JP3636636B2

JP3636636B2 - 紫外線照射ダイオキシン類処理装置

Info

Publication number: JP3636636B2
Application number: JP2000147106A
Authority: JP
Inventors: 英夫中西; 健一宍田
Original assignee: Takuma KK
Current assignee: Takuma KK
Priority date: 2000-05-18
Filing date: 2000-05-18
Publication date: 2005-04-06
Anticipated expiration: 2020-05-18
Also published as: JP2001321764A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種産業排水、都市下水、清掃工場廃水、最終処分場浸出水等に含まれるダイオキシン類をはじめとするハロゲン化有機化合物（以下、ダイオキシン類という）の処理に好適な紫外線照射ダイオキシン類処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から前記排水は、生物的処理、凝集・沈殿、活性炭処理等の各種処理装置を単独あるいは適宜に組み合わせて処理していた。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、その多くは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、従来は排水から浮遊物質を分離・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、これらの方法は、ダイオキシン類を分解しているのではなく、濃縮もしくは吸着する処理方法であり、抜本的な処理になっていない。
【０００３】
そこで、酸化力の強いヒドロキシルラジカル（以下、ＯＨラジカルという）を発生させ、このＯＨラジカルにより排水中のダイオキシン類をはじめとする有機物、とくに溶解性ダイオキシン類を分解、除去する促進酸化処理法が検討されるようになった。このＯＨラジカルは、強い酸化力を有すると同時に反応の選択性が低いことから、排水中の微量汚染物質の分解、除去に有効である。ＯＨラジカルは、紫外線、オゾン、過酸化水素などを併用することにより発生するが、ダイオキシン類に対し紫外線照射が脱塩素化反応に寄与するので紫外線を利用する促進酸化法がよく用いられている。しかし、従来の紫外線反応器は、排水中に紫外線光源を浸漬して照射する浸漬型であって、紫外線利用率は高いものの光源表面に汚れを生じて照射効率が低下し光源の洗浄、交換頻度が高く、また照射が不均一であるという問題があった。とくに高濃度の汚染物質を含む排水処理においてその傾向が強かった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これらの問題の解決策として、紫外線光源を被処理水と非接触に設けて照射処理する流下膜反応型紫外線照射装置（ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ−ＦａｌｌｉｎｇＦｉｌｍ：以下、ＵＶ−ＦＦという）装置が開発された。このＵＶ−ＦＦ装置は、排水を所要の間隔をおいて対向する垂直流下壁（濡れ壁）に沿って膜状に流下させ、前記流下壁の間に排水膜とは非接触に紫外線の光源を配置して排水膜を照射するものである。
【０００５】
さて、ＵＶ−ＦＦ装置にとっても、大規模実用化するには以下の解決しなければならない課題がある。
（１）膜状排水を照射するので紫外線利用率が低い。
（２）排水飛沫の飛散によって紫外線光源が汚れる。
（３）紫外線ランプのメンテナンスが容易でない。
