(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
し尿を脱窒素槽にて担体に固定化した微生物にて生物脱窒素処理をするとともに、この生物脱窒素処理に続いて硝化槽にて担体に固定化した微生物にて生物硝化処理をして沈殿槽に導入する生物脱窒素処理工程を有するし尿の処理方法であって、
前記生物脱窒素処理工程にて生成された余剰汚泥の少なくとも一部を前記沈殿槽から引き抜いてこの余剰汚泥をオゾン可溶化工程でオゾンにより可溶化処理により減容化し、このオゾンによる可溶化処理した余剰汚泥を前記脱窒素槽にて脱窒素処理をすることなく、オゾンによる可溶化処理した全ての余剰汚泥を前記硝化槽に導入して、前記微生物を固定化した担体を循環流によって流動しながら流動床式の硝化処理し、
前記余剰汚泥の減量化を図りつつし尿を処理する
ことを特徴とするし尿の処理方法。
【請求項２】
し尿を脱窒素槽にて担体に固定化した微生物にて生物脱窒素処理をするとともに、生物脱窒素処理に続いて硝化槽にて担体に固定化した微生物にて生物硝化処理をして沈殿槽に導入する生物脱窒素処理工程を有するし尿の処理方法であって、
前記生物脱窒素処理工程の窒素除去系にて生成された生物汚泥の一部を前記沈殿槽から引き抜いてオゾン可溶化工程でオゾンによる可溶化処理により減容化し、このオゾンによる可溶化処理した生物汚泥を前記脱窒素槽にて脱窒素処理をすることなく、オゾンによる可溶化処理した全ての生物汚泥を前記硝化槽に導入して、微生物を固定化した担体を循環流によって流動しながら流動床式の硝化処理し、前記生物汚泥の減量化を図りつつし尿を処理する
ことを特徴とするし尿の処理方法。
【請求項３】
オゾン処理した余剰汚泥を硝化槽に導入する前に曝気処理することを特徴とする請求項１記載のし尿の処理方法。
【請求項４】
オゾン処理した生物汚泥を硝化槽に導入する前に曝気処理することを特徴とする請求項２記載のし尿の処理方法。
【請求項５】
担体として、中実、中空、多孔の少なくともひとつの構造を有する固体粒子を使用することを特徴とする請求項１ないし４いずれか記載のし尿の処理方法。
【請求項６】
し尿を浄化槽汚泥とともに処理することを特徴とする請求項１ないし５いずれか記載のし尿の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、し尿の処理方法に関するものであり、さらには、し尿とともに浄化槽汚泥を効率的に処理し、しかも余剰汚泥を可溶化して減容化する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
し尿、浄化槽汚泥、下水、生活廃水その他各種の有機性汚水を生物汚泥を利用する生物処理によって処理する活性汚泥法は、有機物を含む汚水の生物学的処理法である。これは、汚水中の有機物を基質とする微生物を利用して有機物および窒素化合物を除去するものであり、生物学的脱窒素法つまり脱窒素活性汚泥法は、硝化工程と脱窒素工程で構成されている。硝化工程とは好気状態で汚水中のアンモニアなどの窒素化合物を硝酸菌および亜硝酸菌により硝酸性窒素および亜硝酸性窒素に酸化する工程であり、脱窒素工程とは嫌気的な条件下で硝化工程において硝化された汚水を脱窒素菌の硝酸呼吸あるいは亜硝酸呼吸を利用して硝酸性窒素および亜硝酸性窒素を窒素ガスへ還元する工程である。
【０００３】
この処理法は、非常にすぐれた方法であって、各種の汚水処理施設において広く採用されている。しかしながら、この有機性汚水の生物的硝化脱窒処理においては、余剰活性汚泥が大量に発生し、その処理が非常に大きな問題点となっている。現在、活性汚泥法にて生成する余剰汚泥は、脱水した後に埋立あるいは焼却処理しているが、多大の経費と設備を必要としている。
【０００４】
また、この処理法は、現に、多くのし尿処理施設でも採用されているが、近年、これらのし尿処理施設において、浄化槽汚泥搬入比率の増加が原因となって処理が困難なものになってきており、今後も浄化槽汚泥の搬入比率は増加傾向となることが予想されている。
