(57)【要約】【課題】  簡単な構成でもって揮発性有機化合物を効率よく分離する。【解決手段】  揮発性有機化合物を含有する排水に超音波振動を付与することにより、前記揮発性有機化合物をミスト化する霧化槽１ａ〜１ｃと、その霧化槽１ａ〜１ｃの後段に設けられ、ミスト状の揮発性有機化合物を光酸化分解により除去する光酸化分解装置３とを具備する。【選択図】  図１
2006334536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性有機化合物を含有する排水に超音波振動を付与することにより、前記揮発性有機化合物をミスト化する霧化槽と、その霧化槽の後段に設けられ、ミスト状の揮発性有機化合物を除去する処理機とを具備したことを特徴とする排水処理装置。
【請求項２】
前記霧化槽を複数段に設置した請求項１に記載の排水処理装置。
【請求項３】
前記処理機は、ミスト状の揮発性有機化合物を光酸化分解により除去する請求項１又は２に記載の排水処理装置。
【請求項４】
前記処理機は、ミスト状の揮発性有機化合物を、吸着体に担持させた光酸化触媒により光酸化させるようにした請求項３に記載の排水処理装置。
【請求項５】
前記処理機は、ミスト状の揮発性有機化合物を熱分解により除去する請求項１又は２に記載の排水処理装置。
【請求項６】
前記処理機は、ミスト状の揮発性有機化合物を物理吸着により除去する請求項１又は２に記載の排水処理装置。
【請求項７】
揮発性有機化合物を含有する排水に超音波振動を付与することにより、前記揮発性有機化合物をミスト化する霧化工程と、ミスト状の揮発性有機化合物を除去する除去工程とを具備したことを特徴とする排水処理方法。
【請求項８】
前記ミスト状の揮発性有機化合物を光酸化分解により除去する請求項７に記載の排水処理方法。
【請求項９】
前記ミスト状の揮発性有機化合物を、吸着体に担持させた光酸化触媒により光酸化させる請求項８に記載の排水処理方法。
【請求項１０】
前記ミスト状の揮発性有機化合物を熱分解により除去する請求項７に記載の排水処理方法。
【請求項１１】
前記ミスト状の揮発性有機化合物を物理吸着により除去する請求項７に記載の排水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリーニング業、金属製品製造業、機械器具製造業、半導体製造業および大学・研究機関などからの産業排水に含有されている揮発性有機化合物を分離する排水処理装置及び排水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、クリーニング業、金属製品製造業、機械器具製造業、半導体製造業、大学・研究機関などからの産業排水には、各種の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）が含まれている。これら揮発性有機化合物は、有害な成分を含むものもあり、環境問題の観点に基づいて、排水中から分離して所定の処理を施す必要性がある。
【０００３】
従来、揮発性有機化合物を含む排水の処理は、水中から揮発性有機化合物を気相中にガスとして分離した後、吸着や熱分解などによって除去する方法が一般的である。この揮発性有機化合物の分離方法としては、排水に空気を曝気して揮発性有機化合物成分を揮散させる方法（曝気法）が主流で、簡単かつ安価な分離方法として、排水処理はもちろん、地下水浄化分野にも広く採用されている。
【０００４】
このほか、揮発性有機化合物をガスとして水中より分離する方法としては、圧力を下げる減圧法や、排水を加熱する加熱法などがある。これらの方法で気相置換された揮発性有機化合物は、活性炭吸着法のほかに、数百度に加熱された後に貴金属触媒にて酸化分解する熱分解法などによっても除去される。
【０００５】
さらに、揮発性有機化合物を排水中から分離する他の方法としては、揮発性有機化合物を含有する水溶液へ超音波を照射し、その液相中の揮発性有機化合物を気相中に追い出し、その気相中に追い出された揮発性有機化合物に紫外線を照射して分解処理するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−７１５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述した曝気法では、排水と空気との気液接触時間を長くする必要があるため、気液接触装置は数ｍ程度の長さが必要となる。また、気液接触を単段で行う処理ではその分解能に限界があり、多くの場合、その気液接触を５〜１０段の多段で行うことから、曝気法による分離装置は大型化を余儀なくされている。一方、気液接触装置における空気量は、気液比で１００以上が必要であることから、曝気ブロアの大型化に加えてランニングコストの高騰を招来している。さらに、曝気法では、曝気ブロアの容量などが装置仕様により決まっていることから、揮発性有機化合物の分解能の調整が困難であり、除去対象物質や目標分離性能に応じた操作の最適化が難しい。また、減圧法や加熱法については、装置の大型化やランニングコストの高騰のため、広く普及するには至っていないのが現状である。
