JP2005288288A

JP2005288288A - 汚染水浄化システム

Info

Publication number: JP2005288288A
Application number: JP2004105981A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nagira; 毅柳楽; Hiroshi Nakajima; 広志中島
Original assignee: Toda Corp
Current assignee: Toda Corp
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】有毒なオゾンガスが発生せず、寿命が長く維持管理負担が少ない上に、コンパクトかつ低コストな汚染水無害化システムを提供する。
【解決手段】汚染水の原水に凝集剤を添加して無機物の除去処理を行って一次処理水を得る一次処理部１２と、一次処理水３０に対し油分の除去処理を行う油分除去処理部１４と、油分除去処理部１４で油分の除去された被処理水に対し光触媒浄化装置３８を用いて有機化合物の除去処理を行う有機化合物除去処理部１８とを有し、光触媒浄化装置１８は、前記被処理水を通過させる処理槽４６内に光触媒シリカゲル６０を収容した複数の区画通路４８を形成し、発光ダイオード基板に搭載された複数の紫色発光ダイオードを各区画通路４８の両側に前記区画通路に向けて紫外線を照射可能に配設し、前記発光ダイオード基板にヒートパイプ５２の一部を接触させてヒートパイプ５２の他部を前記被処理水によって冷却可能とされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、汚染水浄化システムに関し、特に、ダイオキシン類等に汚染された汚染水の現地無害化処理を行うための汚染水浄化システムに関する。

一般に、土壌汚染、河川の底質汚染、清掃工場解体等においてダイオキシン類等による汚染水が問題となっている。

ダイオキシン類等の汚染水の処理方法としては、場外搬出処理方法と現地無害化処理方法に分けられる。

場外搬出処理方法としては、最終処分場に持ち込む方法と、既設清掃工場にて焼却をする方法があるが、いずれも処理費用が高額となってしまうという問題がある。

現地無害化処理方法としては、金属製の網からなる濾過膜と限外濾過膜を用いたものや、オゾンと紫外線（ＵＶランプ）を用いたものが知られている。

金属製の網からなる濾過膜と限外濾過膜を用いたものは、金属製の網からなる濾過膜により数十ミクロンまでのＳＳ（Suspended Solid、浮遊物質量）分を捕獲し、透過水は限外濾過膜に送り、ダイオキシン類をＳＳ分とともに捕獲するようにしているが、透過水中に油分があると、限外濾過膜が目詰まりし処理量が低下するとともにダイオキシン類が数十ミクロン以内のＳＳ分に付着していた場合、処理ができないという問題がある。

また、オゾンと紫外線（ＵＶランプ）を用いたものは、特許文献１に示すように、被処理水に対し紫外線の照射下にオゾンを供給してオゾン処理することで、紫外線とオゾンとの併用で酸化力の強いヒドロキシラジカルを生じさせ、このヒドロキシラジカルによってダイオキシン類を酸化分解するようにしている。
特開平７−１０８２８５号公報

特許文献１に示すようなダイオキシン類除去方法にあっては、装置が大がかりになり、装置費も高額になる上に、紫外線の光源としてＵＶランプと短波長の光源を使った場合、波長によっては有毒なオゾンガスが多く発生し、しかも、ＵＶランプなどの寿命が短く、ランプの取り替えなどの維持管理費が高くなってしまい、さらには、処理時間も長くかかり、ダイオキシン類濃度が変化した場合、オゾン供給量を調整する必要があるという問題がある。

本発明の目的は、有毒なオゾンガスが発生せず、寿命が長く維持管理負担が少ない上に、コンパクトかつ低コストな汚染水無害化システムを提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の汚染水無害化システムは、汚染水の原水に凝集剤を添加して無機物の除去処理を行って一次処理水を得る一次処理部と、
前記一次処理水に対し油分の除去処理を行う油分除去処理部と、
前記油分除去処理部で油分の除去された被処理水に対し光触媒浄化装置を用いて有機化合物の除去処理を行う有機化合物除去処理部とを有し、
前記光触媒浄化装置は、前記被処理水を通過させる処理槽内に光触媒体を収容した複数の区画通路を形成し、発光ダイオード基板に搭載された複数の発光ダイオードを各区画通路の両側に前記区画通路に向けて光を照射可能に配設し、前記発光ダイオード基板に冷却部材の一部を接触させて前記冷却部材の他部を前記被処理水によって冷却可能とされていることを特徴とする。

