JP6340421B2

JP6340421B2 - フェントン流動床式処理装置及びその廃水処理方法

Info

Publication number: JP6340421B2
Application number: JP2016520688A
Authority: JP
Inventors: リー，アイミン; シェン，ケ; ジアン，ビカン; シュアン，チェンドン; リウ，フキアン
Original assignee: ナンキンユニバーシティー; ナンキンユニバーシティーヤンチェンエンバイロメンタルプロテクションテクノロジーアンドエンジニアリングリサーチインスティテュート
Priority date: 2014-02-19
Filing date: 2014-10-16
Publication date: 2018-06-06
Anticipated expiration: 2034-10-16
Also published as: US20170044036A1; KR20160122764A; CN103755007A; JP2017506149A; CN103755007B; AU2014383705A1; WO2015123996A1; KR102047772B1; AU2014383705B2; US10183878B2

Description

本発明は、廃水処理分野に属し、さらに具体的には、フェントン流動床式処理装置及びその廃水処理方法に関する。

バイオテクノロジーを利用して処理した廃水、特に、染色、製紙、硝化などの化学工業廃水には、通常、難分解性有機物が依然として多く残っているので、排水の水質が基準に達しない問題をもたらす。水処理に対する国の要求は日増しに厳しくなっており、再生水の利用が益々重視されてきているため、バイオテクノロジーを利用して処理した廃水について更なる処理が必要である。フェントン試薬は、生成されるヒドロキシラジカルが強い酸化力を有し、これらの難分解性汚染物に対して良好な処理効果を有するとともに、フェントン技術の操作が簡単で、投資コストが比較的低く、処理効果が良好であるため、広範囲に用いられている。しかしながら、従来のフェントン酸化による廃水処理工程は、薬剤の利用率が低く、鉄含有汚泥の生成量が比較的多いという問題がある。

業界や工場によって工業廃水の水質の変化が比較的大きく、有機物の含有量、種類のいずれにも比較的大きな差があり、流動床フェントン法は、薬剤の添加量及び添加率を調整することによって、異なる水質の廃水処理に適している。例えば、難分解性有機物を含む、または有機物含有量が高い廃水に対しては、薬剤の添加量を一般廃水よりも高めにし、一方セルロースまたはヘミセルロースの含有量が比較的高い廃水（製紙廃水など）に対しては、鉄（ＩＩ）の投入量を高めにすることが、これらの廃水の処理に有利である（薬剤添加率はその他の廃水と異なる）。

流動床式フェントン技術は、充填材結晶技術により、鉄スラッジを容易に形成する３価鉄を、酸化鉄触媒結晶体に形成して充填材粒子表面を被覆するので、触媒が水とともに流失する問題を有効に解決するだけでなく、結晶体の不均一触媒作用及び還元溶解作用により、触媒酸化効率を増大させる。該技術を実現するには、フェントン流動床装置の設計が極めて重要である。中国実用新案第ＣＮ２０２８９８０９９Ｕ号に開示されているフェントン流動床装置は、触媒を内部に固定することにより鉄スラッジの生成量を低減させるが、不均一触媒の効率が低く、別途の混合措置がないと、予備混合領域の水質が不均一になりやすい。中国実用新案第ＣＮ２０２６８８０７３Ｕ号には、導流筒により汚水処理プロセスを延長して、薬剤の利用率及び処理効率を高めるマルチポイント薬剤添加フェントン流動床装置が開示されているが、該装置は、固形充填材の分離、装置内での循環、均一な分布の問題を考慮しておらず、かつ操作が煩雑である。中国実用新案第ＣＮ２０２１３９１３８Ｕ号に開示されている鉄床のマイクロ電解反応塔の後側に接続されたフェントン流動床装置は、充填材分離措置がなく、規模が比較的大きい場合に均一な散水が難しく、かつ前側塔の排水の高い位置を充分に利用しておらずエゼクタを用いており、さらに多くの動力を消費する。中国特許公開第ＣＮ１０２７７４９５３Ａ号及び中国実用新案第ＣＮ２０２６４３４０４Ｕ号に開示されているフェントン流動床装置は、その給水タンクが給水の衝撃負荷に耐えられず、揚程に余裕がある場合水飛散現象が発生しやすく、ポンプ後薬剤を添加する際に別途の均一混合措置がないため、水質の不均一を生じさせ、散水管の散水が充填材により閉塞されやすく、規模が大きい場合には、散水の不均一現象が発生しやすく、スラグを制御しにくい。中国実用新案第ＣＮ２０２７８５７８０Ｕ号に開示されているエアリフト式のフェントン流動床装置にも、同様に、給水槽が衝撃負荷に耐えられず、揚程の余裕により水が飛散しやすく、２本の還流水を充分に混合できず反応の効果に影響を及ぼし、エアリフト管内の乱流が激しいため結晶効果に影響を及ぼし、還流がある場合に、エアリフトに流動床が形成されるので、稼働コストや投資コストが上昇するという問題が存在し、当該装置は、充填材粒子結晶が大きくなった後の排除を考慮していないという問題が存在する。

すでに公開されている特許・登録実用新案には、流動床式フェントン酸化装置の給水還流、散水、分離、スラグ排除及び流動などの重要な設計に関して様々な記載や態様が示されているが、各装置の工学応用には、多かれ少なかれ問題が存在している。従来の流動床式フェントン酸化装置に普遍的に存在する、滞留時間が比較的長く、散水が不均一でチャネリングが生じやすく、薬剤の利用率が低く、除鉄効果の最適化が必要である（排水の鉄が凝集沈殿の必要量よりも高い）などの問題に対して、長年にわたる流動床式フェントン酸化工程の設計及び操作の経験に鑑みて、本発明は、改良された流動床式フェントン酸化床処理装置を提供する。

１．解決しようとする技術的課題
従来技術に存在する流動床式フェントン酸化装置の廃水の滞留時間が長く、散水が不均一でチャネリングが生じやすく、薬剤の利用率が低く、除鉄効果がよくない（排水の鉄が凝集沈殿の必要量よりも高い）などの問題に対して、本発明は、薬剤の利用率を向上させ、高性能で安定した除鉄効率を維持することができるフェントン流動床式処理装置及びその廃水処理方法を提供する。

