JP2003145183A - 排水処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】易酸化性物質と環境ホルモンなどの難酸化性物
質が共存する被処理水から、オゾンを用いる接触酸化に
より、難酸化性物質を効果的に酸化分解して除去するこ
とができる排水処理装置を提供する。 【解決手段】オゾン酸化槽を前段に、触媒酸化槽を後段
に有する排水処理装置であって、オゾン酸化槽から排出
される排ガスを触媒酸化槽に吹き込むことを特徴とする
排水処理装置。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、排水処理装置に関
する。さらに詳しくは、本発明は、易酸化性物質と環境
ホルモンなどの難酸化性物質が共存する被処理水から、
オゾンを用いる接触酸化により、難酸化性物質を効果的
に酸化分解して除去することができる排水処理装置に関
する。 【０００２】 【従来の技術】近年、多くの地域で見られる野生生物の
生殖障害には、環境中に放出された化学物質が関与して
いるのではないかという疑念が抱かれ、環境ホルモンに
対する関心が高まっている。環境ホルモン（外因性内分
泌撹乱化学物質）は、生物の体内に入ると内分泌系を撹
乱し、生殖障害など健康や生態系に悪影響を与える内分
泌撹乱化学物質であり、人類についても、特に胎児や乳
幼児に対する悪影響が懸念されている。わが国の環境庁
も、２０００年に外因性内分泌撹乱化学物質として６５
種の化学物質を挙げている。オゾンは有機物の分解に有
効であり、オゾン単独で、オゾンと触媒を用いて、ある
いは、オゾンと紫外線照射などの他の手段を組み合わせ
て、水中の環境ホルモン該当物質などの有機物の分解に
用いられている。しかし、排水中に含有される有機物が
環境ホルモン該当物質のみである場合は稀であり、通常
は環境ホルモン該当物質以外に糖質、脂質、蛋白質など
の各種の有機物が含有されている。環境ホルモン該当物
質は、ＰＣＢをはじめとして、酸化されにくく分解され
にくい有機物が多いのに対して、糖質、脂質、蛋白質な
どは、生分解性を有する酸化されやすい有機物である。
さらに、排水中の環境ホルモン該当物質の含有量は、そ
の他の有機物の含有量に比べて、通常はごくわずかであ
る。したがって、このような排水にオゾン含有ガスを添
加して触媒酸化処理する方法では、水中の易酸化性物質
によって迅速にオゾンが消費されてしまい、触媒を活性
化するに十分な量のオゾンが供給されず、難酸化性物質
である環境ホルモン該当物質が分解されずに残存すると
いう問題が生ずる。このために、オゾンと触媒を用い
て、易酸化性物質と難酸化性物質が共存する排水であっ
ても、効率的に難酸化性物質を酸化分解して除去し得る
排水処理装置が求められていた。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、易酸化性物
質と環境ホルモンなどの難酸化性物質が共存する被処理
水から、オゾンを用いる接触酸化により、難酸化性物質
を効果的に酸化分解して除去することができる排水処理
装置を提供することを目的としてなされたものである。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、触媒酸化槽の前段
にオゾン酸化槽を設け、オゾン酸化槽において排水にオ
ゾン含有ガスを吹き込んで大部分の易酸化性物質を酸化
分解し、易酸化性物質が除去された被処理水を触媒酸化
槽に送り込み、オゾン酸化槽の排ガス中に残存するオゾ
ンを利用して、難酸化性物質を接触酸化分解することに
より、排水中の難酸化性物質を効率的に分解除去するこ
とが可能となることを見いだし、この知見に基づいて本
発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、オゾン
酸化槽を前段に、触媒酸化槽を後段に有する排水処理装
置であって、オゾン酸化槽から排出される排ガスを触媒
酸化槽に吹き込むことを特徴とする排水処理装置を提供
するものである。 【０００５】 【発明の実施の形態】本発明装置は、オゾン酸化槽を前
段に、触媒酸化槽を後段に有する排水処理装置であっ
て、オゾン酸化槽から排出される排ガスが触媒酸化槽に
吹き込まれる装置である。本発明装置においては、オゾ
ン酸化槽において、排水とオゾン含有ガスが接触し、排
水中に含まれる易酸化性物質が主として酸化分解され
る。本発明装置に用いるオゾン含有ガスに特に制限はな
く、無声放電方式のオゾン発生器により製造されたオゾ
ン含有ガス、電気分解方式のオゾン発生器により製造さ
れたオゾン含有ガスなどを用いることができる。本発明
装置に用いるオゾン含有ガスは、オゾンを２０〜１００