本発明によれば、一次処理部にて汚染水に凝集剤を添加して無機物の除去処理を行い、この無機物の除去された一次処理水に対し油分除去処理部で油分の除去処理を行い、無機物及び油分の除去された処理水に対し、有機化合物除去処理部にて光触媒浄化装置を用いて有機化合物の除去処理を行うことで、短時間で効率よく汚染水の無害化処理を行うことができ、しかも、コンパクトかつ低コストの汚染水浄化システムを提供することができる。

また、光触媒浄化装置として、光源に発光ダイオードを用いることで、消費電力が小さく、有害なオゾンガスが発生せず、寿命が長く維持管理負担が少ないものとすることができる。

さらに、発光ダイオード基板に冷却部材の一部を接触させて冷却部材の端部を被処理水によって冷却することで、発光ダイオードを冷却部材にて効率よく冷却し、発光ダイオードが発熱により照度が落ちるのを防止して、発光ダイオードを密に配置し、照度を向上させることができる。

また、有機化合物除去処理部の前段階における油分除去処理部において油分が除去されているため、光触媒浄化装置における光触媒体に油分が付着して有機化合物の除去効率が落ちるのを確実に防止することができる。

使用する発光ダイオードは、光触媒反応を発生させる波長の光を発するものであれば良いが、例えば紫外光を発する紫色発光ダイオードなどがある。

ここで、冷却部材は、被処理水によって冷却できるものであれば良い。

本発明においては、前記油分除去処理部と前記有機化合物除去処理部との間に限外濾過部が配設された状態とすることができる。

このような構成とすることにより、限外濾過部が油分除去処理部の後に配設されているため、限外濾過部が被処理水の油分によって目詰まりを起こす状態を防止することができ、効率よく有機化合物の除去処理を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１〜図３は、本発明の一実施の形態にかかる汚染水浄化システムを示す図である。

図１は、汚染水浄化システムの全体概略図で、この汚染水浄化システム１０は、一次処理部１２と、油分除去処理部１４と、限外濾過部１６と、有機化合物除去処理部１８とを有する。

一次処理部１２は、ダイオキシン類の汚染水の原水に対して無機物の除去処理を行うもので、遠心分離装置２０または沈殿槽２２を有している。

遠心分離装置２０は、遠心力により無機物の除去を行った後凝集剤を添加して沈殿させ、その上澄み水を一次処理水槽２４に貯留するようになっている。

沈殿槽２２は、ダイオキシン類の汚染水の原水に凝集剤を添加し、無機物類を沈殿させ、その上澄み水をポンプ２６にて一次処理水槽２４に貯留するようになっている。

油分除去処理部１４は、一次処理水に対し油分の除去処理を行うもので、一次処理水槽２４からポンプ２８にて一次処理水３０をオイルフィルター３２に送り、一次処理水３０がオイルフィルター３２を通過する際に、一次処理水３０から油分を除去するようになっている。

限外濾過部１６は、オイルフィルター３２を通過した無機物及び油分の除去された被処理水を流量計３４を通して限外濾過装置３６に送り、この限外濾過装置３６を通過する際に、限外濾過膜にて０．０１μｍまでのダイオキシン類が付着したＳＳ分を回収するようになっている。

また、この限外濾過装置３６は、オイルフィルター３２を通過した油分の除去された被処理水を通過させるため、限外濾過膜の目詰まりを防止することができ、わずかに油分が被処理水に含まれていて目詰まりが生じた場合には、水道水等を限外濾過装置３６に注入して限外濾過膜の洗浄を行い、この逆洗浄水を破線で示すように一次処理部１２に戻すようにしている。

有機化合物除去処理部１８は、オイルフィルター３２で油分が除去され、限外濾過装置３６で０．０１μｍまでのダイオキシン類が付着したＳＳ分の回収された被処理水に対し光触媒浄化装置３８を用いて有機化合物の分解処理を行い、浄化された処理水を処理水槽４０に貯留し、この処理水槽４０からポンプ４２にて濁度計４４を通し放流するようになっている。

