JP2002370090A - 難分解性有機物を含有する汚水の処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 汚水に含まれる難分解性有機物を、高額な処
理コストを伴わず、かつＣＯＤ除去率も高く除くことが
できる処理方法を提供する。 【解決手段】 粒状物質の充填層を液中に浸漬させると
共に、該充填層の下部より酸素を含むガスを散気しつ
つ、該充填層の上部または下部より原水を供給する汚水
の処理方法において、該充填層の一部に非接触状態で対
向配置された電極を設け、電圧を印加することを特徴と
する難分解性有機物を含有する汚水の処理方法。また、
電圧をパルス状に印加すること、及び充填層が活性炭ま
たはアンスラサイトを含むことが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は下水、産業廃水、最
終処分場の浸出水等の汚水のうち、難分解性有機物を含
有する汚水を処理する方法及び装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】難分解性有機物を処理する従来技術とし
ては、紫外線、オゾン、過酸化水素、二酸化チタンなど
を組み合わせた光化学的反応あるいは化学反応によっ
て、ヒドロキシラジカルのような活性酸素を発生させる
方法が知られている。しかし、難分解性有機物を含有す
る汚水には紫外線透過率が低い場合があり、ヒドロキシ
ラジカルの生成に必要な紫外線が減少してヒドロキシラ
ジカルの生成効率が低くなり、難分解性有機物の分解効
率が低くなるという欠点があった。よって、この方法で
確実な処理を行う場合に必要な紫外線照射量、紫外線ラ
ンプ本数が膨大なものとなってしまうという欠点があっ
た。

【０００３】難分解性有機物には発ガン性物質、内分泌
攪乱物質なども含まれる。発ガン性物質、内分泌攪乱物
質の例としては、ＰＣＢ類、ダイオキシン類、ポリ臭化
ビフェニル、ヘキサクロロベンゼン、ペンタクロロフェ
ノール、２，４，５−トリクロロフェノキシ酢酸、２，
４−ジクロロフェノキシ酢酸、アミトロール、アトラジ
ン、シマジン、ヘキサクロロシクロヘキサン、エチルパ
ラチオン、カルバリル、クロルデン類、１，２−ジブロ
モ−３−クロロプロパン、ＤＤＴおよびその代謝物（Ｄ
ＤＥ、ＤＤＤ）、ケルセン、アルドリン、エンドリン、
ディルドリン、エンドサルファン、ヘプタクロルおよび
ヘプタクロルエポキシド、マラチオン、メソミン、メト
キシクロル、マイレックス、ニトロフェン、トキサフェ
ン、カンフェクロル、有機スズ（トリブチルスズな
ど）、トリフルラリン、アルキルフェノール類、ビスフ
ェノールＡ、フタル酸ジ（２−エチルヘキシル）、フタ
ル酸ブチルベンジル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジシ
クロヘキシル、フタル酸ジエチル、ベンゾ（ａ）ピレ
ン、２，４−ジクロロフェノール、アジピン酸（２−エ
チルヘキシル）、ベンゾフェノン、４−ニトロトルエ
ン、ジオキサン、ノニルフェノール、エストラジオー
ル、エストロン等が挙げられる。これらの物質は非常に
微量においても有害性が疑われていることから、その処
理技術の開発は急務である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な汚水に含まれる難分解性有機物を、高額な処理コスト
を伴わず、かつＣＯＤ除去率も高く除去することができ
る処理方法を提供することを課題とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来の技
術において確実な処理を行う場合に必要な紫外線照射
量、紫外線ランプ本数が膨大なものとなった原因とし
て、（１）原水の紫外線透過率が低い場合があるにもか
かわらず、紫外線を用いた活性酸素発生方法を採用して
いることが主要因であることを見出し、（２）原水に含
まれる難分解性有機物の一部は、吸着作用と生物作用を
併用した方法により除去可能であること、（３）電気的
な作用によっても活性酸素が生成すること、（４）電気
的な作用による活性酸素の生成は電圧の印加方法をパル
ス的にすること、または鉄、マンガンなどの金属による
触媒作用により、効率が上がることに着目した。

【０００６】すなわち、本発明者らは、両極間を絶縁板
で仕切り、間に活性炭粒などの粒状物質を充填したベッ
ド電解式電解法と、パルス式電圧印加と、生物分解と、
酸素の分解作用を併用した複合的なパルス電解酸化法が
難分解性有機物の分解処理に特に有効であることを知見
し、本発明を完成するに至った。

