(57)【要約】【課題】有機性廃棄物の嫌気的消化液を生物的処理する方法により窒素除去する際に酢酸やメタノールなどの有機物の添加が不要であり、安価な代替物を従来の技術と較べても小量の添加ですみ、大きな生物反応槽等の付帯設備が不要となり、処理時間も比較的短く、その効果は十分に満足できる程度である。しかも生物的に窒素を９０％以上の高効率で除去できる方法を提供すること。【解決する手段】有機性廃棄物の嫌気性消化液を嫌気性消化処理温度と実質的に同じ温度あるいはその温度よりも高い温度で曝気処理し、その曝気処理液から生じた汚泥液の一部をオゾン処理した後、そのオゾン処理液を生物的処理液に導入し、有機性廃棄物の嫌気性消化液を生物的処理する。【選択図】  図２
2005021731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物の嫌気性消化液を嫌気性消化処理温度と実質的に同じ温度あるいはその温度よりも高い温度で曝気処理し、その曝気処理液から生じた汚泥液をオゾン処理することを特徴とする有機性廃棄物の嫌気性消化液の生物的処理用水素供与体混合物含有液の調製方法
【請求項２】
有機性廃棄物の嫌気性消化液の処理方法において、請求項１記載の方法で得られた生物的処理用水素供与体混合物含有液を生物的処理液に投入することを特徴とする有機性廃棄物の嫌気性消化液の処理方法
【請求項３】
曝気処理により揮散したアンモニアを主成分とするガスを、窒素ガスを主成分とするガスに変化させることを特徴とする請求項２記載の有機性廃棄物の嫌気性消化液の処理方法。
【請求項４】
オゾン処理液から生じた汚泥の少なくとも一部を嫌気性消化液に返送することを特徴とする請求項２記載の有機性廃棄物の嫌気性消化液の処理方法。
【請求項５】
有機性廃棄物の嫌気性消化液が有機性廃棄物含有液のメタン発酵液であることを特徴とする請求項２記載の有機性廃棄物の嫌気性消化液の処理方法。
【請求項６】
生物的処理液から生じた汚泥の少なくとも一部をオゾン処理液に返送することを特徴とする請求項２記載の有機性廃棄物の嫌気性消化液の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、下水汚泥や工場廃棄物、畜産廃棄物、生ゴミなどの有機性廃棄物の処理、とくに生物的処理に際して使用される新規な水素供与体混合物含有液の調製方法関するものであり、下水汚泥や工場廃棄物、畜産廃棄物、生ゴミなどの有機性廃棄物そのものあるいはそれらへの水添加物を嫌気的条件下に保持してメタン発酵等を利用して有機性廃棄物を消化した後、活性汚泥処理法などの生物学的脱窒工程で使用される新規な水素供与体混合物含有液の調製方法関するものである。さらに、この発明は、下水汚泥や工場廃棄物、畜産廃棄物、生ゴミなどの有機性廃棄物の新規な処理方法に関するものであり、特に下水汚泥や工場廃棄物、畜産廃棄物、生ゴミなどの有機性廃棄物そのものあるいはそれらへの水添加物を嫌気的条件下に保持してメタン発酵等を利用して有機性廃棄物を消化し、次いで活性汚泥処理法などの生物処理することを特徴とする下水汚泥や工場廃棄物、畜産廃棄物、生ゴミなどの有機廃棄物の新規な処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、下水汚泥や工場廃棄物、畜産廃棄物、生ゴミなどの有機性廃棄物の処理において、有機性廃棄物をメタン発酵し、そのガスエネルギーを有効利用しようとする取り組みがされている。メタン発酵後に生じた汚泥については、コンポスト化や、活性汚泥等の生物的処理がされてきたが、コスト高、流通困難等の様々な課題が残されている。
たとえば、活性汚泥等を利用する生物学的処理法において、脱窒工程に際して水素供与体としてメタノールなどの有機物を添加することが知られているが、この方法はコスト高となってしまう。そこで、排出された余剰汚泥をメタノールなどの有機物の代替物とする技術、すなわち余剰汚泥を熱アルカリで分解し、その可溶化液を脱窒工程に導入する方法が報告されている（特許文献１を参照）。しかし、この方法によれば、余剰汚泥を熱アルカリで分解して可溶化する際、汚泥中の有機物が反応することにより難分解性の有機物が生成し、処理水に残存する等の問題点がある。
