(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃水を生物反応槽で活性汚泥によって処理した後、固液分離装置で処理水と沈殿汚泥に固液分離する生物処理系から生物汚泥の一部を引き抜き、引き抜いた生物汚泥とオゾン含有高濃度酸素ガスをオゾン接触槽で、混合接触させ、オゾン接触後の汚泥を生物処理系に返送する生物処理方法において、生物反応槽が嫌気部及び好気部を有するものであり、生物処理により硝化された好気部内の活性汚泥混合液の一部をオゾン接触槽に供給してオゾン含有高濃度酸素ガスと混合接触させ、オゾン接触槽からの排ガスを吸引し、この排ガスを生物反応槽の好気部に供給し、オゾン接触槽の圧力が大気圧より低い圧力になったときに、オゾン接触槽に空気を供給するか、あるいはオゾン接触槽からの排ガス管に空気を供給することを特徴とする有機性廃水の生物処理方法。
【請求項２】
オゾン接触槽において、生物汚泥とオゾン含有高濃度酸素ガスを混合して処理し、オゾン接触槽に常時有機性廃水の少なくとも一部を供給するか、又はオゾン接触槽からの排ガス中にオゾンが検出された場合に、オゾン接触槽に有機性廃水の少なくとも一部を供給することを特徴とする請求項１記載の有機性廃水の処理方法。
【請求項３】
有機性廃水が流入し、沈殿池からの返送汚泥及びオゾン接触槽からのオゾン処理汚泥が供給されて脱窒処理される脱窒槽と、前記脱窒槽から活性汚泥混合液が供給され、オゾン接触槽からの排オゾンガスと空気を曝気して硝化処理する硝化槽とからなる生物反応槽と、前記硝化槽からの酸化、硝化された活性汚泥液が供給され、それを処理水と沈殿汚泥に固液分離する沈殿池と、硝化槽からの活性汚泥混合液の一部が供給され、かつ有機性廃水の一部が流入し、オゾン含有高濃度酸素ガス及び空気が供給されて汚泥をオゾン処理し、同槽から排ガスを吸引し、同槽の圧力が大気圧より低い任意の圧力になったときに、同槽に空気を供給するか、あるいは同槽からの排ガス管に空気を供給するオゾン接触槽とを具備することを特徴とする有機性廃水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性廃水、例えば汚水の生物処理方法及び処理装置に関するもので、特に有機性廃水の生物処理に際しオゾンを用い有機性汚泥を可溶化処理するとともに、余剰汚泥の発生を抑制する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機性廃水の処理方法としては種々の方法があるが、その中でも生物処理法が広く利用されている。生物処理法は、扱いが容易で様々な排水を処理できるという優れた方法である。しかし、この方法では生物処理の過程で排水中の有機物の一部による菌体合成や、廃水中に含まれる懸濁汚泥が発生することにより、系内全体の活性汚泥量が増加し、系外へ余剰汚泥を排出する必要がある。
余剰汚泥の処理は、従来埋め立てや焼却などが行われてきたが、排水処理全体のコストに占める汚泥処理費の割合が増大しており、余剰汚泥の処理方法が注目を集めている。
【０００３】
余剰汚泥の処理方法の一つとして、余剰汚泥の発生量自体を抑制する技術が注目されている。これは余剰汚泥を液化し、これを再び生物反応槽に戻すことで、液化により生じた有機物を生物反応槽で無機化し、余剰汚泥の発生を抑制するものである。様々な液化の手段が提案されているが、一例としてオゾンを用いて汚泥を可溶化する技術が知られている。
【０００４】
