(57)【要約】【課題】オゾンを効率的に利用して、畜産排水の脱色を極めて効果的に行うことができる畜産排水処理方法を提供すること。【解決手段】畜産排水を、前処理槽２及び主処理槽３に順次導入して処理する畜産排水の処理方法であって、主処理槽３において、オゾン発生装置４により発生させたオゾンを利用してメイン処理を行うと共に、前処理槽２において、処理槽３で利用した後の余剰のオゾンを利用して前処理を行う畜産排水処理方法である。【選択図】図１
2008229450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
畜産排水を、前処理槽及び主処理槽に順次導入して処理する畜産排水の処理方法であって、
主処理槽において、オゾン発生装置で生成させたオゾンを利用して主処理を行うと共に、前処理槽において、主処理槽で利用した後の余剰のオゾンを利用して前処理を行うことを特徴とする畜産排水処理方法。
【請求項２】
畜産排水中のオゾン濃度が１００〜７００ｇ／ｍ３となるように、主処理槽にオゾンを導入することを特徴とする請求項１に記載の畜産排水処理方法。
【請求項３】
前処理槽及び主処理槽において、エアレータを用いてオゾン曝気処理を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の畜産排水処理方法。
【請求項４】
畜産排水が、生物処理が施された畜産排水であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の畜産排水処理方法。
【請求項５】
畜産排水が、畜産し尿排水であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の畜産排水処理方法。
【請求項６】
畜産排水の脱色を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の畜産排水処理方法。
【請求項７】
畜産排水を収容する畜産排水貯留槽と、該畜産排水貯留槽の下流に配置されたオゾンを利用して前処理を行う前処理槽と、該前処理槽の下流に配置されたオゾンを利用して主処理を行う主処理槽と、オゾンを生成するオゾン発生装置とを備え、前記畜産排水貯留槽から前処理槽及び主処理槽に畜産排水を順次導入して処理するシステムであって、
前記オゾン発生装置で生成したオゾンを主処理槽に導入する生成オゾン導入手段と、前記主処理槽で利用した後の余剰のオゾンを前処理槽に導入する余剰オゾン導入手段とを備えたことを特徴とする畜産排水処理システム。
【請求項８】
さらに生物処理施設を備えたことを特徴とする請求項７に記載の畜産排水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オゾンを利用した畜産排水処理方法及び畜産排水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、畜産業を取り巻く環境悪化に伴い、平成１６年に「家畜排せつ物の管理の適正化および利用の促進に関する法律（家畜排せつ物法）」が完全施行された。しかし、家畜排せつ物法が施行されてもなお、畜産業に関する苦情件数は減少しておらず、ここ数年横ばい傾向である。その苦情原因のひとつとして、畜産排水を河川放流することに由来する水質汚濁が挙げられる。畜産排水は、生物処理後、河川放流されるのが一般的であるが、生物処理では色度成分（有機系色素）やＣＯＤを十分除去できないことから水質汚濁が生じている。このような事例は畜産県で多くみられ、自治体により排水基準に加え、色度などに独自の基準を設ける対策が進んでいる。
【０００３】
このような状況下、従来より、排水の脱色を目的とした処理方法として、活性炭による吸着処理方法や触媒酸化方法の他、オゾンを用いた脱色方法が提案されている。オゾンを用いた脱色処理方法としては、例えば、排水１リットルに対してオゾンが１０〜２００ｍｇとなる量のオゾン化酸素を、排水に吹き込み混合して排水をオゾン酸化処理し、排水の脱色を連続的に行う方法が提案されている（特許文献１参照）。しかしながら、この方法は、高濃度のオゾンを用いるにもかかわらず、十分な脱色効果を必ずしも得ることができない。
【０００４】
また、生物処理の後に、オゾンの存在下において紫外線を照射して有機系色素を酸化処理する方法が提案されている（特許文献２参照）。しかしながら、この方法は、紫外線照射を必要とするため、装置が大型化し、ランニングコストも増大するという問題がある。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−３１９９０号公報
