米加工廃水の処理方法及び装置
【課題】難分解性有機物を含有する米加工廃水であっても確実に窒素とリンを除去できる米加工廃水の処理方法及び装置を提供する。
【解決手段】米加工廃水に含まれる窒素とリンを同時に除去する米加工廃水の処理装置において、マイクロバブルにオゾンを溶解させてオゾンマイクロバブルを生成するオゾンマイクロバブル生成手段１１と、米加工廃水に、オゾンマイクロバブル生成手段１１で生成したオゾンマイクロバブルを供給して米加工廃水中の難分解性有機物を低分子化する前処理手段（前処理槽）１０と、前処理手段１０の後段に接続され、リン蓄積細菌及び脱窒性リン蓄積細菌の少なくとも一方の存在下で、米加工廃水を嫌気性処理、好気性処理、無酸素処理の順に処理し、米加工廃水に含まれる窒素とリンを除去する生物処理手段（反応槽）３５とを備える。
【解決手段】米加工廃水に含まれる窒素とリンを同時に除去する米加工廃水の処理装置において、マイクロバブルにオゾンを溶解させてオゾンマイクロバブルを生成するオゾンマイクロバブル生成手段１１と、米加工廃水に、オゾンマイクロバブル生成手段１１で生成したオゾンマイクロバブルを供給して米加工廃水中の難分解性有機物を低分子化する前処理手段（前処理槽）１０と、前処理手段１０の後段に接続され、リン蓄積細菌及び脱窒性リン蓄積細菌の少なくとも一方の存在下で、米加工廃水を嫌気性処理、好気性処理、無酸素処理の順に処理し、米加工廃水に含まれる窒素とリンを除去する生物処理手段（反応槽）３５とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、米加工廃水から窒素とリンを同時に除去する米加工廃水の処理方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
米加工工場等から排出される米ぬかや米のとぎ汁を含む米加工廃水は、ＢＯＤ（Biochemical Oxygen Demand：生物化学的酸素要求量）が高く、且つ水質汚濁で特に問題視される窒素とリンを含んでいる。従来、有機性廃水の処理には、環境負荷が低く、ランニングコストが比較的安価な活性汚泥法等の生物処理が多く用いられているが、主に有機物除去や窒素除去を目的とした処理が多く、米加工廃水等のようにリンを含む有機性廃水の処理としてリンと窒素を同時に除去することが求められている。
【０００３】
そこで近年、窒素とリンを同時に除去する方法として、下水処理施設等ではＡＯＡ法が用いられている。ＡＯＡ法は、一般に嫌気工程、無酸素工程、好気工程からなる工程を一部循環させながら廃水を処理するものである。この方法によれば、リン蓄積細菌（ＰＡＯ）により嫌気工程でのリン放出と好気工程でのリン摂取が行なわれ、廃水中からリンが汚泥中に取り込まれて廃水中のリンが除去される。一方硝化細菌により好気工程での硝化作用が行なわれ、脱窒細菌により無酸素工程での脱窒作用が行なわれ、廃水中の窒素が除去される。
【０００４】
さらにこれを応用した技術として、特許文献１（特許第４２６７８６０号公報）には、脱窒性リン蓄積細菌（ＤＮＰＡＯ）を用いて窒素とリンを同時除去する方法を提案している。これは、脱窒性リン蓄積細菌の存在下で、嫌気工程、好気工程、及び無酸素工程の順に廃水を処理し、さらに好気工程初期に有機炭素源を供給するようにしたものである。脱窒性リン蓄積細菌は、ＡＯＡ法で運転されている汚泥に大抵含まれているため、これを有効に活用できる廃水条件とすることで、窒素とリンを効率よく除去することを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４２６７８６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、ＡＯＡ法を用いた廃水処理技術によれば、窒素とリンを同時除去することが可能である。
しかしながら、米加工廃水においては、脂質の高いぬかを含むためＢＯＤが高く、且つ廃水中に難分解性有機物が多く存在するため、処理効率が低下してしまうという問題があった。難分解性有機物は微生物が分解しにくい有機物であり、この存在により廃水中のリン除去を担うリン蓄積細菌類、脱窒性リン蓄積細菌類が酸素ならびに硝酸態結合酸素を含まない嫌気条件下で有機物の取り込み不良となる結果、プロセス稼動状態が不安定となり、窒素及びリン除去効率の低下を招いてしまう。
【０００７】
したがって、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、難分解性有機物を含有する米加工廃水であっても確実に窒素とリンを除去できる米加工廃水の処理方法及び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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明に係る米加工廃水の処理方法は、米加工廃水に含まれる窒素とリンを同時に除去する米加工廃水の処理方法において、前記米加工廃水に、マイクロバブルにオゾンを溶解させたオゾンマイクロバブルを供給して前記米加工廃水中の難分解性有機物を低分子化する前処理工程と、前記前処理工程の後、リン蓄積細菌及び脱窒性リン蓄積細菌の少なくとも一方の存在下で、前記米加工廃水を嫌気性処理、好気性処理、無酸素処理の順に処理して前記米加工廃水に含まれる窒素とリンを除去する生物処理工程とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、窒素とリンを除去する前処理として、米加工廃水にマイクロバブルにオゾンを溶解させたオゾンマイクロバブルを供給することで、米加工廃水中の難分解性有機物の低分子化を行い、嫌気性処理でリン蓄積細菌類、脱窒素リン蓄積細菌類による有機物の取り込みを容易にさせることで、プロセス稼動の安定化を図ることが可能となる。
【００１０】
オゾンは強い酸化力を有することが知られており、この酸化力を利用することで有機性物質の低分子化が可能となる。しかし、米加工廃水には難分解性有機物が含まれているため、オゾンのみでは十分な分解能力が得られない。そこで、オゾンをマイクロバブルに溶解して供給する構成とし、これにより難分解性有機物を高効率で低分子化することが可能となり、後の処理工程で窒素及びリンを十分に除去可能となった。
【００１１】
マイクロバブルとは、大きさ（径）が１０〜数１０μm程度の微細な気泡であり、好適には気泡が発生した時の大きさが５０μmより小さい気泡である。このマイクロバブルは、廃水中で気液界面に囲まれているため、界面間の表面張力により常に加圧された状態にある。気泡に加わる圧力は気泡径に反比例し増大し、自己加圧効果が極限に達するとマイクロバブルは消滅する。このとき、消滅と同時に水が分解されＯＨラジカルが生成されると考えられている。ＯＨラジカルは、オゾンと同様に強い酸化力を有するため、これらの酸化力により難分解性有機物が低分子化すると考えられる。
【００１２】
さらに、マイクロバブルは上記したＯＨラジカルの生成のみならず、難分解性有機物の低分子化を促進する他の要因も有している。その一つに、マイクロバブルの表面電荷特性が挙げられる。マイクロバブルは、通常のｐＨ領域では負に帯電しており、気泡径に反比例して表面電荷が高くなると言われている。通常の気泡よりも微細なマイクロバブルは電荷も非常に高く、この電荷が難分解性有機物とＯＨラジカルやオゾンとの酸化反応を促進すると考えられる。
