(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機材料で満たされた廃水を浄化する方法であって、該方法は、廃水がメイン生物学的処理装置（３）に残留している段階を含んでおり、前記有機材料が微生物によって分解されて汚泥を生成し、その汚泥の一部が、メイン生物学的処理装置（３）に送られる前に機械的攪拌と組み合わせたオゾン処理を施され、このような方法でオゾン処理された汚泥が“処理済み汚泥”と呼ばれ、オゾン処理の間に前記処理済み汚泥における乾燥材料のグラムあたりオゾン0.001gから0.02gが消費される方法において、
機械的攪拌段階の間に十分な力学的エネルギーを前記処理済み汚泥に分配して、前記処理済み汚泥に含まれたバクテリア及び他の微生物の細胞壁に衝突するようにし、
前記力学的エネルギーが処理済み汚泥における乾燥材料の50kJ/kgから3000kJ/kgの間であることを特徴とする廃水の浄化方法。
【請求項２】
前記処理済み汚泥のpHが常時６から９である請求項１に記載の廃水の浄化方法。
【請求項３】
前記処理済み汚泥をオゾン処理の前に機械的攪拌を行う請求項１あるいは請求項２のいずれか一項に記載の廃水の浄化方法。
【請求項４】
前記処理済み汚泥をオゾン処理の後に機械的攪拌を行う請求項１あるいは請求項２のいずれか一項に記載の廃水の浄化方法。
【請求項５】
前記処理済み汚泥の機械的攪拌とオゾン処理とを同じ反応囲壁（２３）内で行う請求項１あるいは請求項２のいずれか一項に記載の廃水の浄化方法。
【請求項６】
第一の流量と呼ばれる特定の流量(Q1)の処理済み汚泥を、処理済み汚泥がオゾン処理を受けるオゾン処理反応装置（１６，２３）の出口で得、前記第一の流量(Q1)に対して機械的攪拌を行い、前記第一の流量(Q1)より小さい第二の流量(Q2)と呼ばれるメイン生物学的装置からの特定の付加的流量(Q2)の汚泥とともに前記第一の流量をオゾン処理反応装置（１６，２３）へ送る請求項１あるいは請求項２のいずれか一項に記載の廃水の浄化方法。
【請求項７】
前記処理済み汚泥に対して、オゾン処理及び機械的攪拌に加えて好気性あるいは嫌気性消化を行う請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の廃水の浄化方法。
【請求項８】
オゾン処理及び機械的攪拌の後に好気性あるいは嫌気性消化を行う請求項７に記載の廃水の浄化方法。
【請求項９】
特定の流量(Q3)の処理済み汚泥を、処理済み汚泥に対して好気性あるいは嫌気性消化を行う消化装置（１１）の出口から得、次いで、この処理済み汚泥の流量をメイン生物学的処理装置からの特定の付加的流量(Q4)の汚泥とともに前記消化装置（１１）へ送る前に、前記の特定の流量(Q3)の汚泥に機械的攪拌及びオゾン処理を行う請求項７に記載の廃水の浄化方法。
【請求項１０】
メイン生物学的処理装置（３）には、好気性あるいは嫌気性消化を受けた一部の処理済み汚泥のみを送り、前記消化装置に残った処理済み汚泥を真空排気する請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の廃水の浄化方法。
【請求項１１】
前記オゾン処理段階は、少なくともオゾン及び酸素を含む気体状廃棄物が出ていく少なくとも一つの通気口（２０）を含むオゾン処理反応装置（１６）で行われ、廃水あるいは廃水の処理から出た他の液体を処理するために、さらにこの気体状廃棄物を収集し、かつ再利用する段階を含んでいる請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の廃水の浄化方法。
【請求項１２】
前記通気口（２０）の出口から収集された気体状廃棄物に含まれたオゾンは、その気体状廃棄物が再利用される前に破壊される請求項１１に記載の廃水の浄化方法。
【請求項１３】
前記処理済み汚泥を加圧型オゾン処理反応装置（１６）においてオゾン処理を行う請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の廃水の浄化方法。
