JP4121078B2

JP4121078B2 - Wastewater treatment apparatus and method

Info

Publication number: JP4121078B2
Application number: JP2003074082A
Authority: JP
Inventors: 忠玄田中; 教雄牧; 仁杉村; 武川島; 元信塩見
Original assignee: Research Institute of Innovative Technology for Earth; Kurashiki Spinning Co Ltd
Current assignee: Research Institute of Innovative Technology for Earth; Kurashiki Spinning Co Ltd
Priority date: 2003-03-18
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2008-07-16
Anticipated expiration: 2023-03-18
Also published as: JP2004275969A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オゾンと紫外線を用いる促進酸化法を利用してダイオキシン類などの有機化合物を含む排水を処理するための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、上水、下水、工場排水などの排水について、トリハロメタンやダイオキシンなど有機化合物による汚染が問題となっている。こうした有機化合物を分解する方法として、一般にオゾンと紫外線などを組み合わせて排水中の有機化合物を酸化分解する促進酸化法が知られている。
【０００３】
たとえば、特開２０００−５１８７５号公報（特許文献１）には、オゾン処理反応槽で原水にオゾンを添加した後、紫外線照射槽で紫外線照射することによって有機化合物を分解する装置が開示されている。この装置は、紫外線照射槽から排水される処理水の水質を水質計の測定値と設定値との差に基づいて、オゾン発生量を所定の値に制御すると同時に、紫外線強度計の測定値と設定値の差、及び紫外線処理前後に設けた溶存オゾン計の測定値と設定値の差に基づいて、紫外線ランプ出力を制御するものである。
【０００４】
しかし、この装置は、高価な溶存オゾン計及び紫外線強度計を用いるために設備コストが高くなるという問題を有する。
【０００５】
また、上記技術の高価な設備コストの問題を解決するために、特開２００２−２３３８８３号公報（特許文献２）には、紫外線ランプを収容する紫外線照射槽と、被処理排水または処理排水の水質指標となる汚染成分の濃度を測定する濃度計と、当該濃度計で測定された汚染成分濃度に基づいてオゾン添加量、紫外線の照射強度を制御する排水処理槽が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２３３８８３号公報
【特許文献２】
特開２０００−５１８７５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の各装置では、反応の終盤に分解効率が低下するという問題があった。このため、特に回分処理により処理を行う場合は、分解に要する処理時間が長くなるという問題が生じ、このため、添加されるオゾンの総量の増加及び処理時間の延長につながり、消費電力量などランニングコストが高くなるという問題があった。
【０００８】
また、促進酸化法の別の方法には、オゾンと過酸化水素を排水中に添加し、有機化合物を酸化促進する方法が存在し、当該促進酸化法においては、オゾンにより発生したＯＨラジカルと過酸化水素が反応することから、ラジカルスカベンジャーとして機能する過酸化水素には、最適値が存在することが知られている。
【０００９】
したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、オゾンと紫外線を利用した促進酸化法において、排水中に含まれる難分解性有機化合物を常に高い効率で分解して処理時間を短くするための方法及び装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成の排水処理装置を提供する。
【００１１】
排水処理装置は、有機化合物を含有する被処理排水にオゾンを添加して紫外線ランプから紫外線を照射することによって前記有機化合物を分解し、処理排水として排出するものである。そして、前記有機化合物の分解途中の被処理排水または前記処理排水中の過酸化水素濃度を測定する濃度計と、前記濃度計で測定された過酸化水素濃度が増加したときはオゾン添加量を少なくする制御装置とを備える。
【００１２】
難分解性有機物を含む排水を促進酸化法で処理する場合において、有機物の分解やオゾン、過酸化水素、紫外線等の相互作用により、排水中に過酸化水素が生成され、系内に蓄積される。本出願の発明者は、促進酸化法において、系内に高濃度に過酸化水素が蓄積した場合、紫外線の遮断により光化学反応が阻害され、また、低濃度であってもラジカルスカベンジャーとして働くため、反応効率が低下することを見出した。
【００１３】
これにより、液中の過酸化水素濃度を濃度計により検出し、その結果に基づいてオゾン添加量と紫外線ランプの出力のうち少なくとも一方を適正に制御することにより、過酸化水素の生成を抑えることができる。具体的には、連続処理の場合は、過酸化水素濃度に応じてオゾン添加量または紫外線ランプの出力を対応させて調整する。一方、回分処理の場合は、過酸化水素濃度の閾値を予め設定しておき、当該設定値を超えないようにオゾン添加量または紫外線ランプの出力を調整する。
【００１４】
上記構成によれば、分解効率の低下を抑え、短時間で高い効率で有機物の分解処理を行うことができる。よって、ランニングコストを低く抑えることができる。
【００１５】
本発明の排水処理装置は、具体的には以下のように種々の態様で構成することができる。
【００１６】
好ましくは、前記制御装置は、回分処理を行う場合において、前記濃度計によって測定された過酸化水素濃度が所定値を超える場合は、オゾン添加量を減少する。また、制御装置は、回分処理を行う場合において、前記濃度計によって測定された過酸化水素濃度が所定値を超える場合は、紫外線ランプの出力を増加する。
【００１７】
上記構成において、過酸化水素は、紫外線ランプからの紫外線を遮蔽し、光化学反応の阻害要因となることから、この発生を抑えることが必要となる。過酸化水素の生成機構は次の化学式の通りであることから、オゾンの供給を減少させ、また、紫外線の出力を増加させることにより、過酸化水素の発生を抑え、また、蓄積した過酸化水素を積極的に分解することにより液中の過酸化水素濃度を少なくすることができる。紫外線の出力は、点灯させる紫外線ランプの数及び紫外線ランプに印加する電力などにより調整することができる。
【００１８】
【化１】

