JPH119908A - 砂ろ過・オゾン処理装置の運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】排オゾンガスの処理量の低減を図り、かつ、有
機性汚水の水質向上を図ることにある。 【解決手段】浮遊性物質及び有機性物質を含有する汚水
を、移床型砂ろ過とオゾン酸化処理する組合せ装置にお
いて、オゾン酸化処理から排出される排オゾンガスを前
記移床型砂ろ過処理のエアーリフトガスに利用すること
を特徴とする砂ろ過・オゾン処理装置の運転方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、浮遊性物質及び有
機性物質を含有する汚水処理に係り、特に下水二次処理
水の処理方法において浮遊性物質及び有機物質を効率的
に除去し、水処理の負荷を低減するのに有効な砂ろ過・
オゾン組合せ処理装置の運転方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】下水処理場の水処理プロセスは一般的
に、沈砂池，最初沈殿池の一次処理プラント，曝気槽あ
るいはエアレーションタンクと呼ばれる微生物反応槽と
最終沈殿池の二次処理プラントから構成される。

【０００３】一次処理プラントの機能は、流入水中に懸
濁する粗大なきょう雑物や、重力沈降する浮遊物質を除
去するものである。二次処理プラントは、活性汚泥と称
する多種多様の微生物を利用して下水中の溶解性有機物
を除去すると共に、一次処理プラントで処理出来なかっ
た浮遊性物質を除去し、清澄な処理水を作っている。さ
らに、二次処理水の水質を向上させるために、二次処理
プラントの後に砂ろ過処理，オゾン処理さらには活性炭
処理する施設を配置させる方法がある。これらの施設は
三次処理あるいは高度処理プラントと呼ばれている。

【０００４】図２により、高度処理の一例を説明する。
二次処理プラントの最終沈殿池からの二次処理水を砂ろ
過槽に通し、砂ろ過槽内の砂層で二次処理で除去しきれ
なかった浮遊性物質を除去する。次に、二次処理水をオ
ゾン反応槽に入れ、ろ過処理できなかった有機物を除去
する。この処理過程では、オゾン反応槽底部から注入さ
れたオゾンガスと二次処理水を気液接触させ、処理水を
オゾン反応槽の底部から、また、オゾン反応槽の上部か
ら排オゾンガスを抜き出す。

【０００５】本処理により、二次処理水中に残留した色
度や臭い、あるいは有機物を除去するものである（引用
文献例：下水処理水のオゾン処理、第４回日本オゾン協
会年次研究講演会講演集 １９９５）。なお、砂ろ過操
作方法としては、ろ過工程と洗浄工程を一つの槽内で連
続で行う移床式と、ろ過工程と洗浄工程の繰返しにより
浮遊物を除去する回分式がある。

【０００６】移床式は砂層を槽内で移動循環させながら
ろ過と洗浄工程を行うものであり、ろ過工程で浮遊物質
（以下ＳＳ分と云う）が付着した砂層を例えばエアーリ
フトで移行させて洗浄し、洗浄後の砂をろ過工程へ移動
させる。

【０００７】一方、オゾン処理においては、オゾン反応
槽に注入したオゾンガスの一部が、排オゾンガスとして
排出される。排オゾン処理には、排オゾンガス処理装置
を設置するのが一般的であるが、生物付着担体を充填し
た好気性ろ床とオゾン反応槽とを組合せた処理方式で、
オゾン反応槽から出た排オゾンガスを前記好気ろ床へ導
き、排オゾンガス中の酸素を活用する方法（特公平7−1
99号公報）がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記で説明した従来技
術の課題としては、まず引用文献例では、オゾン反応槽
から排出される排オゾンガスの処理では、触媒を充填し
た処理装置を設ける必要があり、オゾン反応槽と同等の
設備になる。また、特公平7−199号公報では、排オゾン
ガスの利用として生物付着担体充填の好気性ろ床に吹込
むものであるが、排オゾンガス中のオゾン含有量が大き
い場合には、好気性生物に悪影響を及ぼすという懸念が
ある。

【０００９】また、上記砂ろ過槽におけるろ層再生の洗
浄工程は重要で、水による逆洗や空気で洗浄する方法等
が知られている（日本下水道協会 高度処理施設設計マ
ニュアル案Ｈ６年）。

