JP2012045482A - 水処理方法およびそれを用いた水処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な方法で、かつ低コストで安定した処理水を得ることができる水処理方法およびそれを用いた水処理システムを提供する。
【解決手段】被処理水を浄化する水処理方法であって、上記被処理水に対してオゾンガスおよび過酸化水素による促進酸化処理を行う第１工程と、上記第１工程の後に過酸化水素分解処理を行う第２工程と、上記第２工程の後に生物処理を行う第３工程とを備える、水処理方法、および当該水処理方法を用いた水処理システムであって、上記第１工程を行う促進酸化処理槽１Ａと、上記促進酸化処理槽の後段に上記第２工程を行う酸化水素分解処理槽２と、上記酸化水素分解処理槽の後段に上記第３工程を行う生物処理槽３とを備える、水処理システムである。
【選択図】図１

Description

本発明は、水処理方法およびそれを用いた水処理システムに関する。

なお、本明細書において「水処理」とは「水浄化」を意味し、廃水中の化学的酸素要求量（以下、ＣＯＤと称す）を低減させる操作に加え、廃水を消毒、殺菌、脱色等する操作や、廃水中の生物学的酸素要求量（以下、ＢＯＤと称す）の低減、難生物分解性物質、有機物の分解、透明度の改善等を行う操作も含むものである。

さらに、本発明における廃水（被処理水と称すこともある）とは、浸出水、下水、下水処理二次処理水、し尿、浄化槽汚泥処理後の排水、凝集沈殿処理後の排水、ごみ焼却施設からの排水、一般的な工場からの排水等のことである。

近年、「２１世紀は水の世紀」と言われるように水への関心が非常に高まっており、安全な水の供給と下水処理（廃水処理）設備の普及は切実な問題となっている。また、水資源は有限なものであるから廃水を浄化して再利用することの重要性も再認識されている。

廃水処理には、一般に、活性汚泥法を代表とする生物処理法がとられる。しかしながら、当該生物処理法はＢＯＤの低減効果は非常に高いものの、難生物分解性物質由来のＣＯＤを低減する効果は小さい。そのため、高いＣＯＤ低減効果を得るには、別途処理が必要である。特に近年は、閉鎖性水域におけるＣＯＤが環境基準を達成していない箇所も多く、ＣＯＤの低減が重要視されているといったこともある。

例えば、廃水のＣＯＤを低減するために、オゾンガスを利用して当該ＣＯＤを低減する試みもなされている。オゾンガスを利用した場合、例えば、活性炭を用いた処理と比べてランニングコストを抑えることが可能であることが知られている。しかしながら、オゾンガスを用いてＣＯＤ低減処理を行った場合、反応初期には速やかにＣＯＤを低減させることができるものの、その処理効果には限界がある。

通常、廃水の３０〜６０％程度のＣＯＤを低減させた後は、オゾンガスの注入量を増大させても、ＣＯＤの低減効果はあまり得られない。したがって、このようなオゾンガスによる処理は、目的とするＣＯＤ低減率が低い場合でなければ効果的ではない。しかも、一般的に、廃水に対してオゾンガスによる処理を行うと、当該廃水中の難生物分解性物質が易生物分解性物質へと変換されてＢＯＤが増加してしまうことも知られている。

そこで、廃水に対して上述したようなオゾン処理に加えて、過酸化水素による処理を行うことがこれまで提案されてきた（例えば、以下の特許文献１参照）。

オゾン処理に加えて過酸化水素による処理（オゾン処理と過酸化水素とによる処理を総称して、以下、促進酸化処理と称す）を行うことによって、廃水中の溶存オゾンと過酸化水素とが反応して強力な酸化剤であるヒドロキシルラジカル（ＯＨラジカル）が発生する。そして、当該ＯＨラジカルの強い酸化力によって、オゾン処理では完全に分解することのできなかったＣＯＤ等の有機物を完全に酸化分解することが可能になる。

しかしながら、上記促進酸化処理において、廃水に対して過剰に過酸化水素を注入した場合、当該廃水中に残留した過酸化水素の殺菌作用によって、その後に、例えば生物処理を行う場合、微生物群の活動が阻害され、場合によっては当該微生物群が死滅するに至るといった問題があった。

さらに、廃水に対するオゾンガスおよび過酸化水素の注入量によっては（特に、オゾンガスに対して過酸化水素が不足した場合）、当該廃水中の不純物（塩化物イオン、臭化物イオン）が溶存オゾンにより酸化され、酸化性物質（次亜塩素酸、次亜臭素酸等のハロゲン酸化物）が発生することもある。この酸化性物質は、上述した廃水中に残留した過酸化水素の殺菌作用よりも微生物群に対する殺菌作用が強いため生物処理への悪影響が懸念される。

