JP2014104378A - 廃水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】設備自体の小型化および省スペース化を図り、メンテナンスコストの大幅な低減を実現した廃水処理装置を提供する。
【解決手段】廃液を貯留して処理する処理槽１と、上記処理槽内に貯留された廃液に対してオゾンガスを供給するオゾン供給手段とを備え、上記処理槽の底部には、生成された沈殿物を沈殿させて排出する沈殿排出部２６が設けられ、上記処理槽内には、オゾンガスの供給を受けて廃液をオゾン処理するための上側処理空間１５ａと、生成された沈殿物を沈殿させるための下側沈殿空間１５ｂとを区分する、障壁部材２５が配置され、上記障壁部材は、処理槽内壁との間に周状の隙間２５ａを確保するとともに、上記隙間の内側の領域において上側処理空間と下側沈殿空間を区分した。２槽間で液を移送する配管やバルブ等を省略し、小型化と省スペース化を実現し、メンテナンスを不要とした。
【選択図】図４

Description

本発明は、オゾン酸化を利用した廃水処理装置に関するものである。

工場や店舗などから排出される廃水の多くは、機具を洗浄した後のアルコール系有機物や切削油に由来する鉱物油などの有機物を含んでいる。したがって、廃水処理を行うときは、含まれる有機物の処理に対して、設備やエネルギー等のコストをかける事を余儀なくされている。

一般に、廃水中の有機物を処理する方法として、しばしばオゾン酸化が利用される。

有機物は、オゾンそのものによる酸化と、オゾンが自己分解した際のラジカル反応などにより、酸化分解される（例えば、非特許文献１：米内伸一編，新版オゾン利用の技術，サンユー書房，ｐ．１２，（１９９３））。オゾン酸化を利用した廃水処理設備は、基本的に、オゾン処理部の他に、凝集沈殿除去を行なう沈殿池、あるいは沈殿槽で構成されることが示されている（例えば、非特許文献２：吉村二三隆著，これでわかる水処理技術，株式会社工業調査会，ｐ．１４５〜１４８，（２００２））。

このようなオゾンを使用して有機物を含む廃水を処理する方法について開示された特許文献として、出願人は、特許文献１（特開２００４−２３７２６６）を把握している。ＣＯ_２およびＨ_２Ｏになるまで有機物が完全に分解されるには、長時間を費やし、その間に大量のオゾンを消費する。特許文献１では、有機物を完全分解させず、有機酸になるまでオゾンで酸化し、この有機酸をカルシウムイオン等を水中投与することによりキレート形成させて凝集沈殿除去することにより処理を効率化することが開示されている。

上述したように、非特許文献２によると、オゾンを用いた廃水処理設備は、基本的に、オゾン処理部（槽）の他に凝集沈殿除去を行なう沈殿池（槽）を備えた２槽構造となる。

図１および図２は、このような２槽構造の廃水処理設備の一例を示す。図１は処理設備の全体構成であり、図２は処理槽１と凝集沈殿槽２の周辺構造の詳細である。

処理対象とする廃液は、例えば、界面活性剤や水溶性切削油等、半導体製造工場などから排出される有機物である。具体的には、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなどの高分子やエマルジョン化した鉱物油などの水溶性有機物などを含有する液体である。

この装置では、処理槽１内に廃液を導入し、オゾン発生装置５で発生させたオゾンを廃液と気液接触させてオゾン酸化させる。一方、ＣａＯタンク３から処理槽１にＣａＯを導入し、オゾン酸化で生成したカルボニル化合物をＣａイオンでキレート化させる。処理液は凝集沈殿槽２に適宜移送し、凝集剤の投入によりフロック化して沈殿させる。沈殿物はろ過槽４で固液分離する。沈殿物が分離された液体は処理槽１に戻す。処理が終了した処理液は一定時間静置後に排水路１３から排出される。

すなわち、まず、メインポンプ１４ａを駆動し、メインバルブ１４ｂおよび廃液導入バルブ１０ａを経由して廃液を処理槽１に導入する。ついで、ガスボンベ等の酸素ガス供給源から酸素ガスをオゾン発生装置５に送ってオゾンガスを発生させる。このオゾンガスを、筒状ノズル１７ヘ供給すると同時に、メインポンプ１４ａにより処理槽１内の廃液を、第２循環バルブ１２ａおよび第１循環バルブ１１ａを経由して循環させる。この循環液が、筒状ノズル１７からオゾンガスと一緒に噴出し、数十μｍから数百μｍ程度に微細化したオゾンガスが廃液内に分散して溶解する。同時に、循環液とオゾンガスによって廃液が攪拌されることにより、廃液に含まれる有機物を酸化分解し、カルボニル化合物を生成する。

一方、ＣａＯ導入ポンプ１８ａを駆動し、ＣａＯタンク３内のＣａＯ分散液を処理槽１に導入することにより、オゾン酸化で生成したカルボニル化合物をＣａイオンによってキレート化させる。

この一連の反応が進んだ際、適時、液の一部（具体的には処理液の１／１０程度の量）を移送ポンプ１９ａにより移送バルブ１９ｂを経由して凝集沈殿槽２に移送する。凝集沈殿層２へは凝集剤投入器２ａにより凝集剤を適量投入し、攪拌機２ｂで攪拌してフロックを生成し沈殿させる。その後、凝集沈殿槽２の底部に溜まった沈殿物を、沈殿物排出バルブ２２を開閉してろ過槽４に移す。ろ過槽４に設置された固液分離メッシュ２３で固液分離を行なう。凝集沈殿槽４に残った残液は、第１還流ポンプ２０ａにより、第１還流バルブ２０ｂを経由して処理槽１に戻す。ろ過槽４の底部に溜まった液は、第２還流ポンプ２１ａを駆動し、第２還流バルブ２１ｂを経由して、処理槽１に戻す。これらの動作を繰り返し、廃液に含まれる有機物濃度を目的とするレべルに低減させる。また、廃液に含まれる浮遊物質濃度が低減することから、処理終了後の静置時間を短縮できる。