さらにまた、気泡径が超微細であるため、その上昇速度はストークスの式にほぼ従うとされ、気泡の上昇速度は非常に遅い。したがって、マイクロバブルの液中滞留時間は長く、難分解性有機物との接触効率が極めて高い。これにより難分解性有機物を高効率で低分子化することが可能となる。
【００１３】
加えて本発明では、生物処理工程で廃水から汚泥にリンが移行しやすく、汚泥のリン含有濃度を高くすることができる。近年リン鉱石の世界的な枯渇によりリン資源が不足し、その価格が高騰しつつある一方、生物系廃棄物中には多くのリンが含まれており、廃棄物からのリン再資源化の要望が高まりつつある。一般に、生物処理を用いた廃水処理においてリンを再資源化する場合、汚泥中に含まれるリンを回収する。そこで本発明のように、前処理工程でオゾンマイクロバブルを用いることにより、汚泥中のリン含有濃度を高くすることができるため、リン回収率の向上が期待でき、延いては回収したリンを、リン鉱石の新たな代替資源として有効に利用することが可能となる。
【００１４】
また、前記前処理工程で、前記米加工廃水のＣＯＤ（Chemical Oxygen Demand：化学的酸素要求量）を１０５ｍｇ／ｌ以下まで低減させることが好ましく、これにより次工程の嫌気性処理で、リン蓄積細菌類、脱窒素リン蓄積細菌類による有機物の取り込みを容易にさせることが確実にでき、生物処理を安定して且つ効率よく行うことが可能となる。
【００１５】
本発明に係る米加工廃水の処理装置は、米加工廃水に含まれる窒素とリンを同時に除去する米加工廃水の処理装置において、マイクロバブルにオゾンを溶解させてオゾンマイクロバブルを生成するオゾンマイクロバブル生成手段と、前記米加工廃水に、前記オゾンマイクロバブル生成手段で生成したオゾンマイクロバブルを供給して前記米加工廃水中の難分解性有機物を低分子化する前処理手段と、前記前処理手段の後段に接続され、リン蓄積細菌及び脱窒性リン蓄積細菌の少なくとも一方の存在下で、前記米加工廃水を嫌気性処理、好気性処理、無酸素処理の順に処理し、前記米加工廃水に含まれる窒素とリンを除去する生物処理手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、前処理手段で米加工廃水にマイクロバブルにオゾンを溶解させたオゾンマイクロバブルを供給することにより、米加工廃水中の難分解性有機物の低分子化を行い、嫌気性処理でリン蓄積細菌類、脱窒素リン蓄積細菌類による有機物の取り込みを容易にさせることができ、処理装置の安定稼働を図ることが可能となる。
【００１７】
また、前記前処理手段と前記オゾンマイクロバブル生成手段とが循環ラインで接続され、該循環ラインにより前記米加工廃水がオゾンマイクロバブルの供給を受けながら循環するように構成することが好ましい。
このように、米加工廃水にオゾンマイクロバブルを供給しながら該廃水を循環させることにより、米加工廃水とオゾンマイクロバブルとの接触効率が向上して、廃水中に含まれる難分解性有機物の低分子化を促進させることが可能となり、処理時間の短縮化が図れる。
【００１８】
さらに、前記生物処理手段が、槽内の条件を変化させて前記嫌気性処理、前記好気性処理、前記無酸素処理を単一槽で行う手段であることが好ましく、これにより処理装置の設置面積を小さくでき、また装置の小型化が可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
以上記載のように本発明によれば、窒素とリンを除去する前処理として、米加工廃水にマイクロバブルにオゾンを溶解させたオゾンマイクロバブルを供給することで、米加工廃水中の難分解性有機物の低分子化を行い、嫌気性処理でリン蓄積細菌類、脱窒素リン蓄積細菌類による有機物の取り込みを容易にさせることで、プロセス稼動の安定化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る米加工廃水の処理方法を示すフロー図である。
【図２】本発明の実施形態に係る米加工廃水の前処理槽の概略構成図である。
【図３】米加工廃水の処理装置のより具体的な構成例を示す全体図である。
【図４】実施例１の試験結果であり、前処理におけるＣＯＤ経時変化を示すグラフである。
【図５】実施例２の試験結果であり、栄養塩除去性能及びリン含有濃度を示すグラフである。
【図６】実施例２の試験結果であり、ＭＬＳＳ濃度の経時変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。なお、本実施形態の処理対象は、米加工工場等から排出された米ぬかや米のとぎ汁等を含む米加工廃水であり、ＢＯＤ、ＣＯＤ、窒素、リンを含む有機性廃水である。
【００２２】
図１を参照して、本発明の実施形態に係る基本フローを説明する。
本実施形態に係る米加工廃水の処理方法は、主に、前処理工程１と、嫌気性処理工程２、好気性処理工程３、無酸素処理工程４を含む生物処理工程５とを備える。
【００２３】
前処理工程１は、オゾンマイクロバブル生成手段１１によりマイクロバブルにオゾンを溶解させたオゾンマイクロバブルを米加工廃水に供給して、該米加工廃水に含まれる難分解性有機物を低分子化する。
マイクロバブルとは、大きさ（径）が１０〜数１０μm程度の微細な気泡であり、好適には気泡が発生した時の大きさが５０μmより小さい気泡である。米加工廃水にオゾンマイクロバブルを供給することで、米加工廃水中の難分解性有機物の低分子化を行い、嫌気性処理でリン蓄積細菌類、脱窒素リン蓄積細菌類による有機物の取り込みを容易にさせる。
【００２４】
より具体的には、オゾンの酸化力により難分解性有機物を低分子化するとともに、マイクロバブルの消滅により生成するＯＨラジカルの酸化力により難分解性有機物を低分子化する。このとき、マイクロバブルの電荷により難分解性有機物を低分子化が促進されると考えられる。さらにまた、マイクロバブルの液中滞留時間が長いため、難分解性有機物とオゾン又はＯＨラジカルとの接触効率が極めて高くなり、難分解性有機物を高効率で低分子化することが可能となる。
なお、前処理工程の前段にて、廃水中の夾雑物を除去したり、廃水のｐＨ調整や温度調整を行うなどの予備処理を施しておくことが好ましい。
また、前処理工程では、米加工廃水のＣＯＤを１０５ｍｇ／ｌ以下まで低減させることがより好ましく、これにより次工程の嫌気性処理工程２で、リン蓄積細菌類、脱窒素リン蓄積細菌類による有機物の取り込みを容易にさせることが確実にでき、生物処理を安定して且つ効率よく行うことが可能となる。
【００２５】
嫌気性処理工程２は、リン蓄積細菌及び脱窒性リン蓄積細菌の少なくとも一方の存在下で廃水を嫌気性処理する。ここでリン蓄積細菌及び脱窒性リン蓄積細菌は、炭素源を取り込み、リンを放出する。このとき、前処理工程４で米加工廃水中の難分解性有機物が低分子化しているため、嫌気性処理での炭素源の取り込みが円滑に行われる。
好適には、嫌気性処理工程には、リン蓄積細菌及び脱窒性リン蓄積細菌の少なくとも一方を含む汚泥若しくはこれらの少なくとも一方が固定化された生物膜が用いられる。
【００２６】
主として、脱窒性リン蓄積細菌を含む汚泥を用いて嫌気性処理を行う場合には、脱窒性リン蓄積細菌を含む汚泥を嫌気／無酸素条件で馴養し、脱窒性リン蓄積細菌を優占化させる。この馴養では、嫌気性処理終時に硝酸ナトリウム等の硝酸イオン源を微生物の活性状態により適宜添加してもよく、また廃水を供給しつつ各処理を脱窒性リン蓄積細菌が優占化するまでこれらの処理を繰り返し行うことが好ましい。主として、脱窒性リン蓄積細菌が固定化された生物膜を用いて嫌気性処理を行う場合には、増殖速度の遅い硝化細菌が生物膜内側に、脱窒性リン蓄積細菌が生物膜外側に局在化するような生物膜を用いることが好ましい。