【０００５】
浄化槽汚泥はし尿と比較すると、ＢＯＤは約３２％、そのＢＯＤ成分の５５％はＳＳなどの不溶性のもので、ＣＯＤ有機物は約４０％、全窒素は約１７％と非常に低く、アンモニア性窒素は全体の約５５〜６０％を占めている。いずれの項目も、し尿と較べて低濃度であり、また、施設に搬入される以前の浄化槽で好気性生物分解を受け、沈降性の悪い汚泥となっている点が特徴的であり、収集に至るまでの変動要因が多岐にわたっている。
【０００６】
従って、し尿に対する浄化槽汚泥の搬入比率が増加すると、生物処理に必要な有機物濃度が低下すると同時に、重金属などの阻害因子の混入も頻繁に起こり、処理が困難となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記したように、生物学的硝化脱窒処理において大量に発生する余剰汚泥問題の重要性に鑑み、余剰汚泥を減容化するし尿の処理方法を目的とするとともに、処理が困難な浄化槽汚泥も効率的に処理することが可能な処理効率の高いすぐれたし尿の処理方法を目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のし尿の処理方法は、し尿を脱窒素槽にて担体に固定化した微生物にて生物脱窒素処理をするとともに、この生物脱窒素処理に続いて硝化槽にて担体に固定化した微生物にて生物硝化処理をして沈殿槽に導入する生物脱窒素処理工程を有するし尿の処理方法であって、前記生物脱窒素処理工程にて生成された余剰汚泥の少なくとも一部を前記沈殿槽から引き抜いてこの余剰汚泥をオゾン可溶化工程でオゾンにより可溶化処理により減容化し、このオゾンによる可溶化処理した余剰汚泥を前記脱窒素槽にて脱窒素処理をすることなく、オゾンによる可溶化処理した全ての余剰汚泥を前記硝化槽に導入して、前記微生物を固定化した担体を循環流によって流動しながら流動床式の硝化処理し、前記余剰汚泥の減量化を図りつつし尿を処理するものである。
【０００９】
請求項２記載のし尿の処理方法は、し尿を脱窒素槽にて担体に固定化した微生物にて生物脱窒素処理をするとともに、生物脱窒素処理に続いて硝化槽にて担体に固定化した微生物にて生物硝化処理をして沈殿槽に導入する生物脱窒素処理工程を有するし尿の処理方法であって、前記生物脱窒素処理工程の窒素除去系にて生成された生物汚泥の一部を前記沈殿槽から引き抜いてオゾン可溶化工程でオゾンによる可溶化処理により減容化し、このオゾンによる可溶化処理した生物汚泥を前記脱窒素槽にて脱窒素処理をすることなく、オゾンによる可溶化処理した全ての生物汚泥を前記硝化槽に導入して、微生物を固定化した担体を循環流によって流動しながら流動床式の硝化処理し、前記生物汚泥の減量化を図りつつし尿を処理するものである。
【００１０】
請求項３記載のし尿の処理方法は、請求項１記載のし尿の処理方法において、オゾン処理した余剰汚泥を硝化工程に導入する前に曝気処理するものである。
【００１１】
請求項４記載のし尿の処理方法は、請求項２記載のし尿の処理方法において、オゾン処理した生物汚泥を硝化工程に導入する前に曝気処理するものである。
【００１２】
請求項５記載のし尿の処理方法は、請求項１ないし４いずれか記載のし尿の処理方法において、担体として、中実、中空、多孔の少なくともひとつの構造を有する固体粒子を使用するものである。
【００１３】
請求項６記載の有機性汚水の処理方法は、請求項１ないし５いずれか記載のし尿の処理方法において、し尿を浄化槽汚泥とともに処理するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は、上記目的を達成するためになされたものであって、各方面から検討の結果、生物処理（つまり、活性汚泥を用いる硝化脱窒処理）において、生成する余剰汚泥について、その少なくとも一部を取り出してこれをオゾン処理して可溶化せしめ、これを脱窒素槽ではなく硝化槽に導入したところ、全く予期せざることに、汚水処理が支障なく行われること、すなわち、可溶化汚泥は脱窒素処理を経ることなく直接硝化槽に戻してやっても汚水処理がスムーズに行われること、をはじめて見出した。