【００１０】移床型砂ろ過槽では、槽の底部でろ過を、
槽頂部で洗浄を行うもので、槽中央部に設置してあるエ
アーリフト管内にエアーを吹込み、該エアーにより砂と
水を槽頂部へ送り、槽頂部から砂を流下する。この際に
槽底部でろ過処理された、処理水の一部を利用して砂を
洗浄する。従って、エアーリフト用の空気を圧縮機等に
より供給する必要がある。また、砂層を水や空気で洗浄
するものの、二次処理水中の有機性浮遊物がろ層中に保
留されると、次第にろ過槽内に藻類や原生動物が繁殖す
る。この対策には、過酸化水素や次亜塩素酸ナトリウム
等の薬品を投入し、生物繁殖を抑制する必要があった。

【００１１】一方、オゾン反応槽に注入されたオゾンガ
ス中のオゾンは全量消費されることがなく、排オゾンガ
スとして系外に排出される。オゾンガスは有害物質であ
るため、触媒等を充填した処理装置を通し、酸素に変換
して排出する。

【００１２】本発明の目的は、上記従来技術の課題に対
処してなされたもので、砂ろ過処理とオゾン処理を組合
せ運転させることにより、砂ろ過及びオゾン処理の各問
題点を補うことが出来る砂ろ過・オゾン処理装置の運転
方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、砂ろ過槽で砂を移動するためのエアー
リフト用空気源として、オゾン処理装置の排オゾンガス
を導入する。一方、オゾン処理側から見た場合、排オゾ
ンガスが砂ろ過処理に連続的に利用されるため、排オゾ
ンガス処理の負荷が低減されることになる。

【００１４】本発明において、前段で砂ろ過処理し、後
段でオゾン処理する組合せ方式とすることにより、本発
明の目的を達成できる。すなわち、移床型砂ろ過槽では
砂層を移動循環されて、ろ過工程と洗浄工程を連続で操
作するものであり、エアーリフトとして圧縮空気を連続
で供給しなければならない。一方、オゾン処理ではオゾ
ンは連続注入されるもので、従って、排オゾンガスも連
続排出される。このように、砂ろ過処理ではガス供給を
要し、オゾン処理側では排ガスの処分を要するという相
反する操作を組合せた結果、砂ろ過槽及びオゾン反応槽
の処理装置を効果的に運転できる。これにより処分され
ていた排オゾンガスを砂ろ過のエアーリフト用ガスに使
用すると、圧縮空気が不要となり、排オゾンガスで砂を
移送するために、生物の繁殖が抑制される。さらに、生
物繁殖を抑制するための薬品が不要となる。また、排オ
ゾンガスはろ過原水とも接触することになり、砂ろ過槽
内でもオゾン処理が進み、色度及び有機物濃度が低減す
る相乗効果がある。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１に
基づいて説明する。

【００１６】ろ過原水（二次処理水）２０は砂ろ過槽１
０の底部から流入し、槽頂部からろ過処理水２１ｂとし
て流出する。ろ過処理水２１ｂは次にオゾン反応槽１６
の頂部から流入し、槽底部から処理水２２として取出
す。一方、オゾンガスはオゾン反応槽１６の底部から散
気管１７を介して吹込む。吹込みオゾンガスで未反応の
オゾンガスは、オゾン反応槽１６の頂部から排オゾンガ
ス２５として排出される。

【００１７】次に、該排オゾンガス２５は、ブロワー１
５により砂ろ過槽１０内のガス吹込み管１４に導入され
る。ガス吹込み管１４はエアーリフト管１２の底部内側
に接続されており、エアーリフト管１２に送入されたオ
ゾンガス２６は砂ろ過槽１０の頂部から排出ガス２７と
して流出し、排オゾンガス処理装置１８でオゾンガスを
処理してから系外に排出される。

【００１８】次に、上記構成された実施例の作用を説明
する。ろ過工程では、砂ろ過槽１０底部より流入したろ
過原水２０中のＳＳ分は砂層でろ過，付着作用によって
砂層１１内に捕捉される。ＳＳ分が除去された原水は砂
ろ過槽１０頂部から流出しろ過処理水２１ｂとなり後段
のオゾンガス反応槽１６に入る。オゾン反応槽に流入し
たろ過処理水は、オゾン反応層１６底部から注入された
オゾンガス２４と槽内で向流接触する。その際処理水中
の有機物や色度等の成分は、注入オゾンガスの酸化力に
より濃度が低減され、処理水２２として流出する。

