(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性排液を活性汚泥処理する生物処理工程と、
前記生物処理工程の処理液を汚泥と分離液とに分離する固液分離工程と、
前記固液分離工程で分離した前記汚泥の少なくとも一部にオゾンを注入して可溶化処理する可溶化処理工程とを有し、
前記可溶化処理された汚泥を前記生物処理工程に返送する有機性排液処理方法であって、
さらに、前記固液分離工程後の前記分離液にオゾンを１ｍｇ／ｌ乃至２０ｍｇ／ｌの範囲内で注入するオゾン処理工程と、
前記オゾン処理工程の処理液を生物吸着処理する生物吸着処理工程とを有し、
前記オゾン処理工程に、前記可溶化処理工程で排出された排オゾンが供給され、かつ、
前記生物吸着処理工程に、前記オゾン処理工程で排出された排オゾンを活性炭塔で分解したガスが供給されることを特徴とする有機性排液処理方法。
【請求項２】
有機性排液を活性汚泥処理するための生物処理手段と、
前記生物処理手段の処理液を汚泥と分離液とに分離するための固液分離手段と、
前記固液分離手段からの汚泥の少なくとも一部を導入して、オゾンで可溶化処理するための可溶化処理手段と、
前記可溶化処理手段からの可溶化汚泥を前記生物処理手段に返送する可溶化汚泥返送手段と、
前記分離液をオゾンと接触させるオゾン処理手段と、
前記オゾン処理手段からの流出液を生物吸着処理する生物吸着処理手段と、
前記可溶化処理手段からの排オゾンを前記オゾン処理手段に供給する第１の排オゾン供給手段と、
前記オゾン処理手段からの排オゾンを活性炭塔で分解したガスを前記生物吸着処理手段に供給する第２の排オゾン供給手段と、を備えることを特徴とする有機性排液処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は活性汚泥による有機性排液の処理方法及びその処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、食品、化学工場排水などの産業排水や下水等の有機性排液を処理するために、活性汚泥による生物処理方法が広く用いられている。この方法では、難脱水性の余剰汚泥が大量に生成することから、種々の改良技術が開発されている。
例えば、本発明者は、以下の有機性排液の好気性生物処理法を開発することにより余剰汚泥の生成を抑制することに成功し、実用化に至っている（特許第２９７３７６１号公報参照）。すなわち、この方法は生物処理装置より引き抜いた汚泥の少なくとも一部をオゾン処理した後に前記生物処理装置に返送する方法であり、汚泥にオゾンを接触させることにより汚泥に含まれる微生物の細胞壁を破壊し、高分子有機物を低分子化することによって汚泥を可溶化するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記好気性生物処理法では、容易に生物分解されない汚泥のＣＯＤ（化学的酸素要求量）成分（以下、「生物難分解性有機物」という）が再溶解、再分散するとともに新たに生物難分解性有機物が生成されてしまうという問題があり、特に瀬戸内海地方など、放流水基準が厳しい場合（ＣＯＤＭｎ  １２ｍｇ／ｌ以下）には適用できないケースがあった。
【０００４】
本発明は前記の問題点を解決するためになされたものであり、汚泥の可溶化処理で生成した生物難分解性有機物を効果的に除去することが可能となる有機性排液処理方法及び有機性排液処理システムを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記問題を解決するために、本発明の有機性排液処理方法は、有機性排液を活性汚泥処理する生物処理工程と、前記生物処理工程の処理液を汚泥と分離液とに分離する固液分離工程と、前記固液分離工程で分離した前記汚泥の少なくとも一部にオゾンを注入して可溶化処理する可溶化処理工程とを有し、前記可溶化処理された汚泥を前記生物処理工程に返送する有機性排液処理方法であって、さらに、前記固液分離工程後の前記分離液にオゾンを１ｍｇ／ｌ乃至２０ｍｇ／ｌの範囲内で注入するオゾン処理工程と、前記オゾン処理工程の処理液を生物吸着処理する生物吸着処理工程とを有し、前記オゾン処理工程に、前記可溶化処理工程で排出された排オゾンが供給され、かつ、前記生物吸着処理工程に、前記オゾン処理工程で排出された排オゾンを活性炭塔で分解したガスが供給されることを特徴としている。