【００２７】
好気性処理工程３は、廃水中に空気を供給して好気条件とし、ここで硝化細菌によるアンモニア態窒素の硝酸態窒素への酸化、及びリン蓄積細菌によるリンの取り込みが行われる。なお、この好気性処理工程では、リン蓄積細菌による過剰なリン取り込みを防止するために、好気性処理工程初期に有機炭素源を少量添加し、リン取り込み量を制限することが好ましい。これにより、後の無酸素処理工程において、脱窒性リン蓄積細菌による硝酸態窒素の取り込みを十分に行うことが可能となる。
【００２８】
無酸素処理工程４は、空気の供給を停止して無酸素条件とし、ここで脱窒性リン蓄積細菌による脱窒反応及びリンの取り込みが行われる。
無酸素処理工程４の終了後は、余剰汚泥と処理水とを分離する固液分離工程６が行われる。固液分離工程６は、例えば、沈殿、膜分離等の公知の方法が用いられ、凝集剤を投入して汚泥を凝集沈殿させてもよい。
【００２９】
上記したような廃水処理は、バッチ式であっても連続式であってもよい。連続式の場合には、固液分離工程６で分離した余剰汚泥の一部を嫌気処理工程２に返送し、ＭＬＳＳ濃度を維持することが好ましい。
【００３０】
本実施形態によれば、窒素とリンを除去する前処理工程１として、米加工廃水にマイクロバブルにオゾンを溶解させたオゾンマイクロバブルを供給することで、米加工廃水中の難分解性有機物の低分子化を行い、嫌気性処理工程２でリン蓄積細菌類、脱窒素リン蓄積細菌類による有機物の取り込みを容易にさせることで、プロセス稼動の安定化を図ることが可能となる。
加えて本実施形態では、前処理工程１でオゾンマイクロバブルを用いることにより、汚泥中のリン含有濃度を高くすることができるため、汚泥からリン回収する従来手法を採用した場合に、リン回収率の向上が期待できる。
【００３１】
次に、本発明の実施形態に係る処理装置の構成を以下に説明する。
図２は、本実施形態の主要な構成の一つである前処理槽の一例を示す概略構成図である。
前処理槽１０には、オゾンマイクロバブル生成手段１１からオゾンマイクロバブルが供給される。
オゾンマイクロバブル生成手段１１は、空気を吸気して高濃度の酸素を生成する酸素濃縮機１２と、酸素からオゾンを生成するオゾン発生装置１３と、マイクロバブルにオゾンを溶解したオゾンマイクロバブルを生成するマイクロバブル発生装置１６とを含む。なお、オゾンマイクロバブル生成手段１１は、同図では一例として気液混合ポンプ型を示したが、これに限定されず、旋回流ノズル型等の他の型式であってもよいし、空気からオゾンを生成する手段であってもよい。
【００３２】
酸素濃縮機１２から排出された酸素（好ましくは酸素濃度９０％以上）はオゾン発生装置１３に供給され、ここで酸素を原料としてオゾンが生成される。このオゾンは、オゾン発生装置１３からオゾン供給ライン１４を通ってマイクロバブル発生装置１６に供給される。このとき、オゾン供給ライン１４上の流量調整バルブ１５でオゾン流量が調整される。
前処理槽１０とマイクロバブル発生装置１６とは循環ライン１７で接続されており、循環ライン１７上で循環する米加工廃水は、マイクロバブル発生装置１６でオゾンマイクロバブルの供給を受け、廃水中の難分解性有機物が低分子化される。
このように米加工廃水にオゾンマイクロバブルを供給しながら該廃水を循環させることにより、米加工廃水とオゾンマイクロバブルとの接触効率が向上して、処理時間の短縮化が図れる。
【００３３】
なお、前処理槽１０では、上記した構成の他に、槽底部に設けた曝気管（不図示）よりオゾンマイクロバブルを供給してもよいし、また、槽内に撹拌手段を設けてオゾンマイクロバブルと米加工廃水との接触効率をさらに向上させるようにしてもよい。
前処理槽１０から排出された米加工廃水は、後段の反応槽３５へ送給される。
【００３４】
図３は、米加工廃水の処理装置のより具体的な構成例を示す全体図である。
米加工廃水の処理装置は、主に、オゾンマイクロバブル生成手段１１と、前処理槽１０と、反応槽３５とを備える。反応槽３５は、嫌気性処理工程、好気性処理工程、無酸素処理工程をそれぞれ別個に行う槽を複数設け、これらを直列に接続してもよいし、同図に示すように槽内の条件を変化させて嫌気性処理工程、好気性処理工程、無酸素処理工程を単一槽で行うようにしてもよいが、装置の設置面積の削減及び装置の小型化ができることから、特に単一槽であることが好ましい。
【００３５】
以下に、米加工廃水の処理装置の詳細な構成を説明する。
米加工廃水は、ポンプ２０により一旦貯水タンク２１に貯留される。貯水タンク２１には、米加工廃水のｐＨや温度を測定するセンサ２２が設置されている。
貯水タンク２１の米加工廃水は、廃水供給ライン２３を介してポンプ２４により前処理槽１０に送給される。廃水供給ライン２３上にはバルブ２５が設けられており、このバルブ２５により前処理槽１０へ供給する廃水処理量が調整される。また、廃水供給ライン２３から分岐した廃水の一部を貯水タンク２１へ返送する返送ライン２６を設けてもよく、廃水返送量はバルブ２７により調整される。
【００３６】
前処理槽１０には、オゾンマイクロバブル生成手段１１で生成されたオゾンマイクロバブルが供給される。具体的には、オゾンマイクロバブル生成手段１１には、循環ライン１７ａ、１７ｂが接続されており、米加工廃水がこの循環ライン１７ａ、１７ｂを介して前処理槽１０とマイクロバブル発生装置１６間を循環することにより、廃水中にオゾンマイクロバブルが供給される。循環ライン１７ａ、１７ｂ上にはバルブ１８ａ、１８ｂが設けられており、ここで循環量が調整される。なお、オゾンマイクロバブル生成手段１１は、図２で説明したものと同一である。
また、前処理槽１０には、廃水中のオゾン濃度を測定するオゾンモニタ２８と、米加工廃水のｐＨや温度を測定するセンサ２９が設置されている。
【００３７】
前処理槽１０から排出された米加工廃水は、廃水供給ライン３０を介してポンプ３１により反応槽３５に送給される。廃水供給ライン３０上には、バルブ３２等が設けられており、このバルブ３２等により反応槽３５へ供給する廃水処理量が調整される。
反応槽３５には、循環ライン３７ａ、３７ｂを介してマイクロバブル発生装置３６が接続されている。マイクロバブル発生装置３６は、廃水中に空気のマイクロバブルを供給して反応槽３５内を好気条件にするための装置である。空気の供給量（曝気量）はバルブ３８ａ、３８ｂにより調整される。
【００３８】
また、反応槽３５には、循環ライン４１ａ、４１ｂを介して槽内の温度調整を行う空冷チラー４０が接続されており、循環ライン４１ａには圧力脈動を防止するための膨張タンク４３が接続されている。
さらにまた、反応槽３５には、槽内を撹拌する撹拌機４４と、廃水のｐＨや温度を測定するセンサ４５が設置されている。
【００３９】
上記した構成を備える反応槽３５において、各処理工程の条件に合わせて、各バルブを開度調整して槽内の状態を変化させるとよい。例えば、好気性処理工程では、マイクロバブル発生装置３６のバルブ３８ａ、３８ｂを開にして反応槽３５内に空気のマイクロバブルを供給して好気条件とする。また、温度調整を行う場合には、空冷チラー４０のバルブ４２ａ、４２ｂを調整する。
この反応槽３５で、嫌気性処理工程、好気性処理工程、無酸素処理工程からなる一連の処理工程が終了したら、排出ライン５０より処理水を排出し、後段の固液分離装置（図示略）に送給する。
