JP2001187389A - 難分解性有機物の分解装置及び分解方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃水中のダイオキシン類等の難分解性有機物
を十分に分解することができる難分解性有機物の分解装
置及び方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明は、難分解性有機物を含む廃水５
にオゾンを溶解させ、そのオゾン溶解水６に紫外線を照
射し難分解性有機物を分解する装置において、処理槽１
から排出される廃水５を加圧し廃水５にオゾンを溶解さ
せ、オゾン溶解水６として排出するインジェクタ１４、
インジェクタ１４にオゾンを導入するオゾン導入手段２
０、Ｌ４、オゾン溶解水６に紫外線を照射する紫外線照
射槽３、照射槽３から排出される紫外線照射水を廃水５
として処理槽１に返送する手段４、Ｌ３を備える。この
場合、処理槽１から排出される廃水５がインジェクタ１
４で加圧され、廃水にオゾンが十分溶解されるため、オ
ゾン溶解水６が照射槽３で紫外線を照射されることでオ
ゾン溶解水６中に多量のＯＨラジカルが生成し、廃水５
中の難分解性有機物が十分に分解される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃水中のダイオキ
シン類などの難分解性有機物を分解する装置及び方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】廃水中には、ダイオキシン類等の難分解
性有機物が多く含まれる場合がある。ダイオキシン類等
は毒性がきわめて高く、これを有機性廃水中に残留させ
ておくことは好ましくない。そのため、こうした難分解
性有機物を分解する方法として、大気圧下でオゾンを有
機性廃水中に溶解し、紫外線等でオゾンを分解してヒド
ロキシラジカル（ＯＨラジカル）を生成し、このＯＨラ
ジカルによって有機性廃水中の難分解性有機物を分解す
る方法が知られている。ところが、大気圧下ではオゾン
を十分に溶解させることができず、有機性廃水中のダイ
オキシン類を十分に分解させることができない。

【０００３】そこで、例えば特開平１０−１７０６９５
号公報には、廃水中の溶存オゾン濃度の増加を図った廃
水処理装置が開示されている。この廃水処理装置は、オ
ゾナイザによって発生したオゾンを、オゾン導入ライン
を通して処理槽の底部から導入し、処理槽内の有機性廃
水を加圧装置によって加圧し、紫外線照射槽で紫外線を
照射して処理槽に返送するものであり、オゾン導入ライ
ンは、一旦上に上がり処理槽の高さよりも高い位置で折
り返されて処理槽の底部に接続されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の公報に記載の廃水処理装置でも、有機性廃水中
のダイオキシン類を十分に分解できるとは言えなかっ
た。

【０００５】本発明は、上記事情に鑑み、廃水中のダイ
オキシン類等の難分解性有機物を十分に分解することが
できる難分解性有機物の分解装置及び方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前述した
公報に記載の廃水処理装置の問題点について検討し、以
下のことを見出した。即ち、廃水処理装置では、処理槽
内の廃水がオゾナイザに侵入することを防止するため
に、オゾン導入ラインが一旦上に上がり処理槽よりも高
い位置で折り返されているが、これにより廃水中にオゾ
ンを十分に溶解させることができず、結果として廃水中
のダイオキシン類を十分に分解できなくなる。

【０００７】そこで、本発明者らは、鋭意研究を進めた
結果、処理槽と紫外線照射槽との間にインジェクタ又は
エジェクタを設置し、これらによって廃水を加圧しなが
らオゾン含有ガスを吸引させることで、廃水にオゾン含
有ガスを高濃度に溶解でき、廃水中の難分解性有機物を
十分に分解できることを見出し、本発明を完成するに至
った。

【０００８】即ち、本発明の難分解性有機物の分解装置
は、難分解性有機物を含む廃水にオゾン含有ガスを溶解
させ、そのオゾン溶解水に紫外線を照射して前記難分解
性有機物を分解する装置において、廃水を受容する処理
槽と、処理槽から排出される廃水を加圧して廃水にオゾ
ン含有ガスを溶解させ、オゾン溶解水として排出するイ
ンジェクタ又はエジェクタと、インジェクタ又はエジェ
クタにオゾン含有ガスを導入するオゾン導入手段と、イ
ンジェクタ又はエジェクタから排出されるオゾン溶解水
に紫外線を照射する紫外線照射槽と、紫外線照射槽から
排出される紫外線照射水を廃水として処理槽に返送する
返送手段とを備えることを特徴とする。

