JP2007125545A - 排水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発泡性を有する排水のオゾン処理が可能な排水処理装置を提供するものである。
【解決手段】難分解有機物や着色物質等を含む排水とオゾンを含むガスとを反応槽１に流入させ、オゾンによって排水中の難分解有機物等を酸化させる排水処理装置であり、反応槽１から排オゾン処理装置４に至る反応後のガスの排気ライン８の途中に、反応槽１からガス中に発生して排気ライン８ａに流出する泡を消泡するための密閉された消泡槽２を設け、その消泡槽２に水あるいは消泡剤溶液を散水する装置５，６，７を設け、消泡槽２の下方に水封経由で液２０を排液する流出口２ｂを設けたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、排水処理装置に係り、特に、難分解有機物や着色物質を含む排水の処理装置に関するものである。

排水に含まれる難分解有機物や着色物質をオゾンによって酸化分解する技術は、既知の反応であり、多くの種類の排水の処理に適用されている（例えば、非特許文献１、特許文献１参照）。

従来の排水処理装置の一例を図７に示すように、竪型の反応槽４１に排水４２を注入すると共に、反応槽４１の底からオゾン４３を注入し、オゾン４３によって排水４２中の難分解有機物等を酸化させ、処理後の排水を流出水４４として流出させると共に、排ガスを排気ライン４５を介して排出するものである。排ガスは、放出前に活性炭などから成る排オゾン処理装置４６でオゾン除去することが多い。排水４２の流入位置は、処理の最終段階で高濃度のオゾン４３に接触させたい場合は、反応槽４１の上方から流入させる。流出水４４のオゾン含有量を下げたい場合は、排水４２の流入位置を反応槽４１の下方とする。また、流出水４４のオゾン含有量を更に下げたい場合は、図８に示すように、反応槽４１における流出水４４の流出口近くに空気５４を吹き込み、処理後の排水を空気５４で脱気して流出水４４のオゾン含有量を低減するようにしても良い。

図７，図８及び特許文献１に示した従来の排水処理装置は、オゾンによる酸化反応を確実に起こすことは出来るが、排水が発泡性を有している場合、例えば、排水中に界面活性剤が含まれている場合、排ガス中に泡が発生する。この泡が、排気ラインに流出してラインを詰まらせたり、排オゾン処理装置に流入して触媒機能を低下させ、オゾンリークを招くという問題が生じる。例えば、金属部品の検査等に用いる蛍光探傷剤廃液は、その蛍光色はオゾンにより除去することができるが、廃液の発泡性が著しいため、図７，図８に示した従来の排水処理装置では排水処理を行うことができなかった。発泡性を有する排水の排水処理対策として、特許文献２、３に記載された排水処理装置が提案されている。

「オゾン年鑑」、株式会社リアライズ社、1992年12月25日、1993-1994年度版、p.125 特開平８−１８２９９４号公報 特公昭６１−１３８８０号公報 特開２００４−２０８５８０号公報

しかしながら、特許文献２記載の排水処理装置は、反応槽内のオゾン濃度が高い部分（底部分）の液を抜き出し、その液を反応槽の気相に散水することで消泡を行うものであるが、消泡効果は十分でなかった。また、このように、オゾン濃度が高い液を反応槽の上方で散水すると、流出水中のオゾン濃度が高くなるので好ましくない。

また、特許文献３は、反応槽で生じた泡を泡受入タンクに導入し、その泡を消泡羽根にて吹き飛ばして破泡して液体とするが、導入された泡の全てを消泡羽根で破泡するため、泡の発生量が多い場合には、破泡が間に合わないおそれがある。

以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、発泡性を有する排水のオゾン処理が可能な排水処理装置を提供することにある。

上記目的を達成すべく請求項１に係る発明は、難分解有機物や着色物質等を含む排水とオゾンを含むガスとを反応槽に流入させ、オゾンによって排水中の上記難分解有機物等を酸化させる排水処理装置において、上記反応槽から排オゾン処理装置に至る反応後のガスの排気ラインの途中に、反応槽からガス中に発生して排気ラインに流出する泡を消泡するための密閉された消泡槽を設け、その消泡槽に水あるいは消泡剤溶液を散水する装置を設け、消泡槽の下方に水封経由で液を排液する流出口を設けたことを特徴とする排水処理装置である。

請求項２に係る発明は、反応後のガスを強制的に排気するための排気ポンプを、上記消泡槽と上記排オゾン処理装置の間の排気ライン途中に設け、上記反応槽の上方に、反応槽内の気相部分に外気を取り込むための外気吸入口を設けた請求項１記載の排水処理装置である。

