JP2010221068A - 有機性廃液の処理装置及び有機性廃液の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な装置構成で、反応性が高く、余剰汚泥の可溶化処理能力の高い有機性廃液の処理装置を提供する。
【解決手段】この有機性廃液の処理装置は、生物反応槽を経て沈殿槽で分離した余剰汚泥を、オゾンガスが供給された反応容器の上部から、汚泥噴霧ノズルによって液滴状の汚泥を散布し、可溶化と殺菌がなされた汚泥を反応容器下部に滴下して回収し、生物反応槽に返送する。
【選択図】図１

Description

本発明は、 下水や有機性の産業排水などの有機性廃液を生物処理する過程で発生する余剰汚泥などの改質に用いられる有機性廃液の処理装置及び有機性廃液の処理方法に関する。

有機性廃液を好気性・嫌気性による生物処理を行った後、沈殿槽にて処理水と汚泥とに分離し、その汚泥のうち生物処理安定維持のために生物処理に返送する返送汚泥と、それ以上の量の不必要な余剰汚泥とに分けられ、余剰汚泥は、アルカリ処理法、加熱処理法、超音波処理法、オゾン処理法、微生物処理法、酵素処理法、高圧処理法などで可溶化し、生物処理の工程へ返送することが行われる。

特許文献１には、汚泥の処理方法として、嫌気処理によって生じた消化汚泥をオゾンで可溶化して活性汚泥槽に返送することが記載されている。

また特許文献２には、汚泥をノズルから噴射させ、キャビテーションにより汚泥スラリーを微細化し、ノズルから噴射させた後に衝撃板に叩きつけ、衝撃物理的破壊をし、オゾンなどの酸化剤を噴霧して接触させ、さらに微細化することでの可溶化を行うことが記載されている。

特開２０００−２０２４９０号公報 特開２００６−５５７３７号公報

しかし、余剰汚泥の可溶化効果を高めるためには、より多くのオゾンガスを余剰汚泥と反応させることが望ましいが、この場合、余剰汚泥中にオゾンガスを散気管などにより注入する気液接触方法では、反応液が激しく発泡する問題点があった。発泡を抑制する方法としては、液面上部に泡消し板を設けて機械的に消泡する方法や、発泡防止剤などを反応液に添加する方法などが知られているが、前者は攪拌機構が必要であり、後者は薬品を必要とするため、可溶化されること以外の追加設備と、それを動作させるためのコストがさらに発生することとなった。また、薬品の添加量によっては、余剰汚泥の液質が変化してしまうこともあった。

また、スラリー化した汚泥を、反応容器内にノズルから噴射させ、噴射後の汚泥スラリーで満たされた反応容器内で、この飛散している汚泥スラリーに目がけてガス状または霧状のオゾンを噴出する場合には、汚泥スラリーの噴射によるキャビテーションの効果から、汚泥の微細化は促進されるが、噴射後に微細化された汚泥スラリーで充満した反応容器内に、オゾンガス噴霧することは、オゾンガスの噴霧箇所が、汚泥スラリー噴射ノズル近傍であっても、液状の汚泥内にオゾンガスを吹き込むものであるため、飛散した粒子状の汚泥スラリーにオゾンを十分に接触させることは困難であった。

この場合、オゾンガスに代わり、ノズルから噴射されて飛散した粒子状の汚泥スラリーに向けて、オゾン水を噴射させて接触効果を高めることも考えられるが、オゾンガスに比べてオゾン濃度を高くできないことや、オゾンと接触後の汚泥スラリーの水分量が増えてしまうので、その後の生物処理で、より多くの汚泥を処理する必要が生じてしまうことになる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、装置構成が簡便であって、余剰汚泥をオゾンと効果的に反応させて、高い可溶化を実現するための有機性廃液の処理装置及び有機性廃液の方法を提供することにある。

本発明によれば、オゾンガスを充満させた反応槽の空間に、余剰汚泥を微細液滴状に噴霧するものである。そして、余剰汚泥とオゾンとの接触が効果的に行われ、オゾンガスと接触して酸化分解された反応後の余剰汚泥は、反応槽下部に溜まって回収され、生物処理槽へ返送するようにする。このような構成とすることで、余剰汚泥をノズルからオゾンガス充満空間に噴霧するだけで、オゾンとの反応を高めることができる。そして、余剰汚泥の噴霧により、オゾンガスが充満された反応容器内は、湿度が高くなることから、空気中の水分と反応することで、オゾンの分解過程で発生するＯＨラジカルがより多く発生するので、その強い酸化力で、汚泥の酸化分解をさらに促進させると同時に、汚泥中に存在する細菌を、殺菌する効果や、脱臭の効果も得られる。

