(57)【要約】【課題】色度成分を含有する水に酸化剤を添加して金属酸化物触媒と接触させることにより色度成分を除去するに当たり、酸化剤の過不足を防止して、安定かつ効率的な処理を行う。【解決手段】処理水の酸化剤濃度が２〜５０ｍｇ／Ｌとなるように酸化剤を添加する。処理水中に残留する酸化剤の有効成分濃度が２〜５０ｍｇ／Ｌとなるように酸化剤を添加制御することにより、触媒の劣化を防止すると共に、後段の残留酸化剤処理の負荷を低減して、良好な水質の処理水を安定かつ効率的に得ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
色度成分を含有する水に酸化剤を添加して金属酸化物触媒と接触させることにより色度成分を除去する方法において、
処理水に残留する酸化剤の有効成分濃度が２〜５０ｍｇ−Ｃｌ２／Ｌとなるように該酸化剤を添加することを特徴とする色度処理方法。
【請求項２】
請求項１において、前記金属酸化物触媒が、過酸化ニッケル及び／又は過酸化コバルトを担持したリン酸塩含有化合物であることを特徴とする色度処理方法。
【請求項３】
請求項２において、前記リン酸塩含有化合物がヒドロキシアパタイト、クロロアパタイト及びフロロアパタイトよりなる群から選ばれた１種又は２種以上であることを特徴とする色度処理方法。
【請求項４】
請求項２において、前記リン酸塩含有化合物が天然産出リン鉱石であることを特徴とする色度処理方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、前記酸化剤が塩素系酸化剤であることを特徴とする色度処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、色度成分を含有する水に酸化剤を添加して金属酸化物触媒と接触させることにより色度成分を除去する色度処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、色度成分を含む水から色度成分を除去する方法としては、硫酸アルミニウムや塩化第二鉄等の凝集剤を添加して凝集沈殿処理する方法や、活性炭による吸着処理法、塩素やオゾン等の酸化剤による酸化分解法などがあるが、特公昭５８−８３０７号公報には、処理により汚泥が発生せず、効率的に色度成分を除去する方法として、酸化剤と共に、コバルト及び／又はニッケルをゼオライトやアルミナ等の担体に担持した触媒を用いて、色度成分を接触酸化分解する方法が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特公昭５８−８３０７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特公昭５８−８３０７号公報に記載される触媒酸化分解法であれば、汚泥を発生させることなく、水中の色度成分を効率的に除去することができるが、酸化剤の添加量制御が難しく、酸化剤の過不足により、触媒の劣化、或いは後工程における残留酸化剤除去処理の負荷の増大といった問題があった。
【０００５】
即ち、酸化剤添加量は、一般的には被処理水の色度に対して比例制御されるが、処理される排水は、量、水質（色度）ともに変化するため、酸化剤の添加量制御は容易ではなく、色度負荷が低下した場合には、酸化剤が過剰添加となり、後工程における残留酸化剤除去処理の負荷が増大し、逆に色度負荷が増加し、酸化剤が不足した場合には、金属酸化物触媒が活性酸素を維持できなくなり、触媒の劣化が進行してしまうことにより、処理水の水質が悪化する。
【０００６】
本発明は上記従来の問題点を解決し、色度成分を含有する水に酸化剤を添加して金属酸化物触媒と接触させることにより色度成分を除去するに当たり、酸化剤の過不足を防止して、安定かつ効率的な処理を行う方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の色度処理方法は、色度成分を含有する水に酸化剤を添加して金属酸化物触媒と接触させることにより色度成分を除去する方法において、処理水に残留する酸化剤の有効成分濃度が２〜５０ｍｇ−Ｃｌ２／Ｌとなるように該酸化剤を添加することを特徴とする。
【０００８】
処理水中に残留する酸化剤の有効成分濃度が２〜５０ｍｇ−Ｃｌ２／Ｌとなるように酸化剤を添加制御することにより、触媒の劣化を防止すると共に、後段の残留酸化剤処理の負荷を低減して、良好な水質の処理水を安定かつ効率的に得ることができる。
【０００９】
本発明において、金属酸化物触媒としては、過酸化ニッケル及び／又は過酸化コバルトを担持したリン酸塩含有化合物が好ましく、このリン酸塩含有化合物としては、ヒドロキシアパタイト、クロロアパタイト、フロロアパタイトや天然産出リン鉱石が挙げられる。また、酸化剤としては、次亜塩素酸塩等の塩素系酸化剤が挙げられ、この場合、処理水の残留塩素濃度が２〜５０ｍｇ−Ｃｌ２／Ｌとなるように塩素系酸化剤を添加する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の色度処理方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００１１】