【請求項１４】
前記廃水に対して、メイン生物学的処理装置（３）を通過した後に浄化段階を実施し、少なくともオゾン処理及び機械的攪拌によって処理される汚泥を前記廃水から分離する請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の廃水の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生物学的処理装置によって生成した汚泥量を著しく減少させるため、特に新しい規制に起因する汚泥を処理するコストを低減するために、オゾン処理による付加的な汚泥処理を含む廃水を浄化するための方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
本発明の利点のひとつは、処理後の汚泥の沈殿が改善されることである。
【０００３】
本発明は、特に、有機材料で満たされた廃水を浄化する方法であって、該方法は、廃水が、（物理−化学的処理と結合することも可能な生物学的処理のための、曝気槽、細菌床、嫌気性消化装置、清浄機等のような一あるいは二以上の反応装置（reactor）を含む）メイン生物学的処理装置と呼ばれる生物学的処理装置に残留している段階を含んでおり、前記有機材料が微生物によって分解されて汚泥を生成し、その汚泥の一部は、メイン生物学的処理装置に送られる前に機械的攪拌とともにオゾン処理が施され、このような方法でオゾン処理された汚泥を“処理済み汚泥”と呼ぶ。
【０００４】
欧州特許第0 645 347号公開公報には、処理済み汚泥を酸性化して５以下のpHにした後オゾン処理を行うような上記のような方法であって、酸性化処理中に酸性化反応物を伴った処理済み汚泥を混合するためか、あるいは処理済み汚泥の一部をポンプによってオゾン処理装置に吹きかけることによって機械的攪拌が行われる方法について記載されている。
【０００５】
上記文献に記載の方法は、処理済み汚泥の酸性化のために、比較的大きなオゾン量を受け取ってしまうこと、及びメイン生物学的処理装置の動作が邪魔されることという欠点を有している。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の特別な目的の一つは、これらの欠点を軽減することである。
【０００７】
このため、本発明は、機械的攪拌段階の間、十分な力学的エネルギーを前記処理済み汚泥に分け与え、前記処理済み汚泥に含まれた微生物の壁に衝突するようにしたことを実質的な特徴とした方法を提案する。
【０００８】
これによって、上記文献に記載された工程と比較してオゾン処理の効率が改善される。というのは、処理済み汚泥に分配された機械的攪拌エネルギーが、前記処理済み汚泥に含まれた微生物のフロック（floc）及びその細胞壁を弱めて、オゾンがより効率的に微生物に衝突することを可能にするのに十分だからである。フロックは、フロックの凝集の原因となる外側の高分子（exopolymer）に衝突することによって破壊されるため、様々なバクテリア及び原生生物が張り裂けることになる。
【０００９】
従って、上記の文献に記載された方法において使用されたものより著しく少量のオゾン量が使用される。
【００１０】
さらに、処理済み汚泥を酸性化する必要がないので、メイン生物学的処理装置の正しい動作は妨げられない。
【００１１】
さらに、オゾン処理の効率は、処理済み汚泥が酸性化しなくてもよいので、さらに改善される。
【００１２】
そして、汚泥のメイン生物学的処理装置への再循環は、微生物の細胞壁が破壊される（化学的酸素要求（COD）、生物学的酸素要求（BOD）及び分解された有機炭素が増加される）ときに生成される付加的な汚染を吸収し、最終的な結果として、汚泥の体積及び質量は大幅に減少し、汚泥の指数（特にモールマン指数（Mohlmann index））は著しく改善され、そして可能な生物的不規則化（biological disorder）（特に、繊維状バクテリア）は最小化される。
