JP4553326B1 - 水生媒体中に低濃度で含有される1,4−ジオキサンの分解除去方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】1,4−ジオキサンを含む水性媒体を曝気することにより1,4−ジオキサンを気化させ、曝気後の気体中に含まれる気化した1,4−ジオキサンに対し紫外線を照射して分解する水性媒体中の1,4−ジオキサンの分解除去方法および装置。
【効果】簡便な装置により経済的に1,4−ジオキサンの分解処理が行える。また、如何なる水性媒体にも適用が可能である。
【選択図】図7
Description
(1)1,4−ジオキサンを含む水性媒体を曝気することにより1,4−ジオキサンを気化させ、曝気後の気体中に含まれる気化した1,4−ジオキサンに対し紫外線を照射して分解することを特徴とする水性媒体中の1,4−ジオキサンの分解除去方法。
(2)水生媒体が、地下水、廃棄物埋立地浸出水、河川水、下水処理水、生活排水、事業所排水または上から選ばれる上記(1)に記載の水性媒体中の1,4−ジオキサンの分解除去方法。
(3)水生媒体が塩化ナトリウムを0.5重量%以上含有している上記(1)または(2)に記載の水性媒体中の1,4−ジオキサンの分解除去方法。
(4)曝気する気体が、窒素ガス、酸素含有ガスまたは空気から選ばれる上記(1)から(3)のいずれかに記載の水性媒体中の1,4−ジオキサンの分解除去方法。
(5)1,4−ジオキサンを含む水性媒体を25〜90℃で曝気する上記(1)から(4)のいずれかに記載の水性媒体中の1,4−ジオキサンの分解除去方法。
(6)含窒素化合物の含有量を低減させた曝気後の1,4−ジオキサンを含む気体に紫外線を照射する上記(1)から(5)のいずれかに記載の水性媒体中の1,4−ジオキサンの分解除去方法。
(7)1,4−ジオキサンを含む気体に対し、紫外線を0.5〜40秒間照射する上記(1)から(6)のいずれかに記載の水性媒体中の1,4−ジオキサンの分解除去方法。
〈1〉曝気と紫外線照射を組み合わせた簡便な構成により、人体に有害な1,4−ジオキサンの分解方法を構築し提供することができる。
〈2〉本発明の方法を実施するための1,4−ジオキサンの分解装置は従来の曝気装置および紫外線照射装置が利用でき新しい装置の開発を必要としないため経済的に装置を構築し提供できる。
〈3〉1,4−ジオキサンの廃水などからの分離、その分解には、酸化剤、吸着剤、光触媒などの消耗品を必要としないため、全処理工程が経済に実施できる。
〈4〉1,4−ジオキサンを含有する如何なる種類の水性媒体にも適用することができる。
〈5〉曝気と紫外線照射工程の管理が容易であり、1,4−ジオキサンの分解が安定して継続的に実施することができる。
〈6〉康保護に係る水環境保護基準の水質基準を満足する1,4−ジオキサンの分解技術を確立することが可能である。
〈7〉気体状態の1,4−ジオキサンを分解するため、非常に優れた分解率を示す。
本発明の1,4−ジオキサンの分解除去方法が適用される水生媒体としては特に制限はなく、例えば、地下水、廃棄物埋立地浸出水、河川水、下水処理水、生活廃水、事業所廃水、上水などから選ばれる。これらの水生媒体中に共存することがある有機物、金属塩などの汚染物を除去する前処理などを必要とすることはなく原水に直接本発明の分解除去方法を適用することができる。また、例えば、1,4−ジオキサンを1.0〜700mg/l含有する原水に適用することによりその濃度を、例えば、0.01mg/l以下の含有量にまで低減させることができる。
このように、1,4−ジオキサン溶液中に共存する塩やアンモニアなどの含窒素化合物が1,4−ジオキサンの気化に特に悪影響を及ぼさないか、逆によい結果を生ずることがあることは、本発明を有機物、塩、含窒素化合物など種々の不純物を高濃度で含有する廃水や浸出水に適用する際に非常に大きな利点となる。
