(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥を含んだ処理すべき汚泥含有処理水にオゾンを反応させて処理する水処理システムにおいて、
汚泥含有処理水を貯留する第１貯留室と、
前記第１貯留室で貯留される汚泥含有処理水を前記第１貯留室へ流入させる流入手段と、
前記第１貯留室の下部からオゾンを注入して前記第１貯留室に貯留された汚泥含有処理水に含まれる汚泥にオゾン処理を行うオゾン処理部と、
上方が前記第１貯留室の上方と連通し、前記第１貯留室から溢れた、前記オゾン処理によって生じた泡を含む汚泥含有処理水を貯留する第２貯留室と、
前記第１貯留室に貯留される汚泥含有処理水中の汚泥濃度を測定する汚泥濃度測定器と、
前記汚泥濃度測定器の測定結果に基づき、単位時間当たりに前記第１貯留室から溢れる泡の量を制御する濃度利用制御部と
を備える
ことを特徴とする水処理システム。
【請求項２】
前記第１貯留室の下方と前記第２貯留室の下方を隔てる仕切り板は、上面に段差が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の水処理システム。
【請求項３】
前記第１貯留室の水平断面積は、前記第２貯留室の水平断面積よりも大きい
ことを特徴とする請求項１または２に記載の水処理システム。
【請求項４】
前記オゾン処理部によって注入されたオゾンの前記第１貯留室における上昇線速度が、５０ｍｍ／ｓ以下である
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の水処理システム。
【請求項５】
前記第２貯留室に貯留された汚泥含有処理水を前記第２貯留室の下方から流出させる流出手段を備える
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の水処理システム。
【請求項６】
微生物処理によって汚泥含有処理水を生じさせる曝気槽を備え、
前記流入手段は、前記微生物処理によって生じた汚泥含有処理水を前記曝気槽から前記第１貯留室へ流入させ、
前記流出手段は、前記第２貯留室に貯留された汚泥含有処理水を前記第２貯留室から前記曝気槽へ流出させる
ことを特徴とする請求項５に記載の水処理システム。
【請求項７】
前記曝気槽における前記微生物処理によって生じた汚泥含有処理水を汚泥と処理水に分離する固液分離部と、
前記処理水の水質を測定する水質測定器と、
前記水質測定器の測定結果に基づいて、単位時間当たりに前記第１貯留室から溢れる泡の量、および前記オゾン処理部におけるオゾン注入量を制御する水質利用制御部とを備えた
ことを特徴とする請求項６に記載の水処理システム。
【請求項８】
前記第１貯留室は、
前記オゾン処理によって汚泥含有処理水から生じた泡を保持する泡相形成部と、
前記泡相形成部から溢れた泡を前記第２貯留室へ排出する泡相非形成部とを備え、
前記第２貯留室は、前記泡相非形成部から排出された泡を貯留する
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の水処理システム。
【請求項９】
前記泡相形成部に保持された泡の上昇線速度が５０ｍｍ／ｓ以下である
ことを特徴とする請求項８に記載の水処理システム。
【請求項１０】
前記第１貯留室は複数のセクションに分割され、
前記第１貯留室に貯留された汚泥含有処理水に含まれる汚泥が破砕される破砕セクションと、
前記オゾン処理部が注入するオゾンと反応させて、前記破砕セクションで破砕された汚泥を含む汚泥含有処理水が改質される汚泥改質セクションと、
上方が前記破砕セクションの上方と連通し、下方が前記汚泥改質セクションの下方と連通して、前記破砕セクションに汚泥が破砕された汚泥含有処理水を前記汚泥改質セクションへ移送する移送セクションとを備える
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の水処理システム。
【請求項１１】
前記オゾン処理部は、
前記オゾンを濃縮して濃縮オゾンガスを生成するオゾン濃縮器を備え、 
前記濃縮オゾンガスを前記第１貯留室の下部から注入して前記オゾン処理を行う 
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の水処理システム。
【請求項１２】
前記濃縮オゾンガスの濃度は、６００ｍｇ／Ｌ以上１０００ｍｇ／Ｌ以下である
ことを特徴とする請求項１１に記載の水処理システム。
【請求項１３】
汚泥を含んだ処理すべき汚泥含有処理水にオゾンを反応させて処理する水処理システムにおいて、
汚泥含有処理水を貯留する第１貯留室と、
前記第１貯留室で貯留される汚泥含有処理水を前記第１貯留室へ流入させる流入手段と、
前記第１貯留室の下部からオゾンを注入して前記第１貯留室に貯留された汚泥含有処理水に含まれる汚泥にオゾン処理を行うオゾン処理部と、
上方が前記第１貯留室の上方と連通し、前記第１貯留室から溢れた、前記オゾン処理によって生じた泡を含む汚泥含有処理水を貯留する第２貯留室とを備え、
前記オゾン処理部は、
前記第１貯留室の上部から引き抜かれた汚泥含有処理水と前記第１貯留室に注入するオゾンとを接触させながら前記第１貯留室の下部に送るエジェクタを備える
ことを特徴とする請求項１に記載の水処理システム。
【請求項１４】
汚泥を含んだ処理すべき汚泥含有処理水にオゾンを反応させて処理を行う水処理方法において、
汚泥含有処理水を第１貯留室へ流入させて貯留する第１貯留工程と、
前記第１貯留室の下部からオゾンを注入して前記第１貯留室に貯留した汚泥含有処理水に含まれる汚泥にオゾン処理を行うオゾン処理工程と、
前記オゾン処理によって汚泥含有処理水から泡を生じさせる発泡工程と、
上方が前記第１貯留室の上方と連通する第２貯留室に、前記第１貯留室から溢れた、前記発泡工程で生じた泡を含む汚泥含有処理水を貯留する第２貯留工程と、
前記第１貯留室に貯留する汚泥含有処理水中の汚泥濃度を測定する汚泥濃度測定工程と、
前記汚泥濃度の測定結果に基づき、単位時間当たりに前記第１貯留室から溢れる泡の量を制御する濃度利用制御工程とを備える
ことを特徴とする水処理方法。
【請求項１５】
前記第１貯留工程は、
汚泥含有処理水を汚泥と処理水に分離する固液分離工程と、
前記処理水の水質を測定する水質測定工程と、
前記水質測定工程における測定結果に基づいて、単位時間当たりに前記第１貯留室から溢れる泡の量、および前記オゾン処理工程におけるオゾン注入量を制御する水質利用制御工程とを備える
ことを特徴とする請求項１４に記載の水処理方法。
【請求項１６】
前記発泡工程は、
前記第２貯留室の上方と連通する前記第１貯留室の上方に泡を保持して泡相を形成する泡相形成工程をさらに備える
ことを特徴とする請求項１４または１５に記載の水処理方法。
【請求項１７】
前記第１貯留工程は、
前記第１貯留室に貯留する汚泥含有処理水に含まれる汚泥を破砕する破砕工程を備える
ことを特徴とする請求項１４から１６のいずれか１項に記載の水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水に処理を行う水処理システムおよび水処理方法に関し、特に、有機性物質を含有する廃水に対しオゾンを用いて処理する水処理システム、および水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機物を含有する廃水などの水を処理する方法として、微生物を利用した標準活性汚泥法などの処理方法が知られている。このような処理方法では、微生物を含んだ有機性汚泥を用いて廃水の処理を行う。廃水の処理が進み微生物が増殖した場合、活性汚泥と他の浮遊物などとを含む汚泥が廃棄物として過剰に発生し得る。過剰に発生した汚泥は、余剰汚泥と呼ばれる。
【０００３】
余剰汚泥は、水処理に不必要な汚泥であるため、廃水処理系外へと排出する必要がある。排出された余剰汚泥は、産業廃棄物として、焼却処分、埋め立て処分、または嫌気条件下での発酵処分が施される。余剰汚泥の処分には、多大なエネルギー、コスト、および新たな用地を必要となる。そのため、余剰汚泥の発生量の低減が求められている。
【０００４】
余剰汚泥の発生量を低減する方法のひとつとして、オゾンを利用した汚泥減容化処理が知られている。具体的には、微生物等が集まった余剰汚泥にオゾンを供給して分解し、余剰汚泥を減容化する処理が知られている。
【０００５】
オゾンを利用した汚泥減容化処理方法には、大きく分けて開放系と密閉系との２種類の処理方法が提案されている。開放系の処理方法とは、処理のために注入したオゾンを排出すべく大気に対して開放された開放系内でオゾン処理を実行する方法である。例えば、オゾン分解塔などを介して大気に開放されているオゾン反応槽内において、曝気槽から引き抜きいた汚泥含有処理水とオゾンとを一定時間接触させて処理を行う。密閉系の処理方法とは、処理のために注入したオゾンの排出に向けた大気への開放が確保されていない密閉系内でオゾン処理を実行する方法である。例えば、沈殿槽（固液分離槽）から曝気槽（生物処理槽）へ汚泥含有処理水を返送する配管内にオゾンを直接注入して処理を行う。または例えば、返送する配管の途中に設けられた密閉のオゾン反応槽内にオゾンを直接注入して処理を行う。
【０００６】
開放系の方法では、具体的には、汚泥を含有する汚泥含有水を曝気槽からオゾン反応槽に引き抜き、引き抜かれた汚泥含有処理水をオゾン反応槽内で一定時間循環させる。その循環の途中で、汚泥含有処理水とオゾンとを繰り返し接触させる。この処理によって、汚泥含有処理水に含まれる余剰汚泥を分解する。このとき、未反応のオゾンは排オゾンガス路を通り、酸素ガスに分解されて、大気に放出される。また、曝気槽から引き抜いた汚泥含有処理水ではなく、沈殿槽において処理水から分離された濃縮汚泥含有処理水に対してオゾンを接触させてもよい（例えば、特許文献１）。また、汚泥含有処理水が貯留されたオゾン反応槽の液相接触域にオゾンを吹き込み、余剰汚泥を酸化分解するとともに発泡させて液相接触域の上部に泡沫接触域を形成させ、効率的に余剰汚泥をオゾン処理する開放系の方法も考案されている（例えば、特許文献２）。
