JP6664287B2

JP6664287B2 - 廃水処理システム

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Publication number: JP6664287B2
Application number: JP2016139889A
Authority: JP
Inventors: 芳明有馬; 時盛　孝一; 孝一時盛; 古川　誠司; 誠司古川; 伸介後藤; 大道古賀
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-07-15
Filing date: 2016-07-15
Publication date: 2020-03-13
Anticipated expiration: 2036-07-15
Also published as: JP2018008237A; CN206915836U

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システムに関するものであり、さらに詳しくは、廃水処理で発生した汚泥を高濃度のオゾンガスにより減容するプロセスを含む廃水処理システムに関するものである。

有機物を含有する廃水を処理する廃水処理方法として、微生物を利用した標準活性汚泥法がある。標準活性汚泥法は、曝気により活性化させた多種類の好気性微生物によって廃水中の有機物を二酸化炭素と水に分解させるもので、他の処理方法と比較して低コストであることが知られているが、汚染度が大きい廃水では処理に伴い大量の余剰汚泥が発生してしまうという問題がある。余剰汚泥は廃水処理システム外に排出され、焼却処理や埋め立て処理により処分されるが、その処理には多大なエネルギーや広大な用地が必要であり、これらに要するコストが膨大となる点が問題視されている。このため、余剰汚泥の発生量の低減が従来から求められており、その方法のひとつとしてオゾンを利用した汚泥減容処理が知られている。

このような汚泥減容化処理には、好気性処理で発生した汚泥含有処理水に高性能オゾナイザーで発生させたオゾンガスを注入することにより、汚泥中の微生物を分解して汚泥の改質、すなわち減容化を行う排水処理方法がある（例えば、特許文献１参照）。また、オゾンガス発生器で発生させたオゾンガスをオゾン吸着槽で吸着濃縮し、加熱や吸引によって脱離させることで、間欠的に高濃度オゾンガスを汚泥含有処理水に注入する廃水処理方法およびシステムがある。（例えば、特許文献２参照）。いずれの汚泥減容処理においても、オゾンガスにより減容化された汚泥は、曝気槽に返送されて再度有機物の分解に用いられ、活性汚泥の有機物負荷が軽減される。また、汚泥減容化処理ではオゾンガスを安定して供給することが必要となる。

特開２００１−１９１０９７号公報（明細書段落００２５〜００２７、図１）特開２０１３−２２６５３６号公報（明細書段落００２３〜００２５、図１）

オゾンガスによる汚泥減容化処理においては、オゾンガス濃度が高いほど汚泥の分解効率が高くなることが知られている。しかしながら、特許文献１に記載の方法では、４００ｍｇ／Ｌ以上のオゾンガス濃度を得ることが困難であるため汚泥の減容化が不十分となり、曝気槽における活性汚泥の有機物負荷を十分に軽減することができない。また、特許文献２に記載の方法は高濃度のオゾンガスを得ることができるが、吸着槽においてオゾンの吸着濃縮と脱離を同時に行うことができないことから、オゾン発生器からオゾン吸着槽へのオゾンガスの供給と吸着槽から汚泥含有処理水への高濃度オゾンガスの注入を交互に行わざるを得ない。このため、廃水処理の処理効率を維持するためにはオゾン発生器の運転時間当たりのオゾンガス発生量を増加させる必要があるが、これはオゾンガス発生器の大型化、ひいてはシステム全体の大型化を招き、接地面積やコストの増大を招くという問題点がある。この問題は、曝気槽を複数有する複数系列の廃水処理システムのように汚泥含有処理水が多く発生する場合に特に大きな問題となる。

この発明は、上述のような問題点を解決するためになされたもので、高濃度のオゾンガスによって生物処理槽における活性汚泥の有機物負荷を十分に軽減しつつ、大型化を防ぐことができる廃水処理システムを得るものである。

この発明の廃水処理システムは、一定のオゾン供給量で連続運転するオゾンガス供給部と、互いに並列に配置され、オゾンガス供給部から供給されるオゾンガスを吸着濃縮して高濃度オゾンガスを生成する複数のオゾンガス濃縮部と、オゾンガス濃縮部から高濃度オゾンガスを供給する高濃度オゾンガス供給配管と、オゾンガス供給部と複数のオゾンガス濃縮部とを接続し、オゾンガス供給部が供給するオゾンガスの供給先を切り換える切換部が設けられた分岐配管とを有するオゾンガス供給装置と、廃水を処理する生物処理槽と、生物処理槽から汚泥含有処理水を引き抜く汚泥吸引部、及び高濃度オゾンガス供給配管に接続され、高濃度オゾンガスを吸引して生物処理槽から引き抜かれた汚泥含有処理水と高濃度オゾンガスとを混合するオゾンガス混合部が設けられ、汚泥含有処理水を循環させる汚泥循環機構とを有する廃水処理装置と、切換部を操作して複数のオゾンガス濃縮部のうちの少なくとも１つである第１のオゾンガス濃縮部とオゾンガス供給部との間を連通させると同時に汚泥吸引部を操作してオゾンガス混合部に汚泥含有処理水を流入させて、第１のオゾンガス濃縮部においてオゾンガスを吸着濃縮させながら、複数のオゾンガス濃縮部のうちの第１のオゾンガス濃縮部とは別のオゾンガス濃縮部である第２のオゾンガス濃縮部から高濃度オゾンガスをオゾンガス混合部に供給させる制御装置とを備え、制御装置は、汚泥吸引部の起動から予め定められた時間経過したときに汚泥吸引部を停止させるとともに、第２のオゾンガス濃縮部からの高濃度オゾンガスの供給を停止させて第２のオゾンガス濃縮部を待機状態に移行させ、さらに制御装置は、第１のオゾンガス濃縮部におけるオゾン量が予め定められた量以上となったとき、切換部を操作してオゾンガス供給部からのオゾンガスの供給先を第１のオゾンガス濃縮部から第２のオゾンガス濃縮部に切り換えるものである。

