JP2001259667A - 汚染水の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 汚染水、特に屎尿の生物処理液のＣＯＤ削
減、脱色、脱臭、殺菌等の効率的且つ安価な方法の開発
が求められている。 【解決手段】 汚染水、特に屎尿を生物処理した液と２
０μｍ以下のオゾン等の気泡とを接触させることによっ
て汚染水を処理する方法が提供される。気泡は旋回式気
泡発生装置によって発生させることができる。該気泡は
汚染水内の滞留時間が長いので、気液接触効率に優れ、
短時間で酸化反応が完了し、排出ガス中に未反応オゾン
が含まれていない。従って、排出ガスの残存オゾンの処
理設備が不要になり設備費、運営費が安価となり、経済
的に優れた効果を有する方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は汚染水と気泡との気
液接触反応による汚染水の処理方法、特に屎尿を生物処
理した液（以下屎尿の生物処理液という）のオゾンによ
る処理に関する。

【０００２】

【従来の技術】屎尿処理設備において、屎尿の生物処理
液を河川に放流する前の最終段階においてＣＯＤ削減、
脱色、脱臭、殺菌等を目的としてオゾンあるいは次亜塩
素酸ソーダ等を使用して該屎尿の生物処理液の処理が行
われている。主に行われている方法はタンク内に屎尿の
生物処理液を供給し、タンク内下部に設けたセラミック
エアーストーンからオゾンの気泡を発生させ、該屎尿の
生物処理液とオゾンとを気液接触させることによって酸
化反応させている。この方法は気液接触効率が悪く、通
常の反応槽を用いる場合、オゾンがかなりの量未反応で
排出されるので、オゾンの分解のための後処理設備が巨
大化し、大掛かりな排出オゾンの処理設備、例えば大型
の水洗塔、活性炭吸着塔、紫外線照射装置等の設置を余
儀なくさせられ、費用も多大である。またオゾンガスを
長時間液中に滞留させるために高い塔を設けると、設備
費の増加、管理の困難等の問題がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】汚染水、特に屎尿の生
物処理液のＣＯＤ削減、脱色、脱臭、殺菌等の効率的且
つ安価な方法の開発が求められている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、汚染水
と２０μｍ以下、好ましくは１５μｍ以下、さらに好ま
しくは１０μｍ以下の気泡、例えばオゾン、酸素、空気
等とを接触させることによって、従来法と比較して極め
て低コストでＣＯＤ削減、脱色、脱臭、殺菌等の目的が
果たせることが判明した。

【０００５】本発明の態様が以下に示される。 （１）汚染水と２０μ以下の気泡とを接触させることを
特徴とする汚染水の処理方法。 （２）該気泡がオゾン、酸素、空気またはそれら２種以
上の混合気体である（１）項に記載の方法。 （３）該気液接触がタンク内で行われる（１）または
（２）項に記載の方法 （４）気泡が旋回式気泡発生装置によって発生された気
泡である（１）〜（３）項のいずれか１項に記載の方法 （５）該旋回式気泡発生装置がタンク内に設けられる
（４）項に記載の方法 （６）該旋回式気泡発生装置が該タンク外に設けられる
（４）項に記載の方法 （７）該タンクに汚染水が連続的に供給される（３）〜
（６）項のいずれか１項に記載の方法 （８）該タンクが複数連続的に接続して設けられている
（７）項に記載の方法 （９）該気体がオゾンである（１）〜（８）のいずれか
１項に記載の方法。 （１０）汚染水が屎尿を生物処理した液である（９）項
に記載の方法。 （１１）反応槽内に旋回式微細気泡発生装置を設けた酸
化反応槽に屎尿の生物処理液を導入し、旋回式微細気泡
発生装置にオゾンガスを供給して、オゾン気泡を発生さ
せて酸化反応を行わせることを特徴とする屎尿の生物処
理液の処理方法。 （１２）酸化反応槽に屎尿の生物処理液を導入し、この
生物処理液を反応槽外に設けた循環ポンプによって循環
させ、該循環ポンプの出口の反応槽外に旋回式微細気泡
発生装置を設けてこれにオゾンガスを供給して、オゾン
気泡を発生させ気液混合液を酸化反応槽に循環供給して
酸化反応を行わせることを特徴とする屎尿の生物処理液
の処理方法。 （１３）酸化反応槽に屎尿の生物処理液を導入し、この
生物処理液を反応槽外に設けた循環ポンプによって循環
させ、該循環ポンプの出口の反応槽外に旋回式微細気泡
発生装置を設け、該循環ポンプの液入口の前の配管にオ
ゾンガスを供給し、気液混合液を旋回式微細気泡発生装
置に供給してオゾン気泡を発生させ、これを酸化反応槽
に循環供給して酸化反応を行わせることを特徴とする屎
尿の生物処理液の処理方法。 （１４）酸化反応槽に屎尿の生物処理液を連続式に導入
し、連続酸化反応が行われる請求項１１〜１３のいずれ
か１項に記載の方法。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明で用いられるオゾン等の気
体は主たる気泡が２０μｍ以下、好ましくは１５μｍ以
下、さらに好ましくは１０μｍ以下の微細気泡であれば
いずれも用い得る。本発明方法によれば、従来法例えば
セラミックエアーストーンによる気泡と比較して気泡が
小さいので、気泡の液中の滞留時間が極めて長くなり、
気液接触効率が高くなるので、通常の高さの反応槽を用
いても排出ガス中に未反応オゾンを殆ど０にすることが
できる。