【０００７】
密閉系の方法では、具体的には、沈殿槽にある処理すべき処理水から分離されて濃縮された汚泥含有処理水を、曝気槽に返送する途中にある配管内または密閉のオゾン反応槽内においてオゾンと接触させる。この処理によって、汚泥含有処理水に含まれる余剰汚泥を分解する（例えば、特許文献３および特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１９１０９７号公報
【特許文献２】特開平７−２３２１８４号公報
【特許文献３】特表２０１０−５０５６０２号公報
【特許文献４】特開平９−２０６７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の開放系の汚泥減容化処理方法では、汚泥含有処理水とオゾンガスを分離（脱気）することができるが、オゾン処理に伴う発泡によって汚泥含有処理水の上部に緻密な泡相が形成される。この泡相は、オゾンガスの分離（脱気）の際に泡相を通過するオゾンガスによって持ち上げられてオゾン反応槽から外部あるいは排オゾンガス路に溢れる虞がある。このように泡が溢れた場合は余剰汚泥の処理を中断させる必要があり、余剰汚泥の分解効率が低下する。泡がオゾン反応槽から溢れないようにオゾン注入量を制限することも考えられるが、この場合はオゾン注入量の減少により余剰汚泥の分解効率が低下する。また、泡に対応すべくオゾン反応槽を大型化したり泡を消滅させる消泡手段を設置したりする場合、水処理システム全体の大型化や複雑化を招き初期費用が増加する。
【００１０】
また、微生物等が集まった余剰汚泥にオゾンを反応させた場合、微生物等が分解されて核酸、高分子タンパク等を含む微生物内成分（溶解性有機物）が現れ、汚泥含有処理水の粘性を高める。汚泥含有処理水は微生物内成分によって粘性が高められると発泡性が増加するため、オゾンガスを吹き込まれると発泡し、緻密な泡相を形成する。このような泡相の消滅には時間を要するため、上述したような溢れた泡相による余剰汚泥の分解効率の低下はさらに深刻となる。
【００１１】
一方、従来の密閉系の汚泥減容化処理方法では、密閉配管内、あるいは密閉オゾン反応槽内で汚泥含有処理水にオゾンガスを吹き込んでいるため、汚泥含有処理水とオゾンガスとを分離（脱気）することができない。このため、曝気槽に返送される汚泥含有処理水とともに未反応のオゾンガスが曝気槽内に吹き込まれ、水処理に必要な曝気槽内の活性汚泥をも過剰に死滅させる虞がある。また、配管内、およびオゾン反応槽内ではオゾンガスの大きな気泡を含むプラグフローが汚泥含有処理水中に形成され得る。このようなプラグフローは、ポンプでの送液を不安定にしたり、配管やオゾン反応槽に大きな内圧をかけて破損させたりする虞がある。
【００１２】
本発明は、上記のような事情を鑑みてなされたものであり、オゾン処理に起因するオゾンガスを分離（脱気）でき、初期費用の増加を抑制しつつも、オゾン処理によって泡相が形成された場合でも連続的な水処理が可能な水処理システムおよび水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】
本発明に係る水処理システムは、汚泥を含んだ処理すべき汚泥含有処理水にオゾンを反応させて処理する。また本発明に係る水処理システムは、汚泥含有処理水を貯留する第１貯留室と、汚泥含有処理水を第１貯留室へ流入させる流入手段と、第１貯留室の下部からオゾンを注入して汚泥にオゾン処理を行うオゾン処理部と、上方が第１貯留室の上方と連通し、第１貯留室から溢れた、オゾン処理によって生じた泡を含む汚泥含有処理水を貯留可能な第２貯留室と、第１貯留室に貯留される汚泥含有処理水中の汚泥濃度を測定する汚泥濃度測定器と、汚泥濃度測定器の測定結果に基づき、単位時間当たりに第１貯留室から溢れる泡の量を制御する濃度利用制御部とを備える。
また、本発明に係る他の水処理システムは、汚泥を含んだ処理すべき汚泥含有処理水にオゾンを反応させて処理する水処理システムにおいて、汚泥含有処理水を貯留する第１貯留室と、第１貯留室で貯留される汚泥含有処理水を第１貯留室へ流入させる流入手段と、第１貯留室の下部からオゾンを注入して第１貯留室に貯留された汚泥含有処理水に含まれる汚泥にオゾン処理を行うオゾン処理部と、上方が第１貯留室の上方と連通し、第１貯留室から溢れた、オゾン処理によって生じた泡を含む汚泥含有処理水を貯留する第２貯留室とを備え、オゾン処理部は、第１貯留室の上部から引き抜かれた汚泥含有処理水と第１貯留室に注入するオゾンとを接触させながら第１貯留室の下部に送るエジェクタを備える。
【００１４】
本発明に係る水処理方法は、汚泥を含んだ処理すべき汚泥含有処理水にオゾンを反応させて処理を行う。また本発明に係る水処理方法は、汚泥含有処理水を第１貯留室へ流入させて貯留する第１貯留工程と、第１貯留室の下部からオゾンを注入して第１貯留室に貯留した汚泥含有処理水に含まれる汚泥にオゾン処理を行うオゾン処理工程と、オゾン処理によって汚泥含有処理水から泡を生じさせる発泡工程と、上方が第１貯留室の上方と連通する第２貯留室に、第１貯留室から溢れた、発泡工程で生じた泡を含む汚泥含有処理水を貯留する第２貯留工程と、第１貯留室に貯留する汚泥含有処理水中の汚泥濃度を測定する汚泥濃度測定工程と、汚泥濃度の測定結果に基づき、単位時間当たりに第１貯留室から溢れる泡の量を制御する濃度利用制御工程とを備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、物理的に分離し、かつ上方が連通した第１貯留室と第２貯留室とを備える構成を採用しているため、オゾン処理に伴って生じたオゾンガスの泡を第１貯留室の上部から第２貯留室へ自然落下させて分離することができ、オゾンガスの脱気を容易に行うことができる。また、汚泥含有処理水の上部に緻密な泡相が形成されることを回避できるため、汚泥含有処理水中のオゾンガスを泡相を通過させずに脱気させることができる。また、第１貯留室から溢れた泡がオゾン反応槽の外部や排オゾンガス路に流れ込むことがないため、連続的な水処理が可能となる。また更に、自然落下による第１貯留室上部の泡の分離は泡相の体積を減少させるため、オゾン反応槽のコンパクト化や消泡手段の省略が可能となり、システム全体の大型化や複雑化を防ぎ、初期費用の増加を抑制することができる。したがって、オゾン処理に起因するオゾンガスを分離（脱気）でき、初期費用の増加を抑制しつつも、オゾン処理によって泡相が形成される場合でも連続的な水処理が可能な水処理システムおよび水処理方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１に係る水処理システムの構成を示す模式図である。
【図２】上面に段差が設けられた仕切り板の例を示す図である。
【図３】実施の形態１に係る水処理システムの動作フローを説明する図である。
【図４】実施の形態２に係る水処理システムの構成を示す模式図である。
【図５】実施の形態３に係る水処理システムの構成を示す模式図である。
【図６】実施の形態４に係る水処理システムの構成を示す模式図である。
【図７】実施の形態５に係る水処理システムの構成を示す模式図である。
【図８】実施の形態５に係る水処理システムに用いるオゾンガス濃度と発泡量の関係を説明する図である。
【図９】実施の形態６に係る水処理システムの構成を示す模式図である。
【図１０】実施の形態７に係る水処理システムの構成を示す模式図である。
【図１１】実施の形態８に係る水処理システムの構成を示す模式図である。
【図１２】実施の形態８に係る水処理システムに用いるエジェクタの１次側の圧力とフロックを十分に破砕するのに必要な破砕回数の関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本願が開示する水処理システム、および水処理方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態は一例であり、これらの実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下の説明における上下は、鉛直方向における上下を意味する。
【００１８】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る水処理システムについて説明する。図１は、本実施の形態１に係る水処理システムの構成を示す模式図である。水処理システムは、曝気槽１、散気装置２、固液分離部６、オゾン反応槽９、オゾン発生器１７等を備える。
【００１９】
曝気槽１には、有機物を含んだ廃水４が流入される。廃水４は、処理すべき水の一例である。
【００２０】
散気装置２には、空気供給装置３が接続してある。散気装置２は、空気供給装置３から
取得した空気を曝気槽１内に供給し、曝気槽１を好気性条件とする。曝気槽１では、微生物等の集合体である活性汚泥によって廃水４が好気性条件下で処理され、汚泥を含有する汚泥含有処理水５が生成される。空気供給装置３としては、必要空気供給量によって異なるが、ブロア、コンプレッサ、およびポンプ等が用いられる。
【００２１】
曝気槽１で生成された汚泥含有処理水５は、曝気槽１に接続している固液分離部６に流出される。固液分離部６は、汚泥含有処理水５を処理後の処理水７と濃縮汚泥とに分離する。なお、固液分離部６において分離された濃縮汚泥は、濃縮汚泥返送配管１０１を介して曝気槽１に返送される。図１においては、煩雑さを回避するため、濃縮汚泥返送配管１０１を介する返送に使用するポンプを省略する。
【００２２】