この技術では、汚泥の液化に用いる高濃度のオゾンガスが必要である。高濃度のオゾンガスを高効率で生成させるためには、高濃度酸素ガスからの製造が必要であり、生物反応槽の曝気用のブロワの他に空気圧縮機や酸素濃縮装置が必要である。一方、オゾン処理装置の排ガスには高濃度の酸素が残留しているが、そのまま排出されていて、酸素が未利用であった。また、オゾン処理後の排ガスにオゾンガスが残留する可能性があるため、オゾン分解装置を設け、残留オゾンを分解する必要があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、有機性廃水の生物処理系内から生物汚泥を引き抜き、その引き抜いた生物汚泥をオゾンで処理し、オゾン処理汚泥を生物処理系に戻す処理技術において、上記の問題点を解決するものであり、生物処理に伴う余剰汚泥の発生量を抑制し、しかもその抑制のための処理に必要なエネルギーを節約できる有機性廃水の処理方法及び処理装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では、生物汚泥をオゾンで処理するためのオゾン接触槽からの排ガスにも酸素ガスが豊富に含まれていることに着目し、ブロワでオゾン接触槽からの排ガスを吸引し、そのまま生物反応槽に供給する。オゾン接触槽からの排ガスは酸素が豊富に含まれているため、これを生物反応槽に供給することにより、生物反応槽の曝気のためのブロワを削減することが可能となる。
【０００７】
一方、オゾン接触槽内の圧力は、排ガスを吸引するため大気圧と比べて低くなるが、バランスをとるためオゾン接触槽に空気を供給したところ、有機物除去や硝化反応が進行することを見出した。また、オゾン接触槽の圧力が低くなったことにより、反応槽内での発泡現象が促進されるが、この気泡に保持されたオゾンや酸素が汚泥と接触しやすくなることで、オゾンや酸素の利用効率が改善されることを見出した。
【０００８】
上述したように、オゾン接触槽からの排ガスを生物槽に供給することは、省エネルギーの観点から有効な手段であるが、一般にブロワへの供給ガスにオゾン成分が含まれている場合、オゾンガスの腐食作用により配管、ブロワや散気装置を損傷することがあり、オゾンガスを完全に除去することが必要であった。しかし、本発明者らは、オゾン接触槽からの排ガスにオゾンが残留した場合でも、オゾン接触槽に原水を供給することにより、排ガス中のオゾンが残留しなくなることを見出した。本発明はこれらの知見から考案されたものである。すなわち本発明は以下の構成から成る。
【０００９】
（１）有機性廃水を生物反応槽で活性汚泥によって処理した後、固液分離装置で処理水と沈殿汚泥に固液分離する生物処理系から生物汚泥の一部を引き抜き、引き抜いた生物汚泥とオゾン含有高濃度酸素ガスをオゾン接触槽で、混合接触させ、オゾン接触後の汚泥を生物処理系に返送する生物処理方法において、生物反応槽が嫌気部及び好気部を有するものであり、生物処理により硝化された好気部内の活性汚泥混合液の一部をオゾン接触槽に供給してオゾン含有高濃度酸素ガスと混合接触させ、オゾン接触槽からの排ガスを吸引し、この排ガスを生物反応槽の好気部に供給し、オゾン接触槽の圧力が大気圧より低い圧力になったときに、オゾン接触槽に空気を供給するか、あるいはオゾン接触槽からの排ガス管に空気を供給することを特徴とする有機性廃水の生物処理方法。
【００１０】
（２）オゾン接触槽において、生物汚泥とオゾン含有高濃度酸素ガスを混合し液化処理し、オゾン接触槽に常時有機性廃水の少なくとも一部を供給するか、又はオゾン接触槽からの排ガス中にオゾンが検出された場合に、オゾン接触槽に有機性廃水の少なくとも一部を供給することを特徴とする前記（１）記載の有機性廃水の処理方法。
【００１１】
（３）有機性廃水が流入し、沈殿池からの返送汚泥及びオゾン接触槽からのオゾン処理汚泥が供給されて脱窒処理される脱窒槽と、前記脱窒槽から活性汚泥混合液が供給され、オゾン接触槽からの排オゾンガスと空気を曝気して硝化処理する硝化槽とからなる生物反応槽と、前記硝化槽からの酸化、硝化された活性汚泥液が供給され、それを処理水と沈殿汚泥に固液分離する沈殿池と、硝化槽からの活性汚泥混合液の一部が供給され、かつ有機性廃水の一部が流入し、オゾン含有高濃度酸素ガス及び空気が供給されて汚泥をオゾン処理し、同槽から排ガスを吸引し、同槽の圧力が大気圧より低い任意の圧力になったときに、同槽に空気を供給するか、あるいは同槽からの排ガス管に空気を供給するオゾン接触槽とを具備することを特徴とする有機性廃水の処理装置。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明により余剰汚泥をオゾン処理したフローを示す。
