JP2003010867A - 塩類と難分解性化合物を含有する排水処理方法及び排水処理装置 - Google Patents

塩類と難分解性化合物を含有する排水処理方法及び排水処理装置

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JP2003010867A
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wastewater
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adsorptive
catalyst
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Osamu Hamamoto
修 濱本
Satoshi Ogura
智 小倉
Mitsugi Kudo
貢 工藤
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Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination
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    • Y02A20/124Water desalination
    • Y02A20/131Reverse-osmosis

Abstract

(57)【要約】 【課題】塩類と難分解性化合物を含む排水を効率的に処
理する排水の処理方法及び排水処理装置の提供。 【解決手段】塩類と難分解性化合物を含有する排水を前
処理する前処理手段1と、前記前処理手段1で前処理さ
れた排水を逆浸透膜処理して透過液と濃縮液に分離する
逆浸透装置2と、前記逆浸透装置2で濃縮された濃縮液
中の難分解性化合物を活性化学種により吸着酸化分解処
理する吸着酸化分解装置3と、前記吸着酸化分解装置3
で処理後に脱塩処理する脱塩処理装置4を有する排水処
理装置及びこの装置を用いた排水の処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、産業廃棄物の最終
処分場における浸出水等のような塩類及び難分解性化合
物を含有する排水処理方法及び排水処理装置に関し、詳
しくは効率のよい塩類と難分解性化合物を含有する排水
の処理方法及び排水処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】産業廃棄物の最終処分場における浸出水
は、塩類やDXNs類やその他の有機ハロゲン化合物、各種
内分泌攪乱性物質、その他の難分解性化合物を含有する
ことが知られている。有機ハロゲン化合物の中でも、ダ
イオキシン類(以下、DXNs類ともいう)の問題が最近注
目されている。
【0003】DXNs類の除去対策として、最近、逆浸透膜
を利用する技術や促進酸化法と称される技術が注目され
ている。
【0004】逆浸透膜によると、例えば10pg-TEQ/l程
度のDXNsが透過液側では0.01 pg-TEQ/l程度まで低下す
るので、一般的な放流規制値10 pg-TEQ/lは満足する。
【0005】他方、濃縮液側では、DXNsが例えば20pg-T
EQ/l程度になり、確実な処理を行わなければならない。
【0006】また塩類濃度も濃縮されているため、放流
する場合は、脱塩することが望まれるが、脱塩処理する
だけでは前述の濃縮液におけるDXNsの問題は解決できな
い難点がある。
【0007】例えば、20 pg-TEQ/l程度の濃縮液を電気
透析処理によって脱塩処理する手法が特開平10-272495
号公報に開示されているが、この方法では主として脱塩
処理水側にDXNsが濃縮されるがDXNsやPCB類は対極側
にも移行するため、それぞれに処理プロセスを設ける必
要があり、設備が過大となる問題がある。この問題はDX
Nsに限らず、他の有機ハロゲン化合物、一般的な有機化
合物に対しても同様に生じることであり、塩類と難分解
性化合物を含む排水に共通に生じる課題である。
【0008】一方、促進酸化法は、強力な酸化性物質
(例えばヒドロキシラジカル:・OH)を発生させて、
DXNs類を分解する方法である。
【0009】しかし、ヒドロキシラジカルを用いる難分
解性化合物の分解処理方法は、効率上、次のような問題
がある。ヒドロキシラジカルと各種有機化合物との反応
選択性についてみると、それらの反応速度定数の範囲
は、103〜104程度であり、ここで例えば数十mg/lの
COD成分が共存する液中の数十pg/lのDXNsをヒドロキ
シラジカルで攻撃するのは、極めて効率の悪い方法とな
る。
【0010】特に、脂肪族ハロゲン化合物とヒドロキシ
