JP2002126729A - 内分泌系攪乱性物質含有水の処理装置及び処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複雑な工程を有することなく簡単且つ確実に
内分泌系攪乱物質含有水を処理できるキャビテーション
分解方法および装置を提供する。 【解決手段】 内分泌系攪乱性物質含有水を被処理液と
して加圧して送液する送液手段２と、この送液手段によ
り加圧されて送られた加圧処理液を噴射して当該加圧処
理液中にキャビテーションを発生させるキャビテーショ
ン発生手段３と、このキャビテーション発生手段の前後
の少なくとも何れかに設けられ且つ被処理液中でのＯＨ
ラジカルの発生を促進する少なくとも一つのラジカル発
生促進手段５，６とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内分泌系攪乱性物
質含有水の処理装置及び処理方法に関する。さらに詳し
くは、本発明は、キャビテーションを利用した内分泌系
攪乱性物質含有水の処理装置及び処理方法に関する。

【０００２】

【従来技術】従来より、キャビテーションによる様々な
液質改質の試みがなされている。例えば、超音波により
キャビテーションを発生させ、これによりダイオキシン
を分解する方法がある。

【０００３】しかし、超音波でキャビテーションを発生
させるためには多大なエネルギーが必要である。また、
超音波によるキャビテーションの発生は局所的となるた
め分解効率が低く、さらに装置が大型化するほどキャビ
テーションが発生しない部分が多くなるため、装置の大
型化が困難である等の欠点を有している。

【０００４】一方、特開２０００−５６３号公報には、
ノズルにより発生させたキャビテーションによりダイオ
キシン等の有機物を分解する方法が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開２
０００−５６３号公報には、トリクロロエチレン、ダイ
オキシン等の有機物を分解するためには、１００ｋｇ／
ｍｍ²（約１０ＭＰａ）以上の噴出圧力が必要である旨
記載されている。

【０００６】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであり、低い噴出力でも確実に内分泌系攪乱物質
含有水を処理できるキャビテーション分解方法および装
置の提供を課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決するために鋭意努力を重ねた結果、内分泌系攪乱性
物質含有水をキャビテーション処理により分解する際
に、キャビテーションを発生させるノズルの上流及び下
流の少なくとも一方にラジカル発生促進手段を設けるこ
とで、ＯＨラジカルの発生が促進され、内分泌系攪乱性
物質が低い噴出圧力でも簡単且つ確実に分解できること
を知見し本発明を完成するに至った。

【０００８】なお、本発明ではキャビテーションを発生
させるための加圧、噴射、あるいはラジカル発生促進の
ための酸化剤添加、紫外線照射のいずれかの処理がなさ
れる液体を被処理液と呼ぶが、上記何れかの処理のう
ち、特定の処理を行う、あるいは行われた処理液につい
ては、特に他の処理が行われる処理液と区別して以下の
ように称する。すなわち、加圧前の被処理液は「加圧処
理前液」、キャビテーション発生手段に送られる加圧さ
れた液を「加圧処理液」、加圧処理液が噴射されること
によりキャビテーション処理が行われてキャビテーショ
ン発生手段から流出する液を「キャビテーション処理
液」と称する。

【０００９】前記課題を解決する本発明の第１の態様
は、内分泌系攪乱性物質含有水にキャビテーションを発
生させて内分泌攪乱性物質を分解する内分泌含有水処理
装置であって、前記内分泌系攪乱性物質含有水を加圧し
て送液する送液手段と、この送液手段により加圧されて
送られた加圧処理液を噴射して当該噴射された加圧処理
液中にキャビテーションを発生させるキャビテーション
発生手段と、このキャビテーション発生手段の前後の少
なくとも何れかに設けられ且つ被処理液中でのＯＨラジ
カルの発生を促進する少なくとも一つのラジカル発生促
進手段とを具備することを特徴とする内分泌含有水処理
装置にある。

【００１０】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、さらに、前記キャビテーション発生手段から排出さ
れるキャビテーション処理液を当該キャビテーション発
生手段の上流側に戻す循環手段を具備することを特徴と
する内分泌含有水処理装置にある。

