JPH08132099A - 生物汚泥のオゾン処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 気泡を細分化して泡径を均一化し、オゾンの
吸収効率を高くして、低コストで効率よく生物汚泥をオ
ゾン処理してＢＯＤ化することができる生物汚泥のオゾ
ン処理装置を提供する。 【構成】 反応槽１の液相接触域３にオゾン含有ガス２
０を吹込んで、汚泥を酸化分解するとともに発泡させ
て、液相接触域３の上部に泡沫接触域４を形成し、液相
接触域３および／または泡沫接触域４に攪拌装置８を設
け、泡沫を細分化して泡径を均一化した状態で気液接触
を行う生物汚泥のオゾン処理装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生物汚泥をオゾン酸化
するための生物汚泥のオゾン処理装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】活性汚泥処理における余剰汚泥等の減容
化などの目的で、余剰汚泥等の生物汚泥（以下、単に汚
泥という場合がある）にオゾンを反応させて酸化分解す
ることが行われている。従来の汚泥のオゾン処理方法で
は、反応槽中に汚泥含有液を満たし、この汚泥含有液中
にオゾン含有ガスを吹込んで気液接触させ、汚泥を分解
する装置が用いられているが、このような従来の装置で
は気液接触面積が小さく、このため汚泥をオゾンと充分
に反応させるためには滞留時間を長くする必要があり、
また高価なオゾンが無駄に消費されるなど、効率的な処
理が行われないという問題点がある。被処理液の機械的
攪拌により気液接触面積を大きくし、処理効率を改善す
ることができるが、この場合処理コストが高くなるとい
う問題点がある。

【０００３】ところで、反応槽内の汚泥含有液にオゾン
含有ガスを吹込んでオゾン処理を行うと、汚泥含有液が
発泡して、泡沫が槽外に持出されるなどの障害を起こし
やすい。このため、従来は消泡剤を添加して消泡した
り、あるいは反応槽内上部にスプレーノズルを設け、こ
のノズルから工業用水または最終処理水を液面に散布し
て消泡し、発泡障害を防止している。このように従来の
汚泥のオゾン処理方法では、発泡は極力抑制してオゾン
処理を行っており、発泡を利用したオゾン処理はこれま
で行われていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、低コ
ストで効率よく生物汚泥をオゾン処理することが可能な
生物汚泥のオゾン処理装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、生物汚泥含有
液を受入れてオゾン処理を行う反応槽と、この反応槽内
の生物汚泥含有液中にオゾン含有ガスを吹込んで気液接
触させる液相接触域と、オゾン含有ガスの吹込みによ
り、前記液相接触域の上部に泡沫層を形成して気液接触
させる泡沫接触域と、前記液相接触域および／または泡
沫接触域に設けられた攪拌装置とを備えていることを特
徴とする生物汚泥のオゾン処理装置である。

【０００６】本発明の生物汚泥のオゾン処理装置は次の
ように構成すると、泡沫層を維持・制御できるので好ま
しい。 （ａ）生物汚泥含有液の生物汚泥濃度を２，０００〜２
０，０００ｍｇ／ｌとすると、泡沫層の維持が容易であ
る。 （ｂ）反応槽の泡沫接触域の泡沫層の高さを１ｍ以上と
すると、処理効率が高くなる。 （ｃ）反応槽の泡沫接触域の上部に、液を散布する液散
布装置を設置すると、泡沫層の高さの制御が容易であ
る。 （ｄ）液散布装置の散布液の一部に反応槽内の生物汚泥
含有液を用い、これを循環散布すると、泡沫層の高さの
制御が容易であるとともに、オゾンが有効に利用でき
る。

【０００７】本発明で処理の対象となる生物汚泥は、好
気性処理、嫌気性処理等において生成する生物汚泥を含
む汚泥であり、余剰汚泥のように生物汚泥を主体とする
ものが好ましいが、凝集汚泥のように若干の無機物を含
むものでもよい。生物汚泥含有液中の生物汚泥濃度は
２，０００〜２０，０００ｍｇ／ｌ、好ましくは５，０
００〜１５，０００ｍｇ／ｌであるのが望ましい。この
範囲にある場合、オゾン流量、スプレー流量、泡沫保持
部材の有無などの発泡条件を選択することにより、泡沫
層の高さを１ｍ以上に保持することができる。

