JPH0584500A - 水の浄化方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、オゾン処理によるＣＯＤ除
去率を従来より向上させることができる処理効率の高い
新規方法及び装置を提供することにある。 【構成】 槽２を複数の垂直隔壁３で区画し、オゾン処
理部と粒状濾材充填層からなる１組の装置を２組以上か
つオゾン処理部と粒状濾材充填層をこの順に交互に直列
に形成すると共に処理対象水がオゾン処理部から粒状濾
材充填層に各々上下迂流で流通できるように構成し、オ
ゾン処理と粒状濾材による生物処理を反復単位とする処
理を２回以上行う構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＣＯＤ成分、特に難生
物分解性のＣＯＤ（以下、難分解性ＣＯＤと言う）を高
度に除去する方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】代表的例として、下水処理をとりあげて
説明する。ただし、適用分野は下水に限定されるもので
はない。下水を活性汚泥法などの生物処理により処理し
た処理水は、ＢＯＤはかなり高度に除去されているが、
ＣＯＤ、特に、難分解性ＣＯＤが数１０ｍｇ／Ｌ（リッ
トル）のオーダーで残留しており、公共用水域の水質悪
化を招く原因となっている。そこで従来、様々の処理手
法が試みられて来た。特に、下水の生物処理水を凝集沈
殿処理し、ＣＯＤを除去する試みがなされている。

【０００３】しかし、凝集沈殿処理水中にもまだ１０〜
２０ｍｇ／Ｌ前後のＣＯＤが残留することが、化学工場
排水を多量に受け入れている下水処理場ではよくある。
また凝集沈殿法は、汚泥が発生するという大きな欠点も
ある。オゾン処理法は、色度成分の発色基を分解し、無
色に近い水を得る目的には著効を示すが、ＣＯＤ成分を
除去する能力は乏しいことがよく知られている。

【０００４】更に、オゾン処理後、活性炭充填層で活性
炭の表面に付着した微生物により生物処理する方法も、
主に上水道分野で検討されているが、下水処理、し尿、
浄化槽汚泥処理の場合は、原水ＣＯＤ濃度が上水処理に
比べて大幅に高いため、この方法は実用的でない。実
際、し尿の無希釈高負荷処理施設ではオゾン処理はＣＯ
Ｄ除去能力の低さから全く採用されていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記の従来
技術の欠点を解決することを課題としている。即ち、 オゾン処理によるＣＯＤ除去率を従来より向上させ
ることができる新規方法及び装置を確立すること、及び オゾン処理、生物処理プロセスに新概念を付加し、
従来よりもその処理効果を向上させることを本発明の課
題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、 オゾン処理部と粒状濾材充填層からなる処理工程を
複数段配列させ処理対象水をオゾン処理部と粒状濾材充
填層の順に交互に流通させてオゾン処理→生物処理→を
複数段繰り返して行うことを特徴とする水の浄化方法、 槽を複数の垂直隔壁で区画し、オゾン処理部と粒状
濾材充填層からなる１組の装置を２組以上かつオゾン処
理部と粒状濾材充填層をこの順に交互に直列に形成する
と共に処理対象水がオゾン処理部から粒状濾材充填層に
各々上下迂流で流通できるように構成したことを特徴と
する水の浄化装置であり、これにより上記課題を解決で
きる。

【０００７】本発明は、オゾン処理の後に、粒状濾材充
填層を設け、粒状濾材層内で生物処理を行う工程（即
ち、オゾン処理→生物処理→を意味する。以下、反復単
位と言う）を複数回反復させるという方法及び装置構成
にある。本発明の反復単位は、複数回行われるが、一組
の装置構成を繰り返し使用するのではなく、複数組の装
置を使用するものである。即ち、複数回の反復単位に使
用される装置は、オゾン処理部と充填層の組合せが少な
くとも２以上必要であり、好ましくは反復単位の数と同
じ数の該組装置を反復単位毎に独立に、言い換えれば直
列に使用することが好ましい。なお、反復単位数が多い
場合は、反復単位処理を該組装置に対し処理対象水が重
複あるいは循環される構成としてもよい。

【０００８】本発明における反復単位は、処理対象水を
オゾン処理することにより難分解性ＣＯＤ、ＢＯＤ、色
度等をオゾン処理することにより、これらの少なくとも
一部を酸化分解して水、二酸化炭素等として除去するか
難分解性ＣＯＤを生物酸化可能なＢＯＤ成分等に変化さ
せ、次いでこれらＢＯＤ成分とこのオゾン処理で処理さ
れなかった残余の水質成分を含む処理液を粒状濾材充填
層で生物処理すると共にＳＳ等の物理的濾過処理を行う
ものである。ついで、この充填層で濾過処理及び生物処
理された液は、再びオゾン処理、次いで充填層による処
理に循環されるため、反復単位を重ねるに従って処理液
の水質は良好になる。本発明においては、オゾン注入量
は、オゾン処理部と粒状濾材充填層を各１基備えた処理
装置に比べ少なくて済み、かつ難分解性ＣＯＤの除去率
を向上させることができることを特徴とする。

