JP4700859B2 - 有害物質処理方法、その装置および排水処理システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有害物質処理方法、その装置および排水処理システムに関し、詳しくは、焼却炉や溶融炉などの洗煙排水等に含まれる高濃度の有害物質、例えば、ダイオキシン類や環境ホルモン（内分泌撹乱化学物質）などを分解除去するのに好適な有害物質処理方法、その装置および排水処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、埋立地の浸出水や焼却炉などの洗煙排水に含まれるダイオキシン類や環境ホルモンの処理としては、処理対象となる排水にオゾンを導入して溶解させるとともに、紫外線（ＵＶ）を照射することによって、ヒドロキシラジカルを発生させ、これによりダイオキシン類等を分解除去している。
しかし、埋立地の浸出水に比べて、焼却炉などの洗煙排水は、ダイオキシン類や環境ホルモンが高濃度で含有しているとともに、塩類（例えば、塩化物イオン、金属イオン等）なども高濃度で存在している。そのため、塩類などがオゾンと反応し、オゾンを消費してしまうので、ダイオキシン類や環境ホルモンなどの有害物質に対するオゾン・ＵＶ処理の反応効率や分解率が低下してしまうといった問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を鑑み、処理対象となる排水に、ダイオキシン類や環境ホルモンなどの有害物質の分解を阻害する塩類などが高濃度で含まれていても、高い反応効率および高い分解率で有害物質を分解除去することができる有害物質処理方法、その装置および排水処理システムを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る有害物質処理方法は、高濃度の有害物質と塩類とを含む排水から該塩類を分離除去する工程と、該排水中にオゾンを導入するとともに紫外線（ＵＶ）を照射することによって該有害物質を分解除去する工程とを含むことを特徴とする。
このように、ダイオキシン類や環境ホルモン等の有害物質の分解を阻害する塩類、例えば、塩化物イオンや金属イオン等を排水中から予め分離除去しておくことによって、高い反応効率および高い分解率で有害物質をオゾン・ＵＶ処理することができる。また、排水中から有害物質を分離除去するのではなく、塩類を分離除去することにより、排水の原水に直接オゾン・ＵＶ処理を行うことができるため、工程の短縮化、設備装置のコンパクト化、処理の低エネルギー化が可能となる。
【０００５】
上記分離除去としては、上記有害物質を含有する浮遊物質を通過させないが上記塩類は通過させる選択性膜を用いて、上記塩類を拡散により上記排水中から清水中へ分離除去させることが好ましい。これにより、排水中から連続的に塩類のみを分離除去することができる。また、塩類を拡散作用により分離するため、大量の排水に対しても低エネルギーで分離処理を行うことができる。
上記塩類の分離除去工程と、上記有害物質の分解除去工程は、同時に行うことができる。これにより、工程の短縮化、設備装置のコンパクト化が可能となる。
【０００６】
また、本発明は、有害物質処理装置であり、仕切板により反応槽と清水槽とに分離された処理槽を備えており、該反応槽は、オゾンを導入するためのオゾン導入手段と、紫外線を照射するための紫外線照射ランプと、処理対象となる排水の供給口と、処理水の排出口とを備え、該清水槽は、清水の供給口と、塩類を含んだ清水の排出口とを備え、該仕切板は約１μｍ以上の粒子は通過できない選択性膜を用いたことを特徴とする。