mg／Ｌ(Normal)含有することが好ましく、４０〜８０mg
／Ｌ(Normal)含有することがより好ましい。本発明装置
において、オゾン酸化槽の型式に特に制限はなく、例え
ば、充填塔、スプレー塔、サイクロンスクラバー、ベン
チュリースクラバー、流動層式吸収塔、ぬれ壁塔などの
液分散型気液接触装置や、段塔、気泡塔、気泡撹拌槽な
どのガス分散型気液接触装置などを挙げることができ
る。また、エジェクター、スタティックミキサーなどの
ラインミキサーを用いて排水とオゾン含有ガスを混合し
たのち、気液混合流体としてオゾン酸化槽に導入するこ
ともできる。本発明装置において、オゾン酸化槽内にお
ける排水の滞留時間に特に制限はなく、排水中に含まれ
る酸化性物質の種類と量に応じて適宜選択することがで
きるが、通常は１〜６０分であることが好ましく、２〜
４０分であることがより好ましい。 【０００６】本発明装置においては、必要に応じて紫外
線照射装置を設けることができる。紫外線照射装置は、
オゾン酸化槽と一体化し、オゾン酸化槽内において、排
水に紫外線照射することができ、あるいは、オゾン酸化
槽と分離して、オゾン酸化槽の前段又は後段において、
排水に紫外線照射することもできる。本発明装置におい
ては、オゾンと他の酸化剤を併用することができる。併
用する他の酸化剤としては、例えば、過酸化水素、次亜
塩素酸ナトリウム、過酢酸などを挙げることができる。
本発明装置においては、オゾン酸化槽から流出するオゾ
ン酸化処理水の溶存オゾン濃度が、０.０５〜２mg／Ｌ
であることが好ましい。オゾン酸化処理水の溶存オゾン
濃度が０.０５mg／Ｌ未満であると、排水中の易酸化性
物質が十分に酸化分解されていないおそれがある。オゾ
ン酸化処理水の溶存オゾン濃度が２mg／Ｌ以下の状態で
易酸化性物質と難酸化性物質を酸化分解することがで
き、通常はオゾン酸化処理水の溶存オゾン濃度が２mg／
Ｌを超える量のオゾン含有ガスを添加する必要はない。
本発明装置を用いることにより、オゾン酸化槽内でオゾ
ン含有ガスによって、易酸化性物質を酸化分解し、酸化
され難い形態にまで変性する。オゾン酸化槽から排出さ
れる排ガスは、なおオゾンが残留するので、排ガスを触
媒酸化槽に吹き込むことにより、オゾン酸化処理水中に
残留する難酸化性物質を接触酸化により分解除去すると
ともに、排ガス中に含まれるオゾンの量を低減すること
ができる。 【０００７】本発明装置の触媒酸化槽に特に制限はな
く、例えば、固定層触媒酸化槽、流動槽触媒酸化槽のい
ずれともすることができる。触媒酸化槽への排ガス供給
方式に特に制限はなく、例えば、オゾン酸化槽から排出
される排ガスを触媒充填槽に直接吹き込む方式とするこ
とができ、あるいは、触媒充填槽へ通水する直前のオゾ
ン酸化処理水に排ガスを吹き込んで気液分離する方式と
することもできる。本発明装置に用いる触媒は、酸化触
媒であれば特に制限はなく、例えば、遷移金属触媒、遷
移金属酸化物触媒などを挙げることができる。遷移金属
としては、例えば、バナジウム、コバルト、ニッケル、
銅、モリブデンなどを挙げることができる。本発明装置
によれば、排水中の易酸化性物質の大部分がオゾン酸化
槽で酸化分解により除去され、触媒酸化槽に流入する水
には、主として難酸化性物質である環境ホルモン該当物
質などが含まれるので、オゾン酸化槽の排ガス中に残存
するオゾンを利用して効率的に難酸化性物質を接触酸化
により分解除去し、排水中に含まれる易酸化性物質と難
酸化性物質をともに低濃度まで除去することができる。 【０００８】本発明装置においては、触媒酸化槽から流
出する処理水の溶存オゾン濃度が０.０１mg／Ｌ以下に
なるように処理することが好ましい。処理水の溶存オゾ
ン濃度を測定し、オゾン酸化槽へ供給するオゾン含有ガ
スの添加量とオゾン濃度を制御することにより、触媒酸
化槽から流出する処理水の溶存オゾン濃度を０.０１mg
／Ｌ以下にすることができる。触媒酸化槽から排出され
る排ガスには、通常はオゾンが残留するので、活性炭な
どを充填した処理カラムを通してオゾンを分解したの
ち、大気中に放出することが好ましい。図１は、本発明
装置の一態様の系統図である。本態様の装置において
は、オゾン酸化槽１の塔頂から原水が供給され、塔底か
らオゾン含有ガスが供給され、原水とオゾン含有ガスが
向流で接触し、原水中に含まれる易酸化性物質が主とし
てオゾンにより酸化分解される。オゾン酸化槽から流出
するオゾン酸化処理水は、オゾン酸化槽から排出される
オゾンをなお含有する排ガスとともに触媒酸化槽２の塔
底に供給され、水中に残存する難酸化性物質が酸化触媒
の存在下において、接触酸化分解される。本発明装置を
用いることにより、供給したオゾン含有ガス中に含まれ
るオゾンを有効に利用することができ、触媒酸化槽にお
