JP4967586B2

JP4967586B2 - 排水処理装置

Info

Publication number: JP4967586B2
Application number: JP2006280130A
Authority: JP
Inventors: 栄福永; 衛中山; 強志上妻; 剛彦伊藤
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2006-10-13
Filing date: 2006-10-13
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2026-10-13
Also published as: JP2008093601A

Description

本発明は、排水処理装置に係り、特に、難分解有機物や着色物質を含む排水の処理装置に関するものである。

排水に含まれる難分解有機物や着色物質をオゾンによって酸化分解する技術は、既知の反応であり、多くの種類の排水の処理に適用されている（例えば、非特許文献１、特許文献１参照）。

従来の排水処理装置は、図６に示すように、竪型の反応槽４１に排水４２を注入すると共に、反応槽４１の底からオゾン４３を注入し、オゾン４３によって排水４２中の難分解有機物等を酸化させ、処理後の排水を流出水４４として流出させると共に、排ガスを排気ライン４５を介して排出するものである。排ガスは、放出前に活性炭などから成る排オゾン処理装置４６でオゾン除去することが多い。排水４２の流入位置は、流出水４４のオゾン含有量を下げたい場合は、排水４２の流入位置を反応槽４１の下方とする。また、流出水４４のオゾン含有量を更に下げたい場合は、図７に示すように、反応槽４１における流出水４４の流出口近くに空気５４を吹き込み、処理後の排水を空気５４で脱気して流出水４４のオゾン含有量を低減するようにしても良い。

図６，図７及び特許文献１に示した従来の排水処理装置は、オゾンによる酸化反応を確実に起こすことは出来るが、排水が発泡性を有している場合、例えば、排水中に界面活性剤が含まれている場合、排ガス中に泡が発生する。この泡が、排気ラインに流出してラインを詰まらせたり、排オゾン処理装置に流入して触媒機能を低下させ、オゾンリークを招くという問題が生じる。例えば、金属部品の検査等に用いる蛍光探傷剤廃液は、その蛍光色はオゾンにより除去することができるが、廃液の発泡性が著しいため、図６，図７に示した従来の排水処理装置では排水処理を行うことができなかった。発泡性を有する排水の排水処理対策として、特許文献２、特許文献３に記載された排水処理装置が提案されている。

「オゾン年鑑」、株式会社リアライズ社、1992年12月25日、1993-1994年度版、p.125 特開平８−１８２９９４号公報特公昭６１−１３８８０号公報特開２００４−２０８５８０号公報

しかしながら、特許文献２記載の排水処理装置は、反応槽内のオゾン濃度が高い部分（底部分）の液を抜き出し、その液を反応槽の気相に散水することで消泡を行うものであるが、消泡効果は十分でなかった。また、このように、オゾン濃度が高い液を反応槽の上方で散水すると、流出水中のオゾン濃度が高くなるので好ましくない。

また、特許文献３には、生物培養の生物反応タンクに空気を供給し、そのタンクで生じた泡を泡受入タンクに導入し、その泡を消泡装置の消泡羽根にて吹き飛ばして破泡して液体とすることが示されているが、この消泡装置を、図６、図７の反応槽４１と排オゾン処理装置４６を結ぶライン４５の途中に設置し、消泡装置の気相のガスを排オゾン処理装置に導くようにすると、すなわち図８に示すように、ライン４５に消泡装置４７を設置し、ライン４５からの泡を泡受入タンク４８に導入し、その泡受入タンク４８の出口４９から液受入タンク５０に溢れ出す泡を消泡羽根５１で吹き飛ばして破泡し、液受入タンク５０で破泡により液体となった液と泡受入タンク４８で液体となった液を処理液タンク５２に導入し、ポンプ５３にて反応槽４１に戻し、他方ガスは液受入タンク５０の気相部より排オゾン処理装置４６に送るようにする。この場合、排オゾン処理装置４６へは気相のガスをオゾン４３および空気５４の圧力で押し込むことになり、排オゾン処理装置４６側の抵抗が増せば消泡装置４７内圧力が上昇して気相のガスがリークする可能性が生じる。気相のガスはオゾンを含んでおり、大変危険な状態となる。また分離した液をポンプ５３で反応槽４１に返送するようになっているが、反応槽４１から消泡装置４７に至るライン４７の抵抗が泡で高まる可能性を考えると、ポンプ返送により反応槽４１の圧力も上がりオゾンリークの危険性が一層高まる。