ダイオキシン類や環境ホルモンなどの有害物質は、通常、１μｍ以上の粒子である浮遊物質（ＳＳ）成分に付着、含有されている。一方、塩類は、溶解固形物（ＴＤＳ）ともいい、塩化物イオン、金属イオンなどとして排水中に溶解している。したがって、約１μｍ以上の粒子は通過できない選択性膜を用いることにより、イオンは反応槽と清水槽の濃度差により膜を通過して清水槽へ拡散するが、ＳＳ成分は膜を通過できないため反応槽内に残る。このように、有害物質と塩類を分離することができるので、塩類が除かれた排水をオゾン・ＵＶ処理することにより、オゾンが塩類により消費されないため、高い反応効率および分解率で有害物質を分解除去することができる。
【０００７】
上記仕切板としては、精密ろ過（ＭＦ）膜、パンチングメタル、素焼き（セラミック）板、限外ろ過（ＵＦ）膜、ナノフィルトレーション（ＮＦ）膜、逆浸透（ＲＯ）膜などを用いることができる。ＭＦ膜は、一般に、懸濁物質や大きなコロイドを分離することができ、約０．１〜１μｍの範囲の孔径を有する。ＵＦ膜は、一般に、分子量１０００〜３０００００程度の高分子量物質を分離することができ、約０．００１〜０．０５μｍの範囲の孔径を有する。また、ＮＦ膜は、一般に、分子量２００〜４００程度の粒子を分離することができ、ＲＯ膜は、一般に、水分子のみを透過させることができるものである。パンチングメタルを用いる場合、目の細かい、例えば、約１μｍ程度の孔径を有するものが好ましい。
【０００８】
上記処理槽は、２枚の上記仕切板により３槽に分離させて、中央の槽を上記槽とし、該反応槽を挟んで両側の槽を上記清水槽とすることもできる。このように、反応槽の両側にそれぞれ清水槽を設けることで、清水槽への塩類の拡散作用の効率を向上させることができる。
上記反応槽は、上記仕切板に比べて孔径が大きい他の仕切板により、少なくとも２以上の槽に分離することができる。その場合には、例えば、他の仕切板によって反応槽内は、第１反応槽と第２反応槽とに分離される。排水の有害物質の濃度が高い場合、反応槽と清水槽とを分離する仕切板の孔が閉塞するおそれがあるので、他の仕切板を反応槽内に設けることにより、仕切板の閉塞を防止することができる。
【０００９】
さらに、本発明は、排水処理システムであり、上記の有害物質処理装置を、排水処理設備の前段に設けることを特徴とする。排水処理設備としては、有機物や、窒素成分、重金属、ＳＳ成分、ＢＯＤ、ＣＯＤなどを除去するために、薬品混合槽、沈殿槽、砂ろ過塔、活性炭吸着塔などを備えたものが好ましい。これにより、焼却炉などの排水中の有害物質であるダイオキシン類、重金属、ＢＯＤなどを規制値以下に低減し、処理水を放流することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る有害物質処理装置の一実施の形態を示す平面図であり、図２は、図１の正面図である。図１及び２に示すように、処理槽１０は２枚の仕切板１２により３槽に分離されており、中央の槽が反応槽２０であり、両側の槽が清水槽１４である。反応槽２０は、紫外線（ＵＶ）を照射する少なくとも１の紫外線照射ランプ（ＵＶランプ）２２を垂直方向に備え、また、底部にオゾン（Ｏ₃）を導入する散気板２４を少なくとも１つ備えている。さらに、反応槽２０は、処理対象となる排水２を導入する供給口２６と、オゾン・ＵＶ処理を終えた処理水６を排出する排出口２８を備えている。また、各清水槽３０は、清水３を導入する供給口３６と、塩類４を含んだ汚水７を排出する排出口３８を備えている。
【００１１】
仕切板１２としては、ダイオキシン類や環境ホルモンなどの有害物質を含有する浮遊物質（ＳＳ）は通過しないが塩類は通過する選択性膜であれば、特に限定されないが、例えば、ＭＦ膜、パンチングメタル、素焼き板、ＵＦ膜、ＮＦ膜、ＲＯ膜などを用いることができる。特に、ＳＳ成分は、粒径約１μｍ以上の粒子であるので、約０．１〜１μｍの範囲の孔径を有するＭＦ膜が好ましい。
