JP2001047089A

JP2001047089A - 汚水の処理方法および処理装置

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Publication number: JP2001047089A
Application number: JP11223887A
Authority: JP
Inventors: Torataro Minegishi; 寅太郎峯岸; Takeshi Tsuji; 猛志辻; Kenichiro Mizuno; 健一郎水野
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1999-08-06
Filing date: 1999-08-06
Publication date: 2001-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】オゾンを効率的に利用することにより、汚水処
理水の水質を高めると共に、膜洗浄コストの低減を図る
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こと。【解決手段】汚水を脱窒素槽および硝化槽から構成され
る生物学的硝化脱窒素処理を行った後、固液分離処理を
行うことと；該固液分離装置からの分離液に対して凝
集剤を添加し、酸性条件下で反応させた後に、アルカリ
剤を添加して中和処理を行うことと；該中和処理され
た液を沈降分離槽で沈降分離を行い、該沈降分離により
得られた上澄液を、膜ろ過装置によって固液分離処理を
行うこととを具備した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ヘの循環槽または膜供給槽
との中間において、オゾンの注入処理を行うことを特徴
とする汚水の処理方法

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
尿系汚水処理方法および処理装置に関し、難分解性ＣＯ
Ｄ成分および色度成分等を除去するのに適した汚水の処
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（例えば特公平７−２０５８３）が用いられる
場合がある。図６に、膜分離式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６における汚水の処理装置は、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２５、凝集槽７、沈降分離槽１０、中和
槽９、循環槽１４、膜ろ過装置１７および活性炭吸着塔
２０より構成されている。まず、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
た汚水は膜ろ過装置２５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および水酸化ナトリウムあ
るいは水酸化カリウム等のようなアルカリ剤８を添加し
て、ｐＨ３〜５の酸性条件下で、リン酸イオンおよびＣ
ＯＤ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１０において沈降汚泥と上澄液とに分離し、上
澄液は中和槽９へ送られる。一方、沈降汚泥は汚泥処理
工程（図示せず）へ移送され、脱水処理後焼却処分され
る。

【０００４】中和槽９においては、水酸化ナトリウムあ
るいは水酸化カリウム等のようなアルカリ剤８を添加し
て、ｐＨ６〜８の中性にすることにより、上澄液中に含
まれる未凝集の無機系凝集剤を水酸化物として析出させ
る。中和処理された処理水２６は循環槽１４へ移送さ
れ、循環槽１４から膜ろ過装置１７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１８は、活性炭を
充填した活性炭吸着塔２０へ移送され、ＣＯＤ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
２１として系外に放流される。

【０００５】

【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。

【０００６】中和槽９において、析出した水酸化物が
膜ろ過装置１７に供給されるため、膜ろ過装置１７に係
る負荷が大きくなり膜目詰まりを起こし易い。

【０００７】膜ろ過装置１７に供給される汚水中には
多量の難分解性ＣＯＤ成分及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１７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見られ、比較的短
期に目詰まりを起こす欠点があり、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。従って、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。

【０００８】活性炭吸着塔２０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越えると、活性炭を再生処理しなけ
ればならず、その再生頻度が多く、維持管理が煩雑で処
理コストが高価である。

【０００９】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共
に、膜洗浄コストの低減を図る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ことを
目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、汚水を脱窒素
槽および硝化槽から構成される生物学的硝化脱窒素処理
を行った後、固液分離処理を行い、該固液分離装置から
の分離液に対して凝集剤を添加して酸性条件下で反応さ
せ、アルカリ剤を添加して中和処理を行い、中和処理さ
れた液を沈降分離槽において沈降分離を行った後、得ら
れた上澄液を膜ろ過装置によって固液分離処理を行う汚
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、オゾンの注入処
理を行うことを特徴とする汚水の処理方法である。

【００１１】また、本発明は、前記膜ろ過装置の後に更
にオゾン接触槽を設けて、該オゾン接触槽に前記膜ろ過
装置からのろ過水を供給し、前記オゾン接触槽にオゾン
を再注入して処理することを特徴とする汚水の処理方法
である。

【００１２】また、本発明は、前記膜ろ過装置において
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
徴とする汚水の処理方法である。

【００１３】また、本発明は、前記生物学的硝化脱窒処
理における硝化槽が、微生物固定化担体を内在し、曝気
空気によって前記担体を流動化させて硝化処理する担体
利用型硝化槽であることを特徴とする汚水の処理方法で
ある。