式（３）においてＲは有機化合物を示す。
【００１９】
好ましくは、前記濃度計として可視紫外線分光光度計を用いることにより、溶存オゾン濃度及び有機汚濁物質濃度も測定する。
【００２０】
上記構成によれば、可視紫外光分光光度計を用いることで過酸化水素濃度を容易に測定することができ、また、装置をコンパクトに構成することができ、設備コストも少なくすることができる。また、同時に溶存オゾン濃度及び有機汚濁物質（ＣＯＤ）濃度の測定も可能であるため、これらの値を用いて、オゾン添加量または紫外線ランプの出力の制御などの分解処理の制御を行うことができ、有機汚濁物質濃度についてのフィードバック制御が可能となるため処理排水の水質安定性が向上する。
【００２１】
上記構成において、好ましくは、前記制御装置は、回分処理を行う場合において、前記濃度計によって測定された過酸化水素濃度が所定値以下であって、溶存オゾン濃度が所定値を超える場合は、オゾン添加量を減少する。
【００２２】
また、本発明は、有機化合物を含有する被処理排水にオゾンを添加して紫外線ランプから紫外線を照射することによって前記有機化合物を分解し、処理排水として排出する排水処理方法において、前記有機化合物の分解途中の被処理排水または前記処理排水中の過酸化水素濃度を測定し、当該測定された過酸化水素濃度が増加したときはオゾン添加量を少なくするように制御することを特徴とする排水の処理方法を提供する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る排水処理装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる排水処理装置の構成図である。図１に示すように、被処理排水は、導入ライン５１を通って、オゾン塔１０へ貯留される。導入ライン５１には、バルブ（図示なし）などの手段により被処理排水の流量を変更することができる。
【００２４】
オゾン塔１０では、オゾナイザー１２によって発生したオゾンが被処理排水に添加される。オゾナイザー１２は、電源の電圧に応じて発生させるオゾン量を調整することができ、後述するように、制御装置１５によって当該電圧が調整され、オゾンの添加量を変更することができる。
【００２５】
オゾン塔１０によってオゾンが添加された被処理排水は導入ライン５２によってＵＶ塔１１に送られる。ＵＶ塔１１は、２重筒形の本体の内筒内に紫外線ランプを複数本配置した構成であり、被処理排水は当該内筒と外筒との間を流動する。被処理排水へは、紫外線ランプから所定量の紫外線が照射され、後述するような反応機構により、被処理排水中に含まれる難分解性有機化合物を促進酸化法により分解する。紫外線ランプからの紫外線の照度は、後述するように制御装置１５によって制御されるＵＶ調整器１３により、紫外線ランプの点灯本数及び紫外線ランプに印加される電圧に応じて変更することができる。
【００２６】
ＵＶ塔１１内を流動する被処理排水の一部は、ライン５３に示すようにオゾン塔１０へ返還され、オゾン塔１０及びＵＶ塔１１を繰り返し流動する。この間に後述するように被処理排水中の有機化合物の大部分が分解される。
【００２７】
ＵＶ塔１１で大部分の有機物が分解された処理排水は、ライン５４を通って外部に排出される。ライン５４は途中に可視紫外線分光光度計からなる濃度計１４を備えており、処理排水中の各種成分を分析する。
【００２８】
濃度計１４は、可視紫外線分光光度計からなり、処理排水中の過酸化水素、オゾン、有機汚濁物質の濃度を測定することができる。濃度計によって測定された各成分の値の情報は制御装置１５に送信される。
【００２９】
制御装置１５は、オゾナイザー１２及びＵＶ調整器１３に接続されており、濃度計によって測定された各成分の値の情報に基づいて、オゾナイザー１２に印加される電圧を制御してオゾン発生量を変更し、ＵＶ調整器１３を制御することによって点灯する紫外線ランプの数及び照射紫外線量を変更する。
【００３０】
次に本実施形態にかかる排水処理装置を用いた排水処理方法について説明する。本排水処理装置は、被処理排水のオゾン塔１０への供給及び被処理排水の排出を制御して、回分式処理及び連続的処理の双方で、有機化合物の分解処理を行うことができる。被処理排水がオゾン塔１０に導入されると、オゾナイザー１２から供給ライン５５を通ってオゾンが添加される。被処理排水中のオゾンは溶解し、オゾンを含んだ被処理排水がＵＶ塔１１に導入される。
【００３１】
ＵＶ塔１１では、紫外線ランプ１１ａからオゾンを含む被処理排水に紫外線が照射され、オゾンと水とが反応することにより過酸化水素と酸素が発生する。この過酸化水素は分解されてＯＨラジカルとなり、被処理排水中の有機化合物が酸化分解に用いられる。この反応機構は以下に示す化学式（１）乃至（３）の通りである。
【００３２】
【化２】

