JP4907103B2 - 生物処理槽の汚泥処理方法 - Google Patents

Description

本発明は，有機性廃水を活性汚泥方式で処理する際の生物処理槽の汚泥処理方法及び廃水処理システムに関するものである。

有機性廃水を，好気性微生物を含む活性汚泥により処理する活性汚泥法は，浄化能力が高く，比較的処理経費が少なくて済むなどの利点があるため，活性汚泥法を利用した種々の水処理方法が提案され，下水処理や産業廃水処理等において広く一般に利用されている。この活性汚泥法では，処理対象となる各種の有機性廃水を曝気槽へと導き，この曝気槽において活性汚泥により生物学的酸素要求量（ＢＯＤ：Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｏｘｙｇｅｎ Ｄｅｍａｎｄ）で示される廃水中の有機汚濁成分を分解させて浄化処理をしている。

しかしながら活性汚泥処理方法では，分解した有機物のうちの５０〜７０％は微生物の維持エネルギーとして消費されるが，残りの３０〜５０％は菌体の増殖に使用されるので，活性汚泥の量が次第に増加していく。このため，一般的には，曝気槽で処理された廃水を沈殿槽へと導き，沈殿した活性汚泥の中から有機性廃水の浄化処理に必要な量だけ返送汚泥として曝気槽内へと戻し，それ以外の活性汚泥は，濃縮，消化，脱水，コンポスト化，焼却といった行程を経て余剰汚泥として処理されるため，このような処理に費用と手間がかかり問題となっている。

そのためできるだけ汚泥の出ない処理方法として，曝気槽における汚泥の滞留時間を長くする長時間曝気法，または汚泥を接触材表面に付着させることにより，汚泥を反応槽内に大量に保持する接触酸化法などが提案され，実用化されている（（社）日本下水道協会発行，建設省都市局下水道部監修，「下水道施設計画・設計指針と解説」後編，１９９４年版）。

しかしながらこれらの方法では，曝気槽における汚泥の滞留時間を長くとるために曝気槽として広大な設置面積を必要とする。また長時間曝気法では，負荷低下時に汚泥の拡散が生じ，固液分離に支障をきたすこととなる。さらにまた，接触酸化法では，負荷上昇時に汚泥の目詰まりが発生するなどの点から好ましくなかった。

そこで発生汚泥を減容化する（容積を減少させる）方法として，従来は汚泥を曝気槽から抜き出してオゾン処理したのち，曝気槽に返送して汚泥を減容化したり（特許文献１，２参照），あるいは下水余剰汚泥をオゾンで酸化分解する汚泥の前処理方法が開示されている（特許文献３参照）。また最近は，好気性生物処理槽内の汚泥混合廃水とオゾン含有ガスをエジェクターで混合して好気性生物処理槽内の汚泥混合廃水中に吹き込むことが提案されている（特許文献４参照）。

特許２９７３７６１号公報 特開２００３−１２６８８２号公報 特開平２−２２２７９８号公報 特開２００１−２５９６７８号公報

しかしながら，特許２９７３７６１号公報，特開２００３−１２６８８２号公報，特開平２−２２２７９８号公報の方法では，発生した汚泥を別の槽でオゾン処理するため，設置面積や設備費が大きくなる問題がある。また特開２００１−２５９６７８号公報においては，オゾンを溶解させるために，活性汚泥法で一般的に用いられている散気管ではなく，エジェクターが必要となるうえ，密閉活性汚泥処理槽と開放汚泥処理槽の２槽を設け，密閉活性汚泥処理槽では汚泥の減容化処理を主に行い，開放汚泥処理槽で生物処理を行うようにしている。そうするとこの方法では，活性汚泥槽以外に，エジェクターおよび開放活性汚泥槽が別途必要となる。

本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，一般の散気管を用いてオゾンを供給しつつ，しかも生物処理槽の他に別途の汚泥処理を減容化するための専用槽を設けることなく，発生汚泥を減容化することを目的としている。

前記目的を達成するため，請求項１によれば，活性汚泥法の下で廃水を処理する生物処理槽に対し，前記生物処理槽が活性汚泥処理を維持するために必要な空気または酸素と共に，前記生物処理槽に流入する流入水（廃水）１リットル当り０．０００５Ｘ〜０．１５Ｘ［ｇ］のオゾンを供給することを特徴とする，生物処理槽の汚泥処理方法が提供される。活性汚泥法の下で廃水を処理する生物処理槽に対し，前記生物処理槽が活性汚泥処理を維持するために必要な空気または酸素と共に，前記生物処理槽に流入する廃水１リットル当り０．０００５Ｘ〜０．１５Ｘ［ｇ］のオゾンを供給し，生物処理槽内に流入する処理原水，生物処理槽内の処理水または処理した後の処理水の有機物の指標となる濃度に基づいて，前記供給するオゾン量を制御するとともに，前記生物処理槽内のＭＬＳＳが，所定値を超えるとオゾン供給量を増やし，所定値以下であれば，オゾン供給量を減らすことを特徴とする，生物処理槽の汚泥処理方法が提供される。より好ましくは，０．０００５Ｘ〜０．０３Ｘ［ｇ］がよい。ここでＸとは，流入水における有機性流入負荷濃度を意味し，ＢＯＤ＋ＢＯＤに含まれない有機性ＳＳの総和である。すなわちＸ＝ＢＯＤ［ｇ／Ｌ］＋有機性ＳＳ［ｇ／Ｌ］)である。またＳＳとは，Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｓｏｌｉｄ：浮遊物質をいう。０．０００５Ｘは，ビーカーでの殺菌効果試験から判断して，明らかに殺菌効果がなくなると推察される濃度である。また０．１５を超えると，活性汚泥量が増加する量と，オゾンにより減少する量のバランスが崩れて，活性汚泥が減少する量が多くなり，活性汚泥を活かしながら一部の微生物を殺菌するという本発明の作用効果が得られなくなる。