【００１４】この構成では、硝化槽に微生物固定化担体
を投入し、これを該硝化槽内に保持することによって、
微生物固定化担体の表面に硝化菌を含む微生物が付着・
生育して浄化機能を発揮する。その結果、汚水の水質変
化に伴って浮遊汚泥の量および生物相が変動したときに
も、硝化菌が硝化槽内に安定的に保持され、安定した生
物処理効果、特に硝化処理効果が得られる。曝気空気で
微生物固定化担体を流動化させることにより、担体に付
着・生育した微生物とアンモニア等の汚濁物質および酸
素との接触機会を高めることができるので、微生物固定
化担体を固定床で用いる場合とは異なって、担体同士の
間隙に固形物が捕捉されて通水抵抗を生じるという問題
がない。

【００１５】また、本発明は、前記微生物固定化担体
が、ポリエチレン、ポリプロピレン等のプラスチックを
主成分とし、その比重が１．００〜１．１０であり、か
つその粒径が１．０〜１５．０ｍであることを特徴とす
る汚水の処理方法である。

【００１６】また、本発明は、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、オゾン注入量を調整することを特徴とする汚水の処
理方法である。

【００１７】さらに、本発明は、前記オゾン注入量の調
整が、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０．０１〜１０ｍｇ／
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の前記範囲内に調整することを
特徴とする汚水の処理方法である。

【００１８】さらに、本発明は、前記沈降分離槽と膜ろ
過装置の循環槽または膜供給槽とを連結する配管に直接
オゾンをインライン注入することを特徴とする汚水の処
理方法である。

【００１９】さらに、本発明は、膜ろ過装置の循環槽ま
たは膜供給槽にオゾンを注入することを特徴とする汚水
の処理方法である。

【００２０】さらに、本発明は、前記沈降分離槽と膜ろ
過装置の循環槽または膜供給槽との中間にオゾン溶解槽
を設置して、前記オゾン溶解槽にオゾンを注入すること
を特徴とする汚水の処理方法である。

【００２１】さらに、本発明は、汚水を脱窒素槽および
硝化槽から構成される生物学的硝化脱窒素処理を行った
後、固液分離処理を行い、該固液分離装置からの分離液
に対して凝集剤を添加して酸性条件下で反応させ、アル
カリ剤を添加して中和処理を行い、中和処理された液を
沈降分離槽において沈降分離を行った後、得られた上澄
液を膜ろ過装置によって固液分離処理を行う汚水の処理
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オゾンを注入するオゾン注
入設備と、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汚水の処理装置である。

【００２２】さらに、本発明は、前記膜ろ過装置からの
ろ過水を更にオゾン処理するために、前記膜ろ過装置の
後に、更にオゾン接触槽を設けることを特徴とする汚水
の処理装置である。

【００２３】さらに、本発明は、前記生物学的硝化脱窒
処理における硝化槽が、微生物固定化担体を内在し、曝
気空気によって流動させて、汚水を硝化処理する担体利
用型硝化槽であることを特徴とする汚水の処理装置であ
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明に基づく汚水処理装置の一
例を図１に示した。

【００２５】図１に示したように、本発明に基づく汚水
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４、
凝集槽７、中和槽９、沈降分離槽１０、循環槽１４、膜
ろ過装置１７、オゾン発生器１３、排オゾンガス処理設
備１６、オゾン検出器１９、および活性炭吸着塔２０よ
り構成されている。まず、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４により固液分離され、該固液分離装置４
により得られた分離液である生物処理水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、ｐＨ３〜５の酸性条件下で、リン
酸イオンおよびＣＯＤを含むＳＳ分を凝集させる。その
凝集液は中和槽９へ送られ、中和槽９において、水酸化
ナトリウムあるいは水酸化カリウム等のようなアルカリ
剤８を添加してｐＨ６〜８の中性にし、未凝集の無機系
凝集剤を水酸化物として析出させる。さらに、沈降分離
槽１０において沈降汚泥と上澄液１１とに分離され、沈
降汚泥は汚泥処理工程（図示せず）へ移送され、脱水処
理されて脱水ケーキとして系外へ排出された後、更に焼
却処理あるいはメタン発酵・コンポスト化といった処理
が行われる。一方、上澄液１１には、オゾン発生器１３
からオゾン１２が直接インラインで注入され、オゾンが
溶解した被処理水は循環槽１４へ送り込まれる。この被
処理水は、循環槽１４から膜ろ過装置１７へ供給されて
固液分離される。膜ろ過装置１７を透過した膜ろ過水１
８は、活性炭を充填した活性炭吸着塔２０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
除去した処理水は、放流水２１として系外に放流され
る。