【０００７】オゾン気泡の発生装置としては、微細気泡
を発生できる装置であればいずれも用い得るが、具体例
として国際公開特許公報（ＷＯ９９/３３５５３）に記
載の旋回式微細気泡発生装置があげられる。この装置に
よって発生する気泡は２０μｍ以下の大きさであって、
本発明の気泡発生装置として好ましい。

【０００８】本発明方法を適用できる汚染水としては、
空気あるいはオゾン等の気体によって処理される汚染水
であればいずれも適用できる。具体的汚染水として、屎
尿の微生物等の生物処理した液が例示されるが、産業排
水、家庭排水等にも適用できる。

【０００９】汚染水とオゾン気泡との気液接触は汚染水
のタンクにオゾン気泡を供給あるいは発生させ、気泡の
上昇に伴って酸化反応が進む。排出される気泡がオゾン
を殆ど含有しないような気泡の滞留時間を設定すること
によって未反応オゾンの処理費用の大幅な削減が期待で
きる。

【００１０】汚染水の汚れの程度によってオゾン処理に
必要なオゾンの量が算出されるが気液接触効率が悪い場
合は過剰量のオゾンを供給し、排出ガス中の未反応オゾ
ンを処理する必要がある。気液接触効率が優れている場
合は、排出ガスの未反応オゾンが０に近い状況を設定で
きるので、オゾンが無駄なく消費されコストの削減に寄
与する。

【００１１】バッチ式処理装置としては気液接触の酸化
反応速度、オゾンの供給速度および排出ガスのオゾン濃
度等の関係を実験により求めて酸化反応槽の高さを求め
て設計すればよい。

【００１２】後述の試験データから理解されるように、
屎尿の生物処理液に適用する場合、６４０ｍｍの高さで
排出ガスにオゾンが含まれていないことから、実際の処
理設備においては酸化反応速度の因子を殆ど考慮にいれ
る必要はなく、処理量等の因子から設計しても排出ガス
に未反応オゾンは検出されないことが推定できる。

【００１３】酸化反応槽に汚染水を連続的に供給する場
合はバッチ式のデータを基にして汚染水の供給速度、気
液接触による酸化反応速度等から汚染水の滞留時間を求
め、タンクの容量および高さ等を定め、場合によっては
複数の反応槽を接続して用いて連続反応を行わせること
によって設備コストあるいは運転コストの削減を期待で
きる。

【００１４】具体的な汚染水の処理方法として、反応槽
内に旋回式微細気泡発生装置を設けた酸化反応槽に屎尿
の生物処理液を導入し、旋回式微細気泡発生装置にオゾ
ンガスを供給して、オゾン気泡を発生させて酸化反応を
おこなわせる。この方法は旋回式微細気泡発生装置を槽
内に設けているので、装置の保守、維持管理等が面倒で
ある。そこで屎尿の生物処理液を循環ポンプで循環さ
せ、循環ポンプの出口に旋回式微細気泡発生装置を設け
て、これにオゾンガスを供給し、気液混合液を酸化反応
槽に供給する方法、即ち旋回式微細気泡発生装置のタン
ク外設置方式が好ましい方法として例示できる。

【００１５】この旋回式微細気泡発生装置のタンク外設
置方式において、該循環ポンプの手前の配管にオゾンガ
スを供給し、循環ポンプの出口に旋回式微細気泡発生装
置を設けてオゾンガスを微細気泡として酸化反応槽に供
給する方法がさらに好ましい。

【００１６】酸化反応槽内においてオゾンの気泡はゆっ
くり上昇すると共に気液接触反応が進行し、槽外へ排出
される。オゾン気泡が微細なので、滞留時間が長くオゾ
ンは分解されて酸素に変換され槽外へ排出される。

【００１７】驚くべきことに、本発明方法によれば酸化
反応が極めて短時間に完了し、ＣＯＤ削減、脱色、脱
臭、殺菌が完了するのみならず、排出ガス中に未反応オ
ゾンが殆どないので、酸化反応後のオゾン処理設備を設
けなくてもよい程効率よく酸化が進むことである。従っ
て従来の方法と比較してオゾンの使用量が約５０〜８０
％削減できる。さらにセラミックエアーストーンの使用
における目詰まり等のトラブルの発生もなく極めて安価
な経費で稼動できる。

