JP2613586B2 - 排水処理装置と排水処理方法 - Google Patents

排水処理装置と排水処理方法

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JP2613586B2
JP2613586B2 JP5055033A JP5503393A JP2613586B2 JP 2613586 B2 JP2613586 B2 JP 2613586B2 JP 5055033 A JP5055033 A JP 5055033A JP 5503393 A JP5503393 A JP 5503393A JP 2613586 B2 JP2613586 B2 JP 2613586B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、クリーニング事業所
等から排出されるテトラクロロエチレン等の有機塩素系
化合物を含有する排水の処理装置と処理方法に関する
【0002】
【従来の技術】従来、ドライクリーニングを行なってい
るクリーニング事業所では、テトラクロロエチレンをド
ライクリーニング溶剤として用いており、その排水はテ
トラクロロエチレンを含有している。そして、このテト
ラクロロエチレン及びトリクロロエチレンによる地下水
汚染が問題となっていることから、その排水基準が制定
されている。その排水中のテトラクロロエチレンの処理
方法としては、活性炭にテトラクロロエチレンを吸着さ
せて分離除去する方法や、テトラクロロエチレンを大気
中に放散させる曝気法がある。
【0003】また、特開昭63−218293号公報に
開示されているように、トリクロロエチレンを含有した
排水の処理方法として、この排水に過酸化水素を添加
し、紫外線照射してトリクロロエチレンを分解し、この
後その排水をさらに、紫外線を照射しながら活性炭素繊
維吸着層を通してトリクロロエチレンを分解除去する方
法が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術の活性
炭吸着法では、活性炭の劣化時期の把握が困難であり、
吸着後の廃活性炭の処理の問題があった。また、曝気法
では大気中にテトラクロロエチレンが拡散することにな
り、二次汚染が生じるという問題があった。さらに、上
記公開公報に開示された方法は、装置が複雑であり、ま
た排水中のトリクロロエチレンの分解に時間がかかると
いう問題がある。
【0005】特に、上記各従来の技術を用いた排水処理
装置では、小規模なクリーニング事業所にとって、導入
コスト及び日常の管理が困難であり、確実な排水処理が
できないものであった。
【0006】この発明は、上記の従来の技術の問題点に
鑑みて成されたもので、有機塩素系化合物を含有する排
水を無害なものへ分解する処理時間が短く、二次汚染も
生ぜず、且つ維持管理が容易な排水処理装置及び排水処
理方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は、テトラクロ
ロエチレン等の有機塩素系化合物を含有する排水が注入
される螺旋管状に形成された石英製の貯水部を有した分
解槽を設け、この貯水部の螺旋中心位置に、例えば25
3.7nmに主エネルギーを有する紫外線を出す紫外線ラ
ンプを配置した排水処理装置である。またこの発明は、
排水が注入される中空の二重円筒からなる石英製の貯水
部を有した分解槽を設け、この貯水部の二重円筒間に排
水を注入し、上記二重円筒の中心の中空部に紫外線ラン
プを配置した排水処理装置である。さらにこの発明は、
排水が注入される中空状の分解槽を設け、この分解槽中
央部に石英製のランプ収納筒を配設し、このランプ収納
筒内に紫外線ランプを配置した排水処理装置である。
【0008】またこの発明は、排水中の有機塩素系化合
物を分解する際に、排水中の酸素を除去し、酸素を除去
した排水に紫外線を照射する排水処理方法である。さら
に、上記排水に亜硫酸ナトリウム等の亜硫酸塩を添加し
て紫外線照射する排水処理方法である。
【0009】
【作用】この発明は、例えば253.7nmに主エネルギ
ーを有する紫外線により、排水中のテトラクロロエチレ
ンやトリクロロエチレンを、無害な二酸化炭素と水素イ