そこで、本発明者は、特願２００５−２９２１５８号（発明の名称；排水処理装置）にて、泡を消泡剤溶液に接触させることで消泡することを提案した。

この提案により上述した問題のかなりの部分を解決したが消泡剤を使用する点で、薬剤費がかかる問題が生じた。特に、消泡槽には一時的にでも発泡の著しい排液が入る可能性があるので、それに備えて消泡剤の注入量を多めにセットする必要があり、運転費がかかる問題がある。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、消泡剤を注入することなく消泡できる排水処理装置を提供することにある。

上目的を達成するために請求項１の発明は、難分解有機物や着色物質等を含む排水とオゾンを含むガスとを反応槽に流入させ、オゾンによって排水中の上記難分解有機物等を酸化させる排水処理装置において、上記反応槽から排オゾン処理装置に至る反応後のガスの排気ラインの途中に、反応槽からガス中に発生して排気ラインに流出する泡を一時貯留するための消泡槽を設け、その消泡槽に機械攪拌式の消泡装置を設置し、消泡槽の下部に水封経由で液を排出する排液ラインを接続し、反応後のガスを強制的に排気するための排気ポンプを、上記消泡槽と上記排オゾン処理装置の間の排気ライン途中に設け、上記反応槽の上部または上記消泡槽の上部に、消泡槽の気相部に外気を取り込むための外気吸入口を設けたことを特徴とする排水処理装置である。

請求項２の発明は、上記消泡槽に泡の発生を検知する泡センサーを設け、泡の発生時のみ機械攪拌式の消泡装置を稼動させるようにした請求項１記載の排水処理装置である。

請求項３の発明は、難分解有機物や着色物質等を含む排水とオゾンを含むガスとを反応槽に流入させ、オゾンによって排水中の上記難分解有機物等を酸化させる排水処理装置において、反応槽の気相部から排オゾン処理装置に至る排気ラインの途中に、反応後のガスを強制的に排気するための排気ポンプを接続し、反応槽の気相部に機械攪拌式の消泡装置を設置し、反応槽の下部に水封経由で液を排出する排水ラインを接続し、上記消泡装置の周囲の反応槽に、気相部に外気を取り込むための外気吸入口を設けたことを特徴とする排水処理装置である。

請求項４の発明は、難分解有機物や着色物質等を含む排水とオゾンを含むガスとを反応槽に流入させ、オゾンによって排水中の上記難分解有機物等を酸化させる排水処理装置において、上記反応槽から流出する水を粒状活性炭などの粒状吸着剤を充填した後処理槽に導き、後処理槽の下部から空気などのガスを通気して、溶存オゾンを脱気し、一方、反応槽の気相部と後処理槽の気相部を連結して、反応槽の気相部または後処理槽の気相部に機械攬絆式の消泡装置を設置すると共に後処理槽に外気を取り込むための外気吸入口を形成し、反応槽の気相部または後処理槽の気相部から排オゾン処理装置に至る排気ラインの途中に、反応後のガスを強制的に排気するための排気ポンプを接続したことを特徴とする排水処理装置である。

本発明によれば、消泡剤を使用せずに、消泡効果を得ることができる上、装置がよりコンパクトになるという優れた効果を発揮するものである。

以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。

本実施の形態に係る排水処理装置の具体的構成の一例を図１に示す。

図１において、反応槽１、排気ライン８、及び排オゾン処理装置４の構成は、図７に示した排水処理装置と同じである。

反応槽１は、所定高さの仕切り部材１２により、二槽１２ａ、１２ｂに仕切られ、一方の槽１２ａには、排水ライン１４が接続されると共にその底部にオゾンライン１５が接続され、他方の槽１２ｂには排出ライン１７が接続されると共にその底部に空気吹き込みライン１６が接続される。

排水ライン１４からの排水は、一方の槽１２ａ内に形成される流路１３ａを上昇し、その間にオゾンライン１５から供給されるオゾンで、排水中の有機物や着色物質等が酸化分解され、他方の槽１２ｂの流路１３ｂを降下する際に、空気吹き込みライン１６からの空気により排水中に残存したオゾンが揮発、脱気される。

