JPH0122035B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ (a) 廃水が少なくとも５mg／の選んだ遊離
SO₂含有量を含有するのに十分なSO₂と廃水と
を一緒にし、 (b) 一緒にしたSO₂−廃水を処理帯域において選
んだ遊離SO₂含有量と１〜４のPHとに10〜60分
間維持し；而も (c) 廃水を処理帯域から取り出し、取り出した廃
水は実質的に伝染性微生物を含有しないものと
する工程より成る懸濁固体を有し、かつ伝染性
微生物を含有する廃水の連続消毒法。

２ (a) 廃水が(1)10mg／の選んだ遊離SO₂含有
量より少なくない遊離SO₂含有量と(2)１〜４の
PHとを有するように廃水を十分なSO₂と一緒に
し、 (b) 一緒にしたSO₂−廃水を処理帯域において選
んだ遊離SO₂含有量と選んだPHとに10〜60分間
維持し；而も (c) 伝染性微生物を実質的に含有しない廃水を処
理帯域より取り出す工程より成る請求の範囲１
記載の懸濁固体を有しかつ大腸菌のような伝染
性微生物を含有する廃水の連続消毒法。

３ 処理帯域より取り出された廃水から汚染物
を、そのPHを少なくとも８にあげることによつて
除き、それを凝集し、凝集した物質を凝集させた
廃水から除き、凝集した廃水を中和し、凝集した
廃水において酸素を溶解することを包含する請求
の範囲２記載の方法。

４ 選んだ遊離SO₂含有量は少なくとも10mg／
である請求の範囲１記載の方法。

５ 処理帯域より取り出された廃水から汚染物を
イオン交換手段によつて除く請求の範囲１又は２
のいずれか１項記載の方法。

背景技術 本発明は廃水消毒の分野に関する。

家庭および工業下水からの廃水の廃棄により提
出される汚染問題は、特にひどい汚染地域におい
ては重大な問題である。このような地域では、家
庭および工業下水からの未処理のまたは不適当に
処理された廃水の実に数百万ガロンが小川、湖な
どに排出される。このような不適当に処理された
廃水の排出は重大な健康問題を生じ、また美学的
に最も望ましくなくなる。種々の感染性微生物が
都市廃水に見出され、この廃水を消毒しなけれ
ば、胃腸炎、サルモネラ症、シゲラ赤痢、腸チフ
ス、緑膿菌からの耳感染、伝染性肝炎の発生の原
因となる。

水および廃水の消毒に塩素が古くから使われて
きた。しかし、塩素消毒から生じる塩素化化合物
の発癌作用に関する最近の報告は、潜在的に一層
有害でない消毒剤の探究を刺戟した。廃水の無差
別の塩素処理は、水生生物に毒性であり人間に潜
在的に毒性であるハロゲン化化合物を生成するこ
とが見出されてきた。さらに、高価な脱塩素処理
を次のプロセス工程として必要とするような高い
投薬量でのみ、塩素処理は将来の連邦水排出規準
をみたすことができる。

研究者らは廃水の塩素消毒の可能な別法とし
て、オゾン、二酸化塩素、紫外線、ヨウ素、臭
素、塩化臭素の使用を研究してきた。これら別法
のすべては種々の度合まで水および廃水の消毒に
有効であるが、一般にこれらの別法は塩素の使用
よりも一層費用がかかる。そこで、現在および将
来の連邦、州、地方の水汚染規準に合う有効にし
て安価な別の消毒剤を開発する緊急の必要性があ
る。

SO₂は装置および飲料の消毒のため、食品加工
およびぶどう酒工業で古くから知られている。た
とえば、1899年４月11日付の米国特許第623105号
は、砂糖シロツプにSO₂を通すことによる上記シ
ロツプの精製法を記載している。さらに、廃水の
精製にSO₂を使うことは米国特許第2171203号、
第3522173号、第3948774号、第4123355号に記載
されている。上記方法では、廃水のPHを一般に２
〜３程度に下げるのに十分なSO₂が使用される。

廃水の消毒にSO₂を使うことは、塩素化発癌性
化合物の発生問題なしに、廃水の消毒に塩素を使
うことに代わる経済的に魅力ある別法である。し
かし、上記特許に記載の方法のどれも有意の承認
を達成していない。上記方法は潅漑、レクリエー
シヨン、工業使用に対する1983年の米国環境保護
機関の水排出規準に合格する能力を大規模では示
さなかつた。これは廃水の消毒にSO₂を利用する
方法を、効率よい有効な消毒に対し如何に制御
し、操作するかの基本的理解に欠けている結果で
あると思われる。さらに、多量のSO₂を必要とす
る。

