汚水処理装置
【課題】 オゾンの強力な化学的酸化作用を有効に活用するとともに、汚泥とオゾンの接触・反応効率を向上してオゾンの無駄な消費を抑えた小型で安価な汚水処理装置を得る。
【解決手段】 本発明の汚水処理装置は、有機性の被処理汚泥を含む被処理水にオゾン発生装置から注入したオゾンを溶解するオゾン溶解手段１２と、水中に溶解したオゾンと処理対象有機物を一定時間反応させるとともに未溶解オゾンガスをオゾン処理水と分離するオゾン反応槽２と、未溶解オゾンガスを分解して無害化する排オゾン分解装置７とを有し被処理汚泥１を改質するもので、オゾン溶解手段の前段に直列してキャビテーション発生器１１を設け、オゾン溶解手段はオゾンを混合・溶解させるエジェクター１２としたものである。
【解決手段】 本発明の汚水処理装置は、有機性の被処理汚泥を含む被処理水にオゾン発生装置から注入したオゾンを溶解するオゾン溶解手段１２と、水中に溶解したオゾンと処理対象有機物を一定時間反応させるとともに未溶解オゾンガスをオゾン処理水と分離するオゾン反応槽２と、未溶解オゾンガスを分解して無害化する排オゾン分解装置７とを有し被処理汚泥１を改質するもので、オゾン溶解手段の前段に直列してキャビテーション発生器１１を設け、オゾン溶解手段はオゾンを混合・溶解させるエジェクター１２としたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理工程において発生した汚泥あるいは水中の有害な有機物や細菌類を含む汚水をオゾンや酸化剤を用いて改質あるいは浄化する汚水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
汚泥の改質に関し、汚水の処理法として活性汚泥法は処理性能が高いため下水処理等の各分野で広く利用されている。この浄化原理は微生物が汚水中の有機物を餌として分解・除去する作用によるため、微生物が増殖し、処理の結果として余剰汚泥が発生していた。この汚泥の最終処分量は全産業廃棄物最終処分量に対する割合が高く、国内においては最終処分場の残余容量が極めて少ないこともあり多大なコスト負担になっている。このような状況から余剰汚泥をできるだけ少なくすることが望まれており、各種手段を用いた汚泥減量法の導入が検討されつつある。
従来の汚水処理システムにおける汚泥減量化法については、余剰汚泥の一部をオゾンを利用した汚泥改質装置で汚泥を改質することにより生物分解性を高め、それを再び生物反応槽に戻すことによって汚泥中の有機物を生物酸化し、余剰汚泥量を減量させている（例えば、特許文献１参照）。
このときの汚泥改質装置は図８のようになっている。図８において、１は被処理汚泥、２はオゾン反応槽、３はオゾン発生装置、４はオゾン化ガス、５はオゾン溶解手段（散気管）、６は排オゾンガス、７は排オゾン分解装置、８は改質汚泥である。なお、２０は生物反応槽、２１は沈澱池である。
沈澱池２１から引き抜かれた一部の被処理汚泥１がオゾン反応槽２に供給される。オゾン発生装置３により生成したオゾン化ガス４はオゾン反応槽２の底部に設置されたオゾン溶解手段（散気管）５により塔内に供給され、被処理汚泥１と気液混合される。水中に未溶解の有害な排オゾンガス６は塔の上部にて気液分離され、排オゾン分解装置７において無害化されて大気中に放出される。オゾン処理された改質汚泥８はこの後生物反応槽に戻されるといったものである。この折、活性汚泥中のＭＬＳＳ成分は大部分が生物由来の有機物であることから、酸化力の強いオゾンにより生物体を構成する細胞壁や細胞膜が破壊され、細胞中から有機酸や糖などが放出される。こうした作用により汚泥は易生物分解性となり、生物反応槽に戻ると無機物にまで分解され汚泥がなくなるというものである。
また、同様の装置は余剰汚泥の嫌気性消化プロセスを経てメタンガスを生成し、これをバイオマス資源として有効に利用することを目的とした設備において、メタンガスの生成を促進するための手段としても検討されている。
また、水中の有機物処理に関し、水中のＣＯＤやＢＯＤに代表される有機物の低減や、ダイオキシン等の有害有機物の除去、あるいは大腸菌やクリプトスポリジウム等の病原性ウイルスや原虫等の微生物を不活化して除去する処理にもオゾンを利用した同様の構成・動作による手法や、オゾンの代わりに過酸化水素等の酸化剤を注入して浄化する方法が各水処理分野で行われている。オゾンガスを利用した汚水処理の一例を図９に示す。構成は前述の汚泥改質処理の構成（図８）とほぼ同じである。被処理水１５がオゾン反応槽２に供給される。オゾン反応槽２により有機物が処理されオゾンの処理水１６として排出される。
【特許文献１】特許第２９７３７６１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
オゾンは化学的な酸化作用が強力であるため汚泥の改質や水中の有機物処理には有効な手段である。しかしながら、高価で設備が大きく消費電力が大きいため、オゾン化ガスとの接触効率や反応・消費効率を向上し、できるだけオゾンの無駄な消費を抑えることが望ましい。
汚泥の改質に関し、従来の汚泥改質装置は、汚泥中にオゾン発生装置から供給されたオゾン化ガスを散気して接触・反応を行っているのみであるため、汚泥の大きさ・汚泥フロック・質など汚泥の性状によってはオゾンが効率良く接触・反応しない場面が生じ、オゾン消費量の増大により設備の大型化やコスト高を引き起こしている。また、散気による溶解方式はオゾン接触・反応塔が大型となることから、上記問題を引き起こす要因ともなっている。
水中の有機物処理に関しても同様に、接触・反応効率を向上することが重要であるとともに、クリプトスポリジウム等の芽胞を持つ原虫等を不活化するのに大量のオゾンが必要である。これらは、オゾン以外の酸化剤を注入して処理を行う場合も同様である。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、物理的作用を持つ手段を取り入れるとともに、オゾンやその他の酸化剤との接触効率を向上してオゾンや酸化剤消費量を低減し小型で安価な汚水処理装置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】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、有機性の被処理汚泥を含む被処理水中にオゾン発生装置から注入したオゾンを溶解するオゾン溶解手段と、溶解したオゾンと処理対象有機物を一定時間反応させ、かつ未溶解オゾンガスをオゾン処理水と分離するオゾン反応槽と、前記未溶解オゾンガスを分解して無害化する排オゾン分解装置とを有し、前記被処理汚泥を改質する汚水処理装置において、前記オゾン溶解手段の前段に直列してキャビテーション発生器を設け、前記オゾン溶解手段を前記オゾンを混合・溶解させるエジェクターとしたものである。
請求項２に記載の発明は、有機性の被処理汚泥を含む被処理水が排出される沈澱池の汚泥引抜ラインから分岐した導入ラインと、前記導入ラインにオゾン発生装置から注入したオゾンを溶解するオゾン溶解手段と、前記被処理水に溶解したオゾンと処理対象有機物を一定時間反応させるとともに未溶解オゾンガスをオゾン処理水と分離するオゾン反応槽と、前記未溶解オゾンガスを分解して無害化する排オゾン分解装置とを有し前記被処理汚泥を改質して前記生物反応槽に還流する汚水処理装置において、前記オゾン反応槽から排出される処理汚泥の一部を分岐し前記導入ラインに循環させる循環ラインと、前記循環ラインの前記オゾン溶解手段の前段に直列してキャビテーション発生器とを設け、前記オゾン溶解手段は前記オゾンを混合・溶解させるエジェクターとしたものである。