【０００６】
なお、オゾン処理を行うためには、処理液（分離液）１リットル当たりのオゾンの注入量を１ｍｇ乃至２０ｍｇの範囲内とすることによりその目的を達成することができるが、好ましくは１ｍｇ乃至１０ｍｇの範囲内、さらに好ましくは５ｍｇ乃至８ｍｇの範囲内で注入することでより大きな効果を得ることができる（以下の発明でも同様）。
【０００７】
また、可溶化処理工程は機械的処理、生物的処理、化学的処理及び物理的処理の各種処理方法を用いることができるが、特にオゾン等の酸化性物質を汚泥に接触させることにより行うことが好適である。
また、生物吸着処理は微細構造を有する吸着性物質（担体）に微生物を付着させた生物吸着性物質を用いて、汚濁物質を吸着、生物処理するものであり、吸着性物質として活性炭を用いることが好適である。
【０００８】
本発明では、汚泥の可溶化処理で生成した生物難分解性有機物を生物吸着処理で効果的に除去することが可能となる。さらに分離液をオゾン処理することで、１）生物吸着処理の効率を高めること、２）処理液中に含まれる生物難分解性有機物の一部を微生物により易分解される物質に変化させること、３）オゾンを生物吸着処理における酸素源として使用して、吸着性物質を好気雰囲気にすること等が可能となるため、生物吸着処理の効果を更に高めることができる。
【０００９】
また、本発明における生物吸着処理は吸着性物質の表面部に微生物を付着させた生物吸着性物質を用いて行っていることから、当該吸着性物質表面部の微生物による生物化学的分解作用と吸着性物質の物理化学的吸着作用の複合的効果により、生物難分解性有機物の効率的な除去を行うとともに、生物吸着性物質の寿命を長く保つことが可能となる。従って、単なる吸着処理に比べて吸着性物質の寿命を長く保つことが可能となるため、その交換に要する費用や手間を省くことができる。
【００１０】
また、本発明の他の有機性排液処理方法は、有機性排液を活性汚泥処理する生物処理工程と、前記生物処理工程の処理液を汚泥と分離液とに分離する固液分離工程と、前記固液分離工程で分離した前記汚泥の少なくとも一部にオゾンを注入して可溶化処理する可溶化処理工程とを有し、前記可溶化処理された汚泥を、前記生物処理工程に返送する有機性排液処理方法であって、さらに、前記固液分離工程後の前記分離液にオゾンを１ｍｇ／ｌ乃至２０ｍｇ／ｌの範囲内で注入するオゾン処理工程と、前記オゾン処理工程の処理液を生物吸着処理する生物吸着処理工程とを有し、前記オゾン処理工程及び前記生物吸着処理工程に、前記可溶化処理工程で排出された排オゾンがそれぞれ供給されることを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、生物難分解性有機物を生物吸着処理で効果的に除去することが可能となる一方、可溶化処理工程において排出された排オゾンをオゾン処理工程及び生物吸着処理工程において注入されるオゾンとして兼用することが可能になることから、当該オゾンを有効に利用できるため、非常に経済的にその処理を行うことができる。
【００１２】
そして、前記有機性排液処理方法を実現するためには、有機性排液を活性汚泥処理するための生物処理手段と、前記生物処理手段の処理液を汚泥と分離液とに分離するための固液分離手段と、前記固液分離手段からの汚泥の少なくとも一部を導入して、オゾンで可溶化処理するための可溶化処理手段と、前記可溶化処理手段からの可溶化汚泥を前記生物処理手段に返送する可溶化汚泥返送手段と、前記分離液をオゾンと接触させるオゾン処理手段と、前記オゾン処理手段からの流出液を生物吸着処理する生物吸着処理手段と、前記可溶化処理手段からの排オゾンを前記オゾン処理手段に供給する第１の排オゾン供給手段と、前記オゾン処理手段からの排オゾンを活性炭塔で分解したガスを前記生物吸着処理手段に供給する第２の排オゾン供給手段と、を備えることを特徴とする有機性排液処理システムを用いることが好ましい。
【００１３】
