(57)【要約】【課題】オゾン注入量を大幅に低減できる汚泥減容方法を提供する。【解決手段】廃水処理装置１０の生物処理槽１２で生物処理した処理水は固液分離槽１４に送液され、この固液分離槽１４内で活性汚泥が処理水から分離される。分離された活性汚泥の一部は、分配器３０によって分配管３２に分配され、加圧噴射装置２０の高圧ポンプ３４によって加圧され、リアクタ３６に噴射されて加圧噴射処理される。加圧噴射処理された活性汚泥は、オゾン処理装置４２のオゾン反応槽４０に供給され、オゾン発生器４４で発生させたオゾンが注入される。オゾンの注入率は０．００５〜０．０１５ｇ−０３／ｇ−ＳＳ  の範囲になるように制御される。オゾン処理された活性汚泥は、処理汚泥移送管３８を介して生物処理槽１２に返送される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物処理槽で生物処理した処理水から分離され、前記生物処理槽に返送される活性汚泥を減容する汚泥減容方法において、
前記分離された活性汚泥を加圧してノズルから容器内に噴射することにより、前記活性汚泥を加圧噴射処理し、
該加圧噴射処理した活性汚泥に、オゾンを０．００５〜０．０１５ｇ−０３／ｇ−ＳＳ  の注入率で注入することにより、オゾン処理することを特徴とする汚泥減容方法。
【請求項２】
前記加圧噴射処理される活性汚泥の濃度を測定し、
該濃度の測定値に基づいて、前記活性汚泥を加圧する加圧手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の汚泥減容方法。
【請求項３】
前記オゾン処理される活性汚泥の流量を測定するとともに、前記オゾン処理で前記活性汚泥に注入されるオゾン濃度を測定し、
該活性汚泥の流量の測定値と前記オゾン濃度の測定値に基づいて、前記オゾンの注入量を制御することにより、前記注入率を調整することを特徴とする請求項１または２に記載の汚泥減容方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は汚泥減容方法に係り、  特に有機性廃水の廃水処理装置において、生物処理槽で生物処理した処理水から分離されて生物処理槽に返送される活性汚泥を減容する汚泥減容方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水や産業廃水等の有機性廃水は、活性汚泥を用いた生物処理槽で生物処理される。その際、生物処理槽で発生した活性汚泥は、沈殿池で分離した後、返送汚泥として再び生物処理槽に戻される。
【０００３】
しかし、生物処理槽内で増殖した微生物などにより余剰の活性汚泥が生成されるため、余剰汚泥を廃水処理の系外に引き抜かなくてはならず、その処分が問題となっている。
【０００４】
そこで、余剰汚泥の生成量が少ない、または余剰汚泥を全く生成しない廃水処理方法の開発が進められている。例えば、特許文献１には、増殖する汚泥量よりも多い量の活性汚泥を好気性処理系から引抜いてオゾン処理した後、好気性処理系に導入する方法が記載されている。この特許文献１によれば、オゾンを０．０２ｇ−０３／ｇ−ＳＳ  以上の注入率で活性汚泥に注入することによって、活性汚泥が減容化され、余剰汚泥を全く生成しないように稼働させることができる。
【０００５】
【特許文献１】
特許２９７３７６１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１は、活性汚泥を減容化するために大量のオゾンが必要とするため、エネルギーを大量に消費し、コストが莫大になるという問題があった。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、オゾン注入量を大幅に低減できる汚泥減容方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は前記目的を達成するために、生物処理槽で生物処理した処理水から分離され、前記生物処理槽に返送される活性汚泥を減容する汚泥減容方法において、前記分離された活性汚泥を加圧してノズルから容器内に噴射することにより、前記活性汚泥を加圧噴射処理し、該加圧噴射処理した活性汚泥に、オゾンを０．００５〜０．０１５ｇ−０３／ｇ−ＳＳ  の注入率で注入することにより、オゾン処理することを特徴としている。
