JPS592554B2 - マクブンリホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、固体を含有する液体、イオンを含有する液体
、有機物を含有する液体、無機物を含有する液体等、有
機、無機質を媒液に対して親和的または可溶的に含有す
る液体あるいは不溶的に含有する液体を酸化しつつ、圧
力を分離の駆動力とする浸透膜によって被処理液が濃縮
液と膜透過液とに分離し、かつ濃縮液が含有する溶存酸
化性ガスを有効に利用する方法に関するものである。

一般に有機、無機質を媒液に対して親和的あるいは可溶
的に含有する液体としては、水溶性油含有廃水や、砂糖
液や蛋白含有液、乳臭、その他のイオンを含有する液体
があり、また、有機、無機質を媒液に対して不溶的に含
有する液体としては、油含有廃水、澱粉廃水、微細なパ
ルプを含有するジュース、粘土含有廃水、金属水酸化物
あるいは酸化物含有スラリなどがあり、具体的には切削
油含有廃水、圧延冷却油含有廃水、食品工業プロセスに
おける種々の中間製品およびプロセス廃水、下水、メッ
キ工場廃水、パルプ廃水、その他工場廃水などがある。

最近、圧力を駆動として流体の浸透膜による（以下脱法
という９各種廃液、プロセス中間製品等の濃縮、分離処
理が注目されてきた。

すなわち、脱法は消費エネルギーが極めて少なく、常温
で操作でき、濃縮金離操作が非常に簡単であるなどの理
由から、蒸発法に代る濃縮のための単位操作として注目
されている。

特に環境汚染対策の一つとしてクローズドシステムの開
発が必要となり、このような脱法がプロセス内で利用さ
れ、有価物の回収、水の回収利用によって、資源の節減
と同時に環境汚染防止の上から注目されてきた。

脱法は、このような利点をもつ反面、膜面への有機、無
機物による汚染があり、これが重大な欠点である。

この汚染は、被処理液中に本来から存在する媒体に対し
て親和性乃至不溶性の有機、無機質が物理的に付着する
場合と、媒体に対して全く可溶性であっても膜面に析出
して付着する場合とがあり、またこの両者が同時におこ
ることもあ−っで、非常に複雑である。

そのために出来る限り精密な前処理を行なったのち脱法
にて処理するというのが通例であるが、それでもなお膜
面汚染がおこり、膜透過液量の低下と同時に含有成分の
除去率も低下する。

たとえば工場廃水の活性汚泥処理膜の場合には、比較的
高度の前処理をしても膜面に有機物が付着し、下水の二
次処理水を砂泥過、活性炭処理したものでもなお膜面の
汚染がおこり、流路の複雑な膜モジュールでは汚染は顕
著であり、洗剰しても回復は悪く、洗浄頻度をかなり多
くする必要がある。

このような脱法における膜汚染を低度に抑制せんとして
、従来、膜面を流過する流体の流速をあげること、ある
いは膜面に複雑な流路を与えることによって、膜面に乱
流を与えることが行なわれている。

たとえば前者の場合には背型モジュールの場合２．６
ｍ、／ ｓ程度の流速を与えているのが現状であり、こ
の流速を大きくすることによって膜面への汚染物等の付
着を防止しているが、なお定期的な膜洗浄を要する上、
ポンプの送液量を増大させることになり、それによるポ
ンプのコスト高は無視できない。

また後者の複雑な流路を与えるために、網状のスペーサ
を膜間にはさむ例があるが、膜面での濃度分極を防止し
得ても、流路が複雑であるために強い流れにさらされな
い部分が生じ、膜面や網目に付着した汚染物を十分に流
し得す、遂には膜透過量が減じ、かつ流体の流路閉塞に
よる抵抗が増大して作業性が極度に悪化する不便が生ず
ることになる。

本発明は、浸透膜によって処理する以前にその前処理と
して被処理液中に含有する汚染性高酸化分解性物質を酸
化性ガスの供給によって大部分酸化分解せしめる工程を
設け、前記分解反応液を適当な固液分離手段によって処
理して分離液を得、分離液中の未反応物として残存する
易酸化性物質を更に分解し、かつ副生物の分離を有効に
果し、膜汚染防止の目的をもって前記分離液中に酸化性
ガスを大気圧以上の加圧下に供給して、該ガス体の存在
下に浸透膜に通液して膜分離をおこない、清澄な膜透過
水と酸化性ガスを加圧下に溶存する濃縮液とに分離し、
更に濃縮液を前記酸化工程へ返送して、該液中に加圧下
に溶存する酸化性ガスを該工程にて有効に利用するもの
である１、なお酸化分解工程にＳいて供給する酸化性ガ
スがその酸化反応に関与後もなお十分に残存する際には
、そのまま膜分離に服してもよいが通常は不足をきたす
場合が多いので、膜分離直前において補給する。

