JP4903323B2 - 有害物質処理装置および排水処理システム - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有害物質処理装置に関し、詳しくは、埋立地浸出水や産業廃水等中の有害物質、例えば、ダイオキシン類などの難分解性有害物質を分解処理するのに好適な有害物質処理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、埋立地浸出水や産業廃水等の汚水は、調製槽において水量、pH等の調製を行った後、生物処理槽において有機物及び窒素成分を除去し、凝集沈殿槽において凝集剤の添加により凝集させ、重金属、浮遊物質(SS)成分を分離している。その後、上澄み液は、液中のダイオキシン類等をはじめとする難分解性有機物を促進酸化処理により分解し、砂ろ過塔、活性炭吸着塔を経て処理水として放流されている。
【0003】
ここで、ダイオキシン類を含有する汚水の処理装置としては、図4に示すように、隔壁41により3槽に分割され反応処理槽40の各槽に、オゾン発生器43からオゾンを導入するための散気板42と、紫外線(UV)を照射するための複数本のUVランプ44とを備えたものが提案されている。このような構成によれば、反応処理槽40内に導入された汚水50に、散気板42からオゾン含有気泡52を導入して溶解させるとともに、UVランプ44により紫外線を照射することで、ヒドロキシラジカルを発生させて、ダイオキシン類を分解することができる。また、反応処理槽40内の気体は排オゾン分解塔隔壁41を介して含有するオゾンを分解した後、排ガスとして放出される。一般に、反応処理槽40は1槽でも十分であるが、3槽に分離することで、ヒドロキシラジカルとダイオキシン類の反応効率を高めることができる。
【0004】
一方、このような反応処理槽40は、長期間の運転に耐えられることが求められるため、通常、ステンレス製のものが用いられているが、オゾン及びUVの酸化性や汚水中の塩類の影響により腐食が激しく、耐久性に問題があった。また、反応処理槽40は、汚水50の水量によってその大きさや、UVランプの本数、オゾン導入量を設計する必要があるが、耐食性を高くするために堅固な構造を採用しているので、処理水量の増減に対して設計を変更する場合、多大なコストを要するという問題があった。さらに、UVランプ44の交換や洗浄をする際、UVランプ44を引き上げるためには、特別な装置を使用し、多大な労力を要するという問題もあった。
【0005】
【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、反応処理槽が腐食した場合でも容易に対応が可能で、汚水の処理水量が増減した場合でも設計変更が容易にでき、かつ紫外線(UV)照射ランプなどの保守管理の作業も軽減することができる有害物質処理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。
【0006】
【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装置は、オゾンを導入するためのオゾン導入手段と、紫外線(UV)を照射するための紫外線照射ランプとを備えてなる反応処理槽を、少なくとも2以上備えてなり、該反応処理槽は互いに着脱可能であることを特徴とする。
このように、オゾン導入手段とUVランプとを備えた小型の反応処理槽を1つのモジュールとし、複数のモジュールを結合させて1つの有害物質処理装置とすることよって、反応処理槽を交換部品として扱うことができる。すなわち、あるモジュールが腐食した場合は、当該モジュールのみを交換することで低コストでかつ容易に対応できる。また、汚水の処理水量が増減した場合も、モジュールの本数を増減させることで容易に設計変更ができ、かつ保守管理も1モジュールの構造が単純なので作業は容易になる。
【0007】
上記反応処理槽は、それぞれ上記紫外線照射ランプを1本のみ備えてなることが好ましい。これにより、モジュールの構造をより単純化させ、かつより小型化させることができる。
また、上記反応処理槽は、その槽壁に塩化ビニル管を用いることが好ましい。このように、汎用の材料を用いることにより、低コストで反応処理槽を作製できる。ステンレスに比べて耐食性が低いので耐用年数が短くなるが、モジュールの交換が低コストでかつ容易にできるため、長期的には十分な耐食性を低コストで提供することができる。
【0008】
