JP2014014754A

JP2014014754A - 排水処理方法および装置

Info

Publication number: JP2014014754A
Application number: JP2012152889A
Authority: JP
Inventors: Akihito Kumami; 彰仁熊見; Koji Kuroki; 浩二黒木
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2012-07-06
Filing date: 2012-07-06
Publication date: 2014-01-30

Abstract

【課題】効率よく排水中の難分解性化合物を酸化分解可能な排水処理を可能とすること。
【解決手段】難分解性化合物を含有する排水にハロゲン化アルカリを含有させた状態で、電解処理する電解処理工程を行った後、電解処理された排水を、次亜ハロゲン酸イオンからスーパーオキサイドイオンまたはヒドロキシラジカルを発生させるセラミックス触媒２３ａに接触させて、難分解性化合物を分解する触媒酸化工程を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、たとえば、芳香族系化合物（ベンゼン、クロールベンゼン類、クロロフェノール）、有機塩素化合物（トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、テトラクロロエタン等）、農薬（ＤＤＴ、ＰＣＰ、パラチオン、ＴＰＮテトラクロロイソフタロニトリル、トリホリン、ＭＥＰスミチオン、ダイアジノン等）、ダイオキシン類、ＰＣＢ・塩化ビフェニル類、水溶性ポリマー（ポリビニールアルコール、ポリアクリルニトリル、ポリエーテル等）、界面活性剤（直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウムなど）、その他硝酸イオン、ジオキサン、エチレンジアミン四酢酸等の難分解性化合物等を含有する排水のＣＯＤを低下させるための排水処理方法および装置に関する。

従来、芳香族系化合物、有機塩素化合物、農薬、ダイオキシン類、ＰＣＢ・塩化ビフェニル類、水溶性ポリマー、界面活性剤、その他硝酸イオン、ジオキサン、エチレンジアミン四酢酸等の難分解性化合物等を含有する排水を処理するためには、活性汚泥法が適用されている。しかし、印刷所排水、写真処理排水、金属加工、メッキ処理排水、食品加工排水等に含有される上記難分解性化合物を十分に分解処理するには、大容量の処理装置を必要としたり、分解処理のために排水を長期にわたって貯留する必要があるなど、分解処理効率が充分ではない。そこで近年、活性汚泥法に替えて、化学的酸化処理法、電解酸化法、吸着分離法等が提案されている。中でも電解酸化法は、化学的酸化処理法で必要となる大量の薬剤が不要で、吸着分離法のような多大な設備投資を必要としない点で注目されている（たとえば特許文献１参照）。

しかし、電解酸化法によると、排水中の成分を電極酸化することにより活性酸素（酸化活性の高い化学種の総称、以下同じ）を発生させ、その活性酸素により排水中の上記難分解性化合物を酸化分解するという過程を経るため、高密度の電流を必要とし、運転経費が嵩むという問題があった。

特開平０８−１９２１６２号公報

そのため、活性の高い活性酸素を発生させ、効率よく排水中の難分解性化合物を酸化分解して浄化することが望まれている。

したがって、本発明の目的は上記実状に鑑み、効率よく排水中の難分解性化合物を酸化分解可能な排水処理を可能とする点にある。

〔構成１〕
上記目的を達成するための本発明の排水処理方法は、
難分解性化合物を含有する排水にハロゲン化アルカリを含有させた状態で、電解処理する電解処理工程を行った後、電解処理された排水を、次亜ハロゲン酸イオンからスーパーオキサイドイオンまたはヒドロキシラジカルを発生させるセラミックス触媒に接触させて、前記難分解性化合物を分解する触媒酸化工程を行うことを特徴とする。

〔作用効果１〕
上記構成によると、前記電解処理工程により、難分解性化合物を含有する排水中に含まれるハロゲン化アルカリを電極酸化することによって、次亜ハロゲン酸イオンを発生させることができる。ここで発生した次亜ハロゲン酸イオンは、有機物を酸化分解して排水中に含まれるＣＯＤを低下させるのに寄与するが、難分解性化合物については直接的に十分な分解性能を発揮することができない。そこで、セラミックス触媒を設けて排水をセラミックス触媒に接触させて、前記難分解性化合物を分解する触媒酸化工程を行えば、次亜ハロゲン酸イオンからスーパーオキサイドイオンをまたはヒドロキシラジカル発生させることによって、そのスーパーオキサイドイオンまたはヒドロキシラジカルによって次亜ハロゲン酸イオンで分解することができなかった、あるいは分解の程度が不十分であった難分解性化合物を十分に分解させることができる。したがって、排水の浄化効率を高め、環境負荷を小さくして排出することが可能となる。

