(57)【要約】【課題】ダイオキシン類等で汚染された汚染水を現場にて簡易にしかも安価に浄化する。【解決手段】ダイオキシン類等の有害物に汚染された汚染水を浄化する装置であって、中空糸膜処理装置３と、その後段に設けられた活性炭吸着装置４とを備える。中空糸膜処理装置の前段にろ過装置２を備える。ろ過装置の前段に凝集処理装置１を備える。中空糸膜処理装置としてカラム内に中空糸膜を充填した中空糸膜フィルターを採用し、その中空糸膜の外側から内側に処理対象水を通す構成とする。中空糸膜フィルターには水圧計および流量計を備える。【選択図】　　　図１
2004049950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイオキシン類等の有害物に汚染された汚染水を浄化する装置であって、中空糸膜処理装置と、その後段に設けられた活性炭吸着装置とを備えたことを特徴とする汚染水浄化装置。
【請求項２】
中空糸膜処理装置の前段に、ろ過装置を備えたことを特徴とする請求項１記載の汚染水浄化装置。
【請求項３】
ろ過装置の前段に、凝集処理装置を備えたことを特徴とする請求項２記載の汚染水浄化装置。
【請求項４】
中空糸膜処理装置として、カラム内に中空糸膜を充填した中空糸膜フィルターを採用し、かつその中空糸膜フィルターは、中空糸膜の外側から内側に処理対象水を通す構成とされていることを特徴とする請求項１，２または３記載の汚染水浄化装置。
【請求項５】
中空糸膜フィルターには、水圧計および流量計を備えたことを特徴とする請求項４記載の汚染水浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば廃棄物焼却施設等から発生するダイオキシン類等によって汚染されている排水を、再使用あるいは放流可能なレベルまで浄化するための簡易な汚染水浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、河川水や埋立地からの浸出水がダイオキシン類によって汚染されていることが問題となっている。こうした汚染水はときとして排水基準を超えた濃度であるため、そのまま排水することはできず、利用することも不可能であり、さまざまな方法によって浄化せねばならない。しかしながら、現時点ではダイオキシン類に汚染された汚染水を簡易かつ安価に処理し得る有効適切な装置は開発されていない。
【０００３】
排ガス中のダイオキシン類濃度規制の強化に伴って、廃棄物焼却施設の改修や解体が進められているが、廃棄物焼却施設の改修や解体を進めるにあたっては、ダイオキシン類を含有する付着物を除去する必要があり、その際に生じる汚染水を再使用したり放流する際には所定以上の水質まで浄化する必要がある。また、ダイオキシン類等で汚染されている埋立地において建設工事が進められる場合には、工事に付随して発生する排水中に汚染物質が混入する可能性があるが、基準値以下に処理しない限り排水したり利用することはできない。この場合、汚染水の発生は恒常的ではなく、処理水量も大量ではないものの、従来までの水質浄化システムではその装置が大規模となり、仮設的に現場に設置して用いることは実質的に不可能であり、そのため、小型で設置しやすく、しかも安価なシステムが必要となっていた。また、埋立処分地のように焼却灰を埋め立てた施設では、基準を超えるダイオキシン類濃度の浸出水が発生する場合があり、こうした施設での廃水処理設備にはダイオキシン類濃度を低減するための付加装置が不可欠であるが、現状の設備を大幅に改良する必要があり、それには多額のコストが必要となっていた。
【０００４】
ダイオキシン類の排水基準濃度は１０ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌ以下と定められており、ダイオキシン類濃度をその基準値以下に低減させるための汚染水浄化装置としては、たとえば凝集・沈殿・ろ過装置により汚染水から微粒子を取り除いた後、活性炭吸着装置によりダイオキシン類を吸着除去し、使用後の活性炭を焼却処分するものが考えられている。また、ナノ膜を使用した分子篩いにより浄化することも検討されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、活性炭吸着によるものは排水中のダイオキシン類を有効に吸着・除去できるものの、活性炭はダイオキシン類以外の無害な成分も吸着するために頻繁に交換する必要があるのでランニングコストが嵩むものとなるし、また、ダイオキシン類の濃度測定には長時間を要することから活性炭の性能劣化や交換のタイミングを精度良く管理することは困難であり、現場で簡易に運用し得るものではない。
