JP3963533B2 - 水処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は都市下水、工業排水等の高度処理に適した水処理装置に関し、更に詳しくはオゾンガスを用いた水処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、都市下水や工業排水は固液分離による一次処理と、活性汚泥処理等の生物処理による二次処理の組み合わせにより処理され、更なる浄化を必要とする場合には、ＣＯＤ及びＴＯＣの低減を目的とした三次処理を受ける。この三次処理としては、オゾンガスによる酸化分解処理が、好気性生物による生物濾過と共に知られている。オゾンガスによる三次処理は、オゾンの強力な酸化力等を利用して二次処理水中の主にＣＯＤを分解し低減させる処理である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、オゾンガス単独による三次処理では、ＣＯＤは必ずしも十分に減少しない。ＢＯＤについてはむしろ増大する。そして、ＴＯＣは全くと言ってよいほど減少しない。オゾンガスによる処理でＢＯＤが増加するのは、オゾンガスによる分解に伴ってＣＯＤが低分子化してＢＯＤに転化し、その低分子化したＢＯＤに対してはオゾンガスによる効果が乏しいためと考えられている。
【０００４】
オゾンによる三次処理での処理効果を高めるためには、紫外線の照射が有効とされている。オゾンガスによる三次処理の際に紫外線の照射を行うと、オゾン量及び紫外線照射量の増大に伴ってＣＯＤは激減し、ＴＯＣも減少する。ＢＯＤについても、オゾン量及び紫外線照射量の特定領域では上昇するものの、それ以上の領域ではオゾン量及び紫外線照射量の増大に伴って減少する。そして最終的には全ての有機物を無機物とすることができる。
【０００５】
しかしながら、この処理では、極めて多量のオゾン及び紫外線照射量が必要となり、さもないとＣＯＤ及びＢＯＤを十分に減少させることは不可能であり、ＴＯＣも十分に減少させることはできない。従って、処理コスト及び設備規模は非現実的なレベルまで増大する。
【０００６】
本発明の目的は、ＣＯＤ及びＢＯＤ、更にはＴＯＣを十分に減少させることができ、しかも処理コスト及び設備規模の増大を可及的に抑制することができる水処理方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の水処理方法は、酸素ガスを原料ガスとしてオゾン発生機で発生させたオゾン含有酸素ガスをエジェクタに導入してオゾン含有酸素ガス中のオゾンを被処理水中に溶解させるオゾン溶解工程と、エジェクタでオゾンを溶解させた後の被処理水に紫外線を照射することにより被処理水中のオゾンの分解及びオゾンによる酸化反応の促進を行う紫外線照射工程と、紫外線を照射した後の、前記オゾン含有酸素ガス中の酸素ガス分を含む被処理水を好気性生物により濾過する生物濾過工程とを含んでいる。
【０００８】
この構成によると、従来より少量のオゾン及び紫外線照射量でも、ＣＯＤ及びＢＯＤ、更にはＴＯＣを十分に減少させることができる。即ち、オゾン量及び紫外線照射量が少なくても、ＣＯＤ及びＴＯＣは減少するが、ＢＯＤは逆に増加する。しかし、紫外線を照射した後の被処理水を好気性生物により濾過することにより、このＢＯＤが減少する。従って、少量のオゾン及び紫外線照射量でも、これらが総合的に低レベルまで減少する。
【０００９】
また、紫外線の照射では、被処理水中の残留オゾンが分解し、酸素となるので、紫外線照射の後で行われる生物濾過では、残留オゾンによる好気性生物の死滅がないだけでなく、その酸素が、オゾン含有酸素ガス中の酸素ガス分と共に、ここでの酸素源となるため、低分子のＢＯＤの分解が効率よく行われる。
【００１０】
なお、従来からも生物濾過とオゾン処理を組み合わせた例は存在する。しかし、この例では、生物濾過の後にオゾン処理が行われる。それは、オゾン処理の後にオゾンが残留するため、オゾン処理の後に生物濾過を行うと、生物濾過で使用される好気性生物を残留オゾンが死滅させるからである。
【００１１】
これに対し、本発明の水処理方法では、生物濾過の前にオゾン処理が行われる。しかし、そのオゾン処理に紫外線の照射が組み合わされているために、オゾン処理は生物濾過の障害にならず、むしろ生物濾過における有効な酸素源として機能することになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示す水処理装置の構成図である。
【００１３】
本実施形態の水処理方法では、都市下水、工業排水の二次処理水が被処理水としてタンク１に導入される。タンク１内の被処理水は、ポンプ２によりオゾン溶解手段３、紫外線照射手段４、気泡微細化手段５及び生物濾過手段６に順番に送られる。
【００１４】
オゾン溶解手段３は、被処理水にオゾンガスを溶解させるエジェクタである。エジェクタは、被処理水にオゾンガスを短時間で効率よく溶解させることができ、装置規模の縮小に寄与する。
【００１５】
オゾンガスとしては、酸素発生機７で生成した酸素ガスを原料ガスとしてオゾン発生機８で発生させたオゾンガス、正確にはオゾン含有酸素ガス中のオゾンガスを用いる。オゾンガスを発生させる際の原料ガスとしては空気を用いることもできるが、酸素ガスを用いる方がオゾン濃度が高く、紫外線照射後のガスが殆ど酸素ガスとなるため、生物濾過での酸素源として特に適するものとなる。
【００１６】
紫外線照射手段４は、内部を通過する被処理水に紫外線を照射して、被処理水中のオゾンを分解すると同時に、オゾンによる酸化反応を促進する。紫外線の波長は、オゾンの分解及び酸化反応の促進に適した２５４ｎｍ付近が好ましい。
【００１７】
気泡微細化手段５は、被処理水中のガスを微細化するホモゲナイザである。
【００１８】
生物濾過手段６は、ろ材表面に好気性生物を繁殖させた周知構成の濾過手段である。ろ材としてはアンスラサント、活性炭、セラミック等が使用される。気泡微細化手段５を通過した被処理水は、生物濾過手段６に下部より導入され、上部から三次処理水として導出される。
【００１９】
本実施形態の水処理方法では、オゾン溶解手段３によるオゾン注入量及び紫外線照射手段４による紫外線照射量を低位に制限する。これにより、ＣＯＤ及びＴＯＣは減少するが、ＢＯＤは増加する。しかし、そのＢＯＤは生物濾過手段６において低減する。また、紫外線の照射によるオゾンの分解に伴って発生する酸素は、オゾン含有酸素ガス中の酸素ガス分と共に、生物濾過手段６での酸素源となる。
【００２０】
従って、本実施形態の水処理方法では、オゾン注入量及び紫外線照射量を制限しているにもかかわらず、被処理水中のＣＯＤ及びＢＯＤ、更にはＴＯＣが総合的に分解処理される。
【００２１】
オゾン注入量としては５〜５０ｍｇ／Ｌが好ましい。これが少ないと十分な効果が得られず、多すぎる場合はコストの増加を招く。紫外線照射量は、照射時間で表して５０分以下が好ましく、これが確保されるように照射強度等を設定する。照射時間が長くなると、システムが大型化する。
【００２２】
【実施例】
次に、本発明の実施例を示し、比較例と対比することにより、本発明の効果を明らかにする。
【００２３】
図１のシステムを用いて、下水２次処理水にオゾンガスを注入し、紫外線を照射した後、その処理水を生物濾過した。オゾン注入量は２０ｍｇ／Ｌ、紫外線照射時間は２０分とした。各段階でのＣＯＤ量、ＢＯＤ量及びＴＯＣ量を表１に示す。
【００２４】
【表１】