一般的には、廃水に対するオゾンガスおよび過酸化水素の注入量を制御して、促進酸化処理において一定の条件（廃水中における最適な溶存オゾン濃度、あるいは廃水中における最適な溶存過酸化水素濃度）に保つため、各種計測機器によって当該促進酸化処理中の廃水の状態の指標となる数値を測定する。そして、促進酸化処理における処理コストを抑えるため（オゾンガスおよび過酸化水素の注入量の節約）、当該測定結果に応じてオゾンガスおよび過酸化水素の注入量を制御することが不可欠である（例えば、以下の特許文献２、３参照）。

例えば、促進酸化処理中の廃水の状態を把握するための指標としては、促進酸化処理中の廃水の「溶存オゾン濃度」や「溶存過酸化水素濃度」、あるいは廃水中の不純物が酸化されて生成する酸化性物質が、どの程度促進酸化処理中の廃水中に存在するかの指標である「残留塩素濃度」などがある。なお、これら各指標を計測する専用のセンサーは、実用化されて、市販されているものもある。

しかしながら、上記専用のセンサーは、計測値に誤差を生じさせるような物質の混入が少ない場合（例えば清水中）で使用可なるものが多く、そのため廃水のような汚濁濃度の高い水に対して上述した各指標を計測することには非常に困難が伴い、特殊な装置を用いる必要がある。そのため、低コストで排水を処理することができない。

つまり、促進酸化処理後の廃水に過酸化水素が残留している場合、その後の生物処理において微生物群を殺菌してしまうだけではなく、促進酸化処理におけるオゾンガスおよび過酸化水素の注入率が適切でない場合、過酸化水素よりも微生物群に対する殺菌作用の強い酸化性物質が廃水中に発生してしまうといった問題があった。

特開２０１０−５８０７８号公報 特開２００６−２７２０８０号公報 特開２００６−２７２０８１号公報

そのため、コストを抑えながらも簡易な方法で、廃水に対して促進酸化処理を行っても生物処理へ悪影響の無い水処理方法およびそれを用いた水処理システムが望まれていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡易な方法で、かつ低コストで安定した処理水を得ることができる水処理方法およびそれを用いた水処理システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、被処理水を浄化する水処理方法であって、上記被処理水に対してオゾンガスおよび過酸化水素による促進酸化処理を行う第１工程と、上記第１工程の後に過酸化水素分解処理を行う第２工程と、上記第２工程の後に生物処理を行う第３工程とを備える、水処理方法、および当該水処理方法を用いた水処理システムであって、上記第１工程を行う促進酸化処理槽と、上記促進酸化処理槽の後段に上記第２工程を行う過酸化水素分解処理槽と、上記過酸化水素分解処理槽の後段に上記第３工程を行う生物処理槽とを備える、水処理システムである。

また、第２工程では、第１工程による促進酸化処理水に活性炭を添加して混合し、当該被処理水に残留している過酸化水素を分解することを特徴とする。さらに、第１工程において被処理水に注入されるオゾンガスおよび過酸化水素の少なくとも１つは、当該第１工程での被処理水の色に応じて調節されることを特徴とする。

なお、本発明に係る水処理方法、および当該水処理方法を用いた水処理システムは、特に、被処理水中の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を低減させることを特徴とする。

本発明によれば、例えば、処理水の不純物（塩化物イオン、臭化物イオン）がオゾンにより酸化されて酸化性物質（次亜塩素酸、次亜臭素酸等のハロゲン酸化物）になる反応を抑制するために、過酸化水素を少し過剰ぎみに注入しても、その後の処理である生物処理において、当該生物処理を担う微生物群の活動を阻害することがなくなる。つまり、促進酸化処理槽の後段に過酸化水素分解槽を設けるといった簡易な方法で、生物処理を担う微生物群の活動を阻害することなく安定した処理水を得ることができる。

また、過酸化水素の分解は、当該活性炭による過酸化水素の吸着を利用したものではなく、触媒反応を利用するものであり、活性炭は使用済みの活性炭でも十分に使用可能である。従って、低コストで過酸化水素の分解を行うことができ、結果として低コストで処理水を得ることができる。

さらに、特殊な装置や機器等を用いることなく、第１工程での被処理水の色を確認するといった簡易な方法によって、オゾンガスおよび過酸化水素の適切な注入量を制御することができ、促進酸化処理槽１の被処理水の反応状態を即時かつ容易に把握することができ、適正な反応状態（例えば、溶存オゾン濃度０〜０．１ｍｇ／Ｌ、残留塩素濃度０〜２ｍｇ／Ｌ）を保つことができる。

