(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性汚水の生物処理方法において、生物処理槽とは別のオゾン処理槽を生物処理槽内の上流側に設置し、該上流側に原水を流入させ、生物処理槽内の下流側の生物汚泥混合液にオゾン含有ガスを注入し、絞りノズルから噴出させ、生物処理槽の生物汚泥混合液を吸引して、オゾン処理槽の下部に流入させて、生物汚泥混合液とオゾン含有ガスとを激しく混合して接触させることを特徴とする有機性汚水の処理方法。
【請求項２】
有機性汚水の処理装置において、上流側に原水ラインと、生物処理槽から流出する生物汚泥混合液を固液分離して分離汚泥を生物処理槽へ返送するラインを設置し、下部に流入部を有し上部に流出部を有しかつ生物処理槽内の上流側に配置されたオゾン処理槽と、オゾン含有ガスと生物処理槽内の下流側の生物汚泥混合液とを前記流入部へ供給する汚泥流入ラインとを有し、前記汚泥流入ラインの先端部が絞りノズルに構成され、該ノズルと前記流入部との間に隙間を有するように構成されたことを特徴とする有機性汚水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性汚水を生物処理する方法および装置に係わり、特に、汚水の生物処理に伴う余剰汚泥の生成量を著しく抑制するとともに、活性汚泥の沈降性を促進する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
活性汚泥法などの生物処理では、処理に伴い余剰汚泥が発生する。
この余剰汚泥の発生量を低減する方法として、生物汚泥の一部を生物処理系外に引抜き、生物処理系外に設けたオゾン反応槽で引抜いた汚泥をオゾン処理した後、該汚泥を沈殿池を含む生物処理系内に戻すことで余剰汚泥の発生量を低減する方法が知られている。
この方法においては、生物処理系外にオゾン反応槽を設ける必要があり、設置面積が大きくなるという欠点を有している。また、オゾンと汚泥の反応により激しく発泡し、連続的にオゾン処理を行うとオゾン反応槽に粘性が高く、消えにくい泡が蓄積し、反応槽が小さいと泡が槽から溢れ出すため、過大なオゾン反応槽が必要になるとともに、発泡を防ぐために消泡設備の導入も必要であり、過大な設備が必要になるという欠点を有している。さらには、発泡を防ぐためのオゾン反応槽の管理も大変となりコスト高になるという欠点を有している。
【０００３】
また余剰汚泥の発生量を低減する別の方法として、ドラフトチューブを曝気槽内に配置し、ドラフトチューブ内にオゾン含有ガスを供給することで、オゾンと生物汚泥とを反応させる方法が知られている。
この方法は、オゾン反応槽を曝気槽内に設置するため、装置の設置面積を小さくできるが、ドラフトチューブ内を循環させる液量の調整が難しく、また、循環液量を確保するために必要以上のオゾン含有ガス流量が必要になる。さらに、ガス流量が多くなるため、オゾンと生物処理汚泥の反応効率が低くなるという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、有機性汚水の生物処理方法および装置において、オゾン処理による余剰汚泥の生成量を著しく抑制するとともに活性汚泥の沈降性を促進し、かつオゾン処理効率を低下させずにオゾン処理のための設備をできるだけ小さくすることのできる有機性汚水の処理方法および装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題は以下の本発明によって解決された。
（１）有機性汚水の生物処理方法において、生物処理槽とは別のオゾン処理槽を生物処理槽内の上流側に設置し、該上流側に原水を流入させ、生物処理槽内の下流側の生物汚泥混合液にオゾン含有ガスを注入し、絞りノズルから噴出させ、生物処理槽の生物汚泥混合液を吸引して、オゾン処理槽の下部に流入させて、生物汚泥混合液とオゾン含有ガスとを激しく混合して接触させることを特徴とする有機性汚水の処理方法。
（２）有機性汚水の処理装置において、上流側に原水ラインと、生物処理槽から流出する生物汚泥混合液を固液分離して分離汚泥を生物処理槽へ返送するラインを設置し、下部に流入部を有し上部に流出部を有しかつ生物処理槽内の上流側に配置されたオゾン処理槽と、オゾン含有ガスと生物処理槽内の下流側の生物汚泥混合液とを前記流入部へ供給する汚泥流入ラインとを有し、前記汚泥流入ラインの先端部が絞りノズルに構成され、該ノズルと前記流入部との間に隙間を有するように構成されたことを特徴とする有機性汚水の処理装置。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明における有機性汚水の生物処理方法とは、有機性汚水を活性汚泥法で生物処理した後、生物処理槽から流出する生物汚泥混合液を（沈殿槽や膜分離により）固液分離し、その上澄水は系外に排出し、分離汚泥は返送汚泥として生物処理槽に返送する有機性汚水の処理方法である。