廃液に含まれる有機物濃度が目的とするレベル（例えば有機物濃度の指標であるＴＯＣ値（全有機炭素）が１００ｍｇ／Ｌ程度）に低減するまで上述した処理を継続する。処理が終了した後、オゾンガスの供給とメインポンプ１４ａを停止して処理を終了する。処理槽１内の処理液は、メインポンプ１４ａ、第２循環バルブ１２ａおよび排水バルブ１３ａを経由して処理槽１から取り出し、ファイナルフィルタ１６で液中に残った不溶物をろ過後、排出する。

米内伸一編，新版オゾン利用の技術，サンユー書房，ｐ．１２，（１９９３） 吉村二三隆著，これでわかる水処理技術，株式会社工業調査会，ｐ．１４５〜１４８，（２００２）

特開２００４―２３７２６６号公報

上述したような
処理槽１と凝集沈殿槽２を有する処理設備では、２つの槽の設置が必須となる。そしてこれら２つの槽の間において液を移送するために、それだけ多くのポンプ、配管、バルブ等の機器が必要となる。このように、設備自体が複雑かつ大掛かりで構成する機器が多く、設備コストを押し上げることになるうえ、当然、設置スペースも大きくなる。しかも、カルシウム等の添加剤に起因するスケールが配管、バルブ、ポンプ等の内面に付着する。放って置くと液の移送路１９が閉塞してしまうので、配管、バルブ、ポンプ等の機器を定期的にメンテナンスする必要がある。メンテナンスは、スケールを酸洗で除去したり、場合によっては機器の交換を行ったりする。これらの保守にかかるコストが設備の導入や普及を妨げている。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、設備を大幅に簡略化し、設備自体の小型化および省スペース化を図り、加えてメンテナンスコストの大幅な低減を実現した廃水処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の廃水処理装置は、廃液を貯留して処理する処理槽と、上記処理槽内に貯留された廃液に対してオゾンガスを供給するオゾン供給手段とを備え、
上記処理槽の底部には、生成された沈殿物を沈殿させて排出する沈殿排出部が設けられ、
上記処理槽内には、オゾンガスの供給を受けて廃液をオゾン処理するための上側処理空間と、生成された沈殿物を沈殿させるための下側沈殿空間とを区分する、障壁部材が配置され、
上記障壁部材は、処理槽内壁との間に周状の隙間を確保するとともに、上記隙間の内側の領域において上側処理空間と下側沈殿空間を区分していることを要旨とする。

本発明の廃水処理装置は、従来、処理槽と沈殿槽の２槽が必要であった処理装置について、処理槽の底部に沈殿排出部を設け、処理槽内を障壁部材により上側処理空間と下側沈殿空間とに区分することにより、１槽構造とした。そして、障壁部材は、処理槽内壁との間に周状の隙間を確保し、その内側の領域において上側処理空間と下側沈殿空間を区分することにより、上側処理空間でオゾン処理を行いながら沈殿物を周状の隙間から下側沈殿空間に分離できるようにした。しかも障壁部材の存在により下側沈殿空間に溜まった沈殿物は再び上側処理空間に舞い上がらない。このように、１槽構造において固液分離を確実に行うことに成功したのである。
このような構成を採用したことにより、２槽間において液を移送するための配管やバルブならびにポンプを省略し、設備コストを抑えるとともに設置スペースを小さくすることが可能となった。さらには、これらの機器におけるメンテナンスを不要とした。このようにすることにより、これまで処理設備が複雑で、メンテナンス性に問題があったために、導入が進まなかったオゾン利用の廃水処理設備の普及拡大に大きく寄与することが出来る。

本発明において、上記オゾン供給手段は、処理槽内の処理液中に先端開口からオゾンガスを噴射する噴射筒に対し、噴射方向に交差する方向に処理槽から処理液を導入して気液混合する筒状ノズルを含んで構成される場合には、
オゾンと処理液の気液接触が効果的に行われ、オゾン処理を効果的に進めることができる。

本発明において、上記筒状ノズルは、気液混合されて先端開口から噴出される処理液により処理槽内で旋回流を生じさせるように構成されている場合には、
上側処理空間でオゾン処理を行いながら沈殿物を周状の隙間から下側沈殿空間に速やかに分離できる。しかも下側沈殿空間に溜まった沈殿物は再び上側処理空間に舞い上がらない。

本発明において、上記オゾン供給手段は、処理槽内の処理液中にオゾンガスをバブリング噴出する噴出口が周壁に形成されたバブリング筒と、上記バブリング筒の周壁に形成された攪拌翼と、上記バブリング筒を回転駆動する回転駆動部とを有するばっ気攪拌装置を含んで構成される場合には、
バブリング筒の回転により気液接触と処理液の攪拌が充分に行われ、処理槽内に処理液を導入する必要がない。このため、気液接触を行うために処理液を導入する配管、バルブ、ポンプ等の機器を設ける必要がない。したがって、これらの機器にスケールが付着することに起因するメンテナンスを行わなくてすむ。

本発明において、上記沈殿排出部は、傾斜角４５°以上の漏斗状底部を有する場合には、
下側沈殿空間に沈降する沈殿物は漏斗状底部に溜まって舞い上がりにくく、固液分離の効率がよくなる。

