JP2006281032A - Apparatus and method for treating organic substance-containing water - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機物含有水を光触媒によって酸化処理する有機物含有水処理装置および有機物含有水の処理方法に関する。 The present invention relates to an organic substance-containing water treatment apparatus that oxidizes organic substance-containing water with a photocatalyst and a method for treating organic substance-containing water.
紫外線やオゾン、過酸化水素等を複合的に組み合わせることで生成する酸化力の強いOHラジカルを用いて、水中の有機物を分解させる促進酸化法を利用した水処理技術が様々な排水に対して適用されている。 Water treatment technology using an accelerated oxidation method that decomposes organic substances in water using OH radicals with strong oxidizing power generated by combining ultraviolet rays, ozone, hydrogen peroxide, etc. is applied to various wastewaters Has been.
オゾンは水への溶解効率が低く、水中での半減期も短いという欠点がある。さらにはオゾンは人体に有害なため、気密処置と廃オゾン処理のための設備を付設しなければならず、ランニングコストが非常に高くなる。 Ozone has the disadvantages of low dissolution efficiency in water and a short half-life in water. Furthermore, since ozone is harmful to the human body, facilities for airtight treatment and waste ozone treatment must be provided, and the running cost becomes very high.
また、過酸化水素と紫外線を併用する促進酸化法では被処理水の酸化還元電位によって、過酸化水素が酸化剤にも還元剤にも作用するために反応条件を一定に維持することが困難であり、分解効率は非常に低い。 Moreover, in the accelerated oxidation method using hydrogen peroxide and ultraviolet rays in combination, it is difficult to keep the reaction conditions constant because hydrogen peroxide acts on both the oxidizing agent and the reducing agent depending on the oxidation-reduction potential of the water to be treated. Yes, decomposition efficiency is very low.
そこでこれらの短所を解消する手法として光触媒を用いた有機物含有水の処理技術が提案されている。例えば、特許文献1にはサブミクロンの酸化チタン粒子を混合した被処理水を槽内で圧縮空気の供給によって撹拌し、有機物を分解処理することが開示されている。また、特許文献2には、酸素透過性隔膜を介して有機物含有水中に溶存酸素を供給しながら光触媒によって有機物を分解処理することが開示されている。さらに、特許文献3には、微細オゾン気泡を有機物含有水に供給しながら光触媒によって有機物含有水を処理することが記載されている。
しかしながら、上記特許文献1および特許文献2に記載された方法においても、光触媒そのものの処理効率は十分とは言えず、このため、ランプの本数や触媒量が増加しランニングコストが高くなってしまうため更なる処理効率の向上が要望されていた。また、特許文献3に記載された発明においては有機物の分解効率は優れるものの、オゾンを用いた処理と同様の課題、すなわち、気密処置と廃オゾン処理のための設備を付設しなければならないという課題を有していた。
However, even in the methods described in Patent Document 1 and
請求項1の有機物含有水処理装置は、有機物含有水を光触媒に接触させて処理する装置であって、光触媒と、光触媒に光を照射する光照射手段と、有機物含有水に酸素含有ガスの微細気泡を供給する微細気泡供給手段とを有することを特徴とする。 The organic substance-containing water treatment apparatus according to claim 1 is an apparatus for treating organic substance-containing water by contacting it with a photocatalyst, a photocatalyst, a light irradiation means for irradiating the photocatalyst with light, and a fine oxygen-containing gas in the organic substance-containing water. And a fine bubble supply means for supplying bubbles.
請求項2の有機物含有水処理装置は、請求項1において、該微細気泡供給手段によって発生する微細気泡が100μm以下であることを特徴とする。
The organic matter-containing water treatment apparatus according to
請求項3の有機物含有水処理装置は、請求項1または2のいずれかにおいて、酸素含有ガスは酸素濃度を高める手段によって処理されたものであることを特徴とする。
The organic substance-containing water treatment apparatus according to claim 3 is characterized in that, in any one of
請求項4の有機物含有水の処理方法は、有機物含有水に酸素含有ガスの微細気泡を供給する工程と、酸素含有ガスの微細気泡が供給された有機物含有水を光触媒に接触させるとともに光を照射する工程とを有することを特徴とする。 The method for treating organic substance-containing water according to claim 4 includes a step of supplying oxygen-containing gas fine bubbles to the organic substance-containing water, contacting the organic substance-containing water supplied with the oxygen-containing gas fine bubbles with a photocatalyst and irradiating light. And a step of performing.
本発明は、光触媒による酸化作用を用いて水処理を行う場合において、光利用効率、光触媒作用効率、ガス利用効率に優れている。 The present invention is excellent in light utilization efficiency, photocatalytic efficiency, and gas utilization efficiency when water treatment is performed using an oxidation action by a photocatalyst.