本発明においては、色度成分を含む水（被処理水）に酸化剤を添加して金属酸化物触媒を接触させる。
【００１２】
ここで、酸化剤としては、塩素系酸化剤が好ましい。塩素系酸化剤には特に制限はなく、例えば、塩素、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウム、次亜塩素酸カルシウムなどの次亜塩素酸塩、亜塩素酸ナトリウム、亜塩素酸カリウムなどの亜塩素酸塩、塩素酸ナトリウム、塩素酸カリウム、塩素酸カルシウムなどの塩素酸塩、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カルシウムなどの過塩素酸塩などを挙げることができる。これらの中で、次亜塩素酸塩は適度の酸化性を有するので、好適に使用することができる。
【００１３】
このような塩素系酸化剤の添加量は、少な過ぎると金属酸化物触媒が劣化し、多過ぎても添加量に見合う効果を得ることができない上に、処理後に残留する酸化剤の除去手段における負荷が増大し、好ましくない。従って、このような問題を防止するべく、塩素系酸化剤等の酸化剤は処理水の残留塩素濃度等の残留酸化剤の有効成分濃度が２〜５０ｍｇ−Ｃｌ２／Ｌ、好ましくは５〜５０ｍｇ−Ｃｌ２／Ｌとなるように添加することが好ましい。
【００１４】
本発明で使用する金属酸化物触媒としては、特に金属過酸化物触媒が好ましく、例えば、過酸化コバルト、過酸化ニッケル、過酸化銅、過酸化銀などの１種又は２種以上、好ましくは過酸化ニッケル及び／又は過酸化コバルトを挙げることができる。これらの金属過酸化物触媒は、リン酸カルシウム系化合物、ゼオライト、チタニア、γ−アルミナ、α−アルミナなどの担体、好ましくはリン酸カルシウム系化合物に担持させて使用することが好ましい。ここで、リン酸カルシウム系化合物としては、ヒドロキシアパタイト（Ｃａ１０（ＰＯ４）６ＯＨ２）、クロロアパタイト（Ｃａ１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２）、フロロアパタイト（Ｃａ１０（ＰＯ４）６Ｆ２）等のアパタイト系化合物、リン酸一水素カルシウム、リン酸二水素カルシウム、好ましくはヒドロキシアパタイト、クロロアパタイト、フロロアパタイト等のアパタイトが挙げられるが、その他、天然産出リン鉱石のような天然鉱物を用いることができる。これらの担体は１種を単独で用いても良く、２種以上を混合して用いても良い。
【００１５】
このような金属酸化物担持触媒の金属担持量は、担体の重量当たり０．０１〜１０重量％とすることが好ましい。この担持量が０．０１重量％未満では触媒金属量が少なく、十分な触媒作用を得ることができず、１０重量％を超える担持量で担持させることは、技術的に困難である。
【００１６】
このような触媒の調製方法を、ヒドロキシアパタイトを担体とする過酸化ニッケル担持触媒を例として、以下に説明する。
【００１７】
ヒドロキシアパタイトへのニッケルの担持は、ニッケルの硫酸塩、硝酸塩、塩化物などの水溶液又はこれらの混合水溶液と接触させることにより行う。接触方法としては、ヒドロキシアパタイトの粒子をニッケル化合物水溶液に浸漬する方法、或いは、ヒドロキシアパタイトの粒子をカラムなどに充填し、ニッケル化合物水溶液を一過式又は循環式に通水する方法などが挙げられる。ニッケル化合物水溶液の濃度や接触時間は、ヒドロキシアパタイト上に必要量のニッケルが担持されるように設定すれば良い。ニッケル化合物の水溶液で処理したヒドロキシアパタイトを、水溶液と分離した後、必要に応じて水洗する。
【００１８】
次いで、このようにして得られたニッケル担持ヒドロキシアパタイトを、酸化剤を含むアルカリ水溶液と接触させることにより、過酸化ニッケル担持触媒を得る。この場合の接触方法としては、ニッケルイオンを担持したヒドロキシアパタイトを酸化剤を含むアルカリ水溶液に浸漬する方法、或いは、このヒドロキシアパタイトをカラムなどに充填し、酸化剤を含むアルカリ水溶液を一過式又は循環式に通水する方法などが挙げられる。ここで、酸化剤としては、例えば、次亜塩素酸ナトリウム、塩素ガス、電解により発生させた塩素など、遊離塩素を発生する各種の塩素系酸化剤が好適に用いられる。また、アルカリ水溶液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの水溶液を用いることができる。
【００１９】