散気板２４は、処理槽２０の底部に複数設けられており、配管を介してオゾン発生装置（図示省略）とつながれている。
【００１２】
紫外線照射ランプ（ＵＶランプ）２２としては、例えば、低圧水銀ランプ（出力１０〜２００Ｗ）を用いることができる。また、石英などでできた円筒形のランプ保護管を具備しているものが望ましい。約１８５及び２５４ｎｍの波長の紫外線をオゾン（通常、オゾン濃度１０ｇ／ｍ³以上、好ましくは１０〜２００ｇ／ｍ³）に照射することで、以下の式のようにヒドロキシラジカル（ＯＨラジカル）を発生させることができる。
【００１３】
Ｏ₃＋ＵＶ→Ｏ₂＋Ｏ ・・・（１）
Ｏ＋Ｈ₂Ｏ→２・ＯＨ ・・・（２）
【００１４】
このような構成によれば、先ず、高濃度の有害物質と塩類を含有した排水２を反応槽２０の供給口２６に導入し、清水３を各清水槽３０の供給口３６に導入する。ここで、清水３としては、例えば、水道水や、後述する排水処理設備で浄化された処理水を用いることができる。
【００１５】
反応槽２０では有害物質と塩類とが高濃度で存在するが、清水槽３０ではほぼ零であり、濃度差が生じている。そのため、拡散作用により、有害物質と塩類は、反応槽２０から清水槽３０へ移動しようとするが、仕切板１２により有害物質は反応槽２０に残り、塩類４のみが清水槽３０へ移動する。排水２中には、塩類４が数万ｐｐｍのオーダーで含有されているが、これにより、数千ｐｐｍのオーダーまで塩類４の濃度を減少させることができる。
反応槽２０の横幅を狭くすることにより、処理槽２０内の塩類の濃度をより低下させることができ、また、清水槽３０への塩類の移動も速くさせることができる。また、清水３の流速を速くすることで、上記と同様に、塩類の濃度の低下や、塩類の移動速度を速くさせることができる。塩類４を含んだ清水３は、汚水７として排出口３８から排出され、後述する排水処理設備（図示省略）に送られる。
【００１６】
一方、反応槽２０では、オゾン１が散気板２４により気泡５として導入され、下方から上方へ向かって吹き出している。そして、ＵＶランプ２２により紫外線を照射することで、上記したように、ヒドロキシラジカルが発生する。ここで、排水２中の塩類の濃度は数千ｐｐｍのオーダーまで減少されているため、オゾンの消費を防止でき、排水２中の有害物質であるダイオキシン類や環境ホルモンを、高い反応効率および高い分解率で分解除去することができる。そして、有害物質を所定の濃度まで減少された処理水６は、反応槽２０の排出口２８から排出され、後述する排水処理設備（図示省略）に送られる。
【００１７】
また、他の実施の形態として、図３は、本発明に係る有害物質処理装置の一実施の形態を示す平面図であり、図４は、図３の正面図である。図１及び２と同じ構成については、同じ符号を付し、説明を省略する。図３及び４に示すように、処理槽１０は、２枚の第１仕切板１４により中央に第１反応槽４１を設け、第１仕切板１４とその外側の第２仕切板１６との間に２つの第２反応槽４２を設け、第２仕切板のさらに外側に２つの清水槽３１を設けてある。
【００１８】
第１反応槽４１と第２反応槽４２は、それぞれ、紫外線（ＵＶ）を照射する少なくとも１つのＵＶランプ２２を垂直方向に備え、また、底部にオゾンを導入する散気板２４を少なくとも１つ備えている。また、第１反応槽４１は、処理対象となる排水２を導入する供給口２６と、オゾン・ＵＶ処理を終えた処理水６を排出する排出口２８を備えている。一方、第２反応槽４２は、清水３を導入する供給口４６と、オゾン・ＵＶ処理を終えた処理水６を排出する排出口４８を備えている。
【００１９】