活性汚泥中にオゾンを供給することにより，活性汚泥中の微生物の一部を死滅させ，死滅した微生物を活性汚泥中の微生物により捕食されることにより，全体として汚泥の発生量が少なくなる。
活性汚泥槽は，一般的な活性汚泥槽でよく，またオゾンの供給も一般的な散気空気中にオゾンを添加して供給することで，既存の廃水処理施設に容易に本機能を追加できる。
なお，オゾン供給時，超音波を加える，オゾンをマイクロバブル(非常に細かい泡)にして加える，生物処理槽内を撹拌しながら加える，エジェクターを用いて加える等，公知のオゾン溶解促進方法を用いることで，さらに効率が向上することが期待できる。

発明者らの検証によれば，供給オゾン量を，活性汚泥の活性度を維持できる範囲内で，前記生物処理槽に流入する流入水１リットル当り０．０００５×Ｘ〜０．１５×Ｘ［ｇ］のオゾンを供給することで，生物処理槽内の微生物による分解性能は維持しながら，過度に増殖した菌の一部をオゾンにより可溶化することで，常に同じ汚泥濃度を維持しながら，汚泥を減容化することができる。しかも処理水質は，従来と同様のレベルが得られる。

活性汚泥による排水処理は微生物処理であるため，汚泥増加量は水温や流入水質など様々な条件により変化する。その変化に対応するために，汚泥減容量を調整することが必要である。そこで，供給するオゾン量を制御するために，生物処理槽内に流入する処理原水，生物処理槽の処理水または処理した後の処理水の有機物の指標となる濃度に基づいて，制御する。
これによって，生物処理槽内の汚泥量を一定にすることができ，生物処理による有機性廃水の浄化と，発生汚泥の減容化を同時に行うことができる。
なお有機物の指標となる濃度には，例えばＢＯＤ（廃水１リットルあたり，５日間に微生物によって消費された酸素量［ｍｇ／Ｌ］），ＣＯＤ（廃水１リットルあたり，酸化剤で酸化された量［ｍｇ／Ｌ］），ＴＯＣ（廃水１リットルあたりの有機炭素量［ｍｇ／Ｌ］）が挙げられる。
また下記の（１）、（２）の値のうちのいずれかあるいは複数を測定し，その測定結果に基づいて，前記供給するオゾン量を制御するようにしてもよい。
（１）生物処理槽内に流入する処理原水，生物処理槽内の処理水または処理した後の処理水の有機物の指標となる濃度
（２）生物処理槽中の懸濁物質の量

汚泥のような懸濁物質を多く含んだオゾン水の水中オゾン濃度を直接連続的に測定することは現在の技術では困難であるため，オゾン処理後の気中オゾン濃度を測定することにより，水中オゾン濃度を計算で求めても良い。

オゾンは指定量になるように，オゾンと空気又は酸素を別々物処理槽に供給しても良く，また生物処理槽に供給する前に空気又は酸素と混合しても良い。また，オゾン量の調整はオゾン発生量(濃度)を増減させるか，オゾンを間欠的に加えてもよい。

上記した構成により，供給オゾン量を制御することにより，系内の生物量がほぼ増減無く，生物処理能力がほぼ変わらないまま，汚泥の一部を死滅させることができる。よって余剰汚泥の発生量を少なくすることができる。

ところで，前記の通り活性汚泥法は水中の微生物による排水浄化方法であるため，容積あたりの浄化能力は低く，そのため浄化のために必要とされる水槽容積は大きい。そこで単位容積あたりの排水浄化能力を向上するために，活性汚泥槽内に接触材を入れるなどして，水槽内の微生物数を増加させる方法が行われている。微生物数を増加させることによる排水浄化能力向上の他に，浄化能力の高い微生物群を優占的に増殖させ，浄化能力の高い活性汚泥槽を目指す方法も行われている。