【００２６】なお、膜ろ過水１８が活性炭吸着塔２０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１９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１３からのオゾン供給量が制御
されている。また、循環槽１４から排出される排オゾン
ガス１５は、排オゾンガス処理設備１６で処理される。
膜ろ過装置１７からの循環水は、循環ラインを通して循
環槽１４に返送される。更に、以下の実施形態において
も同様であるが、オゾン検出器１９は、溶解オゾン濃度
検知器であってもよい。

【００２７】本実施形態では、オゾン検出器１９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１３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可電圧やバ
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て、インライン注入さ
れるオゾン注入量をフイードバック制御している。

【００２８】本発明に基づく汚水処理装置の他の実施形
態を図２に示した。

【００２９】図２に示したように、この実施形態では、
硝化槽３内に微生物固定化担体２２が内在しており、オ
ゾン発生器１３からのオゾン１２が、循環槽１４へ送り
込まれる被処理水に注入されるのではなく、循環槽１４
に注入され、循環槽１４においてオゾン酸化反応が行わ
れる。それ以外は、図１の実施形態と同じである。

【００３０】本発明に基づく汚水処理装置のもう一つの
実施形態を図３に示した。

【００３１】図３の実施形態においては、凝集槽７から
の凝集液に対してアルカリ剤８をインライン注入して沈
降分離槽１０へ導入してしている。また、沈降分離槽１
０と循環槽１４との間にオゾン溶解槽２３が設けられて
おり、オゾン発生器１３からのオゾン１２はこのオゾン
溶解槽２３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。即ち、沈降分離槽１０までの工程
を図１で説明したのと同様に行った後、沈降分離槽１０
で得られた上澄液１１はオゾン溶解槽２３に供給され
る。また、オゾン発生器１３からはオゾン１２がオゾン
溶解槽２３に注入され、オゾンが溶解した彼処理水は循
環槽１４へ送り込まれる。循環槽１４は、オゾンが溶解
された披処理水を膜ろ過装置１７へ供給する。膜ろ過装
置１７を透過した膜ろ過水１８は、活性炭を充填した活
性炭吸着塔２０へ移送され、処理水は放流水２１として
系外に放流される。膜ろ過水１８が活性炭吸着塔２０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１９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１３からオゾン溶解槽２３への
オゾン供給量が制御されている。また、オゾン溶解槽２
３から排出される排オゾンガス２４および循環槽１４か
らの排オゾンガス１５は、排オゾンガス処理設備１６で
処理される。膜ろ過装置１７からの循環水は、循環ライ
ンを通して循環槽１４に返送される。

【００３２】次に、本発明における固液分離装置４につ
いて説明する。固液分離装置４の目的は、生物学的に硝
化脱窒処理された汚水中の活性汚泥を分離し、脱窒素槽
２および硝化槽３における系内ＭＬＳＳ濃度を高く維持
することである。該固液分離装置４で用いる装置として
は、膜ろ過、重力沈降、遠心分離、ろ布ろ過等固液分離
機能を有する装置であればいずれであっても問題はな
く、また、槽内浸漬型あるいは装置設置型のいずれであ
っても問題ない。例えば、槽内浸漬型の場合は、硝化槽
３内に設置すればよく、曝気空気により膜面が洗浄され
るので都合がよい。また、膜ろ過装置を用いる場合は、
使用される膜は、濁質成分等を除去することのできる膜
であり、精密ろ過膜あるいは限外ろ過膜が用いられる。
また、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には、全量ろ過方式
とクロスフローろ過方式があるが、いずれのろ過方式で
もかまわない。また、膜ろ過装置への通水方式には、外
圧型と内圧型があるが、どちらの通水方式でも問題な
い。