1,4−ジオキサンは曝気に利用した気体中に含まれて水性媒体から分離される。気化した1,4−ジオキサンを含む気体に紫外線を照射することにより1,4−ジオキサンは分解され無害な状態となり排出される。1,4−ジオキサンを分解するために必要とされる紫外線照射強度は実験的に容易に求めることができるものであり、照射強度の下限値は気体中の1,4−ジオキサンの濃度、気体の流量、照射室の容量などにより適宜決定されるが、上限値は特に限定はされない。紫外線照射は0.5〜40秒間行うことにより1,4−ジオキサンの大部分は分解される。例えば、約6秒間の照射により99.9%以上の1,4−ジオキサンは分解して無害化される。
一方、水に溶解している1,4−ジオキサンの分解は困難であり、分解率が約20%以下にとどまるのに対し、気化した1,4−ジオキサンに紫外線を照射すると約85%以上の分解率が達成される。このことは実施例10および図7に示した実験結果から明らかであり、本発明の1,4−ジオキサン分解処理方法およびその装置が従来技術からは予測できない分解率を示している。
曝気処理した後の水性媒体中の1,4−ジオキサン濃度の測定は次のようにして行なった。曝気処理した後の1,4−ジオキサン含有液2mlを純水100mlで希釈し、この希釈液を活性炭カートリッジ(Waters製、Sep-Pac AC-2)に10ml/minで流し入れ、次いで純水20mlを流し洗浄する。活性炭カートリッジに窒素ガスを流し十分乾燥させる。その後、活性炭カートリッジにアセトン2ml緩やかに流し入れ、流出したアセトンを共栓付き試験管にうける。このアセトン中の1,4−ジオキサン含有量をGC-MS(JEOL製JMS-Q1000GC)で測定して曝気後の1,4−ジオキサンの濃度を算出した。
紫外線照射処理した後の1,4−ジオキサン濃度の測定は次のようにして行なった。曝気した気体はUVランプ(ミヤカワ製 U字型冷陰極UVランプ3W TCGU60-100P)の2重管内(空間容積21ml)に送り込みUVを照射した。照射された気体は活性炭カートリッジ(Waters製、Sep-Pac AC-2)に送り、気体中の1,4−ジオキサンを吸着させる。次いで、上述の方法で1,4−ジオキサン含有液の濃度を測定し、気化した1,4−ジオキサン量を算出した。
本発明の水性媒体に含有される1,4−ジオキサンの分解除去装置は、例えば、(1)1,4−ジオキサンを含有する水性媒体に曝気用の気体を導入する曝気装置10、1,4−ジオキサンを含有する水性媒体の導入口7、曝気後の気化した1,4−ジオキサンと曝気用気体からなる混合気体を紫外線照射装置に導く混合気体出口13、および処理済みの水性媒体を排出する排出口12を配設した曝気槽2、および(2)上記混合気体の導入口15、混合気体の滞留部16および混合気体の排出口19を有し、該滞留部16内の混合気体に紫外線を照射するための紫外線ランプ17を有する紫外線照射装置3からなる。その概要の一例を図7に示す。
本発明の1,4−ジオキサン分解除去する水性媒体の浄化処理装置を構成する個々の装置類は従来技術を利用するものであり、市販の装置を組み合わせることにより構築することができる。また、これら一連の処理は、回分式あるいは連続式のいずれの方式によっても実施することができる。いずれの方式にしても曝気処理および紫外線照射処理において必要且つ十分な滞留時間を確保することにより1,4−ジオキサンの分解除去を実現することができる。
実験後の1,4−ジオキサン含有液中の濃度を、次の表2と図1に示す。本揮発実験では、廃水温度が高いほど、1,4−ジオキサンの揮散率が高いことが判明した。
その結果処理水中の塩分濃度が高いほど、1,4−ジオキサンの揮散率が高いことが判明した。 実験後の1,4−ジオキサン含有液中の濃度を、次の表3と図2に示す。
その結果、処理液のpH置は1,4−ジオキサンの揮散率にほとんど影響しないことが判明した。 実験後の1,4−ジオキサン含有液中の濃度を、次の表4と図3に示す。
その結果、曝気気体流量が大きいほど、揮散率が高いことが判明した。実験後の1,4−ジオキサン含有液中の濃度を、次の表5と図4に示す。