請求項３に記載の発明は、有機性の被処理汚泥を含む被処理水が排出される沈澱池の汚泥引抜ラインから分岐した導入ラインと、前記導入ラインにオゾン発生装置から注入したオゾンを溶解するオゾン溶解手段と、水中に溶解したオゾンと処理対象有機物を一定時間反応させるとともに未溶解オゾンガスをオゾン処理水と分離するオゾン反応槽と、前記未溶解オゾンガスを分解して無害化する排オゾン分解装置とを有し、前記被処理汚泥を改質して前記生物反応槽に還流する汚水処理装置において、前記導入ラインの前記オゾン溶解手段の前段に直列してキャビテーション発生器を設け、前記オゾン溶解手段は前記オゾンを混合・溶解させるエジェクターとしたものである。
請求項４に記載の発明は、有機性の被処理汚泥を含む被処理水が排出される沈澱池の汚泥引抜ラインから分岐した導入ラインと、前記導入ラインに酸化剤を注入する酸化剤注入装置と、水中に溶解した酸化剤と処理対象有機物とを一定時間反応させる酸化反応槽とを有し、前記被処理汚泥を改質し前記生物反応槽に還流する汚水処理装置において、前記酸化反応槽から排出される処理汚泥の一部を分岐し前記導入ラインに循環させる循環ラインと、前記循環ラインにキャビテーション発生器と、前記キャビテーション発生器の後段に直列して前記酸化剤を前記被処理汚泥中に吸引して、混合・溶解するエジェクターとを設けたものである。
請求項５に記載の発明は、有機物を含む被処理水にオゾン発生装置から注入したオゾンを溶解するオゾン溶解手段と、前記汚水中に溶解したオゾンを処理対象有機物と一定時間反応させるとともに未溶解オゾンガスをオゾン処理水と分離するオゾン反応槽と、前記未溶解オゾンガスを分解して無害化する排オゾン分解装置とを有する汚水処理装置において、前記オゾン溶解手段の前段に直列してキャビテーション発生器を設け、前記オゾン溶解手段は前記オゾンを混合・溶解させるエジェクターとしたものである。
請求項６に記載の発明は、有機物を含む被処理水にオゾン発生装置から注入したオゾンを溶解するオゾン溶解手段と、前記汚水中に溶解したオゾンを処理対象有機物と一定時間反応させるとともに未溶解オゾンガスをオゾン処理水と分離するオゾン反応槽と、前記未溶解オゾンガスを分解して無害化する排オゾン分解装置とを有する汚水処理装置において、 前記オゾン反応槽から排出されるオゾン処理水の一部を分岐して導入ラインに循環させる循環ラインと、前記循環ラインの前記オゾン溶解手段の前段に直列してキャビテーション発生器とを設け、前記オゾン溶解手段は前記オゾンを混合・溶解させるエジェクターとしたものである。
請求項７に記載の発明は、前記キャビテーション発生器および前記エジェクターの内部はいずれもオリフィス形状とし、前記オリフィスをそれぞれ異なる口径として、前記キャビテーション発生器を小口径、前記エジェクターを大口径とするとともに、前記キャビテーション発生器の前後の差圧が０．１〜１．５ＭＰａ、前記エジェクターの前後の差圧が０．０５〜０．２ＭＰａの範囲にて運転操作を行うものである。
請求項８に記載の発明は、前記酸化剤として過酸化水素、ハロゲン系酸化剤、または金属触媒を添加した流体としたものである。
請求項９に記載の発明は、前記導入ラインの上流側に性状の異なるフロック状の被処理汚泥または有機物を分散し混合・攪拌を行う混合・攪拌機を設けたものである。
請求項１０に記載の発明は、前記オゾン反応槽の内部に押出し流れを形成する隔壁を設けたものである。
請求項１１に記載の発明は、前記循環ラインに前記処理汚泥を循環させる加圧ポンプを設けその後段に設置した粘度計測手段の計測粘度に応じて前記加圧ポンプを制御するものである。
請求項１２に記載の発明は、請求項１から１１記載の汚水処理装置を用いて、各構成機器をそれぞれ機能別にユニット化した汚水処理装置である。
請求項１３に記載の発明は、請求項１から１１記載の汚水処理装置を用いて、各構成機器をワンベース上に配置した汚水処理装置である。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１に記載の発明によると、キャビテーション発生器を前段、エジェクターを後段に直列に各々配置することにより、キャビテーション発生器内部では、密閉された空間内において安定した高い真空度が得られ、汚泥を含む液体中に強力な物理的強度を持つキャビテーションが発生する。これにより、その空間を通過する汚泥細胞が破砕されて細かく分解されるとともに、粘性が低下する。すなわち、汚泥細胞が細かく分解されることによって接触面積が増大するとともに、粘性が低下するといった相乗効果により、後段で注入されるオゾンとの接触・反応効率が増大するという効果が得られる。この後、エジェクターによりオゾンが注入・混合されて高い効率でオゾンとの接触・反応が行われ、オゾンの強力な化学的酸化作用により効果的に汚泥が改質される。
また、キャビテーション発生器とエジェクターを同一ラインに直列に配置することにより、同一の加圧ポンプで被処理水が圧送されるため、シンプルでコンパクトな装置となる。
請求項２に記載の発明によると、循環ラインを設けることにより、汚泥はオゾンとの接触効率が大幅に改善されるため、オゾン発生装置の小型化やコストの削減が可能となる。
キャビテーション発生器とエジェクターとを設けることにより、汚泥はオゾン処理の前段においてキャビテーションの強力な物理的作用により汚泥細胞が破砕されて細かく分解されるとともに粘性が低下する。この後オゾンの強力な化学的酸化作用により効果的に汚泥が改質される。
請求項３、５に記載の発明によると、キャビテーション発生器とエジェクターとを設けることにより、汚泥はオゾン処理の前段においてキャビテーションの強力な物理的作用により汚泥細胞が破砕されて細かく分解されるとともに粘性が低下する。この後オゾンの強力な化学的酸化作用により効果的に汚泥が改質される。
請求項４に記載の発明によると、循環ラインを設けることにより、汚泥は酸化剤との接触・反応効率が大幅に改善される。
また、キャビテーション発生器とエジェクターとを設けることにより、汚泥は酸化剤との接触前段においてキャビテーションの強力な物理的作用により汚泥細胞が破砕されて細かく分解されるとともに粘性が低下する。この後酸化剤による化学的酸化作用により効果的に汚泥が改質される。このように、酸化剤との接触効率が大幅に改善されるとともに、キャビテーションの物理的作用との相乗効果により所要酸化剤量が大幅に削減される。さらに、エジェクターにより酸化剤は自動的に吸引されて汚泥または被処理水中に注入され、効率良く混合されるため、注入ポンプ等の設備を省略することができ、装置の小型化やコストの削減が可能となる。
請求項６に記載の発明によると、汚水処理においてフロック状の有機物や微生物の外殻細胞がキャビテーションにより破砕されて細かく分解されオゾンにより効果的に処理が行われる。
請求項７に記載の発明によると、オリフィスをそれぞれ異なる口径とし、前記キャビテーション発生器を小口径、前記エジェクターを大口径とするとともに、キャビテーション発生器前後の差圧が０．１〜１．５ＭＰａになるように設定することにより、キャビテーションによる物理的な汚泥改質や有機物フロックあるいは微生物の外殻細胞の分解を効果的に行うことができる。また、エジェクター前後の差圧が０．０５〜０．２ＭＰａになるように設定することで、オゾンや酸化剤の注入・溶解を効率良く行うことができる。
請求項８に記載の発明によると、酸化剤を過酸化水素、ハロゲン系酸化剤、または金属触媒が添加された流体とすることにより、手軽にかつ効率良く汚泥の改質または有機物を酸化分解することができる。
請求項９に記載の発明によると、オゾン反応槽内部に隔壁を有し押出し流れを形成する構造により、オゾン反応効率が向上し短時間での処理が可能となるため、オゾン反応槽の大幅な小型化が実現できる。
請求項１０に記載の発明によると、混合・攪拌機により、初沈汚泥や返送汚泥等の性状の異なる汚泥が混合される際や、汚泥塊あるいはフロック状の有機物が流入する場面においてはこれらが均一化されるため処理性能の安定化に寄与することができる。