オン及び塩素イオンに分解するものである。この発明の
排水処理装置は、例えばクリーニング事業所の一日あた
りの排水量、排水中のテトラクロロエチレン濃度及びそ
の他有機質夾雑物等、排水の質を考慮して、上述の、石
英製の螺旋管状貯水部を有した分解槽、中空の二重円筒
状貯水部を有した分解槽、またはランプ収納筒を有した
分解槽を適宜選択して用いるものである。
【0010】また、テトラクロロエチレンを分解する
と、分解途中でトリクロロエチレンが生成する。このト
リクロロエチレンを効率的に除去するために、処理前の
排水中に窒素ガスを通気し、嫌気状態で紫外線を照射す
ることにより、トリクロロエチレンの分解率を高めるこ
とができたものである。また、亜硫酸ナトリウム等の亜
硫酸塩を処理前の排水に添加することによっても、テト
ラクロロエチレンの分解率に影響を及ぼすことなく、ト
リクロロエチレンの分解を著しく促進することができ
た。
【0011】ここで、テトラクロロエチレン及びトリク
ロロエチレンの分解反応は、水溶液中で、水と溶存酸素
との反応により、次式(1)及び(2)に示すように二
酸化炭素と塩素イオン及び水素イオンに分解される。 C2Cl4 + 2H2O + O2 → 2CO2 + 4H+ + 4Cl- (1) C2HCl3 + 2H2O + O2 → 2CO2 + 5H+ + 3Cl- (2) 従って、反応の進行に伴い、溶存酸素濃度の減少、pH
の低下及び塩素イオン濃度の増加がみられる。
【0012】また、上記排水処理方法に示すように、分
解前に亜硫酸塩の添加や窒素ガスの通気によって、溶存
酸素がOmg/lに近い嫌気状態となる。これは、窒素ガス
の通気により、排水中の酸素と窒素が置換されるからで
ある。また、亜硫酸塩を排水中に添加すると、次式
(3)に示す反応により、排水中の酸素が消費されるか
らである。 2SO3 2- + O2 2SO4 2- (3) この嫌気状態でのテトラクロロエチレン及びトリクロロ
エチレンの分解機構は、式(1)や(2)に示す反応と
異なり、波長300nm以下の紫外線エネルギーにより、
原子間結合の解離によるものであると考えられる。
【0013】
【実施例】以下、この発明の実施例について、図面に基
づいて説明する。この実施例のテトラクロロエチレンを
含有した排水の処理装置は、図1に示すように、ドライ
クリーニング機の排水を、先ず、図示しない水分離槽に
入れ、テトラクロロエチレンと水とを分離し、分離され
たテトラクロロエチレンを回収し、テトラクロロエチレ
ンが溶けた水を、2段目の水分離器1に貯留する。水分
離器1の排水を液中ポンプ2により吸い上げ、フィルタ
ー3を通し夾雑物を取り除いた後、分解装置4に送る。
そして、分解装置4で排水に紫外線照射を行ない、テト
ラクロロエチレン等を分解しタンク5に貯留する。
【0014】この実施例の分解装置4は、図2〜図4に
示す分解装置4A,4B,4Cの型がある。各分解装置
4A〜Cには、紫外線ランプ7が取り付けられた電気安
定器6が設けられ、この電気安定器6とともに紫外線ラ
ンプ7が分解槽8に取り付けられている。
【0015】ここで、図2に示す分解装置4Aは、紫外
線透過率の高い石英製の螺旋管からなる貯水部9が分解
槽8内に設けられ、この螺旋状の貯水部9の螺旋の中心
部分に紫外線ランプ7が挿通されている。排水は、この
貯水部9の下方から注入され、上方から排出される。こ
の実施例では、排水を貯水部9に一旦溜めて、紫外線照
射を行い分解処理した後、排水を排出するようにして実
験をしたものであるが、分解速度等を考慮して、排水を
連続的に貯水部9に送り込むようにしても良いものであ
る。
【0016】また、図3に示す分解装置4Bは、紫外線
透過率の高い石英製の中空の二重円筒からなる貯水部1
0が、分解槽8内の中心部に設けられ、この二重円筒間
に排水が注入されるものである。そして、上記二重円筒
の貯水部10の中央部の中空部分に、紫外線ランプ7が
配置されている。この実施例でも、排水を貯水部10に
一旦溜めて、紫外線照射を行い分解処理した後、排水を
排出するようにして実験をしている。しかし、ここで
も、分解速度等を考慮して、排水を連続的に貯水部10
に送り込むようにしても良いものである。
【0017】さらに、図4に示す分解装置4Cは、ステ
