JP3566143B2 - 汚水中のダイオキシン類除去方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、最終処分場浸出水、各種産業廃水、都市下水等の汚水処理において、汚水中に含まれるダイオキシン類を効果的に除去する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から前記したような汚水は、生物的処理、凝集沈殿、活性炭処理等各種処理方法を単独あるいは適宜に組み合わせることにより処理されていた。ところで、近年その混入が各地で大きな社会問題を引き起こしているダイオキシン類は、水に対する溶解度が極めて低く、多くが有機物質や浮遊物質（ＳＳ）などに吸着された状態で存在することが判明している。従って、従来は汚水から浮遊物質を除去し、さらに活性炭処理などの高濃度処理を施して除去していた。しかし、従来の処理方法は、一般に効率が低く、かつ処理に伴って発生する汚泥中にダイオキシン類が濃縮される不完全なものであった。
【０００３】
そこで、ダイオキシン問題を解決する方法として紫外線、オゾン、過酸化水素等を併用した促進酸化処理法が検討されるようになった。この促進酸化処理法は、オゾン、紫外線、過酸化水素等を併用して強力な酸化剤であるＯＨラジカルを発生させ、発生したＯＨラジカルにより水中の汚染物質を酸化分解させることを基本原理とする。そして、微量汚染物質を分解する作用があり、２次廃棄物の発生がなく、処理効果が脱臭、脱色、殺菌、有機部物の分解等に関し複合的な作用効果を奏するという従来技術にない特徴がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、オゾンと紫外線とを併用する促進酸化処理法には、オゾンが不飽和結合部と選択的に反応すること、ＯＨラジカルがＣ−Ｈ結合に較べてＣ−Ｃｌ結合と反応しにくいために、高塩素置換されたダイオキシン類は低塩素化のダイオキシン類に較べＯＨラジカルと反応しにくく、紫外線による脱塩素化反応により低塩素化に移行し、処理時間が不十分な場合は原水より低塩素化のダイオキシン類が増加するという欠点があった。とくに、ダイオキシン類が汚泥中に移行することを防ぐため汚水の原水に促進酸化処理法を適用すると、汚水原水にはＯＨラジカルに反応する物質が数多く存在するので反応時間が不十分になりやすい。本願発明は、汚水中に含まれるダイオキシン類やハロゲン化有機化合物を効果的に分解、除去する処理方法を課題として研究の結果、完成されたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記の課題を解決する手段として、ダイオキシン類を含む汚水に紫外線照射処理を施した後、紫外線とオゾンとを併用した促進酸化処理法を用いて被処理水中のダイオキシン類を分解除去することを特徴とする汚水中のダイオキシン類除去方法を提供する。また、ダイオキシン類を含む汚水に紫外線照射処理を施した後、紫外線とオゾンと過酸化水素とを併用した促進酸化処理法を用いて被処理水中のダイオキシン類を分解除去することを特徴とする汚水中のダイオキシン類除去方法を提供する。汚水中に含まれるダイオキシンの種類や濃度等、汚水の状況によっては、前記汚水中のダイオキシン類除去方法を、ダイオキシン類を含む汚水に反復して施す。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる汚水中のダイオキシン類除去方法について、実施形態例を挙げながら説明する。図１は本発明の基本的な実施形態を示すフローダイヤグラムである。
【０００７】
本発明は基本的に、処理しようとするダイオキシン類などのハロゲン化有機化合物を含む汚水に対し、まず、紫外線単独照射を行い、あらかじめハロゲン化有機化合物の脱塩素化反応を促進してＯＨラジカルと反応しやすい低塩素化物に移行させておいてから、紫外線とオゾンとを併用した促進酸化処理法を効果的に適用して、生成するＯＨラジカルによりダイオキシン類を分解除去するものである。