光触媒浄化装置３８は、図２に示すように、処理槽４６と、区画通路４８と、紫色発光ダイオード５０と、冷却部材としてのヒートパイプ５２とを有している。

処理槽４６は、ダイオキシン類等の有機化合物に汚染された被処理水を通過させるもので、下部左側に被処理水の入口５４、上部右側に出口５６を有する縦長のものとされている。

また、この処理槽４６は、全体が透明部材で形成された状態となっている。

区画通路４８は、処理槽４６内における被処理水の流路を複数に分割するもので、隔壁５８と、光触媒体としての光触媒を担持したシリカゲル（以下、光触媒シリカゲルと称す。）６０とを有している。

隔壁５８は、内部中空の透明な箱体からなり、処理槽４６の下部側に複数、例えば３個所定間隔で縦型に配設され、処理槽４６の両側壁と隔壁５８との間及び隔壁５８同士の間に処理水の通過領域を形成するようになっている。

光触媒シリカゲル６０は、各区画通路４８の下部側に多数充填され、その上下に金網６２が配設され、この金網６２によって光触媒シリカゲル６０をおさえることで、処理槽４６内で光触媒シリカゲル６０が移動するのを防止するようにしている。

なお、この光触媒シリカゲル６０は、油分の除去された被処理水と接触するので、油分が付着して効率が低下されるのを防止できる。

この光触媒シリカゲル６０は、粒径が１．７〜４．０ｍｍのものが用いられている。

紫色発光ダイオード５０は、例えばガラス入りエポキシ樹脂からなるリフレクター基板６４を取り付けたアルミニウム製の発光ダイオード基板６６に所定ピッチで複数搭載された状態となっている。

そして、光触媒シリカゲル６０の充填範囲における処理槽４６の外側位置及び隔壁５８内に、区画通路４８に向けて紫色発光ダイオード５０搭載の発光ダイオード基板６６が配設され、各区画通路４８内の光触媒シリカゲル６０に対して両側から光を照射するようになっている。

特に、各隔壁５８内では、発光ダイオード基板６６を背中合わせにして配設されるようになっている。

ヒートパイプ５２は、下部側が隔壁５８内に挿入され、背中合わせに配設された発光ダイオード基板６６間に挿入されて、発光ダイオード基板６６と接触されると共に、上部側を隔壁５８の上端より上方に突出させ、この上部側の突出部分を隔壁５８外の被処理水と接触させて、被処理水により冷却可能にされている。

このヒートパイプ５２は、パイプ内に作動液として低沸点冷媒を真空封入した状態となっており、発光ダイオード基板６６と接触している部分が熱により作動液が蒸発して蒸発熱を奪う蒸発部６８とされ、隔壁５８の上端より突出して被処理水と接触する部分が凝縮部７２とされている。

そして、発光ダイオード基板６６からの熱を吸収した作動液が蒸発部６８で蒸発し、凝縮部７２で凝縮されて流下し蒸発部６８へと戻って循環することで冷却が行われるようになっている。

このように、ヒートパイプ５２によって蒸発熱を利用した熱交換を行い、凝縮部７２を被処理水自身で冷却して放熱する構造としたことで、放熱効率が向上し、紫色発光ダイオード５０を密に配置して十分な照度を確保することができた。

また、処理槽４６内に複数の区画通路４８を形成し、区画通路４８内の光触媒シリカゲル６０の両側に配設した紫色発光ダイオード５０によって両側から照射することで、紫外線を区画通路４８の中央まで均一に照射することが可能となった。

そして、紫色発光ダイオード５０のスイッチをオンにして、紫外線を光触媒シリカゲル６０に向けて照射した状態で、被処理水の入口５４からダイオキシン類等の有機化合物に汚染された被処理水を処理槽４６内に供給し、被処理水を光触媒シリカゲル６０が充填された区画通路４８内を通過させ、各区画通路４８を通過した被処理水が各区画通路４８で浄化された状態で上昇し、ヒートパイプ５２を冷却しつつ被処理水の出口５６より浄化された浄化水として被処理水が取り出されるようになっている。

