JP2013226536A - 廃水処理方法およびシステム - Google Patents

Abstract

【課題】微生物による有機物分解速度を高めて、処理水への有機物残留を防止した廃水処理方法およびシステムを得る。
【解決手段】曝気槽１と、散気装置１ａと、オゾン吸着槽１６と、曝気槽１から引き抜いた汚泥含有処理水３とオゾン吸着槽１６で生成した高濃度オゾンガスを混合するエジェクタ１０と、高濃度オゾンガスに接触させて汚泥を改質するオゾン反応槽１９と、改質汚泥を曝気槽１に返送する汚泥返送ポンプ７と、曝気槽１における微生物活性度を測定する測定器２１と、微生物活性度の測定結果に基づき散気装置１ａの曝気量とエジェクタ１０におけるオゾンガス量および汚泥引き抜き量を制御する制御装置２３と、を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、有機性物質を含有する廃水を処理する廃水処理方法およびシステムに関するものである。

一般に、有機性物質を含有する廃水処理方法として、微生物を用いた活性汚泥法が広く利用されている。しかしながら、活性汚泥法においては、廃水処理により大量の汚泥（微生物を含む）が発生するので、増加した汚泥を沈殿および脱水した後で、埋め立てまたは焼却処分することが行われている。この際、廃水処理コストを削減するために、廃水処理工程の途中に、物理的または化学的な汚泥減容処理を導入することが検討されている。

そこで、従来から、物理的な汚泥減容方法の１つとして、オゾンガスを利用して汚泥を改質（微生物を分解）した後、生物処理工程に返送して再度分解させる方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
なお、上記物理的な汚泥減容方法では、オゾンガス濃度が高いほど汚泥の改質が進み、生物処理工程での分解効率が高くなることが知られている。

たとえば、本願発明者の実験結果によれば、オゾンガス濃度を変えて汚泥を改質し、曝気槽で溶解させた場合、図７に示すように、オゾンガス濃度が高くなればなるほど、改質した汚泥の曝気槽における生分解性が向上した。また、生分解性の高い改質汚泥は、曝気槽において微生物の増殖に利用される割合が少なくなり、汚泥発生量を低減できることが分かった。

図７において、横軸はオゾン消費量（ｍｇ−Ｏ_３／ｇ−ＭＬＳＳ：Ｍｉｘｅｄ Ｌｉｑｕｏｒ Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄｓ（活性汚泥法の曝気槽内混合液中の浮遊物質）であり、縦軸は酸素利用速度相対値（生分解性の指標）である。ここでは、オゾンガス濃度が１３４ｍｇ／Ｌ（白四角プロット実線）の場合、６０ｍｇ／Ｌ（黒丸プロット点線）の場合、２６ｍｇ／Ｌ（白丸プロット実線）の場合での、オゾン消費量に対する生分解性特性をそれぞれ示している。

図８は上記特許文献１に記載の廃水処理システムを示す構成図である。
図８において、従来の廃水処理システムは、廃水２が流入される曝気槽１と、微生物により廃水２を処理するために曝気槽１内に空気を吹き込む散気装置１ａと、曝気槽１から流出した汚泥含有処理水３を貯留して余剰汚泥４と処理水５とに分離する沈殿槽６と、沈殿槽６内の余剰汚泥４を曝気槽１内に返送する汚泥返送ポンプ７と、曝気槽１から引き抜いた汚泥含有処理水３の一部を処理するオゾン処理部８と、オゾン処理部８内の汚泥含有処理水３を循環させる汚泥循環ポンプ９と、オゾン処理部８内で循環する汚泥含有処理水３にオゾンガスを吹き込むエジェクタ１０と、エジェクタ１０に吹き込むオゾンガスを発生させるオゾンガス発生器１１と、オゾン処理部８でオゾン処理した汚泥含有処理水３を曝気槽１に返送する返送ポンプ１２と、を備えている。
なお、特許文献１においては、オゾンガス発生器１１として、放電式のものを使用することにより、濃度範囲１２０ｍｇ／Ｌ〜４００ｍｇ／Ｌのオゾンガスを使用している。

特開２００１−１９１０９７号公報

従来の廃水処理方法およびシステムは、特許文献１に記載のように、オゾン発生器からのオゾンガスを直接注入していたので、オゾンガス濃度を４００ｍｇ／Ｌ以上に高めることが困難であり、オゾン処理部での汚泥の改質（汚泥減容処理）が十分ではなく、曝気槽における微生物の有機物負荷を軽減することができないという課題があった。
また、オゾンガスで改質した汚泥を曝気槽に投入することによって廃水中の有機物濃度が増加するのに対し、曝気槽における空気の散気量は一定であることから、曝気槽における微生物の分解が対応できず、処理水に有機物が残留するという課題があった。

また、汚泥の改質を促進させるために注入されたオゾンガスは、汚泥含有処理水内で気泡となり、気液界面を通して処理水に溶解し、処理水に溶解したオゾンが汚泥表面に接触して、汚泥を改質（汚泥減容処理）させるが、処理水に溶解するオゾン濃度は、オゾンガス濃度の３０％程度であり、３０％を超えて溶解したオゾンは、排オゾンガスとして汚泥含有処理水から放出されるか、または自己分解作用によって酸素に分解されていたので、高濃度のオゾンガスを注入しても、大部分のオゾンガスが汚泥含有処理水への溶解に消費されてしまい、汚泥改質におけるオゾンの利用効率が低下するという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、オゾン発生器からのオゾン供給側にオゾン濃縮手段を介在させることにより、１０００ｍｇ／Ｌ以上の高濃度オゾンガスによる汚泥処理を可能とし、曝気槽における微生物の有機物負荷を低減するとともに、高濃度オゾンガスで改質した改質汚泥を曝気槽に返送する際に、曝気槽における微生物の活性度を測定し、活性度に応じて曝気槽に吹き込む空気量を変化させることにより、微生物による有機物分解速度を高めて、処理水への有機物残留を防止した廃水処理方法およびシステムを得ることを目的とする。

また、この発明は、１０００ｍｇ／Ｌ以上の高濃度オゾンガスを発生させた場合でも、処理水へのオゾン溶解によるオゾンの利用効率を低下させることがなく、曝気槽において分解効率の極めて高い改質汚泥を得ることができ、これにより汚泥発生量を低減させた廃水処理方法およびシステムを得ることを目的とする。

この発明に係る廃水処理方法は、廃水中の有機物を微生物で分解する生物処理ステップと、廃水中に空気を吹き込む曝気ステップと、オゾンガスを発生するオゾンガス発生ステップと、オゾンガスを吸着剤に吸着させて高濃度オゾンガスを生成するオゾン濃縮ステップと、生物処理ステップで生成した汚泥含有処理水とオゾン濃縮ステップで生成した高濃度オゾンガスとを混合する気液混合ステップと、汚泥含有処理水内の汚泥を高濃度オゾンガスに接触させて改質するオゾン処理ステップと、オゾン処理ステップで改質した改質汚泥を曝気槽内に返送する返送ステップと、曝気槽内の微生物活性度を測定する微生物活性度測定ステップと、微生物活性度の測定結果に基づき、曝気ステップにおける曝気量、気液混合ステップにおけるオゾンガス量、および汚泥含有処理水の引き抜き量を制御する制御ステップと、を備えたものである。