この発明の廃水処理システムによれば、オゾンガス濃縮部で生成される高濃度オゾンガスによって生物処理槽における活性汚泥の有機物負荷を十分に軽減できる。また、オゾンガス供給部は、互いに並列に配置された複数のオゾンガス濃縮部に連続的にオゾンガスを供給するため運転時間当たりのオゾン供給量が平準化される。

この発明の実施の形態１における廃水処理システムを示す全体構成図である。この発明の実施の形態１におけるオゾンガス供給先の切換動作を示すフローチャートである。曝気槽の処理工程及びオゾンガス濃縮貯蔵部の操作状態とオゾンガス供給部の運転時間当たりのオゾン供給量との関係を示す図である。この発明の実施の形態１の他の例を示す概略構成図である。実施の形態１の他の例における曝気槽の処理工程及びオゾンガス濃縮貯蔵部の操作状態とオゾンガス供給部の運転時間当たりのオゾン供給量との関係を示す図である。この発明の実施の形態２における廃水処理システムを示す全体構成図である。この発明の実施の形態２におけるオゾンガス供給先の切換動作を示すフローチャートである。

実施の形態１．
以下に、この発明の実施の形態１を図１から図５に基づいて説明する。図１は、実施の形態１における廃水処理システムを示す全体構成図である。廃水処理システム１００は、図に示すように高濃度オゾンガスを供給するオゾンガス供給装置１０と、生物処理槽としての曝気槽をそれぞれ１基ずつ有し、高濃度オゾンガス供給配管１５ａ、１５ｂを介してオゾンガス供給装置１０に接続された廃水処理装置９０ａ、９０ｂと、後述する汚泥循環ポンプやオゾンガス供給弁を操作する制御装置６１とを備え、オゾンガス供給装置１０で製造される高濃度オゾンガスを用いて廃水処理装置９０ａ、９０ｂで発生する汚泥を減容化するものである。

オゾンガス供給装置１０は、一定濃度、一定流量のオゾンガスを供給するオゾンガス供給部１１と、二股に分岐した分岐配管１３を介してオゾンガス供給部１１にそれぞれ接続され、互いに並列に接続された２つのオゾン濃縮貯蔵部１２ａ、１２ｂとを備えている。オゾンガス供給部１１からのオゾンガスの供給先は、分岐配管１３に設けられ、オゾン濃縮貯蔵部１２ａ、１２ｂにそれぞれ対応する２つのオゾンガス供給弁１４ａ、１４ｂ、すなわち切換部の開閉操作により切り換えられる。オゾンガス供給弁１４ａ、１４ｂは、制御装置６１からの制御信号Ｓ１によって開閉操作される。図１では、オゾンガス供給弁１４ａが閉状態、オゾンガス供給弁１４ｂが開状態となっており、オゾンガス供給部１１はオゾン濃縮貯蔵部１２ｂのみにオゾンガスを供給している。オゾンガス供給部１１は、液体酸素ボンベやＶＰＳＡ（ＶａｃｕｕｍＰｒｅｓｓｕｒｅＳｗｉｎｇＡｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）などを利用した酸素発生装置を備えた原料ガス供給部（図示なし）から供給される酸素ガスからオゾンを生成する放電式のオゾン発生装置などを備えたオゾン生成部（図示なし）によって構成されているが、これに限られるものではなく、一定濃度のオゾンガスを一定流量で供給できるものであればよい。なお、本実施の形態では、切換部として２つのオゾンガス供給弁１４ａ、１４ｂを設けているが、２つのオゾン濃縮貯蔵部１２ａ、１２ｂに選択的にオゾンガスを供給できればよく、例えば、分岐配管１３の分岐部分に流路切換弁を設けてもよい。

オゾン濃縮貯蔵部１２ａ、１２ｂは、それぞれ内部にシリカゲルやゼオライトなどの吸着剤が設けられており、オゾンガス供給部１１から供給されるオゾンガスを吸着濃縮して高濃度オゾンガスを生成する。生成された高濃度オゾンガスはオゾン濃縮貯蔵部１２ａ、１２ｂ内に一旦貯蔵された後、下流側にそれぞれ接続された高濃度オゾンガス供給配管１５ａ、１５ｂを介して廃水処理装置９０ａ、９０ｂに供給される。また、オゾン濃縮貯蔵部１２ａ、１２ｂには、オゾン濃縮貯蔵部１２ａ、１２ｂにおけるオゾンガス濃度を測定した結果を測定信号Ｓ２として制御装置６１に送信するオゾンガス濃度測定器１２１ａ、１２１ｂがそれぞれ設置されている。