【００４０】
［実施例１］
実施例１として、図２に示す米加工廃水の前処理槽を用いて、本実施形態のオゾンマイクロバブルを用いた前処理工程が廃水中ＣＯＤにどのような変化を及ぼすか検証した。
処理対象の米加工廃水には、米ぬかを含む産業廃水を用いた。
実施例１では、酸素濃縮機１２からオゾン発生装置１３への酸素流入量は１［Ｌ／ｍｉｎ］（酸素濃度９０％以上）とし、オゾン発生装置１３のオゾン発生量は９．６６［ｇ／ｈ］（１６１［ｍｇ／ｍｉｎ］）とし、オゾン濃度は１６１［ｇ／ｎｍ３］とし、マイクロバブル循環量は２４．５［Ｌ／ｍｉｎ］とした。また、前処理槽１０における米ぬか産業廃水とオゾンマイクロバブルとの反応時間は１０分間とした。
【００４１】
以上の試験条件で、米ぬか産業廃水に対して連続的にオゾンマイクロバブルを供給して前処理を行い、廃水のＣＯＤ値を測定した。この試験を４回行った結果を実施例１として図４に示す。
また、比較例１として、オゾンを含まないマイクロバブルを用いて米ぬか産業廃水の前処理工程を行い、廃水のＣＯＤ値を測定する試験を実施例１と同様に４回行い、その結果を図４に示す。
【００４２】
これによれば、米ぬか産業廃水をオゾンマイクロバブルと反応させる前処理工程を行ったときは、ＣＯＤ減少傾向が顕著にみられた。そのＣＯＤ減少傾向が顕著にみられる期間は、反応開始から３０分以内であった。これに対して、オゾンを含まないマイクロバブルを用いて前処理工程を行った場合には、ＣＯＤは僅かに減少したが殆ど変化はみられなかった。したがって、米加工廃水をオゾンマイクロバブルと反応させる前処理工程を行うことによって、オゾンとマイクロバブルとの相乗効果によりＣＯＤを大幅に減少させることができ、すなわち廃水中の難分解性有機物に関わる汚濁物質を低減可能であることが明らかとなった。
【００４３】
［実施例２］
実施例２として、図３に示す米加工廃水の処理装置を用いて処理を行い、栄養塩除去性能及び汚泥中リン含有濃度の検証試験を行なった。
処理対象の米加工廃水には、実際に食品加工工場から排出された、米ぬかを含む米加工製造実廃水を用いた。
反応処理プロセスについては、反応層３５における生物処理工程は１サイクル１２時間（嫌気条件、好気条件、無酸素条件あわせて６００分、汚泥沈降工程１１７分、処理水引き抜き工程３分）で、ＡＯＡプロセス運転を行なった。反応層３５内温度は２８．５℃に制御した。また、前処理槽１０での前処理工程は、マイクロバブル（ＭＢ）の運転を行なった後、オゾンマイクロバブル（Ｏ３＋ＭＢ）に切り替え、両系の後工程にあたる生物処理工程での栄養塩除去性能ならびに汚泥中リン含有濃度の検証を行った。
【００４４】
前処理槽１０は有効容積２５ｌとし、反応層３５は有効容積５０ｌの単一処理層を用いた。
マイクロバブルならびにオゾンマイクロバブルを反応させた両系（ＭＢ、Ｏ３＋ＭＢ）の前処理流入から生物処理終了後の栄養塩除去性能ならびにリン含有濃度を図５に、両系のＭＬＳＳ濃度の経時変化を図６にそれぞれ示す。
【００４５】
この試験では、ＡＯＡプロセスを稼動させることで米加工製造実廃水においても単一処理槽での有機物ならびに栄養塩除去性能が確認できた。
図５に示されるように米加工廃水のＣＯＤ除去率は、マイクロバブルを用いた前処理工程を行なった場合６３．８％で、オゾンマイクロバブルを用いた前処理工程を行なった場合８５．５％であり、オゾンマイクロバブルを用いた方がよりＣＯＤ除去率が高いことがわかる。
米加工廃水の窒素除去率は、マイクロバブルを用いた前処理工程を行なった場合３８．６％で、オゾンマイクロバブルを用いた前処理工程を行なった場合９３．９％であり、オゾンマイクロバブルを用いた方が極めて窒素除去率が高いことがわかる。
【００４６】
米加工廃水のリン除去率は、マイクロバブルを用いた前処理工程を行なった場合７９．１％で、オゾンマイクロバブルを用いた前処理工程を行なった場合７９．７％であり、いずれも高い値を示した。したがって、マイクロバブル、オゾンマイクロバブルのいずれを用いても、高効率でリン除去が可能であることがわかる。
また、汚泥中リン含有濃度については、濃度１．７％の初期汚泥と比較して、マイクロバブルを反応させた両系（ＭＢ、Ｏ３＋ＭＢ）で増加し、このうちオゾンマイクロバブルを用いた場合はリン含有濃度が４．５％となり最も高い値となった。一方、マイクロバブルを用いた場合はオゾンマイクロバブルを用いた場合と比較して、図６に示されるようにＭＬＳＳ濃度に低下傾向が見られた。これは、前処理工程におけるマイクロバブルのみの反応工程は、後に続く生物処理内の菌体維持に対して良好に作用しない反応工程であることが推察される。したがって、オゾンマイクロバブルを用いた方が、よりリン回収率を高くでき、また後工程の反応層３５内で菌体による分解反応が促進されて、窒素、リンを含む汚濁物質の除去効率を高くできることがわかる。
【００４７】
このように上記した検証試験によれば、本発明に係る米加工廃水の処理装置及び方法を用いることで、米加工廃水から高効率でＣＯＤ、窒素及びリンを除去することが可能となった。さらに、本汚泥のリン含有濃度を増加させることができるためリン回収率の向上が期待でき、リン再資源化に大きく寄与する可能性があることが明らかとなった。また、オゾンマイクロバブルを用いた前処理を行なうことにより、後工程の生物処理で菌体による分解反応を促進でき、窒素、リンを含む汚濁物質の除去効率を高くできることが明らかとなった。
【符号の説明】
【００４８】
１ 前処理工程
２ 嫌気性処理工程
３ 好気性処理工程
４ 無酸素処理工程
５ 固液分離工程
６ オゾンマイクロバブル
１０ 前処理槽
１１ オゾンマイクロバブル生成手段
１２ 酸素濃縮機
１３ オゾン発生装置
１６ マイクロバブル発生装置
３５ 反応槽
【技術分野】
【０００１】
本発明は、米加工廃水から窒素とリンを同時に除去する米加工廃水の処理方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
米加工工場等から排出される米ぬかや米のとぎ汁を含む米加工廃水は、ＢＯＤ（Biochemical Oxygen Demand：生物化学的酸素要求量）が高く、且つ水質汚濁で特に問題視される窒素とリンを含んでいる。従来、有機性廃水の処理には、環境負荷が低く、ランニングコストが比較的安価な活性汚泥法等の生物処理が多く用いられているが、主に有機物除去や窒素除去を目的とした処理が多く、米加工廃水等のようにリンを含む有機性廃水の処理としてリンと窒素を同時に除去することが求められている。
【０００３】
そこで近年、窒素とリンを同時に除去する方法として、下水処理施設等ではＡＯＡ法が用いられている。ＡＯＡ法は、一般に嫌気工程、無酸素工程、好気工程からなる工程を一部循環させながら廃水を処理するものである。この方法によれば、リン蓄積細菌（ＰＡＯ）により嫌気工程でのリン放出と好気工程でのリン摂取が行なわれ、廃水中からリンが汚泥中に取り込まれて廃水中のリンが除去される。一方硝化細菌により好気工程での硝化作用が行なわれ、脱窒細菌により無酸素工程での脱窒作用が行なわれ、廃水中の窒素が除去される。
【０００４】
