(57)【要約】【課題】オゾン酸化処理又は促進酸化処理に際して、ｐＨを中性付近に調整するための工程が不要であり、アルカリ剤の添加を必要としない。【解決手段】難分解性有機物質とＣａイオンやＭｇイオンなどのスケール成分を含む被処理水１２を弱酸性のｐＨ５〜６に維持しつつ凝集処理工程１０で凝集処理し、固液分離工程２０後の凝集処理水２４をｐＨ調整することなく、オゾン酸化処理工程２６に送りオゾン酸化処理又は紫外線照射を併用した促進酸化処理をする。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
難分解性有機物質とスケール成分を含む被処理水から前記難分解性有機物質を除去する方法において、前記被処理水を弱酸性の条件下で凝集処理し、固液分離後の凝集処理水をｐＨ調整することなく、オゾン酸化処理又は促進酸化処理することを特徴とする難分解性有機物質の除去方法。
【請求項２】
前記固液分離が膜分離であることを特徴とする請求項１に記載の難分解性有機物質の除去方法。
【請求項３】
前記被処理水がごみ浸出水を生物学的に処理した後の処理水であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の難分解性有機物質の除去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は難分解性有機物質の除去方法に係り、特に難分解性有機物質とＣａイオンやＭｇイオンなどのスケール成分を含む被処理水から難分解性有機物質の除去する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般廃棄物やその焼却灰を埋め立てた処分場からは、ごみ浸出水と通称される汚水が発生する。ごみ浸出水には通常、生物学的な処理方法では分解することが困難な難分解性有機物質が含まれている。難分解性有機物質の中には有害なダイオキシン類などが混在している場合があるので、これらの難分解性有機物質を除去する必要がある。
ごみ浸出水などの難分解性有機物質を含む被処理水の処理方法としては、まず、生物学的な処理によって大部分の有機物質を除去したのち、残存する難分解性有機物質を凝集沈殿処理によって分離除去することが一般に行われている。
この凝集沈殿処理によってもかなりの率で難分解性有機物質を凝集物として除去することができる。しかしながら、凝集処理後の処理水（以下、凝集処理水という。）にも微量の難分解性有機物質が残存するので、ダイオキシン類などの有害な難分解性有機物質の除去を目的として、オゾン酸化処理やオゾンと紫外線を併用した促進酸化処理が行われている。このような、オゾン酸化を主体とする酸化処理においては、特に被処理水がＣａイオンやＭｇイオンなどのスケール成分を含む場合にアルカリ域ではスケールが生成し易く、種々のスケールトラブルを招くので、被処理水のｐＨを５．８〜８．６の中性付近に調整して行うことが好ましいとされている（例えば、特許文献１参照）。
このため、凝集処理水のオゾン酸化処理又は促進酸化処理に際しては、凝集処理水のｐＨを予め中性付近に調整するか、又は特許文献１に記載されたように酸化処理時に被処理水のｐＨを中性付近の一定値に調整することが行われていた。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２８７４１２６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の方法では、被処理水のｐＨを中性付近に調整するための工程が必要であるため、プロセスがその分、複雑になる欠点があった。また、凝集処理においてはフロックの生成を促進させるために処理時のｐＨを５〜６の弱酸性の条件下で行う場合が多い。このため、凝集処理水のオゾン酸化処理又は促進酸化処理に際しては、弱酸性の凝集処理水のｐＨを中性付近に調整するためにアルカリ剤を添加しており、薬品代が高価になるという問題点があった。
本発明の目的は上記従来技術の問題点を改善し、弱酸性の凝集処理水をオゾン酸化処理又は促進酸化処理に際して、ｐＨを中性付近に調整するための工程が不要であり、アルカリ剤の添加を必要としない難分解性有機物質の除去方法提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、難分解性有機物質とスケール成分を含む被処理水から前記難分解性有機物質を除去する方法において、前記被処理水を弱酸性の条件下で凝集処理し、固液分離後の凝集処理水をｐＨ調整することなく、オゾン酸化処理又は促進酸化処理することを特徴とする。
【０００６】
本発明はＣａイオンやＭｇイオンなどのスケール成分を含む凝集処理水をオゾン酸化処理又は促進酸化処理した場合に、凝集処理水のｐＨが上昇するという知見に基づいてなされたものである。ｐＨ上昇の理由については、詳細は不明であるが、含まれるＣａイオンやＭｇイオンが関与していると思われる。
一方、ｐＨがアルカリ性になると水溶液に溶存したオゾンの自己分解が進行することが知られている。このため、凝集処理水をオゾン酸化処理又は促進酸化処理した場合には、ｐＨの上昇によって反応効率が低下することが懸念される。また、ｐＨの上昇によってスケールが生成し易くなり、スケールトラブルの原因となる場合がある。