第１の実施形態に係る水処理方法を用いる水処理システムを示す模式図 第２の実施形態に係る水処理方法を用いる水処理システムを示す模式図

本発明に係る水処理方法およびそれを用いた水処理システムは、被処理水に対してオゾンガスと過酸化水素とを注入する酸化処理を行い、その後、過酸化水素分解処理を行うことを特徴とするものである。なお、以下の説明において、被処理水に対してオゾンガスと過酸化水素とを供給する酸化処理を、促進酸化処理と称す。

さらに、本発明に係る水処理方法およびそれを用いた水処理システムは、上記過酸化水素分解処理を行った後に生物処理を行うとともに、当該生物処理による生物処理水を促進酸化処理で再び使用する。つまり、被処理水を、促進酸化処理〜過酸化水素分解処理〜生物処理との間で循環処理を行うことも特徴とする。

また、上述したように、安全で、かつ水質変動が極めて少ない安定した処理水を得るためには、上記促進酸化処理において、オゾンガスおよび過酸化水素の注入量を適切な範囲に制御することが求められる。本出願人は、鋭意検討した結果、促進酸化処理中の被処理水の色の変化に着目し、当該色の変化を促進酸化処理の指標とすることで、簡易な方法で、かつ低コストでオゾンガスおよび過酸化水素の注入量を適切な範囲に制御することができることも見出した。

以下、本発明に係る水処理方法およびそれを用いた水処理システムについて、図面を参照しつつ説明する。なお、これらの説明は本発明を限定するものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。

また、本発明の対象となる「被処理水」には特に限定がないが、例えば最終処分場浸出水、下水二次処理水、工場排水、農業排水、ゴミ処理排水といった水処理を要するものをいう。特に、本発明の水処理方法およびそれを用いた水処理システムは、塩化物イオン濃度が高く、次亜塩素酸が生成し易い最終処分場浸出水や、水浄化の必要性および得られる処理水の利用性がより高い下水二次処理水の水処理に特に好適である。また特に限定がないが、例えばＣＯＤが５０ｍｇ／Ｌ以上、あるいはＣＯＤが１５〜３０ｍｇ／Ｌで生物難分解性物質を含む被処理水のＣＯＤ低減に有効であり、塩化物イオン濃度が２００ｍｇ／Ｌ程度の被処理水は勿論のこと、塩化物イオン濃度が２００ｍｇ／Ｌを超え、さらには５０００ｍｇ／Ｌを超える被処理水を対象とすることも可能である。

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態に係る水処理方法およびそれを用いた水処理システムについて説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る水処理方法を用いる水処理システムを示す模式図である。図１において、１Ａは被処理水αに促進酸化処理を施す促進酸化処理槽であり、２は当該促進酸化処理槽からの排水中の過酸化水素を分解するための過酸化水素分解槽であり、３は当該過酸化水素分解槽からの排水に生物処理を施す生物処理槽である。

なお、生物処理槽３からの排水は処理水槽４に流入し、当該処理水槽４に設けられた循環ポンプ４１によって促進酸化処理〜過酸化水素分解処理〜生物処理との間で循環処理がなされる構成となっている。なお、促進酸化処理は請求項に記載の第１工程の一例に、過酸化水素分解処理は請求項に記載の第２工程の一例に、生物処理は請求項に記載の第３工程の一例にそれぞれ相当する。

以下では、まず、促進酸化処理槽１Ａ、過酸化水素分解槽２、生物処理槽３の構成および動作について、それぞれ順を追って説明する。その後、被処理水αの色の変化に着目したオゾンガスおよび過酸化水素の注入量の制御について説明する。

１．水処理システムの構成
まず、促進酸化処理槽１Ａの構成および当該促進酸化処理槽１Ａでの処理について説明する。

図１に示すように、促進酸化処理槽１Ａは、オゾンガスβおよび過酸化水素γにより被処理水αに対してオゾンガスおよび過酸化水素による促進酸化処理を施す槽である。また、後述より明らかとなるが、上記促進酸化処理槽１Ａには、当該促進酸化処理槽１Ａ内の被処理水１２の状態を確認することのできる、のぞき窓１１a〜１１ｃを備えている。

まず、被処理水αは、ポンプ（図示せず）にて、上記促進酸化処理槽１Ａに移送され、当該促進酸化処理槽１Ａにおいて被処理水αに対してオゾンガスβが供給される。

さらに、図１に示すように、促進酸化処理槽１Ａに移送される前の被処理水αに対して過酸化水素タンク６からの過酸化水素γの水溶液が当該被処理水αに供給される。

このように、これらオゾンガスβおよび過酸化水素γの供給により、上記促進酸化槽１Ａにおいて、被処理水α中の溶存オゾンと過酸化水素とが反応して強力な酸化剤であるヒドロキシルラジカル（以下、ＯＨラジカルと称すことがある）が発生し、当該ＯＨラジカルの強い酸化力により被処理水α中の難生物分解性物質等の汚濁物質が分解される等、被酸化性物質が酸化され、ＣＯＤ等が低減される。