式（３）においてＲは有機化合物を示す。
【００３３】
ＵＶ塔１１内で紫外線照射された被処理排水の一部はライン５３を通って再びオゾン塔１０へ返還され、ここでオゾンの再供給を受ける。
【００３４】
また、ＵＶ塔１１で紫外線照射された被処理排水の残りは、ライン５４を通って処理排水として、排出される。この処理排水について濃度計１４によって過酸化水素などの濃度が測定され、その結果が制御装置１５に送信される。
【００３５】
図２は、回分式で処理を行う場合の制御装置における処理の流れを示すフロー図である。図２に示すように、濃度計によって測定された過酸化水素濃度が所定値以上であるか否かが判断される（＃１）。過酸化水素濃度が設定値以上である場合は、過酸化水素が過剰であるので、制御装置１５は、オゾナイザーの電圧を制御し、オゾン塔１０内へのオゾンの添加量を減少（＃１１）させると共に、ＵＶ調整器１３を制御して、紫外線量を増加（＃１２）させて過酸化水素の分解を促進する。
【００３６】
このように過酸化水素の量に応じてオゾンの添加量及び紫外線の照射量を制御するのは、以下の理由による。すなわち、排水中の過酸化水素は、紫外線を遮蔽し、ＯＨラジカルを無効消費する効果があり、紫外線が排水中に透過されないことから、化学式（３）の反応が進行しないため、有機化合物の分解が行われない。したがって、オゾンの供給を減少させて過酸化水素の発生を抑え、処理液内の過酸化水素量を少なくすることにより、有機物の反応を促進することができる。
【００３７】
一方、過酸化水素濃度が設定値以内である場合は、オゾン濃度が設定値以上であるか否かが判断される（＃２）。オゾン濃度が設定値以上である場合は、制御装置１５は、オゾナイザーの電圧を制御し、オゾン塔１０内へのオゾンの添加量を減少（＃２１）させる。必要に応じて紫外線ランプの照射量を増大させてもよい。このように、処理を行うことにより、化学式（１）の反応を進行させ、オゾンの分解に伴うＯＨラジカルの生成（化学式（２））を促進する。
【００３８】
ステップ＃２においてオゾン濃度が設定値以下である場合は、現在の制御をそのまま継続する。
【００３９】
なお、回分式処理の場合は、目的である有機汚濁物質濃度が設定値以上であるか否かが適当なタイミングで判断される（＃３）。有機汚濁物質濃度が設定値以上である場合は、オゾンを供給し、現制御をそのまま継続する（＃３１）。一方、有機汚濁物質濃度が設定値より低くなった場合は、有機化合物が十分に分解できたとして、処理を終了させる（＃３２）。
【００４０】
このように促進酸化法を制御することにより、常に過酸化水素を過剰に発生させることがないため、有機化合物の分解効率を高めることができる。したがって、短時間で処理を行うことができ、ランニングコストを抑えることができる。
【００４１】
次に連続処理により有機化合物を分解する場合の制御処理について説明する。図３に連続処理で処理を行う場合の制御装置における処理の流れを示す。連続式処理においては、所定のタイミングで連続して、過酸化水素濃度、有機汚濁物質濃度、オゾン濃度の測定が順次になされ、これらそれぞれのパラメータにより、濃度に変動があった場合にオゾン添加量およびＵＶ照射量を調整する。
【００４２】
過酸化水素濃度については、過酸化水素濃度が変動（＃４）すると、オゾンの添加量および紫外線の照射量を調整する（＃４１、＃４２）。具体的な制御例を図４に示す。図４に示すように、連続処理において、過酸化水素濃度が増大すると、オゾン添加量を減少し、紫外線照射量を増加させるように制御する。また、過酸化水素濃度が減少すると、オゾン添加量と紫外線照射量を増加させるように制御する。一方、濃度の変動がない場合は、現在の制御をそのまま継続する。
【００４３】
オゾン濃度については、同様に、オゾン濃度が変動すると、オゾンの添加量を調整する（＃５１）。具体的な制御例を図５に示す。図５に示すように、連続処理において、オゾン濃度が増大すると、オゾン添加量を減少させるように制御する。また、オゾン濃度が減少すると、オゾン添加量を増加させるように制御する。一方、濃度の変動がない場合は、現在の制御をそのまま継続する。なお、オゾン濃度の変動に合わせて紫外線照射量も調整するように制御してもよい。
【００４４】
有機汚濁物質濃度、すなわち、被処理排水の有機化合物の濃度については、この変動に応じてオゾン濃度を調整する（＃６１）。具体的な制御例を図６に示す。図６に示すように、連続処理において、有機汚濁物質濃度が増大すると、オゾン添加量を増加させるように制御する。また、有機汚濁物質濃度が減少すると、オゾン添加量を減少させるように制御する。一方、濃度の変動がない場合は、現在の制御をそのまま継続する。なお、有機汚濁物質濃度の変動に合わせて紫外線照射量も調整するように制御してもよい。
【００４５】
排水中に含まれる過酸化水素の量が有機化合物の分解に与える影響を調べるために以下の実験を行った。
【００４６】
（実施例）
図１に示す排水処理装置を用いて、ダイオキシン等の難分解性有機物を含む排水の分解試験を実施した。濃度計により処理液中の過酸化水素濃度がほぼ一定の濃度を維持するようにオゾン注入量及び紫外線ランプ照度を制御しながら運転した。試験として３００ｌの回分処理を行い、処理時間と有機汚濁物質濃度の関係を観察した。また、処理排水について波長２５４nmでの光透過率を測定し、処理時間との関係を観察した。結果を図７に示す。
【００４７】
図７に示すように、有機汚濁物質濃度は、処理時間と共に減少する結果が得られた。処理時間１２０分での有機汚濁物質濃度は、３．６mgであり、分解率９４％を得た。有機汚濁物質の減少に伴い紫外線の透過率も上昇し、有機物の分解が効率よく行われていることが確認された。
【００４８】
（比較例）
図１に示す排水処理装置を用いて、ダイオキシン等の難分解性有機物を含む排水の分解試験を実施した。オゾン注入率は３００mg/l・hrとし、オゾンガス注入量及び紫外線ランプ照度の制御を行わずに処理した。試験として３００ｌの回分処理を行い、処理時間と有機汚濁物質濃度の関係を観察した。また、処理排水について波長２５４nmでの光透過率を測定し、処理時間との関係を観察した。結果を図８に示す。
【００４９】
図８に示すように、有機汚濁物質濃度は、処理時間８０分以降の有機汚濁物質の分解が進んでいないことが判明した。処理時間８０分における排水の波長２５４nmでの光透過率はほぼ０％であり、このときの過酸化水素濃度は約２０００mg/lであった。このことから、反応終盤における分解効率の低下は、有機物の分解工程である化学式（３）の進行が、過酸化水素の蓄積とともに紫外線の遮蔽によって阻害されることによって、徐々に低下していくためと考えられる。処理時間１２０分での有機汚濁物質濃度は、１２mg/lであり、分解率は約７６％であった。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態にかかる排水処理装置によれば、処理の途中で分解効率が低下することなく、終盤における処理を迅速に行うことができる。したがって、処理のためのランニングコストを抑えることができる。
【００５１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。
【００５２】
たとえば、ＵＶ塔の構成は、本実施形態にかかるものに関わらず、処理する有機化合物や処理条件などに応じて適宜別の構成のものを用いることができる。たとえば、特開２００２−１１９９８２号公報に開示された分解装置などを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる排水処理装置の構成図である。
【図２】回分式で処理を行う場合の制御装置における処理の流れを示すフロー図である。
【図３】連続処理で処理を行う場合の制御装置における処理の流れを示すフロー図である。
【図４】連続処理で処理を行う場合の過酸化水素濃度に対する制御例である。
【図５】連続処理で処理を行う場合のオゾン濃度に対する制御例である。
【図６】連続処理で処理を行う場合の有機汚濁物質濃度に対する制御例である。
【図７】実施例の結果を示すグラフである。
【図８】比較例の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１排水処理装置
１０オゾン塔
１１ＵＶ塔
１１ａ紫外線ランプ
１２オゾナイザー
１３ＵＶ調整器
１４濃度計
