(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
難分解性有機物を含有する原水にオゾンを添加してオゾン／原水混合流体を得るオゾン添加手段と、
前記オゾン／原水混合流体に紫外線を照射して排オゾン／処理水混合流体を得る紫外線照射手段と、
圧力調整手段及び液位調整手段を有し、前記排オゾン／処理水混合流体を、未反応オゾンを含有するガスと処理水とに分離すると共に、前記ガスの圧力及び前記処理水の液位を調整することにより前記紫外線照射手段における前記オゾン／原水混合流体の圧力を安定化する気液分離槽と、
を備えることを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
前記オゾン添加手段に供給される前の前記原水に、前記気液分離槽からの未反応オゾンを添加して、前記原水に含まれるラジカルスカベンジャーを除去するプレオゾン処理手段を更に備えることを特徴とする、請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
難分解性有機物を含有する原水にオゾンを加圧状態で添加してオゾン／原水混合流体を得るオゾン添加工程と、
前記オゾン原水混合流体に紫外線を照射して排オゾン／処理水混合流体を得る紫外線照射工程と、
前記排オゾン／処理水混合流体を、未反応オゾンを含有するガスと処理水とに分離すると共に、前記ガスの圧力及び前記処理水の液位を調整することにより前記紫外線照射工程における前記オゾン／原水混合流体の圧力を安定化する気液分離工程と、
を含むことを特徴とする水処理方法。
【請求項４】
前記オゾン添加工程に供給される前の前記原水に、前記気液分離工程からの未反応オゾンを添加して、前記原水に含まれるラジカルスカベンジャーを除去するプレオゾン処理工程を更に含むことを特徴とする、請求項３に記載の水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水処理装置及び方法に関するものであり、詳しくは、ダイオキシン類等の難分解性有機物を含有する原水を処理するのに好適な水処理装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、排水中に含まれるダイオキシン類等の難分解性有機物を分解するために、排水にオゾンを溶解させ、これに紫外線を照射してＯＨラジカルを生じさせて当該有機物を酸化分解する促進酸化処理が考えられている（特開２００１−７０９６２号公報等）。
【０００３】
例えば、砂ろ過塔、活性炭塔、生物活性炭塔を通して処理された原水に、ＰＳＡを用いたオゾン発生機で発生するオゾンガスを溶解させ、紫外線照射装置により紫外線を照射することによって、原水中に含まれる難分解性有機物を酸化分解することができる。このとき、オゾン添加圧力はオゾン発生器のオゾンガス供給圧力（最大０．１ＭＰａ程度）で制限されており、オゾン添加はこれ以下の圧力で行うか又はエジェクター等の装置を用いて行う。
【０００４】
ここで、処理される原水には、通常、オゾン／紫外線による有機物の酸化分解における反応阻害物質であるラジカルスカベンジャーが含まれるため、促進酸化処理の前に予め原水にオゾンを添加してラジカルスカベンジャーを除去するプレオゾン処理が行われることが多い。
【０００５】
また、水中の有機物濃度をより低減するために、これらの装置を循環ラインに配設すると共に当該流路の所定の位置に背圧弁を設け、促進酸化処理を繰り返し行う場合もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の促進酸化処理においては、原水に供給されたオゾンガスの全量が紫外線照射によりＯＨラジカルに変化するわけではなく、紫外線照射後の排オゾン／処理水混合流体には、通常、供給オゾン量の１０〜２０％程度の未反応オゾンが残存する。この未反応オゾンは、通常、大気圧又は微負圧状態で大気中に放出されるが、コストダウンを目的として、未反応オゾンを回収して促進酸化処理やプレオゾン処理などに再利用する試みがなされている。
【０００７】
