JP2004181284A

JP2004181284A - 色度処理方法及び処理装置

Info

Publication number: JP2004181284A
Application number: JP2002348158A
Authority: JP
Inventors: Shogo Anzai; 奬吾安財
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2004-07-02

Abstract

【課題】色度成分を含有する水を塩素系酸化剤の存在下に金属酸化物触媒と接触させることにより色度成分を除去するに当たり、塩素系酸化剤の必要添加量を低減し、低コストで効率的に処理する。
【解決手段】色度成分を含む水に酸化剤を添加して酸化反応槽１で所定時間反応させた後、触媒塔２で金属酸化物触媒と接触させる。排水中の色度成分のうち塩素易分解性の成分を優先的に分解し、その後、難分解性のものを金属酸化物触媒の存在下で酸化分解する。このため、触媒により自己分解される塩素系酸化剤量が低減し、排水中の色度成分の分解に塩素系酸化剤を有効に作用させることができるようになり、塩素系酸化剤の必要添加量が低減される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、色度成分を含有する水を塩素系酸化剤の存在下に金属酸化物触媒と接触させることにより色度成分を除去する色度処理方法及び処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、色度成分を含む水から色度成分を除去する方法としては、硫酸アルミニウムや塩化第二鉄等の凝集剤を添加して凝集沈殿処理する方法や、活性炭による吸着処理法、塩素やオゾン等の酸化剤による酸化分解法などがあるが、特公昭５８−８３０７号公報には、処理により汚泥が発生せず、効率的に色度成分を除去する方法として、酸化剤と共に、コバルト及び／又はニッケルをゼオライトやアルミナ等の担体に担持した触媒を用いて、色度成分を接触酸化分解する方法が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特公昭５８−８３０７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特公昭５８−８３０７号公報に記載される触媒酸化分解法であれば、汚泥を発生させることなく、水中の色度成分を効率的に除去することができるが、塩素系酸化剤の必要添加量が多く、このために処理コストが高くつくという問題があった。
【０００５】
本発明は上記従来の問題点を解決し、色度成分を含有する水を塩素系酸化剤の存在下に金属酸化物触媒と接触させることにより色度成分を除去するに当たり、塩素系酸化剤の必要添加量を低減し、低コストで効率的に処理する方法及び装置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】
本発明の色度処理方法は、色度成分を含有する水を塩素系酸化剤の存在下に金属酸化物触媒と接触させることにより色度成分を除去する方法において、該水に酸化剤を添加して所定時間反応させた後、金属酸化物触媒と接触させることを特徴とする。
【０００７】
本発明の色度処理装置は、色度成分を含有する水を塩素系酸化剤の存在下に金属酸化物触媒と接触させることにより色度成分を除去する装置において、該水に酸化剤を添加して所定時間反応させる酸化反応槽と、該酸化反応槽の流出水を金属酸化物触媒と接触させる触媒処理手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
従来の触媒酸化分解法においては、塩素系酸化剤が金属酸化物触媒の触媒作用で自己分解してしまい、このために、塩素系酸化剤を処理すべき色度成分の反応当量よりも多く添加する必要があった。
【０００９】
本発明では、色度成分を含む水に塩素系酸化剤を添加して所定時間反応させることにより、水中の色度成分のうち塩素易分解性の成分を優先的に分解し、その後、難分解性のものを金属酸化物触媒の存在下で酸化分解する。このため、触媒により自己分解される塩素系酸化剤量が低減し、排水中の色度成分の分解に塩素系酸化剤を有効に作用させることができるようになり、塩素系酸化剤の必要添加量が低減される。
【００１０】