請求項１１に記載の発明によると、粘度計測手段を設置し、計測粘度に応じて加圧ポンプによる水量や加圧の程度を制御することにより、加圧ポンプの動力を最適に制御することができるため、運転電力の節減ができる。
請求項１２、１３に記載の発明によると、機能別にユニット化するか、またはワンベース上に配置することにより、製造工場で製作し現地での設置工事を省力化することができるため、導入費の節減ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は本発明の汚水処理装置が組み込まれた汚水処理システムの概略構成図である。図において、２４は汚泥改質装置である。以下、同じ機能のものは、同じ符号を付しているため、前出のものは説明を省略する。
汚泥改質装置２４の構成を図２に示す。図２は本発明の実施例１を示す汚泥改質装置の概略図である。図において、９は混合・攪拌機、１０は加圧ポンプ、１１はキャビテーション発生器、１２はエジェクター、１３は隔壁、１４は粘度計測手段である。なお、１７は被処理汚泥１を導入する導入ライン、１８は導入ライン１７から分岐し再び導入ライン１７に循環させる循環ラインである。
本発明が特許文献１と異なる部分は、加圧ポンプと、キャビテーション発生器と、オゾン発生装置と、オゾン発生装置で生成したオゾンを汚泥中に混合・溶解するエジェクターを同一の汚泥循環改質処理系に配設し、オゾン反応槽は塔内部に隔壁を有し押出し流れを形成する構造にするとともに、性状の異なる被処理汚泥あるいは汚泥塊を分散し混合・攪拌を行う混合・攪拌機を備えたことである。また、キャビテーション発生器前後の差圧が０．１〜１．５ＭＰａ、エジェクター前後の差圧が０．０５〜０．２ＭＰａの範囲において運転操作を行うとともに、粘度計測手段を設置し、計測粘度に応じて加圧ポンプによる水量や加圧の程度を制御することができる。さらには、オゾン発生装置、オゾン反応槽、排オゾン分解装置、混合・攪拌機、汚泥循環改質処理ラインをそれぞれ機能別にユニット化する、またはワンベース上に配置するようにした点である。
【０００８】
つぎに、本実施例の動作について説明する。
(1) 先ず混合・攪拌機９により、一次汚泥や余剰汚泥等の性状の異なる被処理汚泥１が均一に混合されるとともに、汚泥が集合して大きな塊となった汚泥塊はバラバラに分散し均等化される。
(2) オゾン反応槽２から引き抜かれ、加圧ポンプ１０により加圧された被処理汚泥はキャビテーション発生器１１に導入される。キャビテーション発生器の内部はオリフィス構造となっており、被処理汚泥がその急縮部を通過する際に真空状態となるため液中にキャビテーションが発生する。このとき、図３に示すようにフロック状に結合された汚泥や繊維状構造の成分はキャビテーションと接触により物理的な衝撃力を受けて細分化し均等化される。同時に汚泥の細胞壁や細胞膜も破壊されて細胞内の酵素が外部に溶出し可溶化される。可溶化により液の粘度も低下する。キャビテーション発生器前後の最適な差圧（Ｐ１−Ｐ２）は、被処理汚泥の性状や粘度により異なるため対象とする条件に応じて０．１〜１．５ＭＰａの範囲内とする。
(3) 次に被処理汚泥はエジェクター１２に導入されて、オゾン発生装置３から供給されるオゾン化ガス４と混合される。ここで、強力な酸化力をもつオゾンと接触し化学的な作用を受けて易生物分解性物質に分解される。エジェクター前後の最適な差圧（Ｐ２−Ｐ３）は０．０５〜０．２ＭＰａの範囲内にて設定することで効率の良い運転ができる。
(4) その後、オゾン反応槽２に返送される。塔が円筒形状である場合は内部に円筒状の隔壁１３を設けて、その外周を被処理汚泥とオゾン化ガスの混合流体が旋回しながら上昇し、排オゾンガスとの気液分離を経て隔壁の内側を降下するような押し出し流れを形成する。これにより、高濃度のオゾンが効果的に汚泥に作用するため反応時間が短縮され、その結果、塔の小型化が実現できる。排オゾンガスは排オゾン分解装置７により無害化される。
また、加圧ポンプの運転出力を制御することによりキャビテーションの強度を変化させることができる。すなわち、粘度計等のオンラインによる粘度計測手段１４を汚泥循環改質処理系のいずれかに設置し、計測粘度に応じて加圧ポンプの運転出力を操作して粘度が一定になるような改質汚泥の粘度一定制御ができる。これにより加圧ポンプの効率的な運転が可能となる。
さらに、キャビテーション発生器やエジェクター前後の差圧の最適化や、粘度一定制御による加圧ポンプの運転制御により効率的な運転操作が実現できる。
【実施例２】
【０００９】
図４は、本発明の実施例２を示す汚泥改質装置の構成を示す説明図である。
実施例１では循環ライン１８を設けて、これに加圧ポンプ１０、キャビテーション発生器１１、エジェクター１２などを配置したが、本実施例では、導入ライン１７にこれらの装置を配置した例である。
汚泥の性状によってはこのような構成によっても、実施例１とほぼ同等の効果を得ることができ、さらに処理ラインの構成が簡略化できる。
【実施例３】
【００１０】
図５は、本発明の実施例３を示す汚泥改質装置の説明図である。本実施例は、オゾンの代わりに酸化剤を用いて汚泥改質する装置である。図において、２２は酸化反応槽、２３は酸化剤注入装置である。酸化剤として過酸化水素、ハロゲン系酸化剤、または金属触媒が添加された流体を用いている。
酸化反応槽２２で処理された改質汚泥８は生物反応槽２０に還流されるが、改質汚泥８の一部を分岐して循環ライン１８とし、実施例１のように、加圧ポンプ１０、キャビテーション発生器11、エジェクター12などを配置して処理している。
酸化剤はエジェクターにより自動的に吸引されて汚泥または被処理水中に注入され、効率良く混合されるため、注入ポンプ等の設備を省略することができ、装置の小型化やコスト低減にも寄与する。
このような構成によって、実施例１とほぼ同等の効果を得ることができる。
【実施例４】
【００１１】
図６は、本発明の実施例４を示す汚水処理装置の説明図である。本実施例の汚水処理装置は、汚水中の有機物処理を行うもので、構成は実施例２（図４）とほぼ同等な構成である。ある。図において、１５は被処理水、１６は処理水である。
本発明が特許文献１と異なる部分は、前述と同様であり、前述と異なるのは被処理水15が加圧ポンプ１０→キャビテーション発生器１１→エジェクター１２→オゾン反応槽２の順に同一系内で圧送されるが、これが循環していない部分である。
つぎに、本実施例の動作についても実施例１とほぼ同様であるため説明は簡略化する。
加圧ポンプ１０により加圧された被処理水１５はキャビテーション発生器１１に導入される。
このとき、フロック状の有機物成分や水中に存在する細菌類はキャビテーションとの接触により物理的な衝撃力を受けて細かく分解される。特に、オゾンやその他酸化剤等の薬品類に対して耐性の強いバチルス等の芽胞菌についても、キャビテーションとの接触により芽胞細胞が破壊される。 次にエジェクター１２に導入されて、オゾン発生装置３から供給されるオゾン化ガス４と混合され、強力な酸化力をもつオゾンとの反応により更に化学的に分解され、細菌類については死滅して清浄な処理水１６が得られることとなる。
【００１２】
このように、キャビテーションによる物理処理とオゾンによる化学処理を同一の循環系に組み込むこと、あるいは同一管内で順じ段階的に構成することにより、キャビテーションの物理的な作用による細胞レベルでの分解・可溶化、および強力な酸化力をもつオゾンの化学的な作用による分子レベルでの分解をそれぞれ効果的に実施できる。また、オゾン処理時においては、汚泥または被処理水中の有機物とオゾン化ガスとの接触効率や反応効率の向上により、オゾンの無駄な消費が抑えられるため、オゾン発生装置の小型化が可能となり、小型で安価な汚水処理装置を提供することができるようになる。
【実施例５】
【００１３】
図７は、本発明の実施例５を示す汚泥改質装置の説明図である。本実施例は、実施例１（図２）とほぼ同等な構成である。
