JP2000350997A - 汚水の処理方法および処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オゾンを効率的に利用することにより、処理
水水質を高めると共に、膜洗浄コストの低減を図った汚
水の処理方法および効率良くその方法を適用できる処理
装置を提供する。 【解決手段】 汚水を生物学的に処理した後、固液分離
装置による固液分離処理を行い、該固液分離装置からの
透過液に対して凝集剤を添加して酸性条件下で反応さ
せ、沈降分離槽において沈降分離を行い、得られた上澄
液に対してアルカリ剤を添加して中和処理を行った後、
更に膜ろ過装置によって固液分離処理を行う汚水の処理
方法において、中和槽と膜ろ過装置への循環槽または膜
供給槽との中間において、促進酸化処理を行うことを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、し尿、浄化槽汚
泥、ごみ埋立地からの浸出水、それらの混合物などの汚
水処理方法および処理装置に関し、難分解性ＣＯＤ成分
および色度成分等を除去するのに適した汚水の処理方法
および処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、し尿あるいは浄化槽汚泥等の汚水
の処理方法として膜分離式高負荷脱窒素処理法と呼ばれ
る技術（例えば特公昭６３−２８０００）が用いられる
場合がある。図４に、従来の膜分離式高負荷脱窒素処理
プロセスにおける一般的な処理フローを示す。同図を参
照して、その処理フローについて説明する。

【０００３】図４における汚水の処理装置は、脱窒素槽
２および硝化槽３によりなる生物学的硝化脱窒素処理装
置、膜ろ過装置４、凝集槽８、沈降分離槽９、中和槽１
０、循環槽１６、膜ろ過装置１９および活性炭吸着塔２
２より構成されている。まず、汚水１は無希釈のまま、
あるいは適当な希釈倍率に希釈された状態で脱窒素槽２
に流入し、脱窒素槽２および硝化槽３の間を循環して嫌
気的に硝化脱窒素処理される。硝化脱窒素処理された汚
水は膜ろ過装置４により固液分離され、膜ろ過装置４を
透過した生物処理水５は凝集槽８に移送される。凝集槽
８において、生物処理水５に硫酸アルミニウム、塩化第
二鉄あるいはポリ鉄等のような無機系凝集剤６および水
酸化ナトリウムあるいは水酸化カリウム等のようなアル
カリ剤７を添加して、ｐＨ３〜５の酸性条件下でリン酸
イオンおよびＣＯＤを含むＳＳ分を凝集させる。その凝
集フロックを沈降分離槽９において沈降汚泥と上澄液と
に分離し、上澄液は中和槽１０へ送られる。一方、沈降
汚泥は汚泥処理工程へ移送され、脱水処理後焼却処分さ
れる。

【０００４】中和槽１０においては、水酸化ナトリウム
あるいは水酸化カリウム等のようなアルカリ剤７を添加
して、ｐＨ６〜８の中性にすることにより、上澄液中に
含まれる未凝集の無機系凝集剤を水酸化物として析出さ
せる。中和処理された処理水１１は循環槽１６へ移送さ
れ、循環槽１６から膜ろ過装置１９へと供給されて固液
分離される。ここで得られた膜ろ過水２０は活性炭を充
填した活性炭吸着塔２２へ移送され、ＣＯＤ成分および
色度成分を吸着除去する。処理された処理水は放流水２
３として系外に放流される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の膜
分離式高負荷脱窒素処理プロセスでは、以下のような問
題があった。

【０００６】膜ろ過装置１９に供給される汚水中には
多量の難分解性ＣＯＤ成分及び色度成分等の有機性物質
が残留しているため、膜ろ過装置１９において有機性物
質に由来する膜のファウリング現象が見られ、比較的短
期に目詰まりを起こす欠点がある。また、この目詰まり
を解消するために頻繁に酸またはアルカリによる薬品洗
浄を行う必要がある。従って、薬品洗浄操作のための費
用や労力がかかりコスト高につながるという問題があ
る。

【０００７】活性炭吸着塔２２において処理して得ら
れた放流水のＣＯＤが、通常１０〜１５ｍｇ／Ｌ以下で
ある放流水質基準を越えると、活性炭を再生処理しなけ
ればならず、その再生頻度が多く、維持管理が煩雑で処
理コストが高価である。

【０００８】本発明は、上記のような問題点を克服すべ
く、鋭意研究の結果完成されたものであって、オゾンを
効率的に利用することにより、処理水水質を高めると共
に、膜洗浄コストの低減を図った汚水の処理方法および
効率良くその方法を適用できる処理装置を提供すること
を目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、汚水を生物学
的に処理した後、固液分離装置による固液分離処理を行
い、該固液分離装置からの透過液に対して凝集剤を添加
して酸性条件下で反応させ、沈降分離槽において沈降分
離を行い、得られた上澄液に対してアルカリ剤を添加し
て中和処理を行った後、更に膜ろ過装置によって固液分
離処理を行う汚水の処理方法において、中和槽と膜ろ過
装置への循環槽または膜供給槽との中間において、促進
酸化処理を行うことを特徴とする汚水の処理方法であ
る。

【００１０】また、本発明は、前記膜ろ過装置の後に更
に促進酸化処理槽を設けて、該促進酸化処理槽に前記膜
ろ過装置からのろ過水を供給し、前記促進酸化処理槽に
おいて前記ろ過水を促進酸化処理することを特徴とする
汚水の処理方法である。