【００１９】一方、注入されたオゾンガス中のオゾンは
反応槽１６内で一部消費されず、排オゾンガス２５とし
て槽頂部から排出される。該排オゾンガスをブロワー１
５を介し、砂ろ過槽１０内のガス吹込み管１４を通しエ
アーリフト管１２に導入する。吸込みガスはエアーリフ
ト管を上昇する際、砂ろ過槽１０底部の砂と水をも吸い
上げる。

【００２０】エアーリフト管を上昇した砂は、ろ材洗浄
器１３に入り自重により流下するが、砂層８でろ過され
たろ過処理水２１ａの一部と向流接触させ、この接触に
より自重流下した砂が洗浄される。洗浄された砂はさら
に流下し、砂層８を形成する。このように、ろ過材であ
る砂は常に循環移動しながら、ろ過工程と洗浄工程を連
続繰返す。

【００２１】また、ろ過材洗浄器１３を通った洗浄水
は、洗浄排水２３として系外に排出し、ろ過材洗浄器１
３に入らなかった大部分のろ過処理水２１ｂは、後段の
オゾン反応槽１６に流入する。また、エアーリフトガス
として用いた排オゾンガス２６は、エアーリフト管１２
内で砂及びろ過原水と混合撹拌されるため、該エアーリ
フト管内でもオゾン処理が進行し、ろ過水２６中の有機
物や色度等を除去する効果もある。従って、排オゾンガ
ス２７中の残留オゾンが消費され、砂ろ過槽１０頂部か
らの排オゾンガス２５の殆どは酸素となり、排オゾンガ
ス処理槽１８の負荷が大幅に低減される。

【００２２】次に、具体的な実証データを基に本発明の
有効性を説明する。砂ろ過槽，オゾン反応槽処理装置運
転条件は、処理水量：５Ｌ／min オゾン注入濃度：２
０mg／Ｌ オゾン注入率：２０mg／Ｌ オゾンガス量：
８ＮＬ／min である。

【００２３】効果（１）排オゾンガス中のオゾン含有量 上記運転条件における、砂ろ過槽１０での排オゾン低減
状況を表１に示す。同表は従来法，オゾン反応槽から排
出された排オゾンガス中のオゾン含有量を100とした。
これに対して、本発明の排オゾンガスを砂ろ過槽のエア
ーリフト用ガス（排オゾンガス全量使用）とした場合、
砂ろ過槽排オゾン含有量は２０に低減された。

【００２４】

【表１】

【００２５】効果（２）砂層内生物繁殖の抑制 前記したように砂層再生の洗浄操作を、水洗や空洗で行
う場合、藻類や原生動物が繁殖する。この結果、砂層の
流通抵抗が増し、ろ過損失が大きくなる等のろ過操作に
悪影響を及ぼす。この対策として、薬品をろ過原水に連
続注入し生物の繁殖の進行を抑制している。そこで、砂
層内生物繁殖の状況として、本発明及び従来法等におけ
るろ過損失の経時変化を検討した。

【００２６】運転条件は、（１）本発明の排オゾンガス
をエアーリフトに用いた場合、(２)従来法の薬注法（次
亜塩素酸ナトリウム）を用いた場合、（３）薬注しない
場合の３通りである。結果を図３に示す。

【００２７】薬注しない場合にはろ過損失が次第に上昇
するのに対して、本発明法と薬注した場合のろ過損失は
上昇が抑制された。すなわち、排オゾンガスを使用した
本発明は、薬注した場合と同じ生物繁殖の抑制効果が認
められた。なお、薬品として次亜塩素酸ナトリウム(有
効塩素濃度１０％）を使用する場合、ろ過水量６０ｍ³
／ｈｒに対して約０.５Ｌ／ｈｒ 注入されているが、本
発明によれば薬品が不要で注入設備も不要となる。

【００２８】また、砂層の洗浄法として、砂層全体を過
酸化水素に浸漬する場合がある。しかし、この方法では
使用した過酸化水素の廃液処理や砂層の再洗浄を数回繰
返してから使用しなければならないなどの煩雑な行程が
必要となる。これらも本発明では不要になる。

【００２９】効果（３）砂ろ過処理水の水質 図４に砂ろ過処理水の水質を比較した結果を棒グラフで
示す。水質項目は色度，ＳＳ分及びＣＯＤであり、
（１）ろ過原水、（２）エアーリフトガス源を空気とし
た場合（従来法）、（３）排オゾンガスをエアーリフト
ガス源とした本発明法の場合で比較した。比較方法は、
各水質項目ともろ過原水での濃度を基準100とした。

