CN107531524B - 水处理系统及水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供能够使供给的臭氧的供给量根据状况而变化的水处理系统。所述水处理系统具有：曝气槽(1)，对包括有机物的废水进行需氧性处理、形成为含有污泥的处理水；臭氧供给部(2)，对从曝气槽(1)抽出的含有污泥的处理水供给臭氧；和泡检测部(5)，检测由所供给的臭氧与污泥的反应而产生的泡的状态、将泡检测部(5)检测到的泡的增量速度等作为污泥减容效果的指示、用于臭氧处理的控制。

Description

水处理系统及水处理方法
技术领域
本发明涉及利用臭氧将水中的杂质进行减容的水处理系统。
背景技术
已知使用臭氧来减少水中的杂质的容积的减容方法。例如，预计通过使用微生物的活性污泥处理法对作为被废弃的水的废水进行处理的情况。在所预计的处理中，微生物消耗废水中的有机物。此时，伴随由微生物进行的有机物的消耗，在废水中可能产生大量的多余污泥。所产生的多余污泥是水中的杂质的一个例子，主要通过焚烧、干燥、填埋等处理来处置。在所产生的多余污泥的处置处理中，由于需要非常大的能量、成本、新的用地等，因此使用臭氧来对多余污泥进行减容的减容技术被开发(例如，参照专利文献1～3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-191097号公报
专利文献2：日本特开平9-150185号公报
专利文献3：日本特开2008-207122号公报
发明内容
发明要解决的课题
在使用活性污泥处理法对流入到曝气槽中的废水进行处理的情况下，在曝气槽中可能产生多余污泥。在上述的减容技术中，通过使臭氧与含有这样产生的多余污泥的处理废水中的至少一部分接触，执行多余污泥的减容。就用于该多余污泥的减容的臭氧的供给量而言，一般基于对规定条件的废水进行研究而得到的实验结果来预先决定。也就是说，通过供给预先决定的供给量的臭氧来执行多余污泥的减容。
然而，就流入到曝气槽的废水的流入量以及水质而言，一般时时刻刻进行变化。因此，为了使多余污泥减容，最佳的臭氧的供给量也时时刻刻进行变化。因而，在通过固定地供给预先决定的供给量的臭氧来执行多余污泥的减容的情况下，可能产生臭氧供给量相对于应该减容的多余污泥量来说过剩或者过小的状态。臭氧供给量的过剩有可能会招致浪费，臭氧供给量的过小有可能招致不充分的污泥减容效果。
作为回避臭氧供给量的过剩或者过小状态的应对策略，还考虑监视废水的水质变动、基于监视结果来调整臭氧供给量的应对策略。然而，为了测量废水的水质来进行监视，需要测量MLSS(Mixed Liquor Suspended Solids：活性污泥浮游物)、TOC(Total OrganicCarbon：总有机碳)、COD(Chemical Oxygen Demand：化学需氧量)等昂贵的分析装置。因此，废水处理的成本可能大幅增大。
本发明是为了解决如上所述的课题而完成的，其目的在于提供能够使供给的臭氧的供给量根据状况来变化、尽可能回避臭氧供给量的过剩以及过小状态的水处理系统以及水处理方法。
用于解决课题的手段
本发明涉及的水处理系统，为对于应该处理的处理水供给臭氧来对处理水中的杂质进行减容的水处理系统，具备：臭氧供给部，将规定量的臭氧供给到处理水；泡检测部，检测由臭氧与杂质的反应而产生的泡；判断部，判断检测到的泡的增量速度是比较慢的低速状态还是比较快的高速状态；和控制部，在判断部判断为是低速状态的情况下使臭氧供给部供给臭氧，在判断部判断为是高速状态的情况下不使臭氧供给部供给臭氧。
本发明涉及的水处理方法，为使用对于应该处理的处理水供给臭氧而对处理水中的杂质进行减容的水处理系统来进行水处理的水处理方法，具备：供给工序，对水处理系统内的处理水供给规定量的臭氧；检测工序，检测由臭氧与杂质的反应而产生的泡；和判断工序，判断检测到的泡的增量速度是比较慢的低速状态还是比较快的高速状态，在判断工序中判断为是低速状态的情况下在供给工序中供给臭氧，在判断工序中判断为是高速状态的情况下在供给工序中不供给臭氧。
发明的效果
根据本发明的水处理系统，能够检测由臭氧与污泥等杂质的反应而产生的泡、将检测到的泡的增量速度作为污泥减容效果的指示(インジケータ)来使用、使供给的臭氧的供给量根据状况而变化。因此，不使用昂贵的分析装置就能够尽可能回避臭氧供给量的过剩以及过小状态。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1涉及的水处理系统的结构的示意图。
图2是示出本发明的实施方式1涉及的水处理系统中所使用的放电式的臭氧产生装置的电极构造的轴长方向的剖视示意图。
图3是示出本发明的实施方式1涉及的水处理系统中所使用的放电式的臭氧产生装置的电极构造的轴短方向的剖视示意图。
图4是说明从本发明的实施方式1涉及的水处理系统中所使用的放电式的臭氧产生装置所输出的臭氧化氧气的臭氧浓度与运行成本的关系的图。
图5是说明本发明的实施方式1涉及的水处理系统中所使用的臭氧供给与泡量的关系的图。
图6是示出本发明的实施方式2涉及的水处理系统的结构的示意图。
图7是示出本发明的实施方式3涉及的水处理系统的结构的示意图。
图8是示出本发明的实施方式4涉及的水处理系统的结构的示意图。
图9是说明本发明的实施方式4涉及的水处理系统中所使用的臭氧浓度与污泥减容效果的关系的图。
图10是示出本发明的实施方式5涉及的水处理系统的结构的示意图。
图11是示出本实施方式6涉及的水处理系统的结构的示意图。
图12是示出本实施方式7涉及的水处理系统的结构的示意图。
图13是示出本实施方式8涉及的水处理系统的结构的示意图。
图14是示出本实施方式9涉及的水处理系统的结构的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图，详细地说明本申请公开的水处理系统以及水处理方法的实施方式。予以说明，以下所示的实施方式是一个例子，本发明并不被这些实施方式限定。
实施方式1.