なお、オゾンガスβは、図１に示すように、オゾンガス発生器５から供給されるが、オゾンガスを発生させることのできる各種手段であれば特に限定されるものではない。例えば、オゾンガス発生器５は、図示しない酸素発生器から供給された酸素によりオゾンガスβを発生させてもよい。

また、促進反応処理槽１Ａにて反応に用いられたオゾンガスβの一部は、当該促進反応処理槽１Ａから廃オゾン分解装置７に移送されて、分解された後、システム外へと排出される（図１の破線矢印）。

次に、過酸化水素分解槽２の構成および当該過酸化水素分解槽２での処理について説明する。まず、当該過酸化水素分解槽２の概要について簡単に説明する。

図１に示すように、過酸化水素分解槽２には、上記促進酸化処理槽１Ａにて酸化処理された被処理水αが移送されてくる。そして、過酸化水素分解槽２で、当該被処理水αに含まれている過酸化水素が分解される。

ところで、一般的に、上記促進酸化処理槽１Ａでの反応では被処理水αの性状に応じた、オゾンガスβの注入量に対する過酸化水素γの注入量が知られている。例えば、一般的には、廃水処理設備において処理される処理水の性状を予め各種測定法で測定し、最適なオゾンガスの注入量を求める。そして、オゾンガスの注入量に対して１０％〜５０％程度の範囲に固定して被処理水に過酸化水素を注入することが多い。

また一方で、一般的に、廃水処理設備においてランニングコスト抑制のため処理水に過剰に過酸化水素が注入されることはあまりなかった。

しかしながら、過酸化水素を少し過剰ぎみに処理水に注入することで、処理水の不純物（塩化物イオン、臭化物イオン）が、オゾンガスにより酸化されて酸化性物質（次亜塩素酸、次亜臭素酸等のハロゲン酸化物）になる反応を抑制することが可能となることも明らかとなっている。また、本発明に係る水処理方法およびそれを用いた水処理システムにおいても、上記目的のために過酸化水素を少し過剰ぎみに被処理水αに注入することを予定している。

そのため、後述する生物処理槽３に移送された被処理水αによって、当該被処理水αに残留した過酸化水素の殺菌作用によって、生物処理槽３内において生物処理を担う微生物群の活動を阻害しかねない。従って、本発明に係る水処理方法およびそれを用いた水処理システムでは、後述する生物処理槽３に移送される前に被処理水αに過剰に注入された過酸化水素（残留した過酸化水素）を直ちに分解させるために、促進酸化処理槽１Ａから移送されてくる被処理水αを生物処理槽３に移送する前に過酸化水素分解槽２に移送し、当該過酸化水素分解槽２において被処理水αに残留した過酸化水素を分解する。

以下、上記過酸化水素分解槽２の構成および当該過酸化水素分解槽２での処理について説明する。

図１に示す上記過酸化水素分解槽２内には被処理水α中の過酸化水素を分解するための活性炭が投入されている。また、過酸化水素分解槽２内において上記活性炭は固定床とした場合、目詰まり等の虞があるため上記活性炭は粒状のものを浮遊させた状態が好ましい。さらには、過酸化水素分解槽２内において上記活性炭を浮遊流動状態にするために、図１に示すように、例えば、撹拌機２１（図１では撹拌羽根とともに当該撹拌羽根を駆動させるモータも図示した）等によって当該過酸化水素分解槽２内の被処理水αと上記活性炭とを撹拌混合することが好ましい。

なお、過酸化水素分解槽２内に投入される活性炭は、当該過酸化水素分解槽２における容積比で１０％〜３０％程度が好ましいが、この比率に限られるものではない。すなわち、上述したように活性炭が、過酸化水素分解槽２内において浮遊流動状態に保たれていれば良く、活性炭の形状(重さ、粒径など)と撹拌機２１の撹拌能力とに応じて当該過酸化水素分解槽２内に投入する活性炭の量を適宜調節すればよい。

また、上記過酸化水素分解槽２内における活性炭による過酸化水素の分解は、当該活性炭による過酸化水素の吸着を利用したものではなく、触媒反応（水と酸素に分解する分解反応の触媒作用）を利用するものである。従って、上記過酸化水素分解槽２内に投入される活性炭は、使用済みの活性炭でも十分に使用可能である。

また、上記過酸化水素分解槽２内における活性炭のＳＶ値（Space Velocity：空間速度；ＳＶ値（１／ｈ）=[（通風量(ｍ³／ｈ)）／（充填体積(ｍ³)）]は、２０〜１００程度が好ましい。