【０００８】本発明においてオゾン処理に用いる反応槽
は、汚泥含有液中の汚泥をオゾン含有ガスと反応させて
酸化処理するための槽であり、下部には液相の汚泥含有
液にオゾン含有ガスを吹込んで気液接触させる液相接触
域が形成され、その上部には発泡した泡沫とオゾン含有
ガスとを接触させる泡沫接触域が形成される。液相接触
域の高さは０．２〜３ｍ、好ましくは０．５〜１．５ｍ
とする。泡沫接触域の高さは液相接触域の汚泥含有液の
液面より１ｍ以上、好ましくは１〜１０ｍ、さらに好ま
しくは２〜５ｍの高さとする。

【０００９】液相接触域はほぼ一定の高さに維持するの
が好ましく、例えば反応槽の下部ないし中部にオーバー
フロー方式の槽内液排出口を設け、槽内液の液面が一定
の高さに保たれるようにすることができる。泡沫接触域
は液相接触域の液面（槽内液排出口）から上部の空間に
形成するのが好ましい。

【００１０】液相接触域および／または泡沫接触域には
攪拌装置を設けて気泡を細分化し、汚泥とオゾンの接触
効率を高める。攪拌装置は回転軸から放射方向に棒状、
板状その他の形状のパドル、翼等を設けたもの、あるい
は上記パドル、翼等に突起を設けたものなどがあげられ
る。上記のパドル、翼等は液相接触域のみ、あるいは泡
沫接触域のみに設けてもよいが、両方に設けるのが好ま
しい。

【００１１】液相接触域に設ける攪拌装置は液相におい
て発生する泡を細分化し、また泡沫接触域に設ける攪拌
装置は泡沫接触域で泡沫が集合して大径化するのを防ぐ
とともに、泡沫を細分化するように構成される。例えば
パドル、翼等は反応槽の径に応じて、回転軸から二方
向、四方向…のように突出する数を任意に決めることが
できる。またパドル、翼等の回転軸方向の間隔は反応槽
の大きさ等により異なるが、２０〜８０ｃｍ程度とする
のが好ましい。攪拌装置の回転数は反応槽の大きさ、攪
拌装置の構造等により異なるが、一般的には１００〜１
０００ｒｐｍ、周速で０．０２〜０．２ｍ／ｓｅｃ程度
とするのが好ましい。

【００１２】オゾン含有ガスとしてはオゾン含有空気、
オゾン化空気などが使用できる。オゾンの導入量は、導
入される生物汚泥のＶＳＳ重量に対して１〜１０％、好
ましくは３〜５％とするのが望ましい。またオゾン含有
ガスの流量は、反応槽のガス線速度として５〜５０ｍ／
ｈｒ、好ましくは１０〜３０ｍ／ｈｒとするのが望まし
い。

【００１３】

【作用】本発明の生物汚泥のオゾン処理装置において
は、反応槽に生物汚泥含有液を導入して液相接触域を形
成する。そして液相接触域にオゾン含有ガスを吹込んで
生物汚泥含有液と接触させると、汚泥はオゾン処理され
る。これと同時に発泡により液相接触域の上部に泡沫層
が形成され、この泡沫層において生物汚泥とオゾンの接
触が起こり、泡沫接触領域が形成される。これにより液
相接触域と泡沫接触域の両方において汚泥とオゾンの接
触が行われる。

【００１４】反応槽に液相接触域と泡沫接触域を形成す
る場合でも、反応槽の径が大きくなると、泡沫接触域で
ガスの偏流が生じて泡径が不均一になりやすく、大径の
泡沫が速く上昇してオゾンとの接触効率が低下するが、
攪拌装置を設けることにより泡沫が細分化されて泡径が
均一化するとともに、攪拌装置のパドル、翼等が気液接
触媒体として機能するため、接触効率は高くなる。

【００１５】反応槽内の泡沫接触域の上部に液散布装置
を設けて、被処理液工業用水、最終処理液、反応槽から
の引抜液、または引抜液と被処理液との混合液などを泡
沫層に向けて散布することができ、これにより過剰な発
泡を抑制して、泡沫接触域を所定の高さに維持すること
ができる。この場合、被処理液引抜液または引抜液と被
処理液との混合液を使用すると、槽内液の汚泥濃度が低
下しないので好ましい。

