(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高度処理としてオゾン処理および凝集膜分離を行う有機性廃水の処理方法であって、
硝化脱窒素処理工程の後段で固液分離した処理液に、無機凝集剤を添加するとともにオゾンを吹き込んだ後、凝集膜分離を行うと共に、
前記オゾン処理で発生する排オゾンを、前記硝化脱窒素処理の前段の廃水に供給することを特徴とする有機性廃水の処理方法。
【請求項２】
前記凝集膜分離の後段にて、活性炭による吸着処理を行うことを特徴とする請求項１記載の有機性廃水の処理方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の有機性廃水の処理方法に用いる難分解性有機物を含む有機性廃水の処理システムであって、硝化脱窒素処理槽の後段に、無機凝集剤を添加する混和槽と、槽内にオゾン発生器を設置した膜原水槽と、オゾン処理後の廃水を膜分離する凝集膜分離装置と、を備えることを特徴とする有機性廃水の処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、難分解性有機物を含む有機性廃水の処理方法およびそのシステムに関し、さらに詳しくは、し尿、浄化槽汚泥、家畜糞尿、水産加工等の食品工業廃水などの高色度を有するような難分解性有機物を含む有機性廃水の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機性廃水の処理において、除去するものとしては有機物（ＢＯＤ，ＣＯＤ）、窒素化合物、リン化合物などが挙げられる。
従来の有機性廃水処理では、先ず生物処理を行い、次いで凝集沈殿や活性炭吸着などの高度処理において、生物処理で残留した有機物や色度（発色成分）、リンなどの除去を行う処理方式が一般的であった。ここで生物処理では、例えば生物化学的硝化脱窒素法などの各種活性汚泥法が行われる。
有機性廃水処理には、硝化脱窒素槽等の反応槽の後段に、膜分離装置を設けた膜分離（固液分離）による膜分離高負荷脱窒素処理方式がある。この方式では、更に後段の仕上げ処理として、活性炭を用いた吸着塔において、残存しているＣＯＤや色度成分の除去等を行っていた。汚泥再生処理センター（し尿処理施設）におけるＣＯＤの放流水水質は30mg/L以下が求められる場合が多く、凝集膜分離のみで30mg/L以下とすることが困難であるため、さらに活性炭吸着の処理を行い要求される水質を満たしていた。
【０００３】
しかしながら、活性炭吸着によってCOD成分や色度成分の吸着除去は可能である反面、多量のＣＯＤ成分を活性炭で除去するため、定期的な活性炭の交換が必要になると同時に、処理コストが高くなるという問題点があった。
また、ＣＯＤや色度成分の除去を行うために，生物処理工程後の高度処理において無機凝集剤を添加する必要があるが，鉄系凝集剤は処理水中に鉄の色が出てしまうため、より高価なアルミ系凝集剤を使用することが多い。こうした凝集沈殿や活性炭吸着などの物理的方法のみで色度成分や難分解性成分の除去を十分に行う場合には，処理コストが高くなるという問題点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、上記問題点に鑑み、有機性廃水のＣＯＤ成分や色度成分の除去作用を向上させた処理方法であって、凝集膜分離工程での分離分解機能を増大させ、その後段の活性炭吸着への負荷を低減させる処理方法を開発すべく、鋭意検討した。
その結果、本発明者らは、硝化脱窒素処理工程の後段で処理液に、オゾンを吹き込んだ後、凝集膜分離を行うことによって、かかる問題点が解決されることを見い出した。本発明は、かかる見地より完成されたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、硝化脱窒素処理の後段で高度処理としてオゾン処理および凝集膜分離を行う廃水の処理方法であって、該硝化脱窒素処理工程の後段で固液分離した処理液に、無機凝集剤を添加するとともにオゾンを吹き込んだ後、凝集膜分離を行うことを特徴とする有機性廃水の処理方法を提供するものである。この有機性廃水の処理方法では、上記硝化脱窒素処理として生物処理もしくは物理化学的処理のいずれを利用することもできる。
従来の高度処理では、COD濃度を放流水排出基準値以下とするため、高度処理として凝集膜分離と活性吸着で除去していたが、本発明によれば、凝集汚泥中にオゾンを吹き込むことによりCODの除去率を促進させ放流水排出基準値以下とし、活性炭を不要もしくは負荷低減することで、維持管理費等のコストを低く抑えることができる。
【０００６】
前記凝集剤とは、汚泥中の微細なＳＳ成分やコロイド状物質を凝集させて大きなフロックにする目的で添加する薬品であり、無機凝集剤とは、硫酸塩、塩酸塩、リン酸塩などの無機系の凝集剤である。本発明で用いる無機凝集剤としては、塩化第二鉄が特に好ましい。
このような凝集剤の添加によって、凝集膜分離では、通常の膜分離では分離が困難な微小な懸濁成分やコロイド粒子、さらには沈殿物を形成するような溶解性物質を除去することができる。