１５制御装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and apparatus for treating wastewater containing organic compounds such as dioxins using an accelerated oxidation method using ozone and ultraviolet rays.
[0002]
[Prior art]
In recent years, pollution from organic compounds such as trihalomethane and dioxin has become a problem for wastewater such as water, sewage, and factory effluent. As a method for decomposing such organic compounds, an accelerated oxidation method is generally known in which ozone and ultraviolet rays are combined to oxidize and decompose organic compounds in wastewater.
[0003]
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-51875 (Patent Document 1) discloses an apparatus for decomposing an organic compound by adding ozone to raw water in an ozone treatment reaction tank and then irradiating with ultraviolet light in an ultraviolet irradiation tank. . This device controls the amount of ozone generated to a predetermined value based on the difference between the measured value of the water quality meter and the set value for the quality of the treated water drained from the ultraviolet irradiation tank, and at the same time, the measured value of the ultraviolet intensity meter The ultraviolet lamp output is controlled based on the difference between the set value and the difference between the measured value of the dissolved ozone meter provided before and after the ultraviolet treatment and the set value.
[0004]
However, this apparatus has a problem that the equipment cost becomes high because an expensive dissolved ozone meter and ultraviolet intensity meter are used.
[0005]
Moreover, in order to solve the problem of the expensive equipment cost of the said technique, Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-233883 (patent document 2) has the ultraviolet irradiation tank which accommodates an ultraviolet lamp, the quality of the to-be-processed waste water, or a treated waste water. A densitometer that measures the concentration of a pollutant component that serves as an index, and a wastewater treatment tank that controls the amount of ozone added and the irradiation intensity of ultraviolet rays based on the concentration of the pollutant component measured by the densitometer are disclosed.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2002-233883 A [Patent Document 2]
JP 2000-51875 A
[Problems to be solved by the invention]
However, each of the above devices has a problem that the decomposition efficiency is lowered at the end of the reaction. For this reason, particularly when processing is performed by batch processing, there arises a problem that the processing time required for decomposition becomes long, which leads to an increase in the total amount of added ozone and an extension of the processing time, and the running power consumption and the like. There was a problem of high costs.
[0008]
As another method of the accelerated oxidation method, there is a method in which ozone and hydrogen peroxide are added to waste water to promote the oxidation of organic compounds. In the accelerated oxidation method, OH radicals generated by ozone and excess hydrogen peroxide are excessively oxidized. Since hydrogen oxide reacts, it is known that there is an optimum value for hydrogen peroxide that functions as a radical scavenger.
[0009]
Therefore, the technical problem to be solved by the present invention is to shorten the processing time by always decomposing the hardly decomposable organic compound contained in the waste water with high efficiency in the accelerated oxidation method using ozone and ultraviolet rays. It is to provide a method and apparatus.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above technical problem, the present invention provides a wastewater treatment apparatus having the following configuration.