【０００６】
また、ナノ膜のような分子篩性能を持つろ過膜を使用すれば原理的にはダイオキシン類を有効に除去できることがわかっているが、高濃度の汚染水を分子篩性能のある膜だけで処理することは困難であるし、そのために必要となるカラムは直径２０ｃｍ、長さ数ｍのサイズとなるので装置全体では極めて大規模な施設となり、また定期的に高度のメンテナンスも必要とするから、現場に仮設的に設置することは採算上も非現実的であり、事実上の対策装置とはなり得ない。
【０００７】
このため、従来においては、排水基準以下の低濃度の廃水は少量であればたとえばセメントと一緒に混練して固化するなどしてダイオキシンの溶出を抑えるための中間処理を行ったうえで埋立処分することも行われるが、そのようことでは大量処理は不可能であるし、セメントに固化したところでダイオキシン類が分解されるわけではないから、このような処理・処分は好ましいことではない。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ダイオキシン類で汚染された汚染水を排水基準に合致するように現場にて簡易にしかも安価に処理できる小型で有効な汚染水浄化装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、人工透析等に使用されている中空糸膜処理装置と、活性炭吸着装置とを備え、汚染水をはじめに中空糸膜処理装置により処理した後に、活性炭吸着装置でさらに処理する構成としたことを特徴としている。
【００１０】
水中に含まれているダイオキシン類や重金属類の大部分は、懸濁粒子に付着・吸着しているから、凝集処理後にろ過することにより、懸濁粒子に付着したダイオキシン類を除去することはできる。しかしながら、凝集・ろ過工程で除去できるのはせいぜい４０ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌ程度までであり、これでは１０ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌ以下という排水基準を満足させることはできず、それを可能とするためには膜によって篩い分ける工程が不可欠である。膜処理の効率を上げるためには、膜の面積を大きくする必要があり、その目的を達成する手段として本発明では中空糸膜を採用している。その中空糸膜処理装置としては、人工透析などに利用されている直径３ｃｍ、長さ３０ｃｍのカラム内に中空糸膜を充填した中空糸膜フィルターが好適に採用可能である。
【００１１】
本発明において用いる中空糸膜としては、ダイオキシンを含んだ微粒子をろ過することが目的であることから、疎水性膜が好ましい。疎水性膜材料としては、たとえば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、１．２−ポリブタジエン、１．４−ポリブタジエン、ポリスチレン−ポリブタジエンブロックポリマー、ポリイソプレン、ポリクロロプレンなどが挙げられる。これらの中でも、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレートおよびポリ（メタ）アクリレートよりなる群から選択される少なくとも一種が好ましく、また、ポリアリレートとポリスルホンを組み合わせたポリマーアロイ、ポリアリレートとポリエーテルスルホンとを組み合わせたポリマーアロイ、およびポリ（メタ）アクリレートよりなる群から選択される少なくとも一種が特に好ましい。
【００１２】
なお、通常の人工透析に用いる中空糸膜フィルターでは、中空糸膜の内側から外側に向かって水流を生じさせて不要物質をろ過・流出させるが、本発明ではそれとは逆に圧力をかけて逆方向の水流を生じさせることが好ましい。すなわち、中空糸膜の外側に圧力をかけることにより外側から内側に向かって水流を生じせしめる。これにより、水圧によって中空糸膜の構造を緻密にする方向に作用するため、水圧によって中空糸膜の細孔径が拡大してダイオキシン類が通り抜けてしまうことを避けることができる。
【００１３】