图1～图5用于对本发明的实施方式1涉及的水处理系统进行说明。图1是示出水处理系统的器械结构、控制系统、流程系统等的示意图，图2是示出本实施方式1涉及的水处理系统中所使用的放电式的臭氧产生装置的电极构造的轴长方向的剖视示意图，图3是示出沿图2的A－A线所切断的电极构造的轴短方向的剖视示意图，图4是说明从本实施方式1涉及的水处理系统中所使用的放电式的臭氧产生装置输出的臭氧化氧气的臭氧浓度与运行成本的关系的图，图5是说明臭氧供给时间与泡产生量及污泥减容效果的关系的图。
本实施方式1涉及的水处理系统100具备曝气槽1。在曝气槽1 中，在需氧性条件下使用微生物来处理作为应该处理的水的例子之一的含有有机物的废水、生成包含含有作为杂质的例子之一的污泥的水的含有污泥的处理水。另外，水处理系统100具有：臭氧处理部3，对从曝气槽1抽出的含有污泥的处理水供给从臭氧供给部2所供给的臭氧化氧气(进行供给工序)来进行臭氧处理；后处理部4，其包括沉淀槽或者膜分离槽等；泡检测部5，检测由所供给的臭氧与污泥的反应而产生的泡的状态(进行检测工序)；和控制部6，接收来自泡检测部5的信号，基于接收到的信号来控制臭氧供给部。就臭氧处理部3而言，由于从具有微生物的曝气槽1获取应该处理的处理水，因此是本发明涉及的获取部的一个例子。
处于曝气槽1的废水的一部分从曝气槽1流出到后处理部4。在后处理部4中，将多余污泥从流出的废水分离。在曝气槽1中，不仅成为从废水产生源送来的原水的废水流入，而且在后处理部4中被分离的多余污泥经由泵被送回而流入。另外，在曝气槽1内具备散气装置11，空气从空气供给源12被导入到曝气槽1。空气供给源12因所需空气供给量不同而不同，但也可以使用鼓风机、压缩器及泵中的任意装置。
臭氧供给部2由原料气体供给部21、臭氧生成部22及冷却部23 构成。就原料气体供给部21而言，在将空气用作原料气体的情况下，具备鼓风机、压缩器等。在原料气体供给部21中，根据需要去除水分、将干燥空气导入到臭氧产生装置22A。为了去除水分，使用加热再生式或者压力再生式的除湿设备。在将氧气用作原料气体的情况下，使用利用有液氧气瓶、VPSA(Vacuum Pressure Swing Adsorption，加压吸附真空解吸)等的氧气产生装置。另外根据需要，也可以使用相对于被供给的氧气流量添加0.05～5％的氮气、空气或者二氧化碳的添加气体供给部。
臭氧生成部22具备放电式的臭氧产生装置(放电式臭氧产生装置)22A，基于所需的臭氧浓度、臭氧供给量、运行成本、进而控制部6的指令来进行动作。
冷却部23具备：循环泵，使用于冷却臭氧产生装置22A的冷却介质进行循环；和冷却器，将吸收在臭氧产生装置22A中所产生的热而温度上升了的冷却介质进行冷却。作为冷却器，能够使用从液体－液体型以及液体－气体型所选择出的热交换型冷却器、或者液体－氟利昂制冷剂型的冷却器等。另外，在进行极低温度下的冷却的情况下，还能够使用制冷机。作为冷却介质，作为一个例子，使用一般的自来水。除此之外，也可以使用混入有防冻液或者水垢去除剂等的水、离子交换水、或者纯水，也可以使用乙二醇或者乙醇等。
接着，对本实施方式1的臭氧产生装置22A的结构进行说明。臭氧产生装置22A具有对置配置而形成放电空间的放电电极，是在放电电极间经由电介质来进行放电的无声放电式的臭氧产生装置。在图2 及3中，作为一个例子，示出了作为臭氧产生装置22A的放电电极部 220而具有圆筒管式的电极形状的臭氧产生装置。作为电极形状，也可以应用平行平板式等各种方式。在放电电极部220，设置有高电压电极管224。高电压电极管224由作为高电压侧的电极而呈圆筒状的高电压电极(导电层)223、和以覆盖高电压电极223的外周面和一端侧的方式与高电压电极223一体化了的玻璃管的电介质222构成。就高电压电极管224而言，在后述放电空间使原料气体流过，其一端被密闭以使得在高电压电极管224的内部不流过气体。通过放电所产生的臭氧及副生成物等，由于在气体流动方向的下游侧多，因此对下游侧的一端进行密闭以使得这些臭氧等不侵入到高电压电极管224的内部。另外，高电压电极管224的外径为φ30mm以下。高电压电极 223为金属薄膜，由铝、铬、钛，镍、含有它们的合金、或者不锈钢等形成。而且，作为接地侧的电极，以相对于高电压电极管224的外周面隔开规定的间隔(＝后述空隙长(间隙长)d)而使内周面对置的方式与高电压电极管224同心地设置，在外周设置有以流过冷却介质 226的方式所形成的接地电极管221。而且，电介质222的外周面与接地电极管221的内周面的空隙成为放电空间225。放电空间225是使原料气体向图中箭头所示的方向流过的气体流通路径，并且还是通过施加于接地电极管221与高电压电极管224之间的交流高电压而产生放电的空间。另外，在高电压电极管224的内部，将用于对高电压电极223施加高电压的供电部件227从被打开的另一端侧插入，在由电介质222所覆盖的一端侧的端部，设置有用于抑制沿面放电的电场缓和层228。供电部件227在接地电极管221的外侧与高电压电极223 接触，以使得产生电极间短路时的电弧不持续。予以说明，在图3的剖视图中，省略供电部件227的记载。
在臭氧产生装置22A中，如上所述的放电电极部220被收纳于一个罐内。就放电电极部220而言，根据所需的臭氧产生量来并联地配置有多个。另外臭氧产生装置22A具备施加交流高电压的电源装置等，以使规定的交流电压施加于各放电电极部220。在各放电电极部220 的放电空间225中，从原料气体供给部21供给包含氧气的原料气体，并且经由供电部件227来施加交流高电压、通过原料气体进行放电而生成臭氧。
对与本实施方式1涉及的臭氧产生装置22A共同的结构以及运转条件的一个例子进行说明。具体而言，对在将含有氧气的气体作为原料气体的情况下优选的臭氧产生装置22A的结构以及运转条件的一个例子进行说明。作为实施方式1～5涉及的臭氧产生装置22A的放电电极部220的结构，将放电空间225的空隙长d(以下，称为间隙长 d)设定为0.1mm以上以及0.6mm以下、优选的是0.2mm以上以及0.6mm 以下。通过将间隙长d设定为0.6mm以下，与间隙长超过0.6mm的臭氧产生装置相比，放电空间225的冷却效率提高、臭氧产生效率提高。然而，由于放电空间225的电场强度变大，因此副生成的氮氧化物增大。在将空气用作原料气体时，在将间隙长d设定为小于0.3mm的情况下，放电空间225的电场强度变得过大，氮氧化物的生成量显著增大，有可能招致臭氧产生效率的下降，是不优选的。另外，在使用含有丰富的氧气的原料气体的情况下，要求产生更高浓度的臭氧，与将空气用作原料气体的情况相比，氮氧化物的生成量减少，因此能够采用更短的间隙长d。但是，根据形成均一的间隙长d的制造技术的观点，0.1mm接近于极限，优选设为且0.2mm以上。进而，在以使得成为超过0.6mm的值的方式设定间隙长d的情况下，放电空间225的温度过度地上升，有可能臭氧产生效率下降。
臭氧产生效率不仅因间隙长d而变化，还因放电空间225内的气体压力P而变化。作为实施方式1中的臭氧产生装置22A的运转条件，气体压力P被设定为0.2MPaG(G：表压)以下、优选的是0.05MPaG 以上及小于0.2MPaG、更优选的是0.1MPaG以上及小于0.2MPaG。特别在将空气用作原料气体的情况下，气体压力P的上升抑制放电空间 225中的氮氧化物的生成。对于气体压力P，例如在鼓风机的情况下，被设定为原料气体供给部21的最大排出压力0.2MPaG左右，原料气体供给部21的排出压力也根据臭氧处理部3所需的臭氧化气体压力(例如在水处理装置的情况下至少为0.05MPaG以上)来决定上下限。另外，在将气体压力P设定为小于0.2MPaG的情况下，臭氧产生装置 22A不相当于第二种压力容器规定，法律上的制约被减轻，处理等变容易。因而，在实施方式1～5中，将间隙长d设定为0.1mm以上及 0.6mm以下，在将空气用作原料气体的情况下，设定为0.3mm以上以及0.6mm以下，在如使用了液体氧气瓶或者氧气产生器的情况那样使用包含丰富的氧气的原料气体的情况且需要高浓度的臭氧的情况下，设定为0.1mm以上以及0.3mm以下。进而，选择结构以使得通过调节气体压力P、根据原料气体的种类及所需的臭氧浓度而能够实现最高的臭氧产生效率及最低的NOx的生成量。