【００１１】本発明の第３の態様は、第１又は２の態様
において、前記送液手段による加圧が、１ＭＰａ以下で
あることを特徴とする内分泌含有水処理装置にある。

【００１２】本発明の第４の態様は、第２又は３の態様
において、前記ラジカル発生促進手段が、前記循環手段
の循環経路に設けられていることを特徴とする内分泌含
有水処理装置にある。

【００１３】本発明の第５の態様は、第１〜４の何れか
の態様において、前記ラジカル発生促進手段が、紫外線
照射装置であることを特徴とする内分泌含有水処理装置
にある。

【００１４】本発明の第６の態様は、第１〜４の何れか
の態様において、前記ラジカル発生促進手段が、酸化剤
添加装置であることを特徴とする内分泌含有水処理装置
にある。

【００１５】本発明の第７の態様は、第１〜４の何れか
の態様において、前記ラジカル発生促進手段が、紫外線
照射装置と酸化剤添加装置であることを特徴とする内分
泌含有水処理装置にある。

【００１６】本発明の第８の態様は、第１〜７の何れか
の態様において、前記内分泌系攪乱性物質が、ビスフェ
ノール類、ノニルフェノール類及びダイオキシン類から
選択される少なくとも一種であることを特徴とする内分
泌含有水処理装置にある。

【００１７】本発明の第９の態様は、内分泌系攪乱性物
質含有水にキャビテーションを発生させて内分泌攪乱性
物質を分解する内分泌含有水処理方法であって、前記内
分泌系攪乱性物質含有水を加圧し噴射して当該噴射され
た加圧処理液中にキャビテーションを発生させると共に
当該被処理液中でのＯＨラジカルの発生を促進すること
により内分泌攪乱性物質を分解することを特徴とする内
分泌含有水処理方法にある。

【００１８】なお、ラジカル発生促進手段はキャビテー
ション発生手段の前後いずれに設置してもよく、キャビ
テーション処理後の循環ラインに設置してもよいので、
ラジカル発生促進手段には、無処理の被処理液（原
水）、加圧処理水、キャビテーション処理液が被処理液
として供給される。

【００１９】また、ラジカル発生手段としては紫外線照
射装置、あるいは酸化剤添加装置が用いられるが、紫外
線照射装置はキャビテーション発生手段の後段、特にキ
ャビテーション処理液の循環ラインに設けることが好ま
しい。

【００２０】一方、酸化剤添加装置は、キャビテーショ
ン発生手段の前段に設けることが好ましい。この場合、
酸化剤は無処理の被処理液や加圧処理水、あるいは循環
ラインのキャビテーション処理液に添加する。

【００２１】なお、キャビテーション処理液の循環ライ
ンに紫外線照射装置と酸化剤添加装置の両方を設ける場
合は、紫外線照射装置を前段、酸化剤添加装置を後段に
設け、キャビテーション処理液は紫外線照射され、次い
で酸化剤を添加された後、加圧処理されてキャビテーシ
ョン発生手段に送液されるようにすることが好ましい。

【００２２】以下、本発明を実施するための処理装置の
概略を図１に示す。図１に示すように本発明の処理装置
は内分泌系攪乱物質含有水を貯留したタンク１と、タン
ク１からの被処理液（この場合、原水）を加圧して送る
加圧ポンプ２と、加圧ポンプ２で加圧された加圧処理液
を噴射してキャビテーションを発生させるキャビテーシ
ョンノズル３とを具備する。ここで、加圧ポンプ２で加
圧されてキャビテーションノズル３のくびれ部から噴射
された加圧処理液中には微小キャビテイーが生成し、被
処理液中の内分泌攪乱性物質に作用する。すなわち、生
成した微小キャビテイーが崩壊すると局部的に例えば、
５０００Ｋ、５００ａｔｍという高温高圧環境（ホット
スポット）が生じるといわれている。このような特殊空
間では、「高温燃焼」あるいは「直接熱分解」が起こる
ため、有機物は直接加熱分解される。

