JP2009195881A - フッ化フェノール含有排水の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】排水のフッ化フェノール濃度を容易に低減できる排水処理方法を提供すること。
【解決手段】本発明に係る排水処理方法は、オゾンを用いてフッ化フェノール含有排水を処理するものであって、排水と、当該排水に含まれるフッ化フェノール１モルに対して０．１〜３０モルのオゾンと、を接触させる工程を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

フッ化フェノールを含有する排水を処理する方法に関する。

ダイオキシン類やハロゲン化フェノールなどの難分解性化合物を含有する排水の処理方法として、排水中にオゾンを導入した後、更に過酸化水素水を添加したり、紫外線を照射するといった処理を行う方法が知られている（例えば、特許文献１）。このような方法では、ヒドロキシラジカルによって排水中の難分解性化合物が分解処理される。
特開２００１−１２９５７２号公報

ところで、石油化学製品などを製造する工場からは、フッ化フェノールを含有する排水が生じる場合がある。このフッ化フェノール濃度が高いと、排水中のフェノール類濃度の上限を規定した規制値を遵守できない可能性がある。

上述のように、ダイオキシン類やハロゲン化フェノールなどの難分解性化合物の分解処理方法については種々の分解処理方法の検討がなされている。しかしながら、ハロゲン化フェノールのうち、フッ化フェノールの分解性及びその効率的な処理方法についてはこれまで十分に検討がなされておらず、フッ化フェノール含有排水の処理は、一般に、活性炭による吸着方式を採用した処理設備で行われている。しかし、活性炭を用いた処理設備は、設置コスト及びランニングコスト共に高く、より効率的な処理方法が求められている。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、排水のフッ化フェノール濃度を容易に低減できる排水処理方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、排水に含まれるフッ化フェノールの分解性について検討したところ、フッ化フェノールは、ハロゲン化フェノールに分類されているにも関わらず、オゾンとともに過酸化水素や紫外線を用いなくても、オゾンとの接触によって分解するとの知見を得た。この知見に基づき、その効率的な処理方法について更に検討した結果、排水のフッ化フェノール含有量に対して所定量のオゾンを注入することによって、フッ化フェノールの濃度を十分に低減できることを見出し、下記の本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、フッ化フェノールを含有する排水の処理方法であって、排水と、当該排水に含まれるフッ化フェノール１モルに対して０．１〜３０モルのオゾンと、を接触させる工程を備える。

本発明によれば、排水とオゾンとを接触させるという比較的簡易なプロセスによって排水のフッ化フェノール濃度を十分に低減できる。したがって、オゾンとともに過酸化水素水や紫外線を用いる方法、並びに、活性炭を用いる方法と比較すると、効率的な処理を実現でき、設置コスト及びランニングコストを削減できる。

本発明においては、排水を貯留する気液接触槽内にオゾン含有ガスを導入することにより、排水とオゾンとを接触させることが好ましい。このような散気方式を採用することで、フッ化フェノールとオゾンとが気液接触槽内において十分に接触し、フッ化フェノールを十分に分解できる。この場合、気液接触槽における排水の滞留時間は、フッ化フェノール濃度の低減化を効率的に実施する観点から、５〜１２０分であることが好ましい。

また、本発明においては、連結管で直列に接続された複数の気液接触槽内で排水とオゾン含有ガスとを気液接触させて、上流側の気液接触槽からの処理水を下流側の気液接触槽内で更に処理してもよい。このような複数の気液接触槽でフッ化フェノールの分解処理を行うことで、排水のフッ化フェノール濃度をより一層低減できる。この場合、複数の気液接触槽における排水の合計滞留時間は、フッ化フェノール濃度の低減化を効率的に実施する観点から、５〜１２０分であることが好ましい。

更に、本発明においては、排水を移送している移送管内にオゾン含有ガスを導入することにより、排水とオゾンとを接触させてもよい。このようなエジェクタ方式を採用すれば、気液接触槽などを別途配置しなくてもよいため、処理施設の省スペース化を実現できる。

本発明によれば、排水のフッ化フェノール濃度を容易に低減できる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。

まず、図１を参照し、本発明の実施形態について説明する。図１に示す排水処理装置１０は、フッ化フェノール含有排水を処理するための装置であり、排水貯槽１、第１気液接触槽２、第２気液接触槽３、オゾン供給源４、排オゾン分解塔５、オゾンモニタ６及びこれらを連結する配管（以下、場合により「ライン」という。）などを備えている。

排水貯槽１は、分解処理すべきフッ化フェノールを含有する排水を貯留するための槽である。この排水貯槽１には、排水を排水貯槽１に供給する排水供給ラインＬ１及び槽内の排水を第１気液接触槽２に移送する排水移送ラインＬ２が接続されている。この排水移送ラインＬ２の途中には、排水を第１気液接触槽２に供給するためのポンプＰ１が配設されている。