【００１３】
本発明の好適な実施形態において、一あるいは二以上の以下の特徴を使用することができる。
−処理済み汚泥のpHは常時６から９である；
−処理済み汚泥をオゾン処理の前に機械的に攪拌する；
−処理済み汚泥をオゾン処理の後に機械的に攪拌する；
−処理済み汚泥の機械的攪拌及びオゾン処理を同じ反応囲壁内で行う；
−第一の流量と呼ばれる特定の流量の処理済み汚泥は、処理済み汚泥のオゾン処理反応装置の出口でとる。次に、この第一の流量は機械的攪拌を受け、また、この第一の流量は、第二の流量と呼ばれるメイン生物学的処理装置からの特定の流量の汚泥とともにオゾン処理反応装置へ送られる。第二の流量は第一の流量より小さい；
−処理済み汚泥に対して、オゾン処理及び機械的攪拌に加えて好気性あるいは嫌気性消化が行われる；
−オゾン処理及び機械的攪拌の後に好気性あるいは嫌気性消化を行う；
−処理済み汚泥が好気性あるいは嫌気性消化を受ける消化装置の出口から、特定の流量の処理済み汚泥をとる。この流量の処理済み汚泥は、機械的攪拌及びオゾン処理を受けた後に、メイン生物学的処理装置から特定の付加的流量の汚泥とともに消化装置へ送られる；
−メイン生物学的処理装置には、好気性あるいは嫌気性消化を受けた一部の処理済み汚泥のみが送られ、消化装置に残った処理済み汚泥は真空排気される；
−オゾン処理段階は、少なくともオゾン及び酸素を含む気体状廃棄物が出ていく少なくとも一つの通気口を有するオゾン処理反応装置で行われる。この方法は、廃水あるいは廃水の処理から出た他の液体を処理するために、さらにこの気体状廃棄物を収集し、かつ再利用する段階を含んでいる；
−通気口の出口から収集された気体状廃棄物に含まれたオゾンは、その気体状廃棄物が再利用される前に熱的にあるいは触媒を使って破壊される；
−機械的攪拌エネルギーは、処理済み汚泥の乾燥材料1kgあたり10kJから20000kJである；
−機械的攪拌エネルギーは、処理済み汚泥の乾燥材料1kgあたり50kJから3000kJである。
【００１４】
本発明はまた、上記規定した方法を実施するための装置を提供する。この装置は、処理済み汚泥がオゾン処理を受ける加圧型オゾン処理反応装置（pressurized ozonation reactor)を含むものである。
【００１５】
本発明の他の特徴及び利点は、非限定的でない例と添付した図面とによって与えられた以下に示す本発明の複数の実施形態についての記載において明らかになるだろう。
【００１６】
図面において、
−図１は、本発明による方法の一実施形態を用いた廃水処理装置の線図であり、
−図２から図４は、図１におけるボックス９の内容をより詳細に示す線図であり、
−図５から図８は、処理済み汚泥のオゾン処理及び機械的攪拌を結合した図２から図４のボックス１０の内容をより詳細に示す線図であり、
−図９は、本発明の異なる実施形態に対する図１と同様の図である。
【００１７】
これらの図において、同じ符号は、同一のあるいは類似した構成要素を示している。
図１は、廃水の浄化に対するステーション１を非常に図式化した図であり、ステーションは、
−有機材料で満ちた廃水の出口２と、
−一あるいは二以上の生物学的処理装置、例えば、前記有機材料が微生物によって分解されて汚泥を生成する曝気槽３であって、その曝気槽３は、固定培養装置、嫌気性消化装置等のような一あるいは二以上の他の生物学的処理装置によって結合してもよいし、あるいは置き換えてもよいという装置と、
−廃水が前記曝気槽３を通過した後にその廃水を受け、かつ、その廃水と汚泥とを分離する、浄化器４、あるいは他の固液分離装置と、
−前記浄化器４の出口から水を収集する処理済み水用出口５と、
−前記浄化器４の出口から汚泥を収集する汚泥用出口６と、
−前記出口６からの汚泥の一部を収集し、そしてそれを曝気槽３の入口へ再循環するものであって、省略することも可能な第一の再循環ループ７（例えば、このループは、浄化ステーションによって処理する都市廃水あるいは工業廃水の通常の流量の５０％から３００％の流量を運ぶことが可能である）と、