固液分離部６は、沈殿槽、または膜分離槽等を用いる。膜分離槽を用いる場合、いわゆる膜分離活性汚泥法で使用される膜モジュールを使用すれば良い。図１においては、固液分離部６を槽外型構成としているが、槽内型構成としても良い。
【００２３】
オゾン反応槽９は、曝気槽１からの汚泥含有処理水５に対してオゾンを用いた反応が行われる槽である。オゾン反応槽９は、内部を第１貯留室１１と第２貯留室１２とに仕切って分割する仕切り板１０を備える。第１貯留室１１の上方は、第２貯留室１２の上方と連通してある。第１貯留室１１は、下方が引き抜き配管１０２を介して曝気槽１に接続してある。引き抜き配管１０２上には引き抜きポンプ８が設置してあり、曝気槽１の汚泥含有処理水５がオゾン反応槽９へと送られ流入する。第２貯留室１２は、下方が返送配管１０３を介して曝気槽１に接続されている。返送配管１０３上には返送ポンプ１３が設置してあり、オゾン処理された第２貯留室１２の汚泥含有処理水５が曝気槽１へと送られ流出する。引き抜きポンプ８の駆動によって、曝気槽１内の汚泥含有処理水５を連続的にオゾン反応槽９へ送ることが可能となる。引き抜きポンプ８は、汚泥含有処理水５を第１貯留室１１へ流入させる本発明に係る流入手段の一例である。なお、引き抜きポンプ８でオゾン反応槽９に送る対象は、曝気槽１内の汚泥含有処理水に限定されず、例え固液分離部６において分離された濃縮汚泥を対象としてもよい。
【００２４】
オゾン反応槽９の上部には排オゾンガス配管１０５が設けられており、オゾン反応槽９とオゾン分解塔１４とが接続してある。オゾン反応槽９内に蓄積したオゾンガスは、排オゾンガス配管１０５を介してオゾン分解塔１４へ送られ、オゾン分解塔１４で酸素ガス１９に分解され、大気に放出される。
【００２５】
第１貯留室１１の上部には、仕切り板１０の上端よりも低い位置に循環配管１０４が設置してある。循環配管１０４上には、循環ポンプ１５とエジェクタ１６とが設けてある。エジェクタ１６は、循環配管１０４を介して第１貯留室１１の下部と接続してある。さらに、オゾン発生器１７が、オゾンガス注入配管１０６を介してエジェクタ1６と接続して
いる。第１貯留室１１の上方に位置する汚泥含有処理水５は、循環配管１０４を介し、上部から引き抜かれてオゾンが注入された後に下部から第１貯留室１１内に戻す循環を受ける。オゾンが注入されて下方に位置する汚泥含有処理水５は、引き抜きポンプ８を介した曝気槽１からの汚泥含有処理水５の引き抜きに伴い、再び上方に移動して上部から循環される。このような循環機構によって、汚泥含有処理水５に含まれる汚泥の分解が効率的に行われる。循環配管１０４と循環ポンプ１５とエジェクタ１６とオゾン発生器１７とを含む組み合わせ部位は、本発明において汚泥にオゾン処理を行うオゾン処理部の一例である。なお、本実施の形態では汚泥含有処理水５を上部から引き抜いているが、オゾンを注入された後に第１貯留室１１の下部から戻す構成であればよいので、汚泥含有処理水５の引き抜きは上部以外から行う構成でもよい。
【００２６】
オゾン発生器１７は、汚泥含有処理水５に含まれる汚泥に対するオゾン処理に必要とさ
れる濃度および流量のオゾンガスを発生させる。オゾン発生器１７は、オゾン発生器１７にオゾンガスの原料を供給する原料供給装置（不図示）、およびオゾン発生器１７を冷却する冷却装置（不図示）に接続してある。
【００２７】
オゾン発生器１７に供給されるオゾンガスの原料は、特に限定されない。例えば、液体酸素、又はＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）、若しくはＰＶＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）で生成し
た酸素を用いることができる。必要に応じ、供給される酸素流量に対して０．０５〜５％の窒素、空気、又は二酸化炭素を添加する添加ガス供給部を配置しても良い。
【００２８】
冷却装置は、オゾン発生器１７を冷却するための冷却媒体を循環させる循環ポンプと、オゾン発生器１７において発生した熱を吸収して温度が上昇した冷却媒体を冷却する冷却器とを備える。冷却器としては、液体−液体型および液体−気体型から選択した熱交換型冷却器、又は液体−フロン冷媒型のチラー等を用いても良い。また、極低温下の冷却を行う場合には、冷凍機を用いても良い。冷却媒体としては、一例として、一般的な水道水を用いても良い。その他、不凍液又はスケール除去剤等が混入された水、イオン交換水、又は純水を用いても良い。更に、エチレングリコール又はエタノール等を用いても良い。
【００２９】
オゾン発生器１７は、ガス状のオゾンを発生させる。発生したガス状のオゾンは、オゾンガス注入配管１０６を介してエジェクタ１６に送られる。第１貯留室１１の上部から引き抜かれた汚泥含有処理水５は、エジェクタ１６においてオゾンと接触して反応し、分解される。なお、図１においては、オゾンガスの注入方式がエジェクタ式である場合を示してある。しかしながら、本発明に係る水処理システムは、エジェクタ式に限定されることはなく、散気式、機械攪拌式、下方注入式などのオゾンガス注入手段を用いても良い。
【００３０】
オゾン発生器１７は、オゾン注入量の収束値（定常状態の時）が所定の値となるように、エジェクタ１６に注入するオゾンガスの濃度と流量とを制御する。オゾン注入量の収束値とは、以下の式（１）で表される値である。具体的には、オゾンガス濃度とオゾンガス流量との積を、汚泥含有処理水５中の汚泥濃度と引き抜き流量（引き抜きポンプ８の流量）との積で除した値である。
オゾン注入量の収束値［ｍｇＯ３／ｇＳＳ］＝（オゾンガス濃度［ｍｇＯ３／Ｌ］×オ
ゾンガス流量 [Ｌ／ｍｉｎ]）÷（汚泥含有処理水の汚泥濃度［ｇＳＳ／Ｌ］×汚泥含有
処理水の引き抜き流量［Ｌ／ｍｉｎ］）・・・式（１）
【００３１】
オゾン注入量の収束値は、汚泥含有処理水５中の汚泥を効率的に分解できれば特に限定されないが、汚泥含有処理水５中の汚泥が十分に分解して、曝気槽１における余剰汚泥を減量しつつ、汚泥含有処理水５中に未反応のオゾンガスが増加することを抑制する観点から、オゾン注入量の収束値は、２０ｍｇＯ３／ｇＳＳ以上５０ｍｇＯ３／ｇＳＳ以下が好ましく、２０ｍｇＯ３／ｇＳＳ以上３０ｍｇＯ３／ｇＳＳ以下がより好ましい。
【００３２】
オゾン発生器１７からエジェクタ１６に注入するオゾンガスの濃度は特に限定されないが、汚泥含有処理水５中の汚泥の生分解性を向上させて曝気槽１における余剰汚泥の減量を促進させることおよび現状のオゾン発生器１７のみで生成可能なオゾン濃度を考慮し、オゾンガス濃度は１００ｍｇ／Ｌ以上４００ｍｇ／Ｌ以下が好ましく、２５０ｍｇ／Ｌ以上４００ｍｇ／Ｌ以下がより好ましい。
【００３３】
エジェクタ１６における気液流量比（オゾンガス流量／循環ポンプ１５による汚泥含有処理水５の流量、以下「Ｇ／Ｌ比」とする）は、汚泥含有処理水５中の汚泥を十分に分解できれば、特に限定されないが、オゾンガスと汚泥を効率的に反応させる観点からは小さい方が好ましい。また、十分な量のオゾンガスを注入して汚泥含有処理水５中の汚泥を十
分に分解しつつ、過剰なオゾン注入による未反応のオゾンガスの増加を抑制する観点から、Ｇ／Ｌ比は０．０１以上０．３以下が好ましく、０．０４以上０．０７以下がより好ましい。
【００３４】
汚泥含有処理水５とオゾンとが反応した場合、泡が発生する。汚泥含有処理水５とオゾンガスとの反応により発生する泡の泡膜には、泡膜表面が他の泡の泡膜と接触する部分（以下、「接合部」）と、泡膜表面が大気と接触する部分（以下、「非接合部」）とがある。非接合部の泡膜は大気に接触していることから蒸発によって薄化が促進される。また、発生した泡は浮力により上昇するため、第１貯留室１１に貯留されている汚泥含有処理水５の上方部分に集まる。上方部分に集まった泡は泡相を形成するが、引き抜きポンプ８を介した曝気槽１からの汚泥含有処理水５の引き抜きに伴い、大部分の泡がオーバーフローによって一部の汚泥含有処理水５とともに第２貯留室１２へ自然落下して分離されるため、汚泥含有処理水５の上方に形成される泡相が緻密で多層構造的となることが防がれ、第１貯留室１１の上方部分には気相空間が形成される。このため、汚泥含有処理水５の上方に泡相を形成する泡の非接合部が増加し、蒸発による薄化が促進されやすい。また、非接合部は泡相の上方に、接合部は泡相の下方に形成されることから、泡膜内の液体は重力によって上方の非接合部から下方の接合部に流れる。このため、非接合部の泡膜の薄化がさらに促進される。
上記のように非接合部の増加と非接合部における泡膜の薄化促進が起こる結果、泡および泡相の消滅が促進される。消滅した泡相は液相となり、オーバーフローによって流れる汚泥含有処理水５に混入して第２貯留室１２へ流れ込む。
【００３５】
自然落下により泡が取り除かれた汚泥含有処理水５の上方表面からは未反応のオゾンガスが汚泥含有処理水５から分離される。分離されたオゾンガスは、排オゾンガス配管１０５を通過し、オゾン分解塔１４において酸素ガス１９に分解されて大気に放出される。
【００３６】
オーバーフローによって汚泥含有処理水５とともに自然落下した泡は、第２貯留室１２において泡相１８を形成する。第２貯留室１２に形成される泡相１８の上方も気相空間が形成されているため、上方で非接合部が増加する。このため第１貯留室１１に貯留された汚泥含有処理水５の上方に形成される泡相と同様に、非接合部で蒸発による泡膜の薄化が促進されるとともに、重力によって泡膜内の液体が上方の非接合部から下方の接合部に流れることで非接合部の泡膜の薄化がさらに促進される。加えて、泡の自由落下では大気に接触する非接合部の泡膜表面からの蒸発が促進されるため、泡膜の薄化がさらに促進される。
