JP3859866B2

JP3859866B2 - 水処理方法

Info

Publication number: JP3859866B2
Application number: JP13145098A
Authority: JP
Inventors: 豊島田; 孝河野; 博臣仲村
Original assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Priority date: 1998-04-23
Filing date: 1998-04-23
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2018-04-23
Also published as: JPH11300376A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水２次処理水や工場排水等の有機物質（ＴＯＣ、ＣＯＤ）を含む汚水の浄化処理に用いられる水処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水２次処理水や工場排水等の浄化処理に有効な方法として、オゾンによる酸化分解処理があることは良く知られている。しかし難分解性有機物質であるトリハロメタン、ダイオキシン等の有機ハロゲン化合物による汚染が深刻化し、オゾンによる酸化分解処理能力の限界も一方では明らかになってきた。このような事情から最近注目されているのが、ＯＨラジカル（ヒドロキシルラジカル）による酸化分解処理である。
【０００３】
ＯＨラジカルは約２．８５Ｖの酸化還元電位をもち、オゾンの約１．４倍の酸化力を示す。ＯＨラジカルを生成する方法は幾つかあるが、オゾンから生成する方法が比較的有効とされている。そして、オゾンからＯＨラジカルを生成する方法には、オゾンと紫外線を組み合わせるものや、オゾンと過酸化水素を組み合わせるもの、オゾンと触媒を組み合わせものなどがあり、オゾンと紫外線を組み合わせる方法が有効と考えられている。
【０００４】
オゾンと紫外線を組み合わせてＯＨラジカルを生成する場合、通常は特開平７−１０８２８５号公報に記載されているように、被処理水に紫外線を照射するＵＶ処理塔に、散気方式によってオゾンガスが注入される。
【０００５】
また、ＵＶ処理前にエジェクタを用いてオゾンガスを注入することは特公平７−２２７５３号公報に記載されているが、ここではオゾンガスが注入された被処理水をＵＶ処理塔へ送る前に被処理水中の気泡を除去することが行われている。ＵＶ処理前に気泡を除去するのは、気泡によるに紫外線の散乱を防止して、処理効率を上げるためと説明されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの方法では、オゾンと紫外線が組み合わされ、ＯＨラジカルが生成しているにもかかわらず、被処理水中の有機物質（ＴＯＣ、ＣＯＤ）が十分に酸化分解されないことが、本発明者らによる調査から判明した。
【０００７】
本発明の目的は、オゾンと紫外線の組み合わせて汚水を酸化分解処理する場合の処理効率を効果的に高めることができる水処理方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明者らはオゾンと紫外線の組み合わでＯＨラジカルを効率よく生成する方法について実験検討を繰り返した。その結果、以下のような事実が判明した。
【０００９】
ＯＨラジカルの生成量を増加させるためには、被処理水中へのオゾン溶解量を多くし、その状態で紫外線を照射する必要がある。被処理水にオゾンガスを注入する方法として、特開平７−１０８２８５号公報に記載されているような散気方式を採用する場合は、被処理水中にオゾンが十分に溶解しない。被処理水中にオゾンを十分に溶解させるためには、特公平７−２２７５３号公報に記載されているようなエジェクタを使用することが不可欠である。
【００１０】
エジェクタを使用してオゾンガスを注入すると、ガス中のオゾンが被処理水に溶解すると共に、その被処理水が多数の気泡を同伴してＵＶ処理塔へ流入する。ＵＶ処理塔に進入した気泡は、特開平７−１０８２８５号公報に記載されているように、紫外線を散乱させ、その照射効率を低下させる原因になるのは事実であるが、その一方で、この気泡はオゾンを含み、ＵＶ処理塔でのオゾン供給源となることから、ＯＨラジカルの生成を持続させ、その生成効率を高める因子にもなる。
【００１１】
本発明者らはこの同伴気泡の長所・短所を踏まえ、被処理水中の有機物質（ＴＯＣ、ＣＯＤ）の低減に及ぼす総合的な影響を調査した結果、エジェクタによるオゾンガスの注入後、気泡を取り除かずに被処理水をＵＶ処理塔に直接投入する方が有機物質（ＴＯＣ、ＣＯＤ）の低減効果が大きくなることを知見した。
【００１２】
また、エジェクタ入側の水圧やＵＶ処理塔内の水圧を高めたり、被処理水のｐＨ値を低下させるのも、有機物質（ＴＯＣ、ＣＯＤ）の低減効果を高めるのに有効であり、ｐＨ値の低下は特に、被処理水がＯＨラジカルを分解する炭酸イオン、重炭酸イオン等のＯＨスカベンジャを含む場合の有機物質（ＴＯＣ、ＣＯＤ）の低減効果向上に有効なことを合わせて知見した。
【００１３】