ラジカルとの反応速度定数は比較的小さく、ある程度の
COD成分共存下で、脂肪族ハロゲン化合物を分解処理
するのは非常に困難である。
【0011】以上のことから、COD成分共存下で、DX
Nsを分解処理しようとすると、ヒドロキシラジカルの発
生量を十分に多くする必要があり、即ち、オゾン注入、
紫外線照射、過酸化水素添加などを大過剰に行う必要が
ある。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の課題
は、上記従来の諸問題を解決し、塩類と難分解性化合物
を含む排水を効率的に処理する排水の処理方法及び排水
処理装置を提供することにある。
【0013】本発明の他の課題は、以下の記載によって
明らかとなる。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は、以
下の各発明によって解決される。
【0015】(請求項1)塩類と難分解性化合物を含有
する排水を前処理後、逆浸透膜処理して透過液と濃縮液
に分離し、次いで前記濃縮液中の難分解性化合物を活性
化学種により吸着酸化分解処理し、次いで脱塩処理する
ことを特徴とする排水処理方法。
【0016】(請求項2)前記吸着酸化分解処理の際
に、触媒担持多孔質体及び又は酸化剤分解触媒を使用す
ることを特徴とする請求項1記載の排水処理方法。
【0017】(請求項3)塩類と難分解性化合物を含有
する排水を前処理する前処理手段と、前記前処理手段で
前処理された排水を逆浸透膜処理して透過液と濃縮液に
分離する逆浸透装置と、前記逆浸透装置で濃縮された濃
縮液中の難分解性化合物を活性化学種により吸着酸化分
解処理する吸着酸化分解装置と、前記吸着酸化分解装置
で処理後に脱塩処理する脱塩処理装置を有することを特
徴とする排水処理装置。
【0018】(請求項4)吸着酸化分解装置が、触媒担
持多孔質体充填層と酸化剤分解触媒充填層を有する酸化
分解塔と、過酸化水素供給手段とからなり、前記酸化分
解塔に濃縮液を導入する配管に静的混合装置を配置し、
前記過酸化水素供給手段から該静的混合装置またはその
少し前方に前記過酸化水素液を供給する構成を有するこ
とを特徴とする請求項3記載の排水処理装置。
【0019】(請求項5)脱塩処理装置が、電気透析装
置であることを特徴とする請求項3又は4記載の排水処
理装置。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
【0021】図1は、本発明に係る排水処理方法を実施
する装置の一例を示すブロック図であり、同図におい
て、1は塩類と難分解性化合物を含有する排水を前処理
する前処理手段である。
【0022】本発明において、塩類とは、水溶液を形成
する無機化合物系又は有機酸系の塩類を指称する。
【0023】本発明において、難分解性化合物とは、物
理化学的および/もしくは生物化学的に分解が比較的困
難な化学物質を言い、ダイオキシン類(DXNs類)、PC
B類を含む有機ハロゲン化合物、内分泌攪乱性化学物
質、発癌性物質、変異原性物質、一部の微生物などが挙
げられる。なお、微生物としては、芽胞などが挙げら
れ、その不活性化が本発明の課題となる。
【0024】本発明において、前処理手段の構成は排水
によって異なるが、浸出水のような塩類と難分解性化合
物を含有する排水の場合には、例えば前凝集沈殿→生物
処理→第2凝集沈殿→砂濾過→活性炭吸着処理のような
処理手段が挙げられる。
【0025】図1において、2は前処理手段1で前処理
された排水を逆浸透膜処理して透過液(処理水)と濃縮
液に分離する逆浸透装置(ROともいう)である。逆浸
透装置2では、後述の実施例からもわかるように、塩類
(Naなど)が濃縮されると共に、本発明が主として対象
とするDXNsも、例えば10pg−TEQ/l(逆浸透装置入
口)から20pg−TEQ/l(濃縮液側)に濃縮される。濃
縮液側は当然のことながら、DXNsの処理が必須となる。
【0026】3は逆浸透装置2から排出される濃縮液を
処理する吸着酸化分解装置である。この吸着酸化分解装
置3は濃縮液中の難分解性化合物を吸着酸化分解処理す
る役割を主に果たす。後述の実施例でも10pg−TEQ/l
程度の濃度のDXNsが1pg−TEQ/lまで低下する。
【0027】本発明では、吸着酸化分解処理の際には、
触媒担持多孔質体及び又は酸化剤分解触媒の存在下で酸
化剤を使用することが好ましい。この理由は、反応選択
性の乏しいヒドロキシルラジカルと有機化合物の反応に
対して吸着担体を導入することによって、選択性を向上
させるところにある。
【0028】触媒担持多孔質体は、比表面積が例えば1
0m2/g以上の活性炭、焼結金属、高炉スラグ塊状成型