オゾンライン１５から供給されるオゾンは、濃度５０〜９０ｇ／Ｎｍ³ （約２２５００〜４０５００ｐｐｍ）と高濃度であり、反応槽１の気相部１ａから排気ライン８を介して排オゾン処理装置４側に排気される。

この反応槽１から排オゾン処理装置４に至る排気ライン８の途中に消泡槽（密閉槽）２が設置される。上流側の排気ライン８ａは、一方が反応槽１の上部に接続され、他方が消泡槽２の側部中央に接続され、下流側の排気ライン８ｂは、消泡槽２の上部に接続され、その途中に排気ポンプ３と排オゾン処理装置４が接続される。また反応槽１の上部には外気吸引口１１が設けられる。

消泡槽２の上部には、反応槽１からガス中に発生して上流側排気ライン８ａに流出する泡を機械的に消泡する機械攪拌式の消泡装置５が設けられる。この消泡装置５は、泡を物理的に壊す消泡翼６とその消泡翼６を回転するモータ７とからなる。

消泡槽２には消泡された液を溜める貯液部２０が形成され、その上方に気相部２ｄが形成される。貯液部２０の液は消泡槽２の下部に水封経由で液を排出する排液ライン１９が接続される。

次に、本実施の形態の作用を説明する。

密閉槽である反応槽１の上流側の流路１３ａに排水とオゾンを流入させると、排水中の有機物や着色物質等がオゾンで酸化分解される。オゾン処理を受けた液（排水）は、下流側の流路１３ｂに流れ、そこで、空気吹き込みライン１６から吹き込まれた空気によって残存オゾンが揮発され、その後、流出ライン１７から水封されて流出水として後工程に流出される。ここで、流入させるオゾンの濃度は５０〜９０ｇ／Ｎｍ³（約２２５００〜４０５００ｐｐｍ）と高濃度である。

反応槽１内の気相部１ａには、消費されなかったオゾンを含むガスが貯留されるが、排水が発泡性を有している場合、ガス中に泡が発生する。この泡を含んだ排ガスが消泡されないまま排オゾン処理装置４に達すると、排オゾン処理装置４の触媒機能を低下させるおそれがあるため、消泡を行うべく、先ず、泡を含んだ排ガスを排気ライン８ａを経由して消泡槽２に導入する。

流入口２ａから消泡槽２内に導入された反応槽１からの排ガス中の泡は、消泡槽２内に次第に溜まってゆくが、機械攪拌式の消泡装置５の消泡翼６にて泡を破壊することで消泡される。

この時、泡を形成していた液分（オゾン処理された排水）は落下して貯液部２０に溜まり、泡内部に充満していたガス分は上昇していく。泡が除去された排ガスは、排気ライン８ｂから排気ポンプ３を介して排オゾン処理装置４に送られ、そこで活性炭を主体とする触媒によりオゾンが除去されて排気される。

また消泡槽２内の貯液部２０に溜まった液は、水封された状態で排液ライン１９から排出される。

排水の発泡性が非常に強い場合、泡を含んだ排ガスが排気ライン８ａをうまく流れずに閉塞させてしまい、気相部１ａ及び排気ライン８ａの排ガス圧が増加するおそれがあるが、消泡槽２から排オゾン処理装置４に至る排気ライン８ｂの途中に設けた排気ポンプ３にて強制排気を行うため、閉塞することがない。排気ポンプ３の排気流量は反応槽１に供給されるオゾン及び空気の流量より大きくしている。排気ポンプ３の排気流量とオゾン及び空気の流量の差分は、反応槽１の上方に設けた外気吸入口１１から空気が吸引、吸入されるため、この吸引された外気が泡を含んだ排ガスを消泡槽２に押し込むことになる。このため、排気ライン８ａ内の泡は強制的に、かつ、素早く次工程（消泡槽２）に送られる。

このため、消泡槽２内に泡が急速に送られて溜まるようになる。そこで、消泡槽２で許容する泡の最高位置を泡ラインとして予め定めておき、この位置に機械攪拌式の消泡装置５の消泡翼６を設置する。