【０００７】
本発明では、前記凝集膜分離の後段にて、さらなる高度処理として活性炭による吸着処理を行うこともできる。これによって、より完全にＣＯＤ成分や色度成分を除去することができる。さらに本発明では、前記オゾン処理で発生する排オゾンを、前記硝化脱窒素処理の前段の廃水に循環して供給することができる。
また、本発明は、上記処理方法を実施するのに好適な有機性廃水の処理システムとして、硝化脱窒素処理槽の後段に、無機凝集剤を添加する混和槽と、槽内にオゾン発生器を設置した膜原水槽と、オゾン処理後の廃水を膜分離する凝集膜分離装置と、を備える有機性廃水の処理システムを提供するものである。
【０００８】
本発明の適用対象としては、し尿及び浄化槽汚泥、家畜糞尿、水産加工等の食品工業廃水などの高色度の有機性廃水が挙げられる。有機性廃水の発色成分が生物難分解性であるのは、主に、その成分が高分子量であり且つ不飽和結合を有するからである。
本発明の処理で用いられるオゾンは、この不飽和結合の開裂および高分子鎖の切断による低分子量化に極めて有効である。このオゾンの作用によって、ＣＯＤや色度成分等の難分解性有機物は酸化分解され，ＣＯＤや色度が低減される。
【０００９】
したがって、本発明によれば、凝集膜分離までの工程で難分解性有機物を十分に除去可能であり、更に後段に必要とされていた活性炭吸着を不要あるいは負荷低減できるので、廃水処理における高度処理が高コストになることがなく、色度等の十分低い処理水が得られる。
また従来、鉄系凝集剤はアルミ系凝集剤に比べCOD除去率が高い利点を有していても、溶出した鉄の影響で処理水に色(赤色)が付くなどの問題があって採用されなかったが、本発明の方法では、オゾン酸化により無機凝集剤(鉄系)の酸化が促進されて、無色の３価の鉄となるので使用可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る有機性廃水の処理方法について、添付図面を参照しながら、その具体的な実施形態を詳細に説明する。
【００１１】
実施の形態（その１）
本実施の形態では、図３に示すように、有機性廃水は貯留装置１０から硝化脱窒素処理槽１１を経た後、固液分離が行われる。硝化脱窒素処理槽における生物処理は、有機性廃水中の主にＢＯＤ成分を対象とするものである。固液分離は、膜分離装置１２による(a)膜分離、あるいは、(b)重力沈殿などの方法によって実施される。これら主処理設備を経た処理水は、高度処理設備に送られる。
高度処理設備では、従来、図２に示すように膜分離装置の後段に活性炭原水槽６および活性炭吸着装置７が備えられていた。
【００１２】
本実施の形態においては、図１に示すように、先ず無機凝集剤を混合する混和槽４が備えられ、これに続いてオゾン発生器１を設置した膜原水槽３が備えられている。ここから処理液は、凝集膜分離装置２に送られて、凝集汚泥の固液分離が行われる。難分解性有機物が分解除去された処理水は、処理水槽５に送られてから放流される。なお、凝集膜分離装置２の後段には、必要に応じて更なる高度処理として、活性炭吸着を行ってもよい。
本発明では、凝集膜の前段の膜原水槽３に、オゾンを吹き込む。これによって、処理すべき汚泥内の色度成分やＣＯＤ成分を、予めオゾンによって酸化分解する。色度成分やＣＯＤ成分は難分解性有機物が主成分であるが、これら難分解性有機物であってもオゾンの酸化作用によって、分解することが可能である。つまり、色度が高い廃水ということは、難分解性有機物も多く含まれており、このような生物処理のみでは除去できなかった難分解性成分について、オゾン処理を行って酸化分解することにより，ＣＯＤや色度の低減を図ることができる。
【００１３】
また、膜原水槽３の前段の混和槽４では、無機凝集剤を添加する。この無機凝集剤を添加することによって汚泥中の除去成分が凝集し、凝集膜分離装置２における膜分離を効果的に行うことができる。無機凝集剤としては、硫酸アルミニウムが用いられる場合や、塩化第二鉄が用いられる場合などがある。色度成分やＣＯＤ成分などの難分解性有機物の除去に関しては、塩化第２鉄の方が凝集の効果が高いので、添加量が少なくても効果的な除去が可能である。しかし、従来は塩化第二鉄を過剰に添加したり、あるいは残存してしまった場合には、鉄の色が放流水に残ってしまう問題があった。
本発明では、オゾンを発生させることにより、鉄が酸化された状態（３価）になる。２価の鉄は色度を有するが、３価の鉄は色度を有さないので、放流水中で色を発生させることがなくなる。よって、凝集効果の高い塩化第２鉄を用いることができる。
【００１４】
凝集膜分離装置２では、限外ろ過膜（ＵＦ膜）、精密ろ過膜（ＭＦ膜等）が用いられる。例えば凝集系ＵＦ膜は、透過水のＳＳを０ｍｇ／ｌとするように完全な固液分離が可能であり、ポリオレフィン、ポリアクリルニトリル、ポリスルフォン等の材質が用いられる。但し、処理水中にはオゾンが含まれているので、オゾン耐性を有するような膜を用いることが好ましい。型式としては、加圧循環型、浸漬型、回転平膜型などの方式があり、加圧や吸引によって透過水を得るものであり、いずれの方式も使用することができる。処理水（汚泥）中に無機凝集剤を添加して凝集させた後、この凝集膜分離装置２では汚泥中の微細なＳＳやコロイド状物質を膜分離する。