−前記出口６から汚泥の一部を収集し、そしてそれを、汚泥がオゾン処理及び機械的攪拌処理の少なくとも一つの装置に結合した汚泥処理装置９を介して曝気槽３の入口に供給する第二の汚泥分解ループ８と、
を含んでいる。
【００１８】
図２から図４に示したように、前記汚泥処理装置９は、
−唯一のオゾン処理及び機械的攪拌用装置１０（図２）と、
−前記のオゾン処理及び機械的攪拌用装置１０の下流に配置した好気性あるいは嫌気性消化装置１１（図３）であって、該消化装置１１に残った汚泥の一部は、その全汚泥を前記曝気槽３の入口に再循環させるのではなくて、排出することが可能であるような装置と、
−オゾン処理及び機械的攪拌用装置１０を組み込んだ再循環ループ１２（図４）を含む嫌気性消化装置１１であって、前記汚泥出口６における汚泥の流量Q4は通常、消火装置１１の入口と出口との間の再循環ループ１２におけるQ3  より小さいものである（図３の場合のように、消化装置１１に残った汚泥の一部は、その全汚泥を前記曝気槽３の入口に再循環させるのではなくて、排出することが可能である）ような装置と、
を含むことができる。
【００１９】
図５に示したように、オゾン処理及び機械的攪拌用装置１０は、一あるいは二以上のタービン１５、あるいは動的ミキサー、水放出器、ねりまぜ装置、あるいは他の機械的攪拌装置１０、を含む囲壁１４から通常成る機械的攪拌器１３を含んでいる。
【００２０】
超音波は物理的現象と見なされ（音波の生成）、従って、動的装置を用いる、本発明の文脈における“力学的”現象の分野に含まれないことに注意されたい。
【００２１】
機械的攪拌用装置の電力は、汚泥処理装置９が、10kJ/kgから2000kJ/kgの処理済み汚泥（典型的には600kJ/m3から3600kJ/m3の処理済み汚泥）の乾燥材料から機械的攪拌エネルギーを散逸することが好ましく、そのエネルギーは20000kJ/kgの乾燥材料（典型的には、14000kJ/kgの処理済み汚泥）と同じくらいのエネルギーでありうる。力学的エネルギーの好適な範囲は、乾燥材料の50kJ/kgから3000kJ/kgである。
【００２２】
また、オゾン処理及び機械的攪拌用装置１０は、処理する汚泥を受け、かつ注入ノズル１９（これは、孔付きディフーザ、水放出器及びそれと同等なものに置換可能である）を介してオゾナー（ozoner)１８からのオゾンが注入される閉塞された囲壁１７に通常配置されているオゾン処理装置１６を含んでいる。前記ノズルは、必要ならば、静的あるいは動的ミキサーに結合する。
【００２３】
オゾンの全消費量は、汚泥処理装置９を通過する処理済み汚泥における乾燥材料のグラムあたりオゾン0.001ｇから0.02ｇであることが好ましい（もし、処理済み汚泥が数回オゾン処理反応装置１６を通過するならば、上記のオゾン消費は、オゾン処理反応装置を通過する全汚泥に対する全消費になる。）
【００２４】
囲壁１７は、適当な構造設計計算の主題である場合には、必要なら加圧型してもよい。
【００２５】
さらに、囲壁１７は、汚泥の処理によっては消費されない少なくとも酸素あるいはオゾンを含む気体状廃棄物が出ていく通気口２０を含んでいる。必要ならば、通気口２０は、加熱することによって、あるいは活性炭素上を通過させることによってオゾンを破壊する装置２１に結合するか、あるいはその代わりに前記気体状廃棄物を浄化ステーションの任意の点で再利用することが可能である。例えば、前記気体状廃棄物を、曝気槽３の入口で廃水の中へ注入すること、あるいは廃水（曝気槽からの出口での廃水、あるいは浄化器からの出口での廃水）の処理によって出た任意の他の液体と接触させることが可能である。
【００２６】
機械的攪拌機１３及びオゾン処理反応装置１６には、通常ポンプ２２によって汚泥を供給する。このポンプは、ポンプ２２が好都合にも遠心ポンプである場合に、必要なら汚泥の機械的攪拌に寄与してもよい。
【００２７】