ここで、生物吸着処理手段は微細構造を有する吸着性物質（担体）をその内部に充填したろ層を設けて、当該ろ層に酸素含有ガス（オゾン等）を吹き込むことにより好気性雰囲気を保持し、前記吸着性物質の表面部に微生物が生息可能となるように構成した手段であり、吸着性物質として活性炭を使用し、筒状体に封入した生物活性炭塔を用いることが好適である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る有機性排液処理システム及び有機性排液処理方法の実施の一形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、実施形態及び実施例の説明において、同一の構成要素に関しては同一の符号を付し、重複した説明は省略するものとする。
【００１５】
［有機性排液処理システム］
図１に示すように、本発明の有機性排液処理システムは曝気槽１１と、沈殿槽１２と、可溶化槽１３と、生物活性炭原水槽１４と、生物活性炭塔１５とを主要部として構成されている。
【００１６】
曝気槽１１には処理される有機性排液の供給管３１が接続されているとともに、活性汚泥により好気性生物処理（以下、「生物処理」という）を行うことができるようになっている。
沈殿槽１２は曝気槽１１と接続配管３２を介して接続されており、生物処理された有機性排液を汚泥と分離液とに分離する。可溶化槽１３は接続配管３３を介して、前記沈殿槽１２と接続されているとともに、前記接続配管３３は分岐して分離された汚泥の一部を曝気槽１１に返送することができるようになっている（符号３４は分岐配管を示す）。
【００１７】
前記可溶化槽１３はオゾン供給手段２１と接続されており、分離された汚泥を、供給されたオゾンと反応させて可溶化処理することができるようになっている。この可溶化槽１３は、接続配管３５により気液分離槽２２と接続されており、当該気液分離槽２２に導入された可溶化処理液は接続配管３６を介して曝気槽１１に返送されるようになっている。また、気液分離槽２２で分離されたオゾンの一部（以下、「排オゾン」という）は接続配管４１を介してマンガン（Ｍｎ）を含む触媒塔４５と活性炭が充填されている第１活性炭塔２３に供給され、残部は接続配管４２及びブロア２５を介して生物活性炭原水槽１４に供給されている。
【００１８】
なお、オゾン供給手段２１は、無声放電方式等の種々の方式でオゾンを発生させることができる手段を用いることができる。
また、触媒塔４５と第１活性炭塔２３に供給された排オゾンは汚染物質等が分解された後に大気中に放出されるようになっている。
【００１９】
また、沈殿槽１２の下流に接続配管３７を介して生物活性炭原水槽１４が接続されている。この生物活性炭原水槽１４の分離液には可溶化槽１３から排出される排オゾンが接続配管４２及びブロワ２５を介して供給可能となっている。そして、生物活性炭塔１５はポンプ２６及び接続配管３８を介して前記生物活性炭原水槽１４と接続されており、当該生物活性炭塔１５に供給された処理水は、当該生物活性炭塔１５で生物難分解性有機物が除去された後に放流される。
前記生物活性炭塔１５には生物活性炭が充填されており、この生物活性炭の表面部は適度に好気雰囲気に保たれ、微生物が存在した状態となっている。
【００２０】
さらに、生物活性炭原水槽１４は、活性炭が充填されている第２活性炭塔２４と接続されており、当該第２活性炭塔２４に供給された排オゾンは活性炭により汚染物質等を除去した後に、接続配管４４及びブロア２７を介して生物活性炭塔１５に供給される構成となっている。
【００２１】
［有機性排液処理方法］
前記有機性排液処理システムを使用した有機性排液処理方法について説明する。
本発明の有機性排液処理方法は、（１）生物処理工程、（２）固液分離工程、（３）可溶化処理工程、（４）オゾン処理工程、（５）生物吸着処理工程の各工程から構成されている。
【００２２】
（１）生物処理工程
本工程は曝気槽１１に導入された有機性排液を活性汚泥により生物処理する工程である。
【００２３】
（２）固液分離工程
本工程は沈殿槽１２において、前記生物処理工程からの生物処理水を汚泥と分離液とに分離する工程である。
本工程で分離された分離液は後記オゾン処理工程で処理されることになる。また、分離された汚泥の一部は、曝気槽１１に返送されて生物処理工程で用いられるとともに、当該汚泥の残部は可溶化処理工程で処理されることになる。