すなわち、被処理水が導入される導入ラインにオゾン反応槽を設け、オゾン反応後のオゾン処理水の一部を再び導入ラインに循環させる循環ラインを設けて、これに加圧ポンプ１０、キャビテーション発生器１１、エジェクター１２などを配置している。
この構成により、実施例４と同様に汚水中の有機物成分や水中に存在する細菌類が効率的に除去できる。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
本発明の汚水処理装置は効率的に有機汚泥を改質し易生物分解化するため、公共下水や、化学工場や食品工場など産業排水等の有機物除去のための微生物を利用した汚水処理全般において、汚泥の嫌気性消化プロセスを経てメタンガスを生成し、これをバイオマス資源として有効に利用することやそれに伴う汚泥の減量化を目的とした設備への導入も適用できる。
また、オゾン単独処理では除去が困難であったオゾン耐性の強い細菌類にも効果的であるため、クリプトスポリジウムの不活化や、近年問題視されているバラスト水の殺菌処理などにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の汚水処理装置を用いた汚水処理システムを示す構成図
【図２】本発明の実施例１を示す汚泥処理装置の構成図
【図３】実施例１による改質前後の汚泥の状態を示す模式図
【図４】本発明の実施例２を示す汚泥処理装置の構成図
【図５】本発明の実施例３を示す汚泥処理装置の構成図
【図６】本発明の実施例４を示す汚水処理装置の構成図
【図７】本発明の実施例５を示す汚水処理装置の構成図
【図８】従来の汚泥改質装置を示す概略図
【図９】従来の汚水処理装置を示す概略図
【符号の説明】
【００１６】
１ 引抜汚泥（余剰汚泥）
１ａ 被処理汚泥
２ オゾン反応槽
３ オゾン発生装置
４ オゾン化ガス
５ オゾン溶解手段
６ 排オゾンガス
７ 排オゾン分解装置
８ 改質汚泥
９ 混合・攪拌機
10 加圧ポンプ
11 キャビテーション発生器
12 エジェクター
13 隔壁
14 粘度計測手段
15 被処理水
16 処理水
17 導入ライン
18 循環ライン
19 酸素供給ブロア
20 生物反応槽
21 沈澱池
22 酸化剤反応槽
23 酸化剤注入装置
24 汚泥改質装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理工程において発生した汚泥あるいは水中の有害な有機物や細菌類を含む汚水をオゾンや酸化剤を用いて改質あるいは浄化する汚水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
汚泥の改質に関し、汚水の処理法として活性汚泥法は処理性能が高いため下水処理等の各分野で広く利用されている。この浄化原理は微生物が汚水中の有機物を餌として分解・除去する作用によるため、微生物が増殖し、処理の結果として余剰汚泥が発生していた。この汚泥の最終処分量は全産業廃棄物最終処分量に対する割合が高く、国内においては最終処分場の残余容量が極めて少ないこともあり多大なコスト負担になっている。このような状況から余剰汚泥をできるだけ少なくすることが望まれており、各種手段を用いた汚泥減量法の導入が検討されつつある。
従来の汚水処理システムにおける汚泥減量化法については、余剰汚泥の一部をオゾンを利用した汚泥改質装置で汚泥を改質することにより生物分解性を高め、それを再び生物反応槽に戻すことによって汚泥中の有機物を生物酸化し、余剰汚泥量を減量させている（例えば、特許文献１参照）。
このときの汚泥改質装置は図８のようになっている。図８において、１は被処理汚泥、２はオゾン反応槽、３はオゾン発生装置、４はオゾン化ガス、５はオゾン溶解手段（散気管）、６は排オゾンガス、７は排オゾン分解装置、８は改質汚泥である。なお、２０は生物反応槽、２１は沈澱池である。
沈澱池２１から引き抜かれた一部の被処理汚泥１がオゾン反応槽２に供給される。オゾン発生装置３により生成したオゾン化ガス４はオゾン反応槽２の底部に設置されたオゾン溶解手段（散気管）５により塔内に供給され、被処理汚泥１と気液混合される。水中に未溶解の有害な排オゾンガス６は塔の上部にて気液分離され、排オゾン分解装置７において無害化されて大気中に放出される。オゾン処理された改質汚泥８はこの後生物反応槽に戻されるといったものである。この折、活性汚泥中のＭＬＳＳ成分は大部分が生物由来の有機物であることから、酸化力の強いオゾンにより生物体を構成する細胞壁や細胞膜が破壊され、細胞中から有機酸や糖などが放出される。こうした作用により汚泥は易生物分解性となり、生物反応槽に戻ると無機物にまで分解され汚泥がなくなるというものである。
また、同様の装置は余剰汚泥の嫌気性消化プロセスを経てメタンガスを生成し、これをバイオマス資源として有効に利用することを目的とした設備において、メタンガスの生成を促進するための手段としても検討されている。
また、水中の有機物処理に関し、水中のＣＯＤやＢＯＤに代表される有機物の低減や、ダイオキシン等の有害有機物の除去、あるいは大腸菌やクリプトスポリジウム等の病原性ウイルスや原虫等の微生物を不活化して除去する処理にもオゾンを利用した同様の構成・動作による手法や、オゾンの代わりに過酸化水素等の酸化剤を注入して浄化する方法が各水処理分野で行われている。オゾンガスを利用した汚水処理の一例を図９に示す。構成は前述の汚泥改質処理の構成（図８）とほぼ同じである。被処理水１５がオゾン反応槽２に供給される。オゾン反応槽２により有機物が処理されオゾンの処理水１６として排出される。
【特許文献１】特許第２９７３７６１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
オゾンは化学的な酸化作用が強力であるため汚泥の改質や水中の有機物処理には有効な手段である。しかしながら、高価で設備が大きく消費電力が大きいため、オゾン化ガスとの接触効率や反応・消費効率を向上し、できるだけオゾンの無駄な消費を抑えることが望ましい。
汚泥の改質に関し、従来の汚泥改質装置は、汚泥中にオゾン発生装置から供給されたオゾン化ガスを散気して接触・反応を行っているのみであるため、汚泥の大きさ・汚泥フロック・質など汚泥の性状によってはオゾンが効率良く接触・反応しない場面が生じ、オゾン消費量の増大により設備の大型化やコスト高を引き起こしている。また、散気による溶解方式はオゾン接触・反応塔が大型となることから、上記問題を引き起こす要因ともなっている。
水中の有機物処理に関しても同様に、接触・反応効率を向上することが重要であるとともに、クリプトスポリジウム等の芽胞を持つ原虫等を不活化するのに大量のオゾンが必要である。これらは、オゾン以外の酸化剤を注入して処理を行う場合も同様である。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、物理的作用を持つ手段を取り入れるとともに、オゾンやその他の酸化剤との接触効率を向上してオゾンや酸化剤消費量を低減し小型で安価な汚水処理装置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】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、有機性の被処理汚泥を含む被処理水中にオゾン発生装置から注入したオゾンを溶解するオゾン溶解手段と、溶解したオゾンと処理対象有機物を一定時間反応させ、かつ未溶解オゾンガスをオゾン処理水と分離するオゾン反応槽と、前記未溶解オゾンガスを分解して無害化する排オゾン分解装置とを有し、前記被処理汚泥を改質する汚水処理装置において、前記オゾン溶解手段の前段に直列してキャビテーション発生器を設け、前記オゾン溶解手段を前記オゾンを混合・溶解させるエジェクターとしたものである。