また、この発明に係る廃水処理方法は、オゾン濃縮ステップで生成した高濃度オゾンガスを吸引する吸引ステップと、汚泥含有処理水と吸引した高濃度オゾンガスを減圧雰囲気で接触させて汚泥を改質するオゾン処理ステップと、を備えている。

この発明によれば、オゾン濃縮手段から１０００ｍｇ／Ｌ以上の高濃度オゾンガスを間欠的に発生させて汚泥含有処理水に注入することにより、汚泥を形成する有機物を効果的に分解するとともに、汚泥中の微生物の細胞壁を効果的に破壊することができ、また、この状態まで改質した改質汚泥に生物処理を行うことにより、微生物による分解効率が向上し、改質汚泥を水と二酸化炭素とに分解する比率を高くすることができる。

また、微生物の活性度（微生物による有機物分解量または廃水中の有機物濃度）を測定して生物処理による有機物分解の状況を把握することにより、有機物分解状況に応じて、曝気ステップにおける空気曝気量とオゾン処理のための汚泥引き抜き量とを制御することが可能となり、微生物による有機物の分解を促進させ、処理水の水質悪化を防止することができる。

さらに、この発明によれば、オゾン濃縮手段から生じた１０００ｍｇ／Ｌ以上の高濃度オゾンガスを汚泥含有処理水に注入した場合でも、減圧雰囲気によって高濃度オゾンガスが処理水に溶解することが抑制されるので、処理水による高濃度オゾンガスの消費量が低減されて、オゾンガスによる汚泥改質の効率を向上させることができる。

この発明の実施の形態１に係る廃水処理システムを示す構成図である。 この発明の実施の形態２に係る廃水処理システムを示す構成図である。 この発明の実施の形態３を示す廃水処理システムを示す構成図である。 この発明の実施の形態４に係る廃水処理システムを示す構成図である。 この発明の実施の形態４による減圧雰囲気において高濃度オゾンガスにより汚泥が溶解する過程を模式的に示す説明図である。 この発明の実施の形態４におけるオゾン反応槽に高濃度オゾンガスを注入する手段を具体的に示す構成図である。 異なるオゾンガス濃度で改質した汚泥の生物処理工程における生分解性を示す実験結果を示す説明図である。 従来の廃水処理システムを示す構成図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る廃水処理システムを示す構成図である。
図１において、廃水処理システムは、廃水２を汚泥含有処理水３にする曝気槽１および散気装置１ａと、曝気槽１に改質汚泥２５を返送する汚泥返送ポンプ７と、エジェクタ１０と、放電式のオゾンガス発生器１１と、曝気槽１から汚泥含有処理水３を引き抜く汚泥引き抜き配管１３および汚泥引き抜きポンプ１４と、高濃度オゾン配管１５およびオゾン供給配管１７が設けられたオゾン吸着槽１６と、エジェクタ１０を介して汚泥引き抜き配管１３および高濃度オゾン配管１５に接続された気液混合配管１８と、気液混合配管１８および汚泥返送配管２０が設けられたオゾン反応槽１９と、曝気槽１に設けられた測定器２１と、測定器２１の測定結果に応じて各部を制御するための信号線２２を有する制御装置２３と、散気装置１ａに空気を送る曝気ポンプ２４と、を備えている。

なお、図１においては、煩雑さを回避するために図示を省略しているが、この発明の実施の形態１に係る廃水処理システムは、前述（図８参照）と同様に、曝気槽１から流出した汚泥含有処理水３を貯留して余剰汚泥と処理水とに分離する沈殿槽と、沈殿槽内の余剰汚泥を曝気槽１内に返送する汚泥返送ポンプと、が設けられている。

生物処理を行う曝気槽１においては、散気装置１ａが設置されており、廃水２が流入されて、汚泥含有処理水３が流出される。また、曝気槽１には、汚泥含有処理水３を引き抜く汚泥引き抜き配管１３が設置されており、汚泥引き抜きポンプ１４を介してエジェクタ１０へと繋がっている。

エジェクタ１０は、高濃度オゾン配管１５を介して、オゾン吸着槽１６へと繋がっており、オゾン吸着槽１６は、オゾン供給配管１７を介してオゾンガス発生器１１へと繋がっている。また、エジェクタ１０は、気液混合配管１８を介して、オゾン反応槽１９へと繋がっており、オゾン反応槽１９は、汚泥返送配管２０および汚泥返送ポンプ７を介して、曝気槽１へと繋がっている。

曝気槽１に設置された測定器２１は、汚泥活性度を測定し、信号線２２を通して測定信号を制御装置２３に入力する。また、オゾン吸着槽１６は、吸着したオゾンの重量を制御装置２３に入力する。
制御装置２３は、信号線２２を通して、オゾンガス発生器１１、汚泥引き抜きポンプ１４、オゾン吸着槽１６および曝気ポンプ２４に対する制御信号を送る。

次に、図１に示したこの発明の実施の形態１による処理手順について説明する。
まず、オゾンガス発生器１１で生成したオゾンガスは、オゾン供給配管１７を通ってオゾン吸着槽１６に充填されたシリカゲルなどの吸着剤（図示せず）に吸着される。
続いて、吸着剤に吸着したオゾンの重量が一定以上になった時点で、制御装置２３は、オゾンガス発生器１１からオゾン吸着槽１６へのオゾン供給を停止させ、加熱や吸引によってオゾン吸着槽１６の内部に吸着したオゾンを脱離させる。これにより、間欠的にではあるが、１０００ｍｇ／Ｌ以上の高濃度オゾンガスが、オゾン吸着槽１６から高濃度オゾン配管１５へと放出される。

このとき、高濃度オゾン配管１５への高濃度オゾンガスの放出タイミングに合わせて、汚泥引き抜きポンプ１４を駆動して曝気槽１から汚泥含有処理水３を引き抜く。曝気槽１から引き抜かれた汚泥含有処理水３は、高濃度オゾンガスとともにエジェクタ１０に流入する。

続いて、高濃度オゾンガスおよび汚泥含有処理水３は、エジェクタ１０で混合された後、気液混合配管１８を通してオゾン反応槽１９に流入する。
この結果、オゾン反応槽１９には、高濃度オゾンガスによって改質された改質汚泥２５が貯留される。また、オゾン反応槽１９から放出された排オゾンガス２６は、オゾン分解装置（図示せず）によって酸素ガスに分解される。

その後、オゾン吸着槽１６に吸着したオゾンが脱離して、オゾン吸着槽１６から放出されるオゾンガス濃度が１００ｍｇ／Ｌ以下まで減少した時点で、制御装置２３は、オゾン吸着槽１６からのオゾンガス放出および汚泥引き抜きポンプ１４の駆動を停止させ、オゾンガスと汚泥含有処理水との混合を止める。

一方、オゾン反応槽１９に溜まった改質汚泥２５は、汚泥返送ポンプ７によって汚泥返送配管２０を通して曝気槽１に返送される。以下、改質汚泥２５は、高濃度オゾンガスによって高効率に処理されているので、曝気槽１（微生物の培養槽としても機能する）において微生物により効率よく二酸化炭素と水とに分解される。

