JPH08267099A - 生物汚泥のオゾン処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 生物汚泥含有液にオゾンを接触させて汚泥を
酸化分解するオゾン処理装置において、消泡手段が故障
して過剰な発泡が生じた場合でも、処理を中断すること
なく安定してオゾン処理を行う。 【構成】 被処理液１６を受入れてオゾン処理する反応
槽１と、反応槽１内の槽内液２にオゾン含有ガス６を吹
込み、発泡させて気液接触させる泡沫接触域４と、オゾ
ン処理汚泥を貯留した貯留液２５により底部が液封され
ているオゾン除去装置２１とを備えた生物汚泥のオゾン
処理装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生物汚泥をオゾン酸化
するための生物汚泥のオゾン処理装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】活性汚泥処理における余剰汚泥等の減容
化などの目的で、余剰汚泥等の生物汚泥（以下、単に汚
泥という場合がある）にオゾンを反応させて酸化分解す
ることが行われている。従来の汚泥のオゾン処理方法で
は、反応槽中に汚泥含有液を満たし、この汚泥含有液中
にオゾン含有ガスを吹込んで気液接触させ、汚泥を分解
する装置が用いられている。このような装置において、
汚泥含有液にオゾン含有ガスを吹込んでオゾン処理を行
うと、汚泥含有液が発泡して泡沫が槽外に持出され、周
辺が汚染されるなどの障害を起こしやすい。このため、
消泡剤を添加して消泡したり、あるいは反応槽内上部に
スプレーノズルを設け、このノズルから工業用水または
最終処理水を液面に散布して消泡し、発泡障害を防止し
ている。また、スプレーノズルが閉塞したり、ポンプが
故障するなどのトラブルが生じて消泡を行うことができ
ないような非常事態に備え、反応槽の上部に泡沫検知装
置を設けている。しかし、このような従来の装置では、
泡沫検知装置により異常な発泡が検知された場合には処
理を中断するしかない。

【０００３】ところで、従来の汚泥のオゾン処理装置で
は、気液接触面積が小さいため汚泥をオゾンと充分に反
応させるためには滞留時間を長くする必要があり、また
高価なオゾンが無駄に消費されるなど、効率的な処理は
行われていない。被処理液の機械的攪拌により気液接触
面積を大きくし、処理効率を改善することができるが、
この場合処理コストが高くなるという問題点がある。

【０００４】このような問題点を解決するため、本願出
願人は、反応槽内の生物汚泥含有液中にオゾン含有ガス
を吹込み、発泡させて気液接触させるようにしたオゾン
処理装置を出願した。このような発泡を積極的に利用し
た装置では、処理を中断することなく安定して運転する
には、泡沫検知装置に代わる手段が要望される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、消泡
手段が故障して過剰な発泡が生じた場合でも、処理を中
断することなく、安定してオゾン処理することが可能な
生物汚泥のオゾン処理装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、生物汚泥含有
液を受入れてオゾン処理を行う反応槽と、前記反応槽で
処理したオゾン処理汚泥を貯留する貯留槽と、前記反応
槽から排出される排オゾンガスを導入し、オゾン除去剤
の充填層を上向流で通過させてオゾンを除去するオゾン
除去装置とを備え、前記オゾン除去装置の下部は前記貯
留槽の槽内液により液封されていることを特徴とする生
物汚泥のオゾン処理装置である。

【０００７】本発明で処理の対象となる生物汚泥は、好
気性処理、嫌気性処理等において生成する生物汚泥を含
む汚泥であり、余剰汚泥のように生物汚泥を主体とする
ものが好ましいが、凝集汚泥のように若干の無機物を含
むものでもよい。生物汚泥含有液中の生物汚泥濃度は
２，０００〜２０，０００ｍｇ／ｌ、好ましくは５，０
００〜１５，０００ｍｇ／ｌであるのが望ましい。この
範囲にある場合、オゾン流量、スプレー流量、泡沫保持
部材の有無などの発泡条件を選択することにより容易に
発泡させることができ、オゾン吸収率を高くすることが
できる。