另外，投入到臭氧产生装置22A的投入电力密度(每电极面积的投入电力)优选设为0.05～0.6W/cm2，在将空气用作原料气体的情况下，优选设为0.1W/cm2以上及0.4W/cm2以下，在如使用了氧气产生器的情况那样使用包含丰富的氧气的原料气体的情况下，优选设为 0.3W/cm2以上及0.6W/cm2以下。投入电力密度也是表示臭氧产生装置 22A的尺寸的指标，如果投入电力密度大，则装置变小。另一方面，投入电力密度的上升招致放电空间225的温度上升，臭氧产生效率下降。根据利用放电的臭氧产生及抑制氮氧化物生成的观点，放电空间 225的温度优选为低温，因此投入电力密度需要不过度大。然而，在投入电力密度小于0.05W/cm2的情况下，在放电状态中产生偏差，有可能变得不能维持稳定的放电，因此是不优选的。
臭氧产生装置22A能够进行100～400g/Nm3的范围的臭氧气体浓度的供给。另外，一般在化学工业工艺中，为了实现处理能力改善，使用更高浓度的臭氧气体。
图4示出实施方式1涉及的臭氧产生装置22A中的供给臭氧浓度与运行成本的关系。在图4中，纵轴表示臭氧产生装置22A的运行成本，横轴表示臭氧产生装置22A供给的臭氧浓度。对于纵轴的运行成本而言，示出以往的臭氧产生装置的成本最小量、即将生成臭氧浓度 150g/Nm3时的成本设为1的情况下的相对值。如图4中所示，从臭氧浓度100g/Nm3至臭氧浓度250g/Nm3左右为止实施方式1中的臭氧产生器22A的运行成本减少，在臭氧浓度250g/Nm3以后再次增加。即，得知在臭氧浓度250g/Nm3左右的情况下形成成本最小量趋势。换言之，根据运行成本的观点，不优选使用浓度过低或者浓度过高的臭氧气体。特别是，高浓度区域中的运行成本的变化量极大，虽然在浓度过高的情况下预计会改善化学工艺自身的处理能力，但得知在其以上的话运行成本的负担大，是不现实的。因而，在本实施方式的臭氧产生器22A中，使臭氧产生装置22A动作，以使得产生相对于以往的臭氧产生装置的运行成本存在至少10％以上的成本优势、且不会招致运行成本过度地增加的臭氧浓度150～310g/Nm3、优选的是、所述成本优势为20％以上的190～290g/Nm3的臭氧浓度。
臭氧处理部3形成以下构造：能够贮存从曝气槽1经由泵31所抽出的含有污泥的处理水32、在所述处理水的臭氧处理后、经由泵 33将被臭氧处理了的所述处理水送回到曝气槽1。在臭氧处理部3的底部配置散气部34、将从臭氧供给部2供给的臭氧气体导入到臭氧处理部3。
臭氧处理部3使所述处理水与臭氧气体反应。将未反应的臭氧气体经由配管36(没有图示)从臭氧处理部3排出，在进行排臭氧(排オゾン)处理后释放到大气。在此，在使所述处理水与臭氧气体反应的情况下，虽然详细的机理不清楚，但已知产生泡35(例如，参照专利文献2)。
就泡检测部5而言，检测在臭氧处理部3中产生的泡35的存在，在臭氧处理部3的外部侧面或上表面设置至少一个。根据视觉辨认性的观点，臭氧处理部3的必要部分由透明部件构成，使得能够从其外部检测在内部产生的泡的状态。泡检测部5能够使用图像传感器、位移传感器或者电平传感器等来测量产生的泡35的增量速度。例如，求出在臭氧处理部3内产生的泡35的高度或者泡量，测量每单位时间的高度或者泡量，由此能够测量泡35的增量速度。测量结果被传送到控制部6、判断测量结果是否满足规定的条件，基于判断结果，向臭氧供给部2发出动作指令。即，控制部6还作为本发明中的判断部来发挥功能。具体内容将在后面叙述，作为判断泡的增量速度是比较慢的低速状态(第1状态)还是比较快的高速状态(第2状态)的 (执行判断工序的)判断部来发挥功能。对于判断的方式，例如，能够进行预备试验而求出作为标准的泡的增量速度，预先存储求出的增量速度，将预先存储的增量速度与当前的测量出的增量速度进行比较来进行判断。予以说明，就泡检测部5而言，如果在耐臭氧性、耐水性等中没有问题，则也可以设置于臭氧处理部3的内部。控制部6执行重复进行上述判断的重复处理。在判断为泡的增量速度是比较快的高速状态(第2状态)的情况下，控制部6使上述重复处理停止，在经过规定的时间后再次执行上述重复处理。通过这样的结构，能够删除不需要的判断的执行、减小控制部6的负荷。
就后处理部4而言，示出沉淀槽、膜分离槽等。在后处理部4 中，使从曝气槽1流出的含有污泥的处理水分离为多余污泥和放出的处理水。在此，被分离的多余污泥经由泵41(没有图示)被送回到曝气槽1。在膜分离中，只要使用所谓的膜分离活性污泥法中使用的膜组件即可。
具有如上所述的构造的水处理系统中的多余污泥的减容通过如下工艺来实现。流入到曝气槽1的原水及从后处理部4送来的送回污泥在曝气槽1内被进行生物处理而成为含有污泥的处理水。所述含有污泥的处理水以一定的周期从曝气槽1经由泵被抽出到臭氧处理部3 而贮存。被抽出的含有污泥的处理水中的污泥在臭氧处理部3中与从臭氧供给部21所供给的臭氧气体反应，被改性为易分解性物质，生物降解性被提高。被改性的污泥再次被送回到曝气槽1，作为BOD (Biochemical Oxygen Demand：生化需氧量)源而被需氧性微生物同化(資化)，污泥被减容。
然而，就流入到曝气槽1的原水的性状而言，时时刻刻在变化，难以事先预测污泥减容的实现所需的臭氧供给量的最适值。就始终使用昂贵的分析装置等对流入原水的状态进行分析、将其结果实时地发送到臭氧供给部2、控制从臭氧供给部2供给的臭氧供给量的结构而言，依据成本等，在现实中是困难的。在对作为对象的污泥所供给的臭氧的臭氧供给量中产生过度不足的情况下，发生：得不到所期待的污泥减容效果的不好的事态、或者发生臭氧气体的白白地消耗的不好的事态等。在现实状况下，实际情况是：不存在供给的臭氧供给量是否合适的指示而基于某个案例的结果、或者基于以运用者的经验为依据的不明确的指示来预先决定臭氧供给量。
发明者们着眼于由含有污泥的处理水与臭氧气体的反应而产生的泡的产生状况。图5示出供给到污泥的臭氧气体的供给时间与由与臭氧气体的反应而产生的泡的产生量的关系。横轴表示通过注入而持续供给臭氧的臭氧供给时间。纵轴表示通过臭氧处理部3的臭氧注入处理所产生的泡的泡量(实线)及污泥减容效果(虚线)。就产生的泡量而言，如图5中所示，伴随着臭氧注入时间的经过而增加。然而，在供给臭氧浓度为100g/Nm3的情况下，以臭氧注入时间的规定时间为开端，产生的泡量大大增加。另一方面，就污泥减容效果而言，如图 5中所示，示出了伴随着臭氧注入时间的经过而减少的趋势。在供给臭氧浓度为100g/Nm3的情况下，在臭氧注入时间的规定时间之前，污泥减容效果减少，但在规定时间看不到减少，而示出一定的最小值的污泥减容效果。即，以从泡的增量速度比较慢的低速状态变更到泡的增量速度比较快的高速状态的规定时间为开端，即使供给其以上的臭氧，也看不到超过最小值的污泥减容效果。在供给臭氧浓度为 200g/Nm3以及300g/Nm3的情况下也同样地，以某个时间为开端，产生的泡量大大增加，以该时间为开端，示出一定的最小值的污泥减容效果。即，在供给臭氧浓度为200g/Nm3及300g/Nm3的情况下也同样地，以从泡的增量速度比较慢的低速状态变更到泡的增量速度比较快的高速状态的某个时间为开端，即使供给其以上的臭氧，也看不到超过最小值的污泥减容效果。