【００２４】
（３）可溶化処理工程
本工程は可溶化槽１３に導入された前記汚泥を、オゾン供給手段２１から供給されたオゾンと充分反応させて可溶化処理する工程である。本工程では汚泥にオゾンを接触させることにより、当該汚泥に含まれる微生物の細胞壁を破壊し、高分子有機物を低分子化することによって可溶化するものである。
【００２５】
本工程で処理された後、可溶化汚泥は気液分離槽２２を経由して曝気槽１１に返送される。このとき可溶化汚泥中に可溶化処理工程によって新たに生成された生物難分解性有機物が含まれており、当該生物難分解性有機物は後記オゾン処理工程及び生物吸着処理工程において処理されることになる。
さらに気液分離槽２２で分離された排オゾンの一部は触媒塔４５と第１活性炭塔２３に供給され、残部は生物活性炭原水槽１４に供給される。
【００２６】
（４）オゾン処理工程
本工程は生物活性炭原水槽１４において、前記固液分離工程で分離された分離液にオゾンを注入してオゾン処理する工程である。本工程では、前記可溶化処理工程において使用された排オゾンを生物活性炭原水槽１４に供給することにより行われることになる。
なお、生物活性炭原水槽１４から排出される排オゾンは第２活性炭塔２４に送出され、活性炭により汚染物質等を除去した後に、接続配管４４及びブロア２７を介して生物活性炭塔１５に供給される。
【００２７】
（５）生物吸着処理工程
本工程は前記オゾン処理工程からの流出液を生物吸着処理する工程であり、本工程後に生物難分解性有機物が除去された浄化水が放流されることになる。
本工程では表面部に微生物が付着した生物活性炭を用い、当該微生物による生物化学的分解作用と活性炭の物理化学的吸着作用の複合的効果により、導入された分離液中の生物難分解性有機物の分解除去を行うものである。
【００２８】
このとき、分離液は本工程の前段階及び本工程において、オゾン処理が行われているため、オゾンを酸素源として生物活性炭に溶存酸素を供給して好気雰囲気に保持されることになる。これにより活性炭の表面部に適度に生物膜を生育させることで、活性炭による吸着と生物膜による分解とをバランスよく行うことを可能として生物難分解性有機物を安定して除去することができる。
ここで、活性炭表面部における生物膜が多すぎても少なすぎても、微生物による生物化学的分解作用と活性炭の物理化学的吸着作用のバランスが崩れ、生物難分解性有機物の分解が効果的に行われない。このとき、生物活性炭原水槽１４において、分離液１リットル当たりのオゾンの注入量を２０ｍｇを超えた値とすると、オゾンが分解されて生成する酸素量が増加し、後段の活性炭の表面部における生物膜が成長しすぎることになり、１ｍｇ未満の場合には、逆に生成する酸素量が減少し生物膜がほとんど存在しない状態になることが実験で明らかになった。従って、分離液１リットル当たりのオゾンの注入量は１ｍｇ乃至２０ｍｇの範囲内で行うことが必要である。
【００２９】
以上のように、本発明の有機性排液処理方法及び有機性排液処理システムによれば、汚泥の可溶化処理の結果生成した生物難分解性有機物を生物吸着処理で効果的に除去することが可能となる。さらに、分離液をオゾン処理することで、１）生物吸着処理の効率を高めること、２）処理液中に含まれる生物難分解性有機物の一部を微生物により易分解される物質に変化させること、３）オゾンを生物吸着処理における酸素源として使用し、吸着性物質を好気雰囲気に保持可能となること等のため、生物吸着処理の効果を更に高めることができる。
【００３０】
また、本発明における生物吸着処理は、表面に微生物が付着した吸着性物質を用いることから、微生物による生物化学的分解作用と吸着性物質の物理化学的吸着作用の複合的効果により効率的な処理を行うとともに、吸着性物質の寿命を長く保持することが可能となる。従って、単なる吸着処理に比べて、吸着性物質の寿命を長く保持することが可能となるため、その交換に要する費用や手間を省くことができる。
【００３１】