第１気液接触槽２は、排水貯槽１から供給された排水中にオゾン含有ガスを注入してフッ化フェノールの一次分解処理を行うための槽である。第１気液接触槽２内の下部には散気管２ａが配設され、この散気管２ａには、オゾン供給ラインＬ５を経てオゾン供給源４が接続されている。散気管２ａとしては、例えば、多孔質セラミックなどを用いて形成されたものを使用できる。

第１気液接触槽２の下部には、後段の第２気液接触槽３に一次処理水を移送するための処理水移送ライン（連結管）Ｌ３が接続されている。一方、第１気液接触槽２の上部には、当該槽内のガスを排出して排オゾン分解塔５へと移送するための排ガス移送ラインＬ６が接続されている。

第２気液接触槽３は、処理水移送ラインＬ３を通じて第１気液接触槽２から供給された一次処理水に再びオゾン含有ガスを注入してフッ化フェノールの二次分解処理を行うための槽である。第２気液接触槽３内の下部には散気管３ａが配設され、この散気管３ａには、オゾン供給ラインＬ５ａ，Ｌ５を経てオゾン供給源４が接続されている。散気管３ａとしては、散気管２ａと同様、多孔質セラミックなどを用いて形成されたものを使用できる。

第２気液接触槽３の下部には、二次処理水を排出するための処理水排出ラインＬ４が接続されている。一方、第２気液接触槽３の上部には、当該槽内のガスを排出して排オゾン分解塔５へと移送するための排ガス移送ラインＬ６ａが接続されている。この排ガス移送ラインＬ６ａは排ガス移送ラインＬ６に連結されており、第２気液接触槽３からの排ガスは、第１気液接触槽２からの排ガスとともに排オゾン分解塔５へと導入されるようになっている。

オゾン供給源４は、第１気液接触槽２及び第２気液接触槽３にオゾン含有ガスを供給するためのものである。オゾン供給源４からのオゾン含有ガスは、オゾン供給ラインＬ５，Ｌ５ａを通じて第１気液接触槽２内の散気管２ａ及び第２気液接触槽３内の３ａにそれぞれ供給される。

オゾン供給源４としては、空気中の酸素をオゾン化してオゾン化空気（オゾン含有ガス）を製造するものであってもよく、空気から酸素を分離してこれをオゾン化してオゾンと酸素との混合ガス（オゾン含有ガス）を製造するものであってもよい。オゾン化空気のオゾンガス濃度は、通常、１０〜５０ｇ／ｍ^３（Ｎ）であるのに対し、空気から分離された酸素をオゾン化して得られる混合ガスのオゾンガス濃度は、通常、５０〜２１０ｇ／ｍ^３（Ｎ）である。

オゾンガス濃度が高いオゾン含有ガスを用いると、フッ化フェノールの酸化分解の反応速度が高まることから、オゾン供給源４としては、オゾン含有ガスの原料ガスとして酸素濃度の高いガスを製造可能な装置を具備したオゾン供給装置を用いることが好ましい。かかるオゾン供給装置としては、空気圧縮機と、ＰＳＡ（Pressure Swinging Adsorption）方式の酸素発生器と、これによって得た酸素に高周波高電圧を印加して無声放電を発生させて酸素をイオン化するオゾン発生器とを備えたものを例示でき、市販のものとしては、住友精密工業株式会社製のＳＧＡシリーズ（機種名）を例示できる。かかる装置のオゾン発生器によれば、放電量を調整することにより、オゾン含有ガスのオゾンガス濃度を調整することができる

排オゾン分解塔５は、第１気液接触槽２及び第２気液接触槽３からの排ガスに含まれる残存オゾンを分解して無害化するための装置である。排オゾン分解塔５の内部には充填材層５ａが配設されており、充填材層５ａ内においてオゾンが酸素となり無害化される。排オゾン分解塔５の上部には、無害化された排ガスを排出するための排気ラインＬ７が接続されている。

オゾンモニタ６は、第１気液接触槽２からの排ガス及び第２気液接触槽３からの排ガスの混合ガス中に含まれる残存オゾン濃度を測定し、その結果に基づいてオゾン供給源４で発生させるオゾン含有ガスのオゾンガス濃度を自動的に調整するためのものである。オゾンモニタ６とオゾン供給源４との連動によって、過剰なオゾン供給を防止すると共に、排ガスの残存オゾン濃度が排オゾン分解塔５での分解処理に適した範囲内となるように調整する。

以下、排水処理装置１０で行われる排水処理の方法について説明するが、その説明に先立ち、排水処理装置１０で処理される排水及びこの処理に用いるオゾン含有ガスについて説明する。