２．技術的解決手段
本発明の目的は、以下の技術的方案によって実現される。

フェントン流動床式処理装置は、調節タンク、汲上ポンプ及び本体反応塔を含み、調節タンクは、汲上ポンプを介して本体反応塔の頂部の配水槽に接続され、前記本体反応塔内に充填材が充填され、前記本体反応塔内の充填底部はホッパーであり、ホッパーに給水口が設けられ、ホッパーの底部にスラグ管が接続され、
前記本体反応塔内の充填材の上側に斜板が設けられ、斜板の上側且つ前記本体反応塔の端部に、仕切り槽及び排水槽が設けられ、前記仕切り槽は、垂直の仕切り板で左右２つの単一槽に均等に分けられ、２つの単一槽の上端は、いずれも前記配水槽に連通され、仕切り槽の底部に開口が設けられ、該２つの単一槽は、それぞれ第１の循環ポンプ及び第２の循環ポンプを介して前記ホッパーの給水口に接続され、仕切り槽の対向面に排水槽が設けられている。

好ましくは、ホッパーの底部から１／３及び２／３離れた箇所に２組の給水口が計４個対称に設けられ、混合液が２つの単一槽から流出されて第１の循環ポンプ及び第２の循環ポンプを経て、均等に２本に分流される。

好ましくは、前記配水槽の頂部に、流入水の負荷を制御する調節管が設けられ、調節管の他端は前記調節タンクに接続されている。

好ましくは、前記ホッパーのコーン角が５〜６０°である。

好ましくは、前記充填材は、樹脂、活性炭粒子、建築用砂、石英砂、沸石、発泡煉石、サポナイト、レンガ屑のうちの１種または複数種であり、充填材粒子の平均粒径は０．１〜３．０ｍｍである。

好ましくは、本体反応塔の充填材内に、本体反応塔の縦方向に複数の導流板が設けられ、導流板は本体反応塔を複数の上昇空間に分け、導流板の底辺からホッパー上端までの高さが１〜４ｍである。

フェントン流動床式処理装置の廃水処理方法は、ステップが次のとおりである：
（ａ）本体反応塔の体積の１０％〜４０％の充填材粒子を本体反応塔（８）に加え、
（ｂ）調節タンク内で給水ｐＨを調節して、本体反応塔（８）内のｐＨを３．０〜４．０に制御し、
水量を制御して、本体反応塔内の水流滞留時間を１０〜３０分に保持し、
（ｃ）調節タンクの水が、汲上ポンプを経て配水槽に流入され、配水槽から排水されて仕切り槽に入り、それぞれ第１の循環ポンプ及び第２の循環ポンプによりホッパーに還流され、さらにホッパー上の給水口を通過して本体反応塔内に均等に流入され、
導流板の頂部が充填材の懸濁層の頂部より低く維持されるように、還流比を調節して、本体反応塔内の上昇流速を３０〜１５０ｍ／ｈに制御し、
（ｄ）仕切り槽の２つの単一槽内にそれぞれ過酸化水素水及び硫酸鉄（ＩＩ）溶液を加え（薬剤の添加量は水質によって定める）、２種類の薬剤がそれぞれ水流とともに第１の循環ポンプ及び第２の循環ポンプを経てホッパーに入り、
（ｅ）ホッパー内に旋回流を形成させて水流を均一に混合して、充填材と反応させ、さらに導流板で押し流され分離された後、上澄み液の一部が仕切り槽の底部から仕切り槽の単一槽内に流入され、一部が排水槽に流入されて排出され、
（ｆ）１週間稼働した後、硫酸鉄（ＩＩ）を５０％減量して稼働を継続し、６〜１２ヵ月稼働した後、スラグを除去する。

好ましくは、前記ステップ（ａ）において、充填材粒子を２回に分けて投入し、１回目は充填材総量の７５％〜８５％を投入し、５０〜５００時間稼働した後、残りの１５％〜２５％を補充する。

３．有益な効果
従来技術と比べて、本発明の利点は次のとおりである。

（１）本発明の本体反応塔の頂部に配水槽が装着されており、緩衝により汲上ポンプの揚程余剰量を増加させて、仕切り槽の水飛散及び給水が仕切り槽の底部の開口から流入して発生する水漏れの問題を解消する。配水槽の頂部に調節管が設けられ、負荷の過大により生じる余分な水量を調節タンクに還流させる。底部の内側が開口する仕切り槽が本体反応塔の頂部に設けられ、該仕切り槽は、２つの単一槽からなり、２つの単一槽内にそれぞれ硫酸鉄（ＩＩ）及び過酸化水素水を加えた後に、薬剤が水流に伴って一緒に還流される。排水を用いて給水負荷を希釈するとともに、硫酸鉄（ＩＩ）及び過酸化水素水の前倒しの反応を防止し、薬剤の利用率を高める。

（２）ホッパー底部から１／３及び２／３の箇所に、錐面の同一の接線方向に沿って、給水口が計４個対称に設計され、仕切り槽の２つの単一槽は、第１の循環ポンプ及び第２の循環ポンプによってホッパー上の給水口に接続され、４本の給水管が２つの高さからホッパー内に挿入されて旋回流を形成し、薬剤、水流及び充填材を充分に混合する。旋回流の散水は、散水の不均一による短絡流現象が生じないようにする。更に反応塔底部で結晶化した充填材に対する篩分け作用も有し、大きすぎる粒子はホッパー内で沈み排出される。また、高速旋回流によって大粒子の充填材が互いに摩擦して破砕し、新しい種結晶が生成され、反応塔内の充填材の活性や流動状態を維持させる。

（３）ホッパーのコーン角を５〜６０°に設定する。角度が小さすぎると、充分な傾斜度がなく、大粒子充填材の収集が容易でない。一方、角度が大きすぎると、反応塔の高さが無駄になるとともに、旋回流が強すぎると、導流板の負荷が大きくなり、要求される塔高も大きくなる。

