JP4175037B2 - 有機性排水処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として有機性排水の生物処理の前処理設備に関するもので、さらに詳しくは、難分解性の有機成分を含む有機性排水、とりわけ排水中に含まれるアルコール類や酢酸エステルなどの難分解性有機成分を浄化処理する、塔式オゾン接触槽を流量調整槽と生物処理を行う、ばっ気槽の間に新規に設けた有機性排水処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、事業所系排水の中でも食堂、トイレなどの生活排水は、多糖類が主体の溶解性有機物を含んだ有機性排水なので生物処理、すなわち微生物の酵素を利用した従来の活性汚泥法で比較的容易に浄化処理が行える。
【０００３】
前記生物処理も微生物の種類によって、好気性微生物処理、嫌気性微生物処理、特定微生物処理に大別される。
【０００４】
更に、前記好気性微生物処理も、その微生物が水中に浮遊した状態で処理を行うのか、支持体の表面、或いは支持体の内部に固着した状態で処理するのかによって、浮遊処理法と非浮遊処理法（生物膜処理法）に分かれる。
【０００５】
前記好気性微生物を浮遊状態で利用した代表的な方法が、いわゆる「活性汚泥法」と呼ばれている生物処理方法である。
【０００６】
前記微生物とは、大きさが０．５μｍから１．０μｍ程度の細菌である。実際の生物処理では生物学的に一つレベルが高い原生動物などと共生していることが多い。
【０００７】
例えば、従来の活性汚泥法の装置は、図５に示すように、有機性排水流入口６をもつ、有機性排水用流入管８を流量調整槽１の流入側に接続し、該流量調整槽１とばっ気槽３とを接続管９を介して接続し、該ばっ気槽３とばっ気槽４とを接続管１３を介して接続し、該ばっ気槽４と沈殿分離槽５とを接続管１４を介して接続し、該沈殿分離槽５の排出側に浄化水排出口７をもつ、浄化水用排出管１６を設け、更に汚泥再利用の為、前記ばっ気槽３の底部と前記沈殿分離槽５の底部とを汚泥返送管１５を介して接続し、該汚泥返送管１５の任意の位置に汚泥返送用ポンプ２１を設けた有機性排水処理装置Ｂである。
【０００８】
この活性汚泥法は、生物処理の中で最も普及している処理法である。該活性汚泥法の構成要素として、「ばっ気槽」「沈殿分離槽」「汚泥返送バイパス」の３条件を満たしたプロセスが浄化処理のポイントである。
【０００９】
従来の有機性排水の浄化処理は、生物処理に適した濃度に希釈水などで希釈し、処理負荷量を均一にならし、一定の処理効率を維持するように排水工程を予め工夫してきた。
【００１０】
即ち、排水量が時間間隔で大きく変化せず、急激且つ高濃度の排水が直接浄化処理工程であるばっ気槽からなる生物処理工程に流入しないように流量を予め均一になるようにする流量調整槽を設けている。
【００１１】
前記流量調整槽は、有機性排水の流入量や有機排水中の有機成分濃度に応じて、該流量調整槽を直列に複数設ける場合もある。
【００１２】
次に、前記流量調整槽で流入量と有機排水中の有機成分濃度が調整された有機性排水は、生物処理工程であるばっ気槽に流入する。該ばっ気槽が従来の活性汚泥法における、最も重要な工程である。
【００１３】
前記ばっ気槽内には、好気性微生物群が存在し、有機排水中の有機成分と好気性微生物が混合接触して、有機排水中の有機成分を溶存酸素の存在下で酸化分解する。
【００１４】
前記好気性微生物群は、空気、即ち酸素がないと活動していけない微生物である。この好気性微生物群は、単一の微生物だけではなくて多くの種類の細菌と原生動物などが混じっている。
【００１５】
該好気性微生物群の作用は、先ず排水中の溶解性有機成分を短時間に吸着し、排水中の溶存酸素を消費しながら、微生物の酵素によって溶解性有機成分を酸化分解し、最終的には炭酸ガスと水に分解する。
【００１６】
前記ばっ気槽内に存在する好気性微生物群が有機成分を酸化する酸化分解作用に必要な酸素の供給は、小さな気泡にして該ばっ気槽に送り込むことが大切である。小さな気泡は水との接触面積を大きくし、酸素の水に対する溶解効率を高める。
【００１７】
前記ばっ気槽に空気を送り込む装置として、セラミック製、合成樹脂製などの材質でできた板状の散気板や筒状の散気筒などからなる散気装置を用いる。
【００１８】
前記散気装置は、ばっ気槽内の底部、或いは下部に設置して、送風機により空気を送りこむ。該散気装置から、吹き上がる小さな気泡が、ばっ気槽内の排水に旋回流を与え、排水全体が撹拌され、酸素が充分に排水に供給されるようになっている。
【００１９】
該散気装置は、ばっ気槽内に存在する好気性微生物群が有機性排水中の有機成分を酸化分解作用に必要な酸素供給と該好気性微生物群が排水中に供給された酸素を十分に取り込めるように排水を撹拌する二つの役割を兼ねている。
【００２０】
前記散気装置によって送り込まれた酸素と排水に溶解した酸素との酸素溶解効率は、通常５％から１５％程度である。以上のような小気泡式散気装置の他に「表面機械ばっ気方式」、或いは空気の代わりに純酸素を用いる「純酸素ばっ気方式」などがある。
【００２１】
前記ばっ気槽の数は、有機性排水の流入量や有機排水中の有機成分濃度に応じて、１槽の場合もあれば、複数のばっ気槽を設ける場合もある。
【００２２】
最後のばっ気槽内を排出した好気性微生物群と有機性排水との混合液は、そのまま次の沈殿分離槽に流入する。沈殿分離槽では、該混合液の攪拌などはなく静止状態なので、好気性微生物群は大きなかたまりに凝集して沈降し、浄化された上澄みだけが浄化処理水として排出される。
【００２３】
前記沈殿分離槽で沈降濃縮した好気性微生物群（活性汚泥）は、汚泥返送管を介して、汚泥返送用ポンプにより、最初のばっ気槽に戻される。
【００２４】
この返送された汚泥は、再び有機性排水中の有機成分の酸化分解に用いるが、この過程で増殖した分は、系外に除去しないと全体のバランスが取れなくなる。ばっ気槽内の汚泥が余り濃くなると、酸素の供給が追いつかなくなったりする。
【００２５】
従来の活性汚泥法における有機性排水処理装置は、有機性排水の流入量や有機排水中の有機成分濃度等に応じて、ばっ気槽のみを直列に複数設ける場合や、更にばっ気槽を直列に複数設けた排水処理装置全体を並列に複数設ける場合もある。
【００２６】
上記のような従来の活性汚泥法における有機性排水処理装置は、生活排水のような多糖類が主体の有機性排水の浄化処理には適している。
【００２７】
しかしながら、プラスチック材料などを色材で塗装する塗装工程や、意匠柄等を施す印刷工程などの工業的製品を生産する各種の生産工程からは、色材や有機溶剤などの難分解性有機成分を含む有機性排水が一般的である。
【００２８】
また、半導体関連の精密機器類などの洗浄後に排出される排水も有機溶剤などの難分解性有機成分を含む有機性排水である。
【００２９】
更に、繊維製造加工業の繊維製造工程や染色工程でも同じように着色剤などの難分解性有機成分を含む有機性排水が多い。
【００３０】