本発明において、酸化反応槽における反応時間（滞留時間）は５〜１２０分であることが好ましい。また、本発明で用いる金属酸化物触媒としては過酸化ニッケル及び／又は過酸化コバルトが挙げられ、塩素系酸化剤としては次亜塩素酸塩が挙げられる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の色度処理方法及び処理装置の実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の色度処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【００１３】
この色度処理装置では、色度成分を含む水（被処理水）はまず酸化反応槽１に導入され、ポンプＰ_１により添加される塩素系酸化剤と所定時間撹拌され、色度成分のうち易分解性のものが酸化分解される。酸化反応槽１の処理水はポンプＰ_２により、金属酸化物触媒が充填された触媒塔２に通水されて残留する色度成分が接触酸化分解される。この触媒塔２の流出水は、次いで活性炭塔３に通水され、残留する塩素系酸化剤が除去された後、処理水槽４に貯留される。
【００１４】
本発明において、酸化反応槽１における滞留時間が短か過ぎると、酸化反応槽１を設けて、触媒とその接触前に予め塩素系酸化剤と反応させることによる本発明の効果を十分に得ることができず、過度に長くても処理効率が低下する。このため、酸化反応槽１における滞留時間は、被処理水中の色度成分含有量や用いる塩素系酸化剤、金属酸化物触媒、その他の条件等によっても異なるが、通常の場合、５〜１２０分、特に１０〜６０分とすることが好ましい。
【００１５】
触媒塔２の通水条件は、被処理水中の色度成分含有量や、用いる塩素系酸化剤、金属酸化物触媒、その他の条件等に応じて、目標とする処理水質が得られるように適宜決定されるが、通常の場合、通水ＳＶで１〜２０ｈｒ^−１程度とすることが好ましい。
【００１６】
本発明において、使用する塩素系酸化剤には特に制限はなく、例えば、塩素、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウム、次亜塩素酸カルシウムなどの次亜塩素酸塩、亜塩素酸ナトリウム、亜塩素酸カリウムなどの亜塩素酸塩、塩素酸ナトリウム、塩素酸カリウム、塩素酸カルシウムなどの塩素酸塩、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カルシウムなどの過塩素酸塩などを挙げることができる。これらの中で、次亜塩素酸塩は適度の酸化性を有するので、好適に使用することができる。
【００１７】
このような塩素系酸化剤の添加量は、少な過ぎると金属酸化物触媒が劣化し、多過ぎても添加量に見合う効果を得ることができない上に、後段の活性炭塔３の負荷が増大し、好ましくない。従って、このような問題を防止するべく、塩素系酸化剤は触媒処理水の残留塩素濃度が２〜５０ｍｇ−Ｃｌ_２／Ｌ、特に５〜５０ｍｇ−Ｃｌ_２／Ｌとなるように添加することが好ましく、図１の装置では、触媒塔２の流出配管に残留塩素濃度計５を設け、この残留塩素濃度計５の測定値に基づいて、塩素系酸化剤の薬注ポンプＰ_１をフィードバック制御している。
【００１８】
次に、本発明で用いる金属酸化物触媒について説明する。
【００１９】
本発明で使用する金属酸化物触媒としては、特に金属過酸化物触媒が好ましく、例えば、過酸化コバルト、過酸化ニッケル、過酸化銅、過酸化銀などの１種又は２種以上、好ましくは過酸化ニッケル及び／又は過酸化コバルトを挙げることができ、特にニッケルが好ましい。これらの金属過酸化物触媒は、リン酸カルシウム系化合物、ゼオライト、チタニア、γ−アルミナ、α−アルミナなどの担体、好ましくはリン酸カルシウム系化合物に担持させて使用することが好ましい。ここで、リン酸カルシウム系化合物としては、ヒドロキシアパタイト（Ｃａ_１０（ＰＯ_４）_６ＯＨ_２）、クロロアパタイト（Ｃａ_１０（ＰＯ_４）_６Ｃｌ_２）、フロロアパタイト（Ｃａ_１０（ＰＯ_４）_６Ｆ_２）等のアパタイト、リン酸一水素カルシウム、リン酸二水素カルシウム等のリン酸カルシウム、好ましくはヒドロキシアパタイト、クロロアパタイト、フロロアパタイト等のアパタイトが挙げられるが、その他、天然産出リン鉱石のような天然鉱物
を用いることができる。これらの担体は１種を単独で用いても良く、２種以上を混合して用いても良い。
【００２０】
このような金属酸化物担持触媒の金属担持量は、担体の重量当たり０．０１〜１０重量％とすることが好ましい。この担持量が０．０１重量％未満では触媒金属量が少なく、十分な触媒作用を得ることができず、１０重量％を超える担持量で担持させることは、技術的に困難である。
【００２１】
このような触媒の調製方法を、ヒドロキシアパタイトを担体とする過酸化ニッケル担持触媒を例として、以下に説明する。
【００２２】