本発明は上記知見に基づいて完成されたものであり、その水処理方法は、オゾンと紫外線を組み合わせて生成したＯＨラジカルにより、被処理液中の有機物質を酸化分解する水処理方法において、有機物質を含む被処理水にオゾンガスを注入するエジェクタと、エジェクタから排出される気泡混合状態の被処理水が、気泡を除去せずに投入されるように前記エジェクタに直結してその下流側に配置され、その流通水に紫外線を照射すると共に、大気圧を超える内圧を維持できるクローズド形式とされたＵＶ処理塔とを具備する水処理装置を使用し、前記ＵＶ処理塔において、エジェクタによるオゾンガス注入でオゾンが溶解し且つ気泡が除去されない気泡混合状態の被処理水に、低圧水銀ランプにより紫外線をオゾン注入量１ｇに対して５〜６０Ｗの出力で照射すると共に、エジェクタの入側で２ｋｇ／ｃｍ ² 以上の水圧を確保して、ＵＶ処理塔内での水圧を１〜５ｋｇ／ｃｍ ² とし、且つ被処理水のｐＨ値を６以下に調整することにより、ＯＨラジカルの生成効率を高めるものである。
【００１４】
エジェクタ入側の水圧は有機物質（ＴＯＣ、ＣＯＤ）を効果的に低減させるために２ｋｇ／ｃｍ ² 以上とする。この水圧は高いほど有機物質（ＴＯＣ、ＣＯＤ）の低減効果が大きいので、有機物質低減の点からはその上限は存在しないが、実際の設備では反応塔、配管の耐圧を考慮し１５ｋｇ／ｃｍ²以下に制限することが望まれる。
【００１５】
ＵＶ処理塔内の水圧は１〜５ｋｇ／ｃｍ ² とする。ＵＶ処理塔内の水圧が高すぎる場合は、ＵＶ処理塔におけるランプ保護管の耐圧強度を高めるなどの対策が必要となり、設備コストが増大する。
【００１６】
被処理水のｐＨ調整は、ＯＨスカベンジャである炭酸イオン、重炭酸イオン等が少なく、被処理水のアルカリ度で表して２０ｐｐｍ以下の場合は特に必要ないが、アルカリ度が２０ｐｐｍを超える場合は、このｐＨを酸性側へ調整しながら処理を行うことが望まれる。そのｐＨ値は６以下とし、４．８以下が特に好ましい。ｐＨ値の下限については、ｐＨ値の必要以上の低下は薬剤コストを上昇させるので、２程度に止めるのが好ましい。
【００１７】
紫外線の照射では、オゾンを効果的に分解できる２５４ｎｍを主波長にもつ低圧水銀ランプを使用する。この低圧水銀ランプを使用する場合、紫外線照射量は溶存オゾン１ｇに対して１０〜８０ｗが好ましく、オゾンの直接反応及び自然分解を考慮すると、オゾン注入量１ｇに対して５〜６０ｗとする方が良い。
【００１８】
（削除）
【００１９】
（削除）
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態に係る水処理方法の装置構成図である。
【００２１】
有機物質（ＴＯＣ、ＣＯＤ）含む被処理水、具体的には下水２次処理水、工場排水等は、ｐＨ調整槽１及びエジェクタ２を順番に通過してＵＶ処理塔３に送られる。ｐＨ調整槽１では、被処理水のｐＨ値が６以下に調整される。エジェクタ２は、オゾン発生装置４で発生するオゾンガスを被処理水に注入する。
【００２２】
ＵＶ処理塔３は、円筒状の密閉容器と、密閉容器の中心部に挿入された透明な保護管と、保護管内に挿入されたＵＶランプとを備えている。被処理水は、密閉容器内に下部から導入され、容器内を上昇する過程で紫外線を浴びて上部から容器外へ排出される。
【００２３】
被処理水の圧力（水圧）は、エジェクタ２の入側では２ｋｇ／ｃｍ ²以上が確保され、エジェクタ２で圧力降下を生じるが、ＵＶ処理塔３でも１〜５ｋｇ／ｃｍ ²が維持されるように調節される。
【００２４】
エジェクタ２を出た被処理水は、オゾンが溶解されると共に、多数の気泡が混合した状態である。この状態の被処理水がＵＶ処理塔３に流入し、ここで紫外線を浴びることにより、ＯＨラジカルが効率よく生成し、そのＯＨラジカルにより被処理水中の有機物質（ＴＯＣ、ＣＯＤ）が効果的に酸化分解される。
【００２５】
即ち、エジェクタ２を使用したオゾンガスの注入により、ガス中のオゾンが被処理水中に効率よく溶解する。特に、エジェクタ２入側での水圧が２ｋｇ／ｃｍ ²以上に昇圧されていることにより、そのオゾン溶解量が多くなる。この被処理水は多量の気泡を同伴したままＵＶ処理塔３に導入され、紫外線を照射されることにより、ＯＨラジカルを生成する。
【００２６】
このとき、被処理水中に多量にオゾンが溶解しているために、ＯＨラジカルの生成効率が向上する。有機物質（ＴＯＣ、ＣＯＤ）の分解に伴いオゾンが消費される。また、一部のオゾンは紫外線の照射により分解する。しかし、同伴気泡中にオゾンが含まれており、そのオゾンが徐々に被処理水中に溶解して補給される。しかも、ＵＶ処理塔３内の水圧が１〜５ｋｇ／ｃｍ²と高い。これらのため、被処理水中の有機物質（ＴＯＣ、ＣＯＤ）が効果的に酸化分解される。
【００２７】
使用後のオゾンガスは、ＵＶ処理塔３から排オゾン分解装置５に送られる。
【００２８】
【実施例】
次に、本発明の実施例を示し、比較例と対比することにより、本発明の効果を明らかにする。
【００２９】
本発明の実施例として、図１の水処理装置により供試液を処理した。供試液は、有機物質としてＴＯＣを７．０ｍｇ／Ｌ含み、ＣＯＤを７．０ｍｇ／Ｌ含む。エジェクタ入側での水圧は２．５ｋｇ／ｃｍ²とした。ＵＶ処理塔内の水圧は１ｋｇ／ｃｍ ²とした。また、供試液のｐＨ値は７（未調整）又は４とした。紫外線の照射量は、低圧水銀ランプの出力を、オゾン注入量１ｇに対して４０ｗに調整した。
【００３０】
比較のために、ＵＶ処理塔内の水圧を大気圧とした。また、エジェクタとＵＶ処理塔の間で気泡を除去して供試液をＵＶ処理塔に導入した。また、エジェクタの代わりに散気方式（ディフューザ）を用いてオゾンガスを供試液に注入した。それぞれの場合について、処理後の有機物質量を測定した結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】

