JP2017209662A - 水処理システムおよび水処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
せて貯留する第1貯留工程と、第1貯留室の下部からオゾンを注入して第1貯留室に貯留した汚泥含有処理水に含まれる汚泥にオゾン処理を行うオゾン処理工程と、上方が第1貯留室の上方と連通する第2貯留室に第1貯留室から溢れた汚泥含有処理水を貯留する第2貯留工程とを備える。
本発明の実施の形態1に係る水処理システムについて説明する。図1は、本実施の形態1に係る水処理システムの構成を示す模式図である。水処理システムは、曝気槽1、散気装置2、固液分離部6、オゾン反応槽9、オゾン発生器17等を備える。
取得した空気を曝気槽1内に供給し、曝気槽1を好気性条件とする。曝気槽1では、微生物等の集合体である活性汚泥によって廃水4が好気性条件下で処理され、汚泥を含有する汚泥含有処理水5が生成される。空気供給装置3としては、必要空気供給量によって異なるが、ブロア、コンプレッサ、およびポンプ等が用いられる。
いる。第1貯留室11の上方に位置する汚泥含有処理水5は、循環配管104を介し、上部から引き抜かれてオゾンが注入された後に下部から第1貯留室11内に戻す循環を受ける。オゾンが注入されて下方に位置する汚泥含有処理水5は、引き抜きポンプ8を介した曝気槽1からの汚泥含有処理水5の引き抜きに伴い、再び上方に移動して上部から循環される。このような循環機構によって、汚泥含有処理水5に含まれる汚泥の分解が効率的に行われる。循環配管104と循環ポンプ15とエジェクタ16とオゾン発生器17とを含む組み合わせ部位は、本発明において汚泥にオゾン処理を行うオゾン処理部の一例である。なお、本実施の形態では汚泥含有処理水5を上部から引き抜いているが、オゾンを注入された後に第1貯留室11の下部から戻す構成であればよいので、汚泥含有処理水5の引き抜きは上部以外から行う構成でもよい。
れる濃度および流量のオゾンガスを発生させる。オゾン発生器17は、オゾン発生器17にオゾンガスの原料を供給する原料供給装置(不図示)、およびオゾン発生器17を冷却する冷却装置(不図示)に接続してある。
た酸素を用いることができる。必要に応じ、供給される酸素流量に対して0.05〜5%の窒素、空気、又は二酸化炭素を添加する添加ガス供給部を配置しても良い。
オゾン注入量の収束値[mgO3/gSS]=(オゾンガス濃度[mgO3/L]×オ
ゾンガス流量 [L/min])÷(汚泥含有処理水の汚泥濃度[gSS/L]×汚泥含有
処理水の引き抜き流量[L/min])・・・式(1)
分に分解しつつ、過剰なオゾン注入による未反応のオゾンガスの増加を抑制する観点から、G/L比は0.01以上0.3以下が好ましく、0.04以上0.07以下がより好ましい。
上記のように非接合部の増加と非接合部における泡膜の薄化促進が起こる結果、泡および泡相の消滅が促進される。消滅した泡相は液相となり、オーバーフローによって流れる汚泥含有処理水5に混入して第2貯留室12へ流れ込む。
このように、第2貯留室12に移動した泡においても非接合部の増加と非接合部における泡膜の薄化促進が起こるため、それぞれの泡相18の消滅も促進される。泡相が消滅した場合、泡相から液相が発生する。発生した液相は、返送配管103を介して曝気槽1へと返送される。なお、図1では、返送手段として返送ポンプ13を使用していた。しかしながら本発明は、この返送手段に限定されるものではない。返送手段として、例えば、オゾン反応槽9が曝気槽1よりも高い位置にある場合、第2貯留室12からの自然落下を用いた返送であっても良い。また、カスケードポンプを用いた返送手段であっても良い。
き抜きポンプ8の流量で除した商で表される「滞留時間」が、30秒以上5分以下となるようにすることが好ましく、30秒以上2分以下とすればより好ましい。なお、滞留時間が5分よりも長い場合、定常状態になるまでの時間が10分を超えるため、オゾン処理にかかる時間が長くなるとともに、第1貯留室11の大型化に伴って初期費用の増加を招く。
また、第1貯留室11の水平断面積も特に限定されないが、オゾンガスの気泡の合一を抑制して第1貯留室11内において気泡を均一に分散させ、オゾンガスと汚泥含有処理水5中の汚泥とを効率的に反応させる観点から、第1貯留室11の水平断面積は、第1貯留室11の下部から注入されるオゾンガスの上昇線速度が50mm/s以下になるように設定することが好ましい。なお、「上昇線速度」とは、上昇する流体が単位時間当たりに単位断面積を通過する流量を示し、以下でも同様とする。例えば、上記のように「第1貯留室11の下部から注入されるオゾンガスの上昇線速度」という場合は、汚泥含有処理水5内を上昇するオゾンガスの気泡が単位時間当たりに第1貯留室11の水平断面を通過する流量を第1貯留室11の水平断面積で除したものを表す。