【００１５】
その結果、取り出した汚泥については、脱窒素槽で処理する必要がなくなり、それに要する時間もカットされるため、汚泥処理に要する時間が短縮されることとなり、余剰汚泥を効率的に減量化しつつ汚水も効率的に処理できることをはじめて確認した。
【００１６】
本発明者らは、更なる汚泥の減量化について研究をすすめた結果、遊離の微生物（汚泥）を使用するのではなく微生物を固定化した担体を用いて汚水を処理することにより、浮遊汚泥等の発生を抑制し、その結果、汚泥が減量化され、しかも、微生物を固定化した担体を使用することによって、従来効率的処理がきわめて困難であった浄化槽汚泥も効率的に処理できるという非常に有利な新知見も得た。
【００１７】
すなわち、本発明者らは、生物処理工程（つまり、活性汚泥処理工程）において微生物を固定化した担体を用いて汚水を処理し、その処理中に担体から剥離したりして分離した汚泥及び／又は処理中に担体とは結合することなく、汚水中で生成した浮遊汚泥といった遊離汚泥（つまり、担体や処理槽に固定化ないし結合してないフリーの汚泥）については、その少なくとも一部を取り出してこれをオゾン処理して可溶化せしめたところ、微生物（汚泥）は担体に固定化されているため、生物処理工程における各タンクから流亡することなく残留しており、そのため、汚水処理が支障なく行われることをはじめて確認した。
【００１８】
そして、可溶化処理は、生物処理工程で発生した余剰汚泥である遊離汚泥のみを対象とすればよいため、少容量の余剰汚泥についてオゾン処理による可溶化処理を行えばよく、可溶化処理の負担も少なく、効率的に余剰汚泥の減容化が図られることもはじめて確認した。
【００１９】
そして更に研究の結果、余剰汚泥は少量であるうえ、オゾン処理による可溶化処理によって余剰汚泥は更に減容化されているため、これを生物処理工程に返送しても、従来のように、そのミクロフロラが変化して生物処理に支障が生じることがないという有用新知見を得た。
【００２０】
すなわち本発明者らは、活性汚泥処理工程と汚泥可溶化工程とを結合したし尿の処理方法に着目し、そして更に固定化した活性汚泥の使用と遊離汚泥のオゾン処理による可溶化処理との有機的結合をはじめて着想し、活性汚泥を担体に固定して使用するため、浮遊、遊離している汚泥の量が少なく、その結果、余剰汚泥の発生量自体が少なくなり、余剰汚泥の減容化が図られ、そして更に、この減容化された余剰汚泥を可溶化することにより更に減容化が図られること、つまり、２段階に亘って減容化が実施されることをはじめて見出した。
【００２１】
また、本発明者らは、オゾン処理して可溶化処理された余剰汚泥は、それを生物処理工程に返送しても、その量が少ないだけでなく各タンクには固定化された汚泥が残存しているため、処理システム内のミクロフロラが支障を受けることがなく、スムースに汚水が処理されるという有用新知見を得た。従来法では、たとえ可溶化処理した後であっても、余剰汚泥の量が非常に多く、これを生物処理工程に返送すると、デリケートなミクロフロラが乱れて効率的な汚水処理に支障をきたす場合が多々あったが、本発明によれば、このようなことがないこともはじめて確認したのである。
【００２２】
しかもその際、本発明者らは、オゾン処理によって可溶化した余剰汚泥は、脱窒素槽に導入して処理する必要がなく、脱窒素槽を介することなく直接硝化槽に導入できるという全く新しい有用な知見を得た。可溶化した余剰汚泥を硝化槽に直接導入することによって、脱窒素槽での処理が不要になることはもとより、そのために要する時間がカットされるため、処理時間が短縮されるという著効が奏される。更にまた、可溶化した余剰汚泥を硝化槽に導入する前に曝気槽で処理することにより、更に効率化が図られることも、新たに見出された。
【００２３】