【００１１】また、本発明は、前記促進酸化処理が、オ
ゾン注入と、紫外線照射、オゾン分解触媒および酸化促
進剤注入からなる群から選択された少なくとも１種の酸
化促進処理とを併用することによりなされることを特徴
とする汚水の処理方法である。

【００１２】また、本発明は、前記膜ろ過装置に用いる
膜が、精密ろ過膜または限外ろ過膜であることを特徴と
する汚水の処理方法である。

【００１３】また、本発明は、前記膜ろ過装置の膜ろ過
出口に設置したオゾン検出器によって、膜ろ過水中の残
留オゾン濃度が０．０１〜１０ｍｇ／Ｌの範囲内となる
ように、前記オゾン注入量を調整することを特徴とする
汚水の処理方法である。

【００１４】さらに、本発明は、前記オゾン注入量の調
整が、前記膜ろ過装置の膜ろ過出口に設置したオゾン検
出器により連続的に膜ろ過水の残留オゾン濃度を測定
し、前記膜ろ過水中の残留オゾン濃度が０．０１〜１０
ｍｇ／Ｌの範囲内となるように、前記残留オゾン濃度の
測定値に基づいて、前記オゾン注入量をフィードバック
制御し、前記残留オゾン濃度を前記範囲内に調整するこ
とを特徴とする汚水の処理方法である。

【００１５】さらに、本発明は、汚水を生物学的に処理
した後、固液分離装置による固液分離処理を行い、該固
液分離装置からの透過液に対して凝集剤を添加して酸性
条件下で反応させ、この反応液を沈降分離槽で沈降分離
を行い、得られた上澄液に対してアルカリ剤を添加して
中和処理を行った後、膜ろ過装置によって固液分離処理
を行う汚水の処理装置において、中和槽と膜ろ過装置へ
の循環槽または膜供給槽との中間においてオゾンを注入
すると共に酸化促進処理を行う促進酸化処理設備と、膜
ろ過装置の膜ろ過出口に設置した膜ろ過水中の残留オゾ
ン濃度を計測するオゾン検出器と、前記オゾン検出器に
よって膜ろ過水中の残留オゾン濃度を測定し、その計測
値に基づいて前記オゾン注入設備を操作して、オゾン注
入量を調整し、膜ろ過水中の残留オゾン濃度を所定範囲
内とするように制御する制御手段とを配備することを特
徴とする汚水の処理装置である。

【００１６】さらに、本発明は、前記膜ろ過装置からの
ろ過水を更に促進酸化処理するために、前記膜ろ過装置
の後に、更に促進酸化処理設備を設けることを特徴とす
る汚水の処理装置である。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明に基づく汚水処理装置の一
例を図１に示した。

【００１８】図１に示したように、本発明に基づく汚水
の処理方法および装置は、脱窒素槽２および硝化槽３よ
りなる生物学的硝化脱窒素処理装置、膜ろ過装置４、凝
集槽８、沈降分離槽９、中和槽１０、循環槽１６、膜ろ
過装置１９、オゾン発生器１３、酸化促進剤注入設備１
５、排オゾンガス処理設備１８、オゾン検出器２１、お
よび活性炭吸着塔２２より構成されている。まず、汚水
１は無希釈のまま、あるいは適当な希釈倍率に希釈され
た状態で脱窒素槽２に流入し、脱窒素槽２および硝化槽
３の間を循環して嫌気的に硝化脱窒素処理される。硝化
脱窒素処理された汚水は膜ろ過装置４により固液分離さ
れ、該膜ろ過装置４を透過した生物処理水５は凝集槽８
に移送される。なお、本実施形態においては、汚水を生
物学的に処理した後の固液分離装置として膜ろ過装置を
用いているが、固液分離機能を有するものであれば、重
力沈降槽あるいはろ布ろ過装置等、様々な方式の固液分
離装置が適用可能である。凝集槽８において、生物処理
水５に硫酸アルミニウム、塩化第二鉄あるいはポリ鉄等
のような無機系凝集剤６および水酸化ナトリウムあるい
は水酸化カリウム等のようなアルカリ剤７を添加し、ｐ
Ｈ３〜５の酸性条件下でリン酸イオンおよびＣＯＤを含
むＳＳ分を凝集させる。その凝集フロックを、沈降分離
槽９において沈降汚泥と上澄液とに分離し、上澄液は中
和槽１０へ送られる。一方、沈降汚泥は汚泥処理工程へ
移送され、脱水処理後焼却処分される。中和槽１０にお
いては、水酸化ナトリウムあるいは水酸化カリウム等の
ようなアルカリ剤７を添加してｐＨ６〜８の中性にする
ことにより、上澄液中に含まれる未凝集の無機系凝集剤
を水酸化物として析出させる。中和処理された処理水１
１には、オゾン発生器１３からオゾン１２と、酸化促進
剤注入設備１５からの酸化促進剤１４とが、それぞれイ
ンラインで直接注入され、オゾンおよび酸化促進剤が溶
解した被処理水は循環槽１６へ送り込まれる。このオゾ
ンおよび酸化促進剤を溶解させた被処理水は、循環槽１
６から膜ろ過装置１９へと供給されて固液分離される。
膜ろ過装置１９を透過した膜ろ過水２０は、活性炭を充
填した活性炭吸着塔２２へ移送され、汚染物質は吸着に
より除去される。その後、汚染物質を除去した処理水
は、放流水２３として系外に放流される。