（４）充填材の粒径は、０．１〜３．０ｍｍを選択し、粒径が大きすぎると比表面積が小さくなり、迅速な結晶化に不利である。粒径が小さすぎると、水流に流されて流失しやすくなり、流動状態が不安定になる。

（５）本体反応塔内に、下から上の順でそれぞれ導流板と斜板が設けられている。導流板は、反応塔を複数の上昇空間に分け、内径が大きすぎて給水が揺れ動き乱流現象が発生することを防止するとともに、底部の激しい旋回流を安定した上に押上向き流の栓流（プラグフロー）に変え、充填材層の流動高さと品質を高める。導流板底部の距離を制御し、旋回流及び導流板の衝突作用により、結晶に比較的厚く覆われた充填材粒子を破砕し、新しい種結晶を形成することを促進する。斜板は、小粒径及び摩擦して破砕した充填材を捕集して、粒子が還流ポンプに入ることを防止する（充分な高さを用いて分離する必要がない）とともに、塔内の種結晶の密集度を高め、結晶の除鉄効率を維持する。最後に、一部の排水が、斜板上方、仕切り槽の対向側の排水槽を通過して排出され、一部は、仕切り槽から還流し、排水槽と仕切り槽は対向して設けられ、美観を保持するとともに、排水負荷を安定させる。

（６）導流板とホッパーの距離を１〜４ｍに保つ。具体的な距離は、反応塔の高さによって定める。距離が近すぎると、旋回流に影響を及ぼし、旋回流が消えてしまうこともあり、旋回流によって混合系を充分に反応させることができなくなる。距離が遠すぎると、衝突力が充分でないため、粒子を破砕する作用が起こらないとともに、上端が充填材懸濁層頂部を超え、仕切られた領域の間に均衡空間がなくなり、領域の間での栓流が不均一になりやすい。

（７）本発明の方法のステップにおいて、反応塔の体積の１０％〜４０％の充填材粒子を加えることは、充填材投入量として適切であり、結晶の効果を保証するとともに、コストを節約し、流動負荷を低下させる。ｐＨを３．０〜４．０に制御することは、最適な結晶効果のために、鉄スラッジの削減に有利である。上昇流速を３０〜１５０ｍ／ｈに制御することによって、導流板の頂部が懸濁層の頂部よりも低くなり、各領域の相互均衡が実現される。仕切り槽内にそれぞれ過酸化水素水及び硫酸鉄（ＩＩ）を加えることによって、両者が事前に反応を起こすことを防止する一方で、希釈作用ももたらし、薬剤の利用率を高める。１週間稼働させた後に硫酸鉄（ＩＩ）の投入量を半分にし、γ−ＦｅＯＯＨ（γ−オキシ水酸化鉄）結晶の不均一触媒効果を充分に利用し、コストを下げるとともに、さらに鉄スラッジの生成量を削減する。

（８）充填材を２回に分けて投入し、先に総量の７５％〜８５％の充填材粒子を加え、新鮮な充填材の活性が比較的高い優位性を充分に利用して比較的良好な除鉄効果を達成する。１週間稼働させた後、結晶の生成と累積に伴い、充填材粒子の懸濁状態が影響を受けるとともに、表面のγ−ＦｅＯＯＨ（γ−オキシ水酸化鉄）がＦｅ^３＋のさらなる結晶化をある程度抑制するようになる。このとき、残りの１５％〜２５％の充填材粒子をさらに補充することによって、充填材粒子の表面活性を保持することができる。また、新しい充填材の粒径は、すでに結晶が成長した粒子よりも小さく、反応塔内で大小の粒子が層に分かれる現象が発生し、充填材層の懸濁高さを高め、除鉄効果が強化される。

フェントン流動床の汚水処理装置の正面図である。導流板の平面図である。図１における本体反応塔の平面図である。図１における本体反応塔の左側面図である。

具体的な実施形態
次に、図面と具体的な実施例を参照して、本発明について詳細に説明する。

実施例１
図１〜４を参照すると、本実施例のフェントン流動床式汚水処理装置は、調節タンク１、汲上ポンプ２及び本体反応塔８を含み、調節タンク１は、汲上ポンプ２を介して本体反応塔８の頂部の配水槽３に接続され、配水槽３の頂部に、流入水の負荷を制御する調節管１２が設けられ、調節管１２の他端は前記調節タンク１に接続する。配水槽３は、２つの仕切り槽４にそれぞれ接続され、仕切り槽４の排水は、第１の循環ポンプ５及び第２の循環ポンプ６を経過後、それぞれ２本に分流され、ホッパー７の底部から１／３及び２／３の２つの高さから本体反応塔８の底部の給水装置であるホッパー７に接線方向に流入して旋回流を形成し、ホッパー７の錐面の傾斜角は６０°である。充填材として粒径０．１ｍｍの樹脂を本体反応塔８内に充填する。本体反応塔８内のホッパー７より上の１ｍの位置に、栓流を形成し且つ結晶粒子を破砕して新しい種結晶を生成するための導流板９が設けられている。導流板９の上方に斜板１０が設けられ、固体粒子と排水を分離する。最後に、斜板１０を通過した上澄み液の一部は底部から仕切り槽４に入って還流し、他の一部は仕切り槽４に対向する排水槽１１から排水される。