第１仕切板１４としては、塩類を通過させ、有害物質を含有するＳＳ成分もある程度通過させる選択性膜であれば、特に限定されないが、例えば、パンチングメタル、素焼き板などを用いることができ、約２〜５μｍの範囲の孔径を有するものが好ましい。また、第２仕切板１６としては、ＳＳ成分は通過しないが塩類は通過する選択性膜であれば、特に限定されないが、例えば、ＭＦ膜、パンチングメタル、素焼き板、ＵＦ膜、ＮＦ膜、ＲＯ膜などを用いることができ、特に、約０．１〜１μｍの範囲の孔径を有するＭＦ膜が好ましい。
【００２０】
このような構成によれば、先ず、高濃度の有害物質と塩類を含有した排水２を第１反応槽４１の供給口２６に導入し、清水３を第２反応槽の供給口４６と清水槽３１の供給口３６に導入する。
第１反応槽４１では有害物質と塩類とが高濃度で存在するが、第２反応槽４２ではほぼ零であり濃度差が生じている。そのため、拡散作用により、有害物質と塩類は、第１反応槽４１から第２反応槽４２へ移動しようとするが、第１仕切板１４により比較的大きい粒径のＳＳ成分は第１反応槽４１に残り、その他のＳＳ成分と塩類は第２反応槽４２へ移動する。同様に、第２反応槽４２にはＳＳ成分が残留し、塩類４は清水槽３１へ移動する。これにより、排水２中のＳＳ成分が高濃度であっても、仕切板１４、１６がＳＳ成分で閉塞することを防止することができる。また、第１反応槽４１と第２反応槽４２の塩類の濃度を数千ｐｐｍのオーダーまで減少させることができる。塩類４を含んだ清水３は、汚水７として排出口３８から排出され、後述する排水処理設備（図示省略）に送られる。
【００２１】
一方、第１反応槽４１と第２反応槽４２では、オゾン１が散気板２４により気泡５として導入され、下方から上方へ向かって吹き出している。そして、ＵＶランプ２２により紫外線を照射することで、上記したように、ヒドロキシラジカルが発生する。ここで、排水２中の塩類の濃度は数千ｐｐｍのオーダーまで減少されているため、オゾンの消費を防止でき、排水２中の有害物質であるダイオキシン類や環境ホルモンを、高い反応効率および高い分解率で分解除去することができる。そして、有害物質を所定の濃度まで減少された処理水６は、第１反応槽４１の排出口２８と、第２反応槽４２の排出口４８から排出され、後述する排水処理設備（図示省略）に送られる。
【００２２】
さらに、本発明に係る有害物質処理装置の他の実施の形態を、以下に説明する。
排水に、処理槽に導入する前もしくは処理槽内で、過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）を加えることもできる。このように、オゾンと過酸化水素を併用することでも、ヒドロキシラジカルを発生させ、ダイオキシン類を分解処理することができる。
また、図１〜４では反応槽と清水槽を１つの処理槽としているが、これに限定されず、仕切板により塩類を分離除去する槽と、オゾン・ＵＶ処理により有害物質を分解除去する槽との２つの処理槽を直列につなげることもできる。
【００２３】
本発明に係る有害物質処理装置は、図５に示すように、排水処理設備の前段に設けることができる。排水処理設備としては、薬品混合槽５３、沈殿槽５４、砂ろ過塔５５、及び活性炭吸着塔５６を備えているものが好ましい。先ず、汚水槽５１から、有害物質と塩類を高濃度で含んだ排水を有害物質処理装置５２に導入し、塩類を分離処理するとともに、有害物質をオゾン・ＵＶ処理により分解除去する。次に、有害物質処理装置５２から排出された塩類を含んだ汚水と、オゾン・ＵＶ処理された処理水とを、これらを一括にして、薬品混合槽５３に導入し、凝集剤などを添加することができる。なお、汚水と処理水はそれぞれ別々に後段の排水処理設備に送ることもできる。