活性汚泥の微生物制御を行う方法としては，一般的に微生物剤を添加することが行われている。活性汚泥に微生物剤を一定量加えることにより活性汚泥中に前記微生物剤に含まれる微生物が増殖し，目的の効果を発揮するものである。よって，微生物剤に含まれている微生物が，添加された活性汚泥中で生き残る必要がある。しかし実際には，添加した後に微生物が環境に適合せず死滅したり，活性汚泥中の他の微生物に捕食されたりしてその効果が発揮されない場合も多い。また，活性汚泥中の微生物種を分析することが非常に困難であるため，微生物剤を添加した後で，活性汚泥中の微生物種がどのように変化したかを知ることも困難であり，実際の効果が微生物剤によるものかを判定することも困難である。また微生物剤は高価であり，ランニングコストがかかる。

オゾンは，廃水処理分野では汚泥減容化や殺菌，脱色に用いられている。前記した汚泥減容化では，オゾンの殺菌効果によって汚泥を分解しているのである。オゾンは殺菌作用があるため，活性汚泥槽中に直接入れることは通常考えられない。それは，活性汚泥法は微生物により廃水浄化する方法であるため，微生物を殺菌すると活性汚泥で無くなってしまうからである。そのため前記したように，本発明においては，生物処理槽内に供給するオゾンの供給量を前記した範囲に収めている。

この点に関し発明者らは，オゾン供給量がある濃度範囲であれば，従来の常識では知り得なかった，生物活性が増加することを発見した。メカニズムについては現在解明中であるが，以下のように推論している。つまり，活性汚泥処理を行っている生物処理槽では，微生物の世代交代が数十分ごとに繰り返されており，当然寿命の尽きたあるいは弱った菌も含まれ，これらは排水浄化には貢献しないで余剰汚泥になる，いわば負の産物である。
ところが所定のオゾンの量を供給することでこれら厄介者でしかない菌を早期に死滅または弱体化させて可溶化に至らしめ，逆に元気な菌はオゾン分解生成物である酸素の有効利用と，死滅又は弱った菌の可溶化によるエサの増加の相乗効果により，活性度が増して菌増殖速度が向上し，結果的に廃水浄化性能が向上すると考えられる。
そこで別な観点による本発明は，活性汚泥法の下で廃水を処理する生物処理槽に対し，前記生物処理槽が活性汚泥処理を維持するために必要な空気または酸素と共に，生物処理槽内のＭＬＳＳ（Ｍｉｘｅｄ Ｌｉｑｕｏｒ Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄ）に対する所定の割合のオゾンを所定時間供給し，生物処理槽の有機物除去能力を向上させることを特徴としている。

また前記した事由を鑑みると，オゾン供給量には，このように元気な菌にダメージを与えず，かつ死滅あるいは弱った菌には可溶化を促進させる最適な範囲が存在する。
すなわち発明者らによれば，生物処理槽内のＭＬＳＳに対する供給するオゾンの量Ｙ［ｇ−Ｏ_３／ｇ−ＭＬＳＳ］は，Ｙ＜０．００５×ｔ＋０．０５であることがよい。ｔはオゾンを生物処理槽内に添加している時間（処理時間）［ｈ］である。
後述の実験結果によれば，オゾンの量Ｙを，Ｙ＜０．００５×ｔ＋０．０５となるように設定することにより，有機物除去能力の割合が，１００％以上を保持することができる。

必要なオゾン量は活性汚泥法の種々の変法により異なる。それは，種々の変法により，流入有機物の汚泥転換率が異なるためである。例えば長時間曝気法や浸漬膜活性汚泥法のように廃水の生物処理槽内滞留時間が長い方法の場合には，汚泥発生量が少なくなる。例えば標準活性汚泥の場合には汚泥変換率は５０％程度と言われているが，長時間曝気法により処理すると，汚泥がほとんど発生しない場合もある。このような，汚泥発生量が少ない処理方式に本発明を用いた場合は，オゾン供給量を非常に少なくすることができる。

また廃水の種類によっても汚泥転換率は１０〜８５％程度と非常に幅がある。さらに汚泥のフロック（廃水中の有機物を分解して増殖した菌の集まったもの）の状態によっても必要なオゾン量が異なる。明らかな数値としては不明であるが，フロックが大きく高密度である場合と小さくてバラバラの場合を比較すると，同量の減容化をするために必要なオゾン量はフロックが大きく高密度である場合の方が多いことが確認されている。また顕微鏡観察の結果，オゾンによりフロックの結合が弱い部分から分解していくことが観察され，このことから高密度のフロックをもつ汚泥はオゾンにより分解されづらく，そのために多量のオゾンを必要とすることが分かる。

これらを勘案すると，本発明の方法における必要なオゾン量は，用いる活性汚泥法の方法(例えば長時間曝気や浸漬膜活性汚泥法)，排水種，活性汚泥のフロックの状態により異なる。

本発明によれば，生物処理槽の他に別途の汚泥処理を減容化するための専用槽を設けることなく，発生汚泥を減容化することが可能であり，しかもオゾンを生物処理槽内に供給するにあたっては，一般的な散気管を使用することができる。また生物処理槽の有機物除去能力を向上させることが可能１である。

次に本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は，実験用に構築した，実施の形態にかかる廃水処理システムの概要を示しており，密閉型の生物処理槽１内の底部には，散気管２が設置されている。この散気管２には，無声放電式のオゾン発生器３で発生させたオゾンが，エアポンプ４で取り入れられた空気と共に，供給管５を介して供給される。供給管５には，紫外線式のオゾン濃度計６と流量計７が設けられている。