従来の廃水処理装置の構成を示す図である。 従来の廃水処理装置の要部を示す図である。 本発明の廃水処理装置の第１実施形態を示す図である。 第１実施形態の要部を示す図である。 筒状ノズルを示す図である。 本発明の廃水処理装置の第２実施形態を示す図である。 第２実施形態の要部を示す図である。 ばっ気攪拌装置を示す図である。 従来例と第１実施形態について、ＴＯＣ測定を行った結果である。 ＳＳ処理のシュミレーションを行った結果である。 第１実施形態について、ＳＳ処理のシュミレーションを行った結果である。 第１実施形態について、ＳＳ処理のシュミレーションを行った結果である。 第１実施形態について、ＳＳ処理のシュミレーションを行った結果である。 第２実施形態について、ＳＳ処理のシュミレーションを行った結果である。 第２実施形態について、ＳＳ処理のシュミレーションを行った結果である。 第２実施形態について、ＳＳ処理のシュミレーションを行った結果である。 第１実施形態と従来例について、ＳＳ処理の試験結果である。 第２実施形態について、ＳＳ処理の試験結果である。 第１実施形態について、ＳＳ処理の試験結果である。

つぎに、本発明を実施するための形態を説明する。

図３、図４および図５は、本発明が適用される廃水処理装置の第１実施形態を示す。

この廃水処理装置は、処理対象となる廃液を貯留して処理する処理槽１と、上記処理槽１内に貯留された廃液に対してオゾンガスを供給するオゾン供給手段７とを備えている。以下の説明では、処理槽１に導入した廃液を含み、本装置で処理させる液を『廃液』または『処理液』として説明を進める。

上記処理槽１は、縦型の円筒状で内部に処理液を貯留する。上記オゾン供給手段７は、処理槽１に貯留された処理液に対してオゾンガスを供給する。これにより、処理槽１内に貯留された処理液をオゾン酸化させてオゾン処理する。

上記オゾン供給手段７は、酸素ガスの供給を受けてオゾンを発生させるオゾン発生装置５と、発生したオゾンを処理槽１内に導入するためのオゾン導入路６と、オゾン導入路６のオゾンガスの流通を開閉するオゾン導入バルブ６ａと、オゾンガスと処理液を気液混合して気液接触させるための筒状ノズル１７を含んで構成される。

上記廃水処理装置は、処理槽１における処理液の導入、循環、排出の際に処理液を流通させるメイン流路１４を備えている。上記メイン流路１４には、処理液の導入、循環、排出の際に処理液を圧送するためのメインポンプ１４ａが設けられている。また、上記メイン流路１４には、処理対象としての原液である廃液の導入を開閉するメインバルブ１４ｂが設けられている。

上記メイン流路１４の下流端は、廃液導入路１０、第１循環路１１、排水路１３に分岐している。また、メイン流路１４のメインバルブ１４ｂとメインポンプ１４ａの間には、処理槽１と接続されて処理液を循環させるための第２循環路１２が接続されている。

廃液導入路１０には、廃液の導入の開閉を行う廃液導入バルブ１０ａが設けられている。処理槽１に廃液を導入するときは、メインポンプ１４ａを駆動してメインバルブ１４ｂおよび廃液導入バルブ１０ａを開け、メイン流路１４および廃液導入路１０を経由して処理槽１内に廃液を導入する。

処理槽１に貯留された廃液は、第１循環路１１および第２循環路１２を経由して処理の間循環される。第１循環路１１には、処理液の循環を開閉する第１循環バルブ１１ａが設けられ、第２循環路１２には、処理液の循環を開閉する第２循環バルブ１２ａが設けられている。処理液を循環するときは、メインポンプ１４ａを駆動して第１循環バルブ１１ａおよび第２循環バルブ１２ａを開け、処理槽１の底部に接続された第２循環路１２から処理液を取り出して、その処理液を第１循環路１１に戻す。

排水路１３には排水を開閉する排水バルブ１３ａが設けられている。処理槽１から処理液を排出するときは、メインポンプ１４ａを駆動して第２循環バルブ１２ａおよび排水バルブ１３ａを開け、処理槽１の底部に接続された第２循環路１２から処理液を取り出して、その処理液を排水路１３から排出する。排水路１３にはファイナルフィルタ１６が設けられている。

上記第１循環路１１の先端は上述した筒状ノズル１７に接続されている。

図５（Ａ）は筒状ノズル１７の詳細を示す図である。

上記筒状ノズル１７は、処理槽１内の処理液中に先端開口１７ａからオゾンガスを噴射する噴射筒１７ｂに対し、噴射方向に交差する方向に処理液を導入して気液混合する。すなわち、噴射筒１７ｂの周壁に第１循環路１１の先端が接続され、噴射筒１７ｂ内に導入された処理液は噴射筒１７ｂ内で旋回流を生じるようになっている。噴射筒１７ｂの後端にはオゾン導入路６の先端が接続されてオゾンガスを吹き込むようになっている。一方、噴射筒１７ｂの後端には気液混合されたオゾンガスと処理液を噴出させる先端開口１７ａが形成されている。これにより、噴射筒１７ｂに導入されて旋回流となっている処理液に対してオゾンガスが吹き込まれ、気液混合されたオゾンガスと処理液が先端開口１７ａから噴出される。