そこで、SO₂を利用する廃水消毒の有効な安価
な効率よい方法が緊急に必要であることは明らか
である。

要 約 本発明は上記の特徴を有する方法に関する。本
発明はSO₂による廃水の消毒に対し新技術の使用
を基礎としている。さらに、本発明はSO₂による
廃水の消毒においては、廃水の遊離SO₂含量を選
んだ有効範囲に維持しまた廃水と遊離SO₂の接触
時間を最小有効時間以上に維持するようにプロセ
スを操作することが必須条件であるという基本原
理に基づいている。

本発明に従えば、廃水が少なくとも約５mg／
の選んだ遊離SO₂含有量より少なくない遊離SO₂
含有量をもつように、廃水を十分のSO₂と一緒に
することにより、廃水を連続的に消毒する。好ま
しくは選んだ遊離SO₂含有量は少なくとも約10
mg／でまた約200mg／以下であり、さらに好
ましくは約150mg／以下である。SO₂廃水は処
理帯域において選んだSO₂含有量に少なくとも約
10分維持される。廃水の消毒に必要な処理帯域で
は滞留時間は、廃水の遊離SO₂含有量が減ると長
くなる。

所望により、廃水をSO₂および酸と一緒にする
ことができる。本発明のこの形態においては、廃
水が少なくとも約５mg／の選んだ遊離SO₂含有
量より少なくない遊離SO₂含有量と約４以下の選
んだPHをもつように、十分な酸と廃水とを一緒に
するのが好ましい。好ましくは、選んだ遊離SO₂
含有量は少なくとも約10mg／でまた約100mg／
以下であり、さらに好ましくは約75mg／以下
である。SO₂廃水は処理帯域において選んだ遊離
SO₂含有量に少なくとも約５分維持される。廃水
の消毒に必要な処理帯域での滞留時間は、廃水の
遊離SO₂含有量が減ると長くなる。好ましくは廃
水をSO₂と一緒にした後に、酸を廃水に加えて望
むPHを達成させる。

廃水のPHを下げるためSO₂に頼る代りに、廃水
のPHを下げるのに酸を使う利点は、消毒の達成に
はるかに少ないSO₂でよいことである。

ついで、処理した廃水をSO₂のストリツピン
グ、中和、通気のようなさらに処理のため処理帯
域から抜き出す。

廃水とSO₂とを気−液接触器に導入することに
より、廃水流を処理することができる。一方、廃
水を溶解SO₂含有水性流と一緒にできる。上記水
性流はプロセスからの消毒廃水および（または）
独立源からの補充水であることができる。

本発明の１形態においては、廃水の第１部分だ
けを気−液接触帯域に導入し、この帯域にSO₂含
有ガスも導入する。これはSO₂の少なくとも一部
分が廃水の第１部分に溶解したことになる。つい
で、SO₂含有廃水の第１部分の実質上すべてを混
合帯域に導入し、廃水の第２部分を混合帯域に導
入することにより、廃水の第２部分をSO₂と混合
する。混合帯域の廃水が少なくとも約５mg／の
選んだ遊離SO₂含量より少なくない遊離SO₂含有
量をもつように十分のSO₂を接触帯域に導入す
る。廃水を選んだ遊離SO₂含有量で少なくとも約
５分維持して適当な消毒を得る。

この「分割」流法の利点は、廃水の一部分だけ
を気−液接触器に通す必要があることである。こ
れは充てん塔のような気−液接触器を使うとき起
り得る汚損を最小にする。

本発明方法は高BOD（生化学的酸素要求量）お
よび高COD（化学的酸素要求量）値を有する廃水
でさえ、廃水流の有効な効率的な消毒に有用であ
る。得られる消毒した水は比較的透明で、無臭で
ある。さらに、塩素をプロセスで使わないから、
塩素消毒で生じる発癌性物質の問題はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う酸を添加しない方法の流
れ図である。

第２図は本発明に従う酸を添加する方法の流れ
図である。

第３図は本発明に従う酸を添加する分割流法を
示す流れ図である。

第４図および第５図は酸を添加せずに二次処理
下水に対しSO₂を使う大腸菌消毒を示す。

第６〜９図は二次処理下水に対し硫酸によるPH
調節とSO₂を使う大腸菌消毒試験結果をグラフで
示す。

第１０〜１３図は二次処理下水に対し塩酸によ
るPH調節とSO₂を使う大腸菌消毒試験結果をグラ
フで示す。

第１４図はPHと水に添加した全SO₂量の関数と
しての計算遊離SO₂を示す。

説 明 本発明は廃水の消毒法に関する。ここで使う
「廃水」の用語はたとえば工業用水、農業用水、
家庭用水、若干の飲料水を含めて、消毒を必要と
する水を意味している。本法は消毒残存効果を必
要としない飲料水系の消毒に有用であり得る。こ
れは特に米国以外の国に適用される。