本発明は、これらの有用新知見に基づいてなされたものであって、余剰汚泥の減容化を図りつつ、ミクロフロラも乱すことなく、きわめて効率的に有機性汚水を処理する新規方法を提供するものである。本発明によればし尿を効率的に処理することが可能であるが、一般に処理が困難であるとされているし尿及び浄化槽汚泥の処理を例にとって、以下、本発明を詳述する。
【００２４】
本発明を概説すれば、(1)凝集分離工程、(2)生物脱窒素処理工程、すなわち活性汚泥処理（微生物固定化担体使用の場合を例にとって説明する）工程、及び、(3)汚泥可溶化工程からなるものである。
【００２５】
つまり本発明は、し尿および浄化槽汚泥の処理施設における浄化槽汚泥搬入比率の増加に対応するために、(1)搬入後、夾雑物を除去した浄化槽汚泥を生物処理過程の前に高分子凝集剤およびスクリーンによる凝集分離、脱水機による濃縮、脱水処理などを行い、凝集汚泥と凝集分離水に分け、得られた凝集分離水に除さし尿を混合して生物処理過程に導く工程と、(2)生物処理過程の各処理槽に微生物固定化担体を流動させ、その担体に硝化菌や脱窒菌などの活性汚泥を付着させて生物処理に必要なＭＬＳＳ濃度を保持させる工程、(3)加えて、生物処理過程から排出された汚泥をオゾン処理することによって可溶化（ＢＯＤ化）し、所望するのであれば曝気槽で処理した後に硝化槽に戻して、処理を行うことにより、総体として汚泥の発生量を減容化しつつ効率的に汚水を処理するものである。
【００２６】
本発明においては、オゾン処理によって汚泥を可溶化するものであるが、所望するのであれば、更に、機械的擦り潰し処理、超音波処理、減圧膨張処理、熱処理、原生動物による処理その他公知の可溶化処理のひとつもしくはそれ以上の処理を、オゾン処理と組み合わせて行ってもよい。
【００２７】
本発明によれば、し尿を脱窒素槽に導入して脱窒素処理するとともに引き続き硝化槽にて硝化処理するし尿の生物脱窒素処理工程によって生成された余剰汚泥、または窒素除去系において生成した生物汚泥の少なくとも一部を沈殿槽から引き抜き、この余剰汚泥または生物汚泥をオゾン処理することによって余剰汚泥、または生物汚泥は可溶化して、オゾン処理後の余剰汚泥または生物汚泥を脱窒素槽に導入して脱窒素槽での処理をせずに、オゾン処理後の余剰汚泥または生物汚泥を硝化槽に直接導入することによって、全体の処理時間を短縮できる。また、更に、担体に固定化された活性汚泥と余剰汚泥または生物汚泥の可溶化処理との有機的結合によれば、更に効率的にし尿、またはし尿とともに浄化槽汚泥を処理することができ、その際、余剰汚泥または生物汚泥の生成が大幅に抑制され、これを返送しても生物処理工程におけるミクロフロラが混乱ないし破壊されることもない。
【００２８】
【実施例】
次に、本発明の実施例について説明する。図１は、本発明に係るし尿の処理方法の１実施例を示したものであって、し尿処理プロセスのフローシートであり、主として、凝集分離工程、生物脱窒素処理工程、可溶化工程からなるものである。本実施例においては、ここに図示したプロセスにしたがって、し尿及び浄化槽汚泥の処理の例について述べる。    本発明においては、し尿とともに浄化槽汚泥を処理対象とする場合は、凝集分離工程を経た後に、生物脱窒素処理工程に移行することとした。なお、浄化槽汚泥を処理しない場合は、し尿を（必要あれば希釈した後）凝集分離工程を経ることなく、直接、生物脱窒素処理工程で処理することも可能である。
【００２９】
浄化槽汚泥を処理対象とする場合、生物処理阻害因子物質となりうる不活性のＳＳ、重金属などを生物処理過程へ混入させないために、搬入された浄化槽汚泥を生物脱窒素処理過程の前に高分子凝集剤およびスクリーンによる凝集分離、脱水機による濃縮、脱水処理などを行い、凝集汚泥と凝集分離水に分け、得られた凝集分離水に除さし尿を混合して生物脱窒素処理過程に導く工程を採用した。この工程により、阻害因子の影響を受けることなく生物処理を正常に行うことができ、加えて、不活性のＳＳを除去することから生物処理後の沈澱分離性を改善し、また、発生スカムを防ぐことにもなる。