これらの難分解性有機成分は、一般的に分子構造が大きいか、或いは分子間結合が強く、従来の活性汚泥法における有機性排水処理装置では完全な浄化処理が難しい。
【００３１】
また、排水量の割には大規模なばっき槽などの浄化処理設備の設置が不可欠で、設備の設置費用と設置場所及び運転費がかさむ問題がある。
【００３２】
そこで従来の前記活性汚泥法における有機性排水処理装置の流量調整槽と最初のばっき槽の間に塔式オゾン接触槽を新設し、化学的な処理を予め加えることで、有機性排水中の難分解性の有機成分も完全に浄化処理することができ、従来の活性汚泥法における大規模なばっ気槽の設備がコンパクトになり、設置費用や設置場所及び運転費も軽減し全体的に浄化処理の効率向上につながる有機性排水処理装置を提供するものである。
【００３３】
更に、前記塔式オゾン接触槽は、有機溶剤を含む排気ガスをスクラバにて洗浄することにより発生した、難分解性の有機成分を含む有機性排水を、生物処理する際の分解を容易にする為の前処理工程としての応用、或いは、食品加工業での食品加工工程で生じた有機性排水の処理工程の効率化、コンパクト化にも寄与することができる。
【００３４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の活性汚泥法において、難分解性有機成分を含む有機性排水でも、浄化処理が容易になり、且つ全体の浄化処理設備もコンパクトになり、設置費用や設置場所及び運転費も軽減し、全体的に浄化処理の効率向上につながる有機性排水処理装置を提供する。
【００３５】
【発明を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る発明は、有機性排水用流入管８を流量調整槽１の流入側に接続し、有機性排水とオゾン及び酸化反応促進剤を混合して混合液にする混合ポンプ１０と前記流量調整槽１とを接続管９を介して接続し、該混合ポンプ１０と混合ポンプ１０から送流される前記混合液中に含まれる有機成分とオゾン及び酸化反応促進剤をさらに均一に接触混合させて、該有機成分を完全に酸化分解するための塔式オゾン接触槽２とを接続管１１を介して接続し、該塔式オゾン接触槽２とばっ気槽３とを接続管１２を介して接続し、該ばっ気槽３とばっ気槽４とを接続管１３を介して接続し、該ばっ気槽４と沈殿分離槽５とを接続管１４を介して接続し、該沈殿分離槽５の排出側に浄化水用排出管１６を設け、更に汚泥再利用の為、前記ばっ気槽３の底部と前記沈殿分離槽５の底部とを汚泥返送管１５を介して接続し、該汚泥返送管１５の任意の位置に汚泥返送用ポンプ２１を設け、前記塔式オゾン接触槽２の底部内壁の任意の位置に、前記混合液を前記塔式オゾン接触槽２内の円周方向に噴射する噴流ノズル２ｂを設け、前記塔式オゾン接触槽２の内部の任意の位置に、前記混合液を旋回上昇させるための複数の旋回案内板２ａを設けたことを特徴とする有機性排水処理装置である。
【００３６】
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１記載の有機性排水処理装置において、前記混合ポンプ１０の任意の位置に有機性排水中に含まれる有機成分を酸化分解するオゾンを注入するオゾン注入管１８を設けたことを特徴とする有機性排水処理装置である。
【００３７】
本発明の請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の有機性排水処理装置において、前記流量調整槽１と前記混合ポンプ１０とを接続する接続管９の任意の位置に有機性排水中に含まれる有機成分とオゾンとの酸化分解反応を促進する触媒として酸化反応促進剤を注入する酸化反応促進剤注入管１７を設けたことを特徴とする有機性排水処理装置である。
【００４０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１から図４にもとづいて詳細に説明する。
【００４１】
図１に示すように、有機性排水流入口６をもつ、有機性排水用流入管８を流量調整槽１の流入側に接続し、有機性排水とオゾン及び酸化反応促進剤を混合して混合液にする混合ポンプ１０と前記流量調整槽１とを接続管９を介して接続し、該混合ポンプ１０と混合ポンプ１０から送流される前記混合液中に含まれる有機成分とオゾン及び酸化反応促進剤をさらに均一に接触混合させて該有機成分を完全に酸化分解するための塔式オゾン接触槽２とを接続管１１を介して接続し、該塔式オゾン接触槽２とばっ気槽３とを接続管１２を介して接続し、該ばっ気槽３とばっ気槽４とを接続管１３を介して接続し、該ばっ気槽４と沈殿分離槽５とを接続管１４を介して接続し、該沈殿分離槽５の排出側に浄化水排出口７をもつ、浄化水用排出管１６を設け、更に汚泥再利用の為、前記ばっ気槽３の底部と前記沈殿分離槽５の底部とを汚泥返送管１５を介して接続し、該汚泥返送管１５の任意の位置に汚泥返送用ポンプ２１を設ける。
【００４２】
次に、前記混合ポンプ１０の任意の位置に有機性排水中に含まれる有機成分を酸化分解するオゾンを注入するオゾン注入管１８を設ける。
【００４３】
次に、前記オゾン注入管１８のオゾン注入口２０から、オゾンを注入し、前記混合ポンプ１０で有機性排水とオゾンを混合する。
【００４４】
この際、オゾンと有機性排水中の有機成分との反応を促進するための酸化反応促進剤を注入するための酸化反応促進剤注入口１９をもつ、酸化反応促進剤注入管１７を流量調整槽１と混合ポンプ１０とを接続する接続管９の任意の位置に設ける。
【００４５】
前記酸化反応促進剤は、特に用いなくても良いが、有機性排水中に含まれる有機成分の種類によって、該酸化反応促進剤の種類、濃度を適宜決定する。
【００４６】
前記酸化反応促進剤を使用する場合、オゾンによる有機性排水中に含まれる有機成分の酸化反応促進に効果があれば特に制約はないが、コスト面や効力、更に手に入り易い点などを考慮して過酸化水素を触媒的に用いることが好ましい。
【００４７】
また、前記過酸化水素の添加濃度も有機性排水の性質にもよるが排水に対し、３ｐｐｍから１０ｐｐｍの濃度が好ましい。
【００４８】
前記オゾンは、酸素原子３個が化学的に結合した物質である。オゾンの化学的性質の最大の特徴は、原子間の結合エネルギー、即ち解離エネルギーが小さいことである。
【００４９】
従って、オゾンは分解しやすい性質を持っている。オゾンが分解すると極めて酸化反応性が高い酸素原子が発生する。この酸素原子が強力な酸化剤となる。
【００５０】
近年、オゾンの応用範囲が拡大されてきたのは、オゾンの酸化力とオゾン処理においてオゾンを過剰に用いても、過剰分のオゾンは、酸素分子となり害にはならないからである。ただオゾンは、生臭い特有な不快臭があり、濃度が高くなると鼻や喉の粘膜を刺激するので取り扱いに注意が必要であり、また腐食性も高いので設備に用いる材料の選択も重要である。
【００５１】
また、オゾンは生物処理では除去できない難分解性の有機成分や色度成分を除去する目的で用いられる。特に、色度成分の除去には効果がある。即ち、分子構造中の発色に関係する二重結合や特殊な官能基と選択的に反応するからである。
【００５２】
