(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
降雨時に廃棄物の焼却灰を浸透して流出した雨水や家畜屎尿を固液分離した上澄液などの有機性汚水に含有する窒素成分を脱窒処理するにあたり、
（ａ）上記汚水にオゾンを混合させ、含有窒素成分のうちアンモニア性窒素をオゾンの酸化反応により窒素ガスとして分離除去する第１の工程、
（ｂ）アンモニア性窒素を除去した有機性汚水を電気分解して、含有窒素成分のうち硝酸性窒素、亜硝酸性窒素、硝酸および亜硝酸を除去する第２の工程、
（ｃ）電気分解により脱窒処理した処理水を濾過層に浸透させ、濾過することにより清澄水に処理する第３の工程、
とを包含することを特徴とする有機性汚水に含有する窒素成分の脱窒処理方法。
【請求項２】
上記第１の工程は、貯留槽に貯留された有機性汚水を汚水導入管でオゾン反応搭に導入するにあたり、上記汚水導入管の導入路に介装したエゼクターを介してオゾン発生機のオゾン供給管を連通接続し、上記汚水の導入過程でオゾンを混合しながらオゾン反応搭に導入し、導入されたオゾン混合汚水の水力で、搭内下方に延設した汚水導入管の下端部に軸支した撹拌器を水平回転させることにより、均一に酸化反応させて処理することを特徴とする請求項１記載の有機性汚水に含有する窒素成分の脱窒処理方法。
【請求項３】
上記第２の工程は、オゾン反応搭からオーバーフローしたオゾン反応済の汚水を汚水導入管により電気分解反応槽の底壁から槽内に導入し、内壁に対向して設けたステンレス製の板状固定陰極と、槽内の中心部に立設したアルミニウム製の回転軸の上下方向に、ニッケル製の板状翼片とアルミニウム製の板状翼片とを所定間隔を存して水平状または垂直状に交差させて軸着してなる陽極とに直流高電圧を印加し、かつ陽極を回転させながら電気分解し、硝酸ニッケルと塩化アルミニウムを析出して処理することを特徴とする請求項１記載の有機性汚水に含有する窒素成分の脱窒処理方法。
【請求項４】
上記第３の工程は、電気分解反応槽からオーバーフローした脱窒処理済の処理水を処理水導入管により濾過搭の上方から搭内に導入し、導入された処理水を搭内の上端部に水平回転自在に設けた噴霧器で噴霧状に放出しながら下方のセラミックス製の濾過層に浸透させ、濾過することにより清澄水に処理することを特徴とする請求項１記載の有機性汚水に含有する窒素成分の脱窒処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性汚水に含有する窒素成分の脱窒処理方法に係り、詳しくは、埋立地に投棄された廃棄物の焼却灰を浸透して流出した雨水や、固液分離された家畜屎尿の上澄液などの有機性汚水に含有する窒素成分を脱窒するための処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、公害防止対策の一環として、家庭から排出される一般廃棄物や事業所から排出される産業廃棄物は、焼却場で焼却して焼却灰とした後、これを所定の埋立地に投棄して処理しているが、降雨時に雨水が焼却灰に浸透すると、有機性汚水となって流出するため、これを所定の貯留槽に導入し、バクテリア処理を施してから河川に放流している。
【０００３】
一方、畜舎から排出される家畜屎尿は、一般に活性汚泥法によって処理されており、具体的には貯留池に貯留した屎尿を曝気槽に送り、好気性微生物を混合して曝気し、屎尿に含有している有機物を酸化分解させた後、これを沈殿池に送って沈殿させ、固液分離した上澄液を河川に放流している。
【０００４】