【０００８】
本発明において処理対象の汚水は、まず紫外線の照射を受け、含有するダイオキシン類の脱塩素化反応が促進され低塩素化される。使用する装置としては、従来型の紫外線照射装置、すなわち紫外線光源を被処理水中に浸漬する浸漬型ＵＶ処理装置を用いることができる。しかし、この型式のＵＶ処理装置は、紫外線の吸収効率が高い一方、紫外線光源の接水部が汚水により汚れて紫外線照射効率が低下しやすく、照射効率の低下を防ぐために、しばしば光源の表面を洗浄しなければならないという欠点がある。
【０００９】
最近では、前記の欠点をなくするために流下膜方式を利用し、被処理水を膜状に拡げ、かつ紫外線の光源を被処理水とは非接触状態に保って、紫外線照射効率の低下を防止するＵＶ−ＦＦ（ＵＶ−Ｆａｌｌｉｎｇ Ｆｉｌｍ）装置が開発され、本発明にも好ましく利用することができるようになった。本発明においても、後で詳しく説明する図２に例示したように、ＵＶ−ＦＦ装置にオゾン溶解槽を付設して被処理水に紫外線照射することができる。
【００１０】
本発明における被処理水の処理方式は、処理すべき被処理水の量、汚染物質の濃度や処理の難易等により、バッチ循環照射処理法、連続流通照射処理法、一部抜出循環照射処理法等を適宜に選択して適用することができる。紫外線の光源にとくに制限はないが、水処理に有効という観点から紫外線ランプを用いることが多く、なかでもエネルギー効率の高い低圧水銀ランプが好適である。また、紫外線とオゾンとの併用に加えて過酸化水素を併用してもよい。過酸化水素は、処理条件に合わせて直接被処理汚水に所要量を投入し、あるいはポンプ等により処理の進行に従って一定量づつを分割添加することもできる。
【００１１】
さらに実施形態例を示す図面を参照して本発明を具体的に説明する。図２には本発明に用いるＵＶ−ＦＦ装置の一例として、本発明の研究に使用したものと同じ構成の実験装置を模式的に示した。このＵＶ−ＦＦ装置では、被処理水等の貯留に用いる貯留槽１中の被処理水をポンプ２によって供給口３から紫外線照射装置本体内に送入して、筒状の流下壁４の上部に設けた溢流堰５から流下壁４の内側に沿って膜状に流下させ（いわゆる濡れ壁式）、流下壁筒４内の流下する被処理水膜６に触れないところに紫外線の光源７を取り付けて流下する被処理水膜６を照射する。紫外線照射を終えた被処理水は貯留槽１に戻される。貯留槽１は、処理の目的により、汚水を貯留し、あるいは汚水を循環して紫外線照射するための循環処理汚水を貯留するために使用する。紫外線照射を終えた被処理水はそのまま次工程の処理に、あるいは供給口３に循環して所要のレベルまで紫外線照射処理を施した後、次工程の処理にはいる。
【００１２】
さらに図２に例示の装置には、本発明を実施するためにポンプ８、オゾン溶解槽９，オゾン発生器１０およびオゾン濃度計１１が接続されている。そして、貯留槽１の被処理水をポンプ８によってオゾン溶解槽９に送り、オゾン発生器１０で発生させたオゾンをオゾン溶解槽９中に導入して溶解させ、オゾンを溶解した被処理液を貯留槽１に循環することができる。この間、一方では貯留槽１中の被処理水をポンプ２によって紫外線照射装置本体内に送入、循環して紫外線照射を行うことによって、紫外線とオゾンとの併用による促進酸化処理を施すことができる。所要の紫外線照射時間および紫外線併用オゾン処理時間は、汚水中のダイオキシン類の種類や濃度によって異なるが、一般的には０．２５〜４時間程度である。
【００１３】
【実施例】
前記の図２に例示した装置を用いて本発明の効果を実験により確認したので、以下に具体的に説明する。
【００１４】
実施例１
飛灰中のダイオキシン類をトルエンで抽出した後、メタノール置換した抽出液を、ＢＯＤ２００ｍｇ／ｌ、ＣＯＤ１５０ｍｇ／ｌの下水原水に添加したダイオキシン類濃度が７０ｐｇ−ＴＥＱ（毒性等量）／Ｌの汚水を本発明の実施に供した。前記の汚水１５０リットルを貯留槽に入れ、１分当たり１５リットルを供給口から装置本体に送り、溢流堰から円筒状の流下壁の内側に沿って膜状に流下させ、円筒内で流下膜に接触しない位置に取り付けた紫外線光源から流下する被処理水膜に紫外線を照射した。紫外線の光源には、３０ｗの低圧水銀ランプ６本を環状に立てて配列した。
