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JP2861045B2 - 有機物含有水の処理方法 - Google Patents

有機物含有水の処理方法

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JP2861045B2
JP2861045B2 JP1121047A JP12104789A JP2861045B2 JP 2861045 B2 JP2861045 B2 JP 2861045B2 JP 1121047 A JP1121047 A JP 1121047A JP 12104789 A JP12104789 A JP 12104789A JP 2861045 B2 JP2861045 B2 JP 2861045B2
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JP
Japan
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ozone
treatment
tower
water
biological treatment
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JP1121047A
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英斉 安井
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KURITA KOGYO KK
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KURITA KOGYO KK
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

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  • Activated Sludge Processes (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は有機物含有水の処理方法に係り、特に有機物
含有水の生物的処理にあたり、少ないオゾン注入量にて
高水質の処理水を得ることができる有機物含有水の処理
方法に関する。
[従来の技術] 従来、汚濁河川水やし尿の生物処理水等の有機物含有
水を生物処理するにあたり、オゾンを用いて有機物の生
物分解率を高める方法がある。即ち、処理対象とする汚
濁河川水、し尿の生物処理水等の原水は、多かれ少なか
れ生物的に難分解性な有機物を含んでいるが、オゾン処
理を施すことにより、これらの有機物を酸化して生物分
解性を高めることができる。
従来、オゾン処理を適用する方法としては、オゾン処
理塔に原水を導いて酸化させた後、生物処理塔で生物分
解させる一過式の方法や生物処理槽に直接オゾンガスを
吹き込む方法(特開昭59−46679号)などがとられてい
る。
[発明が解決しようとする課題] オゾン処理を適用することにより、生物的に難分解性
の有機物(以下「生物難分解性有機物」という。)は酸
化されてその生物分解性が高められるが、一方、成分分
解性の高い有機物(以下「生物易分解性有機物」とい
う。)はオゾンによる無機化され易い。そして、生物易
分解性有機物が被処理水に多量に含まれている場合にあ
っては、オゾンが生物易分解性有機物の無機化反応に徒
に消費されてしまい、相対的に生物難分解性有機物の酸
化に利用されるオゾンの割合が少なくなる。
即ち、オゾン処理を適用した生物処理の機構は下記に
示す通りであり、オゾン酸化の[I]反応と、オゾン酸
化及び生物酸化が競合する[II]反応よりなる。一般的
には[I]反応の方が反応速度が大きいので、有機物の
濃度が高い場合や特別に酸化されやすい有機物を含む場
合では、オゾンの酸化反応が気液界面で終結し、[II]
反応は生物主体で進むことができる。
しかしながら有機物濃度(DOC)200ppm程度のし尿処
理水や、DOC1ppm程度しかない汚濁河川水では、有機物
の無機化即ち、上記[II]反応にオゾンが消費されてし
まい、生物難分解性有機物の酸化率が低い。しかも、従
来の方法では、オゾン注入量を増しても上記[I]反応
の酸化率をオゾン注入量の増加分だけ向上させることは
できず、生物分解性の改善効果は頭打ちとなる。
また、従来法のうち、生物処理塔の中に直接オゾンを
吹き込む場合には、有機物濃度の低い原水に対してはオ