[0011]
The wastewater treatment apparatus decomposes the organic compound by adding ozone to the wastewater to be treated containing the organic compound and irradiating ultraviolet rays from an ultraviolet lamp, and discharges it as treated wastewater. Then, a concentration meter for measuring the raw wastewater or hydrogen peroxide concentration in the wastewater decomposition middle of the organic compound, reducing the ozone amount when the hydrogen peroxide concentration measured by the concentration meter was increased And a control device.
[0012]
When wastewater containing persistent organic substances is treated by the accelerated oxidation method, hydrogen peroxide is generated in the wastewater and accumulated in the system due to the decomposition of organic substances and the interaction of ozone, hydrogen peroxide, ultraviolet rays, etc. . In the accelerated oxidation method, the inventor of the present application, when hydrogen peroxide is accumulated at a high concentration in the system, the photochemical reaction is inhibited by blocking ultraviolet rays, and also acts as a radical scavenger even at a low concentration. It has been found that the reaction efficiency decreases.
[0013]
As a result, the concentration of hydrogen peroxide in the liquid is detected by a densitometer, and the generation of hydrogen peroxide is suppressed by appropriately controlling at least one of the amount of ozone added and the output of the ultraviolet lamp based on the result. Can do. Specifically, in the case of continuous treatment, the amount of ozone added or the output of the ultraviolet lamp is adjusted in accordance with the hydrogen peroxide concentration. On the other hand, in the case of batch processing, a threshold value of the hydrogen peroxide concentration is set in advance, and the ozone addition amount or the output of the ultraviolet lamp is adjusted so as not to exceed the set value.
[0014]
According to the above configuration, it is possible to suppress the degradation of the decomposition efficiency and perform the organic substance decomposition process in a short time with high efficiency. Therefore, running costs can be kept low.
[0015]
Specifically, the waste water treatment apparatus of the present invention can be configured in various manners as follows.
[0016]
Preferably, in the case where batch processing is performed, the control device decreases the amount of ozone added when the hydrogen peroxide concentration measured by the densitometer exceeds a predetermined value. In addition, when performing batch processing, the control device increases the output of the ultraviolet lamp when the hydrogen peroxide concentration measured by the densitometer exceeds a predetermined value.
[0017]
In the above configuration, hydrogen peroxide shields the ultraviolet rays from the ultraviolet lamp and becomes an inhibiting factor of the photochemical reaction, so it is necessary to suppress this generation. Since the mechanism of hydrogen peroxide generation is as shown in the following chemical formula, the generation of hydrogen peroxide is suppressed by decreasing the supply of ozone and increasing the output of ultraviolet rays. It is possible to reduce the concentration of hydrogen peroxide in the liquid by actively decomposing. The output of ultraviolet rays can be adjusted by the number of ultraviolet lamps to be lit and the power applied to the ultraviolet lamps.
[0018]
[Chemical 1]