ここで、難分解性化合物とは、たとえば、芳香族系化合物（ベンゼン、クロールベンゼン類、クロロフェノール）、有機塩素化合物（トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、テトラクロロエタン等）、農薬（ＤＤＴ、ＰＣＰ、パラチオン、ＴＰＮテトラクロロイソフタロニトリル、トリホリン、ＭＥＰスミチオン、ダイアジノン等）、ダイオキシン類、ＰＣＢ・塩化ビフェニル類、水溶性ポリマー（ポリビニールアルコール、ポリアクリルニトリル、ポリエーテル等）、界面活性剤（直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウムなど）、その他硝酸イオン、ジオキサン、エチレンジアミン四酢酸等の一般に活性汚泥法によっては分解することが困難な化合物群を指す。

一般にセラミックス触媒として、次亜ハロゲン酸イオンを分解するものが知られているが、中でも、特に活性の高いセラミックス触媒は、次亜ハロゲン酸イオンを分解する際に、スーパーオキサイドイオンまたはヒドロキシラジカルを発生させるものが確認されており、本発明では、前記セラミックス触媒としては、特に、次亜ハロゲン酸イオンからスーパーオキサイドイオンまたはヒドロキシラジカルを発生させるものを用いる。

このようなセラミックス触媒としては、セラミックス成分濃度の異なる複数種の粒体を混合したものであり、フェライト系成分に少なくとも磁性体、鉄、モリブデン、コバルト、チタン、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、ジルコニウム、珪素の金属酸化物を組み合わせたものを焼結してなるもの、フェライト系成分に少なくとも磁性体と鉄とマンガン、コバルト、チタン、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、ジルコニウム、珪素の金属酸化物を組み合わせたものを焼結してなるもの、少なくとも酸化アルミニウム、ジルコニア、珪藻土、チタン酸バリウムの金属酸化物を組み合わせたものを焼結してなるものを所定の割合で混合してあるものが用いられる。

前記スーパーオキサイドイオン（Ｏ₂ ^-）は、活性酸素種の位置成分と考えられる物質であり、ハロゲンイオン（たとえば塩素イオンＣｌ^-）が電極酸化によって酸化されて、次亜ハロゲン酸イオン（たとえば次亜塩素酸イオンＣｌＯ^-）になった後、さらに、セラミックス触媒により次亜ハロゲン酸イオンが酸化分解されてヒドロキシラジカル（・ＯＨ）となった後さらに分解する際に生じるものと考えられている。

〔構成２〕
また、前記触媒酸化工程により、前記電解処理工程で次亜ハロゲン酸イオンを発生した排水の次亜塩素濃度を１０ｐｐｍ以下に低下させることが好ましい。

〔作用効果２〕
電極酸化により上記次亜ハロゲン酸イオンが高濃度に残留していると、そのままでは放流することができないものとなっている場合がある。前記触媒酸化工程により、残留する次亜ハロゲン酸イオンを分解し、次亜塩素濃度を１０ｐｐｍ以下に調整させれば、次亜ハロゲン酸イオンを分解除去した状態で排出することができるため、工場排水等の浄化後の排水であっても放流処理可能な水質まで浄化することができて好ましい。

〔構成３〕
また、上記構成において、前記難分解性化合物が、芳香族系化合物、有機塩素化合物、農薬、ダイオキシン類、ＰＣＢ・塩化ビフェニル類、水溶性ポリマー、界面活性剤、硝酸イオン、ジオキサン、エチレンジアミン四酢酸からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物とすることができる。

〔作用効果３〕
すなわち、上記難分解性化合物は、活性汚泥法によっては分解できない、もしくは、十分に分解できないものであるから、本発明の排水処理方法によって分解浄化すれば、効率よく浄化することができるようになり好適である。

〔構成４〕
また、本発明の排水処理装置の特徴構成は、排水にハロゲン化アルカリを含有させた状態で、電解処理する電解処理槽を設け、前記電解処理槽で発生した次亜ハロゲン酸イオンを、次亜ハロゲン酸イオンからスーパーオキサイドイオンを発生させるセラミックス触媒に接触させる触媒反応槽を設けた点にある。

〔作用効果４〕
上記構成によると、前記電解処理槽において電解処理工程を行い、触媒反応槽において触媒酸化工程が行えるので、上述の排水処理方法を効率よく行える。

〔構成５〕
また、前記触媒反応槽に、前記電解処理槽からの排水を次亜塩素濃度１０ｐｐｍ以下に低下させるに充分量の前記セラミックス触媒を充填してあることが好ましい。

〔作用効果５〕
次亜ハロゲン酸アルカリは塩基性であり、排水中からは分解除去されていることが望まれる。上述したように、触媒反応工程で用いられるセラミックス触媒には、次亜ハロゲン酸イオンを分解する能力を有するため、前記セラミックス触媒の充填量を充分確保できれば、前記触媒反応槽から排出される排水中の次亜ハロゲン酸イオンを分解除去して次亜塩素濃度を１０ｐｐｍ以下に低下させることができ、工場排水等の浄化後の排水であっても放流処理可能な水質まで浄化することができて好ましい。