次に、図２に示すように混合ポンプ１０から送流される有機成分を含む有機性排水とオゾン及び酸化反応促進剤の混合液をさらに均一に接触混合させて、該有機成分を完全に酸化分解するために、塔式オゾン接触槽２の底部内壁の任意の位置に、前記混合液を前記接触槽２内の円周方向に噴射する噴流ノズル２ｂを設ける。
【００５３】
更に、前記塔式オゾン接触槽２の内部の任意の位置に、前記混合液を前記接触槽２内底部から上部へと旋回上昇させるための複数の旋回案内板２ａを等間隔で設ける。
【００５４】
前記噴流ノズル２ｂから前記接触槽２内の円周方向に噴射された有機成分を含む有機性排水とオゾン及び酸化反応促進剤の混合液は旋回案内板２ａにそって安定的に螺旋を描きながら前記接触槽２内の底部から上部に上昇して行く。
【００５５】
この間に混合液中の有機成分にオゾンが接触し、分子間結合部にオゾンが取付き、該オゾンが分解して発生した酸素原子が有効な酸化作用を起こして有機成分を分解しやすくする。或いは、一部が分解する。
【００５６】
この旋回流は有機成分を含む有機性排水とオゾン及び酸化反応促進剤が均一に混合され、且つ接触時間を保持するのに好適である。この接触時間の経過とともに、前記酸素原子による有機成分の酸化分解が進み、最終的には炭酸ガスと水に分解される。
【００５７】
この作用の一例として、カルボキシル基をもった有機化合物を含む有機性排水は、次のような反応式が考えられる。６Ｒ-ＣＯＯＨ+Ｏ3→６Ｒ-ＣＯＯ-+Ｈ+ →生物分解→６Ｒ´+６ＣＯ2+３Ｈ2Ｏ→Ｒ"ＣＯ2Ｈ2Ｏ
【００５８】
前記有機性排水に対するオゾン濃度は、排水中の有機成分によって適宜決定するが、２ｐｐｍから１５ｐｐｍが好ましい。
【００５９】
また、図３及び図４に示すように難分解性有機成分としてエステル系、及びケトン系有機溶剤を含有した有機性排水についてのオゾンばっ気による水質変化を測定すると、前記塔式オゾン接触槽２における有機性排水とオゾン及び酸化反応促進剤との接触時間は、４０分から６０分が適当で３０分以下であると十分な効果が得にくくなることがわかる。
【００６０】
次に、前記混合液は、前記塔式オゾン接触槽２を接続管１２を介して接続した、最初のばっ気槽に流入する。一例として、従来の活性汚泥法の構成要素である、ばっ気槽３、及びばっ気槽４、更に沈殿分離槽５及び汚泥返送用ポンプ２１を有する汚泥返送管１５から設備された有機性排水処理装置で浄化処理される。
【００６１】
前記ばっ気槽３、及びばっ気槽４内には、好気性微生物群が存在し、前記塔式オゾン接触槽２内から排出された排水中の有機成分等と好気性微生物群が混合接触し、排水中の有機成分等を溶存酸素の存在下で酸化分解する。
【００６２】
前記好気性微生物群は、空気、即ち酸素がないと活動していけない微生物である。この好気性微生物群は、単一の微生物だけではなくて多くの種類の細菌と原生動物などが混じっている。
【００６３】
該好気性微生物群の作用は、先ず排水中の溶解性有機成分を短時間に吸着し、排水中の溶存酸素を消費しながら、微生物の酵素によって溶解性有機成分を酸化分解し、最終的には炭酸ガスと水に分解する。
【００６４】
前記ばっ気槽３、及びばっ気槽４内に存在する好気性微生物群の有機成分を酸化する酸化分解作用に必要な酸素の供給は、小さな気泡にして該ばっ気槽に送り込むことが大切である。小さな気泡は水との接触面積を大きくし、酸素の水に対する溶解効率を高める。
【００６５】
前記ばっ気槽３、及びばっ気槽４内に空気を送り込む装置として、セラミック製、合成樹脂製などの材質で出来た板状の散気板や筒状の散気筒などからなる散気装置を用いる。
【００６６】
前記散気装置は、該ばっ気槽３、及びばっ気槽４内の底部、或いは下部に設置して、送風機により空気を送りこむ。該散気装置から、吹き上がる小さな気泡がばっ気槽内の排水に旋回流を与え、排水全体が撹拌され、酸素が充分に排水に供給されるようになっている。
【００６７】
該散気装置は、該ばっ気槽３、及びばっ気槽４内に存在する好気性微生物群が有機性排水中の有機成分を酸化分解作用に必要な酸素供給と該好気性微生物群が排水中に供給された酸素を十分に取り込めるように排水を撹拌する二つの役割を兼ねている。
【００６８】
前記散気装置によって送り込まれた酸素と排水に溶解した酸素との酸素溶解効率は、通常５％から１５％程度である。以上のような小気泡式散気装置の他に「表面機械ばっ気方式」、或いは空気の代わりに純酸素を用いる「純酸素ばっ気方式」などがある。
【００６９】
前記ばっ気槽の数は、有機性排水の流入量や有機性排水中の有機成分濃度に応じて、１槽の場合もあれば、更に複数のばっ気槽を設ける場合もある。
【００７０】
最後のばっ気槽４内を排出した好気性微生物群と有機性排水との混合液は、そのまま次の沈殿分離槽に流入する。該沈殿分離槽では、該混合液の攪拌などはなく静止状態なので、好気性微生物群は大きなかたまりに凝集して沈降し、浄化された上澄みだけが浄化処理水として浄化水用排出管１６の浄化排出口７から排出される。
【００７１】
前記沈殿分離槽で沈降濃縮した好気性微生物群（活性汚泥）は、汚泥返送管１５を介して、汚泥返送用ポンプ２１により、最初のばっ気槽３内に戻される。
【００７２】
この返送された汚泥は、再び有機性排水中の有機成分の酸化分解に用いるが、この過程で増殖した分は、系外に除去しないと全体のバランスが取れなくなる。該ばっ気槽３、及びばっ気槽４内の汚泥が余り濃くなると、酸素の供給が追いつかなくなったりする。
【００７３】
以上のように、従来の活性汚泥法において、有機性排水処理装置の流量調整槽１とばっき槽３の間に塔式オゾン接触槽２を新設し、化学的な処理を予め加えることで、有機性排水中の難分解性の有機成分も完全に浄化処理することができ、従来の活性汚泥法における大規模なばっ気槽の設備がコンパクトになり、設置費用や設置場所及び運転費も軽減し全体的に浄化処理の効率向上につながる有機性排水処理装置を提供するものである。
【００７４】
【実施例】
上記発明の前記塔式オゾン接触槽２を新設した有機性排水処理装置Ａを用いて有機性排水中の難分解性有機成分としてエステル系、及びケトン系有機溶剤を用いて、オゾンによる酸化分解の効果を実施例に基づいて説明する。
【００７５】
＜実施例１＞
図１に示すように、有機性排水流入口６をもつ、有機性排水用流入管８を流量調整槽１の流入側に接続し、有機性排水とオゾン及び酸化反応促進剤を混合して混合液にする混合ポンプ１０と前記流量調整槽１とを接続管９を介して接続し、該混合ポンプ１０と混合ポンプ１０から送流される前記混合液中に含まれる有機成分とオゾン及び酸化反応促進剤を均一にさらに接触混合させて該有機成分を完全に酸化分解するための塔式オゾン接触槽２とを接続管１１を介して接続し、該塔式オゾン接触槽２とばっ気槽３とを接続管１２を介して接続し、該ばっ気槽３とばっ気槽４とを接続管１３を介して接続し、該ばっ気槽４と沈殿分離槽５とを接続管１４を介して接続し、該沈殿分離槽５の排出側に浄化水排出口７をもつ、浄化水用排出管１６を設け、更に汚泥再利用の為、前記ばっ気槽３の底部と前記沈殿分離槽５の底部とを汚泥返送管１５を介して接続し、該汚泥返送管１５の任意の位置に汚泥返送用ポンプ２１を設けた。