【特許文献２】特開平１１−１１４５８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、オゾンを効率的に利用して、畜産排水の脱色を極めて効果的に行うことができる畜産排水処理方法及び畜産排水処理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、これまで、養豚し尿排水等の脱色を目的としたオゾン処理による有機色素（着色成分）の分解除去について検討してきた。オゾン処理により難分解性の有機色素を分解して脱色が可能なことは知られているが、オゾンの有効利用及び脱色効率という点からの研究はあまり進んでいない。そこで、本発明者らは、オゾンの有効利用及び脱色効率という点からさらに研究を進めた結果、オゾンを利用した主処理を行う主処理槽の上流側に配置された前処理槽に、主処理槽で利用した後の余剰のオゾンを導入して、予め低濃度でのオゾンを利用した前処理を行うことにより、オゾンを有効に利用できるだけでなく、短時間で処理することができ、さらには、排水の脱色効果が飛躍的に向上することを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち本発明は、（１）畜産排水を、前処理槽及び主処理槽に順次導入して処理する畜産排水の処理方法であって、主処理槽において、オゾン発生装置で生成させたオゾンを利用して主処理を行うと共に、前処理槽において、主処理槽で利用した後の余剰のオゾンを利用して前処理を行うことを特徴とする畜産排水処理方法や、（２）畜産排水中のオゾン濃度が１００〜７００ｇ／ｍ３となるように、主処理槽にオゾンを導入することを特徴とする上記（１）請求項１に記載の畜産排水処理方法や、（３）前処理槽及び主処理槽において、エアレータを用いてオゾン曝気処理を行うことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の畜産排水処理方法や、（４）畜産排水が、生物処理が施された畜産排水であることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の畜産排水処理方法に関する。
【０００９】
また本発明は、（５）畜産排水が、畜産し尿排水であることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の畜産排水処理方法や、（６）畜産排水の脱色を行うことを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の畜産排水処理方法や、（７）畜産排水を収容する畜産排水貯留槽と、該畜産排水貯留槽の下流に配置されたオゾンを利用して前処理を行う前処理槽と、該前処理槽の下流に配置されたオゾンを利用して主処理を行う主処理槽と、オゾンを生成するオゾン発生装置とを備え、前記畜産排水貯留槽から前処理槽及び主処理槽に畜産排水を順次導入して処理するシステムであって、前記オゾン発生装置で生成したオゾンを主処理槽に導入する生成オゾン導入手段と、前記主処理槽で利用した後の余剰のオゾンを前処理槽に導入する余剰オゾン導入手段とを備えたことを特徴とする畜産排水処理システムや、（８）さらに生物処理施設を備えたことを特徴とする上記（７）に記載の畜産排水処理システムに関する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の畜産排水処理方法及び畜産排水処理システムによれば、オゾンを効率的に利用して、畜産排水の脱色を極めて効果的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の畜産排水処理方法としては、畜産排水を、前処理槽及び主処理槽に順次導入して処理する畜産排水の処理方法であって、主処理槽において、オゾン発生装置により発生させたオゾンを利用して主処理を行うと共に、前処理槽において、主処理槽で利用した後の余剰のオゾンを利用して前処理を行う処理方法であれば特に制限されるものではなく、本発明の方法により処理する畜産排水としては、牛、豚、鶏、馬等の家畜施設から生じる畜産し尿、飼育廃水等の排水を挙げることができ、畜産し尿は有機色素（着色成分）を多く含むことから、畜産し尿を処理する場合に本発明は特に有効である。
【００１２】