ンレス等の金属で分解槽8を形成し、この分解槽8内
に、ランプ収納筒11内に収納された紫外線ランプ7を
配置し、分解槽8に直接排水を注入するものである。こ
のランプ収納筒11は、紫外線ランプ7を排水から保護
するためのものであり、紫外線透過率の高い石英製のも
のである。この実施例の分解槽8は、排水を分解槽8に
一旦溜めて、紫外線照射を行い分解処理した後、排水を
排出するものである。
【0018】また、各分解槽8での紫外線ランプ7の本
数は1本で出力は、12Wである。上記の各分解装置4
A〜Cの形や材質、紫外線ランプの出力及び処理容量を
表1に示す。
【0019】
【表1】
【0020】ここで、図2の分解装置4Aの螺旋管状の
貯水部9は、紫外線の被照射面積が大きいことを特徴と
し、1回あたりの処理量は45mlであるので、例えば1
日の排水量の少ない小規模なクリーニング事業所等を対
象とする。
【0021】また、図3の分解装置4Bの貯水部10
は、紫外線ランプ7からの光の到達距離を1.5cm以内
にし、紫外線の減衰をできるだけ小さくしたことを特徴
とし、1回あたりの処理量は270mlであるので、例え
ば1日の排水量が比較的多い中規模なクリーニング事業
所等を対象とする。
【0022】さらに、図4の分解装置4Cは、紫外線ラ
ンプ7を保護するためのランプ収納筒11が取り付けら
れているもので、排水はステンレス製の分解槽8に直接
注入されるものであり、1回あたりの処理量が3,00
0mlであり、1日の排水量が多くかつ排水中のテトラク
ロロエチレン濃度が比較的低いクリーニング事業所等を
対象とする。
【0023】次に、この実施例の排水処理装置の紫外線
照射による分解率及び分解速度定数について説明する。
t分後の分解率及び分解速度定数は、次式(4)及び
(5)により与えられる。 分解率(%)=(1−t分後の濃度/初期の濃度)×100 (4) lnCt =lnCo−kt (5) Ct : t分後の濃度 [μg・l-1] Co : 初期の濃度 [μg・l-1] k : 分解速度定数 [μg・l-1 ・ min-1
【0024】各分解槽4A,4B,4Cでのテトラクロ
ロエチレン及びトリクロロエチレンの初期濃度を、約1
0,000[μg・l-1]に調整した標準試料の分解時
間(分)に対する分解率(%)の一例を図5,図6に、
また分解速度定数[μg・l-1 ・ min-1]の測定結果
の例を表2に示す。
【0025】
【表2】
【0026】分解速度定数kは分解装置4C、4B、4
Aの順に大きくなり、特に4Aの分解率は10〜15分
の短時間で99.9%以上と高く、テトラクロロエチレ
ンは勿論のこと、トリクロロエチレンに対しても効果の
あることが分かる。
【0027】次に、実際のドライクリーニング機を使用
している事業所排水を対象として、分解装置4Aを使用
したときの分解結果の例を表3に示す。
【0028】
【表3】
【0029】表3のX,Y,Zで示す3事業所ともテト
ラクロロエチレンの初期濃度81〜135mg/lに対し
て、60分後の分解率が99.9%以上と高く、濃度も
0.009〜0.026mg/lと水質汚濁防止法による排水
基準値0.1mg/lを十分クリアしている。
【0030】次に、テトラクロロエチレンの分解中に生
成するトリクロロエチレンの処理の実施例について説明
する。トリクロロエチレンは、分解前に亜硫酸ナトリウ
ム等の亜硫酸塩の添加や、窒素ガスを排水中に通気する
ことにより、嫌気状態を形成し、この後その排水に紫外
線を照射すると著しい分解効果を示した。従って、亜硫
酸塩や窒素ガスは、分解促進剤として有効に働く。ここ
で、実際のドライクリーニング機を使用している事業所
排水を対象として、上記分解装置4Aを使用し、排水5
0mlに対して亜硫酸塩を30mgの割合で添加した場
合と、しない場合の分解結果の例を表4に示す。
【0031】
【表4】
【0032】表4に示すように、亜硫酸塩を添加するこ
とによりテトラクロロエチレン及びトリクロロエチレン
の分解率が著しく向上するものであり、特にトリクロロ
エチレンに大きな効果がある。
【0033】なお、テトラクロロエチレン及びトリクロ
ロエチレンは、分解が進行するにつれて水素イオンを生
成することから、処理排水はpHが酸性になる。そこ