この装置は、上記処理槽１内の処理液に対してＣａＯを導入するためのＣａＯタンク３を備えている。上記ＣａＯタンク３には、処理槽１内にＣａＯ分散液を導入するためのＣａＯ導入路１８が接続され、ＣａＯ導入路１８にはＣａＯ分散液の導入を開閉するＣａＯ導入ポンプ１８ａが設けられている。ＣａＯタンク３内のＣａＯ分散液を処理液に投入することにより、オゾン酸化で生成したカルボニル化合物をＣａイオンによってキレート化させることにより沈殿させる。

また、上記処理槽１の底部には、生成されたキレートを含む沈殿物を沈殿させて排出する沈殿排出部２６が設けられている。

上記沈殿排出部２６は、傾斜角４５°以上の漏斗状底部２６ａを有する。好ましくは漏斗状底部２６ａの傾斜角を６０°に設定する。上記漏斗状底部２６ａの下端には、沈降した沈殿物を排出する沈殿物排出路２４が接続されている。沈殿物排出路２４には沈殿物排出バルブ２２が設けられている。上記沈殿物排出路２４の下流にはろ過槽４が配置されている。

上記ろ過槽４は、沈殿物排出バルブ２２から処理液とともに排出された沈殿物を固液分離するための固液分離メッシュ２３を備えている。また、ろ過槽４には、固液分離メッシュ２３を通過した処理液を処理槽１に還流させる第２還流路２１が接続されている。第２還流路２１には、還流させる処理液を圧送するための第２還流ポンプ２１ａが設けられ、処理液の還流を開閉する第２還流バルブ２１ｂが設けられている。

このように、この実施形態の装置では、図１の従来例にあった凝集沈殿槽２を備えていない。それに伴い、第１還流路２０、第１還流ポンプ２０ａ、第１還流バルブ２０ｂおよび移送ポンプ１９ａを備えていない。

さらに、上記処理槽１内には、オゾンガスの供給を受けて廃液をオゾン処理するための上側処理空間１５ａと、生成された沈殿物を沈殿させるための下側沈殿空間１５ｂとを区分する、障壁部材２５が配置されている。

この例では、障壁部材２５は円板状を呈している。上記障壁部材２５は、縦置き円筒状の処理槽１内において横向けに配置され、処理槽１の内部空間を上下に区分する。そして、上記障壁部材２５は、処理槽１内壁との間に周状の隙間２５ａを確保するとともに、上記隙間２５ａの内側の領域において上側処理空間１５ａと下側沈殿空間１５ｂとを区分している。

上記周状の隙間２５ａについては、この例では、処理槽１の内周面と障壁部材２５の外周縁との間隔がほぼ一定になるように設定され、そのように障壁部材２５が配置される。上記周状の隙間２５ａは、処理槽１の内周面と障壁部材２５の外周縁との間に周状の間隔が確保されていればよい。すなわち、例えば、円筒状の処理槽１に対して多角形状の障壁部材２５を用いたり、処理槽１と障壁部材２５を偏心させて配置したりするなど、処理槽１の内周面と障壁部材２５の外周縁との間隔は、必ずしも一定でなくてもよい。

さらに、上記筒状ノズル１７は、気液混合されて先端開口１７ａから噴出される処理液により処理槽１内で旋回流を生じさせるように構成されている。筒状ノズル１７は、処理液とオゾンガスの混合流を先端開口１７ａから横向け（すなわち円板状の障壁部材２５の板面に沿って）噴出させるよう配置される。そして、筒状ノズル１７は、処理槽１の内周面の半径上において、処理槽１の内周面から半径の１／３程度あるいはそれ以下の位置になるように配置される。好ましくは、筒状ノズル１７は、周状の隙間２５ａの上に配置する。これにより、先端開口１７ａから噴出された混合流は、処理槽１の内周面に沿って旋回流を起こすのである。

以上のような構成の装置により、廃液処理は例えばつぎのようにして行われる。

まず、メインポンプ１４ａを駆動してメインバルブ１４ａおよび廃液導入バルブ１０ａを開け、メイン流路１４および廃液導入路１０を経由して廃液を処理槽１に導入する。また、ガスボンベや液化ガス貯漕などの酸素ガス供給源から酸素の供給を受けてオゾン発生装置５によってオゾンガスを発生させる。このオゾンガスは、オゾン導入路６によって筒状ノズル１７に供給する。同時に、メインポンプ１４ａを駆動して第２循環バルブ１２ａおよび第１循環バルブ１１ａを開け、処理槽１内の処理液を第２循環路１２および第１循環路１１を経由して循環させる。

このように、処理槽１内の処理液を処理槽１の底部近傍から取り出して筒状ノズル１７から再び処理槽１に戻すように循環させる。処理液を循環させながら、筒状ノズル１７において循環液にオゾンガスを導入する。筒状ノズル１７においてオゾンガスと処理液を気液混合して混合流として処理槽１内に戻す。

この操作により、筒状ノズル１７から処理液と一緒に噴射されるオゾンガスは処理槽１中の処理液内において数十μｍから数百μｍ程度に微細化する。微細化したオゾンガスは処理液内に分散して溶解する。同時に、循環液とオゾンガスによって処理槽１内の処理液が攪拌される。このことで、廃液に含まれる有機物が酸化分解され、カルボニル化合物が生成される。

一方、ＣａＯ導入ポンプ１８ａを駆動し、ＣａＯタンク３内のＣａＯ分散液を処理槽１に注入する。ＣａＯ分散液を処理槽１に投入することにより、オゾン酸化により生成したカルボニル化合物がＣａイオンでキレート化される。ＣａＯ分散液を導入した後も、オゾンガスの導入と処理液の循環を継続する。