【００１９】なお、膜ろ過水２０が活性炭吸着塔２２に
送り込まれる過程で、膜ろ過水中の残留オゾン濃度がオ
ゾン検出器２１で検出され、そのオゾン濃度の計測値に
基づいて、オゾン発生器１３からのオゾン供給量が制御
される。また、循環槽１６から排出される排オゾンガス
１７は、排オゾンガス処理設備１８で処理される。膜ろ
過装置１９からの循環水は、循環ラインを通して循環槽
１６に返送される。更に、以下の実施形態においても同
様であるが、オゾン検出器２１は、溶存オゾン濃度検知
器であってもよい。

【００２０】本実施形態では、オゾン検出器２１によっ
て、膜ろ過水中の残留オゾン濃度が常時計測されてお
り、残留オゾン濃度が、０．０１〜１０ｍｇ／Ｌの範囲
内となるように、オゾン発生器１３から直接インライン
注入されるオゾン注入量がオゾン発生器の印加電圧やバ
ルブの開閉操作等によって調整されている。例えば、Ｃ
ＰＵ（中央処理装置）等による制御手段によって、膜ろ
過水中の残留オゾン濃度を算出して、インライン注入さ
れるオゾン注入量をフィードバック制御している。

【００２１】本発明に基づく汚水処理装置の他の実施形
態を図２に示した。

【００２２】図２の実施形態においては、中和槽１０と
循環槽１６との間に、促進酸化処理槽３１と酸化促進剤
注入設備１５とが設けられており、オゾン発生器１３か
らのオゾン１２と、酸化促進剤注入設備１５からの酸化
促進剤１４とが、それぞれこの促進酸化処理槽３１に注
入される。それ以外は、図１に示した実施形態と同じで
ある。すなわち、中和槽１０までの工程を図１で説明し
たのと同様に行った後、中和槽１０からの処理水１１は
促進酸化処理槽３１に供給される。また、オゾン発生器
１３からのオゾン１２と、酸化促進剤注入設備１５から
の酸化促進剤１４とが、それぞれ促進酸化処理槽３１に
注入され、オゾンおよび酸化促進剤が溶解した被処理水
は循環槽１６へ送り込まれる。循環槽１６は、オゾンお
よび酸化促進剤が溶解された処理水を膜ろ過装置１９へ
供給する。膜ろ過装置１９を透過した膜ろ過水２０は、
活性炭を充填した活性炭吸着塔２２へ移送され、処理さ
れた処理水は放流水２３として系外に放流される。膜ろ
過水２０が活性炭吸着塔２２に送り込まれる過程で、膜
ろ過水中の残留オゾン濃度がオゾン検出器２１で検出さ
れ、そのオゾン濃度の計測値に基づいて、オゾン発生器
１３から促進酸化処理槽３１へのオゾン供給量が制御さ
れている。また、促進酸化処理槽３１から排出される排
オゾンガス３２および循環槽１６から排出される排オゾ
ンガス１７は、排オゾンガス処理設備１８で処理され
る。膜ろ過装置１９からの循環水は、循環ラインを通し
て循環槽１６に返送される。

【００２３】次に、本発明における促進酸化処理槽３１
について説明する。促進酸化処理槽３１の目的は、膜ろ
過装置１９のろ過速度を高く維持するために、膜供給水
にオゾンを溶解させると共に酸化促進処理を行うための
ものである。オゾン発生器１３からのオゾン１２と、酸
化促進剤注入設備１５からの酸化促進剤１４とが、それ
ぞれ促進酸化処理槽３１に注入され、膜ろ過装置１９に
より得られた膜ろ過水２０に残留する残留オゾン量は、
膜ろ過装置１９のろ過速度を高く維持するために０．０
１〜１０ｍｇ／Ｌとし、望ましくは、０．１〜３ｍｇ／
Ｌとするとよい。膜ろ過水中の残留オゾン濃度が１０ｍ
ｇ／Ｌより高くなった場合、膜ろ過装置１９のろ過膜と
して耐オゾン性の膜素材を用いても、長期的にはオゾン
との反応により膜劣化が起こる恐れがあるが、膜モジュ
ールの交換時期を考え合わせると、１０ｍｇ／Ｌまでは
許容される。また、残留オゾン濃度が１０ｍｇ／Ｌより
多くなると、副生成物量も多くなるという問題がある。
以上のことから、膜ろ過水中の残留オゾン濃度は、０．
０１〜１０ｍｇ／Ｌとし、望ましくは、０．１〜３ｍｇ
／Ｌとするとよい。また、促進酸化処理槽３１のの装置
形式は、Ｕチューブ式、ディフューザ式、インジェクタ
式、エジェクタ式、下降注入式注入等のどの形式でも可
能である。

【００２４】なお、本発明における促進酸化処理方法
は、特に限定されるものではないが、オゾンと併用する
場合には紫外線ランプを用いた紫外線照射、過酸化水素
のような酸化促進剤の注入あるいはオゾン分解触媒等が
好適な処理効果が得られる。もちろん、促進酸化処理方
式としてはオゾンを用いる方法に限定されるものではな
く、紫外線照射とＴｉＯ₂ のような光触媒との組み合わ
せ、紫外線照射と酸化促進剤注入との組み合わせ等から
なる促進酸化処理、さらには触媒を用いて酸化分解反応
を促進する方法を適用することもできる。用い得る触媒
としては、例えば、チタン、シリコン、アルミニウム、
ジルコニウム、タングステン、鉄、亜鉛、スズ、マグネ
シウム、マンガン、ニッケル、コバルト、銅、銀等の酸
化物、ハロゲン化物および硫化物が挙げられる。オゾン
と酸化促進剤とを注入する場合、これらを注入する順序
は、何等制限されるものではなく、オゾンを注入した後
に酸化促進剤を注入する方式、酸化促進剤を注入した後
にオゾンを注入する方式、オゾンと酸化促進剤とを同時
に注入する方式等のいずれであっても問題はない。

