JP2000350988A - し尿系汚水の処理方法および処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オゾンを効率的に利用することにより、処理
水水質を高めると共に、膜洗浄コストの低減を図った汚
水の処理方法および効率良くその方法を適用できる処理
装置を提供する。 【解決手段】 し尿系汚水を生物学的に処理した後、固
液分離装置による固液分離処理を行い、該固液分離装置
からの透過液に対して凝集剤を添加した後、沈降分離槽
において沈降分離を行い、膜ろ過装置によって固液分離
処理を行うし尿系汚水の処理方法において、沈降分離槽
と膜ろ過装置への循環槽または膜供給槽との中間におい
て、促進酸化処理を行うことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、し尿、浄化槽汚
泥、ごみ埋立地からの浸出水、それらの混合物などのし
尿系汚水の処理方法および処理装置に関し、難分解性Ｃ
ＯＤ成分および色度成分等を除去するのに適したし尿系
汚水の処理方法および処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、し尿あるいは浄化槽汚泥等の汚水
の処理方法として膜分離式高負荷脱窒素処理法と呼ばれ
る技術（例えば、特公昭６３−２８０００）が用いられ
る場合がある。図４に、従来の膜分子高負荷脱窒素処理
プロセスにおける一般的な処理フローを示す。同図を参
照して、その処理フローについて説明する。

【０００３】図４におけるし尿系汚水の処理装置は、脱
窒素槽２および硝化槽３によりなる生物学的硝化脱窒素
処理装置、膜ろ過装置４、凝集槽７、沈降分離槽８、循
環槽１３、膜ろ過装置１６および活性炭吸着塔１９より
構成されている。まず、し尿系汚水１は、無希釈のま
ま、あるいは適切な希釈倍率に希釈された状態で脱窒素
槽２に流入し、脱窒素槽２および硝化槽３の間を循環し
て嫌気的に硝化脱窒素処理される。硝化脱窒素処理され
た汚水は、膜ろ過装置４により固液分離され、膜ろ過装
置４を透過した生物処理水５は凝集槽７に移送される。
凝集槽７においては、生物処理水５に硫酸アルミニウ
ム、塩化第二鉄あるいはポリ鉄等のような無機系凝集剤
６を添加して、リン酸イオンおよびＣＯＤを含むＳＳ分
を凝集させる。その凝集フロックは沈降分離槽８におい
て沈降汚泥と上澄液とに分離され、上澄液は循環槽１３
へと移送される。一方、沈降汚泥は汚泥処理工程へ移送
され、脱水処理後に焼却処分される。循環槽１３に移送
された上澄液は、循環槽１３から膜ろ過装置１６へと供
給されて固液分離される。ここで得られた膜ろ過水１７
は、活性炭を充填した活性炭吸着塔１９へ移送して、Ｃ
ＯＤ成分および色度成分を吸着除去する。処理された処
理水は、放流水２０として系外に放流される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の膜
分離式高負荷脱窒素処理プロセスでは、以下のような問
題があった。

【０００５】膜ろ過装置１６に供給される汚水中には
多量の難分解性ＣＯＤ成分および色度成分等の有機性物
質が残留しているため、膜ろ過装置１６において有機性
物質に由来する膜のファウリング現象がみられ、比較的
短期に目詰まりを起こす欠点がある。また、この目詰ま
りを解消するために頻繁に酸またはアルカリによる薬品
洗浄を行う必要がある。したがって、薬品洗浄操作のた
めの費用や労力がかかりコスト高につながるという問題
がある。

【０００６】活性炭吸着塔１９において処理して得ら
れた放流水のＣＯＤが、通常１０〜１５ｍｇ／Ｌ以下で
ある放流水質基準を超えると、活性炭を再生処理しなけ
ればならず、その再生頻度が高く、維持管理が煩雑で処
理コストが高価である。

【０００７】本発明は、上記のような問題点を克服すべ
く、鋭意研究の結果完成されたものであって、オゾンを
効率的に利用することにより、処理水水質を高めるとと
もに、膜洗浄コストの低減を図ったし尿系汚水の処理方
法、および効率よくその方法を適用できる処理装置を提
供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、し尿系汚水を
生物学的に処理した後、固液分離装置による固液分離処
理を行い、該固液分離装置からの透過液に対して凝集剤
を添加した後、沈降分離槽において沈降分離を行い、更
に膜ろ過装置によって固液分離処理を行うし尿系汚水の
処理方法において、沈降分離槽と膜ろ過装置への循環槽
または膜供給槽との中間において、促進酸化処理を行う
ことを特徴とするし尿系汚水の処理方法である。

【０００９】また、本発明は、前記膜ろ過装置の後に更
に促進酸化処理槽を設けて、該促進酸化処理槽に前記膜
ろ過装置からのろ過水を供給し、前記促進酸化処理槽に
おいて前記ろ過水を促進酸化処理することを特徴とする
し尿系汚水の処理方法である。

【００１０】また、本発明は、前記促進酸化処理が、オ
ゾン注入と、紫外線照射、オゾン分解触媒および酸化促
進剤注入からなる群から選択された少なくとも１種の酸
化促進処理とを併用することによりなされることを特徴
とするし尿系汚水の処理方法である。