さらにこれを応用した技術として、特許文献１（特許第４２６７８６０号公報）には、脱窒性リン蓄積細菌（ＤＮＰＡＯ）を用いて窒素とリンを同時除去する方法を提案している。これは、脱窒性リン蓄積細菌の存在下で、嫌気工程、好気工程、及び無酸素工程の順に廃水を処理し、さらに好気工程初期に有機炭素源を供給するようにしたものである。脱窒性リン蓄積細菌は、ＡＯＡ法で運転されている汚泥に大抵含まれているため、これを有効に活用できる廃水条件とすることで、窒素とリンを効率よく除去することを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４２６７８６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、ＡＯＡ法を用いた廃水処理技術によれば、窒素とリンを同時除去することが可能である。
しかしながら、米加工廃水においては、脂質の高いぬかを含むためＢＯＤが高く、且つ廃水中に難分解性有機物が多く存在するため、処理効率が低下してしまうという問題があった。難分解性有機物は微生物が分解しにくい有機物であり、この存在により廃水中のリン除去を担うリン蓄積細菌類、脱窒性リン蓄積細菌類が酸素ならびに硝酸態結合酸素を含まない嫌気条件下で有機物の取り込み不良となる結果、プロセス稼動状態が不安定となり、窒素及びリン除去効率の低下を招いてしまう。
【０００７】
したがって、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、難分解性有機物を含有する米加工廃水であっても確実に窒素とリンを除去できる米加工廃水の処理方法及び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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明に係る米加工廃水の処理方法は、米加工廃水に含まれる窒素とリンを同時に除去する米加工廃水の処理方法において、前記米加工廃水に、マイクロバブルにオゾンを溶解させたオゾンマイクロバブルを供給して前記米加工廃水中の難分解性有機物を低分子化する前処理工程と、前記前処理工程の後、リン蓄積細菌及び脱窒性リン蓄積細菌の少なくとも一方の存在下で、前記米加工廃水を嫌気性処理、好気性処理、無酸素処理の順に処理して前記米加工廃水に含まれる窒素とリンを除去する生物処理工程とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、窒素とリンを除去する前処理として、米加工廃水にマイクロバブルにオゾンを溶解させたオゾンマイクロバブルを供給することで、米加工廃水中の難分解性有機物の低分子化を行い、嫌気性処理でリン蓄積細菌類、脱窒素リン蓄積細菌類による有機物の取り込みを容易にさせることで、プロセス稼動の安定化を図ることが可能となる。
【００１０】
オゾンは強い酸化力を有することが知られており、この酸化力を利用することで有機性物質の低分子化が可能となる。しかし、米加工廃水には難分解性有機物が含まれているため、オゾンのみでは十分な分解能力が得られない。そこで、オゾンをマイクロバブルに溶解して供給する構成とし、これにより難分解性有機物を高効率で低分子化することが可能となり、後の処理工程で窒素及びリンを十分に除去可能となった。
【００１１】
マイクロバブルとは、大きさ（径）が１０〜数１０μm程度の微細な気泡であり、好適には気泡が発生した時の大きさが５０μmより小さい気泡である。このマイクロバブルは、廃水中で気液界面に囲まれているため、界面間の表面張力により常に加圧された状態にある。気泡に加わる圧力は気泡径に反比例し増大し、自己加圧効果が極限に達するとマイクロバブルは消滅する。このとき、消滅と同時に水が分解されＯＨラジカルが生成されると考えられている。ＯＨラジカルは、オゾンと同様に強い酸化力を有するため、これらの酸化力により難分解性有機物が低分子化すると考えられる。
【００１２】
さらに、マイクロバブルは上記したＯＨラジカルの生成のみならず、難分解性有機物の低分子化を促進する他の要因も有している。その一つに、マイクロバブルの表面電荷特性が挙げられる。マイクロバブルは、通常のｐＨ領域では負に帯電しており、気泡径に反比例して表面電荷が高くなると言われている。通常の気泡よりも微細なマイクロバブルは電荷も非常に高く、この電荷が難分解性有機物とＯＨラジカルやオゾンとの酸化反応を促進すると考えられる。
さらにまた、気泡径が超微細であるため、その上昇速度はストークスの式にほぼ従うとされ、気泡の上昇速度は非常に遅い。したがって、マイクロバブルの液中滞留時間は長く、難分解性有機物との接触効率が極めて高い。これにより難分解性有機物を高効率で低分子化することが可能となる。
【００１３】
加えて本発明では、生物処理工程で廃水から汚泥にリンが移行しやすく、汚泥のリン含有濃度を高くすることができる。近年リン鉱石の世界的な枯渇によりリン資源が不足し、その価格が高騰しつつある一方、生物系廃棄物中には多くのリンが含まれており、廃棄物からのリン再資源化の要望が高まりつつある。一般に、生物処理を用いた廃水処理においてリンを再資源化する場合、汚泥中に含まれるリンを回収する。そこで本発明のように、前処理工程でオゾンマイクロバブルを用いることにより、汚泥中のリン含有濃度を高くすることができるため、リン回収率の向上が期待でき、延いては回収したリンを、リン鉱石の新たな代替資源として有効に利用することが可能となる。
【００１４】
また、前記前処理工程で、前記米加工廃水のＣＯＤ（Chemical Oxygen Demand：化学的酸素要求量）を１０５ｍｇ／ｌ以下まで低減させることが好ましく、これにより次工程の嫌気性処理で、リン蓄積細菌類、脱窒素リン蓄積細菌類による有機物の取り込みを容易にさせることが確実にでき、生物処理を安定して且つ効率よく行うことが可能となる。
【００１５】
本発明に係る米加工廃水の処理装置は、米加工廃水に含まれる窒素とリンを同時に除去する米加工廃水の処理装置において、マイクロバブルにオゾンを溶解させてオゾンマイクロバブルを生成するオゾンマイクロバブル生成手段と、前記米加工廃水に、前記オゾンマイクロバブル生成手段で生成したオゾンマイクロバブルを供給して前記米加工廃水中の難分解性有機物を低分子化する前処理手段と、前記前処理手段の後段に接続され、リン蓄積細菌及び脱窒性リン蓄積細菌の少なくとも一方の存在下で、前記米加工廃水を嫌気性処理、好気性処理、無酸素処理の順に処理し、前記米加工廃水に含まれる窒素とリンを除去する生物処理手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、前処理手段で米加工廃水にマイクロバブルにオゾンを溶解させたオゾンマイクロバブルを供給することにより、米加工廃水中の難分解性有機物の低分子化を行い、嫌気性処理でリン蓄積細菌類、脱窒素リン蓄積細菌類による有機物の取り込みを容易にさせることができ、処理装置の安定稼働を図ることが可能となる。
【００１７】
また、前記前処理手段と前記オゾンマイクロバブル生成手段とが循環ラインで接続され、該循環ラインにより前記米加工廃水がオゾンマイクロバブルの供給を受けながら循環するように構成することが好ましい。
このように、米加工廃水にオゾンマイクロバブルを供給しながら該廃水を循環させることにより、米加工廃水とオゾンマイクロバブルとの接触効率が向上して、廃水中に含まれる難分解性有機物の低分子化を促進させることが可能となり、処理時間の短縮化が図れる。
【００１８】
さらに、前記生物処理手段が、槽内の条件を変化させて前記嫌気性処理、前記好気性処理、前記無酸素処理を単一槽で行う手段であることが好ましく、これにより処理装置の設置面積を小さくでき、また装置の小型化が可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