【００２５】また、促進酸化処理槽３１もしくは循環槽
１６から排出される排オゾンガスは、排オゾンガス処理
設備１８に導入されて処理される。排オゾンガス処理設
備１８の形式は、活性炭式、熱分解式、触媒式等どの形
式でも問題はない。

【００２６】また、生物学的に硝化脱窒素処理された汚
水は、本実施形態では膜ろ過装置４に導入されて膜ろ過
処理されるが、固液分離機能を有する装置であれば、膜
ろ過の他に重力沈降、ろ布ろ過等のいずれであっても問
題はない。本実施形態のように膜ろ過を用いる場合は、
膜ろ過装置４に使用される膜は、濁質成分等を除去する
ことのできるいずれの膜でも用いることができ、精密ろ
過膜あるいは限外ろ過膜のいずれであっても問題はな
い。また、膜モジュールの形式は、中空糸状、スパイラ
ル状、チューブラ状、平膜状等のいずれの形式でも問題
ない。また、膜モジュールのろ過方式は、全量ろ過方式
とクロスフローろ過方式があり、いずれのろ過方式でも
かまわない。また、膜ろ過への通水方式は、外圧型と内
圧型があり、どちらの通水方式でも問題ない。

【００２７】さらに、本発明における後段の膜ろ過装置
１９について説明する。オゾンおよび酸化促進剤を溶解
させた被処理水は、循環槽１６から後段の膜ろ過装置１
９へと供給されて固液分離される。膜ろ過装置は、膜供
給水にオゾンが溶解された状態のみならず促進酸化処理
された状態で膜ろ過する。これによって、オゾンのみに
よる前処理に比べてより酸化力の強い処理が行われてい
る状態で膜ろ過するために、生物ファウリングによる膜
の目詰まりを防止することができ、かつ高い透過流束を
得ることができる。膜ろ過装置１９に使用される膜は、
濁質成分および細菌類を除去することのできる膜であ
り、精密ろ過膜または限外ろ過膜が用いられる。精密ろ
過膜の場合は、公称孔径０．０１〜０．５μｍのものが
用いられ、限外ろ過膜の場合は、分画分子量１，０００
〜２０万ダルトンのものが用いられる。また、膜モジュ
ールの形式は、中空糸状、スパイラル状、チューブラ
状、平膜状等のいずれの形式でも問題はない。膜素材お
よびポッティング部は、高濃度のオゾンと接触するため
に、耐オゾン性の素材を使うことが望ましい。膜素材に
ついては、フッ化ビニリデン重合体樹脂等の耐オゾン性
の有機樹脂またはセラミック等の無機材料を用いること
ができる。また、膜モジュールのろ過方式は、全量ろ過
方式とクロスフローろ過方式があり、いずれのろ過方式
でもかまわない。また、膜ろ過への通水方式は、外圧型
と内圧型があり、どちらの通水方式でも問題ない。

【００２８】次に、本発明におけるオゾンの注入制御に
ついて説明する。本実施形態では、膜ろ過水中の残留オ
ゾン濃度をオゾン検出器２１で計測して、オゾン発生器
１３を操作してオゾン注入量を制御する方法である。オ
ゾン発生器１３により発生したオゾン１２は、配管に直
接インライン注入もしくは促進酸化処理槽３１に供給さ
れるのみならず、循環槽１６に供給されてもよく、オゾ
ン注入量は、オゾン発生器の印加電圧や各供給配管に設
けたバルブ（図示なし）の開度を調整することによっ
て、調整することができる。オゾン濃度の注入制御は、
膜供給水のオゾン濃度を制御目的値にしても良いが、こ
の場合、膜ろ過における短時間でも膜表面の目詰まり物
質とオゾンが反応してオゾンが消費される場合があるた
め、予めこれを考慮しておく必要があり、好ましくは、
膜ろ過水中の残留オゾン濃度を制御目的値とすることが
望ましい。

【００２９】なお、オゾンの注入率は、膜ろ過水中の残
留オゾン濃度によりフィードバックされて決定される。
中和槽１０において得られた処理水のオゾン要求量に変
動がある場合は、膜ろ過水中の残留オゾン濃度を溶存オ
ゾン濃度検出器で測定して、オゾン流入率のフィードバ
ック制御を行うこともできる。むろん、オゾン検出器２
１は、ＣＰＵ（中央処理装置）を用いたものであっても
よい。

【００３０】本発明では、上記の実施の形態に加えて、
後段の膜ろ過装置１９の後に更に促進酸化処理槽を設
け、該促進酸化処理槽に後段の膜ろ過装置からのろ過水
を供給し、この促進酸化処理槽にオゾンおよび酸化促進
剤を再注入して処理する態様も可能である。以下、この
態様について説明する。