処理原水である廃水は，人工廃水槽１１から，ポンプ１２によって，流入管１３を介して生物処理槽１内に流入する。生物処理槽１内には，廃水を分解処理する微生物が投入されており，流入した廃水は，当該微生物によって分解処理される。

処理された廃水は，下流側の移送管２１によって沈殿槽２２内に移送され，その後排水管２３によって系外に排水される。沈殿槽２２内において沈殿した活性汚泥は，戻し管２４を通じて，生物処理槽１に戻される。

生物処理槽１内の排気は，排気管３１を通じて生物処理槽１から排気され，オゾン分解装置３２においてオゾンが分解された後，系外へと排気される。これによって人体等に有害なオゾンは，排気前に分解処理される。排気管３１には，オゾン濃度計３３が設けられ，排気するオゾンの濃度が監視されている。

生物処理槽１内の廃水（処理原水）の活性汚泥濃度は，活性汚泥濃度を測定する測定装置３４によって測定され，その測定結果は制御装置３５へと入力される。制御装置３５は，当該測定結果に基づいて，オゾン発生装置３を制御し，散気管２を介して生物処理槽１内の廃水に供給するオゾンの量を制御することが可能である。

実施の形態にかかる廃水処理システムは以上のように構成されており，次にこのシステムを用いて，オゾンを含む空気を曝気することにより，生物処理槽１内の微生物が処理能力を維持したまま，発生した汚泥を減容化し，系内の汚泥量を一定，例えば２０００〜４０００ｍｇ／Ｌ程度にすることを目的とした実験を行った。

活性汚泥法では，生物処理槽１内の微生物の働きによって処理原水中の有機物が分解される。その際，分解した有機物のうちの５０〜７０％は微生物の維持エネルギーとして消費されるが，残りの３０〜５０％は微生物の増殖に使用されるので，そのままでは微生物(活性汚泥)量が次第に増加していく。この増加した汚泥を余剰汚泥と呼ぶ。そしてこの余剰汚泥の発生量をなるべく少なくすることにより，廃水処理のランニングコストを削減することができる。

しかしながら，生物処理槽１内の汚泥が少なすぎると生物処理能力が低下するため，汚泥は一定量であることが望ましい。本実験例では生物処理槽１内の汚泥量を２５００ｍｇ／Ｌと一定になるように実験を行った。

オゾン供給量の調整は，オゾン発生濃度と流量を調整して行った。また試験に用いた汚泥は，事務所ビルの中水処理施設（標準活性汚泥法による処理施設）から採取したものを用い，試験汚水(処理原水)はペプトン系人工廃水を作成し，実験時に１００ｍｇ／Ｌになるよう希釈して用いた。

実験条件は下記の表１の通りである。表１中，「オゾン量」のところの「Ｘ」は，処理原水（流入する廃水）における有機性流入負荷濃度を意味し，ＢＯＤ［ｇ／Ｌ］＋ＢＯＤに含まれない有機性ＳＳ［ｇ／Ｌ］の総和である。

人工廃水(処理原水)のＢＯＤ：１０，０００ｍｇ／Ｌあたりの成分は，表２に示したとおりである。本実験においては，流入有機負荷＝流入ＢＯＤ＋流入有機ＳＳであるが，実験に用いた人工廃水は有機ＳＳ分がほぼ０であるため，流入有機負荷＝流入ＢＯＤである。

生物処理槽１のＳＳと沈殿槽２２内のＳＳを合算したものを系内の微生物量とした。また活性汚泥の活性を調べるため，酸素利用速度を測定した。各々の測定方法は，下水試験方法（１９９７年版）に従った。試験開始前の１４日間，オゾンを含まない空気にて曝気を行い，汚泥の馴養を行ってから試験を開始した。試験水温度は特に制御を行わなかった。

なお本実験例のような小さな実験系統では，オゾン量が少ない範囲ではオゾン量が微量すぎて測定できないため，実験は０．０１〜０．３０Ｘ［ｇ］の範囲で行った。

図２に供給空気中のオゾン量と処理水ＢＯＤの関係を示す。試験結果は実験開始後１４日目の数値である。これによれば，オゾン量が増すにつれ，処理水ＢＯＤが流入水ＢＯＤの１００ｍｇ／Ｌに近づき，処理性能が悪化していることが分かる。これは活性汚泥中の細菌類がオゾンにより殺菌され，活性汚泥の能力が低下しているからであると考えられる。

しかしながら０．０１〜０．１５Ｘ［ｇ−Ｏ_３／Ｌ−流入水］の範囲では，入口ＢＯＤと出口ＢＯＤが等しくなることは無かったため，処理能力の低下は見られるが微生物処理はされているものと考えられる。よって，この範囲ではオゾン量が少ないほど処理水質はよく，０．０３Ｘ［ｇ−Ｏ_３／Ｌ−流入水］以下ではほとんど変化が無いことがわかった。