（４）排水、紫外線による装置腐食、劣化が激しい。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決して、排水中に含まれるダイオキシン類をはじめとしたハロゲンか有機化合物を、安定かつ効果的に分解、除去しメンテナンスが容易な流下膜式の紫外線照射ダイオキシン類処理装置の提供を目的に研究の結果、完成されたのである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明について、本発明ダイオキシン処理装置の基本的な実施形態例（断面）を示す図１を参照して説明する。本発明は、前記の課題を解決するためダイオキシン類を含む排水に、紫外線を照射して処理するダイオキシン類処理装置であって、前記排水を流下する排水膜３を形成するために所定の間隔をおき対向して設けられた流下壁（濡れ壁）１と、排水膜３に紫外線を照射するために流下壁１の間に排水膜３とは非接触に取り付けられた紫外線光源４とからなり、流下壁１を垂直面に対し傾斜調整可能に、光源保護部材５等を含む紫外線光源４を取外し容易に構成したことを特徴とする紫外線照射ダイオキシン処理装置を提供する。本装置において、好ましくは、紫外線光源４および／または光源保護部材５の上下に、排水の飛沫が紫外線光源４および／または光源保護部材５に付着することを防止するための飛沫防止板９を取り付ける。また、排水の性状によって、装置部材に耐腐食性および／または耐紫外線の素材を使用する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる紫外線照射ダイオキシン類処理装置について、さらに実施形態例を挙げながら具体的に説明する。本発明では、上部に越流堰２のある流下壁（濡れ壁）１が対向して設けられ、ダイオキシン類を含む排水は、それぞれの越流堰２から流下壁表面１に沿って膜状に流下する。流下壁１の間の空間部には、流下する排水膜３には触れないように紫外線光源４および光源保護部材５が装着されて排水膜３を照射し、排水中のダイオキシン類を処理する。６は排水の越流面である。紫外線光源４や光源保護部材５を、排水膜３に触れない位置に取り付けることによって、汚れのために紫外線利用率が低下することを防ぎ、排水を膜状に拡げて紫外線が効率よく均一、かつ容易に排水膜３中のダイオキシン類に到達させるのである。
【０００９】
さて、本発明では、紫外線照射ダイオキシン類処理装置の流下壁１は、垂直線に対して傾斜させ、かつ、その角度を適宜に調整することができる構造を採用している。傾斜角を調整することによって、流下する排水膜３の厚さを調整し、紫外線利用率を増加することができる。実験の結果、垂直に取り付けた流下壁１では排水膜厚さが０．５ｍｍであったものが、垂直面から３度傾斜させることにより、排水膜３の厚さが０．８ｍｍになって紫外線利用率が８％高くなった。また、処理する排水の性状によっては腐食の激しいものがあるので取外し可能に構成して修理、交換を容易にすることが望ましい。
【００１０】
本発明に使用する紫外線光源４の種類にとくに制限はないが、紫外線利用率の高い低圧水銀灯が好適である。紫外線光源の使用数、１灯当たりの大きさ、配列などは紫外線の利用効率を高めるように適宜に設計すればよく、とくに制限はない。しかし、紫外線光源４は、長期の照射により光量が低下し、また表面が汚れるおそれがあるなど、メンテナンスが重要であって、少なくとも取外し、交換、修理が便利なように設計し、装着する必要がある。図１に示されるように紫外線光源４を下部にまたは上部に吊り下げまたは吊り上げられるようにユニット７に組み、上部にホイスト８を設けてユニット７一式を水平に引き抜ける構造にするのも一例である。
【００１１】
また、排水の性状や操作条件によっては、排水の飛散が起こってその飛沫が紫外線光源４の表面や光源保護部材５に付着し、紫外線照射を妨げて紫外線利用率を低下させ、あるいは洗浄頻度を増加させるので、防止策を講じておく必要がある。たとえば、紫外線光源ユニット７の上側と下側とに、飛沫が紫外線光源４や光源保護部材５に付着して紫外線照射を阻害するするのを防止するための、平板等を組立てた飛沫防止板９を設けるのも効果的である。
【００１２】
最終処分場浸出水や清掃工場廃水中には、塩素イオン等の腐食物質が多く含まれているので、装置の腐食が激しく紫外線による劣化も著しいので、処理水質によっては、流下壁等に耐腐食、耐紫外線素材を用いて製作する。たとえば、流下壁をＦＲＰにフッ素樹脂加工を施した素材を用いその他の部材をＳＵＳ３１６鋼を用いて製作する。
【００１３】
また、図１に例示したのは本発明装置の基本構成であって、このような構成を多数配列して使用することもできる。そして、排水中のダイオキシン類濃度が所要のレベルに低下するまで、排水を循環して照射することもできる。