【００３１】図３に示した実施形態において、本発明に
基づく汚水の処理装置は、脱窒素槽２および硝化槽３よ
りなる生物学的硝化脱窒素処理装置、膜ろ過装置４、凝
集槽８、沈降分離槽９、中和槽１０、循環槽１６、膜ろ
過装置１９、促進酸化処理槽４０、オゾン発生器１３、
酸化促進剤注入設備１５、排オゾンガス処理設備１８、
オゾン検出器２１、および活性炭吸着塔２２より構成さ
れている。即ち、促進酸化処理槽４０が付加されている
点において、図１の形態とは異なっている。

【００３２】まず、図１の態様と同様に、汚水１は無希
釈のまま、あるいは適当な希釈倍率に希釈された状態で
脱窒素槽２に流入し、脱窒素槽２および硝化槽３の間を
循環して嫌気的に硝化脱窒素処理される。硝化脱窒素処
理された汚水は膜ろ過装置４により固液分離され、生物
処理水５は凝集槽８に移送される。凝集槽８において、
生物処理水５に硫酸アルミニウム、塩化第二鉄あるいは
ポリ鉄等のような無機系凝集剤６、および水酸化ナトリ
ウムあるいは水酸化カリウム等のようなアルカリ剤７を
添加して、ｐＨ３〜５の酸性条件下でリン酸イオンおよ
びＣＯＤを含むＳＳ分を凝集させる。その凝集フロック
を、沈降分離槽９において沈降汚泥と上澄液とに分離
し、上澄液は中和槽１０へ送られる。一方、沈降汚泥は
汚泥処理工程へ移送され、脱水処理後焼却処分される。
中和槽１０においては、水酸化ナトリウムあるいは水酸
化カリウム等のようなアルカリ剤７を添加してｐＨ６〜
８の中性にすることにより、上澄液中に含まれる未凝集
の無機系凝集剤を水酸化物として析出させる。中和処理
された処理水１１には、オゾン発生器１３からのオゾン
１２と、酸化促進剤注入設備１５からの酸化促進剤１４
とが、それぞれインラインで直接注入され、オゾンおよ
び酸化促進剤が溶解した被処理水は循環槽１６へ送り込
まれる。循環槽１６は、被処理水を膜ろ過装置１９へ供
給し、膜ろ過装置１９を透過した膜ろ過水２０は、促進
酸化処理槽４０に送り込まれる。促進酸化槽４０には、
オゾン発生器１３からの必要量のオゾン４１と、酸化促
進剤注入設備１５からの必要量の酸化促進剤４２とがそ
れぞれ供給されて、膜ろ過水２０とオゾン４１および酸
化促進剤４２とが接触している。膜ろ過水２０は、膜ろ
過装置１９から促進酸化処理槽４０に送り込まれる過程
で、膜ろ過水中の残留オゾン濃度がオゾン検出器２１で
検出され、そのオゾン濃度の計測値に基づいてオゾン発
生器１３から直接インライン注入されるオゾン１２の供
給量が制御されている。促進酸化処理槽４０において十
分にオゾン４１および酸化促進剤４２と接触した促進酸
化処理水４４は、活性炭を充填した活性炭吸着塔２２へ
移送され、処理された処理水は放流水２３として系外に
放流される。また、循環槽１６から排出される排オゾン
ガス１７および促進酸化処理槽４０から排出される排オ
ゾンガス４３は、排オゾンガス処理設備１８で処理され
る。膜ろ過装置１９からの循環水は、循環ラインを通し
て循環槽１６に返送される。なお、オゾン検出器２１
は、溶存オゾン濃度検知器であってもよい。

【００３３】本実施形態では、オゾン検出器２１によっ
て、膜ろ過水中の残留オゾン濃度が常時計測されてお
り、残留オゾン濃度が、０．０１〜１０ｍｇ／Ｌの範囲
内となるように、オゾン発生器１３から直接インライン
注入されるオゾン注入量がオゾン発生器の印加電圧やバ
ルブの開閉操作等によって調整されている。例えば、Ｃ
ＰＵ（中央処理装置）等による制御手段によって、膜ろ
過水中の残留オゾン濃度を算出して、インライン注入さ
れるオゾン注入量をフィードバック制御している。

【００３４】次に、本発明におけるオゾンの注入制御に
ついて説明する。本実施形態では、膜ろ過水中の残留オ
ゾン濃度をオゾン検出器２１で計測して、オゾン発生器
１３を操作してオゾン注入量を制御する方法である。オ
ゾン発生器１３により発生したオゾン１２は、配管に直
接インライン注入されるのみならず、循環槽１６に供給
されてもよく、また図２の実施形態のように中和槽１０
と循環槽１６との間に促進酸化処理槽３１を設ける場合
には、この促進酸化処理槽３１に供給されてもよい。ま
た、オゾン発生器１３により発生したオゾン４１は、促
進酸化処理槽４０に供給される。ここで、オゾン発生器
１３により発生したオゾン１２およびオゾン４１は、オ
ゾン発生器の印加電圧や、各供給配管に設けたバルブ
（図示なし）の開度を調製することによって、調整する
ことができる。オゾン濃度の注入制御は、膜供給水のオ
ゾン濃度を制御目的値にしても良いが、この場合、膜ろ
過における短時間でも膜表面の目詰まり物質とオゾンと
が反応してオゾンが消費される場合があるため、予めこ
れを考慮しておく必要があり、好ましくは、膜ろ過水中
の残留オゾン濃度を制御目的値とすることが望ましい。