【０００９】
本発明の請求項１によれば、  活性汚泥を加圧噴射処理することによって活性汚泥のフロックを分散化・微細化した後、この活性汚泥をオゾン処理するようにしたので、活性汚泥はオゾンとの接触効率が増加し、効率良く酸化処理される。このため、０．００５〜０．０１５ｇ−０３／ｇ−ＳＳ  という少ないオゾン量であっても、活性汚泥の生物分解性が高まり、活性汚泥を減容化することができる。したがって、請求項１によれば、オゾン注入率を大幅に低減することができ、コストを削減することができる。
【００１０】
請求項２は請求項１において、前記加圧噴射処理される活性汚泥の濃度を測定し、該濃度の測定値に基づいて、前記活性汚泥を加圧する加圧手段を制御することを特徴としている。加圧手段の制御方法としては、例えば、活性汚泥の濃度が高い場合に、加圧手段による活性汚泥の加圧値が小さくなるように制御する。これにより、加圧手段の負担が小さくなり、加圧手段の故障を防止できる。また、活性汚泥の濃度が低い場合には、加圧値がをできるだけ最大となるように加圧手段を制御する。これにより、加圧噴射処理を効果的に行うことができる。
【００１１】
請求項３は請求項１また２において、前記オゾン処理される活性汚泥の流量を測定するとともに、前記オゾン処理で前記活性汚泥に注入されるオゾン濃度を測定し、該活性汚泥の流量の測定値と前記オゾン濃度の測定値に基づいて、前記オゾンの注入量を制御することにより、前記注入率を調整することを特徴としている。したがって、請求項３の発明によれば、オゾン処理される活性汚泥の流量が変化しても、常に適切なオゾン注入率を維持することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って、本発明に係わる汚泥減容方法の好ましい形態について詳説する。
【００１３】
図１は、本発明に係る汚泥減容方法が適用される廃水処理装置の第１の実施形態を示している。
【００１４】
図１に示すように、廃水処理装置１０は主として、生物処理槽１２、固液分離槽１４、加圧噴射処理装置２０、及びオゾン処理装置４２で構成される。
【００１５】
生物処理槽１２には流入管１６が接続され、この流入管１６から有機性廃水が生物処理槽１２に流入される。生物処理槽１２には、ブロア２２ａと曝気管２２ｂから成る曝気装置２２が設けられており、ブロア２２ａを駆動することによって、生物処理槽１２の底部に設けた曝気管２２ｂから散気が行われる。これにより、生物処理槽１２内の有機性廃水が、活性汚泥及び曝気エアと混合され、好気的に生物処理される。
【００１６】
生物処理槽１２で生物処理された処理水は、混合された活性汚泥とともに、流出管２４を介して固液分離槽１４に流出される。そして、固液分離槽１４の内部において活性汚泥が沈降分離され、上澄液が処理水として導出管２６から導出される。
【００１７】
一方、固液分離槽１４で沈降分離した活性汚泥は、汚泥移送ポンプ２８を駆動することによって、汚泥返送管１８を介して生物処理槽１２に返送される。
【００１８】
汚泥返送管１８には分配器３０が設けられており、この分配器３０によって活性汚泥が分配管３２に分配される。分配管３２には、加圧噴射処理装置２０が配設され、この加圧噴射処理装置２０の後段にオゾン処理装置４２が配設されている。
【００１９】
加圧噴射処理装置２０は、高圧ポンプ３４とリアクタ３６で構成されており、活性汚泥は、高圧ポンプ３４によって所定の圧力（例えば約３０ｋｇｆ／ｃｍ２  Ｇ  ）に加圧されてリアクタ３６に供給される。リアクタ３６の内部には、不図示のノズルと容器が設けられており、加圧された活性汚泥はノズルから容器内に噴射される。これにより、活性汚泥が、狭窄部であるノズルを介して低圧状態の容器内に噴射されるので、キャビテーションが発生し、活性汚泥のフロックが分散化・細分化される。こうして加圧噴射処理が施された活性汚泥は、オゾン処理装置４２に導入される。
【００２０】