ところが、上記のような有機性汚水には、アンモニア性窒素、硝酸性窒素、亜硝酸性窒素、硝酸および亜硝酸、その他の窒素酸化物が多量に含まれているので、従来のようにバクテリア処理や活性汚泥処理では、有機性汚水に含有する窒素成分を脱窒処理することができず、脱窒処理せずに河川に放流すると、経時的に河川が汚染されて二次ないし三次公害を招き易いため、公害防止対策の見地から上記汚水に対する脱窒処理が要望されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような要望に応えるべく創案されたものであって、その意図するところは、埋立地に投棄された廃棄物の焼却灰を浸透して流出した雨水や、固液分離された家畜屎尿の上澄液などの有機性汚水に含有する窒素成分を脱窒処理するにあたり、化学的、電気的かつ物理的な一連の手段によって脱窒処理し、もって、二次ないし三次公害を招くことのない清澄水にして河川に放流することができる有機性汚水に含有する窒素成分の脱窒処理方法を提供することを課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明が採用した第１の技術手段は、降雨時に廃棄物の焼却灰を浸透して流出した雨水や家畜屎尿を固液分離した上澄み液などの有機性汚水に含有する窒素成分を脱窒処理するにあたり、
（ａ）上記汚水にオゾンを混合させ、含有窒素成分のうちアンモニア性窒素をオゾンの酸化反応により窒素ガスとして分離除去する第１の工程、
（ｂ）アンモニア性窒素を除去した有機性汚水を電気分解して、含有窒素成分のうち硝酸性窒素、亜硝酸性窒素、硝酸および亜硝酸を除去する第２の工程、
（ｃ）電気分解により脱窒処理した処理水を濾過層に浸透させ、濾過することにより清澄水に処理する第３の工程、
とを包含することを特徴とするものである。
【０００７】
本発明が採用した第２の技術手段は、貯留槽に貯留された有機性汚水を汚水導入管でオゾン反応搭に導入するにあたり、上記汚水導入管の導入路に介装したエゼクターを介してオゾン発生機のオゾン供給管を連通接続し、上記汚水の導入過程でオゾンを混合しながらオゾン反応搭に導入し、導入されたオゾン混合汚水の水力で、搭内下方に延設した汚水導入管の下端部に軸支した撹拌器を水平回転させることにより、均一に酸化反応させて処理することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明が採用した第３の技術手段は、オゾン反応搭からオーバーフローしたオゾン反応済の汚水を汚水導入管により電気分解反応槽の底壁から槽内に導入し、内壁に対向して設けたステンレス製の板状固定陰極と、槽内の中心部に立設したアルミニウム製の回転軸の上下方向に、ニッケル製の板状翼片とアルミニウム製の板状翼片とを所定間隔を存して水平状または垂直状に交差させて軸着してなる陽極とに直流高電圧を印加し、かつ陽極を回転させながら電気分解し、硝酸ニッケルと塩化アルミニウムを析出して処理することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明が採用した第４の技術手段は、電気分解反応槽からオーバーフローした脱窒処理済の処理水を処理水導入管により濾過搭の上方から搭内に導入し、導入された処理水を搭内の上端部に水平回転自在に設けた噴霧器で噴霧状に放出しながら下方のセラミックス製の濾過層に浸透させ、濾過することにより清澄水に処理することを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は脱窒処理方法の工程を示す模式図、図２は脱窒処理方法に使用される電気分解反応槽の縦断面図、図３（Ａ）は同上要部の平面図、同図（Ｂ）は同上要部の他の実施例を示す平面図、図４はオゾン発生機の要部斜視図である。先ず図１において、１はオゾン反応搭であて、該オゾン反応搭１はステンレス製の鋼板で円筒状に形成され、その上端部には気泡排出体２が搭内に臨ませた状態で、ギャードモータ３により水平方向回転自在に軸支されているとともに、上端部の一側には気泡排出口４が気泡排出体２の回転軌跡に臨ませて形成されている。
【００１１】