第1貯留室11の断面積[m2]≧ 第2貯留室12の断面積[m2]≧(2000×汚泥含有処理水5の密度[kg/m3]×汚泥含有水の引き抜き流量[m3/s]÷汚泥含有処理水の粘性係数[Pa・s])の2乗・・・式(2)
式(2)の関係を満たす場合、第2貯留室12の大型化、ひいてはオゾン反応槽9の
大型化による初期費用の増加を防ぎつつ、第1貯留室11からオーバーフローして第2貯留室12に自然落下する汚泥含有処理水5の流速の増加が抑制され、第2貯留室12において汚泥含有処理水5の流れが乱流となることを防ぐことができる。これにより、泡相18は汚泥含有処理水5の液内部に形成されることなく汚泥含有処理水5の液面上に形成される。汚泥含有処理水5の液面上に形成される泡相に含まれる泡は、汚泥含有処理水5内部に形成される泡相に含まれる泡よりも非接合部が大きい。上述したように、非接合部が大きいほど泡膜全体の薄化が促進されるので、泡および泡相の消滅が促進される。また、汚泥含有処理水5の液面上に形成された泡相18においては、非接合部の泡膜内の液体が重力により下方へ流れて泡膜の薄化が加速され、泡相の消滅がさらに促進される。
処理工程、発泡工程、オーバーフロー工程、第2貯留工程、および返送工程等を含む。まず、曝気槽1に流入した廃水4は、曝気槽1内において生物処理が施され、汚泥を含有した汚泥含有処理水5となる。
オーバーフローした汚泥含有処理水5と泡とは、第2貯留室12に貯留され、第2貯留室12内には泡相が形成する(ステップST3)。このステップST3は、第2貯留工程の一例である
また、第1貯留室から溢れた泡がオゾン反応槽から外部に溢れたり排オゾンガス路に流れ込んだりすることがないため、曝気槽からの連続引き抜きを中断させる必要がなく、適度なオゾン供給を行いながら連続的な水処理が可能となる。
また更に、自然落下による第1貯留室上部の泡の分離は、泡膜の非接合部の増加と非接合部における泡膜の薄化をもたらすため、第2貯留室に形成される泡相の消滅を促進し、その体積を減少させることができる。このため、オゾン反応槽のコンパクト化や消泡手段の省略が可能となり、システム全体の大型化や複雑化を防ぎ、初期費用の増加を抑制することができる。
本発明の実施の形態2に係る水処理システムについて説明する。実施の形態2に係る水処理システムは、基本的な構成および動作が実施の形態1と同様であるが、曝気槽1内に汚泥濃度を測定する汚泥濃度測定器201と、汚泥濃度測定器201の測定結果に基づき
各部を制御する濃度利用制御装置202、すなわち濃度利用制御部が設けられている点が異なる。
本発明の実施の形態3に係る水処理システムについて説明する。実施の形態3に係る水処理システムは、基本的な構成および動作が実施の形態2と同様であるが、固液分離部6の後段に処理水7の水質を測定する水質測定器203と、水質測定器203の測定結果に基づき各部を制御する水質利用制御装置204、すなわち水質利用制御部が設けられている点が異なる。
する水質測定器203を備えるため、曝気槽1における有機物負荷(曝気槽1内の微生物が処理する有機物の量)の変動に伴う処理水7の溶解性有機物濃度の変動を検知することができる。
によって生じる液相の量を減少させて処理水の水質の悪化を抑制することができる。
本発明の実施の形態4に係る水処理システムについて説明する。実施の形態4に係る水処理システムは、基本的な構成および動作が実施の形態3と同様であるが、第2貯留室12の上方と連通する第1貯留室11の上方空間に泡保持板205が設けられており、泡保持板205を挟んで仕切り板10と反対側に泡相形成部21を有し、泡保持板205を挟んで仕切り板10と同じ側に泡相非形成部22を有する点が異なる。
させて初期費用の増加を招くことなく、容易に泡相形成部における泡相の厚さを調整することが可能である。
本発明の実施の形態5に係る水処理システムについて説明する。実施の形態5に係る水処理システムは、基本的な構成および動作が実施の形態3と同様であるが、オゾンガス注入配管106上にオゾン濃縮器20が設けられており、オゾン発生器17とオゾン濃縮器20とが酸素ガス返送配管107を介して接続されている点が異なる。
ガスを汚泥含有処理水5に注入できる。
上290mg/L以下の範囲とするのが更に好ましい。