本発明では、このような有機性汚水の生物処理方法において、下部に流入部を有し上部に流出部を有するオゾン処理槽を生物処理槽内に設け、生物処理槽内の生物汚泥混合液をポンプにより汚泥流入ラインに導き、該汚泥流入ラインの途中に設けたオゾン含有ガス注入部よりオゾン含有ガスを注入して、前記オゾン処理槽の流入部へ供給するときに、前記汚泥流入ラインの先端部を絞りノズル構成とし、該ノズルと前記流入部との間に隙間を有する構成とすることにより、生物汚泥混合液とオゾン含有ガスの混合物を絞りノズルから噴出させ、この噴出により前記隙間より生物処理槽内の生物汚泥混合液を吸引してオゾン処理槽の下部に流入させることにより、オゾン処理槽内に流入される生物汚泥混合液とオゾン含有ガスとを激しく混合して接触させることが可能となり、少量のオゾン含有ガス注入量で高いオゾン処理効率が得られるという効果を奏するものである。
【０００７】
本発明の好ましい態様としては、以下の態様が挙げられる。
・「生物処理が硝化液循環式硝化脱窒素方法であり、硝化循環液を脱窒槽の内に設けたオゾン処理槽に流入させることを特徴とする前項１記載の有機性汚水の処理方法。」
・「１日にオゾン処理される生物汚泥量が、生物処理槽内全汚泥量の１／２以下であることを特徴とする前項１または２記載の有機性汚水の処理方法。」
【０００８】
次に、本発明の実施の形態（第１および第２の実施の形態）について、図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１（ａ）は、本発明に係る有機性汚水の生物処理フローの一実施の形態（第１の実施形態）を説明する概略説明図である。
図１（ｂ）は、オゾン反応槽２への流入部における、汚泥流入ライン２２の先端部の、絞りノズル２４の部分拡大図である。
【０００９】
以下に図１を用いて本発明を説明する。
図１において、有機性汚水である原水１１は、活性汚泥法の生物処理槽１（以下、「曝気槽１」ともいう）に流入し、生物学的に処理される。曝気槽１から流出した生物汚泥混合液１２は、沈殿槽３において固液分離され、その上澄水は処理水１３として系外に排出される。なお、本発明において、固液分離には沈殿に限らず、膜分離その他既知の手段のいずれもを用いることができる。一方、沈殿した分離汚泥１４のほとんどは、返送汚泥１５として曝気槽１に返送され、残りは余剰汚泥１６として系外に排出される。
なお、オゾン処理槽２（以下、「オゾン反応槽２」ともいう）でのオゾン処理を余剰汚泥１６が発生しない条件とした場合は、分離汚泥１４の全てが返送汚泥１５として曝気槽１に返送される。
【００１０】
曝気槽１の活性汚泥は曝気槽内に設置した汚泥流入ポンプ４により汚泥流入ライン２２を通して、汚泥流入ライン２２の途中に設けたオゾン注入部２３から注入されるオゾン含有ガス２１とともに、オゾン処理槽２に流入される。
本発明では、オゾン反応槽２への流入口（流入部２６）において、汚泥流入ライン２２の先端部を絞りノズル２４とするため、加速された活性汚泥混合液によるエゼクター効果により、ノズル２４周囲の活性汚泥混合液を隙間３０より巻き込みながら流入し、オゾン溶解効率が高くなる。
なお、汚泥流入ポンプ４およびオゾン処理槽２は曝気槽内のいずれの位置に設置しても良いが、好ましくは、汚泥流入ポンプ４を曝気槽の下流側、オゾン処理槽２を曝気槽の上流側に設置するのが好ましい。また、汚泥流入ポンプ４は曝気槽外に設けても良い。
【００１１】
オゾン処理槽２でオゾン処理された汚泥の一部は液化するとともに一部生存している微生物で分解処理され、曝気槽１の液面より下に設けた流出口（流出部２５）より流出する。オゾン反応槽２から流出するオゾン処理汚泥中の残余の有機物は曝気槽１で原水１１中の有機物とともに生物処理されるため余剰汚泥の発生量が低減される。
また、オゾン処理を行うことでバルキングの原因となる糸状菌の発生が抑制され、汚泥の沈降性が向上する。
【００１２】
なお、１日にオゾン処理される生物汚泥量が生物処理槽内全汚泥量の２分の１以下であることが好ましい。生物処理槽内の全汚泥量の２分の１を超える生物汚泥をオゾン処理すると、死滅する微生物が多くなり、生物処理に支障をきたすからである。
【００１３】
未反応のオゾンは反応槽上部に収集され、排オゾン分解装置（図示せず）で分解され、高濃度酸素ガスとして系外に排出されるか、または曝気槽１に戻される。曝気槽１に戻す場合、酸素を生物処理に利用できるため、有効である。
【００１４】
本発明では、オゾンと汚泥の反応に伴って発生する泡は、反応槽２からの流出汚泥とともに曝気槽１に流出し、曝気槽１で徐々に消失するため、発泡防止のために必要以上に反応槽２を大きくする必要がないという利点を有する。
また、流出口２５が曝気槽１の液面より下になっているため、オゾン含有ガスが流出しても、曝気槽１で吸収されるため、問題とならない。
【００１５】
（第２の実施形態）