請求項３に係る発明は、反応後のガスを強制的に排気するための排気ポンプを、上記消泡槽と上記排オゾン処理装置の間の排気ライン途中に設け、上記消泡槽の上部または上記消泡槽から排気ポンプの間の排気ラインに、外気を取り込むための外気吸入口を設けた請求項１記載の排水処理装置である。

請求項４に係る発明は、上記消泡槽内の気相部分に上面が開放した容器を設置し、消泡槽の気相部分の密閉性を保ったまま、上記散水装置で上記水あるいは消泡剤溶液を上記容器内に注入して液溜まりを形成し、その液溜まりの液面に上記泡が接触することで消泡されるようにした請求項１〜３のいずれかに記載の排水処理装置である。

請求項５に係る発明は、上記消泡槽内の気相部分に上記容器を、垂直方向多段に、かつ、上段から下段に向かって容器から溢流した液が落下するように設置した請求項４記載の排水処理装置である。

請求項６に係る発明は、上記反応槽内を仕切り部材で二槽に仕切ると共に、反応槽内に上方でつながった流路を形成し、下流側の流路の反応槽の下方に上記反応後の排水を流出させる流出ラインを接続し、上流側の流路の反応槽底部にオゾンラインを接続し、下流側の流路の反応槽底部に空気吹き込みラインを接続した請求項１〜５のいずれかに記載の排水処理装置である。

請求項７に係る発明は、上記消泡槽に、泡の発生を検知する泡センサーを設け、泡の発生時のみ上記水あるいは消泡溶液を散水する装置を稼動させるようにした請求項１〜６のいずれかに記載の排水処理装置である。

本発明によれば、発泡性を有する排水に含まれる難分解有機物や着色物質をオゾン処理することが可能な排水処理装置を得ることができるという優れた効果を発揮する。

以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

本実施の形態では、発泡対策として、次の３つの手段を導入した。

(1) 反応槽から排オゾン処理装置に至る排気ラインの途中に消泡のための槽（消泡槽）を設ける。消泡のための方法は、水あるいは消泡剤溶液の散水、注入とする。これによりオゾンによる酸化反応に影響を与えることなく、泡対策を行うことができる。

(2) 消泡槽から排オゾン処理装置に至る排気ラインの途中に、ガス用の排気ポンプを設けてガスを強制排気し、排気ラインが泡により閉塞されるのを防ぐ。それに伴い、排気ポンプの上流側（反応槽または消泡槽の気相または排気ラインの途中）に空気の吸入口を設ける。

(3) 消泡槽に消泡剤溶液を注入する際、消泡槽内に消泡剤溶液が滞留する部分を設け、消泡剤溶液がいたずらに、回収された泡と共に排出されるのを防ぐ。

本実施の形態に係る排水処理装置の具体的構成の一例を図１に示すように、反応槽１、排気ライン８、及び排オゾン処理装置４の構成は、図８に示した排水処理装置と同じである。

反応槽１から排オゾン処理装置４に至る排気ライン８の途中に消泡槽（密閉槽）２が設置される。消泡槽２の内部（気相部分２ｄ）には、上面が開放した容器で構成される消泡剤溜め１８が設置される。この消泡剤溜め１８は、消泡剤ポンプ６を備えた消泡剤供給ライン７を介して、消泡剤溶液が貯められた消泡剤貯槽５と接続される。消泡槽２の側面には消泡槽流入口２ａが設けられ、この消泡槽流入口２ａと反応槽１とが上流側の排気ライン８ａで接続される。消泡槽２の上方にはガス排出口２ｃが設けられ、このガス排出口２ｃと排オゾン処理装置４とが下流側の排気ライン８ｂで接続される。消泡槽２の下方には水封された流出口２ｂが設けられる。消泡剤貯槽５、消泡剤ポンプ６、及び消泡剤供給ライン７で散水装置（散液装置）が構成される。ここで言う消泡剤溶液は、消泡剤が入った液全てを指している。

消泡槽２から排オゾン処理装置４に至る排気ライン８ｂの途中には排気ポンプ３が設置される。これに伴い、反応槽１の上方に外気吸入口１１が設けられる。この外気吸入口１１は弁（図示せず）を備えており、反応槽１内の気相部分１ａのガスが、反応槽１の外部に漏れないようになっている。

