(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性排水を生物処理工程で処理する有機性排水の処理方法において、アンモニア性窒素を含有する有機性排水の生物処理工程からの生物汚泥と前記有機性排水の少なくとも一部を、槽の内部に内筒又は仕切板を設け、内筒又は仕切板を介して上昇・下降の循環水流を生起させ、かつオゾン含有ガスを上昇流部の下部に吹き込むことによって、槽内で生物汚泥の可溶化とアンモニア性窒素の生物学的硝化を共に進行させるオゾン処理槽でオゾン処理した後、前記生物処理工程に供給することを特徴とする有機性排水の処理方法。
【請求項２】
前記オゾン処理槽からの流出汚泥スラリを、有機性排水の生物処理工程の生物学的脱窒素部に供給することを特徴とする請求項１記載の有機性排水の処理方法。
【請求項３】
槽の内部に内筒又は仕切板を設け、かつアンモニア性窒素を含有する有機性排水を導入する入口を槽の上部に、オゾンガスの入口を槽の下部に、生物処理槽の返送汚泥を導入する入口を槽の上部又は下部に設けて、槽内部に内筒又は仕切板を介して上昇流部及び下降流部の循環水流部が形成され、槽頂部に消泡機構を具備したことを特徴とするオゾン処理槽。
【請求項４】
槽の内部に内筒又は仕切板を設け、かつアンモニア性窒素を含有する有機性排水の少なくとも一部を導入する入口を槽の上部に、オゾンガスの入口を槽の下部に、生物処理槽の返送汚泥を導入する入口を槽の上部又は下部に設けて、槽内部に内筒又は仕切板を介して上昇流部及び下降流部の循環水流部が形成され、槽頂部に消泡機構を具備したオゾン処理槽と、前記有機性排水の残部と前記オゾン処理槽からの流出汚泥スラリを導入する生物処理槽と、その後段の沈殿槽と、沈殿槽底の汚泥を生物処理槽及びオゾン処理槽へ送る配管とを有することを特徴とする有機性排水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚水などの有機性排水の生物処理方法及び装置に関するもので、詳細には、オゾンを用い有機性汚泥を可溶化処理するとともに、有機性排水（以下「原水」ともいう）のアンモニア性窒素の硝化を促進する新規な有機性排水の処理方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有機性排水処理の生物処理に関して、処理により排出される余剰汚泥をオゾン処理槽でオゾンにより液化処理を行い、減容化する技術が知られている。これは、オゾンの持つ酸化力により、活性汚泥中の微生物の細胞膜を破壊し、内部の細胞質を細胞外に流出させるものである。しかし、従来の技術は、オゾン処理槽で生物汚泥の可溶化を進行させることができるだけであった。
また、従来のオゾン処理槽は、オゾンガスを有機性排水や活性汚泥混合液に供給する反応槽には、上部に消泡機、下部にオゾン吹き込み口が設けられた、単純な形状の容器が用いられることが多かった。そのため、オゾンによる余剰汚泥の液化効率が低いという問題もあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、オゾン処理槽で生物汚泥の可溶化と、アンモニア性窒素の硝化反応を同時に進行させ、かつこれらの作用を高めることができる技術を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、下記の構成からなる本発明によって解決される。
（１）有機性排水を生物処理工程で処理する有機性排水の処理方法において、アンモニア性窒素を含有する有機性排水の生物処理工程からの生物汚泥と前記有機性排水の少なくとも一部を、槽の内部に内筒又は仕切板を設け、内筒又は仕切板を介して上昇・下降の循環水流を生起させ、かつオゾン含有ガスを上昇流部の下部に吹き込むことによって、槽内で生物汚泥の可溶化とアンモニア性窒素の生物学的硝化を共に進行させるオゾン処理槽でオゾン処理した後、前記生物処理工程に供給することを特徴とする有機性排水の処理方法。
（２）前記オゾン処理槽からの流出汚泥スラリを、有機性排水の生物処理工程の生物学的脱窒素部に供給することを特徴とする前記（１）記載の有機性排水の処理方法。
【０００５】
（３）槽の内部に内筒又は仕切板を設け、かつアンモニア性窒素を含有する有機性排水を導入する入口を槽の上部に、オゾンガスの入口を槽の下部に、生物処理槽の返送汚泥を導入する入口を槽の上部又は下部に設けて、槽内部に内筒又は仕切板を介して上昇流部及び下降流部の循環水流部が形成され、槽頂部に消泡機構を具備したことを特徴とするオゾン処理槽。
（４）槽の内部に内筒又は仕切板を設け、かつアンモニア性窒素を含有する有機性排水の少なくとも一部を導入する入口を槽の上部に、オゾンガスの入口を槽の下部に、生物処理槽の返送汚泥を導入する入口を槽の上部又は下部に設けて、槽内部に内筒又は仕切板を介して上昇流部及び下降流部の循環水流部が形成され、槽頂部に消泡機構を具備したオゾン処理槽と、前記有機性排水の残部と前記オゾン処理槽からの流出汚泥スラリを導入する生物処理槽と、その後段の沈殿槽と、沈殿槽底の汚泥を生物処理槽及びオゾン処理槽へ送る配管とを有することを特徴とする有機性排水の処理装置。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明のオゾン接触槽を用いて処理を行う場合におけるオゾン接触槽の一例を示す略立面図である。