オゾン処理装置４２は主として、オゾン反応槽４０、オゾン発生器４４、及び散気管４６で構成される。前記加圧噴射処理された活性汚泥はオゾン反応槽４０に導入される。オゾン反応槽４０の底部には散気管４６が設けられ、この散気管４６はオゾン発生器４４に接続される。したがって、オゾン発生器４４を駆動してオゾンを発生させると、オゾンが散気管４６に供給されて活性汚泥中に散気される。オゾンを注入する際、注入率（ＳＳ量に対するオゾン量）は０．００５〜０．０１５ｇ−０３／ｇ−ＳＳ  の範囲になるように調整される。こうしてオゾン処理された活性汚泥は、処理汚泥移送管３８を介して生物処理槽１２に返送される。生物処理槽１２では、前述したように、有機性廃水が活性汚泥と曝気エアに混合されて好気的に生物処理される。なお、図１の符号４８は循環ポンプであり、この循環ポンプ４８によってオゾン反応槽４０内の活性汚泥の一部が返送管４７を介して分配管３２へ送られる。これにより、活性汚泥の一部がオゾン反応槽４０を循環するので、オゾン反応槽４０におけるオゾン処理の効率を高めることができる。
【００２１】
次に上記の如く構成された廃水処理装置１０の作用について説明する。
【００２２】
廃水処理装置１０では、固液分離槽１４で沈降分離した活性汚泥の一部を、加圧噴射処理装置２０によって加圧噴射処理した後、オゾン処理装置４２でオゾン処理し、生物処理槽１２に返送している。
【００２３】
加圧噴射処理のみ行って汚泥を生物処理槽１２へ返送しても、活性汚泥のフロックを分散化・細分化することにより、活性汚泥を構成する有機物が分解しやすくなるとともに菌体活性が高まるので、汚泥の自己酸化・分解によって減容化を促進させることができる。
【００２４】
一方、オゾン処理のみを行って汚泥を生物処理槽１２へ返送しても、活性汚泥中にオゾンを散気することによって、好気性消化の消化速度を高めて活性汚泥を減容化することができる。したがって、活性汚泥に加圧噴射処理とオゾン処理の両方を施すことによって活性汚泥を減容化することができる。
【００２５】
さらに、本実施の形態のように、活性汚泥を加圧噴射処理した後にオゾン処理するようにすると、大幅な減容効果が得られる。すなわち、活性汚泥は加圧噴射処理によって、活性汚泥のフロックが分散化・微細化されるため、次工程でオゾン処理した際に、活性汚泥とオゾンとの接触効率が増加し、反応し易くなって酸化処理を効率良く行うことができる。これにより、活性汚泥の減容化が大幅に促進され、加圧噴射処理による減容効果とオゾン処理による減容効果を単に合わせた以上の効果を得ることができる。
【００２６】
このように本実施の形態の廃水処理装置１０によれば、加圧噴射処理装置２０の後段にオゾン処理装置４２を設けたので、加圧噴射処理による減容効果と、オゾン処理による減容効果の両方が得られるとともに、加圧噴射処理の後にオゾン処理したことによる相乗効果が得られるため、活性汚泥を大幅に減容化することができる。これにより、０．００５〜０．０１５ｇ−０３／ｇ−ＳＳ  という少ないオゾン注入率で減容化することができ、余剰汚泥が全く発生しない廃水処理を行うことができる。
【００２７】
次に好適なオゾン注入率を０．００５〜０．０１５ｇ−０３／ｇ−ＳＳ  とした根拠となる試験結果について説明する。
【００２８】
図２は、図１に示した廃水処理装置１０において、オゾン注入率を変化させて試験した結果であり、オゾン注入率に対する汚泥減容率を示している。なお、この試験では、比較例１として、加圧噴射処理をしない場合に同条件で試験を行っている。すなわち、比較例１は、図４に示すように、分配管３２にオゾン処理装置４２のみが配設された廃水処理装置において、オゾン注入率を変化させて試験した結果である。
【００２９】
図２に示すように、比較例１は、略８０％の汚泥減容率を達成するのに注入率０．０５ｇ−０３／ｇ−ＳＳ  以上のオゾン量を必要とし、略１００％の汚泥減容率を達成するのに注入率０．０１以上のオゾン量を必要とした。
【００３０】
