JP3805245B2 - 難分解性有機物の分解方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は難分解性有機物の分解方法および装置に関し、埋立浸出水、産業廃水、地下水などの有機塩素化合物汚染水の水処理技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、埋立浸出水、産業廃水、地下水等でのダイオキシン類、ＰＣＢ類、農薬、ＶＯＣなどの有機塩素化合汚染水の処理技術としては、たとえば触媒としてアルミナ、鉄、活性炭などにパラジウムを担持させたものを使用し、この触媒を浸漬した反応塔内において槽内液を水素ガスで曝気し、水中の有機塩素化合物を脱塩素化処理するものがある。
【０００３】
また、有機塩素化合物等の難分解性有機物の分解方法としてフェントン反応を利用するものがある。フェントン反応は過酸化水素と硫酸鉄などの鉄塩と反応によって水酸遊離基（酸化剤）を発生するものであり、その反応は下記のものである。
【０００４】
Ｈ₂Ｏ₂＋Ｆｅ²⁺→Ｆｅ³⁺＋ＨＯ^-＋・ＯＨ
このフェントン反応によって発生した水酸遊離基によって難分解性有機物を酸化して分解する。
【０００５】
実際の処理においては、難分解性有機物の汚染水にＦｅＳＯ₄やＦｅＣｌ₂等を凝集剤として添加してＦｅ²⁺水溶液を作成し、この水溶液に過酸化水素を添加し、汚染水中でフェントン反応を生じさせている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した処理においては、難分解性有機物の汚染水にＦｅＳＯ₄やＦｅＣｌ₂等の凝集剤を添加すると汚染水中のＳＳが凝集して汚泥が発生し、汚染水中の有機塩素化合物等の難分解性有機物が汚泥中に移行してしまう。
【０００７】
本発明は上記した課題を解決するものであり、原水中に含まれるＦｅ³⁺をＦｅ²⁺に還元して系内で循環利用し、フェントン反応による酸化によって難分解性有機物を分解する方法および装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の難分解性有機物の分解方法は、貴金属を含む触媒を浸漬した還元処理／フェントン酸化部内に難分解性有機物およびＦｅ³⁺を含有する原水を供給してＦｅ³⁺を触媒と水素ガスとの接触によってＦｅ²⁺に還元するとともに、還元処理／フェントン酸化部内に過酸化水素を添加してフェントン反応によりＦｅ²⁺を酸化して水酸遊離基を生成し、生成した水酸遊離基で還元処理／フェントン酸化部内の難分解性有機物を酸化して分解し、還元処理／フェントン酸化部の槽内液をＵＶ反応部へ供給し、ＵＶ反応部内に配置したＵＶランプから照射する紫外線によってＵＶ反応部内の難分解性有機物を脱塩素化、ないしＵＶ酸化、あるいはラジカル反応によって分解し、ＵＶ反応部のＦｅ³⁺を含む槽内液を還元処理／フェントン酸化部に循環させるものである。
【０００９】
上記した構成により、Ｆｅ³⁺を貴金属を含む触媒と水素ガスでＦｅ²⁺に還元して繰り返しフェントン反応で循環利用することにより、系外から凝集剤として投入するＦｅ²⁺の投入量を低減して汚泥の発生および難分解性有機物が汚泥中に移行することを抑制する。
【００１０】
本発明の難分解性有機物の分解装置は、難分解性有機物およびＦｅ³⁺を含有する原水を貯留するとともに、貴金属を含む触媒を浸漬した還元処理／フェントン酸化部と、ＵＶランプを配置したＵＶ反応部と、還元処理／フェントン酸化部とＵＶ反応部とを連通して槽内液を両部間で循環させる循環手段と、還元処理／フェントン酸化部に過酸化水素を供給する過酸化水素供給と、還元処理／フェントン酸化部に水素ガスを供給する水素ガス供給手段とを有し、還元処理／フェントン酸化部はＦｅ³⁺を触媒および水素ガスとの接触によってＦｅ²⁺に還元するとともに、過酸化水素を添加してフェントン反応によりＦｅ²⁺を酸化して水酸遊離基を生成し、生成した水酸遊離基で難分解性有機物を酸化して分解し、ＵＶ反応部はＵＶランプから照射する紫外線によって難分