【００１５】
つぎに、紫外線照射を所定時間実施した後、紫外線・オゾン併用の促進酸化処理を行った。すなわち、引き続いて被処理水を循環して前記の紫外線照射を実施する一方、貯留槽中の被処理水をポンプを用いてオゾン溶解槽に送り、オゾン濃度が５ｇ／Ｎｍ^３以上のオゾン含有ガスを１時間当たり５０〜５００リットルの流量で混合して貯留槽に戻した。このようにして、オゾン溶解槽では汚水中にオゾンが溶解し、かつ、紫外線照射によってオゾンがＯＨラジカルに転化され、ダイオキシン類に対し、紫外線・オゾン併用処理を進行させることができた。本実施例では紫外線単独処理を１時間実施した後、紫外線・オゾン併用処理を１時間実施した。処理結果を図３に示す。汚水中のダイオキシン類は、ＰＣＤＤｓおよびＰＣＤＦｓがともに９０％以上除去され全体としては９３％以上の除去率であった。なお、図中の略語の意味は次の通りである。
【００１６】
総ＤＸＮｓ ：ダイオキシン類濃度
Ｔ４Ｄ ：Ｔ４ＣＤＤｓ（四塩素化物ジベンゾパラダイオキシン類）
Ｐ５Ｄ ：Ｐ５ＣＤＤｓ（五塩素化物ジベンゾパラダイオキシン類）
Ｈ６Ｄ ：Ｈ６ＣＤＤｓ（六塩素化物ジベンゾパラダイオキシン類）
Ｈ７Ｄ ：Ｈ７ＣＤＤｓ（七塩素化物ジベンゾパラダイオキシン類）
Ｏ８Ｄ ：Ｏ８ＣＤＤ （八塩素化物ジベンゾパラダイオキシン類）
Ｔ４Ｆ ：Ｔ４ＣＤＦｓ（四塩素化物ジベンゾフラン）
Ｐ５Ｆ ：Ｐ５ＣＤＦｓ（五塩素化物ジベンゾフラン）
Ｈ６Ｆ ：Ｈ６ＣＤＦｓ（六塩素化物ジベンゾフラン）
Ｈ７Ｆ ：Ｈ７ＣＤＦｓ（七塩素化物ジベンゾフラン）
Ｏ８Ｆ ：Ｏ８ＣＤＦ （八塩素化物ジベンゾフラン）
ＴＥＱ ：毒性等量
比較例１
紫外線単独処理を実施しないで、紫外線・オゾン併用処理を２時間実施した以外は、実施例１と同様の実験を実施し、同様の測定を行った。その結果を図４に示す。汚水中のダイオキシン類は、ＰＣＤＤｓが約９３％の高い分解率を得たが、低塩素置換したＰＣＤＦｓについては供給した原汚水に較べてむしろ増加する傾向であった。全体のダイオキシン分解率は約８０％に止まっていた。
【００１７】
【 発明の効果】
本発明を利用して、汚水に対し紫外線単独処理を行った後、紫外線・オゾン併用の促進酸化処理を施すことにより、紫外線照射によるダイオキシン類の低塩素化が促進され、続いて紫外線・オゾンの併用処理による、酸化力の強いＯＨラジカルによってダイオキシン類は効果的に酸化除去される。またダイオキシン類の分解に必要なオゾン注入量が減少し、経済的にも有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本的なフローダイヤグラム
【図２】本発明実施例に使用した装置を模式的に示した図
【図３】実施例１の測定結果
【図４】比較例１の測定結果
【符号の説明】
１：貯留槽 ２：ポンプ ３：供給口
４：流下壁 ５：溢流堰 ６：被処理水膜
７：紫外線光源 ８：ポンプ ９：オゾン溶解槽
１０：オゾン発生器 １１：オゾン濃度計

Claims (3)

1. ダイオキシン類を含む汚水に紫外線照射処理を施した後、紫外線とオゾンとを併用した促進酸化処理法を用いて被処理水中のダイオキシン類を分解除去することを特徴とする汚水中のダイオキシン類除去方法。
2. ダイオキシン類を含む汚水に紫外線照射処理を施した後、紫外線とオゾンと過酸化水素とを併用した促進酸化処理法を用いて被処理水中のダイオキシン類を分解除去することを特徴とする汚水中のダイオキシン類除去方法。
3. 請求項１または２記載の汚水中のダイオキシン類除去方法をダイオキシン類を含む汚水に反復して施すことを特徴とする汚水中のダイオキシン類除去方法。

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