次に、沈殿槽５４により重金属等をＳＳ成分と共に汚泥５８に分離除去して、さらに、砂ろ過塔５５と活性炭吸着塔５６により残存ＳＳ成分を除去する。このように排水処理された処理水は、処理水槽５７に一時貯留された後、放流される。また、この処理水は、本発明に係る有害物質処理装置５２の清水として再利用することができる。このように排水処理設備の処理水を再利用することにより、低コスト化できるととも、環境への負荷を減少させ、資源の有効利用を促進することができる。
【００２４】
【発明の効果】
上記したところから明らかなように、本発明によれば、処理対象となる排水に、ダイオキシン類や環境ホルモンなどの有害物質の分解を阻害する塩類などが高濃度で含まれていても、高い反応効率および高い分解率で有害物質を分解除去することができる有害物質処理方法、その装置および排水処理システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る有害物質処理装置の一実施の形態を示す平面図である。
【図２】図１の有害物質処理装置の正面図である。
【図３】本発明に係る有害物質処理装置の一実施の形態を示す平面図である。
【図４】図３の有害物質処理装置の正面図である。
【図５】本発明に係る排水処理システムの一例を示す概要図である。
【符号の説明】
１ オゾン
２ 有害物質と塩類を高濃度で含んだ排水
３ 清水（再利用水）
４ 塩類（ＴＤＳ）
５ 気泡
６ 処理水
７ 塩類を含んだ汚水
１０、１１ 処理槽
１２ 仕切板
１４ 第１仕切板
１６ 第２仕切板
２０ 反応槽
２２ 紫外線照射ランプ（ＵＶランプ）
２４ 散気板
２６ 排水の供給口
２８ 処理水の排出口
３０、３１ 清水槽
３６ 清水の供給口
３８ 汚水の排出口
４１ 第１反応槽
４２ 第２反応槽
５１ 汚水槽
５２ 有害物質処理装置
５３ 薬品混合槽
５４ 沈殿槽
５５ 砂ろ過塔
５６ 活性炭吸着塔
５７ 処理水槽

Claims (7)

1. 高濃度の有害物質と塩類とを含む排水から該塩類を分離除去する工程と、該排水中にオゾンを導入するとともに紫外線を照射することによって該有害物質を分解除去する工程と、を含み、上記分離除去は、上記有害物質を含有する浮遊物質を通過させないが上記塩類は通過させる選択性膜を用いて、上記塩類を拡散により上記排水中から清水中に分離除去させることを特徴とする有害物質処理方法。
2. 上記塩類の分離除去工程と、上記有害物質の分解除去工程とを同時に行うことを特徴とする請求項１記載の有害物質処理方法。
3. 仕切板により反応槽と清水槽とに分離された処理槽を備えており、該反応槽は、オゾンを導入するためのオゾン導入手段と、紫外線を照射するための紫外線照射ランプと、処理対象となる排水の供給口と、処理水の排出口とを備え、該清水槽は、清水の供給口と、汚水の排出口とを備え、該仕切板は粒径１μｍ以上の粒子は通過できない選択性膜を用いたことを特徴とする有害物質処理装置。
4. 上記仕切板は、精密ろ過膜、パンチングメタル、素焼き板、限外ろ過膜、ナノフィルトレーション膜、逆浸透膜を用いたことを特徴とする請求項３記載の有害物質処理装置。
5. 上記処理槽は２枚の上記仕切板により３槽に分離されており、中央の槽が上記反応槽で、該反応槽を挟んで両側の槽が上記清水槽であることを特徴とする請求項３又は４記載の有害物質処理装置。
6. 上記反応槽は、上記仕切板に比べて孔径が大きい他の仕切板により、少なくとも２以上の槽に分離されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項記載の有害物質処理装置。
7. 請求項３〜６のいずれか一項記載の有害物質処理装置を、排水処理設備の前段に設けることを特徴とする排水処理システム。

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