いて難酸化性物質を効率的に分解することができる。ま
た、オゾン酸化槽の排ガスを配管を通じて触媒酸化槽に
吹き込むことにより、オゾン酸化槽内を加圧状態に保
ち、オゾン酸化槽でのオゾンの溶解効率を高めることが
できる。本発明装置によれば、処理水、排ガスともにオ
ゾン濃度を大幅に下げることができ、オゾンによる二次
汚染を防止することができる。 【０００９】 【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限
定されるものではない。なお、実施例及び比較例におい
ては、下水処理水にフタル酸ジ−２−エチルヘキシル１
０μｇ／Ｌを溶解した模擬排水を用いて試験を行った。
この模擬排水のＣＯＤ_Mnは、１０mg／Ｌであった。 実施例１ 図１に示す容積３.３Ｌのオゾン酸化槽１と酸化ニッケ
ル触媒［栗田工業(株)、オキシビーズＮ−１］１０Ｌを
充填した触媒酸化槽２を有する装置を用いて、模擬排水
の処理を行った。オゾン酸化槽の塔頂から模擬排水を２
０Ｌ／ｈで供給し、塔底からオゾン６０mg／Ｌ(Normal)
を含有するオゾン含有ガスを６０Ｌ／ｈで供給し、向流
で接触させた。オゾン酸化槽の塔底から流出するオゾン
酸化処理水のフタル酸ジ−２−エチルヘキシル濃度は５
μｇ／Ｌであり、ＣＯＤ_Mnは５mg／Ｌであり、溶存オゾ
ン濃度は０.５mg／Ｌであった。また、塔頂から流出す
る排ガスのオゾン濃度は、１０mg／Ｌ(Normal)であっ
た。オゾン酸化塔から流出するオゾン酸化処理水と排ガ
スを、触媒酸化塔の塔底に供給し、オゾン酸化処理水の
接触酸化を行った。触媒酸化塔の塔頂から流出する触媒
酸化処理水のフタル酸ジ−２−エチルヘキシル濃度は１
μｇ／Ｌであり、ＣＯＤ_Mnは４mg／Ｌであり、溶存オゾ
ン濃度は０.１mg／Ｌであった。また、塔頂から流出す
る排ガスのオゾン濃度は、３mg／Ｌ(Normal)であった。
この処理において、模擬排水１Ｌあたりのオゾンの消費
量は、１７１mgであった。 比較例１ 実施例１で用いた装置の触媒酸化槽のみを設置した図２
に示す装置を用いて、模擬排水の処理を行った。触媒酸
化槽の塔底から、模擬排水２０Ｌ／ｈと、オゾン９０mg
／Ｌ(Normal)を含有するオゾン含有ガス６０Ｌ／ｈを供
給し、接触酸化を行った。塔頂から流出する触媒酸化処
理水のフタル酸ジ−２−エチルヘキシル濃度は７μｇ／
Ｌであり、ＣＯＤ_Mnは４mg／Ｌであり、溶存オゾン濃度
は１mg／Ｌであった。また、塔頂から流出する排ガスの
オゾン濃度は、３０mg／Ｌ(Normal)であった。この処理
において、模擬排水１Ｌあたりのオゾンの消費量は、１
７９mgであった。実施例１及び比較例１の結果を、第１
表に示す。 【００１０】 【表１】 【００１１】第１表に見られるように、模擬排水をオゾ
ン酸化槽においてオゾン含有ガスと接触したのち触媒酸
化槽に送り、触媒酸化槽にオゾン酸化槽から排出される
排ガスを吹き込んだ実施例１では、処理水のフタル酸ジ
−２−エチルヘキシル濃度が１μｇ／Ｌまで低下し、処
理水にはオゾンがわずかしか溶存していない。これに対
して、模擬排水をオゾン含有ガスとともに触媒酸化槽に
送って処理した比較例１では、オゾン消費量が実施例１
と同等であったにもかかわらず、処理水のフタル酸ジ−
２−エチルヘキシル濃度は７μｇ／Ｌまでしか低下せ
ず、処理水にはオゾンが１mg／Ｌ溶存している。実施例
１では、第１次処理において、模擬排水中の易酸化性物
質がオゾン酸化槽で酸化分解により優先的に除去され、
第２次処理において、触媒酸化槽で難酸化性物質である
フタル酸ジ−２−エチルヘキシルが酸化分解されるのに
対して、比較例１では、触媒酸化槽で難酸化性物質であ
るフタル酸ジ−２−エチルヘキシルと易酸化性物質が並
行して酸化分解されるために、フタル酸ジ−２−エチル
ヘキシルの分解効率が低くなると考えられる。 【００１２】 【発明の効果】本発明の排水処理装置を用いることによ
り、易酸化性物質と環境ホルモンなどの難酸化性物質が
共存する被処理水から、オゾンを用いる接触酸化によっ
て、難酸化性物質を効果的に酸化分解して除去すること
ができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】図１は、本発明装置の一態様の系統図である。 【図２】図２は、比較例で用いた装置の系統図である。 【符号の説明】 １ オゾン酸化槽 ２ 触媒酸化槽

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】オゾン酸化槽を前段に、触媒酸化槽を後段
   に有する排水処理装置であって、オゾン酸化槽から排出
   される排ガスを触媒酸化槽に吹き込むことを特徴とする
   排水処理装置。