【０００９】本発明法を行うための装置構成は特に制限
なく、目的に応じて所望に構成できる。即ち、オゾン処
理を行うオゾン処理装置、生物処理を行う粒状濾材充填
層を有する装置、及びこれらを接続する部材は公知のも
のが適用でき、本発明の思想に従って任意に構成でき
る。例えば、本発明法に使用される装置としては、上記
本発明の構成のものが好適に使用できる。

【００１０】即ち、本発明装置としては、槽を複数の垂
直隔壁で区画し、オゾン処理装置と粒状濾材充填層から
なる１組の装置を２組以上かつオゾン処理装置と粒状濾
材充填層をこの順に交互に直列に形成すると共に処理対
象水がオゾン処理部から粒状濾材充填層に各々上下迂流
で流通できるように構成したものが挙げられる。この本
発明の構成は、オゾン処理部と粒状濾材充填層とを垂
直隔壁を使用することにより槽内部の空間を区画し、処
理対象水のオゾン処理とその後の充填層による生物処理
が上下迂流の流れによって連続して行われる構成であ
る。

【００１１】ここで、上下迂流とは、通常、処理対象水
がオゾン処理部においては上部から下部へ下向流で充填
層においては下部から上部へ上向流で流れることを意味
する。従って、垂直隔壁は、このような上下迂流が生ず
るように処理槽において配設する。具体的には、槽底部
の隔壁に切り欠きを設けるものと、処理対象水水面以下
の隔壁に切り欠きを設けるものを交互に配置することが
上げられる。

【００１２】また、オゾン処理部にオゾンを供給するた
めの構成は任意であるが、通常、オゾン散気装置が使用
さる。そのオゾン散気部は、オゾン発生装置等のオゾン
源と連絡され、かつオゾン含有ガスを処理対象水に効率
よく供給するためにこのオゾン処理部の下方に配備され
る。本発明におけるオゾン供給は、通常、オゾン含有ガ
スの形態で行われるが、その組成は任意に設定すること
ができる。

【００１３】本発明におけるオゾン供給量は、処理対象
水のＣＯＤ含量、処理装置の仕様、処理速度、目的処理
水の水質基準等により種々設定することができるが、通
常、処理対象水としてはＣＯＤ ２０ｍｇ／Ｌ（リット
ル）以下の場合、オゾン供給量は１０ｍｇ／Ｌ以下に調
整される。また、本発明は、排オゾンの処理のために公
知の装置構成を採用できる。

【００１４】粒状濾材充填層に使用される粒状濾材は公
知のものが使用できるが、好ましくは立体的網目構造を
持つものが特に好ましい。ここで、立体的網目構造と
は、表面および内部が孔によって連絡され、特に弾性を
有する構造のものを指す。例えば、ポリウレタンフォー
ム等のポリマー素材のフォームが挙げられる。この粒状
濾材の空隙率は、９５％以上が好ましく、孔のサイズと
して２〜４ｍｍが好ましい。

【００１５】本発明の充填層は、オゾン処理部における
オゾンの供給があるので、生物処理に必要な好気的条件
を満足するが、所望により充填層へ酸素を供給してもよ
く、例えば、空気供給部あるいはオゾン散気部を充填層
下部に配備してもよい。次に本発明を図１を参照しなが
ら更に詳しく説明する。図１は、本発明装置の具体的一
例を説明的に示したものである。

【００１６】即ち、１は、本発明の水の浄化装置であ
り、槽２を垂直の隔壁３によって８個のチャンバーに分
割し、処理対象水である原水４を図中に示した矢印に従
う上下迂流でオゾン処理から粒状濾材充填層による生物
処理に至る反復単位を４回行う構造となっている。即
ち、原水４は第１オゾン処理部５→第１充填層６→第２
オゾン処理部７→第２充填層８→第３オゾン処理部９→
第３充填層１０→第４オゾン処理部１１→第４充填層１
２を上下迂流で流れ最終的にＣＯＤが高度に除去された
処理水１３となって流出する。