【０００８】本発明においてオゾン処理に用いる反応槽
は、生物汚泥含有液中の汚泥をオゾン含有ガスと反応さ
せて酸化処理するための槽である。反応槽内では発泡を
抑制してオゾン処理することもできるし、積極的に発泡
させてオゾン処理することもできる。後者の場合、反応
槽内部には気液接触域が設けられる。この気液接触域
は、反応槽内の生物汚泥含有液にオゾン含有ガスを吹込
んで発泡させる領域である。気液接触域では、下部の液
層とその上部に形成される泡沫層（発泡層）とが明確に
区別される場合や、明確に区別されない場合のほか、全
体が泡沫層のように見える場合もあるが、いずれの場合
もこの気液接触域において生物汚泥とオゾン含有ガスと
が接触する気液層が形成される。

【０００９】生物汚泥含有液にオゾン含有ガスを吹込む
と、発泡した泡の上面部は次第に上昇する傾向にある。
また過剰に発泡する場合もあり、気液層の上面部を一定
の高さに維持することが難しい場合もある。このような
場合には、反応槽の上部に液散布装置（消泡手段）を設
けて、工業用水、最終処理液、被処理液、反応槽からの
引抜液、または引抜液と被処理液との混合液などを気液
層に向けて散布することができ、これにより気液層の高
さをほぼ一定に維持することができる。

【００１０】散布液としては引抜液または引抜液と被処
理液との混合液を使用するのが好ましく、この場合オゾ
ンが有効に利用できるほか、槽内液の汚泥濃度が低下し
ないので好ましい。なお、生物汚泥の場合を含め、汚泥
含有液を引抜いて散布することは、固形物がノズルを閉
塞しやすいため、一般的には行われていないが、生物汚
泥をオゾン処理する系では、生物汚泥が微細化されると
ともに、付着性が減少するため、槽内液をスプレーして
もノズル等の閉塞は起こらないことが本発明者により確
認されている。また槽内液と被処理液との混合液でも被
処理液が希釈されるのでノズル等の閉塞はほとんど生じ
ない。オゾン処理していない被処理液を単独で使用する
場合は、ノズル口径を選択することにより、閉塞しない
ようにする必要がある。

【００１１】気液接触域には泡沫保持部材を充填するこ
とができ、これにより反応槽の内径が大きくて泡が保持
されにくい場合、または生物汚泥の濃度が低くて汚泥含
有液が発泡しにくい性状である場合などでも、泡沫を効
率よく保持することができ、オゾン処理効率を高くする
ことができる。泡沫保持部材としては、泡沫を保持でき
る構造のものであればよいが、ハニカム状、格子状など
の仕切板構造のものが好ましい。

【００１２】オゾン含有ガスとしてはオゾン含有空気、
オゾン化空気などが使用できる。オゾンの導入量は、導
入される生物汚泥のＶＳＳ重量に対して０．５〜１０
％、好ましくは１〜５％とするのが望ましい。またオゾ
ン含有ガスの流量は、反応槽のガス線速度として５〜５
０ｍ／ｈｒ、好ましくは１０〜３０ｍ／ｈｒとするのが
好ましい。

【００１３】気液層を形成してオゾン処理を行う場合、
この気液層の平均液密度が０．４〜０．８５ｇ／ｃ
ｍ³、好ましくは０．６〜０．７ｇ／ｃｍ³となるように
制御する気密度制御手段を設けるのが好ましい。ここで
平均液密度とは、気液層の全容量に対する反応槽内の生
物汚泥含有液の重量である。なお気液層は前記のよう
に、反応槽自体の容積ではなく、生物汚泥とオゾン含有
ガスとが実際に接触する領域であって、反応槽底部から
発泡した泡の上面部までの領域である。平均液密度が上
記範囲にある場合、オゾン吸収率が高くなり効率のよい
処理が可能となる。