このように、第２貯留室１２に移動した泡においても非接合部の増加と非接合部における泡膜の薄化促進が起こるため、それぞれの泡相１８の消滅も促進される。泡相が消滅した場合、泡相から液相が発生する。発生した液相は、返送配管１０３を介して曝気槽１へと返送される。なお、図１では、返送手段として返送ポンプ１３を使用していた。しかしながら本発明は、この返送手段に限定されるものではない。返送手段として、例えば、オゾン反応槽９が曝気槽１よりも高い位置にある場合、第２貯留室１２からの自然落下を用いた返送であっても良い。また、カスケードポンプを用いた返送手段であっても良い。
【００３７】
なお、泡の自然落下について、より具体的には第１貯留室１１の上方部分に集まった泡が仕切り板１０の高さの半分以上となる距離を自然落下する。
【００３８】
第１貯留室１１の容積は特に限定されないが、オゾンと汚泥含有処理水５との反応が汚泥含有処理水５の流入に追いつかず、オゾンとは未反応の汚泥含有処理水５が第２貯留室１２へオーバーフローすることを抑制しつつ、オゾン注入量の収束値よりも低い量のオゾンが汚泥含有処理水５に注入されてオゾン処理に時間がかかり、曝気槽１に返送される時間が長期化することを防ぐ観点から、第１貯留室１１の容積は第１貯留室１１の容積を引
き抜きポンプ８の流量で除した商で表される「滞留時間」が、３０秒以上５分以下となるようにすることが好ましく、３０秒以上２分以下とすればより好ましい。なお、滞留時間が５分よりも長い場合、定常状態になるまでの時間が１０分を超えるため、オゾン処理にかかる時間が長くなるとともに、第１貯留室１１の大型化に伴って初期費用の増加を招く。
また、第１貯留室１１の水平断面積も特に限定されないが、オゾンガスの気泡の合一を抑制して第１貯留室１１内において気泡を均一に分散させ、オゾンガスと汚泥含有処理水５中の汚泥とを効率的に反応させる観点から、第１貯留室１１の水平断面積は、第１貯留室１１の下部から注入されるオゾンガスの上昇線速度が５０ｍｍ／ｓ以下になるように設定することが好ましい。なお、「上昇線速度」とは、上昇する流体が単位時間当たりに単位断面積を通過する流量を示し、以下でも同様とする。例えば、上記のように「第１貯留室１１の下部から注入されるオゾンガスの上昇線速度」という場合は、汚泥含有処理水５内を上昇するオゾンガスの気泡が単位時間当たりに第１貯留室１１の水平断面を通過する流量を第１貯留室１１の水平断面積で除したものを表す。
【００３９】
第２貯留室１２の容積は、特に限定されない。一方、第２貯留室１２の水平断面積は、第２貯留室１２において泡相１８の消滅を促進させる観点から、以下の式（２）で表される関係式を満たすように設定することが好ましい。
第１貯留室１１の断面積［ｍ２］≧ 第２貯留室１２の断面積［ｍ２］≧（２０００×汚泥含有処理水５の密度［ｋｇ／ｍ３］×汚泥含有水の引き抜き流量［ｍ３／ｓ］÷汚泥含有処理水の粘性係数［Ｐａ・ｓ］）の２乗・・・式（２）
式（２）の関係を満たす場合、第２貯留室１２の大型化、ひいてはオゾン反応槽９の
大型化による初期費用の増加を防ぎつつ、第１貯留室１１からオーバーフローして第２貯留室１２に自然落下する汚泥含有処理水５の流速の増加が抑制され、第２貯留室１２において汚泥含有処理水５の流れが乱流となることを防ぐことができる。これにより、泡相１８は汚泥含有処理水５の液内部に形成されることなく汚泥含有処理水５の液面上に形成される。汚泥含有処理水５の液面上に形成される泡相に含まれる泡は、汚泥含有処理水５内部に形成される泡相に含まれる泡よりも非接合部が大きい。上述したように、非接合部が大きいほど泡膜全体の薄化が促進されるので、泡および泡相の消滅が促進される。また、汚泥含有処理水５の液面上に形成された泡相１８においては、非接合部の泡膜内の液体が重力により下方へ流れて泡膜の薄化が加速され、泡相の消滅がさらに促進される。
【００４０】
オゾン反応槽９の内部を第１貯留室１１と第２貯留室１２とに仕切って分割する仕切り板１０の形状は、第１貯留室１１の下方と第２貯留室１２の下方を隔てることが可能であれば特に限定されないが、図２に示す例のように仕切り板１０の上面に段差を設けてもよい。図２（ａ）に示す例では、仕切り板１０の上部に凹部１０ａ形成して上面に段差を設けており、図２（ｂ）に示す例では、仕切り板１０の上部に凸部１０ｂ形成して上面に段差を設けている。このように仕切り板１０の上面に段差が設けられている場合、第１貯留室１１からオーバーフローして第２貯留室１２に自然落下しようとする泡相の泡は段差部分でも仕切り板１０と接触するので、仕切り板１０の上面が平坦な場合と比べて仕切り板１０との接触面が広くなり泡に働く界面張力が大きくなる。このことにより、汚泥含有処理水５とオゾンとが反応して発生した泡の一部が第２貯留室１２に自然落下するまでの時間が長くなるので、第１貯留室１１に貯留されている汚泥含有処理水５の上方部分に集まる泡相の厚さが大きくなる。このため、第１貯留室１１に貯留されている汚泥含有処理水５の上方部分に集まる泡相の内部で汚泥含有処理水５を通過後の未反応のオゾンガスと汚泥をさらに反応させることができ、汚泥の分解効率が上昇する。なお、仕切り板１０の形状は、上面に段差を設けるものであればよく、図２に示した例に限られない。
【００４１】
図３は、実施の形態１の水処理システムの動作フローを説明する図である。本実施の形態１に係る水処理システムを用いた水処理方法は、引き抜き工程、第１貯留工程、オゾン
処理工程、発泡工程、オーバーフロー工程、第２貯留工程、および返送工程等を含む。まず、曝気槽１に流入した廃水４は、曝気槽１内において生物処理が施され、汚泥を含有した汚泥含有処理水５となる。
【００４２】
曝気槽１に廃水４が流入した後、引き抜き工程において、一定の周期で引き抜きポンプ８が起動され、曝気槽１内の汚泥含有処理水５を引き抜く。引き抜かれた汚泥含有処理水５は、引き抜き配管１０２を介して第１貯留室１１の下方側から第１貯留室１１内に流入されて貯留される（ステップＳＴ１）。このステップＳＴ１は、第１貯留工程の一例である。
【００４３】
オゾン発生器１７が発生したオゾンは、エジェクタ１６を介して第１貯留室１１の下部から注入され、オゾン処理が進行する（ステップＳＴ２）。ステップＳＴ２のオゾン処理では、汚泥含有処理水５に含まれる汚泥と注入されたオゾンとが反応することによって発泡が起こり、泡が発生する。この発泡は、発泡工程の一例である。発生した泡は、比重の関係により浮力を受け、第１貯留室１１の上方に蓄積する。
【００４４】
周期的な引き抜きポンプ８の駆動により、新たな汚泥含有処理水５が曝気槽１から第１貯留室１１に流入すると、オゾンガスと汚泥含有処理水５との反応による泡が蓄積され、また、すでに発生している泡は汚泥含有処理水５に持ち上げられる。オーバーフロー工程では、仕切り板１０の高さを十分に超える高さに達した泡が、第１貯留室１１内の汚泥含有処理水５と共に第１貯留室１１の上方から第２貯留室１２へとオーバーフローによって自然落下する。
オーバーフローした汚泥含有処理水５と泡とは、第２貯留室１２に貯留され、第２貯留室１２内には泡相が形成する（ステップＳＴ３）。このステップＳＴ３は、第２貯留工程の一例である
【００４５】
第２貯留室１２に形成された泡相は時間の経過によって消滅し、液相が発生する。泡相の消滅により発生した液相および泡と共に第１貯留室１１から溢れた汚泥含有処理水５は、返送配管１０３を介して曝気槽１へと返送される（ステップＳＴ４）。このステップＳＴ４は、返送工程の一例である。返送工程により、第２貯留室１２には泡の貯留スペースが確保される。曝気槽１へ返送された泡および液相は、曝気槽１内で生物処理が施され、再び引き抜き工程によって第１貯留室１１内に引き抜かれる。
【００４６】
なお、ステップＳＴ２のオゾン処理および発泡工程と平行し、必要に応じて第１貯留室１１の上部から汚泥含有処理水を引き抜いて、循環配管１０４を介して汚泥含有処理水５を第１貯留室１１の下部へと循環させてもよい。汚泥含有処理水５の循環は、例えば、第１貯留室１１内に貯留された汚泥含有処理水５がオーバーフローによって第２貯留室１２へと自然落下し、返送配管１０３を介して曝気槽１に返送され始めた後に開始すればよいが、循環開始のタイミングはこれに限られるものではない。循環させる汚泥含有処理水５の一部は、その経路の途中にあるエジェクタ１６においてオゾンと接触し、オゾンと反応しながら、未反応のオゾンとともに下部から第１貯留室１１内に流入する。汚泥含有処理水５と一旦注入されたオゾンとは、エジェクタ１６内だけでなく、循環配管１０４内、第１貯留室１１内、および第２貯留室１２内でも反応する。
【００４７】
引き抜きポンプ８を介した曝気槽１からの汚泥含有処理水５の引き抜きを連続的に行う場合、第１貯留室１１に貯留されている汚泥含有処理水５の上方部分にはオゾン処理の進行により生じる泡が連続的に増加する。本実施の形態では、これらの泡の大部分をオーバーフローによって一部の汚泥含有処理水５とともに第２貯留室１２へ移動させることで溢れた泡が排オゾンガス配管１０５などに流入することを防いでいる。
【００４８】
曝気槽１内からの汚泥含有処理水５の引き抜き、オゾンガス注入、および返送という一連の工程を含んだ水処理方法は、具体的には、余剰汚泥を減容する減容プロセスは、周期的かつ間欠的に行うことが好ましい。減容プロセスの間隔は、特に限定されるものではなく、曝気槽１における微生物の有機物負荷、余剰汚泥発生量などに応じて適宜設定すれば良い。しかしながら、微生物を含む活性汚泥の生物活性維持力と余剰汚泥減容力との両立を考慮した場合、１時間以上２４時間以下が好ましく、２時間以上１２時間以下がより好ましく、４時間以上６時間以下が更に好ましい。周期的かつ間欠的に行う減容プロセスの間隔が上記範囲よりも小さい場合、曝気槽１において廃水処理に寄与する微生物までも必要以上に引き抜いて分解することになり得る。そのため、廃水処理に寄与する微生物活性が低下し、曝気槽１における廃水処理が十分に行われず、処理後の処理水７の水質を悪化させる虞がある。一方、オゾン処理を行った場合、汚泥中の微生物が分解され、微生物内成分（溶解性有機物）が汚泥含有処理水中に放出される。そのため、周期的かつ間欠的に行う減容プロセスの間隔が２４時間よりも長い場合、分解によって放出された微生物内成分（溶解性有機物）を基質として増加する微生物の増殖量の方が大きくなり、全体として余剰汚泥量を減少できない虞がある。