上側処理空間１５ａにオゾンガスを導入しながら処理液を循環させるときに、処理槽１内の処理液に旋回流が生じる。上側処理空間１５ａにおいてキレート化反応で生じた沈殿物の一部は、処理槽１の内周面に沿って移動しながら徐々に沈降して周状の隙間２５ａを通過し、下側沈殿空間１５ｂに移動する。周状の隙間２５ａよりも内側の領域では、障壁部材２５が上側処理空間１５ａと下側沈殿空間１５ｂを区分しているので、上側処理空間１５ａに生じている旋回流は下側沈殿空間１５ｂに影響しにくい。したがって、下側沈殿空間１５ｂに沈降した沈殿物が、上側処理空間１５ａにおける旋回流によって再び上側処理空間１５ａに舞い上がるのが防止される。

そして、廃液に含まれる有機物濃度が目的とするレベル（例えば有機物濃度の指標であるＴＯＣ値（全有機炭素）が１００ｍｇ／Ｌ程度）に低減するまでオゾンガスの導入と処理液の循環を継続する。有機物濃度が目的レベルまで低下したときに、オゾンガスの導入と処理液の循環を停止し、処理を終了する。

この状態で、処理槽１内の処理液を静止させる。静止させる時間は、処理対象の廃液の性状や投入したＣａＯの量などにより適宜設定される。例えば、３０分から６０分程度静止させる。この静止中に、上側処理空間１５ａに残る処理液中の沈殿物は、スラリー状態となって周状の隙間２５ａを通過して下側沈殿空間１５ｂに沈降する。下側沈殿空間１５ｂに沈降した沈殿物は、沈殿排出部２６でさらに沈降して漏斗状底部２６ａに堆積する。

ここで、処理中の処理液に対してＣａＯ以外に凝集剤を投入することもできる。

ついで、沈殿物排出バルブ２２を開いて、漏斗状底部２６ａに堆積した沈殿物を処理液とともに沈殿槽１から取り出し、ろ過槽４へ移送する。このとき、固液分離メッシュ２３で沈殿物は捕捉され、処理液はそれを通過してろ過槽４内に貯留される。第２還流バルブ２１ｂを開いて第２還流ポンプ２１ａを駆動することにより、ろ過槽４内に溜まった処理液は第２還流路２１を介して処理槽１内に戻される。

その後、第２循環バルブ１２ａおよび排水バルブ１３ａを開けてメインポンプ１４ａを駆動し、処理槽１内の処理液を排水路１３から排出する。このとき、排出する処理液はファイナルフィルタ１６で液中に残った不溶物がろ過される。

このように、従来技術の２槽式処理装置にあった凝集沈殿槽２を廃止して１槽式で処理を完結させるようにした。これにより、凝集沈殿槽２およびそれを接続するために必要であった配管、ポンプおよびバルブ等を不要とした。そして、上側処理空間１５ａでオゾン処理を行いながら沈殿物を周状の隙間２５ａから下側沈殿空間１５ｂに分離できるようにした。しかも障壁部材２５の存在により下側沈殿空間１５ｂに溜まった沈殿物は再び上側処理空間１５ａに舞い上がらない。このように、１槽構造において固液分離を確実に行うことができるのである。

本実施形態によれば、次の作用効果を奏する。

すなわち、従来、処理槽１と凝集沈殿槽２の２槽が必要であった処理装置について、処理槽１の底部に沈殿排出部２６を設け、処理槽１内を障壁部材２５により上側処理空間１５ａと下側沈殿空間１５ｂとに区分することにより、１槽構造とした。そして、障壁部材２５は、処理槽１内壁との間に周状の隙間２５ａを確保し、その内側の領域において上側処理空間１５ａと下側沈殿空間１５ｂを区分することにより、上側処理空間１５ａでオゾン処理を行いながら沈殿物を周状の隙間から下側沈殿空間１５ｂに分離できるようにした。しかも障壁部材２５の存在により下側沈殿空間１５ｂに溜まった沈殿物は再び上側処理空間１５ａに舞い上がらない。このように、１槽構造において固液分離を確実に行うことに成功したのである。
このような構成を採用したことにより、２槽間において液を移送するための配管やバルブならびにポンプを省略し、設備コストを抑えるとともに設置スペースを小さくすることが可能となった。さらには、これらの機器におけるメンテナンスを不要とした。このようにすることにより、これまで処理設備が複雑で、メンテナンス性に問題があったために、導入が進まなかったオゾン利用の廃水処理設備の普及拡大に大きく寄与することが出来る。

また、上記オゾン供給手段７は、処理槽１内の処理液中に先端開口１７ａからオゾンガスを噴射する噴射筒１７ｂに対し、噴射方向に交差する方向に処理槽１から処理液を導入して気液混合する筒状ノズル１７を含んで構成されるため、
オゾンと処理液の気液接触が効果的に行われ、オゾン処理を効果的に進めることができる。

また、上記筒状ノズル１７は、気液混合されて先端開口１７ａから噴出される処理液により処理槽１内で旋回流を生じさせるように構成されているため、
上側処理空間１５ａでオゾン処理を行いながら沈殿物を周状の隙間から下側沈殿空間１５ｂに速やかに分離できる。しかも下側沈殿空間１５ｂに溜まった沈殿物は再び上側処理空間１５ａに舞い上がらない。

また、上記沈殿排出部２６は、傾斜角４５°以上の漏斗状底部を有するため、
下側沈殿空間１５ｂに沈降する沈殿物は漏斗状底部２６ａに溜まって舞い上がりにくく、固液分離の効率がよくなる。

図６、図７および図８は、本発明が適用される廃水処理装置の第２実施形態を示す。

この例は、筒状ノズル１７の代わりにばっ気攪拌装置３０を備えたものである。それ以外は図３、図４および図５に示す装置と同様であり同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。