ゾンが生物活性を低下させないようにしなければならな
い。即ち、有機物濃度の低い原水のうち、特に上水の処
理に用いられるような河川水や湖水では、通常のオゾン
処理条件(オゾンガス濃度数mg/)においては、液中
のオゾン濃度が生物にとって阻害的になり、生物が死滅
するおそれもある。
本発明は上記従来の問題点を解決し、有機物をオゾン
酸化処理及び生物処理で処理する方法において、少ない
オゾン注入量で、高水質の処理水を得ることができる有
機物含有水の処理方法を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 請求項1の有機物含有水の処理方法は、生物処理及び
オゾン酸化処理のうちのいずれか一方よりなる第1処理
工程(i)と、他方よりなる第2処理工程(ii)とによ
って、有機物を含有する原水を処理する方法において、
該工程(ii)からの処理水の一部を該工程(i)に戻す
ことを特徴とする。
請求項2の有機物含有水の処理方法は、オゾン酸化処
理を行った後生物処理を行うことによって、有機物を含
有する原水を処理する方法において、このオゾン酸化処
理と生物処理とからなる処理工程を2回以上繰り返して
行うことを特徴とする。
[作用] 本発明では、原水の少なくとも一部についてオゾン酸
化処理と生物処理とを2回繰り返す。
このため、オゾン処理工程に導入される被処理水の少
なくとも一部は生物処理を経たものであると共に、生物
処理工程に導入される被処理水の少なくとも一部はオゾ
ン処理を経たものとなる。従って、オゾン酸化と生物酸
化とが競合する前記[II]反応を行なう生物易分解性有
機物が予め生物処理により分解されて除去された被処理
水がオゾン処理工程に供給されることとなるため、オゾ
ンの酸化は生物難分解性有機物にのみ作用するようにな
る。
本発明の方法によれば、〔オゾン処理による生物難分
解性有機物の生物易分解性有機物への転換〕→〔生物処
理による生物易分解性有機物の無機化〕→〔残存する有
機物のオゾン処理による再酸化〕→〔生物処理による無
機化〕なる処理サイクルの繰り返しによる処理を行なう
ことができる。
このように、本発明の方法によれば、オゾン処理によ
り生物易分解性有機物を生成させる処理域と生物易分解
性有機物を生物処理する処理域とを区画することがで
き、オゾンによる酸化反応を生物難分解性有機物にのみ
行なわせるようにすることができる。しかも、このよう
に処理工程を繰り返すことにより反応効率を高く維持す
ることができる。この結果、少ないオゾン注入量でより
多くの有機物が生物分解されるようになる。
[実施例] 以下に図面を参照して本発明の実施例について詳細に
説明する。
第1図及び第2図は、各々、本発明の有機物含有水の
処理方法の一実施例方法を示す系統図である。
第1図に示す方法は、オゾン接触塔1及び生物処理塔
2をそれぞれ1塔ずつ用い、処理水を循環させる方法で
ある。即ち、第1図に示す方法において、導入管11より
オゾン接触塔1に導入された原水は、塔1内にてオゾン
供給管12よりオゾン接触塔1に供給されるオゾンと接触
して酸化され、オゾンは排出管13より排出され、オゾン
処理水は配管14より生物処理塔2に送給される。生物処
理塔2にて生物処理された処理水の一部は配管15よりオ
ゾン接触塔1に返送され、残部は処理水として配管16よ
り系外へ排出される。
第1図に示す方法においては、原水はオゾン接触塔
1、生物処理塔2を経て再びオゾン接触塔1に戻され、
その後更に生物処理塔に循環されるため、オゾン接触塔
1におけるオゾン酸化による原水中の生物難分解性有機
物の生物易分解性有機物への転換、生物処理塔2におけ
る生物易分解性有機物の無機化、オゾン接触塔1におけ
る残存する有機物のオゾン酸化、生物処理塔2における
無機化なる一連の処理サイクルの繰り返しによる処理を
行なうことができる。
第2図に示す方法は、オゾン接触塔及び生物処理塔を
多段に設ける方法である。即ち、第2図に示す方法にお
いては、導入管21よりオゾン接触塔1Aに導入された原水
は、塔1A内にてオゾン供給管12よりオゾン接触塔1Aに供
給されるオゾンと接触して酸化される。塔1Aからの排出
されるオゾンは配管23より後段のオゾン接触塔1Bに送給
され、塔1Aのオゾン処理水は配管24より生物処理塔2Aに
送給される。生物処理塔2Aにて生物処理された処理水
は、配管25よりオゾン接触塔1Bに供給され、配管23より
供給されるオゾンと接触して再度オゾン酸化される。オ
ゾン接触塔1Bの排オゾンは排出管26より排出される。塔
1Bのオゾン処理水は配管27より生物処理塔2Bに供給され
