JP4661275B2

JP4661275B2 - 浄化装置

Info

Publication number: JP4661275B2
Application number: JP2005062370A
Authority: JP
Inventors: 達行岩崎; 国夫金丸
Original assignee: Iwasaki Denki KK
Current assignee: Iwasaki Denki KK
Priority date: 2005-03-07
Filing date: 2005-03-07
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2025-03-07
Also published as: JP2006239653A

Description

本発明は、水の浄化技術に係り、特に、排水などに含まれているノルマルヘキサン抽出物質を分解するための技術に関する。

家庭排水や飲食店等から排出される排水には規制物質であるノルマルヘキサン抽出物質が含まれており、このノルマルヘキサン抽出物質を除去して排水を浄化するための浄化装置が従来から知られている。この種の浄化装置としては、微生物を利用した装置（例えば、特許文献１参照）や、加圧浮上処理法を利用した装置（例えば、特許文献２参照）などの種々のものが提案されている。
特開２００４−３５１３０３号公報特開平５−３１７８４７号公報

しかしながら、従来の浄化装置にあっては、装置が大規模化し、さらには、浄化処理の結果として汚泥などの廃棄物が発生する、といった問題がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、コンパクト化が可能であり、かつ、汚泥などの廃棄物の発生を抑制することのできる浄化装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、比重が水よりも軽く疎水性の処理対象を含む排水が流れ込み前記処理対象を槽内上方に溜め込む流入槽、及び、当該流入槽に底部で連通し前記流入槽から移動した排水に含まれる前記処理対象を槽内上方に溜め込む反応槽を有する浄化槽と、空気中の酸素からオゾンを生成可能であり、かつ、水からヒドロキシラジカルを生成可能な第１波長、および、オゾンと水とからヒドロキシラジカルを生成可能な第２波長の少なくとも２つの波長の紫外光を放射する紫外線ランプと、前記浄化槽の反応槽内の排水中に前記紫外光を放射可能に前記紫外線ランプを配置する複数のジャケットと、前記紫外線ランプの紫外光によって前記ジャケット内に発生したオゾンを前記浄化槽の流入槽及び反応槽のそれぞれに送り出し前記底部から散気させるポンプとを備え、前記ジャケットを前記第１波長および前記第２波長の紫外光を透過する材質にて形成し、前記浄化槽の流入槽では、槽内上方に溜まった処理対象を前記ポンプで散気されたオゾンにより酸化処理し親水性の物質に分解し、前記浄化槽の反応槽では、槽内上方に溜まった処理対象を前記ポンプで散気されたオゾンにより酸化処理するとともに、排水に前記第１波長の紫外光を照射して前記ヒドロキシラジカルを生成しつつ、前記ポンプで散気されたオゾンに前記第２波長の紫外光を照射して前記ヒドロキシラジカルを更に生成して促進酸化処理を行い親水性の物質に分解することを特徴とする浄化装置を提供する。

また本発明は、上記発明において、前記浄化槽の内部を２枚の仕切板により仕切って前記流入槽、前記反応槽および前記反応槽にて浄化された排水を流出する流出槽を形成し、前記流入槽に前記排水の流入口を設け、前記流出槽に前記排水を排出する排出口を設けるとともに、前記排出口の形成位置を、前記仕切板の上縁および前記流入口の各々よりも低くしたことを特徴とする。

本発明によれば、オゾンを生成するための紫外線ランプを排水中に配置するとともに、当該オゾンを排水中に送り込むことで、当該紫外線ランプが放射する第１および第２波長の紫外光によってオゾンと水とから、より効率的にヒドロキシラジカルを生成することが可能であり、排水中に最初からオゾンが存在しない場合に比べ、当該排水中に高濃度にヒドロキシラジカルを供給することが可能となる。したがって、オゾン生成装置とヒドロキシラジカル生成装置とを別体に設ける必要がないため浄化装置のコンパクト化が図られる。また、オゾンとヒドロキシラジカルとによる促進酸化処理により、排水に含まれるノルマルヘキサン抽出物質が酸化されて親水性を有する物質に分解されて排水中に溶け込むため、汚泥などの廃棄物の発生が抑制される。

以下図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本実施の形態に係る浄化装置１０を備えた浄化システム１の概略構成を示す図である。この図に示すように、浄化システム１は、マンションやビルなどの建物２のフロア３（マンションなどの集合住宅にあっては各フロアの居住区）ごとに配設されたフロア排水管４と、各フロア排水管４が接続され、それぞれのフロア３から排出された水を地下に導く主排水管５とを備え、さらに、浄化システム１は、地下に埋設された貯留槽６および浄化装置１０とを備えている。