このとき、改質汚泥２５が曝気槽１に返送されると、曝気槽１内の有機物濃度が増加して、微生物による有機物分解量が増加するので、測定器２１は、曝気槽１における有機物量の増加や微生物による有機物分解量の増加を検知し、信号線２２を通して制御装置２３に測定信号を送る。なお、測定器２１としては、ＴＯＣ（Ｔｏｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃａｒｂｏｎ）計、ＣＯＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｏｘｙｇｅｎ Ｄｅｍａｎｄ）計、溶存酸素濃度計、酸化還元電位計など、またはこれらを複数設置したものが使用可能である。

制御装置２３は、測定器２１からの測定信号を受けて、曝気槽１内の有機物量および微生物による有機物分解量に応じて、曝気ポンプ２４を動作させて散気装置１ａからの曝気量を変化させる。すなわち、有機物量（微生物による有機物分解量）の増大に応じて、散気装置１ａからの曝気量を増大させる。

このように、曝気槽１における微生物の有機物負荷に応じたオゾン処理を行うことにより、曝気槽１の有機物濃度が変動しても、微生物による有機物の分解を完全に行うことが可能となり、有機物残留による処理水質の悪化を防止することができる。

また、沈殿槽６（図８参照）内に沈殿する余剰汚泥４の量も著しく減少するので、廃棄または焼却などが容易になるうえ、曝気槽１に返送された場合にも容易に再処理が可能となる。

さらに具体的には、曝気槽１の有機物濃度を測定器２１で計測し、たとえば、ＴＯＣ計もしくはＣＯＤ計により流入水中の有機物負荷が少ないと判断された場合、または溶存酸素濃度計や酸化還元電位計により流入水中の溶存酸素が高いと判断された場合には、汚泥引き抜きポンプ１４およびオゾン吸着槽１６を動作させて、汚泥含有処理水３と高濃度オゾンガスとを接触させ、汚泥含有処理水３内の汚泥を改質して改質汚泥２５を生成し、曝気槽１に返送することにより、曝気槽１での微生物に対する有機物負荷を適正値に維持し、処理水中の有機物残留を防止することができる。

以上のように、この発明の実施の形態１（図１）に係る廃水処理方法は、廃水２中の有機物を微生物で分解する生物処理ステップと、廃水２を含む汚泥含有処理水３中に空気を吹き込む曝気ステップと、オゾンガスを発生するオゾンガス発生ステップと、オゾンガスを吸着剤に吸着させて高濃度オゾンガスを生成するオゾン濃縮ステップと、生物処理ステップで生成した汚泥含有処理水３とオゾン濃縮ステップで生成した高濃度オゾンガスとを混合する気液混合ステップと、汚泥含有処理水内の汚泥を高濃度オゾンガスに接触させて改質するオゾン処理ステップと、オゾン処理ステップで改質した改質汚泥２５を曝気槽１内に返送する返送ステップと、曝気槽１内の微生物活性度を測定する微生物活性度測定ステップと、微生物活性度の測定結果に基づき、曝気ステップにおける曝気量、気液混合ステップにおけるオゾンガス量、および汚泥含有処理水の引き抜き量を制御する制御ステップと、を備えている。

また、この発明の実施の形態１（図１）に係る廃水処理システムは、廃水２中の有機物を微生物で分解する曝気槽１（生物処理手段）と、曝気槽１に空気を吹き込む曝気ポンプ２４および散気装置１ａ（曝気手段）と、オゾンガスを発生するオゾンガス発生器１１と、オゾンガス発生器１１から発生したオゾンガスを吸着剤に吸着させて高濃度オゾンガスを生成するオゾン吸着槽１６（オゾン濃縮手段）と、曝気槽１から引き抜いた汚泥含有処理水３とオゾン吸着槽１６で生成した高濃度オゾンガスとを混合するエジェクタ１０（気液混合手段）と、汚泥含有処理水３内の汚泥を高濃度オゾンガスに接触させて改質するオゾン反応槽１９（オゾン処理手段）と、オゾン反応槽１９で改質した改質汚泥２５を曝気槽１に返送する汚泥返送ポンプ７および汚泥返送配管２０（返送手段）と、曝気槽１における微生物活性度を測定する測定器２１（微生物活性度測定手段）と、微生物活性度の測定結果に基づき、散気装置１ａ（曝気手段）の曝気量、エジェクタ１０（気液混合手段）におけるオゾンガス量、および汚泥含有処理水３の引き抜き量を制御する制御装置２３（制御手段）と、を備えている。

上記構成において、オゾン吸着槽１６から、吸着剤に吸着させたオゾンを脱離させること（オゾンガス濃縮ステップ）により、１０００ｍｇ／Ｌ以上の高濃度オゾンガスを間欠的に発生させることができ、１０００ｍｇ／Ｌ以上の高濃度オゾンガスを汚泥含有処理水３に注入すること（オゾン処理ステップ）により、汚泥を形成する有機物が高効率に分解されるとともに、汚泥中の微生物の細胞壁が破壊される。

上記状態にまで改質した汚泥を曝気槽１に返送して生物処理を行うこと（生物処理ステップ）により、微生物による分解効率が向上して、改質汚泥２５を水と二酸化炭素に分解する比率を高くすることができる。

また、微生物による有機物分解量または廃水中の有機物濃度を測定して、微生物の活性度を測定すること（微生物活性度測定ステップ）により、生物処理による有機物分解の状況を把握することが可能となり、有機物分解状況に応じて散気装置１ａにおける空気曝気量とオゾン処理のための汚泥引き抜き量とを制御すること（制御ステップ）により、微生物による有機物の分解を促進させ、処理水の水質悪化を防止することができる。

実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図１）では、リン以外の有機物除去を考慮して、オゾン反応槽１９からの改質汚泥２５を曝気槽１内に直接返送したが、改質汚泥２５からさらにリンを除去するために、図２のように、オゾン反応槽１９の後段に、アルカリ処理槽２９およびリン分離槽３３を介在させるとともに、曝気槽１の上流側に嫌気槽３６（無酸素槽）を設けてもよい。

一般に、微生物は、一定量のリンを取り込むものの、分解することはできないので、別途にリンを除去する必要がある。また、嫌気槽３６においては、微生物は、リンを放出しするとともに、リン放出により廃水２の有機物分解能力も向上することが知られている。

図２はこの発明の実施の形態２に係る廃水処理システムを示す構成図であり、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号が付されている。この場合、オゾン処理した改質汚泥２５からリンを除去する構成を付加した点のみが前述と異なる。

図２において、廃水処理システムは、散気装置１ａを有する曝気槽１と、曝気ポンプ２４と、オゾン反応槽１９と、改質汚泥搬送ポンプ２７と、改質汚泥搬送配管２８と、アルカリ処理槽２９と、アルカリ汚泥搬送ポンプ３１と、アルカリ汚泥配管３２と、リン分離槽３３と、リン除去汚泥ポンプ３４と、リン除去汚泥配管３５と、嫌気槽３６と、を備えている。

なお、図２においては、煩雑さを回避するために図示を省略しているが、この発明の実施の形態２に係る廃水処理システムは、前述（図８）と同様に、曝気槽１から流出した汚泥含有処理水３を貯留して余剰汚泥と処理水とに分離する沈殿槽と、沈殿槽内の余剰汚泥を曝気槽１内に返送する汚泥返送ポンプと、が設けられている。

