が設置されている。１５は定流量弁である。
【００２４】
上記した構成における作用を説明する。
通常の処理時には、二次処理水供給管５を通じて二次処理水が供給されるとともに、循環管１１を通じてオゾン処理水の一部が循環返送され、これらが混合した被処理水Ｗ０が活性炭槽１の内部に流入して生物活性炭層４を下向きに通過する。これにより、被処理水Ｗ０中に含まれるＳＳ分は生物活性炭層４において捕捉され、生物易分解性有機物は活性炭粒子に付着した微生物によって生物分解され、一部の生物難分解性有機物およびその他の汚濁物質は活性炭粒子に吸着し、これらが除去された生物活性炭処理水Ｗ１が生物活性炭処理水導出管６を通じてオゾン反応槽２に送られる。
【００２５】
活性炭槽１から送られた生物活性炭処理水Ｗ１は、オゾン反応槽２内の上部に流入して下降し、ＳＳ分が除去されていることもあって、オゾン散気装置８より噴出するオゾンＯと効率よく接触し、オゾンＯの強力な酸化力によって、難分解性有機物の一部が分解除去されるとともに、残りの難分解性有機物が易分解性有機物に変換され、易分解性有機物を含んだオゾン処理水Ｗ２がオゾン処理水導出管９を通じて貯水槽３に送られる。
【００２６】
オゾン反応槽２から送られたオゾン処理水Ｗ２は貯水槽３の内部に流入し、その一部は上記したように循環管１１を通じて二次処理水供給管５の管路途中に循環返送され、残りは高度処理水として排出路１２を通じて系外へ排出される。
【００２７】
このとき、紫外線吸光度計１３によって、活性炭槽１からオゾン反応槽２へ送られる生物活性炭処理水Ｗ１の紫外線２６０ｎｍの吸光度（Ｅ２６０）がモニターされ、その吸光度データが電気信号として制御装置１４へ送信される。そして、制御装置１４において、送信された吸光度データに基いて、予め記憶された吸光度と有機物濃度との関係より、生物活性炭処理水Ｗ１中の有機物濃度が推測され、推測された有機物濃度に基いて、生物活性炭処理水Ｗ１を目標有機物濃度に近づけ得る予め設定された循環水量が選択され、選択された循環水量に対応する回転数に循環ポンプ１０がインバータ制御され、選択された循環水量のオゾン処理水Ｗ２が二次処理水供給管５の管路途中に循環返送される。
【００２８】
上記した高度処理方法における循環の効果を評価するために、二次処理水、流入水（二次処理水＋循環されたオゾン処理水）、生物活性炭処理水、オゾン処理水のぞれぞれについて、オゾン注入量を一定にし、循環水量を変化させた時のＣＯＤＭｎ濃度の変化を調べた。結果は図２に示した通りである。図中、循環なしは循環を行わない一過式、０．５Ｑ循環は流入水量の０．５倍、１Ｑ循環は１倍、２Ｑ循環は２倍量循環したことを意味し、この図２より、循環水量を上げるに伴って処理水質がよくなることがわかる。
【００２９】
また、従来のように二次処理水を砂ろ過＋オゾン＋生物活性炭処理した時のＣＯＤＭｎ濃度の経日変化と、上記したようにして二次処理水を生物活性炭＋オゾン循環処理した時のＣＯＤＭｎ濃度の経日変化とを調べた。結果はそれぞれ図３（ａ），図３（ｂ）に示した通りである。各図において、黒丸は二次処理水のＣＯＤＭｎ濃度、黒四角は系外へ導出される処理水のＣＯＤＭｎ濃度を示す。図３（ａ），（ｂ）からわかるように、従来の方法では、処理水水質は原水たる二次処理水水質の影響を強く受け、二次処理水水質に追随する傾向があるが、上記した方法では、処理水水質は二次処理水水質の影響をほとんど受けず、ほぼ一定であり、安定した処理水質を確保できた。
【００３０】
これらの結果から、生物活性炭＋オゾン循環によって、低ＣＯＤＭｎの良好な処理水が得られるだけでなく、生物活性炭処理水の水質（Ｅ２６０）に基いて循環水量を制御することによって、安定した処理水質を維持できることがわかる。
【００３１】
オゾン処理水のＥ２６０に基いて循環水量を制御しても、同様に安定した処理水質を維持できる。ただし、オゾン処理水のＥ２６０は非常に小さいので、生物活性炭処理水のＥ２６０に基いた循環水量制御の方が容易である。
【００３２】
なお、貯水槽３より高度処理水として排出路１２を通じて排出されるオゾン処理水Ｗ２中に、微量の生物が含まれていることがあるが、オゾン処理で殺菌されているので、別途の消毒工程は不要である。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、下水の二次処理水を生物活性炭層＋オゾン循環処理するようにしたことにより、従来のろ過＋オゾン＋生物活性炭一過式の処理水質と同等かそれ以上の処理水質を確保できるとともに、生物活性炭より漏出した生物はオゾンで殺滅することができ、従来必要とされたろ過工程および殺菌工程が不要な分、コンパクトな装置構成を実現できる。
【００３４】
また、生物活性炭処理水の吸光度Ｅ２６０に基いて循環水量を制御するようにしたことにより、原水たる二次処理水水質が変動しても、安定した処理水質を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における下水の高度処理方法が行われる高度処理設備の概略全体構成を示した説明図である。
【図２】本発明の下水の高度処理方法における循環の効果を循環水量とＣＯＤＭｎ濃度との関係で示したグラフである。
【図３】本発明の下水の高度処理方法における原水たる二次処理水と高度処理された処理水とのＣＯＤＭｎ濃度の経日変化を、従来の下水の高度処理方法における経日変化と対比して示したグラフである。
【図４】従来より知られているＣＯＤＭｎ濃度と紫外線２６０ｎｍの吸光度（Ｅ２６０）との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
１    活性炭槽
２    オゾン反応槽
４    生物活性炭層
５    二次処理水供給管
６    生物活性炭処理水導出管
９    オゾン処理水導出管
１１    循環管
１３    紫外線吸光度計
１４    制御装置
【図１】
0003587685.tif 000002
【図２】
0003587685.tif 000003
【図３】
0003587685.tif 000004
【図４】
0003587685.tif 000005