すなわち、この装置のオゾン供給手段７は、処理槽１内の処理液中にオゾンガスをバブリング噴出する噴出口３１ａが周壁に形成されたバブリング筒３１と、上記バブリング筒３１の周壁に形成された攪拌翼３２と、上記バブリング筒３１を回転駆動する回転駆動部３３とを有するばっ気攪拌装置３０を含んで構成される。

上記ばっ気攪拌装置３０では、オゾンガスは、バブリング筒３１の周壁に形成された噴出口３１ａからバブルとなって噴出する。その際に、バブリング筒３１が回転駆動されて攪拌翼３２のせん断力により、オゾンガスのバブルが微細化されて処理液に混合される。同時に処理液の攪拌が行われる。

このように、上記ばっ気攪拌装置３０によれば、処理液を循環させなくても、オゾンガスと処理液の気液接触と処理液の攪拌を行うことができる。すなわち、導入されたオゾンガスを攪拌翼３２で微細化し、オゾンガスを処理液中に溶解しながら処理槽１内の曝気と攪拌を行なう。したがって、第１循環路１１および第１循環バルブ１１ａを省略することができる。

上記ばっ気攪拌装置３０では、バブリング筒３１が横向き（すなわち円板状の障壁部材２５の板面に沿って）配置されている。バブリング筒３１は、好ましくは、周状の隙間２５ａの上ではなく、障壁部材２５の上に配置する。攪拌翼３２の攪拌で生じた攪拌流により、処理槽１内を上下に処理液が移動する流れを生じるが、周状の隙間２５ａの内側の領域において障壁部材２５によって上側処理空間１５ａと下側沈殿空間１５ｂが区分されているので、下側沈殿空間１５ｂに溜まった沈殿物は再び上側処理空間１５ａに舞い上がらない。このように、１槽構造において固液分離を確実に行うことができる。

本実施形態では、つぎの作用効果を奏する。

すなわち、上記オゾン供給手段７は、処理槽１内の処理液中にオゾンガスをバブリング噴出する噴出口３１ａが周壁に形成されたバブリング筒３１と、上記バブリング筒３１の周壁に形成された攪拌翼３２と、上記バブリング筒３１を回転駆動する回転駆動部３３とを有するばっ気攪拌装置３０を含んで構成されるため、
バブリング筒３１の回転により気液接触と処理液の攪拌が充分に行われ、処理槽１内に処理液を導入する必要がない。このため、気液接触を行うために処理液を導入する配管、バルブ、ポンプ等の機器を設ける必要がない。したがって、これらの機器にスケールが付着することに起因するメンテナンスを行わなくてすむ。

それ以外は、第２実施形態と同様であり、同様の作用効果を奏する。

つぎに、実施例について説明する。なお、以下の実施例では、図中『障壁部材』を『ＶＢ』と表示している。

〔オゾン処理能力〕
まず、オゾン処理能力について、ＴＯＣ（全有機炭素）の低減速度で評価した。

まず、図１および図２に示す従来の２槽式廃液処理装置について測定を行った。

２槽式の処理槽に内容積１６．５Ｌの塩化ビニル製円筒容器（内径１８０ｍｍ深さ６５０ｍｍ）を用いた。試験液として、イオン交換水に一般に工業用洗浄剤として用いられる花王株式会社製、商品名・クリンスルーと三栄化学株式会社製、商品名・デラストをそれぞれ０．１３ｗ％、１．６４ｗ％濃度となるように、１３Ｌを調製した。

ガス溶解、処理槽の攪拌には筒状ノズル（内径４０ｍｍ、長さ４０ｍｍの円筒形状）を用い、処理槽底部から１２０ｍｍの位置に容器側面に沿わせて設置した。

オゾン発生装置としては、エアツリー社製オゾナイザ（型番・Ｖ−８０）を用い、発生させた１２３ｇ／Ｎｍ^３のオゾンガスを前述の筒状ノズルに２Ｌ／ｍｉｎの流量で供給した。また、筒状ノズルヘの循環液量は、５．２Ｌ／ｍｉｎとした。オゾン処理中は田源石灰工業製生石灰（農薬用）を遂次添加し、処理中のｐＨを８．５〜１２の間に保った。ｐＨは東亜ディーケーケー株式会社製ＨＭ−Ｐ３０を用いて処理槽の深さ３２０ｍｍ付近からチューブポンプで抜取った液を測定した。

凝集沈殿の操作は、３０分毎に処理槽の深さ３２０ｍｍ付近から２．２Ｌをチューブポンプで抜取り、別容器に入れ、ＳｉＯ_２を主成分とする無機系凝集剤を２００ｍｇ／Ｌ濃度以上になるように添加、攪拌して凝集沈殿物を得た。その上澄液をチューブポンプで処理槽へ戻し、この工程を繰り返した。なお、ここで用いた無機系凝集剤としては、株式会社アクト製の商品名・水夢や、大正印写株式会社製の商品名・アクアリファインなどを用いることができる。

こうして、オゾン分解処理を行いながら、液中のＴＯＣを測定し、ＴＯＣ値が１００ｍｇ／Ｌを下回るまで継続した。ＴＯＣ測定は処理槽の深さ３２０ｍｍ付近からチューブポンプにて約１００ｃｃを取り出し、上澄液をＴＯＣ測定に供した。ＴＯＣ計は島津製作所製ＴＯＣ−ＶＣＳＨ型全自動測定器を用いた。