図１に示す本装置は、オゾン接触槽１の内側に上下が開口した内筒２を設けた場合の一例である。前記内筒２は、オゾン接触槽１の内壁と間隔が開けてあり、内筒２の内側が上昇流部を構成し、内筒２とオゾン接触槽１の内壁との間が下降流部を構成している。内筒２の下端は槽１の液内にあって槽１の底面と間隔が開けられており、また内筒２の上端は槽１の液面より下にあってもよいし、あるいは液の上昇流れの形成を妨げるような水柱ができない程度であれば液面より多少上にあってもよい。
【０００７】
生物処理工程からの活性汚泥は、流入汚泥６として、オゾン接触槽１の下降流部に供給される。オゾン接触槽１に原水の一部７を供給すると、オゾンによる余剰汚泥処理において減容化効率を上げることができる。
オゾンガス１１は、槽１の内筒２の下端より下方に供給され、気泡となって内筒２内部を上昇する際に気液混合物を形成し、これは軽いために内筒２内部を上昇し、いわゆるエアリフト作用により、上昇流を形成し、内筒２の上端は槽１の液面より下にあるときには、気液混合物は内筒２の上端から槽１の内壁に拡がり、そこでガスは液面の上方に分離し、液は下降流部に入って内筒２の下端に戻り、これにより液の循環流を形成する。内筒２の上端が槽１の液面より上にあるときでも、上昇流が強ければ内筒２の上端からいつ流して同様に循環流が形成される。
オゾンガス１１の供給だけでは、液上昇流を形成が十分形成できないことが多いので、液の循環ラインを設け、循環ポンプで槽１内の液を内筒２の下端に上昇流が形成されるように供給することが好ましい。その例が、図１の汚泥循環ポンプ１０を備えた汚泥循環ライン９である。
【０００８】
この場合、汚泥循環ポンプ１０により槽１内の汚泥及び液が循環する汚泥循環ライン９上に設けられたエジェクタ３により、オゾンガス１１はオゾン接触槽内の汚泥中に溶解する。エジェクタ３はオゾンガスと液体あるいは汚泥との混合接触を著しく高める作用を有する。オゾン１１が溶解した汚泥は、オゾン接触槽１の下部の中心部よりオゾン反応槽１に吹き込まれた状態となり、内筒２の内部を上昇し、内筒２の外側を降下する循環流を形成する。オゾン接触槽１には、オゾン接触槽流出口が設けられており、ここからオーバーフローした汚泥スラリ８が流出する。オゾン接触槽１頂部には、反応後のガスを排出するための排ガス（排オゾンガス）１２の出口が設けられており、ここから反応後の排ガス１２を排出する。オゾン接触槽１内では、オゾン１１による汚泥液化処理により発泡するが、この泡がオゾン接触排ガス出口より吹き出すことを防ぐため、消泡機４及び消泡機用電動機５が設置されており、オゾン接触槽１内部で発生した泡を消泡する。
【０００９】
このオゾン接触槽１では、吹き込まれるオゾンガスは、その製造に際して高濃度酸素ガスを原料としている関係で、オゾンの他にかなり濃度の高い酸素を含有しており、オゾン接触槽１の上昇流部での汚泥及び有機性排水との混合物との接触の際に、液中にかなりの酸素が溶解し、液面に上昇した際の脱気現象の際にも溶解した酸素の濃度は高いものとなる。そして、この溶解した酸素は、有機性排水中のアンモニア性窒素に対して酸化作用を有するので、下降流部及び上昇流部において、その酸化作用を行い、つまりアンモニア性窒素に対して硝化作用をする。高濃度酸素を原料としないオゾンガスを供給しても良いが、望ましくは高濃度酸素を原料としたオゾンガスの方がより効果を期待できる。
また、オゾン接触槽１の上部から排出される少量のオゾンを含有する排ガス１２は、ある程度の酸素ガスを含有するので、図２の生物処理槽１３の曝気用空気１５に混合して利用することが好ましい。なお、前記内筒２の代わりに仕切板を用いてオゾン接触槽１内部を区画して、上昇流部と下降流部を形成するようにしても、内筒２を設置した場合と同様の効果を得ることができる。この方が構造が簡単で工作が容易である。
【００１０】
【実施例】
以下において、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明は、この実施例により限定されるものではない。
実施例及び比較例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００１１】
実施例１
この実施例１においては、図１に示す構造のオゾン接触槽を用いて、余剰汚泥のオゾン１１による減容化処理を行った例を示している。本実施例では、図２に示すような団地下水の活性汚泥処理プロセスに、オゾン接触槽１を組み込んで検討を行った。
団地下水７は生物処理槽１３に供給され、活性汚泥処理される。活性汚泥混合液１６は沈殿池１７へ供給され、固液分離した後、上澄み水は処理水１８として放流される。固液分離された活性汚泥は返送汚泥１９として再び生物処理槽１３に返送される。この返送汚泥１９の一部を、オゾン接触槽１に供給する。また、オゾン接触槽１には原水７の一部やオゾン発生器２０からのオゾンガス１１が供給される。オゾン接触槽１で活性汚泥混合液は液化処理された後、オゾン接触槽流出液８として生物処理槽１３に返送される。オゾン接触槽１からの排ガス１２は残留オゾンを除く処理をした後、大気中に放出される。
第１表に生物処理槽の運転条件を示す。
【００１２】
【表１】
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【００１３】