【００３０】
浄化槽汚泥は負荷変動が非常に大きいことから、浄化槽汚泥の搬入比率が増加するほど生物処理に悪影響を及ぼす。また、通常の活性汚泥法では返送汚泥を行うなどして生物処理に必要なＭＬＳＳ濃度を一定に保つているが、活性の高いＳＳを多く生物処理工程で生成する尿の搬入比率が低下しているためにその保持が難しくなり、このことも生物処理に影響を及ぼしている。
【００３１】
そこで本方法では、生物処理工程の反応槽内に微生物固定化担体を流動させ、適正な汚泥濃度を保持させて生物処理を円滑に進める工程を採用した。微生物固定化担体に付着させた汚泥は、浮遊活性汚泥よりも活性が高く、量および質的負荷変動に十分対応できるものである。
【００３２】
加えて、微生物固定化担体を流動させ、反応槽内のＭＬＳＳ濃度を高めることによって、生物処理により発生する汚泥量が低減されるという効果も得られる。このことは、汚泥収支式から説明が可能である。
【００３３】
反応槽内の汚泥収支を近似的に表現すると（１）式のようになる。
ΔＸ＝（ａ・Ｓｒ）−（ｂ・Ｘ）      …（１）
【００３４】
（１）式中、各符号は次のことを表わす。
ΔＸ：汚泥の発生量
ａ：ＢＯＤの汚泥への転換率
Ｓｒ：除去されたＢＯＤ量
ｂ：汚泥の自己消化率
Ｘ：活性汚泥量
【００３５】
ａとｂは人為的に調整することはできないし、また、Ｓｒは汚水量とその水質等から決まるものであるため調整は困難である。そこで、唯一調整可能な活性汚泥量（Ｘ）を増加させれば汚泥の発生量（ΔＸ）を抑えるととができることになる。ここで、活性汚泥量（Ｘ）は次式で表現できる。
【００３６】
Ｘ＝ＭＬＳＳ・Ｖ                  …（２）
Ｖ：曝気槽容積
【００３７】
（２）式から、曝気槽容積（Ｖ）を大きくすることは困難であるので、もう一方のパラメータであるＭＬＳＳ濃度を高めれば汚泥発生量が低減されることになる。
【００３８】
このようにして、浄化槽汚泥凝集分離水を分離液貯槽に貯めておき、これにし尿を添加した後、この混合汚水を常法にしたがって、脱窒槽、硝化槽、そして必要あれば曝気槽からなる生物脱窒素処理施設にて処理する。なお、所望する場合は、各槽の設置数、設置個所を適宜選択することも可能であるし、また、硝化槽処理物の一部を脱窒槽に返送したり、硝化槽の下流に第２脱窒槽を設けてもよい。そして、生物脱窒素処理工程の最下流には沈殿槽を設けておき、上清は生物処理水としてそのままあるいは必要な処理を行った後に河川に放流したり工場用水等として再利用する。一方、沈殿した汚泥は、その一部は汚水処理に再利用することが可能であり、他は余剰汚泥として、乾燥・焼却し廃棄したり、本発明においては、オゾン処理され硝化槽へ導入されて減容化される。
【００３９】
生物脱窒素処理施設における処理は、本発明においては、担体に固定化した微生物を使用しているが、この担体に固定化した微生物と遊離の微生物との併用も可能である。そして、本実施例においては、微生物を固定した担体を使用しているが、この微生物固定化担体を使用し、流動床式水処理システムを用いる点を除き、常法どおりに処理すればよく、常用される施設がそのまま使用できるという利点を有する。
【００４０】
生物処理工程において使用する微生物を固定化した担体としては、各種の担体に汚水処理用微生物（硝化菌、脱窒菌、これらの混合菌、活性汚泥、その他の汚水処理に適した微生物）を固定化したものが適宜使用される。例えば、微生物固定化担体としては、固体粒子の表面に、し尿その他処理対象汚水の有機成分や窒素成分等を分解除去し得る微生物を付着せしめたものであれば、すべてのものが使用できる。通常、固体粒子としては、例えば、砂、粉末活性炭、粉末ゼオライト、コークス、ポリスチレンビーズ等の合成樹脂粒子といった天然又は人工の無機又は有機質粒子が挙げられる。
【００４１】
また、担体としては、下記に示すような担体の少なくとも１つも使用することができる。
【００４２】