【００３３】次に、硝化槽３内において用いる微生物固
定化担体２２について説明する。微生物固定化担体２２
は、ポリエチレン、ポリプロピレン等の生物化学反応に
対して安定なプラスチックを主成分とする物質が用いら
れる。この微生物固定化担体の比重は、１．００〜１．
１０で、径が１．０〜１５．０ｍｍのものが用いられ
る。微生物固定化担体の比重が１．００未満の場合、汚
水の比重より軽くなるために、微生物固定化担体が浮き
上がって浮上層を形成しやすく、曝気空気によって流動
化させることが困難である。その結果、微生物固定化担
体と硝化槽内液および酸素との接触効率が悪くなり、処
理効率が低下する。一方、比重が１．１０を越える場合
は、微生物固定化担体の沈降速度が大となって硝化槽内
に沈積しやすく、流動化させることが困難であるため、
微生物固定化担体と硝化槽内液および酸素との接触効率
が悪くなり、処理効率が低下する。従って、微生物固定
化担体の比重は上記の範囲が好ましい。また、微生物固
定化担体の粒径が１．０ｍｍ未満であると、微生物固定
化担体の分離用スクリーンの目幅が１．０ｍｍ未満とな
り、硝化槽へ導入される汚水中に含まれる夾雑物等によ
るスクリーンの目詰まりが生じやすいため好ましくな
い。また、微生物固定化担体では、比表面積（表面積／
体積）が大きい方が経済的に好ましいが、該担体の粒径
が１５．０ｍｍを越えると、該担体の比表面積が小さく
なるという欠点がある。微生物固定化担体の素材の体
積、すなわち該担体の重量がその製造費と比例している
から、重量が増大することは、該担体の製造費が増大す
ることを意味し、経済的でない。従って、微生物固定化
担体の粒径は上記範囲に設定するのが好ましい。また、
微生物固定化担体の形状は、円柱形、球形等の様々な形
状のものを用いることができるが、微生物固定化担体に
付着・生育する生物膜の有効な部分は、一般的に０．１
ｍｍ程度である。従って、微生物固定化垣体は比表面積
の大きな形状であることが好ましく、中空円筒形状とし
た場合には比表面積を大きくすることができるので好ま
しい。さらに、硝化槽３における微生物固定化担体と硝
化処理液との分離手段として、微生物固定化担体の粒径
よりも大きい目開きを有するスクリーンを設置しても問
題はない。

【００３４】次に、本発明におけるオゾン溶解槽２３に
ついて説明する。オゾン溶解槽２３の目的は、膜ろ過装
置１７のろ過速度を高く維持するために、膜供給水にオ
ゾンを溶解させることである。オゾン発生器１３からオ
ゾン１２がオゾン溶解槽２３に注入されるが、その際
に、膜ろ過装置１７により得られた膜ろ過水１８に残留
する残留オゾン量は、膜ろ過装置１７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１０ｍｇ／Ｌより高くなった場合、膜ろ
過装置１７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恐
れがある。しかし、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もある。以上のことから、膜ろ過水
中の残留オゾン濃度は、０．０１〜１０ｍｇ／Ｌとし、
望ましくは、０．１〜３ｍｇ／Ｌとするとよい。また、
オゾン溶解槽２３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
注入等のどの形式でも可能である。また、オゾン溶解槽
２３もしくは循環槽１４から排出される排オゾンガス
は、排オゾンガス処理設備１６に導入されて処理され
る。排オゾンガス処理設備１６の形式は、活性炭式、熱
分解式、触媒式等どの形式でも問題がない。

【００３５】さらに、本発明における膜ろ過装置１７に
ついて説明する。この膜ろ過装置は、膜供給水にオゾン
が溶解された状態で膜ろ過することにより、常にオゾン
による前処理がされた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、
かつ高い透過流束を得ることができる。使用される膜と
して、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外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１，０
００〜２０万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。膜素材においては、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には、全量ろ過方式とクロ
スフローろ過方式があるが、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には、外圧型と内圧
型があるが、どちらの通水方式でも問題ない。

【００３６】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１９で計測して、オゾン発生器
１３を操作してオゾン注入量を制御する方法を用いるこ
とができる。オゾン発生器１３により発生したオゾン１
２は、配管に直接インライン注入もしくは循環槽１４も
しくはオゾン溶解槽２３に供給されるが、オゾン発生器
の印可電圧や、各供給配管に設けたバルブ（図示なし）
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では、膜供給水のオゾン濃度
を制御目的値にしても良い。しかし、この場合、短時間
の膜ろ過でも、膜表面の目詰まり物質とオゾンが反応し
てオゾンが消費される場合があるため、予めこれを考慮
しておく必要がある。そのため、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。