【００１４】液密度制御手段の具体的なものとしては、
反応槽内下部の液圧を検出する圧力検出装置と、この圧
力検出装置で検出した液圧の値に応じて反応槽内液の取
出量を調整する取出ポンプとからなる装置、取出ポンプ
の代わりに取出バルブを用いた装置などが採用できる。
この他にも、オーバーフローにより反応槽内液を排出し
て液密度を制御する構成などを使用することもできる。

【００１５】気液層が下部の液層とその上部に形成され
る泡沫層とが明確に区別される場合、指標となる平均液
密度の代わりに、液層の高さ（深さ）と泡沫層の高さと
を制御することができる。この場合、気液接触域は液相
接触域とその上部に形成される泡沫接触域とから構成さ
れる。液相接触域の高さは０．２〜３ｍ、好ましくは
０．５〜１．５ｍとする。泡沫接触域の高さは液相接触
域の汚泥含有液の液面より１ｍ以上の高さであればよい
が、好ましくは１〜１０ｍ、さらに好ましくは２〜５ｍ
の高さとする。液相接触域はほぼ一定の高さに維持する
のが好ましく、例えば反応槽の下部ないし中部にオーバ
ーフロー方式の槽内液排出口を設け、槽内液の液面が一
定の高さに保たれるようにすることができる。また反応
槽からオゾン処理汚泥を取出す場合、取出路に調整弁を
設け、弁の開閉度を調節することにより、槽内液の液面
を一定の高さに保つことができる。泡沫接触域は液相接
触域の液面（槽内液排出口）から上部の空間に形成する
のが好ましい。

【００１６】オゾン除去装置は、反応槽から排出される
排オゾンガスからオゾンを除去するための装置であり、
内部には、例えば活性炭、触媒などのオゾン除去剤が充
填された充填層が形成される。オゾン除去装置の下部
は、オゾン処理汚泥を貯留した貯留槽内の槽内液（貯留
液）中に浸漬され、これにより液封されている。排オゾ
ンガスは液封水面からオゾン除去剤充填層までの空間に
導入され、充填層を上向流で通過させることによりオゾ
ンが除去される。

【００１７】本発明のオゾン処理装置は、余剰汚泥をオ
ゾン処理して減容化したり、生物処理槽、例えば好気性
処理槽から槽内の混合液を引抜いてオゾン処理する場合
に利用できる。

【００１８】

【作用】反応槽では汚泥がオゾンと反応して酸化分解さ
れ、ＢＯＤ成分に変換される。オゾン処理された汚泥含
有液（槽内液）は粘性が増して非常に発泡性に富んだ液
体となる。このため、汚泥含有液とオゾン含有ガスとを
接触させることにより、容易に発泡して気液層が形成さ
れる。気液層の平均液密度、または液相接触域の高さと
泡沫接触域の高さとを前記範囲に制御した場合、オゾン
吸収率が高くなり、効率よく生物汚泥をオゾン処理する
ことができる。

【００１９】オゾン除去装置では、通常時には排オゾン
ガスはオゾン除去剤充填層を上向流で通過し、オゾンが
除去されて頂部から大気へ放散される。液散布装置が故
障するなどして発泡が激しい場合、排オゾンガスは汚泥
の泡沫を同伴してオゾン除去装置に導入される。この場
合、オゾン除去装置内において泡沫は重力により落下
し、落下した泡沫泥液の量が増加してくると、泡沫白身
の自重で押され、液封している貯留槽内液中に混和して
破泡され、これが繰返される。泡沫が脱離した排オゾン
ガスは通常時と同様にオゾン除去剤充填層を上向流で通
過し、オゾンが除去される。このようにして排オゾンガ
スに同伴する泡沫が取除かれてオゾンが除去されるの
で、オゾン除去装置内に泡沫が満されることなく、これ
により発泡障害は防止され、処理は中断することなく連
続して行うことができる。