図３に実験経過日数と実験系内のＳＳ量(＝汚泥量とする)との関係を示す。オゾンを加える前の実験系内のＳＳは約３０ｇであった。ここに，０．０３Ｘ［ｇ−Ｏ_３／Ｌ−流入水］のオゾンを供給した。

オゾンを加えない場合（０ｍｇ／Ｌ），実験系内の汚泥量は，１４日間で約４．５ｇの増加をした。
４．５[ｇ]÷１４[ｄ]＝０．３２[ｇ／ｄ]：1日あたりの汚泥増加量
０．１[ｇ／Ｌ]×９ [Ｌ／ｄ]＝０．９[ｇ]：1日に流入するＢＯＤ
０．３２[ｇ／ｄ]＝÷０．９[ｇ／ｄ]＝０．３６：汚泥変換率

上記の計算結果より，本実施の形態に廃水処理システム系統による汚泥変換率は０．３６であり，この割合で余剰汚泥が増加していくことが分かった。

同じシステム，装置，同じ条件で，供給空気にオゾンを０．０３Ｘ［ｇ−Ｏ_３／Ｌ−流入水］の割合で添加した場合，系内のＳＳ量の増減がほとんど無かった。すなわちＳＳの生成量とオゾンによる減容量がほぼ等しかった。図４に示すとおり，本条件での処理水質は１８ｍｇ／Ｌであったため，生物処理能力が十分にあり，かつ汚泥の増加もない生物処理ができた。

供給空気にオゾンを０．０１Ｘ［ｇ−Ｏ_３／Ｌ−流入水］の割合で添加した場合，目視の観察の結果，空気を曝気した場合と比較して，特に変化は見られなかったが，活性汚泥の酸素利用速度が向上した。なおこの場合の酸素利用速度を，活性汚泥の活性の指標として用いた。これは，オゾンにより死滅した汚泥は活性の低い汚泥であり，それが死滅し，その分解物を他の活性の強い汚泥が捕食することにより，全体として微生物群の活性が向上したものと考えられる。

同じシステムを用い，同じ条件で，供給空気にオゾンを０．３０Ｘ［ｇ−Ｏ_３／Ｌ−流入水］の割合で添加した場合，活性汚泥が白濁および発泡し，系内のＳＳが大幅に減少した。これはオゾンにより多く微生物が死滅したものが，目視で観察されたものと考えられる。多くの微生物が死滅したため，系内のＳＳが大幅に減少したものと考えられる。

上記の結果より，本実験条件のもとでは，活性汚泥槽の供給空気に０．０３Ｘ［ｇ−Ｏ_３／Ｌ−流入水］以下のオゾンを添加することにより，生物処理能力を低下させることなく，汚泥の増加量を抑えることができた。
なお，オゾンを０．０３Ｘ［ｇ−Ｏ_３／Ｌ−流入水］の割合で添加した場合の，曝気槽上方の気中オゾン濃度は０．１ｐｐｍ以下であり，作業環境許容濃度以下であった。

ところで，有機性廃水の生物処理と，汚泥の減容化を同時に行うには，系内の汚泥量を一定にすることが重要である。その為には，汚泥の発生量を常に監視しながらそれに見合ったオゾンを添加して減容化することが必要である。汚泥の発生量は，様々な条件により異なるため，計算で求めることは困難であり，実際に測定することが必要である。

かかる観点から，次に図１の廃水処理システムにおいて，生物処理槽１内の廃水（処理原水）の活性汚泥濃度に基づいて，制御装置３５によってオゾン発生装置３を制御して，オゾンの供給量を調整し，これによって，活性汚泥の量を一定範囲内に制御した実験結果について説明する。

実験条件は先の例における表１，表２と同じである。そしてオゾン供給量の範囲は０〜０．１５Ｘ［ｇ−Ｏ_３／Ｌ−流入水］とし，生物処理槽１内のＳＳが２５００ｍｇ／Ｌを超えた場合はオゾン供給量を増やし，２５００ｍｇ／Ｌ以下になった場合はオゾン供給量を減らすように自動制御を行った。

その結果，図４に示す通り曝気槽内ＳＳは，ほぼ２５００ｍｇ／Ｌで安定に推移した。その際のオゾン量の変化を図５に，処理水ＢＯＤの経時変化を図６に示した。

図５に示す通り，本実験条件におけるオゾン量は０．０３Ｘ［ｇ−Ｏ_３／Ｌ−流入水］前後であり，若干の変動が見られた。図６に示す通り，その際の処理水ＢＯＤは２０ｍｇ／Ｌ以下で安定しており，排水処理能力には影響が無いことが確認された。このように，制御装置３５を用いることで，より安定した運転が可能となった。

なお上記の制御例は，図１のシステムにおいて生物処理槽１内の廃水（処理原水）の活性汚泥濃度に基づいて，制御装置３５によってオゾン発生装置３を制御して，オゾンの供給量を調整したものであったが，これに限らず，例えば供給オゾン濃度，生物処理槽１内のオゾン濃度，生物処理槽１からの排気オゾン濃度，生物処理槽１内に流入する処理原水，生物処理槽の処理水または処理した後の処理水の有機物の指標となる濃度，生物処理槽１内の処理水又は処理後の処理水の酸化還元電位（ＯＲＰ），生物処理槽１中の懸濁物質の量のいずれか，または複数を測定し，それに基づいて制御装置３５によって，オゾン発生装置３を制御するようにしてもよい。