【００２５】
オゾン注入量が２０ｍｇ／Ｌ、紫外線照射時間が２０分の条件の場合、生物濾過なしではＢＯＤは増加する。しかし、生物濾過を組み合わせることにより、上記条件でもＣＯＤ量、ＢＯＤ量及びＴＯＣ量は全て低位に減少する。ちなみに、生物濾過なしで同じ効果を得ようとした場合は、オゾン注入量を１００ｍｇ／Ｌに、また紫外線照射時間を１００分（同一照射強度）にそれぞれ増やす必要があった。
【００２６】
【発明の効果】
以上に述べた通り、本発明の水処理方法は、酸素ガスを原料ガスとしてオゾン発生機で発生させたオゾン含有酸素ガスを処理ガスとして使用し、エジェクタによるオゾン注入の後に、紫外線の照射を経て、生物濾過を行い、処理ガスであるオゾン含有酸素ガス中の酸素ガス分を生物濾過での酸素源として有効活用することにより、比較的少量のオゾン及び紫外線により、被処理水中のＣＯＤ及びＢＯＤ、更にはＴＯＣを効果的に分解処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す水処理装置の構成図である。
【符号の説明】
１ タンク
２ ポンプ
３ オゾン溶解手段
４ 紫外線照射手段
５ 気泡微細化手段
６ 生物濾過手段
７ 酸素発生機
８ オゾン発生機

Claims (3)

1. 酸素ガスを原料ガスとしてオゾン発生機で発生させたオゾン含有酸素ガスをエジェクタに導入してオゾン含有酸素ガス中のオゾンを被処理水中に溶解させるオゾン溶解工程と、エジェクタでオゾンを溶解させた後の被処理水に紫外線を照射することにより被処理水中のオゾンの分解及びオゾンによる酸化反応の促進を行う紫外線照射工程と、紫外線を照射した後の、前記オゾン含有酸素ガス中の酸素ガス分を含む被処理水を好気性生物により濾過する生物濾過工程とを含むことを特徴とする水処理方法。
2. 紫外線照射工程を終えた後の酸素ガス含有被処理水を、当該被処理水中の酸素ガスを微細化して生物濾過工程へ送る請求項１に記載の水処理方法。
3. 生物処理による二次処理を終えた三次処理である請求項１又は２に記載の水処理方法。

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