有機性廃水（以下「原水」という）１は脱窒槽１１に供給され、脱窒槽１１内の活性汚泥と混合される。活性汚泥混合液は硝化槽１２へ送られ散気管１３から散気される高濃度酸素含有ガスにより曝気され、有機物の酸化と硝化が進行する。活性汚泥混合液は沈殿池１４に供給され固液分離される。分離液は処理水３として系外に放流される。沈殿池１４からの返送汚泥４は脱窒槽１１に返送される。脱窒槽１１と硝化槽１２の活性汚泥濃度は、固液分離装置の方式により種々の値をとるが、図１に示すような沈殿池１４を用いたときは、２０００〜６０００ｍｇ／リットルであることが望ましい。図１では固液分離装置に沈殿池１４を用いているが、膜分離法などのほかの固液分離手段を用いることも可能である。
【００１３】
硝化槽１２の活性汚泥混合液の一部を、オゾン接触槽供給汚泥５としてオゾン接触槽１５に供給する。オゾン接触槽１５にはオゾン含有高濃度酸素ガス７を供給し、汚泥の液化処理を行う。なお、返送汚泥４の一部を抜き出し、オゾン接触槽１５に供給、液化処理を行うことも可能である。オゾン処理後の排ガスを曝気用酸素として利用するため、ＰＳＡ利用のオゾン発生器を用いることが望ましい。液化した汚泥は、オゾン処理汚泥６として脱窒槽１１に供給する。液化した汚泥には有機物が含まれているが、脱窒槽１１では脱窒反応により有機物が利用されるため、脱窒槽１１に液化汚泥を加えることは、有機物除去と脱窒促進の２つの面から有効な手段となる。
【００１４】
図１では、硝化槽１２の活性汚泥混合液の一部をオゾン接触槽１５に供給しているが、沈殿池１４からの返送汚泥の一部を、直接オゾン接触槽１５に供給することも可能である。オゾン接触槽１５において、オゾン含有高濃度酸素ガス７は供給した汚泥に対し、オゾンガス濃度で５〜１００ｍｇ−Ｏ3／ｇ−ＳＳであることが望ましい。
【００１５】
オゾン接触槽１５の内圧は、吸引ブロワ１７により吸引されることから大気圧に比べて低くなっており、バランスをとるためオゾン接触槽１５には空気８を供給する。空気８を供給するときのオゾン接触槽１５内の圧力は、任意の値を設定できるが、低圧にしすぎるとオゾン接触槽１５に強度が必要なことや、吸引ブロワ１７に負担がかかることが考えられるので、内圧を８０ｋＰａ以上に保つように空気８を供給することが望ましい。空気８はオゾン含有高濃度酸素ガス７に対し、体積比で２０％以内で供給することが望ましい。空気８の供給は、空気中の酸素による有機物の生物酸化処理や、硝化反応を生じさせる効果が期待できるため、空気８がオゾン接触槽１５内の汚泥に接触できる構造にすることが望ましい。空気８の供給は、図１の点線のようにオゾン接触槽排ガス９の途中から供給しても良い。
【００１６】
オゾン接触槽１５からの排オゾンガス９は、オゾンセンサー１６を通過し、吸引ブロワ１７を経て、散気管１３に供給される。吸引プロワ１７は耐オゾン性を有するものが望ましい。オゾンセンサー１６では排オゾンガス９のオゾン濃度を測定し、オゾンの残留があった場合は、オゾン接触槽１５にオゾン接触槽供給原水２を供給、残留したオゾンを分解除去する。同時にオゾン接触槽供給原水２中に含まれる有機物などが酸化されるので、生分解性の向上が期待できる。オゾン接触槽１５に供給する原水水量は、原水水量全体の１０％以内にすることが望ましい。
【００１７】
【実施例】