本法は主として家庭下水、すなわち主として住
宅、事務ビルデイング、公共施設などから出る下
水から得られた水の消毒に関し、これらは地下
水、地表水、および（または）暴風水を含むこと
ができる。一般には処理される廃水は通常の処理
法に従い、すでに一次および二次処理を受けてい
る。本法で添加する二酸化硫黄の溶解を増加し、
またスケールの蓄積を最小にするために、界面活
性剤および他の物質を廃水に添加できる。一般的
に謂つて、家庭下水からの未処理廃水は約
250ppmの生化学的酸素要求量を有し、懸濁固体
約250ppmを含み、有機固体が全固体の40〜50％
を構成している。

本発明に従う連続法では、第１図を参照する
と、かくはん混合帯域１４で廃水１０は二酸化硫
黄含有燃焼ガス１２と一緒にされる。二酸化硫黄
発生器１６で酸素２０の存在で元素硫黄１８を燃
焼することにより、二酸化硫黄含有燃焼ガスを製
造できる。一方、煙道ガスのような他の適当源か
らSO₂含有ガスを得ることができる。一緒になつ
た二酸化硫黄／廃水２２は混合帯域１４から抜か
れて、処理帯域２４に送られ、ここで少なくとも
約10分の滞留時間を与える。廃水は処理帯域から
抜かれ、ライン２６を経てかくはん中和帯域２８
に送られ、ここで酸化カルシウムのような中和剤
３０と一緒にされる。中和し処理した廃水３２は
ついで通気帯域３４で通気される。

第１図に示したプロセスの個々の工程を詳しく
記載する。

元素硫黄１８の燃焼に使う発生器１６は、噴
霧、カスケード、回転、またはパンバーナーのよ
うな通常のバーナーであることができる。バーナ
ーには固体または液体硫黄を供給できる。水流に
より吸収しようとする二酸化硫黄の製造に特に有
用なバーナーは米国特許第3627134号、第3907510
号、第4039289号に記載されている。

硫黄の燃焼に使う酸素２０源は一般には空気で
あるが、酸素に富んだ空気を使用できる。

好ましくは、二酸化硫黄への硫黄の実質上完全
な酸化を確実にするのに要求される酸素２０の最
小量の存在で、硫黄１８を燃焼させる。一般に
は、これは化学量論量の約２倍である。そこで、
生成する燃焼ガス１２は二酸化硫黄とせいぜい約
10〜約15容量％の酸素からなる。燃焼ガス１２中
の二酸化硫黄を、添加酸素なしで混合帯域１４に
導入するのが好ましい。燃焼ガス中の酸素量を最
小にする理由は、廃水への酸素の導入が廃水から
SO₂をストリツピングでき、消毒法に悪影響を与
えることである。混合帯域１４で溶解しないSO₂
含有燃焼ガスの成分はライン２１を経て大気へ排
出される。実質上すべてのSO₂が混合帯域１４で
廃水に溶解するから、上記を安全に実施できる。

廃水消毒プラント位置で二酸化硫黄を発生させ
ないで、二酸化硫黄を液体に圧縮し、鋼製容器に
貯蔵し、輸送することもできる。ワラス・アン
ド・テイールナン・デイビジヨン・オブ・ペンウ
オルド・コポレーシヨンから販売されているよう
なスルホン化器中で、二酸化硫黄を容器から廃水
に溶解できる。

本法に多くの型の気−液混合装置１４を使用す
ることができる。たとえば、十字流、向流、また
は並流を有する噴霧塔および充てん塔のような噴
霧系を使用できる。特に好ましい気−液接触器
は、廃水洗浄媒体を噴霧形で塔の上部に導入し、
充てん塔を通し下方に送る適当に充てんした塔で
ある。下方に流れる廃水は塔を通り上方へ動く向
流ガス流と接触する。特に好ましい充てん物は、
外径１インチ、長さ１インチのポリ塩化ビニル管
である。

他の型のスクラツバーも使用でき、主な基準は
スクラツバーがガス１２と廃水１０の間に十分な
接触を許して二酸化硫黄を廃水に確実に溶解する
ことである。１分以下の接触時間が一般に要求さ
れ、30秒程度が一般に適当である。

適当な気−液接触装置は米国特許第2126164号、
第3107951号、第3627134号、第3775314号、第
3907510号、第54039289号、第4043771号、第
4138330号に記載されている。

廃水に溶解し混合帯域１４に導入するのに必要
な二酸化硫黄量は、処理帯域で廃水を消毒するた
め処理帯域２４に十分な遊離二酸化硫黄が存在す
ることを確実にする量である。一般に、廃水１
当り少なくとも10mg、好ましくは少なくとも約30
mgのSO₂を混合帯域に導入する。一般に廃水１
当り二酸化硫黄をわずかに約2000mg、好ましくは
わずかに約600mgを必要とする。添加する全SO₂
の最適量は廃水のアルカリ度に依存する。廃水は
一般にわずかに800mg／のアルカリ度を有する
（「標準法」、14版、APHA、1975年）。アルカリ
度が増すと、一層SO₂を必要とする。