このように本実施の形態に係る排水処理装置は、難分解有機物や着色物質を含む排水が発泡性を有していたとしても、排水のオゾン処理を行う際に生じた泡を確実に、素早く消泡することができるため、泡によって排気ライン８ａが閉塞したり、排オゾン処理装置４の触媒機能が低下したりするおそれがない。

図２は、本発明の他の実施の形態を示したものである。

図１の実施の形態においては、外気吸入口１１を反応槽１に設け、排気ライン８の途中に設けた排気ポンプ３の吸引力で強制排気して上流側の排気ライン８ａの閉塞を防止する例で説明した。この場合、排気ポンプ３は、反応槽１の気相部１ａ、排気ライン８ａ、消泡槽２の気相部２ｄ、下流側の排気ライン８ｂを介して吸引するため、吸入抵抗が大で、容積型ポンプを用いれば問題がないが、風量を確保するために非容積型の排気ポンプ３を使用した場合には、吸入抵抗が大きいと運転に支障をきたしやすい。

そこで、本実施の形態では、機械攪拌式の消泡装置５の周囲の消泡槽２の上部に外気吸入口１１を設けて空気を消泡槽２に導入し、排気ライン８ｂを介して排気ポンプ３で排気することで、排気ポンプ３の吸引抵抗が下がり、排オゾン処理装置４の安定運転が行える。

この実施の形態では、消泡槽２内の空気の流通が良好となり、消泡槽２内も負圧となり、上流側の排気ライン８ａ内での泡は、反応槽１に吹き込まれたオゾンと空気により消泡槽２側に移送されるため、閉塞も防止できる。また、機械攪拌式の消泡装置５では、モータ７の軸等のシール部分からのオゾン漏洩やオゾンや泡による腐食のトラブルが発生しやすくなるが、その周囲に外気吸入口１１を形成して外気を導入することで、オゾンが漏洩したり泡がシール部分に接触することがなくなり、そのシールも不要となる。

図３は、図２の消泡槽２の詳細構造を示したものである。

消泡槽２の側面には、排気ライン８ａの流入口２ａ、下部には逆Ｌ字状に立ち上げられた水封部２２を経てドレンの排出ライン１９が接続される。消泡槽２の上部には排ガスライン８ｂの流出口２ｃが設けられる。

機械攪拌式の消泡装置５は、消泡翼６とその消泡翼６を回転するモータ７とからなり、モータ７が消泡槽２の上部に取り付けられると共にモータ７の軸７ａ周りに消泡槽２内に空気を導入するための外気吸入口１１が形成される。

また、消泡槽２には、消泡槽２の気相部２ｄで上昇する泡を検出する泡センサー２４が取り付けられる。

反応槽１からの排ガスが流入ガスとして流入口２ａから消泡槽２に入ると、その中の泡は消泡装置５の消泡翼６により破砕され液体となって消泡槽２の貯液部２０に溜まり、水封部２２を経てドレンとして排液ライン１９から排出される。一方、泡を除去された排ガスは、流出口２ｃから図２に示した排気ポンプ３、排オゾン処理装置４などの後工程に排出されるが、排気ポンプ３では流入ガスの流量より大きな流量で排ガスを吸引するので、その差にあたる量の空気が外気吸入口１１から消泡槽２に入る。

機械攪拌式の消泡装置５は、泡センサー２４で泡を検知したときのみ稼動させることができる。

図４は、本発明の更に他の実施の形態を示したものである。

本実施の形態では、排気ライン８の途中に消泡槽２を設置することなく、反応槽１の気相部１ａに機械攪拌式の消泡装置５を設け、その消泡装置５の周囲に外気吸入口１１を形成したものである。

本実施の形態においては、反応槽１での泡の発生が比較的少ないときに有効である。

図５は、本発明の更に他の実施の形態を示したものである。

図５において、反応槽１には、排水ライン１４から難分解有機物や着色物質等を含む排水が供給され、その排水が、オゾンライン１５からのオゾンで酸化分解される。

酸化分解後の排水は、その水面よりやや下方から流出し、液相連結管２６を経て後処理槽２７の下部に流入する。次いで、この液は後処理槽２７内を上昇流で流れ、槽２７内にあらかじめ投入され、空気吹き込みライン１６で流動状態または膨張状態となっている粒状活性炭などの粒状吸着剤２８と接触したのち、水封された流出ライン２６から後工程へと流出する。