請求項２に記載の発明は、有機性の被処理汚泥を含む被処理水が排出される沈澱池の汚泥引抜ラインから分岐した導入ラインと、前記導入ラインにオゾン発生装置から注入したオゾンを溶解するオゾン溶解手段と、前記被処理水に溶解したオゾンと処理対象有機物を一定時間反応させるとともに未溶解オゾンガスをオゾン処理水と分離するオゾン反応槽と、前記未溶解オゾンガスを分解して無害化する排オゾン分解装置とを有し前記被処理汚泥を改質して前記生物反応槽に還流する汚水処理装置において、前記オゾン反応槽から排出される処理汚泥の一部を分岐し前記導入ラインに循環させる循環ラインと、前記循環ラインの前記オゾン溶解手段の前段に直列してキャビテーション発生器とを設け、前記オゾン溶解手段は前記オゾンを混合・溶解させるエジェクターとしたものである。
請求項３に記載の発明は、有機性の被処理汚泥を含む被処理水が排出される沈澱池の汚泥引抜ラインから分岐した導入ラインと、前記導入ラインにオゾン発生装置から注入したオゾンを溶解するオゾン溶解手段と、水中に溶解したオゾンと処理対象有機物を一定時間反応させるとともに未溶解オゾンガスをオゾン処理水と分離するオゾン反応槽と、前記未溶解オゾンガスを分解して無害化する排オゾン分解装置とを有し、前記被処理汚泥を改質して前記生物反応槽に還流する汚水処理装置において、前記導入ラインの前記オゾン溶解手段の前段に直列してキャビテーション発生器を設け、前記オゾン溶解手段は前記オゾンを混合・溶解させるエジェクターとしたものである。
請求項４に記載の発明は、有機性の被処理汚泥を含む被処理水が排出される沈澱池の汚泥引抜ラインから分岐した導入ラインと、前記導入ラインに酸化剤を注入する酸化剤注入装置と、水中に溶解した酸化剤と処理対象有機物とを一定時間反応させる酸化反応槽とを有し、前記被処理汚泥を改質し前記生物反応槽に還流する汚水処理装置において、前記酸化反応槽から排出される処理汚泥の一部を分岐し前記導入ラインに循環させる循環ラインと、前記循環ラインにキャビテーション発生器と、前記キャビテーション発生器の後段に直列して前記酸化剤を前記被処理汚泥中に吸引して、混合・溶解するエジェクターとを設けたものである。
請求項５に記載の発明は、有機物を含む被処理水にオゾン発生装置から注入したオゾンを溶解するオゾン溶解手段と、前記汚水中に溶解したオゾンを処理対象有機物と一定時間反応させるとともに未溶解オゾンガスをオゾン処理水と分離するオゾン反応槽と、前記未溶解オゾンガスを分解して無害化する排オゾン分解装置とを有する汚水処理装置において、前記オゾン溶解手段の前段に直列してキャビテーション発生器を設け、前記オゾン溶解手段は前記オゾンを混合・溶解させるエジェクターとしたものである。
請求項６に記載の発明は、有機物を含む被処理水にオゾン発生装置から注入したオゾンを溶解するオゾン溶解手段と、前記汚水中に溶解したオゾンを処理対象有機物と一定時間反応させるとともに未溶解オゾンガスをオゾン処理水と分離するオゾン反応槽と、前記未溶解オゾンガスを分解して無害化する排オゾン分解装置とを有する汚水処理装置において、 前記オゾン反応槽から排出されるオゾン処理水の一部を分岐して導入ラインに循環させる循環ラインと、前記循環ラインの前記オゾン溶解手段の前段に直列してキャビテーション発生器とを設け、前記オゾン溶解手段は前記オゾンを混合・溶解させるエジェクターとしたものである。
請求項７に記載の発明は、前記キャビテーション発生器および前記エジェクターの内部はいずれもオリフィス形状とし、前記オリフィスをそれぞれ異なる口径として、前記キャビテーション発生器を小口径、前記エジェクターを大口径とするとともに、前記キャビテーション発生器の前後の差圧が０．１〜１．５ＭＰａ、前記エジェクターの前後の差圧が０．０５〜０．２ＭＰａの範囲にて運転操作を行うものである。
請求項８に記載の発明は、前記酸化剤として過酸化水素、ハロゲン系酸化剤、または金属触媒を添加した流体としたものである。
請求項９に記載の発明は、前記導入ラインの上流側に性状の異なるフロック状の被処理汚泥または有機物を分散し混合・攪拌を行う混合・攪拌機を設けたものである。
請求項１０に記載の発明は、前記オゾン反応槽の内部に押出し流れを形成する隔壁を設けたものである。
請求項１１に記載の発明は、前記循環ラインに前記処理汚泥を循環させる加圧ポンプを設けその後段に設置した粘度計測手段の計測粘度に応じて前記加圧ポンプを制御するものである。
請求項１２に記載の発明は、請求項１から１１記載の汚水処理装置を用いて、各構成機器をそれぞれ機能別にユニット化した汚水処理装置である。
請求項１３に記載の発明は、請求項１から１１記載の汚水処理装置を用いて、各構成機器をワンベース上に配置した汚水処理装置である。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１に記載の発明によると、キャビテーション発生器を前段、エジェクターを後段に直列に各々配置することにより、キャビテーション発生器内部では、密閉された空間内において安定した高い真空度が得られ、汚泥を含む液体中に強力な物理的強度を持つキャビテーションが発生する。これにより、その空間を通過する汚泥細胞が破砕されて細かく分解されるとともに、粘性が低下する。すなわち、汚泥細胞が細かく分解されることによって接触面積が増大するとともに、粘性が低下するといった相乗効果により、後段で注入されるオゾンとの接触・反応効率が増大するという効果が得られる。この後、エジェクターによりオゾンが注入・混合されて高い効率でオゾンとの接触・反応が行われ、オゾンの強力な化学的酸化作用により効果的に汚泥が改質される。
また、キャビテーション発生器とエジェクターを同一ラインに直列に配置することにより、同一の加圧ポンプで被処理水が圧送されるため、シンプルでコンパクトな装置となる。
請求項２に記載の発明によると、循環ラインを設けることにより、汚泥はオゾンとの接触効率が大幅に改善されるため、オゾン発生装置の小型化やコストの削減が可能となる。
キャビテーション発生器とエジェクターとを設けることにより、汚泥はオゾン処理の前段においてキャビテーションの強力な物理的作用により汚泥細胞が破砕されて細かく分解されるとともに粘性が低下する。この後オゾンの強力な化学的酸化作用により効果的に汚泥が改質される。
請求項３、５に記載の発明によると、キャビテーション発生器とエジェクターとを設けることにより、汚泥はオゾン処理の前段においてキャビテーションの強力な物理的作用により汚泥細胞が破砕されて細かく分解されるとともに粘性が低下する。この後オゾンの強力な化学的酸化作用により効果的に汚泥が改質される。
請求項４に記載の発明によると、循環ラインを設けることにより、汚泥は酸化剤との接触・反応効率が大幅に改善される。
また、キャビテーション発生器とエジェクターとを設けることにより、汚泥は酸化剤との接触前段においてキャビテーションの強力な物理的作用により汚泥細胞が破砕されて細かく分解されるとともに粘性が低下する。この後酸化剤による化学的酸化作用により効果的に汚泥が改質される。このように、酸化剤との接触効率が大幅に改善されるとともに、キャビテーションの物理的作用との相乗効果により所要酸化剤量が大幅に削減される。さらに、エジェクターにより酸化剤は自動的に吸引されて汚泥または被処理水中に注入され、効率良く混合されるため、注入ポンプ等の設備を省略することができ、装置の小型化やコストの削減が可能となる。
請求項６に記載の発明によると、汚水処理においてフロック状の有機物や微生物の外殻細胞がキャビテーションにより破砕されて細かく分解されオゾンにより効果的に処理が行われる。
