(57)【要約】【課題】イオン性液体が有する性質を利用した分離技術と放射線照射による酸化還元反応を利用した分解技術とを組み合わせて使用する排水の浄化方法及び装置を提供することを課題とする。【解決手段】有害有機物を含む排水とイオン性液体とを、互いに向流の関係となるよう連続的に接触させることにより、前記有機物を前記イオン性液体へと抽出して分離する、有害有機物を含む排水の浄化方法であって、その際、前記排水及びイオン性液体が接触した流体の少なくとも一部に超音波を照射し、更に、抽出した有機物を含有するイオン性液体から該有機物を気化させ、前記気化した有機物を放射線照射により分解することを特徴とする方法及び装置。【選択図】  図１
2004313932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有害有機物を含む排水とイオン性液体とを、互いに向流の関係となるよう連続的に接触させることにより、前記有機物を前記イオン性液体へと抽出して分離する、有害有機物を含む排水の浄化方法であって、前記排水及びイオン性液体が接触した流体の少なくとも一部に超音波を照射することを特徴とする方法。
【請求項２】
排水を抽出塔の下部から導入しながら、イオン性液体を抽出塔の上部から導入することにより、排水とイオン性液体の接触を抽出塔で行う、請求項１記載の排水の浄化方法。
【請求項３】
更に、抽出した有機物を含有するイオン性液体から該有機物を気化させ、前記気化した有機物を放射線照射により分解する、請求項１又は２に記載の排水の浄化方法。
【請求項４】
有機物の気化を低圧容器内で行う、請求項３記載の排水の浄化方法。
【請求項５】
排水の温度が１〜９９℃であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の排水の浄化方法。
【請求項６】
有害有機物を含む排水を浄化するための装置であって、該装置が、排水から有機物を抽出分離するための抽出塔と抽出した有機物を放射線分解するための処理塔とから構成され、該抽出塔が、排水及びイオン性液体を導入・送出するための送液ポンプと、排水及びイオン性液体に超音波を照射するための超音波発生器とを備え、該処理塔が、放射線照射により有機物を分解するための放射線照射装置を備えていることを特徴とする、排水浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ごみ焼却工場廃水、産業廃棄物最終処分場浸出水、各種産業排水などの、有害有機物を含む排水の浄化方法に関する。より詳しくは、本発明は、排水に含まれる有害有機物をイオン性液体との接触により抽出した後、このイオン性液体から有機物を気化させ、そしてこの有機物を放射線照射により分解処理することを特徴とする、有害有機物を含む排水の浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ごみ焼却工場廃水、産業廃棄物最終処分揚浸出水、産業排水などの排水は、多くの場合、環境に対して有害な有機物を含んでいる。このような排水を環境に放出する際には要求される法定基準を満たすために浄化処理を行わなければならず、これは従来、凝集沈殿、生物処理、砂ろ過処理、活性炭吸着、紫外線照射、オゾン若しくは塩素の添加といった各種の処理法を単独で、又は、複合的に組み合わせて用いることにより処理されてきた。
【０００３】
また、イオン性液体に関しては、有機合成反応の反応選択性を高めるために極性溶媒として用いたり（非特許文献１参照のこと。）、水溶液から有機物を分離する液−液二相分配法において有機層として用いたりする例（非特許文献２参照のこと。）が報告されている。
【０００４】
【非特許文献１】
クリストファー・ジェイ・アダムス（Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ  Ｊ．  Ａｄａｍｓ）、外３名，「室温イオン性液体中でのフリーデルクラフト反応（Ｆｒｉｅｄｅｌ−Ｃｒａｆｔｓ  ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｉｎ  ｒｏｏｍ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｉｏｎｉｃ  ｌｉｑｕｉｄｓ）」，ケミカル・コミュニケーション（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ），（英国），ロイヤル・ソサエティ・オブ・ケミストリー（Ｒｏｙａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ），１９９８年７月２０日，第１９号，ｐ．２０９７−２０９８