よって生じる泡の発生量を大幅に減少させることができ、連続的な水処理を更に安定的に行うことが可能となる。
本発明の実施の形態6に係る水処理システムについて説明する。本実施の形態6に係る水処理システムでは、基本的な構成、および動作が実施の形態5と同様であるが、引き抜きポンプ8の下流側の引き抜き配管102上に破砕用エジェクタ23が設けられている点が異なる。
示す模式図である。図中、実施の形態5に係る水処理システムと同様の構成機器、部材には、同じ符号を付し、特に必要のない限り説明を省略する。
本発明の実施の形態7に係る水処理システムについて説明する。本実施の形態7に係る水処理システムでは、基本的な構成、および動作が実施の形態6と同様であるが、第2貯留室12にシャワーノズル24が設けられており、シャワーノズル24と引き抜き配管102とが消泡配管108を介して接続されている点が異なる。
て第2貯留室12に形成する泡相の上部に汚泥含有処理水5をシャワー状に散布する。
本発明の実施の形態8に係る水処理システムについて説明する。本実施の形態8に係る水処理システムでは、基本的な構成、および動作が実施の形態6と同様であるが、オゾン反応槽9内に破砕用仕切り板25、および移送用仕切り板26を有しており、第1貯留室11が破砕セクション27、移送セクション28、および汚泥改質セクション29を備えている点が異なる。言い換えると、破砕工程、移送工程、および汚泥改質工程を実行し得る構成を備えている点が異なる。また、本実施の形態8に係る水処理システムでは、実施の形態6および実施の形態7に係る水処理システムおいて設けられていた破砕用エジェクタ23が取り除いてあり、代わりに破砕用循環ポンプ30、破砕用循環エジェクタ31、破砕用循環配管109を備えている点が異なる。なお、ここで「改質」とは、減容化処理を効率的に行うことができるように汚泥の組成および性質を変えることを言う。
た後、移送セクション28の下方側から汚泥改質セクション29の下方側へと移動する。移送セクション28と汚泥改質セクション29は互いに下方で連通しているため、フロック破砕処理が施された汚泥含有処理水5に含まれる比重の大きい破砕された汚泥は汚泥改質セクション29の下方側および汚泥改質セクション29の下方側に留まる。
Claims (21)
- 汚泥を含んだ処理すべき汚泥含有処理水にオゾンを反応させて処理する水処理システムにおいて、
汚泥含有処理水を貯留する第1貯留室と、
前記第1貯留室で貯留される汚泥含有処理水を前記第1貯留室へ流入させる流入手段と、
前記第1貯留室の下部からオゾンを注入して前記第1貯留室に貯留された汚泥含有処理水に含まれる汚泥にオゾン処理を行うオゾン処理部と、
上方が前記第1貯留室の上方と連通し、前記第1貯留室から溢れた汚泥含有処理水を貯留する第2貯留室とを備える
ことを特徴とする水処理システム。 - 前記オゾン処理部は、
前記第1貯留室の上部から引き抜かれた汚泥含有処理水と前記第1貯留室に注入するオゾンとを接触させながら前記第1貯留室の下部に送るエジェクタを備える
ことを特徴とする請求項1に記載の水処理システム。 - 前記第2貯留室は、前記オゾン処理によって生じた泡を含む汚泥含有処理水を貯留する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の水処理システム。 - 前記第1貯留室の下方と前記第2貯留室の下方を隔てる仕切り板は、上面に段差が設けられている
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の水処理システム。 - 前記第1貯留室の水平断面積は、前記第2貯留室の水平断面積よりも大きい
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の水処理システム。 - 前記オゾン処理部によって注入されたオゾンの前記第1貯留室における上昇線速度が、50mm/s以下である
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の水処理システム。 - 前記第1貯留室に貯留される汚泥含有処理水中の汚泥濃度を測定する汚泥濃度測定器と、
前記汚泥濃度測定器の測定結果に基づき、単位時間当たりに前記第1貯留室から溢れる泡の量を制御する濃度利用制御部とを備えた
ことを特徴とする請求項3から6のいずれか1項に記載の水処理システム。 - 前記第2貯留室に貯留された汚泥含有処理水を前記第2貯留室の下方から流出させる流出手段を備える