以上記載のように本発明によれば、窒素とリンを除去する前処理として、米加工廃水にマイクロバブルにオゾンを溶解させたオゾンマイクロバブルを供給することで、米加工廃水中の難分解性有機物の低分子化を行い、嫌気性処理でリン蓄積細菌類、脱窒素リン蓄積細菌類による有機物の取り込みを容易にさせることで、プロセス稼動の安定化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る米加工廃水の処理方法を示すフロー図である。
【図２】本発明の実施形態に係る米加工廃水の前処理槽の概略構成図である。
【図３】米加工廃水の処理装置のより具体的な構成例を示す全体図である。
【図４】実施例１の試験結果であり、前処理におけるＣＯＤ経時変化を示すグラフである。
【図５】実施例２の試験結果であり、栄養塩除去性能及びリン含有濃度を示すグラフである。
【図６】実施例２の試験結果であり、ＭＬＳＳ濃度の経時変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。なお、本実施形態の処理対象は、米加工工場等から排出された米ぬかや米のとぎ汁等を含む米加工廃水であり、ＢＯＤ、ＣＯＤ、窒素、リンを含む有機性廃水である。
【００２２】
図１を参照して、本発明の実施形態に係る基本フローを説明する。
本実施形態に係る米加工廃水の処理方法は、主に、前処理工程１と、嫌気性処理工程２、好気性処理工程３、無酸素処理工程４を含む生物処理工程５とを備える。
【００２３】
前処理工程１は、オゾンマイクロバブル生成手段１１によりマイクロバブルにオゾンを溶解させたオゾンマイクロバブルを米加工廃水に供給して、該米加工廃水に含まれる難分解性有機物を低分子化する。
マイクロバブルとは、大きさ（径）が１０〜数１０μm程度の微細な気泡であり、好適には気泡が発生した時の大きさが５０μmより小さい気泡である。米加工廃水にオゾンマイクロバブルを供給することで、米加工廃水中の難分解性有機物の低分子化を行い、嫌気性処理でリン蓄積細菌類、脱窒素リン蓄積細菌類による有機物の取り込みを容易にさせる。
【００２４】
より具体的には、オゾンの酸化力により難分解性有機物を低分子化するとともに、マイクロバブルの消滅により生成するＯＨラジカルの酸化力により難分解性有機物を低分子化する。このとき、マイクロバブルの電荷により難分解性有機物を低分子化が促進されると考えられる。さらにまた、マイクロバブルの液中滞留時間が長いため、難分解性有機物とオゾン又はＯＨラジカルとの接触効率が極めて高くなり、難分解性有機物を高効率で低分子化することが可能となる。
なお、前処理工程の前段にて、廃水中の夾雑物を除去したり、廃水のｐＨ調整や温度調整を行うなどの予備処理を施しておくことが好ましい。
また、前処理工程では、米加工廃水のＣＯＤを１０５ｍｇ／ｌ以下まで低減させることがより好ましく、これにより次工程の嫌気性処理工程２で、リン蓄積細菌類、脱窒素リン蓄積細菌類による有機物の取り込みを容易にさせることが確実にでき、生物処理を安定して且つ効率よく行うことが可能となる。
【００２５】
嫌気性処理工程２は、リン蓄積細菌及び脱窒性リン蓄積細菌の少なくとも一方の存在下で廃水を嫌気性処理する。ここでリン蓄積細菌及び脱窒性リン蓄積細菌は、炭素源を取り込み、リンを放出する。このとき、前処理工程４で米加工廃水中の難分解性有機物が低分子化しているため、嫌気性処理での炭素源の取り込みが円滑に行われる。
好適には、嫌気性処理工程には、リン蓄積細菌及び脱窒性リン蓄積細菌の少なくとも一方を含む汚泥若しくはこれらの少なくとも一方が固定化された生物膜が用いられる。
【００２６】
主として、脱窒性リン蓄積細菌を含む汚泥を用いて嫌気性処理を行う場合には、脱窒性リン蓄積細菌を含む汚泥を嫌気／無酸素条件で馴養し、脱窒性リン蓄積細菌を優占化させる。この馴養では、嫌気性処理終時に硝酸ナトリウム等の硝酸イオン源を微生物の活性状態により適宜添加してもよく、また廃水を供給しつつ各処理を脱窒性リン蓄積細菌が優占化するまでこれらの処理を繰り返し行うことが好ましい。主として、脱窒性リン蓄積細菌が固定化された生物膜を用いて嫌気性処理を行う場合には、増殖速度の遅い硝化細菌が生物膜内側に、脱窒性リン蓄積細菌が生物膜外側に局在化するような生物膜を用いることが好ましい。
【００２７】
好気性処理工程３は、廃水中に空気を供給して好気条件とし、ここで硝化細菌によるアンモニア態窒素の硝酸態窒素への酸化、及びリン蓄積細菌によるリンの取り込みが行われる。なお、この好気性処理工程では、リン蓄積細菌による過剰なリン取り込みを防止するために、好気性処理工程初期に有機炭素源を少量添加し、リン取り込み量を制限することが好ましい。これにより、後の無酸素処理工程において、脱窒性リン蓄積細菌による硝酸態窒素の取り込みを十分に行うことが可能となる。
【００２８】
無酸素処理工程４は、空気の供給を停止して無酸素条件とし、ここで脱窒性リン蓄積細菌による脱窒反応及びリンの取り込みが行われる。
無酸素処理工程４の終了後は、余剰汚泥と処理水とを分離する固液分離工程６が行われる。固液分離工程６は、例えば、沈殿、膜分離等の公知の方法が用いられ、凝集剤を投入して汚泥を凝集沈殿させてもよい。
【００２９】
上記したような廃水処理は、バッチ式であっても連続式であってもよい。連続式の場合には、固液分離工程６で分離した余剰汚泥の一部を嫌気処理工程２に返送し、ＭＬＳＳ濃度を維持することが好ましい。
【００３０】
本実施形態によれば、窒素とリンを除去する前処理工程１として、米加工廃水にマイクロバブルにオゾンを溶解させたオゾンマイクロバブルを供給することで、米加工廃水中の難分解性有機物の低分子化を行い、嫌気性処理工程２でリン蓄積細菌類、脱窒素リン蓄積細菌類による有機物の取り込みを容易にさせることで、プロセス稼動の安定化を図ることが可能となる。
加えて本実施形態では、前処理工程１でオゾンマイクロバブルを用いることにより、汚泥中のリン含有濃度を高くすることができるため、汚泥からリン回収する従来手法を採用した場合に、リン回収率の向上が期待できる。
【００３１】
次に、本発明の実施形態に係る処理装置の構成を以下に説明する。
図２は、本実施形態の主要な構成の一つである前処理槽の一例を示す概略構成図である。
前処理槽１０には、オゾンマイクロバブル生成手段１１からオゾンマイクロバブルが供給される。
オゾンマイクロバブル生成手段１１は、空気を吸気して高濃度の酸素を生成する酸素濃縮機１２と、酸素からオゾンを生成するオゾン発生装置１３と、マイクロバブルにオゾンを溶解したオゾンマイクロバブルを生成するマイクロバブル発生装置１６とを含む。なお、オゾンマイクロバブル生成手段１１は、同図では一例として気液混合ポンプ型を示したが、これに限定されず、旋回流ノズル型等の他の型式であってもよいし、空気からオゾンを生成する手段であってもよい。
【００３２】
酸素濃縮機１２から排出された酸素（好ましくは酸素濃度９０％以上）はオゾン発生装置１３に供給され、ここで酸素を原料としてオゾンが生成される。このオゾンは、オゾン発生装置１３からオゾン供給ライン１４を通ってマイクロバブル発生装置１６に供給される。このとき、オゾン供給ライン１４上の流量調整バルブ１５でオゾン流量が調整される。