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明に係わる水処理装置および水処理方法の例を示すものであり、これら例示された実施形態により、本発明が狭く限定されることはない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. In addition, embodiment described below shows the example of the water treatment apparatus and water treatment method concerning this invention, and this invention is not limited narrowly by these illustrated embodiment.
図1は、本発明の有機物含有水処理装置の好適な実施形態の構成を簡略に示す図である。有機物含有水1は貯留槽2に一時的に貯留される。ここで有機物含有水1としては、有機物の酸化分解が要求される汚水、排水、廃水、工業用水、純水製造用水などを広く包含するものであって、特に限定されるものではない。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a preferred embodiment of an organic matter-containing water treatment apparatus of the present invention. The organic matter-containing water 1 is temporarily stored in the
貯留槽2に一時的に貯留された有機物含有水1はポンプ3によって微細気泡供給手段5によって酸素含有ガスの微細気泡が供給された後に反応槽7に送液される。ここで、微細気泡供給手段5としては特に限定されるものではないが、気泡径100μm以下、好ましくは50μm以下の気泡が生成できるものであればどのような微細気泡供給手段も使用することができる。例えば加圧ポンプとエジェクタを組み合わせた装置、あるいは特開2003−305494号に記載された球状体を用いるものなどが挙げられる。加圧ポンプとエジェクタを組み合わせた微細気泡供給手段としては、有機物含有水の一部を分流し加圧ポンプとエジェクタにより酸素含有ガスを吸引し微細気泡を配管流路内に発生させる装置が挙げられる。
The organic substance-containing water 1 temporarily stored in the
微細気泡供給手段5によって発生させる微細気泡の気泡径は、有機物含有水の除去対象物質の濃度に応じ必要な酸素溶解速度を決定し、その決定値に応じて気泡径を決めることが好ましいが、具体的には100μm以下、特に0.1〜50μmであることがより好ましい。100μm以上であると酸素の溶解速度が十分ではなく、0.1μm以下であると気泡径を微細化するのに多大な動力を要するためである。 The bubble diameter of the fine bubbles generated by the fine bubble supply means 5 is determined by determining the required oxygen dissolution rate according to the concentration of the substance to be removed of organic substance-containing water, and determining the bubble diameter according to the determined value, Specifically, it is more preferably 100 μm or less, particularly 0.1 to 50 μm. This is because the dissolution rate of oxygen is not sufficient when it is 100 μm or more, and a large amount of power is required to reduce the bubble diameter when it is 0.1 μm or less.
また、本発明で使用する酸素含有ガスとしては空気、酸素などが使用できるが、空気を使用する場合には、微細気泡供給手段に送る前段階で、酸素富化膜やPSAなどに代表される酸素分離装置によって酸素濃度を高めるためのガス処理工程を有することが好ましい。 In addition, as the oxygen-containing gas used in the present invention, air, oxygen, or the like can be used, but when air is used, it is represented by an oxygen-enriched film, PSA, or the like before being sent to the fine bubble supply means. It is preferable to have a gas treatment step for increasing the oxygen concentration by the oxygen separator.
酸素含有ガスの微細気泡が供給された有機物含有水1は反応槽7に供給され、反応槽7に充填された光触媒6に接触するとともに反応槽7の内部に備えられた光照射部8から光が照射され、光触媒6の光触媒作用によって有機物含有水中の除去対処有機物が酸化分解される。
The organic substance-containing water 1 supplied with the fine bubbles of the oxygen-containing gas is supplied to the
本発明において使用される光触媒に特に制限はなく、粉末、粒状、三次元体へ固定化したもののいずれを用いてもかまわない。また、光触媒を構成する物質も特に制限はなく、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化チタン及び酸化セリウム等の金属酸化物あるいは、硫化亜鉛、硫化カドミウム、硫化水銀などの金属酸化物が挙げられ、さらには、これらの金属に対して、窒素イオンや硫黄イオン等の不純物イオンをドープしたもの、あるいはこれらの金属に対して、白金等の金属を担持したもの等が挙げられる。 There is no restriction | limiting in particular in the photocatalyst used in this invention, What was fix | immobilized to the powder, the granular form, and the three-dimensional body may be used. In addition, the substance constituting the photocatalyst is not particularly limited, and examples thereof include metal oxides such as zinc oxide, tungsten oxide, titanium oxide, and cerium oxide, and metal oxides such as zinc sulfide, cadmium sulfide, and mercury sulfide. These metals may be doped with impurity ions such as nitrogen ions and sulfur ions, or those metals may be supported with a metal such as platinum.