これに対し、実施例では、略８０％の汚泥減容率を達成するために必要な汚泥注入率は０．００５ｇ−０３／ｇ−ＳＳ  と非常に小さく、また、略１００％の汚泥減容率を達成するために必要なオゾン注入率も０．０１ｇ−０３／ｇ−ＳＳ  と非常に小さかった。この結果から分かるように、本実施例は、加圧噴射処理とオゾン処理とを組み合わせたことによって、オゾン処理のみである比較例１に対して、１／１０以下のオゾン注入率で、略同等の汚泥減容率を達成できる。なお、オゾン注入率は、０．００５ｇ−０３／ｇ−ＳＳ  以上が好ましく、０．０１ｇ−０３／ｇ−ＳＳ  以上がより好ましい。ただし、注入率を０．０１５ｇ−０３／ｇ−ＳＳ  にしても汚泥減容率は殆ど増加しないので、オゾンの過剰供給になってコストが増加するため、注入率の上限は０．０１５ｇ−０３／ｇ−ＳＳ  以下が好ましい。
【００３１】
次に本発明の効果を確認した試験結果を示す。
【００３２】
図３は、上述した実施例（図１の廃水処理装置）と比較例１（図５の廃水処理装置）を同じ条件で稼働させた際の試験結果の表である。この試験では、ＢＯＤが２００ｍｇ／Ｌの合成廃水を原水として、０．０１５ｇ−０３／ｇ−ＳＳ  の注入率でオゾンを供給した。なお、この試験では、比較例２として、返送汚泥を全く処理せずに返送する廃水処理設備において試験を行った。すなわち、比較例２は、図６に示す廃水処理装置を用い、汚泥返送管１８を流れる活性汚泥を未処理のまま生物処理槽１２に返送して試験した。こうして試験した実施例、比較例１、及び比較例２において、余剰汚泥量を測定し、表１に示した。なお、表１の余剰汚泥の数値は、比較例２の余剰汚泥量を１００とした相対値である。
【００３３】
表１から分かるように、比較例１は、比較例２に対して余剰汚泥量を７０％に低減することができる。すなわち、比較例１のようにオゾン処理することによって、余剰汚泥量を約３０％低減することができる。
【００３４】
これに対し、本実施例は、余剰汚泥量が０％であり、全く発生していない。すなわち、本実施例は、加圧噴射処理とオゾン処理とを組み合わせることによって余剰汚泥を１００％低減することができ、比較例１よりも大幅な減容効果が得られることが分かる。
【００３５】
図４は本発明に係る泥減容方法が適用された第２の実施形態を示している。なお、図１に示した第１の実施形態と略同様の機能、構成を有する部材については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３６】
図４に示すように、第２の実施形態の廃水処理装置６０は、加圧噴射装置２０に汚泥濃度計５０とポンプ用コントローラ５２が設けられている。汚泥濃度計５０は、分配器３０を流れる活性汚泥の濃度を測定する装置であり、分配器３０と高圧ポンプ３４との間に配設される。ポンプ用コントローラ５２は、汚泥濃度計５０の測定値に応じて高圧ポンプ３４の圧力を制御する装置であり、例えば、汚泥濃度の測定値がしきい値を超えた場合に高圧ポンプ３４の圧力を下げるように制御し、汚泥濃度がしきい値よりも低い場合には高圧ポンプ３４の圧力が最大値（例えば最大約３０ｋｇｆ／ｃｍ２  Ｇ  ）になるように制御する。
【００３７】
また、第２の実施形態では、オゾン処理装置４２にオゾン濃度計５４、汚泥流量計５６、及び発生器用コントローラ５８が設けられている。オゾン濃度計５４は、オゾン発生器４４と散気管４６の間に設けられる。汚泥流量計５６は、分配管３２に配設されており、この汚泥流量計５６によってオゾン反応槽４０に流入する活性汚泥の流量が測定される。発生器用コントローラ５８は、オゾン濃度計５４の測定値、及び汚泥流量計５６の測定値に基づいてオゾン発生器４４を制御し、オゾン発生器４４によるオゾン発生量を調節する。そして、オゾン注入率が、０．００５〜０．０１５ｇ−０３／ｇ−ＳＳ  の範囲になるように制御する。
【００３８】
次に上記の如く構成された廃水処理装置６０の作用について説明する。
【００３９】
一般に、生物処理槽１２に流入する廃水のＢＯＤ濃度が変化すると、生物処理槽１２から固液分離槽１４に流出する活性汚泥の濃度がその影響を受けるため、結果的に加圧噴射処理される活性汚泥の濃度が変動する。このため、高圧ポンプ３４を常に最大の加圧値で駆動すると、活性汚泥の濃度が増加した際に高圧ポンプ３４に過剰な負荷がかかり、高圧ポンプ３４が故障するおそれがある。その一方で、高圧噴射処理の効果は高圧ポンプ３４の加圧値に依存するため、高圧ポンプ３４をできるだけ最大の加圧値で駆動したいという要望がある。
【００４０】