【００１４】
本発明においては、紫外線の利用効率を高めるために紫外線の反射器を設けることができる。取付位置や形状等に特別な制限はないが照射効率を高めるために汚れにくく反射効率の高い反射面を用い、排水流下膜面を万遍なく照射するように設計し配置することが望まれる。
【００１５】
また、流下壁表面に、適宜、溝状や土手状の凹凸を設けて偏流を防ぎ、排水膜に乱れを生じさせて表面を更新し、表面積を拡大して紫外線の照射効率を高めることができる。さらにまた、流下壁の表面に酸化チタンなどの触媒作用を有する物質をコーティングしてダイオキシン類の分解を促進することができる。
【００１６】
本発明の実施形態には、紫外線をバッチ循環照射、連続流通照射、あるいは連続供給・循環・一部連続抜出し照射等があり、処理条件により任意に選択できる。
【００１７】
さらに、排水を紫外線照射単独処理する場合のみではなく、オゾン処理、過酸化水素処理などと併用してダイオキシン類の分解を効率的ならしめることが望ましい。紫外線照射と過酸化水素とを併用する場合には、排水中に所要量の過酸化水素を一時に注入し、あるいは処理の進行にあわせ紫外線照射と並行して過酸化水素を適量ずつ分割又は連続注入してもよい。紫外線照射とオゾンとを併用する場合には、例えば先に紫外線を作用させた後にオゾンを用いるように順次に用いてもよく、また、同時に用いることもできる。
【００１８】
図２に紫外線照射槽１１とオゾン溶解槽１２とを組み合わせたバッチ方式の排水処理装置例をフローシートに示す。本例では対向する２面の流下壁１３と流下壁１３間に水平方向に配置された紫外線ランプ１４とが設けられている。紫外線ランプ１４は、ユニット１６に組み立てられ、その上下には飛沫防止板１５を取り付けている。排水循環槽１７に貯留された排水は、紫外線照射槽ポンプ１８によって越流堰溜１９に送入され、越流堰２０を越えて排水膜を形成し流下壁１３に沿い流下して排水循環槽１７に循環、貯留される。
【００１９】
本例では、排水循環槽１７に貯留された排水の一部がオゾン溶解槽ポンプ２１によってオゾン溶解槽１２に送入され、紫外線照射とオゾン処理とが別々の装置によって同時進行されることになる。オゾン溶解槽１２底部にはオゾン発生器２２からオゾンガスが吹き込まれ、槽内で排水と向流気液接触されている。２３はオゾンガス濃度調節計である。排水の紫外線照射・オゾン処理時間は、排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０．１〜４時間程度である。
【００２０】
図３には、図２例示と同じ組合せにより、一部に循環方式を利用した本発明連続流通方式排水処理装置例のフローシートを示す。本例紫外線照射槽３１とオゾン溶解槽３２は、図２の例示したのと同様に構成されている。紫外線照射槽３１には排水供給ポンプ３８から被処理排水が連続供給される。紫外線照射を終えた排水は排水循環槽３７に貯留されオゾン溶解槽供給ポンプ３９によりオゾン溶解槽３２に送られオゾン処理される。オゾン処理された排水は紫外線照射槽３１に循環されて紫外線照射され、排水循環槽３７に戻される。排水循環槽３７からは、貯留する排水の一部が処理排水４１として系外に導出される。
【００２１】
【実施例】
本発明の効果を確認するために、紫外線照射装置とオゾン溶解処理槽とを組み合わせたダイオキシン処理装置を用いて実施試験を行ったので、以下、具体的に試験内容を説明する。なお、紫外線照射装置には、幅２０００ｍｍ、高さ１０００ｍｍの平板状流下壁を２面、垂直面に対し３度の傾きで上開きに対向して設け、紫外線光源として、５００Ｗの低圧水銀ランプを３本、水平にして流下壁の中間に垂直方向に等間隔に配置した。ダイオキシン類の分析は、ダイオキシン類標準測定分析マニュアル（厚生省）に準じて測定した。
【００２２】
実施例１
図２に例示したのと同じ構成の装置を用いて本発明の実施試験を行った。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、ＢＯＤ８０ｍｇ／ｌ、ＣＯＤ１６０ｍｇ／ｌの浸出水原水に添加してダイオキシン類濃度が４０００ｐｇ／Ｌの試験用排水を準備し、本発明の実施試験に供した。前記の試験排水１５０リットルを用い、紫外線照射槽ポンプによる試験用排水の循環量を１時間当たり１０００リットルに調整し、また、オゾン溶解槽にはオゾン濃度を５ｇ／Ｎｍ³以上に調整したオゾンガスを吹き込み、オゾン溶解槽循環ポンプによる循環量を１時間当たり５４００リットルにして４０分間運転した。運転後に試験用排水中のダイオキシン類濃度を測定した。その結果、試験用排水中のダイオキシン類全体の除去率は９３％であって、各同族体ともに７６％以上が除去されていた。