【００２０】

【実施例】次に本発明を図面の実施例により説明する。
図１は実施例の生物汚泥のオゾン処理装置を示す系統図
である。図１において、１は反応槽であり、下部に槽内
液（生物汚泥含有液）２が収容されて液相接触域３とさ
れている。液相接触域３の液面の上部は泡沫接触域４と
され、槽内液２を発泡させて泡沫層５が形成されてい
る。

【００２１】反応槽１の下部にはオゾン含有ガス導入路
６、槽内液取出路７および循環路８が接続している。槽
内液取出路７には圧力検出装置１１およびバルブ１２が
設けられ、圧力検出装置１１により検出した値に応じて
バルブ１２の弁の開閉度を調整できるように構成されて
いる。循環路８は槽内液を引抜いて反応槽１の上部に循
環するように接続している。循環路８の中間部には循環
ポンプ１３が設けられ、先端部にはスプレーノズル１４
が設けられている。循環路８の途中には、給液ポンプ１
５を有する被処理液導入路１６が接続している。液相接
触域３の下部には散気装置１７が反応槽１の水平断面に
沿ってほぼ均一に設けられ、オゾン含有ガス導入路６に
連絡している。反応槽１の上部には排オゾンガス路１８
が接続し、オゾン除去装置２１に連絡している。また槽
内液取出路７は貯留槽２２に連絡している。

【００２２】貯留槽２２は貯留部２３およびポンプピッ
ト部２４を有し、貯留部２３の貯留液２５が溢流してポ
ンプピット部２４に流入するように構成されている。貯
留部２３にはオゾン除去装置２１が、下部を貯留液２５
により流封された状態で設けられている。オゾン除去装
置２１の内部にはオゾン除去剤充填層２６が形成され、
上部には脱オゾンガス路２７が接続している。貯留液２
５の液面からオゾン除去剤充填層２６の下端部までの中
間部にガス導入口２８が設けられ、このガス導入装置２
８に反応槽１から排オゾンガス路１８が接続している。
貯留液２５に浸漬されているオゾン除去装置２１の下端
部から貯留液２５の液面までの高さ（深さ）は、オゾン
除去剤充填層２６の圧損により異なるが、１０〜３０ｃ
ｍ程度とするのが好ましい。ポンプピット部２４には排
液路２９が接続し、排出ポンプ３０が設けられている。

【００２３】図１の装置により被処理液をオゾン処理す
るには、給液ポンプ１５を駆動して被処理液導入路１６
から被処理液を供給するとともに、循環ポンプ１３を駆
動して循環路８から槽内液２を引抜いて循環する。こう
して循環路８中で被処理液および引抜液を混合し、この
混合液をスプレーノズル１４から泡沫層５に向けて散布
する。これにより被処理液を反応槽１に導入するととも
に、泡沫接触域４が所定の高さを維持するように泡沫層
５の高さを調節する。

【００２４】一方、オゾン含有ガス導入路６からオゾン
含有ガスを導入して槽内液２中に吹込み、これにより液
相接触域３において槽内液２とオゾン含有ガスを接触さ
せて汚泥を酸化分解するとともに発泡させて泡沫接触域
４中に泡沫層５を形成する。泡沫接触域４を上昇するオ
ゾン含有ガスは泡沫層５中の汚泥とも接触し、汚泥を分
解する。この場合、液相接触域３に吹込まれたオゾン含
有ガスは、汚泥と反応した状態で発泡し、そのまま泡沫
層５に入ってさらに汚泥と反応し、泡沫層５を形成する
汚泥含有液はオゾン含有ガスの離脱とともに液滴となっ
て液相接触域３に戻り、これが繰返される。泡沫層５は
表面積が大きくなっているため気液接触効率は高く、こ
のため発泡させない場合に比べて処理効率は高くなる。

【００２５】槽内液２の一部はオゾン処理汚泥として槽
内液取出路７から取出し、貯留槽２２に導入し、貯留部
２３で貯留する。このとき圧力検出装置１１で液圧を検
出し、この値が所定値となるようにバルブ１２の弁の開
閉度を調整する。これにより液相接触域３の液面の高さ
を一定に保持する。