本実施例のフェントン流動床式汚水処理装置の廃水処理方法を参照すると、そのステップは次のとおりである。
（ａ）最初に、本体反応塔８内に、総量の７５％（総量は、本体反応塔８の体積の１０％）の粒径０．１ｍｍの樹脂を加える。
（ｂ）調節タンク１内で給水ｐＨを調節し、本体反応塔８内のｐＨを３．０に制御する。水量を制御し、本体反応塔８内の滞留時間を１０分に保持する。
（ｃ）調節タンク１の水が、汲上ポンプ２を経て配水槽３に入り、配水槽３の排水が一部の排水と仕切り槽４内で混合され、それぞれ第１の循環ポンプ５及び第２の循環ポンプ６によりホッパー７に還流して給水される。還流比を調節し、本体反応塔８内の上昇流速を３０ｍ／ｈに制御し、導流板９の頂部が充填材懸濁層の頂部より低い状態に維持する。
（ｄ）仕切り槽４の２つの槽内にそれぞれ過酸化水素水及び硫酸鉄（ＩＩ）溶液を加え、２種類の薬剤がそれぞれ水流とともに第１の循環ポンプ５及び第２の循環ポンプ６を経てホッパー７に入る。
（ｅ）ホッパー７内で旋回流を形成させて水流と充填材を均一に混合させて、反応する。流動床が導流板９で押し流され分離装置で分離された上澄み液の一部が仕切り槽４の底部から槽内に入り、一部が排水槽１１に入る。
（ｆ）５０時間稼働した後、平均粒径０．１ｍｍの樹脂の残りの２５％を補充する。
（ｇ）１週間稼働した後、硫酸鉄（ＩＩ）を５０％減量して稼働を継続する。１２ヵ月稼働した後、スラグを除去する。

ある化学工業区のバイオテクノロジーにより処理後の廃水ＣＯＤが１１４ｍｇ／Ｌであり、色度があったが、本実施例のフェントン流動床式汚水処理装置及びその廃水処理方法を用いてその廃水を処理し、過酸化水素水の投入量０．１％、鉄（ＩＩ）投入量２００ｍｇ／Ｌとした。その結果、完全に脱色し、ＣＯＤ除去率が７６．５６％に達し、除鉄効率が７４．３４％に達し、鉄（ＩＩ）の５０％減量後、ＣＯＤ除去効率が７３．９６％に達した。

実施例２
図１〜４を参照して、本実施例のフェントン流動床式汚水処理装置について説明する。該汚水処理装置は、調節タンク１、汲上ポンプ２及び本体反応塔８を含み、調節池１は、汲上ポンプ２を介して本体反応塔８の頂部の配水槽３に接続される。配水槽３は、２つの仕切り槽４にそれぞれ接続され、仕切り槽４の排水は、第１の循環ポンプ５及び第２の循環ポンプ６を経過後、それぞれ２つに分かれ、２つの高さから本体反応塔８の底部の給水装置であるホッパー７に接線方向に流入して旋回流を形成し、ホッパー７の錐面の傾斜角は５０°である。充填材として粒径０．３ｍｍの石英砂を本体反応塔８内に充填する。本体反応塔８内のホッパー７より上の２ｍの位置に、栓流を形成し且つ結晶粒子を破砕して新しい種結晶を生成するための導流板９が設けられている。導流板９の上方に斜板１０が設けられ、固体粒子と排水を分離する。最後に、斜板１０を通過した上澄み液の一部は底部から仕切り槽４に入って還流し、他の一部は仕切り槽４に対向する排水槽１１から排水される。

本実施例のフェントン流動床式汚水処理装置の廃水処理方法に基づき、そのステップは次のとおりである。
（ａ）最初に、本体反応塔８内に、総量の８０％（総量は、本体反応塔８の体積の２０％）の粒径０．３ｍｍの石英砂を加える。
（ｂ）調節タンク１内で給水ｐＨを調節し、本体反応塔８内のｐＨを３．５に制御する。水量を制御し、本体反応塔８内の滞留時間を２０分に保持する。
（ｃ）調節タンク１の水が、汲上ポンプ２を経て配水槽３に入り、配水槽３の排水と一部の排水が仕切り槽４内で混合され、それぞれ第１の循環ポンプ５及び第２の循環ポンプ６によりホッパー７に還流して給水される。還流比を調節し、本体反応塔８内の上昇流速を４０ｍ／ｈに制御し、導流板９の頂部が充填材懸濁層の頂部より低くなるように維持する。
（ｄ）仕切り槽４の２つの仕切られた槽内にそれぞれ過酸化水素水及び硫酸鉄（ＩＩ）溶液を加え、２種類の薬剤がそれぞれ水流とともに第１の循環ポンプ５及び第２の循環ポンプ６を経てホッパー７に入る。
（ｅ）ホッパー７内で旋回流を形成させて水流と充填材を均一に混合させて、反応させる。流動床が導流板９で押し流され分離装置で分離された上澄み液の一部が仕切り槽４の底部から槽内に入り、一部が排水槽１１に入る。
（ｆ）１００時間稼働した後、０．３ｍｍの石英砂の残りの２０％を補充する。
（ｇ）１週間稼働した後、硫酸鉄（ＩＩ）を５０％減量して稼働を継続する。１１ヵ月稼働した後、スラグを除去する。

ある化学工業区のバイオテクノロジーにより処理後の廃水ＣＯＤが１１４ｍｇ／Ｌであり、色度があったが、本実施例のフェントン流動床式汚水処理装置及びその廃水処理方法を用いてこの廃水を処理し、過酸化水素水の投入量０．１％、鉄（ＩＩ）投入量２００ｍｇ／Ｌとした。その結果、完全に脱色し、ＣＯＤ除去率が８１．２５％にも達し、除鉄効率が８７．１０％に達し、鉄（ＩＩ）を５０％減量した後もＣＯＤ除去効率が８０．２１％に達した。

実施例３
実施例１と比較して、本実施例のフェントン流動床式汚水処理装置の構造は基本的に同様であり、その相違点としては、ホッパー錐面の傾斜角が４０°であり、充填材として粒径０．５ｍｍの建築用砂が本体反応塔内に充填されており、栓流を形成し且つ結晶粒子を破砕して新しい種結晶を生成するための導流板が、本体反応塔内のホッパーより上の３ｍの位置に設けられていることである。