て再度生物処理され、この処理水は排出管28より系外へ
排出される。
第2図に示す方法においても、原水はオゾン接触塔1
A、生物処理塔2A、オゾン接触塔1B、生物処理塔2Bの順
で処理されるため、オゾン接触塔1Aにおけるオゾン酸化
による原水中の生物難分解性有機物の生物易分解性有機
物への転換、生物処理塔2Aにおける生物易分解性有機物
の無機化、オゾン接触塔1Bにおける残存する有機物のオ
ゾン酸化、生物処理塔2Bにおける無機化なる一連の処理
サイクルの繰り返しによる処理を行なうことができる。
第1図に示す処理水循環方式及び第2図に示す処理塔
多段方式は、何ら本発明方法を限定するものではなく、
循環経過や処理塔の接地態様は他のものを採用すること
ができる。また、循環方式と多段方式との併用とするこ
ともできる。一般には循環方式の場合には装置設備のコ
ンパクト化が図れ、また、多段方式の場合には処理効率
の向上が図れる。特に、多段方式の場合において、第2
図に示す如く、前段のオゾン接触塔の排オゾンを後段の
オゾン接触塔に導入することにより、オゾンの有効利用
率を高めることが可能とされる。
第3図(a)〜(e)は、本発明の実施方法の具体例
を示す模式図である。説明の便宜上、第3図(a)〜
(e)において、Aはオゾン接触塔、Bは生物処理塔と
する。第3図(a)は第1図に示す方法を模式的に示す
ものである。第3図(b)に示す方法は、オゾン接触塔
Aの処理水の一部を生物処理塔へ送給すると共に残部を
処理水として排出し、生物処理塔の処理水の全量をオゾ
ン接触塔Aに返送するものである。第3図(c)、
(d)に示す方法は、各々、第3図(a)、(b)に示
す方法において、オゾン接触塔と生物処理塔を入れ替え
たものである。第3図(e)に示す方法はオゾン接触塔
A及び生物処理塔Bをこの順で2段ずつ設置した例であ
り、第2図に示す方法に対応する。
本発明の方法において、オゾン酸化工程におけるオゾ
ン注入率は、原水のDOC濃度やオゾン接触塔の吸収効率
等によっても異なるが、例えば河川水(DCO1〜2ppm程
度)を原水とする場合には0.1〜2mg−O3/mg−DOC程度、
し尿処理水(DOC30ppm程度)を原水とする場合には2〜
10mg−O3/mg−DOC程度とするのが好ましい。実際には、
予め回分試験を行なって最適値を求める。
一方、生物処理工程の生物処理塔としては、曝気槽と
沈殿槽とからなる浮遊式活性汚泥処理装置、担体に微生
物を付着させた固定床又は流動床式の活性汚泥処理装置
を採用することもできるが、被処理液の流入口及び排出
口と散気管を備え、粒状媒体層及び粒状媒体層を支持す
るための支持材層を充填した濾過槽を用いるのが好まし
い。被処理液は流入口より濾過槽内に導入され、散気管
からのガス(空気)と共に好気的に維持された粒状媒体
の槽内を上向流又は下向流で通過し、この際、粒状媒体
表面に付着している微生物膜による好気的微生物処理を
受けると共に濾過作用を受け、高水質の処理水が排出口
より取り出される。
この場合、生物濾過槽に充填する粒状媒体としては、
砂利、砂、活性炭、アンスラサイト、プラスチック材等
の粒状媒体の1種又は2種以上を用いることができる。
本発明において、このような生物濾過処理は、生物濾
過槽のDOC負荷0.5kg/m3・日以下、好ましくは0.2〜0.05
kg/m3・日程度で行なうのが好ましい。
本発明の方法により得られる処理水は、必要に応じて
更に濾過処理やその他の処理が施された後、系外に排出
される。
なお、このような生物濾過にあたり、生物濾過槽の余
剰の生物汚泥やその後の濾過器で分離された生物汚泥
は、し尿等の原液と共に処理することもできる。
このような本発明の方法は、有機物を酸化して生物処
理させるフローに適用する方法であるから、廃水や上水
等の各種有機物含有水の高度処理に応用できる。特に、
し尿の着色した生物処理液や、汚濁河川水の高度処理に
有効である。
以下に実験例を挙げて、本発明をより具体的に説明す
る。
実験例1(本発明例) 希釈したし尿処理水(DOC35ppm)を原水として、第1
図に示す方法にて処理を行なった。なお、各塔の仕様、
処理条件は下記の通りとした。
オゾン接触塔カラム:40cm(高さ)×4cmφのカラム オゾン接触塔入口オゾン濃度:20mg/ オゾン注入率:8mg−O3/mg−DOC 生物処理塔カラム:みかけ容積1 生物処理塔微生物担体:4mmφのセラミック製ビーズ 原水と生物処理塔の液循環比:10 生物処理塔滞留時間:15分 このような処理において、オゾン接触塔からの排オゾ