【０００７】本発明は、下記の手段により上記の課題を
解決することができた。 （１）粒状物質の充填層を液中に浸漬させると共に、該
充填層の下部より酸素を含むガスを散気しつつ、該充填
層の上部または下部より原水を供給する汚水の処理方法
において、該充填層の一部に対向配置された電極を設
け、電圧を印加することを特徴とする難分解性有機物を
含有する汚水の処理方法。 （２）電圧をパルス状に印加することを特徴とする前記
（１）記載の難分解性有機物を含有する汚水の処理方
法。

【０００８】（３）難分解性有機物を吸着し、かつ酸素
含有気体を吸着しうる粒状物質の充填層を設けた粒状物
質充填塔と、該粒状物質充填塔へ難分解性有機物を含有
する汚水を供給する供給管と、汚水中に浸漬された充填
層中に酸素含有気体を散気する散気管と、充填層の一部
に対向配置された電極と、前記粒状物質充填塔から処理
済みの処理水を排出する排出管を具備することを特徴と
する難分解性有機物を含有する汚水の処理装置。 （４）前記電極が前記粒状物質の充填層に対して垂直方
向、又は水平方向に非接触状態で対向配置させられてい
ることを特徴とする前記（３）記載の難分解性有機物を
含有する汚水の処理装置。 （５）充填層が活性炭またはアンスラサイトを含むこと
を特徴とする前記（３）又は（４）記載の難分解性有機
物を含有する汚水の処理装置。

【０００９】本発明では以上の工程を行うことにより、
以下に示す作用で難分解性有機物の分解が効率よく行わ
れる。粒状物質の充填層では、原水中の難分解性有機物
のうち、粒状物質に対して易吸着性のものは、粒状物質
に吸着される。この際、下部から酸素を含むガスが供給
されていることにより、充填層内の環境は好気性であ
り、粒状物質の表面に発生した好気性微生物により、易
吸着性の有機物が緩慢ながらも生物的に分解される。ま
た、該生物作用により粒状物質の表面が再生され、粒状
物質の易吸着性有機物の吸着性能が回復する。

【００１０】また、充填層の一部に対向した電極を設け
て電圧を印加することにより、充填層に対して電子が供
給され、下部から供給された酸素と電子が反応すること
により、活性酸素が生成する。電圧はパルス的に印加す
るのがよい。活性酸素は、有機物と反応する性質があ
り、これにより難分解性有機物の一部が易分解性有機物
となり、有機物の吸着性にほぼ依存することなく、粒状
物質の表面に発生した好気性微生物により、生物的に分
解することが可能となる。

【００１１】以上のような作用により、本発明による難
分解性有機物を含有する汚水の処理方法では、微生物反
応と電圧を印加することによる有機物の改質反応を共存
させ、これらを一つの塔で行うことができ、省スペース
で高度に処理することができる。また、微生物反応を利
用しているため、従来の電気化学的処理に比べて低コス
トで処理することが可能となる。また、吸着効果を利用
しているため、難分解性有機物の処理性能が安定化す
る。

【００１２】粒状物質としては、活性炭、アンスラサイ
ト、ゼオライト、カーボンなどの粒状物質を挙げること
ができるが、これに限るものではない。活性炭、アンス
ラサイトが含まれる場合には、微生物生育における安定
性が高まり、特に好適である。鉄、マンガンなどの金属
を含有している粒状物質を併用する場合は、触媒作用に
より酸素と電子の反応性がより高まり、活性酸素の生成
効率が向上する。粒状物質の表面は、有機物の吸着に適
した形状であることが望ましく、ナノメートル〜マイク
ロメートルの細孔を有することが望ましい。活性炭を併
用する場合は、吸着作用が特に高まる。粒状物質の形状
としては、粒径２ｍｍ〜７ｍｍの球状、円筒状のものを
挙げることができる。粒状物質の比重は、水に比べて大
きくても小さくてもどちらでも良い。

【００１３】電極の材質としては、陽極は炭素など、陰
極はステンレス鋼などを用いることができる。電極の設
置方法としては、２枚の電極を充填層の左右両端に設け
る方法、または充填層の中心および外周に設ける方法が
挙げられる。また、２枚の電極を充填層の上下に設ける
ようにしてもよい。電極は充填物の粒状物質に直接触れ
ないことが望ましい。そのために、充填層の粒状物質と
電極の間に有孔絶縁板を設けることが好ましい。電極間
距離としては、１．５ｍ未満とすることが望ましい。充
填塔の内径が大きくて、望ましい電極間距離より大きい
場合には、充填層を挟むように電極を配置しないで、充
填層内部に電極が一部の充填物の粒状物質だけを挟むよ
うに配置してもよい。