その点を改良する技術として、し尿と生ゴミ等とを合併処理する際に発生する発酵汚泥の一部をオゾン処理して有機物を可溶化させ、その可溶化した有機物を酢酸やメタノールなどの有機物の代替物とする技術が報告されている（特許文献２を参照）。確かに、この方法は難分解性の有機物が生成することもなく、その点で優れているのであるが、オゾン処理物を多量に生物反応槽内に投入する必要があり、大きな生物反応槽等の設備が必要となるうえ、処理時間も長く、その効果も満足できるほどではない。また、発生する汚泥量が多く、生物学的に窒素を９０％以上の高効率で除去するのは、非常に難しい。
【０００３】
【特許文献１】特公昭５９−４８６７７号
【特許文献２】特開２００１−６２４９５
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の課題は、上記問題点を一挙に解決する新規な方法を提供することにある。すなわち、有機性廃棄物の嫌気的消化液を生物学的脱窒工程で使用する酢酸やメタノールなどの有機物の代替物の添加量が少量ですみ、発生する汚泥量が少なく、大きな生物反応槽やメタノールなどの有機物注入等の付帯設備が不要となり、処理時間も比較的短い新規な処理方法を提供することにある。しかもこの方法は生物学的に窒素を９０％以上の高効率で除去できる方法でもある。
とくに高濃度の窒素分を含む嫌気的消化液を生物学的処理する方法における窒素分を除去するために使用する酢酸やメタノールなどの有機物の代替物の添加量が少量ですみ、発生する汚泥量が少く、大きな生物反応槽やメタノールなどの有機物注入等の付帯設備が不要となり、処理時間も比較的短く、それらの効果は十分に満足できるほどである新規な処理方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、かかる技術的課題を解決すべく、有機性廃棄物の嫌気性消化液に着目し、鋭意研究する最中に、嫌気性消化液の消化処理温度を維持した状態で嫌気性消化液を曝気処理し、その曝気処理液から生じた汚泥をさらにオゾン処理して得られた可溶化有機物含有液を調製し、その可溶化有機物含有液を生物学的処理する方法における窒素除去時に添加される酢酸やメタノールなどの有機物の代替物として使用すると、上記課題を満足する結果が得られるという知見を得、その知見に基づきさらに研究を重ね、ついに本発明に到達した。
すなわち、本発明の請求項１に係る発明は、有機性廃棄物の嫌気性消化液を嫌気性消化処理温度と実質的に同じ温度あるいはその温度よりも高い温度（以下、嫌気性消化処理温度ということがある）で曝気処理し、その曝気処理液から生じた汚泥液をオゾン処理することを特徴とする有機性廃棄物の嫌気性消化液の生物的処理用水素供与体混合物含有液の調製方法である。
本発明の請求項２に係る発明は、有機性廃棄物の嫌気性消化液の処理方法であって、上記新規な方法で調製された生物的処理用水素供与体混合物含有液を生物的処理液に投入することを特徴とする有機性廃棄物の嫌気性消化液の処理方法である。これを言い換えれば、本発明の請求項２に係る発明は、有機性廃棄物の嫌気性消化液の処理方法であって、有機性廃棄物の嫌気性消化液を嫌気性消化処理温度で曝気処理し、その曝気処理液から生じた汚泥液の一部をオゾン処理した後、そのオゾン処理液を生物学的処理液に投入することを特徴とする有機性廃棄物の嫌気性消化液の処理方法である。
【０００６】
なお、畜産排水など高濃度で窒素量の多い排水をメタン発酵処理した発酵液をアンモニアストリッピング処理することにより発酵液内のアンモニア濃度を低減させる技術が特開平１０−５７８９号公報に開示されている。しかし、この公報には高濃度のアンモニアを低減させることによって、次の工程での活性汚泥の活性の阻害を回避する技術が開示されているにすぎないのであり、活性汚泥などの生物処理工程での技術的な工夫・改良については何ら開示されていない。