反応槽１内は仕切り部材１２で二槽に仕切られており、各槽は反応槽１内の上方でつながって流路１３ａ、１３ｂを形成している。反応槽１の上流側の流路１３ａの反応槽１の下方には、排水を流入させる排水ライン１４が接続され、その反応槽１の底部には、オゾンを流入させるオゾンライン１５が接続される。また、下流側流路１３ｂの反応槽１の下方には、反応後の排水を流出水として流出させる水封された流出ライン１７が設けられる。また、その反応槽１の底部には、排水に吹き込まれたオゾンを脱気するための空気吹き込みライン１６が接続される。

次に、本実施の形態の作用を説明する。

密閉槽である反応槽１の上流側の流路１３ａに排水とオゾンを流入させると、排水中の有機物や着色物質等がオゾンで酸化分解される。オゾン処理を受けた液（排水）は、下流側の流路１３ｂに流れ、そこで、空気吹き込みライン１６から吹き込まれた空気によって残存オゾンが揮発され、その後、流出ライン１７から水封されて流出水として後工程に流出される。ここで、流入させるオゾンの濃度は50〜90ｇ/Ｎｍ³（約22500〜40500ｐｐｍ）と高濃度である。

反応槽１内の気相部分１ａには、消費されなかったオゾンを含むガスが貯留されるが、排水が発泡性を有している場合、ガス中に泡が発生する。この泡を含んだ排ガスが消泡されないまま排オゾン処理装置４に達すると、排オゾン処理装置４の触媒機能を低下させるおそれがあるため、消泡を行うべく、先ず、泡を含んだ排ガスを排気ライン８ａを経由して消泡槽２に導入する。

消泡槽流入口２ａから消泡槽２内に導入された反応槽１からの排ガスは、消泡槽２の気相部分２ｄが反応槽１の気相部１ａと比べて大きな容積を有していることから、一部の泡が自然消泡する。自然消泡しなかった残りの泡は、消泡槽２内に次第に溜まってゆくが、散水装置から消泡剤溶液を散液、散水して落下させ、泡に消泡剤溶液を接触させることで、その消泡作用によって泡は消泡される。この時、泡を形成していた液分（オゾン処理された排水）は落下し、泡内部に充満していたガス分は上昇していく。泡を除去された排ガスはガス排出口２ｃから流出され、排気ライン８ｂに至る。消泡後の消泡剤溶液は、その後次々に泡を消泡しながら落下してゆき、消泡槽２内の下方に溜まる。この消泡槽２内の下方に溜まった液２０は、消泡作用がほぼ失われた消泡剤溶液と泡形成液分の混合液である。この液２０は僅かながら消泡作用を有していることから再び消泡に寄与する。その後、液２０は消泡槽流出口２ｂから水封されて後工程に流出される。なお、消泡方式は、一般の消泡装置のように、消泡剤溶液をスプレーするようにしてもよいし、単なる水をスプレーするようにしてもよい。

最後に、ガス排出口２ｃから流出され、排気ポンプ３から吐出された排ガスは、活性炭を主体とする触媒による排オゾン処理装置４でオゾンを除いた後、放出される。

特に排水の発泡性が非常に強い場合、泡を含んだ排ガスが排気ライン８ａをうまく流れずに閉塞させてしまい、気相部分１ａ及び排気ライン８ａの排ガス圧が増加するおそれがあるが、消泡槽２から排オゾン処理装置４に至る排気ライン８ｂの途中に設けた排気ポンプ３にて強制排気を行うため、閉塞することがない。排気ポンプ３の排気流量は反応槽１に供給されるオゾン及び空気の流量より大きくしている。排気ポンプ３の排気流量とオゾン及び空気の流量の差分は、反応槽１の上方に設けた外気吸入口１１から空気が吸引、吸入されるため、この吸引された外気が泡を含んだ排ガスを消泡槽２に押し込むことになる。このため、排気ライン８ａ内の泡は強制的に、かつ、素早く次工程（消泡槽２）に送られる。

すると、消泡槽２内に泡が急激に送られて溜まるようになる。このため、消泡槽２で許容する泡の最高位置を泡ラインとして予め定めておき、この位置に消泡剤溜め１８を設置する。この消泡剤溜め１８内に、消泡剤貯槽５から供給される消泡剤溶液が溜められ、液溜まり１９が形成される。本実施の形態では、消泡剤溶液の使用量を抑制するために、消泡剤溶液がオーバーフロー（溢流）する略ぎりぎりの所で消泡剤溶液の供給、注入を停止し、タイマーなどを用いて間欠的、定期的に消泡剤溶液を補給するようにしている。