上記装置の廃水処理方法に基づき、そのステップは次のとおりである。
（ａ）最初に、本体反応塔８内に、総量の８５％（総量は、本体反応塔８の体積の３０％）の粒径０．５ｍｍの石英砂を加える。
（ｂ）調節タンク１内で給水ｐＨを調節し、本体反応塔８内のｐＨを４．０に制御する。水量を制御し、本体反応塔８内の滞留時間を３０分に保持する。
（ｃ）調節タンク１の水が、汲上ポンプ２を経て配水槽３に入り、配水槽３の排水と一部の排水が仕切り槽４内で混合され、それぞれ第１の循環ポンプ５及び第２の循環ポンプ６によりホッパー７に還流して給水される。還流比を調節し、本体反応塔８内の上昇流速を５０ｍ／ｈに制御し、導流板９の頂部が充填材懸濁層の頂部より低く維持する。
（ｄ）仕切り槽４の２つの仕切られた槽内にそれぞれ過酸化水素水及び硫酸鉄（ＩＩ）溶液を加え、２種類の薬剤がそれぞれ水流とともに第１の循環ポンプ５及び第２の循環ポンプ６を経てホッパー７に入る。
（ｅ）ホッパー７内で旋回流を形成させて水流と充填材を均一に混合させて反応する。流動床が導流板９で押し流され分離装置で分離された上澄み液の一部が仕切り槽４の底部から槽内に入り、一部が排水槽１１に入る。
（ｆ）２００時間稼働した後、０．５ｍｍの建築用砂の残りの１５％を補充する。
（ｇ）１週間稼働した後、硫酸鉄（ＩＩ）を５０％減量して稼働を継続する。１０ヵ月稼働した後、スラグを除去する。

ある化学工業区のバイオテクノロジーにより処理後の廃水ＣＯＤが１１４ｍｇ／Ｌであり、色度があったが、本実施例のフェントン流動床式汚水処理装置及びその廃水処理方法を用いてこの廃水を処理し、過酸化水素水の投入量０．１％、鉄（ＩＩ）投入量２００ｍｇ／Ｌとした。その結果、完全に脱色し、ＣＯＤ除去率が８８．０２％にも達し、除鉄効率が９３．０４％にも達し、鉄（ＩＩ）を５０％減量した後もＣＯＤ除去効率が８５．９４％に達した。

実施例４
実施例１と比較して、本実施例のフェントン流動床式汚水処理装置の構造は基本的に同様であり、その相違点としては、ホッパー錐面の傾斜角が３０°であり、充填材として粒径０．８ｍｍの沸石が本体反応塔内に充填されており、栓流を形成し且つ結晶粒子を破砕して新しい種結晶を生成するための導流板が、本体反応塔内のホッパーより上の４ｍの位置に設けられていることである。

本実施例のフェントン流動床式汚水処理装置の廃水処理方法を参照すると、そのステップは次のとおりである。
（ａ）最初に、本体反応塔８内に、総量の８０％（総量は、本体反応塔８の体積の４０％）の粒径０．８ｍｍの沸石を加える。
（ｂ）調節タンク１内で給水ｐＨを調節し、本体反応塔８内のｐＨを３．５に制御する。水量を制御し、本体反応塔８内の滞留時間を３０分に保持する。
（ｃ）調節タンク１の水が、汲上ポンプ２を経て配水槽３に入り、配水槽３の排水と一部の排水が仕切り槽４内で混合され、それぞれ第１の循環ポンプ５及び第２の循環ポンプ６によりホッパー７に還流して給水される。還流比を調節し、本体反応塔８内の上昇流速を８０ｍ／ｈに制御し、導流板９の頂部が充填材懸濁層の頂部より低く維持する。
（ｄ）仕切り槽４の２つの仕切られた槽内にそれぞれ過酸化水素水及び硫酸鉄（ＩＩ）溶液を加え、２種類の薬剤がそれぞれ水流とともに第１の循環ポンプ５及び第２の循環ポンプ６を経てホッパー７に入る。
（ｅ）ホッパー７内で旋回流を形成させて水流と充填材を均一に混合させ、反応させる。流動床が導流板９で押し流され分離装置で分離された上澄み液の一部が仕切り槽４の底部から槽内に入り、一部が排水槽１１に入る。
（ｆ）３００時間稼働した後、０．８ｍｍの沸石の残りの２０％を補充する。
（ｇ）１週間稼働した後、硫酸鉄（ＩＩ）を５０％減量して稼働を継続する。９ヵ月稼働した後、スラグを除去する。

ある化学工業区のバイオテクノロジーにより処理後の廃水ＣＯＤが１１４ｍｇ／Ｌであり、色度があったが、本実施例のフェントン流動床式汚水処理装置及びその廃水処理方法を用いてこの廃水を処理し、過酸化水素水の投入量０．１％、鉄（ＩＩ）投入量２００ｍｇ／Ｌとした。その結果、完全に脱色し、ＣＯＤ除去率が８７．５３％にも達し、除鉄効率が９２．１５％にも達し、鉄（ＩＩ）を５０％減量した後もＣＯＤ除去効率が８７．４８％に達した。

実施例５
実施例１と比較して、本実施例のフェントン流動床式汚水処理装置の構造は基本的に同様であり、その相違点として、ホッパー７錐面の傾斜角が２０°であり、充填材として粒径１ｍｍの発泡煉石が本体反応塔８内に充填されており、栓流を形成し且つ結晶粒子を破砕して新しい種結晶を生成するための導流板９が、本体反応塔８内のホッパー７より上の２ｍの位置に設けられていることである。