【００３０】この結果、色度は従来法では９０とわずか
に除去効果があったが、本発明では約５０まで減少して
おり、排オゾンの導入が色度成分除去に有効であった。
次に、ＳＳ分は砂ろ過により従来法及び本発明法ともに
約５まで低減され、ほぼ同じ効果であった。また、ＣＯ
Ｄは従来法が９２に対して、本発明では７５となり、排
オゾン導入が有機物成分の除去に有効であった。

【００３１】効果（４）砂ろ過処理水の雑菌数 砂ろ過処理水の雑菌数の検討として、大腸菌数を計測し
た。ろ過原水の大腸菌数を１００として、従来法と本発
明法での大腸菌数を比較した結果を図５に示した。この
結果、砂層を通すことによりＳＳ分が捕捉され、これに
伴って大腸菌も９０と多少低減された。これに対して、
本発明の排オゾン導入では１０まで低減しており、排オ
ゾンが滅菌に大きく役立っていることが明らかである。

【００３２】効果（５）オゾン処理水の色度 図６にオゾン処理水の色度状態を示す。エアーリフトガ
スに空気を用いた場合を従来法、また、排オゾンガスを
用いた場合を本発明として、両者比較したものである。
表示方法は従来法を基準１００とした。この結果、本発
明では約５mg／Ｌのオゾン注入率で色度が５０以下とな
る。一方、従来法では前記本発明による色度まで低減す
るには約２０mg／Ｌ のオゾンガス注入率とする必要が
ある。

【００３３】効果（６）オゾン処理水のＣＯＤ 図７にオゾン処理水のＣＯＤ状態を示す。結果の表示方
法は、従来法を１００とした。この結果、本発明では８
０が基準となり、オゾン注入率約１０mg／Ｌで６０に低
減された。一方、従来法では６０とするにはオゾン注入
率２０mg／Ｌとする必要がある。

【００３４】なお、本発明では、砂ろ過槽を前段に、オ
ゾン反応槽を後段に設置の例で説明したが、前段にオゾ
ン反応槽を、後段に砂ろ過槽を設置しても、本発明の効
果を得ることが可能である。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、下水二次処理水の高度
処理として、砂ろ過処理とオゾン処理を組合せることに
より、オゾン反応槽から排出する排オゾンガスを前記砂
ろ過に使用により、排オゾンガスの処理量を大幅に低減
できた。さらに、砂ろ過処理水の水質向上に効果があ
り、ひいては、放流水の水質向上につながり、水圏環境
改善に効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における実施例の全体を表わす構成図。

【図２】従来の実施例を表わす構成図。

【図３】砂層内生物作用の抑制を表わす図。

【図４】砂ろ過処理水の水質を表わす図。

【図５】殺菌効果を表わす図。

【図６】オゾン処理水の水質を表わす図。

【図７】オゾン処理水の水質を表わす図。

【符号の説明】

１０…砂ろ過槽、１１…砂層、１２…エアーリフト管、
１３…砂洗浄器、１４…ガス吹込み管、１５…ガスブロ
ワー、１６…オゾン反応槽、１７…散気管、１８…排オ
ゾンガス処理槽、２０…ろ過原水、２１ａ…ろ過処理
水、２１ｂ…ろ過処理水、２２…処理水、２３…洗浄
水、２４…注入オゾン、２５…排オゾンガス、２６…エ
アーリフト用吹込みガス、２７…砂ろ過槽排出ガス、２
８…処理ガス。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】浮遊性物質及び有機性物質を含有する汚水
   を、移床型砂ろ過とオゾン酸化処理する組合せ装置にお
   いて、オゾン酸化処理から排出される排オゾンガスを前
   記移床型砂ろ過処理のエアーリフトガスに利用すること
   を特徴とする砂ろ過・オゾン処理装置の運転方法。
2. 【請求項２】請求項１において、前段を移床型砂ろ過処
   理、後段をオゾン酸化処理、または、前段をオゾン酸化
   処理、後段を移床型砂ろ過処理することを特徴とする砂
   ろ過・オゾン処理装置の運転方法。
3. 【請求項３】請求項１において、エアーリフト作用によ
   り、排オゾンガス・砂・流入水を撹拌混合状態にして移
   送することを特徴とする砂ろ過・オゾン処理装置の運転
   方法。