以下に本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれら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、同一機能を有する構成要素は、同一符号を用いて示す。
【００１８】
実施例１
図１に団地下水を本発明により処理したフローを示す。本実施例では生物反応槽には脱窒槽１１と硝化槽１２を設け、硝化脱窒法による窒素除去が行えるプロセスとした。第１表に生物反応槽の運転条件、第２表に下水１と処理水３の水質を示す。各槽の容積は、脱窒槽１ｍ3、硝化槽２ｍ3とした。下水１を脱窒槽１１に供給し、活性汚泥と混合した。活性汚泥混合液は硝化槽１２に送られた。さらに沈殿池１４に供給され固液分離し、上澄液を処理水３として放流、分離した汚泥は返送汚泥４として脱窒槽１１に返送した。
【００１９】
第２表にみるように、本実施例では、処理水としてＢＯＤは５ｍｇ／リットル以下、ＣＯＤも平均１２ｍｇ／リットルの水質が得られた。また、処理水の全窒素も団地下水の約４割に減少しており、良好な脱窒処理が行えた。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
【表２】
0003838628.tif 000003
【００２２】
オゾン処理は、硝化槽１２の活性汚泥混合液の一部をオゾン接触槽１５に供給することで行った。オゾン接触槽１５には、１日あたり５．３ｋｇの汚泥を供給した。また、オゾン含有高濃度酸素ガス７をオゾン量に換算して、１３０ｇ／ｄの割合で供給した。オゾン含有高濃度酸素ガス７の酸素濃度は９８％以上であった。第３表にオゾン接触槽での処理結果を示す。第３表よりオゾン接触槽で溶解性成分（ＢＯＤ、ＣＯＤ、Ｔ−Ｎ）の増加があったことから、オゾン処理により汚泥の液化が起きたと考えられた。
なお、本実施例ではオゾン接触槽１５の内圧が大気圧より約５ｋＰａ以上低下した時は、空気８を供給した。
【００２３】
【表３】
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【００２４】
オゾン接触槽１５からの排オゾンガス９は、オゾンセンサー１６を通り、ブロワ１７より散気管１３に送られ、硝化槽１２の曝気に利用した。オゾン含有高濃度酸素ガス７の酸素濃度は９８％以上、排オゾンガス９の酸素濃度は９４％であった。オゾンセンサー１６では排オゾンガス９の残留オゾン濃度を測定し、残留オゾンがあった場合は下水１の一部をオゾン接触槽１５に供給した。この処理により残留したオゾンは下水中の有機物などの酸化に利用され、生物反応槽曝気ガス１０中のオゾン濃度は０．１ｍｇ／リットル以下となり、ブロワ１７に対するオゾンによる腐食などの影響は認められなかった。また、硝化槽１２ではオゾンは検出されなかった。
【００２５】
本実施例では約２ヶ月、余剰汚泥の排出を行わずに運転を行った。図２に系内汚泥量の経過を示す。本実施例では系内汚泥量は安定しており、余剰汚泥の発生量を抑制しつつ安定した運転が可能であった。
【００２６】
比較例１
以下に比較例１を示す。図３は比較例１の処理フローである。比較例１ではオゾン接触槽１５への下水の一部の供給は行わなかった。また、オゾン接触槽１５からの排オゾンガスはそのまま大気中に放出した。さらに、オゾン接触槽１５への空気供給は行わなかった。
【００２７】
生物反応槽を脱窒槽１１と硝化槽１２に分け、硝化脱窒法による窒素除去が行えるプロセスとした。第４表に生物反応槽の運転条件、第５表に下水１８と処理水３の水質を示す。各槽の容積は、脱窒槽１ｍ3、硝化槽２ｍ3とした。下水１８を脱窒槽１１に供給し、活性汚泥と混合した。次に活性汚泥混合液は硝化槽１２に供給、さらに沈殿池１４に供給され固液分離し、上澄液を処理水３として放流、分離した汚泥は返送汚泥４として脱窒槽１１に返送した。
【００２８】