品、ゼオライトなどが挙げられる。多孔質体の場合、比
表面積が十分に10m2/gを越えるため、触媒を担持する
とともに、被処理成分もその表面に吸着しやすくなって
いる。活性炭としては、粒状、粉末のいずれでもよい
が、取り扱いやすさやメンテナンスの容易性等から粒状
活性炭が好ましい。焼結金属としては、鉄、チタン、ニ
ッケルなどの多孔質体が好ましい。特に燃料電池用電極
に用いられるものなどが適した多孔質体である。高炉ス
ラグ塊状成型品としては、通常、酸もしくはアルカリで
処理して表面積を大きくしたものが好ましく用いられ
る。ゼオライトとしては、分子ふるいとして用いている
ものから水処理用の比較的大きな分子を捕捉するものま
で広く使用できる。中でも吸着特性などの理由から活性
炭が好ましい。
【0029】多孔質体に担持される触媒としては、遷移
金属又は遷移金属酸化物、遷移金属化合物などを用いる
ことができる。遷移金属又は遷移金属酸化物としては、
例えば、チタン又は酸化チタン、チタン系合金又はその
表面酸化物、鉄又は酸化鉄、鉄系合金又はその表面酸化
物、マンガン又は酸化マンガン、マンガン系合金又はそ
の表面酸化物、金、銀、銅、白金などの貴金属などが挙
げられる。遷移金属化合物としては、銅フタロシアニン
化合物、鉄フタロシアニン化合物等が挙げられる。中で
も好ましいのは、酸化チタン(TiO2)である。
【0030】酸化剤分解触媒は、触媒担持多孔質体によ
って難分解性化合物を分解する利用される酸化剤の消費
残分を分解する役割を果たす。かかる触媒としては、活
性炭などの担持体に酸化マンガン(MnO2)などを担持さ
せたものを使用できる。
【0031】吸着酸化分解処理の際に用いられる酸化剤
としては、酸素、オゾン、過酸化水素、過酸化ナトリウ
ムなどの過酸化物、次亜塩素酸ナトリウムなどのような
ハロゲン酸化物、その他ヒドロキシラジカルを放出し得
る化合物のいずれをも用いることができるが、中でも好
ましいのは過酸化水素である。
【0032】本発明では、吸着酸化分解処理の際には、
触媒担持多孔質体と酸化剤分解触媒を単独で用いても併
用してもよいが、本発明の効果を良好に奏する観点から
両者を併用し、しかも酸化剤分解触媒を後段で使用する
ことが残分の酸化剤を確実に分解する上で好ましい。
【0033】以下に、図2に基づいて、吸着酸化分解処
理に好適に用いられる吸着酸化分解装置の一例を説明す
る。なお酸化剤として過酸化水素を用いた場合について
説明する。
【0034】図2において、30は吸着酸化分解塔であ
り、内部に触媒担持活性炭充填層31と酸化剤分解触媒
充填層32を備えている。33は過酸化水素タンク、3
4は過酸化水素ポンプであり、これらによって過酸化水
素供給手段が構成されている。
【0035】逆浸透装置の濃縮液をポンプ35によって
前記吸着酸化分解塔30に導入する配管36に、静的混
合装置の一例として用いられるラインミキサー37を配
置している。
【0036】前記過酸化水素ポンプ34から送られる過
酸化水素はラインミキサー37に直接供給されてもよい
し、あるいは図示のようにその少し前方に供給するよう
にしてもよい。
【0037】濃縮液はラインミキサー37で過酸化水素
と混合されつつ、吸着酸化分解塔30に導入され吸着酸
化分解処理される。
【0038】本発明の吸着酸化分解において、酸化剤
は、触媒によって活性化学種(例えばヒドロキシルラジ
カル)を発生し、触媒担持多孔質体に吸着もしくはその
近傍にある有機化合物等を選択的に攻撃し、液相中に比
較的高濃度に溶存、分散する他の有機化合物はあまり攻
撃しない。従って、分解処理したい成分を吸着させるこ
とによって、その成分を特に選択的に酸化分解させるこ
とが可能となる。例えば有機塩素化合物を選択的に吸着
することによって比較的吸着されにくい酢酸やアンモニ
アの影響を受けることなく、有機塩素化合物を選択的に
分解することが可能となる。一般に吸着されにくい化合
物、例えば、酢酸、アンモニアなどは分解速度が著しく
遅くなる。ヒドロキシルラジカルなどによる分解反応
は、反応速度定数の範囲が大きなものと小さなものとの
間でも通常、3〜4桁の差しかなく、そこで濃度差が5
〜6桁もあれば微量成分の酸化分解は速度論的に非常に
難しくなる。
【0039】以上のように、吸着酸化分解手段を設ける
本発明の方法は、効率的に目的とする難分解性物質の分
解ができ、しかも酸化剤の消費量も少なくて済む。酸化
剤の使用量は、本発明の方法によって、従来の均一的に
分解反応を行う方法と比べ、1/10〜1/100とすることが
できる。
【0040】本発明においては、上記の酸化分解によっ
て、難分解性化合物が効率的分解されるが、逆浸透膜で
濃縮された塩類は分解されない。そのため次の工程で脱
塩処理を行う。脱塩処理に用いられる脱塩装置として