中でも、酸化チタンはその構造安定性、光酸化還元反応による有害物質除去能、取り扱い上の安全性等から、本発明においても有利に用いられる。酸化チタンは、汎用の二酸化チタンの他、メタチタン酸、オルトチタン酸、含水酸化チタン、水和酸化チタン、水酸化チタン、及び過酸化チタン等のチタン酸化物や水酸化チタンが挙げられる。中でもアナタースやルチル結晶構造を有する酸化チタンは比較的安価で性能が優れる。さらには、白金等の金属を担持することで光反応における効率が向上できる。 Among these, titanium oxide is also advantageously used in the present invention because of its structural stability, ability to remove harmful substances by photooxidation reduction reaction, safety in handling, and the like. Examples of the titanium oxide include general-purpose titanium dioxide, titanium oxide such as metatitanic acid, orthotitanic acid, hydrous titanium oxide, hydrated titanium oxide, titanium hydroxide, and titanium peroxide, and titanium hydroxide. Among them, anatase and titanium oxide having a rutile crystal structure are relatively inexpensive and have excellent performance. Furthermore, the efficiency in the photoreaction can be improved by supporting a metal such as platinum.
また通常、酸化チタンは380nm以下の紫外光領域を吸収し、効果を発揮するものであるが、窒素イオンや硫黄イオンなどの不純物イオンをドープすることにより、380nm以上650nm以下の可視光領域でも光触媒能を発揮することができ、紫外線照射装置以外の光照射手段も適用することができる。 In general, titanium oxide absorbs an ultraviolet light region of 380 nm or less and exhibits an effect. However, by doping with impurity ions such as nitrogen ions and sulfur ions, titanium oxide is a photocatalyst even in a visible light region of 380 nm or more and 650 nm or less. The light irradiation means other than the ultraviolet irradiation device can also be applied.
しかしながら、本発明における酸化チタンは光触媒機能を有するものであれば、結晶構造、結晶性等は限定されるものではない。 However, as long as the titanium oxide in the present invention has a photocatalytic function, the crystal structure, crystallinity, etc. are not limited.
本発明においては、上述した光触媒自体あるいは光触媒を担持した担体を反応槽7内に流動床あるいは固定床を形成するようにして用いる。固定床として用いる場合には、光触媒を石英ガラスなどの光透過性素材からなるラシヒリング等の担体に担持したものを用いることによって、光利用効率を向上させることができる。
In the present invention, the above-described photocatalyst itself or the carrier carrying the photocatalyst is used so as to form a fluidized bed or a fixed bed in the
本発明において使用する光照射部8は、例えば、水素放電管、キセノン放電管、水銀ランプ、レーザー光源、発光ダイオード(LED)などの中から、使用する光触媒が光触媒機能を破棄する光を照射できる光源を適宜採用することができる。
The
本実施形態においては光照射部8は反応槽7の内部に設けられているが、反応槽7の外部に設けてもよく、反応槽7の内部と外部の両方に設けても良い。
In the present embodiment, the
以上のような有機物含有水処理装置によって有機物が分解除去された処理水は、反応槽7の上部より取り出され、隣接する処理水槽10に一旦貯留された後に所定の目的に利用するために系外へ送液される。
The treated water from which the organic matter has been decomposed and removed by the organic substance-containing water treatment apparatus as described above is taken out from the upper part of the
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、本発明はこれら実施例によりなんら限定されるものではない。
実施例1
ポリオキシエチレンアルキルエーテルを純水に溶解して、TOC(全有機炭素)濃度10mg/Lの有機物含有水を500L調整し、図1に記載の装置を用いて有機物含有水の循環処理をおこない、有機物含有水のTOC濃度を経時的に測定した。なお、循環処理は反応槽7から取り出した処理水を処理水槽10に送液せずに貯留槽2に返送することによっておこなった。また、光触媒はデグサ社製酸化チタンP−25(平均粒径0.021mm)を1.5kg用い、光源としては主波長365nmの高圧水銀ランプを用い、酸素含有ガスとして空気を用いて気泡径5〜10μm、供給速度30L/minで添加した。結果を表1に示す。
実施例2
空気の替わりに酸素を用いた以上は実施例1と同じ条件で有機物含有水の処理を行った。有機物含有水のTOC濃度の経時変化を表1に示す。
比較例1
空気の替わりにオゾンガスを用いた以外は実施例1と同じ条件で有機物含有水の処理をおこなった。有機物含有水のTOC濃度の経時変化を表1に示す。
比較例2
微細気泡供給手段の変わりに通常の散気管を用いた以外は実施例2と同じ条件で有機物含有水の処理を行った。なお、散気管によって発生する気泡の気泡径は1〜5mmであった。有機物含有水のTOC濃度の経時変化を表1に示す。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
Example 1
Polyoxyethylene alkyl ether is dissolved in pure water to adjust 500 L of organic substance-containing water having a TOC (total organic carbon) concentration of 10 mg / L, and the organic substance-containing water is circulated using the apparatus shown in FIG. The TOC concentration of organic substance-containing water was measured over time. The circulating treatment was performed by returning the treated water taken out from the
Example 2
As long as oxygen was used instead of air, the organic material-containing water was treated under the same conditions as in Example 1. Table 1 shows changes with time in the TOC concentration of organic substance-containing water.