処理帯域の廃水が廃水の消毒確保に必要な遊離
SO₂の最小量である少なくとも約５mg／の選ん
だ遊離SO₂含有量をもつのに十分な二酸化硫黄を
混合帯域に導入する。これは二次処理下水におい
て実質上完全な大腸菌消毒を得るのに要求される
遊離SO₂の最小量である。実質上完全な消毒を確
保するには、好ましくは廃水は少なくとも約10
ml／の遊離SO₂含有量をもつ。遊離SO₂含有量
を約200mg／以上に増加しても、消毒における
改良はほとんど得られない。そこで、処理帯域に
おける廃水の遊離SO₂含有量が約200mg／以下
に、さらに好ましくは約150mg／以下であるよ
うに、混合帯域１４に添加する二酸化硫黄量を制
限するのが好ましい。最適には、廃水の遊離SO₂
含有量は約30mg／である。

処理帯域２４の廃水のSO₂含有量を、ここでは
全SO₂ではなくて「遊離」SO₂として表わす。そ
れは遊離SO₂が全SO₂よりも大腸菌消毒の一層良
い尺度だからである。遊離SO₂は廃水のPHと全
SO₂を知れば計算できる。廃水のPHは通常のPH計
で決定される。廃水の全SO₂含有量は「標準法」
14版、508〜９頁（APHA、1975年）に記載のよ
うな亜硫酸塩法を使い決定される。

全SO₂とPHを利用する遊離SO₂の計算は次の反
応に基づく。

SO₂＋H₂O→H⁺＋HSO^- ₃ この反応の平衡定数K₁は約1.72×10^-2である。
そこで、 K₁＝〔H⁺〕〔HSO^-／₃〕／〔SO₂〕＝1.72×10^-2 SO⁼ ₃は無視でき、水溶液に溶解している全化学
種に対し＝1.0と仮定すると、遊離SO₂を容易に
計算できる。第１４図は添加全SO₂が廃水に溶解
するという仮定に基づき、廃水１当り廃水に添
加した全SO₂に対し遊離SO₂含有量対PHのプロツ
トを示す。

上記平衡式から、廃水のPHが下る（高い
〔H⁺〕）と、HSO^- ₃含量は低下し、廃水の遊離遊
離SO₂含有量は高くなることがわかる。そこで、
廃水中に適当な遊離SO₂を得るためには、処理帯
域の廃水PHを約４以下に、好ましくは約３以下に
保つ。PHの好ましい範囲は約１〜約４、さらに好
ましくは約２〜約３であり、最適値は約2.5であ
る。

廃水のPHを下げるには、PHと遊離SO₂が夫々望
む値であるように十分のSO₂を添加することがで
きる。一方、第２図で下記するように、廃水のPH
を下げるのにSO₂に依頼するのではなく、塩酸ま
たは硫酸のような酸を廃水に添加して廃水のPHを
下げることができる。

廃水の消毒のためには処理帯域で十分な滞留時
間を必要とする。適当な消毒のためには少なくと
も約10分の滞留時間を必要とする。約60分を越え
る滞留時間はほとんど消毒に改良を与えない。そ
こで、好ましくは滞留時間は約10〜約60分で、さ
らに好ましくは約40分以下であり、最適滞留時間
は約20分である。

処理帯域において実質上プラグ流れを維持する
ように、処理帯域２４をかくはんしない。これは
全廃水がSO₂により少なくとも約10分処理を受け
ることを確実にする。

従来の当該技術の方法と異なり、本法において
は処理帯域に実質上粒状鉄が存在しないように、
実質上粒状鉄を廃水に添加しないのが好ましい。
粒状鉄は反応してFeSO₃を形成でき、廃水の遊離
SO₂含有量を減らし、消毒法を妨害するためであ
る。本発明の容器およびプロセス装置は鉄製であ
ることができる。

処理帯域からとり出された処理廃水は中和帯域
２８で中和剤３０により中和される。中和剤３０
はアルカリ金属水酸化物、炭酸温又は酸化物のよ
うなアルカリ物質であることができる。たとえば
石灰の形で酸化カルシウムの使用が、硫酸カルシ
ウムの形成に導びき、これは適当なPH条件では廃
水から析出し、系から除去できるから有利であ
る。中和剤は固体、スラリ、または溶液として添
加できる。

中和帯域においては、廃水を環境に排出できる
ように、十分の中和剤を添加して廃水のPHを約６
〜約８の範囲に、最適には約7.0に上げる。

通気帯域３４においては、酸素含有量を好まし
くは少なくとも約40％飽和まで上げるのに十分な
量で、中和し処理した廃水に空気を吹込み通気す
る。空気の添加は残存SO₂をストリツピングしま
たはSO₂と反応し、廃水の化学的酸素要求量およ
び生化学的酸素要求量を要求水準まで下げること
を確保する。通気は米国特許第2126164号、第
3017951号、第3775314号、第3794582号、第
4043771号、第4138330号に記載のような装置で行
なうことができる。