【００７６】
次に、前記流量調整槽１と前記混合ポンプ１０とを接続する接続管９の中間位置に前記酸化反応促進剤を注入する酸化反応促進剤注入管１７を設け、更に前記混合ポンプ１０のポンプ本体上部にオゾンを注入するオゾン注入管１８を設けた。
【００７７】
次に、図２に示すように前記混合液をさらに均一に接触混合し、該難分解性有機成分を完全に分解するため、前記塔式オゾン接触槽２の底部内壁に前記混合液を前記接触槽２内の円周方向に噴射する噴流ノズル２ｂを設けた。
【００７８】
更に、前記塔式オゾン接触槽２内の底部から上部へと前記混合液を旋回上昇させながら、前記混合液中の難分解性有機成分とオゾン及び酸化反応促進剤をさらに均一に接触混合させ、該難分解性有機成分を完全に分解するために該塔式オゾン接触槽２の内部に等間隔で複数の旋回案内板２ａを設けた。
【００７９】
上記のような有機性排水処理装置Ａを用いて、難分解性有機成分であるエステル系、及びケトン系有機溶剤を含んだ有機性排水を流量調整槽１の流入側に設けられた有機性排水用流入管８の有機性排水流入口６から、流量調整槽１に流入させた。
【００８０】
次に、前記流量調整槽１と前記混合ポンプ１０とを接続する接続管９の中間位置に設けた酸化反応促進剤注入管１７の酸化反応促進剤注入口１９から、酸化反応促進剤として５ｐｐｍの過酸化水素を注入した。
【００８１】
更に前記混合ポンプ１０のポンプ本体上部に設けたオゾンを注入するオゾン注入管１８のオゾン注入口２０から、有機性排水中の難分解性有機成分であるエステル系、及びケトン系有機溶剤を酸化分解するためのオゾンを１０ｐｐｍ注入した。
【００８２】
次に、該混合ポンプ１０によって、難分解性有機成分であるエステル系、及びケトン系有機溶剤を含む有機性排水とオゾン及び酸化反応促進剤である過酸化水素を十分に混合し、該混合液を混合ポンプ１０と接続管１１を介して接続した、塔式オゾン接触槽２内の底部の内壁に設けられた、噴流ノズル２ｂから前記混合液を前記接触槽２内の円周方向に噴射した。
【００８３】
次に、前記塔式オゾン接触槽２の内部に等間隔で設けた複数の旋回案内板２ａにより、
前記混合液を底部から上部へと旋回上昇させながら、前記混合液中の難分解性有機成分であるエステル系、及びケトン系有機溶剤とオゾン及び酸化反応促進剤である過酸化水素をさらに均一に接触混合させた。
【００８４】
前記有機性排水中の難分解性有機成分であるエステル系、及びケトン系有機溶剤を含む有機性排水１Ｌ当たり、毎分２０ｍｇから３０ｍｇの割合でオゾンばっ気実験を繰り返した。
【００８５】
図３及び図4に示すように、オゾンばっ気の経過時間と共に、有機性排水中のＢＯＤ値及びＣＯＤ値の平均値は減少し、明らかに有機性排水中の難分解性有機成分であるエステル系、及びケトン系有機溶剤の分子間結合がオゾンによって酸化分解されていることが測定された。
【００８６】
前記ＢＯＤ値のＢＯＤとは、生物化学的酸素要求量（ＢｉｏｃｈｅｍｉｃａｌＯｘｙｇｅｎ Ｄｅｍａｎｄ）の頭文字をとったもので、生活排水など溶解性有機物で汚染された水の汚れ具合を数字で表したものである。汚れの全成分を分析することは現実問題として不可能なので、全体が大きく把握できる表示法として提案された一つの指標である。数字が小さければきれいな水で、大きければ汚れた水である。
【００８７】
ＢＯＤは、ＪＩＳ Ｋ０１０２ 工場排水試験方法では、「生物化学的酸素消費量とは、水中の好気性微生物によって消費される溶存酸素の量をいう。試料を希釈水で希釈し、２０℃で５日間放置したとき消費される溶存酸素の量で表す」と明記されている。尚、溶解性有機物であっても水溶性の合成高分子のように微生物に分解されないものは検出されないのは当然である。
【００８８】
次に、 前記ＣＯＤ値のＣＯＤとは、化学的酸素要求量（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｏｘｙｇｅｎ Ｄｅｍａｎｄ）の頭文字をとったもので、微生物を用いないで酸化剤という薬品を用いて、その汚水が酸化剤の中の酸素をどのくらい消費するかということを数値化して、汚水の汚れ具合を表わそうとするものである。
【００８９】
ＣＯＤ値の測定は、我が国では、酸化剤として過マンガン酸カリウムを用い硫酸酸性下、１００℃で３０分間反応させる方法を採用している。
【００９０】
【発明の効果】
従来の活性汚泥法において、前処理設備として流量調整槽とばっ気槽の間に塔式オゾン接触槽を新規に設けることにより、難分解性有機成分を含む有機性排水でも、浄化処理が容易になり、且つ全体の設備もコンパクトになり、設置費用や設置場所及び運転費も軽減し、全体的に浄化処理の効率向上につながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る有機性排水処理装置Ａの基本構成図である。
【図２】本発明に係る有機性排水処理装置において、混合液を噴射する噴流ノズルと混合液の接触混合用に複数の旋回案内板を設けた塔式オゾン接触槽内の原理模式図である。
【図３】本発明に係る有機性排水処理装置において、エステル系、及びケトン系有機溶剤を含有した有機性排水のＢＯＤ値のオゾンばっ気による減少と減少率を示す図表である。
【図４】本発明に係る有機性排水処理装置において、エステル系、及びケトン系有機溶剤を含有した有機性排水のＣＯＤ値のオゾンばっ気による減少と減少率を示す図表である。
【図５】従来技術に係る有機性排水処理装置の基本構成図である。
【符号の説明】
Ａ・・・本発明の有機性排水処理装置
Ｂ・・・従来の有機性排水処理装置
１・・・流量調整槽
２・・・塔式オゾン接触槽 ２ａ・・・旋回案内板 ２ｂ・・・噴流ノズル
３・・・ばっ気槽
４・・・ばっ気槽
５・・・沈降分離槽
６・・・有機性排水流入口
７・・・浄化水排出口
８・・・有機性排水用流入管
９・・・接続管
１０・・・混合用ポンプ
１１・・・接続管
１２・・・接続管
１３・・・接続管
１４・・・接続管
１５・・・汚泥返送管
１６・・・浄化水用排出管
１７・・・酸化反応促進剤注入管
１８・・・オゾン注入管
１９・・・酸化反応促進剤注入口
２０・・・オゾン注入口
２１・・・汚泥返送用ポンプ
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として有機性排水の生物処理の前処理設備に関するもので、さらに詳しくは、難分解性の有機成分を含む有機性排水、とりわけ排水中に含まれるアルコール類や酢酸エステルなどの難分解性有機成分を浄化処理する、塔式オゾン接触槽を流量調整槽と生物処理を行う、ばっ気槽の間に新規に設けた有機性排水処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、事業所系排水の中でも食堂、トイレなどの生活排水は、多糖類が主体の溶解性有機物を含んだ有機性排水なので生物処理、すなわち微生物の酵素を利用した従来の活性汚泥法で比較的容易に浄化処理が行える。
【０００３】
前記生物処理も微生物の種類によって、好気性微生物処理、嫌気性微生物処理、特定微生物処理に大別される。