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の水処理システム。 - 微生物処理によって汚泥含有処理水を生じさせる曝気槽を備え、
前記流入手段は、前記微生物処理によって生じた汚泥含有処理水を前記曝気槽から前記第1貯留室へ流入させ、
前記流出手段は、前記第2貯留室に貯留された汚泥含有処理水を前記第2貯留室から前記曝気槽へ流出させる
ことを特徴とする請求項8に記載の水処理システム。 - 前記曝気槽における前記微生物処理によって生じた汚泥含有処理水を汚泥と処理水に分離
する固液分離部と、
前記処理水の水質を測定する水質測定器と、
前記水質測定器の測定結果に基づいて、単位時間当たりに前記第1貯留室から溢れる泡の量、および前記オゾン処理部におけるオゾン注入量を制御する水質利用制御部とを備えた
ことを特徴とする請求項9に記載の水処理システム。 - 前記第1貯留室は、
前記オゾン処理によって汚泥含有処理水から生じた泡を保持する泡相形成部と、
前記泡相形成部から溢れた泡を前記第2貯留室へ排出する泡相非形成部とを備え、
前記第2貯留室は、前記泡相非形成部から排出された泡を貯留する
ことを特徴とする請求項3から10のいずれか1項に記載の水処理システム。 - 前記泡相形成部に保持された泡の上昇線速度が50mm/s以下である
ことを特徴とする請求項11に記載の水処理システム。 - 前記第1貯留室は複数のセクションに分割され、
前記第1貯留室に貯留された汚泥含有処理水に含まれる汚泥が破砕される破砕セクションと、
前記オゾン処理部が注入するオゾンと反応させて、前記破砕セクションで破砕された汚泥を含む汚泥含有処理水が改質される汚泥改質セクションと、
上方が前記破砕セクションの上方と連通し、下方が前記汚泥改質セクションの下方と連通して、前記破砕セクションに汚泥が破砕された汚泥含有処理水を前記汚泥改質セクションへ移送する移送セクションとを備える
ことを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の水処理システム。 - 前記オゾン処理部は、
前記オゾンを濃縮して濃縮オゾンガスを生成するオゾン濃縮器を備え、
前記濃縮オゾンガスを前記第1貯留室の下部から注入して前記オゾン処理を行う
ことを特徴とする請求項1から13のいずれか1項に記載の水処理システム。 - 前記濃縮オゾンガスの濃度は、600mg/L以上1000mg/L以下である
ことを特徴とする請求項14に記載の水処理システム。 - 汚泥を含んだ処理すべき汚泥含有処理水にオゾンを反応させて処理を行う水処理方法において、
汚泥含有処理水を第1貯留室へ流入させて貯留する第1貯留工程と、
前記第1貯留室の下部からオゾンを注入して前記第1貯留室に貯留した汚泥含有処理水に含まれる汚泥にオゾン処理を行うオゾン処理工程と、
上方が前記第1貯留室の上方と連通する第2貯留室に前記第1貯留室から溢れた汚泥含有処理水を貯留する第2貯留工程とを備える
ことを特徴とする水処理方法。 - 前記オゾン処理工程は、前記オゾン処理によって汚泥含有処理水から泡を生じさせる発泡工程を備え、
前記第2貯留工程は、前記発泡工程で生じた泡を含む汚泥含有処理水を貯留する
ことを特徴とする請求項16に記載の水処理方法。 - 前記第1貯留工程は、
前記第1貯留室に貯留する汚泥含有処理水中の汚泥濃度を測定する汚泥濃度測定工程と
、
前記汚泥濃度の測定結果に基づき、単位時間当たりに前記第1貯留室から溢れる泡の量を制御する濃度利用制御工程とを備える
ことを特徴とする請求項17に記載の水処理方法。 - 前記第1貯留工程は、
汚泥含有処理水を汚泥と処理水に分離する固液分離工程と、
前記処理水の水質を測定する水質測定工程と、
前記水質測定工程における測定結果に基づいて、単位時間当たりに前記第1貯留室から溢れる泡の量、および前記オゾン処理工程におけるオゾン注入量を制御する水質利用制御工程とを備える
ことを特徴とする請求項17または18に記載の水処理方法。 - 前記発泡工程は、
前記第2貯留室の上方と連通する前記第1貯留室の上方に泡を保持して泡相を形成する泡相形成工程をさらに備える
ことを特徴とする請求項17から19のいずれか1項に記載の水処理方法。 - 前記第1貯留工程は、
前記第1貯留室に貯留する汚泥含有処理水に含まれる汚泥を破砕する破砕工程を備える
ことを特徴とする請求項16から20のいずれか1項に記載の水処理方法。
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