【００１１】また、本発明は、前記膜ろ過装置に用いる
膜が、精密ろ過膜または限外ろ過膜であることを特徴と
するし尿系汚水の処理方法である。

【００１２】また、本発明は、前記膜ろ過装置の膜ろ過
出口に設置したオゾン検出器によって、膜ろ過水中の残
留オゾン濃度が０．０１〜１０ｍｇ／Ｌの範囲内となる
ように、前記オゾン注入量を調整することを特徴とする
し尿系汚水の処理方法である。

【００１３】さらに、本発明は、前記オゾン注入量の調
整が、前記膜ろ過装置の膜ろ過出口に設置したオゾン検
出器により連続的に膜ろ過水の残留オゾン濃度を測定
し、前記膜ろ過水中の残留オゾン濃度が０．０１〜１０
ｍｇ／Ｌの範囲内となるように、前記残留オゾン濃度の
測定値に基づいて、前記オゾン注入量をフィードバック
制御し、前記残留オゾン濃度を前記範囲内に調整するこ
とを特徴とするし尿系汚水の処理方法である。

【００１４】さらに、本発明は、し尿系汚水を生物学的
に処理した後、固液分離装置による固液分離処理を行
い、該固液分離装置からの透過液に対して凝集剤を添加
した後、沈降分離槽において沈降分離を行い、膜ろ過装
置によって固液分離処理を行うし尿系汚水の処理装置に
おいて、前記沈降分離槽と膜ろ過装置への循環槽または
膜供給槽との中間においてオゾンを注入すると共に酸化
促進処理を行う促進酸化処理設備と、膜ろ過装置の膜ろ
過出口に設置した膜ろ過水中の残留オゾン濃度を計測す
るオゾン検出器と、前記オゾン検出器によって膜ろ過水
中の残留オゾン濃度を測定し、その計測値に基づいて前
記オゾン注入設備を操作して、オゾン注入量を調整し、
膜ろ過水中の残留オゾン濃度を所定範囲内とするように
制御する制御手段とを配備することを特徴とするし尿系
汚水の処理装置である。

【００１５】さらに、本発明は、前記膜ろ過装置からの
ろ過水を更に促進酸化処理するために、前記膜ろ過装置
の後に、更に促進酸化処理設備を設けることを特徴とす
るし尿系汚水の処理装置である。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の方法に基づく生物学的窒
素除去装置の一例を図１に示す。

【００１７】図１に示したように、本発明に基づくし尿
系汚水の処理方法および装置は、脱窒素槽２および硝化
槽３よりなる生物学的硝化脱窒素処理装置、固液分離装
置２３、凝集槽７、沈降分離槽８、循環槽１３、膜ろ過
装置１６、オゾン発生器１０、酸化促進剤注入設備１
２、排オゾンガス処理設備１５、オゾン検出器１８およ
び活性炭吸着塔１９より構成されている。まず、し尿系
汚水１は無希釈のまま、あるいは適当な希釈倍率に希釈
された状態で脱窒素槽２に流入し、脱窒素槽２および硝
化槽３の間を循環して嫌気的に硝化脱窒素処理される。
硝化脱窒素処理された汚水は固液分離装置２３により固
液分離され、該固液分離装置２３で分離された生物処理
水５は凝集槽７に移送される。凝集槽７においては、生
物処理水５に硫酸アルミニウム、塩化第二鉄あるいはポ
リ鉄等のような無機系凝集剤６を添加して、リン酸イオ
ンおよびＣＯＤを含むＳＳ分を凝集させる。その凝集フ
ロックを沈降分離槽８において沈降汚泥と上澄液とに分
離し、沈降汚泥は汚泥処理工程へ移送されて、脱水処理
後に焼却処分される。一方、上澄液には、オゾン発生器
１０からのオゾン９と、酸化促進剤注入設備１２からの
酸化促進剤１１とが、それぞれインラインで直接注入さ
れ、オゾンおよび酸化促進剤が溶解した被処理水は循環
槽１３へ送り込まれる。このオゾンおよび酸化促進剤を
溶解させた被処理水は、循環槽１３から膜ろ過装置１６
へと供給されて固液分離される。膜ろ過装置１６を透過
したろ過水１７は、活性炭を充填した活性炭吸着塔１９
へ移送され、汚染物質は吸着により除去される。その
後、汚染物質を吸着除去された処理水は、放流水２０と
して系外に放出される。

【００１８】なお、膜ろ過水１７が活性炭吸着塔１９に
送り込まれる過程で、膜ろ過水中の残留オゾン濃度がオ
ゾン検出器１８で検出される。そのオゾン濃度の計測値
に基づいて、オゾン発生器１０からのオゾン供給量が制
御される。また、循環槽１３から排出される排オゾンガ
ス１４は、排オゾンガス処理設備１５で処理される。膜
ろ過装置１６からの循環水は、循環ラインを通して循環
器１３に返送される。さらに、以下の実施形態において
も同様であるが、オゾン検出器１８は、溶存オゾン濃度
検知器であってもよい。