【非特許文献２】
ジョナサン・ジー・ハドルストン（Ｊｏｎａｔｈａｎ  Ｇ．  Ｈｕｄｄｌｅｓｔｏｎ）、外４名，「‘清浄な’液−液抽出のための新規な媒体としての室温イオン性液体（Ｒｏｏｍ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｉｏｎｉｃ  ｌｉｑｕｉｄ  ａｓ  ｎｏｖｅｌ  ｍｅｄｉａ  ｆｏｒ  ’ｃｌｅａｎ’  ｌｉｑｕｉｄ−ｌｉｑｕｉｄ  ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）」，ケミカル・コミュニケーション（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ），（英国），ロイヤル・ソサエティ・オブ・ケミストリー（Ｒｏｙａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ），１９９８年５月２６日，第１６号，ｐ．１７６５−１７６６
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の排水処理方法は、浮遊物質（ＳＳ）の少ない条件で水溶性化合物を分離分解するには有効である。しかし、ＳＳ成分が多い場合には、低水溶性化合物がＳＳ成分に吸着されるなどしてオゾンやＯＨラジカルによる酸化分解反応が起こりにくい。更に、散乱や吸収により紫外線の照射効果が低減するため、紫外線を均一に照射する等の水中の有機物が反応しやすいような処理法及び装置の開発が必要となる。また、活性炭等で有機物を吸着除去する場合は、濃縮された環境ホルモンやダイオキシンを含む吸着剤が廃棄物として残るため、後処理が必要になるという問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記従来技術の課題を解決するため鋭意研究を行った結果、イオン性液体が有する性質を利用した分離技術と、放射線照射による酸化還元反応を利用した分解技術とを、単独又は組み合わせて使用する、排水の浄化方法及び装置に関する本発明を完成させた。
【０００７】
すなわち、本発明は、有害有機物を含む排水とイオン性液体とを、互いに向流の関係となるよう連続的に接触させることにより、前記有機物を前記イオン性液体へと抽出して分離する、有害有機物を含む排水の浄化方法であって、前記排水及びイオン性液体が接触した流体の少なくとも一部に超音波を照射することを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明は、上記の有害有機物を含む排水の浄化方法において、更に、抽出した有機物を含有するイオン性液体から該有機物を気化させ、前記気化した有機物を放射線照射により分解することを特徴とするものである。
【０００９】
更に、本発明は、有害有機物を含む排水を浄化するための装置であって、該装置が、排水から有機物を抽出分離するための抽出塔と抽出した有機物を放射線分解するための処理塔とから構成され、該抽出塔が、排水及びイオン性液体を導入・送出するための送液ポンプと、排水及びイオン性液体に超音波を照射するための超音波発生器とを備え、該処理塔が、放射線照射により有機物を分解するための放射線照射装置を備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
上述のように、本発明の排水浄化方法及び装置は、イオン性液体が有する性質を利用した分離技術と、放射線照射による酸化還元反応を利用した分解技術とを、単独又は組み合わせて使用するものである。
【００１１】
ここで、イオン性液体が有する性質とは、非水溶性の性質、有機物を溶かす性質、及び低圧状態でも気化しないという性質などをいう。また、放射線照射による酸化還元反応には、放射線により直接的に引き起こされる酸化還元反応と、放射線により生ずる反応性の高い活性種や電子によって間接的に引き起こされる酸化還元反応とが含まれる。