この測定器では、自動吸引されたサンプル液は、６８０℃に加熱された燃焼管に注入され、サンプル液中の全炭素が燃焼、分解して二酸化炭素となり、これを除湿クーラで冷却、除湿後、赤外線分析装置にて二酸化炭素量を測定する。ここで得られた値は、全炭素濃度に比例するため、予め標準液を用いて設定した検量線との比較により、サンプル中の全炭素を求めることが出来る。

つぎに、図３、図４および図５に示す第１実施形態の２槽式廃液処理装置について測定を行った。

１槽式の処理槽に内容積１６．５Ｌの塩化ビニル製円筒容器（内径１８０ｍｍ×深さ６５０ｍｍ）を用いた。試験液として、イオン交換水に一般に工業用洗浄剤として用いられる花王株式会社製、商品名・クリンスルーと三栄化学株式会社製、商品名・デラストをそれぞれ０．１３ｗ％、１．６４ｗ％濃度となるように、１３Ｌを調製した。

ガス溶解、処理槽の攪拌には筒状ノズル（内径４０ｍｍ、長さ４０ｍｍの円筒形状）を用い、処理槽底部から１２０ｍｍの位置に容器側面に沿わせて設置した。

オゾン発生装置としては、エアツリー社製オゾナイザ（型番・Ｖ−８０）を用い、発生させた１２３ｇ／Ｎｍ^３のオゾンガスを前述の筒状ノズルに２Ｌ／ｍｉｎの流量で供給した。また、筒状ノズルヘの循環液量は、５．２Ｌ／ｍｉｎとした。オゾン処理中は田源石灰工業製生石灰（農薬用）を遂次添加し、処理中のｐＨを８．５〜１２の間に保った。ｐＨは東亜ディーケーケー株式会社製ＨＭ−Ｐ３０を用いて処理槽の深さ３２０ｍｍ付近からチューブポンプで抜取った液を測定した。
ただし、２槽式構成で実施した凝集沈殿の操作、凝集剤の添加は、行わなかった。

こうして、オゾン分解処理を行いながら、液中のＴＯＣを測定し、ＴＯＣ値が１００ｍｇ／Ｌを下回るまで継続した。ＴＯＣ測定は処理槽の深さ３２０ｍｍ付近からチューブポンプにて約１００ｃｃを取り出し、上澄液をＴＯＣ測定に供した。ＴＯＣ計は島津製作所製ＴＯＣ−ＶＣＳＨ型全自動測定器を用いた。

図９は、筒状ノズル１７を使用した第１実施形態と従来例について、ＴＯＣ測定の結果を示す。

１槽式も２槽式いずれも、オゾン処理が進むに従いＴＯＣ値は同じ傾向をたどって低減していることが確認できた。すなわち、今回の発明の凝集沈殿の操作や凝集剤の添加を行わない１槽式においても、２槽式と同等の廃液処理能力があることがわかった。

なお、１槽式において２槽式で行なう様な凝集剤を使用して固液分離する場合は、２槽式の際と同様に凝集剤を投入し、１槽式処理槽下部に障壁部材２５を設ける。これにより障壁部材２５上部ではオゾン反応による有機物分解と並行してフロック生成と凝集反応が進み、これが沈降して障壁部材２５下部に堆積させることが可能である。

障壁部材２５としては、障壁部材２５の片面空間で生じる渦流、攪拌流の影響を障壁部材２５の反対側空間に与えない役割をする平板、帯板状の板などを使用することができる。固液分離を必要としない場合は、凝集剤の投入と障壁部材２５の設置は不要である。オゾン処理終了後の静止で、液中の浮遊物質濃度（ＳＳ）が低下し、処理槽底部にスラリーとして堆積する。

〔ＳＳ処理能力−１〕
つぎに、ＳＳ処理能力について流体解析によって評価した。

解析ソフトはＳＴＡＲ−ＣＣＭ＋を使用し、筒状ノズル１７を使用した第１実施形態、ばっ気攪拌装置３０を使用した第２実施形態のそれぞれについて、解析条件を変更して評価した。

□第１実施形態
図１１は、筒状ノズル１７を処理槽１の壁面近傍に設置し、外周に沿った旋回流を発生させた。障壁部材２５は設置していない。壁面外周では水平方向の流れが主となり、上下方向の流れがほとんど発生していない。一方、処理槽１の中心部では上下流が顕著である。
図１２は、処理槽１の中心部に障壁部材２５を配置した結果である。障壁部材２５は直径３８０ｍｍとした。筒状ノズル１７を処理槽１の底部より４５０ｍｍ高さに設置した。障壁部材２５を設置すると、障壁部材２５の上部と下部の間に上下流が生じていない。
図１３は、筒状ノズル１７の高さを変更した結果である。筒状ノズル１７を処理槽１の底部より４００ｍｍ高さに設置した。障壁部材２５は直径３８０ｍｍとした。障壁部材２５の上部と下部の間に上下流が生じていないのは同様である。
図１４は、障壁部材２５の直径を小さくした結果である。障壁部材２５は直径３００ｍｍとした。筒状ノズル１７を処理槽１の底部より４５０ｍｍ高さに設置した。障壁部材２５は処理液の上下流を妨げることができれば小さくしても問題ないことがわかる。処理槽１内周径に対する障壁部材２５の直径は、少なくとも３００／４００以上であればよいことがわかる。

□第２実施形態
図１５は、ばっ気攪拌装置３０を縦置きにし、障壁部材２５を設置した結果である。第１実施形態と同様に、障壁部材２５の上部と下部の間に上下流が生じていない。
図１６は、ばっ気攪拌装置３０を横置きにし、障壁部材２５を設置した結果である。上下流が顕著でＳＳ処理の効果が少ないと予測される。
図１７は、障壁部材２５の形状に変化を加えた結果である。同様に、上下流が顕著でＳＳ処理の効果が少ないと予測される。