【００１９】本実施形態では、オゾン検出器１８によっ
て、膜ろ過水中の残留オゾン濃度が常時計測されてお
り、残留オゾン濃度が０．０１〜１０ｍｇ／Ｌの範囲内
となるように、オゾン発生器１０から直接インライン注
入されるオゾン注入量が、オゾン発生器の印加電圧やバ
ルブの開閉操作等によって調整されている。例えば、Ｃ
ＰＵ（中央処理装置）等による制御手段によって膜ろ過
水中の残留オゾン濃度を算出し、インライン注入される
オゾン注入量をフィードバック制御している。

【００２０】本発明に基づくし尿系汚水処理装置の他の
例を図２に示した。

【００２１】第２の実施形態においては、沈降分離槽８
と循環槽１３との間に、促進酸化処理槽２１と酸化促進
剤注入設備１２とが設けられており、オゾン発生器１０
からのオゾン９と、酸化促進剤注入設備１２からの酸化
促進剤１１とが、それぞれこの促進酸化処理槽２１に注
入される。それ以外は、図１に示した実施形態と同じで
ある。すなわち、沈降分離槽８までの工程を図１で説明
した場合と同様に行った後、沈降分離槽８からの上澄液
は促進酸化処理槽２１に供給される。また、オゾン発生
器１０からのオゾン９と、酸化促進剤注入設備１２から
の酸化促進剤１１とが、それぞれ促進酸化処理槽２１に
注入され、オゾンおよび酸化促進剤が溶解した被処理水
は循環槽１３へ送り込まれる。循環槽１３は、オゾンお
よび酸化促進剤が溶解された処理水を膜ろ過装置１６へ
供給する。膜ろ過装置１６を透過した膜ろ過水１７は、
活性炭を充填した活性炭吸着塔１９へ移送され、処理さ
れた処理水は放流水２０として系外に放流される。膜ろ
過水１７が活性炭吸着塔１９に送り込まれる過程で、膜
ろ過水中の残留オゾン濃度がオゾン検出器１８で検出さ
れ、そのオゾン濃度の計測値に基づいて、オゾン発生器
１０から促進酸化処理槽２１へのオゾン供給量が制御さ
れている。また、促進酸化処理槽２１から排出される排
オゾンガス２２および循環槽１３から排出される排オゾ
ンガス１４は、排オゾンガス処理設備１５で処理され
る。膜ろ過装置１６からの循環水は、循環ラインを通し
て循環槽１３に返送される。

【００２２】次に、本発明における促進酸化処理槽２１
について説明する。促進酸化処理槽２１の目的は、膜ろ
過装置１６のろ過速度を高く維持するために、膜供給水
にオゾンを溶解させるとともに酸化促進処理を行うため
のものである。オゾン発生器１０からのオゾン９と、酸
化促進剤注入設備１２からの酸化促進剤１１とが、それ
ぞれ促進酸化処理槽２１に注入され、膜ろ過装置１６に
より得られた膜ろ過水１７に残留する残留オゾン量は、
膜ろ過装置１６のろ過速度を高く維持するために、０．
０１〜１０ｍｇ／Ｌとし、望ましくは０．１〜３ｍｇ／
Ｌとするとよい。膜ろ過水中の残留オゾン濃度が１０ｍ
ｇ／Ｌより高くなると、膜ろ過装置１６のろ過膜として
耐オゾン性の膜素材を用いても、長期的にはオゾンとの
反応により膜劣化が起こるおそれがあるが、膜モジュー
ルの交換時期を考え合わせると、１０ｍｇ／Ｌまでは許
容される。また、残留オゾン濃度が１０ｍｇ／Ｌより多
くなると、副生成物量も多くなるという問題がある。以
上のことから、膜ろ過水中の残留オゾン濃度は、０．０
１〜１０ｍｇ／Ｌとし、望ましくは、０．１〜３ｍｇ／
Ｌとするとよい。また、促進酸化処理槽２１の装置形式
は、Ｕチューブ式、ディフューザ式、インジェクタ式、
エジェクタ式、下降注入式注入等のいずれの形式でも可
能である。

【００２３】なお、本発明における促進酸化処理方法
は、特に限定されるものではないが、オゾンと併用する
場合には紫外線ランプを用いた紫外線照射、過酸化水素
のような酸化促進剤の注入あるいはオゾン分解触媒等が
好適な処理効果が得られる。もちろん、促進酸化処理方
式としてはオゾンを用いる方法に限定されるものではな
く、紫外線照射とＴｉＯ₂ のような光触媒との組み合わ
せ、紫外線照射と酸化促進剤注入との組み合わせ等から
なる促進酸化処理、さらには触媒を用いて酸化分解反応
を促進する方法を適用することもできる。用い得る触媒
としては、例えば、チタン、シリコン、アルミニウム、
ジルコニウム、タングステン、鉄、亜鉛、スズ、マグネ
シウム、マンガン、ニッケル、コバルト、銅、銀等の酸
化物、ハロゲン化物および硫化物が挙げられる。オゾン
と酸化促進剤とを注入する場合、これらを注入する順序
は、何等制限されるものではなく、オゾンを注入した後
に酸化促進剤を注入する方式、酸化促進剤を注入した後
にオゾンを注入する方式、オゾンと酸化促進剤とを同時
に注入する方式等のいずれであっても問題はない。

