JP4224817B2 - １，４−ジオキサンの処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、1,4-ジオキサンを促進酸化法又はフェントン酸化法で分解除去する1,4-ジオキサンの処理方法に関する。

1,4-ジオキサンは一般的に溶剤などとして使用されており、市販のポリオキシアルキルエーテルのような洗剤中にも含まれている。このため、1,4-ジオキサンを製造する工程や、あるいはポリエチレン系の製品を製造又は使用する工程で1,4-ジオキサンが発生する。1,4-ジオキサンは水溶性を有する難分解物質であるため、何らかの経路で水系へ混入してしまうと、下水処理場における生物処理や固液分離処理ではほとんど分解処理できず、水環境に対する汚染が指摘されている。

廃水中に含まれる1,4-ジオキサンを分解除去するために様々な取り組みがなされており、特許文献１〜３の処理方法では、オゾン処理を主として、過酸化水素処理及び紫外線処理を併用してＯＨラジカルの形成を促進する促進酸化法を用いることにより、廃水中の1,4-ジオキサンを分解除去できることが開示されている。また、金属触媒下で過酸化水素水を添加することによりＯＨラジカルを形成させるフェントン酸化法でも、廃水中の1,4-ジオキサンを分解除去することが可能であるという報告がある。
特開２００１−０２９９６６号公報 特開２００１−１２１１６３号公報 特開２０００−２０２４６６号公報

しかしながら、一般的な廃水には、1,4-ジオキサンの他に多種多様な物質が混在している。このため、促進酸化法やフェントン酸化法を用いて廃水処理を行うと、発生したＯＨラジカルが他の物質と反応して、1,4-ジオキサンを十分に分解処理することができないという問題があった。加えて、固形廃棄物や空気に含まれる1,4-ジオキサンを処理する方法については全く検討がなされていない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、固体、液体、又は気体に含まれる1,4-ジオキサンを効率よく分解除去することができる1,4-ジオキサンの処理方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１では、固体又は液体に含まれる1,4-ジオキサンを促進酸化法又はフェントン酸化法を用いたジオキサン分解工程で分解処理する1,4-ジオキサンの処理方法において、前記固体又は液体から1,4-ジオキサンを揮発させる揮発工程と、該揮発工程で揮発した1,4-ジオキサンを含む空気を採集する集気工程と、該集気工程で採集された空気に対して水を噴霧することにより、前記空気中の1,4-ジオキサンを前記噴霧する水へ移行させるスクラバー工程と、を設け、該スクラバー工程から排出される排出水を前記ジオキサン工程で処理することを特徴とする。
ここで、促進酸化法とは、オゾン処理を主として、これに過酸化水素処理及び紫外線処理の少なくても一方を併用することによって酸化を促進する方法である。また、フェントン酸化法とは、金属触媒の下で過酸化水素を添加することにより生成するＯＨラジカルによる酸化法である。

請求項１によれば、1,4-ジオキサンは高い揮発性を有しているため、固形廃棄物又は廃水に含まれる1,4-ジオキサンを揮発工程で空気中へ揮発させることができる。揮発工程で1,4-ジオキサンを揮発させた空気を集気工程で採集し、スクラバー工程で採集された空気に対して水を噴霧することにより、水溶性を有する1,4-ジオキサンは噴霧した水へ積極的に移行する。その噴霧した水を排出水としてスクラバー工程から排出し、排出水をジオキサン分解工程で処理すれば、夾雑物質によって1,4-ジオキサンの分解が阻害されることがないので、排出水中の1,4-ジオキサンを分解除去することができる。これにより、1,4-ジオキサンを含む固体又は液体に対して効率よく処理を行うことができる。

本発明の請求項２は、請求項１の揮発工程は、前記固体の場合には該固体を加熱する加熱処理であるとともに、前記液体の場合には該液体を曝気する曝気処理又は該液体を加熱する加熱処理であることを特徴とする。

請求項２によれば、1,4-ジオキサンは約１０１°Ｃと低いため、比較的低温で揮発する。そこで、固体又は液体を揮発工程で加熱処理すれば、固体又は液体から1,4-ジオキサンが揮発して空気中へ移行するため、固体又は液体から1,4-ジオキサンを分離することができる。

また、揮発工程で液体を曝気処理することにより、液体中の1,4-ジオキサンは揮発して曝気した空気に移行するため、液体から1,4-ジオキサンを分離することができる。

以上説明したように本発明に係る1,4-ジオキサンの処理方法によれば、集気工程で1,4-ジオキサンを含む気体を採集し、スクラバー工程で採集した気体に対して水を噴霧して、噴霧した水をジオキサン分解工程で処理することにより、気体に含まれる1,4-ジオキサンを効率よく分解除去することができる。