如上所述发明者们发现：在供给臭氧浓度为100、200及300g/Nm3中的任意数值的情况下，泡的产生量相对于臭氧供给时间都以2个阶段变化。进而，发现:臭氧供给初期的第1阶段的泡的增量速度依赖于供给臭氧气体浓度，另一方面第2阶段的臭氧供给后期的第2阶段的泡的增量速度不依赖于供给臭氧气体浓度，大致为恒定。另外，在图5中示出了处于纸面下侧的虚线具有更高的污泥减容效果，得知在污泥减容效果与泡的增量速度之间存在相关关系。如图5中所示，确认了在臭氧供给的初期污泥减容效果由于臭氧供给时间增加而增加，但未确认在臭氧供给的后期臭氧供给时间的增加会使减容效果进一步提高。另外，污泥的生物降解性也在所述臭氧供给初期时大幅上升，在所述臭氧供给后期上升率停滞。因此，认为泡增量速度急剧地变化的点表示产生最大污泥减容效果的最小臭氧供给量。也就是说，认为与泡增量速度急剧地变化的点处的臭氧供给时间所对应的臭氧供给量表示没有过度不足的臭氧供给量的合适值。另外，不存在能够实时地分析污泥的生物降解性的分析装置(测定器)。另一方面，在本实施方式中，通过检测泡增量速度，能够实时地掌握生物降解性充分地提高的情况。
在本实施方式中，运用臭氧供给部2，以使得在所述臭氧供给初期、换言之判断为泡的增量速度为低速的状态(第1状态)的期间供给臭氧气体、在泡的增量速度急剧地上升而判断为泡的增量速度为高速的状态(第2状态)的期间停止臭氧气体的供给。这样，将泡的状态作为指示来使用、控制臭氧供给部2，由此能够设定最佳的供给臭氧浓度、供给时间及臭氧供给量。进而，在优先发生污泥与臭氧气体的反应、看不到污泥减容效果的进一步的提高的期间(泡的增量速度为高速的期间)使臭氧气体减少(优选的是不供给)，因此能够尽可能使过剩的臭氧气体的供给抑制和多余污泥的减容同时实现。在泡的增量速度急剧地上升的时刻以后、即所述臭氧供给后期也继续供给臭氧气体的情况下，所供给的臭氧气体被从在泡的增量速度为低速的期间被破坏的细胞壁的内部溶出的溶解性有机物优先地消耗，因此不对污泥减容有效地进行作用。这样，在本实施方式中，能够将泡的状态作为对于污泥减容的指示来利用、实施臭氧气体供给的最佳化。
就所述泡增量速度的绝对值而言，在所述臭氧供给初期及所述臭氧供给后期中的任意期间，都因流入到曝气槽的废水的水质及活性污泥的性状等而变动，所以不受特别限定。所述泡增量速度与臭氧供给时间、或者臭氧供给量处于线性关系，因此臭氧供给后期的泡增量速度为所述臭氧供给初期时的泡增量速度的2倍以上，所以所述泡增量速度急剧地变化的点是明确的。因此，能够容易地执行以泡的状态作为指示的臭氧供给控制。
优选向从曝气槽1所抽出的含有污泥的处理水周期性地且间歇地进行臭氧气体供给。通过周期性地且间歇地使臭氧气体作用于污泥，能够抑制由于被臭氧处理了的污泥被送回到曝气槽1而导致的曝气槽1内的微生物的有机物分解负荷的增加，因此能够防止曝气槽1 内的微生物活性的下降而导致的处理水质的恶化。就臭氧气体供给的周期而言，根据曝气槽1中的微生物的有机物分解负荷以及多余污泥产生量等适当地设定即可。在本实施方式中，为1小时以上及24小时以下、更优选的是2小时以上及12小时以下、更优选的是4小时以上及6小时以下。例如，在臭氧气体供给周期为6小时的情况下，进行每1天4次的臭氧气体供给。在臭氧气体供给周期比上述范围小的情况下，臭氧处理后的污泥被送回到曝气槽1的频率高，不能减轻曝气槽1内的微生物的有机物分解负荷，曝气槽1内的微生物活性下降而处理水质恶化。另一方面，在臭氧气体供给周期比上述范围大的情况下，与由于臭氧气体的供给而带来的多余污泥的减少量相比，由于废水中所含的有机物而进行增殖的微生物的增殖量变大，有时不能降低多余污泥产生量。
就作为每1天的臭氧处理污泥量除以每1天的多余污泥产生量而得到的值而被定义的处理污泥比而言，根据曝气槽1中的微生物的有机物分解负荷或者多余污泥产生量等适当地设定即可。在本实施方式中，设为0.5以上及5以下、优选的是2以上及3以下。在处理污泥比小于0.5的情况下，由于臭氧气体供给而带来的多余污泥的减容效果小，不能对多余污泥进行减容。另一方面，在处理污泥比超过5的情况下，由于曝气槽1内的微生物量减少而微生物活性下降，因此处理水质恶化。特别在处理污泥比处于2以上及3以下的范围的情况下，能够维持曝气槽内的微生物活性、并有效地使多余污泥减量。因此，优选将处理污泥比设为2以上及3以下的范围。
在本实施方式中，为了获取示出最佳的臭氧供给量的泡量，可以在刚要开始污泥减容处理之前或者处理开始后1周1次等任意的时刻设置校正期间。在该校正期间，在将当前时间点的废水的状态的典型值输入到控制部时，实施简易的污泥减容试验，在图5中所示的泡量变化中，得到2个阶段的泡的增量速度及增量速度急剧变化的臭氧供给量或者供给时间，得到泡量与臭氧供给量的相关。在将该校正作业结果输入到控制部后，实际运行污泥减容处理。予以说明，将过去的校正数据不消去而积蓄，对向臭氧供给部2的学习控制的精度提高做出贡献。
在开始实际运行后，将始终被监视的泡量在控制部6内与校正数据进行比较，另外，包括过去的数量据在内，通过学习功能来决定对于当前状况的废水最佳的臭氧供给量，向臭氧供给部2随时发送所需供给量的更新结果。在臭氧供给部2中，基于所述更新结果，调整施加于臭氧产生装置22A的电流、电压、电力、频率、控制脉冲宽度、控制脉冲密度、原料气体流量、气体压力以及冷却温度中的任意一个或者多个，调整输出的臭氧浓度、臭氧产生量。
在如上的控制下，在泡的增量速度小的期间供给臭氧气体，在泡的增量速度大的期间使臭氧气体供给量减少而不供给臭氧气体，因此自动供给的臭氧气体的供给时间被自动地决定。与前述臭氧气体供给周期相匹配地决定臭氧气体的间歇供给规格。在达到泡的增量速度急剧地上升的时刻的时间点停止向臭氧产生装置22A供给电力、臭氧供给部2的动作被停止。同时，相关的仪器、泵以及未图示的阀体类也根据需要而被控制动作。
如上，根据本实施方式涉及的水处理系统，使用伴随着贮存于臭氧处理部3的臭氧与污泥的反应而产生的泡的量或者增量速度来控制臭氧供给量、即将泡的状态作为对于污泥减容的指示来使用，因此既不检测废水的流入量以及水质，另外也不使用昂贵的分析装置就能够以合适的臭氧供给量维持稳定的污泥减容效果。因而，能够有助于装置的小型化以及低成本化。
实施方式2.
对本发明的实施方式2涉及的水处理系统进行说明。本实施方式 2涉及的水处理系统的基本的结构以及动作与实施方式1相同，但臭氧气体不从散气部向臭氧处理部供给而是经由喷射器向臭氧处理部供给的结构以及动作与实施方式1不同。图6是示出本实施方式2涉及的水处理系统的仪器结构、控制系统、流程系统等的示意图。在图中，对与实施方式1的水处理系统的结构仪器相同或者对应的部件标注相同的附图标记，只要无特别需要就省略说明。
在实施方式1中，从臭氧供给部2所供给的臭氧气体从设置于臭氧处理部3的散气部供给到含有污泥的处理水。然而在本实施方式2 中，如图6中所示，在臭氧处理部3设置有循环流路72。循环流路 72使从曝气槽1抽出而贮存于臭氧处理部3的含有污泥的处理水经由喷射器7以及泵71而进行循环。就喷射器7而言，将含有污泥的处理水作为驱动流体，吸取从臭氧生成部2所供给的臭氧气体来供给到含有污泥的处理水。臭氧与污泥的反应在喷射器7及循环流路72内大致完成，所生成的泡35贮存于臭氧处理部3。在本实施方式中，通过喷射器7的利用，污泥在喷射器7内被破碎，污泥与臭氧气体的反应效率提高、污泥减容效果提高。
如上那样，根据本实施方式涉及的水处理系统，使用伴随着贮存于臭氧处理部3的臭氧与污泥的反应而产生的泡的量或者增量速度来控制臭氧供给量。即，将泡的状态作为对于污泥减容的指示来使用、控制臭氧供给量。因此，不论废水的流入量及水质如何，都无需使用昂贵的分析装置就能够维持稳定的污泥减容效果，并尽可能使臭氧供给量最佳化。因而，在臭氧供给部2中无需供给过剩的臭氧，能够有助于于装置的小型化及低成本化。另外，通过喷射器7的使用，臭氧与污泥的反应效率进一步提高，因此能够有助于臭氧处理部3的小型化及污泥减容效果的进一步提高。
实施方式3.