また、オゾンと反応した汚泥は、オゾンガスと接触しながら自由落下して反応槽下部に溜まることになるので、オゾンとの反応過程において、特別なシステムを必要とせずに、可溶化と殺菌がなされた反応後の余剰汚泥を回収することができ、簡便である。そして、反応槽の上部から余剰汚泥を噴霧し、反応容器の高さを高くすることで、微細液滴状となった汚泥のオゾンとの反応時間が長くなり、より高い反応性が得られる。

本発明によれば、オゾンの酸化性能を高めるために、反応容器内の湿度を高めるように、水分を噴霧して加湿するようにすると良い。そして、水分の噴霧に、アルカリ性を示すｐＨ調整水や、過酸化水素含有水などの用いると、オゾンの自己分解がさらに促進される。また、ｐＨ調整水や過酸化水素の代わりに、紫外線を照射してもよい。

さらに、オゾンは、雰囲気温度が高いほど反応性が向上するので、反応容器内の雰囲気ガス温度を、ヒーターにより加熱すると良い。

本発明によれば、簡便な装置構成で、反応性が高く、余剰汚泥の可溶化処理能力の高い、有機性廃液の処理装置及び有機性廃液の処理方法を提供することができる。

第１の実施形態に係る有機性廃液処理装置の構成を示す図である。 第２の実施形態に係る有機性廃液処理装置の構成を示す図である。 第３の実施形態に係る有機性廃液処理装置の構成を示す図である。 第３の実施形態に係る要部での変形例を示す構成図である。 第３の実施形態に係る要部での別の変形例を示す構成図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１は、第１の実施形態に係る有機性廃液の処理装置の構成を示す図である。この有機性廃液の処理は、下水やメタン発酵後の廃液などの排出された有機性廃液１を、生物反応槽２で生物処理した後、沈殿槽３にて、処理水４と汚泥５とに分離をする。処理水４は、処理装置の系外に排出されて、例えば、放流がされる。一方、汚泥５は、その一部を返送汚泥ライン５aを通って生物反応槽２に返送して、生物反応槽２の微生物が一定となるようにする。また、余分となった余剰汚泥は、余剰汚泥排出ライン５ｂから系外に排出されるか、図示しない貯留部に貯められ、可溶化のための反応容器６で本発明に係る処理が行われる。

貯留部に貯められた余剰汚泥は、余剰汚泥ライン５ｃを通って、汚泥噴霧ポンプ７によって、反応容器６の上部に設けられた汚泥噴霧ノズル８から、反応容器６内に液滴状汚泥９として散布される。このとき、オゾン発生器１０で生成されたオゾンガスを、オゾンガス注入部１１より注入し、反応容器６内はオゾンガスを含有する空気で常に満たされている。

反応容器６の上部から散布された液滴状汚泥９は、反応容器６内に充満しているオゾンガスと反応して可溶化と殺菌がされた後、反応容器６の底部に可溶化余剰汚泥１２として貯められる。そして、可溶化余剰汚泥１２は、生物処理されやすい状態となって、返送ポンプ１３により、可溶化返送ライン１４を通って、生物反応槽２に投入されて、生物処理がされる。

反応容器６内のオゾン濃度を、可溶化に必要な濃度に保つため、液滴状汚泥９との反応や、自己分解によって消失したオゾンを補充するために、図示しないオゾン濃度計で、オゾン濃度が所定の値になるように新しいオゾンガスを吹き込み、反応したオゾン濃度が微量となったガスは、排オゾンガス吸引孔１５から、排オゾンガス循環ポンプ１６により、一旦反応容器６外へ排気する。排気したオゾン濃度を図示しないオゾン濃度計でモニターし、オゾン濃度が低いときには、三方弁１７を排オゾン分解棟１８に通じるようにして、排ガス中に含有するオゾンを、排オゾン分解棟１８を通すことで完全に除去してから、大気に開放する。

また、排オゾンガス吸引孔１５から排出されたガスのオゾン濃度が高い時は、三方弁１７により、オゾンガス循環ライン１９を通して、再び反応容器６に戻るように構成する。このようにすることで、オゾンを有効に使用することができる。

反応容器６内で、オゾンの反応性を更に向上させるため、容器内の加湿と加温手段も備えている。水溶液タンク２０に貯められている水溶液を、水溶液噴霧ポンプ２１により、反応容器６の壁面に複数設けられた、水溶液噴霧ノズル２２から霧２３を反応容器６内に噴霧する。これにより、反応容器６内の湿度が上がり、オゾンの分解過程で発生するＯＨラジカルがより多く発生される。また、ｐＨがアルカリの場合、オゾンの自己分解が促進されるので、水溶液タンク２０内の液体を、アルカリ性のｐＨ調整水とすることが更に良い。ｐＨは、例えば８以上とすると、高い効果が得られる。また、オゾンの自己分解を促進させるために、過酸化水素含有水などを用いることもできる。