本実施例のフェントン流動床式汚水処理装置を参照すると、その廃水処理方法のステップは次のとおりである。
（ａ）最初に、本体反応塔８内に、総量の８０％（総量は、本体反応塔８の体積の３０％）の粒径１ｍｍの発泡煉石を加える。
（ｂ）調節タンク１内で給水ｐＨを調節し、本体反応塔内のｐＨを３．５に制御する。水量を制御し、本体反応塔８内の滞留時間を３０分に保持する。
（ｃ）調節タンク１の水が、汲上ポンプ２を経て配水槽３に入り、配水槽３の排水と一部の排水が仕切り槽４内で混合され、それぞれ第１の循環ポンプ５及び第２の循環ポンプ６によりホッパー７に還流して給水される。還流比を調節し、本体反応塔８内の上昇流速を１００ｍ／ｈに制御し、導流板９の頂部が充填材懸濁層の頂部より低くなるように維持する。
（ｄ）仕切り槽４の２つの仕切られた槽内にそれぞれ過酸化水素水及び硫酸鉄（ＩＩ）溶液を加え、２種類の薬剤がそれぞれ水流とともに第１の循環ポンプ５及び第２の循環ポンプ６を経てホッパー７に入る。
（ｅ）ホッパー７内で旋回流を形成させて水流と充填材を均一に混合させ、反応させる。流動床が導流板９で押し流され分離装置で分離された上澄み液の一部が仕切り槽４の底部から槽内に入り、一部が排水槽１１に入る。
（ｆ）４００時間稼働した後、１ｍｍの発泡煉石の残りの２０％を補充する。
（ｇ）１週間稼働した後、硫酸鉄（ＩＩ）を５０％減量して稼働を継続する。８ヵ月稼働した後、スラグを除去する。

ある化学工業工場の硝化廃水をバイオテクノロジーにより処理した後の廃水ＣＯＤは１６７ｍｇ／Ｌであり、色度があったが、本実施例のフェントン流動床式汚水処理装置及びその廃水処理方法を用いてこの廃水を処理し、過酸化水素水の投入量０．１５％、鉄（ＩＩ）投入量３００ｍｇ／Ｌとした。その結果、完全に脱色し、ＣＯＤ除去率が７１．６７％であり、除鉄効率が７８．３９％であり、鉄（ＩＩ）を５０％減量した後もＣＯＤ除去効率が７０．１１％であった。

実施例６
実施例１と比較して、本実施例のフェントン流動床式汚水処理装置の構造は基本的に同様であり、その相違点としては、ホッパー錐面の傾斜角が１０°であり、充填材として粒径２ｍｍのサポナイトが本体反応塔内に充填されており、栓流を形成し且つ結晶粒子を破砕して新しい種結晶を生成するための導流板が、本体反応塔内のホッパーより上の２ｍの位置に設けられていることである。

本実施例のフェントン流動床式汚水処理装置の廃水処理方法を参照すると、そのステップは次のとおりである。
（ａ）最初に、本体反応塔８内に、総量の８０％（総量は、本体反応塔８の体積の４０％）の粒径２ｍｍのサポナイトを加える。
（ｂ）調節タンク１内で給水ｐＨを調節し、本体反応塔８内のｐＨを３．５に制御する。水量を制御し、本体反応塔８内の滞留時間を３０分に保持する。
（ｃ）調節タンク１の水が、汲上ポンプ２を経て配水槽３に入り、配水槽３の排水と一部の排水が仕切り槽４内で混合され、それぞれ第１の循環ポンプ５及び第２の循環ポンプ６によりホッパー７に還流して給水される。還流比を調節し、本体反応塔８内の上昇流速を１５０ｍ／ｈに制御し、導流板９の頂部が充填材懸濁層の頂部より低く維持する。
（ｄ）仕切り槽４の２つの仕切られた槽内にそれぞれ過酸化水素水及び硫酸鉄（ＩＩ）溶液を加え、２種類の薬剤がそれぞれ水流とともに第１の循環ポンプ５及び第２の循環ポンプ６を経てホッパー７に入る。
（ｅ）ホッパー７内で旋回流を形成させて水流と充填材を均一に混合させ、反応させる。流動床が導流板９で押し流され分離装置で分離された上澄み液の一部が仕切り槽４の底部から槽内に入り、一部が排水槽１１に入る。
（ｆ）５００時間稼働した後、２ｍｍのサポナイトの残りの２０％を補充する。
（ｇ）１週間稼働した後、硫酸鉄（ＩＩ）を５０％減量して稼働を継続する。７ヵ月稼働した後、スラグを除去する。

ある化学工業工場の硝化廃水をバイオテクノロジーにより処理した後の廃水ＣＯＤは１６７ｍｇ／Ｌであり、色度があったが、本実施例のフェントン流動床式汚水処理装置及びその廃水処理方法を用いてこの廃水を処理し、過酸化水素水の投入量０．１５％、鉄（ＩＩ）投入量３００ｍｇ／Ｌとした。その結果、完全に脱色し、ＣＯＤ除去率が７２．２２％であり、除鉄効率が７８．４１％であり、鉄（ＩＩ）を５０％減量した後もＣＯＤ除去効率が７２．００％であった。

実施例７
実施例１と比較して、本実施例のフェントン流動床式汚水処理装置の構造は基本的に同様であり、その相違点としては、ホッパー錐面の傾斜角が５°であり、充填材として粒径０．５ｍｍのレンガ粒子が本体反応塔内に充填されており、栓流を形成し且つ結晶粒子を破砕して新しい種結晶を生成するための導流板が、本体反応塔内のホッパーより上の２ｍの位置に設けられていることである。

本実施例のフェントン流動床式汚水処理装置を参照すると、その廃水処理方法のステップは次のとおりである。
（ａ）最初に、本体反応塔８内に、総量の８０％（総量は、本体反応塔８の体積の２０％）の粒径０．５ｍｍのレンガ粒子を加える。
（ｂ）調節タンク１内で給水ｐＨを調節し、本体反応塔８内のｐＨを３．５に制御する。水量を制御し、本体反応塔８内の滞留時間を３０分に保持する。
（ｃ）調節タンク１の水が、汲上ポンプ２を経て配水槽３に入り、配水槽３の排水と一部の排水が仕切り槽４内で混合され、それぞれ第１の循環ポンプ５及び第２の循環ポンプ６によりホッパー７に還流して給水される。還流比を調節し、本体反応塔８内の上昇流速を５０ｍ／ｈに制御し、導流板９の頂部が充填材懸濁層の頂部より低くなるように維持する。
（ｄ）仕切り槽４の２つの仕切られた槽内にそれぞれ過酸化水素水及び硫酸鉄（ＩＩ）溶液を加え、２種類の薬剤がそれぞれ水流とともに第１の循環ポンプ５及び第２の循環ポンプ６を経てホッパー７に入る。
（ｅ）ホッパー７内で旋回流を形成させて水流と充填材を均一に混合させ、反応させる。流動床が導流板９で押し流され分離装置で分離された上澄み液の一部が仕切り槽４の底部から槽内に入り、一部が排水槽１１に入る。
（ｆ）２００時間稼働した後、０．５ｍｍのレンガ粒子の残りの２０％を補充する。
（ｇ）１週間稼働した後、硫酸鉄（ＩＩ）を５０％減量して稼働を継続する。６ヵ月稼働した後、スラグを除去する。