【０００７】
以下、本発明を詳細に説明する。なお、説明中に出てくる数字は、とくに説明されていない限り、図１，２で使用されている数字を示す。
本発明でいう有機性廃棄物とは、人や家畜などの生物が活動して行くうえで必然的に廃棄・排出される有機物をいい、とくに限定されないのであるが、典型的には家庭やビル・工場から捨てられる生活廃水・汚水から生じる汚泥や生ゴミ、工場を稼動したときに生じる廃棄物である工場廃水・排水、畜産業を営む際に生じる有機性廃棄物や家畜の排泄物等の畜産廃棄物が挙げられる。
【０００８】
上記有機性廃棄物そのものあるいは必要に応じてそれらに水を加え、嫌気性条件下にて保持・攪拌し、有機性廃棄物を消化する。加える水の量は、有機物が水に溶解・分散されて嫌気的に消化処理されるような量でよい。本発明では嫌気的条件下で有機性廃棄物を消化することが重要であり、その点を達成できるかぎり、公知の方法、手段を利用することができる。嫌気的条件下で有機性廃棄物を消化する具体例として、嫌気的な条件を好む微生物が有機性廃棄物を栄養源として増殖し、メタンを生成するメタン発酵処理が挙げられる。
ここで嫌気的条件とは、できる限り酸素を排除する条件を意味し、酸素が全く存在しない条件をいうが、初期の目的を達成できるかぎり多少の酸素が存在してもよい。
【０００９】
嫌気性消化についてより具体的に説明すると、有機性廃棄物は酸性発酵期（第１期）、酸性減退期（第２期）およびアルカリ性発酵期（第３期）を経て分解される。ここで第１期および２期では通性嫌気性菌群により高分子有機物を揮発性有機酸と低級アルコール類とに加水分解する。第１期ではｐＨが５〜６まで低下し、第２期ではｐＨが約６．８まで上昇する。
第３期では、絶対嫌気性細菌であるメタン生成菌の作用によって、有機酸等の中間生成物がメタン、二酸化炭素、アンモニアなどの最終生成物に分解される。第３期ではｐＨが７．０〜７．４程度になる。一般に、加温タイプの嫌気性消化は、加温の温度により中温（３０〜３７℃）または高温（５０〜５５℃）発酵に分けられる。
【００１０】
本発明では、嫌気性消化液を曝気処理する。ここでの曝気処理される嫌気性消化液とは、嫌気性消化液から生じた汚泥液を含む消化液をいうが、とくに第３期の反応がほぼ終了したときの嫌気性消化液を曝気処理することが望ましい。第３期の反応がほぼ終了したときの嫌気性消化液の一部を引き抜き、曝気処理してもよい。この曝気処理により、消化液中のアンモニア成分を含めた揮発性成分を揮散させることができるのであり、とくに、この処理工程以降の工程での生物的処理における処理液内の窒素分が少なくなるのであるから、窒素処理負荷が軽減され、有利である。
また、通常ならば嫌気性消化処理後の工程では放熱等のため消化液の温度は下がるのであるが、本発明では消化液の温度をその消化処理温度に実質的に保持するか、あるいはその温度以上にて曝気処理を行うのであり、この点が本発明の特徴の一つである。すなわち消化液の温度を消化処理温度または４０〜９０℃に保温しあるいは加温し、曝気処理する。なお、放熱などのために、曝気処理温度は嫌気性消化処理温度が下がってしまうが、消化処理温度よりも１０℃程度低いのであれば本発明の範囲内である。
曝気処理温度が高ければ、アンモニア成分を含めた揮発性成分を多量に揮散させることができるのであり、有利である。
【００１１】
曝気処理により嫌気性消化液中に含まれる炭酸成分も揮散するため、ｐＨが酸性からアルカリ性へとシフトし、より多くのアンモニア成分の除去が期待できる。また、消化液にアルカリ性を示す薬剤、とく炭酸塩あるいは重炭酸塩などを加えてアルカリ性に調整すると、上記アンモニア成分の除去がさらに期待できる。
しかし、強アルカリ性に調整しすぎると難水溶性の化合物が生成される恐れがあるので、ＰＨを好ましくは１２以下にすることにより、難水溶性化合物の生成も殆どみられず、アンモニア成分を含めた揮発性成分を揮散させることができるので、きわめて有利である。
【００１２】