図７は，かかる制御を実施するための廃水処理システムの構成の概要を示している。たとえば，生物処理槽１内に流入する処理原水（廃水）の有機物の指標となる濃度に基づいて制御する場合には，流入管１３に有機分濃度測定器５１を設け，その結果を制御装置３５に入力し，それに基づいてオゾン発生装置３を制御するようにすればよい。

同様に，生物処理槽１内の処理水の酸化還元電位（ＯＲＰ）に基づいて制御する場合には，生物処理槽１内にＯＲＰセンサ５２ａを設置し，その検出信号をＯＲＰ測定装置５２に送り，ＯＲＰ測定装置５２から制御装置３５に測定結果を入力するように構成すればよい。生物処理槽１での処理後の処理水の酸化還元電位（ＯＲＰ）に基づいて制御する場合には，排水管２３にＯＲＰセンサ５３ａを設置し，その検出信号をＯＲＰ測定装置５３に送り，ＯＲＰ測定装置５３から制御装置３５に測定結果を入力するように構成すればよい。
またオゾン濃度によって制御する場合には，排気管３１に設けたオゾン濃度計３３の測定結果を制御装置３５に入力するように構成すればよい。

次に他の実施の形態について説明する。この実施の形態は，活性汚泥法において，微量のオゾンを含む空気を曝気することにより，微生物を活性化させて有機物質浄化能力を向上させることを目的として行ったものである。システムは，図１に示したシステムにおいて，ポンプ１２を停止し，生物処理槽１を回分式曝気槽として使用したものを実験装置として用いた。

そして活性汚泥の有機物質除去能力測定は下記の通り行った。
（１）生物処理槽１から汚泥を一定量採取し，遠心分離した。
（２）遠心分離した汚泥を一定量ビーカーに入れた。
（３）（２）のビーカー内の汚泥にＢＯＤ濃度が既知の，表２にその成分を示した人工廃水を薄めたものを入れ，一定時間振盪培養した。
（４）（３）のものを遠心分離し，上澄み水のＢＯＤを測定した。
（５）そして汚泥により除去されたＢＯＤ量を有機物質除去能力とした。
ＢＯＤ測定方法は，下水試験方法（１９９７年版）に従った。生物処理槽１の温度は２３．５℃とした。

なお処理時間（生物処理槽１内の活性汚泥がオゾン含有空気に曝されている時間）については，３時間，８時間と２４時間の３つのケースについて実験を行った。なお，標準活性汚泥法の曝気時間は６〜８時間であり，曝気時間の長い長時間曝気法の曝気時間は１６〜２４時間であるため，本実験範囲は，ほぼ全ての活性汚泥法を網羅するものであるといえる。因みにかかる場合，本発明でいうところの，生物処理槽１内のＭＬＳＳに対する供給するオゾンの量Ｙ［ｇ−Ｏ_３／ｇ−ＭＬＳＳ］は，０＜Ｙ＜０．００５×ｔ＋０．０５から算出すると，
処理時間３時間の場合，０＜Ｙ＜０．０６５［ｇ−Ｏ_３／ｇ−ＭＬＳＳ］，
処理時間８時間の場合，０＜Ｙ＜０．０９［ｇ−Ｏ_３／ｇ−ＭＬＳＳ］，
処理時間２４時間の場合，０＜Ｙ＜０．１７［ｇ−Ｏ_３／ｇ−ＭＬＳＳ］となる。

実験条件は表３に示したとおりである。

図８にオゾン添加量と有機物質除去能力の関係を示す。縦軸は，オゾンを含まない空気にて曝気した汚泥の有機物質除去能力を１００としたものである。これによれば，オゾン量が増すにつれ有機物質除去能力が向上し，ピーク以降減少することが分かった。そして多量のオゾンを添加した場合，活性汚泥が白濁および発泡し，系内のＳＳが大幅に減少した。これはオゾンによって多くの微生物が死滅したものが，目視で観察されたものと考えられる。そして多くの微生物が死滅したため，系内のＳＳが大幅に減少したものと考えられる。この際，有機物質除去能力はゼロとなった。