【０００４】
更に、前記好気性微生物処理も、その微生物が水中に浮遊した状態で処理を行うのか、支持体の表面、或いは支持体の内部に固着した状態で処理するのかによって、浮遊処理法と非浮遊処理法（生物膜処理法）に分かれる。
【０００５】
前記好気性微生物を浮遊状態で利用した代表的な方法が、いわゆる「活性汚泥法」と呼ばれている生物処理方法である。
【０００６】
前記微生物とは、大きさが０．５μｍから１．０μｍ程度の細菌である。実際の生物処理では生物学的に一つレベルが高い原生動物などと共生していることが多い。
【０００７】
例えば、従来の活性汚泥法の装置は、図５に示すように、有機性排水流入口６をもつ、有機性排水用流入管８を流量調整槽１の流入側に接続し、該流量調整槽１とばっ気槽３とを接続管９を介して接続し、該ばっ気槽３とばっ気槽４とを接続管１３を介して接続し、該ばっ気槽４と沈殿分離槽５とを接続管１４を介して接続し、該沈殿分離槽５の排出側に浄化水排出口７をもつ、浄化水用排出管１６を設け、更に汚泥再利用の為、前記ばっ気槽３の底部と前記沈殿分離槽５の底部とを汚泥返送管１５を介して接続し、該汚泥返送管１５の任意の位置に汚泥返送用ポンプ２１を設けた有機性排水処理装置Ｂである。
【０００８】
この活性汚泥法は、生物処理の中で最も普及している処理法である。該活性汚泥法の構成要素として、「ばっ気槽」「沈殿分離槽」「汚泥返送バイパス」の３条件を満たしたプロセスが浄化処理のポイントである。
【０００９】
従来の有機性排水の浄化処理は、生物処理に適した濃度に希釈水などで希釈し、処理負荷量を均一にならし、一定の処理効率を維持するように排水工程を予め工夫してきた。
【００１０】
即ち、排水量が時間間隔で大きく変化せず、急激且つ高濃度の排水が直接浄化処理工程であるばっ気槽からなる生物処理工程に流入しないように流量を予め均一になるようにする流量調整槽を設けている。
【００１１】
前記流量調整槽は、有機性排水の流入量や有機排水中の有機成分濃度に応じて、該流量調整槽を直列に複数設ける場合もある。
【００１２】
次に、前記流量調整槽で流入量と有機排水中の有機成分濃度が調整された有機性排水は、生物処理工程であるばっ気槽に流入する。該ばっ気槽が従来の活性汚泥法における、最も重要な工程である。
【００１３】
前記ばっ気槽内には、好気性微生物群が存在し、有機排水中の有機成分と好気性微生物が混合接触して、有機排水中の有機成分を溶存酸素の存在下で酸化分解する。
【００１４】
前記好気性微生物群は、空気、即ち酸素がないと活動していけない微生物である。この好気性微生物群は、単一の微生物だけではなくて多くの種類の細菌と原生動物などが混じっている。
【００１５】
該好気性微生物群の作用は、先ず排水中の溶解性有機成分を短時間に吸着し、排水中の溶存酸素を消費しながら、微生物の酵素によって溶解性有機成分を酸化分解し、最終的には炭酸ガスと水に分解する。
【００１６】
前記ばっ気槽内に存在する好気性微生物群が有機成分を酸化する酸化分解作用に必要な酸素の供給は、小さな気泡にして該ばっ気槽に送り込むことが大切である。小さな気泡は水との接触面積を大きくし、酸素の水に対する溶解効率を高める。
【００１７】
前記ばっ気槽に空気を送り込む装置として、セラミック製、合成樹脂製などの材質でできた板状の散気板や筒状の散気筒などからなる散気装置を用いる。
【００１８】
前記散気装置は、ばっ気槽内の底部、或いは下部に設置して、送風機により空気を送りこむ。該散気装置から、吹き上がる小さな気泡が、ばっ気槽内の排水に旋回流を与え、排水全体が撹拌され、酸素が充分に排水に供給されるようになっている。
【００１９】
該散気装置は、ばっ気槽内に存在する好気性微生物群が有機性排水中の有機成分を酸化分解作用に必要な酸素供給と該好気性微生物群が排水中に供給された酸素を十分に取り込めるように排水を撹拌する二つの役割を兼ねている。
【００２０】
前記散気装置によって送り込まれた酸素と排水に溶解した酸素との酸素溶解効率は、通常５％から１５％程度である。以上のような小気泡式散気装置の他に「表面機械ばっ気方式」、或いは空気の代わりに純酸素を用いる「純酸素ばっ気方式」などがある。
【００２１】
前記ばっ気槽の数は、有機性排水の流入量や有機排水中の有機成分濃度に応じて、１槽の場合もあれば、複数のばっ気槽を設ける場合もある。
【００２２】
最後のばっ気槽内を排出した好気性微生物群と有機性排水との混合液は、そのまま次の沈殿分離槽に流入する。沈殿分離槽では、該混合液の攪拌などはなく静止状態なので、好気性微生物群は大きなかたまりに凝集して沈降し、浄化された上澄みだけが浄化処理水として排出される。
【００２３】
前記沈殿分離槽で沈降濃縮した好気性微生物群（活性汚泥）は、汚泥返送管を介して、汚泥返送用ポンプにより、最初のばっ気槽に戻される。
【００２４】
この返送された汚泥は、再び有機性排水中の有機成分の酸化分解に用いるが、この過程で増殖した分は、系外に除去しないと全体のバランスが取れなくなる。ばっ気槽内の汚泥が余り濃くなると、酸素の供給が追いつかなくなったりする。
【００２５】
従来の活性汚泥法における有機性排水処理装置は、有機性排水の流入量や有機排水中の有機成分濃度等に応じて、ばっ気槽のみを直列に複数設ける場合や、更にばっ気槽を直列に複数設けた排水処理装置全体を並列に複数設ける場合もある。
【００２６】
上記のような従来の活性汚泥法における有機性排水処理装置は、生活排水のような多糖類が主体の有機性排水の浄化処理には適している。
【００２７】
しかしながら、プラスチック材料などを色材で塗装する塗装工程や、意匠柄等を施す印刷工程などの工業的製品を生産する各種の生産工程からは、色材や有機溶剤などの難分解性有機成分を含む有機性排水が一般的である。
【００２８】
また、半導体関連の精密機器類などの洗浄後に排出される排水も有機溶剤などの難分解性有機成分を含む有機性排水である。
【００２９】
更に、繊維製造加工業の繊維製造工程や染色工程でも同じように着色剤などの難分解性有機成分を含む有機性排水が多い。
【００３０】
これらの難分解性有機成分は、一般的に分子構造が大きいか、或いは分子間結合が強く、従来の活性汚泥法における有機性排水処理装置では完全な浄化処理が難しい。
【００３１】
また、排水量の割には大規模なばっき槽などの浄化処理設備の設置が不可欠で、設備の設置費用と設置場所及び運転費がかさむ問題がある。
【００３２】
そこで従来の前記活性汚泥法における有機性排水処理装置の流量調整槽と最初のばっき槽の間に塔式オゾン接触槽を新設し、化学的な処理を予め加えることで、有機性排水中の難分解性の有機成分も完全に浄化処理することができ、従来の活性汚泥法における大規模なばっ気槽の設備がコンパクトになり、設置費用や設置場所及び運転費も軽減し全体的に浄化処理の効率向上につながる有機性排水処理装置を提供するものである。
【００３３】