は、電気透析装置(EDともいう)が好ましく採用され
る。
【0041】本発明の方法では、DXNsはすでに1pg-TEQ
/l程度に除去されているので、電気透析処理によって脱
塩処理しても脱塩処理水側にDXNsが濃縮されることがな
いため、その処理プロセスを別途設ける必要がない。
【0042】
【実施例】以下、実施例によって本発明を更に詳細に説
明するが、本発明はかかる実施例によって限定されるも
のではない。
【0043】実施例1 (1)装置仕様 前処理(従来フローの砂濾過より後段):活性炭吸着塔 空塔速度:3h-1 充填高さ:2.0mH RO装置 被処理量:190m3/D 処理水量:85m3/D 濃縮液量:105m3/D 吸着酸化分解塔 触媒担持活性炭充填層:酸化チタン担持、4.4m3 過酸化水素分解触媒層:酸化マンガン担持 1.5m3 吸着酸化分解塔径:1600mm 酸化剤:過酸化水素35%液 脱塩用ED槽 処理量:105m3/D 脱塩水:100m3/D 濃縮液:
25m3/D 希釈水、冷却水、計装電気使用、本体0.5m×1.0
mを8ライン
【0044】(2)処理条件及び結果 表1に示す通り。
【0045】
【表1】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す図
【図2】吸着酸化分解処理装置の一例を示す図
【符号の説明】
1:前処理手段 2:逆浸透装置(RO) 3: 吸着酸化分解装置 30:吸着酸化分解塔 31:触媒担持活性炭充填層 32:酸化剤分解触媒充填層 33:過酸化水素タンク 34:過酸化水素ポンプ 35:ポンプ 36:配管 37:ラインミキサー 4:ED
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C02F 1/469 C02F 9/00 502F 9/00 502 502H 502L 502R 503C 503 503G 504B 504 1/46 103 (72)発明者 工藤 貢 東京都中央区築地5丁目6番4号 三井造 船株式会社内 Fターム(参考) 4D006 GA03 KA01 KA02 KA54 KB12 KB13 KB15 KB21 PA02 PB08 PB24 PB26 PC80 4D050 AA12 AB06 AB19 BB01 BB02 BB06 BB09 BC05 BC06 BC07 BD06 CA09 CA10 4D061 DA08 EA09 FA09 FA16

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】塩類と難分解性化合物を含有する排水を前
    処理後、逆浸透膜処理して透過液と濃縮液に分離し、次
    いで前記濃縮液中の難分解性化合物を活性化学種により
    吸着酸化分解処理し、次いで脱塩処理することを特徴と
    する排水処理方法。
  2. 【請求項2】前記吸着酸化分解処理の際に、触媒担持多
    孔質体及び又は酸化剤分解触媒を使用することを特徴と
    する請求項1記載の排水処理方法。
  3. 【請求項3】塩類と難分解性化合物を含有する排水を前
    処理する前処理手段と、前記前処理手段で前処理された
    排水を逆浸透膜処理して透過液と濃縮液に分離する逆浸
    透装置と、前記逆浸透装置で濃縮された濃縮液中の難分
    解性化合物を活性化学種により吸着酸化分解処理する吸
    着酸化分解装置と、前記吸着酸化分解装置で処理後に脱
    塩処理する脱塩処理装置を有することを特徴とする排水
    処理装置。
  4. 【請求項4】吸着酸化分解装置が、触媒担持多孔質体充
    填層と酸化剤分解触媒充填層を有する吸着酸化分解塔
    と、過酸化水素供給手段とからなり、前記吸着酸化分解
    塔に濃縮液を導入する配管に静的混合装置を配置し、前
    記過酸化水素供給手段から該静的混合装置またはその少
    し前方に前記過酸化水素液を供給する構成を有すること
    を特徴とする請求項3記載の排水処理装置。
  5. 【請求項5】脱塩処理装置が、電気透析装置であること
    を特徴とする請求項3又は4記載の排水処理装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013096701A (ja) * 2011-10-27 2013-05-20 Kobelco Eco-Solutions Co Ltd 水処理方法及び水処理設備

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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