このように、被処理水αは過酸化水素分解槽２内において、過酸化水素が分解され、次いで、生物処理槽３に移送される。なお、上述したように、粒状の活性炭が過酸化水素分解槽２内において浮遊流動状態になっているので、当該過酸化水素分解槽２から生物処理槽３に被処理水αを移送する際に、被処理水αとともに粒状の活性炭が流出しないように、例えば任意の構成（スクリーン等）を、過酸化水素分解槽２と生物処理槽３との間に備えていてもよい。

次に、生物処理槽３について説明する。当該生物処理槽３は、被処理水αに対して生物処理を施すための槽である。なお、上記生物処理槽３において被処理水αに対して行われる生物処理の方法には、特に限定はないが、例えば、生物膜法、好気性ろ床法、活性汚泥処理法等を採用することができる。

生物膜法は、多種の微生物の膜を利用する方法であり、例えば接触曝気法が多用される。該接触曝気法は、例えばプラスチックの接触材に微生物の膜を付着させ、その微生物によって有機物等を摂取、分解させる、担体保持型の生物膜にて処理する方法である。

好気性ろ床法は、内部にろ材を充填した生物膜ろ過方式の好気性ろ床を用いる方法であり、移動床式方法と固定床式方法とがある。ろ材としては、例えば多孔質セラミック等があげられ、該ろ材表面の好気性微生物により有機物を分解させ、ＢＯＤを低減するものである。

活性汚泥処理法は、多種の微生物を含んだ活性汚泥を利用する方法であり、生物処理槽３内の被処理水αを活性汚泥と撹拌、曝気して被処理水中の有機物を酸化分解させるものである。処理物を分離、沈殿させて上澄水を得た後の生成汚泥の一部は、返送汚泥として生物処理槽３に送られ、槽内汚泥の微生物濃度の調整に用いられる。

また、上記各方法の中でも、有機物の分解効果及びＢＯＤの低減効果が大きく、たとえ前段の促進酸化処理におけるオゾンが少量、生物処理槽３に流入したとしても、生物機能が保持され易いという点から、生物膜法が好適に用いることができる。なお生物処理に用いることができる微生物として、通常、例えば従属栄養細菌、硝化菌、大腸菌、原生動物、ワムシ類、貧毛類、線虫類等があげられるが、本発明においては、微生物としては被処理水αの水質や処理方法に適したものが自然に順養されていく場合が多い。

さらに、生物処理槽３における被処理水αの生物処理の条件は、十分な処理効果が得られる限り特に限定がなく、被処理水αの水質や目的とする処理水の水質、用いる微生物の活性適用温度等に応じて適宜変更することができるが、例えば生物処理時間（滞留時間）は５〜６００分間程度、さらには７〜６０分間程度であることが好ましい。

なお、生物処理の方法としては、上記各方法の他に、生物活性炭処理法も知られているが、ＣＯＤが高い場合には、生物活性炭槽が閉塞して生物活性炭槽の逆洗頻度が上昇する虞が大きいので、該生物活性炭処理法は採用しないことが好ましい。さらに、生物処理槽３においては、微生物の増殖による目詰まりを防止するために、通常逆洗が行われてもよい。

このように、促進酸化処理槽１Ａの後段（被処理水αが処理されていく方向における後方）に過酸化水素分解槽２が配置されており、促進酸化処理槽１Ａから移送されてくる被処理水αに残留した過酸化水素を分解することが出来るので、その後の処理である生物処理槽３内で行われる生物処理において、当該生物処理を担う微生物群の活動を阻害することがなくなる。

図１の説明に戻って、その後、被処理水αは、生物処理槽３にて生物処理が施された後、処理水槽４に移送された処理水δの一部は、次工程で滅菌等必要な処理が施されて放流されるか、あるいは種々目的に応じて再利用されるが、処理水δの大部分は処理水槽４内に設置されたポンプ４１によって、再び促進酸化処理槽１Ａに移送される（図１の矢印α１）。つまり、処理水δは、促進酸化処理槽１Ａ〜過酸化水素分解処理槽２〜生物処理槽３との間で、複数回循環処理される。

なお、本発明に係る水処理システムを実際に稼働させる場合には、促進酸化処理槽１Ａの前段に砂ろ過処理を組み入れている方が好ましい。

２．オゾンガスおよび過酸化水素の注入量の制御
次に、促進酸化処理中の被処理水αの色の変化に着目した、オゾンガスβおよび過酸化水素γの注入量の制御方法について説明する。

一般的に、被処理水α（浸出水、下水、下水処理二次処理水、し尿、浄化槽汚泥処理後の排水、凝集沈殿処理後の排水、ごみ焼却施設からの排水、一般的な工場からの排水など）は、何某かの着色成分によって着色している場合が多い。また、当該被処理水αを促進酸化処理槽１Ａにて、促進酸化処理を行うと当該被処理水αに含まれている上記着色成分は比較的速やかに分解され、被処理水αは無色透明となる。そして、促進酸化処理を続けていくことで、難分解性物質の分解が進む。