【００１５】
以下、オゾン発生器１の内容について詳しく説明するが、本発明で実施されるオゾン処理はこれらの装置により行われる場合に限定されるものではなく、同様の目的を達成できる装置であれば適用可能である。
本発明におけるオゾン処理は、膜原水槽３中にオゾン発生器１を設置することによって実施することができる。このオゾン酸化処理は処理水を散気装置等により、膜原水槽３内でオゾンとを接触させて、ＣＯＤや色度成分を酸化分解するものである。
【００１６】
オゾン発生器１は、通常、原料空気の前処理工程（除塵装置、コンプレッサー、冷却装置等）とオゾン発生部分からなる。オゾンの発生方法には幾つかあるが、原理的には電極の一方の面に固体絶縁物を配置し、電極間に交流電圧を加えて間隙に継続した放電を生じさせて発生させる。生成したオゾンは分解するので、電極間隙ではオゾンの生成と分解の反応が共存しており、両方がつり合ったところでオゾン濃度が決定する。通常、空気を原料とする場合には３〜４％、酸素を原料とする場合には６〜８％の最大オゾン濃度が得られるが、経済的な運転を行う場合にはより低いオゾン濃度で使用される。
オゾン発生器の放電部構造には、例えば図４の（ａ）に示す平板式や、（ｂ）に示す多管式がある。
【００１７】
膜原水槽３は、生物処理後の有機性廃水をオゾン処理するのに十分な容量を有しており、鉄筋コンクリート造り等の水密な構造である。また、耐食性のある材料により構成されていて、さらにオゾンが大気中に漏れないように密閉構造である。オゾンと処理水との接触方式は、通常、所定量のオゾンを効率良く吸収できる散気管又は散気板等による。滞留時間は、オゾン反応槽流入廃水量に対して、好ましくは１０〜６０分間程度である。このような滞留時間であれば、色度成分である生物難分解性成分の易分解化が一層促進される。
【００１８】
オゾンの処理水への吹き込み量は、有機性廃水の種類等によって任意に定められるが、オゾン吹き込み量／処理水量として、オゾン濃度は好ましくは２０〜５０ｍｇ／ｌの範囲内である。
【００１９】
実施の形態（その２）
本実施の形態では、上記オゾン処理で発生する排オゾンを、硝化脱窒素処理工程前段の有機性廃水に供給する。オゾン処理から排出される排オゾンを循環して使用することで、効率的に生物難分解性成分の易分解化を図るものであり、有機性廃水の原水に排オゾンを接触させて処理する。硝化脱窒素処理工程の後段には、オゾン処理の後、凝集沈殿工程が設けられている。
【００２０】
生物処理の後段でオゾン処理を行った場合、オゾン処理に用いた全部のオゾン成分が廃液中に溶け込めるものではないので、溶け込めないオゾン成分が排オゾンとして排出される。通常、このような排オゾンは極めて有害な物質であるため、活性炭等で処理をした後でなければ大気中に放出することはできない。
本実施の形態では、生物処理の後段で行われるオゾン処理において、排出される排オゾンを、生物処理の前段における前処理に利用することによって、生物難分解性成分の易分解化を行うと同時に、排オゾンの処理も行ってしまうことができる。送り込まれる排オゾンの量は特に限定されるものではなく、回収された全てを循環して使用しても良いし、一部は活性炭処理等によって排出して、他の一部を生物処理の前段に循環させても良い。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る処理方法によれば、有機性廃水中のＣＯＤ成分や色度成分等の難分解性有機物の酸化分解を行い，凝集膜分離工程での分離機能を増大させ、その後段の活性炭吸着工程への負荷を低減させることができる。そして、例えば高色度を有する有機性廃水の処理においても、高度処理による処理システムの運転コストを低減し、ＣＯＤや色度成分等の十分除去された処理水が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態の一例を模式的に示す図である。
【図２】図２は、従来用いられていた有機性廃水の高度処理工程を模式的に示す図である。
【図３】図３は、本発明の処理方法を用いた有機性廃水処理設備の概略を示す構成図である。
【図４】図４は、オゾン発生器の例を示すものであり、（ａ）は平板式の構成図、（ｂ）は多管式の構成図である。
【符号の説明】
１  オゾン発生器
２  膜分離装置
３  膜原水槽
４  混和槽
５  処理水槽
６  活性炭原水槽
７  活性炭吸着
１０  貯留装置
１１  硝化脱窒素処理槽
１２  膜分離器
１３  沈殿槽
１４  ガラス板
１５  放電空間
１６  ステンレス管
１７  ガラス管
１８  冷却水
【図１】
0004620302.tif 000002
【図２】
0004620302.tif 000003
【図３】
0004620302.tif 000004
【図４】
0004620302.tif 000005