【０００７】
本発明においては、被処理水をｐＨが５〜６の弱酸性の条件下で凝集処理し、固液分離後の凝集処理水をｐＨ調整することなく、ｐＨが５〜６の弱酸性の凝集処理水をそのままオゾン酸化処理又は促進酸化処理する。このため、オゾン酸化処理又は促進酸化処理によって凝集処理水のｐＨが上昇しても、ｐＨは６〜７の中性に留まり、アルカリ性になることはない。このため、オゾンの自己分解を抑制することができ、スケールトラブルも生じ難い。また、凝集処理水をオゾン酸化処理又は促進酸化処理するに際して、ｐＨを中性付近に調整するための工程が不要であり、アルカリ剤の添加を必要としない。さらに、オゾン酸化処理又は促進酸化処理後の処理水のｐＨは６〜７の中性であり、放流基準に合致している。
【０００８】
また、本発明に係る難分解性有機物質の除去方法は、前記固液分離が膜分離であることを特徴とする。膜を用いることによって、凝集処理によって生成したＳＳ性の難分解性有機物質が膜によって確実に凝集処理水から分離される。このため、後段のオゾン酸化処理又は促進酸化処理での負荷を低減できる。
【０００９】
また、本発明に係る難分解性有機物質の除去方法は、前記被処理水がごみ浸出水を生物学的に処理した後の処理水であることを特徴とする。難分解性有機物質とＣａイオンやＭｇイオンなどのスケール成分を含む被処理水の代表的なものは、一般廃棄物やその焼却灰を埋め立てた処分場から排出されるごみ浸出水である。ごみ浸出水を生物学的に処理した後の処理水には、通常、難分解性有機物質とＣａイオンやＭｇイオンなどのスケール成分が残存している。したがって、このごみ浸出水の生物処理水に本発明を適用することによって、本発明の上記作用効果を最大限に享受できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る難分解性有機物質の除去方法を示す系統図である。
凝集処理工程１０には被処理水１２が流入する。被処理水１２は例えばごみ浸出水を生物学的に処理した後の処理水であり、難分解性有機物質とＣａイオンやＭｇイオンなどのスケール成分を含む。凝集処理工程１０には適量の凝集剤１４が添加される。凝集剤１４としては塩化第二鉄、硫酸バンド、ＰＡＣなどが特に好ましく用いられる。すなわち、これらの凝集剤は強い酸性を示すので、ほぼ生物処理を経たほぼ中性の被処理水１２に適量添加された場合には、被処理水１２のｐＨが弱酸性の５〜６の値を示す場合が多い。このｐＨが弱酸性の５〜６の範囲は、凝集時の反応生成物である水酸化第二鉄や水酸化アルミニウムが析出し易いｐＨ範囲であり、これらの析出生成物が被処理水中の難分解性有機物質を凝集させ、凝集フロックの生成を促進させる。また、ｐＨが弱酸性の５〜６の範囲は、後段のオゾン酸化工程に流入させる被処理水のｐＨ範囲と合致するので、凝集処理工程１０では格別のｐＨ調整を必要としない利点がある。しかしながら、本発明は凝集剤の添加のみによって被処理水１４のｐＨを弱酸性の５〜６に調整することを意図するものではない。被処理水の特性、凝集剤の種類などによって凝集剤の添加量と被処理水１２のｐＨが整合しない時には、ｐＨ調整剤１６を凝集剤１４とは別に添加し、被処理水１２のｐＨを弱酸性の５〜６に調整する。
【００１１】
この凝集処理工程１０において、被処理水１２中の難分解性有機物質とスケール成分の大部分が凝集フロック側に移行する。凝集処理工程１０を経た被処理水１８は凝集フロックとともに固液分離工程２０に送られ、凝集物２２と凝集処理水２４とに固液分離される。固液分離工程２０としては沈澱分離が一般的であるが、本発明においては膜分離が特に好ましい。膜分離によって、凝集処理で生成したＳＳ性の難分解性有機物質が膜によって確実に凝集処理水から分離される。このため、凝集処理水を後段でオゾン酸化処理又は促進酸化処理する際の負荷を低減できる。膜分離に用いる膜材としては中空糸膜、平膜が好適であり、材質は耐酸性の有機膜が有効である。
なお、図１では凝集処理工程１０と固液分離工程２０とを別々に示したが、本発明は例えば凝集槽の内部に分離膜を配置して凝集処理工程１０と固液分離工程２０とを同一の凝集槽内で併行して進行させるようにしてもよい。
【００１２】
固液分離工程２０からの凝集処理水２４は、ｐＨの調整をすることなしに、ｐＨが弱酸性の５〜６に維持された状態で次段のオゾン酸化処理工程２６に送られる。この凝集処理水２４には前段の固液分離工程２０で完全には除去することができなかった微量の難分解性有機物質とＣａイオンやＭｇイオンなどのスケール成分が含まれている。オゾン酸化処理工程２６では流入した凝集処理水が所定の反応時間、滞留する。この凝集処理水に対してオゾン２８が吹き込まれ、オゾンの酸化力によって凝集処理水中の難分解性有機物質が酸化分解して除去される。
【００１３】