また、固体又は液体を揮発工程で処理することにより、固体又は液体に含まれる1,4-ジオキサンを空気中へ揮発させることができる。したがって、集気工程で揮発した空気を採集し、スクラバー工程で採集した空気に対して水を噴霧して、ジオキサン分解工程で噴霧した水に含まれる1,4-ジオキサンを分解除去できるので、固体又は液体から1,4-ジオキサンを分解除去することができる。

さらに、揮発工程において、固体に対して加熱処理を行い、液体に対して曝気処理又は加熱処理を行うことにより、固体又は気体に含まれる1,4-ジオキサンを効率よく揮発させることができる。

これらのことから、本発明の1,4-ジオキサンの処理方法を適用することにより、固体、液体、又は気体に対して1,4-ジオキサンの処理を行うことができる。

以下添付図面に従って本発明に係る1,4-ジオキサンの処理方法における好ましい実施の形態について詳説する。

図１は、本発明の1,4-ジオキサンの処理方法を好適に用いた第１の実施の形態であるジオキサン処理システム１０の概略構成図であり、1,4-ジオキサンを含む液体、例えば廃水に対して処理を行う一例である。なお、黒色矢印は水の流れる方向を示し、白色矢印は空気又はオゾンガスの流れる方向を示している。

図１に示すように、ジオキサン処理システム１０は、主に揮発工程である曝気槽１２と、集気工程である集気装置１４と、スクラバー工程であるスクラバー装置１６と、ジオキサン分解工程であるジオキサン分解装置１８とで構成される。

曝気槽１２には曝気装置２０が配設され、ブロア２０ａから供給された空気が曝気槽１２の底部に設置された散気管２０ｂから曝気される。曝気された廃水は、他の処理工程、例えば生物処理工程などへ送られる。一方、曝気された空気は、曝気槽１２上部の集気装置１４によって採集される。集気装置１４では、曝気槽の上方に設けられた集気ダクト１４ｂで曝気された空気が付属する集気ポンプ１４ａの吸引力により採集され、スクラバー装置１６へ送られる。

スクラバー装置１６は、給水ポンプ２２、噴霧器２４、廬材２６、排気ポンプ２８で構成される。スクラバー装置１６では、給水ポンプ２２から供給された水が噴霧器２４により下方向へ噴霧される。一方、集気装置１４から送られてきた空気は、排気ポンプ２８の吸引力により上方向へ流れ、廬材２６を介して噴霧された水と接触して上方から排出される。噴霧器２４から噴霧された水は、排出水としてスクラバー装置１６の底部から排出され、スクラバー装置１６内である程度循環使用された後、ジオキサン分解装置１８へ送られる。なお、１段のスクラバー装置１６から排気される空気中に1,4-ジオキサンが残存する場合には、スクラバー装置１６を複数段設けてもよい。

ジオキサン分解装置１８は、主に促進酸化槽３０と、オゾンガス注入管３２と、紫外線ランプ３２とで構成される。促進酸化槽３０へ流入した排出水は、オゾンガス注入管３２からオゾンガスが注入されるとともに、紫外線ランプ３４から紫外線が照射される。これにより、排出水中の1,4-ジオキサンがオゾンガスと紫外線を併用した促進酸化法により酸化分解される。

なお、促進酸化法は、オゾンガスと紫外線照射の組み合わせの他に、オゾンガスと過酸化水素の組み合わせ、あるいはオゾンガスと紫外線照射と過酸化水素との組み合わせも使用することができる。また、本発明では促進酸化法を用いたが、特に限定するものではない。触媒として金属イオンを使用して、過酸化水素を添加することによりＯＨラジカルを生成させるフェントン酸化法を用いてもよい。

次に、上述した本発明の第１の実施の形態であるジオキサン処理システム１０の作用について説明する。

1,4-ジオキサンは常温下で揮発性を有しているため、1,4-ジオキサンを含む廃水を曝気槽１２で曝気することにより、1,4-ジオキサンを廃水から容易に揮発させることができる。

揮発した1,4-ジオキサンを含んだ曝気した空気は集気装置１４で採集され、採集された空気はスクラバー装置１６で噴霧された水と接触する。1,4-ジオキサンは水に溶け易い性質であるため、空気中に含まれる1,4-ジオキサンは噴霧した水へ積極的に移行する一方、他のほとんどの揮発性物質は空気中に留まり排気される。したがって、噴霧した水は夾雑物質をほとんど含まない1,4-ジオキサン溶液となり、排出水としてスクラバー装置１６から排出される。