【００４９】
１日あたりのオゾン処理汚泥量を１日あたりの余剰汚泥発生量で除した商を、「汚泥処理比」として定義する。実施の形態１に係る水処理システムの汚泥処理比は、曝気槽１における微生物の有機物負荷、および余剰汚泥発生量等に応じ、適宜設定される。この汚泥処理比は、特に限定されるものではない。しかしながら、２．０以上４．０以下が好ましく、２．２以上３．０以下がより好ましい。汚泥処理比が２．０未満である場合、オゾン注入に起因した汚泥の減少量が小さく、余剰汚泥量を十分に減少させることができない虞がある。汚泥処理比が４を超えた場合、曝気槽１内の微生物量が過度に減少して微生物活性が低下し、処理水７の水質が悪化する虞がある。一方、汚泥処理比が２．２以上３．０以下の範囲である場合、曝気槽１内の微生物活性を維持しつつ、効率的に余剰汚泥を減量させることができる。
【００５０】
減容プロセスにおける処理時間は、上記のオゾン注入量の収束値、Ｇ／Ｌ比、減容プロセスの間隔、および汚泥処理比が上記範囲内となるように適宜設定すればよい。
【００５１】
本実施の形態１では、物理的に分離し、かつ上方が連通した第１貯留室と第２貯留室とを備える構成を採用しているため、オゾン処理に伴って生じた泡をオーバーフローする汚泥含有処理水とともに第１貯留室の上部から第２貯留室へ自然落下させて分離し、第１貯留室と分離された領域である第２貯留室に泡相を形成させることができる。このため、第１貯留室において汚泥含有処理水の上部に緻密で多層構造的な泡相が形成されることを回避でき、汚泥含有処理水中のオゾンガスを泡相を通過させずに脱気させることでオゾンガスの脱気を容易に行うことができる。
また、第１貯留室から溢れた泡がオゾン反応槽から外部に溢れたり排オゾンガス路に流れ込んだりすることがないため、曝気槽からの連続引き抜きを中断させる必要がなく、適度なオゾン供給を行いながら連続的な水処理が可能となる。
また更に、自然落下による第１貯留室上部の泡の分離は、泡膜の非接合部の増加と非接合部における泡膜の薄化をもたらすため、第２貯留室に形成される泡相の消滅を促進し、その体積を減少させることができる。このため、オゾン反応槽のコンパクト化や消泡手段の省略が可能となり、システム全体の大型化や複雑化を防ぎ、初期費用の増加を抑制することができる。
【００５２】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る水処理システムについて説明する。実施の形態２に係る水処理システムは、基本的な構成および動作が実施の形態１と同様であるが、曝気槽１内に汚泥濃度を測定する汚泥濃度測定器２０１と、汚泥濃度測定器２０１の測定結果に基づき
各部を制御する濃度利用制御装置２０２、すなわち濃度利用制御部が設けられている点が異なる。
【００５３】
図４は、本実施の形態２に係る水処理システムの機器構成、制御系統、フロー系統等を示す模式図である。図中、実施の形態１に係る水処理システムと同様の構成機器および部材には、同じ符号を付し、特に必要のない限り説明を省略する。
【００５４】
本実施の形態２に係る水処理システムは、曝気槽１内に汚泥含有処理水５の汚泥濃度を測定する汚泥濃度測定器２０１を備えるため、曝気槽１における有機物負荷（曝気槽１内の微生物が処理する有機物の量）の変動に伴う汚泥含有処理水５の汚泥濃度の変動を検知することができる。
【００５５】
汚泥濃度測定器２０１で検知された汚泥濃度の値は、濃度利用制御装置２０２に入力される。濃度利用制御装置２０２は、入力された汚泥濃度の値に応じて引き抜きポンプ８が曝気槽１から引き抜く汚泥含有処理水５の流量を変化させ、第１貯留室１１から第２貯留室１２へ自然落下する泡の単位時間当たりの量、すなわち単位時間当たりに第１貯留室１１から溢れる泡の量を制御する。具体的には、濃度利用制御装置２０２において汚泥含有処理水５の汚泥濃度が高いと判断された場合には、引き抜きポンプ８が曝気槽１から引き抜く汚泥含有処理水５の流量を小さくして、第１貯留室１１から第２貯留室１２へ自然落下する泡の単位時間当たりの量を小さくする。
【００５６】
なお、図４では、汚泥含有処理水５の汚泥濃度を測定する汚泥濃度測定器２０１を曝気槽１内に設けたが、汚泥含有処理水５の汚泥濃度を測定できれば特にこれに限定されない。例えば、汚泥濃度測定器２０１を引き抜き配管１０２上にオンラインで設けても良い。また、汚泥濃度測定器２０１の代わりに汚泥含有処理水５の濁度を検出する濁度計を使用し、濁度を用いて汚泥含有処理水５の汚泥濃度を間接的に取得しても良い。
【００５７】
本実施の形態２に係る水処理システムでは、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
また、曝気槽内の汚泥含有処理水の汚泥濃度を測定する汚泥濃度測定器と、汚泥濃度測定器で測定された汚泥濃度の値に応じて曝気槽から引き抜く汚泥含有処理水の流量を変化させる濃度利用制御装置を備えるため、汚泥含有処理水の汚泥濃度に応じて第１貯留室から第２貯留室へ自然落下する泡の単位時間当たりの量を制御する。このため、汚泥濃度が高い場合であっても曝気槽から引き抜く汚泥含有処理水の流量を変化させることで単位時間当たりに第２貯留室に貯留される泡の量を抑制させることができ、泡がオゾン反応槽から溢れることを防いで連続的な水処理をより安定して行うことが可能となる。
【００５９】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る水処理システムについて説明する。実施の形態３に係る水処理システムは、基本的な構成および動作が実施の形態２と同様であるが、固液分離部６の後段に処理水７の水質を測定する水質測定器２０３と、水質測定器２０３の測定結果に基づき各部を制御する水質利用制御装置２０４、すなわち水質利用制御部が設けられている点が異なる。
【００６０】
図５は、本実施の形態３に係る水処理システムの機器構成、制御系統、フロー系統等を示す模式図である。図中、実施の形態２に係る水処理システムと同様の構成機器および部材には、同じ符号を付し、特に必要のない限り説明を省略する。
【００６１】
本実施の形態３に係る水処理システムは、固液分離部６の後段に処理水７の水質を測定
する水質測定器２０３を備えるため、曝気槽１における有機物負荷（曝気槽１内の微生物が処理する有機物の量）の変動に伴う処理水７の溶解性有機物濃度の変動を検知することができる。
【００６２】
水質測定器２０３で検知された溶解性有機物濃度の値は、水質利用制御装置２０４に入力される。水質利用制御装置２０４は、入力された溶解性有機物濃度の値に応じて引き抜きポンプ８が曝気槽１から引き抜く汚泥含有処理水５の流量を変化させ、第１貯留室１１から第２貯留室１２へ自然落下する泡の単位時間当たりの量、すなわち単位時間当たりに第１貯留室１１から溢れる泡の量を制御する。具体的には、水質利用制御装置２０４が処理水７の溶解性有機物濃度が高いと判断した場合に、引き抜きポンプ８が曝気槽１から引き抜く汚泥含有処理水５の流量を小さくして、第１貯留室１１から第２貯留室１２へ自然落下する泡の単位時間当たりの量を小さくする。
【００６３】
また、引き抜きポンプ８が曝気槽１から汚泥含有処理水５を周期的かつ間欠的に引き抜くにあたり、水質利用制御装置２０４は、引き抜きポンプ８が汚泥含有処理水５を引き抜く間隔を入力された溶解性有機物濃度の値に応じて変化させる。オゾン処理部におけるオゾン注入は、上述したように引き抜きポンプ８の引き抜きに伴って汚泥含有処理水５を上方に押し上げ、上部から循環配管１０４内を通って循環させる際に行われるため、水質利用制御装置２０４によって引き抜きポンプ８が汚泥含有処理水５を引き抜く間隔を変化させると、オゾン処理部におけるオゾン注入量を制御することができる。具体的には、水質利用制御装置２０４が処理水７の溶解性有機物濃度が高いと判断した場合に、曝気槽１から汚泥含有処理水５を引き抜く間隔を大きくしてオゾン処理部におけるオゾン注入量を小さくする。
【００６４】
第１貯留室１１から第２貯留室１２へ自然落下する泡の単位時間当たりの量を小さくし、オゾン処理部におけるオゾン注入量を小さくすると、第２貯留室１２に貯留される泡、および泡相の消滅によって生じる液相の単位時間当たりの量も小さくなるため、第２貯留室１２から曝気槽１に返送される泡、および泡相の消滅によって生じる液相の単位時間当たりの量も小さくなる。したがって、本実施の形態３では処理水の溶解性有機物濃度の値に応じて単位時間当たりに第２貯留室１２から曝気槽１に返送される泡、および泡相の消滅によって生じる液相の量を制御することができる。
【００６５】
なお、処理水７の水質を測定する水質測定器２０３としては、ＴＯＣ（Ｔｏｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃａｒｂｏｎ）計、ＣＯＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｏｘｙｇｅｎ  Ｄｅｍａｎｄ）計などが使用できる。
【００６６】
本実施の形態３に係る水処理システムでは、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