解性有機物を脱塩素化、ないしＵＶ酸化、あるいはラジカル反応によって分解し、循環手段はＵＶ反応部のＦｅ³⁺を含む槽内液を還元処理／フェントン酸化部に循環させるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、還元処理／フェントン酸化部をなす還元処理／フェントン酸化槽１は内部にＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等の貴金属を含んだ触媒からなる触媒充填層２を配置しており、本実施の形態では触媒としてＰｔ／ＳｉＯ₂を使用する。還元処理／フェントン酸化槽１は触媒充填層２より下方の槽下部に酸素除去装置３を介して原水供給管４を接続し、槽上部に過酸化水素を供給する過酸化水素供給管１ａを接続し、槽下部に水素ガスを散気する水素ガス供給管１ｂを接続している。還元処理／フェントン酸化槽１には必要に応じてＦｅ²⁺を添加し、Ｆｅ²⁺はＦｅＳＯ₄やＦｅＣｌ₂等を凝集剤として添加して供給する。
【００１２】
還元処理／フェントン酸化槽１は上部において連絡管路５を通してＵＶ反応部をなすＵＶ反応槽６に連通しており、ＵＶ反応槽６にはＵＶランプ６ａを配置している。ＵＶ反応槽６は下部に循環ポンプ７を有する循環管路８が連通しており、循環管路８は酸素除去装置３より上流側で原水供給管４に連通している。循環管路８には循環ポンプ７より下流側に第１バルブ９を設け、第１バルブ９の上流側に処理水排出管路１０を接続し、処理水排出管路１０に第２バルブ１１を設けている。
【００１３】
以下、上記した構成における作用を説明する。難分解性有機物およびＦｅ³⁺を含有する原水は原水供給管４を通して還元処理／フェントン酸化槽１へ供給する。原水は還元処理／フェントン酸化槽１の触媒充填層２を上向流で通過して槽上部へ流れる。このとき、原水中のＦｅ³⁺は触媒充填層２の触媒および水素ガス供給管１ｂから散気する水素ガスとの接触によってＦｅ²⁺に還元され、還元処理／フェントン酸化槽１に過酸化水素供給管１ａを通して供給する過酸化水素とフェントン反応を生じる。
【００１４】
２Ｆｅ³⁺＋Ｈ₂→２Ｆｅ²⁺＋２Ｈ⁺
Ｈ₂Ｏ₂＋Ｆｅ²⁺→Ｆｅ³⁺＋ＨＯ^-＋・ＯＨ
還元処理／フェントン酸化槽１の槽内液におけるＦｅ³⁺が不足する場合には必要に応じて還元処理／フェントン酸化槽１にＦｅＳＯ₄やＦｅＣｌ₂等を添加する。
【００１５】
このフェントン反応によりＦｅ²⁺が過酸化水素で酸化されて水酸遊離基を生成し、生成した水酸遊離基が還元処理／フェントン酸化槽１の槽内液中に含まれた難分解性有機物を酸化して分解する。
【００１６】
還元処理／フェントン酸化槽１の槽内液は連絡管路５を通ってＵＶ反応槽６へ供給する。必要であれば連絡管路５の途中で酸を添加して槽内液を酸性に調整する。ＵＶ反応槽６では槽内液にＵＶランプ６ａから紫外線を照射し、ＵＶ反応槽６の槽内液中の難分解性有機物を脱塩素化、ないしＵＶ酸化、あるいはラジカル反応によって分解して処理する。
【００１７】
ＵＶ反応槽６のＦｅ³⁺を含む槽内液を循環ポンプ７により循環管路８を通して還元処理／フェントン酸化槽１に循環させる。還元処理／フェントン酸化槽１ではＦｅ³⁺をＰｔ／ＳｉＯ₂の触媒と水素ガスでＦｅ²⁺に還元して繰り返しフェントン反応に供する。通常、第１バルブ９は開栓し、第２バルブ１１は閉栓しており、適宜に第２バルブ１１を開栓することで処理水を処理水排出管路１０を通して取り出す。このとき、酸、アルカリ等を適宜に添加して処理水を中性に調整する。
【００１８】
ＵＶ反応槽６ではＦｅ²⁺を含む還元処理／フェントン酸化槽１の槽内液が流入し、Ｆｅ³⁺を含むＵＶ反応槽６の槽内液が還元処理／フェントン酸化槽１へ流れ出る。このため、ＵＶ反応槽６の槽内にＦｅ²⁺が増加し、Ｆｅ²⁺はＦｅ³⁺に比べてＵＶの透過性が高いので、紫外線による難分解性有機物の脱塩素化処理の効率が向上する。
【００１９】
図２は本発明の他の実施の形態を示すものである。先の実施の形態と同様の作用を行う部材については同一番号を付して説明を省略する。