貯留槽６には上記主排水管５の下端５Ａが接続され、それぞれのフロア３から排出された排水が主配水管５を介して導かれて貯留される。この貯留槽６には連結管７を介して浄化装置１０が接続され、貯留槽６から浄化装置１０に排水が流入するように構成されている。
浄化装置１０は排水を浄化して下水道９などに排出するものであり、特に、本実施の形態では、浄化装置１０が、規制の対象であるノルマルヘキサン抽出物質（動植物油）を浄化処理して下水道９などに排出することとしている。

図２は浄化装置１０の構成を模式的に示す斜視図であり、図３はその断面図である。なお、浄化装置１０の上面は天板により覆われるが、その図示を省略する。また、図２および図３に示す各部はあくまでも模式的に示すものであり、それぞれの寸法は正確ではない。これらの図に示すように、浄化装置１０は、大別して、浄化槽１１と、オゾンガス（Ｏ₃）を発生するオゾンガス発生部１２と、このオゾンガスを浄化槽１１に導入するオゾンガス導入部１３とを備えている。

浄化槽１１は上面が開放した、縦Ｄが約１．０ｍ（メートル）、横Ｗが約１．１５ｍ、高さＨが約１．５ｍの略直方体の箱型に形成されている。この浄化槽１１の左右両側面のうち、一方の側面（ここでは左側面）１１Ａに上記連結管７（図１参照）が接続される流入口１４が形成され、また、他方の側面（ここでは右側面）１１Ｂには浄化後の排水を下水道９などに排出するための図示せぬ排出管が接続される流出口１５が形成されている。これら流入口１４および流出口１５は、側面１１Ａ、１１Ｂの上縁部が略矩形に切り欠かれて形成され、流入口１４に対して流出口１５が低位になるように設けられている。これにより、浄化槽１１に流入した排水が上記貯留槽６に逆流してしまう事がなく、また、浄化槽１１内の水位が流出口１５の形成位置の高さ（約１．２ｍ）に維持されることになる。

浄化槽１１の内部は２枚の仕切板３０、３１により仕切られて、流入槽１７と、反応槽１８と、流出槽１９との３つの槽に区分され、それぞれの槽１７、１８、１９が浄化槽１１の底部にて連通し、上記流入口１４から流入した排水が流入槽１７、反応槽１８、流出槽１９を順に経由して上記流出口１５から流出する。このとき、流入槽１７、反応槽１８、流出槽１９のぞれぞれの横幅は、０．１５ｍ、０．８５ｍ、０．１５ｍとされている。すなわち、流入槽１７、反応槽１８および流出槽１９のそれぞれの容量は０．２ｍ³、１．０ｍ³、０．２ｍ³であり、また、通水量は毎時約２ｍ³とされている。

上記オゾンガス発生部１２は、オゾンガスを発生する複数のオゾンガス発生管２０と、反応槽１８の上面に掛渡されて、オゾンガス発生管２０を反応槽１８の上面にて支持する支持板２５とを備えている。
オゾンガス発生管２０は、図３および図４に示すように、例えば石英ガラスなどの波長１８５ｎｍおよび波長２５４ｎｍのそれぞれの紫外光を透過する材質にて形成され、上面が開口した管状のジャケット２１と、このジャケット２１に収容された紫外線ランプ２２とを備え、本実施の形態ではオゾンガス発生管２０が合計５本設けられている。

上記ジャケット２１の上端には、複数の螺子孔２４が設けられた円板状の引掛部２３が取付けられており、支持板２５に設けられた図示せぬ開口に上記ジャケット２１が挿入された際に引掛部２３が支持板２５上面に引っ掛かり、ジャケット２１が反応槽１８に進入し、紫外線ランプ２２が反応槽１８内に配置された状態で支持される。紫外線ランプ２２は、波長１８５ｎｍ（第１波長）および２５４ｎｍ（第２波長）の紫外光を放射するランプであり、本実施の形態では、約６５Ｗの低圧水銀ランプが用いられている。紫外線ランプ２２の点灯時にはジャケット２１内部の空気中の酸素に波長１８５ｎｍの紫外光が照射され、当該ジャケット２１内にオゾンガスが発生する。

上記オゾンガス導入部１３は、エアポンプ２６と、このエアポンプ２６の吸込側に一端が接続され、他端が複数に分岐して各オゾンガス発生管２０に挿入されるオゾン吸込管２７と、エアポンプ２６の吐出側に一端が接続され、他端が浄化槽１１の右側面１１Ｂに設けられた開口２９から浄化槽１１内に導入されるオゾンガス導入管２８とを備えている。さらに、このオゾンガス導入管２８の他端には、流入槽１７、反応槽１８および流出槽１９の各槽にかけて延びる散気管３５が接続される。散気管３５の表面には多数の微小な開口が少なくとも流入槽１７および反応槽１８にかけて形成されている。
したがって、エアポンプ２６の作動に伴って、各オゾンガス発生管２０からオゾン吸込管２７を介してオゾンガスが吸い込まれ、オゾンガス導入管２８を介して散気管３５に導かれ、この散気管３５から流入槽１７および反応槽１８に散気される。