廃水処理装置９０ａ、９０ｂは、有機物を所定の濃度で含む廃水９７ａ、９７ｂを生物処理する曝気槽９３ａ、９３ｂをそれぞれ備えている。曝気槽９３ａ、９３は、好気性条件の下、細菌や微生物の集合体である活性汚泥を用いて廃水を生物処理するもので、内部に空気を供給する散気装置９３１ａ、９３１ｂがそれぞれ接続されている。散気装置９３１ａ、９３１ｂには空気の供給源としてのポンプ９３２ａ、９３２ｂがそれぞれ接続されている。なお、本実施の形態ではポンプ９３２ａ、９３２ｂを用いて散気装置９３１ａ、９３１ｂに空気を供給しているが、ブロワやコンプレッサを空気の供給源として用いてもよい。

また、曝気槽９３ａ、９３ｂには廃水処理によって発生する汚泥を含む汚泥含有処理水を循環させるための汚泥循環機構がそれぞれ設けられている。汚泥循環機構は、上流側から順に曝気槽９３ａ、９３ｂの底面に接続され、曝気槽９３ａ、９３ｂから引き抜かれた汚泥含有処理水が流通する汚泥引抜配管９５ａ、９５ｂと、高濃度オゾンガス供給配管１５ａ、１５ｂにそれぞれ接続され、内部で汚泥含有処理水と高濃度オゾンガスが混合されるエジェクタ９１ａ、９１ｂ、すなわちオゾンガス混合部と、エジェクタ９１ａ、９１ｂ内で高濃度オゾンガスと混合された汚泥含有処理水を曝気槽９３ａ、９３ｂに返送する汚泥返送配管９２ａ、９２ｂから構成される。汚泥引抜配管９５ａ、９５ｂには、制御装置６１からの制御信号Ｓ１によってそれぞれ操作される曝気槽出口弁９４ａ、９４ｂ及び汚泥循環ポンプ９６ａ、９６ｂ、すなわち汚泥吸引部が設けられている。なお、ここでは汚泥引抜配管９５ａ、９５ｂを曝気槽９３ａ、９３ｂの底面に接続しているが、これに限られるものではなく、汚泥を吸引できる位置であれば側面に接続してもよい。また、図１では、曝気槽出口弁９４ａが開状態、曝気槽出口弁９４ｂが閉状態となっている。

次に、動作について説明する。ここでは、図１においてオゾン濃縮貯蔵部１２ａが脱着操作中、オゾン濃縮貯蔵部１２ｂが吸着操作中であり、廃水処理装置９０ａにおいて汚泥循環ポンプ９６ａが運転動作中、汚泥循環ポンプ９６ｂが運転停止中であるとする。汚泥循環ポンプ９６ａの駆動力により曝気槽９３ａから汚泥引抜配管９５ａに引き抜かれた汚泥含有処理水は、エジェクタ９１ａに供給される。ここで、エジェクタ９１ａに供給された汚泥含有処理水はエジェクタ９１ａの駆動水として機能し、エジェクタ９１ａ内を真空状態にする。また、このとき、所定圧力の酸素ガスが原料ガス供給部（図示なし）からオゾン濃縮貯蔵部１２ａへ供給される。この結果、オゾン濃縮貯蔵部１２ａの内部に吸着濃縮されていたオゾンが脱着され、高濃度オゾンガスがエジェクタ９１ａ内に流れ込んで汚泥含有処理水に注入、混合される。高濃度オゾンガスと混合された汚泥含有処理水では汚泥とオゾンの反応が起こり、汚泥が減容される。そして、汚泥の減容を進行させながら汚泥の汚泥返送配管９２ａを流れ、曝気槽９３ａに戻される。
所定時間、オゾン濃縮貯蔵部１２ａの脱着操作と廃水処理装置９０ａにおける汚泥減容を行った後、汚泥循環ポンプ９６ａを停止させて待機状態に移行する。

上記のようにオゾン濃縮貯蔵部１２ａの脱着操作と廃水処理装置９０ａにおける汚泥減容が行われる間、オゾンガス供給部１１で発生したオゾンは一定流量でオゾン濃縮貯蔵部１２ｂに供給され、オゾンの吸着濃縮が行われる。

次に、オゾンガス供給先の切換動作について説明する。図２は、オゾンガス供給先の切換動作を示すフローチャートである。まず、制御装置６１がオゾンガス濃度測定器１２１ｂが測定したオゾン濃縮貯蔵部１２ｂ内のオゾンガス濃度からオゾン濃縮貯蔵部１２ｂにおけるオゾン吸着量を算定し（ＳＴ１０１）、所定量以上であるかを判定する（ＳＴ１０２）。所定量以上であればＳＴ１０３に進み、所定量未満であれば切換動作は行わず、オゾン濃縮貯蔵部１２ｂに対するオゾンガスの供給を続ける。

切換動作を行う場合、制御装置６１は、オゾンガス供給弁１４ａを開状態、オゾンガス供給弁１４ｂを閉状態にし、オゾンガスの供給先を切り換える（ＳＴ１０３）。これにより、オゾン濃縮貯蔵部１２ａへのオゾンガスの供給が開始されるとともに、オゾン濃縮貯蔵部１２ｂへのオゾンガスの供給が停止する。制御装置６１は、ＳＴ１０３と同時に曝気槽出口弁９４ｂを開状態にし、汚泥循環ポンプ９６ｂを起動する（ＳＴ１０４）。これにより、曝気槽９３ｂ内の汚泥含有処理水の循環が開始されるとともにオゾン濃縮貯蔵部１２ｂにおける脱着操作が開始され、エジェクタ９１ｂで高濃度オゾンガスと汚泥含有処理水とが混合されて汚泥の減容処理が行われる（ＳＴ１０５）。