で、これを中和するために、1N−NaOHを使用する
と良い。例えば、分解装置4Aでは数mlの滴下で容易に
pHが7前後となる。
【0034】また、この中和操作をせずに簡単化するた
めに、分解前に亜硫酸ナトリウム等の亜硫酸塩を添加す
る方法も有効である。即ち、亜硫酸塩の添加により、排
水中の酸素が消費されるのみならず、排水のpHをアル
カリ性にすることから、上述の分解促進効果のみなら
ず、中和効果をもたらすものである。
【0035】なお、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、分解槽に紫外線ランプを直接挿入し、排
水中に紫外線ランプが直接触れるものでも良い。また、
分解槽の内側を金属面等の鏡面にすることにより、外部
に紫外線が漏れず、紫外線の使用効率が高いものとな
る。
【0036】
【発明の効果】この発明による3つの型の分解槽は、標
準試料だけでなく実際のドライクリーニング機を使用し
ている事業所排水についても、現場の状況に合せ、短時
間に効率良くテトラクロロエチレン及びトリクロロエチ
レンの分解を行なっているものであり、良好な結果が得
られている。従って、従来から行なわれている活性炭吸
着処理法等の問題点である維持管理や廃棄物処理等の解
決が図られ、装置のコストや維持費用が安価であり、そ
の実用性は極めて高いものである。
【0037】また、この発明による嫌気状態での紫外線
照射や、亜硫酸塩の添加は、テトラクロロエチレンの分
解に効果があるばかりでなく、分解中に発生するトリク
ロロエチレンをも効率よく分解するものであり、二次生
成物の処理やpHの調整工程を簡便化でき、日常の管理
も容易なことから、更に実用性が高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の排水処理装置を適用するクリーニン
グ事業所の排水処理を示す概略図である。
【図2】この発明の一実施例の分解装置を示す縦断面図
である。
【図3】この発明の他の実施例の分解装置を示す縦断面
図である。
【図4】この発明のさらに他の実施例の分解装置を示す
縦断面図である。
【図5】この発明の排水処理装置の各実施例のテトラク
ロロエチレンの分解率を示すグラフである。
【図6】この発明の排水処理装置の各実施例のトリクロ
ロエチレンの分解率を示すグラフである。
【符号の説明】
4,4A,4B,4C 分解装置 7 紫外線ランプ 8 分解槽 9,10 貯水部

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機塩素系化合物を含有する排水が注入
    される螺旋管状の石英製貯水部を有した分解槽と、上記
    排水を嫌気状態にする嫌気状態形成手段と、上記貯水部
    の螺旋中心に沿って配置された紫外線ランプとを設け、
    上記貯水部に上記嫌気状態の排水を流すことを特徴とす
    る排水処理装置。
  2. 【請求項2】 有機塩素系化合物を含有する排水が注入
    される中空の二重円筒からなる石英製の貯水部を有した
    分解槽と、上記排水を嫌気状態にする嫌気状態形成手段
    と、上記二重円筒の中空部に配置された紫外線ランプと
    を設け、上記貯水部に上記嫌気状態の排水を流すことを
    特徴とする排水処理装置。
  3. 【請求項3】 有機塩素系化合物を含有する排水が注入
    される中空状の分解槽と、上記排水を嫌気状態にする嫌
    気状態形成手段と、上記分解槽内に配置された石英製の
    ランプ収納筒と、このランプ収納筒内に配置された紫外
    線ランプとを設け、上記分解槽に上記嫌気状態の排水を
    流すことを特徴とする排水処理装置。
  4. 【請求項4】 排水中の有機塩素系化合物を分解する際
    に、排水中の酸素を除去し、その排水に紫外線を照射す
    ることを特徴とする排水処理方法。
  5. 【請求項5】 排水中の有機塩素系化合物を紫外線照射
    して分解する際に、上記排水に亜硫酸塩を添加して紫外
    線を照射することを特徴とする排水処理方法。
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