更に、前記塔式オゾン接触槽は、有機溶剤を含む排気ガスをスクラバにて洗浄することにより発生した、難分解性の有機成分を含む有機性排水を、生物処理する際の分解を容易にする為の前処理工程としての応用、或いは、食品加工業での食品加工工程で生じた有機性排水の処理工程の効率化、コンパクト化にも寄与することができる。
【００３４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の活性汚泥法において、難分解性有機成分を含む有機性排水でも、浄化処理が容易になり、且つ全体の浄化処理設備もコンパクトになり、設置費用や設置場所及び運転費も軽減し、全体的に浄化処理の効率向上につながる有機性排水処理装置を提供する。
【００３５】
【発明を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る発明は、有機性排水用流入管８を流量調整槽１の流入側に接続し、有機性排水とオゾン及び酸化反応促進剤を混合して混合液にする混合ポンプ１０と前記流量調整槽１とを接続管９を介して接続し、該混合ポンプ１０と混合ポンプ１０から送流される前記混合液中に含まれる有機成分とオゾン及び酸化反応促進剤をさらに均一に接触混合させて、該有機成分を完全に酸化分解するための塔式オゾン接触槽２とを接続管１１を介して接続し、該塔式オゾン接触槽２とばっ気槽３とを接続管１２を介して接続し、該ばっ気槽３とばっ気槽４とを接続管１３を介して接続し、該ばっ気槽４と沈殿分離槽５とを接続管１４を介して接続し、該沈殿分離槽５の排出側に浄化水用排出管１６を設け、更に汚泥再利用の為、前記ばっ気槽３の底部と前記沈殿分離槽５の底部とを汚泥返送管１５を介して接続し、該汚泥返送管１５の任意の位置に汚泥返送用ポンプ２１を設け、前記塔式オゾン接触槽２の底部内壁の任意の位置に、前記混合液を前記塔式オゾン接触槽２内の円周方向に噴射する噴流ノズル２ｂを設け、前記塔式オゾン接触槽２の内部の任意の位置に、前記混合液を旋回上昇させるための複数の旋回案内板２ａを設けたことを特徴とする有機性排水処理装置である。
【００３６】
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１記載の有機性排水処理装置において、前記混合ポンプ１０の任意の位置に有機性排水中に含まれる有機成分を酸化分解するオゾンを注入するオゾン注入管１８を設けたことを特徴とする有機性排水処理装置である。
【００３７】
本発明の請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の有機性排水処理装置において、前記流量調整槽１と前記混合ポンプ１０とを接続する接続管９の任意の位置に有機性排水中に含まれる有機成分とオゾンとの酸化分解反応を促進する触媒として酸化反応促進剤を注入する酸化反応促進剤注入管１７を設けたことを特徴とする有機性排水処理装置である。
【００４０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１から図４にもとづいて詳細に説明する。
【００４１】
図１に示すように、有機性排水流入口６をもつ、有機性排水用流入管８を流量調整槽１の流入側に接続し、有機性排水とオゾン及び酸化反応促進剤を混合して混合液にする混合ポンプ１０と前記流量調整槽１とを接続管９を介して接続し、該混合ポンプ１０と混合ポンプ１０から送流される前記混合液中に含まれる有機成分とオゾン及び酸化反応促進剤をさらに均一に接触混合させて該有機成分を完全に酸化分解するための塔式オゾン接触槽２とを接続管１１を介して接続し、該塔式オゾン接触槽２とばっ気槽３とを接続管１２を介して接続し、該ばっ気槽３とばっ気槽４とを接続管１３を介して接続し、該ばっ気槽４と沈殿分離槽５とを接続管１４を介して接続し、該沈殿分離槽５の排出側に浄化水排出口７をもつ、浄化水用排出管１６を設け、更に汚泥再利用の為、前記ばっ気槽３の底部と前記沈殿分離槽５の底部とを汚泥返送管１５を介して接続し、該汚泥返送管１５の任意の位置に汚泥返送用ポンプ２１を設ける。
【００４２】
次に、前記混合ポンプ１０の任意の位置に有機性排水中に含まれる有機成分を酸化分解するオゾンを注入するオゾン注入管１８を設ける。
【００４３】
次に、前記オゾン注入管１８のオゾン注入口２０から、オゾンを注入し、前記混合ポンプ１０で有機性排水とオゾンを混合する。
【００４４】
この際、オゾンと有機性排水中の有機成分との反応を促進するための酸化反応促進剤を注入するための酸化反応促進剤注入口１９をもつ、酸化反応促進剤注入管１７を流量調整槽１と混合ポンプ１０とを接続する接続管９の任意の位置に設ける。
【００４５】
前記酸化反応促進剤は、特に用いなくても良いが、有機性排水中に含まれる有機成分の種類によって、該酸化反応促進剤の種類、濃度を適宜決定する。
【００４６】
前記酸化反応促進剤を使用する場合、オゾンによる有機性排水中に含まれる有機成分の酸化反応促進に効果があれば特に制約はないが、コスト面や効力、更に手に入り易い点などを考慮して過酸化水素を触媒的に用いることが好ましい。
【００４７】
また、前記過酸化水素の添加濃度も有機性排水の性質にもよるが排水に対し、３ｐｐｍから１０ｐｐｍの濃度が好ましい。
【００４８】
前記オゾンは、酸素原子３個が化学的に結合した物質である。オゾンの化学的性質の最大の特徴は、原子間の結合エネルギー、即ち解離エネルギーが小さいことである。
【００４９】
従って、オゾンは分解しやすい性質を持っている。オゾンが分解すると極めて酸化反応性が高い酸素原子が発生する。この酸素原子が強力な酸化剤となる。
【００５０】
近年、オゾンの応用範囲が拡大されてきたのは、オゾンの酸化力とオゾン処理においてオゾンを過剰に用いても、過剰分のオゾンは、酸素分子となり害にはならないからである。ただオゾンは、生臭い特有な不快臭があり、濃度が高くなると鼻や喉の粘膜を刺激するので取り扱いに注意が必要であり、また腐食性も高いので設備に用いる材料の選択も重要である。
【００５１】
また、オゾンは生物処理では除去できない難分解性の有機成分や色度成分を除去する目的で用いられる。特に、色度成分の除去には効果がある。即ち、分子構造中の発色に関係する二重結合や特殊な官能基と選択的に反応するからである。
【００５２】
次に、図２に示すように混合ポンプ１０から送流される有機成分を含む有機性排水とオゾン及び酸化反応促進剤の混合液をさらに均一に接触混合させて、該有機成分を完全に酸化分解するために、塔式オゾン接触槽２の底部内壁の任意の位置に、前記混合液を前記接触槽２内の円周方向に噴射する噴流ノズル２ｂを設ける。
【００５３】
更に、前記塔式オゾン接触槽２の内部の任意の位置に、前記混合液を前記接触槽２内底部から上部へと旋回上昇させるための複数の旋回案内板２ａを等間隔で設ける。
【００５４】
前記噴流ノズル２ｂから前記接触槽２内の円周方向に噴射された有機成分を含む有機性排水とオゾン及び酸化反応促進剤の混合液は旋回案内板２ａにそって安定的に螺旋を描きながら前記接触槽２内の底部から上部に上昇して行く。
【００５５】
この間に混合液中の有機成分にオゾンが接触し、分子間結合部にオゾンが取付き、該オゾンが分解して発生した酸素原子が有効な酸化作用を起こして有機成分を分解しやすくする。或いは、一部が分解する。