【００１２】
本発明は有害有機物を含む排水の浄化方法を提供する。
本発明の排水浄化方法は、イオン性液体が有する性質を利用した分離技術を使用する。具体的には、本発明の排水浄化方法は、有害有機物を含む排水とイオン性液体とを、互いに向流の関係となるよう連続的に接触させることにより、前記有機物を前記イオン性液体へと抽出して分離し、その際、前記排水及びイオン性液体が接触した流体の少なくとも一部に超音波を照射することを特徴とする。
【００１３】
本明細書中で使用する「有害有機物」の語は、ビスフェノールＡ、アルキルフェノール、フタル酸エステル、塩素化及び臭素化ダイオキシン類、ポリ塩化ビフェ二ル類、ポリ臭素化ジフェニルエーテル、ヘキサクロロベンゼン、ペンタクロロフェノール、２，４−ジクロロフェノキシ酢酸、２，４，５−トリフェノキシ酢酸、ヘキサクロロシクロヘキサン、クロルデン、ＤＤＴ、トリハロメタン、ベンゼン、トルエンなどを意味するが、これらに限定されない。
【００１４】
本発明において排水の温度は、排水が凍結又は気化した状態では有害物質を効率よく抽出することができないため、１〜９９℃であることが好ましい。
本発明により除去・分解できる有害有機物の濃度は、イオン性液体の有機物溶解性に依存するが、好ましくは、１０−１２〜１０−２ｇ／Ｌである。
【００１５】
本発明において使用することができる「イオン性液体」は、エチルメチルイミダゾリウムＰＦ６、ブチルメチルイミダゾリウムＰＦ６（ＩＩ）、１−ブチル  ４−メチルピリジニウムＡｌＣ１３、１−メチル  ４−エチルイミダゾリウムＡｌＣｌ３、１，３−ジエチルイミダゾリウムトリフレートなどの、カチオン及びアニオンのみを構成成分とする室温で液体状の溶融塩全般を指す。イオン性液体は、抽出除去を目的とする有害有機物に依存して選択することができる。
【００１６】
排水及びイオン性液体が接触した流体の少なくとも一部に、超音波を照射することにより、排水及びイオン性液体を撹拌し、効率的に水相から有機物を抽出することができる。
【００１７】
本発明の一態様においては、排水とイオン性液体の接触を抽出塔で行うことができる。このとき、イオン性液体は水より密度が高いことを考慮し、排水を抽出塔の下部から導入しながら、イオン性液体を抽出塔の上部から導入するのが望ましい。
【００１８】
また、本発明の排水浄化方法においては、イオン性液体が有する性質を利用した分離技術と、放射線照射による酸化還元反応を利用した分解技術とを組み合わせて使用してもよい。具体的には、本発明の排水浄化方法は、有害有機物を含む排水とイオン性液体とを、互いに向流の関係となるよう連続的に接触させることにより、前記有機物を前記イオン性液体へと抽出して分離し、その際、前記排水及びイオン性液体が接触した流体の少なくとも一部に超音波を照射し、そして、更に、抽出した有機物を含有するイオン性液体から該有機物を気化させ、前記気化した有機物を放射線照射により分解することを特徴とする。
【００１９】
抽出された有機物を含むイオン性液体の温度、圧力を適宜設定することにより、イオン性液体から有機物のみを気化させることができる。この有機物に放射線を照射することにより、有機物を、放射線により直接的に引き起こされる酸化還元反応を介して分解するか、又は放射線により生ずる反応性の高い活性種や電子によって間接的に引き起こされる酸化還元反応を介して分解することができる。
【００２０】
本発明において使用することができる「放射線」とは、照射装置からのＸ線（又は制動放射線）や加速器からの電子線をいう。ここで、電子線とは、一般的には線形型又はバンデグラーフ型電子線加速器により発生させた電子の流れであり、実用的には５０ｋｅＶ以上のエネルギーを有するものが適している。また、線量率は、好ましくは０．１ｋＧｙ／ｈ〜１ＭＧｙ／ｈである。
【００２１】
本発明の一態様においては、有機物の気化を低圧容器内で行うことができる。
本発明において使用するイオン性液体は、本発明の処理過程で劣化するものではないので、回収再利用して繰り返し使用することができ、廃棄物汚染による環境への負荷がない。本発明の処理過程の結果生じる排気ガス中に含まれる分解生成物は、無害な低分子化合物であり二次的な汚染を生じない。