【００２４】また、促進酸化処理槽２１もしくは循環槽
１３から排出される排オゾンガスは、排オゾンガス処理
設備１５に導入されて処理される。排オゾンガス処理設
備１５の形式は、活性炭式、熱分解式、触媒式等のいず
れの形式でも問題はない。

【００２５】また、生物学的に硝化脱窒素処理された汚
水は、固液分離装置２３に導入されて固液分離処理され
る。固液分離装置２３において使用される装置は、濁質
成分等を除去することのできるものであり、ろ布ろ過装
置、精密膜ろ過装置あるいは限外膜ろ過装置等のいずれ
であっても問題はない。膜ろ過を用いる場合の膜モジュ
ールの形式は、中空糸状、スパイラル状、チューブラ
状、平膜状等のいずれの形式でも問題ない。また、膜モ
ジュールのろ過方式は、全量ろ過方式とクロスフローろ
過方式があり、いずれのろ過方式でもかまわない。ま
た、膜ろ過への通水方式は、外圧型と内圧型があり、ど
ちらの通水方式でも問題ない。

【００２６】さらに、本発明における膜ろ過装置１６に
ついて説明する。オゾンおよび酸化促進剤を溶解させた
被処理水は、循環槽１３から膜ろ過装置１６へと供給さ
れて固液分離される。膜ろ過装置は、膜供給水にオゾン
が溶解された状態のみならず、促進酸化処理された状態
で膜ろ過する。これによって、オゾンのみによる前処理
に比べてより酸化力の強い処理が行われている状態で膜
ろ過するために、生物ファウリングによる膜の目詰まり
を防止することができ、かつ高い透過流速を得ることが
できる。膜ろ過装置１６に使用される膜としては、濁質
成分および細菌類を除去することのできる膜であり、精
密ろ過膜または限界ろ過膜が用いられる。精密ろ過膜の
場合は、公称孔径０．０１〜０．５μｍのものが用いら
れ、限外ろ過膜の場合は、分画分子量１，０００〜２０
万ダルトンのものが用いられる。そして、膜モジュール
の形式は、中空糸状、スパイラル状、チューブラ状、平
膜状が用いられる。膜素材およびポッティング部は、高
濃度のオゾンと接触するために、耐オゾン性の素材を使
うことが望ましい。膜素材については、フッ化ビニリデ
ン重合体樹脂等の耐オゾン性の有機樹脂またはセラミッ
ク等の無機材料を用いることができる。また、膜モジュ
ールのろ過方式は、全量ろ過方式とクロスフローろ過方
式とがあり、いずれのろ過方式でも構わない。また、膜
ろ過への通水方式は、外圧型と内圧型とがあり、いずれ
の通水方式でも問題ない。

【００２７】次に、本発明におけるオゾンの注入制御に
ついて説明する。本実施形態では、膜ろ過水中の残留オ
ゾン濃度をオゾン検出器１８で計測して、オゾン発生器
１０を操作してオゾン注入量を制御する方法である。オ
ゾン発生器１０により発生したオゾン９は、配管に直接
インライン注入もしくは促進酸化処理槽２１に供給され
るのみならず、循環槽１３に供給されてもよく、オゾン
注入量は、オゾン発生器の印加電圧や、各供給配管に設
けたバルブ（図示せず）の開度を調整することによっ
て、調整することができる。オゾン濃度の注入制御は、
膜供給水のオゾン濃度を制御目的値にしてもよいが、こ
の場合、膜ろ過における短時間でも膜表面の目詰まり物
質とオゾンとが反応してオゾンが消費される場合がある
ため、予めこれを考慮しておく必要があり、好ましく
は、膜ろ過水中の残留オゾン濃度を制御目的値とするこ
とが望ましい。

【００２８】なお、オゾンの注入率は、膜ろ過水中の残
留オゾン濃度によりフィードバックされて決定される。
沈降分離槽８において得られた上澄液のオゾン要求量に
変動がある場合は、膜ろ過水中の残留オゾン濃度を溶存
オゾン濃度検出器で測定して、オゾン注入率のフィード
バック制御を行うこともできる。むろん、オゾン検出器
１８は、ＣＰＵ（中央処理装置）を用いたものであって
もよい。

【００２９】本発明では、上記の実施形態に加えて、膜
ろ過装置１６の後にさらに促進酸化処理槽を設け、該促
進酸化処理槽に膜ろ過装置からのろ過水を供給し、この
促進酸化処理槽にオゾンおよび酸化促進剤を再注入して
処理する態様も可能である。以下、この態様について説
明する。