請求項７に記載の発明によると、オリフィスをそれぞれ異なる口径とし、前記キャビテーション発生器を小口径、前記エジェクターを大口径とするとともに、キャビテーション発生器前後の差圧が０．１〜１．５ＭＰａになるように設定することにより、キャビテーションによる物理的な汚泥改質や有機物フロックあるいは微生物の外殻細胞の分解を効果的に行うことができる。また、エジェクター前後の差圧が０．０５〜０．２ＭＰａになるように設定することで、オゾンや酸化剤の注入・溶解を効率良く行うことができる。
請求項８に記載の発明によると、酸化剤を過酸化水素、ハロゲン系酸化剤、または金属触媒が添加された流体とすることにより、手軽にかつ効率良く汚泥の改質または有機物を酸化分解することができる。
請求項９に記載の発明によると、オゾン反応槽内部に隔壁を有し押出し流れを形成する構造により、オゾン反応効率が向上し短時間での処理が可能となるため、オゾン反応槽の大幅な小型化が実現できる。
請求項１０に記載の発明によると、混合・攪拌機により、初沈汚泥や返送汚泥等の性状の異なる汚泥が混合される際や、汚泥塊あるいはフロック状の有機物が流入する場面においてはこれらが均一化されるため処理性能の安定化に寄与することができる。
請求項１１に記載の発明によると、粘度計測手段を設置し、計測粘度に応じて加圧ポンプによる水量や加圧の程度を制御することにより、加圧ポンプの動力を最適に制御することができるため、運転電力の節減ができる。
請求項１２、１３に記載の発明によると、機能別にユニット化するか、またはワンベース上に配置することにより、製造工場で製作し現地での設置工事を省力化することができるため、導入費の節減ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は本発明の汚水処理装置が組み込まれた汚水処理システムの概略構成図である。図において、２４は汚泥改質装置である。以下、同じ機能のものは、同じ符号を付しているため、前出のものは説明を省略する。
汚泥改質装置２４の構成を図２に示す。図２は本発明の実施例１を示す汚泥改質装置の概略図である。図において、９は混合・攪拌機、１０は加圧ポンプ、１１はキャビテーション発生器、１２はエジェクター、１３は隔壁、１４は粘度計測手段である。なお、１７は被処理汚泥１を導入する導入ライン、１８は導入ライン１７から分岐し再び導入ライン１７に循環させる循環ラインである。
本発明が特許文献１と異なる部分は、加圧ポンプと、キャビテーション発生器と、オゾン発生装置と、オゾン発生装置で生成したオゾンを汚泥中に混合・溶解するエジェクターを同一の汚泥循環改質処理系に配設し、オゾン反応槽は塔内部に隔壁を有し押出し流れを形成する構造にするとともに、性状の異なる被処理汚泥あるいは汚泥塊を分散し混合・攪拌を行う混合・攪拌機を備えたことである。また、キャビテーション発生器前後の差圧が０．１〜１．５ＭＰａ、エジェクター前後の差圧が０．０５〜０．２ＭＰａの範囲において運転操作を行うとともに、粘度計測手段を設置し、計測粘度に応じて加圧ポンプによる水量や加圧の程度を制御することができる。さらには、オゾン発生装置、オゾン反応槽、排オゾン分解装置、混合・攪拌機、汚泥循環改質処理ラインをそれぞれ機能別にユニット化する、またはワンベース上に配置するようにした点である。
【０００８】
つぎに、本実施例の動作について説明する。
(1) 先ず混合・攪拌機９により、一次汚泥や余剰汚泥等の性状の異なる被処理汚泥１が均一に混合されるとともに、汚泥が集合して大きな塊となった汚泥塊はバラバラに分散し均等化される。
(2) オゾン反応槽２から引き抜かれ、加圧ポンプ１０により加圧された被処理汚泥はキャビテーション発生器１１に導入される。キャビテーション発生器の内部はオリフィス構造となっており、被処理汚泥がその急縮部を通過する際に真空状態となるため液中にキャビテーションが発生する。このとき、図３に示すようにフロック状に結合された汚泥や繊維状構造の成分はキャビテーションと接触により物理的な衝撃力を受けて細分化し均等化される。同時に汚泥の細胞壁や細胞膜も破壊されて細胞内の酵素が外部に溶出し可溶化される。可溶化により液の粘度も低下する。キャビテーション発生器前後の最適な差圧（Ｐ１−Ｐ２）は、被処理汚泥の性状や粘度により異なるため対象とする条件に応じて０．１〜１．５ＭＰａの範囲内とする。
(3) 次に被処理汚泥はエジェクター１２に導入されて、オゾン発生装置３から供給されるオゾン化ガス４と混合される。ここで、強力な酸化力をもつオゾンと接触し化学的な作用を受けて易生物分解性物質に分解される。エジェクター前後の最適な差圧（Ｐ２−Ｐ３）は０．０５〜０．２ＭＰａの範囲内にて設定することで効率の良い運転ができる。
(4) その後、オゾン反応槽２に返送される。塔が円筒形状である場合は内部に円筒状の隔壁１３を設けて、その外周を被処理汚泥とオゾン化ガスの混合流体が旋回しながら上昇し、排オゾンガスとの気液分離を経て隔壁の内側を降下するような押し出し流れを形成する。これにより、高濃度のオゾンが効果的に汚泥に作用するため反応時間が短縮され、その結果、塔の小型化が実現できる。排オゾンガスは排オゾン分解装置７により無害化される。
また、加圧ポンプの運転出力を制御することによりキャビテーションの強度を変化させることができる。すなわち、粘度計等のオンラインによる粘度計測手段１４を汚泥循環改質処理系のいずれかに設置し、計測粘度に応じて加圧ポンプの運転出力を操作して粘度が一定になるような改質汚泥の粘度一定制御ができる。これにより加圧ポンプの効率的な運転が可能となる。
さらに、キャビテーション発生器やエジェクター前後の差圧の最適化や、粘度一定制御による加圧ポンプの運転制御により効率的な運転操作が実現できる。
【実施例２】
【０００９】
図４は、本発明の実施例２を示す汚泥改質装置の構成を示す説明図である。
実施例１では循環ライン１８を設けて、これに加圧ポンプ１０、キャビテーション発生器１１、エジェクター１２などを配置したが、本実施例では、導入ライン１７にこれらの装置を配置した例である。
汚泥の性状によってはこのような構成によっても、実施例１とほぼ同等の効果を得ることができ、さらに処理ラインの構成が簡略化できる。
【実施例３】
【００１０】
図５は、本発明の実施例３を示す汚泥改質装置の説明図である。本実施例は、オゾンの代わりに酸化剤を用いて汚泥改質する装置である。図において、２２は酸化反応槽、２３は酸化剤注入装置である。酸化剤として過酸化水素、ハロゲン系酸化剤、または金属触媒が添加された流体を用いている。
酸化反応槽２２で処理された改質汚泥８は生物反応槽２０に還流されるが、改質汚泥８の一部を分岐して循環ライン１８とし、実施例１のように、加圧ポンプ１０、キャビテーション発生器11、エジェクター12などを配置して処理している。
酸化剤はエジェクターにより自動的に吸引されて汚泥または被処理水中に注入され、効率良く混合されるため、注入ポンプ等の設備を省略することができ、装置の小型化やコスト低減にも寄与する。
このような構成によって、実施例１とほぼ同等の効果を得ることができる。
【実施例４】
【００１１】
図６は、本発明の実施例４を示す汚水処理装置の説明図である。本実施例の汚水処理装置は、汚水中の有機物処理を行うもので、構成は実施例２（図４）とほぼ同等な構成である。ある。図において、１５は被処理水、１６は処理水である。
本発明が特許文献１と異なる部分は、前述と同様であり、前述と異なるのは被処理水15が加圧ポンプ１０→キャビテーション発生器１１→エジェクター１２→オゾン反応槽２の順に同一系内で圧送されるが、これが循環していない部分である。
つぎに、本実施例の動作についても実施例１とほぼ同様であるため説明は簡略化する。
加圧ポンプ１０により加圧された被処理水１５はキャビテーション発生器１１に導入される。
このとき、フロック状の有機物成分や水中に存在する細菌類はキャビテーションとの接触により物理的な衝撃力を受けて細かく分解される。特に、オゾンやその他酸化剤等の薬品類に対して耐性の強いバチルス等の芽胞菌についても、キャビテーションとの接触により芽胞細胞が破壊される。 次にエジェクター１２に導入されて、オゾン発生装置３から供給されるオゾン化ガス４と混合され、強力な酸化力をもつオゾンとの反応により更に化学的に分解され、細菌類については死滅して清浄な処理水１６が得られることとなる。