〔構成６〕
なお、前記電解処理槽にハロゲン化アルカリを添加するハロゲン化アルカリ添加部を備えてもよい。

〔作用効果６〕
工場排水としては、ハロゲンイオンを含有するものがあり、このような工場排水は電極酸化により次亜ハロゲン酸イオンを形成しうる。しかし、その量が充分でなかったり、ほとんど含まれていない場合には、排水に、次亜ハロゲン酸イオンを生成する原料としてのハロゲン化アルカリを添加することによって、前記排水中に次亜ハロゲン酸イオンを形成し、スーパーオキサイドを発生させることができるようになり、難分解性化合物を浄化することができるようになる。

したがって、難分解性化合物を含有する排水であっても効率よく浄化することができるようになった

本発明の排水処理装置の概略図

以下に、本発明の排水処理装置を説明する。なお、以下に好適な実施例を記すが、これら実施例はそれぞれ、本発明をより具体的に例示するために記載されたものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能であり、本発明は、以下の記載に限定されるものではない。

〔排水処理装置〕
本発明の排水処理装置は、図１に示すように、
難分解性化合物を含有する工場排水を処理対象とする排水として電解処理する電解処理槽１を設け、前記電解処理槽１で発生した次亜塩素酸（次亜ハロゲン酸イオンの一例）を、次亜ハロゲン酸イオンからスーパーオキサイドイオンを発生させるセラミックス触媒２３ａに接触させる触媒反応槽２を設けてなる。また、前記電解処理槽１に工場排水を導入する導入配管１１には、前記電解処理槽１にハロゲン化アルカリの一例として塩化ナトリウムを添加するハロゲン化アルカリ添加部１１ａを備えている。さらに、前記触媒反応槽２の下流側には、前記触媒反応槽２における残留塩素を中和除去するための中和処理槽３を設けることができる。

なお、前記排水にハロゲン化アルカリが充分量含まれているような場合には、前記ハロゲン化アルカリ添加部１１ａからのハロゲン化アルカリ添加を省略することができる。

前記難分解性化合物としては、たとえば、芳香族系化合物（ベンゼン、クロールベンゼン類、クロロフェノール）、有機塩素化合物（トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、テトラクロロエタン等）、農薬（ＤＤＴ、ＰＣＰ、パラチオン、ＴＰＮテトラクロロイソフタロニトリル、トリホリン、ＭＥＰスミチオン、ダイアジノン等）、ダイオキシン類、ＰＣＢ・塩化ビフェニル類、水溶性ポリマー（ポリビニールアルコール、ポリアクリルニトリル、ポリエーテル等）、界面活性剤（直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウムなど）、その他硝酸イオン、ジオキサン、エチレンジアミン四酢酸等が挙げられる。

〔電解処理槽〕
前記電解処理槽１は、前記排水を一時貯留する水処理槽１０に排水を導入する導入配管１１を設けるとともに、処理済みの排水を排出する導出配管１２を設けて構成してある。前記水処理槽１０には、前記排水を電解処理する一対の電極１３，１４を設け、前記一対の電極１３，１４間に通電する通電制御装置１５を接続してある。なお、前記排水がハロゲン化アルカリを十分量含んでいる場合は、前記ハロゲン化アルカリ添加部１１ａを省略することができる。また、前記ハロゲン化アルカリ添加部１１ａを設ける場合に、前記導入配管１１以外に、前記水処理槽１０に設けることもでき、これらの構成によると、簡便に排水中のハロゲン化アルカリ濃度を電解処理に適した濃度に調整することができる。このような構成により、前記電極１３，１４間に通電すると、前記水処理槽１０に貯留される排水に電流が流れ、塩化ナトリウムが酸化され、前記排水中に次亜塩素酸ナトリウムを生成する。この次亜塩素酸ナトリウムを含む排水は、前記電解処理槽１から次亜塩素酸イオンを含有する排水として導出配管１２より排出する電解処理工程を行うことができる。

〔触媒反応槽〕
前記触媒反応槽２は、前記電解処理槽１の導出配管１２より供給される排水を反応槽２０に供給する導入管２１を設けるとともに、処理済みの排水を排出する排水管２２を設けて構成してある。前記反応槽２０には、次亜塩素酸からスーパーオキサイドイオンを発生させるセラミックス触媒２３ａを充填してある触媒充填部２３を備え、前記セラミックス触媒２３ａは、前記排水中に含まれる次亜塩素酸イオンを、スーパーオキサイドイオンを含有する活性酸素種に変換する。生成したスーパーオキサイドイオンは、排水中に含まれる難分解性化合物を酸化分解し、ＣＯＤを低下させるので、前記排水を有効に浄化することができる。ここで処理された処理済み排水は排水管２２より放流される。