また、処理水７の水質を測定する水質測定器と、水質測定器の測定結果に基づき各部を制御する水質利用制御装置を備え、処理水の溶解性有機物濃度の値に応じて引き抜きポンプが曝気槽から引き抜く汚泥含有処理水の流量および引き抜く間隔を変化させる。このため、単位時間当たりに第１貯留室から溢れる泡の量およびオゾン処理部におけるオゾン注入量を制御することを通じて第２貯留室から曝気槽に返送される泡、および泡相の消滅によって生じる液相の単位時間当たりの量を溶解性有機物濃度の値に応じて制御することができる。第２貯留室から曝気槽に返送される泡、および泡相の消滅によって生じる液相は溶解性有機物濃度が高く、処理水の水質悪化の原因となるが、本実施の形態３では上記のように単位時間当たりに第２貯留室から曝気槽に返送される泡、および泡相の消滅によって生じる液相の量を制御することができるので、曝気槽における有機物負荷が大きい場合であっても、単位時間当たりに第２貯留室から曝気槽に返送される泡、および泡相の消滅
によって生じる液相の量を減少させて処理水の水質の悪化を抑制することができる。
【００６８】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る水処理システムについて説明する。実施の形態４に係る水処理システムは、基本的な構成および動作が実施の形態３と同様であるが、第２貯留室１２の上方と連通する第１貯留室１１の上方空間に泡保持板２０５が設けられており、泡保持板２０５を挟んで仕切り板１０と反対側に泡相形成部２１を有し、泡保持板２０５を挟んで仕切り板１０と同じ側に泡相非形成部２２を有する点が異なる。
【００６９】
図６は、本実施の形態４に係る水処理システムの機器構成、制御系統、フロー系統等を示す模式図である。図中、実施の形態３に係る水処理システムと同様の構成機器および部材には、同じ符号を付し、特に必要のない限り説明を省略する。
【００７０】
本実施の形態４に係る水処理システムは、第２貯留室１２の上方と連通する第１貯留室１１の上方の空間に泡保持板２０５を備えるため、第１貯留室１１に貯留される汚泥含有処理水５の上方部分に泡保持板２０５が位置する。このため、発泡工程において、汚泥含有処理水５とオゾンとの反応によって発生し、汚泥含有処理水５の上方部分に集まる泡のうち、泡相非形成部２２に位置する泡は一部の汚泥含有処理水５とともに第２貯留室１２へと自然落下するが、泡相形成部２１に位置する泡は泡保持板２０５とオゾン反応槽９の間に残留して泡相を形成する。
【００７１】
上記のような構造を備える水処理システムのオゾン処理では、第１貯留室１１の汚泥含有処理水５の上方部分の泡相形成部２１に残留した泡によって形成される泡相の内部において、泡膜を形成する汚泥含有処理水５中の汚泥と汚泥含有処理水５を通過後の未反応のオゾンガスとが接触して反応する。
【００７２】
泡相形成部２１において残留した泡は、第１貯留室１１の下方から注入されたオゾンガスに持ち上げられ、泡保持板２０５の上端からオーバーフローによって泡相非形成部２２に自然落下した後、一部の汚泥含有処理水５とともに第２貯留室１２へと自然落下する。
【００７３】
泡相形成部２１と泡相非形成部２２の水平断面積は特に限定されないが、オゾンガスの気泡が互いに合一して汚泥含有処理水５を持ち上げるエアーリフト現象により泡相形成部２１に泡が残留しなくなることを防ぐ観点から、注入されるオゾンガスの泡相形成部２１における上昇線速度が５０ｍｍ／ｓ以下になるように泡相形成部２１の水平断面積を設定することが好ましい。
【００７４】
本実施の形態４に係る水処理システムでは、実施の形態３と同様の効果を得ることができる。
【００７５】
また、第２貯留室の上方と連通する第１貯留室の上方の空間に泡保持板を備え、この泡保持板の仕切り板と反対側に泡相形成部を設けたので、泡相形成部における泡相の内部で泡膜を形成する汚泥含有処理水中の汚泥と汚泥含有処理水を通過後の未反応のオゾンガスとが接触する。このため、第１貯留室に貯留される汚泥含有処理水中だけでなく、第１貯留室の上方でもオゾンと汚泥を反応させることが可能となり、オゾンと汚泥の効率的な反応を実現して汚泥の分解効率をさらに向上させることができる。
【００７６】
なお、泡相形成部に形成される泡相の内部で未反応のオゾンガスと汚泥とが接触する時間は、泡相形成部に形成される泡相の厚さが大きいほど長くなるため、オゾンガスと汚泥とが接触する時間は泡相の厚さにより調整することとなるが、泡相形成部に形成される泡相の厚さは泡保持板の高さで調整することができるため、不必要にオゾン反応槽を大型化
させて初期費用の増加を招くことなく、容易に泡相形成部における泡相の厚さを調整することが可能である。
【００７７】
実施の形態５．
本発明の実施の形態５に係る水処理システムについて説明する。実施の形態５に係る水処理システムは、基本的な構成および動作が実施の形態３と同様であるが、オゾンガス注入配管１０６上にオゾン濃縮器２０が設けられており、オゾン発生器１７とオゾン濃縮器２０とが酸素ガス返送配管１０７を介して接続されている点が異なる。
【００７８】
図７は、本実施の形態５に係る水処理システムの機器構成、制御系統、フロー系統等を示す模式図である。図中、実施の形態３に係る水処理システムと同様の構成機器および部材には、同じ符号を付し、特に必要のない限り説明を省略する。
【００７９】
本実施の形態５に係る水処理システムは、オゾン発生器１７の下流側にオゾン濃縮器２０を備える。オゾン発生器１７が発生させたオゾンガスは、オゾン濃縮器２０によって濃縮される。濃縮されたオゾンガス、すなわち濃縮オゾンガスは、エジェクタ１６を介して汚泥含有処理水５に注入される。オゾン濃縮器２０においては、吸着剤が収納される吸着塔の温度と圧力とを制御することによって最適な吸着条件と最適な脱着条件とを形成し、所望の濃度のオゾンガスを発生させる。なお、オゾン発生器１７が発生したオゾンガスをオゾン濃縮器２０に吸着濃縮させる工程において、吸着されなかった副産物である酸素ガスを酸素ガス返送配管１０７によってオゾン発生器１７に返送させて、返送させた酸素ガスを原料ガスとしてオゾン発生器１７で再利用してもよい。
【００８０】
オゾン濃縮器２０は、オゾン発生器１７が発生したオゾンを吸着濃縮する装置であり、オゾンガスを吸着し得る材料を収容している。オゾンガスを吸着し得る材料としては、特に限定するものではないが、シリカゲルなどの吸着剤を用いることができる。オゾン濃縮器２０を用いた場合、比較的容易に４００ｍｇ／Ｌ以上の濃度のオゾンガスを汚泥含有処理水５に注入することができる。具体的には、最大２０００ｍｇ/Ｌまでの濃度のオゾン
ガスを汚泥含有処理水５に注入できる。
【００８１】
本発明者らは、オゾンガス濃度と泡の発生量との関係に着目した。図８は、汚泥含有処理水５に供給するオゾン注入量の収束値として一定の３０ｍｇＯ３／ｇＳＳにとしたときの関係を示している。具体的には、一定収束値３０ｍｇＯ３／ｇＳＳの場合に、汚泥含有処理水５に注入するオゾンガスの濃度と反応により生じる泡の発生量との関係を示している。横軸は、エジェクタ１６で注入するオゾンガスの濃度を示す。縦軸はオゾン処理工程において単位汚泥量当たりに生じた泡の発生量（発泡量）の積算値を示す。
【００８２】
図８は、オゾン注入量の収束値が一定のとき、オゾンガス濃度が高いほど発泡量が減少することを示している。これは、式（１）よりオゾン注入量の収束値が一定のときはオゾンガス濃度が大きいほど必要なオゾンガス流量が小さくなり、汚泥含有処理水５に吹き込まれるオゾンガス流量が減少するためと考えられる。
【００８３】
また、図８は、オゾンガス濃度が６００ｍｇ/Ｌから１０００ｍｇ/Ｌの範囲においてオゾンガス濃度増加に伴い発泡量が大きく減少することを示している。これは、６００ｍｇ/Ｌから１０００ｍｇ/Ｌにおいて高濃度オゾンガスが汚泥含有処理水５中の微生物等の分解だけでなく、分解に伴い汚泥含有処理水５中に溶出する微生物内成分（溶解性有機物）も効果的に分解、低分子化できるためと考えられる。上述したように、汚泥含有処理水５の発泡性は、微生物内成分による粘性の増加により増加するため、微生物内成分の分解はオゾン処理工程における汚泥含有処理水５の粘性の増加を抑制し、粘性の増加による発泡性の増加も抑制して、発泡量を大きく減少させる。このため、６００ｍｇ/Ｌから１０００ｍｇ/Ｌの範囲においては、オゾンガス濃度の増加に伴うオゾンガスの流量の減少、および汚泥含有処理水５の発泡性の増加抑制が起こり発泡量を大きく減少していると考えられる。
【００８４】
一方、６００ｍｇ／Ｌ未満のオゾンガス濃度では発泡量の減少が小さい。これは、汚泥含有処理水５中の微生物等の分解のみにほとんどのオゾンが消費され、分解に伴って汚泥含有処理水５中に溶出される微生物内成分の分解がほとんど行われず、汚泥含有処理水５の粘性の増加抑制が不十分となり、発泡量減少効果が小さいためと推測される。
【００８５】
また、１０００ｍｇ／Ｌを超える範囲ではオゾンガス濃度の増加に伴う発泡量の減少が鈍化している。これは、オゾンガス流量が小さくなり過ぎ、循環ポンプ１５によって生じる汚泥含有処理水５の流量に対するオゾンガス流量の比（Ｇ／Ｌ比）が非常に小さくなったために高濃度のオゾンガスが効率的に汚泥と接触しなくなった結果、微生物内成分の分解による汚泥含有処理水５の粘性増加抑制および発泡性増加抑制が起こりにくくなり、発泡量の減少が鈍化したと考えられる。
【００８６】
本発明者らは、上述したように、オゾンガス濃度が高いほど発泡量が減少し、特にオゾンガス濃度が６００ｍｇ/Ｌから１０００ｍｇ/Ｌの範囲において、発泡量が大きく減少することを見出した。したがって、オゾン濃縮器２０からエジェクタ１６に注入するオゾンガスの濃度は、６００ｍｇ／Ｌ以上２０００ｍｇ／Ｌ以下とすることが好ましい。また、初期費用やランニングコストやの観点から、オゾン濃縮器２０を低温・低圧な環境下におかなくてもオゾン濃縮を行えるように６００ｍｇ／Ｌ以上１５００ｍｇ／Ｌ以下とすることがより好ましい。また、効率的な発泡量抑制の観点から、Ｇ／Ｌ比を一定値以上にして接触効率を維持し、汚泥含有処理水の発泡性の増加を抑制できるように６００ｍｇ／Ｌ以上１０００ｍｇ/Ｌ以下とすることが更に好ましい。