本発明では、曝気処理に使用する曝気槽は嫌気性消化液の温度が保持されるような構造になっていれば、どのような形式の曝気槽を使用してもよい。たとえば、第３期の反応がほぼ終了したときの嫌気性消化液あるいはその消化液の一部を取り出し、曝気槽内に導入し、空気などのガスを槽内に供給して曝気処理することができる。取り出す消化液の量は後の工程である生物処理液の性状、すなわちどの程度の量の水素供与体を必要とするかにより決定されるのであり、一概に規定することができないが、通常曝気槽の処理液の１０〜７０容量％程度である。
本発明では曝気槽の外側に断熱材からなる保温層を形成させた曝気槽を用いることが普通であるが、曝気槽の外側に管を配置し、温水などを管内に通過させ曝気槽の温度を制御してもよい。曝気槽内に空気、蒸気、窒素ガスなどを吹き込み、曝気する。吹き込まれる空気、窒素ガスなどは予め曝気槽内の温度付近まで加温しておくと曝気槽内の処理液の温度が低くならないので好都合である。吹き込むガス量や曝気処理時間は、嫌気性消化液の消化の程度、有機物の種類と量など多くの要因があり、一概に規定することができないが、たとえば、０．３ｍ３／時間〜１．０ｍ３／時間程度であり、曝気処理時間は１分〜２４時間程度である。
【００１３】
曝気により揮散したアンモニアを主成分とするガスは、環境への影響を鑑みて何らかの処理を行い、環境への悪影響がない形で廃棄・放出することが必要である。このガス処理は公知の方法を適用すればよく、たとえば、触媒を使用し処理する方法、次亜塩素酸塩などの薬液による処理法、細菌などの微生物を使用した処理法等が挙げられるが、アンモニアガスを窒素ガスに変える触媒を使用する処理方法が、環境への負荷削減という点から望ましい。上記触媒としては、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、ジルコニウム、イリジウム、白金、銅、金及びタングステン、並びにこれ等の酸化物、二塩化ルテニウム、二塩化白金等の塩化物、硫化ルテニウム、硫化ロジウム等の硫化物等の水に対し不溶性又は難溶性の化合物が用いられ、担体としてはアルミナ、シリカ、シリカ−アルミナ、チタニア、活性炭等が挙げられる。また、Ａ成分としてチタン及びジルコニウムを含有する二元系複合酸化物、Ｂ成分としてバナジウム，タングステン，モリブデンからなる群から選ばれた少なくとも１種の金属の酸化物およびＣ成分として白金，パラジウム，ロジウム，ルテニウム，イリジウムからなる群から選ばれた少なくとも１種の貴金属またはその化合物を含有する触媒が挙げられる。
担体の形状にも特に制限はないが、球状であることが好ましく、その粒径は３ｍｍ以上が好ましい。
【００１４】
有機性廃棄物の嫌気性消化液、たとえばメタン発酵液を曝気処理した後では、それら液中にはアンモニアを主成分とするガスは実質的には除去されたが、除去対象である有機物、リン、曝気処理で除去できない窒素分などが残されている。これら有機物は、活性汚泥を構成する微生物の食物となり分解除去されるので、これら有機物を除去するために、曝気処理された液をさらに生物的処理することが必要である。
ここでいう生物的処理とは、微生物の力を利用して除去したい成分を除去する処理をいい、とくに微生物を増殖させ、それら微生物の代謝等を利用して、嫌気性消化液中の有機物を分解する処理をいう。たとえば有機性廃液等の処理に通常使用される活性汚泥法や生物的硝化脱窒素法を挙げることができる。なお、生物的処理を生物学的処理と表現してもよい。
生物的処理液とは、上記生物処理される液をいう。生物的処理液を生物学的処理液と表現してもよい。
これらの処理法では、有機物含有液中に微生物と栄養源を加え、空気を吹き込む工程が必須であり、酸化作用を促進させ、液中の有機物を微生物の代謝等により分解させるのであるが、必要に応じて上記以外の工程が付加される。
本発明においては、生物的処理法であればどのような方法を使用してもよいのであって、たとえば活性汚泥法としては、回分式活性汚泥法、標準活性汚泥法、長時間曝気法、間欠曝気法、２槽式間欠曝気法等が知られているが、本発明ではどのような方法を採用してもよい。