次に、この汚染水浄化システム１０を用いて汚染水の浄化を行った実験結果を図４に示す。

この実験では、汚染水の原水を１次処理を行ってダイオキシン類濃度１１ｐｇ−ＴＥＱ／ｌの１次処理水と、ダイオキシン類濃度２．５ｐｇ−ＴＥＱ／ｌの１次処理水との２種類の１次処理水を準備して、それぞれ処理時間２分、処理時間８分、処理時間１４分処理したものである。

その結果、１１ｐｇ−ＴＥＱ／ｌの１次処理水は、処理時間２分で４．３ｐｇ−ＴＥＱ／ｌ、処理時間８分で２．７ｐｇ−ＴＥＱ／ｌ、処理時間１４分で２．３ｐｇ−ＴＥＱ／ｌという結果が得られ、排水基準である１０ｐｇ−ＴＥＱ／ｌの値をいずれも下回った結果となっていた。

２．５ｐｇ−ＴＥＱ／ｌの１次処理水は、処理時間２分で０．９ｐｇ−ＴＥＱ／ｌ、処理時間８分で２．１ｐｇ−ＴＥＱ／ｌ、処理時間１４分で１．４ｐｇ−ＴＥＱ／ｌという結果となり、処理時間８分及び１４分の場合にいずれも環境基準１ｐｇ−ＴＥＱ／ｌの値を下回った結果となっている。

従って、この汚染水浄化システム１０によれば、簡易な構成で、効率よくダイオキシン類等の浄化を行うことができることが判明した。

本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の形態に変形可能である。

例えば、前記実施の形態では、油分除去処理部と有機化合物除去処理部との間に限外濾過部を設けているが、汚染の度合いによっては省略することも可能である。

また、光触媒浄化装置は、紫色発光ダイオードの冷却部材としてヒートパイプを用いたが、この例に限らず、アルミニウム製などの冷却プレートや液体や気体を媒体とした熱交換器を用いることも可能である。

さらに、光触媒浄化装置の処理槽は、全体が透明部材で形成されているが、この例に限らず、紫色発光ダイオードによって光触媒シリカゲルに紫外線を照射する部分が少なくとも透明部材とされていればよい。

また、光触媒体として光触媒シリカゲルを用いているが、この例に限らず、担持体として多孔質体、ガラスビーズ等を用いた光触媒体や光触媒粒等の種々の光触媒体を用いることが可能である。

この光触媒体の粒径、形状は、汚染水の量、汚染の程度、区画通路の幅などによって適宜選択できる。

さらに、前記実施の形態では、紫色発光ダイオードを用いているが、この例に限定されるものではなく、他の波長の光を発生する発光ダイオードを用いることも可能である。

また、処理槽は、縦型に用いているが、横型に用いることも可能である。

さらに、被処理水の入口、出口は、上下逆にすることも可能である。

本発明の一実施の形態に係る汚染水浄化システムを示す全体概略図である。図１の光触媒浄化装置の拡大断面図である。本実施の形態に係る汚染水浄化システムを用いて浄化処理を行った実験結果を示す図である。

符号の説明

１０汚染水浄化システム
１２一次処理部
１４油分除去処理部
１６限外濾過部
１８有機化合物除去処理部
３０一次処理水
３２オイルフィルター
３６限外濾過装置
３８光触媒浄化装置
４６処理槽
４８区画通路
５０紫色発光ダイオード
５２ヒートパイプ
５８隔壁
６０光触媒シリカゲル
６６発光ダイオード

Claims

汚染水の原水に凝集剤を添加して無機物の除去処理を行って一次処理水を得る一次処理部と、
前記一次処理水に対し油分の除去処理を行う油分除去処理部と、
前記油分除去処理部で油分の除去された被処理水に対し光触媒浄化装置を用いて有機化合物の除去処理を行う有機化合物除去処理部とを有し、
前記光触媒浄化装置は、前記被処理水を通過させる処理槽内に光触媒体を収容した複数の区画通路を形成し、発光ダイオード基板に搭載された複数の発光ダイオードを各区画通路の両側に前記区画通路に向けて光を照射可能に配設し、前記発光ダイオード基板に冷却部材の一部を接触させて前記冷却部材の他部を前記被処理水によって冷却可能とされていることを特徴とする汚染水浄化システム。
請求項１において、
前記油分除去処理部と前記有機化合物除去処理部との間に限外濾過部が配設されていることを特徴とする汚染水浄化システム。