本発明の色度処理方法において、被処理水に酸化剤を添加してこのような金属酸化物触媒と接触させる方法としては特に制限はないが、例えば、次のような方法を採用することができる。
【００２０】
（１）  被処理水に酸化剤を添加した後、金属酸化物触媒を充填したカラムに通水する。
（２）  被処理水に酸化剤と金属酸化物触媒を添加して撹拌し、その後固液分離する。
【００２１】
上記（１）の方法において、被処理水の通水速度は、被処理水の色度、目標とする処理水の色度、酸化剤の添加量等に応じて適宜決定されるが、通常の場合、通水ＳＶで１〜２０ｈｒ−１程度とすることが好ましい。
【００２２】
上記（２）の方法において、被処理水への金属酸化物触媒の添加量は、被処理水の色度、目標とする処理水の色度、酸化剤の添加量等に応じて適宜決定されるが、通常の場合、５０〜５００ｍｇ−Ｃｌ２／Ｌ程度とすることが好ましい。
【００２３】
このような本発明の色度処理方法によれば、例えば、飲料水工場、食品工場、染料工場、肥料工場、半導体工場、発電所などより排出される着色排水を最適な塩素系酸化剤添加量で効率的に処理して良好な処理水を得ることができる。
【００２４】
なお、本発明の色度処理方法及び処理装置では、排水中の色度成分と共にＣＯＤ成分も分解除去することができる。
【００２５】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００２６】
なお、以下の実施例及び比較例においては、金属酸化物触媒として、以下の方法で調製した過酸化ニッケル担持ヒドロキシアパタイト触媒を用いた。
【００２７】
［過酸化ニッケル担持ヒドロキシアパタイト触媒の調製］
▲１▼  担体として、ヒドロキシアパタイト（キシダ化学社製特級，粒径０．５ｍｍ）１０００ｇを採り、ＳＳ成分がなくなるまで洗浄した。
▲２▼  硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ４・６Ｈ２Ｏ）１１２ｇ（２５ｇ−Ｎｉ／１０００ｇ−ｄｒｙ担体）を８００ｍＬの超純水に溶解した。これを▲１▼の水洗した担体に添加し、２０ｈｒ放置した（担体に対して２．５重量％−Ｎｉ添加）。
▲３▼  ▲２▼の上澄み液を廃棄した。
▲４▼  ▲３▼で分離した担体を、１０００ｍＬの超純水で３度洗浄した。
▲５▼  ３５ｇの水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を５００ｍＬの超純水に溶解し、４００ｍＬの１０重量％次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）水溶液を添加した溶液を▲４▼の担体に添加し、２０ｈｒ放置した。
▲６▼  ▲５▼の上澄み液を廃棄した後、洗浄水のｐＨが１０になるまで分離した担体を超純水で洗浄した。
【００２８】
実施例１
金属酸化物触媒を５０ｍＬ充填した触媒塔に、飲料工場の着色排水（色度１２００度）に酸化剤としてＮａＣｌＯを１５０〜４７０ｍｇ−Ｃｌ２／Ｌの範囲で添加量を変えて添加した水を通水速度５００ｍＬ／ｈｒ（通水ＳＶ：１０ｈｒ−１）で通水して処理を行った（ここで色度とはＪＩＳ  Ｚ８７２２（物体色の測定方法）に準拠して測定した値であり、処理水色度の目標値は１００度以下である。）。
【００２９】
得られた処理水の色度と残留塩素濃度との関係を調べ、結果を図１に示した。
【００３０】
図１より次のことが明らかである。残留塩素濃度が２ｍｇ／Ｌ未満の場合（Ｎｏ．１＝１．１ｍｇ−Ｃｌ２／Ｌ、Ｎｏ．２＝０．７ｍｇ−Ｃｌ２／Ｌ）には、処理水の色度も高いが、触媒塔上部の触媒が白色化していることが確認された。この白色化は脱色作用のある触媒の活性酸素が失われていることを示し、触媒の劣化が進行していると考えられる。残留塩素濃度が２ｍｇ−Ｃｌ２／Ｌ以上であれば（Ｎｏ．３＝１１ｍｇ−Ｃｌ２／Ｌ）、このような触媒劣化の問題はない。また、塩素系酸化剤濃度が５０ｍｇ−Ｃｌ２／Ｌを超えても（Ｎｏ．６＝６７ｍｇ−Ｃｌ２／Ｌ，Ｎｏ．７＝７１ｍｇ−Ｃｌ２／Ｌ，Ｎｏ．８＝１０６ｍｇ−Ｃｌ２／Ｌ）、処理水色度はほぼ一定である。処理水色度の点から、残留塩素濃度は特に５〜５０ｍｇ−Ｃｌ２／Ｌ、とりわけ１５〜５０ｍｇ−Ｃｌ２／Ｌ（Ｎｏ．４＝２１ｍｇ−Ｃｌ２／Ｌ，Ｎｏ．５＝３６ｍｇ−Ｃｌ２／Ｌ）であることが好ましい。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の色度処理によれば、色度成分を含有する水に酸化剤を添加して金属酸化物触媒と接触させることにより色度成分を除去するに当たり、酸化剤の過不足を防止して、安定かつ効率的な処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の結果を示すグラフである。
【図１】
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