この場合には、攪拌機１３によって汚泥に分配された力学的攪拌エネルギーは、この力学的攪拌エネルギーとポンプ２２によって汚泥に分配された力学的エネルギーとの和が、処理済み汚泥における乾燥材料の10kJ/kgから2000kJ/kgの間である（処理済み汚泥の600kJ/m3から14400kJ/m3）と仮定するならば、必要に応じて、処理済み汚泥における乾燥材料の10kJ/kg（処理済み汚泥の600kJ/m3）より小さくすることも可能である。
【００２８】
機械的攪拌機１３及びオゾン処理反応装置１６は、図５に示した構成である必要性はないことは当然である。その代わりに、図６から図８に示したように
−オゾン処理反応装置１６を機械的攪拌機１３の上流に配置することが可能であり（図６），
−タービン１５あるいは他の機械的攪拌装置をオゾン処理反応装置３３にすることが可能であり（図７）、この反応装置は、前記のオゾン処理反応装置１６と同様の特徴を有するものであって，
−機械的攪拌機１３には、オゾン処理反応装置１６の出口からの流量Q1の汚泥が入り、かつ流量Q1を前記反応装置の入口へ戻す再循環ループ２４に組み込むことも可能であり、また、汚泥出口６から得、かつオゾン処理反応装置の入口で流量Q1を加える流量Q2の汚泥は通常より流量Q1小さく、かつ、再循環ループ２４は通常、ポンプ２２に対しての前述のように、必要なら汚泥の機械的攪拌に寄与することができるポンプ２５を備えている。
【００２９】
さらに、図９で示したように、前述の全変形例に沿った汚泥処理装置９は、曝気槽３から汚泥を得、処理済み汚泥を同じ曝気槽に戻すことができてもよい。
【００３０】
さらに一般的には、汚泥処理装置９は、少なくとも一度廃水の生物学的処理を行った後、処理すべき汚泥を浄化ステーションにおける任意の位置で得たり、また少なくとも処理済み汚泥の一部をその生物学的処理装置へ戻すことができてもよい。
【００３１】
最後に、処理済み汚泥はいかなるときにも酸性化を受けるのではなく、汚泥のpHは常時５より大きく、好ましくは６から９であり、そのため、汚泥を浄化ステーションの生物学的処理ステージへ再注入することは、前記生物学的処理を妨げないことに注意されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】   本発明による方法の一実施形態を用いた廃水処理装置の線図である。
【図２】   図１におけるボックス９の内容をより詳細に示す線図である。
【図３】   図１におけるボックス９の内容をより詳細に示す線図である。
【図４】   図１におけるボックス９の内容をより詳細に示す線図である。
【図５】   処理済み汚泥のオゾン処理及び機械的攪拌を結合した図２から図４におけるボックス１０の内容をより詳細に示す線図である。
【図６】   処理済み汚泥のオゾン処理及び機械的攪拌を結合した図２から図４におけるボックス１０の内容をより詳細に示す線図である。
【図７】   処理済み汚泥のオゾン処理及び機械的攪拌を結合した図２から図４におけるボックス１０の内容をより詳細に示す線図である。
【図８】   処理済み汚泥のオゾン処理及び機械的攪拌を結合した図２から図４におけるボックス１０の内容をより詳細に示す線図である。
【図９】   本発明の異なる実施形態に対する図１と同様の図である。
【符号の説明】
３  生物学的処理装置
１１  消化装置
１６，２３  オゾン処理反応装置
２０  通気口
Q1  第一の流量
Q2  第二の流量
Q3  特定の流量
Q4  特定の付加的流量
【図１】
0004509373.tif 000002
【図２】
0004509373.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004509373.tif 000005
【図５】
0004509373.tif 000006
【図６】
0004509373.tif 000007
【図７】
0004509373.tif 000008
【図８】
0004509373.tif 000009
【図９】
0004509373.tif 000010