このような本発明の方法によって、まず後段の膜分離工
程からの加圧下に酸化性ガスを溶解した高濃度酸化性ガ
ス含有濃縮液と高酸化分解性物質を含有する液との混合
処理によって、高酸化分解性物質の大部分を酸化性ガス
の存在下に分解し、後続の膜分離工程における膜汚染性
物質の多くを除去し、しかる後に更に酸化性ガスを加圧
下に供給し高圧下に膜分離に服する際には、系内の酸化
性ガスを系内圧力条件において飽和乃至飽和に近く溶存
せしめた状態下に膜分離を遂行することができるから、
未反応物の酸化分解及びそれらの物質による膜面汚染を
効果的に回避することができ、しかも膜分離工程から排
出される濃縮液中ｌこはなお酸化性ガスが系内圧力下に
多量溶存しており、これを再度、酸化分解において利用
することは極めて大きな省エネルギー効果が得られる。

なお、本発明において採用される高酸化分解性物質の酸
化分解工程は常圧下における曝気方式あるいは加圧下に
８ける曝気方式などいずれでも良く、つづく固液分離は
沈降、浮上分離、ｐ膜分離など適当に採用し得るもので
ある。

また膜分離ｌこおける濃縮液中には若干の消費はあるも
ののなお系内圧力に対して飽和に近く酸化性ガスが溶存
しており、その酸化力を有効に利用することができる。

即ち濃縮液を別途加圧常態に滞留せしめることによって
、更に該液中に残留する高酸化分解性物質を酸化せしめ
得る。

また前記濃縮液を酸化性ガスを共存させつつ前処理工程
の高酸化分解性物質分解工程へ循環返送して溶存する酸
化性ガスを有効に利用するものである。

そして、前段の酸化分解工程において、常圧下における
曝気方式を採用する場合には、業々系外から曝気用酸化
性ガスの送給をせずとも、後段の膜分離工程からの加圧
下に酸化性ガスを飽和に溶解して濃縮液の送給により大
気開放に服すことによって酸化性ガスが発泡し、当然有
効な曝気が進行する。

なお、酸化性ガスの約５０％程度は膜透過して膜透過水
中に飽和乃至過飽和ｌこ溶存し、かつ、膜透過水側は常
圧で開放されたときに直ちに発泡し、それに更には過剰
の遊離ガスも共存するので、酸化触媒充填層などに通液
すると、なお残存する微量の高酸化分解性物質をも除去
することができる。

本発明において使用する浸透膜としては、処理対象液に
よって適宜選択するもので、低圧で利用し得るマイクロ
ポーラス膜乃至限外濾過膜、あるいは逆浸透膜等を使用
でき、このような膜処理を二段又はそれ以上に行なうこ
ともできる。

また本発明において使用するガスとしては、空気、０２
、０３ ｔ ｅ１２など酸化力を有するガスならばいず
れでもよく、Ｎ２などの非酸化性ガスを同時に併用して
もよく、できれば媒体に対する吸収係数の大きなガス体
が好ましく、高酸化分解性物質の酸化分解工程において
は、ガスの供給は常時行うのが普通であるが、膜分離工
程におけるガス含有濃縮液の返送によって間歇的に行う
こともあり得る。

また、膜分離工程へのガスの送入は常時行なっても、間
歇的に行なってもよい。

ガスの送入量は、適宜加減してガスを膜分離工程の系内
圧に対して飽和乃至飽和に近い濃度に溶存させつつ膜面
へ流入し、膜面を流過する間に圧損によって次第こと減
圧され、その減圧度に比例して気泡の発生がおこり、た
えず流体が膜面を流過する間に気泡を発生させてもよく
、場合によってはガスの送入量を多くシ、系内圧に対し
て飽和溶解量以上に供給して遊離の酸化性ガス体を共存
させガスによる圧力パルスを間歇的に与えたり、系内を
流れる流体の圧力を圧力調節弁などの流量、圧力調節系
統の開閉度を間歇的に調節して、圧力パルスを与えて気
泡を発生させ、易酸化性物質の酸化と共に汚染物の除去
をも効果的に可能にするようにすることもできる。