さらに、中空糸膜の細孔が塞がるとろ過効率が徐々に低下するので、中空糸膜フィルターには水圧計と水流計を備えておいて、中空糸膜の閉塞度を把握し管理することが好ましい。
【００１４】
また、本発明では、何等かのトラブルによって中空糸膜の細孔径が拡大してダイオキシン類が中空糸膜処理装置を通り抜けてしまう事態が生じることを想定し、その担保方策として最終段に活性炭吸着装置をおき、それにより確実な処理を行う。通常時においては前段の中空糸膜処理装置において浮遊粒子の殆どが除去されてしまうから、活性炭は頻繁に交換する必要はなく長期に使用できる。活性炭吸着装置としては、上記の中空糸膜フィルターと同程度のサイズのカラム内に活性炭を充填したものを使用することが好ましい。
【００１５】
以上の構成により、本発明の汚染水浄化装置は、排水基準を満足し得る信頼性の高い浄化処理が可能であることはもとより、装置全体を小型化でき、安価にかつ安定的に運用することができるし、中位の圧力で運転が可能であり、さしたる保守も必要とせず、たとえば廃棄物焼却施設の解体作業現場や埋立地での建設作業現場において極めて使い易いものとなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１に本発明に係る汚染水浄化装置の実施の形態を示す。本実施形態の浄化装置では、処理対象の汚染水を、まず凝集処理装置１において凝集剤を添加して凝集沈降処理する。その分離水を砂ろ過装置あるいはＭＦ（ミクロポアろ過）膜装置等の簡易なろ過装置２を通した後、中空糸膜処理装置３を通過させて高清浄度の高度ろ過水を得る。これをさらに活性炭吸着装置４を通過させ、排水基準を満足する高度処理水を得る。
【００１７】
より詳細には、まず懸濁物質が凝集処理装置１により取り除かれる。ダイオキシン類は主として懸濁粒子の表面に吸着しているため、凝集処理によりダイオキシン類をある程度まで取り除くことができる。たとえば、汚染濃度１６０００ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌの汚染水を対象とした試験事例では、高分子凝集剤による凝集処理とろ過処理により３６ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌまでダイオキシン濃度を低減させることができた。しかしながらこの濃度は未だ排水基準の３倍以上であり、凝集処理とろ過だけでは排水基準を満足することは到底不可能である。
【００１８】
そこで、中空糸膜処理装置３を通過させると、そのろ過水の汚染濃度は１．３ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌまで低下し、排水基準を充分に満足できるばかりか、ほぼ水道水の暫定基準値である１ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌに近いものとなる。つまり、中空糸膜処理装置３による高度ろ過水は、解体作業用の洗浄水等として再使用できることはもとより、水域へそのまま放流しても問題がないものとなる。しかも、本装置ではその高度ろ過水をさらに活性体吸着処理装置４を通すようにしており、それにより中空糸膜処理装置３に何らかのトラブルが発生した場合であっても最終的に活性体吸着装置４が担保してダイオキシン類を確実に吸着除去し、信頼性を充分に確保することができる。
【００１９】
また、汚染濃度１７ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌの汚染水を対象とした他の試験事例では、中空糸膜処理装置３を通過させることで汚染濃度を２．８ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌまで低下させることができた。この事例では、先の事例に比較して処理対象水の汚染濃度は低いものの処理後の濃度は高くなっており、これは処理対象の汚染水に微細な懸濁粒子が多かったことに起因しているものと思われるが、いずれにしても排水基準を満足すべき結果が得られている。
【００２０】
さらに、汚染水に各種の重金属類が含まれている場合があるが、本装置はそのような複合汚染水の処理にも有効である。図２は重金属に対する浄化効果を示す２つの事例を示すもので、いずれも重金属類に対する優れた浄化効果が得られることがわかる。
【００２１】