オゾン濃縮貯蔵部１２ｂの脱着操作と曝気槽９３ｂの汚泥の減容が行われる間、制御装置６１は汚泥循環ポンプ９６ｂの起動から所定時間経過しているか都度判定する（ＳＴ１０６）。所定時間経過していればＳＴ１０７に進み、経過していなければＳＴ１０５の動作を継続する。

汚泥循環ポンプ９６ｂの起動から所定時間経過した場合、すなわちオゾン濃縮貯蔵部１２ｂの脱着操作と曝気槽９３ｂの汚泥の減容が所定時間継続した場合、制御装置６１は汚泥循環ポンプ９６ｂを停止させ、曝気槽出口弁９４ｂを閉状態にしてオゾン濃縮貯蔵部１２ｂの脱着操作と曝気槽９３ｂの汚泥の循環を止め、オゾン濃縮貯蔵部１２ｂを待機状態に移行させる。

なお、本実施の形態では、オゾン濃縮貯蔵部内のオゾンガス濃度からオゾン吸着量を算定することで切換動作を行うか判断する構成にしたが、オゾンガス供給部１１からのオゾンガスの濃度と時間当たり流量を予め測定しておき、タイマーで測定される供給時間に基づいて判断する構成にしてもよい。

次に、本実施の形態と従来例の比較について説明する。図３は、曝気槽９３ａ、９３ｂの処理工程及びオゾン濃縮貯蔵部の操作状態とオゾンガス供給部１１の運転時間当たりのオゾン供給量との関係を示す図で、図３（ａ）は、本実施の形態においてオゾンガス供給部１１の運転時間当たりのオゾン供給量を「１」とした場合を示している。図３（ｂ）、図３（ｃ）は、従来例、すなわち１つのオゾン濃縮貯蔵部（図中、濃縮貯蔵部１２と記載）で２つの曝気槽９３ａ、９３ｂに高濃度オゾンガスを供給する場合で、図３（ｂ）は、本実施の形態と同じペースで処理サイクルを行うとした場合を、図３（ｃ）は、本実施の形態と同じオゾンガス供給部を用いるとした場合を示している。いずれの場合もオゾンガスが「２」吸着した場合にオゾン濃縮貯蔵部は吸着操作から脱着操作に移行し、脱着操作は１単位時間のみ行うとしている。

図３（ａ）に示すように、本実施の形態ではオゾン濃縮貯蔵部１２ａが脱着操作している間、オゾン濃縮貯蔵部１２ｂは吸着操作を行う。１単位時間経過後、オゾン濃縮貯蔵部１２ａは脱着操作を停止し、吸着操作開始まで待機状態になる。２単位時間経過後、オゾン濃縮貯蔵部１２ｂにはオゾンガスが２吸着されるので、吸着操作から脱着操作に移行する。これと同時にオゾン濃縮貯蔵部１２ａは吸着操作を開始する。このように、本実施の形態では２つのオゾン濃縮貯蔵部１２ａ、１２ｂが吸着操作と脱着操作を交互に繰り返すことでオゾンガス供給部１１は常に一定のオゾン供給量で連続運転する。

図３（ｂ）の場合、曝気槽９３ａへ高濃度オゾンガスを注入する間はオゾン濃縮貯蔵部１２が脱着操作を行うために吸着操作が行われず、オゾンガス供給部１１からはオゾンガスが供給されない。このため、図３（ａ）と同じペースで処理サイクルを行うためには、オゾン濃縮貯蔵部１２の脱着操作が完了した後の吸着操作を図３（ａ）の２分の１にしなければならないため、オゾンガス供給部１１の運転時間当たりのオゾン供給量を「２」にする必要がある。このように、オゾンガス供給部１１が間欠運転せざるを得ない場合、運転時間当たりのオゾン供給量が２倍になり、オゾンガス供給部１１を大型化せざるを得ない。また、図３（ｃ）のようにオゾンガス供給部１１の運転時間当たりのオゾン供給量を「１」のままにした場合、大型化を招くことはないが、図３（ａ）と比べて処理サイクルが遅くなり、処理効率が低下してしまう。

次に、本実施の形態の他の例について説明する。図４は、本実施の形態の他の例を示す概略構成図である。図４では、簡単のために図１の廃水処理システム１００と同じ構成の記載を省略している。廃水処理システム１００１は、図に示すようにオゾンガス供給部１１と３つのオゾン濃縮貯蔵部１２ａ、１２ｂ、１２ｃを備えたオゾンガス供給装置１０１と、それぞれ曝気槽９３ａ、９３ｂ、９３ｃを有し、オゾン濃縮貯蔵部１２ａ、１２ｂ、１２ｃからそれぞれ高濃度オゾンガスを供給される３つの廃水処理装置９０ａ、９０ｂ、９０ｃとを備えている。オゾンガス供給部１１とオゾン濃縮貯蔵部とを接続する分岐配管１３には、オゾン濃縮貯蔵部１２ａ、１２ｂ、１２ｃにそれぞれ対応するオゾンガス供給弁１４ａ、１４ｂ、１４ｃが設けられており、３つのオゾンガス供給弁のうち、２つは開状態、１つは閉状態となるように操作される。このため、オゾンガス供給部１１は、３つのオゾン濃縮貯蔵部のうち、２つのオゾン濃縮貯蔵部にオゾンガスを供給する。その他の構成については、廃水処理システム１００と同じであるので説明を省略する。