【００１４】前記電極に印加する電圧・電流の大きさ、
さらには電圧などの特性により、粒状物質で生起する電
気化学的反応が異なってくるので、与える電圧・電流の
大きさ等を適正に設定することが必要である。汚水中で
電流を通す場合、電極面に不導性の膜が形成されやすい
が、パルス電流を負荷すると、そのパルス電流によって
その不導性の膜が破壊されて通電し易くなる利点もあ
る。パルス波形の種類としては、瞬間的な電流の立ち上
がりを持つ直線的な波形、またはｓｉｎカーブのような
曲線的な波形を挙げることができる。ガスの種類として
は、空気のほか、酸素ガス、または酸素ガスに微量のオ
ゾンが混入したものを挙げることができる。

【００１５】本発明における処理条件は、処理対象原水
の性状、例えば内分泌攪乱物質または発ガン性物質濃
度、ＣＯＤ濃度等によって種々選定することができる。
例えば、原水のＣＯＤＭｎが約１０［ｍｇ／リット
ル］、総内分泌攪乱物質または発ガン性物質量がｐｇ／
リットル〜μｇ／リットルオーダーの場合を以下に記載
する。 充填層の充填高さは２ｍ〜５ｍ、好ましくは２
ｍ〜４ｍの範囲から選定される。通水速度は、１００〜
１５０ｍ／ｄａｙ、好ましくは１１０〜１３０ｍ／ｄａ
ｙの範囲から選定される。通気速度としては、０．１〜
０．３ｍ／ｍｉｎ、好ましくは０．１〜０．２ｍ／ｍｉ
ｎの範囲から選定される。電圧はパルス的に加え、電圧
は１０〜５０Ｖ／ｍ−電極間距離、好ましくは１０〜３
０Ｖ／ｍ−電極間距離とすることが望ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の具体的構成の一例を、図
１に基づいて説明する。図１は、難分解性有機物を含有
する汚水（原水）１を充填塔２の上部より供給して充填
層３を通し、充填層３の下部より酸素を含むガス５を散
気管６から上向きに散気して処理し、処理水４を充填層
３の下部より取り出す形式の塔型の処理装置において、
２枚の電極８，８を充填層３の両側に垂直に設けた場合
の構成を示すものである。電極４を充填層３の外側に設
けることにより、電極４のメインテナンスおよび目視に
よる状態確認を容易とすることができる。なお、図１に
おいて、７は充填層３を支持するための支持床である。
また、処理水４は立ち上がり管９から排出し、充填塔の
水位を充填層３の上に維持する。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。な
お、実施例を説明するための全図において、同一機能を
有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省
略する。

【００１８】実施例１ 縦横５００ｍｍの円角筒状の充填塔に平均粒径が２．０
ｍｍのろ材を充填して充填層を形成した。充填層の内部
に電極面積が５０００ｃｍ² の陽極及び陰極を４０ｃｍ
離して対向して設置した。電極の材質は陽極及び陰極が
それぞれ炭素とステンレス鋼であった。充填塔の下部か
ら空気を散気した。ＣＯＤが１０ｍｇ／リットルの下水
二次処理水に、内分泌攪乱物質であるビスフェノールＡ
を添加したものを原水とし、下記の第１表に示す条件で
図１に示すフローに従って処理した。その処理した結果
を第２表に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

【００２１】比較例１ 比較例１として、電圧を印加しないこと以外は上記実施
例１と同じ条件で通水した場合の処理結果を第３表に示
す。

【００２２】

【表３】

【００２３】第３表より、比較例１の処理水ＣＯＤは８
ｍｇ／リットルであり、実施例１の４ｍｇ／リットルに
比較して高かった。また、比較例１の処理水中のビスフ
ェノールＡは、１．２μｇ／リットルであり、実施例１
の場合の０．２０μｇ／リットルに比較して高かった。
この結果より、本発明の方がＣＯＤ、内分泌攪乱物質の
処理性能が高いことが認められた。

【００２４】比較例２ 比較例２として、パルス状ではなく直流に電圧を印加す
ること以外は、実施例１で示したものと同一の処理条件
および処理装置で通水した場合の処理結果を第４表に示
す。

【００２５】

【表４】

【００２６】第４表より、比較例２の処理水ＣＯＤは６
ｍｇ／リットルであり、処理水ＣＯＤは実施例１より高
いものの、比較例１より低い値を示した。この傾向はビ
スフェノールＡにおいても同様であった。これより、電
流を直流で印加した場合においてもＣＯＤ、内分泌攪乱
物質の処理性能が若干向上するが、効果はパルス状の方
が高いことが認められた。