（１）断面が十字形の中空筒体からなり、十字形の各コーナーは丸味を付与し、筒体内部に生物層を形成せしめてその内部を流体が移動するとともに、筒内から剥離した生物を筒外に流出せしめるようにしてなること、を特徴とする水処理用生物固定担体。
【００４３】
（２）該中空筒体の内壁及び／又は外壁について、その表面を物理的に処理したり及び／又は筒体材料を処理して、その表面に凹凸部を形成せしめ、生物の固定化を促進するようにしてなること、を特徴とする（１）に記載の担体。
【００４４】
その具体例を図２、図３に示す。
【００４５】
図中、１は担体を示す。担体１は、断面十字形の中空筒体からなる（２は担体断面部、３は担体側部を示す。）。ただし、十字形の各コーナー２−１、２−２、２−３、２−４及びコーナー連結部分の少なくともひとつは、丸味を持たせておく。４は、筒状担体１の内壁、外壁面に付着した汚泥等の生物層を示す。
【００４６】
本担体のサイズとしては、例えば次のようなサイズが好適である。担体断面２の長径（２−１〜２−３、２−２〜２−４）は７〜１５ｍｍ（好適には８〜１０ｍｍ）、担体壁部の厚さ（板厚）は０．２〜０．８ｍｍ（好適には０．４〜０．６ｍｍ）、担体側部３の長さは１５ｍｍ以内（好適には１０ｍｍ以内）とし、比重は０．９０〜０．９９（好適には０．９７〜０．９９）とする。
【００４７】
本担体を使用して汚水処理するに当り、担体としては全く同じ形状、同じサイズのものを使用できることはもちろんであるが、形状、サイズが相違したものを適宜混合して使用することも可能である。なおその際、担体断面２の長径を同一とした担体のほか、長径の長さを相違せしめた（２−１〜２−３の長さと２−２〜２−４の長さが相違する）担体を使用してもよい。
【００４８】
担体は、各種材料で製造することができ、プラスチックとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ナイロン、ポリウレア、ポリウレタン、ケイ素樹脂等が適宜使用され、また、前記プラスチックとシリカゲル等の無機材又はアルミナ等の金属との混合材で比重を１．０以下に調整したもの等も適宜使用される。
【００４９】
本発明においては、生物固定担体を使用し、この担体を曝気や攪拌機による循環流によって流動しながら、流動床式水処理システムによって汚水処理を行うものである。本発明においては、活性汚泥その他微生物を担体に固定しているため、比重が重たい担体を使用した場合は、これが処理槽から溢流することは通常ないが、比重が軽い担体の場合には処理槽から溢流するおそれもあるため、スクリーン等の設置によりそれを防止することにより、汚泥を高濃度に維持することができ、効率的に汚水の処理が可能となる。
【００５０】
したがって、本発明においては、活性汚泥の大部分は処理槽に残留することとなり、担体から剥離した汚泥、汚水中に発生した浮遊汚泥といった遊離汚泥のみが余剰汚泥として沈澱槽に流入してくることとなる。つまり、本発明においては、余剰汚泥の発生自体を抑制しており、いわばあらかじめ余剰汚泥の減容化が図られているのである。
【００５１】
沈澱槽において、余剰汚泥と上清とを分離する。上清は、続いて凝集処理等の高度処理を経ることとなる。一方、沈澱した余剰汚泥については、少なくともその一部を汚泥可溶化工程において処理するものである。
【００５２】
つまり本発明においては、そもそも発生量自体が抑制された余剰汚泥（即ち、既に第１段階の減容化が行われている）について、可溶化処理することにより更に減容化（即ち、第２段階の減容化）するものであって、二重減容化という新規システムを採用した点で特徴的である。
【００５３】