Comparative Example 1
The organic material-containing water was treated under the same conditions as in Example 1 except that ozone gas was used instead of air. Table 1 shows changes with time in the TOC concentration of organic substance-containing water.
Comparative Example 2
The organic material-containing water was treated under the same conditions as in Example 2 except that a normal air diffuser was used instead of the fine bubble supply means. In addition, the bubble diameter of the bubble generate | occur | produced with a diffuser tube was 1-5 mm. Table 1 shows changes with time in the TOC concentration of organic substance-containing water.
表1に示された結果から明らかなように、通常の散気装置を用いた場合(比較例2)には酸素ガスを用いた場合でも十分なTOCの除去効率を示さなかったのに対して、微細気泡供給手段によって酸素含有ガスを供給した場合には、空気を用いた場合(実施例1)でも比較例1を大きくうわまわるTOCの除去効果を示し、酸素ガスを用いた場合(実施例2)に至ってはオゾンガスを用いた場合(比較例1)とほぼ同等のTOC除去効果を示した。 As is apparent from the results shown in Table 1, when a normal air diffuser was used (Comparative Example 2), even when oxygen gas was used, sufficient TOC removal efficiency was not exhibited. When the oxygen-containing gas is supplied by the fine bubble supply means, the effect of removing the TOC that greatly squeezes Comparative Example 1 even when air is used (Example 1), and when oxygen gas is used (Example) 2), the TOC removal effect was almost the same as when ozone gas was used (Comparative Example 1).
本発明は、種々の汚水、排水、廃水の有機物分解処理或いは純水や用水の製造過程における有機物除去などを行う際の水処理装置あるいは方法として利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as a water treatment apparatus or method for performing organic matter decomposition treatment of various sewage, wastewater, wastewater, or removal of organic matter in the production process of pure water or water.
1 有機物含有水
2 貯留槽
3 送液ポンプ
4 酸素含有ガス
5 微細気泡供給手段
6 光触媒
7 反応槽
8 光照射部
9 処理水
10 処理水槽
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Organic
Claims (4)
光触媒と、光触媒に光を照射する光照射手段と、有機物含有水に酸素含有ガスの微細気泡を供給する微細気泡供給手段とを有する有機物含有水処理装置。 An apparatus for treating organic substance-containing water in contact with a photocatalyst,
An organic substance-containing water treatment apparatus comprising: a photocatalyst; a light irradiation means for irradiating light to the photocatalyst; and a fine bubble supply means for supplying fine bubbles of an oxygen-containing gas to the organic substance-containing water.
該微細気泡供給手段によって発生する微細気泡が100μm以下であることを特徴とする有機物含有水処理装置。 In claim 1,
An organic substance-containing water treatment apparatus, wherein fine bubbles generated by the fine bubble supply means are 100 μm or less.
酸素含有ガスは酸素濃度を高める手段によって処理されたものであることを特徴とする有機物含有水処理装置。 In either claim 1 or 2,
An organic substance-containing water treatment apparatus, wherein the oxygen-containing gas is treated by means for increasing the oxygen concentration.
酸素含有ガスの微細気泡が供給された有機物含有水を光触媒に接触させるとともに光を照射する工程と、
を有することを特徴とする有機物含有水の処理方法。
Supplying fine bubbles of oxygen-containing gas to organic substance-containing water;
Contacting the photocatalyst with organic substance-containing water supplied with fine bubbles of oxygen-containing gas and irradiating light; and
A method for treating water containing organic matter, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005101719A JP2006281032A (en) | 2005-03-31 | 2005-03-31 | Apparatus and method for treating organic substance-containing water |
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KR100830216B1 (en) | 2007-03-16 | 2008-05-16 | 강영현 | Purification device for lake |
JP2008190753A (en) * | 2007-02-02 | 2008-08-21 | Techno Ryowa Ltd | Air conditioner and pure water production system |
JP2009233635A (en) * | 2008-03-28 | 2009-10-15 | Ube Ind Ltd | Method and apparatus for water purification |
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- 2005-03-31 JP JP2005101719A patent/JP2006281032A/en active Pending
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