JP2017202466A - 有機物含有排水の処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有機物及び無機炭酸を含む排水中の有機物をオゾンによって効率よく分解除去することができる有機物含有排水の処理方法及び装置を提供する。
【解決手段】被処理水を無機炭酸除去装置３で脱炭酸処理した後、過酸化水素を添加し、エゼクタ８にてオゾン含有ガスを添加し、スタティックミキサ１３に通水し、有機物を酸化処理する。オゾン含有ガス中のオゾン濃度Ａ（ｇ／Ｎｍ^３）と、該エゼクタに流入する水中の無機炭酸濃度Ｂ（ｇ／Ｌ）との比Ａ／Ｂを５００〜１０００とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機物含有排水中の有機物をオゾンにより効率的に分解除去する有機物含有排水の処理方法及び装置に関する。本発明は、特に、被処理水中に炭酸イオンや重炭酸イオン（以下、無機炭酸ということがある。）が含まれている場合に好適な有機物含有排水の処理方法及び装置に関する。

従来、有機物含有水中の有機物の除去方法として、オゾンにより有機物を酸化分解して除去する方法が知られており、このようなオゾンによる有機物の分解に当たり、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）添加、触媒充填、紫外線（ＵＶ）照射又はアルカリ添加によるｐＨ調整を併用することにより、オゾンの酸化作用を向上させて分解を促進することも知られている。

排水中の有機物のオゾン酸化においてはヒドロキシラジカル（・ＯＨ）が発生し、このラジカルが有機物分解に作用しているが、被処理水中に炭酸イオンや重炭酸イオンが存在すると、これらがヒドロキシラジカルを消費し、有機物の分解を阻害する。

特許文献１には、オゾン処理に先立ち、被処理水をｐＨ６以下に調整し、水中の炭酸イオン、重炭酸イオンを二酸化炭素とし、脱ガスすることにより、二酸化炭素形態の炭酸成分及び他の溶存ガスを被処理水から効率的に除去することが記載されている。

また、特許文献１には、オゾン処理と過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）処理とを併用することが記載されている。オゾン添加に先立って被処理水に過酸化水素を添加すると、オゾンによる酸化力が向上する。

また、特許文献１には、オゾン添加に先立って被処理水に水酸化ナトリウム等のアルカリを添加し、ｐＨ中性〜１１、好ましくは９〜１１とすると、酸化反応を促進できることが記載されている。

特許文献２には、少なくとも一部が上下方向に延在した縦配管部となっている配管と、該縦配管部内を有機物含有排水が下方に向って流れるように該配管に有機物含有排水を供給する通水手段と、該縦配管部の上部に設けられたエゼクタと、該エゼクタに酸化性ガスを供給するガス供給手段と、該配管の該エゼクタよりも下流側に設けられたスタティックミキサとを備えてなる装置が記載されている。このように、エゼクタから酸化性ガスを縦配管部に吹き込むことにより、酸化性ガスと液との接触効率が良くなり、有機物が効率よく酸化分解処理される。

特開２００１−１１３２９１ 特開２０１３−２０８５５４

本発明は、有機物及び無機炭酸を含む排水中の有機物をオゾンによって効率よく分解除去することができる有機物含有排水の処理方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明の有機物含有排水の処理方法は、少なくとも一部が上下方向に延在した縦配管部となっている配管と、該縦配管部内を有機物含有排水が下方に向って流れるように該配管に有機物含有排水を供給する通水手段と、該縦配管部の上部に設けられたエゼクタと、該エゼクタにオゾン含有ガスを供給するオゾン供給手段と、該配管の該エゼクタよりも下流側に設けられたスタティックミキサとを備えてなる有機物含有排水の処理装置を用いた有機物含有排水の処理方法において、該オゾン含有ガス中のオゾン濃度Ａ（ｇ／Ｎｍ^３）と、該エゼクタに流入する水中の無機炭酸濃度Ｂ（ｇ／Ｌ）との比Ａ／Ｂを５００〜１０００とすることを特徴とする。

本発明の有機物含有排水の処理装置は、少なくとも一部が上下方向に延在した縦配管部となっている配管と、該縦配管部内を有機物含有排水が下方に向って流れるように該配管に有機物含有排水を供給する通水手段と、該縦配管部の上部に設けられたエゼクタと、該エゼクタにオゾン含有ガスを供給するオゾン供給手段と、該配管の該エゼクタよりも下流側に設けられたスタティックミキサとを備えてなる有機物含有排水の処理装置において、該オゾン含有ガス中のオゾン濃度Ａ（ｇ／Ｎｍ^３）と、該エゼクタに流入する水中の無機炭酸濃度Ｂ（ｇ／Ｌ）との比Ａ／Ｂを５００〜１０００とする手段を備えたことを特徴とする。