【００３７】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。
なお、沈降分離槽１０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、オゾン流入率の
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１９は、ＣＰＵ（中央処理装置）を用いて検出
してもよい。

【００３８】本発明では、上記の実施の形態に加えて、
膜ろ過装置１７の後に更にオゾン接触槽を設け、該オゾ
ン接触槽に膜ろ過装置からのろ過水を供給し、前記オゾ
ン接触槽にオゾン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。

【００３９】図４に示した実施形態において、本発明に
基づく汚水の処理装置は、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４、
凝集槽７、中和槽９、沈降分離槽１０、循環槽１４、膜
ろ過装置１７、オゾン接触槽３０、オゾン発生器１３、
排オゾンガス処理設備１６、オゾン検出器１９、および
活性炭吸着塔２０より構成されている。即ち、オゾン接
触槽３０が付加されている点において、図１の形態とは
異なっている。

【００４０】まず、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４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、ｐＨ３〜５の酸性条件下でリ
ン酸イオンおよびＣＯＤを含むＳＳ分を凝集させる。そ
の凝集液は中和槽９へ送られ、中和槽９において、水酸
化ナトリウムあるいは水酸化カリウム等のようなアルカ
リ剤８を添加してｐＨ６〜８の中性にし、未凝集の無機
系凝集剤を水酸化物として析出させる。さらに、沈降分
離槽１０において沈降汚泥と上澄液１１とに分離され、
沈降汚泥は汚泥処理工程（図示せず）へ移送され、脱水
処理されて脱水ケーキとして系外へ排出された後、更に
焼却処理あるいはメタン発酵・コンポスト化といった処
理が行われる。一方、上澄液１１には、オゾン発生器１
３からオゾン１２が直接インラインで注入され、オゾン
が溶解した被処理水は循環槽１４へ送り込まれる。この
被処理水は循環槽１４から膜ろ過装置１７へ供給され、
膜ろ過装置１７を透過した膜ろ過水１８は、オゾン接触
槽３０に送り込まれる。オゾン接触槽３０には、オゾン
発生器１３から必要量のオゾン３１が供給されて、膜ろ
過水１８とオゾン３１とが接触している。膜ろ過水１８
は、膜ろ過装置１７からオゾン接触槽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
１９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１３から直接インライン注入されるオゾン１
２の供給量が制御されている。オゾン接触槽３０におい
て十分にオゾンと接触したオゾン処理水３３は、活性炭
を充填した活性炭吸着塔２０へ移送され、処理された処
理水は放流水２１として系外に放流される。また、循環
槽１４から排出される排オゾンガス１５およびオゾン接
触槽３０から排出される排オゾンガス３２は、排オゾン
ガス処理設備１６で処理される。膜ろ過装置１７からの
循環水は、循環ラインを通して循環槽１４に返送され
る。なお、以下の実施形態においても同様であるが、オ
ゾン検出器１９は、溶存オゾン濃度検知器であってもよ
い。

【００４１】本実施形態では、オゾン検出器１９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１３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可電圧やバ
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。

【００４２】本発明に基づく汚水処理装置の他の実施形
態を図５に示した。

【００４３】図５に示したように、この実施形態におけ
る汚水の処理方法および装置は、図２の実施形態と同様
に、硝化槽３内に微生物固定化担体２２が内在されてい
る。また、オゾン発生器１３からのオゾン１２が、図４
の実施形態のように循環槽１４へ送り込まれる被処理水
に注入されるのではなく、循環槽１４に注入され、循環
槽１４においてオゾン酸化反応を行う。それ以外は、図
４の実施形態と同じである。

【００４４】本発明における固液分離装置４および膜ろ
過装置１７においては、図３の例において既に説明した
とおりある。

【００４５】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１９で計測して、オゾン発生器
１３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１３により発生したオゾン１２が、配管に直
接インライン注入もしくは循環槽１４に供給されるとと
もに、オゾン発生器１３により発生したオゾンガス３１
は、オゾン接触槽３０に供給されるが、オゾン発生器の
印可電圧や、各供給配管に設けたバルブ（図示なし）の
開度を調整することによって、その量を調整することが
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良いが、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
しておく必要がある。従って、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。

【００４６】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。
また、沈降分離槽１０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１９は、演算手段等を備えるＣＰＵ（中央処理
装置）を用いたものであってもよい。