【００１７】第１〜第４オゾン処理部の下部にはオゾン
ガス１４の散気部１５が設けられ、オゾン気泡と向流接
触し、オゾン酸化が行われる。図１ではオゾン処理部は
開放型の構造に見えるが、排オゾン対策を行うことは言
うまでもない。更に各オゾン処理部のチャンバーには粒
状濾材の充填層（第１〜第４充填層）が設けられてお
り、粒状濾材に付着した微生物によって、ＢＯＤ成分が
除去される。

【００１８】このように粒状濾材充填層からの流出水を
再びオゾン酸化するように構成することが非常に重要で
ある。このオゾン処理から粒状濾材充填層による生物処
理に至る反復単位は複数回、好ましくは本例の通り４回
以上反復することが重要である。また、粒状濾材充填層
を構成する濾材には、任意の種類を用いることができる
が、本発明者の実験結果によれば、ポリウレタンフォー
ムなどの立体的網目構造を持つ粒状固体を用いることが
最適であることが認められた。

【００１９】なぜなら、立体的網目構造を持つ濾材は、
空隙率が９５〜９８％と極めて大きいため、本発明のよ
うに多段状に粒状濾材の充填層を設けても通水抵抗が極
めて小さくできるという大きな利点があるからである。
さらに立体的網目構造濾材は、付着力の乏しい微生物で
もその網目構造内に安定して保持できるため、オゾン酸
化によってＣＯＤから転換したＢＯＤを資化する微生物
（担体への付着力が弱いことが多い）も安定して保持で
きるという重要な長所があるからである。

【００２０】尚、本発明における最終段の充填層（図１
の例では第４充填層１２に相当）を構成する粒状濾材の
種類は、粒状活性炭が特に好適である。

【００２１】

【作用】次に本発明の作用を図１を参照して説明する。
下水の活性汚泥処理水（最終沈殿池越流水）を立体網目
構造を持つポリウレタンフォームの粒状物の充填層に通
水してＳＳを濾過除去したものを本発明の処理対象水で
ある原水４とした。また、充填層の粒状濾材としてポリ
ウレタンフォーム粒状物を使用した例を示す。

【００２２】この原水を下向流で第１オゾン処理部５に
導き、オゾン気泡と向流接触させた後、ポリウレタンフ
ォーム粒状物を充填した第１充填層６に上向流で供給
し、原水４中のＢＯＤ成分及びオゾン酸化によってＣＯ
Ｄ成分から一部転換したＢＯＤ成分をポリウレタンフォ
ームの網目構造内と表面に保持された好気性微生物によ
って除去する。

【００２３】しかる後、第１充填層６からの流出水を更
に第２オゾン処理部７においてオゾン処理した後、第２
充填層８で生物処理する。以後、このような処理を繰り
返す。この結果、本発明の一連の処理を続けると原水を
オゾン酸化した後、粒状濾材充填層で生物処理する方法
を一回だけ行う方法に比較して原水に対するオゾン注入
量を同一にした条件で比較しても、本発明のほうがＣＯ
Ｄ除去率が高いことが認められた。

【００２４】つまり、図１において、第１〜第４オゾン
処理部５、７、９、及び１１に各ａｍｇ／Ｌのオゾンを
注入し、全体で４ａｍｇ／Ｌのオゾンとなるようにする
方法が、原水に対し、単一のオゾン処理部に４ａｍｇ／
Ｌのオゾンを一挙に注入する方法よりも格段にＣＯＤ除
去率が向上することが認められた。このように注目すべ
き現象が生ずる原因は、現時点で明らかでないが、次の
ように推測される。

【００２５】即ち、難分解性ＣＯＤ含有水をオゾン酸化
すると難分解性ＣＯＤ成分の一部がオゾン酸化を受けて
ＢＯＤ成分に転換される。この状態になったものを後続
する粒状濾材充填層に通水するとＢＯＤ成分は微生物に
よって除去されるが、残りの難分解性ＣＯＤは除去され
ない。しかし、この除去されなかった難分解性ＣＯＤ成
分もなんらかの生物学的作用を受け、その化学構造が何
らかの変化を受ける。この結果、粒状濾材充填層からの
流出水中の難分解性ＣＯＤ成分を更にオゾン処理すると
原水４をオゾン酸化する場合よりも難分解性ＣＯＤ成分
がＢＯＤ成分に転換されやすくなるものと思われる。従
って、この操作を何回も続けると、ますます難分解性Ｃ
ＯＤ成分がＢＯＤ成分に転換されやすくなってゆくと考
えられる。

【００２６】この結果、原水４に対し多量のオゾンを添
加する方法よりも粒状濾材充填層流出水に対し、少量の
オゾン注入率によるオゾン酸化を何回も繰り返す方法の
場合が難分解性ＣＯＤ除去率が向上するものと推定でき
る。尚、最終段の充填層（図１では第４充填層１２）
は、粒状活性炭の充填層を用いるのが好ましい。