【００２３】また、水分子でさえも、熱的解離によって
ＯＨラジカルとＨ原子に分解され、生じたＯＨラジカル
によって被処理液中の内分泌系攪乱物質が分解されると
思われる。

【００２４】本実施形態では、キャビテーションノズル
３から噴射されたキャビテーション処理液の少なくとも
一部を加圧ポンプ２の上流側に戻して再度キャビテーシ
ョンノズル３から噴射するための循環ライン４を具備す
る。キャビテーション処理液循環ライン４を経た被処理
液は、加圧ポンプ２で再度加圧されてキャビテーション
ノズル３から噴射されるようになっている。この循環ラ
イン４を用いて行う循環処理は、噴射されたキャビテー
ション処理液の全てを循環させて、所定回数、例えば、
２〜５０回繰り返すようにしてもよいし、一部のキャビ
テーション処理液のみを循環させるようにしてもよい。
なお、キャビテーションノズル３の下流側の循環ライン
４との分岐点にはバルブ（図示せず）等の切替手段が設
けられており、所定の割合で且つ所定の回数だけ循環ラ
イン４に液を流入させ、又は流入を停止できるようにな
っている。

【００２５】このような循環処理により、被処理液中の
内分泌系攪乱物質がより効率的に分解できる。なお、本
実施形態では、循環は加圧ポンプ２の作用により行うよ
うにしたが、循環のためのポンプを別途設けるようにし
てもよい。

【００２６】また、本実施形態では、加圧ポンプ２で加
圧される前の加圧処理前液にラジカル発生促進剤である
酸化剤を添加する薬注タンク５を具備する。かかる薬注
タンク５は本実施形態のラジカル発生促進手段の一つで
あり、この薬注タンク５から酸化剤が注入されると、キ
ャビテーションによるＯＨラジカルの生成が促進され、
被処理液中の内分泌系攪乱物質がさらに効率的に分解で
きる。

【００２７】さらに、キャビテーションノズル３から噴
射されたキャビテーション処理液に紫外線を照射するた
めに紫外線照射装置６を具備する。かかる紫外線照射装
置６も、本実施形態のラジカル発生促進手段の一つであ
り、紫外線を照射することにより、ＯＨラジカル発生を
促進することができ、内分泌系攪乱物質を更に完全に分
解することができる。

【００２８】なお、前述したとおり薬注タンク５及び紫
外線照射装置６の設置箇所はそれぞれ適宜選択可能であ
り、加圧ポンプ２の上流側、加圧ポンプ２とキャビテー
ションノズル３との間、キャビテーションノズル３の下
流側、循環ライン４の何れに設置してもよい。図２に
は、紫外線照射装置６を循環ライン４内に設けた例を示
す。

【００２９】また、分解処理した処理液は、図１及び図
２では図示されていないが、砂ろ過塔、活性炭吸着塔を
経て放流することが好ましい。

【００３０】このような処理装置で処理する内分泌系攪
乱物質含有水は、ビスフェノールＡ（ＢＰＡと記す）、
ノニルフェノール（ＮＰと記す）、ダイオキシン類等の
内分泌系攪乱物質を含有するものであれば特に限定され
ないが、例えば、病院排水、ゴミ等の埋め立て浸出水等
が一例として挙げられる。なお、内分泌系攪乱物質の濃
度は特に限定されないが、数μｇ／リットル〜１００ｍ
ｇ／リットルという極微量含有する被処理液の処理に特
に好適に使用できる。

【００３１】ここで、薬注タンク５から添加されるラジ
カル発生促進剤としての酸化剤としては、過酸化水素を
好適な例として挙げることができ、この他、薬注タンク
５に代えてオゾン発生器や酸素含有ガスの供給手段（例
えば散気管）を設け、オゾンや酸素を供給してもよい。