【０００９】この発明によれば、処理槽から排出される
廃水がインジェクタ又はエジェクタによって加圧され、
オゾン導入手段によってオゾン含有ガスがインジェクタ
又はエジェクタに導入され、加圧された廃水にオゾン含
有ガスが十分高濃度に溶解する。そして、このオゾン溶
解水が紫外線照射槽で紫外線を照射されると、オゾン溶
解水中に多量のＯＨラジカルが生成し、廃水中の難分解
性有機物が十分に分解され、紫外線照射槽から排出され
る紫外線照射水が、返送手段によって廃水として処理槽
に返送される。

【００１０】また、本発明の難分解性有機物の分解方法
は、難分解性有機物を含む廃水にオゾン含有ガスを溶解
させ、そのオゾン溶解水に紫外線を照射して難分解性有
機物を分解する方法において、処理槽から排出される廃
水をインジェクタ又はエジェクタで加圧し廃水にオゾン
含有ガスを溶解させ、オゾン溶解水として排出するオゾ
ン溶解工程と、インジェクタ又はエジェクタから排出さ
れるオゾン溶解水に紫外線照射槽で紫外線を照射する紫
外線照射工程と、紫外線照射槽から排出される紫外線照
射水を廃水として処理槽に返送する返送工程とを含むこ
とを特徴とする。

【００１１】この発明によれば、処理槽から排出される
廃水がインジェクタ又はエジェクタによって加圧され、
オゾン含有ガスがインジェクタ又はエジェクタに導入さ
れ、加圧された廃水にオゾン含有ガスが十分高濃度に溶
解する。そして、このオゾン溶解水が紫外線照射槽で紫
外線を照射されると、オゾン溶解水中に多量のＯＨラジ
カルが生成し、廃水中の難分解性有機物が十分に分解さ
れ、紫外線照射槽から排出される紫外線照射水が廃水と
して処理槽に返送される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の難分解性有機物の
分解装置及び方法の実施形態について説明する。

【００１３】図１は、本発明の難分解性有機物の分解装
置（以下、「分解装置」という）の実施形態を示すフロ
ー図である。図１に示すように、分解装置は、難分解性
有機物を含む廃水としての原水５を受容する循環タンク
（処理槽）１と、循環タンク１に原水５を導入する原水
導入ラインＬ１とを備えている。ここで、難分解性有機
物とは、ダイオキシン類のほか、ＰＣＢ類、フミン類な
どをいう。

【００１４】循環タンク１には、原水５の水位を調節す
るレベル調節スイッチ（ＬＳ）２が設けられている。循
環タンク１は、導入ラインＬ２を介して紫外線照射槽３
に接続され、紫外線照射槽３は、返送ラインＬ３を介し
て循環タンク１に接続され、導入ラインＬ２には循環ポ
ンプ４が設置されている。従って、循環タンク１内の廃
水は、循環ポンプ４によって導入ラインＬ２、紫外線照
射槽３、返送ラインＬ３を通って循環タンク１へ戻り、
循環されるようになる。なお、返送ラインＬ３、及び循
環ポンプ４によって返送手段が構成されている。

【００１５】紫外線照射槽３内には、オゾン含有ガスが
溶解された原水（以下、「オゾン溶解水」という）６に
紫外線を照射してオゾン溶解水６中のオゾン含有ガスか
らＯＨラジカルを生成させる紫外線光源７が配置され、
紫外線光源７は、オゾン溶解水６中に浸漬されるように
なっている。紫外線光源７としては、例えば水銀ランプ
又はキセノンランプが用いられる。紫外線照射槽３内に
は、紫外線光源７を包囲し水圧から保護する保護部材
（例えば石英保護管）が配置される。また、紫外線光源
７は、ＯＨラジカルの発生効率を高める観点からは複数
配置されることが好ましい。