泡が溜まり、液溜まり１９の液面の位置に達すると、泡が消泡剤溶液と接触して消泡されるため、泡ラインを超えて泡が溜まることはない。消泡を行うにつれて、消泡剤溜め１８内に溜まっている上層側の消泡剤溶液は、その消泡作用が徐々に失われていくと共に、その濃度が泡形成液分によって徐々に薄まっていく。このため、消泡剤貯槽５から新しい消泡剤溶液を消泡剤溜め１８内に定期的に供給して補給を行い、液２０だけを消泡剤溜め１８からオーバーフローさせるようにする。オーバーフローした液２０は、消泡槽２内に溜まり、再び消泡に寄与する。

本実施の形態に係る排水処理装置は、難分解有機物や着色物質を含む排水が発泡性を有していたとしても、排水のオゾン処理を行う際に生じた泡を確実に、素早く消泡することができるため、泡によって排気ライン８ａが閉塞したり、排オゾン処理装置４の触媒機能が低下したりするおそれがない。

次に、本発明の他の実施の形態を図２〜図４により説明する。

図１の実施の形態においては、外気吸入口１１を反応槽１に設け、排気ライン８の途中に設けた排気ポンプ３の吸引力で強制排気して上流側の排気ライン８ａの閉塞を防止する例で説明した。この場合、排気ポンプ３は、反応槽１の気相部分１ａ、排気ライン８ａ、消泡槽２の気相部分２ｄ、下流側の排気ライン８ｂを介して吸引するため、吸入抵抗が大で、容積型ポンプを用いれば問題がないが、風量を確保するために非容積型の排気ポンプ３を使用した場合には、吸入抵抗が大きいと運転に支障をきたしやすい。

そこで、図２の実施の形態では、消泡槽２の上部に外気吸入口１１を設けて空気を消泡槽２に導入し、排気ライン８ｂを介して排気ポンプ３で排気することで、排気ポンプ３の吸引抵抗が下がり、排オゾン処理装置４の安定運転が行える。

この実施の形態では、消泡槽２内の空気の流通が良好となり、消泡槽２内も負圧となり、上流側の排気ライン８ａ内での泡は、反応槽１に吹き込まれたオゾンと空気により消泡槽２側に移送されるため、閉塞も防止できる。

図３は、図２の実施の形態のように消泡槽２に外気吸入口１１を設ける代わりに、下流側の排気ライン８ｂに空気を導入するための外気吸入口１１ａを設けたものである。

本実施の形態においても図２の実施の形態と同様に排気ポンプ３の吸入抵抗を低減でき、排オゾン処理装置４の安定運転が行える。

図４は、消泡槽２に泡の発生を検出する泡センサー１００を設け、泡センサー１００で消泡槽２内の泡を検出したときに水あるいは消泡剤溶液を散水する装置を稼動させるように、すなわち消泡剤貯槽５から消泡剤溶液を消泡剤溜め１８内に供給して補給を行い、液２０を消泡剤溜め１８からオーバーフローさせるようにすることで散水し、消泡する。

この泡センサー１００は、図１，図２に示した消泡槽２に設けるようにしてもよい。

次に消泡槽２の変形例を図５により説明する。

図５に示すように、消泡槽２内に設置する消泡剤溜め（容器）の段数は１段だけに限定するものではなく、複数段であってもよい。具体的には、消泡槽２内の気相部分２ｄに、消泡剤溜め２８ａ〜２８ｄを垂直方向４段に、かつ、上段から下段に向かって消泡剤溜め２８ａ〜２８ｄからオーバーフローした消泡剤溶液又は混合液２０が落下するように設置してもよい。

このように、消泡剤溜め２８ａ〜２８ｄを垂直方向に多段に設けることで、消泡槽２の下方から導入された泡を含んだ排ガスが各消泡剤溜め２８ｄ〜２８ａの間を縫うように上昇してゆく（図５中では破線の矢印で図示）と共に、消泡剤溶液又は液２０は上段側の消泡剤溜めから下段側の消泡剤溜めに向かって落下してゆく（図５中では実線の矢印で図示）。これによって、下段側の消泡剤溜めで消泡しきれなかった泡があったとしても、上段側にいくにしたがってフレッシュな（消泡作用が損なわれていない）消泡剤溶液の濃度が高くなり、液溜まり１９の消泡効果が強くなるため、上段側の消泡剤溜めで確実に泡を消泡させることができる。

以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定されることは言うまでもない。

次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

本発明の排水処理装置に、蛍光探傷剤の実際の廃液を供給して試験を行った。この廃液は強い発泡性を有しており、試験は４／７〜６／８の約２か月にわたって行った。排水処理装置に流入させるオゾンの濃度は70ｇ/Ｎｍ³（約31500ｐｐｍ）とした。