In the formula (3), R represents an organic compound.
[0019]
Preferably, by using a visible ultraviolet spectrophotometer as the concentration meter, the dissolved ozone concentration and the organic pollutant concentration are also measured.
[0020]
According to the said structure, a hydrogen peroxide density | concentration can be easily measured by using a visible ultraviolet light spectrophotometer, and an apparatus can be comprised compactly, and installation cost can also be reduced. At the same time, the dissolved ozone concentration and organic pollutant (COD) concentration can be measured, so that these values can be used to control the decomposition process such as the control of ozone addition or UV lamp output. In addition, since the feedback control of the organic pollutant concentration can be performed, the water quality stability of the treated wastewater is improved.
[0021]
In the above configuration, preferably, when the batch processing is performed, the control device detects ozone when the concentration of hydrogen peroxide measured by the densitometer is equal to or lower than a predetermined value and the dissolved ozone concentration exceeds a predetermined value. Reduce the amount added.
[0022]
Further, the present invention provides a wastewater treatment method for decomposing the organic compound by adding ozone to a treated wastewater containing an organic compound and irradiating ultraviolet rays from an ultraviolet lamp, and discharging the treated organic wastewater as treated wastewater . the hydrogen peroxide concentration in the waste water to be treated or the treatment wastewater decomposed halfway measures, drainage when the measured hydrogen peroxide concentration is increased, characterized in that the control so as to reduce the ozone amount A processing method is provided.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a wastewater treatment apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a wastewater treatment apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the wastewater to be treated is stored in the ozone tower 10 through the introduction line 51. In the introduction line 51, the flow rate of the wastewater to be treated can be changed by means such as a valve (not shown).
[0024]
In the ozone tower 10, ozone generated by the ozonizer 12 is added to the wastewater to be treated. The ozonizer 12 can adjust the amount of ozone generated according to the voltage of the power supply, and the voltage can be adjusted by the control device 15 to change the amount of ozone added, as will be described later.
[0025]
The treated wastewater to which ozone is added by the ozone tower 10 is sent to the UV tower 11 through the introduction line 52. The UV tower 11 has a configuration in which a plurality of ultraviolet lamps are arranged in the inner cylinder of a double cylindrical main body, and the wastewater to be treated flows between the inner cylinder and the outer cylinder. The wastewater to be treated is irradiated with a predetermined amount of ultraviolet rays from an ultraviolet lamp, and a hardly decomposable organic compound contained in the wastewater to be treated is decomposed by an accelerated oxidation method by a reaction mechanism as described later. The illuminance of ultraviolet rays from the ultraviolet lamp can be changed according to the number of the ultraviolet lamps to be lit and the voltage applied to the ultraviolet lamp by a UV adjuster 13 controlled by the control device 15 as will be described later.
[0026]
A part of the wastewater to be treated flowing in the UV tower 11 is returned to the ozone tower 10 as indicated by a line 53 and repeatedly flows in the ozone tower 10 and the UV tower 11. During this time, as will be described later, most of the organic compounds in the wastewater to be treated are decomposed.
[0027]
The treated waste water in which most of the organic matter is decomposed in the UV tower 11 is discharged to the outside through the line 54. The line 54 is provided with a densitometer 14 consisting of a visible ultraviolet spectrophotometer on the way, and analyzes various components in the treated waste water.
[0028]
The densitometer 14 is a visible ultraviolet spectrophotometer, and can measure the concentrations of hydrogen peroxide, ozone, and organic pollutants in the treated waste water. Information on the value of each component measured by the densitometer is transmitted to the control device 15.
[0029]
The control device 15 is connected to the ozonizer 12 and the UV adjuster 13, and changes the ozone generation amount by controlling the voltage applied to the ozonizer 12 based on the information on the value of each component measured by the densitometer. Then, the number of ultraviolet lamps to be turned on and the amount of irradiated ultraviolet rays are changed by controlling the UV adjuster 13.
[0030]
Next, a wastewater treatment method using the wastewater treatment apparatus according to the present embodiment will be described. This waste water treatment apparatus can control the supply of the waste water to be treated to the ozone tower 10 and the discharge of the waste water to be treated, and can perform the decomposition treatment of the organic compound by both batch treatment and continuous treatment. When the wastewater to be treated is introduced into the ozone tower 10, ozone is added from the ozonizer 12 through the supply line 55. The ozone in the wastewater to be treated is dissolved, and the wastewater to be treated containing ozone is introduced into the UV tower 11.
[0031]
In the UV tower 11, ultraviolet rays are irradiated from the ultraviolet lamp 11 a to the wastewater to be treated containing ozone, and hydrogen peroxide and oxygen are generated by the reaction between ozone and water. This hydrogen peroxide is decomposed into OH radicals, and organic compounds in the wastewater to be treated are used for oxidative decomposition. This reaction mechanism is represented by the following chemical formulas (1) to (3).
[0032]
[Chemical 2]