【００３２】酸化剤の添加量は被処理液中の内分泌系攪
乱物質の種類、濃度等に応じて適宜選択されるが、通常
１〜５０ｍｇ／リットルの範囲が好ましい。

【００３３】本実施形態で用いる加圧ポンプ２の能力
は、１Ｍｐａ以下、本実施形態では、０．４ＭＰａのも
のを用いた。

【００３４】また、加圧ポンプ２で加圧された加圧処理
液を噴射するキャビテーションノズル３は、１ＭＰａ以
下という圧力で送液された加圧処理液に効率的にキャビ
テーションを生成するものであれば特に形状及び構造は
限定されない。すなわち、キャビテーションノズル３の
くびれ部から噴射された加圧処理液中に微小キャビテイ
ーを有効に生成でき、微小キャビテイーの崩壊により局
部的に水分子はＯＨラジカルとＨ原子に分解するような
高温高圧環境を生じさせるものであればよい。本実施形
態の処理装置では、循環ライン４を設けることにより、
微量な内分泌系攪乱物質を有効に分解している。

【００３５】また、本実施形態の処理装置は、更にラジ
カル発生促進手段として、紫外線照射装置６も具備して
いる。かかる紫外線照射装置６も特に限定されず、低圧
水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノンランプ、
水素放電管などを備えた装置を用いることができる。照
射する紫外線の量も特に限定されず、内分泌系攪乱物質
の種類や濃度に応じて適宜選択すればよいが、０．００
５〜０．０６ｍｇ／リットルの内分泌系攪乱物質を含有
する被処理液を処理する場合に、１〜２０ｗ・ｈとする
のが好ましい。これにより、ラジカル発生を促進して、
残存する内分泌系攪乱物質を直接分解処理する効果を得
ることができる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例をあげて詳
細に説明するがあくまで例示であり本発明は、これに限
定されるものではない。

【００３７】（実施例１）原水中のビスフェノールＡ
（ＢＰＡ）濃度が１００００μｇ／Ｌ（リットル）の被
処理液を図１に示すキャビテーション分解装置を用い
て、循環ラインを用いて、キャビテーション処理液の全
部を１０回循環させた。キャビテーション分解装置から
流出した処理液のＢＰＡ濃度は１０μｇ／Ｌであった。

【００３８】（実施例２）実施例１で使用した原水と同
様のＢＰＡ濃度の加圧前の原水に酸化剤として３５％の
過酸化水素を２０ｍｇ／Ｌとなるように添加し、実施例
１と同様の装置を使用しキャビテーション分解処理を行
った。循環ラインは使用せずキャビテーションによる分
解処理は１回のみとした。キャビテーション分解装置か
ら流出した処理液のＢＰＡ濃度は３０μｇ／Ｌであっ
た。

【００３９】（実施例３）実施例１で使用した原水と同
じ原水を実施例１と同様の装置で、循環ラインは使用せ
ずにキャビテーション分解した後、波長２５４ｎｍの紫
外線を照射した。キャビテーション分解装置から流出し
た処理液のＢＰＡ濃度は３０μｇ／Ｌ、紫外線照射処理
後の処理液のＢＰＡ濃度は１０μｇ／Ｌであった。

【００４０】（実施例４）実施例１において、キャビテ
ーション処理液の循環回数を５回にするとともに、循環
ラインに実施例３で用いた紫外線照射装置を設けて紫外
線照射を行った他は、実施例１と同様の処理を行った。
キャビテーション分解装置から流出した処理液のＢＰＡ
濃度は５μｇ／Ｌであった。

【００４１】（比較例１）実施例１の原水と同じ原水
を、循環ラインを使用せずにキャビテーション分解処理
を１回おこなうだけで処理した。キャビテーション分解
装置から流出した処理液のＢＰＡ濃度は１００μｇ／Ｌ
であった。

【００４２】実施例１〜４、及び比較例１の結果を表１
に示す。

【００４３】

【表１】

【００４４】表１から明らかなように、１回のキャビテ
ーション処理のみでは、処理液のＢＰＡ濃度は１００μ
ｇ／Ｌまでしか減少しないが、装置に循環ラインを設け
処理液を循環させる事により、装置からの流出水すなわ
ち処理液のＢＰＡ濃度を１０μｇ／Ｌまで減少させるこ
とが可能であることが明らかとなった。