第２表にオゾン接触槽１の運転条件を示す。また、第３表にオゾン接触槽１での処理結果を示す。オゾン接触槽１に供給するオゾンガスのオゾン濃度が３２ｍｇ／リットルに対し、排ガス１２のオゾン濃度は０．１ｍｇ／リットル以下であり、供給したオゾンガス１１のオゾンはほぼ利用されたと考えられる。
【００１４】
【表２】
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【００１５】
【表３】
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【００１６】
第３表より、オゾン接触槽の流出汚泥スラリ８と活性汚泥混合液（返送汚泥１９＋原水７）を比較すると、流出汚泥スラリ８ではＭＬＳＳが低下し、各溶解成分が増加したことから、オゾン接触槽１でのオゾン処理により、活性汚泥の一部が液化された。また、返送汚泥１９と原水７の混合液と流出汚泥スラリ８を比較すると、アンモニア性窒素の減少と硝酸性窒素の増加が見られたことから、オゾン接触槽内で硝化反応が進行したと考えられる。
第４表に、原水と処理水の水質を示す。処理水のＣＯＤ、ＢＯＤが２０ｍｇ／リットル以下であり、良好な処理水水質を得ることができた。
【００１７】
【表４】
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【００１８】
生物処理槽１３内の汚泥量の経過を図３に示す。６０日の連続運転中、生物処理槽１３内の汚泥量は、ほぼ９ｋｇで安定しており、余剰汚泥の排出をせずに安定した運転が行えた。
【００１９】
比較例１
本発明の効果を検討するため、図４に示すように内筒や仕切板を設けない、単純な形状のオゾン接触槽を用いて比較実験を行った。処理は実施例１と同じフローを用いた。
第５表に比較例１の生物処理槽の運転条件を示す。
【００２０】
【表５】
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【００２１】
第６表にオゾン接触槽１の運転条件を示す。また、第７表にオゾン接触槽１での処理結果を示す。第６表に示すように、比較例１では、オゾン接触槽１からの排ガス１２にオゾンの残留が見られ、オゾンガス１１が完全に利用されていないと考えられた。また、第７表より流出汚泥スラリ８と活性汚泥混合液（返送汚泥１９＋原水７）を比較すると、オゾン接触槽１でのオゾン処理により、活性汚泥の一部が液化されたが、液化成分の増加量が実施例１と比較して低く、液化しにくくなったと考えられた。また、返送汚泥１９と原水７の混合液と、流出汚泥スラリ８を比較すると、アンモニア性窒素の減少量と硝酸性窒素の増加量が共に小さく、オゾン接触槽１内で硝化反応があまり進行しなかったと考えられる。
【００２２】
【表６】
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【００２３】
【表７】
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【００２４】
比較例１の処理水の結果を第８表に示す。比較例１では、実施例１と比較して処理水のＳＳとＣＯＤが増加し、処理水水質が悪化したことが認められた。
【００２５】
【表８】
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【００２６】
比較例１での生物処理槽内の汚泥量の経過を図５に示す。図５に示すように、本比較例では生物処理槽内の汚泥量は徐々に増加しており、１日当たり約０．０４ｋｇの割合で汚泥が増加した。
比較例１の実験から、実施例１では処理水水質の向上が見られ、また、実施例１と比較例１で同じオゾン量を供給したが、実施例１が比較例１よりも汚泥が減少したと考えられる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、排水処理のうち、オゾンを用いた余剰汚泥の減容化処理において、オゾンの利用効率を上げ、同じ効果を得るためのオゾン量が従来技術よりも少なくできるため、省エネルギーにつながることが期待できる。さらに、オゾン接触槽でも硝化反応が起きるため、生物処理槽で硝化のために必要な曝気動力を削減でき、この点からも省エネルギーにつながることが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るオゾン接触槽の概略説明図である。
【図２】本発明の有機性排水処理工程のフローシートである。
【図３】実施例１における生物処理槽の汚泥量と時間の経過との関係を示すグラフである。
【図４】比較例１のオゾン接触槽の概略説明図である。
【図５】比較例１における生物処理槽の汚泥量と時間の経過との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  オゾン接触槽（処理槽）
２  内筒
３  エジェクタ
４  消泡機
５  消泡機用電動機
６  流入汚泥
７  原水（団地下水）
８  オゾン接触槽
９  汚泥循環ライン
１０  汚泥循環ポンプ
１１  オゾンガス
１２  排ガス
１３  生物処理槽
１４  散気管
１５  曝気用空気
１６  活性汚泥混合液
１７  沈殿池
１８  処理水
１９  返送汚泥
２０  オゾンガス発生器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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