図２は、本発明に係る有機性汚水の生物処理フローの一実施の形態（第２の実施形態）を説明する概略説明図である。
本発明の処理方法は図１に示す標準的な活性汚泥法とともに、図２に示すように硝化液循環式の硝化脱窒を行う生物処理方式にも適用できる。
この場合、生物処理槽１を脱窒槽５と硝化槽６に分離し、脱窒槽５にオゾン反応槽２を設け、循環する硝化液を硝化槽６からオゾン反応槽２に導けば良い。オゾン処理で汚泥から溶出した有機物が脱窒に利用できるため好適である。
【００１６】
本発明の第１および第２実施形態によれば、オゾン反応槽２を生物処理槽１内に設けるため、省スペースである。
また、散気方式に比べ、エゼクター効果によりオゾン利用効率が高くとれるため、余剰汚泥の発生量を効率的に低減できるとともに、汚泥の沈降性を改善できる。
さらに、反応槽２からの流出汚泥とともに曝気槽１に流出し、曝気槽１で徐々に消失するため、泡を滞留させるための過大なオゾン処理槽や消泡設備が不要となるとともに、発泡に伴うトラブルがなくなり、維持管理が容易になる。
【００１７】
【実施例】
以下、実施例および比較例により本発明をより詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
＜実施例＞
図１の装置を用い、表１に示す水質の汚水を対象として本発明の生物処理を行った。曝気槽１の容積は３ｍ3のものを用い、オゾン反応槽２の容積は０．３ｍ3とした。
生物処理条件およびオゾン反応条件は表２に通りとした。
この場合の処理水の水質を表３に示し、余剰汚泥の発生量を図３に示す。
【００１８】
処理水のＳＳは１２mg／リットル、ＢＯＤは１５mg／リットル、ＣＯＤは２２mg／リットルとなった。ＳＶＩは７６ミリリットル／ｇと汚泥の沈降性が極めて良かった。余剰汚泥の発生はほとんどなかった。
オゾン反応槽２では発泡が見られたが、泡は速やかに曝気槽１に流出し、沈殿槽３での蓄積や処理水への流出はなかった。
オゾン反応槽２からの排出ガス濃度は１mg／リットル前後で推移し、９８％以上の高いオゾン利用効率が得られた。
【００１９】
＜比較例１＞
実施例と同じ曝気槽１を用い、オゾン反応槽２を設置しないで、実施例と同じ生物処理条件で処理を行った。
この場合の処理水の水質を表３に示し、余剰汚泥の発生量を図３に示す。
【００２０】
処理水のＳＳは６mg／リットル、ＢＯＤは１０mg／リットル、ＣＯＤは１２mg／リットルとなった。ＳＶＩは１８７ミリリットル／ｇであり、実施例に比べ高かった。余剰汚泥は１日当たり約１．３kg発生した。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
【表２】
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【００２３】
【表３】
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【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、オゾン反応槽２を生物処理槽１内に設けるため、省スペースである。また、散気方式に比べ、エゼクター効果によりオゾン利用効率が高くとれるため、余剰汚泥の発生量を効率的に低減できるとともに汚泥の沈降性を改善できる。
さらに、反応槽からの流出汚泥とともに曝気槽１に流出し、曝気槽１で徐々に消失するため、泡を滞留させるための過大なオゾン処理槽や消泡設備が不要となるとともに、発泡に伴うトラブルがなくなり、維持管理が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本発明に係る有機性汚水の生物処理フローの一実施の形態（第１の実施形態）を説明する概略説明図である。
図１（ｂ）は、オゾン反応槽２への流入部における、汚泥流入ライン２２の先端部の、絞りノズル２４の部分拡大図である。
【図２】図２は、本発明に係る有機性汚水の生物処理フローの一実施の形態（第２の実施形態）を説明する概略説明図である。
【図３】図３は、余剰汚泥の発生量を示す図である。
【符号の説明】
１：  生物処理槽（「曝気槽」ともいう）
２：  オゾン反応槽
３：  沈殿槽
４：  汚泥流入ポンプ４
５：  脱窒槽
６：  硝化槽
１１：  有機性汚水の原水
１２：  生物汚泥混合液
１３：  処理水
１４：  分離汚泥
１５：  返送汚泥
１６：  余剰汚泥
２１：  オゾン含有ガス
２２：  汚泥流入ライン
２３：  オゾン注入部
２４：  絞りノズル
２５：  流出部
２６：  流入部
３０：  隙間
【図１】
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【図２】
0003802299.tif 000006
【図３】
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