前記セラミックス触媒２３ａとしては、代表的には、セラミックス成分濃度の異なる複数種の粒体を混合したものであり、第１の粒体は、フェライト系に少なくとも磁性体、鉄、モリブデン、コバルト、チタン、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、ジルコニウム、珪素の金属酸化物を組み合わせたものを焼結してなり、第２の粒体は、フェライト系に少なくとも磁性体と鉄とマンガン、コバルト、チタン、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、ジルコニウム、珪素の金属酸化物を組み合わせたものを焼結してなり、第３の粒体は、少なくとも酸化アルミニウム、ジルコニア、珪藻土、チタン酸バリウムの金属酸化物を組み合わせたものを焼結してなるものを用いることができる。

これらの粒体は、成分濃度を制御し、原子パーセントを変えることにより、イオンの反応の効率を調整することができる。たとえば、第１の粒体では、特に殺菌、脱臭作用に顕著な効果を有し、第２の粒体では、油分解、殺菌作用に顕著な効果を有し、第３の粒体では、油分解作用に顕著な効果を有するため、これらの成分濃度を制御し、さらに第１〜第３の粒体の混合比率を変えることにより、処理目的に応じた効果を高めることができる。

〔中和処理槽〕
前記電解処理槽１で生成した次亜塩素酸が高濃度に含まれる排水は、水質基準を満たさない場合がある。このような場合には排水に中和剤を添加する中和処理を行うための中和処理槽３が設けられる。中和処理槽３は、排水を一時貯留する処理槽３０に処理済み排水を受け入れる受け容れ部３１と排水部３２とを備え、前記処理槽３０に中和剤を添加する中和剤添加部３３を設けて構成することができる。中和剤添加部３３から添加される中和剤の量は、前記処理済み排水の液性に応じて適宜設定することができ、また、前記触媒反応槽２におけるセラミックス触媒２３ａの次亜塩素酸からスーパーオキサイドイオンを発生させる能力が十分に高ければ、次亜塩素酸はほとんど残留しないため、この中和処理槽３を省略することができる。

本発明の排水処理方法および装置は、難分解性化合物を高効率に分解することができる排水処理方法を行えるために、たとえば、食品、化成品等を扱う工場排水等の浄化用に利用することができる。

１：電解処理槽
１０：水処理槽
１１：導入配管
１１ａ：ハロゲン化アルカリ添加部
１２：導出配管
１３、１４：電極
１５：通電制御装置
２：触媒反応槽
２０：反応槽
２１：セラミックス触媒
２１：導入管
２２：排水管
２３：触媒充填部
２３ａ：セラミックス触媒
３：中和処理槽
３０：処理槽
３１：受け容れ部
３２：排水部
３３：中和剤添加部

Claims

難分解性化合物を含有する排水にハロゲン化アルカリを含有させた状態で、電解処理する電解処理工程を行った後、電解処理された排水を、次亜ハロゲン酸イオンからスーパーオキサイドイオンまたはヒドロキシラジカルを発生させるセラミックス触媒に接触させて、前記難分解性化合物を分解する触媒酸化工程を行う排水処理方法。
前記触媒酸化工程により、前記電解処理工程で次亜ハロゲン酸イオンを発生した排水の次亜塩素濃度を１０ｐｐｍ以下に低下させる請求項１に記載の排水処理方法。
前記難分解性化合物が、芳香族系化合物、有機塩素化合物、農薬、ダイオキシン類、ＰＣＢ・塩化ビフェニル類、水溶性ポリマー、界面活性剤、硝酸イオン、ジオキサン、エチレンジアミン四酢酸からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物である請求項１または２に記載の排水処理方法。
排水にハロゲン化アルカリを含有させた状態で、電解処理する電解処理槽を設け、前記電解処理槽で発生した次亜ハロゲン酸イオンを、次亜ハロゲン酸イオンからスーパーオキサイドイオンまたはヒドロキシラジカルを発生させるセラミックス触媒に接触させる触媒反応槽を設けた排水処理装置。
前記触媒反応槽に、前記電解処理槽からの排水を次亜塩素濃度１０ｐｐｍ以下に低下させるに充分量の前記セラミックス触媒を充填してある請求項４に記載の排水処理装置。
前記電解処理槽にハロゲン化アルカリを添加するハロゲン化アルカリ添加部を備えた請求項４または５に記載の排水処理装置。