本発明の一態様では、前記エゼクタに供給される有機物含有排水を無機炭酸除去手段で無機炭酸除去処理する。

本発明の一態様では、前記スタティックミキサは鉛直方向に設置されており、前記エゼクタの流出水を該スタティックミキサに下向流にて通水する。

本発明の有機物含有排水の処理方法及び装置では、上記比率Ａ／Ｂを５００〜１０００とすることにより、有機物分解効率が向上し、処理水中のＴＯＣ濃度が低いものとなる。

実施例を示す説明図である。 別の実施例を示す説明図である。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。図１は実施の形態に係る有機物含有の処理装置のフローブロック図である。

被処理水は、配管１にて酸添加手段２によって酸が添加された後、無機炭酸除去装置３に導入され、無機炭酸が除去される。酸添加手段２で添加される酸としては硫酸が好適であり、添加後の被処理水のｐＨが５〜６となるように添加されることが好ましい。このように酸を添加して被処理水のｐＨを酸性とすることにより、無機炭酸が二酸化炭素となるので、次の無機炭酸除去装置３での無機炭酸の除去効率が向上する。

本発明は無機炭酸濃度とオゾン濃度を一定比率とすることを特徴とするため、被処理水中の無機炭酸濃度に制限はないが、被処理水中の無機炭酸濃度は、通常１．０ｇ／Ｌ以下、特に０．０１〜０．５ｇ／Ｌ程度まで低減される。なお、無機炭酸除去装置３としては、脱炭酸塔、脱炭酸膜、膜脱気装置、真空脱気装置、窒素脱気装置などが挙げられ、特に脱炭酸塔が好適であるが、これに限定されない。

無機炭酸除去装置３で無機炭酸が除去された被処理水は、ポンプ４で昇圧され、過酸化水素添加手段６で過酸化水素が添加され、アルカリ添加手段でアルカリが添加され、配管５を介してエゼクタ８に供給される。

過酸化水素添加手段６からは、エゼクタ８での単位時間当りのオゾン供給量Ｅ（ｇ／Ｈ）と、酸化水素添加手段６からの単位時間当りの過酸化水素添加量Ｃ（ｇ／Ｈ）との比Ｅ／Ｃが好ましくは１〜１０特に２〜６となるように過酸化水素が添加される。過酸化水素はラジカル反応開始剤として作用し、オゾンによる有機物の分解反応を促進させる。

アルカリ添加手段７からは、好ましくはＮａＯＨ水溶液が添加され、被処理水のｐＨが７〜１１特に８〜１０となるように添加される。このように被処理水のｐＨをアルカリ性とすることにより、オゾンによる有機物酸化反応が促進される。

エゼクタ８のスロート部のガス流入口は、配管９を介してオゾン発生機１０に接続されており、オゾン含有ガスがエゼクタ８に吸い込まれるよう構成されている。オゾン発生機１０としては、電解式、放電式など、生成するオゾン含有ガス中のオゾン濃度を調整できるものが好ましい。

エゼクタ８は、水噴出方向が鉛直下向きとなるように設置されており、前記配管５はエゼクタ８の上端の作動流体流入口に接続されている。エゼクタ８の流出口は、鉛直な配管１１を介してスタティックミキサ１２の上端の流入部に接続されている。

スタティックミキサ１２は管状ケーシング内に撹拌用流路材を収容した構成のものであり、この実施の形態では管状ケーシングが鉛直方向となるように設置されている。なお、このようにスタティックミキサ１２を鉛直方向に設置して下向流通水することにより、スタティックミキサ１２内でオゾン含有気泡が浮力によって上昇しようとするので、スタティックミキサ１２内のオゾンの滞留時間が長くなり、オゾンの溶解効率が向上する。

スタティックミキサ１２の下端の流出部から流出した水は、配管１３を介して処理水槽１４に導入され、処理水が該処理水槽１４から取り出される。

本発明では、エゼクタ８に供給される被処理水中の無機炭酸濃度を無機炭酸センサ（図示略）によって検出するようにしてもよい。また、配管１又は配管５を流れる被処理水の流量を流量計（図示略）で測定するようにしてもよい。

オゾン発生機１０からエゼクタ８に供給するオゾン量は、オゾン発生機１０での電流を制御したり、配管９に設けたバルブ（図示略）の開度を制御することにより制御される。

本発明では、エゼクタ８に供給されるオゾン含有ガス中のオゾン濃度Ａ（ｇ／Ｎｍ^３）と、配管５からエゼクタ８に供給される被処理水中の無機炭酸濃度Ｂ（ｇ／Ｌ）との比Ａ／Ｂが５００〜１０００となるようにする。Ａ／Ｂ＝５００〜１０００とするために、無機炭酸除去装置３での無機炭酸除去量と、エゼクタ８に供給されるオゾン含有ガス中のオゾン濃度との少なくとも一方を制御する。

Ａ／Ｂが５００未満の場合、水中に溶解したオゾンが無機炭酸により消費され有機物分解効率が低下する。一方、Ａ／Ｂが１０００以上の場合、オゾン濃度が高すぎることにより、オゾン同士が反応消費してしまい、逆に有機物分解効率が低下する。Ａ／Ｂを５００〜１０００とすることにより、オゾンの無機炭酸による消費とオゾンガス同士の反応消費を最小限に抑制することが可能となり、有機物の分解効率が向上する。