通気器から排出された消毒した水３６は小川、
湖、他の水域に安全に排出でき、またプロセス冷
却水のような工業用に安全に使用できる。廃水か
ら若干の二酸化硫黄をストリツピングして必要な
中和剤量を減らすために、中和直前のプロセスに
追加の通気工程を含めることができる。

酸添加を使う本発明の１形態を第２図に示す。
この形態はSO₂単独ではなくSO₂と酸の両者で廃
水のPHを下げる点でのみ、第１図に示した形態と
は異なる。

第２図を参照すると、かくはん混合帯域１４で
廃水１０と二酸化硫黄含有燃焼ガス１２を一緒に
する。二酸化硫黄発生器１６で酸素２０の存在で
元素硫黄１８を燃焼することにより、二酸化硫黄
含有燃焼ガスを製造できる。一方、煙道ガスまた
は市販ボンベ中の圧縮SO₂のような他の適当源か
ら、SO₂含有ガスを得ることができる。一緒にな
つた二酸化硫黄／廃水２２は混合帯域１４からと
り出され、PH低下帯域９で酸８と一緒にされ、つ
いでライン７を経て処理帯域２４に送られ、ここ
で少なくとも約５分の、好ましくは少なくとも約
10分の滞留時間を与える。廃水を処理帯域からと
り出し、ライン２６を経てかくはん中和帯域２８
に送り、そこで中和剤３０と一緒にされる。中和
し処理した廃水３２はついで通気帯域３４で通気
される。

第１図と第２図の方法間の相違だけ議論する。
廃水に溶解し混合帯域１４に導入するのに必要な
二酸化硫黄量は、処理帯域で廃水を消毒するため
処理帯域２４に十分な遊離二酸化硫黄を存在させ
ることを確実にする量である。一般に、酸添加の
ない場合よりも酸添加の場合には一層少ない二酸
化炭素を必要とする。混合帯域に導入する廃水１
当り少なくとも約10mgの、好ましくは少なくと
も約20mgのSO₂を混合帯域１４に導入する。一般
に、廃水１当りわずかに約500mgの、好ましく
はわずかに約300mgの二酸化硫黄を必要とする。
最適には、廃水１当り約160mgの二酸化硫黄を
使う。

処理帯域における廃水が消毒されることを確保
するのに必要な遊離SO₂の最小量である少なくと
も約５mg／の選んだ遊離SO₂含有量をもつのに
十分な二酸化硫黄を混合帯域１４に導入する。こ
れは二次処理下水において実質上完全な大腸菌消
毒を得るのに必要な遊離SO₂の最小量である。遊
離SO₂含有量が約100ｇ／以上に増しても、ほ
とんど消毒における改良は得られない。そこで、
処理帯域における廃水の遊離SO₂含有量が約100
mg／以下、さらに好ましくは約75mg／以下で
あるように、混合帯域１４に添加する二酸化硫黄
を制限する。最適には、廃水の遊離SO₂含量は約
25mg／である。

PH低下帯域９に添加する酸８の量は、処理帯域
２４において望むPHを得るのに十分な量である。
処理帯域に添加するSO₂が多いほど、PH低下帯域
に添加するのに必要な酸は少なくなる。それは
SO₂の添加が廃水のPHを下げるからである。望む
遊離SO₂含有量を達成するためには、混合帯域１
４の廃水に添加するSO₂が少ないほど、PH低下帯
域９で廃水に添加するのに要する酸８は一層多く
なる。

第１図および第２図に示すように、廃水をSO₂
と一緒にした後、酸を廃水に加えるのが好まし
い。この理由はSO₂の添加は一般には廃水中に存
在できる緩衝剤によつて予測の困難な量で廃水の
PHを下げることである。そこで、望むPH値を得る
ためには、SO₂を廃水に添加後廃水に酸を加える
のが好ましい。しかし、SO₂を廃水に添加前に廃
水に酸を加えること、またはSO₂と酸の両者を同
時に廃水に加えることは、本発明の範囲内であ
る。

廃水のPHの低下に使う酸８は塩酸または硫酸の
ような入手できる適当な酸であることができる。

適当な酸はSO₂または水に溶解したSO₂ではな
い。そこで、SO₂消毒法の一部分として廃水に添
加する酸を指す場合、ここで使う「酸」の用語は
SO₂ガスおよび水に溶解したSO₂を除外する。

SO₂添加なしでさえも、酸の単なる添加は特に
廃水のPHを約２またはそれ以下に下げるときは、
廃水の大腸菌含有量を減少できる。この大腸菌含
有量の減少においては、硫酸は塩酸よりも有効に
みえる。