このとき、促進酸化処理におけるオゾンガスβおよび過酸化水素γの注入量が適切であれば、難分解性物質の分解が速やかに進むが、オゾンガスβおよび過酸化水素γの少なくとも何れか１つが過不足である場合、上記難分解性物質の分解だけではなく、ＣＯＤ成分の分解が意図しているように進まない。言い換えると、被処理水αに対して効率よく促進酸化処理を促すには、オゾンガスβおよび過酸化水素γの注入量のバランスがとれている必要がある。

以下、促進酸化処理におけるオゾンガスβおよび過酸化水素γの注入量と被処理水αの色との関係について説明する。

［１］促進酸化処理におけるオゾンガスβおよび過酸化水素γの注入量が適切な場合
促進酸化処理槽１Ａ内に注入されるオゾンガスβおよび過酸化水素γの注入量が適切であるならば、当該被処理水αに含まれている上記着色成分は比較的速やかに分解され、被処理水αは一旦無色透明となる。なお、促進酸化処理槽１Ａ内の被処理水αの色は、図１に示した、のぞき窓１１ａ〜１１ｃにて、目視にて直接確認することができる。

その後、促進酸化処理槽１Ａ内にて促進酸化処理を続けていくことで、難分解性物質の分解が進み、当該難分解性物質の減少とともに、促進酸化処理槽１Ａ内におけるオゾンガスβの注入点の近傍において、被処理水α中に含まれている微量の金属イオン（鉄イオン、マンガンイオンなど）が反応して、被処理水αは、例えば茶色やピンク色に着色される。すなわち、被処理水αは金属イオンの酸化に伴う当該金属イオンに由来する色に着色される。なお、このような被処理水αの色の変化は、促進酸化処理槽１Ａ内におけるオゾンガスβの注入点の近傍、つまり特にのぞき窓１１ｃにて目視にて直接確認することができる。

一方、促進酸化処理槽１Ａ内におけるオゾンガスβの注入点の近傍においては、被処理水αの色の変化が確認されるが、当該オゾンガスβの注入点から少し離れた上方では、被処理水αは再び無色透明となる。これら被処理水αの色の変化は、特にのぞき窓１１ａ、１１ｂにて目視で確認することができる。

このような、促進酸化処理槽１Ａ内におけるオゾンガスβの注入点の近傍における、着色を呈している部分の被処理水αは、当該被処理水αに含まれる金属が酸化物になったことを示し、促進酸化処理槽１Ａ内が酸化雰囲気下にあることを示す。そして、促進酸化処理槽１Ａ内に注入されるオゾンガスβおよび過酸化水素γの注入量が適切であれば、このような着色はオゾンガスβの注入点の近傍においてのみ確認することができる。

［２］促進酸化処理におけるオゾンガス、過酸化水素の注入量が不適切な場合
促進酸化処理槽１Ａ内に注入されるオゾンガスβ、過酸化水素γの注入量が不適切である場合について、一例として、オゾンガスβの注入量が過多（例えば、促進酸化処理槽１Ａ内における溶存オゾン濃度が０．１ｍｇ／Ｌ以上）であり、過酸化水素γの注入量が不足している場合で説明する。このような状態で、被処理水αに対して促進酸化処理を行うと、溶存オゾンによる酸化力が働くため、上述した［１］で説明した注入量が適切な場合における被処理水αの色の変化と比べると、無色透明になった後、オゾンガスβ注入点近傍のみで茶色やピンク色を呈していたものが、促進酸化処理槽１Ａ内全て着色した状態になる。この状態の場合、被処理水α中の不純物（例えば塩化物イオン、臭化物イオン）と過剰なオゾンガスβとが反応し、酸化性物質（次亜塩素酸、次亜臭素酸等のハロゲン酸化物）が生成することになる。

また、促進酸化処理において、そもそも初めから過酸化水素γの注入量がオゾンガスβの注入量に対して不十分である場合、促進酸化処理開始直後から酸化性物質の生成が起き、ＣＯＤ等の分解が不十分のまま、当該生成した酸化性物質が被処理水α中に蓄積していくことになる。そうなると、例えば、次亜臭素酸等は黄色を呈するので、被処理水αの元々の色に当該次亜臭素酸等の色が加わるため、被処理水αの色は、むしろ濃くなる。

このように、上述した［２］での現象（被処理水αの色の変化）が、例えば、のぞき窓１１ａ〜１１ｃにて確認された場合、例えば、水処理システムの管理している作業者は、
（１）促進酸化処理槽１Ａ内に注入されているオゾンガスβの注入を一時的に中断する
（２）促進酸化処理槽１Ａ内に注入されている過酸化水素γの注入量を一時的に過剰にする
（３）予め設定されているオゾンガスβに対する過酸化水素γの注入量を変更する
等の措置を講じる。