【００１６】また、返送ラインＬ３には、紫外線照射槽
３から排出されるオゾン溶解水（以下、「紫外線照射
水」という）の温度を測定する水温計８が取り付けら
れ、水温計８及び紫外線光源７には、水温計８で測定さ
れた紫外線照射水の温度が異常に上昇した場合紫外線光
源７の保護のために光源電源をオフを制御する制御装置
９が電気的に接続されている。さらに、返送ラインＬ３
には紫外線照射槽３内のオゾン溶解水６の圧力を調節す
る圧力調節弁１０と、返送ラインＬ３から循環タンク１
内への紫外線照射水の導入量を調節する照射水導入弁１
１とが上流から下流側に向けて順次取り付けられてい
る。返送ラインＬ３には、圧力調整弁１０の上流で分岐
して圧力調節弁１０、照射水導入弁１１間に戻る迂回ラ
インＬ５が接続され、迂回ラインＬ５には電磁弁１２が
取り付けられている。

【００１７】また、返送ラインＬ３からは、圧力調整弁
１０と照射水導入弁１１との間で分岐ラインＬ６が接続
され、分岐ラインＬ６には、紫外線照射水の排出量を調
節する排出用電磁弁１３が取り付けられている。

【００１８】導入ラインＬ２には、循環ポンプ４の上流
側にインジェクタ１４が取り付けられている。図２に示
すように、インジェクタ１４は、ノズル１５と、ディフ
ューザ１６と、ノズル１５の周囲の低圧部１７とを備え
ており、循環タンク１から排出される原水５をノズル１
５で加圧すると共に、低圧部１７でオゾン含有ガスを吸
引し、加圧された原水５にオゾン含有ガスを溶解させ、
オゾン溶解水６として紫外線照射槽３に導入する。な
お、インジェクタ１４に代えて、これと同様の機能を有
するエジェクタを循環ポンプ下流側に用いてもよい。ま
た、導入ラインＬ２には、導入ラインＬ２の変化に応じ
て作動し、圧力調節弁１０を作動させる圧力スイッチ
（ＰＳ）１８と、循環ポンプ４の停止時のウオータハン
マを防止する圧力調整タンク１９とが取り付けられてい
る。圧力スイッチ１８は、圧力調節弁１０に電気的に接
続されている。なお、図１中、ＦＩは流量計を示してい
る。

【００１９】また、図１に示すように、分解装置は、オ
ゾン含有ガスを発生させるオゾナイザ２０と、オゾン含
有ガスをインジェクタ１４に導入するためのオゾン導入
ラインＬ４と、オゾン導入ラインＬ４に取り付けられる
オゾン導入弁２１とを備えており、オゾン導入ラインＬ
４は、インジェクタ１４の低圧部１７と連通可能となっ
ている。オゾン含有ガスは、純酸素又は酸素富化ガスか
ら製造されたものであることが好ましい。純酸素又は酸
素富化ガスから製造されたオゾン含有ガスを用いると、
空気から製造されたオゾン含有ガスに比べてオゾン濃度
が高くなるので廃水中の難分解性有機物の分解効率が高
くなる傾向がある。

【００２０】また、分解装置は、循環タンク１内のオゾ
ン含有排ガスを分解するオゾンキラー２２を備えてお
り、循環タンク１及びオゾンキラー２２は、オゾン排出
ラインＬ７によって接続され、オゾンキラー２２には、
発生したガスを大気へ放出する放出ラインＬ８が接続さ
れている。

【００２１】次に、前述した構成の分解装置を用いた難
分解性有機物の分解方法について説明する。

【００２２】まず循環タンク１内に原水導入ラインＬ１
を通して難分解性有機物を含有する一定量の原水５を投
入する。次いで電磁弁１２を開き、循環ポンプ４を作動
し、紫外線光源７を作動する。そして、電磁弁１２を閉
じ、オゾン導入弁２１を開く。これらの操作は、紫外線
光源７の安定化の観点から、紫外線光源７を作動してか
ら所定時間（例えば３〜５分）経過した後に行うことが
好ましい。

【００２３】次に、循環タンク１内の原水５をインジェ
クタ１４に導入する。すると、インジェクタ１４はノズ
ル１５によって原水５を加圧すると同時にオゾナイザ２
０で発生したオゾン含有ガスをオゾン導入ラインＬ４を
通して低圧部１７に吸引し、オゾン含有ガスを原水５に
溶解させる。加圧された原水５にはオゾン含有ガスを高
濃度に溶解させることが可能となる（オゾン溶解工
程）。

【００２４】次に、こうしてオゾン含有ガスを十分に溶
解させたオゾン溶解水６を、循環ポンプ４でさらに加圧
して紫外線照射槽３に導入し、紫外線光源７によって紫
外線を照射する（紫外線照射工程）。すると、オゾン溶
解水６中に多量のＯＨラジカルが生成し、これらＯＨラ
ジカルによってオゾン溶解水６中の難分解性有機物が十
分に分解される。