对本发明的实施方式3涉及的水处理系统进行说明。本实施方式 3涉及的水处理系统的基本的结构以及动作与实施方式1或者2相同，但臭氧供给部中的臭氧生成部被流出后处理部的处理水冷却的结构以及动作与实施方式1或者2不同。图7是示出本实施方式3涉及的水处理系统的仪器结构、控制系统、流程系统等的示意图。在图中，对与实施方式1或者2的水处理系统的结构仪器相同或者对应的部件标注相同的附图标记，只要无特别需要就省略说明。
实施方式1及2中的臭氧供给部22构成为被冷却部23冷却，就与臭氧生成部22所对应的实施方式3的臭氧产生装置22A而言，如图7中所示，使用由后处理部4放出的处理水而被冷却。后处理部4 与臭氧产生装置22A之间经由未图示的循环泵而连接。予以说明，在图7中，臭氧气体由喷射器7供给到臭氧处理部3，但也可以如实施方式1中所示从散气部供给到臭氧处理部3。
就臭氧供给部22的冷却而言，如实施方式1及2中所示，使用热交换器、冷却器或者自来水等，但均产生仪器的初期成本、动力成本以及水费等附加成本。因而，在本实施方式3中，将被后处理部4 所分离的处理水的一部分用作臭氧产生装置22A的冷却水、实现成本降低。在该情况下，只要准备针对来自后处理部4的供水的泵即可，是极经济的。就能够在向臭氧产生装置22A的冷却中所使用的水质而言，至少pH不极端高、另外不小，进而，只要残留氯浓度不高、不诱发结构物的焊接部位的腐食即可。由于臭氧产生装置22A的冷却水路比较窄，因此处理水中的粗尘优选由过滤器等去除。
如上那样，根据本实施方式涉及的水处理系统，使用伴随着贮存于臭氧处理部3的臭氧与污泥的反应所产生的泡的量或者增量速度来控制臭氧供给量。即，将泡的状态作为对于污泥减容的指示来使用、控制臭氧供给量。因此，不论废水的流入量以及水质如何，都无需使用昂贵的分析装置就能够始终维持稳定的污泥减容效果，并尽可能使臭氧供给量最佳化。因而，在臭氧供给部2中无需供给过剩的臭氧，能够有助于装置的小型化以及低成本化。另外，由于将从曝气槽1流出而在后处理部4被分离的处理水用于臭氧生成部22的冷却，因此是经济的。
实施方式4.
对本发明的实施方式4涉及的水处理系统进行说明。本实施方式 4涉及的水处理系统的基本的结构以及动作与实施方式1～3相同，但臭氧供给部中的臭氧生成部含有臭氧产生装置和臭氧浓缩储藏装置的结构以及动作与实施方式1～3不同。图8是示出本实施方式4涉及的水处理系统的仪器结构、控制系统、流程系统等的示意图。在图中，对与实施方式1～3涉及的水处理系统的结构仪器相同或者对应的部件标注相同的附图标记，只要无特别需要就省略说明。
在实施方式1～3中，臭氧供给部2具备臭氧产生装置22A，从臭氧供给部2供给的臭氧气体为臭氧产生装置22A产生而输出的输出气体。然而，图8中的臭氧生成部22具备臭氧产生装置22A和臭氧浓缩储藏装置22B，臭氧产生装置22A产生而输出的输出气体被臭氧浓缩储藏装置22B浓缩而供给到臭氧生成部22。臭氧生成部22将浓缩后的臭氧气体经由喷射器7供给到污泥。予以说明，如图8中所示，臭氧气体被喷射器7供给到臭氧处理部3，但也可以如实施方式1所示从散气部供给。
臭氧浓缩储藏装置22B对来自臭氧产生装置22A的输出气体进行吸附浓缩，是本发明涉及的臭氧浓缩装置的一个例子。就臭氧产生装置22A而言，如图4中所示，根据运行成本的观点，可以以臭氧浓度 150～310g/Nm3进行动作，优选的是以190～290g/Nm3进行动作。在臭氧浓缩储藏装置22B中，能够将臭氧产生装置22A的输出气体浓缩至最大2000g/Nm3。通过使用臭氧浓缩储藏装置22B，与使实施方式1 中所示的臭氧产生装置22A单独地动作的情况相比，能够利用小型的臭氧产生装置、能够构成极经济的臭氧供给部2。
在臭氧浓缩储藏装置22B中，通过设置于其内部的吸附剂从臭氧化氧气中选择性地对臭氧进行吸附解吸、得到超高浓度臭氧气体。吸附剂可使用硅胶等。在臭氧浓缩储藏装置22B中，将收纳吸附剂的吸附解吸塔的温度以及压力进行控制、形成最佳的吸附及解吸条件、得到所期望的浓缩臭氧浓度。
在本实施方式涉及的水处理系统中，能够使超过实施方式1中所示的臭氧浓度310g/Nm3的浓度的臭氧气体以低成本作用于含有污泥的处理水。图9中示出臭氧浓度所引起的污泥减容效果的变化。由图确认了特别在臭氧浓度为800g/Nm3～1500g/Nm3的范围、污泥量成为 1/2以下的显著的污泥减容效果。这被认为由于在上述臭氧浓度范围处理污泥的生物降解性极为提高且能够有效地破坏污泥中的微生物的细胞壁，因此污泥减容效果飞跃式地增大。在臭氧浓度小于 800g/Nm3的情况下，虽然具有污泥减容效果，但达不到所述浓度范围中的效果，另外所需臭氧量也变多。另一方面，在臭氧浓度超过 1500g/Nm3的情况下，在利用臭氧浓度的污泥减容效果的提高率中开始看到降低。另外，在臭氧浓缩储藏装置22B中，将装置内的压力及温度进行控制，控制供给臭氧浓度。为了供给臭氧浓度超过1500g/Nm3的浓缩臭氧气体，需要更低温及低压环境，在装置侧的控制方面以及成本方面可能产生问题。因而，浓缩臭氧浓度的上限优选为 1500g/Nm3。
予以说明，在本实施方式涉及的水处理系统中，根据能够稳定地得到上述效果的观点，作为在臭氧产生装置22A中所使用的原料气体，优选使用不含有氮气等杂质的高纯度氧气。另外，由于有时在对喷射器7供给臭氧气体时在吸取初期的气体中含有大量的氧气，因此优选将吸取初期的气体经由氧气送回配管24(没有图示)送回到臭氧产生装置22A。通过这样进行控制，能够将高浓度的臭氧气体稳定地供给到臭氧处理部3。
如上那样，根据本实施方式涉及的水处理系统，使用与贮存于臭氧处理部3的臭氧与污泥的反应相伴地产生的泡的量或者增量速度来控制臭氧供给量。即，将泡的状态作为对于污泥减容的指示来使用、控制臭氧供给量。因此，不论废水的流入量及水质如何，都无需使用昂贵的分析装置就能够维持稳定的污泥减容效果，并尽可能使臭氧供给量最佳化。因而，在臭氧供给部2中无需供给过剩的臭氧，能够有助于装置的小型化及低成本化。另外，因为使用臭氧浓缩储藏部22B，因此能够使用超过310g/Nm3的超高浓度臭氧气体、能够进一步提高处理污泥的生物降解性。因此，通过有效地破坏污泥中的微生物的细胞壁，能够提高污泥减容效果、还能够期待可削减所需的臭氧供给量的效果。
实施方式5.