【００３０】図３に示した実施形態において、本発明に
基づくし尿系汚水の処理装置は、脱窒素槽２および硝化
槽３よりなる生物学的硝化脱窒素処理装置、固液分離装
置２３、凝集槽７、沈降分離槽８、循環槽１３、膜ろ過
装置１６、促進酸化処理槽３０、オゾン発生器１０、酸
化促進剤注入設備１２、排オゾンガス処理設備１５、オ
ゾン検出器１８、および活性炭吸着塔１９より構成され
ている。すなわち、促進酸化処理槽３０が付加されてい
る点において、図１の態様とは異なっている。

【００３１】まず、図１の態様と同様に、し尿系汚水１
は無希釈のまま、あるいは適当な希釈倍率に希釈された
状態で脱窒素槽２に流入し、脱窒素槽２および硝化槽３
の間を循環して嫌気的に硝化脱窒素処理される。硝化脱
窒素処理された汚水は、固液分離装置２３により固液分
離され、生物処理水５は凝集槽７に移送される。凝集槽
７において生物処理水５に硫酸アルミニウム、塩化第二
鉄あるいはポリ鉄等のような無機系凝集剤６を添加して
リン酸イオンおよびＣＯＤを含むＳＳ分を凝集させる。
その凝集フロックを沈降分離槽８において沈降汚泥と上
澄液とに分離し、沈降汚泥は汚泥処理工程へ移送され、
脱水処理後焼却処分される。一方、上澄液は、オゾン発
生器１０からのオゾン９と、酸化促進剤注入設備１２か
らの酸化促進剤１１とが、それぞれインラインで直接注
入され、オゾンおよび酸化促進剤が溶解した被処理水は
循環槽１３へ送り込まれる。循環槽１３は、被処理水を
膜ろ過装置１６へ供給し、膜ろ過装置１６を透過した膜
ろ過水１７は、促進酸化処理槽３０に送り込まれる。促
進酸化処理槽３０では、オゾン発生器１０からの必要量
のオゾン３１と、酸化促進剤注入設備１２からの必要量
の酸化促進剤３２とがそれぞれ供給されて、膜ろ過水１
７とオゾン３１および酸化促進剤３２とが接触してい
る。膜ろ過水１７は、膜ろ過装置１６から促進酸化処理
槽３０に送り込まれる過程で、膜ろ過水中の残留オゾン
濃度がオゾン検出器１８で検出され、そのオゾン濃度の
計測値に基づいてオゾン発生器１０から直接インライン
注入されるオゾン９の供給量が制御されている。促進酸
化処理槽３０において十分にオゾン３１および酸化促進
剤３２と接触した促進酸化処理水３４は、活性炭を充填
した活性炭吸着塔１９へ移送され、処理された処理水は
放流水２０として系外に放流される。また、循環槽１３
から排出される排オゾンガス１４および促進酸化処理槽
３０から排出される排オゾンガス３３は、排オゾンガス
処理設備１５で処理される。膜ろ過装置１６からの循環
水は、循環ラインを通して循環槽１３に返送される。な
お、オゾン検出器１８は、溶存オゾン濃度検知器であっ
てもよい。

【００３２】本実施例では、オゾン検出器１８によって
膜ろ過水中の残留オゾン濃度が常時計測されており、残
留オゾン濃度が０．０１〜１０ｍｇ／Ｌの範囲内となる
ように、オゾン発生器１０から直接インライン注入され
るオゾン注入量がオゾン発生器の印加電圧やバルブの開
閉操作等によって調整される。例えば、ＣＰＵ（中央処
理装置）等による制御手段によって、膜ろ過水中の残留
オゾン濃度を算出して、インライン注入されるオゾン注
入量をフィードバック制御している。

【００３３】次に、本発明におけるオゾンの注入制御に
ついて説明する。本実施形態では、膜ろ過水中の残留オ
ゾン濃度をオゾン検出器１８で計測して、オゾン発生器
１０を操作してオゾン注入量を制御する方法である。オ
ゾン発生器１０により発生したオゾン９は、配管に直接
インライン注入されるのみならず、循環槽１３に供給さ
れてもよく、また図２の実施形態のように、沈降分離槽
８と循環槽１３との間に促進酸化処理槽２１を設ける場
合には、この促進酸化処理槽２１に供給されてもよい。
また、オゾン発生器１０により発生したオゾン３１は、
促進酸化処理槽３０に供給される。ここで、オゾン発生
器１０により発生したオゾン９およびオゾン３１は、オ
ゾン発生器の印加電圧や、各供給配管に設けたバルブ
（図示せず）の開度を調整することによって、調整する
ことができる。オゾン濃度の注入制御は、膜供給水のオ
ゾン濃度を制御目的値にしてもよいが、この場合、膜ろ
過における短時間でも膜表面の目詰まり物質とオゾンと
が反応してオゾンが消費される場合があるため、予めこ
れを考慮しておく必要があり、好ましくは、膜ろ過水中
の残留オゾン濃度を制御目的値とすることが好ましい。

【００３４】なお、オゾンの注入率は、膜ろ過水中の残
留オゾン濃度によりフィードバックされて決定される。
沈降分離槽８において得られた上澄液のオゾン要求量に
変動がある場合は、膜ろ過水中の残留オゾン濃度を溶存
オゾン濃度検出器で測定して、オゾン注入率のフィード
バック制御を行うこともできる。むろん、オゾン検出器
１８は、ＣＰＵ（中央処理装置）を用いたものであって
もよい。