そして図８の結果から，
例えば処理時間が３時間の場合，有機物質除去能力が１００を超える範囲は，オゾン添加量が０．０１〜約０．０５［ｇ−Ｏ_３／ｇ−ＭＬＳＳ］であり，
処理時間が８時間の場合，有機物質除去能力が１００を超える範囲は，オゾン添加量が０．０１〜約０．１［ｇ−Ｏ_３／ｇ−ＭＬＳＳ］であり，
同様に処理時間が２４時間の場合には，有機物質除去能力が１００を超える範囲は，オゾン添加量が０．０１〜約０．１５［ｇ−Ｏ_３／ｇ−ＭＬＳＳ］である。
以上の結果に基づいて図９に示したように，各々の処理時間におけるオゾン添加量の上限値をプロットし，これを近似すると，Ｙ＜０．００５×ｔ＋０．０５という式（図９中の直線）が得られる。
すなわち生物処理槽１内のＭＬＳＳに対する供給するオゾンの量（オゾン添加量）Ｙは，Ｙ＜０．００５×ｔ＋０．０５の範囲であれば，有機物質除去能力が１００を超える，つまり有機物処理能力が向上するということが導き出されるのである。
また，図８の結果から，本実験装置のオゾン量添加の下限値である約０．０１［ｇ−Ｏ_３／ｇ−ＭＬＳＳ］のオゾンにおいても有機物除去能力が１００を越えていることから，ごく微量のオゾンによっても有機物除去能力の向上がなされることが確認された。
以上のように，汚泥の有機物除去能力は，ごく微量のオゾンを加えることによっても向上することが分かるため，オゾンにより汚泥の有機物質除去能力が向上する範囲が０＜Ｙ＜０．００５×ｔ＋０．０５であることが導き出された。

なお，０＜Ｙ＜０．００５×ｔ＋０．０５の範囲でオゾンを加えた実験後の上澄み水のＢＯＤは試験前とほぼ同様であり，オゾンによる影響は見られなかった。また，汚泥濃度の異なる汚泥（ＭＬＳＳ＝３０００ｍｇ／Ｌ，５０００ｍｇ／Ｌ）で実験を行ったが，必要な単位汚泥当りのオゾン量は同じであった。

上記の結果より，本実験条件のもとでは，既述したように生物処理槽１の供給空気に処理時間が３時間の場合は０．０５［ｇ−Ｏ_３／ｇ−ＭＬＳＳ］以下で汚泥の有機物除去能力が向上し，処理時間が８時間の場合は０．１［ｇ−Ｏ_３／ｇ−ＭＬＳＳ］以下で汚泥の有機物除去能力が向上し，処理時間が２４時間の場合は０．１５［ｇ−Ｏ_３／ｇ−ＭＬＳＳ］以下で汚泥の有機物除去能力が向上した。
なお，試験装置の排気管３１に，安全のためオゾン分解装置３２を設けたが，排気濃度はほぼゼロであったため，本実験ではこのようなオゾン除去部は必ずしも必要ではないことがわかった。

次に他の実験例について説明する。この実験では，図１のシステムを用い，ポンプ１２を作動させて，生物処理槽１を連続式曝気槽として機能させた。また処理原水となる廃水は，先の表２に示したペプトン系人工廃水を用い，実験時にＢＯＤが１００ｍｇ／Ｌになるよう希釈して用いた。

試験開始前の１４日間，オゾンを含まない空気にて曝気を行い，汚泥の馴養を行ってから，試験を開始した。曝気槽温度は特に制御を行わなかった。実験条件は，表４に示した通りである。

実験結果を図１０に示す。試験開始後１５日目から，オゾンを供給した。オゾン添加前の処理水ＢＯＤ約１８ｍｇ／Ｌであった。オゾン供給直後より処理水質が向上し，オゾン供給後1週間程度でＢＯＤは１１〜１２ｍｇ／Ｌまで低下して安定した。この試験結果により，生物処理槽１にオゾンを供給（添加）することで，有機物除去能力の向上が確認できた。

このような方法によって，生物処理槽１の有機物除去能力を向上させる場合にも，系内の汚泥量を一定にすることが重要であり，生物処理槽１内の汚泥量を監視しながらそれに見合ったオゾンを生物処理槽１に供給することが必要である。これを実現するには，既述したような制御装置３５を使用しての制御運転を実施すればよい。

このような生物処理槽１の有機物除去能力の向上の場合の制御運転についての実験例について説明する。実験条件は，上記した表４と同一とし，オゾン供給量の範囲は０〜０．１５［ｇ−Ｏ_３／ｇ−ＭＬＳＳ］とし，測定装置３４によって生物処理槽（曝気槽）１内のＭＬＳＳを監視し，生物処理槽１内のＭＬＳＳが３０００ｍｇ／Ｌを超えた場合はオゾン供給量を増やし，２９００ｍｇ／Ｌ以下になった場合はオゾン供給量を減らすように自動制御を行った。

その結果，図１１に示したように，生物処理槽１内のＭＬＳＳは，ほぼ３０００ｍｇ／Ｌで安定に推移した。またその際の処理水ＢＯＤの経時変化を図１２に示した。各々若干の変動は見られが，その際の処理水ＢＯＤは約１０ｍｇ／Ｌ以下で安定しており，排水処理能力には影響が無いことが確認された。また先に実験したポンプ１２を停止して回分式の曝気槽として生物処理槽１を機能させた際の処理水ＢＯＤと比較すると，良い処理水が安定して得られた。このように，自動制御装置を用いることで，安定した運転が可能であることが確認できた。