上記活性汚泥法では、様々な種類の微生物が関与して有機性汚泥中の固形物の液化やその低分子化が起こり、有機性汚泥の主要な構成成分である炭水化物は、単糖類や低級脂肪酸に、蛋白質はペプチドやアミノ酸、脂肪酸に、脂肪は脂肪酸やグリセリンに分解される。
【００１５】
曝気処理液をたとえば活性汚泥法で処理するときに、その処理条件は、嫌気性消化液の消化の程度や有機性廃棄物の種類や量など多くの要因が影響するのであって一概に規定することができないのであり、被処理液の水質とその処理水などを検査してから定めることが普通であるが、処理時間は通常ならばＨＲＴとして１時間程度から３０日程度である。
活性汚泥処理後、その処理液を固液分離槽９に導入して固液分離し、液部は処理水１０として外部に放出し、濃縮汚泥はその一部が余剰汚泥１１として外部に放出し、残りは返送汚泥１２として生物反応槽へ返送され再び処理される。
本発明で用いる生物反応槽８や固液分離槽９は公知の生物反応槽や固液分離槽を利用すればよいのであって、とくに限定されない。
【００１６】
本発明では、さらに高効率で窒素分を除去するためには、微生物による脱窒素反応（以下、脱窒反応ということがある）において重要な役割を果たす水素供与体の添加が必要である。
すなわち、処理すべき液中に含まれる窒素分は、そのほとんどが有機態窒素とアンモニア性窒素であり、有機態窒素は脱アミノ反応によりアンモニア性窒素に分解される。これらのアンモニア性窒素は酸素が存在する好気条件で亜硝酸菌によって亜硝酸性窒素に酸化され、更に硝化菌によって硝酸性窒素にまで酸化される。この反応式は
ＮＨ４＋＋３／２Ｏ２  →  ＮＯ２−＋Ｈ２Ｏ＋２Ｈ＋  ・・・・・・・（１）
ＮＯ２−＋１／２Ｏ２  →  ＮＯ３−  ・・・・・・・・・・（２）
と書ける。生成した硝酸性窒素（ＮＯ３−）は酸素が存在しない無酸素条件下で脱窒菌の働きにより窒素ガスに還元される。この反応は、
ＮＯ３−＋５Ｈ２  →  Ｎ２＋４Ｈ２Ｏ＋２ＯＨ−  ・・・・・・・（３）
と書ける。
この際水素供与体が共存されていると、上記各反応が効率的に進み、好都合である。
【００１７】
上記水素供与体を調製するため、曝気槽３で処理された液から生じる汚泥をオゾン反応槽１３内に導入し、オゾン処理する。このオゾン処理により汚泥を可溶化させた後、必要に応じて膜分離を行い、汚泥液内の固形有機物に由来する可溶化有機物を含有する液、すなわち水素供与体混合物含有液を得ることができる。この水素供与体混合物含有液を構成する低分子量化された可溶化有機物は脱窒反応の際の有機源として適している。しかもすでに曝気処理されており、アンモニア成分が除去され窒素分は減少しているのであるから、次の生物的処理工程においても窒素除去という点での負荷が削減されるのであり、有利である。なお、上記処理される汚泥には、少量の処理液を添加してもよい。ここで、水素供与体混合物含有液は嫌気性消化液の生物学的窒素除去用水素供与体混合物含有液でもある。
オゾン処理槽に導入される処理液の温度を調整することは必須ではないが、生物反応槽８に投入するときに、投入する液を生物反応槽８内の処理液温度にまで下げておくことが望ましい。なお、オゾン反応槽１３内に導入する前に、導入液の温度を生物反応槽８内の処理温度にまで下げておいてもよい。
【００１８】
以下、オゾン処理条件について説明する。
用いられるオゾン反応槽１３は一般的な反応槽を使用することができる。このオゾン反応槽１３内に曝気槽３から引き抜いた汚泥を導入させた後、該汚泥にオゾンを注入する。なおこの時のオゾンの注入量など処理条件については、有機性廃棄物の種類や量、嫌気性消化液の消化の程度、消化液の温度やｐＨなど．曝気処理条件などによりその最適な条件が変動するのであり、被処理汚泥液の性状をみて定めることができるが、通常１分から２４時間程度であり、温度は生物的処理温度から６０℃程度であり、使用するオゾンガスの濃度は１ｇ／ｍ３程度から５００ｇ／ｍ３程度である。オゾン濃度を濃くすると、反応速度が速くなり、発泡が少なくなる等の利点がある。