ある化学工業工場の硝化廃水をバイオテクノロジーにより処理した後の廃水ＣＯＤは１６７ｍｇ／Ｌであり、色度があったが、本実施例のフェントン流動床式汚水処理装置及びその廃水処理方法を用いてこの廃水を処理し、過酸化水素水の投入量０．１％、鉄（ＩＩ）投入量２００ｍｇ／Ｌとした。その結果、完全に脱色し、ＣＯＤ除去率が７２．２８％であり、除鉄効率が８８．７１％であり、鉄（ＩＩ）を５０％減量した後もＣＯＤ除去効率が７２．２２％であった。

実施例８
実施例１と比較して、本実施例のフェントン流動床式汚水処理装置の構造は基本的に同様であり、その相違点としては、ホッパー錐面の傾斜角が２０°であり、充填材として粒径３ｍｍの活性炭が本体反応塔内に充填されており、栓流を形成し且つ結晶粒子を破砕して新しい種結晶を生成するための導流板が、本体反応塔内のホッパーより上の２ｍの位置に設けられていることである。

本実施例のフェントン流動床式汚水処理装置を参照すると、その廃水処理方法は次のとおりである。
（ａ）最初に、本体反応塔８内に、総量の８０％（総量は、本体反応塔８の体積の２０％）の粒径３ｍｍの活性炭を加える。
（ｂ）調節タンク１内で給水ｐＨを調節し、本体反応塔８内のｐＨを３．５に制御する。水量を制御し、本体反応塔８内の滞留時間を３０分に保持する。
（ｃ）調節タンク１の水が、汲上ポンプ２を経て配水槽３に入り、配水槽３の排水と一部の排水が仕切り槽４内で混合され、それぞれ第１の循環ポンプ５及び第２の循環ポンプ６によりホッパー７に還流して給水される。還流比を調節し、本体反応塔８内の上昇流速を８０ｍ／ｈに制御し、導流板９の頂部が充填材懸濁層の頂部より低くなるように維持する。
（ｄ）仕切り槽４の２つの仕切られた槽内にそれぞれ過酸化水素水及び硫酸鉄（ＩＩ）溶液を加え、２種類の薬剤がそれぞれ水流とともに第１の循環ポンプ５及び第２の循環ポンプ６を経てホッパーに入る。
（ｅ）ホッパー７内で旋回流を形成させて水流と充填材均一に混合させ、反応させる。流動床が導流板９で押し流され分離装置で分離された上澄み液の一部が仕切り槽４の底部から槽内に入り、一部が排水槽１１に入る。
（ｆ）２００時間稼働した後、３ｍｍの活性炭の残りの２０％を補充する。
（ｇ）１週間稼働した後、硫酸鉄（ＩＩ）を５０％減量して稼働を継続する。６ヵ月稼働した後、スラグを除去する。

ある化学工業工場の硝化廃水をバイオテクノロジーにより処理した後の廃水ＣＯＤは１６７ｍｇ／Ｌであり、本実施例のフェントン流動床式汚水処理装置及びその廃水処理方法を用いてこの廃水を処理し、過酸化水素水の投入量を０．１％とし、鉄（ＩＩ）投入量を２００ｍｇ／Ｌとした。その結果、ＣＯＤ除去率が７４．２０％であり、除鉄効率が８５．０７％であり、鉄（ＩＩ）を５０％減量した後もＣＯＤ除去効率が７２．８６％であった。

実施例９
実施例１と比較して、本実施例のフェントン流動床式汚水処理装置の構造は基本的に同様であり、その相違点としては、ホッパー錐面の傾斜角が１０°であり、充填材として粒径０．５ｍｍの石英砂及び建築用砂が本体反応塔８内に充填されており、栓流を形成し且つ結晶粒子を破砕して新しい種結晶を生成するための導流板９が、本体反応塔８内のホッパー７より上の３ｍの位置に設けられていることである。

本実施例のフェントン流動床式汚水処理装置に基づき、その廃水処理方法は次のとおりである。
（ａ）最初に、本体反応塔８内に、総量の８０％（総量は、本体反応塔８の体積の２０％，石英砂及び建築用砂がそれぞれ５０％を占める）の粒径０．５ｍｍの石英砂及び建築用砂を加える。
（ｂ）調節タンク内で給水ｐＨを調節し、本体反応塔８内のｐＨを３．５に制御する。水量を制御し、本体反応塔８内の滞留時間を３０分に保持する。
（ｃ）調節タンク１の水が、汲上ポンプ２を経て配水槽３に入り、配水槽３の排水と一部の排水が仕切り槽４内で混合され、それぞれ第１の循環ポンプ５及び第２の循環ポンプ６によりホッパー７に還流して給水される。還流比を調節し、本体反応塔８内の上昇流速を５０ｍ／ｈに制御し、導流板９の頂部が充填材懸濁層の頂部よりも低くなるように維持する。
（ｄ）仕切り槽４の２つの仕切られた槽内にそれぞれ過酸化水素水及び硫酸鉄（ＩＩ）溶液を加え、２種類の薬剤がそれぞれ水流とともに第１の循環ポンプ５及び第２の循環ポンプ６を経てホッパー７に入る。
（ｅ）ホッパー７内で旋回流を形成させて水流と充填材を均一に混合させ、反応させる。流動床が導流板９で押し流され分離装置で分離された上澄み液の一部が仕切り槽４の底部から槽内に入り、一部が排水槽１１に入る。
（ｆ）２００時間稼働した後、０．５ｍｍの石英砂及び建築用砂の残りの２０％を補充する。
（ｇ）１週間稼働した後、硫酸鉄（ＩＩ）を５０％減量して稼働を継続する。９ヵ月稼働した後、スラグを除去する。