上記説明では、過酸化水素添加手段６を設置しているが、過酸化水素添加手段６の代りに次亜塩素酸ナトリウム、二酸化塩素、次亜臭素酸ナトリウム等のハロゲン系薬剤添加手段を設置してもよい。この場合のハロゲン系薬剤の添加量は、エゼクタ８への単位時間あたりのオゾン添加量Ｅ（ｇ／ｈ）と、単位時間あたりのハロゲン系薬剤注入量Ｄ（ｇ／ｈ）との比Ｅ／Ｄが１〜６、特に２〜５となる量とすることが好ましい。

［実施例１］
酸添加手段２、無機炭酸除去装置３及びアルカリ添加手段７を設置しないこと以外は図１の通りの構成の装置（図２参照）を用い、ＴＯＣ２０ｍｇ／Ｌ、無機炭酸濃度２００ｍｇ／Ｌ（Ｂ＝０．２ｇ／Ｌ）、ｐＨ８．５の被処理水を処理した。被処理水流量は５０ｍ^３／ｈとした。エゼクタ８に供給されるオゾン含有ガスのオゾン濃度Ａは１００ｇ／Ｎｍ^３、オゾン含有ガスの供給量（流量）は、３０Ｎｍ^３／ｈとした。

エゼクタ８としては、株式会社ノリタケ製ウォータージェットミキサーを用いた。

ＴＯＣ除去率と上記のうち主な条件とを表１に示す。

［実施例２，３、比較例１〜３］
エゼクタ８に供給されるオゾン含有ガスのオゾン濃度Ａを表１の通りとしたこと以外は実施例１と同一条件にて上記被処理水を処理した。結果を表１に示す。

［実施例４］
図１の通り、酸添加手段２、無機炭酸除去装置３及びアルカリ添加手段７を設置した装置を用いて上記と同一の被処理水を処理した。

無機炭酸除去装置３としては脱炭酸塔を設置した。酸添加手段２からは硫酸をｐＨ６となるように添加した。アルカリ添加手段７からは水酸化ナトリウム水溶液をｐＨ８．５となるように添加した。無機炭酸除去処理により、被処理水（エゼクタ８への流入水）の無機炭酸濃度は１００ｍｇ／Ｌとなった。

その他の条件は実施例１と同一とした。結果を表２に示す。

［実施例５，６、比較例４〜６］
エゼクタ８に供給されるオゾン含有ガスのオゾン濃度Ａを表２の通りとしたこと以外は実施例４と同一条件にて上記被処理水を処理した。結果を表２に示す。

表１，２より明らかな通り、オゾンと無機炭酸との濃度比Ａ／Ｂを５００〜１０００とした各実施例によると比較例に比べてＴＯＣ除去率が著しく高くなることが認められた。

２ 酸添加手段
３ 無機炭酸除去装置
８ エゼクタ
９ オゾン発生機
１２ スタティックミキサ
１４ 処理水槽

Claims (4)

1. 少なくとも一部が上下方向に延在した縦配管部となっている配管と、
   該縦配管部内を有機物含有排水が下方に向って流れるように該配管に有機物含有排水を供給する通水手段と、
   該縦配管部の上部に設けられたエゼクタと、
   該エゼクタにオゾン含有ガスを供給するオゾン供給手段と、
   該配管の該エゼクタよりも下流側に設けられたスタティックミキサと
   を備えてなる有機物含有排水の処理装置を用いた有機物含有排水の処理方法において、
   該オゾン含有ガス中のオゾン濃度Ａ（ｇ／Ｎｍ^３）と、該エゼクタに流入する水中の無機炭酸濃度Ｂ（ｇ／Ｌ）との比Ａ／Ｂを５００〜１０００とすることを特徴とする有機物含有排水の処理方法。
2. 請求項１において、前記エゼクタに供給される有機物含有排水を無機炭酸除去手段で無機炭酸除去処理することを特徴とする有機物含有排水の処理方法。
3. 請求項１又は２において、前記スタティックミキサは鉛直方向に設置されており、前記エゼクタの流出水を該スタティックミキサに下向流にて通水することを特徴とする有機物含有排水の処理方法。
4. 少なくとも一部が上下方向に延在した縦配管部となっている配管と、
   該縦配管部内を有機物含有排水が下方に向って流れるように該配管に有機物含有排水を供給する通水手段と、
   該縦配管部の上部に設けられたエゼクタと、
   該エゼクタにオゾン含有ガスを供給するオゾン供給手段と、
   該配管の該エゼクタよりも下流側に設けられたスタティックミキサと
   を備えてなる有機物含有排水の処理装置において、
   該オゾン含有ガス中のオゾン濃度Ａ（ｇ／Ｎｍ^３）と、該エゼクタに流入する水中の無機炭酸濃度Ｂ（ｇ／Ｌ）との比Ａ／Ｂを５００〜１０００とする手段を備えたことを特徴とする有機物含有排水の処理装置。

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