なお前記ガスの溶解は、その圧力、温度条件下における
飽和乃至過飽和であることは必要なく、その溶解の程度
は被処理液の種類、含有汚染物の種類、酸化性などによ
って適宜考慮されるものであり、易酸化性物質の物質を
含む被処理液にあっては、系内圧に対して飽和溶解に至
らずとも不飽和に溶解する量の酸化性ガスの存在下でも
十分である１、シかし、常圧開放時に何ら酸化性ガス体
の発泡が認められぬ程度の不飽和溶解量では目的を達し
得す、少なくとも常圧下において過飽和であり、常圧開
放時に発泡が確認される程度以上の溶解量が必要である
。

このように本発明においては酸化性ガスの供給は数ｋｇ
ｆ／ｆｆ１以上の加圧条件下でおこなわれるので、常圧
条件下で系外から給気して曝気を行う従来の酸化分解方
式に比して酸化性ガスの存在量は抜群に多くよって高速
に酸化を進行させることができる。

なお、本発明においては膜透過側にもガス体が透過し気
泡を発生し、酸化可能な状態にあるからこのガスを利用
し触媒存在下に膜透過水中にリークした微量の易酸化性
物質を継続して酸化させることができる。

次に本発明の実施態様を図面について説明すれば、第１
図示例において、高酸化分解性物質を含有する被処理液
１を酸化分解反応兼分離装置Ａに流入させ、後述する脱
装着セルＤで得られた濃縮液２を供給して該液中の高圧
に対して飽和に近く溶解している溶解酸化性ガスによっ
て酸化分解反応をさせ、排ガス３および酸化分解生成沈
澱物４を系外へ排出し、その分離液５を砂濾過機Ｂによ
り濾過し、このろ液６を数〜５０ｋｇｆ／ｃｒｒｔに加
圧し、該液中に０２などの酸化性ガスＩを送入して０２
溶解液としてガス溶解槽Ｃへ送り、ここで所定時間滞留
させて系内圧下に対して飽和濃度近くまで十分に溶解さ
せたのち脱装着セルＤへ送る。

そしてこの脱装着セルＤにおいては膜分離が行なわれ、
膜透過液８は系外へ排出される一方、濃縮液２は０２を
加圧下に溶存しているから、これを前記のように酸化分
解反応兼分離装置Ａへ送る。

この際酸化分解反応兼分離装置Ａにおいて圧力が開放さ
れるために、微細な０２ガスの気泡が発生して該装置Ａ
内で被処理液の酸化が進行する。

なお前記酸化分解反応兼分離装置Ａは、濃縮液２中の０
２ガスの溶解量によっては、そのガスを十分に利用する
ために深層曝気槽を用いることが望ましい。

また、脱装着セルＤからの濃縮液２は、脱装着セルＤの
後段に加圧式酸化槽Ｅを設け、ここで加圧下に酸化させ
たのち、該液を酸化分解反応兼分離装置Ａに送って大気
圧下に開放し微細な０□気泡を発生させてさらに酸化を
進めてもよい。

さらに、脱装着セルＤに８ける回収率が極めて高く、濃
縮液２を全量酸化分解反応兼分離装置Ａへもどすとバラ
ンスがとれないときは、その一部を系外へ排出するとよ
く、また膜透過液８は、さらに酸化銅、酸化鉄、活性炭
、二酸化マンガンなどの酸化触媒と接触させることによ
って膜透過した酸化性ガスの酸化力を利用してもよい。

なお、酸化性ガス７の供給は、脱装着セルＤへ送るため
の加圧ポンプ以前でも以後でもよく、酸化性ガス１の液
中への混合は、一般の混合器によるとよく、気−液エゼ
クター等を使用するのが合理的である。

また、ガス体混合後の液中には遊離な微細気泡を存在さ
せてもよいが、この場合にはガス体を圧力に対して過飽
和乃至飽和に溶解させることが必要である。

また、本発明を実施するに当っては、被処理液のｐＨ調
整、電解質の添加、凝集剤の添加、金属塩類の添加、酸
化触媒との接触などの補助的手段を利用することもでき
る。

次に第２図示例においては、被処理液１に酸化性ガス７
を加圧下に供給し、加圧式酸化槽Ａ′に圧送し、ここで
加圧下に酸化され、発生する汚泥４を系外へ排出し、そ
の分離液５を砂濾過機Ｂで沢過し、ｐ液６を脱装着セル
Ｄへ圧送して膜透過液８と濃縮液２とに分離し、濃縮液
２をさらに曝気槽などの大気圧酸化槽ｙに送り、その分
離液１０を一部又は全部再度被処理液１へ返送するもの
である。