また、本発明の処理方法において処理される畜産排水は、畜産排水そのものや、生物処理が施された畜産排水を挙げることができる。すなわち、本発明の処理前及び／又は処理後に生物処理を行うことができる。しかしながら、畜産排水に含まれる有機物の量が少なくオゾンの使用量を抑制することができることから、生物処理が施された畜産排水に対して本発明の処理方法を適用することが好ましい。かかる生物処理としては、散水ろ床法や活性汚泥法等による好気的処理や、メタン発酵法による嫌気的処理等を挙げることができる。生物処理は、好気的処理及び嫌気的処理のいずれか一方の処理であってもよいが、両方の処理であってもよい。両方の処理を行う場合、好気的処理後に嫌気的処理を行ってもよいし、嫌気的処理後に好気的処理を行ってもよい。
【００１３】
また、通常分解除去されない畜産排水中の難分解性有機物も分解除去されることから、好気的処理後に本発明の処理を行いさらに好気的処理を行うことや、嫌気的処理後に本発明の処理を行いさらに好気的処理を行うことや、好気的処理後に本発明の処理を行いさらに嫌気的処理を行うことが特に好ましい。
【００１４】
まず、主処理槽における主処理について説明する。主処理槽における主処理は、オゾン発生装置により発生させたオゾンを直接利用した処理であって、主処理槽の畜産排水中にオゾンを導入・拡散して行う有機色素を分解するための処理である。主処理槽内の畜産排水へのオゾンの拡散には、一般的な拡散手段を用いることができ、例えば、自吸式又は非自吸式のエアレータ、エゼクター、気液混合ポンプ等を用いることができる。主処理槽における畜産排水中のオゾン導入量としては、畜産排水中のオゾン濃度が、例えば、１〜１０００ｇ／ｍ３、好ましくは１００〜７００ｇ／ｍ３、より好ましくは２５０〜５００ｇ／ｍ３となるように導入する。また、オゾン発生装置としては、無声放電法、電解法、光化学法、高周波電解法、放射線照射法等を用いた従来公知の装置を使用することができる。
【００１５】
また、前処理槽で行われる前処理とは、主処理槽で利用した後の余剰のオゾンを利用して行う処理であって、前処理槽の畜産排水中にオゾンを導入・拡散して行う処理である。前処理槽内の畜産排水へのオゾンの拡散には、上記主処理槽の場合と同様に、一般的な拡散手段を用いることができる。前処理槽におけるオゾン濃度としては、例えば、主処理が行われる主処理槽の１〜５０％程度であり、１〜３０％程度であることが好ましく、１〜２０％程度であることがより好ましい。かかる前処理は、主処理槽における主処理で余ったオゾンを利用して行うのでオゾンを有効に利用することが可能となる。また、この余剰のオゾンによる前処理を行うことにより、脱色効果が飛躍的に向上し、その効果は、主処理で余ったオゾンで後処理を行うよりもさらに高い。
【００１６】
従来のように、主処理槽のみでオゾン処理する場合には、分解されやすい物質が優先的に分解され、分解されにくい物質が分解される前に余剰オゾンとして反応槽から放出されて、十分な有機物の分解を行うことができない場合があるが、本発明においては、前処理槽において、低濃度のオゾンでも分解が進む比較的分解されやすい物質が優先的に分解されるので、主処理槽内において、分解されにくい物質を有効に処理することができ、全体として非常に効果的に有機色素等の有機物の分解処理を行うことができる。
【００１７】
本発明における前処理を行う前処理槽は、１つの主処理槽に対して、１又は２以上設けることができ、２以上設ける場合、それらの処理槽は、直列的であってもよいし、並列的であってもよく、並列的である場合には、主処理槽からのオゾンはその容量に応じて均等に振り分けることが好ましく、直列的である場合には、主処理槽から上流側に向かって順次導入することが、より脱色効果を高めることができることから好ましい。
【００１８】
また、本発明の畜産排水処理システムとしては、畜産排水を収容する畜産排水貯留槽と、該畜産排水貯留槽の下流に配置されたオゾンを利用して前処理を行う前処理槽と、該前処理槽の下流に配置されたオゾンを利用して主処理を行う主処理槽と、オゾンを生成するオゾン発生装置とを備え、前記畜産排水貯留槽から前処理槽及び主処理槽に畜産排水を順次導入して処理するシステムであって、前記オゾン発生装置で生成したオゾンを主処理槽に導入する生成オゾン導入手段と、前記主処理槽で利用した後の余剰のオゾンを前処理槽に導入する余剰オゾン導入手段とを備えたシステムであれば特に制限されるものではなく、さらに生物処理施設を備えていてもよく、本発明の畜産排水処理システムは、上記本発明の畜産排水処理方法を実施するために用いることができる。
【００１９】
以下、図面を用いて本発明の畜産排水処理方法を実施可能な本発明の畜産排水処理システムを説明する。図１は、本発明の畜産排水処理システムの一例を示す概略図である。
【００２０】