また、前述（図１）と同様に、制御装置２３を備えているとともに、オゾン反応槽１９の上流側には、エジェクタ１０と、オゾンガス発生器１１と、汚泥引き抜き配管１３と、汚泥引き抜きポンプ１４と、高濃度オゾン配管１５と、オゾン吸着槽１６と、オゾン供給配管１７と、気液混合配管１８と、が設けられている。
この場合、制御装置２３は、各ポンプ２７、３１、３４も制御する。

オゾン反応槽１９は、改質汚泥搬送配管２８および改質汚泥搬送ポンプ２７を介して、アルカリ処理槽２９へと繋がっている。
アルカリ処理槽２９には、オゾン反応槽１９からの改質汚泥２５とともに、アルカリ薬液３０が注入される。

アルカリ処理槽２９は、アルカリ汚泥配管３２およびアルカリ汚泥搬送ポンプ３１を介してリン分離槽３３へと繋がっている。
リン分離槽３３は、リン除去汚泥配管３５およびリン除去汚泥ポンプ３４を介して、嫌気槽３６へと繋がっている。

嫌気槽３６は、曝気槽１の上流側に設けられており、嫌気槽３６と曝気槽１との間は、廃水２（リン除去汚泥３９）などが通過できるように仕切られている。
嫌気槽３６に流入した廃水２は、嫌気槽３６においてリン分離槽３３からのリン除去汚泥３９と混合され、廃水２内の微生物のリン放出処理がされた後に曝気槽１に流入する。

次に、図１を参照しながら、図２に示したこの発明の実施の形態２による処理手順について説明する。
前述のように、まず、オゾン吸着槽１６における高濃度オゾンガスのオゾン処理によって改質された改質汚泥２５は、オゾン反応槽１９に溜まる。

次に、オゾン反応槽１９内の改質汚泥２５は、改質汚泥搬送ポンプ２７で引き抜かれて、アルカリ処理槽２９に投入される。
続いて、アルカリ処理槽２９においては、アルカリ薬液３０が注入されることにより、改質汚泥２５の可溶化が進行し、微生物内部に取り込まれていたリンが溶出する。

次に、リンが溶出したアルカリ汚泥は、アルカリ汚泥搬送ポンプ３１を介して、アルカリ処理槽２９からリン分離槽３３に投入される。
続いて、リン分離槽３３内にリン凝集剤３７が添加されると、溶出したリンと反応してリン凝集物３８が生成される。リン凝集物３８は、アルカリ汚泥から分離されて回収される。

一方、リン分離槽３３においては、アルカリ汚泥からリンが除去されたリン除去汚泥３９が生成され、リン除去汚泥３９は、リン除去汚泥配管３５およびリン除去汚泥ポンプ３４を介して、リン分離槽３３から嫌気槽３６に投入される。
これにより、曝気槽１から引き抜いた汚泥含有処理水３から、リンを除去した後に、生物処理を行うことができる。

曝気槽１の上流側に設けられた嫌気槽３６にリン除去汚泥３９を投入することにより、嫌気槽３６において、有機物を分解させるとともに、微生物に含まれるリンを処理水中に放出させることができる。
続いて、嫌気槽３６で処理した処理水を曝気槽１に流入させることにより、処理水に含まれるリンを、リン放出後の微生物に摂取させることが可能となり、汚泥含有処理水３中のリン濃度を低減することができる。

また、前述（図１）と組み合わせた構成とすることにより、曝気槽１での生物学的リン除去性能をさらに高めることもできる。
具体的には、嫌気槽３６でのリン吐出が盛んな時間帯には、曝気槽１の曝気量を高め、微生物によるリン摂取量を増やすことにより、嫌気槽３６に再投入されたリン除去汚泥３９（改質汚泥２５）の有機物分解効率を高めるとともに、曝気槽１における微生物のリン摂取量が向上し、生物処理後の処理水に含まれるリン濃度を低減することができる。

以上のように、この発明の実施の形態２（図２）に係る廃水処理方法は、前述の実施の形態１における各ステップに加え、生物処理ステップに先だって、廃水２内の微生物からリンを放出させる嫌気ステップと、オゾン処理ステップで改質した改質汚泥２５にアルカリ薬液３０を添加するアルカリ処理ステップと、アルカリ処理ステップでアルカリ添加した改質汚泥にリン凝集剤３７を添加するリン凝集ステップと、リン凝集ステップで凝集したリン凝集物３８を回収するリン回収ステップと、を備えている。
嫌気ステップおよび曝気ステップは、嫌気的生物処理ステップを構成しており、返送ステップにおいては、リン凝集ステップでリンを除去したリン除去汚泥３９を廃水２内に返送する。

また、この発明の実施の形態２（図２）に係る廃水処理システムは、前述（図１）の構成に加えて、曝気槽１の上流側に設けられた嫌気槽３６と、オゾン反応槽１９（オゾン処理手段）で改質した改質汚泥２５にアルカリ薬液３０を添加するアルカリ処理槽２９（アルカリ処理手段）と、アルカリ処理槽２９でアルカリ添加した改質汚泥にリン凝集剤３７を添加するリン分離槽３３（リン凝集手段）と、リン分離槽３３で凝集したリン凝集物３８を回収するリン回収手段と、を備えている。
嫌気槽３６および曝気槽１は、嫌気的生物処理手段を構成しており、リン除去汚泥ポンプ３４およびリン除去汚泥配管３５（返送手段）は、リン分離槽３３でリンを除去したリン除去汚泥３９を嫌気槽３６に返送する。

このように、オゾン処理した改質汚泥２５からリンを回収することにより、前述の実施の形態１による効果に加えて、曝気槽１に蓄積するリン濃度を一定に保ち、処理水にリンが溶出するのを防止することができる。

実施の形態３．
なお、上記実施の形態１、２（図１、図２）では、オゾン反応槽１９から生成された排オゾンガス２６をすべて放出して、外部のオゾン分解装置（図示せず）で酸素に分解したが、オゾン処理に用いるオゾンガスの利用効率を高めるために、図３のように、一部の排オゾンガス２６をオゾン反応槽１９Ａ内に循環させて有機物の分解に寄与させてもよい。

図３はこの発明の実施の形態３に係る廃水処理システムを示す構成図であり、前述（図１）の構成に排オゾン循環手段を追加した場合を示している。
図３において、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号（または、符号の後に「Ａ」）が付されている。

図３において、廃水処理システムは、曝気槽１と、散気装置１ａと、汚泥返送ポンプ７と、エジェクタ１０と、オゾンガス発生器１１と、汚泥引き抜き配管１３と、汚泥引き抜きポンプ１４と、高濃度オゾン配管１５と、オゾン吸着槽１６と、オゾン供給配管１７と、気液混合配管１８と、オゾン反応槽１９Ａと、汚泥返送配管２０と、測定器２１と、を備えている。

また、図３の廃水処理システムは、排オゾンガス２６の循環手段として、分離液搬送ポンプ４０と、分離液搬送ポンプ４０を有しオゾン反応槽１９Ａに接続された分離液搬送配管４１と、分離液搬送配管４１の先端が導入された改質汚泥貯留槽４２と、分離液搬送配管４１の先端開口部に設けられたスプレーノズル４３と、オゾン反応槽１９Ａと改質汚泥貯留槽４２とを連通する泡汚泥配管４４と、排オゾン配管４５と、排オゾン循環配管４６と、排オゾン循環ポンプ４７と、オゾン散気管４８と、を備えている。