前処理槽１０とマイクロバブル発生装置１６とは循環ライン１７で接続されており、循環ライン１７上で循環する米加工廃水は、マイクロバブル発生装置１６でオゾンマイクロバブルの供給を受け、廃水中の難分解性有機物が低分子化される。
このように米加工廃水にオゾンマイクロバブルを供給しながら該廃水を循環させることにより、米加工廃水とオゾンマイクロバブルとの接触効率が向上して、処理時間の短縮化が図れる。
【００３３】
なお、前処理槽１０では、上記した構成の他に、槽底部に設けた曝気管（不図示）よりオゾンマイクロバブルを供給してもよいし、また、槽内に撹拌手段を設けてオゾンマイクロバブルと米加工廃水との接触効率をさらに向上させるようにしてもよい。
前処理槽１０から排出された米加工廃水は、後段の反応槽３５へ送給される。
【００３４】
図３は、米加工廃水の処理装置のより具体的な構成例を示す全体図である。
米加工廃水の処理装置は、主に、オゾンマイクロバブル生成手段１１と、前処理槽１０と、反応槽３５とを備える。反応槽３５は、嫌気性処理工程、好気性処理工程、無酸素処理工程をそれぞれ別個に行う槽を複数設け、これらを直列に接続してもよいし、同図に示すように槽内の条件を変化させて嫌気性処理工程、好気性処理工程、無酸素処理工程を単一槽で行うようにしてもよいが、装置の設置面積の削減及び装置の小型化ができることから、特に単一槽であることが好ましい。
【００３５】
以下に、米加工廃水の処理装置の詳細な構成を説明する。
米加工廃水は、ポンプ２０により一旦貯水タンク２１に貯留される。貯水タンク２１には、米加工廃水のｐＨや温度を測定するセンサ２２が設置されている。
貯水タンク２１の米加工廃水は、廃水供給ライン２３を介してポンプ２４により前処理槽１０に送給される。廃水供給ライン２３上にはバルブ２５が設けられており、このバルブ２５により前処理槽１０へ供給する廃水処理量が調整される。また、廃水供給ライン２３から分岐した廃水の一部を貯水タンク２１へ返送する返送ライン２６を設けてもよく、廃水返送量はバルブ２７により調整される。
【００３６】
前処理槽１０には、オゾンマイクロバブル生成手段１１で生成されたオゾンマイクロバブルが供給される。具体的には、オゾンマイクロバブル生成手段１１には、循環ライン１７ａ、１７ｂが接続されており、米加工廃水がこの循環ライン１７ａ、１７ｂを介して前処理槽１０とマイクロバブル発生装置１６間を循環することにより、廃水中にオゾンマイクロバブルが供給される。循環ライン１７ａ、１７ｂ上にはバルブ１８ａ、１８ｂが設けられており、ここで循環量が調整される。なお、オゾンマイクロバブル生成手段１１は、図２で説明したものと同一である。
また、前処理槽１０には、廃水中のオゾン濃度を測定するオゾンモニタ２８と、米加工廃水のｐＨや温度を測定するセンサ２９が設置されている。
【００３７】
前処理槽１０から排出された米加工廃水は、廃水供給ライン３０を介してポンプ３１により反応槽３５に送給される。廃水供給ライン３０上には、バルブ３２等が設けられており、このバルブ３２等により反応槽３５へ供給する廃水処理量が調整される。
反応槽３５には、循環ライン３７ａ、３７ｂを介してマイクロバブル発生装置３６が接続されている。マイクロバブル発生装置３６は、廃水中に空気のマイクロバブルを供給して反応槽３５内を好気条件にするための装置である。空気の供給量（曝気量）はバルブ３８ａ、３８ｂにより調整される。
【００３８】
また、反応槽３５には、循環ライン４１ａ、４１ｂを介して槽内の温度調整を行う空冷チラー４０が接続されており、循環ライン４１ａには圧力脈動を防止するための膨張タンク４３が接続されている。
さらにまた、反応槽３５には、槽内を撹拌する撹拌機４４と、廃水のｐＨや温度を測定するセンサ４５が設置されている。
【００３９】
上記した構成を備える反応槽３５において、各処理工程の条件に合わせて、各バルブを開度調整して槽内の状態を変化させるとよい。例えば、好気性処理工程では、マイクロバブル発生装置３６のバルブ３８ａ、３８ｂを開にして反応槽３５内に空気のマイクロバブルを供給して好気条件とする。また、温度調整を行う場合には、空冷チラー４０のバルブ４２ａ、４２ｂを調整する。
この反応槽３５で、嫌気性処理工程、好気性処理工程、無酸素処理工程からなる一連の処理工程が終了したら、排出ライン５０より処理水を排出し、後段の固液分離装置（図示略）に送給する。
【００４０】
［実施例１］
実施例１として、図２に示す米加工廃水の前処理槽を用いて、本実施形態のオゾンマイクロバブルを用いた前処理工程が廃水中ＣＯＤにどのような変化を及ぼすか検証した。
処理対象の米加工廃水には、米ぬかを含む産業廃水を用いた。
実施例１では、酸素濃縮機１２からオゾン発生装置１３への酸素流入量は１［Ｌ／ｍｉｎ］（酸素濃度９０％以上）とし、オゾン発生装置１３のオゾン発生量は９．６６［ｇ／ｈ］（１６１［ｍｇ／ｍｉｎ］）とし、オゾン濃度は１６１［ｇ／ｎｍ３］とし、マイクロバブル循環量は２４．５［Ｌ／ｍｉｎ］とした。また、前処理槽１０における米ぬか産業廃水とオゾンマイクロバブルとの反応時間は１０分間とした。
【００４１】
以上の試験条件で、米ぬか産業廃水に対して連続的にオゾンマイクロバブルを供給して前処理を行い、廃水のＣＯＤ値を測定した。この試験を４回行った結果を実施例１として図４に示す。
また、比較例１として、オゾンを含まないマイクロバブルを用いて米ぬか産業廃水の前処理工程を行い、廃水のＣＯＤ値を測定する試験を実施例１と同様に４回行い、その結果を図４に示す。
【００４２】
これによれば、米ぬか産業廃水をオゾンマイクロバブルと反応させる前処理工程を行ったときは、ＣＯＤ減少傾向が顕著にみられた。そのＣＯＤ減少傾向が顕著にみられる期間は、反応開始から３０分以内であった。これに対して、オゾンを含まないマイクロバブルを用いて前処理工程を行った場合には、ＣＯＤは僅かに減少したが殆ど変化はみられなかった。したがって、米加工廃水をオゾンマイクロバブルと反応させる前処理工程を行うことによって、オゾンとマイクロバブルとの相乗効果によりＣＯＤを大幅に減少させることができ、すなわち廃水中の難分解性有機物に関わる汚濁物質を低減可能であることが明らかとなった。
【００４３】
［実施例２］
実施例２として、図３に示す米加工廃水の処理装置を用いて処理を行い、栄養塩除去性能及び汚泥中リン含有濃度の検証試験を行なった。
処理対象の米加工廃水には、実際に食品加工工場から排出された、米ぬかを含む米加工製造実廃水を用いた。
反応処理プロセスについては、反応層３５における生物処理工程は１サイクル１２時間（嫌気条件、好気条件、無酸素条件あわせて６００分、汚泥沈降工程１１７分、処理水引き抜き工程３分）で、ＡＯＡプロセス運転を行なった。反応層３５内温度は２８．５℃に制御した。また、前処理槽１０での前処理工程は、マイクロバブル（ＭＢ）の運転を行なった後、オゾンマイクロバブル（Ｏ３＋ＭＢ）に切り替え、両系の後工程にあたる生物処理工程での栄養塩除去性能ならびに汚泥中リン含有濃度の検証を行った。
【００４４】
前処理槽１０は有効容積２５ｌとし、反応層３５は有効容積５０ｌの単一処理層を用いた。
マイクロバブルならびにオゾンマイクロバブルを反応させた両系（ＭＢ、Ｏ３＋ＭＢ）の前処理流入から生物処理終了後の栄養塩除去性能ならびにリン含有濃度を図５に、両系のＭＬＳＳ濃度の経時変化を図６にそれぞれ示す。
【００４５】
この試験では、ＡＯＡプロセスを稼動させることで米加工製造実廃水においても単一処理槽での有機物ならびに栄養塩除去性能が確認できた。