In the formula (3), R represents an organic compound.
[0033]
A part of the wastewater to be treated irradiated with ultraviolet rays in the UV tower 11 is returned to the ozone tower 10 again through the line 53, and is supplied with ozone again here.
[0034]
The remainder of the wastewater to be treated irradiated with ultraviolet rays in the UV tower 11 is discharged as treated wastewater through the line 54. The concentration of hydrogen peroxide or the like is measured by the densitometer 14 for this treated wastewater, and the result is transmitted to the control device 15.
[0035]
FIG. 2 is a flowchart showing the flow of processing in the control device when processing is performed batchwise. As shown in FIG. 2, it is determined whether or not the hydrogen peroxide concentration measured by the densitometer is equal to or higher than a predetermined value (# 1). When the hydrogen peroxide concentration is equal to or higher than the set value, hydrogen peroxide is excessive, so the controller 15 controls the voltage of the ozonizer to reduce the amount of ozone added into the ozone tower 10 (# 11). At the same time, the UV adjuster 13 is controlled to increase the amount of ultraviolet rays (# 12) to promote the decomposition of hydrogen peroxide.
[0036]
The reason for controlling the addition amount of ozone and the irradiation amount of ultraviolet rays in accordance with the amount of hydrogen peroxide is as follows. That is, hydrogen peroxide in the wastewater has an effect of shielding ultraviolet rays and ineffectively consuming OH radicals, and since the ultraviolet rays are not permeated into the wastewater, the reaction of the chemical formula (3) does not proceed, so the decomposition of the organic compound Is not done. Therefore, the reaction of organic substances can be promoted by reducing the supply of ozone to suppress the generation of hydrogen peroxide and reducing the amount of hydrogen peroxide in the treatment liquid.
[0037]
On the other hand, if the hydrogen peroxide concentration is within the set value, it is determined whether the ozone concentration is equal to or higher than the set value (# 2). When the ozone concentration is equal to or higher than the set value, the control device 15 controls the voltage of the ozonizer to decrease the amount of ozone added into the ozone tower 10 (# 21). You may increase the irradiation amount of a ultraviolet lamp as needed. Thus, by performing the treatment, the reaction of the chemical formula (1) is advanced, and the generation of OH radicals (chemical formula (2)) accompanying the decomposition of ozone is promoted.
[0038]
If the ozone concentration is equal to or lower than the set value in step # 2, the current control is continued as it is.
[0039]
In the case of batch processing, whether or not the target organic pollutant concentration is equal to or higher than a set value is determined at an appropriate timing (# 3). If the organic pollutant concentration is equal to or higher than the set value, ozone is supplied and the current control is continued (# 31). On the other hand, if the organic pollutant concentration is lower than the set value, it is determined that the organic compound has been sufficiently decomposed, and the process is terminated (# 32).
[0040]
By controlling the accelerated oxidation method in this way, hydrogen peroxide is not always excessively generated, so that the decomposition efficiency of the organic compound can be increased. Therefore, processing can be performed in a short time, and running cost can be suppressed.
[0041]
Next, the control process in the case of decomposing an organic compound by a continuous process will be described. FIG. 3 shows the flow of processing in the control device when processing is performed in continuous processing. In continuous processing, hydrogen peroxide concentration, organic pollutant concentration, and ozone concentration are measured sequentially at a predetermined timing, and the amount of ozone added when the concentration varies depending on these parameters. And the UV irradiation dose is adjusted.
[0042]
Regarding the hydrogen peroxide concentration, when the hydrogen peroxide concentration fluctuates (# 4), the addition amount of ozone and the irradiation amount of ultraviolet rays are adjusted (# 41, # 42). A specific control example is shown in FIG. As shown in FIG. 4, in the continuous treatment, when the hydrogen peroxide concentration is increased, the ozone addition amount is decreased and the ultraviolet irradiation amount is increased. Further, when the hydrogen peroxide concentration decreases, control is performed to increase the amount of ozone added and the amount of ultraviolet irradiation. On the other hand, if there is no change in density, the current control is continued as it is.
[0043]
For the ozone concentration, similarly, when the ozone concentration fluctuates, the amount of ozone added is adjusted (# 51). A specific control example is shown in FIG. As shown in FIG. 5, in the continuous process, when the ozone concentration increases, control is performed so as to decrease the ozone addition amount. Further, when the ozone concentration decreases, control is performed so as to increase the ozone addition amount. On the other hand, if there is no change in density, the current control is continued as it is. Note that the ultraviolet irradiation amount may be controlled to be adjusted in accordance with the fluctuation of the ozone concentration.
[0044]
For the organic pollutant concentration, that is, the concentration of the organic compound in the wastewater to be treated, the ozone concentration is adjusted according to this variation (# 61). A specific control example is shown in FIG. As shown in FIG. 6, in the continuous process, when the organic pollutant concentration increases, control is performed to increase the amount of ozone added. Moreover, when the organic pollutant concentration decreases, control is performed so as to decrease the amount of ozone added. On the other hand, if there is no change in density, the current control is continued as it is. In addition, you may control so that an ultraviolet irradiation amount may also be adjusted according to the fluctuation | variation of an organic pollutant density | concentration.
[0045]
In order to investigate the effect of the amount of hydrogen peroxide contained in the wastewater on the decomposition of organic compounds, the following experiment was conducted.
[0046]
(Example)
Using the wastewater treatment apparatus shown in FIG. 1, a decomposition test of wastewater containing hardly decomposable organic substances such as dioxin was conducted. The operation was performed while controlling the ozone injection amount and the ultraviolet lamp illuminance so that the concentration of hydrogen peroxide in the treatment liquid was maintained at a substantially constant concentration by a densitometer. As a test, 300 l batch processing was performed, and the relationship between the processing time and the organic pollutant concentration was observed. Further, the light transmittance at a wavelength of 254 nm was measured for the treated waste water, and the relationship with the treatment time was observed. The results are shown in FIG.
[0047]
As shown in FIG. 7, the organic pollutant concentration decreased with the treatment time. The organic pollutant concentration in the treatment time of 120 minutes was 3.6 mg, and a decomposition rate of 94% was obtained. With the reduction of organic pollutants, the transmittance of ultraviolet rays also increased, and it was confirmed that organic substances were efficiently decomposed.
[0048]
(Comparative example)
Using the wastewater treatment apparatus shown in FIG. 1, a decomposition test of wastewater containing hardly decomposable organic substances such as dioxin was conducted. The ozone injection rate was 300 mg / l · hr, and the treatment was performed without controlling the ozone gas injection amount and the ultraviolet lamp illuminance. As a test, 300 l batch processing was performed, and the relationship between the processing time and the organic pollutant concentration was observed. Further, the light transmittance at a wavelength of 254 nm was measured for the treated waste water, and the relationship with the treatment time was observed. The results are shown in FIG.
[0049]
As shown in FIG. 8, it was found that the organic pollutant concentration did not proceed with decomposition of the organic pollutant after the processing time of 80 minutes. The light transmittance of the wastewater at a wavelength of 254 nm at a treatment time of 80 minutes was almost 0%, and the hydrogen peroxide concentration at this time was about 2000 mg / l. From this, the degradation efficiency of decomposition at the end of the reaction is gradually decreased by the progress of the chemical formula (3), which is the decomposition process of organic matter, being inhibited by the shielding of ultraviolet rays together with the accumulation of hydrogen peroxide. it is conceivable that. The organic pollutant concentration in the treatment time of 120 minutes was 12 mg / l, and the decomposition rate was about 76%.
[0050]
As described above, according to the wastewater treatment apparatus according to the present embodiment, it is possible to quickly perform the process in the final stage without lowering the decomposition efficiency during the process. Therefore, the running cost for processing can be suppressed.
[0051]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can implement in another various aspect.
[0052]
For example, regardless of the configuration of the UV tower, the configuration of the UV tower can be appropriately selected depending on the organic compound to be processed, the processing conditions, and the like. For example, a decomposition apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-119882 can be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a wastewater treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a flow of processing in the control device when processing is performed in a batch system.
FIG. 3 is a flowchart showing a flow of processing in the control device when processing is performed in continuous processing.
FIG. 4 is a control example for the hydrogen peroxide concentration when processing is performed in a continuous process.
FIG. 5 is a control example for ozone concentration when processing is performed in a continuous process.
FIG. 6 is a control example for the organic pollutant concentration when processing is performed in a continuous process.
FIG. 7 is a graph showing the results of Examples.
FIG. 8 is a graph showing the results of a comparative example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Waste water treatment apparatus 10 Ozone tower 11 UV tower 11a Ultraviolet lamp 12 Ozonizer 13 UV adjuster 14 Densitometer 15 Controller