５は汚水導入管であって、該汚水導入管５は吸上ポンプＰ１、流量計６およびエゼクター７を介して有機性汚水を貯留している貯留槽８に連通され、かつオゾン反応搭１の側壁上部を貫通して搭内下方に垂直状に延設されており、その下端部には搭内に導入されたオゾン混合汚水の水力によって水平回転する撹拌器９が軸支されている。１０はオゾン反応搭１の下端部に形成された残留汚水の排出栓である。
【００１２】
１１は電極回転式のオゾン発生機であって、該オゾン発生機１１は図４に示すように、回転電極となるシロッコファン１２に対応して固定電極１３が配設され、両電極間に直流高電圧を印加することによってオゾンを生成させるオゾン生成部１４と、シロッコファン１２と同軸状に軸支されたモータ１５と、オゾン生成部１４の空気取入側に設けた吸引口１６と、シロッコファン１２の回転軌跡の側方に形成したオゾン放出口１７とを備え、該オゾン放出口１７に一端を装着したオゾン供給管１８の他端は前記汚水導入管５の導入路に介装したエゼクター７に連通接続されている。
【００１３】
１９は電気分解反応槽であって、該電気分解反応槽１９な硬質塩化ビニールで円筒状に形成されており、その内壁２０には図２ないし図３に示すように、ステンレス製の鋼板で形成された固定陰極２１が対向状に張設固定されており、槽内の中心部には上端部に配設されたギヤードモータ２２に連動連結されて立設したアルミニウム製の回転軸２３に、ニッケル製の板状翼片２３ａとアルミニウム製の板状翼片２３ｂとを直交状に交差させ、かつ回転軸２３に所定の間隔を存して上下方向に水平状（図３（Ａ）参照）、または垂直状（同図（Ｂ）参照）に軸着してなる回転陽極２４が設けられており、オゾン反応搭１からオーバーフローした汚水を底壁から槽内に導入し、両電極２１、２４に直流高電圧を印加して、上記汚水を電気分解することにより、含有窒素成分を脱窒処理するように構成されている。
【００１４】
２５はステンレス製の鋼板で円筒状に形成された濾過搭であって、該濾過搭２５の上端部には、電気分解反応槽１９から導入された脱窒済処理水を噴霧状に放出する噴霧器２６がギヤードモータ２７に連動連結された状態で、搭内に臨ませて水平回転自在に軸支されているとともに、上端部の一側には上記噴霧器２６の回転軌跡の側方に位置して電気分解反応搭１９の上端部に連通する処理水導入管２８が形成されている。また、濾過搭１の底部にはセラミックス製の濾過層２９が形成されており、該濾過層２９に連通して濾過搭２５の下端部には放流管３０が形成されている。３１は放流管３０に連通させて配設した逆洗用水栓、Ｐ２は逆洗用水栓３１に連通接続された吸上ポンプ、３２は濾過搭２５の上端部に形成された逆洗排水口である。
【００１５】
次に本発明の脱窒処理方法について説明する。いま、貯留槽８に貯留されている有機性汚水から含有窒素成分を除去するには、先ず吸上ポンプＰ１により上記汚水を汚水導入管５によってオゾン反応搭１に導入するとともに、オゾン発生機１１のオゾン供給管１８からオゾンを供給し、汚水導入管５の導入路に介装したエセクター７を介して汚水にオゾンを混合させながらオゾン搭１の下方に噴射状に導入させる。
【００１６】
その際、導入されたオゾン混合汚水の水力によって撹拌器９が水平回転されるので、上記汚水は搭内で万遍なく撹拌されて均一にオゾンと混合し、次のように酸化反応して、含有窒素成分のうちアンモニア性窒素が窒素ガスとして分離除去される。
ＮＨ３＋ＲＯ３→ＮＯ２＋Ｈ２Ｏ
なお、オゾン反応搭１への汚水の導入量は、流量計６で制御することができ、また、汚水とオゾンとの混合時に発生する気泡は強制回転する気泡排出体２により気泡排出口４側に送り出されて搭外に排出される。
【００１７】
次にオゾン反応搭１からオーバーフローしたアンモニア性窒素を除去された汚水は、汚水導入管５を介して電気分解反応槽１９の底壁から槽内に導入される。槽内ではステンレス製の鋼板からなる固定電極２１と、アルミニウム製の回転軸２３に軸着されたニッケル製の板状翼遍２３ａとアルミニウム製の板状翼片２３ｂとからなる回転電極２４に直流高電圧が印加されているので、導入された汚水は電気分解される。