図１に示すように、本発明の畜産排水処理システムは、畜産排水を収容する畜産排水貯留槽１と、畜産排水貯留槽１の下流に配置されたオゾンを用いた前処理するための前処理槽２と、前処理槽２の下流に配置されたオゾンを用いて主処理するための主処理槽３と、主処理槽３に導入するオゾンを生成するためのオゾン発生装置４とを備えている。
【００２１】
かかるシステムを用いた畜産排水の脱色処理は、畜産排水貯留槽１に収容された生物処理後の畜産排水をポンプ５で前処理槽２に導入し、次いで、ポンプ６で主処理槽３に導入して行われる。主処理槽３においては、オゾン発生装置４から生成オゾン導入手段によって導入された高濃度のオゾンを利用した処理（主処理）が行われ、前処理槽２においては、主処理槽３から余剰オゾン導入手段によって導入された低濃度の余剰オゾンを利用した処理（前処理）が行われる。なお、畜産排水の移送は自然流下であってもよい。
【００２２】
具体的には、オゾン発生装置４において、コンプレッサー等の送気装置７により導入された空気中の酸素をオゾンに変換し、ここで生成されたオゾン濃度をオゾンモニタ８にて検知した後、主処理槽３に送り込む。主処理槽３においては、例えば下部に設置されたオゾン拡散装置により畜産排水内にオゾンが拡散され、高濃度のオゾンによる曝気処理が行われる。主処理槽３においては、処理に使用されなかった余剰のオゾンが発生するが、このオゾンを回収し、ウォータートラップ９及びオゾンモニタ１０を経て、前処理槽２内に導入する。前処理槽２においては、主処理槽３と同様に、オゾン拡散装置により畜産排水内にオゾンが拡散され、低濃度のオゾンによる曝気処理（前処理）が行われる。すなわち、前処理槽２において、比較的低い濃度のオゾンによって処理する前処理が行われ、その後の主処理槽３において、高い濃度のオゾンによって主処理が行われる。これらの処理により、着色している畜産排水は効果的に脱色される。なお、オゾン拡散装置を自吸のエアレータにする場合は、コンプレッサー等の送気装置は不要である。
【００２３】
なお、前処理槽２においては、ほとんどのオゾンが消費されることとなるが、未消費のオゾンは、ウォータートラップ１１で水分が回収された後、活性炭１２で吸着処理され、オゾンモニタ１３で確認後に、大気に放流される。本発明においては、前処理槽２の数や容量を調整する等、すべての導入オゾンを処理槽で消費できるように構成することもでき、その場合、活性炭等のオゾン回収手段を省略することができる。
【００２４】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの例示に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２５】
実施例に係る処理として、図１に示されるのと同様のシステムを用いて、一般的な生物処理が施された畜産排水（色度３００（度）：３９０ｎｍ）を処理した。容積８０Ｌの前処理槽２及び主処理槽３に畜産排水を８０Ｌ収容して、８０Ｌ／ｈの流速で畜産排水を処理した。主処理槽３に対して、オゾン発生装置により生成したオゾンを８ｇ／ｈ導入し、主処理槽３で回収された余剰のオゾンを前処理槽２に導入して処理を行った。
【００２６】
比較例に係る処理として、前処理槽２では通常の空気による曝気処理を行い、主処理槽３ではオゾン発生装置からのオゾンを利用して主処理を行うよう構成した処理システムを用いて、オゾンの導入量は実施例と同様にして畜産排水の処理を行った（比較例１）。また、オゾン発生装置からのオゾンをまず前処理槽２に導入し、余剰のオゾンを主処理槽３に導入するよう構成した処理システムを用い、その他の条件は実施例と同様にして、畜産排水の処理を行った（比較例２）。
【００２７】
実施例に係る処理方法においては、前処理槽で約１５％の脱色が行われ、前処理槽と主処理槽まとめて約９０％の脱色が行われた。実施例に係る処理方法で処理された処理排水と、比較例に係る処理方法で処理された処理排水とを比較すると、オゾンの使用量は同一であるにもかかわらず、実施例に係る処理方法が、効率的に脱色が行われた。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明畜産排水処理システムの一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    畜産排水貯留槽
２    前処理槽
３    主処理槽
４    オゾン発生装置
５，６    ポンプ
７    送気装置（コンプレッサー）
８，１０，１３    オゾンモニタ
９，１１    ウォータートラップ
１２    活性炭
【図１】
2008229450.tif 000003