【００２６】過剰な発泡が抑制されている通常の状態で
は、泡沫接触域４から離脱したオゾン排ガスはそのまま
上昇させて、排オゾンガス路１８を通してオゾン除去装
置２１に導き、ガス導入口２８から導入し、オゾン除去
剤充填層２６を上向流で通過させてオゾンを除去する。
オゾンが除去された脱オゾンガスは脱オゾンガス路２７
から大気へ放散する。

【００２７】スプレーノズル１４の一部閉塞などにより
過剰な発泡が生じた場合でも、汚泥の泡沫を同伴するオ
ゾン排ガスは排オゾンガス路１８を通してオゾン除去装
置２１に導入する。ガス導入口２８からはオゾン排ガス
とともに泡沫も導入されるが、この泡沫はオゾン除去装
置２１内で重力により落下する。貯留液２５の液面上に
は泡沫汚泥層３１が形成され、その高さは高くなるが、
泡沫汚泥の量が増加すると泡沫汚泥層３１自身の自重で
押され、泡沫汚泥は貯留液２５中に混和して破泡され、
泡沫汚泥層３１の高さは低下する。この間、反応槽１に
おけるオゾン処理は中断することなく継続して行うこと
ができる。処理の継続により再び泡沫汚泥層３１の高さ
は上昇するが、上記のような貯留液２５中への混和破泡
が繰返される。これにより泡沫によるオゾン除去剤充填
層２６の汚染は防止される。泡沫の脱離したオゾン排ガ
スは通常時の場合と同様にオゾン除去剤充填層２６を通
過し、オゾンが除去される。

【００２８】貯留部２３を溢流した貯留液２５は、排出
ポンプ３０により排液路２９から排出する。このように
貯留液２５で液封したオゾン除去装置２１を設けること
により、反応槽１において過剰な発泡が生じた場合で
も、処理は中断することなく継続して行うことができ
る。

【００２９】なお、被処理液導入路１６は循環路８に接
続させることなく、反応槽１に直接接続させてもよい。
この場合、反応槽１の上部はもちろん、下部に接続させ
てもよい。また被処理液が発泡しにくい場合は、泡沫接
触域４にハニカム状の泡沫保持部材を設けることもでき
る。

【００３０】

【発明の効果】本発明の生物汚泥のオゾン処理装置は、
下部が液封されているオゾン除去装置を備えているの
で、消泡手段が故障して過剰な発泡が生じた場合でも、
オゾン処理を中断することなく継続して行うことができ
る。また反応槽内に気液接触域を設けた場合、被処理液
を発泡させてオゾン処理することができ、これにより効
率のよい処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の生物汚泥のオゾン処理装置を示す系統
図である。

【符号の説明】

１ 反応槽 ２ 槽内液 ３ 液相接触域 ４ 泡沫接触域 ５ 泡沫層 ６ オゾン含有ガス導入路 ７ 槽内液取出路 ８ 循環路 １１ 圧力検出装置 １２ バルブ １３ 循環ポンプ １４ スプレーノズル １５ 給液ポンプ １６ 被処理液導入路 １７ 散気装置 １８ 排オゾンガス路 ２１ オゾン除去装置 ２２ 貯留槽 ２３ 貯留部 ２４ ポンプピット部 ２５ 貯留液 ２６ オゾン除去剤充填層 ２７ 脱オゾンガス路 ２８ ガス導入口 ２９ 排液路 ３０ 排出ポンプ ３１ 泡沫汚泥層

【手続補正書】

【提出日】平成７年３月３１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生物汚泥含有液を受入れてオゾン処理を
   行う反応槽と、 前記反応槽で処理したオゾン処理汚泥を貯留する貯留槽
   と、 前記反応槽から排出される排オゾンガスを導入し、オゾ
   ン除去剤の充填層を上向流で通過させてオゾンを除去す
   るオゾン除去装置とを備え、 前記オゾン除去装置の下部は前記貯留槽の槽内液により
   液封されていることを特徴とする生物汚泥のオゾン処理
   装置。