その結果、廃液の濃度が低かった４月の間は消泡槽２による自然消泡作用だけで排水処理装置を運転することができた。しかし、廃液の濃度が高くなった５月以降は、排気ライン８ａが泡で閉塞され、排ガスが流れなくなって上流側の水圧が増加すると共に、泡が排オゾン処理装置４まで流れることによってオゾンリークなどの問題が生じた。そこで、排気ポンプ３による強制排気を行いながら、消泡槽２で消泡を行うことで、これらの問題を解決することができた。

蛍光探傷剤の色がオゾンにより酸化除去されたかどうかを評価するために、蛍光探傷剤の色のピーク波長である波長400ｎｍの光の吸光度の試験を行った。

その結果、図６に示すように、黒菱形印を結んだ線３１で示す原水（オゾン未処理の排水）は、廃液の濃度が高くなった５月以降において、急激に吸光度が上昇しており、蛍光剤の濃度が高くなっていることがわかる。これに対して、■印を結んだ線３２で示すオゾン処理後の排水は、廃液の濃度が高くなった５月以降においても吸光度はほとんど上昇せず、蛍光剤がオゾンによって確実に酸化処理されること、すなわち効果的な脱色が確認できた。

このように、本発明の排水処理装置は、図７，図８に示した従来の排水処理装置では対応できなかった発泡性排水のオゾン処理が可能となる。

本発明の好適一実施の形態に係る排水処理装置の概略図である。 本発明の他の実施の形態を示す図である。 本発明の更に他の実施の形態を示す図である。 本発明の更に他の実施の形態を示す図である。 図１〜４における消泡槽の変形例である。 実施例におけるオゾン処理前後での排水の吸光度の変化を示す図である。 従来の排水処理装置の一例を示す概略図である。 従来の排水処理装置の他の例を示す概略図である。

符号の説明

１ 反応槽
２ 消泡槽
２ｂ 消泡槽流出口
４ 排オゾン処理装置
５ 消泡剤貯槽（散水装置）
６ 消泡剤ポンプ（散水装置）
７ 消泡剤供給ライン（散水装置）
８，８ａ 排気ライン
２０ 液

Claims (7)

1. 難分解有機物や着色物質等を含む排水とオゾンを含むガスとを反応槽に流入させ、オゾンによって排水中の上記難分解有機物等を酸化させる排水処理装置において、上記反応槽から排オゾン処理装置に至る反応後のガスの排気ラインの途中に、反応槽からガス中に発生して排気ラインに流出する泡を消泡するための密閉された消泡槽を設け、その消泡槽に水あるいは消泡剤溶液を散水する装置を設け、消泡槽の下方に水封経由で液を排液する流出口を設けたことを特徴とする排水処理装置。
2. 反応後のガスを強制的に排気するための排気ポンプを、上記消泡槽と上記排オゾン処理装置の間の排気ライン途中に設け、上記反応槽の上方に、反応槽内の気相部分に外気を取り込むための外気吸入口を設けた請求項１記載の排水処理装置。
3. 反応後のガスを強制的に排気するための排気ポンプを、上記消泡槽と上記排オゾン処理装置の間の排気ライン途中に設け、上記消泡槽の上部または上記消泡槽から排気ポンプの間の排気ラインに、外気を取り込むための外気吸入口を設けた請求項１記載の排水処理装置。
4. 上記消泡槽内の気相部分に上面が開放した容器を設置し、消泡槽の気相部分の密閉性を保ったまま、上記散水装置で上記水あるいは消泡剤溶液を上記容器内に注入して液溜まりを形成し、その液溜まりの液面に上記泡が接触することで消泡されるようにした請求項１〜３のいずれかに記載の排水処理装置。
5. 上記消泡槽内の気相部分に上記容器を、垂直方向多段に、かつ、上段から下段に向かって容器から溢流した液が落下するように設置した請求項４記載の排水処理装置。
6. 上記反応槽内を仕切り部材で二槽に仕切ると共に、反応槽内に上方でつながった流路を形成し、下流側の流路の反応槽の下方に上記反応後の排水を流出させる流出ラインを接続し、上流側の流路の反応槽底部にオゾンラインを接続し、下流側の流路の反応槽底部に空気吹き込みラインを接続した請求項１〜５のいずれかに記載の排水処理装置。
7. 上記消泡槽に、泡の発生を検知する泡センサーを設け、泡の発生時のみ上記水あるいは消泡溶液を散水する装置を稼動させるようにした請求項１〜６のいずれかに記載の排水処理装置。

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