その結果、被処理水の温度が高いほど、1,4−ジオキサンの揮散率が高い傾向を示し、特に80℃では1,4−ジオキサン(1.31mg/l)のほとんどが揮散することが判明した。実験後の1,4−ジオキサン含有液量と濃度を、次の表6に示す。
2重管内のガス滞留時間と、2重管内に流れ込んだ1,4−ジオキサン量と、1,4−ジオキサン分解率を次の表7と図5に示す。
その結果、曝気気体が窒素ガスの場合に比べ、酸素を含む空気を使用した方が1,4−ジオキサンの分解率が向上することが判明した。合成空気を使用した場合と窒素ガスを使用した場合の分解率を次の表8に示す。
その結果、廃水中にアンモニアが共存すると1,4−ジオキサンの分解率が低下することが判明した。アンモニアが共存する場合としない場合での1,4−ジオキサン分解率を次の表9に示す。
その結果、1,4−ジオキサンを含む実廃水に適用した結果、高い1,4−ジオキサン分解率を示すことが確かめられた。実験後の浸出水の1,4−ジオキサン濃度とUVによる1,4−ジオキサン分解率を、次の表10と図6に示す。
[水溶液中の1,4−ジオキサンの分解]
実験条件としては、上記実施例と同じUVランプ(3W)を使用し、ジオキサン含有水溶液の流量は37.8l/h、紫外線照射部での滞留時間は2秒に設定し、1時間実験を行なった。1,4−ジオキサンの滞留部への入り口濃度を変化させながら出口濃度を測定して1,4−ジオキサンの分解率を測定した。実験の結果を表11と図7に示す。
空気中での 次に、1,4−ジオキサン含有空気を640ml/min、紫外線照射部での滞留時間を2秒に設定して1時間実験を行なった。1,4−ジオキサンの滞留部への入り口濃度を変化させながら出口濃度を測定してジオキサンの分解率を測定した。実験の結果を表12と図9に示す。
2:曝気槽
3:分解装置
4:1,4−ジオキサン含有水性媒体導入口
5:1,4−ジオキサン含有水性媒体
6:加熱装置
7:前処理後の1,4−ジオキサン含有水性媒体導入口
8:曝気槽空間部
9:1,4−ジオキサン含有水性媒体
10:曝気装置
11:曝気用気体導入口
12:曝気処理後の水性媒体排出口
13:1,4−ジオキサンと曝気用気体の混合気体の出口
14:含窒素化合物除去装置
15:混合気体の分解槽への導入口
16:1,4−ジオキサン滞留部
17:紫外線ランプ
18: 1,4−ジオキサンを分解した混合気体の排出管
20:窒素ボンベ
21:合成空気ボンベ
22:流量計
23:曝気槽(試験管)
24:UVランプが設置された2重管
25:活性炭カートリッジ
26:恒温槽
Claims (7)
- 1,4−ジオキサンを含む水性媒体を曝気することにより1,4−ジオキサンを気化させ、曝気後の気体中に含まれる気化した1,4−ジオキサンに対し紫外線を照射して分解することを特徴とする水性媒体中の1,4−ジオキサンの分解除去方法。
- 1,4−ジオキサンを含む水生媒体が、地下水、廃棄物埋立地浸出水、河川水、下水処理水、生活排水、事業所排水または上水から選ばれる請求項1に記載の水性媒体中の1,4−ジオキサンの分解除去方法。
- 1,4−ジオキサンを含む水生媒体が塩化ナトリウムを0.5重量%以上含有している請求項1または2に記載の水性媒体中の1,4−ジオキサンの分解除去方法。
- 曝気する気体が、窒素ガス、酸素含有ガスまたは空気から選ばれる請求項1から3のいずれかに記載の水性媒体中の1,4−ジオキサンの分解除去方法。
- 1,4−ジオキサンを含む水性媒体を25〜90℃で曝気する請求項1から4のいずれかに記載の水性媒体中の1,4−ジオキサンの分解除去方法。
- 含窒素化合物の含有量を低減させた曝気後の1,4−ジオキサンを含む気体に紫外線を照射する請求項1から5のいずれかに記載の水性媒体中の1,4−ジオキサンの分解除去方法。
- 1,4−ジオキサンを含む気体に対し、紫外線を0.5〜40秒間照射する請求項1から6のいずれかに記載の水性媒体中の1,4−ジオキサンの分解除去方法。
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