排出された排出水は、ジオキサン分解装置１８で1,4-ジオキサンの分解除去が行われる。ジオキサン分解装置１８における1,4-ジオキサンの分解は、オゾンによる直接的に行われるのではなく、紫外線によりオゾンが分解して生じるＯＨラジカルとの反応によって行われる。したがって、有機物などの夾雑物質が存在すると、発生したＯＨラジカルが夾雑物質と反応してしまい、1,4-ジオキサンの分解を効率よく行うことができない。しかし、排出水には夾雑物質がほとんど含まれないので、ジオキサン分解装置１８において排出水中の1,4-ジオキサンがＯＨラジカルと効率よく反応するので、1,4-ジオキサンを効率よく分解除去することができる。これにより、様々な物質が混在する廃水に対して効率よく1,4-ジオキサンの処理を行うことができる。

図２は、本発明の第２の実施の形態であるジオキサン処理システム４０の概略構成図であり、1,4-ジオキサンを含む固体、例えば固形廃棄物や、1,4-ジオキサンを含む液体、例えば廃水に対して、1,4-ジオキサンの処理を行う一例である。なお、第１の実施の形態と同じ部材及び装置には同符合を付して説明するとともに、説明は省略する。以下、第３の実施の形態の説明も同様である。

ジオキサン処理システム４０において、1,4-ジオキサンを含む固形廃棄物又は廃水が揮発工程である加熱装置４２へ取り込まれると、加熱装置４２の底部に設けられた加熱コイル４４により固形廃棄物又は廃水が加熱される。1,4-ジオキサンは沸点が約１０１°Ｃと比較的低温であるため、加熱により積極的に揮発して空気中へ移行させることができる。これにより、固形廃棄物又は廃水からほとんどの1,4-ジオキサンを除去することができる。1,4-ジオキサンなどの揮発成分を含む空気は、加熱装置４２の上部に設けられた集気装置１４により採集される。一方、加熱された固形廃棄物又は廃水は次工程へ送られる。

集気装置１４から採集された空気は、スクラバー装置１６で噴霧された水と接触する。水溶性を有する1,4-ジオキサンは噴霧した水に積極的に移行する一方、他のほとんどの揮発成分は空気中に残存して排気される。これにより、噴霧した水は、1,4-ジオキサンを多く含む1,4-ジオキサン溶液となり、排出水としてスクラバー装置１６から排出されてジオキサン分解装置１８に取り込まれる。

ジオキサン分解装置１８において、取り込まれた排出水は1,4-ジオキサン以外の夾雑物質がほとんど含まないので、排出水中の1,4-ジオキサンとＯＨラジカルとの反応が阻害されることなく1,4-ジオキサンの分解除去を行うことができる。これにより、固形廃棄物などの固体や、廃水などの液体に対して効率よく1,4-ジオキサンの処理を行うことができる。

なお、1,4-ジオキサンは可燃性を有しているため、1,4-ジオキサンを高濃度に含む固形廃棄物又は廃水を処理する場合には、加熱装置４２及び集気装置１４に防爆設備を設ける必要がある。

図３は、本発明の第３の実施の形態であるジオキサン処理システム５０の概略構成図であり、1,4-ジオキサンを含む気体に対して1,4-ジオキサンの処理を行う一例である。

ジオキサン処理システム５０において、ジオキサン製造ライン５２の室内に設けられた1,4-ジオキサンを製造する複数のジオキサン製造装置５４上部には、集気装置１４が設置される。ジオキサン製造装置５４で1,4-ジオキサンを製造する際に、1,4-ジオキサンが空気中に揮発すると、揮発した1,4-ジオキサンを含む空気が室内上部に設けられた集気ダクト１４ｂから採集され、集気ポンプ１４ａによってスクラバー装置１６へ送られる。スクラバー装置１６では、採集した空気に対して噴霧器２４から水が噴霧され、噴霧された水に空気中の1,4-ジオキサンが積極的に移行する。噴霧された水は排出水としてスクラバー装置から排出され、ジオキサン分解装置１８へ取り込まれる。ジオキサン分解装置１８にに取り込まれた排出水には1,4-ジオキサン以外の夾雑物質がほとんど含まれていないため、排出水中の1,4-ジオキサンを効率よく分解除去できる。これにより、1,4-ジオキサンを含む気体に対して、1,4-ジオキサンの処理を効率よく行うことができる。

（実施例１）
実施例１では、図１に示した曝気槽１２→集気装置１４→スクラバー装置１６→促進酸化法のジオキサン分解装置１８からなるジオキサン処理システム１０を用いて、廃水中に含まれる1,4-ジオキサンの分解処理試験を行った。

供試廃水としては、1,4-ジオキサン濃度が５００（ｍｇ／Ｌ）で、共存するその他の有機成分が８０００（ｍｇ／Ｌ）であるものを使用し、曝気槽１２で廃水１０Ｌに対して４時間曝気を行った。