【００３２】
表１から分かるように、オゾンガスの注入にエジェクタを使用し、且つ、ガス注入後の被処理水から同伴気泡を除去しない場合に、有機物質の酸化分解効果が向上する。ＵＶ処理塔内の水圧を高めたり、供試液のｐＨ値を４に調整することにより、分解効率が更に上がり、両者を併用した場合に特に高い分解効率が得られる。
【００３３】
ＵＶ処理塔内の水圧を高めることにより分解効率が上がるのは、その水圧の上昇に伴ってオゾン溶解率が上がり、被処理水へのオゾン溶解量が増加するため、ＯＨラジカルへの転換量が増えることによる。また、供試液のｐＨ値を酸性側へ調整することにより分解効率が上がる理由は、ｐＨが酸性側であれば、特に強いスカベンジャであるＣＯ₃ ^--イオンの生成を抑えることができ、ＯＨラジカルを効果的に有機物質と反応させることかできるためである。
【００３４】
【発明の効果】
以上に説明した通り、本発明の水処理方法は、オゾンと紫外線を組み合わせて生成したＯＨラジカルにより、被処理液中の有機物質を酸化分解する水処理方法において、その被処理水にエジェクタによりオゾンガスを注入し、気泡を取り除かない気泡混合状態で且つ加圧状態の被処理水に紫外線を照射することにより、オゾンと紫外線を組み合わせてＯＨラジカルを生成する場合の生成効率を高めることができ、これにより被処理水中の有機物質を効果的に酸化分解することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る水処理方法の装置構成図である。
【符号の説明】
１ｐＨ調整槽
２エジェクタ
３ＵＶ処理塔
４オゾン発生装置
５排オゾン分解装置

Claims

オゾンと紫外線を組み合わせて生成したＯＨラジカルにより、被処理液中の有機物質を酸化分解する水処理方法において、有機物質を含む被処理水にオゾンガスを注入するエジェクタと、エジェクタから排出される気泡混合状態の被処理水が、気泡を除去せずに投入されるように前記エジェクタに直結してその下流側に配置され、その流通水に紫外線を照射すると共に、大気圧を超える内圧を維持できるクローズド形式とされたＵＶ処理塔とを具備する水処理装置を使用し、前記ＵＶ処理塔において、エジェクタによるオゾンガス注入でオゾンが溶解し且つ気泡が除去されない気泡混合状態の被処理水に、低圧水銀ランプにより紫外線をオゾン注入量１ｇに対して５〜６０Ｗの出力で照射すると共に、エジェクタの入側で２ｋｇ／ｃｍ ² 以上の水圧を確保して、ＵＶ処理塔内での水圧を１〜５ｋｇ／ｃｍ ² とし、且つ被処理水のｐＨ値を６以下に調整することにより、ＯＨラジカルの生成効率を高めることを特徴とする水処理方法。