【００３５】なお、オゾンの注入率は、膜ろ過水中の残
留オゾン濃度によりフィードバックされて決定される。
また、中和槽１０において得られた処理水のオゾン要求
量に変動がある場合は、膜ろ過水中の残留オゾン濃度を
溶存オゾン濃度検出器で測定して、オゾン注入率のフィ
ードバック制御を行うこともできる。むろん、オゾン検
出器２１は、演算手段等を備えるＣＰＵ（中央処理装
置）を用いたものであってもよい。

【００３６】次に、本発明における促進酸化処理槽４０
について説明する。図３の実施形態では、膜ろ過装置１
９の後段に促進酸化処理槽４０が設けられている。この
ような膜ろ過装置の後段に促進酸化処理槽を設けること
により、膜ろ過水中の残留オゾン濃度あるいは有機物質
濃度によって、促進酸化処理槽へのオゾン注入率あるい
は酸化促進剤注入率あるいはその両方を調整することが
でき、有機物質の促進酸化処理を十分に行うことが可能
である。この膜ろ過装置１９の後段に設けた促進酸化処
理槽４０の目的は、有機物との促進酸化処理反応に必
要な接触時間を確保すること、オゾンあるいは酸化促
進剤あるいはその両方を再注入して、促進酸化処理反応
に必要なオゾンあるいは酸化促進剤あるいはその両方を
補充することにある。また、促進酸化処理槽４０の装置
形式は、Ｕチューブ式、ディフューザ式、インジェクタ
式、下降注入式注入等のどの形式でも可能である。しか
し、オゾンを注入した膜ろ過水に対して、オゾンを溶解
させており、高濃度のオゾンを溶解させる必要はない。
装置形式は、接触時間を十分に確保することができるデ
ィフューザ形式が好ましい。また、本発明における生物
学的に処理した後の膜ろ過装置４、後段の膜ろ過装置１
９、促進酸化処理方法、促進酸化処理槽に酸化促進剤を
注入する場合についてのオゾンと酸化促進剤とを注入す
る順序のそれぞれに関しては、図２の例においてすでに
説明した通りであり、同図の説明において例示した方法
のいずれであっても問題はない。なお、促進酸化処理槽
４０においても排オゾンガス４３が発生するため、排オ
ゾンガス４３は排オゾンガス処理設備１８に導入されて
処理される。排オゾンガス処理設備１８の形式は、活性
炭式、熱分解式、触媒式等どの形式でもかまわない。

【００３７】

【実施例】以下、本発明に基づく汚水の処理方法および
処理装置の実施例について説明する。なお、以下の実施
例は本発明に限定を加えるものではない。

【００３８】（実施例１）図４に示した従来法フローに
基づく実験装置（処理量１００Ｌ／日）において、膜ろ
過装置４の部分に、分画分子量２０，０００ダルトンの
ポリアクリロニトリル重合体製限外ろ過膜（総面積０．
２ｍ²の平膜、設定フラックス０．５ｍ³／ｍ²／日）を
適用し、膜ろ過装置１９の部分に、空気逆洗型の、公称
孔径０．２μｍのポリプロピレン製精密ろ過膜（総面積
０．１ｍ²の中空糸膜、設定フラックス１．０ｍ³／ｍ²
／日）を適用して、し尿および浄化槽汚泥の混合液の処
理実験を行った。

【００３９】図４に示した従来法における限外ろ過平膜
４の部分までの運転より開始し、約１ヶ月間の馴致期間
を経て、生物処理工程が安定してから、その後の凝集沈
殿装置および精密ろ過中空糸膜１９までの運転実験を開
始した。凝集沈澱処理においてポリ鉄を鉄換算で５００
ｍｇ／Ｌ添加し、水酸化ナトリウムを用いてｐＨ４．５
に調製した。また、中和槽１０において水酸化ナトリウ
ムを用いてｐＨ７．２に調製して処理した。本実験にお
ける、主な工程ごとの水質データは、表１に示した通り
であった。

【００４０】

【表１】

【００４１】ここで、汚水１は、し尿および浄化槽汚泥
を目開き１ｍｍ程度の細目スクリーンで除渣した後の混
合液である。しかしながら、精密ろ過中空糸膜１９への
通水を開始して２週間後には該膜の膜間差圧が１００ｋ
Ｐａを越えたため、該膜への通水を中断し、該膜に対し
て硫酸および水酸化ナトリウム溶液による薬品洗浄を実
施した。薬品洗浄の終了した精密ろ過中空糸膜１９を用
いて、再び一連の実験を開始したものの、通水を再開し
て２週間後には膜間差圧が１００ｋＰａを越えた。

【００４２】そこで、実験装置を、図２に示したような
フローに改造した。なお、ここで、膜ろ過装置４の部分
に、分画分子量２０，０００ダルトンのポリアクリロニ
トリル重合体製限外ろ過膜（総面積０．２ｍ²の平膜、
設定フラックス０．５ｍ³／ｍ ²／日）を適用し、膜ろ過
装置１９の部分に、公称孔径０．２μｍのフッ化ビニリ
デン重合体樹脂製精密ろ過膜（総面積０．０３ｍ²の中
空糸膜、設定フラックス３．３ｍ³／ｍ²／日）を適用し
た。ディフューザ形式の促進酸化処理槽３１における滞
留時間を１０分とし、膜ろ過水中の残留オゾン濃度が、
０．１〜３ｍｇ／Ｌとなるように促進酸化処理槽３１に
オゾンを注入すると共に、酸化促進剤として過酸化水素
を２０ｍｇ／Ｌ注入して、膜ろ過処理を行った。一連の
通水実験を行った結果、精密ろ過中空糸膜１９における
膜間差圧が１００ｋＰａを越えたのは、通水を開始して
１２ヶ月後であった。したがって、本発明方法および装
置を用いることにより、精密ろ過中空糸膜１９の薬品洗
浄頻度を大幅に低減できることがわかった。なお、この
実験期間中の、主な工程ごとの水質データは、表２に示
した通りである。