【００３５】次に、本発明における促進酸化処理槽３０
について説明する。図３の実施形態では、膜ろ過装置１
６の後段に促進酸化処理槽３０が設けられている。この
ような膜ろ過装置の後段に促進酸化処理槽を設けること
により、膜ろ過水中の残留オゾン濃度あるいは有機物質
濃度によって、促進酸化処理槽へのオゾン注入率あるい
は酸化促進剤注入率あるいはその両方を調整することが
でき、有機物質の促進酸化処理を十分に行うことが可能
である。この膜ろ過装置１６の後段に設けた促進酸化処
理槽３０の目的は、有機物との促進酸化処理反応に必
要な接触時間を確保すること、オゾンあるいは酸化促
進剤あるいはその両方を再注入して、促進酸化処理反応
に必要なオゾンあるいは酸化促進剤あるいはその両方を
補充することにある。また、促進酸化処理槽３０の装置
形式は、Ｕチューブ式、ディフューザ式、インジェクタ
式、下降注入等のいずれの形式でも可能である。しか
し、オゾンを注入した膜ろ過水に対して、オゾンを溶解
させており、高濃度のオゾンを溶解させる必要はない。
装置形式は、接触時間を十分に確保することができるデ
ィフューザ式が好ましい。また、本発明における生物学
的に処理した後の固液分離装置２３、膜ろ過装置１６、
促進酸化処理方法、促進酸化処理槽に酸化促進剤を注入
する場合についてのオゾンと酸化促進剤とを注入する順
序のそれぞれに関しては、図２の例において説明した通
りであり、同図の説明において例示した方法のいずれで
あっても問題はない。なお、促進酸化処理槽３０におい
ても排オゾンガス３３が発生するため、排オゾンガス３
３は排オゾンガス処理設備１５に導入されて処理され
る。排オゾンガス処理設備１５の形式は、活性炭式、熱
分解式、触媒式等、いずれの形式でも構わない。

【００３６】

【実施例】以下、本発明に基づく汚水の処理方法および
処理装置の実施例について説明する。なお、以下の実施
例は本発明に限定を加えるものではない。

【００３７】（実施例１）図４に示した従来法フローに
基づく実験装置（処理量１００Ｌ／日）において、膜ろ
過装置４の部分に、分画分子量２０，０００ダルトンの
ポリアクリロニトリル重合体製限外ろ過膜（総面積０．
２ｍ²の平膜、設定フラックス０．５ｍ³／ｍ²／日）を
適用し、膜ろ過装置１６の部分に、空気逆洗型の、公称
孔径０．２μｍのポリプロピレン製精密ろ過膜（総面積
０．１ｍ²の中空糸膜、設定フラックス１．０ｍ³／ｍ²
／日）を適用して、し尿および浄化槽汚泥の混合液の処
理実験を行った。

【００３８】図４に示した従来法における限外ろ過平膜
４の部分までの運転より開始し、約１ヶ月間の馴致期間
を経て、生物処理工程が安定してから、その後の凝集沈
殿装置および精密ろ過中空糸膜１６までの運転実験を開
始した。凝集沈澱処理においてポリ鉄を鉄換算で５００
ｍｇ／Ｌ添加した。本実験における、主な工程ごとの水
質データは、表１に示した通りであった。

【００３９】

【表１】

【００４０】ここで、し尿系汚水１は、し尿および浄化
槽汚泥を目開き１ｍｍ程度の細目スクリーンで除渣した
後の混合液である。しかしながら、精密ろ過中空糸膜１
６への通水を開始して１週間後には該膜の膜間差圧が１
００ｋＰａを越えたため、該膜への通水を中断し、該膜
に対して硫酸および水酸化ナトリウム溶液による薬品洗
浄を実施した。薬品洗浄の終了した精密ろ過中空糸膜１
６を用いて、再び一連の実験を開始したものの、通水を
再開して１週間後には膜間差圧が１００ｋＰａを越え
た。

【００４１】そこで、実験装置を、図２に示したような
フローに改造した。なお、ここで、固液分離装置２３の
部分に、分画分子量２０，０００ダルトンのポリアクリ
ロニトリル重合体製精密ろ過膜（総面積０．２ｍ²の平
膜、設定フラックス０．５ｍ³／ｍ²／日）を適用し、膜
ろ過装置１６の部分に、公称孔径０．２μｍのフッ化ビ
ニリデン重合体樹脂製精密ろ過膜（総面積０．０３ｍ²
の中空糸膜、設定フラックス３．３ｍ³／ｍ²／日）を適
用した。ディフューザ形式の促進酸化処理槽２１におけ
る滞留時間を１０分とし、膜ろ過水中の残留オゾン濃度
が、０．１〜３ｍｇ／Ｌとなるように促進酸化処理槽２
１にオゾンを注入すると共に、酸化促進剤として過酸化
水素を２０ｍｇ／Ｌ注入して、膜ろ過処理を行った。一
連の通水実験を行った結果、精密ろ過中空糸膜１６にお
ける膜間差圧が１００ｋＰａを越えたのは、通水を開始
して１０ヶ月後であった。したがって、本発明方法およ
び装置を用いることにより、精密ろ過中空糸膜１６の薬
品洗浄頻度を大幅に低減できることがわかった。なお、
この実験期間中の、主な工程ごとの水質データは、表２
に示した通りである。