上記反応処理槽は直列、並列、又は直列と並列の組み合わせで接続させることができる。汚水が高濃度である場合は、モジュールを直列に接続してオゾン・UV処理を各モジュールで繰り返し行うことにより、汚水を所定の濃度まで低下させることができ、一方、汚水の水量が多い場合は、モジュールを並列に接続して汚水を各モジュールに分散させることにより、オゾン・UV処理を行うことができる。さらに、直列と並列を組み合わせてモジュールを接続させることにより、高濃度で水量の多い汚水であっても、所定の濃度まで低下させることができる。
【0009】
また、本発明は排水処理システムでもあり、上記の有害物質処理装置を、排水処理設備の前段又は後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、砂ろ過塔などを備えたものが好ましい。これにより、焼却炉や溶融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概略図である。図1に示すように、反応処理槽10は、その底部にオゾン(O3)を導入する散気板12を備え、また、紫外線(UV)を照射する紫外線照射ランプ(UVランプ)18を垂直方向に備えており、これを1モジュールとしている。図1には、反応処理槽(以下、モジュールともいう)10を3×2(直列×並列)で並べたものを示したが、特にこれに限定されず、例えば、図2(a)のように1×4や、図2(b)のように2×4とすることもでき、モジュールの直列と並列の数は、汚水の濃度と水量により適宜増減させることができる。
【0011】
反応処理槽10を直列につなげる方法としては、図1に示すように、上流側の反応処理槽10aの排出口を上方に設け、下流側の反応処理槽10bの供給口を下方に設け、これを接続管16で結合させることが好ましい。また、図には示さないが、2つの反応処理槽の上方同士を接続管で結合させ、次の反応処理槽とは下方同士を接続管で結合させ、これを交互に行うこともできる。
【0012】
反応処理槽10の槽壁としては、塩化ビニル管を用いることができる。塩化ビニル管としては、JIS K 6741及び6742で規定されている硬質塩化ビニル管が好ましい。呼び径は100A〜200Aが好ましく、特に150A前後が好ましい。また、長さ(反応処理槽10としての高さ)は、約1〜2mが好ましく、特に1.5m前後が好ましい。
オゾンを導入する散気板12は、散気管14を介してオゾン発生装置(図示省略)とつながれている。散気管14は、多数の反応処理槽10の散気板12にオゾンを供給できるように枝別れしている。
【0013】
紫外線照射ランプ(UVランプ)18は、円筒状の塩化ビニル管の中心部に、垂直に配置されている。UVランプ18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(1モジュールに対して、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。
【0014】
3+UV→O2+O ・・・(1)
O+H2O→2・OH ・・・(2)
【0015】
このような構成によれば、先ず、ダイオキシン類を含有した排水20を最初の反応処理槽10aに導入する。反応処理槽10aでは、散気管14から導入されたオゾンが散気板14によって気泡22となり、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18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し、排水20中のダイオキシン類を分解することができる。オゾン・UV処理された排水20は、反応処理槽10aの上部から接続管16を介して第2の反応処理槽10bの下部に導入される。
【0016】
第2の反応処理槽10bでも、同様に、散気板14によってオゾンが気泡22として導入され、UVランプ18によりヒドロキシラジカルが発生し、排水20中のダイオキシン類を分解処理する。さらに排水20は、第2の反応処理槽10bの上部から接続管16を介して第3の反応処理槽10cの下部に導入される。第3の反応処理槽10cでも、同様にしてダイオキシン類が分解され、所定の濃度となった処理水24は、第3の反応処理槽10cの上部から次工程の排水処理設備等(図示省略)に送られる。
【0017】
このようにして、反応処理槽をモジュールとして直列につなぎ、オゾン・UV処理を繰り返すことによって、ダイオキシン類が高濃度で含有する排水に対しても、所定の濃度まで分解処理することができる。また、排水に、反応処理槽に導入する前もしくは反応処理槽内で、過酸化水素(H22)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。
【0018】