【００１８】
その際、回転軸２３の回転にともなって、汚水はニッケル製の板状翼片２３ａとアルミニウム製の板状翼片２３ｂとにより撹拌作用を受けながら槽内を対流するので、通電効率が向上されるとともに、電気分解が均一におこなわれる。その結果、陽極２４のニッケル製の板状翼片２３ａ付近では、汚水は次のように反応して硝酸ニッケルが析出される。
３Ｎｉ＋８ＨＮＯ３→３Ｎｉ(ＮＯ３)２＋２ＮＯ＋４Ｈ２Ｏ
また、アルミニウム製の板状翼片２３ｂ付近では、汚水は次のように反応して塩化アルミニウムが析出される。
Ａｌ＋３Ｃｌ→Ａｌ(Ｃｌ)３
したがって、電気分解後の汚水から、硝酸ニッケル、塩化アルミニウムのフロッグを除去することによって、上記汚水に含有している硝酸性窒素、亜硝酸性窒素、硝酸および亜硝酸等の窒素成分を脱窒することができる。
なお、電気分解するに際し、汚水に塩化ナトリウムを３〜５％（重量比）注入すると、電気分解がより一層促進されることが実験により確認された。
【００１９】
更に電気分解反応槽１９からオーバーフローした脱窒処理済の処理水は、処理水導入管２８を介して濾過搭２５の上方から搭内に導入される。そして、導入された処理水は搭内の上端部に水平回転自在に設けた噴霧器２６により噴霧状に放出されながら下方のセラミックス製の濾過層２９に浸透して濾過されるので、濾過された処理水は清澄水となって放流管３０から放流される。
なお、実験によれば、貯留槽８に貯留されている有機性汚水のＨＮＯ３−Ｎは１０５ｐｐｍであったが、本発明によって脱膣処理されて放流管３０から放流された最終処理水のＨＮＯ３−Ｎは２０ｐｐｍであることが確認された。
【００２０】
なお、有機性汚水の脱窒処理を継続的に行うと、濾過層２９に目詰まりなどが誘発して濾過効率が減退し濾過作用が飽和状態となる惧れがある。そこで、このような場合には、吸上ポンプＰ２により、適宜の水源（図示せず）から洗浄水を逆洗用水栓３１から濾過搭２５に流入して洗浄し、逆洗排水口３２から洗浄水を搭外に排出すればよい。
【００２１】
【発明の効果】
これを要するに本発明は、降雨時に廃棄物の焼却灰を浸透して流出した雨水や家畜屎尿を固液分離した上澄液などの有機性汚水から含有窒素成分を脱窒処理するにあたり、先ず有機性汚水にオゾンを混合させ、オゾンの酸化反応により含有窒素成分のうちアンモニア性窒素を窒素ガスとして分離除去し、次いでアンモニア性窒素を除去した有機性汚水を電気分解して含有窒素成分のうち硝酸性窒素、亜硝酸性窒素、硝酸および亜硝酸を除去し、更に電気分解により脱窒処理した処理水を濾過層に浸透させて濾過することにより清澄水に処理したものであるから、有機性汚水に含有する窒素成分の脱窒が効率良く確実にでき、しかも操作が簡単でメンテナンスも容易にでき、そのうえ最終処理水の放流に際しては河川の汚染を招く惧れもないから、公害防止に大きく寄与することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】脱窒処理方法の工程を示す模式図
【図２】電気分解反応槽の縦断面図
【図３】（Ａ）同上要部の平面図
（Ｂ）同上要部の他の実施例を示す平面図
【図４】オゾン発生機の腰部斜視図
【符号の説明】
１      オゾン反応搭
５      汚水導入管
７      エゼクター
８      貯留槽
９      撹拌器
１１    オゾン発生機
１８    オゾン供給管
１９    電気分解反応槽
２１    固定陰極
２４    回転陽極
２５    濾過搭
２６    噴霧器
２８    処理水導入管
２９    濾過層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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