また、被処理水αの上述したような色の変化（無色透明、ピンク色）までに長時間を要すると判断した場合、オゾンガスβおよび過酸化水素γの注入量を増加させてもよい。

つまり、被処理水αの色を指標として、促進酸化処理槽１Ａ内の被処理水αの反応状態を即時かつ容易に把握することができ、例えば、上記（１）〜（３）の操作を行うことにより、適正な反応状態（例えば、溶存オゾン濃度０〜０．１ｍｇ／Ｌ、残留塩素濃度０〜２ｍｇ／Ｌ）を保つことがでるようになる。

なお、上述の説明では、のぞき窓を３つ（のぞき窓１１ａ〜１１ｃ）備えている例を説明したがこの数に限られるものではない。

また、上述では、例えば、システムの作業者が被処理水αの色を、のぞき窓１１ａ〜１１ｃにて確認し、オゾンガスβおよび過酸化水素γの注入量を調整する例を説明したが、これに限られず、例えば、以下の方法も考え得る。

例えば、促進酸化処理槽１Ａの、のぞき窓１１ａ〜１１ｃの各所に例えば光学カメラを設置し、当該光学カメラによる画像解析によって当該促進酸化処理槽１Ａ内の被処理水１２の色の変化を検知してもよい。そして、当該検知結果に基づき、促進酸化処理におけるオゾンガスβおよび過酸化水素γの注入量が適切になるように、例えば、オゾンガス発生器５および過酸化水素タンク６からのオゾンガスβおよび過酸化水素γの量を自動的に制御するようにしてもよい。また、促進酸化処理槽１Ａ内の被処理水１２の色の変化を検知できる装置であれば、光学カメラに限られるものではない。

（第２の実施形態）
次に第２の実施形態について説明する。図２は、本発明の第２の実施形態に係る水処理方法を用いる水処理システムを示す模式図である。図２において、１Ａ〜１Ｃは被処理水αに促進酸化処理を施す促進酸化処理槽であり、２は当該促進酸化処理槽からの処理廃水中の過酸化水素を分解するための過酸化水素分解槽であり、３は当該過酸化水素分解槽からの処理廃水に生物処理を施す生物処理槽である。

なお、以下の説明において、上述した第１の実施形態と異なる点についてのみ説明する。

第２の実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、促進酸化処理槽が多段で備えられている点である。具体的には、促進酸化処理槽１Ａを仮に第１促進酸化処理槽と称すならば、第２の実施形態では、第１促進酸化処理槽１Ａの後段（被処理水αが処理されていく方向における後方）に、第２促進酸化処理槽１Ｂと第３促進酸化処理槽１Ｃが配置されている。なお、図２では、促進酸化処理槽を３段設ける例を示したが、これは単に一例であり３段に限られないことは言うまでもない。

また、第２の実施形態においても、上述した第１の実施形態と同様に、促進酸化処理中の被処理水αの色の変化に着目した、オゾンガスβおよび過酸化水素γの注入量の制御を行ってもよい。なお、図２では、第１促進酸化処理槽１Ａは、のぞき窓１１ａ〜１１ｃを備えている例を示したが、のぞき窓の数はこれに限られるものではない。さらに、図示は省略したが、例えば、第２促進酸化処理槽１Ｂおよび／または第３促進酸化処理槽１Ｃにのぞき窓を設け、第２促進酸化処理槽１Ｂおよび／または第３促進酸化処理槽１Ｃにおけるオゾンガスβおよび過酸化水素γの注入量の制御をしてもよい。さらには、上述した第１の実施形態と同様に、例えば、光学カメラ等によってオゾンガスβおよび過酸化水素γの量を制御するようにしてもよい。

以下、実施例、および比較例１、２を示しつつ、本発明を更に説明するが本発明は実施例のみに限定されるものではない。また、以下に説明する実施例および比較例１、２は、図１の模式図に示す水処理システムにて最終処分場浸出排水の促進酸化処理後の排水を用いて行った。

（実施例１）
（１−１）被処理水α
最終処分場浸出排水の促進酸化処理後の排水に過酸化水素を１００ｍｇ／Ｌ追加添加し、過酸化水素が過剰な状態とした排水を被処理水αとした。
溶存オゾン濃度：０ｍｇ／Ｌ
溶存過酸化水素濃度：１２０ｍｇ／Ｌ

