JPH02303598A - 有機物含有水の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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５９−４６８７９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、生物分解
性の高い有機物（以下「生物易分解性有機物」という。

）はオゾンにより無機化され易い、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罰金が少なくなる。

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［］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、［１
１］反応は生物主体で進むことができる。

生物難分解性有機物　−［１］−生物易分解性有機物　
−［１目＝炭酸ガス↑ 微生物 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［１１］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
鎗込む場合には、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ｍ　ｇ／１１　）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
化して生物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］ 本発明の有機物含有水の処理方法は、有機物を含有する
原水をＡ工程とＢ工程（Ａ工程及びＢ工程のいずれか一
方は生物処理工程であり、他方はオゾン酸化工程）で処
理する方法において、Ａ工程の流出水の少なくとも一部
をＢ工程に導入すると共に、Ｂ工程の流出水の少なくと
も一部をＡ工程に導入することを特徴とする。

［作用］ 本発明の方法では、オゾン処理工程の流出水の少なくと
も一部を生物処理工程に導入すると共に、生物処理工程
の流出水の少なくとも一部をオゾン処理工程に導入する
。

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１
５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
後見に生物処理塔２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
なうことがでとる。

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ＩＡに導入された原
水は、塔ＩＡ内にてオゾン供給管１２よりオゾン接触塔
ＩＡに供給されるオゾンと接触して酸化される。塔ＩＡ
から排出されるオゾンは配管２３より後段のオゾン接触
塔ＩＢに送給され、塔ＩＡ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ＩＢ
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ＩＢの排オゾンは
排出管２６より排出される。塔ＩＢ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ＩＡ
、生物処理塔２Ａ、オゾン接触塔ＩＢ、生物処理塔２Ｂ
の順で処理されるため、オゾン接触塔ＩＡ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ＩＢ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。

本発明の方法は、オゾン酸化工程を経た処理水を生物処
理工程へ、また生物処理工程を経た処理水をオゾン酸化
工程へ導入することができる方法であれば良く、第１図
に示す処理水循環方式や第２図に示す処理塔多段方式に
何ら限定されるものではなく、循環経過や処理塔の設置
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）〜（ｈ）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）〜（ｈ
）において、Ａはオゾン接触塔、Ｂは生物処理塔とする
０、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。＄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のみ
を２段設け、その間に生物処理塔Ｂを設置した例であり
、第３図（ｆ）に示す方法は逆に生物処理塔Ｂのみを２
段設け、その間にオゾン接触塔Ａを設置した例である。

第３図（ｇ）、（ｈ）に示す方法は、それぞれ、オゾン
接触塔Ａ、生物処理塔Ｂを２段ずつ交互に設置した例で
あり、これらのうち第３図（ｇ）に示す方法は第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（ＤＯＣＩ〜２ｐ
ｐｍ程度）を原木とする場合には０．１〜２ｍｇ−０ｓ
／ｍｇ−ＤＯＣ程度、し尿処理水（ＤＯＣ３０ｐｐｍ程
度）を原木とする場合には２〜ｓｏｍｇ−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り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ＣＯＤ負荷０．５ｋｇ／ｒｒ？・８以下、好ましく
は０．２〜０．０５ｋｇ／ゴ・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ざる。

このような本発明の方法は、有機物を酸化して生物処理
させるフローに通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つた。なお、多塔の
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）ｘ４ｃｍφのカラム オゾン接触塔入口オゾン濃度：２０ｍｇ／ｊｌオゾン注
入率：　８ｍｇ−０３／ｍｇ−ＤＯＣ生物処理塔カラム
；みかけ容積１１ 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／ｆであり、処理水質（ＤＯＣ）は４ｐ
ｐｍ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、′！Ｎ２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
１５　ｐ　ｐｍ　（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５ｐ
ｐｍ（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１　
ｍ　ｇ　／　ｉ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（従来例ニー通式） 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８ｍ　ｇ　／
　Ｊ２であったが、得られた処理水のＤＯＣ濃度は２０
ｐｐｍ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２０ｃ
ｍ、１０ｃｍφの微生物担体充填カラムに、１　ｖｖｍ
の割合ですシンガスを吹ぎ込み、実験例１で処理したと
同様の原木の処理を行なった。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３　ｍ　ｇ
　／　ＩＬ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５ｘｌ
Ｏ’　ｃｅｌｌｌ／ｍＪｌであフたが、実験開始２４時
間後にはＩｃｅｆｆ／ｍＡ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−０ｓ／ｍｇ−ＤＯ
Ｃとして、実験例２と同様にしてＤＯＣ濃度３　ｍ　ｇ
　／　１１の原水の処理を行なった。

その結果、第４図の曲線■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はどＤ
ＯＣ除去率が向上し、延ベオゾン注入率４ｍｇ−０ｓ　
／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３　ｍ　ｇ　／　Ａ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Ｉｎ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りＯＣ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）〜（ｈ
）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、ＩＡ、ＩＢ・・・オゾン接触塔、 ２．２Ａ、２Ｂ・・・生物処理塔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）有機物を含有する原水を生物処理した後にオゾン
   酸化処理するか、又はオゾン酸化処理した後に生物処理
   する方法において、生物処理工程の流出水の少なくとも
   一部をオゾン酸化工程に導入すると共に、オゾン酸化工
   程の流出水の少なくとも一部を生物処理工程に導入する
   ことを特徴とする有機物含有水の処理方法。