排水供給ラインＬ１を通じて排水貯槽１に供給されるフッ化フェノール含有排水としては、例えば、石油化学製品などを製造するプラントからの排水が挙げられる。排水処理装置１０によって処理する排水は、効率的にフッ化フェノールの分解処理を行う観点から、フッ化フェノール濃度が１〜１００ｍｇ／Ｌであることが好ましい。

排水処理装置１０で処理可能なフッ化フェノールは、フルオロフェノール（Ｃ_６Ｈ_５ＦＯ）、ジフルオロフェノール、トリフルオロフェノール、テトラフルオロフェノール、ペンタフルオロフェノールである。

フッ化フェノール含有排水の処理に用いるオゾン含有ガスは、オゾンガス濃度が１０〜２００ｇ／ｍ^３（Ｎ）であることが好ましく、オゾン含有ガスの製造に係る経済性を考慮すると、２０〜１５０ｇ／ｍ^３（Ｎ）であることがより好ましく、５０〜１５０ｇ／ｍ^３（Ｎ）であることが更に好ましい。

オゾン含有ガスの高いオゾンガス濃度を達成しやすいため、オゾン含有ガスの原料ガスとして、酸素濃度の高いガスを用いることが好ましい。

次に、フッ化フェノール含有排水の処理方法について説明する。

本実施形態においては、排水貯槽１に貯留された排水が第１気液接触槽２に供給されてから、第２気液接触槽３から排出されるまでの時間、すなわち、第１気液接触槽２及び第２気液接触槽３の合計滞留時間の間に、下記の通り、排水と、所定量のオゾンとを接触させる。

第１気液接触槽２及び第２気液接触槽３において排水と接触させるオゾンの合計モル数Ｍ_Ａと、排水に含まれるフッ化フェノールのモル数Ｍ_Ｂとの比率（Ｍ_Ａ／Ｍ_Ｂ）は、０．１〜３０である。フッ化フェノールを十分に分解処理する観点から、当該比率の下限値は、１であることが好ましく、１．５であることがより好ましい。一方、処理装置のランニングコストの観点から、当該比率の上限値は、１５であることが好ましく、６であることがより好ましい。

排水と接触させるオゾンの合計質量は、排水のフッ化フェノール濃度、使用するオゾン含有ガスのオゾンガス濃度、単位時間あたりの散気量、気液接触槽２，３における排水の滞留時間などに応じて上記範囲内で適宜調整すればよい。

第１気液接触槽２内において排水の一次処理を行う。すなわち、排水貯槽１に貯留された排水を、ポンプＰ１によって排水移送ラインＬ２を通じて第１気液接触槽２に供給しながら、第１気液接触槽２内の排水に散気管２ａからオゾン含有ガスを散気して排水とオゾン含有ガスとを気液接触させる。第１気液接触槽２における排水の滞留時間は、フッ化フェノールの効率的な分解処理を実現する観点から、５〜６０分であることが好ましく、５〜３０分であることがより好ましい。

次に、第２気液接触槽３内において一次処理がなされた排水の二次処理を行う。すなわち、処理水移送ラインＬ３を通じて第２気液接触槽３に導入し、第２気液接触槽３内の一次処理水に散気管３ａからオゾン含有ガスを散気して一次処理排水とオゾン含有ガスとを気液接触させる。第２気液接触槽３における排水の滞留時間は、フッ化フェノールの効率的な分解処理を実現する観点から、５〜６０分であることが好ましく、５〜３０分であることがより好ましい。

第１気液接触槽２及び第２気液接触槽３における排水の合計滞留時間は、５〜１２０分であることが好ましく、５〜６０分であることがより好ましく、５〜３０分であることが更に好ましい。合計滞留時間が５分未満であるとフッ化フェノールの分解処理が不十分となりやすく、他方、１２０分を越えると、内容積が大きい気液接触槽２，３を要するため設備コストが増大しやすい。

なお、第２気液接触槽３には、第１気液接触槽２において一次処理がなされた排水が供給されるため、第２気液接触槽３における排水の滞留時間は、第１気液接触槽２のそれよりも短い時間であってもよい。したがって、図１に示すように、第２気液接触槽３内には第１気液接触槽２に収容される排水量よりも少量の被処理水が収容されるようになっている。

第１気液接触槽２及び第２気液接触槽３からの排ガスに含まれる排オゾンの分解処理を排オゾン分解塔５において行う。排オゾン分解塔５で残存オゾンを無害化した後、排ガスを排気ラインＬ７から排出する。なお、この排オゾン分解塔５に導入される排ガスの残存オゾン濃度をオゾンモニタ６でモニタリングし、この値に応じてオゾン供給源４で発生させるオゾン含有ガスのオゾンガス濃度を自動的に調整する。