次いで、本実施の形態の動作について説明する。
前掲図３に示すように、流入口１４から排水が流入すると、流出口１５の形成位置まで浄化槽１１内の水位が上昇し、また、それ以上の排水が流入すると浄化槽１１内で浄化された水が流出口１５から流出する。このとき、排水に含まれるノルマルヘキサン抽出物質は疎水性を有し比重が水よりも軽いため、流入槽１７および反応槽１８の上方に溜まり込んで、それぞれの槽１７、１８に油層４０を形成する。一方、仕切板３０、３１の上縁が流出槽１９の流出口１５の形成位置よりも上方に位置するため、流入槽１７および反応槽１８に蓄積されたノルマルヘキサン抽出物質が仕切板３０、３１を越えて隣の槽に溢れ出すことが防止されている。

次いで、流入槽１７および反応槽１８における浄化動作について詳述する。紫外線ランプ２２の点灯に伴ってジャケット２１内に発生したオゾンガスがエアポンプ２６により散気管３５に送り出され、流入槽１７および反応槽１８の排水中に散気される。
流入槽１７にあっては、上方に溜まり込んだノルマルヘキサン抽出物質（動植物油）の一部が散気管３５から散気されたオゾンガスにより酸化処理されて親水性を有する物質に分解される。

また、流入槽１７において、オゾンガスによる分解量よりもノルマルヘキサン抽出物質の溜まり込み量の方が大きい場合には、図３に示すように、油層４０が流入槽１７の下方まで蓄積する。そして、流入槽１７から反応槽１８への排水の移動に伴って反応槽１８に移動し、この反応槽１８の上方に溜まり込んで油層４０を形成する。そして、この油層４０に対して、散気管３５から散気されたオゾンガスとともに、ヒドロキシラジカルによるノルマルヘキサン抽出物質の促進酸化処理が行われる。

詳述すると、上述の通り、ジャケット２１は紫外線ランプ２２が放射する波長１８５ｎｍおよび波長２５４ｎｍの紫外光を透過する材質にて形成されている。これにより、波長２５４ｎｍの紫外光により、反応槽１８に散気されたオゾンガスが光分解し、その後に水と反応して、オゾンよりも高い酸化作用を有するヒドロキシラジカル（・ＯＨ）が生成される。また、波長１８５ｎｍの紫外光が紫外線ランプ２２から水に照射されることでも水からヒドロキシラジカルが生成される。そして、ノルマルヘキサン抽出物質がオゾンと、波長２５４ｎｍおよび波長１８５ｎｍのそれぞれの紫外光によって生成されたヒドロキシラジカルとによって促進酸化処理されて、親水性を有する物質に分解され、水に溶け込み、流出槽１９に移動し、流出口１５から流出する。

ここで、発明者らは、本実施の形態の構成において、紫外線ランプ２２の照射の有無によるノルマルヘキサン抽出物質の除去率を実験により求め、次のような結果を得ている。具体的には、紫外線ランプ２２を照射しなかった場合には、約２２〜２４ｍｇ／Ｌのノルマルヘキサン抽出物質が流出口１５から流出する排水に含まれていたのに対して、紫外線ランプ２２を照射した場合には、約１６〜１７ｍｇ／Ｌまで減少し、約２７〜２９％のノルマルヘキサン抽出物質が除去可能である。

このように本実施の形態によれば、空気中の酸素からオゾンを生成可能であり、かつ、水からヒドロキシラジカルを生成可能な波長１８５ｎｍ、および、オゾンと水とからヒドロキシラジカルを生成可能な波長２５４ｎｍの少なくとも２つの波長の紫外光を反応槽１８内の排水中に放射可能に紫外線ランプ２２を配置するとともに、波長１８５ｎｍの紫外光によって生成されたオゾンを排水中に送り込む構成としたため、紫外線ランプ２２が放射する波長１８５ｎｍおよび波長２５４ｎｍの紫外光によってオゾンと、ヒドロキシラジカルとの両方が生成可能になる。したがって、オゾン生成装置とヒドロキシラジカル生成装置とを別体に設ける必要がないため浄化装置１０のコンパクト化が図られる。
また、紫外線ランプ２２が放射する波長２５４ｎｍおよび波長１８４ｎｍの紫外光によってオゾンと水とから、より効率的にヒドロキシラジカルを生成することが可能であり、排水中に最初からオゾンが存在しない場合に比べ、当該排水中に高濃度にヒドロキシラジカルを供給することが可能となる。
本実施の形態によれば、オゾンとヒドロキシラジカルの促進酸化処理により、排水に含まれるノルマルヘキサン抽出物質が酸化されて親水性を有する物質に分解されて排水中に溶け込むため、汚泥などの廃棄物の発生が抑制される。