【００８７】
なお、オゾン発生器１７からオゾン濃縮器２０に送るオゾンガスの濃度は、ランニングコストの観点から、１５０ｍｇ/Ｌ以上３１０ｍｇ/Ｌ以下が好ましく、１９０ｍｇ/Ｌ以
上２９０ｍｇ/Ｌ以下の範囲とするのが更に好ましい。
【００８８】
本実施の形態５に係る水処理システムでは、実施の形態３と同様の効果を得ることができる。
【００８９】
また、オゾンガス注入配管上にオゾン濃縮器を設けたため、汚泥含有処理水に注入するオゾンガスの濃度を６００ｍｇ/Ｌ以上に高めることができる。このため、オゾン処理に
よって生じる泡の発生量を大幅に減少させることができ、連続的な水処理を更に安定的に行うことが可能となる。
【００９０】
また、オゾン発生器が発生したオゾンガスをオゾン濃縮器に吸着濃縮させる工程において、吸着されなかった副産物である酸素ガスを酸素ガス返送配管によってオゾン発生器に返送させることができるため、返送させた酸素ガスを原料ガスとしてオゾン発生器で再利用することができ、ランニングコストを減少させることができる。
【００９１】
実施の形態６．
本発明の実施の形態６に係る水処理システムについて説明する。本実施の形態６に係る水処理システムでは、基本的な構成、および動作が実施の形態５と同様であるが、引き抜きポンプ８の下流側の引き抜き配管１０２上に破砕用エジェクタ２３が設けられている点が異なる。
【００９２】
図９は、本実施の形態６に係る水処理システムの機器構成、制御系統、フロー系統等を
示す模式図である。図中、実施の形態５に係る水処理システムと同様の構成機器、部材には、同じ符号を付し、特に必要のない限り説明を省略する。
【００９３】
本実施の形態６に係る水処理システムは、引き抜きポンプ８と第１貯留室１１の間に破砕用エジェクタ２３を備え、引き抜きポンプ８によって引き抜かれた汚泥含有処理水５は、第１貯留室１１に貯留される前に破砕用エジェクタ２３を通過する。破砕用エジェクタ２３では、引き抜かれた汚泥含有処理水５が空気と接触する。具体的には、汚泥含有処理水５の高圧水流が破砕用エジェクタ２３のノズル部で減圧され、減圧された汚泥含有処理水５が空気と接触する。
【００９４】
汚泥含有処理水５中の汚泥には微生物等の集合体が数ｍｍ程度の綿くず状になったフロックが含まれる。上述した破砕用エジェクタ２３では、汚泥含有処理水５と空気とが接触する際の物理的な衝撃力によって、汚泥中のフロックが破砕されて細かくなる結果、オゾン処理でオゾンと接触する汚泥の表面積が大きくなる。なお、エジェクタ１６によってもフロックの破砕は生じ得るが、破砕効率の観点からは本実施の形態７のように破砕用エジェクタ２３を別途設けることが好ましい。
【００９５】
破砕用エジェクタ２３がノズル部で汚泥含有処理水５と接触させる気体については、特に限定されない。しかしながら、ランニングコストを考慮した場合、汚泥含有処理水５と接触させる気体として大気（空気）を使用する構成が好ましい。
【００９６】
破砕用エジェクタ２３の１次側の圧力は、汚泥含有処理水５中の微生物等が形成するフロックを破砕することができれば特に限定されないが、フロックを十分に破砕するための物理的な衝撃力を得つつ、初期費用やランニングコストの増大を抑制するため、２００ｋＰａ以上４５０ｋＰａ以下が好ましい。また、圧力が上記範囲となるように破砕用エジェクタ２３のサイズ、および引き抜きポンプ８の揚程などの仕様を決定する対応が望ましい。
【００９７】
本実施の形態６に係る水処理システムでは、実施の形態５と同様の効果を得ることができる。
【００９８】
また、引き抜きポンプと第１貯留室の間に破砕用エジェクタを備え、引き抜きポンプによって引き抜かれた汚泥含有処理水は、第１貯留室に貯留される前に破砕用エジェクタを通過する構成としたので、より確実に汚泥中のフロックを破砕し、オゾン処理でオゾンと接触する汚泥の表面積を大きくすることができる。このため、より効率的にオゾンと汚泥を反応させることが可能となり、余剰汚泥量を減少させるために必要なオゾン注入量が低減され、更に発泡量を減少させることができる。
【００９９】
実施の形態７．
本発明の実施の形態７に係る水処理システムについて説明する。本実施の形態７に係る水処理システムでは、基本的な構成、および動作が実施の形態６と同様であるが、第２貯留室１２にシャワーノズル２４が設けられており、シャワーノズル２４と引き抜き配管１０２とが消泡配管１０８を介して接続されている点が異なる。
【０１００】
図１０は、本実施の形態７に係る水処理システムの機器構成、制御系統、フロー系統等を示す模式図である。図中、実施の形態６に係る水処理システムと同様の構成機器、部材には、同じ符号を付し、特に必要のない限り説明を省略する。
【０１０１】
実施の形態７に係る水処理システムにおいては、引き抜きポンプ８で第１貯留室１１に引き抜く汚泥含有処理水５の一部を消泡配管１０８に分離し、シャワーノズル２４を通し
て第２貯留室１２に形成する泡相の上部に汚泥含有処理水５をシャワー状に散布する。
【０１０２】
消泡配管１０８の位置は、引き抜き配管１０２上であれば特に限定されない。しかしながら、破砕用エジェクタ２３の下流側とする構成が好ましい。消泡配管１０８の位置を破砕用エジェクタ２３の下流側とした場合、破砕用エジェクタ２３によって数ｍｍ程度の綿くず状フロックが破砕された汚泥含有処理水５をシャワーノズル２４へ供給することが可能となる。そのため、シャワーノズル２４から汚泥含有処理水５を散布する際に、汚泥含有処理水５中のフロックによるシャワーノズル２４の閉塞を防止することができる。
【０１０３】
シャワーノズル２４を通して第２貯留室１２に形成する泡相の上部に散布する液体としては、曝気槽１内の活性汚泥に含まれる微生物の死滅、および曝気槽１内の活性汚泥の生物活性低下を顕著に招く液体でないかぎり、特に限定されない。例えば、処理水７、水道水等を使用できる。しかしながら、水処理システムのランニングコストを考慮した場合、図１０に示したように汚泥含有処理水５を使用する構成が好ましい。
【０１０４】
図１０では、液体をシャワー状に散布することによって物理的に泡膜を破壊する消泡手段の一例としてシャワーノズル２４を示した。しかしながら、他の公知の消泡手段を使用しても良い。例えば、攪拌器、超音波破砕器等の装置を消泡手段として使用し、物理的に泡膜を破壊しても良い。また、薬剤添加装置を消泡手段として使用し、消泡剤の添加によって化学的に泡膜を破壊しても良い。
【０１０５】
本実施の形態７に係る水処理システムでは、実施の形態６と同様の効果を得ることができる。
【０１０６】
また、第２貯留室にシャワーノズルを設け、オゾン処理工程で第２貯留室に形成される泡相にシャワー状の液体を散布する構成としたため、泡相の泡膜を物理的に破壊して泡相の消滅を更に促進させ、第２貯留室に形成される泡相の体積を小さく抑えることができる。このため第２貯留室を小型化し、オゾン反応槽を更に小型化することができる。
【０１０７】
また、消泡配管を介してシャワーノズルを引き抜き配管に接続し、曝気槽から第１貯留室に引き抜く汚泥含有処理水の一部を分離してシャワーノズルに供給するため、第２貯留室の泡相に散布するための液体を別途用意する必要がなく、ランニングコストの増加を抑制することができる。
【０１０８】
実施の形態８．
本発明の実施の形態８に係る水処理システムについて説明する。本実施の形態８に係る水処理システムでは、基本的な構成、および動作が実施の形態６と同様であるが、オゾン反応槽９内に破砕用仕切り板２５、および移送用仕切り板２６を有しており、第１貯留室１１が破砕セクション２７、移送セクション２８、および汚泥改質セクション２９を備えている点が異なる。言い換えると、破砕工程、移送工程、および汚泥改質工程を実行し得る構成を備えている点が異なる。また、本実施の形態８に係る水処理システムでは、実施の形態６および実施の形態７に係る水処理システムおいて設けられていた破砕用エジェクタ２３が取り除いてあり、代わりに破砕用循環ポンプ３０、破砕用循環エジェクタ３１、破砕用循環配管１０９を備えている点が異なる。なお、ここで「改質」とは、減容化処理を効率的に行うことができるように汚泥の組成および性質を変えることを言う。
【０１０９】
図１１は、本実施の形態８に係る水処理システムの機器構成、制御系統、フロー系統等を示す模式図である。図中、実施の形態６に係る廃水処理システムと同様の構成機器、部材には、同じ符号を付し、特に必要のない限り説明を省略する。
【０１１０】
本実施の形態８に係る水処理システムにおいては、第１貯留室１１が破砕用仕切り板２５および移送用仕切り板２６によって破砕セクション２７、移送セクション２８および汚泥改質セクション２９に分割されている。破砕用仕切り板２５は第１貯留室１１の下面から上方に立設し、第１貯留室の上面との間には空隙が形成されている。移送用仕切り板２６は第１貯留室１１の上面から下方に立設し、第１貯留室の下面との間には空隙が形成されている。このため、破砕セクション２７の上方と移送セクション２８の上方とが連通し、移送セクション２８の下方と汚泥改質セクション２９の下方とが連通して、汚泥改質セクション２９の上方と第２貯留室１２の上方が連通している。破砕セクション２７の上方には、破砕用仕切り板２５の上端の高さよりも低い上部の位置に破砕用循環配管１０９が設置してあり、破砕用循環配管１０９上には、破砕用循環ポンプ３０と破砕用循環エジェクタ３１とが設けてある。破砕用循環エジェクタ３１は、破砕用循環配管１０９を介して破砕セクション２７の下部と接続している。破砕用仕切り板２５の上端の高さは、仕切り板１０の上端の高さよりも高くしてある。
【０１１１】