对本发明的实施方式5涉及的水处理系统进行说明。本实施方式 5涉及的水处理系统的基本的结构以及动作与实施方式1～4相同，但能够将臭氧气体连续地作用于污泥的结构以及动作与实施方式1～4 不同。图10是示出本实施方式5涉及的水处理系统的仪器结构、控制系统、流程系统等的示意图。在图中，对与实施方式1～4涉及的水处理系统的结构仪器相同或者对应的部件标注相同的附图标记，只要无特别需要就省略说明。
在实施方式1～4中，是所谓的批量式处理方法，臭氧气体经由散气部34或者喷射器7而与污泥反应、被导入臭氧处理部3。在图 10中所示的实施方式5的一个例子中，省略臭氧处理部3、曝气槽1 内的含有污泥的处理水能够在喷射器8中与从臭氧供给部2所供给的臭氧气体连续地反应，对系统的小型化做出贡献。进而，在上述连续反应系统中，为了降低微生物的有机物负荷，优选间歇地周期性地进行动作。
对将喷射器8与曝气槽1进行连接的配管设置泡指示器9。泡指示器9用于视觉辨认在配管中流动的流体的状态，例如，由细的透明管所构成，在本实施方式5中，能够监视在污泥与臭氧的反应后产生的泡量。就泡指示器而言，由于与在实施方式1～4中所示的臭氧处理部3相比极其小，因此可有助于系统的小型化。由泡指示器所视觉辨认的泡的状态经由泡检测部5被传送到控制部6、作用于臭氧供给部2的控制。但是，在本实施方式5中，在流入水增大了的情况下，容易产生臭氧供给量的不足。因而，在使用小容量的臭氧产生装置的情况下，污泥减容本身就有可能无法实现。因而，在担心流入水的增大的情况下，优选如实施方式4中所示使用臭氧浓缩储藏部。
如上那样，根据本实施方式涉及的水处理系统，使用伴随着臭氧与污泥的反应所产生的泡的量或者增量速度来控制臭氧供给量。即，将泡的状态作为对于污泥减容的指示来使用、控制臭氧供给量。因此，不论废水的流入量及水质如何，都无需使用昂贵的分析装置就能够维持稳定的污泥减容效果，并尽可能使臭氧供给量最佳化。通过臭氧供给量的最佳化，臭氧供给部2能够尽可能供给不过度不足而适量的臭氧，对装置的小型化以及低成本化做出贡献。另外，能够使用喷射器 8来连续地处理曝气槽1内的含有污泥的处理水，因此能够有助于系统的小型化。
实施方式6.
对本发明的实施方式6涉及的废水处理系统进行说明。本实施方式6涉及的废水处理系统的基本的结构以及动作与实施方式1～4相同，但设置有2条将被臭氧处理了的处理水送回到曝气槽的路径的结构、以及根据曝气槽内的微生物的有机物分解负荷来选择上述路径中的任意一者的结构与实施方式1～4不同。
图11是示出本实施方式6涉及的水处理系统的结构的示意图。图中，对与实施方式1～4涉及的废水处理系统的结构仪器相同或者对应的部件标注相同的附图标记，只要无特别需要就省略说明。
在实施方式1～4中，对经由泵31从曝气槽1抽出的含有污泥的处理水32进行臭氧处理，经由泵33用1条路径将臭氧处理后的含有污泥的处理水32送回到曝气槽1。然而在本实施方式6中，配管106 及配管107经由切换阀101连接于泵33的下游，在配管107进一步设置有喷射器102。
就由于被臭氧处理的污泥被送回到曝气槽1而导致的曝气槽1 内的微生物的有机物分解负荷的增加而言，能够如前所述通过周期性的且间歇性的臭氧处理来抑制。然而，在曝气槽1中的微生物的有机物分解负荷过度地大的情况下，仅用所述周期的且间歇性的臭氧处理的话，有机物分解负荷的增加抑制是不充分的，得不到充分的污泥减容效果，或者处理水质有可能恶化。为了防备这样的情况，实施方式 6的水处理系统设置有切换阀控制部104和喷射器102(本发明涉及的喷射器部的一个例子)。
切换阀控制部104是考虑泡检测部5的检测结果来判断曝气槽中的微生物的有机物分解负荷是否过度地大的要素，喷射器102是进行进一步的臭氧处理的要素。在实施方式6的水处理系统中，基于切换阀控制部104的判断结果，在喷射器102内进行臭氧处理。当这样在喷射器102内使从细胞壁内部溶出的溶解性有机物与从臭氧供给部2 所供给的臭氧气体进行反应的情况下，成为密闭系统中的反应，因此能够避免急剧的起泡而导致的故障。在图11中，示出了使用1个喷射器102作为进一步的臭氧反应部的一个例子，但也可以构成为在配管107上设置多个喷射器来进行臭氧的多点注入。
在考虑泡检测部5的检测结果而切换阀控制部104判断为曝气槽中的微生物的有机物分解负荷过度地大的情况下，切换阀控制部104 使用切换阀101将泵33与配管107进行连接、将在臭氧处理部3中被臭氧处理了的含有污泥的处理水3送到喷射器102、在喷射器102 再次进行了臭氧处理的含有污泥的处理水3经由配管107(本发明涉及的第1送回部的一个例子)而被送回到曝气槽1。在将泵33与配管 107进行连接的情况下，切换阀控制部104将切换阀105切换，使从臭氧供给部2所供给的臭氧气体注入到喷射器102、使在臭氧处理部3中被臭氧处理了的含有污泥的处理水3再次与臭氧气体进行反应。另一方面，在切换阀控制部104判断为曝气槽中的微生物的有机物分解负荷小的情况下，切换阀控制部104使用切换阀101将泵33与配管106进行连接、在臭氧处理部3中被臭氧处理了的含有污泥的处理水3从配管106(本发明涉及的第2送回部的一个例子)直接送回到曝气槽1。
就切换阀控制部104而言，例如在泡的增量速度急剧地上升的时刻比规定的时间早出现的情况下，判断为曝气槽中的微生物的有机物分解负荷过度地大。该判断能够通过用于将前述废水的状态的典型值输入到控制部的校正而得到，能够通过与所积蓄的数据的比较来实施。或者，当在从曝气槽1抽出的含有污泥的处理水中的每单位污泥量的臭氧供给量(mgO3/gSS)小于15mgO3/gSS的时间点、泡的增量速度急剧地上升的情况下，也可以判断为曝气槽中的微生物的有机物分解负荷过度地大。
在如上所述被判断为曝气槽中的微生物的有机物分解负荷多的情况下，即使是达到泡的增量速度急剧地上升的时刻的时间点，也通过控制部6来维持向臭氧生成部22供给电力，并执行利用切换阀控制部104的切换阀105的切换。
通过进行如上所述的水处理，在基于泡检测结果而判断为曝气槽的有机物分解负荷小时，即使在将由于臭氧处理部3中的臭氧与污泥的反应而从微生物的细胞壁内部溶出的高COD的溶解性有机物直接地送到曝气槽1的情况下，也能够将曝气槽1中的有机物分解负荷维持为合适值。另外，在基于泡检测结果而判断为曝气槽的有机物分解负荷过度地大时，在喷射器102内使由于臭氧处理部3中的臭氧与污泥的反应而从微生物的细胞壁内部溶出的高COD的溶解性有机物与臭氧气体再次反应，使溶解性有机物量减少，因此送到曝气槽1的COD量被降低，能够抑制曝气槽1中的有机物分解负荷的增加。
在本实施方式中，臭氧生成部22既可以如图11那样构成为具备臭氧产生装置22A和臭氧浓缩储藏装置22B，也可以构成为不具备臭氧浓缩储藏装置22B。然而，在将臭氧气体注入到密闭配管内的情况下，由于每单位污泥量的臭氧气体量在物理上存在极限，因此优选使用从臭氧浓缩储藏装置22B所供给的超高浓度臭氧气体。通过在喷射器102内使超高浓度臭氧气体与污泥进行反应，即使是少的臭氧气体量，也能够对从细胞壁内部溶出的高COD的溶解性有机物充分地进行氧化分解、能够充分地抑制曝气槽1中的有机物分解负荷的增加。
就喷射器102中的气液流量比(气体量/送回处理水流量，以下设为“G/L比”)而言，只要能够对在臭氧处理部3中从细胞壁内部溶出的高COD的溶解性有机物充分地进行分解，就不受特别限定。然而，为了使所注入的臭氧气体有效地与溶解性有机物反应，优选0.02以上及0.5以下，更优选0.08以上及0.12以下。在G/L比小于上述范围的情况下，臭氧气体量变小，有可能不能充分地分解溶解性有机物。另一方面，在G/L比大于上述范围的情况下，由于所注入的臭氧气体不与溶解性有机物有效地反应而未反应的臭氧气体被注入到曝气槽1，因此有可能处理水质由于微生物的死亡而恶化。
就臭氧气体的浓度而言，只要能够充分地分解高COD的溶解性有机物，就不受特别限定。然而，优选600mg/L以上及2000mg/L以下，更优选800mg/L以上及1500mg/L以下。在臭氧气体的浓度处于上述范围内的情况下，能够按照0.08以上以及0.12以下的G/L比有效地使高COD的溶解性有机物分解。
实施方式7.