【００５６】
この旋回流は有機成分を含む有機性排水とオゾン及び酸化反応促進剤が均一に混合され、且つ接触時間を保持するのに好適である。この接触時間の経過とともに、前記酸素原子による有機成分の酸化分解が進み、最終的には炭酸ガスと水に分解される。
【００５７】
この作用の一例として、カルボキシル基をもった有機化合物を含む有機性排水は、次のような反応式が考えられる。６Ｒ-ＣＯＯＨ+Ｏ3→６Ｒ-ＣＯＯ-+Ｈ+ →生物分解→６Ｒ´+６ＣＯ2+３Ｈ2Ｏ→Ｒ"ＣＯ2Ｈ2Ｏ
【００５８】
前記有機性排水に対するオゾン濃度は、排水中の有機成分によって適宜決定するが、２ｐｐｍから１５ｐｐｍが好ましい。
【００５９】
また、図３及び図４に示すように難分解性有機成分としてエステル系、及びケトン系有機溶剤を含有した有機性排水についてのオゾンばっ気による水質変化を測定すると、前記塔式オゾン接触槽２における有機性排水とオゾン及び酸化反応促進剤との接触時間は、４０分から６０分が適当で３０分以下であると十分な効果が得にくくなることがわかる。
【００６０】
次に、前記混合液は、前記塔式オゾン接触槽２を接続管１２を介して接続した、最初のばっ気槽に流入する。一例として、従来の活性汚泥法の構成要素である、ばっ気槽３、及びばっ気槽４、更に沈殿分離槽５及び汚泥返送用ポンプ２１を有する汚泥返送管１５から設備された有機性排水処理装置で浄化処理される。
【００６１】
前記ばっ気槽３、及びばっ気槽４内には、好気性微生物群が存在し、前記塔式オゾン接触槽２内から排出された排水中の有機成分等と好気性微生物群が混合接触し、排水中の有機成分等を溶存酸素の存在下で酸化分解する。
【００６２】
前記好気性微生物群は、空気、即ち酸素がないと活動していけない微生物である。この好気性微生物群は、単一の微生物だけではなくて多くの種類の細菌と原生動物などが混じっている。
【００６３】
該好気性微生物群の作用は、先ず排水中の溶解性有機成分を短時間に吸着し、排水中の溶存酸素を消費しながら、微生物の酵素によって溶解性有機成分を酸化分解し、最終的には炭酸ガスと水に分解する。
【００６４】
前記ばっ気槽３、及びばっ気槽４内に存在する好気性微生物群の有機成分を酸化する酸化分解作用に必要な酸素の供給は、小さな気泡にして該ばっ気槽に送り込むことが大切である。小さな気泡は水との接触面積を大きくし、酸素の水に対する溶解効率を高める。
【００６５】
前記ばっ気槽３、及びばっ気槽４内に空気を送り込む装置として、セラミック製、合成樹脂製などの材質で出来た板状の散気板や筒状の散気筒などからなる散気装置を用いる。
【００６６】
前記散気装置は、該ばっ気槽３、及びばっ気槽４内の底部、或いは下部に設置して、送風機により空気を送りこむ。該散気装置から、吹き上がる小さな気泡がばっ気槽内の排水に旋回流を与え、排水全体が撹拌され、酸素が充分に排水に供給されるようになっている。
【００６７】
該散気装置は、該ばっ気槽３、及びばっ気槽４内に存在する好気性微生物群が有機性排水中の有機成分を酸化分解作用に必要な酸素供給と該好気性微生物群が排水中に供給された酸素を十分に取り込めるように排水を撹拌する二つの役割を兼ねている。
【００６８】
前記散気装置によって送り込まれた酸素と排水に溶解した酸素との酸素溶解効率は、通常５％から１５％程度である。以上のような小気泡式散気装置の他に「表面機械ばっ気方式」、或いは空気の代わりに純酸素を用いる「純酸素ばっ気方式」などがある。
【００６９】
前記ばっ気槽の数は、有機性排水の流入量や有機性排水中の有機成分濃度に応じて、１槽の場合もあれば、更に複数のばっ気槽を設ける場合もある。
【００７０】
最後のばっ気槽４内を排出した好気性微生物群と有機性排水との混合液は、そのまま次の沈殿分離槽に流入する。該沈殿分離槽では、該混合液の攪拌などはなく静止状態なので、好気性微生物群は大きなかたまりに凝集して沈降し、浄化された上澄みだけが浄化処理水として浄化水用排出管１６の浄化排出口７から排出される。
【００７１】
前記沈殿分離槽で沈降濃縮した好気性微生物群（活性汚泥）は、汚泥返送管１５を介して、汚泥返送用ポンプ２１により、最初のばっ気槽３内に戻される。
【００７２】
この返送された汚泥は、再び有機性排水中の有機成分の酸化分解に用いるが、この過程で増殖した分は、系外に除去しないと全体のバランスが取れなくなる。該ばっ気槽３、及びばっ気槽４内の汚泥が余り濃くなると、酸素の供給が追いつかなくなったりする。
【００７３】
以上のように、従来の活性汚泥法において、有機性排水処理装置の流量調整槽１とばっき槽３の間に塔式オゾン接触槽２を新設し、化学的な処理を予め加えることで、有機性排水中の難分解性の有機成分も完全に浄化処理することができ、従来の活性汚泥法における大規模なばっ気槽の設備がコンパクトになり、設置費用や設置場所及び運転費も軽減し全体的に浄化処理の効率向上につながる有機性排水処理装置を提供するものである。
【００７４】
【実施例】
上記発明の前記塔式オゾン接触槽２を新設した有機性排水処理装置Ａを用いて有機性排水中の難分解性有機成分としてエステル系、及びケトン系有機溶剤を用いて、オゾンによる酸化分解の効果を実施例に基づいて説明する。
【００７５】
＜実施例１＞
図１に示すように、有機性排水流入口６をもつ、有機性排水用流入管８を流量調整槽１の流入側に接続し、有機性排水とオゾン及び酸化反応促進剤を混合して混合液にする混合ポンプ１０と前記流量調整槽１とを接続管９を介して接続し、該混合ポンプ１０と混合ポンプ１０から送流される前記混合液中に含まれる有機成分とオゾン及び酸化反応促進剤を均一にさらに接触混合させて該有機成分を完全に酸化分解するための塔式オゾン接触槽２とを接続管１１を介して接続し、該塔式オゾン接触槽２とばっ気槽３とを接続管１２を介して接続し、該ばっ気槽３とばっ気槽４とを接続管１３を介して接続し、該ばっ気槽４と沈殿分離槽５とを接続管１４を介して接続し、該沈殿分離槽５の排出側に浄化水排出口７をもつ、浄化水用排出管１６を設け、更に汚泥再利用の為、前記ばっ気槽３の底部と前記沈殿分離槽５の底部とを汚泥返送管１５を介して接続し、該汚泥返送管１５の任意の位置に汚泥返送用ポンプ２１を設けた。
【００７６】
次に、前記流量調整槽１と前記混合ポンプ１０とを接続する接続管９の中間位置に前記酸化反応促進剤を注入する酸化反応促進剤注入管１７を設け、更に前記混合ポンプ１０のポンプ本体上部にオゾンを注入するオゾン注入管１８を設けた。
【００７７】
次に、図２に示すように前記混合液をさらに均一に接触混合し、該難分解性有機成分を完全に分解するため、前記塔式オゾン接触槽２の底部内壁に前記混合液を前記接触槽２内の円周方向に噴射する噴流ノズル２ｂを設けた。
【００７８】
更に、前記塔式オゾン接触槽２内の底部から上部へと前記混合液を旋回上昇させながら、前記混合液中の難分解性有機成分とオゾン及び酸化反応促進剤をさらに均一に接触混合させ、該難分解性有機成分を完全に分解するために該塔式オゾン接触槽２の内部に等間隔で複数の旋回案内板２ａを設けた。
【００７９】