廃水の消毒には処理帯域において十分な滞留時
間を必要とする。少なくとも約５分の、好ましく
は少なくとも約10分の滞留時間が適当な消毒には
必要である。約60分を越える滞留時間はほともど
消毒における改良を与えない。そこで、好ましく
は滞留時間は約10〜約60分で、さらに好ましくは
約40分以下であり、最適滞留時間は約20分であ
る。

本発明の別の形態を第３図に示す。第３図の形
態は第２図に示した形態で使つた同一のPH低下帯
域９、SO₂発生器１６、混合帯域１４、処理帯域
２４を使用している。第３図に示した形態は３点
で第２図に示した形態とは異なり、その組合せを
第１図に示した形態または第２図に示した形態と
共に使用できる。

第１の相違はSO₂含有燃焼ガス１２をガスとし
て混合帯域に導入しないことである。その代り、
SO₂をまず水に溶解し、溶解SO₂を含む水を混合
帯域１４に導入する。

第３図に示すように、SO₂含有燃焼ガス１２を
塔５２の底に導入する。水を塔５２の頂部に導入
する。この水は新しい補充水５４、再循環の消毒
した水５６、および（または）廃水１０の第１部
分５８であることができる。好ましくは廃水の第
１部分５８だけを塔５２への導入に使う。一般
に、廃水の第１部分は全廃水流１０の約10〜約70
容量％、好ましくは約30〜50容量％からなる。接
触帯域からとり出される廃水６２が少なくとも10
mg／の、好ましくは200mg／以下の遊離SO₂
含有量をもつように、十分のSO₂を気−液接触帯
域５２に導入する。接触帯域５２からとり出され
る廃水６２中の遊離SO₂の正確な濃度は、廃水１
０の第１部分と比較した廃水６２の容量％に依存
する。廃水６２の容量％が増すと、廃水６２中の
遊離SO₂濃度は減少する。

塔５２で水に溶解しない燃焼ガス１２の成分は
ライン６０を経て大気へ遊離される。溶解SO₂を
有する水は塔５２からライン６２を経てとり出さ
れ、混合帯域１４に導入され、そこで廃水１０の
第２部分６４と一緒にされる。第３図に示すよう
に、好ましくは接触帯域５２からとり出された廃
水を接触帯域５２に再循環しない。すなわち、こ
れを直接混合帯域１４に導入する。

廃水１０を二つの流５８と６４に分割する利点
は、廃水の一部分だけを気−液接触器５２に通す
必要があることである。これは充てん物を含む気
−液接触器５２で起り得る汚損を最小にするのを
助ける。

接触帯域５２に導入するSO₂量は、混合帯域１
４における廃水が上記の望む遊離SO₂含有量を有
するような量である。

第３図に示した本発明の形態と第２図に示した
形態の間の第２の相違は、処理直後の洗浄工程で
ある。処理廃水２６を洗浄塔１１０の頂部に導入
し、そこでスクラツバー１１０の底に吹き入れら
れる空気１１２のようなガスの向流によつて廃水
からSO₂をストリツピングする。廃水が約２〜約
2.5のPHをもつときは、処理廃水中のSO₂の約90
％を約10〜約15分でストリツピングできる。

ストリツピングしたSO₂は入つてくる廃水処理
のために再循環することができる。ストリツピン
グされたSO₂を含む空気流１１４をスクラツバー
１１０からとり出し、空気流１１４を塔５２に導
入することにより、上記を実施できる。一方、別
の吸収塔でSO₂を空気流１１４から回収すること
ができる。

ストリツピング操作の利点は、処理廃水を中和
するのに一層少ない中和剤ですむ点である。別の
利点はSO₂の再循環で得られる資本および操作の
節約であり、一層少ない新しいSO₂を発生させる
ことが必要であるにすぎない。

第３図に示した本発明の形態と第２図に示した
形態の間の第３の相違は、処理帯域２４からの処
理廃水２６の処理である。処理廃水２６を単に中
和し通気するのではなく、これを上記のように
SO₂ストリツピングにかけ、ついでストリツピン
グした廃水１１６をさらに処理して固体と栄養素
を除く。廃水２６のPHをPH調節帯域７０で少なく
とも約８に、好ましくは約９〜約12の範囲に上げ
ることによつて、廃水２６から汚染物をとり出
す。これを塩基７２で行なうことができ、好まし
くは酸化カルシウムで行なう。ついで廃水を凝集
器７４で凝集させ、凝集器には硫酸アルミニウム
のような凝集剤を添加できる。凝集した物質はた
とえば沈降帯域７８で遠心分離または沈降によつ
て、凝集させた廃水から除去され、沈降帯域７８
は通常の重力沈降器またはデカンターであること
ができる。