Claims

In the wastewater treatment apparatus for decomposing the organic compound by adding ozone to the treated wastewater containing the organic compound and irradiating the ultraviolet ray from the ultraviolet lamp, and discharging it as treated wastewater,
A densitometer for measuring the raw wastewater or hydrogen peroxide concentration in the wastewater decomposition middle of the organic compound,
A wastewater treatment apparatus comprising: a control device that reduces the amount of ozone added when the hydrogen peroxide concentration measured by the densitometer increases.

The waste water treatment apparatus according to claim 1, wherein the control device controls the output of the ultraviolet lamp to increase when the concentration of hydrogen peroxide measured by the densitometer increases .

2. The wastewater according to claim 1, wherein when performing batch processing, the control device reduces the amount of ozone added when the hydrogen peroxide concentration measured by the densitometer exceeds a predetermined value. Processing equipment.

4. When performing batch processing, the control device increases the output of the ultraviolet lamp when the hydrogen peroxide concentration measured by the densitometer exceeds a predetermined value. Wastewater treatment equipment.

The wastewater treatment apparatus according to any one of claims 1 to 4 , wherein a dissolved ozone concentration and an organic pollutant concentration are also measured by using a visible ultraviolet spectrophotometer as the concentration meter.

In the case of performing batch processing, the control device reduces the ozone addition amount when the hydrogen peroxide concentration measured by the densitometer is not more than a predetermined value and the dissolved ozone concentration exceeds the predetermined value. The wastewater treatment apparatus according to claim 5 , wherein the apparatus is characterized.

In the wastewater treatment method of decomposing the organic compound by adding ozone to the treated wastewater containing the organic compound and irradiating ultraviolet rays from an ultraviolet lamp, and discharging it as treated wastewater , the treated wastewater during the decomposition of the organic compound or the process of hydrogen peroxide concentration in the waste water were measured, processing method of the waste water when the measured hydrogen peroxide concentration is increased, characterized in that the control so as to reduce the ozone amount.

8. The waste water treatment apparatus according to claim 7 , wherein when the measured hydrogen peroxide concentration increases , control is performed to increase the amount of ultraviolet irradiation.

The wastewater treatment method according to claim 7 , wherein, when batch treatment is performed, when the measured hydrogen peroxide concentration exceeds a predetermined value, the amount of ozone added is decreased.

The wastewater treatment method according to claim 7 or 9 , wherein, when batch treatment is performed, if the measured hydrogen peroxide concentration exceeds a predetermined value, the output of the ultraviolet lamp is increased.

11. The wastewater drainage according to claim 7 , wherein a dissolved ozone concentration and an organic pollutant concentration are also measured by using a visible ultraviolet spectrophotometer for measuring the hydrogen peroxide concentration. Processing method.

In the case of performing the batch processing, the measured hydrogen peroxide concentration equal to or less than the predetermined value, when the concentration of dissolved ozone exceeds a predetermined value, characterized by reducing the ozone amount, according to claim 11 Wastewater treatment method.