上記のような有機性排水処理装置Ａを用いて、難分解性有機成分であるエステル系、及びケトン系有機溶剤を含んだ有機性排水を流量調整槽１の流入側に設けられた有機性排水用流入管８の有機性排水流入口６から、流量調整槽１に流入させた。
【００８０】
次に、前記流量調整槽１と前記混合ポンプ１０とを接続する接続管９の中間位置に設けた酸化反応促進剤注入管１７の酸化反応促進剤注入口１９から、酸化反応促進剤として５ｐｐｍの過酸化水素を注入した。
【００８１】
更に前記混合ポンプ１０のポンプ本体上部に設けたオゾンを注入するオゾン注入管１８のオゾン注入口２０から、有機性排水中の難分解性有機成分であるエステル系、及びケトン系有機溶剤を酸化分解するためのオゾンを１０ｐｐｍ注入した。
【００８２】
次に、該混合ポンプ１０によって、難分解性有機成分であるエステル系、及びケトン系有機溶剤を含む有機性排水とオゾン及び酸化反応促進剤である過酸化水素を十分に混合し、該混合液を混合ポンプ１０と接続管１１を介して接続した、塔式オゾン接触槽２内の底部の内壁に設けられた、噴流ノズル２ｂから前記混合液を前記接触槽２内の円周方向に噴射した。
【００８３】
次に、前記塔式オゾン接触槽２の内部に等間隔で設けた複数の旋回案内板２ａにより、
前記混合液を底部から上部へと旋回上昇させながら、前記混合液中の難分解性有機成分であるエステル系、及びケトン系有機溶剤とオゾン及び酸化反応促進剤である過酸化水素をさらに均一に接触混合させた。
【００８４】
前記有機性排水中の難分解性有機成分であるエステル系、及びケトン系有機溶剤を含む有機性排水１Ｌ当たり、毎分２０ｍｇから３０ｍｇの割合でオゾンばっ気実験を繰り返した。
【００８５】
図３及び図4に示すように、オゾンばっ気の経過時間と共に、有機性排水中のＢＯＤ値及びＣＯＤ値の平均値は減少し、明らかに有機性排水中の難分解性有機成分であるエステル系、及びケトン系有機溶剤の分子間結合がオゾンによって酸化分解されていることが測定された。
【００８６】
前記ＢＯＤ値のＢＯＤとは、生物化学的酸素要求量（ＢｉｏｃｈｅｍｉｃａｌＯｘｙｇｅｎ Ｄｅｍａｎｄ）の頭文字をとったもので、生活排水など溶解性有機物で汚染された水の汚れ具合を数字で表したものである。汚れの全成分を分析することは現実問題として不可能なので、全体が大きく把握できる表示法として提案された一つの指標である。数字が小さければきれいな水で、大きければ汚れた水である。
【００８７】
ＢＯＤは、ＪＩＳ Ｋ０１０２ 工場排水試験方法では、「生物化学的酸素消費量とは、水中の好気性微生物によって消費される溶存酸素の量をいう。試料を希釈水で希釈し、２０℃で５日間放置したとき消費される溶存酸素の量で表す」と明記されている。尚、溶解性有機物であっても水溶性の合成高分子のように微生物に分解されないものは検出されないのは当然である。
【００８８】
次に、 前記ＣＯＤ値のＣＯＤとは、化学的酸素要求量（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｏｘｙｇｅｎ Ｄｅｍａｎｄ）の頭文字をとったもので、微生物を用いないで酸化剤という薬品を用いて、その汚水が酸化剤の中の酸素をどのくらい消費するかということを数値化して、汚水の汚れ具合を表わそうとするものである。
【００８９】
ＣＯＤ値の測定は、我が国では、酸化剤として過マンガン酸カリウムを用い硫酸酸性下、１００℃で３０分間反応させる方法を採用している。
【００９０】
【発明の効果】
従来の活性汚泥法において、前処理設備として流量調整槽とばっ気槽の間に塔式オゾン接触槽を新規に設けることにより、難分解性有機成分を含む有機性排水でも、浄化処理が容易になり、且つ全体の設備もコンパクトになり、設置費用や設置場所及び運転費も軽減し、全体的に浄化処理の効率向上につながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る有機性排水処理装置Ａの基本構成図である。
【図２】本発明に係る有機性排水処理装置において、混合液を噴射する噴流ノズルと混合液の接触混合用に複数の旋回案内板を設けた塔式オゾン接触槽内の原理模式図である。
【図３】本発明に係る有機性排水処理装置において、エステル系、及びケトン系有機溶剤を含有した有機性排水のＢＯＤ値のオゾンばっ気による減少と減少率を示す図表である。
【図４】本発明に係る有機性排水処理装置において、エステル系、及びケトン系有機溶剤を含有した有機性排水のＣＯＤ値のオゾンばっ気による減少と減少率を示す図表である。
【図５】従来技術に係る有機性排水処理装置の基本構成図である。
【符号の説明】
Ａ・・・本発明の有機性排水処理装置
Ｂ・・・従来の有機性排水処理装置
１・・・流量調整槽
２・・・塔式オゾン接触槽 ２ａ・・・旋回案内板 ２ｂ・・・噴流ノズル
３・・・ばっ気槽
４・・・ばっ気槽
５・・・沈降分離槽
６・・・有機性排水流入口
７・・・浄化水排出口
８・・・有機性排水用流入管
９・・・接続管
１０・・・混合用ポンプ
１１・・・接続管
１２・・・接続管
１３・・・接続管
１４・・・接続管
１５・・・汚泥返送管
１６・・・浄化水用排出管
１７・・・酸化反応促進剤注入管
１８・・・オゾン注入管
１９・・・酸化反応促進剤注入口
２０・・・オゾン注入口
２１・・・汚泥返送用ポンプ
Claims (3)
- 有機性排水用流入管を流量調整槽の流入側に接続し、有機性排水とオゾン及び酸化反応促進剤を混合して混合液にする混合ポンプと前記流量調整槽とを接続管を介して接続し、該混合ポンプと混合ポンプから送流される前記混合液中に含まれる有機成分とオゾン及び酸化反応促進剤をさらに均一に接触混合させて該有機成分を完全に酸化分解するための塔式オゾン接触槽とを接続管を介して接続し、該塔式オゾン接触槽とばっ気槽とを接続管を介して接続し、該ばっ気槽とばっ気槽とを接続管を介して接続し、該ばっ気槽と沈殿分離槽とを接続管を介して接続し、該沈殿分離槽の排出側に浄化水用排出管を設け、更に汚泥再利用の為、前記ばっ気槽の底部と前記沈殿分離槽の底部とを汚泥返送管を介して接続し、該汚泥返送管の任意の位置に汚泥返送用ポンプを設け、前記塔式オゾン接触槽の底部内壁の任意の位置に、前記混合液を前記塔式オゾン接触槽内の円周方向に噴射する噴流ノズルを設け、前記塔式オゾン接触槽の内部の任意の位置に、前記混合液を旋回上昇させるための複数の旋回案内板を等間隔で設けたことを特徴とする有機性排水処理装置。
- 請求項１記載の有機性排水処理装置において、前記混合ポンプの任意の位置に有機性排水中に含まれる有機成分を酸化分解するオゾンを注入するオゾン注入管を設けたことを特徴とする有機性排水処理装置。
- 請求項１又は２記載の有機性排水処理装置において、前記流量調整槽と前記混合ポンプとを接続する接続管の任意の位置に有機性排水中に含まれる有機成分とオゾンとの酸化分解反応を促進する触媒として酸化反応促進剤を注入する酸化反応促進剤注入管を設けたことを特徴とする有機性排水処理装置。
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