沈降帯域７８で廃水から固体を除去後、この水
に通気帯域３４で通気してその酸素含有量を好ま
しくは少なくとも約40％飽和まで上げ、ついで中
和帯域８０で塩酸または硫酸のような酸８２で約
7.0のPHに中和する。

廃水の有効な消毒のかぎは、処理帯域２４にお
いて遊離SO₂含有量を(1)酸添加法では約５〜約
100mg／、好ましくは約10〜約75mg／の範囲
に、(2)酸を添加しない方法では約５〜約200mg／
、好ましくは約10〜約100mg／に保つことで
ある。これは処理帯域２４における廃水の遊離
SO₂含有量を監視し、必要なときは廃水処理に使
うSO₂量を増減することにより行なわれる。直接
測定によつて、または測定した全SO₂と測定した
PHから計算によつて、廃水の遊離SO₂含量を監視
できる。

本発明方法は硫黄の燃焼以外は一般に常温で操
作される。本法は一般に廃水中にふつう見出され
る温度で操作できる。当該系を加圧で操作できる
が、過度の圧力に遭遇しないような気−液接触器
と廃水ガス圧を使うのが、エネルギー的考慮から
は一般に好ましい。

本発明に従う廃水の消毒に関する別の情報は、
レイノルズ、アダムス、ユタ水研究室、ユタ州立
大学、12月、1979年の「二酸化硫黄消毒の評価」
という題の報告に見出され、これを引用文献とす
る。

本発明方法は次の実施例により一層良く理解さ
れる。

実施例 １ 本実施例は酸を添加しないで、大腸菌消毒に対
する廃水に添加したSO₂量の効果と接触時間の効
果を示す。

使用廃水試料はハイラム市水処理計画、ハイラ
ム、ユタからの二次処理下水であつた。各々500
mgの未希釈二次処理下水を含む12個の500mlエル
レンマイヤーフラスコを磁気かくはん機上に置い
た。かきまぜながら、濃亜硫酸をSO₂源として加
えた。フラスコを振とう機テーブル上に置き、
125rpmで３、５、10、20分の接触時間混合した。
フラスコを5N NaOHを使いPH7.0に中和した。
中和試料に対し全大腸菌および排泄物大腸菌の膜
過器分析を行なつた（APHA 1975年）。さら
に、「標準法」14版（APHA、1975年）に従い、
滴定によつて最終SO₂濃度を決めた。測定PHと測
定最終SO₂価から、最終遊離SO₂含有量を計算し
た。

上記結果につき指数回帰分析を行なつた。第４
図は３、５、10、20分の接触時間に対し、最終遊
離SO₂濃度の関数としてのlog₁₀全大腸菌濃度を示
す。第５図は同一接触時間に対し、log₁₀排泄物
大腸菌濃度対最終遊離SO₂濃度を示す。これらの
曲線は回帰分析により決定された式に基づいてい
る。すべての曲線に対する回帰係数ｒは0.81〜
0.94の範囲であつた。すべての相関係数は１％水
準で有意である。

1985年のユタ州全大腸菌排出規準は全大腸菌
200／100mlである。第４図から、接触時間10分、
SO₂として遊離二酸化硫黄含有量約100mg／で
この規準をみたすことができることは明らかであ
る。接触時間20分では、SO₂として約78mg／の
遊離二酸化硫黄含量で、全大腸菌規準をみたすこ
とができる（全SO₂および遊離SO₂含有量を含
め、SO₂含有量はすべてここではSO₂に基づき表
わす）。これは約2.8のPHを生じる。

第５図から、排泄物大腸菌20／100mlの1985年
のユタ州大腸菌排出規準は、約62mg／の遊離二
酸化硫黄含有量（約2.6のPHとなる）でみたされ、
約20分の接触時間を要する。

実施例 ２ 本実施例は大腸菌消毒に対する使用酸、PH調節
水準、廃水に添加するSO₂量の効果および接触時
間の効果を示す。

使用廃水試料はハイラム市廃水処理計画、ハイ
ラム、ユタからの二次処理下水であつた。500ml
の未希釈遊離二次処理下水を含むエルレンマイヤ
ーフラスコを磁気かくはん機上に置いた。かきま
ぜて、25％容量／容量のH₂SO₄またはHClを使
い、廃水のPHを2.5または2.0に下げた。その後、
濃亜硫酸をSO₂源として加えた。フラスコをしん
とう機テーブル上に置き、125rpmで接触時間３、
５、10、15、20、または25分で混合した。5N
NaOHを使いフラスコをPH7.0に中和した。中和
試料に対し全大腸菌および排泄物大腸菌の膜過
器分析を行なつた（APHA、1975年）。さらに、
「標準法」14版、928〜941頁（APHA、1975年）
（ここで引用文献とする）に従つて、滴定により
初期SO₂濃度を決めた。