図５は、廃水処理システム１００１における曝気槽の処理工程及びオゾン濃縮貯蔵部の操作状態とオゾンガス供給部の運転時間当たりのオゾン供給量との関係を示す図である。図５では、図３と同様にオゾンガスを「２」吸着した場合にオゾン濃縮貯蔵部は吸着操作から脱着操作に移行し、脱着操作は１単位時間のみ行うとしている。オゾンガス供給部１１の運転時間当たりのオゾン供給量は「１」であり、オゾンガス供給部１１は２つのオゾン濃縮貯蔵部にオゾンガスを供給するので、１つのオゾン濃縮貯蔵部に供給される運転時間当たりのオゾン供給量は「１／２」となっている。また、オゾン濃縮貯蔵部１２ａ、１２ｂ、１２ｃの初期状態におけるオゾンガス吸着量は、それぞれ「２」「１」「０」としている。
まず、オゾン濃縮貯蔵部１２ａが脱着操作を行い、待機状態に移行する間、オゾン濃縮貯蔵部１２ｂ、１２ｃにオゾンガスが供給される。２単位時間経過後、オゾン濃縮貯蔵部１２ｂのオゾン吸着量が「２」になり、脱着操作に移行する。同時に、オゾンガスの供給先が切り換わり、オゾン濃縮貯蔵部１２ａ、１２ｃとなる。４単位時間経過後、オゾン濃縮貯蔵部１２ｃのオゾン吸着量が「２」になり、脱着操作に移行する。同時に、オゾンガスの供給先が切り換わり、オゾン濃縮貯蔵部１２ａ、１２ｂとなる。６単位時間経過後、オゾン濃縮貯蔵部１２ａ、１２ｂ、１２ｃのオゾン吸着量が、それぞれ「２」「１」「０」となり初期状態に戻る。このように、オゾン濃縮貯蔵部が３つある場合も、３つのオゾン濃縮貯蔵部が位相をずらして吸着操作及び脱着操作を行うことで、オゾンガス供給部１１は一定のオゾン供給量で連続運転することができる。説明は省略するが、オゾン濃縮貯蔵部が４つ以上でも同様である。

実施の形態１によれば、オゾンガスを吸着濃縮するオゾン濃縮貯蔵部で生成された高濃度オゾンガスを汚泥含有処理水に混合することにより、曝気槽における活性汚泥の有機物負荷を十分に軽減できる。また、２つのオゾン濃縮貯蔵部は互いに並列に接続されて交互に吸着操作と脱着操作を行うため、オゾンガス供給部は連続的にオゾンを供給することが可能であり、処理効率を維持しつつ運転時間当たりのオゾン供給量の増大を抑制できるので、オゾンガス供給部の大型化及びシステム全体の大型化を防ぐことができる。

なお、本実施の形態ではそれぞれの廃水処理装置における曝気槽の数を１基としているが、２基以上にしてもよく、エジェクタと曝気槽の間にオゾンと汚泥の減容を進めるためのオゾン反応槽を設けてもよい。また、複数のオゾン濃縮貯蔵部から１つのエジェクタに高濃度オゾンガスを供給する構成にしても良い。

なお、それぞれのオゾン濃縮貯蔵部は、別々の容器に収納してもよいが、それぞれをサブモジュールとして１つの容器にまとめて収納してもよい。この場合、オゾン濃縮貯蔵部の製造コストを削減することができる。

実施の形態２．
以下に、この発明の実施の形態２を図６及び図７に基づいて説明する。なお、図１から図５と同一又は相当部分については同一の符号を付し、その説明を省略する。図６は、実施の形態２における廃水処理システムを示す全体構成図である。廃水処理システム２００は、図に示すように高濃度オゾンガスを供給するオゾンガス供給装置２０と、生物処理槽としての曝気槽を２基有し、共用高濃度オゾンガス供給配管２５を介してオゾンガス供給装置２０に接続された廃水処理装置９０と、共用汚泥循環ポンプ９６やオゾンガス供給弁２４ａ、２４ｂ、及び後述する高濃度オゾンガス供給弁２６ａ、２６ｂ、曝気槽入口弁９８ａ、９８ｂを操作する制御装置６２とを備えている。

オゾンガス供給装置２０は、実施の形態１のオゾンガス供給装置１０と同様にオゾンガス供給部２１と、二股に分岐した分岐配管２３を介してオゾンガス供給部２１にそれぞれ接続され、互いに並列に接続された２つのオゾン濃縮貯蔵部２２ａ、２２ｂとを備えている。オゾンガス供給部２１からのオゾンガスの供給先は、実施の形態１と同様に分岐配管２３に設けられたオゾンガス供給弁２４ａ、２４ｂによって切り換えられる。図６では、オゾンガス供給弁２４ａが閉状態、オゾンガス供給弁２４ｂが開状態となっており、オゾンガス供給部２１はオゾン濃縮貯蔵部２２ｂのみにオゾンガスを供給している。