【００４３】

【表２】

【００４４】従来の方法および装置による実験での水質
データ（表１）と比べると、汚水の水質に大きな差があ
るとは見られなかったが、本発明方法および装置を用い
た場合の膜ろ過水のＣＯＤおよび色度は、従来方法およ
び装置を用いた場合の膜ろ過水のＣＯＤおよび色度より
低くなっており、本発明方法および装置によって、生物
処理水中に含まれていたＣＯＤ成分および色度成分が良
好に処理されていたことがわかった。

【００４５】（実施例２）図３に示した本発明を用いた
一例のフローに基づく実験装置（処理量１００Ｌ／日）
において、膜ろ過装置４の部分に、分画分子量２０，０
００ダルトンのポリアクリロニトリル重合体製限外ろ過
膜（総面積０．２ｍ²の平膜、設定フラックス０．５ｍ³
／ｍ²／日）を適用し、膜ろ過装置１９の部分に、公称
孔径０．２μｍのフッ化ビニリデン重合体樹脂製精密ろ
過膜（総面積０．０３ｍ²の中空糸膜、設定フラックス
３．３ｍ³／ｍ²／日）を適用して、し尿および浄化槽汚
泥の混合液の処理実験を行った。膜ろ過水中の残留オゾ
ン濃度が、０．１〜３ｍｇ／Ｌとなるようにオゾンをイ
ンラインで直接注入すると共に、酸化促進剤として過酸
化水素を２０ｍｇ／Ｌとなるようインラインで直接注入
して、膜ろ過処理を行った。得られた膜ろ過水２０をデ
ィフューザ形式の促進酸化処理槽４０に供給し、促進酸
化処理槽４０に５ｍｇ／Ｌのオゾンを注入するととも
に、酸化促進剤として過酸化水素を２ｍｇ／Ｌ注入して
処理した。

【００４６】図３に示した限外ろ過平膜４の部分までの
運転より開始し、約１ヶ月間の馴致期間を経て、生物処
理工程が安定してから、その後の一連の運転実験を開始
した。凝集沈澱処理においてポリ鉄を鉄換算で６００ｍ
ｇ／Ｌ添加し、水酸化ナトリウムを用いてｐＨ４．３に
調製した。また、中和槽１０において水酸化ナトリウム
を用いてｐＨ７．０に調製して処理した。本実験におけ
る、主な工程ごとの水質データは、表３に示した通りで
あった。

【００４７】

【表３】

【００４８】ここで、汚水１は、し尿および浄化槽汚泥
を目開き１ｍｍ程度の細目スクリーンで除渣した後の混
合液である。一連の通水実験を行った結果、精密ろ過中
空糸膜１９における膜間差圧が１００ｋＰａを越えたの
は、通水を開始して１２ヶ月後であり、本発明方法およ
び装置を用いることにより、精密ろ過中空糸膜１９の薬
品洗浄頻度を大幅に低減できることがわかった。

【００４９】また、従来の方法および装置による実験で
の水質データ（表１）と比べると、汚水の水質に大きな
差があるとは見られなかったが、本発明方法および装置
を用いた場合の膜ろ過水のＣＯＤおよび色度は、従来方
法および装置を用いた場合の膜ろ過水のＣＯＤおよび色
度より低くなっており、本発明方法および装置によっ
て、生物処理水中に含まれていたＣＯＤ成分および色度
成分が良好に処理されていたことがわかった。

【００５０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の汚水の処埋
方法および処理装置によれば、汚水を生物学的に処理し
た後、固液分離装置による固液分離処理を行い、該固液
分離装置の透過液に対して凝集剤を添加して酸化条件下
で反応させ、沈降分離槽において沈降分離を行い、得ら
れた上澄液に対してアルカリ剤を添加して中和処理を行
った後、膜によって固液分離処理を行うという方法およ
び装置にあって、膜の目詰まりを大幅に軽減することが
でき、該膜の目詰まりに対処するための薬品洗浄に要す
る労力と洗浄用薬剤費とを低減させることができると共
に、膜の寿命を延命させ膜交換費を低減させることがで
きる。

【００５１】また、オゾンの注入制御を行うことによ
り、オソン注入量を最小限にし、オゾン消費を抑制する
ことができる。さらに、高度な処理水水質を得ることが
でき、後段の活性炭吸着塔に係る負荷を軽減することが
可能となり、活性炭の交換もしくは再生頻度を低減さ
せ、維持管理を容易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の処理フローを示す図であ
る。