水性試料の大腸菌含有量に対するこの通常の膜
過器分析法は、もとの水試料から異なる希釈の
複数の副試料をつくる工程からなつている。その
目的は過したとき200以下の、好ましくは約20
〜約80の大腸菌集落を生じる副試料をつくること
である。副試料を殺菌膜で過し、膜につかまつ
た大腸菌を培養する。ついで培養集落を数え、副
試料の希釈における集落数に基づき、水試料の大
腸菌含有量を計算できる。水酸化ナトリウムのよ
うな塩基の添加により、試料をPH約7.0に中和す
ることが重要である。約２以下のPHを有しSO₂を
含む試料では、試料を中和しないと、測定大腸菌
値は低いことがわかつた。これはSO₂が大腸菌を
殺しまた試料の酸性度が膜上の大腸菌の生長を抑
制するからである。全方法は殺菌条件下で行なわ
れる。

PHと測定初期全SO₂値から、試料の初期遊離
SO₂含有量を計算した。第６および第７図はPH＝
2.0に硫酸で調節し、接触時間３、５、10分に対
する初期遊離SO₂濃度の関数として、夫々log₁₀全
大腸菌濃度およびlog₁₀排泄物大腸菌濃度を示す。
第８図および第９図はPH2.5に硫酸で調節し、接
触時間５分および10分に対し、初期遊離SO₂濃度
に対する夫々log₁₀全大腸菌濃度およびlog₁₀排泄
物大腸菌濃度を示す。第１０図および第１１図は
PH＝2.0に塩酸で調節し、接触時間５、10、15、
20分に対し、初期遊離SO₂含量の関数としての
夫々log₁₀全大腸菌濃度およびlog₁₀排泄物大腸菌
濃度を示す。第１２図および第１３図はPH＝2.5
に塩酸で調節し、接触時間５、10、15、20、25分
に対し、初期遊離SO₂濃度の関数としての夫々
log₁₀全大腸菌濃度およびlog₁₀排泄物大腸菌濃度
を示す。

第６図から、廃水のPHを2.0に下げるため硫酸
を使い、接触時間10分および約３mg／の初期遊
離SO₂含量で1985年のユタ州全大腸菌排出規準を
みたすことができることは明らかである。第１０
図から、わずか５分の接触時間で、廃水のPHを
2.0に下げるため塩酸を使い、SO₂として約30
mg／の遊離二酸化硫黄含有量で全大腸菌規準を
みたすことができる。第１２図から、15分の接触
時間、約20mg／の初期遊離SO₂濃度、PH＝2.5
への塩酸による調節で、この規準に合格できる。

第７図から、廃水のPHを2.0に下げるため硫酸
を使い、約５mg／の遊離二酸化硫黄含有量およ
び約10分の接触時間で、排泄物大腸菌20／100ml
の1985年のユタ州大腸菌排出規準をみたすことが
できる。

第１１図から、PH＝2.0への塩酸調節および(1)
接触時間10分で約30mg／の初期遊離SO₂濃度、
または(2)接触時間15分で約18mg／の初期遊離
SO₂含有量で、同一規準に合格できることは明ら
かである。

本発明方法はユタ州の要求に合格できるだけで
なく、潅漑、レクリエーシユン、工業用で排出さ
れる水に対する1983年の環境保護機関規準にも合
格する。本法は効率よい有効な消毒のために、廃
水の消毒にSO₂を利用するプロセスを如何に制御
し操作するかの基本的理解に基づいている。処理
した廃水の遊離SO₂含有量に基づきプロセスを制
御することにより、廃水中に存在する大腸菌の消
毒を確実にすることができる。本法から得られる
消毒した水は比較的透明で無臭である。さらに、
プロセスに塩素を使わないから、塩素消毒で生じ
る発癌性物質の問題はない。

SO₂による廃水消毒のための通常の方法よりす
ぐれた本発明の１形態の利点は、廃水のPHを下げ
るのに酸の使用である。廃水中に有効な遊離SO₂
含有量を得るためには、PHを４以下に下げる必要
がある。通常の方法では、廃水に添加したSO₂の
大きな部分が廃水の遊離SO₂含有量に寄与するよ
りもむしろ廃水のPHの低下にのみ働らく。本発明
方法では、廃水に添加する必要のあるSO₂量を実
質上減少でき、必要量は一般に通常の方法で要求
される量のわずか約1/3である。これはSO₂発生
器の費用を下げ、混合帯域の寸法を小さくし、資
本および操作費を節約する。

本発明をある種の好ましい形態につきかなり詳
しく記載したが、他の形態も可能である。たとえ
ば、第３図に示した本発明の形態において、別の
混合帯域および別のPH低下帯域をもつ代りに、酸
８を混合帯域１４に添加でき、それによりPH低下
帯域の必要性を除外する。そこで、許求の精神と
範囲はここに含まれる好ましい形態の記載にかな
らずしも限定されない。