【００２７】実施例２ 本発明における別の実施例を図２に示す。実施例２で
は、電極が充填層の上下に設置されている。このような
構成であっても本発明の効果に変わりはなかった。酸化
反応を十分に行わせるためには、陰極が上に、陽極が下
になるように配置することが好ましい。

【００２８】実施例３ 本発明における別の実施例を図３に示す。実施例３で
は、水よりも比重が小さいろ材を用いている。また、原
水は充填層の下部から供給している。このような構成で
あっても本発明の効果に変わりはなかった。

【００２９】

【発明の効果】本発明による難分解性有機物を含有する
汚水の処理方法を用いることにより、汚水中の難分解性
有機物が低コストかつ高度に処理される。すなわち、粒
状物質の充填層では、原水中の難分解性有機物のうち、
粒状物質に対して易吸着性のものは、粒状物質に吸着さ
れる。この際、下部から酸素を含むガスが供給されてい
ることにより、充填層内の環境は好気性であり、粒状物
質の表面に発生した好気性微生物により、易吸着性の有
機物が緩慢ながらも生物的に分解される。また、該生物
作用により粒状物質の表面が再生され、粒状物質の易吸
着性有機物の吸着性能が回復する。

【００３０】また、充填層の一部に対向した電極を設け
て電圧をパルス的に印加することにより、充填層に対し
て電子が供給され、下部から供給された酸素と電子が反
応することにより、活性酸素が生成する。活性酸素は、
有機物と反応する性質があり、これにより難分解性有機
物の一部が易分解性有機物となり、有機物の吸着性にほ
ぼ依存することなく、粒状物質の表面に発生した好気性
微生物により、生物的に分解することが可能となる。

【００３１】以上のような効果により、本発明による難
分解性有機物を含有する汚水の処理方法では、微生物反
応と電圧をパルス的に印加することによる有機物の改質
反応を共存させ、これらを一つの装置で行うことがで
き、省スペースで高度に処理することができる。また、
微生物反応を利用しているため、従来の電気化学的処理
に比べて低コストで処理することが可能となる。また、
吸着効果を利用しているため、難分解性有機物の処理性
能が安定化する。

【図面の簡単な説明】

【図１】充填層の左右に電極を配置した本発明の装置を
説明するフロー図。

【図２】充填層の上下に電極を配置した本発明の装置を
説明するフロー図。

【図３】水よりも比重が軽いろ材からなる充填層に本発
明を適用した装置を説明するフロー図。

【符号の説明】

１ 汚水（原水） ２ 充填塔 ３ 充填層 ４ 処理水 ５ 酸素含有ガス ６ 散気管 ７ 支持床 ８ 電極 ９ 立ち上がり管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D024 AA04 AB02 AB04 AB11 BA02 BA03 BA07 BB01 BC01 CA01 DA06 DA07 DB09 DB15 DB24 4D050 AA12 AB07 AB11 AB15 AB16 AB18 AB19 BB01 BC05 BD02 CA06 CA10 CA17 4D061 DA08 DB09 DB19 DC06 DC08 DC09 DC10 EA03 EB07 EB17 EB18 EB19 EB22 EB23 EB28 EB29 ED01 ED06 FA06 FA15

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粒状物質の充填層を液中に浸漬させると
   共に、該充填層の下部より酸素を含むガスを散気しつ
   つ、該充填層の上部または下部より原水を供給する汚水
   の処理方法において、該充填層の一部に対向配置された
   電極を設け、電圧を印加することを特徴とする難分解性
   有機物を含有する汚水の処理方法。
2. 【請求項２】 電圧をパルス状に印加することを特徴と
   する請求項１記載の難分解性有機物を含有する汚水の処
   理方法。
3. 【請求項３】 難分解性有機物を吸着し、かつ酸素含有
   気体を吸着しうる粒状物質の充填層を設けた粒状物質充
   填塔と、該粒状物質充填塔へ難分解性有機物を含有する
   汚水を供給する供給管と、汚水中に浸漬された充填層中
   に酸素含有気体を散気する散気管と、充填層の一部に対
   向配置された電極と、前記粒状物質充填塔から処理済み
   の処理水を排出する排出管を具備することを特徴とする
   難分解性有機物を含有する汚水の処理装置。
4. 【請求項４】 前記電極が前記粒状物質の充填層に対し
   て垂直方向、又は水平方向に非接触状態で対向配置させ
   られていることを特徴とする請求項３記載の難分解性有
   機物を含有する汚水の処理装置。
5. 【請求項５】 充填層が活性炭またはアンスラサイトを
   含むことを特徴とする請求項３又は請求項４記載の難分
   解性有機物を含有する汚水の処理装置。