なお、図３においては、煩雑さを回避するために図示を省略しているが、この発明の実施の形態３に係る廃水処理システムは、前述と同様に、曝気槽１から流出した汚泥含有処理水３を貯留して余剰汚泥と処理水とに分離する沈殿槽と、沈殿槽内の余剰汚泥を曝気槽１内に返送する汚泥返送ポンプと、制御装置２３と、曝気ポンプ２４と、を備えている。
この場合、制御装置２３は、各ポンプ４０、４７も制御する。

オゾン反応槽１９Ａは、分離液搬送ポンプ４０および分離液搬送配管４１を介して改質汚泥貯留槽４２へと繋がっており、オゾン反応槽１９Ａから改質汚泥貯留槽４２に接続された分離液搬送配管４１の先端開口部には、スプレーノズル４３が設置されている。

また、オゾン反応槽１９Ａの上部は、泡汚泥配管４４を介して改質汚泥貯留槽４２の上部へと繋がっている。改質汚泥貯留槽４２の上部には、排オゾンガス２６を放出する排オゾン配管４５および排オゾン循環配管４６が接続されている。排オゾン循環配管４６は、排オゾン循環ポンプ４７を介して、オゾン反応槽１９Ａの内部に設置されたオゾン散気管４８へと繋がっている。
また、改質汚泥貯留槽４２は、汚泥返送ポンプ７および汚泥返送配管２０を介して曝気槽１へと繋がっている。

次に、図３に示したこの発明の実施の形態３による処理手順について説明する。
図３のように、オゾン処理で生成したオゾン反応槽１９Ａ内の改質汚泥に対し、オゾン散気管４８から排オゾンガス２６を吹き込むと、改質汚泥が発泡して泡汚泥４９が発生する。

このとき、泡汚泥４９の表面においては、改質汚泥が薄膜状になっているので、泡に含まれる排オゾンガスと薄膜の改質汚泥との接触面積が広くなる。このため、改質汚泥に含まれる有機物と排オゾンガスとの反応が促進し、有機物が効率よくオゾン分解されるとともに、排オゾンガスが効率よく酸素に分解される。

効率よくオゾン分解された泡汚泥４９は、オゾン散気管４８から注入された排オゾンガス２６の圧力によってオゾン反応槽１９Ａの上部に運ばれ、泡汚泥配管４４を通って改質汚泥貯留槽４２内に送られる。

こうして、汚泥含有処理水３から高濃度オゾンガスで処理された改質汚泥は、オゾン反応槽１９Ａから泡汚泥４９となって改質汚泥貯留槽４２に運ばれる。
この結果、オゾン反応槽１９Ａの底部には、汚泥が除去されて高濃度の溶存オゾンガスを含む分離液５０が残る。

続いて、分離液搬送ポンプ４０は、オゾン反応槽１９Ａ内の分離液５０を引き抜いて、分離液搬送配管４１の先端開口部のスプレーノズル４３から改質汚泥貯留槽４２内に噴霧することにより、分離液５０を溶存オゾンガスと水とに分離する。

改質汚泥貯留槽４２内で分離された排オゾンガス２６は、排オゾン配管４５を介して外部に放出されるとともに、一部が排オゾン循環配管４６および排オゾン循環ポンプ４７を介して引き抜かれ、オゾン散気管４８からオゾン反応槽１９Ａ内の改質汚泥に吹き込まれる。
これにより、オゾン吸着槽１６から発生した高濃度オゾンガスは、排オゾンガス２６を含めて効率よく汚泥分解に利用することができる。

一方、スプレーノズル４３を介して改質汚泥貯留槽４２内で分離された水は、泡汚泥配管４４を通って導入された泡汚泥４９と混合されて、改質汚泥貯留槽４２の底部に改質汚泥２５Ａとして蓄積する。
以下、改質汚泥２５Ａは、汚泥返送配管２０および汚泥返送ポンプ７を介して曝気槽１に返送される。

以上のように、この発明の実施の形態３（図３）に係る廃水処理方法は、前述の実施の形態１における各ステップに加えて、オゾン処理ステップで改質した改質汚泥にガスを吹き込んで発泡させることにより、改質汚泥を、泡汚泥４９と溶存オゾンガスを含む分離液５０とに分離する発泡ステップと、分離液５０を噴霧することにより分離液５０を排オゾンガス２６と水とに分離するガス分離ステップと、ガス分離ステップで分離した排オゾンガス２６を、オゾン反応槽１９Ａ内の改質汚泥に吹き込むガスとして利用するガス循環ステップと、を備えている。
返送ステップにおいては、ガス分離ステップで分離した水を、泡汚泥４９とともに改質汚泥２５Ａとして、曝気槽１に返送する。

また、この発明の実施の形態３（図３）に係る廃水処理システムは、前述（図１）の構成に加えて、オゾン反応槽１９Ａ内の改質汚泥（泡汚泥４９、分離液５０）にガスを吹き込んで発泡させることにより、改質汚泥を、泡汚泥４９とオゾンガスを含む分離液５０とに分離するオゾン散気管４８（発泡手段）と、分離液５０を噴霧することにより分離液５０を排オゾンガス２６と水とに分離するスプレーノズル４３（ガス分離手段）と、スプレーノズル４３で分離した排オゾンガス２６を、オゾン反応槽１９Ａ内の改質汚泥に吹き込むガスとして利用する排オゾン循環配管４６および排オゾン循環ポンプ４７（排オゾン循環手段）と、を備えている。
汚泥返送ポンプ７および汚泥返送配管２０（返送手段）は、スプレーノズル４３で分離した水を、泡汚泥４９とともに曝気槽１に返送する。

このように、排オゾンガス２６を用いてオゾン反応槽１９Ａ内の改質汚泥を発泡させることにより、薄膜状の改質汚泥を泡に付着させて泡汚泥４９とすることができ、薄膜状になった改質汚泥は、泡に含まれる排オゾンガス２６との接触面積が、液中に存在する場合と比べて大幅に増加することから、排オゾンガス２６と泡汚泥４９との高効率反応によって迅速に分解を進行させることができる。

また、泡とともに汚泥が除去された分離液５０（処理水）に含まれるオゾンガスは、スプレーノズル４３からの噴霧によって水と排オゾンガス２６とに分離され、分離された排オゾンガス２６は、排オゾン循環配管４６および排オゾン循環ポンプ４７を介してオゾン反応槽１９Ａ内のオゾン散気管４８に導入され、泡汚泥４９の生成に使用されることにより、前述の実施の形態１による効果に加えて、オゾン処理用に汚泥含有処理水３に注入された高濃度オゾンガスを汚泥処理に効率よく利用することができる。

なお、上記実施の形態３（図３）では、前述の実施の形態１（図１）の構成に適用した例を示したが、前述の実施の形態２（図２）の構成に適用してもよい。
この場合、改質汚泥貯留槽４２内の改質汚泥２５Ａは、図２内のアルカリ処理槽２９に導入されることになり、高濃度オゾンガス（および排オゾンガス２６）による高効率処理化に加えて、リンを除去することも可能になる。

実施の形態４．
なお、上記実施の形態１〜３（図１〜図３）では、高濃度オゾンガスを吸引する手段について言及しながったが、図４のように、オゾン吸着槽１６とオゾン反応槽１９との間に高濃度オゾンガスを吸引するガス吸引機７０を介在させてもよい。