【００４５】また、原水に予め過酸化水素を添加した実
施例２では、実施例１と比較して流出水ＢＰＡ濃度は３
０μｇ／Ｌとやや高いものの、比較例１で得られた結果
１００μｇ／Ｌと比較して十分な効果が得られる事がわ
かった。

【００４６】更に、実施例３においては、循環処理を施
さなくても、装置からの流出水に紫外線照射処理をおこ
なうことで、最終的に処理液のＢＰＡ濃度は１０μｇ／
Ｌまで減少している事がわかった。

【００４７】また、循環ラインでの紫外線照射により最
終的に処理液のＢＰＡ濃度は５μｇ／Ｌまで低減でき
た。

【００４８】

【発明の効果】以上のことから明らかなように、内分泌
性攪乱物質含有水をキャビテーション分解装置を用いて
処理する際に、内分泌系攪乱性物質含有水への少なくと
も一つのラジカル発生促進手段を設けることにより、例
えば、加圧ポンプの吐出圧力が１ＭＰａ以下の場合でも
被処理液中の内分泌攪乱性物質が完全に分解できるとい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る処理装置の概略図で
ある。

【図２】本発明の他の実施形態に係る処理装置の概略図
である。

【符号の説明】 ２ 加圧ポンプ ３ キャビテーションノズル ４ 循環ライン ５ 薬注タンク ６ 紫外線照射手段

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内分泌系攪乱性物質含有水にキャビテー
   ションを発生させて内分泌攪乱性物質を分解する内分泌
   含有水処理装置であって、前記内分泌系攪乱性物質含有
   水を加圧して送液する送液手段と、この送液手段により
   加圧されて送られた加圧処理液を噴射して当該噴射され
   た加圧処理液中にキャビテーションを発生させるキャビ
   テーション発生手段と、このキャビテーション発生手段
   の前後の少なくとも何れかに設けられ且つ被処理液中で
   のＯＨラジカルの発生を促進する少なくとも一つのラジ
   カル発生促進手段とを具備することを特徴とする内分泌
   含有水処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、さらに、前記キャビ
   テーション発生手段から排出されるキャビテーション処
   理液を当該キャビテーション発生手段の上流側に戻す循
   環手段を具備することを特徴とする内分泌含有水処理装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、前記送液手段
   による加圧が、１ＭＰａ以下であることを特徴とする内
   分泌含有水処理装置。
4. 【請求項４】 請求項２又は３において、前記ラジカル
   発生促進手段が、前記循環手段の循環経路に設けられて
   いることを特徴とする内分泌含有水処理装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４の何れかにおいて、前記ラ
   ジカル発生促進手段が、紫外線照射装置であることを特
   徴とする内分泌含有水処理装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜４の何れかにおいて、前記ラ
   ジカル発生促進手段が、酸化剤添加装置であることを特
   徴とする内分泌含有水処理装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜４の何れかにおいて、前記ラ
   ジカル発生促進手段が、紫外線照射装置と酸化剤添加装
   置であることを特徴とする内分泌含有水処理装置。
8. 【請求項８】 請求項１〜７の何れかにおいて、前記内
   分泌系攪乱性物質が、ビスフェノール類、ノニルフェノ
   ール類及びダイオキシン類から選択される少なくとも一
   種であることを特徴とする内分泌含有水処理装置。
9. 【請求項９】 内分泌系攪乱性物質含有水にキャビテー
   ションを発生させて内分泌攪乱性物質を分解する内分泌
   含有水処理方法であって、前記内分泌系攪乱性物質含有
   水を加圧し噴射して当該噴射された加圧被処理液中にキ
   ャビテーションを発生させると共に当該被処理液中での
   ＯＨラジカルの発生を促進することにより内分泌攪乱性
   物質を分解することを特徴とする内分泌含有水処理方
   法。