本発明において可溶化処理は、酸化剤を用いる化学的処理、特にオゾンを用いて行う。オゾン処理は、生物汚泥とオゾンを例えば常温で接触させることにより行うことができる。接触方法としては、オゾン処理槽に汚泥を導入してオゾンを吹込む方法などが採用できる。オゾンとしてはオゾンガスの他、オゾン含有空気、オゾン化空気などが使用できる。このオゾン処理においては、オゾンを生物汚泥に対して０．５〜１５重量％、好ましくは生物汚泥に対して２〜１０重量％の範囲内で反応させるのが好ましい。こうしてオゾン処理された汚泥は、対汚泥あたりのオゾン注入率が０．０２ｍｇ−Ｏ３／ｍｇ−ＳＳ以上、好ましくは０．０５ｍｇ−Ｏ３／ｍｇ−ＳＳ以上では、生物汚泥の細胞壁の糖鎖長が小さくなって生分解性が非常に向上する。オゾン処理に際しては生物汚泥をｐＨ５以下に調整すると、オゾン使用量を減少させることができる。その場合、オゾン処理後に再度ｐＨ調整して硝化工程に導入することにより、硝化細菌の活性を維持することが可能である。
【００５４】
なお、本発明においては、可溶化処理としては、オゾン処理単用でも有効であるが、オゾン処理によって細胞を破壊して可溶化する処理の前及び／又はその後で、あるいは該処理中に、擦り潰し処理といった機械的処理、熱処理、超音波処理、減圧膨張処理、原生動物による処理、その他公知の可溶化処理のひとつ又は２以上の処理を併用して行ってもよい。擦り潰し（磨砕）処理としては、例えばホモゲナイザー（例えば圧力１０〜８００ｋｇ／ｃｍ２の圧力で流体を押し出しながら磨砕する）、ホモミキサー（高速乳化ミキサー）、コロイドミル（例えば１０〜２０ｋｗ、砥石径１５０〜２００ｍ／ｍ、ローター回転数３０００／３６００ｒｐｍ）、プロペラ攪拌機（３００〜３６０ｒｐｍ）等を単用又は２種以上併用して行えばよい。
【００５５】
この汚泥可溶化処理によって汚泥中のＳＳがＢＯＤ化されるので、これを直接硝化槽に返送してもよいし、及び／又は、曝気槽に導入して好気性生物処理を行い、それにより可溶化処理によってＢＯＤ化された成分が炭酸ガスに無機化され、更に減容化されるので、この曝気槽処理を行った後、硝化槽に返送してもよい。
【００５６】
本発明においては、これらの処理により数段に亘って減容化を行うために大幅な減容化が達成され、その結果、従来法とは異なり、大量の汚泥を生物脱窒素処理工程に返送することがなく、したがって、従来法のように生物脱窒素処理工程のミクロフロラが混乱して生物処理が支障を受けることもなく、効率的に汚水が処理される。なお、所望するのであれば、汚泥可溶工程終了後の可溶化汚泥は、すべて生物脱窒素処理工程に返送することはせず、少なくとも一部を取り出して、従来法にしたがって、埋め立て、焼却処分をしてもよい。この場合、減容化により汚泥の量が非常に少なくなっているため、これらの処分が従来のような問題をひき起こすことはない。
【００５７】
本発明においては、上記したように沈殿槽から分離した余剰汚泥のほか、常法にしたがって担体に固定することなく遊離の活性汚泥を使用する場合において、各槽から抜き出した汚泥、及び／又は、各槽から溢流してくる汚泥もいずれも余剰汚泥に包含され、また、微生物固定化担体を使用する場合においても、担体から剥離したりして遊離した汚泥について、これを各槽から抜き出した汚泥、及び／又は、各槽から溢流してくる汚泥も余剰汚泥に包含される。
【００５８】
このように、生物脱窒素処理過程から排出される汚泥は、溶解性物質およびコロイドを含有する水と浮遊性物質との要素から成り、浮遊性物質の大部分は好気性の細菌類や原生動物などの微生物体である。この微生物体の主成分は糖、タンパク質、核酸、脂質などであり、これらは難分解性の細胞壁に保護されており、この細胞を破壊するとＢＯＤ成分に変換することができる。このＢＯＤ成分は、微生物によって無機化され、揮散、溶解成分化するため、汚泥の発生量が減少して、更に減容化が達成される。
【００５９】
また、生物処理から発生する余剰汚泥の一般的な処理は脱水、乾燥、焼却そして埋立とすることが大半であり、埋立用地確保等の点で大きな社会問題となっている。つまり、この工程による汚泥のＢＯＤ化は汚泥減容化の点でも大変有用なものといえる。さらに、各条件を調整することによって、余剰汚泥を全く発生させないで処理を行うことも可能となる。
【００６０】
（処理例）