对本发明的实施方式7涉及的水处理系统进行说明。本实施方式 7涉及的水处理系统的基本的结构以及动作与实施方式1～4及6相同，但在沉淀槽或者膜分离槽等后处理部的下游设置有臭氧反应槽的结构与实施方式1～4及6不同。图12是示出本实施方式7涉及的水处理系统的结构的示意图。在图中，对与实施方式1～4及6涉及的水处理系统的结构仪器相同或者对应的部件标注相同的附图标记，只要无特别需要就省略说明。
在实施方式1～4及6中，在后处理部4中将从曝气槽1流出的含有污泥的处理水分离为多余污泥和处理水，放出分离了的处理水。然而，在图12中，由于在后处理部4的下游设置有臭氧反应槽112，因此能够对分离了的处理水实施臭氧处理。
在本实施方式涉及的废水处理系统中，将在后处理部4被分离的处理水供给到臭氧反应槽112，并且在未进行周期性地且间歇地实施的向含有污泥的处理水32的臭氧气体注入的时间段，将切换阀111 切换，将从臭氧供给部2所供给的臭氧气体注入到臭氧反应槽112。通过该结构，在臭氧反应槽112内对在后处理部4被分离的处理水进行臭氧处理。
通过进行如上所述的水处理，能够使在后处理部4被分离的处理水的色度及浑浊度下降，并且通过氧化分解将在后处理部4被分离的处理水所含有的有机物、无机物(例如，铁、锰等)、病毒等去除。因此，能够使在后处理部4被分离的处理水的水质提高。在臭氧处理中未被使用的未反应的臭氧气体被供给到排臭氧处理设备113，在排臭氧处理设备113中被分解为氧气而释放到大气。
实施方式8.
对本发明的实施方式8涉及的水处理系统进行说明。本实施方式 8涉及的废水处理系统的基本的结构以及动作与实施方式1～4相同，但在曝气槽内设置有膜组件的结构与实施方式1～4不同。图13是示出本实施方式8涉及的水处理系统的结构的示意图。在图中，对与实施方式1～4涉及的水处理系统的结构仪器相同或者对应的部件标注相同的附图标记，只要无特别需要就省略说明。
在实施方式1～4中，在曝气槽1的下游设置有后处理部4，但在图13中，在曝气槽1内设置有膜组件121，在膜组件121的下部具备散气装置122，为了进行膜面清洗，将空气从空气供给源123导入。
在本实施方式8涉及的水处理系统中，将MLSS浓度为3000～ 20000mg/L的活性污泥填充于曝气槽1内。在将下水道或者工场排水等原水供给到曝气槽1内的情况下，在曝气槽1内进行利用活性污泥的生物学的处理。在生物学的处理后，通过由膜组件121所进行的过滤处理而分离为处理水124与活性污泥。也就是说，膜组件121作为本发明涉及的过滤处理单元(手段)的一个例子来发挥功能。由于构成为通过将泵125驱动而使活性污泥在曝气槽1内循环，因此能够使活性污泥与原水效率良好地接触。通过将泵126驱动而将由于生物学的处理所增加的活性污泥从曝气槽1排出，曝气槽1内的MLSS浓度被保持为恒定。另外，由于从连接有空气供给源123的散气装置122 对膜组件121供给空气，因此在活性污泥中产生膜面流动、稳定地进行由膜组件121所进行的过滤处理。
也可以连续地进行由膜组件121所进行的过滤处理。然而，优选：在经由泵33将被臭氧处理了的含有污泥的处理水32送回到曝气槽1 的时刻使过滤处理停止一定时间。通过这样进行间歇性的过滤处理，被臭氧处理了的污泥被送回到曝气槽1，但由于在曝气槽1内的微生物的有机物分解负荷临时地增加时能够停止过滤处理，因此能够防止处理水124的水质的恶化。
就在间歇过滤处理中停止过滤处理的时间而言，只要以避免处理水124的水质恶化的方式适当地设定即可，不受特别限定。然而，优选30分钟以上及2小时以下，更优选30分钟以上及1小时以下。在停止过滤处理的时间比上述范围小的情况下，还有可能得不到利用间歇过滤处理的处理水的水质恶化防止效果。另一方面，在停止过滤处理的时间比上述范围大的情况下，每1天的过滤处理的时间变短、还有可能得不到充分量的处理水。
图13示出了经由泵33将被臭氧处理了的含有污泥的处理水32 送回到曝气槽1时的路径为1条的一个例子，但也可以如实施方式6 所示设置2条将被臭氧处理了的含有污泥的处理水32送回到曝气槽1 的路径，形成为根据曝气槽1内的微生物的有机物分解负荷来选择2 条路径中的任意一者的结构。
在本实施方式8中，例示出在1个曝气槽1内浸渍有膜组件121 的情况，但也可以将曝气槽1分割为2个以上、使膜组件121浸渍于下游侧的曝气槽1。另外，也可以将所包装的膜组件121设置于曝气槽1的外部、一边在所包装的膜组件121与曝气槽1之间使活性污泥循环、一边进行过滤处理。在任意的情况下，都能够在不阻碍本发明效果的范围采用在该技术领域公知的结构。另外，构成膜组件的过滤膜的种类不受特别限定，能够使用微滤(MF)膜、超滤(UF)膜等在该技术领域公知的各种过滤膜。
构成膜组件121的过滤膜的平均孔径不受特别限定，但优选 0.001μm～1μm，更优选0.01μm～0.8μm。过滤膜的形状不受特别限定，能够采用中空丝、平膜等在该技术领域公知的形状。另外，膜组件121能够采用浸渍型、包装型、单块型等。进而，膜组件121的过滤方式能够使用全量过滤方式或者横流过滤方式中的任意方式。
实施方式9.