【００１８】

【実施例】本発明の態様を実施例によって説明する。

【００１９】実施例 本発明方法と従来法（セラミックエアーストーンを用い
る方法）によって酸化反応槽（直径４００ｍｍ、高さ６
４０ｍｍ）を用いて屎尿の微生物処理液のバッチ式によ
る酸化反応処理を行った。

【００２０】この反応槽に８０Ｌの屎尿の微生物処理液
を張り込み，原ガスオゾン濃度が１５．８ｇ／ｍ³のオ
ゾンガスを４０Ｌ／ｈで供給し、開始後１０分毎にｐ
Ｈ、４３０ｎｍにおける吸光度(ＯＤ値、脱色の程度)お
よび排ガス中のオゾン濃度ｇ／ｍ³（Ｃ）を測定した。
結果が表１に示される。

【００２１】

【表１】

【００２２】表１に示されるように、本発明方法によれ
ば酸化反応処理は３０分で実質的に完了しているのに対
し、従来法では１時間を要している。従って、本発明方
法は従来法に対し半分のオゾンガス量で同等の効果を期
待できる。

【００２３】本発明方法によれば、実際の装置は処理容
量の関係から数倍の高さの反応槽が用いられるので、汚
染水の酸化反応に必要な量のオゾンを供給すれば十分で
あり、従って排出ガスに未反応オゾンが残ることもない
ことが理解される。

【００２４】本発明方法と従来法（セラミックエアース
トーンを用いる方法）と比較して以下の優れた効果が得
られる。 １、従来法と同等の効果を得るのに約半分のオゾン量で
処理できる。 ２、本発明方法では気泡の上昇速度が遅く、槽の高さを
特別高くしなくても排出ガスにオゾンが残存しない。従
って排ガス中のオゾン処理設備が不要である。 ３、従来法ではエアーストーンの目詰まりのため、その
更新が定期的に必要であり、本発明方法ではそのような
更新は必要がない。 ４、本発明方法では酸化反応槽の槽外にオゾンの気泡発
生装置を設けることができるので装置の修理、点検、保
守等に際してた易く対処できる。 ５、両者の設備費用、ランニング費用のいずれも本発明
方法がかなり安価になる。

【００２５】

【発明の効果】本発明により汚染水、特に屎尿の微生物
処理後の液のＣＯＤ削減、脱色、脱臭、殺菌等の目的を
安価に達成できる。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 汚染水と２０μｍ以下の気泡とを接触さ
   せることを特徴とする汚染水の処理方法。
2. 【請求項２】 該気泡がオゾン、酸素、空気またはそれ
   ら２種以上の混合気体である請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 該気液接触がタンク内で行われる請求項
   １または２記載の方法。
4. 【請求項４】 気泡が旋回式気泡発生装置によって発生
   された気泡である請求項１〜３のいずれか１項に記載の
   方法。
5. 【請求項５】 該旋回式気泡発生装置が該タンク内に設
   けられる請求項４記載の方法。
6. 【請求項６】 該旋回式気泡発生装置がタンク外に設け
   られる請求項４記載の方法。
7. 【請求項７】 該タンクに汚染水が連続的に供給される
   請求項３〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 【請求項８】 該タンクが複数連続的に接続して設けら
   れている請求項７記載の方法。
9. 【請求項９】 該気体がオゾンである請求項１〜８のい
   ずれか１項に記載の方法。
10. 【請求項１０】 汚染水が屎尿を生物処理した液である
    請求項９に記載の方法。
11. 【請求項１１】 反応槽内に旋回式微細気泡発生装置を
    設けた酸化反応槽に屎尿の生物処理液を導入し、旋回式
    微細気泡発生装置にオゾンガスを供給して、オゾン気泡
    を発生させて酸化反応を行わせることを特徴とする屎尿
    の生物処理液の処理方法。
12. 【請求項１２】 酸化反応槽に屎尿の生物処理液を導入
    し、この生物処理液を反応槽外に設けた循環ポンプによ
    って循環させ、該循環ポンプの出口の反応槽外に旋回式
    微細気泡発生装置を設けてこれにオゾンガスを供給し
    て、オゾン気泡を発生させ気液混合液を酸化反応槽に循
    環供給して酸化反応を行わせることを特徴とする屎尿の
    生物処理液の処理方法。
13. 【請求項１３】 酸化反応槽に屎尿の生物処理液を導入
    し、この生物処理液を反応槽外に設けた循環ポンプによ
    って循環させ、該循環ポンプの出口の反応槽外に旋回式
    微細気泡発生装置を設け、該循環ポンプの液入口の前の
    配管にオゾンガスを供給し、気液混合液を旋回式微細気
    泡発生装置に供給してオゾン気泡を発生させ、これを酸
    化反応槽に循環供給して酸化反応を行わせることを特徴
    とする屎尿の生物処理液の処理方法。
14. 【請求項１４】 酸化反応槽に屎尿の生物処理液を連続
    式に導入し、連続酸化反応が行われる請求項１１〜１３
    のいずれか１項に記載の方法。