本実施の形態では単一の槽体２０の内部に越流堰２１ａを有する仕切壁２１を設けて還元処理／フェントン酸化部２２とＵＶ反応部２３とを構成しており、還元処理／フェントン酸化部２２の内部に触媒充填層２を設け、還元処理／フェントン酸化部２２とＵＶ反応部２３との間に循環管路８を設けている。
【００２０】
上記した構成においては、還元処理／フェントン酸化部２２の槽内液が越流堰２１ａを通してＵＶ反応部２３へ流入し、ＵＶ反応部２３の槽内液が循環管路８を通して還元処理／フェントン酸化部２２へ循環する。還元処理／フェントン酸化部２２ではフェントン反応によりＦｅ²⁺が過酸化水素で酸化されて水酸遊離基を生成し、生成した水酸遊離基が還元処理／フェントン酸化部２２の槽内液中に含まれた難分解性有機物を酸化して分解する。ＵＶ反応部２３では槽内液にＵＶランプ６ａから紫外線を照射し、ＵＶ反応部２３の槽内液中の難分解性有機物を脱塩素化、ないしＵＶ酸化、あるいはラジカル反応によって分解して処理する。他の作用効果は先の実施の形態と同様である。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、Ｆｅ³⁺を貴金属を含む触媒と水素ガスでＦｅ²⁺に還元して繰り返しフェントン反応で循環利用することにより、系外から凝集剤となるＦｅ²⁺の投入量を低減して汚泥の発生および難分解性有機物が汚泥中に移行することを抑制する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における難分解性有機物の分解装置を示す模式図である。
【図２】本発明の他の実施の形態における難分解性有機物の分解装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 還元処理／フェントン酸化槽
１ａ 過酸化水素供給管
１ｂ 水素ガス供給管
２ 触媒充填層
３ 酸素除去装置
４ 原水供給管
５ 連絡管路
６ ＵＶ反応槽
６ａ ＵＶランプ
７ 循環ポンプ
８ 循環管路
９ 第１バルブ
１０ 処理水排出管路
１１ 第２バルブ

Claims (2)

1. 貴金属を含む触媒を浸漬した還元処理／フェントン酸化部内に難分解性有機物およびＦｅ³⁺を含有する原水を供給してＦｅ³⁺を触媒と水素ガスとの接触によってＦｅ²⁺に還元するとともに、還元処理／フェントン酸化部内に過酸化水素を添加してフェントン反応によりＦｅ²⁺を酸化して水酸遊離基を生成し、生成した水酸遊離基で還元処理／フェントン酸化部内の難分解性有機物を酸化して分解し、還元処理／フェントン酸化部の槽内液をＵＶ反応部へ供給し、ＵＶ反応部内に配置したＵＶランプから照射する紫外線によってＵＶ反応部内の難分解性有機物を脱塩素化、ないしＵＶ酸化、あるいはラジカル反応によって分解し、ＵＶ反応部のＦｅ³⁺を含む槽内液を還元処理／フェントン酸化部に循環させることを特徴とする難分解性有機物の分解方法。
2. 難分解性有機物およびＦｅ³⁺を含有する原水を貯留するとともに、貴金属を含む触媒を浸漬した還元処理／フェントン酸化部と、ＵＶランプを配置したＵＶ反応部と、還元処理／フェントン酸化部とＵＶ反応部とを連通して槽内液を両部間で循環させる循環手段と、還元処理／フェントン酸化部に過酸化水素を供給する過酸化水素供給と、還元処理／フェントン酸化部に水素ガスを供給する水素ガス供給手段とを有し、還元処理／フェントン酸化部はＦｅ³⁺を触媒および水素ガスとの接触によってＦｅ²⁺に還元するとともに、過酸化水素を添加してフェントン反応によりＦｅ²⁺を酸化して水酸遊離基を生成し、生成した水酸遊離基で難分解性有機物を酸化して分解し、ＵＶ反応部はＵＶランプから照射する紫外線によって難分解性有機物を脱塩素化、ないしＵＶ酸化、あるいはラジカル反応によって分解し、循環手段はＵＶ反応部のＦｅ³⁺を含む槽内液を還元処理／フェントン酸化部に循環させることを特徴とする難分解性有機物の分解装置。

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