オゾンの自己分解関係するパラメータとしては、ｐＨのほかに、温度条件がある。オゾンは温度が高いほど、自己分解が促進される。例えば、雰囲気温度を３０℃程度とすることで、高いオゾン自己分解の促進が得られる。このために、ヒーター２４で、反応容器６内の雰囲気温度を高くする。

図２は、第２の実施形態に係る有機性廃液の処理装置の構成を示す図である。
この有機性廃液の処理装置は、ヒーター２４の代わりに紫外線照射装置２５を用いている点と、水溶液噴霧ノズル２２を加湿ノズル２２ｂとしている点を除いて、第１の実施形態に係る有機性廃液の処理装置と同様の構成である。オゾンに紫外線を照射することで、オゾンの自己分解を促進することが可能である。紫外線照射装置２５は、例えば紫外線ランプを用いることができ、紫外線ランプの発熱により反応容器６内の温度が上昇するので、ヒーター２４は、紫外線ランプを用いる場合には、設けなくても良い。

また、紫外線により、オゾンの十分な分解促進が行われるので、反応容器６内の湿度上昇のための加湿のみを、水タンク２０ｂ、噴霧ポンプ２１ｂ、加湿ノズル２２ｂによって行うようになっている。

図３は、第３の実施形態に係る有機性廃液の処理装置の構成を示す図である。
この有機性廃液の処理装置では、余剰汚泥を汚泥噴出ポンプ７aにより汚泥噴出ノズル８aから噴出汚泥３１を噴出し、それを衝突板３０に衝突させることで、汚泥が周囲に飛散汚泥３２として飛び散り、反応容器６内でオゾンガスと接触して可溶化がなされるものである。
この汚泥をオゾンと接触させるための手段が異なる以外は、第１の実施形態や第２の実施形態と同様の構成である。

また、第３の実施の形態に対して、噴出汚泥３２の衝突方法は、特に限定をしないが、例えば、図４に記載のように、反応容器６の底部に衝突部３０aを設けて、噴出汚泥３１を当てても良いし、また、図５のように、汚泥分出ノズル８aを、反応容器６の側面に配置して、反応容器６の内面に噴出汚泥３１が当たるようにしても良い。

１ 有機性廃液
２ 生物反応槽
５a 余剰汚泥
８ 汚泥噴霧ノズル
９ 液滴状汚泥
１０ オゾン発生装置
１１ オゾンガス注入部
２２ 水溶液噴霧ノズル
２３ 霧

Claims (8)

1. 有機性廃液を生物反応槽で生物処理し、処理液を排出する有機性廃液の処理方法において、
   前記生物処理で生じた汚泥を、オゾンガスが存在する反応容器内で液滴状に散布してオゾンガスと接触させ、前記汚泥を可溶化して前記生物反応槽に返送することを特徴とする有機性廃液の処理方法。
2. 請求項１に記載の有機性廃液の処理方法において、
   前記反応容器の上部から前記汚泥を液滴状に散布し、
   前記反応容器の下部にオゾンと反応した後の汚泥を滴下して収集するようにしたことを特徴とする有機性廃液の処理方法。
3. 請求項１又は２に記載の有機性廃液の処理方法において、
   前記反応容器内に水または水溶液を噴霧するようにしたことを特徴とする有機性廃液の処理方法。
4. 請求項３に有機性廃液の処理方法において、
   前記噴霧する前記水溶液は、アルカリ水を含有する溶液であることを特徴とする有機性廃液の処理方法。
5. 請求項３に有機性廃液の処理方法において、
   前記噴霧する前記水溶液は、過酸化水素を含有する溶液であることを特徴とする有機性廃液の処理方法。
6. 有機性廃液を生物処理する生物処理槽と、前記生物処理処理槽から排出された処理液と汚泥とを分離する手段と、前記汚泥をオゾンで可溶化する手段と、前記可溶化した汚泥の前記生物処理槽への返送ラインを有する有機性廃液の処理装置において、
   前記可溶化する手段は、
   オゾン発生装置と、
   前記オゾン発生装置からのオゾンガスが供給される反応容器と、
   前記反応容器内に前記汚泥を液滴状に散布する手段と、
   を有することを特徴とする有機性廃液の処理装置。
7. 請求項６に記載の有機性廃液の処理装置において、
   前記汚泥を前記液滴状に散布する手段が、前記反応容器の上面に設けられ、
   前記反応容器の底部に滴下したオゾンと反応後の汚泥を収集する手段とを設けたことを特徴とする有機性廃液の処理装置。
8. 請求項６又は７に記載の有機性廃液の処理装置において、
   前記反応容器内に水又は水溶液を噴霧する噴霧ノズルを備えたことを特徴とする有機性廃液の処理装置。