ある化学工業工場の硝化廃水をバイオテクノロジーにより処理した後の廃水ＣＯＤは１６７ｍｇ／Ｌであり、色度があったが、本実施例のフェントン流動床式汚水処理装置及びその廃水処理方法を用いてこの廃水を処理し、過酸化水素水の投入量を０．１５％とし、鉄（ＩＩ）投入量を３００ｍｇ／Ｌとした。その結果、完全に脱色し、ＣＯＤ除去率が７３．４１％であり、除鉄効率が８９．６７％であり、鉄（ＩＩ）を５０％減量した後もＣＯＤ除去効率は７２．６６％であった。

１調節タンク
２汲上ポンプ
３配水槽
４仕切り槽
５第１の循環ポンプ
６第２の循環ポンプ
７ホッパー
８本体反応塔
９導流板
１０斜板
１１排水槽
１２調節管

Claims

調節タンク（１）、汲上ポンプ（２）及び本体反応塔（８）を含み、調節タンク（１）は、汲上ポンプ（２）を介して本体反応塔（８）の頂部の配水槽（３）に接続され、前記本体反応塔（８）内に充填材が充填されているフェントン流動床式処理装置であって、
前記本体反応塔（８）内の充填底部はホッパー（７）であり、ホッパー（７）に給水口が設けられ、ホッパー（７）に流入する排水が旋回流を形成するように、前記給水口に給水管がホッパー（７）の接線方向に接続され、ホッパー（７）の底部にスラグ管が接続され、
前記本体反応塔（８）の充填材内に、本体反応塔（８）の縦方向に複数の導流板（９）が設けられ、前記本体反応塔（８）内の充填材の上側に斜板（１０）が設けられ、斜板（１０）の上側且つ前記本体反応塔（８）の端部に、仕切り槽（４）及び排水槽（１１）が設けられ、前記仕切り槽（４）は、垂直の仕切り板で左右２つの単一槽に均等に分けられ、２つの単一槽の上端は、いずれも前記配水槽（３）に連通され、仕切り槽（４）の底部に開口が設けられ、該２つの単一槽は、それぞれ第１の循環ポンプ（５）及び第２の循環ポンプ（６）を介して前記ホッパー（７）の給水口に接続され、仕切り槽（４）の対向面に排水槽（１１）が設けられていることを特徴とするフェントン流動床式処理装置。
混合液が２つの単一槽から流出されて第１の循環ポンプ（５）及び第２の循環ポンプ（６）を経て、均等に２本に分流されるように、ホッパー（７）の底部から１／３及び２／３離れた箇所に２組の給水口が計４個対称に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のフェントン流動床式処理装置。
前記配水槽（３）の頂部に、該配水槽（３）に流入した水の負荷を調節する調節管（１２）が設けられ、調節管（１２）の他端は前記調節タンク（１）に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のフェントン流動床式処理装置。
前記ホッパー（７）のコーン角が５〜６０°であることを特徴とする請求項１に記載のフェントン流動床式処理装置。
前記充填材は、樹脂、活性炭粒子、建築用砂、石英砂、沸石、発泡煉石、サポナイト、レンガ屑のうちの１種または複数種であり、充填材粒子の平均粒径は０．１〜３．０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のフェントン流動床式処理装置。
前記導流板（９）は本体反応塔（８）を複数の上昇空間に分け、導流板（９）の底辺からホッパー（７）上端までの高さが１〜４ｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のフェントン流動床式処理装置。
フェントン流動床式処理装置の廃水処理方法であって、
（ａ）本体反応塔（８）体積の１０％〜４０％の充填材粒子を本体反応塔（８）に加え、
（ｂ）調節タンク（１）内で給水ｐＨを調節して、本体反応塔（８）内のｐＨを３．０〜４．０に制御し、
水量を制御して、本体反応塔（８）内の水流滞留時間を１０〜３０分に保持し、
（ｃ）調節タンク（１）の水が、汲上ポンプ（２）を経て配水槽（３）に流入され、配水槽（３）から排水されて仕切り槽（４）に入り、それぞれ第１の循環ポンプ（５）及び第２の循環ポンプ（６）によりホッパー（７）に還流され、さらにホッパー（７）上の給水口を通過して本体反応塔（８）内に均等に流入され、
導流板（９）の頂部が充填材の懸濁層の頂部より低く維持されるように、還流比を調節して、本体反応塔（８）内の上昇流速を３０〜１５０ｍ／ｈに制御し、
（ｄ）仕切り槽（４）の２つの単一槽内にそれぞれ過酸化水素水及び硫酸鉄（ＩＩ）溶液を加え、２種類の薬剤がそれぞれ水流とともに第１の循環ポンプ（５）及び第２の循環ポンプ（６）を経てホッパー（７）に入り、
（ｅ）ホッパー（７）内に旋回流を形成させて水流を均一に混合して、充填材と反応させ、さらに導流板（９）で押し流され分離された後、上澄み液の一部が仕切り槽（４）の底部から仕切り槽（４）の単一槽内に流入され、一部が排水槽（１１）に流入されて排出され、
（ｆ）１週間稼働した後、硫酸鉄（ＩＩ）を５０％減量して稼働を継続し、６〜１２ヵ月稼働した後、スラグを除去する、請求項１に記載のフェントン流動床式処理装置の廃水処理方法。
前記ステップ（ａ）において、充填材粒子を２回に分けて投入し、１回目は充填材総量の７５％〜８５％を投入し、５０〜５００時間稼働した後、残りの１５％〜２５％を補充することを特徴とする請求項７に記載のフェントン流動床式処理装置の廃水処理方法。