実施の形態８の水処理システムにおける余剰汚泥減容プロセスについて説明する。曝気槽１に廃水４が流入した後、一定の周期で引き抜きポンプ８が起動し、曝気槽１から汚泥含有処理水が引き抜かれる。引き抜かれた汚泥含有処理水は、引き抜き配管１０２を介して破砕セクション２７に貯留され、オーバーフローにより移送セクション２８へと自然落下する。汚泥含有処理水は移送セクション２８の下方から汚泥改質セクション２９の下方へと移動し、汚泥改質セクション２９に貯留され、オーバーフローにより第２貯留室１２へと自然落下し、返送配管１０３を介して曝気槽１に返送される。
【０１１２】
上記のように、汚泥含有処理水５が曝気槽１と、破砕セクション２７と、移送セクション２８と、汚泥改質セクション２９と、第２貯留室１２とを循環する循環過程において、破砕用循環ポンプ３０を起動し、破砕セクション２７に貯留されている汚泥含有処理水５の一部を破砕セクション２７の上部から引き抜き破砕セクション２７の下部から流入させる。破砕セクション２７の上部から引き抜かれた汚泥含有処理水５は、破砕用循環エジェクタ３１において空気と接触して、汚泥含有処理水中の微生物等が形成するフロックが破砕される。このとき、引き抜きポンプ８の流量に対して破砕用循環ポンプ３０の流量をα倍にした場合、汚泥含有処理水５はα回破砕用循環エジェクタ３１をα回通過することになる。破砕用循環エジェクタ３１において汚泥含有処理水５と空気とを接触させ、フロック破砕処理を施す回数αを、以後「破砕回数α」と呼ぶことがある。
【０１１３】
フロック破砕処理が施された汚泥含有処理水５には、比較的比重が大きい破砕された汚泥と比較的比重の小さい液体とが含まれる。破砕セクション２７の上部から汚泥含有処理水５を引き抜いて破砕セクション２７の下部に流入させる構成によって、上部に存在し得るフロックのサイズは比較的小さくなる。
【０１１４】
なお、破砕セクション２７の下部から汚泥含有処理水５を引き抜いて破砕セクション２７の上部に流入する逆構成を採用しても良い。この逆構成では、比重の大きいフロックが比較的多く存在し得る破砕セクション２７の下部から汚泥含有処理水５を引き抜くことになるため、破砕効率を高めることができる。
【０１１５】
破砕セクション２７においてα回のフロック破砕処理が施された汚泥含有処理水５は、オーバーフローによって移送セクション２８へと移動する。上述したように、破砕用仕切り板２５の上端の高さは、仕切り板１０の上端の高さよりも高いので、破砕セクション２７における汚泥含有処理水の液面高さが移送セクション２８における汚泥含有処理水の液面高さよりも高くなる。
【０１１６】
汚泥含有処理水５は、オーバーフローによって上方から移送セクション２８へと移動し
た後、移送セクション２８の下方側から汚泥改質セクション２９の下方側へと移動する。移送セクション２８と汚泥改質セクション２９は互いに下方で連通しているため、フロック破砕処理が施された汚泥含有処理水５に含まれる比重の大きい破砕された汚泥は汚泥改質セクション２９の下方側および汚泥改質セクション２９の下方側に留まる。
【０１１７】
汚泥改質セクション２９に貯留されている汚泥含有処理水５の一部は、循環ポンプ１５を起動することによって、汚泥改質セクション２９の上部から引き抜いて汚泥改質セクション２９の下部に流入させる。オゾンガスが注入されて汚泥改質セクション２９の下方に位置する汚泥含有処理水５は、引き抜きポンプ８を介した曝気槽１からの汚泥含有処理水５の引き抜きと破砕セクション２７および移送セクション２８を介した移動に伴い、再び上方に移動して上部から循環される。
【０１１８】
汚泥改質セクション２９の上部から引き抜かれた汚泥含有処理水５は、エジェクタ１６においてオゾンガスと接触して反応し、分解される。汚泥含有処理水５がエジェクタ１６においてオゾンガスと接触するときには、既に破砕セクション２７においてフロックが十分に破砕されているため、フロック状の汚泥と比較してオゾンと接触する汚泥の表面積が十分に大きくなり、より効率的にオゾンと汚泥を反応させることができる。その結果、余剰汚泥量を減少させるために必要なオゾン注入量を削減することができる。したがって、発泡量を更に減少させることができる。
【０１１９】
ここで、破砕セクション２７における破砕回数αについて説明する。破砕回数αは、汚泥含有処理水中の汚泥に含まれるフロックが十分に破砕されるように適宜設定すれば良い。上述したように、十分に破砕されたフロックは、破砕されていないフロックと比較して汚泥の表面積が大きくオゾンと効率的に接触するため、余剰汚泥量を減少させるのに必要とされる上述の式（１）のオゾン注入量の収束値を最大３０％削減できる。このことから、フロックが十分に破砕された否かの判断においてはオゾン注入量の収束値の削減率を指標として破砕回数αを適宜設定することができる。
【０１２０】
図１２は、ある特定の汚泥に対し、破砕用循環エジェクタ３１の１次側圧力と十分なフロック破砕に必要な破砕回数αとの関係を示している。横軸は、破砕用循環エジェクタ３１の１次側の圧力を表し、縦軸は、必要な破砕回数αを表す。
【０１２１】
図１２に示すように、破砕用循環エジェクタ３１の１次側の圧力が大きいほど必要な破砕回数αが少なくなる傾向があり、破砕用循環エジェクタ３１の１次側の圧力が４００ｋＰａまでの範囲においては、１次側圧力が大きくなるにつれて必要な破砕回数αが少なくなる。一方で、破砕用循環エジェクタ３１の１次側の圧力が４００ｋＰａを超えた範囲においては、１次側圧力と関係なく必要な破砕回数αが一定値２となる。したがって、破砕用循環エジェクタ３１の１次側の圧力が４００ｋＰａより小さい場合、破砕回数αを３、あるいは４とするのが好ましく、破砕用循環エジェクタ３１の１次側の圧力が４００ｋＰａ以上の場合、破砕回数αを２とするのが好ましい。
【０１２２】
本実施の形態８に係る水処理システムでは、実施の形態６と同様の効果を得ることができる。
【０１２３】
また、第１貯留室を破砕セクション、移送セクション、および汚泥改質セクションを設け、汚泥改質セクションで汚泥含有処理水とオゾンガスとを反応させる前に、破砕セクションで汚泥含有処理水中の微生物等が形成するフロックを破砕する。このため、汚泥の表面積が大きくして効率的にオゾンと汚泥とを反応させ、余剰汚泥量を減少させるために必要なオゾン注入量を低減させることで更に発泡量を減少させることができる。
【０１２４】
また、破砕セクションに破砕用循環配管を設置し、破砕セクションに貯留されている汚泥含有処理水の一部を循環させる構成とし、引き抜きポンプの流量と破砕用循環ポンプの流量を調整することによって、曝気槽から引き抜かれた汚泥含有処理水と空気とを複数回接触させる構成としたため、汚泥の性状およびフロックのサイズ等により１回のみのフロック破砕では十分に微細化できない汚泥も十分に破砕することができる。
【０１２５】
また、破砕セクションと移送セクションを仕切る破砕用仕切り板の上端の高さを、第１貯留室と第２貯留室を仕切る仕切り板の上端の高さよりも高くし、破砕セクションにおける汚泥含有処理水の液面高さが移送セクションにおける汚泥含有処理水の液面高さよりも高くなるようにしたため、フロック破砕処理が施された汚泥含有処理水と施されていない汚泥含有処理水とが破砕セクションと移送セクションとにおいて混在することが防止される。このため、フロック破砕処理が施された汚泥含有処理水のみを移送セクション２８へと移動させることが容易である。
【０１２６】
また、移送セクションと汚泥改質セクションが互いに下方で連通しているため、移送セクションから汚泥改質セクションに移動する汚泥含有処理水に含まれる汚泥のうち、比重の大きい汚泥は汚泥改質セクション下方側および移送セクションの下方側に留まり、汚泥改質セクションの上方側へ巻き上がる事態を回避することができる。このため、汚泥改質セクションの上方側の汚泥含有処理水に含まれる汚泥は、破砕処理が十分に施されたもののみとなり。汚泥改質セクションにおけるオゾン処理による汚泥の分解を効率的に行うことができる。
【０１２７】
本発明は、以上のように説明し且つ記述した特定の詳細、および代表的な実施の形態に限定されるものではない。当業者によって容易に導き出すことのできる変形例、および効果も発明に含まれる。したがって、特許請求の範囲、およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することがない範囲で様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【０１２８】
１  曝気槽、２  散気装置、３  空気供給装置、４  廃水、５  汚泥含有処理水、６  固液分離部、７  処理水、８  引き抜きポンプ、９  オゾン反応槽、１０  仕切り板、１０ａ  凹部、１０ｂ  凸部、１１  第１貯留室、１２  第２貯留室、１３  返送ポンプ、１４  オゾン分解塔、１５  循環ポンプ、１６  エジェクタ、１７  オゾン発生器、１８  泡相、１９  酸素ガス、２０  オゾン濃縮器、２１  泡相形成部、２２  泡相非形成部、２３  破砕用エジェクタ、２４  シャワーノズル、２５  破砕用仕切り板、２６  移送用仕切り板、２７  破砕セクション、２８  移送セクション、２９  汚泥改質セクション、３０  破砕用循環ポンプ、３１  破砕用循環エジェクタ、１０１  濃縮汚泥返送配管、１０２  引き抜き配管、１０３  返送配管、１０４  循環配管、１０５  排オゾンガス配管、１０６  オゾンガス注入配管、１０７  酸素ガス返送配管、１０８  消泡配管、１０９  破砕用循環配管、２０１  汚泥濃度測定器、２０２  濃度利用制御装置、２０３  水質測定器、２０４  水質利用制御装置、２０５  泡保持板
【図１】
0006656138.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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