その結果、曝気後の廃水中の1,4-ジオキサン濃度は０．５ｍｇ／Ｌとなり、ほとんどの1,4-ジオキサンは曝気した空気へ揮発した。スクラバー装置１６では集気装置１４によって採集された空気に対して水が噴霧され、1,4-ジオキサン濃度が９０ｍｇ／Ｌの排出水が５０Ｌ排出された。

次に、この排出水を促進酸化法のジオキサン分解装置１８で処理した。その条件は、オゾンガス注入濃度を２０（ｍｇ／Ｌ）、オゾンガス注入速度を４ｍｇ- Ｏ₃ ／Ｌ／ｍｉｎ、紫外線照射のランプ出力を４８Ｗとし、回分した処理を１時間行った。

その結果、処理水中の1,4-ジオキサン濃度は２０ｍｇ／Ｌとなり、ほとんどの1,4-ジオキサンを分解除去することができた。

一方、供試廃水をジオキサン分解装置で直接処理した比較例では、処理水中の1,4-ジオキサン濃度は４９５ｍｇ／Ｌで、ほとんど分解除去することができなかった。

（実施例２）
実施例２では、図２に示した加熱装置４２→集気装置１４→スクラバー装置１６→促進酸化法のジオキサン分解装置１８からなるジオキサン処理システム４０を用いて、固形廃棄物中に含まれる1,4-ジオキサンの分解処理試験を行った。

供試された固形廃棄物は、1,4-ジオキサン含有量は、１ｋｇ当たり１ｇであるものを使用し、加熱装置４２で固形廃棄物２ｋｇを１０５°Ｃ、１時間加熱した。その他の条件は、実施例１と同様である。

その結果、加熱後の固形廃棄物の1,4-ジオキサン含有量は１ｋｇ当たり０．０１ｇ以下となり、固形廃棄物から1,4-ジオキサンを９９％以上を除去することができた。スクラバー装置１６では集気装置１４によって採集された空気に対して水が噴霧され、1,4-ジオキサン濃度が３６ｍｇ／Ｌの排出水が５０Ｌ排出された。

次に、排出水を促進酸化法のジオキサン分解装置１８で処理した。その条件は、実施例１と同様である。

その結果、処理水中の1,4-ジオキサン濃度は１ｍｇ／Ｌとなり、ほとんどの1,4-ジオキサンを分解除去することができた。

実施例１及び２の結果から分かるように、曝気又は加熱することにより固形廃棄物又は廃水から1,4-ジオキサンを分離することができた。そして、分離した1,4-ジオキサンの多くは、集気装置１４及びスクラバー装置１６により回収されてジオキサン分解装置１８で分解除去することができた。

これらのことから、本発明の1,4-ジオキサンの処理方法を適用することにより、固体、液体、又は気体に含まれる1,4-ジオキサンを効率よく処理することができることがわかった。

本発明の第１の実施の形態であるジオキサン処理システムの概略構成図 本発明の第２の実施の形態であるジオキサン処理システムの概略構成図 本発明の第３の実施の形態であるジオキサン処理システムの概略構成図

符号の説明

１０，４０，５０…ジオキサン処理システム、１２…曝気槽、１４…集気装置、１４ａ…集気ポンプ、１４ｂ…集気ダクト、１６…スクラバー装置、１８…ジオキサン分解装置、２０…曝気装置、２０ａ…ブロア、２０ｂ…散気管、２２…給水ポンプ、２４…噴霧器、２６…廬材、２８…排気ポンプ、３０…促進酸化槽、３２…オゾンガス注入管、３４…紫外線ランプ、４２…加熱装置、４４…加熱コイル、５２…ジオキサン製造ライン、５４…ジオキサン製造装置

Claims (2)

1. 固体又は液体に含まれる1,4-ジオキサンを促進酸化法又はフェントン酸化法を用いたジオキサン分解工程で分解処理する1,4-ジオキサンの処理方法において、
   前記固体又は液体から1,4-ジオキサンを揮発させる揮発工程と、
   該揮発工程で揮発した1,4-ジオキサンを含む空気を採集する集気工程と、
   該集気工程で採集された空気に対して水を噴霧することにより、前記空気中の1,4-ジオキサンを前記噴霧する水へ移行させるスクラバー工程と、を設け、
   該スクラバー工程から排出される排出水を前記ジオキサン工程で処理することを特徴とする1,4-ジオキサンの処理方法。
2. 前記揮発工程は、前記固体の場合には該固体を加熱する加熱処理であるとともに、前記液体の場合には該液体を曝気する曝気処理又は該液体を加熱する加熱処理であることを特徴とする請求項１の1,4-ジオキサンの処理方法。

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