実施の形態を実施するための参考となる廃水処理システムの構成の概略を示す説明図である。 オゾン供給量と処理水ＢＯＤの関係を示すグラフである。 オゾン供給によるシステム内のＳＳ量の経時変化を示すグラフである。 生物処理槽内のＳＳの経時変化を示すグラフである。 オゾン量の経時変化を示すグラフである。 処理水ＢＯＤの経時変化を示すグラフである。 他の廃水処理システムの構成の概略を示す説明図である。 オゾン供給量と有機物除去能力の関係を示すグラフである。 処理時間と，活性汚泥の有機物除去能力がオゾンを入れない場合よりも向上する場合の最大オゾン量の関係を示すグラフである。 処理水ＢＯＤの経時変化を示すグラフである。 生物処理槽内のＭＬＳＳの経時変化を示すグラフである。 処理水ＢＯＤの経時変化を示すグラフである。

符号の説明

１ 生物処理槽
２ 散気管
３ オゾン発生器
４ エアポンプ
６，３３ オゾン濃度計
１２ 流入管
２１ 移送管
２２ 沈殿槽
２３ 排水管
３１ 排気管
３２ オゾン分解装置
３４ 測定装置
３５ 制御装置

Claims (4)

1. 活性汚泥法の下で廃水を処理する生物処理槽に対し，
   前記生物処理槽が活性汚泥処理を維持するために必要な空気または酸素と共に，
   前記生物処理槽に流入する廃水１リットル当り０．０００５Ｘ〜０．１５Ｘ［ｇ］のオゾンを供給し，
   生物処理槽内に流入する処理原水，生物処理槽内の処理水または処理した後の処理水の有機物の指標となる濃度に基づいて，前記供給するオゾン量を制御するとともに，
   前記生物処理槽内のＭＬＳＳが，所定値を超えるとオゾン供給量を増やし，所定値以下であれば，オゾン供給量を減らすことを特徴とする，生物処理槽の汚泥処理方法。
   Ｘ：流入する廃水における有機性流入負荷濃度（ＢＯＤ［ｇ／Ｌ］＋有機性ＳＳ［ｇ／Ｌ］)
2. 活性汚泥法の下で廃水を処理する生物処理槽に対し，
   前記生物処理槽が活性汚泥処理を維持するために必要な空気または酸素と共に，前記生物処理槽に流入する廃水１リットル当り０．０００５Ｘ〜０．１５Ｘ［ｇ］のオゾンを供給し，
   下記の（１）、（２）の値のうちのいずれかあるいは複数を測定し，その測定結果に基づいて，前記供給するオゾン量を制御するとともに、
   前記生物処理槽内のＭＬＳＳが，所定値を超えるとオゾン供給量を増やし，所定値以下であれば，オゾン供給量を減らすことを特徴とする，生物処理槽の汚泥処理方法。
   （１）生物処理槽内に流入する処理原水，生物処理槽内の処理水または処理した後の処理水の有機物の指標となる濃度
   （２）生物処理槽中の懸濁物質の量
   Ｘ：流入する廃水における有機性流入負荷濃度（ＢＯＤ［ｇ／Ｌ］＋有機性ＳＳ［ｇ／Ｌ］)
3. 活性汚泥法の下で廃水を処理する生物処理槽に対し，
   前記生物処理槽が活性汚泥処理を維持するために必要な空気または酸素と共に，
   生物処理槽内のＭＬＳＳに対して，オゾンの量Ｙ［ｇ−Ｏ_３／ｇ−ＭＬＳＳ］を，０＜Ｙ＜０．００５×ｔ＋０．０５を満たすように，所定の割合のオゾンを所定時間供給し，
   生物処理槽内に流入する処理原水，生物処理槽内の処理水または処理した後の処理水の有機物の指標となる濃度に基づいて，前記供給するオゾン量を制御するとともに，
   前記生物処理槽内のＭＬＳＳが，所定値を超えるとオゾン供給量を増やし，所定値以下であれば，オゾン供給量を減らすことを特徴とする，生物処理槽の汚泥処理方法。
   ｔ：オゾンを生物処理槽内に添加している時間［ｈ］
4. 活性汚泥法の下で廃水を処理する生物処理槽に対し，
   前記生物処理槽が活性汚泥処理を維持するために必要な空気または酸素と共に，
   生物処理槽内のＭＬＳＳに対して，オゾンの量Ｙ［ｇ−Ｏ_３／ｇ−ＭＬＳＳ］を，０＜Ｙ＜０．００５×ｔ＋０．０５を満たすように，所定の割合のオゾンを所定時間供給し，
   下記の（１）、（２）の値のうちのいずれかあるいは複数を測定し，その測定結果に基づいて，前記供給するオゾン量を制御するとともに、
   前記生物処理槽内のＭＬＳＳが，所定値を超えるとオゾン供給量を増やし，所定値以下であれば，オゾン供給量を減らすことを特徴とする，生物処理槽の汚泥処理方法。
   （１）生物処理槽内に流入する処理原水，生物処理槽内の処理水または処理した後の処理水の有機物の指標となる濃度
   （２）生物処理槽中の懸濁物質の量
   ｔ：オゾンを生物処理槽内に添加している時間［ｈ］

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