オゾン濃縮貯蔵部２２ａ、２２ｂは、実施の形態１と同様にそれぞれ内部に設けられた吸着剤にオゾンガス供給部２１から供給されるオゾンガスを吸着濃縮して高濃度オゾンガスを生成するもので、生成された高濃度オゾンガスを廃水処理装置に供給する共用高濃度オゾンガス供給配管２５とオゾン濃縮貯蔵部２２ａ、２２ｂとの間には、制御装置６２の制御信号Ｓ１により開閉操作される高濃度オゾンガス供給弁２６ａ、２６ｂがそれぞれ設けられている。図６では高濃度オゾンガス供給弁２６ａが開状態、高濃度オゾンガス供給弁２６ｂが閉状態となっており、オゾン濃縮貯蔵部２２ａと共用高濃度オゾンガス供給配管２５との間は連通し、オゾン濃縮貯蔵部２２ｂと共用高濃度オゾンガス供給配管２５との間は遮断されている。また、オゾン濃縮貯蔵部２２ａ、２２ｂには、実施の形態１と同様にオゾンガス濃度測定器２２１ａ、２２１ｂがそれぞれ設置されている。

廃水処理装置９０は、有機物を所定の濃度で含む廃水９７ａ、９７ｂをそれぞれ生物処理する曝気槽９３ａ、９３ｂを備えている。曝気槽９３ａ、９３は、実施の形態１と同様に廃水を生物処理するもので、内部に空気を供給する散気装置９３１ａ、９３１ｂがそれぞれ接続されている。

実施の形態２では、曝気槽９３ａ、９３ｂにそれぞれ設けられた汚泥循環機構において、エジェクタ、汚泥引抜配管、汚泥循環ポンプが共用されている。曝気槽９３ａ、９３ｂの底面にそれぞれ設けられた汚泥引抜配管９５ａ、９５ｂは、共用汚泥循環ポンプが設けられた共用汚泥引抜配管９５に接続されている。共用汚泥引抜配管９５は、下流側で共用エジェクタ９１に接続されている。共用エジェクタ９１は共用高濃度オゾンガス供給配管２５に接続されており、共用エジェクタ９１内では共用汚泥引抜配管９５から供給される汚泥含有処理水と共用高濃度オゾンガス供給配管２５から供給される高濃度オゾンガスとが混合される。共用エジェクタ９１内で高濃度オゾンガスと混合された汚泥含有処理水は、曝気槽９３ａ、９３ｂにそれぞれ接続された汚泥返送配管９２ａ、９２ｂに送られる。実施の形態２では、汚泥返送配管９２ａ、９２ｂに設けられた曝気槽入口弁９８ａ、９８ｂの開閉操作により、共用エジェクタ９１で高濃度オゾンガスと混合された汚泥含有処理水をいずれの曝気槽に戻すかを操作できる。図６では、曝気槽入口弁９８ａが開状態、曝気槽入口弁９８ｂが閉状態であるので、共用エジェクタ９１からで高濃度オゾンガスと混合された汚泥含有処理水は曝気槽９３ａに戻される。なお、実施の形態１と同様に、汚泥引抜配管９５ａ、９５ｂには曝気槽出口弁９４ａ、９４ｂが設けられている。また、図６では、曝気槽出口弁９４ａが開状態、曝気槽出口弁９４ｂが閉状態となっている。

次に、動作について説明する。ここでは、図６においてオゾン濃縮貯蔵部２２ａが脱着操作中、オゾン濃縮貯蔵部２２ｂが吸着操作中であり、廃水処理装置９０において共用汚泥循環ポンプ９６が運転動作中であるとする。共用汚泥循環ポンプ９６の駆動力により曝気槽９３ａから汚泥引抜配管９５ａに汚泥含有処理水が引き抜かれた汚泥含有処理水は、汚泥引抜配管９５ａから共用汚泥引抜配管９５を通って共用エジェクタ９１に供給される。実施の形態１と同様に、共用エジェクタ９１に供給された汚泥含有処理水は共用エジェクタ９１の駆動水として機能し、共用エジェクタ９１内を真空状態にする。ここで、上述したように高濃度オゾンガス供給弁２６ａが開状態、高濃度オゾンガス供給弁２６ｂが閉状態である。また、このとき、所定圧力の酸素ガスが原料ガス供給部（図示なし）からオゾン濃縮貯蔵部２２ａへ供給される。この結果、オゾン濃縮貯蔵部２２ａの内部に吸着濃縮されていたオゾンが脱着され、高濃度オゾンガスが共用エジェクタ９１内に流れ込んで汚泥含有処理水に注入、混合される。高濃度オゾンガスと混合された汚泥含有処理水では、汚泥とオゾンの反応が起こり、汚泥が減容される。曝気槽入口弁９８ａが開状態、曝気槽入口弁９８ｂが閉状態であるので、共用エジェクタ９１で高濃度オゾンガスと混合された汚泥含有処理水は汚泥返送配管９２ａを流れ、曝気槽９３ａに戻される。
所定時間、オゾン濃縮貯蔵部２２ａの脱着操作と曝気槽９３ａにおける汚泥減容を行った後、共用汚泥循環ポンプ９６を停止させて待機状態に移行する。