【００４７】次に、図４および図５の実施形態オゾン接
触槽３０について説明する。これらの実施形態では、膜
ろ過装置１７の後段に、更にオゾン接触槽３０が設けら
れている。このような膜ろ過装置の後段にオゾン接触槽
３０を設けることにより、膜ろ過水中の残留オゾン濃度
に応じて、オゾン接触槽へのオゾン注入量を調整するこ
とができ、有機物質のオゾン処理を十分に行うことが可
能である。この膜ろ過装置１７の後段に設けたオゾン接
触槽３０の目的は、有機物とのオゾン反応に必要な接
触時間を確保すること、オゾンを再注入して、オゾン
反応に必要なオゾンを補充すること、そして、膜の物
理洗浄の時にオゾン注入ラインを後段のオゾン接触槽の
みに切り換えることにより、オゾン発生装置の間欠運転
または発生オゾンの無駄を防止することにある。また、
オゾン接触槽３０の装置形式は、Ｕチューブ式、デイフ
ューザ式、インジェクタ式、下降注入式注入等のどの形
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いるので、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形式が好ましい。
なお、オゾン接触槽３０においても排オゾンガスが発生
するため、排オゾンガスは排オゾンガス処理設備１６に
導入されて処理される。排オゾンガス処理設備１６の形
式は、活性炭式、熱分解式、触媒式等どの形式でも問題
がない。

【００４８】

【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。

【００４９】（実施例１）図６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２５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
０．２ｍ^２の平膜、設定フラックス０．５ｍ ^３／ｍ^２／
日）を適用し、膜ろ過装置１７の部分に、分画分子量１
３，０００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０．１ｍ^２の中空糸膜、設定フラック
ス１．０ｍ^３／ｍ^２／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。

【００５０】図６に示した従来法における限外ろ過平膜
２５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
沈殿装置および限外ろ過中空糸膜１７までの運転実験を
開始した。凝集剤７においてポリ鉄を鉄換算で５５０ｍ
ｇ／Ｌ添加し、水酸化ナトリウムを用いてｐＨ４．５に
調整した。また、中和槽９において水酸化ナトリウムを
用いてｐＨ７．２に調整して処理した。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。

【００５１】

【表１】

【００５２】ここで、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、限外ろ過中空糸膜１７への
通水を開始して３週間後には該膜の膜間差圧が１５０ｋ
Ｐａを越えたため、該膜への通水を中断し、該膜に対し
て次亜塩素酸ナトリウムおよびクエン酸溶液による薬品
洗浄を実施した。薬品洗浄の終了した限外ろ過中空糸膜
１７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３週間後には膜間差圧が１５０ｋＰａを越え
た。

【００５３】そこで、実験装置を、図１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
ニトリル重合体型限外ろ過膜（総面積０．２ｍ^２の平膜
設定フラックス０．５ｍ^３／ｍ^２／日）を用いた膜ろ過
装置を適用し、膜ろ過装置１７の部分に、公称孔径０．
１μｍのフッ化ビニリデン重合体樹脂製精密ろ過膜（総
面積０．０３ｍ^２の中空糸膜、設定フラックス３．３ｍ
^３／ｍ^２／日）を適用した。固液分離装置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１７までの運転実験を開始した。凝集
槽７においてポリ鉄を鉄換算で５００ｍｇ／Ｌ添加し、
ｐＨ５．０に調整した。また、中和槽９において水酸化
ナトリウムを用いてｐＨ７．０に調整して処理した。沈
降分離槽において得られた上澄液１１に対して膜ろ過水
中の残留オゾン濃度が、０．１〜３ｍｇ／Ｌとなるよう
にエジェクター方式でオゾン１２を注入して、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１７における膜間差圧が１００ｋＰａを越えたの
は、通水を開始して８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１７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。

【００５４】

【表２】

【００５５】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、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。

【００５６】（実施例２）図６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２５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
０．２ｍ^２の平膜、設定フラックス０．５ｍ ^３／ｍ^２／
日）を適用し、膜ろ過装置１７の部分に、分画分子量１
３，０００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０．１ｍ^２の中空糸膜、設定フラック
ス１．０ｍ^３／ｍ^２／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。