さらに、本実施の形態によれば、反応槽１８の上方にノルマルヘキサン抽出物質が溜まり込み濃縮されて高濃度となるため、オゾンとヒドロキシラジカルの促進酸化処理による分解効率を高めることが可能となる。
また、従来の微生物を利用した浄化装置や、加圧浮上処理法を利用した浄化装置に比べ、装置構成が簡易であり、さらに、維持コストを抑えることが可能となる。

また、本実施の形態によれば、反応槽１８だけではなく、流入槽１７にもオゾンを送り込む構成としたため、この流入槽１７においても、オゾンによるノルマルヘキサン抽出物質の酸化処理が行われ、ノルマルヘキサン抽出物質の除去率を高めることが可能となる。

なお、上述した実施の形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形可能である。
例えば、上述した実施の形態では、オゾンガスを流入槽１７および反応槽１８に散気管３５により散気する構成としたが、これに限らず、流出槽１９にもオゾンガスを散気する構成としても良い。この構成によれば、流出槽１９でもノルマルヘキサン抽出物質がオゾンにより酸化処理されるため、当該ノルマルヘキサン抽出物質の除去率を、より高めることが可能となる。

また例えば、上述した実施の形態では、ジャケット２１内のオゾンガスを吸い出すポンプとしてエアポンプ２６を例示したが、これに限らず、浄化槽１１内に排水を循環させることでジャケット２１内のオゾンガスを吸い出すラインポンプを用いる構成としても良い。この構成においては、ラインポンプが浄化槽１１内の排水を循環するため、ノルマルヘキサン物質が除去された流出槽１９内の排水を循環する構成とすることが望ましい。

また上述した浄化装置１０が、ビルやマンションなどの建物２から排出された排水を浄化する場合について例示したが、これに限らず、例えば飲食店の厨房から排出される厨房廃水の浄化にも用いることができる。

本発明の実施の形態に係る浄化システムの構成を示す図である。本発明の実施の形態に係る浄化装置の構成を示す斜視図である。浄化装置の構成を示す断面図である。オゾンガス発生管の構成を示す図である。

符号の説明

１浄化システム
１０浄化装置
１１浄化槽
１７流入槽
１８反応槽
１９流出槽
２０オゾンガス発生管
２１ジャケット
２２紫外線ランプ
２６エアポンプ
３５散気管
３０、３１仕切板

Claims

比重が水よりも軽く疎水性の処理対象を含む排水が流れ込み前記処理対象を槽内上方に溜め込む流入槽、及び、当該流入槽に底部で連通し前記流入槽から移動した排水に含まれる前記処理対象を槽内上方に溜め込む反応槽を有する浄化槽と、
空気中の酸素からオゾンを生成可能であり、かつ、水からヒドロキシラジカルを生成可能な第１波長、および、オゾンと水とからヒドロキシラジカルを生成可能な第２波長の少なくとも２つの波長の紫外光を放射する紫外線ランプと、
前記浄化槽の反応槽内の排水中に前記紫外光を放射可能に前記紫外線ランプを配置する複数のジャケットと、
前記紫外線ランプの紫外光によって前記ジャケット内に発生したオゾンを前記浄化槽の流入槽及び反応槽のそれぞれに送り出し前記底部から散気させるポンプとを備え、
前記ジャケットを前記第１波長および前記第２波長の紫外光を透過する材質にて形成し、
前記浄化槽の流入槽では、槽内上方に溜まった処理対象を前記ポンプで散気されたオゾンにより酸化処理し親水性の物質に分解し、
前記浄化槽の反応槽では、槽内上方に溜まった処理対象を前記ポンプで散気されたオゾンにより酸化処理するとともに、排水に前記第１波長の紫外光を照射して前記ヒドロキシラジカルを生成しつつ、前記ポンプで散気されたオゾンに前記第２波長の紫外光を照射して前記ヒドロキシラジカルを更に生成して促進酸化処理を行い親水性の物質に分解する
ことを特徴とする浄化装置。
前記浄化槽の内部を２枚の仕切板により仕切って前記流入槽、前記反応槽および前記反応槽にて浄化された排水を流出する流出槽を形成し、前記流入槽に前記排水の流入口を設け、前記流出槽に前記排水を排出する排出口を設けるとともに、前記排出口の形成位置を、前記仕切板の上縁および前記流入口の各々よりも低くした
ことを特徴とする請求項１に記載の浄化装置。