上述した第２の実施形態では、汚泥濃度が高い時に高圧ポンプ３４の圧力を下げるようにしているので、高圧ポンプ３４に過剰な負荷がかかることを防止でき、高圧ポンプ３４の故障を防止できる。また、汚泥濃度が低い時には、高圧ポンプ３４の圧力が最大となるように運転しているので、加圧噴射処理を効率良く行うことができる。
【００４１】
ところで、上記の如く高圧ポンプ３４の圧力を変動させることによって、オゾン処理装置４２に流入する活性汚泥の流量が変動する。このため、オゾン反応槽４０におけるオゾン注入率が変動し、適切な範囲（０．００５〜０．０１５ｇ−０３／ｇ−ＳＳ  ）を外れるおそれがある。オゾン注入率がこの範囲よりも小さいとオゾン処理の効率が大幅に低下し、反対に、オゾン注入率がこの範囲よりも大きいと、オゾン量が過剰となり、ランニングコストを浪費する。
【００４２】
上述した第２の実施形態では、汚泥流量が多い時にはオゾン発生量を増加させ、汚泥流量が少ない時にはオゾン発生量を減少させている。これにより、汚泥流量が変動しても、オゾン注入率の変動を抑制することができ、オゾン注入率を上述した範囲内に維持することができる。これにより、オゾンの使用量を最小限に抑制しつつ、減容効果を得ることができる。
【００４３】
なお、上述した実施の形態は、生物処理槽１２から流出した活性汚泥を固液分離槽１４で沈降分離するようにしたが、活性汚泥の分離方法はこれに限定するものではない。例えば、原水に凝集剤を添加し、この原水に気泡を発生させることにより、発生した気泡にフロックを付着させて活性汚泥を分離する浮上分離を行ってもよい。
【００４４】
また、上述した実施の形態は、固液分離槽１４から導出された上澄液を処理水としたが、固液分離槽１４の後工程として、急速濾過等の濾過工程や再沈殿工程を設けてもよい。
【００４５】
また、上述した実施の形態では特に限定してないが、生物処理槽１２で使用する活性汚泥の微生物としては、湖沼や河川等の底泥、土壌など各種の微生物を使用することができ、実験室等で純粋培養した微生物を使用してもよい。
【００４６】
さらに、上述した実施の形態は、生物処理槽１２において好気的処理を行ったがこれに限定するものではなく、嫌気性細菌を用いた嫌気的処理や、好・嫌気的処理を行う生物処理工程を行うようにしてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る汚泥減容方法によれば、活性汚泥を加圧噴射処理することによって活性汚泥のフロックを分散化・微細化した後、この活性汚泥をオゾン処理するようにしたので、０．００５〜０．０１５ｇ−０３／ｇ−ＳＳ  という少ないオゾン量であっても、活性汚泥を減容することができる。これにより、余剰汚泥の全く発生しない廃水処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る汚泥処理方法が適用された廃水処理装置の第１の実施形態を示す全体構成図
【図２】オゾン注入率と汚泥減容率との相関を示す図
【図３】余剰汚泥の減容効果を示す表図
【図４】本発明に係る汚泥処理方法が適用された廃水処理装置の第２の実施形態を示す全体構成図
【図５】比較例１で用いた廃水処理装置を示す全体構成図
【図６】比較例２で用いた廃水処理装置を示す全体構成図
【符号の説明】
１０、６０…廃水処理装置、１２…生物処理槽、１４…固液分離槽、１６…流入管、１８…汚泥返送管、２０…加圧噴射処理装置、２２…曝気装置、２２ａ…ブロア、２２ｂ…曝気管、２４…流出管、２６…導出管、２８…汚泥移送ポンプ、３０…分配器、３２…分配管、３４…高圧ポンプ、３６…リアクタ、３８…処理汚泥移送管、４０…オゾン反応槽、４２…オゾン処理装置、４４…オゾン発生器、４６…散気管、４７…返送管、４８…循環ポンプ、５０…汚泥濃度計、５２…ポンプ用コントローラ、５４…オゾン濃度計、５６…汚泥流量計、５８…発生器用コントローラ
【図１】
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【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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