【０００７】
また、前述した特許文献１に開示された分離方法では、揮発性有機化合物を含有する水溶液を上部に気相となる空間を残して収容する容器を用いて行われる。この容器内の上部空間内に紫外線ランプが配置され、また、容器内の水溶液に超音波を付与する超音波発生装置が配置されている。
【０００８】
この処理装置では、一つの容器内で、揮発性有機化合物を含有する水溶液へ超音波を照射し、その液相中の揮発性有機化合物を気相中に追い出し、その気相中に追い出された揮発性有機化合物に紫外線を照射して分解するようにしている。その結果、一つの容器内に紫外線照射装置と超音波照射装置を設置しなければならず、装置が大掛かりになり、装置自体の構成も複雑となっている。
【０００９】
そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、簡単な構成でもって揮発性有機化合物を効率よく分離し得る排水処理方法及び排水処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、揮発性有機化合物を含有する排水に超音波振動を付与することにより、前記揮発性有機化合物をミスト化する霧化槽（霧化工程）と、その霧化槽の後段に設けられ、ミスト状の揮発性有機化合物を除去する処理機（除去工程）とを具備したことを特徴とする。
【００１１】
本発明では、揮発性有機化合物を含有する排水に超音波振動を付与することにより、揮発性有機化合物をミスト化する霧化槽（霧化工程）と、ミスト状の揮発性有機化合物を除去する処理機（除去工程）とを別々に設置したことにより、霧化槽（霧化工程）および処理機（除去工程）でのそれぞれの処理を簡易な構成で実現することができる。
【００１２】
この排水処理装置において、霧化槽を複数段に設置した構成が望ましい。複数段の霧化槽を設置すれば、例えば、各段の霧化槽で超音波振動の付与状態を異ならせる等の手段により、揮発性有機化合物をミスト化する上での最適制御が可能となる。
【００１３】
本発明における処理機（除去工程）としては、ミスト状の揮発性有機化合物を光酸化分解により除去する構成とすることが望ましい。特に、ミスト状の揮発性有機化合物を、吸着体に担持させた光酸化触媒により光酸化させるようにした構成が好ましい。この光酸化分解によれば、揮発性有機化合物と光酸化触媒との接触面積をかせぐことができ、揮発性有機化合物の吸着容量の増大が図れることから、光酸化分解の効率を向上させることができる。
【００１４】
他の処理機（除去工程）としては、ミスト状の揮発性有機化合物を熱分解により除去する構成が可能である。この熱分解によれば、ミスト状の揮発性有機化合物の気化が進行しやすいため、迅速な処理が可能となる。また、ミスト状の揮発性有機化合物を物理吸着により除去する構成も可能である。この物理吸着によれば、吸湿性を有する吸着材を用いることにより、ミスト状の揮発性有機化合物の吸脱着の制御が簡便となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、揮発性有機化合物を含有する排水に超音波振動を付与することにより、揮発性有機化合物をミスト化する霧化槽（霧化工程）と、ミスト状の揮発性有機化合物を除去する処理機（除去工程）とを別々に設置したことにより、霧化槽（霧化工程）および処理機（除去工程）でのそれぞれの処理を簡易な構成で実現することができ、その結果、排水処理全体の構成の簡略化が図れ、装置のコンパクト化および低価格化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１および図２は本発明の実施形態における排水処理装置の概略構成を示すもので、図１は、複数段の霧化槽１ａ〜１ｃ、気化ヒータ２および処理機としての光酸化分解装置３を示し、図２は、一つの霧化槽１ａ（１ｂ，１ｃ）を示す。
【００１７】
各霧化槽１ａ〜１ｃの底部には、超音波振動子４が設置されており、霧化槽１ａ〜１ｃに流入された排水に超音波振動を付与することにより、その排水に含有する揮発性有機化合物をミスト化する。ミスト状の揮発性有機化合物は、霧化槽１ａ〜１ｃに付設された排気ファン５により後段の気化ヒータ２に供給される。残留する排水は、次段の霧化槽に供給され、最終的に処理水として排出される。
【００１８】
この霧化槽１ａ〜１ｃは、超音波振動の強度や水温などによって揮発性有機化合物の分離能を制御することができ、操作の最適化を図り易い。また、複数段（図１では三段）の霧化槽１ａ〜１ｃを設置していることから、例えば、各段の霧化槽１ａ〜１ｃで超音波振動の付与状態を異ならせる等の手段により、揮発性有機化合物をミスト化する上での最適制御が可能となる。
【００１９】