分離液中１０中ｌこは、この一連のプロセスが酸化性ガ
スによる加圧状態で進行しており、常圧曝気に比して過
剰の酸化性ガスを溶存しているからそのガスは加圧式酸
化槽Ａ′において有効に利用されるこの態様においては
、酸化性ガスは高酸化分解工程において供給されるのみ
でＦ液６に至るもなお十分に酸化性ガスが溶存している
ために膜分離に当って強いて酸化性ガスを供給する必要
はない。

また、上記各実施態様において、各排ガス３゜３′を脱
装着セルＤでの膜透過液８に供給し、液中に残存する僅
かの易酸化性物質を酸化してもよい。

以上述べたように本発明によれば、膜性における固液分
離あるいは液液分離中に極めて簡単な操作によって易酸
化性物質の酸化分解と、それによる膜面汚染を防止し膜
透過機能を向上し、長期間連続して効果的な処理を行な
うことができ処理能率をも増大できるものである。

次ｌこ本発明の実施例を示す。

下水を沈澱処理に服し、さらに酸素ガスを供給して曝気
処理を行い最終沈澱池において固液分離を経た下水の二
次処理水をＬＶ−９ｍ／ｈで砂沢過し、その濾過水をさ
らに５Ｖ−３で活性炭濾過し、この活性炭処理水を２０
ｋｇｆ／ｃｒｉｔに加圧したのち、気−液エゼクターを
使用して酸素ガスを、液：ガス−１：０．０９Ａ（２５
°Ｃｂｙｖｏｌ、）の割合で送り込み、完全に溶解させ
た。

このときの溶存酸素濃度は１０５〜１１ｏ１ｎ９／ｌで
あった。

これを前型逆浸透膜装置に１．３ｍ／ｓの流速で通水し
た。

このときの前型逆浸透膜の性能は２０００１１１１１ｎ
のＮ ａ Ｃ１３液で食塩除去率６０％、膜透過水量４
６１！／ｍ’・ｈ（圧力２１ ｋｇ ｆ ／ｃｒｔｔ、
温度２５℃、平均流速１．３ｍ／ｓ）を有する膜を使用
した。

このときの回収率は７５％で、その濃縮液を深さ５ｍの
曝気槽下方より流入させて溶存するガスを発泡させて酸
化処理した。

しかるのち、一部を系外へ排出し、他部を前記下水曝気
処理系へ送給した。

その結果、３００時間の運転で膜透過水量は初期の１．
５％の低下を示すにすぎず、ＣＯＤの除去率は９２〜９
５％に及んだ。

また、比較のため、従来法として二次処理水の砂濾過水
を活性炭処理した処理水を酸素ガスを供給することなく
そのまま前記同一条件で透過膜処理を行った。

系内における被処理液の溶存酸素濃度は３〜３．Ｆ４／
１３であり、膜透過水量の低下は初期の４％で、ＣＯＤ
除去率は、７０〜８０％であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様を示す系統説明図、第２図
は他の実施態様を示す系統説明図である。 Ａ・・・・・・酸化分解反応兼分離装置、Ａ′・・・・
・・加圧式酸化槽、Ｂ・・・・・・砂濾過機、Ｃ・・・
・・・ガス溶解槽、Ｄ・・・・・・脱装着セル、ｙ・・
・・・・大気圧酸化槽、１・・・・・・被処理液、２・
・・・・・濃縮液、１０・・・・・・分離液。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 易酸化分解性物質を含有する液に酸化性ガスを存在
   せしめて該物質を酸化分解した後、固液分離する工程と
   、この固液分離工程における分離液を該分離液中に常圧
   状態においては酸化性ガスの発泡がおこる程度に過泡和
   に酸化性ガスを加圧下に溶存せしめつつ、あるいは加圧
   化にあってもなお遊離の酸化性ガスが共存するように過
   剰な酸化性ガスの存在下に浸透膜に通液する膜分離工程
   とよりなり、該膜分離工程において、濃縮液と膜透過液
   とに分離し、該濃縮液を滞留槽を経由あるいは経由させ
   ずに前記易酸化分解物質を含有する液と共に、酸化分解
   に服すべく、前記酸化分解処理へ循環返送せしめること
   を特徴とする膜分離方法。