さらに、本発明では、可溶化処理工程において排出されたオゾンをオゾン処理工程及び生物吸着処理工程において注入されるオゾンとして兼用することが可能になることから、当該オゾンを有効に利用できるため、非常に経済的に有機性排液の浄化を行うことができる。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施形態の一例を説明する。しかし、本発明は、前記実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
【００３３】
本発明の有機性排液処理方法及び有機性排液処理システムの効果を確認するために表１に示す条件で比較対照試験を行った。
【００３４】
【表１】
0003897098.tif 000002
【００３５】
以下の実施例において、本発明の有機性排液処理方法により得られた各種データは、前記有機性排液処理システム（図１参照）を用いて、排液処理を行った結果得られたものである。
【００３６】
［第１比較例］
本発明の有機性排液処理方法により得られた生物吸着処理後の浄化水と、第１比較例の有機性排液処理方法により得られた浄化水とを、有機物濃度の一指標であるＣＯＤＭｎ濃度により比較した。
第１比較例の有機性排液処理方法は、図２に示す有機性排液処理システムを用い（各構成要素は、本発明の有機性排液処理システムと同様）、（１）生物処理工程、（２）固液分離工程、（３）可溶化処理工程のみを行い（オゾン処理工程、生物吸着処理工程は行わない）、固液分離工程後の上澄液を浄化水としたものである。
【００３７】
この結果、本発明の有機性排液処理方法の実施例による浄化水のＣＯＤＭｎ濃度は、１２mg／リットル以下を維持したが、第１比較例の有機性排液処理方法による浄化水のＣＯＤＭｎ濃度は２０mg／リットルであった。本発明による浄化水のＣＯＤＭｎ濃度は、比較例の場合と比べて約６０％に低減されることが確認された。
また、前記実施例によれば、１年間生物活性炭塔１５の活性炭の再生操作を行うことなく連続運転が可能であった。
【００３８】
［第２比較例］
本発明の有機性排液処理方法を行った場合と、第２比較例の有機性排液処理方法を行った場合について、生物活性炭塔１５及び活性炭塔１５’’に充填されている活性炭の所定期間における再生頻度（各ケースでは同一の活性炭を使用している）を比較した。
第２比較例の有機性排液処理方法は、図３に示す有機性排液処理システムを用い（各構成要素は、本発明の有機性排液処理システムと同様）、（１）生物処理工程、（２）固液分離工程、（３）可溶化処理工程のみを行い、固液分離工程後の上澄液を活性炭塔１５’’で単に吸着処理（以下、「活性炭吸着処理」という）することにより浄化水としたものである（オゾン処理工程は行わない）。
そして、前記実施例と同様の運転を行い、活性炭塔１５’’の出口の処理水のＣＯＤＭｎ濃度が１２ｍｇ／リットルを超えた場合に活性炭を再生した。
その結果、再生頻度は４ヶ月に１回となり、１年間では３回の再生操作が必要となった。
【００３９】
この結果第２比較例の有機性排液処理方法に使用した活性炭の再生頻度を１．０とした場合、本発明の有機性排液処理方法に使用した活性炭の再生頻度は０．３となり、１／３の再生頻度で対応できることが確認され、活性炭の寿命を長く保持できることが明らかになった。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の有機性排液処理方法及び有機性排液処理システムによれば、可溶化処理の結果生成した生物難分解性有機物を効果的に除去することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の有機性排液処理システムを示す図である。
【図２】  第１比較例の有機性排液処理システムを示す図である。
【図３】  第２比較例の有機性排液処理システムを示す図である。
【符号の説明】
Ｓ      有機性排液処理システム
１１    曝気槽（生物処理手段）
１２    沈殿槽（固液分離手段）
１３    可溶化槽（可溶化処理手段）
１４    生物活性炭原水槽（オゾン処理手段）
１５    生物活性炭塔（生物吸着処理手段）
２１    オゾン供給手段
２２    気液分離槽
２３    第１活性炭塔
【図１】
0003897098.tif 000003
【図２】
0003897098.tif 000004
【図３】
0003897098.tif 000005