【００１２】
このように、キャビテーションによる物理処理とオゾンによる化学処理を同一の循環系に組み込むこと、あるいは同一管内で順じ段階的に構成することにより、キャビテーションの物理的な作用による細胞レベルでの分解・可溶化、および強力な酸化力をもつオゾンの化学的な作用による分子レベルでの分解をそれぞれ効果的に実施できる。また、オゾン処理時においては、汚泥または被処理水中の有機物とオゾン化ガスとの接触効率や反応効率の向上により、オゾンの無駄な消費が抑えられるため、オゾン発生装置の小型化が可能となり、小型で安価な汚水処理装置を提供することができるようになる。
【実施例５】
【００１３】
図７は、本発明の実施例５を示す汚泥改質装置の説明図である。本実施例は、実施例１（図２）とほぼ同等な構成である。
すなわち、被処理水が導入される導入ラインにオゾン反応槽を設け、オゾン反応後のオゾン処理水の一部を再び導入ラインに循環させる循環ラインを設けて、これに加圧ポンプ１０、キャビテーション発生器１１、エジェクター１２などを配置している。
この構成により、実施例４と同様に汚水中の有機物成分や水中に存在する細菌類が効率的に除去できる。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
本発明の汚水処理装置は効率的に有機汚泥を改質し易生物分解化するため、公共下水や、化学工場や食品工場など産業排水等の有機物除去のための微生物を利用した汚水処理全般において、汚泥の嫌気性消化プロセスを経てメタンガスを生成し、これをバイオマス資源として有効に利用することやそれに伴う汚泥の減量化を目的とした設備への導入も適用できる。
また、オゾン単独処理では除去が困難であったオゾン耐性の強い細菌類にも効果的であるため、クリプトスポリジウムの不活化や、近年問題視されているバラスト水の殺菌処理などにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の汚水処理装置を用いた汚水処理システムを示す構成図
【図２】本発明の実施例１を示す汚泥処理装置の構成図
【図３】実施例１による改質前後の汚泥の状態を示す模式図
【図４】本発明の実施例２を示す汚泥処理装置の構成図
【図５】本発明の実施例３を示す汚泥処理装置の構成図
【図６】本発明の実施例４を示す汚水処理装置の構成図
【図７】本発明の実施例５を示す汚水処理装置の構成図
【図８】従来の汚泥改質装置を示す概略図
【図９】従来の汚水処理装置を示す概略図
【符号の説明】
【００１６】
１ 引抜汚泥（余剰汚泥）
１ａ 被処理汚泥
２ オゾン反応槽
３ オゾン発生装置
４ オゾン化ガス
５ オゾン溶解手段
６ 排オゾンガス
７ 排オゾン分解装置
８ 改質汚泥
９ 混合・攪拌機
10 加圧ポンプ
11 キャビテーション発生器
12 エジェクター
13 隔壁
14 粘度計測手段
15 被処理水
16 処理水
17 導入ライン
18 循環ライン
19 酸素供給ブロア
20 生物反応槽
21 沈澱池
22 酸化剤反応槽
23 酸化剤注入装置
24 汚泥改質装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性の被処理汚泥を含む被処理水中にオゾン発生装置から注入したオゾンを溶解するオゾン溶解手段と、溶解したオゾンと処理対象有機物を一定時間反応させ、かつ未溶解オゾンガスをオゾン処理水と分離するオゾン反応槽と、前記未溶解オゾンガスを分解して無害化する排オゾン分解装置とを有し、前記被処理汚泥を改質する汚水処理装置において、
前記オゾン溶解手段の前段に直列してキャビテーション発生器を設け、前記オゾン溶解手段を前記オゾンを混合・溶解させるエジェクターとしたことを特徴とする汚水処理装置。
【請求項２】
有機性の被処理汚泥を含む被処理水が排出される沈澱池の汚泥引抜ラインから分岐した導入ラインと、前記導入ラインにオゾン発生装置から注入したオゾンを溶解するオゾン溶解手段と、前記被処理水に溶解したオゾンと処理対象有機物を一定時間反応させるとともに未溶解オゾンガスをオゾン処理水と分離するオゾン反応槽と、前記未溶解オゾンガスを分解して無害化する排オゾン分解装置とを有し前記被処理汚泥を改質して前記生物反応槽に還流する汚水処理装置において、
前記オゾン反応槽から排出される処理汚泥の一部を分岐し前記導入ラインに循環させる循環ラインと、前記循環ラインの前記オゾン溶解手段の前段に直列してキャビテーション発生器とを設け、前記オゾン溶解手段は前記オゾンを混合・溶解させるエジェクターとしたことを特徴とする汚水処理装置。
【請求項３】
有機性の被処理汚泥を含む被処理水が排出される沈澱池の汚泥引抜ラインから分岐した導入ラインと、前記導入ラインにオゾン発生装置から注入したオゾンを溶解するオゾン溶解手段と、水中に溶解したオゾンと処理対象有機物を一定時間反応させるとともに未溶解オゾンガスをオゾン処理水と分離するオゾン反応槽と、前記未溶解オゾンガスを分解して無害化する排オゾン分解装置とを有し、前記被処理汚泥を改質して前記生物反応槽に還流する汚水処理装置において、
前記導入ラインの前記オゾン溶解手段の前段に直列してキャビテーション発生器を設け、前記オゾン溶解手段は前記オゾンを混合・溶解させるエジェクターとしたことを特徴とする汚水処理装置。
【請求項４】
有機性の被処理汚泥を含む被処理水が排出される沈澱池の汚泥引抜ラインから分岐した導入ラインと、前記導入ラインに酸化剤を注入する酸化剤注入装置と、水中に溶解した酸化剤と処理対象有機物とを一定時間反応させる酸化反応槽とを有し、前記被処理汚泥を改質し前記生物反応槽に還流する汚水処理装置において、
前記酸化反応槽から排出される処理汚泥の一部を分岐し前記導入ラインに循環させる循環ラインと、前記循環ラインにキャビテーション発生器と前記キャビテーション発生器の後段に直列して前記酸化剤を前記被処理汚泥中に吸引して、混合・溶解するエジェクターとを設けたことを特徴とする汚水処理装置。
【請求項５】
有機物を含む被処理水にオゾン発生装置から注入したオゾンを溶解するオゾン溶解手段と、前記汚水中に溶解したオゾンを処理対象有機物と一定時間反応させるとともに未溶解オゾンガスをオゾン処理水と分離するオゾン反応槽と、前記未溶解オゾンガスを分解して無害化する排オゾン分解装置とを有する汚水処理装置において、
前記オゾン溶解手段の前段に直列してキャビテーション発生器を設け、前記オゾン溶解手段は前記オゾンを混合・溶解させるエジェクターとしたことを特徴とする汚水処理装置。
【請求項６】
有機物を含む被処理水にオゾン発生装置から注入したオゾンを溶解するオゾン溶解手段と、前記汚水中に溶解したオゾンを処理対象有機物と一定時間反応させるとともに未溶解オゾンガスをオゾン処理水と分離するオゾン反応槽と、前記未溶解オゾンガスを分解して無害化する排オゾン分解装置とを有する汚水処理装置において、
前記オゾン反応槽から排出されるオゾン処理水の一部を分岐して導入ラインに循環させる循環ラインと、前記循環ラインの前記オゾン溶解手段の前段に直列してキャビテーション発生器を設け、前記オゾン溶解手段は前記オゾンを混合・溶解させるエジェクターとしたことを特徴とする汚水処理装置。
【請求項７】
前記キャビテーション発生器および前記エジェクターの内部はいずれもオリフィス形状とし、前記オリフィスをそれぞれ異なる口径として、前記キャビテーション発生器を小口径、前記エジェクターを大口径とするとともに、前記キャビテーション発生器の前後の差圧が０．１〜１．５ＭＰａ、前記エジェクターの前後の差圧が０．０５〜０．２ＭＰａの範囲にて運転操作を行うことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の汚水処理装置。