【図２】本発明の他の実施形態の処理フローを示す図で
ある。

【図３】本発明の他の実施形態の処理フローを示す図で
ある。

【図４】従来例の処理フローを示す図である。

【符号の説明】

１…汚水 ２…脱窒素槽 ３…硝化槽 ４…膜ろ過装置 ５…生物処理水 ６…凝集剤 ７…アルカリ剤 ８…凝集槽 ９…沈降分離槽 １０…中和槽 １１…処理水 １２…オゾン １３…オゾン発生器 １４…酸化促進剤 １５…酸化促進剤注入設備 １６…循環槽 １７…排オゾンガス １８…排オゾンガス処理設備 １９…膜ろ過装置 ２０…膜ろ過水 ２１…オゾン検出器 ２２…活性炭吸着塔 ２３…放流水 ３１…促進酸化処理槽 ３２…排オゾンガス ４０…促進酸化処理槽 ４１…オゾン ４２…酸化促進剤 ４３…排オゾンガス ４４…オゾン処理液

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 9/00 ５０２ Ｃ０２Ｆ 9/00 ５０２Ｐ ５０２Ｒ ５０４ ５０４Ｃ ５０４Ｅ 1/44 1/44 Ｆ 1/52 1/52 Ｅ (72)発明者 辻 猛志 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 周藤 孝雄 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4D006 GA06 GA07 HA01 HA21 HA41 HA61 KA03 KA12 KB12 KB13 KB22 KB23 KB30 KC16 KD11 KD17 MA01 MA02 MA03 MC03 MC23 MC29 MC39 PA01 PB08 PC63 4D062 BA23 BA24 BB05 CA02 CA03 CA12 CA20 DA06 DA13 DA39 EA02 EA06 EA13 EA17 EA32 FA01 FA02 FA17 FA24 FA28

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 汚水を生物学的に処理した後、固液分離
   装置による固液分離処理を行うことと、 該固液分離装置からの透過液に対して凝集剤を添加し、
   酸性条件下で反応させた後に、沈降分離槽で沈降分離を
   行うことと、 該沈降分離により得られた上澄液に対してアルカリ剤を
   添加して、中和槽内で中和処理を行うことと、 該中和処理された液に対して、膜ろ過装置による固液分
   離処理を行うこととを具備した汚水の処理方法におい
   て、 前記中和槽と前記膜ろ過装置への循環槽または膜供給槽
   との中間において、促進酸化処理を行うことを特徴とす
   る汚水の処理方法。
2. 【請求項２】 前記膜ろ過装置の後に更に促進酸化処理
   槽を設けて、該促進酸化処理槽に前記膜ろ過装置からの
   ろ過水を供給し、前記促進酸化処理槽において前記ろ過
   水を促進酸化処理することを特徴とする請求項１に記載
   の汚水の処理方法。
3. 【請求項３】 前記促進酸化処理が、オゾン注入と、紫
   外線照射、オゾン分解触媒および酸化促進剤注入からな
   る群から選択される少なくとも１種の酸化促進処理とを
   併用することによりなされることを特徴とする請求項１
   または２に記載の汚水の処理方法。
4. 【請求項４】 前記膜ろ過装置に用いる膜が、精密ろ過
   膜または限外ろ過膜であることを特徴とする請求項１〜
   ３のいずれか１項に記載の汚水の処理方法。
5. 【請求項５】 前記膜ろ過装置の膜ろ過出口に設置した
   オゾン検出器によって、膜ろ過水中の残留オゾン濃度が
   ０．０１〜１０ｍｇ／Ｌの範囲内となるように、前記オ
   ゾン注入量を調整することを特徴とする請求項１〜４の
   何れか１項に記載の汚水の処理方法。
6. 【請求項６】 前記オゾン注入量の調整が、前記膜ろ過
   装置の膜ろ過出口に設置したオゾン検出器により連続的
   に膜ろ過水の残留オゾン濃度を測定し、該残留オゾン濃
   度の測定値に基づいて、前記膜ろ過水中の残留オゾン濃
   度が０．０１〜１０ｍｇ／Ｌの範囲内となるように前記
   オゾン注入量をフィードバック制御し、前記残留オゾン
   濃度を前記範囲内に調整することを特徴とする請求項５
   に記載の汚水の処理方法。
7. 【請求項７】 汚水を生物学的に処理した後、固液分離
   装置による固液分離処理を行い、該固液分離装置からの
   透過液に対して凝集剤を添加して酸性条件下で反応さ
   せ、この反応液を沈降分離槽で沈降分離を行い、得られ
   た上澄液に対してアルカリ剤を添加して中和処理を行っ
   た後、膜ろ過装置によって固液分離処理を行う汚水の処
   理装置において、 前記中和槽と前記膜ろ過装置への循環槽または膜供給槽
   との中間においてオゾンを注入すると共に酸化促進処理
   を行う促進酸化処理設備と、前記膜ろ過装置の膜ろ過出
   口に設置した膜ろ過水中の残留オゾン濃度を計測するオ
   ゾン検出器と、該オゾン検出器によって膜ろ過水中の残
   留オゾン濃度を測定し、その計測値に基づいて前記促進
   酸化処理設備におけるオゾン注入設備を操作することに
   よりオゾン注入量を調整し、前記膜ろ過装置からのろ過
   水中に存在する残留オゾン濃度を所定範囲内とするよう
   に制御する制御手段とを配備することを特徴とする汚水
   の処理装置。
8. 【請求項８】 前記膜ろ過装置からのろ過水を更に促進
   酸化処理するために、前記膜ろ過装置の後に、更に促進
   酸化処理槽を設けたことを特徴とする請求項７に記載の
   汚水の処理装置。