浄化槽汚泥（ＢＯＤ  ３，０００ｍｇ／Ｌ）を凝集槽（高分子凝集剤）「ＡＫ−２１０Ｐ」、カチオン性高分子凝集剤：浅野環境サービス（株）製商品名：使用）で処理した後、濃縮スクリーンにて分離した凝集分離水を分離液貯槽に送入した。一方、し尿（ＢＯＤ  ７，０００ｍｇ／Ｌ）を分離液貯槽に送入し、両者の混合液（ＢＯＤ  ２，７００ｍｇ／Ｌ）を得た。
【００６１】
この混合液について、図示した形状を有するポリプロピレン製の中空担体（外径１０ｍｍ、長さ９ｍｍ、板厚０．５ｍｍ、比重０．９７〜０．９９）を用いて、硝化・脱窒素処理を行った。
【００６２】
先ず、し尿処理場より採取した硝化・脱窒処理用汚泥を２つの（硝化及び脱窒）処理槽に入れ、これに担体を混入して、しばらく攪拌しながら、微生物増殖操作運転を行い、担体の内外表面に活性汚泥を付着、増殖させて、流動媒体（微生物固定化担体）を調製しておいた。
【００６３】
流動媒体を含有した脱窒素槽に、分離液貯槽中の混合液を入れ、所望するのであれば炭素源としてメタノールを加え、機械攪拌して脱窒素処理を行った。脱窒素された液は、スクリーンを通して次槽の硝化槽に流し、エアー攪拌して、溶存酸素を３〜５ｐｐｍに維持し、流動媒体と充分に接触せしめ、硝化処理を行った。
【００６４】
これらの処理は、所望するのであれば、複数回くり返して行ってもよく、本実施例においては、脱窒素処理をくり返し行った。次いで曝気処理した後、遊離汚泥を沈澱槽に導入し、上清は、凝集処理、活性炭吸着処理をおこなって、河川に放流した。本実施例においては、汚泥は担体に固定しているので、遊離汚泥の生成は極めて少なく、したがって余剰汚泥量も少なく、減容化が図られている。
【００６５】
沈殿槽にたまった余剰汚泥は、可溶化処理を行った。汚泥可溶化処理は、余剰汚泥をオゾン処理槽（図示せず）に導入し、汚泥ＳＳあたり５重量％のオゾンを注入して両者を反応させて行った。得られた結果を下記表１に示す。
【００６６】
【表１】
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【００６７】
上記結果から明らかなように、オゾン処理によって、ＳＳは可溶化し、ＢＯＤ及びアンモニア態窒素（ＮＨ３−Ｎ）は増加しており、汚泥の可溶化が実証されている。
【００６８】
次いで曝気槽に導入し、曝気槽内で好気性生物処理することにより、可溶化処理によってＢＯＤ化された成分が炭酸ガス等に無機化され、更に余剰汚泥の減容化が促進された。そしてこれを硝化槽に導入して生物脱窒素処理したが、本発明においては、微生物固定化担体を使用したことによって、余剰汚泥の発生量自体を抑制しており、しかも汚泥可溶化工程によって可溶化され、そのうえ曝気処理によって更にもう一段余剰汚泥が減容化された。その結果、余剰汚泥を取り出すことなく１００日間に亘って汚水の循環処理が可能となった。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、し尿を脱窒素槽に導入して脱窒素処理するとともに硝化槽にて硝化処理するし尿の生物脱窒素処理工程によって生成された余剰汚泥、または窒素除去系において生成した生物汚泥の少なくとも一部を沈殿槽から引き抜き、この余剰汚泥または生物汚泥をオゾン処理することによって余剰汚泥又は生物汚泥を可溶化した後、微生物を固定化した担体を循環流によって流動しながら処理する流動床式の硝化工程に導入するので、余剰汚泥又は生物汚泥の生成が大幅に抑制され、可溶化処理は余剰汚泥又は生物汚泥のみを対象とすればよく、可溶化の処理時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るし尿処理システムのフローを示す。
【図２】本発明で使用する担体の斜視図である。
【図３】同担体の断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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