【００２２】
また、本発明において、ダイオキシンなど有機ハロゲン化化合物の酸化反応は起こりにくいものの、電子付着反応により容易にハロゲンが脱離し、還元分解反応が起こる。本発明の排水浄化方法によれば、酸化・還元反応を同時に起こすことができるため、処理対象物質を選ばないという利点がある。
【００２３】
更に、本発明は、有害有機物を含む排水を浄化するための装置を提供する。具体的には、本発明の排水浄化装置は、該装置が、排水から有機物を抽出分離するための抽出塔と抽出した有機物を放射線分解するための処理塔とから構成され、
該抽出塔が、排水及びイオン性液体を導入・送出するための送液ポンプと、排水及びイオン性液体に超音波を照射するための超音波発生器とを備え、該処理塔が、放射線照射により有機物を分解するための放射線照射装置を備えていることを特徴とする。
【００２４】
本発明の排水浄化装置の一態様を図１に示す。図１に示す装置は、抽出塔と低圧容器を含む処理塔の２段階プロセスである。抽出塔に備えられた排水及びイオン性液体を導入・送出するための送液ポンプにより、抽出塔の下部から有害有機物に汚染された排水が導入され、抽出塔の上部からイオン性液体が導入される。有害有機物を含む排水とイオン性液体とは、抽出塔において、互いに向流の関係となるよう連続的に接触する。このとき、抽出塔に備えられた超音波発生器により、排水及びイオン性液体が接触した流体の少なくとも一部に超音波を照射し、撹拌を行うことで、水相から有機物が効率的に抽出される。
【００２５】
ここで、イオン性液体は、水より密度が高いため抽出塔の下部に滞留する。このイオン性液体を、オンラインプロセスで、又は有機物の抽出処理と分解処理を分けたオフラインプロセスで、処理塔の低圧容器に移送する。イオン性液体は蒸気圧が非常に低いため、低圧容器内の温度、圧力を適宜設定することにより、イオン性液体を気化することなく有害有機物のみを気化することができる。例えば、ダイオキシンなどの蒸気圧の低い有機物に関しては、低圧容器下部を加熱することにより有機物のみを容易に気化することができる。気化した有機物は、処理塔に備えられた排気ポンプにより処理塔から排気される。次いで、排気された有機物に、処理塔に備えられた放射線発生装置により放射線が照射されて、有機物は分解、無害化される。
【００２６】
本発明の排水浄化装置はコンパクトな処理装置であるため、既存のプロセスヘの付設が容易である。
【００２７】
【実施例】
実施例１
図１に示す装置を用いて、オンラインによる連続方式で本発明の排水浄化方法を行った。１×１０−４ｇ／ＬのビスフェノールＡと０．０１ｇ／ＬのＳＳ成分を含む水溶液を毎分１Ｌで抽出塔に導入し、イオン性液体を毎分０．５Ｌで導入した。イオン性液体はエチルメチルイミダゾリウムＰＦ６を使用した。
【００２８】
抽出塔からの排水中のビスフェノールＡ濃度は３×１０−６ｇ／Ｌ以下であり、抽出率は９７％以上であった。次いで、処理塔の排気側において放射線を１ｋＧｙ照射することにより、ビスフェノールＡをほぼ１００％分解することができた。この結果、もとの排水中のビスフェノールＡを９７％以上除去することができた。
実施例２
アルキルフェノールを１×１０−４ｇ／Ｌ程度含む汚染水を毎分１Ｌで抽出塔に導入し、イオン性液体を毎分０．５Ｌで導入した。イオン性液体はエチルメチルイミダゾリウムＰＦ６を使用した。
【００２９】
抽出塔からの排水中のアルキルフェノール濃度は２×１０−６ｇ／Ｌ以下であった。次いで、処理塔の排気側において放射線を２ｋＧｙ照射することにより、アルキルフェノールをほぼ１００％分解することができた。この結果、もとの排水中のアルキルフェノールを９８％以上除去できた。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の有害有機物を含む排水の浄化方法及び装置によれば、排水中に微量含まれる有害有機物を極めて高い効率で除去することが可能となり、更に、放射線照射により分解無害化することができる。また、連続的な流通処理を行うことにより大量の排水処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排水浄化装置の一態様を示す図である。
【図１】
2004313932.tif 000003