後処理槽２７内では、空気により溶存オゾンが気相に移行するほか、粒状活性炭などの粒状吸着剤２８は、オゾンや残留有機物の吸着能力があり、また微生物が繁殖すれば吸着した有機物を分解できる。

一方、反応槽１に注入されたオゾンを含むガスは、反応槽１の気相部１ａと後処理槽２７の気相部２７ａとを連結する気相連結管３０を経由して後処理槽２７の気相部２７ａに流れ、ここで、機械攪拌式の消泡装置５によって消泡され、排気ポンプ３により吸引・排気される。

機械攪拌式の消泡装置５と後処理槽２７の上壁（または蓋）の間には隙間を作り、これを外気吸入口１１として、排気ポンプ３の流量からオゾンを含むガスと空気の流量を差し引いた分の空気をとりいれる。

この実施の形態においては、後処理槽２７の粒状吸着剤２８で溶存オゾンを除去できるため、反応槽１内に空気１６を吹き込む部分１２ｂを設ける必要がなくなり、またオゾンで分解できない有機物を吸着除去するので、オゾン反応後の水質の向上が期待できる。

また機械攪拌式の消泡装置５は、後処理槽２７に設ける例で説明したが、反応槽１の気相部１ａに設け、また外気吸入口１１も反応槽１に設けるようにしても、さらに排気ポンプ３は気相連結管３０に設けるようにしてもよい。

本発明の一実施の形態を示す図である。本発明の他の実施の形態を示す図である。図１、図２の消泡槽の詳細を示す図である。本発明のさらに他の実施の形態を示す図である。本発明のさらに他の実施の形態を示す図である。従来の排水処理装置を示す図である。従来の排水処理装置を示す図である。従来の排水処理装置を示す図である。

符号の説明

１反応槽
２消泡槽
３排気ポンプ
４排オゾン処理装置
５機械攪拌式の消泡装置
１９排液ライン

Claims

難分解有機物や着色物質等を含む排水とオゾンを含むガスとを反応槽に流入させ、オゾンによって排水中の上記難分解有機物等を酸化させる排水処理装置において、上記反応槽から排オゾン処理装置に至る反応後のガスの排気ラインの途中に、反応槽からガス中に発生して排気ラインに流出する泡を一時貯留するための消泡槽を設け、その消泡槽に機械攪拌式の消泡装置を設置し、消泡槽の下部に水封経由で液を排出する排液ラインを接続し、反応後のガスを強制的に排気するための排気ポンプを、上記消泡槽と上記排オゾン処理装置の間の排気ライン途中に設け、上記反応槽の上部または上記消泡槽の上部に、消泡槽の気相部に外気を取り込むための外気吸入口を設けたことを特徴とする排水処理装置。
上記消泡槽に泡の発生を検知する泡センサーを設け、泡の発生時のみ機械攪拌式の消泡装置を稼動させるようにした請求項１記載の排水処理装置。
難分解有機物や着色物質等を含む排水とオゾンを含むガスとを反応槽に流入させ、オゾンによって排水中の上記難分解有機物等を酸化させる排水処理装置において、反応槽の気相部から排オゾン処理装置に至る排気ラインの途中に、反応後のガスを強制的に排気するための排気ポンプを接続し、反応槽の気相部に機械攪拌式の消泡装置を設置し、反応槽の下部に水封経由で液を排出する排水ラインを接続し、上記消泡装置の周囲の反応槽に、気相部に外気を取り込むための外気吸入口を設けたことを特徴とする排水処理装置。
難分解有機物や着色物質等を含む排水とオゾンを含むガスとを反応槽に流入させ、オゾンによって排水中の上記難分解有機物等を酸化させる排水処理装置において、上記反応槽から流出する水を粒状活性炭などの粒状吸着剤を充填した後処理槽に導き、後処理槽の下部から空気などのガスを通気して、溶存オゾンを脱気し、一方、反応槽の気相部と後処理槽の気相部を連結して、反応槽の気相部または後処理槽の気相部に機械攬絆式の消泡装置を設置すると共に後処理槽に外気を取り込むための外気吸入口を形成し、反応槽の気相部または後処理槽の気相部から排オゾン処理装置に至る排気ラインの途中に、反応後のガスを強制的に排気するための排気ポンプを接続したことを特徴とする排水処理装置。