【００５７】図６に示した従来法における限外ろ過平膜
２５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
沈殿装置および限外ろ過中空糸膜１７までの運転実験を
開始した。凝集槽７においてポリ鉄を鉄換算で６５０ｍ
ｇ／Ｌ添加し、水酸化ナトリウムを用いてｐＨ４．３に
調整した。また、中和槽９において水酸化ナトリウムを
用いてｐＨ７．０に調整して処理した。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。

【００５８】

【表３】

【００５９】ここで、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、限外ろ過中空糸膜１７の通
水を開始して３週間後には該膜の膜間差圧が１５０ｋＰ
ａを越えたため、該膜への通水を中断し、該膜に対して
次亜塩素酸ナトリウムおよびクエン酸溶液による薬品洗
浄を実施した。薬品洗浄の終了した限外ろ過中空糸膜１
７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３週間後には膜間差圧が１５０ｋＰａを越え
た。

【００６０】そこで、実験装置を、図５に示したような
フローに改造した。なお、ここで、微生物固定化担体２
２として中空円筒形のポリプロピレン担体（比重：１．
０４、粒径：内径３ｍｍ×外径４ｍｍ×長さ５ｍｍ）を
硝化槽３内に見かけ容積比として３０％充填した。ま
た、固液分離装置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０．２ｍ^２の平膜、設定フラックス０．５ｍ^３
／ｍ^２／日）を適用し、膜ろ過装置１７の部分に、公称
孔径０．１μｍのフッ化ビニリデン重合体樹脂製精密ろ
過膜（総面積０．０３ｍ^２の中空糸膜、設定フラックス
３．３ｍ^３／ｍ^２／日）を適用した。固液分離装置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１７までの運転実験を開始し
た。凝集槽７においてポリ鉄を鉄換算で５２０ｍｇ／Ｌ
添加し、ｐＨ４．８に調整した。また、中和槽９におい
て水酸化ナトリウムを用いてｐＨ６．８に調整して処理
した。ディフューザ形式の循環槽１４における対流時間
を６分とし、膜ろ過水中の残留オゾン濃度が、０．１〜
３ｍｇ／Ｌとなるように循環槽１４にオゾンを注入し
て、膜ろ過処理を行った。得られた膜ろ過水１８をディ
フューザ形式のオゾン接触槽３０に供給し、オゾン接触
槽３０に５ｍｇ／Ｌのオゾンを注入して処理した。一連
の通水実験を行った結果、精密ろ過中空糸膜１７におけ
る膜間差圧が１００ｋＰａを越えたのは、通水を開始し
て８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１７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４に示した通りであ
る。

【００６１】

【表４】

【００６２】従来の方法および装置による実験での水質
データ（表３）と比べると、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
た場合のオゾン処理水の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。

【００６３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、汚
水を生物学的硝化脱窒素処理を行った後、固液分離処理
を行い、次いで該固液分離装置の分離液に対して凝集剤
添加処理を行った後、中和処理を行い沈降分離し、更に
膜による固液分離処理を行う汚水の処理方法および処理
装置において、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。

【００６４】また、オゾンの注入制御を行うことによ
り、オソン注入量を量小限にし、オゾン消費を抑制する
ことができる。さらに、高度な処理水水質を得ることが
でき、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、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。

【００６５】また、膜ろ過装置の洗浄工程では、オゾン
発生器からのオゾンをオゾン接触槽に供給することによ
って、間欠運転の必要性がなく、発生オゾンの無駄を解
消することができる。

【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】本発明の他の実施形態の処理フローを示す図で
ある。

【図５】本発明の他の実施形態の処理フローを示す図で
ある。

【図６】従来例の処理フローを示す図である。

【符号の説明】

１…汚水、２…脱窒素槽、３…硝化槽、４…固液分離装
置、５…生物処理水、６…凝集剤、７…凝集槽、８…ア
ルカリ剤、９…中和槽、１０…沈降分離槽、１１…上澄
液、１２…オゾン、１３…オゾン発生器、１４…循環
槽、１５…排オゾンガス、１６…排オゾンガス処理設
備、１７…膜ろ過装置、１８…膜ろ過水、１９…オゾン
検出器、２０…活性炭吸着塔、２１…放流水、２２…微
生物固定化担体、２３…オゾン溶解槽、２４…排オゾン
ガス、２５…膜ろ過装置、２６…中和処理水、３０…オ
ゾン接触槽、３１…オゾン、３２…排オゾンガス、３３
…オゾン処理水