上記のようにオゾン濃縮貯蔵部２２ａの脱着操作と曝気槽９３ａにおける汚泥減容が行われる間、オゾンガス供給部２１で発生したオゾンは実施の形態１と同様に一定流量でオゾン濃縮貯蔵部２２ｂに供給され、オゾンの吸着濃縮が行われる。

次に、オゾンガス供給先の切換動作について説明する。図７は、オゾンガス供給先の切換動作を示すフローチャートである。まず、制御装置６２がオゾンガス濃度測定器２２１ｂが測定したオゾン濃縮貯蔵部２２ｂ内のオゾンガス濃度からオゾン濃縮貯蔵部２２ｂにおけるオゾン吸着量を算定し（ＳＴ２０１）、所定量以上であるかを判定する（ＳＴ２０２）。所定量以上であればＳＴ２０３に進み、所定量未満であれば切換動作は行わず、オゾン濃縮貯蔵部２２ｂに対するオゾンガスの供給を続ける。

切換動作を行う場合、制御装置６２はオゾンガス供給弁２４ａを開状態、オゾンガス供給弁２４ｂを閉状態にし、オゾンガスの供給先を切り換える（ＳＴ２０３）。これにより、オゾン濃縮貯蔵部２２ａへのオゾンガスの供給が開始されるとともに、オゾン濃縮貯蔵部２２ｂへのオゾンガスの供給が停止する。さらに、高濃度オゾンガス供給弁２６ｂを開状態にしてオゾン濃縮貯蔵部２２ｂと共用高濃度オゾンガス供給配管とを連通させるとともに、共用エジェクタが吸着操作中のオゾン濃縮貯蔵部２２ａからオゾンを吸引することを防ぐため、高濃度オゾンガス供給弁２６ａを閉状態にしてオゾン濃縮貯蔵部２２ａと共用高濃度オゾンガス供給配管２５との間を遮断する（ＳＴ２０４）。制御装置６２は、ＳＴ２０３、ＳＴ２０４と同時に曝気槽出口弁９４ｂ及び曝気槽入口弁９８ｂを開状態にし、共用汚泥循環ポンプ９６を起動する（ＳＴ２０５）。これにより、曝気槽９３ｂ内の汚泥含有処理水の循環が開始されるとともにオゾン濃縮貯蔵部２２ｂにおける脱着操作が開始され、共用エジェクタ９１で高濃度オゾンガスと汚泥含有処理水とが混合されて汚泥の減容処理が行われる（ＳＴ２０６）。

オゾン濃縮貯蔵部２２ｂの脱着操作と曝気槽９３ｂの汚泥の減容が行われる間、制御装置６２は共用汚泥循環ポンプ９６の起動から所定時間経過しているか都度判定する（ＳＴ２０７）。所定時間経過していればＳＴ２０８に進み、経過していなければＳＴ２０６の動作を継続する。

共用汚泥循環ポンプ９６の起動から所定時間経過した場合、すなわちオゾン濃縮貯蔵部２２ｂの脱着操作と曝気槽９３ｂの汚泥の減容が所定時間継続した場合、制御装置６２は共用汚泥循環ポンプ９６を停止させ、曝気槽出口弁９４ｂを閉状態にしてオゾン濃縮貯蔵部１２ｂの脱着操作と曝気槽９３ｂの汚泥の循環を止め、オゾン濃縮貯蔵部２２ｂを待機状態に移行させる。

なお、ここでは曝気槽９３ｂ内の汚泥に対して減容処理を行う場合について説明したが、実施の形態２ではオゾン濃縮貯蔵部２２ａ、２２ｂから供給される高濃度オゾンガスは、いずれも共用高濃度オゾンガス供給配管を通って共用エジェクタに供給されるため、オゾン濃縮貯蔵部２２ｂの高濃度オゾンガスを用いて曝気槽９３ａ内の汚泥に減容処理を行うことも可能である。この場合、ＳＴ２０５で曝気槽出口弁９４ａ及び曝気槽入口弁９８ａを開状態にし、ＳＴ２０８で曝気槽出口弁９４ａ及び曝気槽入口弁９８ａを閉状態にすればよい。

なお、実施の形態２においても曝気槽の数は２基に限定されず、曝気槽を３基以上有する構成にしてもよい。

実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

また、エジェクタ、汚泥循環ポンプ、汚泥引抜配管、高濃度オゾンガス供給配管を複数の曝気槽で共用するため、エジェクタ等を曝気槽ごとに設ける必要がなく、システム全体のイニシャルコストや保守管理コストを低減することができる。

また、それぞれのオゾン濃縮貯蔵部から供給される高濃度オゾンガスは、いずれの曝気槽の汚泥減容処理にも用いることができるため、いずれかのオゾン濃縮貯蔵装置が故障した場合や、部品交換のために使用不可となった場合でも、他のオゾン濃縮貯蔵部によって汚泥減容処理を継続することができる。

なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１０、１０１、２０オゾンガス供給装置、１１、２１オゾンガス供給部、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、２２ａ、２２ｂオゾン濃縮貯蔵部、１３、２３分岐配管、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、２４ａ、２４ｂオゾンガス供給弁、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ高濃度オゾンガス供給配管、２５共用高濃度オゾンガス供給配管、６１、６２制御装置、９０、９０ａ、９０ｂ、９０ｃ廃水処理装置、９１ａ、９１ｂエジェクタ、９１共用エジェクタ、９２ａ、９２ｂ汚泥返送配管、９３ａ、９３ｂ、９３ｃ曝気槽、９４ａ、９４ｂ曝気槽出口弁、９５ａ、９５ｂ汚泥引抜配管、９５共用汚泥引抜配管、９６ａ、９６ｂ汚泥循環ポンプ、９６共用汚泥循環ポンプ、９７ａ、９７ｂ廃水、９８ａ、９８ｂ曝気槽入口弁、１００、１００１、２００廃水処理システム

Claims

一定のオゾン供給量で連続運転するオゾンガス供給部と、互いに並列に配置され、前記オゾンガス供給部から供給されるオゾンガスを吸着濃縮して高濃度オゾンガスを生成する複数のオゾンガス濃縮部と、前記オゾンガス濃縮部から前記高濃度オゾンガスを供給する高濃度オゾンガス供給配管と、前記オゾンガス供給部と前記複数のオゾンガス濃縮部とを接続し、前記オゾンガス供給部が供給するオゾンガスの供給先を切り換える切換部が設けられた分岐配管とを有するオゾンガス供給装置と、
廃水を処理する生物処理槽と、前記生物処理槽から汚泥含有処理水を引き抜く汚泥吸引部、及び前記高濃度オゾンガス供給配管に接続され、前記高濃度オゾンガスを吸引して前記生物処理槽から引き抜かれた前記汚泥含有処理水と前記高濃度オゾンガスとを混合するオゾンガス混合部が設けられ、前記汚泥含有処理水を循環させる汚泥循環機構とを有する廃水処理装置と、
前記切換部を操作して前記複数のオゾンガス濃縮部のうちの少なくとも１つである第１のオゾンガス濃縮部と前記オゾンガス供給部との間を連通させると同時に前記汚泥吸引部を操作して前記オゾンガス混合部に前記汚泥含有処理水を流入させて、前記第１のオゾンガス濃縮部においてオゾンガスを吸着濃縮させながら、前記複数のオゾンガス濃縮部のうちの前記第１のオゾンガス濃縮部とは別のオゾンガス濃縮部である第２のオゾンガス濃縮部から前記高濃度オゾンガスを前記オゾンガス混合部に供給させる制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記汚泥吸引部の起動から予め定められた時間経過したときに前記汚泥吸引部を停止させるとともに、前記第２のオゾンガス濃縮部からの前記高濃度オゾンガスの供給を停止させて前記第２のオゾンガス濃縮部を待機状態に移行させ、
さらに前記制御装置は、前記第１のオゾンガス濃縮部におけるオゾン量が予め定められた量以上となったとき、前記切換部を操作して前記オゾンガス供給部からのオゾンガスの供給先を前記第１のオゾンガス濃縮部から前記第２のオゾンガス濃縮部に切り換えることを特徴とする廃水処理システム。
前記廃水処理装置は、前記生物処理槽を複数備え、前記汚泥循環機構が複数の前記生物処理槽に共用されていることを特徴とする請求項１に記載の廃水処理システム。
前記制御装置は、前記オゾンガス濃縮部におけるオゾン量が予め定められた量以上となったときに前記切換部及び前記汚泥吸引部を操作することを特徴とする請求項１または２に記載の廃水処理システム。
前記切換部は、前記複数のオゾンガス濃縮部にそれぞれ対応する複数の開閉弁であり、前記制御装置は、前記複数の開閉弁のうちの少なくとも１つが開状態であることを維持することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の廃水処理システム。
前記オゾンガス混合部は、前記汚泥吸引部に引き抜かれた前記汚泥含有処理水を駆動水とするエジェクタであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の廃水処理システム。
オゾンガス供給部と、互いに並列に配置され、前記オゾンガス供給部から供給されるオゾンガスを吸着濃縮して高濃度オゾンガスを生成する複数のオゾンガス濃縮部と、前記オゾンガス濃縮部から前記高濃度オゾンガスを供給する高濃度オゾンガス供給配管と、前記オゾンガス供給部と前記複数のオゾンガス濃縮部とを接続し、前記オゾンガス供給部が供給するオゾンガスの供給先を切り換える切換部が設けられた分岐配管とを有するオゾンガス供給装置と、
廃水を処理する生物処理槽と、前記生物処理槽から汚泥含有処理水を引き抜く汚泥吸引部、及び前記高濃度オゾンガス供給配管に接続され、前記高濃度オゾンガスを吸引して前記生物処理槽から引き抜かれた前記汚泥含有処理水と前記高濃度オゾンガスとを混合するオゾンガス混合部が設けられ、前記汚泥含有処理水を循環させる汚泥循環機構とを有する廃水処理装置と、
前記切換部を操作して前記複数のオゾンガス濃縮部のうちの少なくとも１つと前記オゾンガス供給部との間を連通させると同時に前記汚泥吸引部を操作して前記オゾンガス混合部に前記汚泥含有処理水を流入させる制御装置と
を備えた廃水処理システムであって、前記廃水処理装置は、前記生物処理槽を複数備え、前記汚泥循環機構が複数の前記生物処理槽に共用されていることを特徴とする廃水処理システム。