【００１９】
また、オゾン処理と同時に過酸化水素を共存させてもよい。過酸化水素添加量は各種要因により変動するのであるが、一例として１０〜３０ｍｇ／Ｌ程度を挙げることができる。過酸化水素はオゾンに作用して強力な酸化作用を有するＯＨラジカルの生成を促進する効果がある。
【００２０】
本発明においては、曝気槽３で処理された汚泥液の引き抜かれた一部をオゾン反応槽３内でオゾン処理した後、膜分離し、得られた固体部分を嫌気性消化槽１に返送してもよい。この操作により嫌気性消化が促進され単位有機物あたりのガス発生量増加、すなわち有機物分解率の向上が図られる。
【００２１】
本発明においては、固液分離槽９で発生する汚泥の一部をオゾン反応槽３に返送してもよい。この操作により、さらに好ましい嫌気性消化液の生物学的窒素除去用水素供与体混合物含有液を調製することができ、有機性廃棄物の嫌気性消化液の生物学的処理を効率よく行うことができる。
【００２２】
以上の説明から、本発明は、有機性廃棄物の嫌気性消化液の生物的処理方法において、有機性廃棄物の嫌気性消化液を嫌気性消化処理温度と実質的に同じ温度あるいはその温度よりも高い温度で曝気処理し、その曝気処理液から生じた汚泥液の一部をオゾン処理した後、そのオゾン処理液を生物的処理液に投入することを特徴とする有機性廃棄物の嫌気性消化液の生物的処理方法、
でもある。
また、本発明は、有機性廃棄物の嫌気性消化液の生物的処理方法において、有機性廃棄物の嫌気性消化液を嫌気性消化処理温度と実質的に同じ温度あるいはその温度よりも高い温度で曝気処理し、その曝気処理液から生じた汚泥液の一部を生物的処理液に投入し、かつその曝気処理液から生じた汚泥液の部をオゾン処理した後、そのオゾン処理液を生物的処理液に投入することを特徴とする有機性廃棄物の嫌気性消化液の生物的処理方法、
でもある。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施態様を、図を参照しながら説明するが、本発明はこれらに何ら限定されない。
まず、図１を参照しながら一つの実施の態様を説明する。
嫌気性消化槽１から発生する原水２を発酵温度に保持したままで、保温装置４を具備した曝気槽３へ導入した。曝気槽が保温状態のままで曝気装置系５から供給される空気、窒素ガス等により１分〜２４時間程度の曝気処理がなされる。この曝気処理により、原水に溶解したアンモニア成分を含む揮発性成分が、ガスとして放散される。放散されたガスは、次いで触媒接触棟６へ導入され、窒素ガスへ変化された後、大気へと放出される。また、曝気槽への供給ガスとしてもよい。
一方、曝気処理後の汚泥を含む処理液は、熱交換器７で後段の生物反応槽８の生物が最適に働く温度域まで下げられる。通常ならば、２０℃前後に下げるのがよい。その後、生物反応槽８において、生物的処理がなされる。生物的処理とは、廃液等の処理に通常使用される活性汚泥処理のようなものを指している。生物による処理時間は、被処理液の水質とその処理水を鑑みて定めるが、通常ならばＨＲＴは１時間程度から３０日程度である。
その後、固液分離槽９で固液分離が行われ、液部は処理水１０となり排出され、濃縮汚泥は一部が余剰汚泥１１として排出され、残りは返送汚泥１２として生物反応槽へ返送され再び処理をつかさどる。
ここで、熱交換器７で冷却された汚泥液の１０〜７０容量％を、オゾン反応槽１３で処理し、オゾン処理物を生物反応槽８に投入する。このオゾン処理物は生物反応槽８内で進行する生物脱窒反応での水素供与体混合物含有液として機能する。これは溶解性成分のほうが、脱窒反応での水素供与体として適しているからである。オゾン処理の条件については、被処理汚泥の性状をみて定めるが、１分から２４時間程度で、使用するオゾンガスの濃度は１ｇ／ｍ３程度から５００ｇ／ｍ３程度のものである。
以上の工程により、嫌気性消化から排出される残渣分の処理、特に窒素分に対する処理をメタノール等の有機物の添加なしに、効率的に行うことが可能となった。
【００２４】
以下本発明の異なる実施態様を、図２を参照しながら説明する。