【００２５】その後、紫外線照射槽３から返送ラインＬ
３を通して紫外線照射水を原水５として循環タンク１に
返送する（返送工程）。このとき、水温計８で測定され
る紫外線照射水の温度が所定値以上になる場合には、制
御装置９によって紫外線光源７を停止し、紫外線照射水
の温度が所定値以下となる場合には、紫外線光源７を作
動する。これにより、紫外線光源７の保護を行うことが
できる。紫外線光源７を停止する場合、オゾン導入弁２
１を閉じ、所定時間（例えば１分間）経過後、電磁弁１
２を閉じ、さらに所定時間（例えば２〜３分間）経過後
循環ポンプ４を停止する。

【００２６】なお、循環タンク１の内部に残留したオゾ
ン含有ガスは、オゾン排出ラインＬ７を通してオゾンキ
ラー２２に送られて、ここで分解される。オゾンキラー
２２で発生したガスは、ガス放出ラインＬ６を通して大
気中へ放出される。

【００２７】ここで、難分解性有機物をより分解させよ
うとする場合には、上述したオゾン溶解工程、紫外線照
射工程及び返送工程からなる一連の工程を繰り返し行う
ことが好ましい。

【００２８】こうして原水５中の難分解性有機物が十分
に分解されたならば、循環ポンプ４を作動したまま照射
水導入弁１１及びオゾン導入弁２１を閉じ、排出用電磁
弁１３を開き、循環タンク１内の原水５を処理水として
排出する。

【００２９】その後、必要に応じて再び原水導入ライン
Ｌ１から原水５を投入し、以後、上述した操作を繰り返
す。

【００３０】本発明は、前述した実施形態に限定される
ものではない。例えば、前述した実施形態では、インジ
ェクタ１４が循環ポンプ４の上流側に取り付けられてい
るが、インジェクタ１４は、導入ラインＬ２において循
環ポンプ４の下流側に取り付けられてもよい。

【００３１】次に、本発明の内容を実施例により具体的
に説明する。

【００３２】

【実施例】（実施例１〜４）図１に示す装置を用いてゴ
ミ浸出水中のダイオキシン類の分解処理を以下のように
して行った。

【００３３】まず循環タンク１内に原水導入ラインＬ１
を通して難分解性有機物を含有する一定量の浸出水を投
入した。次いで電磁弁１２及び照射水導入弁１１を開
き、循環ポンプ４及び紫外線光源７を作動した。処理し
た浸出水の水量は３ｍ³／時間とした。紫外線光源７を
作動してから３〜５分経過後、電磁弁１２を閉じ、オゾ
ン導入弁２１を開いた。

【００３４】そして、オゾナイザ１４で発生したオゾン
ガスを２、４、６、８Ｎｍ³／時間の割合でインジェク
タ１４に導入し、浸出水中のオゾン濃度がそれぞれ５
０、１００、１５０、２００ｇ／ｍ³となるようにし
た。オゾンガスとしては純酸素を原料としたものを用い
た。

【００３５】次いで、オゾンガスを溶解させた浸出水を
紫外線照射槽３に導入し、浸出水に紫外線光源７によっ
て紫外線を照射し、紫外線を照射した浸出水は循環タン
ク１に戻した。紫外線光源７としては０．７５Ｗの出力
を有するものを１本用いた。このとき、浸出水の紫外線
照射槽３内での滞留時間は２分、紫外線照射槽３の入口
における圧力は４ｋｇ／ｃｍ²とした。

【００３６】こうしてオゾン消費率に対するダイオキシ
ン分解率を求めた。その結果を図３に示す。なお、オゾ
ン消費率とは、浸出水の単位体積あたり消費されるオゾ
ン消費量のことをいい、オゾン濃度とほぼ同じ値で表さ
れる。また、ダイオキシン分解率は、処理前ダイオキシ
ン濃度と処理後のダイオキシン濃度の差を処理前ダイオ
キシン濃度で除して求めたものである。図３に示すよう
に、オゾン消費率が増加するにつれてダイオキシン分解
率がほぼ直線的に増加することが分かった。