本実施形態に係る処理方法によれば、排水とオゾン含有ガスとを気液接触槽２，３内において気液接触させる散気方式を採用することで、フッ化フェノールとオゾンとが気液接触槽２，３内において十分に接触し、フッ化フェノールを十分に分解できる。また、処理水移送ラインＬ３によって直列に接続された２つの気液接触槽２，３でフッ化フェノールの分解処理を行うことで、１つの気液接触槽の場合と比較して排水のフッ化フェノール濃度をより一層低減できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、排水処理装置１０としては以下のような形態であってもよい。例えば、上記実施形態においては、２つの気液接触槽２，３を用いてフッ化フェノールの分解処理を行う場合を例示したが、排水のフッ化フェノール濃度によっては、１つの気液接触槽のみで又は直列に接続された３つ以上の気液接触槽でフッ化フェノールの分解処理を行ってもよい。

また、排水と、所定量のオゾンとを接触させることが可能な態様であれば、排水とオゾン含有ガスとを気液接触させる手段として、気液接触槽２，３に代わりに、例えば、１又は複数の気液接触塔を採用してもよい。あるいは、排水を移送している移送管内にオゾン含有ガスを導入するエジェクタ方式により、排水とオゾン含有ガスとを気液接触させてもよい。

以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
トリフルオロフェノールを含有する排水とオゾン含有ガスとを気液接触させることにより、トリフルオロフェノールの分解処理を行った。槽内の底部に散気管が配設された気液接触槽に排水を収容し、その散気管にオゾン含有ガスを供給して排水中にオゾンを注入した。

本実施例における処理対象の排水（原水）は、トリフルオロフェノール濃度が１９ｍｇ／Ｌであった。オゾン含有ガスとしては、オゾンガスと酸素ガスの混合ガス（オゾンガス濃度：１２０ｇ／ｍ^３（Ｎ））を使用した。

表１及び図２に、本実施例における排水処理の結果を示す。表中の「オゾン注入時間」は、オゾン含有ガスの散気を開始してからの経過時間である。「オゾン濃度（積算量）」は、散気開始後、気液接触槽内に注入したオゾンの総質量を当該槽内の排水の体積量で除した値である。表中の「Ｍ_Ａ／Ｍ_Ｂ」は、散気開始後、気液接触槽内に注入したオゾンの総モル数Ｍ_Ａと、原水に含まれていたトリフルオロフェノールのモル数Ｍ_Ｂとの比率（Ｍ_Ａ／Ｍ_Ｂ）である。表中の「トリフルオロフェノール濃度」は、気液接触槽内の排水のトリフルオロフェノール濃度であり、ガスクロマトグラフによって測定した値である。

（実施例２）
トリフルオロフェノール濃度１９ｍｇ／Ｌの排水の代わりに、同濃度が３．０ｍｇ／Ｌの排水を気液接触槽内に収容したことの他は、実施例１と同様にしてトリフルオロフェノール含有排水の処理を行った。表２及び図３に、本実施例における排水処理の結果を示す。

（実施例３）
トリフルオロフェノール濃度１９ｍｇ／Ｌの排水の代わりに、同濃度が４７０ｍｇ／Ｌの排水を気液接触槽内に収容したことの他は、実施例１と同様にしてトリフルオロフェノール含有排水の処理を行った。表３及び図４に、本実施例における排水処理の結果を示す。

本発明の処理方法に好適な排水処理装置の実施形態を示すフロー図である。 実施例１における排水処理の結果を示すグラフである。 実施例２における排水処理の結果を示すグラフである。 実施例３における排水処理の結果を示すグラフである。

符号の説明

１…排水貯槽、２…第１気液接触槽、２ａ…散気管、３…第２気液接触槽、３ａ…散気管、４…オゾン供給源、５…排オゾン分解塔、６…オゾンモニタ、１０…排水処理装置、Ｌ３…処理水移送ライン（連結管）。

Claims (6)

1. フッ化フェノールを含有する排水の処理方法であって、
   前記排水と、前記排水に含まれるフッ化フェノール１モルに対して０．１〜３０モルのオゾンと、を接触させる工程を備えることを特徴とする処理方法。
2. 前記排水を貯留する気液接触槽内にオゾン含有ガスを導入することにより、前記排水とオゾンとを接触させることを特徴とする、請求項１に記載の処理方法。
3. 前記気液接触槽における前記排水の滞留時間は、５〜１２０分であることを特徴とする、請求項２に記載の処理方法。
4. 連結管で直列に接続された複数の気液接触槽内で前記排水とオゾン含有ガスと気液接触させ、上流側の前記気液接触槽からの処理水を下流側の前記気液接触槽内で更に処理することを特徴とする、請求項１に記載の処理方法。
5. 前記複数の気液接触槽における前記排水の合計滞留時間は、５〜１２０分であることを特徴とする、請求項４に記載の処理方法。
6. 前記排水を移送している移送管内にオゾン含有ガスを導入することにより、前記排水とオゾンとを接触させることを特徴とする、請求項１に記載の処理方法。

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