〔ＳＳ処理能力−２〕
つぎに、ＳＳ処理能力について実際に試験を行って評価をした。

□第１実施形態
図１８は、筒状ノズル１７を使用した１槽式の第１実施形態と従来例の２槽式の装置における試験結果である。試験条件はつぎのとおりである。１槽式で障壁部材２５を備えた実施例において、最も良好な結果が得られている。
処理槽 内径：１８ｃｍ、深さ：６５ｃｍ
液量 １３Ｌ
液流量 ５．２Ｌ／ｍｉｎ
ガス流量 ２Ｌ／ｍｉｎ
ＣａＯ投入 間欠的に投入し、総投入量はつぎのとおり
１槽式 障壁部材なし：１７ｇ
１槽式 障壁部材あり：１７ｇ
２槽式 ：１６．５ｇ
障壁部材 直径１６ｃｍ円形
設置位置 処理槽底部より１５ｃｍ高さ
ＳＳ測定箇所 処理槽底部より３２ｃｍ高さ

□第２実施形態
図１９は、ばっ気攪拌装置３０を使用した１槽式の第２実施形態における試験結果である。試験条件はつぎのとおりである。
処理槽 内径：４８ｃｍ、深さ：１５４ｃｍ
液量 ２００Ｌ
ばっ気攪拌装置 ＡＷＰエアレータ ＫＷＡ０．２５
ガス流量 １２Ｌ／ｍｉｎ
ＣａＯ投入 １ｋｇを最初に投入した。
障壁部材 直径４５ｃｍ円形
設置位置 処理槽底部より３０ｃｍ高さ
ＳＳ測定箇所 処理槽底部より６８ｃｍ高さ

図２０は、筒状ノズル１７を使用した１槽式の第１実施形態における試験結果である。試験条件はつぎのとおりである。
処理槽 内径：１８ｃｍ、深さ：６５ｃｍ
液量 １３．５Ｌ
液流量 ２．６Ｌ／ｍｉｎ
ガス流量 １．２Ｌ／ｍｉｎ
ＣａＯ投入 ７５ｇを最初に投入した。
障壁部材 直径１６ｃｍ円形
設置位置 処理槽底部より１５ｃｍ高さ
ＳＳ測定箇所 処理槽底部より３２ｃｍ高さ

１：処理槽
２：凝集沈殿槽
２ａ：凝集剤投入器
２ｂ：攪拌機
３：ＣａＯタンク
４：ろ過槽
５：オゾン発生装置
６：オゾン導入路
６ａ：オゾン導入バルブ
７：オゾン供給手段
１０：廃液導入路
１０ａ：廃液導入バルブ
１１：第１循環路
１１ａ：第１循環バルブ
１２：第２循環路
１２ａ：第２循環バルブ
１３：排水路
１３ａ：排水バルブ
１４：メイン流路
１４ａ：メインポンプ
１４ｂ：メインバルブ
１５ａ：上側処理空間
１５ｂ：下側沈殿空間
１６：ファイナルフィルタ
１７：筒状ノズル
１７ａ：先端開口
１７ｂ：噴射筒
１８：ＣａＯ導入路
１８ａ：ＣａＯ導入ポンプ
１９：移送路
１９ａ：移送ポンプ
１９ｂ：移送バルブ
２０：第１還流路
２０ａ：第１還流ポンプ
２０ｂ：第１還流バルブ
２１：第２還流路
２１ａ：第２還流ポンプ
２１ｂ：第２還流バルブ
２２：沈殿物排出バルブ
２３：固液分離メッシュ
２４：沈殿物排出路
２５：障壁部材
２５ａ：隙間
２６：沈殿排出部
２６ａ：漏斗状底部
３０：ばっ気攪拌装置
３１：バブリング筒
３１ａ：噴出口
３２：攪拌翼
３３：回転駆動部

Claims (5)

1. 廃液を貯留して処理する処理槽と、上記処理槽内に貯留された廃液に対してオゾンガスを供給するオゾン供給手段とを備え、
   上記処理槽の底部には、生成された沈殿物を沈殿させて排出する沈殿排出部が設けられ、
   上記処理槽内には、オゾンガスの供給を受けて廃液をオゾン処理するための上側処理空間と、生成された沈殿物を沈殿させるための下側沈殿空間とを区分する、障壁部材が配置され、
   上記障壁部材は、処理槽内壁との間に周状の隙間を確保するとともに、上記隙間の内側の領域において上側処理空間と下側沈殿空間を区分していることを特徴とする廃水処理装置。
2. 上記オゾン供給手段は、処理槽内の処理液中に先端開口からオゾンガスを噴射する噴射筒に対し、噴射方向に交差する方向に処理液を導入して気液混合する筒状ノズルを含んで構成される請求項１記載の廃水処理装置。
3. 上記筒状ノズルは、気液混合されて先端開口から噴出される処理液により処理槽内で旋回流を生じさせるように構成されている請求項２記載の廃水処理装置。
4. 上記オゾン供給手段は、処理槽内の処理液中にオゾンガスをバブリング噴出する噴出口が周壁に形成されたバブリング筒と、上記バブリング筒の周壁に形成された攪拌翼と、上記バブリング筒を回転駆動する回転駆動部とを有するばっ気攪拌装置を含んで構成される請求項１記載の廃水処理装置。
5. 上記沈殿排出部は、傾斜角４５°以上の漏斗状底部を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の廃水処理装置。