そして、本装置は、中空糸膜処理装置として、人工透析において使用されている中空糸膜フィルターをそのまま利用可能であり、それにより装置全体を充分に小型軽量のものとできる。廃棄物焼却施設の解体により発生する汚染水を処理する場合における具体的な適用例を挙げれば、その場合の処理水量は１ｍ３／ｈｒ程度であるので、中空糸膜フィルターとしては人工透析において使用されている直径３ｃｍ、長さ３０ｃｍのカラム状のものを３本並列にして使用すれば充分であり、また活性炭吸着装置もそれと同程度のサイズのカラム状として同じく３本並列にして使用すれば充分である。この場合、それら３本の中空糸膜フィルターと３本の活性炭吸着装置を適宜のフレームあるいはケーシング内に組み込み、さらに必要に応じて水圧計や流量計を取り付けても、その全体の寸法は縦５０ｃｍ×横６０ｃｍ×高さ８０ｃｍ程度で済み、総質量も５０ｋｇ程度で済むので、簡単に移動させることのできる可搬式のものとすることができ、したがって解体作業現場や建設作業現場等へ容易に搬入して容易に設置できる程度の充分な小形軽量化を実現でき、また現場においては水圧と水量を監視し管理するのみでさしたる保守も必要としないので、容易にしかも安定に運用することができる。
【００２２】
以上で本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでは勿論なく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内においていかなる構成を採用しても良いし、上記実施形態における構成を適宜選択的に組み合わせたものとしても良い。たとえば、中空糸膜処理装置、活性炭吸着装置、凝集処理装置、ろ過装置の具体的な構成としては、上記実施形態に限定されることなく、処理対象の汚染水の汚染濃度や処理水量その他の諸条件に応じて最適な方式、容量のものを採用すれば良い。また、上記実施形態の浄化装置では、中空糸膜処理装置の前段にろ過装置とさらにその前段に凝集処理装置を設けて、それら一連の処理の全てを連続的に行うものとしたが、本発明の浄化装置を中空糸膜処理装置と活性炭吸着装置のみで構成し、その前段の凝集処理とろ過処理は必要に応じて他の処理装置により適宜行うようにしても良い。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１の発明は、中空糸膜処理装置を主体としてその後段に活性炭吸着装置を備えたから、ダイオキシン類による汚染水を排水基準を満足するレベルに浄化することが可能であり、併せて重金属類に対する浄化効果も有し、小型軽量で充分な処理能力を有するものとできてその設置や運用が容易であり、したがって汚染水をその発生現場において低コストで簡易にしかもかつ確実に浄化処理することが可能であり、極めて有効である。
【００２４】
請求項２の発明は、中空糸膜処理装置の前段にろ過装置を備えたので、中空糸膜処理装置の前段において効率的な予備浄化がなされ、かつ中空糸膜の細孔が浮遊粒子により早期に閉塞してしまうことが防止されるので、その性能が長期にわたって維持されて保守作業を軽減することができる。
【００２５】
請求項３の発明は、ろ過装置の前段に凝集処理装置を備えたので、ろ過装置でのろ過効率をより向上させることができる。
【００２６】
請求項４の発明は、中空糸膜処理装置としてカラム内に中空糸膜を充填した中空糸膜フィルターを採用したので、従来より人工透析等に使用されている中空糸膜フィルターをそのまま利用することが可能であるし、充分な小形軽量化を実現できるとともに大量処理が可能であり、しかも中空糸膜の外側から内側に処理対象水を通す構成としたので、水圧による細孔径の拡大とそれに伴う浮遊粒子の通過を防止し得て浄化効率をより高めることができ、より信頼性の高い浄化処理を行うことができる。
【００２７】
請求項５の発明は、中空糸膜フィルターに水圧計および流量計を備えたので、それらを監視することで中空糸膜の細孔の閉塞度を把握でき、管理、運用を容易にかつ確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る汚染水浄化装置の実施形態を示す図である。
【図２】同、重金属類に対する浄化効果を示す図である。
【符号の説明】
１　凝集処理装置
２　ろ過装置
３　中空糸膜処理装置（中空糸膜フィルター）
４　活性炭吸着装置
【図１】
2004049950.tif 000003
【図２】
2004049950.tif 000004