図４はこの発明の実施の形態４に係る廃水処理システムを示す構成図であり、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
図４に示す廃水処理システムは、前述（図１）のエジェクタ１０に代えて、オゾン吸着槽１６から高濃度オゾンガスを吸引するためのガス吸引機７０を備えている。

図４において、オゾン吸着槽１６は、高濃度オゾン配管１５およびガス吸引機７０を介して、オゾン反応槽１９へと繋がっている。
また、曝気槽１から汚泥含有処理水３を引き抜く汚泥引き抜き配管１３は、汚泥引き抜きポンプ１４を介して、オゾン反応槽１９に接続されている。

さらに、オゾン反応槽１９には、排オゾン配管４５を通して、オゾン反応槽１９を減圧するための減圧ポンプ７１が設置されている。
ガス吸引機７０および減圧ポンプ７１は、信号線２２を通して制御装置２３と接続されており、制御装置２３により駆動される。

次に、図４に示した発明の実施の形態４による処理手順について説明する。
まず、制御装置２３による制御下で、ガス吸引機７０によってオゾン吸着槽１６から引き出された高濃度オゾンガスは、高濃度オゾン配管１５を通して、オゾン反応槽１９に注入される。

このとき、制御装置２３は、オゾン反応槽１９への高濃度オゾンガスの注入タイミングに合わせて、汚泥引き抜きポンプ１４を駆動して、曝気槽１から汚泥含有処理水３を引き抜く。以下、曝気槽１から引き抜かれた汚泥含有処理水３は、高濃度オゾンガスとともに、オゾン反応槽１９に流入する。

オゾン反応槽１９においては、高濃度オゾンガスの注入タイミングに合わせて、信号線２２を通した制御装置２３からの制御信号により減圧ポンプ７１が作動し、オゾン反応槽１９の内部が減圧される。

また、オゾン反応槽１９に流入した汚泥含有処理水３および高濃度オゾンガスは、減圧雰囲気下で接触し、これにより、汚泥含有処理水３に含まれる汚泥は、高濃度オゾンガスにより改質されて、改質汚泥２５となる。
さらに、オゾン反応槽１９からは、減圧ポンプ７１を介して排オゾンガス２６が放出される。

また、前述と同様に、オゾンガスとの接触によってオゾン反応槽１９に溜まった改質汚泥２５は、汚泥返送ポンプ７によって汚泥返送配管２０を通して曝気槽１に返送される。改質汚泥２５は、高濃度オゾンガスによって高効率に処理されているので、曝気槽１において微生物により効率よく二酸化炭素と水とに分解される。

次に、図５を参照しながら、オゾン反応槽１９において減圧雰囲気下で汚泥含有処理水３が改質される過程について、減圧しない場合と比較しながら説明する。
図５は減圧雰囲気での高濃度オゾンガスによって汚泥が溶解する過程を模式的に示す説明図であり、図５（ａ）は減圧なしの場合、図５（ｂ）は減圧ありの場合をそれぞれ示している。

図５に示すように、高濃度オゾンガスが注入されたオゾン反応槽１９においては、高濃度オゾンガスを含むオゾンガス気泡７２が生成される。
通常、オゾン反応槽１９の内部は、排オゾンガス２６の分解装置（図示せず）によって生じる背圧により、圧力が大気圧よりも高くなっている。

大気圧よりも高い圧力下においては、図５（ａ）に示すように、オゾンガス気泡７２に含まれる高濃度オゾンガスが汚泥含有処理水３に溶解しやすいので、オゾンガス気泡７２の周囲に多量のオゾン水７３が生成される。
一方、減圧雰囲気下においては、図５（ｂ）に示すように、オゾンガス気泡７２に含まれる高濃度オゾンガスが汚泥含有処理水３に溶解しにくいので、オゾンガス気泡７２の周囲には、少量のオゾン水７３のみが生成される。

このとき、汚泥含有処理水３内の汚泥７４がオゾンガス気泡７２と直接接触した場合には、高濃度オゾンガスによって溶解されるので十分改質される。
一方、オゾン水７３に含まれるオゾン濃度は、１００ｍｇ／Ｌ以下であることから、オゾン水７３による汚泥７４の改質は、オゾンガス気泡７２に含まれる高濃度オゾンガスによる汚泥７４の改質と比べて、改質が不十分となる。

オゾン水７３のオゾン濃度が高くならない要因の１つとしては、オゾン水７３に溶解したオゾン分子の自己分解速度が、オゾンガス気泡７２のオゾン分子に比べて大きいことがあげられる。このため、オゾン水７３に含まれるオゾン分子は、汚泥７４と直接接触することなく、酸素に分解する割合が大きくなる。

すなわち、図５（ａ）のように、汚泥７４がオゾン水７３に接触しやすい状態では、改質が不十分となる。
また、図５（ａ）のように、多量の高濃度オゾンガスが汚泥含有処理水３に溶解すると、オゾンガス気泡７２のオゾンガス濃度も低下するので、オゾンガス気泡７２による汚泥７４の改質効果も低下することになる。

これに対し、図５（ｂ）のように、オゾン反応槽１９の内部を減圧ポンプ７１で排気した場合には、オゾンガス溶解度が低下するので、汚泥含有処理水３へのオゾンガスの溶解量が抑制される。

これにより、オゾンガス気泡７２のオゾンガス濃度は高濃度が維持され、オゾンガス気泡７２と接触した汚泥７４は、オゾンガスによる改質が促進される。
また、汚泥含有処理水３へのオゾン溶解が減少したことにより、汚泥７４の改質におけるオゾンガスの利用効率が上昇する。

なお、オゾンガス気泡７２から汚泥含有処理水３へのオゾン溶解を抑制するためには、減圧ポンプ７１により、オゾン反応槽１９の内部圧力を絶対圧力で水の蒸気圧（２０℃で２．３ｋＰａ）よりも高く、大気圧（１００ｋＰａ）よりも低くする必要があり、最適には、絶対圧力で「１０ｋＰａ〜９０ｋＰａの範囲」に減圧する必要がある。

次に、図６を参照しながら、オゾン反応槽１９への高濃度オゾンガス注入手段について説明する。
図６は高濃度オゾンガスをオゾン反応槽１９に注入する手段を具体的に示す構成図であり、図６（ａ）と図６（ｂ）とで、それぞれ異なる構成例を示している。

図６（ａ）、図６（ｂ）において、オゾン反応槽１９には、圧力測定配管７６を介して圧力計７７が取り付けられており、圧力計７７には、制御装置２３（図４参照）の信号線２２が接続されている。

制御装置２３は、信号線２２を介して圧力計７７の測定値を読み込み、圧力測定値に応じたフィードバック制御により、信号線２２を介して減圧ポンプ７１の排気量を調節し、オゾン反応槽１９の内部圧力を上記範囲内に制御する。

図６（ａ）において、オゾン反応槽１９の底部には、散気シート７５が設置されており、散気シート７５には、高濃度オゾン配管１５が接続されている。
高濃度オゾンガスは、ガス吸引機７０から高濃度オゾン配管１５および散気シート７５を介して、オゾン反応槽１９内に注入され、微細なオゾンガス気泡７２となって噴射される。