【００４２】

【表２】

【００４３】従来の方法および装置による実験での水質
データ（表１）と比べると、し尿系汚水の水質に大きな
差があるとは見られなかったが、本発明方法および装置
を用いた場合の膜ろ過水のＣＯＤおよび色度は、従来方
法および装置を用いた場合の膜ろ過水のＣＯＤおよび色
度より低くなっており、本発明方法および装置によっ
て、生物処理水中に含まれていたＣＯＤ成分および色度
成分が良好に処理されていたことがわかった。

【００４４】（実施例２）図３に示した本発明を用いた
一例のフローに基づく実験装置（処理量１００Ｌ／日）
において、固液分離装置２３の部分に、分画分子量２
０，０００ダルトンのポリアクリロニトリル重合体製精
密ろ過膜（総面積０．２ｍ²の平膜、設定フラックス
０．５ｍ³／ｍ²／日）を適用し、膜ろ過装置１６の部分
に、公称孔径０．２μｍのフッ化ビニリデン重合体樹脂
製精密ろ過膜（総面積０．０３ｍ²の中空糸膜、設定フ
ラックス３．３ｍ³／ｍ²／日）を適用して、し尿および
浄化槽汚泥の混合液の処理実験を行った。膜ろ過水中の
残留オゾン濃度が、０．１〜３ｍｇ／Ｌとなるようにオ
ゾンをインラインで直接注入すると共に、酸化促進剤と
して過酸化水素を２０ｍｇ／Ｌとなるようインラインで
直接注入して、膜ろ過処理を行った。得られた膜ろ過水
１７をディフューザ形式の促進酸化処理槽３０に供給
し、促進酸化処理槽３０に５ｍｇ／Ｌのオゾンを注入す
るとともに、酸化促進剤として過酸化水素を２ｍｇ／Ｌ
注入して処理した。

【００４５】図３に示した限外ろ過平膜２３の部分まで
の運転より開始し、約１ヶ月間の馴致期間を経て、生物
処理工程が安定してから、その後の一連の運転実験を開
始した。凝集沈澱処理においてポリ鉄を鉄換算で６００
ｍｇ／Ｌ添加した。本実験における、主な工程ごとの水
質データは、表３に示した通りであった。

【００４６】

【表３】

【００４７】ここで、し尿系汚水１は、し尿および浄化
槽汚泥を目開き１ｍｍ程度の細目スクリーンで除渣した
後の混合液である。一連の通水実験を行った結果、精密
ろ過中空糸膜１６における膜間差圧が１００ｋＰａを越
えたのは、通水を開始して１０ヶ月後であり、本発明方
法および装置を用いることにより、精密ろ過中空糸膜１
６の薬品洗浄頻度を大幅に低減できることがわかった。

【００４８】また、従来の方法および装置による実験で
の水質データ（表１）と比べると、し尿系汚水の水質に
大きな差があるとは見られなかったが、本発明方法およ
び装置を用いた場合の膜ろ過水のＣＯＤおよび色度は、
従来方法および装置を用いた場合の膜ろ過水のＣＯＤお
よび色度より低くなっており、本発明方法および装置に
よって、生物処理水中に含まれていたＣＯＤ成分および
色度成分が良好に処理されていたことがわかった。

【００４９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のし尿系汚水
の処埋方法および処理装置によれば、し尿系汚水を生物
学的に処理した後、固液分離装置による固液分離処理を
行い、該固液分離装置の透過液に対して凝集剤添加処理
を行った後、沈降分離を行い膜によって固液分離処理を
行うという方法および装置にあって、膜の目詰まりを大
幅に軽減することができ、該膜の目詰まりに対処するた
めの薬品洗浄に要する労力と洗浄用薬剤費とを低減させ
ることができると共に、膜の寿命を延命させ膜交換費を
低減させることができる。

【００５０】また、オゾンの注入制御を行うことによ
り、オソン注入量を最小限にし、オゾン消費を抑制する
ことができる。

【００５１】さらに、オゾン処理と促進酸化処理とを併
用することにより、単独でオゾン処理を行った場合より
もＣＯＤ成分および色度成分を大幅に低減でき、より高
度な処理水水質を得ることが可能である。加えて、後段
の活性炭吸着塔に係る負荷を軽減することが可能とな
り、単独でオゾン処理を行った場合よりも活性炭の交換
もしくは再生頻度を低減させ、維持管理を容易にするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の処理フローを示す図であ
る。