───────────────────────────────────────────────────── 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 9/00 ５０４Ｃ０２Ｆ 9/00 ５０４Ａ５０４Ｄ 1/44 1/44 Ｋ 1/52 1/52 Ｅ 3/10 ＺＡＢ 3/10 ＺＡＢＡ 3/34 １０１ 3/34 １０１Ｄ (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） 4D003 AA12 AB02 BA02 CA02 CA03 CA08 CA10 EA14 EA30 4D006 GA06 GA07 HA01 HA21 HA41 HA61 HA95 KA12 KB12 KB13 KB14 KB22 KB23 KC16 KD16 KD21 KD24 KE11Q MA01 MA02 MA03 MA04 MC03 MC29 MC39 PA01 PB08 PB24 PC63 4D040 BB05 BB22 BB24 BB25 BB32 BB42 BB54 BB57 BB72 BB82 BB91 4D062 BA19 BA24 BB05 CA02 DA04 DA13 DA16 EA13 EA17 EA32 FA01 FA02 FA12 FA15 FA17 FA22 FA24 FA26 FA28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】汚水を脱窒素槽および硝化槽から構成さ
れる生物学的硝化脱窒素処理を行った後、固液分離処理
を行うことと、該固液分離装置からの分離液に対して凝集剤を添加し、
酸性条件下で反応させた後に、アルカリ剤を添加して中
和処理を行うことと、該中和処理された液を沈降分離槽で沈降分離を行い、該
沈降分離により得られた上澄液を、膜ろ過装置によって
固液分離処理を行うこととを具備した汚水の処理方法に
おいて、前記沈降分離槽と前記膜ろ過装置ヘの循環槽または膜供
給槽との中間において、オゾンの注入処理を行うことを
特徴とする汚水の処理方法。
【請求項２】前記膜ろ過装置からの膜ろ過水をオゾン
接触槽に導入すると共に、該オゾン接触槽にオゾンを再
注入して処理することを特徴とする請求項１に記載の汚
水の処理方法。
【請求項３】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ま
たは２に記載の汚水の処理方法。
【請求項４】前記生物学的硝化脱窒処理における硝化
槽が、微生物固定化担体を内在し、曝気空気によって前
記担体を流動化させて硝化処理する担体利用型硝化槽で
あることを特徴とする請求項１，２または３に記載の汚
水の処理方法。
【請求項５】前記微生物固定化担体が、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン等のプラスチックを主成分とし、そ
の比重が１．００〜１．１０であり、かつその粒径が
１．０〜１５．０ｍｍであることを特徴とする請求項１
〜４の何れか１項に記載の汚水の処理方法。
【請求項６】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、オゾン
注入量を調整することを特徴とする請求項１〜５の何れ
か１項に記載の汚水の処理方法。
【請求項７】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０．０１〜１０ｍｇ／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６に記載の汚水の処理方法。
【請求項８】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を連結する配管に、オゾンを直接
インライン注入することを特徴とする請求項１〜７の何
れか１項に記載の汚水の処理方法。
【請求項９】前記膜ろ過装置の循環槽または膜供給槽
にオゾンを注入することを特徴とする請求項１〜７の何
れか１項に記載の汚水の処理方法。
【請求項１０】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オゾン溶解槽を設置し
て、該オゾン溶解槽にオゾンを注入することを特徴とす
る請求項１〜７の何れか１項に記載の汚水の処理方法。
【請求項１１】汚水を脱窒素槽および硝化槽から構成
される生物学的硝化脱窒素処理を行った後、固液分離処
理を行い、該固液分離装置からの分離液に対して凝集剤
を添加して酸性条件下で反応させ、この反応液にアルカ
リ剤を添加して中和処理を行い、中和処理された液を沈
降分離して得られた上澄液を膜ろ過装置によって固液分
離処理を行う汚水の処理装置において、前記沈降分離量と前記膜ろ過装置ヘ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オゾン注入設備
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、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汚水
の処理装置。
【請求項１２】前記膜ろ過装置からのろ過水を更にオ
ゾン処理するために、前記膜ろ過装置の後に、更にオゾ
ン接触槽を設けたことを特徴とする請求項１１に記載の
汚水の処理装置。
【請求項１３】前記生物学的硝化脱窒処理における硝
化槽が、微生物固定化担体を内在し、曝気空気によって
流動化させて、汚水を硝化処理する担体利用型硝化槽で
あることを特徴とする請求項１１または１２に記載の汚
水の処理装置。