ン濃度は10mg/であり、処理水質(DOC)は4ppmであ
り、DOC除去率は80%であった。
実験例2(本発明例) 実験例1で用いたと同様のオゾン接触塔と生物処理塔
をそれぞれ2塔用い、第2図に示す方法にて、実験例1
と同様にして処理を行なった。ただし、生物処理塔の滞
留時間は2塔を合わせて15分とした。
その結果、1段目の生物処理塔の流出水のDOC濃度は1
5ppm(DOC除去率25%)、2段目の生物処理塔の流出
水、即ち最終処理水のDOC濃度は5ppm(DOC除去率75%)
であった。
また、2段目のオゾン接触塔からの排オゾン濃度は1m
g/となり、オゾンの総吸収効率は95%であった。即
ち、オゾン接触塔は実験例1に比べて2倍となるが、オ
ゾン吸収効率(オゾンの利用効率)は10倍となった。
実験例3(従来例:一過式) 生物処理塔の液循環を行なわなかったこと以外は実験
例1と同様にして処理を行なった。
その結果、オゾン接触塔の排オゾン濃度は8mg/であ
ったが、得られた処理水のDOC濃度は20ppmであり、DOC
除去率は30%と非常に低かった。
実験例4 (従来例:生物処理塔へのオゾン吹き込み) 高さ20cm、10cmφの微生物担体充填カラムに、1vvmの
割合でオゾンガスを吹き込み、実験例1で処理したと同
様の原水の処理を行なった。原水の滞留時間は15分とし
た。また、吹き込むオゾンガスの濃度は3mg/とした。
その結果、得られた処理水のDOC濃度は30ppmであっ
た。一方、カラム内の生物数は実験開始前は5×103cel
l/mlであったが、実験開始24時間後には1cell/mlに激減
した。これは、液中のオゾン濃度は0.5ppmであることか
ら、溶存オゾンの毒性によるものと判断された。従っ
て、この方法におけるDOCの除去は生物によるものでは
なく、オゾンによる無機化反応であると認められた。
実験例5 オゾン接触塔と生物処理塔とを交互に多段に設け、各
オゾン接触塔のオゾン注入率は1mg−O3/mg−DOCとし
て、実験例2と同様にしてDOC濃度3mg/の原水の処理
を行なった。
その結果、第4図の曲線Iに示す如く、オゾン注入率
が増加する毎に、即ち、後段の生物処理塔の流出水ほど
DOC処理率が向上し、延べオゾン注入率4mg−O3/mg−DOC
(4段目のオゾン接触塔の流出水を生物処理した処理
水)ではDOC除去率90%にまで達した。このことから、
本発明の方法によれば、オゾン注入率を増加させること
により、その注入率に応じたDOC除去効率を得ることが
できることが明らかである。
一方、オゾン注入率を変えて実験例3と同様な方法に
より、このDOC濃度3mg/の原水の処理を行なったとこ
ろ、第4図の曲線IIに示す如く、オゾン注入率の増加に
対するDOC除去率の向上は本発明の方法に比べて低いも
のであった。
また、オゾン接触塔のみを用いて、同様に処理を行な
ったところ、第4図の曲線IIIに示す如く、オゾン注入
率を増加させてもDOC除去率は30%にしかならなかっ
た。
[発明の効果] 以上詳述した通り、本発明の有機物含有水の処理方法
によれば、オゾンの有効利用率の向上を図り、少ないオ
ゾン注入量にて高度なDOC除去を行なうことが可能とさ
れる。従って、本発明の方法によれば、低コストにて高
水質の処理水を効率的に得ることが可能とされる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は、各々、本発明の有機物含有水の処
理方法の一実施方法を示す系統図、第3図(a)〜
(e)は、各々、本発明の有機物含有水の処理方法の一
実施方法を示す模式図、第4図は実験例5の結果を示す
グラフである。 1,1A,1B……オゾン接触塔、 2,2A,2B……生物処理塔。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】生物処理及びオゾン酸化処理のうちのいず
    れか一方よりなる第1処理工程(i)と、他方よりなる
    第2処理工程(ii)とによって、有機物を含有する原水
    を処理する方法において、 該工程(ii)からの処理水の一部を該工程(i)に戻す
    ことを特徴とする有機物含有水の処理方法。
  2. 【請求項2】オゾン酸化処理を行った後生物処理を行う
    ことによって、有機物を含有する原水を処理する方法に
    おいて、 このオゾン酸化処理と生物処理とからなる処理工程を2
    回以上繰り返して行うことを特徴とする有機物含有水の
    処理方法。
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