図５に示されるように米加工廃水のＣＯＤ除去率は、マイクロバブルを用いた前処理工程を行なった場合６３．８％で、オゾンマイクロバブルを用いた前処理工程を行なった場合８５．５％であり、オゾンマイクロバブルを用いた方がよりＣＯＤ除去率が高いことがわかる。
米加工廃水の窒素除去率は、マイクロバブルを用いた前処理工程を行なった場合３８．６％で、オゾンマイクロバブルを用いた前処理工程を行なった場合９３．９％であり、オゾンマイクロバブルを用いた方が極めて窒素除去率が高いことがわかる。
【００４６】
米加工廃水のリン除去率は、マイクロバブルを用いた前処理工程を行なった場合７９．１％で、オゾンマイクロバブルを用いた前処理工程を行なった場合７９．７％であり、いずれも高い値を示した。したがって、マイクロバブル、オゾンマイクロバブルのいずれを用いても、高効率でリン除去が可能であることがわかる。
また、汚泥中リン含有濃度については、濃度１．７％の初期汚泥と比較して、マイクロバブルを反応させた両系（ＭＢ、Ｏ３＋ＭＢ）で増加し、このうちオゾンマイクロバブルを用いた場合はリン含有濃度が４．５％となり最も高い値となった。一方、マイクロバブルを用いた場合はオゾンマイクロバブルを用いた場合と比較して、図６に示されるようにＭＬＳＳ濃度に低下傾向が見られた。これは、前処理工程におけるマイクロバブルのみの反応工程は、後に続く生物処理内の菌体維持に対して良好に作用しない反応工程であることが推察される。したがって、オゾンマイクロバブルを用いた方が、よりリン回収率を高くでき、また後工程の反応層３５内で菌体による分解反応が促進されて、窒素、リンを含む汚濁物質の除去効率を高くできることがわかる。
【００４７】
このように上記した検証試験によれば、本発明に係る米加工廃水の処理装置及び方法を用いることで、米加工廃水から高効率でＣＯＤ、窒素及びリンを除去することが可能となった。さらに、本汚泥のリン含有濃度を増加させることができるためリン回収率の向上が期待でき、リン再資源化に大きく寄与する可能性があることが明らかとなった。また、オゾンマイクロバブルを用いた前処理を行なうことにより、後工程の生物処理で菌体による分解反応を促進でき、窒素、リンを含む汚濁物質の除去効率を高くできることが明らかとなった。
【符号の説明】
【００４８】
１ 前処理工程
２ 嫌気性処理工程
３ 好気性処理工程
４ 無酸素処理工程
５ 固液分離工程
６ オゾンマイクロバブル
１０ 前処理槽
１１ オゾンマイクロバブル生成手段
１２ 酸素濃縮機
１３ オゾン発生装置
１６ マイクロバブル発生装置
３５ 反応槽
【特許請求の範囲】
【請求項１】
米加工廃水に含まれる窒素とリンを同時に除去する米加工廃水の処理方法において、
前記米加工廃水に、マイクロバブルにオゾンを溶解させたオゾンマイクロバブルを供給して前記米加工廃水中の難分解性有機物を低分子化する前処理工程と、
前記前処理工程の後、リン蓄積細菌及び脱窒性リン蓄積細菌の少なくとも一方の存在下で、前記米加工廃水を嫌気性処理、好気性処理、無酸素処理の順に処理して前記米加工廃水に含まれる窒素とリンを除去する生物処理工程とを備えることを特徴とする米加工廃水の処理方法。
【請求項２】
前記前処理工程で、前記米加工廃水のＣＯＤを１０５ｍｇ／ｌ以下まで低減させることを特徴とする請求項１に記載の米加工廃水の処理方法。
【請求項３】
米加工廃水に含まれる窒素とリンを同時に除去する米加工廃水の処理装置において、
マイクロバブルにオゾンを溶解させてオゾンマイクロバブルを生成するオゾンマイクロバブル生成手段と、
前記米加工廃水に、前記オゾンマイクロバブル生成手段で生成したオゾンマイクロバブルを供給して前記米加工廃水中の難分解性有機物を低分子化する前処理手段と、
前記前処理手段の後段に接続され、リン蓄積細菌及び脱窒性リン蓄積細菌の少なくとも一方の存在下で、前記米加工廃水を嫌気性処理、好気性処理、無酸素処理の順に処理し、前記米加工廃水に含まれる窒素とリンを除去する生物処理手段とを備えることを特徴とする米加工廃水の処理装置。
【請求項４】
前記前処理手段と前記オゾンマイクロバブル生成手段とが循環ラインで接続され、該循環ラインにより前記米加工廃水がオゾンマイクロバブルの供給を受けながら循環するようにしたことを特徴とする請求項３に記載の米加工廃水の処理装置。
【請求項５】
前記生物処理手段が、槽内の条件を変化させて前記嫌気性処理、前記好気性処理、前記無酸素処理を単一槽で行う手段であることを特徴とする請求項３又は４に記載の米加工廃水の処理装置。
【請求項１】
米加工廃水に含まれる窒素とリンを同時に除去する米加工廃水の処理方法において、
前記米加工廃水に、マイクロバブルにオゾンを溶解させたオゾンマイクロバブルを供給して前記米加工廃水中の難分解性有機物を低分子化する前処理工程と、
前記前処理工程の後、リン蓄積細菌及び脱窒性リン蓄積細菌の少なくとも一方の存在下で、前記米加工廃水を嫌気性処理、好気性処理、無酸素処理の順に処理して前記米加工廃水に含まれる窒素とリンを除去する生物処理工程とを備えることを特徴とする米加工廃水の処理方法。
【請求項２】
前記前処理工程で、前記米加工廃水のＣＯＤを１０５ｍｇ／ｌ以下まで低減させることを特徴とする請求項１に記載の米加工廃水の処理方法。
【請求項３】
米加工廃水に含まれる窒素とリンを同時に除去する米加工廃水の処理装置において、
マイクロバブルにオゾンを溶解させてオゾンマイクロバブルを生成するオゾンマイクロバブル生成手段と、
前記米加工廃水に、前記オゾンマイクロバブル生成手段で生成したオゾンマイクロバブルを供給して前記米加工廃水中の難分解性有機物を低分子化する前処理手段と、
前記前処理手段の後段に接続され、リン蓄積細菌及び脱窒性リン蓄積細菌の少なくとも一方の存在下で、前記米加工廃水を嫌気性処理、好気性処理、無酸素処理の順に処理し、前記米加工廃水に含まれる窒素とリンを除去する生物処理手段とを備えることを特徴とする米加工廃水の処理装置。
【請求項４】
前記前処理手段と前記オゾンマイクロバブル生成手段とが循環ラインで接続され、該循環ラインにより前記米加工廃水がオゾンマイクロバブルの供給を受けながら循環するようにしたことを特徴とする請求項３に記載の米加工廃水の処理装置。
【請求項５】
前記生物処理手段が、槽内の条件を変化させて前記嫌気性処理、前記好気性処理、前記無酸素処理を単一槽で行う手段であることを特徴とする請求項３又は４に記載の米加工廃水の処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１９４３７３（Ｐ２０１１−１９４３７３Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６６９０８（Ｐ２０１０−６６９０８）
【出願日】平成２２年３月２３日（２０１０．３．２３）
【出願人】（０００１４８３５７）株式会社前川製作所 (267)
【出願人】（５９８０７３６０４）築野ライスファインケミカルズ株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２３日（２０１０．３．２３）
【出願人】（０００１４８３５７）株式会社前川製作所 (267)
【出願人】（５９８０７３６０４）築野ライスファインケミカルズ株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
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