【図２】本発明の他の実施形態の処理フローを示す図で
ある。

【図３】本発明の他の実施形態の処理フローを示す図で
ある。

【図４】従来例の処理フローを示す図である。

【符号の説明】

１…し尿系汚水 ２…脱窒素槽 ３…硝化槽 ４…膜ろ過装置 ５…生物処理水 ６…凝集剤 ７…凝集槽 ８…沈降分離槽 ９…オゾン １０…オゾン発生器 １１…酸化促進剤 １２…酸化促進剤注入設備 １３…循環槽 １４…排オゾンガス １５…排オゾンガス処理設備 １６…膜ろ過装置 １７…膜ろ過水 １８…オゾン検出器 １９…活性炭吸着塔 ２０…放流水 ２１…促進酸化処理槽 ２２…排オゾンガス ２３…固液分離装置 ３０…促進酸化処理槽 ３１…オゾン ３２…酸化促進剤 ３３…排オゾンガス ３４…オゾン処理液

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 1/78 Ｃ０２Ｆ 1/78 (72)発明者 水野 健一郎 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4D006 GA06 GA07 HA41 JA51A JA56A JA67A KA03 KA72 KB04 KB13 KB21 KB30 KC16 KD11 KD17 KD21 KD30 KE06Q KE06R KE13P KE13Q KE13R MA01 MA03 MB05 MC29X MC39X PB08 PB34 PB70 PC61 4D050 AA16 AB03 AB06 AB07 AB34 AB47 BB02 BB09 BC06 BC09 BD02 BD06 BD08 CA06 CA09 CA16 CA17 4D062 BA04 CA12 CA18 DA05 DA13 DA16 FA12 FA17 FA24 FA26

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 し尿系汚水を生物学的に処理した後、固
   液分離装置による固液分離処理を行うことと、 該固液分離装置からの透過液に対して凝集剤を添加した
   後、沈降分離槽において沈降分離を行うことと、 該沈降分離槽からの上澄液に対して、膜ろ過装置による
   固液分離処理を行うこととを具備するし尿系汚水の処理
   方法において、 前記沈降分離槽と前記膜ろ過装置への循環槽または膜供
   給槽との中間において、促進酸化処理を行うことを特徴
   とするし尿系汚水の処理方法。
2. 【請求項２】 前記膜ろ過装置の後に更に促進酸化処理
   槽を設けて、該促進酸化処理槽に前記膜ろ過装置からの
   ろ過水を供給し、前記促進酸化処理槽において前記ろ過
   水を促進酸化処理することを特徴とする請求項１に記載
   のし尿系汚水の処理方法。
3. 【請求項３】 前記促進酸化処理が、オゾン注入と、紫
   外線照射、オゾン分解触媒および酸化促進剤注入からな
   る群から選択された少なくとも１種の酸化促進処理とを
   併用することによりなされることを特徴とする請求項１
   または２に記載のし尿系汚水の処理方法。
4. 【請求項４】 前記膜ろ過装置に用いる膜が、精密ろ過
   膜または限外ろ過膜であることを特徴とする請求項１〜
   ３のいずれか１項に記載のし尿系汚水の処理方法。
5. 【請求項５】 前記膜ろ過装置の膜ろ過出口に設置した
   オゾン検出器によって、膜ろ過水中の残留オゾン濃度が
   ０．０１〜１０ｍｇ／Ｌの範囲内となるように、前記オ
   ゾン注入量を調整することを特徴とする請求項１〜４の
   何れか１項に記載のし尿系汚水の処理方法。
6. 【請求項６】 前記オゾン注入量の調整が、前記膜ろ過
   装置の膜ろ過出口に設置したオゾン検出器により連続的
   に膜ろ過水の残留オゾン濃度を測定し、該残留オゾン濃
   度の測定値に基づいて、前記膜ろ過水中の残留オゾン濃
   度が０．０１〜１０ｍｇ／Ｌの範囲内となるように前記
   オゾン注入量をフィードバック制御し、前記残留オゾン
   濃度を前記範囲内に調整することを特徴とする請求項５
   に記載のし尿系汚水の処理方法。
7. 【請求項７】 し尿系汚水を生物学的に処理した後、固
   液分離装置による固液分離処理を行い、該固液分離装置
   からの透過液に対して凝集剤を添加した後、沈降分離槽
   で沈降分離を行い、更に膜ろ過装置によって固液分離処
   理を行うし尿系汚水の処理装置において、 前記沈降分離槽と前記膜ろ過装置への循環槽または膜供
   給槽との中間においてオゾンを注入すると共に酸化促進
   処理を行う促進酸化処理設備と、前記膜ろ過装置の膜ろ
   過出口に設置した膜ろ過水中の残留オゾン濃度を計測す
   るオゾン検出器と、該オゾン検出器によって膜ろ過水中
   の残留オゾン濃度を測定し、その計測値に基づいて前記
   促進酸化処理設備におけるオゾン注入設備を操作するこ
   とによりオゾン注入量を調整し、前記膜ろ過装置からの
   ろ過水中に存在する残留オゾン濃度を所定範囲内とする
   ように制御する制御手段とを配備することを特徴とする
   し尿系汚水の処理装置。
8. 【請求項８】 前記膜ろ過装置からのろ過水を更に促進
   酸化処理するために、前記膜ろ過装置の後に、更に促進
   酸化処理槽を設けたことを特徴とする請求項７に記載の
   し尿系汚水の処理装置。