对本发明的实施方式9涉及的水处理系统进行说明。本实施方式 9涉及的水处理系统的基本的结构及动作与实施方式1～4以及8相同，但对在由膜组件进行的过滤处理中所得到的处理水的一部分实施臭氧处理而生成含有臭氧的水、作为膜组件的清洗水使用该含有臭氧的水的结构与实施方式1～4及8不同。
图14是示出本实施方式9涉及的水处理系统的结构的示意图。在图中，对与实施方式1～4以及8的废水处理系统的结构仪器相同或者对应的部件标注相同的附图标记，只要无特别需要就省略说明。予以说明，在图14中，为了避免繁杂，省略了泵125、设置有泵125的配管、泵126及设置有泵126的配管。
在图14中，还具备：将在由膜组件121所进行的过滤处理中得到的处理水124进行贮存的处理水贮存槽131(本发明涉及的贮存单元的一个例子)；将贮存于处理水贮存槽131的处理水124的一部分送液到膜组件121的泵134；及使送液到膜组件121的所述处理水124与臭氧气体进行反应的喷射器136。
在本实施方式涉及的水处理系统中，在使用膜组件121来进行过滤处理的情况下，将电磁阀132设为开的状态，将电磁阀137设为闭的状态，通过泵133将处理水124贮存于处理水贮存槽131，放出所贮存的处理水124的一部分。
周期地且间歇地向含有污泥的处理水32进行臭氧气体注入，但在不向该含有污泥的处理水32进行臭氧气体注入的时间段，定期地将电磁阀132设为闭的状态、将电磁阀137设为开的状态、启动泵134、将处理水124的一部分送液到膜组件121。此时，通过将切换阀138 切换，在喷射器136内使从臭氧供给部2供给的臭氧气体与处理水124 进行反应而生成含有臭氧的水、将所生成的含有臭氧的水送液到膜组件121。也就是说，就包含电磁阀132、切换阀138以及喷射器136 的部分而言，作为对所贮存的处理水的一部分实施臭氧处理而获得含有臭氧的水的本发明涉及的获得单元的一个例子来发挥功能。
通过进行如上所述的水处理，能够使用含有臭氧的水来定期地清洗膜组件121。也就是说，包含电磁阀132、切换阀138及喷射器136 的部分还作为通过所获得的含有臭氧的水清洗过滤处理单元的本发明涉及的清洗单元的一个例子来发挥功能。在进行了过滤处理的情况下，使过滤膜堵塞的活性污泥及溶解性的代谢物等能够附着于过滤膜的表面、内部或者孔中。然而，由于具备本发明涉及的清洗单元，能够通过含有臭氧的水对该附着物有效地进行氧化分解，长期间地维持过滤性能。因此，能够稳定地进行由膜组件121所进行的过滤处理。
在本实施方式9中，臭氧生成部22既可以如图11那样构成为具备臭氧产生装置22A和臭氧浓缩储藏装置22B，也可以构成为具备臭氧产生装置22A而不具备浓缩储藏装置22B。然而，在将臭氧气体注入到喷射器136内的情况下，由于每单位污泥量的臭氧气体量在物理上存在极限，因此优选使用从臭氧浓缩储藏装置22B所供给的超高浓度臭氧气体。通过在喷射器136内使超高浓度臭氧气体与处理水124 反应，即使是少的臭氧气体量，也能够生成高浓度的含有臭氧的水、能够有效地清洗膜组件121。
就注入到喷射器136内的臭氧气体的浓度而言，只要能够生成含有臭氧的水、能够稳定地维持膜组件121的过滤性能，就不受特别限定。然而，优选600mg/L以上及2000mg/L以下，更优选800mg/L以上及1500mg/L以下。只要臭氧气体的浓度处于上述范围，则即使是少的臭氧气体量，也能够生成高浓度的含有臭氧的水，能够有效地清洗膜组件121。
就喷射器136中的气液流量比(前述，G/L比)而言，根据进行注入的臭氧气体向处理水的溶解效率的观点，优选0.02以上及0.5 以下，更优选0.08以上及0.12以下。在G/L比小于上述范围的情况下，臭氧气体量变小，有可能不能生成充分浓度的含有臭氧的水。另一方面，在G/L大于上述范围的情况下，所注入的臭氧气体不与处理水有效地反应而未反应的臭氧气体被注入到曝气槽1，由此有可能处理水质由于微生物的死亡而恶化。
就在本实施方式9中可使用的过滤膜的材质而言，只要不由于臭氧而劣化，就不受特别限定。作为过滤膜的材质的例子，可举出聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯等聚烯烃，可举出四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙烯－六氟丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯－乙烯共聚物(ETFE)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、氯三氟乙烯－乙烯共聚物(ECTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)等氟系树脂化合物，还可举出醋酸纤维素、乙基纤维素等纤维素类、或者陶瓷等。其中，作为过滤膜的材质，也优选示出更优良的耐性的氟系树脂化合物或者陶瓷。另外，过滤膜的材质也可以是将上述各物质单独或者组合2种以上而成的物质。
予以说明，在图14中，经由泵33将被臭氧处理了的含有污泥的处理水32送回到曝气槽1时的路径为1条。然而，也可以如实施方式6中所示，设置2条将被臭氧处理了的含有污泥的处理水32送回到曝气槽1的路径，形成为根据曝气槽1内的微生物的有机物分解负荷来选择上述路径中的任意一者的系统。
本发明并不限定于如上那样说明且记述的特定的详细内容以及代表性的实施方式。能够由本领域技术人员容易地导出的进一步的变形例以及效果也包含于本发明中。因而，能够不脱离由添加的专利权利要求书以及与其等同的范围定义的总括性的发明的概念的精神或者范围来进行各种变更。
附图标记说明
2：臭氧供给部
5：泡检测部
6：控制部
100：水处理系统

Claims (11)

1.一种水处理系统，其为具有曝气槽、对于含有杂质的处理水供给臭氧来对所述含有杂质的处理水中的杂质进行减容的水处理系统，其特征在于，
所述水处理系统具备：
臭氧供给部，其以根据所述曝气槽中的有机物分解负荷及多余污泥产生量的特性而设定的供给的周期来向所述处理水周期性地且间歇地供给规定量的所述臭氧；
泡检测部，检测由所述臭氧与所述杂质的反应而产生的泡；
判断部，判断检测到的所述泡的增量速度是比较慢的低速状态还是比较快的高速状态；和
控制部，在所述判断部判断为是所述低速状态的情况下使所述臭氧供给部供给所述臭氧，在所述判断部判断为是所述高速状态的情况下不使所述臭氧供给部供给所述臭氧。
2.根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，
所述判断部执行重复判断是所述低速状态还是所述高速状态的重复处理，在判断为是所述高速状态的情况下，使所述重复处理停止，在经过规定的时间后再次执行所述重复处理。
3.根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，
所述处理水为含有有机物的废水，所述杂质为污泥。
4.根据权利要求3所述的水处理系统，其特征在于，
所述水处理系统还具备放电式臭氧产生装置，该放电式臭氧产生装置产生所述臭氧供给部应该供给的所述臭氧来赋予给所述臭氧供给部。
5.根据权利要求4所述的水处理系统，其特征在于，
所述臭氧供给部供给的所述臭氧的浓度为150～310g/Nm3。
6.根据权利要求4所述的水处理系统，其特征在于，
所述水处理系统还具备臭氧浓缩装置，该臭氧浓缩装置将所述放电式臭氧产生装置所产生的所述臭氧进行浓缩来赋予给所述臭氧供给部。
7.根据权利要求4所述的水处理系统，其特征在于，
所述臭氧供给部供给的所述臭氧的浓度为800g/Nm3～1500g/Nm3。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的水处理系统，其特征在于，还具备：
获取部，从具有微生物的曝气槽获取所述应该处理的处理水；
第1送回部，将供给了所述臭氧的所述处理水送回到所述曝气槽；
喷射器部，对供给了所述臭氧的所述处理水进一步供给臭氧而使其反应；和
第2送回部，将在该喷射器部中反应了的所述处理水送回到所述曝气槽，
所述判断部基于所述泡检测部的检测结果来判断所述曝气槽内的微生物的有机物分解负荷比规定值大还是小，
所述控制部进行以下的控制：在所述判断部判断为比所述规定值大的情况下使供给了所述臭氧的所述处理水流向所述喷射器部、在所述判断部判断为比所述规定值小的情况下使供给了所述臭氧的所述处理水流向所述第1送回部。
9.根据权利要求8所述的水处理系统，其特征在于，
所述水处理系统还具备过滤处理单元，该过滤处理单元执行从通过了所述曝气槽的所述处理水分离污泥的过滤处理，
在所述处理水从所述第1送回部或者所述第2送回部送回到所述曝气槽的情况下，所述过滤处理单元使所述过滤处理的执行停止一定时间，在经过该一定时间后间歇地开始所述过滤处理的执行。
10.根据权利要求8所述的水处理系统，其特征在于，还具备：
过滤处理单元，执行从通过了所述曝气槽的所述处理水分离污泥的过滤处理；
贮存单元，贮存该过滤处理单元执行了所述过滤处理的所述处理水；
获得单元，对该贮存单元所贮存的所述处理水的一部分实施臭氧处理来获得含有臭氧的水；和
清洗单元，通过该获得单元所获得的所述含有臭氧的水来清洗所述过滤处理单元。
11.一种水处理方法，其为使用水处理系统进行水处理的水处理方法，所述水处理系统具有曝气槽、对于含有杂质的处理水供给臭氧来对所述含有杂质的处理水中的杂质进行减容，其特征在于，
所述水处理方法具备：
供给工序，以根据所述曝气槽中的有机物分解负荷及多余污泥产生量的特性而设定的供给的周期向所述水处理系统内的所述处理水周期性地且间歇地供给规定量的所述臭氧；
检测工序，检测由所述臭氧与所述杂质的反应而产生的泡；和
判断工序，判断检测到的所述泡的增量速度是比较慢的低速状态还是比较快的高速状态，
在所述判断工序中判断为是所述低速状态的情况下在所述供给工序中供给所述臭氧，在所述判断工序中判断为是所述高速状态的情况下在所述供给工序中不供给所述臭氧。
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