【００１６】生物汚泥の場合を含め、汚泥含有液を引抜
いて散布することは、固形物がノズルを閉塞しやすいた
め、一般的には行われていないが、生物汚泥をオゾン処
理する系では、生物汚泥が微細化されるとともに、付着
性が減少するため、槽内液をスプレーしてもノズル等の
閉塞は起こらないことが本発明者により確認されてい
る。また槽内液と被処理液との混合液でも被処理液が希
釈されるのでノズル等の閉塞はほとんど生じないが、オ
ゾン処理していない被処理液を単独で使用するとノズル
が閉塞しやすいので、散布には使用しない方が好まし
い。

【００１７】本発明のオゾン処理装置の泡沫接触域は泡
沫で満たされるだけなので、反応槽を被処理液で満たす
装置に比べて反応槽の強度は小さくてもよくなり、それ
だけ低コストの装置となる。本発明のオゾン処理装置
は、余剰汚泥をオゾン処理して減容化したり、生物処理
槽、例えば好気性処理槽から槽内の混合液を引抜いてオ
ゾン処理する場合に利用できる。

【００１８】反応槽では汚泥がオゾンと反応して酸化分
解され、ＢＯＤ成分に変換される。オゾン処理された汚
泥含有液（槽内液）は粘性が増して非常に発泡性に富ん
だ液体となる。このため、汚泥含有液とオゾン含有ガス
とを接触させることにより、容易に発泡して泡沫層が形
成される。本発明では泡沫層を形成してオゾン含有ガス
と接触させるようにしているので、槽内液中に存在して
いる汚泥は、オゾンと接触した状態で泡沫となり、泡沫
の状態でさらにオゾンと接触して分解され、これを繰返
す。このため液相接触域のみで接触させる場合に比べて
オゾン処理の効率は高くなる。また泡沫接触域のみで接
触させると、オゾン含有ガスがチャネリングにより泡沫
層を素通りしやすいが、液相接触域に吹込むことにより
オゾン含有ガスを微細気泡化して接触効率を高めるとと
もに泡沫層を形成することができる。

【００１９】

【実施例】次に本発明を図面の実施例により説明する。
図１は実施例の生物汚泥のオゾン処理装置を示す系統図
である。図１において、１は反応槽であり、下部に槽内
液（生物汚泥含有液）２が収容されて液相接触域３とさ
れている。液相接触域３の液面の上部は泡沫接触域４と
され、槽内液２を発泡させて泡沫層５が形成されてい
る。

【００２０】反応槽１内の液相接触域３および泡沫接触
域４には回転軸６からパドル７が放射方向に突出する攪
拌装置８が設けられ、モータ９により回転可能になって
いる。

【００２１】反応槽１には下部の液相接触域３から槽内
液２を引抜いて泡沫接触域４の上部に循環するように循
環路１１が接続し、その中間部には循環ポンプ１２が設
けられ、先端部にはスプレーノズル１３が設けられてい
る。循環路１１の途中には、給液ポンプ１４を有する被
処理液路１５が接続している。反応槽１下部の液相接触
域３には、サイフォンブレーカ１６を有する排液路１７
が接続している。反応槽１底部には、液相接触域３にオ
ゾン含有ガスを吹込む散気装置１８が設けられ、オゾン
発生機１９からオゾン含有ガス導入路２０が接続してお
り、頂部には排オゾンガスを排出する排オゾンガス路２
１が接続している。

【００２２】図１の装置により被処理液をオゾン処理す
るには、給液ポンプ１４を駆動して被処理液路１５から
被処理液を供給するとともに、循環ポンプ１２を駆動し
て循環路１１から槽内液２を引抜いて循環する。こうし
て循環路１１中で被処理液および引抜液を混合し、この
混合液をスプレーノズル１３から泡沫層５に向けて散布
する。これにより被処理液を反応槽１に導入するととも
に、泡沫接触域４が所定の高さを維持するように泡沫層
５の高さを調節する。

【００２３】一方、オゾン発生機１９からオゾン含有ガ
ス導入路２０を通してオゾン含有ガスを導入し、散気装
置１８で散気して槽内液２中に吹込み、これにより液相
接触域３において槽内液２とオゾン含有ガスを接触させ
て汚泥を酸化分解するとともに発泡させ泡沫接触域４に
泡沫層５を形成する。泡沫接触域４を上昇するオゾン含
有ガスは泡沫層５の汚泥とも接触し、汚泥を分解する。
この場合、液相接触域３に吹込まれたオゾン含有ガス
は、汚泥と反応した状態で発泡し、そのまま泡沫層５に
入ってさらに汚泥と反応し、泡沫層５を形成する汚泥含
有液はオゾン含有ガスの離脱とともに液滴となって液相
接触域３に戻り、これが繰返される。泡沫層５は表面積
が大きくなっているため気液接触効率は高く、このため
発泡させない場合に比べて処理効率は高くなる。また泡
沫層５の荷重は小さいため、反応槽１の強度は小さくて
もよい。