【００３７】（実施例５〜１２）実施例５〜８について
は、オゾンガスの供給量を８Ｎｍ³／時間とし、浸出水
中のオゾン濃度をそれぞれ２００、３００、５００、６
００ｇ／ｍ³となるように浸出水処理量を変更した以外
は実施例１と同様にしてゴミ浸出水中のダイオキシン類
の分解処理を行った。その結果を図４中の黒丸で示す。

【００３８】一方、実施例９〜１２については、オゾン
ガスの供給量を２４Ｎｍ³／時間とし、浸出水中のオゾ
ン濃度をそれぞれ２００、３００、５００、６００ｇ／
ｍ³となるようにし、かつオゾンガスを空気を原料とし
て製造した以外は実施例５〜８と同様にしてゴミ浸出水
中のダイオキシン類の分解処理を行った。その結果を図
４中の白丸に示す。

【００３９】図４に示す結果から、オゾン消費率は、一
定のダイオキシン分解率に対して純酸素を原料としたオ
ゾンガスを用いた場合の方が空気を原料としたものを用
いた場合よりも小さくなることが分かった。このことか
ら、純酸素を原料としたオゾンガスを用いた場合の方が
一層効率よくダイオキシンを分解できることが分かっ
た。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の難分解性有
機物の分解装置及び方法によれば、処理槽から排出され
る廃水がインジェクタ又はエジェクタによって加圧さ
れ、加圧された廃水にオゾン含有ガスが十分に溶解され
るので、このオゾン溶解水に紫外線を照射することでＯ
Ｈラジカルが多量に生成され、廃水中の難分解性有機物
を十分に分解することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の難分解性有機物の一実施形態を示すフ
ロー図である。

【図２】図１のインジェクタの一例を示す断面図であ
る。

【図３】実施例１〜４におけるオゾン消費率とダイオキ
シン分解率との関係を示すグラフである。

【図４】実施例５〜１２におけるオゾン消費率とダイオ
キシン分解率との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１…循環タンク（処理槽）、３…紫外線照射槽、４…循
環ポンプ（返送手段）、５…廃水、６…オゾン溶解水、
１４…インジェクタ、２０…オゾナイザ（オゾン導入手
段）、２１…オゾン導入弁（オゾン導入手段）、Ｌ３…
返送ライン（返送手段）、Ｌ４…オゾン導入ライン（オ
ゾン導入手段）。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 難分解性有機物を含む廃水にオゾン含有
   ガスを溶解させ、そのオゾン溶解水に紫外線を照射して
   前記難分解性有機物を分解する装置において、 前記廃水を受容する処理槽と、 前記処理槽から排出される廃水を加圧して前記廃水に前
   記オゾン含有ガスを溶解させ、前記オゾン溶解水として
   排出するインジェクタ又はエジェクタと、 前記オゾン含有ガスを前記インジェクタ又は前記エジェ
   クタに導入するオゾン導入手段と、 前記インジェクタ又は前記エジェクタから排出される前
   記オゾン溶解水に紫外線を照射する紫外線照射槽と、 前記紫外線照射槽から排出される紫外線照射水を前記廃
   水として前記処理槽に返送する返送手段と、を備えるこ
   とを特徴とする難分解性有機物の分解装置。
2. 【請求項２】 前記オゾン含有ガスが、純酸素又は酸素
   富化ガスから製造されたものであることを特徴とする請
   求項１に記載の難分解性有機物の分解装置。
3. 【請求項３】 難分解性有機物を含む廃水にオゾン含有
   ガスを溶解させ、そのオゾン溶解水に紫外線を照射して
   前記難分解性有機物を分解する方法において、 処理槽から排出される廃水をインジェクタ又はエジェク
   タで加圧し前記廃水に前記オゾン含有ガスを溶解させ、
   前記オゾン溶解水として排出するオゾン溶解工程と、 前記インジェクタ又は前記エジェクタから排出される前
   記オゾン溶解水に紫外線照射槽で紫外線を照射する紫外
   線照射工程と、 前記紫外線照射槽から排出される紫外線照射水を前記廃
   水として前記処理槽に返送する返送工程と、を含むこと
   を特徴とする難分解性有機物の分解方法。
4. 【請求項４】 前記オゾン含有ガスが、純酸素又は酸素
   富化ガスから製造されたものであることを特徴とする請
   求項３に記載の難分解性有機物の分解方法。