嫌気性消化槽１から発生する原水２を曝気処理し、ついで生物処理し、その後固液分離し、一部の汚泥を返送汚泥１２として生物反応槽へ返送したことまでは、上記実施の態様と同様の操作をした。
熱交換器７で冷却された汚泥液の３０容量％を、オゾン反応槽１３で処理し、オゾン処理物を生物反応槽８に投入する。このオゾン処理物は生物反応槽８内で進行する生物脱窒反応での水素供与体混合物含有液として機能する。これは溶解性成分のほうが、脱窒反応での水素供与体として適しているからである。また、オゾン処理汚泥の１部は膜分離モジュール１４に移送されて膜分離され、その固体部分は嫌気性消化槽１に返送されてもよい。これにより、さらに嫌気性消化がなされ単位有機物あたりのガス発生量増加、すなわち有機物分解率の向上が図られる。なおオゾン処理の条件については、被処理汚泥の性状をみて定めるが、１分から２４時間程度で、使用するオゾンガスの濃度は１ｇ／ｍ３程度から５００ｇ／ｍ３程度のものである。
本工程により、脱窒に係るメタノールの添加が不要で、さらに有機物あたりの分解率を向上させ、ガス発生量の増加と、発生汚泥量の削減を図ることができた。
【００２５】
すなわち、オゾン処理液からの汚泥液の膜分離物を嫌気性消化槽に返送した場合、オゾン未処理液からの汚泥の膜分離物を嫌気性消化槽に返送した場合と比較して、返送される汚泥液内の有機物量あたりのガス発生量が大幅に増加したのであり、約２割も分解率が向上することが判明した。
【００２６】
また、表１記載の日数だけ生物的処理を行った後、処理液をサンプリングし、オゾン処理液を投入したときと、オゾン未処理液を投入したときの発生汚泥量を常法により測定した。なお、オゾンガス濃度は１００ｇ／ｍ３であり、オゾン注入率は０．１ｇ−Ｏ３／ｇ−ｓｓであった。ここでｓｓは処理液の懸濁固形分を示す。
結果を表１に示した。
表１    汚泥発生量
2005021731.tif 000003
【００２７】
この表から、汚泥発生量はオゾン処理した水素供与体混合物含有液を使用すると大幅に減少したことが分かった。
【００２８】
【発明の効果】
本発明により、曝気処理によるアンモニアガスの処理と、曝気処理汚泥液へのオゾン処理を組み合わせて、嫌気性消化液の生物的処理における効率的・経済的な窒素除去を可能とした。
すなわち、本発明により生物処理槽内に投入される水素供与体混合物含有液を効率よく調製することができた。また、その水素供与体混合物含有液は窒素分が減少しており、利用しやすい可溶化有機物が含有されているので、該水素供与体混合物含有液を活性汚泥法などの生物的処理法に投入することにより、高価なメタノールなどを添加する必要がなく、水素供与体混合物含有液を少量の添加量ですみ、発生汚泥量が少なく、より効率的に嫌気性消化が行えることなどを可能とした。そのうえ、本発明では生物処理槽に投入される汚泥液も窒素分が減少しており、生物処理槽内で処理される液内の窒素分が少なく、窒素分処理に要する負荷がそれだけ減少するという効果を有する。
すなわち、本発明により生物処理槽内で安価な水素供与体混合物含有液を使用して、汚泥量が少なく、短い処理時間で、大きな生物反応槽や付帯設備等モ必要なく、生物学的に窒素を９０％以上の高効率で除去することを可能にしたのであり、より有用な嫌気性消化液の処理方法がもたらされた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の「嫌気性消化液の処理方法」を示す概略図である
【図２】本発明の「嫌気性消化液の処理方法」を示す異なる概略図である
【符号の説明】
１．嫌気性消化槽
２．原水（嫌気性消化液）
３．曝気槽
４．保温装置
５．曝気装置系
６．触媒接触棟
７．熱交換器
８．生物反応槽
９．固液分離槽
１０．処理水
１１．余剰汚泥
１２．返送汚泥
１３．オゾン反応槽
１４．膜分離モジュール
【図１】
2005021731.tif 000004
【図２】
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