【００２３】
実施例２
実施例１に用いたのと同じ装置を図３で示したように連続流通処理方式に改造し、ＢＯＤ８０ｍｇ／ｌ、ＣＯＤ１６０ｍｇ／ｌの浸出水原水を用いて連続流通処理試験を行い、飛沫防止板の効果を確認した。操作条件は、排水供給ポンプによる試験用排水の供給量を１時間当たり４００リットルに調整し、オゾン溶解槽にはオゾン濃度を５ｇ／Ｎｍ³以上に調整したオゾンガスを吹き込み、オゾン溶解槽循環ポンプによる循環量を１時間当たり３０００リットルにして、試験用廃水の平均滞留時間を４０分にした。試験開始直後、５００時間後および１５００時間後の紫外線照射度を測定したので次に示す。
【００２４】
開始直後５００時間１５００時間後紫外線照射度（μＷ／ｃｍ²）２０，０００１８，６００１７，３００比率１０．９３０．８６比較例１
流下壁を垂直に取り付けた他は実施例１に用いたのと同じ装置を用い、実施例１と同じ条件で試験用排水の処理実験を行った。実験後、試験用排水中のダイオキシン類濃度を測定した。その結果、試験用排水中のダイオキシン類全体の除去率は８５％であって、各同族体ともに６０〜９０％が除去されていた。
【００２５】
比較例２
飛沫防止板を取り外して試験した以外は実施例２に用いたのと同じ装置を用い、実施例２と同じ条件で試験用排水の処理実験を行った。試験開始直後、５００時間後および１５００時間後の紫外線照射度を測定したので次に示す。
【００２６】

【００２７】
【発明の効果】
本発明の利用して流下壁に傾斜をもたせ、飛沫防止板を取り付けることにより、ダイオキシン類を含む排水の流下膜の厚さが増大して紫外線利用率が向上し、紫外線照射度が長時間にわたって安定するので、ダイオキシン類をはじめとするハロゲン化有機物は効果的に分解、除去される。さらに、紫外線光源や流下壁の取り外しが容易になりメンテナンスをし易くなるなどのメリットを生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例を示す装置断面図
【図２】本発明紫外線照射槽とオゾン溶解槽とを組み合わせたバッチ方式排水処理装置の一例を示すフローシート
【図３】同上連続流通方式排水処理装置の一例を示すフローシート
【符号の説明】
１：流下壁（濡れ壁）２：越流堰
３：排水膜４：紫外線光源
５：光源保護部材６：排水越流面
７：紫外線光源ユニット８：ホイスト
９：飛沫防止板
１１：紫外線照射槽１２：オゾン溶解槽
１３：流下壁１４：紫外線ランプ
１５：飛沫防止板１６：紫外線ユニット
１７：排水循環槽１８：紫外線照射槽ポンプ
１９：越流堰溜２０：越流堰
２１：オゾン溶解槽ポンプ２２：オゾン発生器
２３：オゾンガス濃度調節計
３１：紫外線照射槽３２：オゾン溶解槽
３３：流下壁３４：紫外線ランプ
３５：飛沫防止板３６：紫外線ユニット
３７：排水循環槽３８：排水供給ポンプ
３９：オゾン溶解槽ポンプ４０：オゾン発生器
４１：処理水導出管

Claims

ダイオキシン類をはじめとしたハロゲン化有機化合物（以下、ダイオキシン類という）を含む排水に、紫外線を照射して処理するダイオキシン類処理装置であって、前記排水を流下する排水膜を形成するために所定の間隔をおき対向して設けられた流下壁（濡れ壁）と、排水膜に紫外線を照射するために流下壁の間に排水膜とは非接触に取り付けられた紫外線光源とからなり、流下壁を垂直面に対し傾斜調整可能に、紫外線光源を取外し容易に構成したことを特徴とする紫外線照射ダイオキシン処理装置。
紫外線光源および／または光源保護部材の上下に、排水の飛沫が紫外線光源および／または光源保護部材に付着するのを防止する飛沫防止板を取り付けたことを特徴とする請求項１記載の紫外線照射ダイオキシン処理装置。
装置部材が、耐腐食性および／または耐紫外線の素材で構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の紫外線照射ダイオキシン処理装置。