オゾン酸化処理工程２６では、オゾンの吹込みによって凝集処理水のｐＨが上昇し、ｐＨが弱酸性の５〜６から、中性の６〜７となる。このｐＨ６〜７の範囲では前記したようなオゾンの自己分解が少ないので、吹き込んだオゾンを難分解性有機物質の酸化分解のために有効に利用することができる。また、ｐＨ６〜７の範囲ではＣａイオンやＭｇイオンなどに基づくスケールの生成がほとんどないので、スケールトラブルを抑制することができる。このようにオゾン酸化処理工程２６では格別のｐＨ調整をすることなく、ｐＨ６〜７の範囲で反応が安定して進行する。このため、ｐＨ調整のための手段が不要である。さらに、オゾン酸化処理工程を経た処理水３０もｐＨは６〜７の中性であり放流基準に合致しているので、格別のｐＨ調整をすることなく、そのまま公共水域に放流することができる。
【００１４】
なお、オゾン酸化処理工程としては、オゾンの吹込みと紫外線の照射を併用した、いわゆる促進酸化処理とすることが好ましい。この促進酸化処理は図２に示すように、凝集処理水２４をオゾン溶解槽３２と紫外線照射槽３４との間に循環させるものであり、紫外線照射槽３４内には凝集処理水に紫外線を照射するための紫外線ランプ３６が配設されている。この促進酸化処理によれば紫外線の照射によって酸化力の強いヒドロキシラジカルが発生し、難分解性有機物質の酸化分解がオゾン単独処理に比べてより一層効果的に進行する。また、ｐＨが６〜７の範囲では紫外線ランプ３６の保護管表面にスケールが付着することを抑制できるので、紫外線ランプ３６のメンテナンス頻度を少なくすることができる。促進酸化処理のための装置としては図２に示したものに限らず、オゾン溶解と紫外線照射とを一つの槽で行う構成であってもよい。
【００１５】
【実験例】
一般廃棄物の埋立地から排出されるごみ浸出水を生物学的に処理した後の処理水を供試排水とした。この供試排水に凝集剤として塩化第二鉄を１５０ｍｇ／Ｌ添加し、１５分間の滞留時間で凝集処理を行った。なお、この凝集処理の間、塩化第二鉄の添加によって供試排水のｐＨが酸性側に移行するので、水酸化ナトリウムを用いて、供試排水のｐＨが常時５．０となるように調整した。この凝集処理後の供試排水を膜（ポリオレフィン系有機膜、細孔径０．４μｍ）を用いて濾過し、濾液を凝集処理水とした。凝集処理水の性状を表１に示す。この凝集処理水をｐＨ調整することなく、そのまま促進酸化処理した。促進酸化処理の方法は、凝集処理水をオゾン溶解槽と紫外線照射槽とに循環させる方法とした。処理条件は循環比を３．０、オゾン溶解槽でのオゾン注入率を３０ｍｇ／Ｌ、滞留時間を１５分とし、紫外線照射槽での紫外線照射量を１．２ＷＨ／Ｌ、滞留時間を１５分とした。以上の方法で得られた処理水を本発明に係る促進酸化処理水とした。また、比較例として前記凝集処理水に水酸化ナトリウムを添加してｐＨを７．０に調整したものを用い、上記と同一条件で促進酸化処理し、得られた処理水を比較例に係る促進酸化処理水とした。実験結果を、表１に示す。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
表１から明らかなように、本発明に係る促進酸化処理水の性状は、ＴＯＣ、ダイオキシン類、１．４−ジオキサンのいずれもが比較例に係る促進酸化処理水と比べて低濃度であり、促進酸化処理が効率よく行われたことを示している。その理由は本発明では促進酸化処理時のｐＨが６．１と低いため、オゾンの自己分解が少なかったためと推測される。これに反して、比較例の結果が劣る理由は促進酸化処理時のｐＨが７．８とやや高目のため、オゾンの自己分解が進行し反応効率が低下したためと推測される。
【００１８】
なお、比較例ではｐＨが５．０の凝集処理水を７．０にするために、約１．２ＭＭｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムを必要とした。また、促進酸化処理を３０日間連続に行った後に紫外線ランプの保護表面を観察したところ、本発明に係る実験例に比べてスケールの付着傾向が強いことが定性的に確認された。このことから、本発明に係る方法は、処理性能、ｐＨ調整剤の使用量、スケール発生のいずれの面においても、比較例に係る方法に比べて優れていることが明らかとなった。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、弱酸性の凝集処理水をオゾン酸化処理又は促進酸化処理に際して、ｐＨを中性付近に調整するための工程が不要であり、アルカリ剤の添加を必要としない。また、オゾン酸化処理又は促進酸化処理時のｐＨを６〜７の中性付近に維持できるので、オゾンの自己分解を抑制し、難分解性有機物質の酸化分解反応を安定に維持できる。さらに、スケールの生成を抑制できるので、スケールトラブルが発生し難い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す系統図である。
【図２】促進酸化処理の実施の形態を示す系統図である。
【符号の説明】
１０……凝集処理工程、１２……被処理水、１４……凝集剤、１６……ｐＨ調整剤、１８……被処理水、２０……固液分離工程、２２……凝集物、２４……凝集処理水、２６……オゾン酸化処理工程、２８……オゾン、３０……処理水、３２……オゾン溶解槽、３４……紫外線照射槽、３６……紫外線ランプ。
【図１】
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【図２】
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