（１−２）促進酸化処理槽１Ａにおける処理条件
オゾンガス注入量：１５０ｍｇ／Ｌ
過酸化水素注入量：７５ｍｇ／Ｌ
促進酸化処理槽１Ａにおける滞留時間：１８分

（１−３）過酸化水素分解槽２における処理条件
槽の容量：１Ｌ
活性炭：水処理用粒状活性炭
活性炭量：０．２Ｌ
滞留時間：（表１参照）

上記条件に従って、図１の模式図に示す水処理システムにおいて過酸化水素分解槽２における処理後の被処理水αの残留過酸化水素濃度を測定した。その結果を表１に示す。

（比較例１）
比較例１は、過酸化水素分解槽２に活性炭を投入しなかった場合の被処理水αの残留過酸化水素濃度を測定した。つまり、比較例１において上記実施例と異なる点は、図１の模式図に示す水処理システムにおける過酸化水素分解槽２に活性炭が投入されていない点である。その結果を表２に示す。

表１および表２から明らかなように、活性炭により過酸化水素の分解が進み、残留過酸化水素濃度が急減することが分かった。

（比較例２）
比較例２は、過酸化水素が不足した状態で促進酸化処理（例えば、促進酸化処理槽への過酸化水素γの注入量が不足）を行ったときの被処理水の酸化性物質の生成量を測定した。なお、条件は以下の通りであり、結果を表３に示す。

（２−１）被処理水α
最終処分場浸出排水の三次（生物処理＋凝集沈殿処理＋砂ろ過処理）処理水を被処理水αとした。
ＣＯＤ濃度：６０ｍｇ／Ｌ
残留塩素濃度：０ｍｇ／Ｌ

（２−２）促進酸化処理槽１Ａにおける処理条件
オゾン注入率：１２０ｍｇ／Ｌ （３０分で総量１２０ｍｇ／Ｌを注入）
過酸化水素注入量：２０ｍｇ／Ｌ （処理槽に初期投入）
反応時間：（表３）

表３に示すように、過酸化水素が不足すると促進酸化処理槽１Ａの被処理水α中の残留塩素濃度が増加することがわかった。この比較例２は、例えば促進酸化処理槽１Ａにおいて過酸化水素γの注入量が不足している状態を想定して促進酸化処理を行ったことを示すものである。つまり、過酸化水素の注入量が不足すると、被処理水には過剰な溶存オゾンが存在し、当該被処理水中の不純物（例えば塩化物イオン、臭化物イオン）と溶存オゾンとが反応し、酸化性物質（次亜塩素酸、次亜臭素酸等のハロゲン酸化物）が生成することを示すものである。

以上、本発明を詳細に説明してきたが、前述の説明はあらゆる点において本発明の例示にすぎず、その範囲を限定しようとするものではない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。

本発明に係る水処理方法およびそれを用いた水処理システムは、例えば、最終処分場浸出排水、下水、下水処理二次処理水、し尿、浄化槽汚泥処理後の排水、凝集沈殿処理後の排水、ごみ焼却施設からの排水、一般的な工場からの排水等の被処理水の水処理などに有効に利用できる。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ…促進酸化処理槽
２…過酸化水素分解槽
３…生物処理槽
４…処理水槽
５…オゾンガス発生器
６…過酸化水素タンク
７…廃オゾン分解装置

Claims (7)

1. 被処理水を浄化する水処理方法であって、
   前記被処理水に対してオゾンガスおよび過酸化水素による促進酸化処理を行う第１工程と、
   前記第１工程の後に過酸化水素分解処理を行う第２工程と、
   前記第２工程の後に生物処理を行う第３工程とを備える、水処理方法。
2. 前記第３工程による生物処理水を前記第１工程に使用することによって前記第１工程と前記第３工程との間で循環処理することを特徴とする、請求項１に記載の水処理方法。
3. 前記第２工程は、前記第１工程による促進酸化処理水に活性炭を添加して混合し、当該被促進酸化処理水に残留している過酸化水素を分解することを特徴とする、請求項１または２に記載の水処理方法。
4. 前記第１工程において前記被処理水に注入されるオゾンガスおよび過酸化水素の少なくとも１つは、当該第１工程での前記被処理水の色に応じて調節されることを特徴とする、請求項１または２に記載の水処理方法。
5. 前記第１工程は、当該第１工程での前記被処理水の色を識別し識別結果を出力する色識別工程と、当該識別結果に応じて前記被処理水に注入されるオゾンガスおよび過酸化水素の少なくとも１つを自動的に調節する調節工程とを、さらに含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の水処理方法。
6. 前記被処理水における浄化対象項目がＣＯＤ（化学的酸素要求量）であることを特徴とする、請求項１乃至５の何れか１に記載の水処理方法。
7. 請求項１乃至請求項６の何れか１に記載の水処理方法を用いた水処理システムであって、
   前記第１工程を行う促進酸化処理槽と、
   前記促進酸化処理槽の後段に前記第２工程を行う酸化水素分解処理槽と、
   前記酸化水素分解処理槽の後段に前記第３工程を行う生物処理槽とを備える、水処理システム。

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