ヒドロキシアパタイトへのニッケルの担持は、ニッケルの硫酸塩、硝酸塩、塩化物などの水溶液又はこれらの混合水溶液と接触させることにより行う。接触方法としては、ヒドロキシアパタイトの粒子をニッケル化合物水溶液に浸漬する方法、或いは、ヒドロキシアパタイトの粒子をカラムなどに充填し、ニッケル化合物水溶液を一過式又は循環式に通水する方法などが挙げられる。ニッケル化合物水溶液の濃度や接触時間は、ヒドロキシアパタイト上に必要量のニッケルが担持されるように設定すれば良い。ニッケル化合物の水溶液で処理したヒドロキシアパタイトを、水溶液と分離した後、必要に応じて水洗する。
【００２３】
次いで、このようにして得られたニッケル担持ヒドロキシアパタイトを、酸化剤を含むアルカリ水溶液と接触させることにより、過酸化ニッケル担持触媒を得る。この場合の接触方法としては、ニッケルイオンを担持したヒドロキシアパタイトを酸化剤を含むアルカリ水溶液に浸漬する方法、或いは、このヒドロキシアパタイトをカラムなどに充填し、酸化剤を含むアルカリ水溶液を一過式又は循環式に通水する方法などが挙げられる。ここで、酸化剤としては、例えば、次亜塩素酸ナトリウム、塩素ガス、電解により発生させた塩素など、遊離塩素を発生する各種の塩素系酸化剤が好適に用いられる。また、アルカリ水溶液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの水溶液を用いることができる。
【００２４】
図１に示す色度処理装置は本発明の色度処理装置の実施の形態の一例を示すものであって、本発明はその要旨を超えない限り、何ら図示のものに限定されるものではない。
【００２５】
例えば、金属酸化物触媒による接触酸化は、触媒塔ではなく、金属酸化物触媒を添加して撹拌する反応槽で行っても良い。触媒塔や活性炭塔は各々２塔以上設けることも可能である。
【００２６】
このような本発明の色度処理方法及び処理装置によれば、例えば、飲料水製造工場、食品工場、染料工場、肥料工場、半導体工場、発電所などより排出される着色排水を少ない塩素系酸化剤添加量で効率的に処理して良好な処理水を得ることができる。
【００２７】
なお、本発明の色度処理方法及び処理装置では、排水中の色度成分と共にＣＯＤ成分も分解除去することができる。
【００２８】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００２９】
なお、以下の実施例及び比較例においては、金属酸化物触媒として、以下の方法で調製した過酸化ニッケル担持ヒドロキシアパタイト触媒を用いた。
【００３０】
［過酸化ニッケル担持ヒドロキシアパタイト触媒の調製］
▲１▼ 担体として、ヒドロキシアパタイト（キシダ化学社製特級，粒径０．５ｍｍ）１０００ｇを採り、ＳＳ成分がなくなるまで洗浄した。
▲２▼ 硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ_４・６Ｈ_２Ｏ）１１２ｇ（２５ｇ−Ｎｉ／１０００ｇ−ｄｒｙ担体）を８００ｍＬの超純水に溶解した。これを▲１▼の水洗した担体に添加し、２０ｈｒ放置した（担体に対して２．５重量％−Ｎｉ添加）。
▲３▼ ▲２▼の上澄み液を廃棄した。
▲４▼ ▲３▼で分離した担体を、１０００ｍＬの超純水で３度洗浄した。
▲５▼ ３５ｇの水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を５００ｍＬの超純水に溶解し、４００ｍＬの１０重量％次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）水溶液を添加した溶液を▲４▼の担体に添加し、２０ｈｒ放置した。
▲６▼ ▲５▼の上澄み液を廃棄した後、洗浄水のｐＨが１０になるまで分離した担体を超純水で洗浄した。
【００３１】
また、処理装置の各部の仕様は次の通りである。
酸化反応槽容量：１６５ｍｌ
触媒塔の触媒充填量：５０ｍｌ
【００３２】
実施例１
飲料工場の着色排水（色度１２００度）に酸化剤としてＮａＣｌＯを１５０ｍｇ−Ｃｌ_２／Ｌ添加して酸化反応槽において滞留時間約２０分で反応させた後、触媒塔に通水速度５００ｍＬ／ｈｒ（通水ＳＶ：１０ｈｒ^−１）で通水して処理を行った（ここで色度とはＪＩＳＺ８７２２（物体色の測定方法）に準拠して測定した値であり、処理水色度の目標値は１００度以下である。）。
【００３３】
得られた処理水の色度と残留塩素濃度を調べ、結果を表１に示した。また、単位塩素当たりの色度除去率を求め、結果を表１に示した。
【００３４】
比較例１
酸化反応槽を設けず、被処理水にＮａＣｌＯ水溶液を添加して直ちに触媒塔に通水したこと以外は実施例１と同様にして処理を行い、処理水の色度と残留塩素濃度と単位塩素当たりの色度除去率を調べ、結果を表１に示した。
【００３５】
【表１】