【請求項８】
前記酸化剤は、過酸化水素、ハロゲン系酸化剤、または金属触媒が添加された流体であることを特徴とする請求項４記載の汚水処理装置。
【請求項９】
前記導入ラインの上流側に性状の異なるフロック状の被処理汚泥または有機物を分散し混合・攪拌を行う混合・攪拌機を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の汚水処理装置。
【請求項１０】
前記オゾン反応槽の内部に押出し流れを形成する隔壁を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の汚水処理装置。
【請求項１１】
前記循環ラインに、前記処理汚泥を循環させる加圧ポンプを設けその後段に設置した粘度計測手段の計測粘度に応じて前記加圧ポンプを制御することを特徴とする請求項２、４、６のいずれか１項に記載の汚水処理装置。
【請求項１２】
請求項１から１１記載の汚水処理装置を用いて、各構成機器をそれぞれ機能別にユニット化したことを特徴とする汚水処理装置。
【請求項１３】
請求項１から１１記載の汚水処理装置を用いて、各構成機器をワンベース上に配置したことを特徴とする汚水処理装置。
【請求項１】
有機性の被処理汚泥を含む被処理水中にオゾン発生装置から注入したオゾンを溶解するオゾン溶解手段と、溶解したオゾンと処理対象有機物を一定時間反応させ、かつ未溶解オゾンガスをオゾン処理水と分離するオゾン反応槽と、前記未溶解オゾンガスを分解して無害化する排オゾン分解装置とを有し、前記被処理汚泥を改質する汚水処理装置において、
前記オゾン溶解手段の前段に直列してキャビテーション発生器を設け、前記オゾン溶解手段を前記オゾンを混合・溶解させるエジェクターとしたことを特徴とする汚水処理装置。
【請求項２】
有機性の被処理汚泥を含む被処理水が排出される沈澱池の汚泥引抜ラインから分岐した導入ラインと、前記導入ラインにオゾン発生装置から注入したオゾンを溶解するオゾン溶解手段と、前記被処理水に溶解したオゾンと処理対象有機物を一定時間反応させるとともに未溶解オゾンガスをオゾン処理水と分離するオゾン反応槽と、前記未溶解オゾンガスを分解して無害化する排オゾン分解装置とを有し前記被処理汚泥を改質して前記生物反応槽に還流する汚水処理装置において、
前記オゾン反応槽から排出される処理汚泥の一部を分岐し前記導入ラインに循環させる循環ラインと、前記循環ラインの前記オゾン溶解手段の前段に直列してキャビテーション発生器とを設け、前記オゾン溶解手段は前記オゾンを混合・溶解させるエジェクターとしたことを特徴とする汚水処理装置。
【請求項３】
有機性の被処理汚泥を含む被処理水が排出される沈澱池の汚泥引抜ラインから分岐した導入ラインと、前記導入ラインにオゾン発生装置から注入したオゾンを溶解するオゾン溶解手段と、水中に溶解したオゾンと処理対象有機物を一定時間反応させるとともに未溶解オゾンガスをオゾン処理水と分離するオゾン反応槽と、前記未溶解オゾンガスを分解して無害化する排オゾン分解装置とを有し、前記被処理汚泥を改質して前記生物反応槽に還流する汚水処理装置において、
前記導入ラインの前記オゾン溶解手段の前段に直列してキャビテーション発生器を設け、前記オゾン溶解手段は前記オゾンを混合・溶解させるエジェクターとしたことを特徴とする汚水処理装置。
【請求項４】
有機性の被処理汚泥を含む被処理水が排出される沈澱池の汚泥引抜ラインから分岐した導入ラインと、前記導入ラインに酸化剤を注入する酸化剤注入装置と、水中に溶解した酸化剤と処理対象有機物とを一定時間反応させる酸化反応槽とを有し、前記被処理汚泥を改質し前記生物反応槽に還流する汚水処理装置において、
前記酸化反応槽から排出される処理汚泥の一部を分岐し前記導入ラインに循環させる循環ラインと、前記循環ラインにキャビテーション発生器と前記キャビテーション発生器の後段に直列して前記酸化剤を前記被処理汚泥中に吸引して、混合・溶解するエジェクターとを設けたことを特徴とする汚水処理装置。
【請求項５】
有機物を含む被処理水にオゾン発生装置から注入したオゾンを溶解するオゾン溶解手段と、前記汚水中に溶解したオゾンを処理対象有機物と一定時間反応させるとともに未溶解オゾンガスをオゾン処理水と分離するオゾン反応槽と、前記未溶解オゾンガスを分解して無害化する排オゾン分解装置とを有する汚水処理装置において、
前記オゾン溶解手段の前段に直列してキャビテーション発生器を設け、前記オゾン溶解手段は前記オゾンを混合・溶解させるエジェクターとしたことを特徴とする汚水処理装置。
【請求項６】
有機物を含む被処理水にオゾン発生装置から注入したオゾンを溶解するオゾン溶解手段と、前記汚水中に溶解したオゾンを処理対象有機物と一定時間反応させるとともに未溶解オゾンガスをオゾン処理水と分離するオゾン反応槽と、前記未溶解オゾンガスを分解して無害化する排オゾン分解装置とを有する汚水処理装置において、
前記オゾン反応槽から排出されるオゾン処理水の一部を分岐して導入ラインに循環させる循環ラインと、前記循環ラインの前記オゾン溶解手段の前段に直列してキャビテーション発生器を設け、前記オゾン溶解手段は前記オゾンを混合・溶解させるエジェクターとしたことを特徴とする汚水処理装置。
【請求項７】
前記キャビテーション発生器および前記エジェクターの内部はいずれもオリフィス形状とし、前記オリフィスをそれぞれ異なる口径として、前記キャビテーション発生器を小口径、前記エジェクターを大口径とするとともに、前記キャビテーション発生器の前後の差圧が０．１〜１．５ＭＰａ、前記エジェクターの前後の差圧が０．０５〜０．２ＭＰａの範囲にて運転操作を行うことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の汚水処理装置。
【請求項８】
前記酸化剤は、過酸化水素、ハロゲン系酸化剤、または金属触媒が添加された流体であることを特徴とする請求項４記載の汚水処理装置。
【請求項９】
前記導入ラインの上流側に性状の異なるフロック状の被処理汚泥または有機物を分散し混合・攪拌を行う混合・攪拌機を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の汚水処理装置。
【請求項１０】
前記オゾン反応槽の内部に押出し流れを形成する隔壁を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の汚水処理装置。
【請求項１１】
前記循環ラインに、前記処理汚泥を循環させる加圧ポンプを設けその後段に設置した粘度計測手段の計測粘度に応じて前記加圧ポンプを制御することを特徴とする請求項２、４、６のいずれか１項に記載の汚水処理装置。
【請求項１２】
請求項１から１１記載の汚水処理装置を用いて、各構成機器をそれぞれ機能別にユニット化したことを特徴とする汚水処理装置。
【請求項１３】
請求項１から１１記載の汚水処理装置を用いて、各構成機器をワンベース上に配置したことを特徴とする汚水処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−３０５５４６（Ｐ２００６−３０５５４６Ａ）
【公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２６３８２６（Ｐ２００５−２６３８２６）
【出願日】平成１７年９月１２日（２００５．９．１２）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月１２日（２００５．９．１２）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
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