なお、図６（ａ）においては、散気シート７５を使用したが、必ずしもこれに限定されることはなく、微細孔が開いた任意の治具（散気管など）を用いともよい。
また、オゾン反応槽１９へのオゾンガス注入口近傍に、オゾンガスを攪拌する攪拌機や超音振動子を設置してもよく、これにより、さらに微細なオゾンガス気泡を発生させることもできる。

一方、図６（ｂ）において、オゾン反応槽１９の底部には、汚泥含有処理水３と高濃度オゾンガスとを合流させる手段として、エジェクタ１０が設置されている。
エジェクタ１０には、ガス吸引機７０を介した高濃度オゾン配管１５と、汚泥引き抜き配管１３とが接続されている。

この場合、高濃度オゾン配管１５を通してエジェクタ１０に注入された高濃度オゾンガスは、汚泥含有処理水３によるせん断応力によって、微細化されたオゾンガス気泡７２となってオゾン反応槽１９に注入される。
ただし、オゾン反応槽１９の内部圧力は、減圧ポンプ７１によって大気圧以下に設定されているので、微細気泡であっても汚泥含有処理水３へのオゾンガス溶解が抑制されて、高濃度のオゾンガス気泡７２が発生する。

なお、図６（ｂ）においては、エジェクタ１０を用いて、オゾンガスと汚泥含有処理水３とを混合したが、エジェクタ１０に限らず、三又配管などを使用してもよい。

以上のように、この発明の実施の形態４（図４）に係る廃水処理方法は、廃水２中の有機物を微生物で分解する生物処理ステップと、廃水２中に空気を吹き込む曝気ステップと、オゾンガスを発生するオゾンガス発生ステップと、オゾンガスを吸着剤に吸着させて高濃度オゾンガスを生成するオゾン濃縮ステップと、オゾン濃縮ステップで生成した高濃度オゾンガスを吸引する吸引ステップと、汚泥含有処理水３と吸引した高濃度オゾンガスとを接触させて汚泥を改質するオゾン処理ステップと、汚泥含有処理水３と高濃度オゾンガスを接触させる雰囲気を減圧するステップと、オゾン処理ステップで改質した改質汚泥２５を廃水２内に返送する返送ステップと、廃水２内の微生物活性度を測定する微生物活性度測定ステップと、微生物活性度の測定結果に基づき、曝気ステップにおける曝気量、気液混合ステップにおけるオゾンガス量、および汚泥含有処理水３の引き抜き量を制御する制御ステップと、を備えている。

また、この発明の実施の形態４に係る廃水処理システムは、廃水２中の有機物を微生物で分解する曝気槽１（生物処理手段）と、曝気槽１に空気を吹き込む曝気ポンプ２４および散気装置１ａ（曝気手段）と、オゾンガスを発生するオゾンガス発生器１１と、オゾンガス発生器１１から発生したオゾンガスを吸着剤に吸着させて高濃度オゾンガスを生成するオゾン吸着槽１６（オゾン濃縮手段）と、オゾン吸着槽１６で生成した高濃度オゾンガスを吸引するガス吸引機７０（吸引手段）と、汚泥含有処理水３内の汚泥７４と吸引した高濃度オゾンガスとを接触させて汚泥を改質するオゾン反応槽１９（オゾン処理手段）と、汚泥含有処理水３内の汚泥７４と吸引した高濃度オゾンガスとが接触する雰囲気を減圧する減圧ポンプ７１（減圧手段）と、オゾン反応槽１９で改質した改質汚泥２５を曝気槽１に返送する汚泥返送配管２０（返送手段）と、曝気槽１における微生物活性度を測定する測定器２１（微生物活性度測定手段）と、微生物活性度の測定結果に基づき、散気装置１ａ（曝気手段）の曝気量、エジェクタ１０（気液混合手段）におけるオゾンガス量、および汚泥含有処理水３の引き抜き量を制御する制御装置２３（制御手段）と、を備えている。

このように、減圧雰囲気で高濃度オゾンガスと汚泥７４を接触させることにより、改質汚泥２５を生成する際のオゾン利用効率が高まるとともに、高濃度オゾンガスで改質汚泥２５を生成することができる。

すなわち、オゾン吸着槽１６から生じた１０００ｍｇ／Ｌ以上の高濃度オゾンガスを、汚泥含有処理水３に注入した場合でも、減圧雰囲気によって高濃度オゾンガスが処理水に溶解することが抑制されるので、処理水による高濃度オゾンガスの消費量が低減され、オゾンガスによる汚泥改質の効率を向上させることができる。

また、高濃度オゾンガスで処理した改質汚泥２５は、生分解性が高いので、曝気槽１において二酸化炭素と水への分解効率が高まり、曝気槽１における汚泥７４の増加を抑制するとともに有機物残留による処理水質の悪化を防止することができる。

さらに、図６のように、オゾン反応槽１９には、圧力測定配管７６を介して圧力計７７が取り付けられており、圧力計７７の測定値が制御装置２３に入力されているので、制御装置２３は、圧力測定値に応じて、減圧ポンプ７１の排気量をフィードバック制御することにより、オゾン反応槽１９の内部圧力を最適範囲内に調節することができる。

１ 曝気槽、１ａ 散気装置、２ 廃水、３ 汚泥含有処理水、４ 余剰汚泥、５ 処理水、６ 沈殿槽、７ 汚泥返送ポンプ、８ オゾン処理部、９ 汚泥循環ポンプ、１０ エジェクタ、１１ オゾンガス発生器、１２ 返送ポンプ、１３ 汚泥引き抜き配管、１４ 汚泥引き抜きポンプ、１５ 高濃度オゾン配管、１６ オゾン吸着槽、１７ オゾン供給配管、１８ 気液混合配管、１９、１９Ａ オゾン反応槽、２０ 汚泥返送配管、２１ 測定器、２２ 信号線、２３ 制御装置、２４ 曝気ポンプ、２５、２５Ａ 改質汚泥、２６ 排オゾンガス、２７ 改質汚泥搬送ポンプ、２８ 改質汚泥搬送配管、２９ アルカリ処理槽、３０ アルカリ薬液、３１ アルカリ汚泥搬送ポンプ、３２ アルカリ汚泥配管、３３ リン分離槽、３４ リン除去汚泥ポンプ、３５ リン除去汚泥配管、３６ 嫌気槽、３７ リン凝集剤、３８ リン凝集物、３９ リン除去汚泥、４０ 分離液搬送ポンプ、４１ 分離液搬送配管、４２ 改質汚泥貯留槽、４３ スプレーノズル、４４ 泡汚泥配管、４５ 排オゾン配管、４６ 排オゾン循環配管、４７ 排オゾン循環ポンプ、４８ オゾン散気管、４９ 泡汚泥、５０ 分離液、７０ ガス吸引機、７１ 減圧ポンプ、７２ オゾンガス気泡、７３ オゾン水、７４ 汚泥、７５ 散気シート、７６ 圧力測定配管、７７ 圧力計。

Claims (10)