【００２４】この間モータ９により攪拌装置８を回転さ
せると、パドル７は液相接触域３および泡沫接触域４内
で回転して泡沫をせん断し細分化する。これにより液相
接触域３で発生する泡沫および泡沫接触域４を上昇する
泡沫が細分化され、泡径が均一となり、気液接触効率が
高くなる。同時に攪拌装置８自体も気液接触媒体として
機能し、気液接触効率は高くなる。

【００２５】泡沫接触域４から離脱したオゾン排ガスは
そのまま上昇させて排オゾンガス路２１から排出する。
槽内液２の一部はオゾン処理液として排液路１７から排
出する。このときサイフォンブレーカ１６が大気中に開
放しているため、槽内液２はオーバーフロー式に排出さ
れ、液相接触域３の液面は一定に保持される。

【００２６】汚泥を含む被処理液を反応槽１の上部から
導入し、オゾン含有ガスと向流で接触させると、下部か
ら導入して並流で接触させる場合に比べて接触効率がよ
くなるので、より効率よくオゾン処理することができ
る。なお被処理液路１５は循環路１１に接続させること
なく、反応槽１の上部ないし液相接触域３の上部の範囲
で反応槽１に直接接続させてもよい。

【００２７】試験例１ 図１の装置により、ただし反応槽１の内径を１ｍ、泡沫
層５の高さを３．５ｍ、槽内液２の深さを１ｍに設定
し、攪拌装置８のパドル７を０．５ｍの間隔で縦方向に
８段設けて、次の条件で活性汚泥含有液にオゾン含有ガ
スを吹込んでオゾン処理した。その結果、オゾンの吸収
率は９６重量％であった。 被処理液中の活性汚泥濃度：１０，０００ｇ／ｍ³ 被処理液の流量：１ｍ³／ｈ オゾン濃度：２０ｇ／ｍ³ オゾン含有ガス流量：２５ｍ³／ｈ

【００２８】比較例１ 試験例１において、攪拌装置８を運転しないでオゾン処
理を行った。その結果、オゾンの吸収率は６５重量％で
あった。試験例１と同じ９６重量％のオゾン吸収率を得
るためには、被処理液およびオゾン含有ガスの流量を１
／２に低下させる必要があった。

【００２９】

【発明の効果】本発明の生物汚泥のオゾン処理装置で
は、反応槽内の液相接触域にオゾン含有ガスを吹込んで
発泡させ、液相接触域の上部に泡沫接触域を形成すると
ともに、液相接触域および／または泡沫接触域に攪拌装
置を設けたので、泡沫を細分化して泡径を均一化し、生
物汚泥含有液をオゾン含有ガスと効率よく接触させるこ
とができ、これにより低コストで効率よく生物汚泥をオ
ゾン処理することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の生物汚泥のオゾン処理装置を示す系統
図である。

【符号の説明】

１ 反応槽 ２ 槽内液 ３ 液相接触域 ４ 泡沫接触域 ５ 泡沫層 ６ 回転軸 ７ パドル ８ 攪拌装置 ９ モータ １１ 循環路 １２ 循環ポンプ １３ スプレーノズル １４ 給液ポンプ １５ 被処理液路 １６ サイフォンブレーカ １７ 排液路 １８ 散気装置 １９ オゾン発生器 ２０ オゾン含有ガス導入路 ２１ 排オゾンガス路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生物汚泥含有液を受入れてオゾン処理を
   行う反応槽と、 この反応槽内の生物汚泥含有液中にオゾン含有ガスを吹
   込んで気液接触させる液相接触域と、 オゾン含有ガスの吹込みにより、前記液相接触域の上部
   に泡沫層を形成して気液接触させる泡沫接触域と、 前記液相接触域および／または泡沫接触域に設けられた
   攪拌装置とを備えていることを特徴とする生物汚泥のオ
   ゾン処理装置。