【００３６】
表１より、塩素系酸化剤を添加して所定時間反応させた後触媒と接触させる実施例１では、塩素系酸化剤添加後直ちに触媒と接触させる比較例１に比べて、単位塩素当たりの色度除去率が向上したことがわかる。
【００３７】
これは、実施例１では、酸化反応槽中で易分解性のものが触媒を介さずに塩素系酸化剤と反応して処理されたために、塩素系酸化剤の利用効率が高いのに対して、比較例１では、触媒塔内で塩素系酸化剤の自己分解も同時に進行し、単位塩素当たりの色度除去率が低くなっていることによる。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の色度処理方法及び処理装置によれば、色度成分を含有する水を塩素系酸化剤の存在下に金属酸化物触媒と接触させることにより色度成分を除去するに当たり、処理水質が改善され、また、塩素系酸化剤の必要添加量を低減し、低コストで効率的に処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の色度処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【符号の説明】
１酸化反応槽
２触媒塔
３活性炭塔
４処理水槽

Claims

色度成分を含有する水を塩素系酸化剤の存在下に金属酸化物触媒と接触させることにより色度成分を除去する方法において、
該水に酸化剤を添加して所定時間反応させた後、金属酸化物触媒と接触させることを特徴とする色度処理方法。
請求項１において、前記反応時間が５〜１２０分であることを特徴とする色度処理方法。
請求項１又は２において、前記金属酸化物触媒が過酸化ニッケル及び／又は過酸化コバルトであることを特徴とする色度処理方法。
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記塩素系酸化剤が次亜塩素酸塩であることを特徴とする色度処理方法。
色度成分を含有する水を塩素系酸化剤の存在下に金属酸化物触媒と接触させることにより色度成分を除去する装置において、
該水に酸化剤を添加して所定時間反応させる酸化反応槽と、該酸化反応槽の流出水を金属酸化物触媒と接触させる触媒処理手段とを有することを特徴とする色度処理装置。
請求項５において、前記酸化反応槽の滞留時間が５〜１２０分であることを特徴とする色度処理装置。
請求項５又は６において、前記金属酸化物触媒が過酸化ニッケル及び／又は過酸化コバルトであることを特徴とする色度処理装置。
請求項５ないし７のいずれか１項において、前記塩素系酸化剤が次亜塩素酸塩であることを特徴とする色度処理装置。