【００２７】なぜならば、本発明によっても最終的にＢ
ＯＤ成分に転換されなかった難分解性ＣＯＤが数ｍｇ／
Ｌ残留することがあるので、このＣＯＤを吸着除去する
には粒状活性炭が最適であるからである。以上の作用に
より、最終的な処理水１３は、ＣＯＤ、ＢＯＤ、ＳＳが
著しく少なくなった高度な水質となって流出する。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を説明するが、
本発明はこれに限定されるものではない。 実施例 下水処理場の活性汚泥処理水をポリウレタンフォーム充
填層で濾過した処理水（ＳＳ５〜７ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ８
〜１１ｍｇ／Ｌ、ＣＯＤ１３〜１５ｍｇ／Ｌ（難分解性
ＣＯＤ９〜１２ｍｇ／Ｌを含む））を本発明の処理対象
原水として以下の実験条件で実験した。処理装置は図１
に記載の構成を使用した。

【００２９】実験条件 槽寸法、構造…水深１．５ｍ、横１．０１ｍ、長さ３ｍ
の角型タンクを垂直隔壁で合計８コの均等容積のチャン
バー（第１〜第４オゾン処理部、第１〜第４充填層）に
区画し、上下迂流式とした。 各チャンバーの滞留時間…各々１０分、合計８０分 粒状濾材充填層： 粒状濾材の種類…１０×１０×１０ｍｍのポリウレタン
フォーム 充填層厚…０．８ｍ オゾン注入率…各第１〜第４オゾン処理部に対し各々
１．５ｍｇ／Ｌ、従って合計注入率は４×１．５ｍｇ／
Ｌ＝６ｍｇ／Ｌ 上記実験条件で２ヵ月通水を続け、ポリウレタンフォー
ム充填層に微生物を充分付着担持せしめた後、３ヵ月目
から水質分析を始め、４ヵ月のデータを採った。

【００３０】その４ヵ月間の原水、処理水の水質の平均
値を表１に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】表３の結果から本発明は難分解性ＣＯＤの
除去効果が高く、原水の難分解性ＣＯＤ１０．５ｍｇ／
Ｌが処理水の難分解性ＣＯＤ３．０ｍｇ／Ｌまで減少し
ていることが認められる。 比較例 水深１．５ｍ、横１．０ｍ、長さ３．０ｍの槽の中間部
を壁で仕切り、前段部をオゾン酸化部、後段にハニカム
チューブを設けて生物処理部とした。従って、滞留時間
は前記の本発明例と同一である。

【００３３】オゾン注入率は、１０ｍｇ／Ｌとし、本発
明実施例よりも多く注入した。原水は、本発明と同一の
ものを用い、本発明例と同一時期に平行して対照実験を
行った。この結果の処理水質は、ＳＳ７ｍｇ／Ｌ、ＣＯ
Ｄ９．６ｍｇ／Ｌ（難分解性ＣＯＤ７．９ｍｇ／Ｌを含
む）、ＢＯＤ４ｍｇ／Ｌであった。

【００３４】この結果は、本発明に対して大きく劣って
いるものであり、本発明の効果が確認できた。

【００３５】

【発明の効果】本発明は以下の効果を奏する。 難分解性ＣＯＤの除去率が高い。 ＳＳとＢＯＤの除去効果も著しく高い。 粒状濾材への生物保持効果が高い。

【００３６】 粒状濾材充填層の通水抵抗が著しく少
ないので、問題なく多段構成にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体例を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 本発明の水の浄化装置 ２ 槽 ３ 隔壁 ４ 原水 ５ 第１オゾン処理部 ６ 第１充填層 ７ 第２オゾン処理部 ８ 第２充填層 ９ 第３オゾン処理部 10 第３充填層 11 第４オゾン処理部 12 第４充填層 13 処理水 14 オゾンガス 15 散気部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オゾン処理部と粒状濾材充填層からなる
   処理工程を複数段配列させ処理対象水をオゾン処理部と
   粒状濾材充填層の順に交互に流通させてオゾン処理→生
   物処理→を複数段繰り返して行うことを特徴とする水の
   浄化方法。
2. 【請求項２】 槽を複数の垂直隔壁で区画し、オゾン処
   理部と粒状濾材充填層からなる１組の装置を２組以上か
   つオゾン処理部と粒状濾材充填層をこの順に交互に直列
   に形成すると共に処理対象水がオゾン処理部から粒状濾
   材充填層に各々上下迂流で流通できるように構成したこ
   とを特徴とする水の浄化装置。