さらに、従来の1つの大型反応槽(例えば、1m×1m×2mHや、1.5m×1.5m×2mH等)に多数のUVランプを設けた場合に比べ、本発明に係るモジュールは小型化されており、反応処理槽内で均一にオゾンが溶解されUV照射されるので、ダイオキシン類の分解効率を向上させることができる。したがって、従来の大型反応槽と同じ分解処理能力とする場合、モジュールの合計の容積は従来の大型反応槽の容積より小さくて済むので、有害物質処理装置をコンパクト化することができる。
【0019】
本発明に係る有害物質処理装置は、図3(a)に示すように、排水処理設備2の後段に設けることができる。排水処理設備2としては、薬品混合槽3、沈殿槽4及び砂ろ過塔4を備えているものが好ましい。先ず、薬品混合槽2において排水6に凝集剤などを添加し、沈殿槽3により重金属等をSS成分と共に汚泥8に分離除去して、さらに、砂ろ過塔4により残存SS成分を除去した後、本発明に係るオゾン・UV処理を行ってダイオキシン類を除去する。これにより、無害化した処理水7を放流することができる。
また、本発明に係る有害物質処理装置は、図3(b)に示すように、排水処理設備2の前段に設けることによっても、上記と同様に排水6を無害化することができる。
図3(a)の排水処理設備2は、排水がダイオキシン濃度100〜1000pg−TEQ/Lの性状である場合に好ましく、また、図3(b)の排水処理設備2は、排水がダイオキシン濃度300pg−TEQ/Lまでの性状である場合に好ましい。
【0020】
【実施例】
実施例1
埋め立て地浸出水を対象にして、本発明に係る有害物質処理装置を用いてダイオキシン類の分解処理試験を行った。使用したモジュールの性能を表1に示す。また、モジュールは、図2(a)に示すように4つを並列に配置した。
【0021】
【表1】
Figure 0004903323
【0022】
このような配置の有害物質処理装置に、ダイオキシン類濃度10pg−TEQ/Lの低濃度の排水を2m3/day/系列の流量で導入した。その結果、得られた処理水のダイオキシン類濃度は0.5pg−TEQ/L以下まで低減させることができた。すなわち、ダイオキシン類の分解率は約95%で、ダイオキシン類分解速度定数は約0.08/minであった。
【0023】
実施例2
実施例1と同じモジュールを、図2(b)に示すように、2×4(直列×並列)で配置し、ダイオキシン類濃度330pg−TEQ/Lの高濃度の排水を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ダイオキシン類の分解処理試験を行った。その結果、得られた処理水のダイオキシン類濃度は100pg−TEQ/L以下まで低減させることができた。すなわち、ダイオキシン類の分解率は約70%で、ダイオキシン類分解速度定数は約0.03/minであった。
【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、反応処理槽が腐食した場合でも容易に対応が可能で、汚水の処理水量が増減した場合でも設計変更が容易にでき、かつUVランプなどの保守管理の作業も軽減することができる有害物質処理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概要を示す図である。
【図2】(a)及び(b)は本発明に係る反応処理槽の配置例を示す図である。
【図3】(a)及び(b)は本発明に係る排水処理装置の配置例を示す図である。
【図4】従来の有害物質処理装置の概要を示す図である。
【符号の説明】
1 有害物質処理装置
2 排水処理設備
3 薬品混合槽
4 沈殿槽
5 砂ろ過塔
6 排水
7 処理水
10 反応処理槽(モジュール)
12、42 散気板
14 散気管
16 接続管
18、44 紫外線照射ランプ(UVランプ)
20、50 排水
22、52 気泡
24、54 処理水
26 オゾン
40 反応処理槽
41 隔壁
43 オゾン発生器
45 排オゾン分解塔
56 排ガス

Claims (3)

  1. 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を備えてなる反応処理槽を、少なくとも2以上備えてなり、該反応処理槽は互いに着脱可能であり、上記各反応処理槽はその槽壁に塩化ビニル管を用いた円筒状の形状を有しており、各反応処理槽の中心には、反応処理槽と同様に垂直に上記紫外線照射ランプが1本のみ配置されていることを特徴とする有害物質処理装置。
  2. 上記反応処理槽は直列、並列、又は直列と並列の組み合わせで接続されていることを特徴とする請求項1に記載の有害物質処理装置。
  3. 請求項1又は2に記載の有害物質処理装置を、排水処理設備の前段又は後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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