第５表より本比較例では、ＢＯＤは５ｍｇ／リットル以下、ＣＯＤも平均１２ｍｇ／リットルの水質が得られた。しかし、実施例１と比較してわずかであるがアンモニア性窒素の残留が見られた。
【００２９】
【表４】
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【００３０】
【表５】
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【００３１】
オゾン処理は、実施例１と同様に硝化槽汚泥の一部をオゾン接触槽１５に供給することで行った。第６表に比較例１でのオゾン接触槽１５の処理結果を示す。実施例１と同様にオゾン処理汚泥６で溶解性成分の増加があったことから、オゾン処理により汚泥の液化が起きたと考えられた。しかし、硝酸性窒素の増加量は実施例１よりも少なく、空気を供給しなかったため、実施例１と比較してオゾン接触槽での硝化反応の進行が抑制された。
【００３２】
【表６】
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【００３３】
オゾン接触槽１５からの排オゾンガス９はオゾンセンサー１５を通り、大気中に放出した。排オゾンガス９で最大で３ｍｇ／リットルのオゾンの残留が認められ、残留したオゾンの処理にオゾン分解剤による分解装置を設置する必要があった。オゾンガスの残留が見られた原因に、オゾン接触槽１５での発泡が実施例１と比較して少なく、オゾンが十分接触槽内に保持されないことが考えられた。これらのことから、実施例１でのオゾン接触槽１５への下水の一部の供給によるオゾン分解効果や、オゾン接触槽１５を大気圧よりも低圧にする効果が明らかになった。
【００３４】
硝化槽１２の曝気には空気を用いた。このため、散気管１３に供給したガス中の酸素濃度は、実施例１の約１／４であった。このことから実施例１と同じ生物反応槽の処理能力を得るために、実施例１の４倍のブロワを設置する必要があった。このことから、省エネルギーや機器コストの低減に本発明の効果が認められた。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、オゾンを用いて有機性廃水の生物処理過程で発生する余剰汚泥の発生量を削減することができるとともに、その副産物である高濃度酸素を有効利用することで曝気用ブロワで供給する空気量の削減が可能である。さらに、オゾン接触槽内を曝気用ブロワで吸引し、大気圧よりも低圧とすることでオゾン接触槽内の発泡量を増やし、オゾンガスの保持能力を上げることができる。また、オゾン接触槽からの排ガスにオゾンセンサーを設け、オゾンの残留が見られたときはオゾン接触槽に有機性廃水を供給し、オゾンガスを分解除去するので、残留したオゾンを分解するオゾン分解装置が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機性廃水の処理方法を説明するフロー図である。
【図２】本発明の実施例１での生物反応槽の汚泥量と運転日数の経過との関係を示すグラフである。
【図３】比較例１の有機性廃水の処理方法を説明するフロー図である。
【符号の説明】
１  有機性廃水（実施例では下水）
２  オゾン接触槽供給原水（実施例では下水）
３  処理水
４  返送汚泥
５  オゾン接触槽供給汚泥
６  オゾン処理汚泥
７  オゾン含有高濃度酸素ガス
８  空気
９  排オゾンガス
１０  生物反応槽曝気ガス
１１  脱窒槽
１２  硝化槽
１３  散気管
１４  沈殿池
１５  オゾン接触槽
１６  オゾンセンサー
１７  吸引ブロワ
１８  下水
１９  曝気ブロア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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