気化ヒータ２は、霧化槽１ａ〜１ｃで生成されたミスト状の揮発性有機化合物中に含有される水分を完全に除去するためのものである。このように気化ヒータ２により揮発性有機化合物に含まれる水分を完全に除去することにより、後段の光酸化分解装置３での揮発性有機化合物の吸着を良好にすることができる。なお、揮発性有機化合物の種類によっては、揮発性有機化合物に含まれる水分を除去する必要がないものが存在することから、その場合には、この気化ヒータ２を設置する必要はない。
【００２０】
光酸化分解装置３では、不織布や活性炭などの吸着体に酸化チタン等の光酸化触媒を担持させ、気化ヒータ２から供給される揮発性有機化合物ガスに接触させることにより、その揮発性有機化合物ガスの吸着によって揮発性有機化合物が光酸化されて分解する。この光酸化分解によれば、揮発性有機化合物と光酸化触媒との接触面積をかせぐことができ、揮発性有機化合物の吸着容量の増大が図れることから、光酸化分解の効率を向上させることができる。
【００２１】
この排水処理装置では、以下の要領でもって揮発性有機化合物を光酸化分解により除去する。まず、揮発性有機化合物を含む排水は、複数段の霧化槽１ａ〜１ｃに順次導入され、最後段の霧化槽１ｃから処理水として排出される。各霧化槽１ａ〜１ｃでは、排水に超音波振動を付与することにより揮発性有機化合物をミスト化する。ミスト化された揮発性有機化合物は、排気ファン５により霧化槽１ａ〜１ｃから排出され、気化ヒータ２に供給される。
【００２２】
気化ヒータ２では、ミスト状の揮発性有機化合物に含まれる水分を完全に除去した上で、その揮発性有機化合物ガスが光酸化分解装置３へ供給される。この光酸化分解装置３では、光酸化触媒が担持された吸着体により揮発性有機化合物ガスが吸着され、光酸化により分解する。この揮発性有機化合物がトリクロロエチレン等の塩素系の場合、その揮発性有機化合物は、ＣＯ2とＨＣｌに分解される。また、揮発性有機化合物がトルエンやキシレンの場合、その揮発性有機化合物は、ＣＯ2とＨ2Ｏに分解される。
【００２３】
なお、揮発性有機化合物が塩素系の場合、その分解により塩素系化合物が生成されることから、この塩素系化合物を中和するため、薬剤による中和処理を後段に設けることが望ましい。揮発性有機化合物が塩素系でない場合には、前述したような中和用薬剤が不要であり、廃棄物の発生もない。
【００２４】
前述のようにして、霧化槽１ａ〜１ｃでミスト化された揮発性有機化合物については、そのまま回収することも可能である。揮発性有機化合物を霧化槽１ａ〜１ｃでミスト化することにより、排水から揮発性有機化合物を分離することができ、排水の浄化が達成される。なお、揮発性有機化合物のミスト化を促進するため、霧化槽１ａ〜１ｃでの水面上に発生したミスト状の揮発性有機化合物は連続的に回収することが望ましい。また、ミスト状の揮発性有機化合物は、冷却することによって再利用が可能である。
【００２５】
前述した実施形態では、ミスト状の揮発性有機化合物を気化ヒータ２により完全に気化させた後、光酸化分解により除去する場合について説明したが、揮発性有機化合物の他の除去手段として、熱分解や物理吸着などが可能である。揮発性有機化合物を熱分解により除去するには、触媒を担持した処理機内にて高温ガスとミスト状の揮発性有機化合物とを混合させるように構成すればよく、また、揮発性有機化合物を物理吸着により除去するには、例えばゼオライト等の吸湿性吸着材にミスト状の揮発性有機化合物を通して吸着させるように構成すればよい。
【実施例１】
【００２６】
本出願人は、揮発性有機化合物としてテトラクロロエチレン（ＰＣＥ）を含む排水の処理を実施した（処理水量１００Ｌ／日、排水中ＰＣＥ濃度１０ｍｇ／Ｌ、処理水目標ＰＣＥ濃度０．０１ｍｇ／Ｌ）。その結果、処理水目標ＰＣＥ濃度（０．０１ｍｇ／Ｌ）を達成するためには、霧化槽１ａ〜１ｃの全容量が０．４Ｌ必要であることが判った。
【００２７】
これにより、本実施形態の排水処理装置を用いて同濃度のＰＣＥ含有排水を１００ｍ3／日処理すると仮定した場合、霧化槽１ａ〜１ｃの全容量は０．４ｍ3となる。一方、従来における曝気分離方式にて同条件での処理を行った場合、曝気分離部は５ｍ3の容量が必要であることから、超音波振動による霧化方式を採用した本実施形態では、装置容量が従来品の約１／１０に縮小できることになる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態における排水処理装置の概略構成で、複数段の霧化槽、気化ヒータおよび処理機としての光酸化分解装置を示すブロック図である。
【図２】図１の霧化槽を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００２９】
１ａ〜１ｃ  霧化槽
３  処理機（光酸化分解装置）
４  超音波振動子
【図１】
2006334536.tif 000003
【図２】
2006334536.tif 000004