1. 廃水中の有機物を微生物で分解する生物処理ステップと、
   前記廃水中に空気を吹き込む曝気ステップと、
   オゾンガスを発生するオゾンガス発生ステップと、
   前記オゾンガスを吸着剤に吸着させて高濃度オゾンガスを生成するオゾン濃縮ステップと、
   前記生物処理ステップで生成した汚泥含有処理水と前記オゾン濃縮ステップで生成した高濃度オゾンガスとを混合する気液混合ステップと、
   前記汚泥含有処理水内の汚泥を前記高濃度オゾンガスに接触させて改質するオゾン処理ステップと、
   前記オゾン処理ステップで改質した改質汚泥を前記廃水内に返送する返送ステップと、
   前記廃水内の微生物活性度を測定する微生物活性度測定ステップと、
   前記微生物活性度の測定結果に基づき、前記曝気ステップにおける曝気量、前記気液混合ステップにおけるオゾンガス量、および前記汚泥含有処理水の引き抜き量を制御する制御ステップと、
   を備えた廃水処理方法。
2. 廃水中の有機物を微生物で分解する生物処理ステップと、
   前記廃水中に空気を吹き込む曝気ステップと、
   オゾンガスを発生するオゾンガス発生ステップと、
   前記オゾンガスを吸着剤に吸着させて高濃度オゾンガスを生成するオゾン濃縮ステップと、
   前記オゾン濃縮ステップで生成した前記高濃度オゾンガスを吸引する吸引ステップと、
   前記汚泥含有処理水と吸引した前記高濃度オゾンガスとを接触させて汚泥を改質するオゾン処理ステップと、
   前記汚泥含有処理水と前記高濃度オゾンガスを接触させる雰囲気を減圧するステップと、
   前記オゾン処理ステップで改質した改質汚泥を前記廃水内に返送する返送ステップと、
   前記廃水内の微生物活性度を測定する微生物活性度測定ステップと、
   前記微生物活性度の測定結果に基づき、前記曝気ステップにおける曝気量、前記気液混合ステップにおけるオゾンガス量、および前記汚泥含有処理水の引き抜き量を制御する制御ステップと、
   を備えた廃水処理方法。
3. 前記減圧するステップは、前記汚泥含有処理水と前記高濃度オゾンガスを接触させる雰囲気を、絶対圧力で、１０ｋＰａ〜９０ｋＰａの範囲内に設定することを特徴とする請求項２に記載の廃水処理方法。
4. 生物処理ステップに先だって、前記廃水内の微生物からリンを放出させる嫌気ステップと、
   前記オゾン処理ステップで改質した改質汚泥にアルカリ薬液を添加するアルカリ処理ステップと、
   前記アルカリ処理ステップでアルカリ添加した改質汚泥にリン凝集剤を添加するリン凝集ステップと、
   前記リン凝集ステップで凝集したリン凝集物を回収するリン回収ステップと、を備え、
   前記嫌気ステップおよび前記曝気ステップは、嫌気的生物処理ステップを構成し、
   前記返送ステップにおいては、前記リン凝集ステップでリンを除去したリン除去汚泥を前記廃水内に返送することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の廃水処理方法。
5. 前記オゾン処理ステップで改質した改質汚泥にガスを吹き込んで発泡させることにより、前記改質汚泥を、泡汚泥と溶存オゾンガスを含む分離液とに分離する発泡ステップと、
   前記分離液を噴霧することにより前記分離液を排オゾンガスと水とに分離するガス分離ステップと、
   前記ガス分離ステップで分離した排オゾンガスを、前記オゾン処理手段内の改質汚泥に吹き込むガスとして利用するガス循環ステップと、を備え、
   前記返送ステップにおいては、前記ガス分離ステップで分離した水を、前記泡汚泥とともに前記廃水内に返送することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の廃水処理方法。
6. 廃水中の有機物を微生物で分解する生物処理手段と、
   前記生物処理手段に空気を吹き込む曝気手段と、
   オゾンガスを発生するオゾンガス発生器と、
   前記オゾンガス発生器から発生したオゾンガスを吸着剤に吸着させて高濃度オゾンガスを生成するオゾン濃縮手段と、
   前記生物処理手段から引き抜いた汚泥含有処理水と前記オゾン濃縮手段で生成した高濃度オゾンガスとを混合する気液混合手段と、
   前記汚泥含有処理水内の汚泥を前記高濃度オゾンガスに接触させて改質するオゾン処理手段と、
   前記オゾン処理手段で改質した改質汚泥を前記生物処理手段に返送する返送手段と、
   前記生物処理手段における微生物活性度を測定する微生物活性度測定手段と、
   前記微生物活性度の測定結果に基づき、前記曝気手段の曝気量、前記気液混合手段におけるオゾンガス量、および前記汚泥含有処理水の引き抜き量を制御する制御手段と、
   を備えた廃水処理システム。
7. 廃水中の有機物を微生物で分解する生物処理手段と、
   前記生物処理手段に空気を吹き込む曝気手段と、
   オゾンガスを発生するオゾンガス発生器と、
   前記オゾンガス発生器から発生したオゾンガスを吸着剤に吸着させて高濃度オゾンガスを生成するオゾン濃縮手段と、
   前記オゾン濃縮手段で生成した前記高濃度オゾンガスを吸引する吸引手段と、
   前記汚泥含有処理水内の汚泥と吸引した前記高濃度オゾンガスとを接触させて汚泥を改質するオゾン処理手段と、
   前記汚泥含有処理水内の汚泥と前記吸引した高濃度オゾンガスとが接触する雰囲気を減圧する減圧手段と、
   前記オゾン処理手段で改質した改質汚泥を前記生物処理手段に返送する返送手段と、
   前記生物処理手段における微生物活性度を測定する微生物活性度測定手段と、
   前記微生物活性度の測定結果に基づき、前記曝気手段の曝気量、前記気液混合手段におけるオゾンガス量、および前記汚泥含有処理水の引き抜き量を制御する制御手段と、
   を備えた廃水処理システム。
8. 前記減圧手段は、前記汚泥含有処理水と前記高濃度オゾンガスを接触させる雰囲気を、絶対圧力で、１０ｋＰａ〜９０ｋＰａの範囲内に設定することを特徴とする請求項７に記載の廃水処理システム。
9. 前記曝気槽の上流側に設けられた嫌気槽と、
   前記オゾン処理手段で改質した改質汚泥にアルカリ薬液を添加するアルカリ処理手段と、
   前記アルカリ処理手段でアルカリ添加した改質汚泥にリン凝集剤を添加するリン凝集手段と、
   前記リン凝集手段で凝集したリン凝集物を回収するリン回収手段と、を備え、
   前記嫌気槽および前記曝気槽は、嫌気的生物処理手段を構成し、
   前記返送手段は、前記リン凝集手段でリンを除去したリン除去汚泥を前記嫌気槽に返送することを特徴とする請求項６から請求項８までのいずれか１項に記載の廃水処理システム。
10. 前記オゾン処理手段内の改質汚泥にガスを吹き込んで発泡させることにより、前記改質汚泥を、泡汚泥とオゾンガスを含む分離液とに分離する発泡手段と、
    前記分離液を噴霧することにより前記分離液を排オゾンガスと水とに分離するガス分離手段と、
    前記ガス分離手段で分離した排オゾンガスを、前記オゾン処理手段内の改質汚泥に吹き込むガスとして利用するガス循環手段と、を備え、
    前記返送手段は、前記ガス分離手段で分離した水を、前記泡汚泥とともに前記曝気槽に返送することを特徴とする請求項６から請求項９までのいずれか１項に記載の廃水処理システム。

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