しかしながら、回収したオゾンを促進酸化処理やプレオゾン処理に再利用するにはオゾンを加圧状態にしなければならないため、十分なコストダウン効果を達成することができないのが実情である。すなわち、オゾンの加圧手段としては加圧ファンが一般的であるが、オゾンの化学的性質上、加圧ファンに防爆対策を施す必要があるため却ってコストがかかってしまう。また、排オゾンガスラインにブロワーを設けたり、オゾンの再利用先にエジェクターを設けてポンプで供給する方法も考えられるが、これらの方法ではいずれも加圧のための動力が必要であり、動力手段の設置や装置へのエネルギー供給によりコストが増加してしまう。
【０００８】
また、従来の方法では、促進酸化処理における処理条件が不安定となりやすい。特に、循環ラインにおいて促進酸化処理を繰り返し行う場合、原水及び処理水はその圧力がなりゆきのまま循環経路内を循環するため、原水に供給されるオゾンや未反応オゾンの影響により処理条件が変動して、促進酸化処理を安定的に行うことが非常に困難となる。
【０００９】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、オゾン／紫外線を利用した促進酸化処理によって水中の難分解性有機物を分解するに際し、当該促進酸化処理の安定的な実施と、処理後の未反応オゾンの効率的且つ安価な再利用とを可能とする水処理装置及び方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の水処理装置は、
難分解性有機物を含有する原水にオゾンを添加してオゾン／原水混合流体を得るオゾン添加手段と、
オゾン／原水混合流体に紫外線を照射して排オゾン／処理水混合流体を得る紫外線照射手段と、
圧力調整手段及び液位調整手段を有し、排オゾン／処理水混合流体を、未反応オゾンを含有するガスと処理水とに分離すると共に、ガスの圧力及び処理水の液位を調整することにより紫外線照射手段におけるオゾン／原水混合流体の圧力を安定化する気液分離槽と、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の水処理方法は、
難分解性有機物を含有する原水にオゾンを加圧状態で添加してオゾン／原水混合流体を得るオゾン添加工程と、
オゾン原水混合流体に紫外線を照射して排オゾン／処理水混合流体を得る紫外線照射工程と、
排オゾン／処理水混合流体を、未反応オゾンを含有するガスと処理水とに分離すると共に、ガスの圧力及び処理水の液位を調整することにより紫外線照射工程におけるオゾン／原水混合流体の圧力を安定化する気液分離工程と、
を含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明においては、難分解性有機物を含有する原水にオゾンを添加し、これに紫外線を照射して当該有機物を分解するに際し、紫外線照射後の排オゾン／処理水混合流体から分離されるガスの圧力及び処理水の液位を調整して紫外線照射の際のオゾン／原水混合流体の圧力を安定化することによって、オゾン／紫外線処理における処理条件が十分に安定化され、原水中のオゾン溶解率が高水準に維持されるので、原水中に含まれる難分解性有機物を効率よく且つ確実に酸化分解することができる。
【００１３】
また、このようにして排オゾン／処理水混合流体から分離された未反応オゾンは十分に高い圧力を有しているため、防爆対策が施された加圧ファン等を用いずとも加圧状態で再利用することができ、十分なコストダウンが達成される。
【００１４】
従って、本発明により、オゾン／紫外線を利用した促進酸化処理の安定的な実施と、処理後の未反応オゾンの効率的且つ安価な再利用とを可能とする水処理装置及び方法が実現される。
【００１５】
また、本発明の水処理装置は、オゾン添加手段に供給される前の原水に、気液分離槽からの未反応オゾンを添加して、原水に含まれるラジカルスカベンジャーを除去するプレオゾン処理手段を更に備えることを特徴としてもよい。
【００１６】
また、本発明の水処理方法は、オゾン添加工程に供給される前の原水に、気液分離工程からの未反応オゾンを添加して、原水に含まれるラジカルスカベンジャーを除去するプレオゾン処理工程を更に含むことを特徴としてもよい。
【００１７】
このように促進酸化処理により得られる処理水から分離された未反応オゾンを用いてプレオゾン処理を行うことによって、オゾン／紫外線による難分解性有機物の酸化分解における反応阻害物質であるラジカルスカベンジャーが除去されるので、促進酸化処理における当該有機物の分解効率をより高めることができる。また、装置全体で必要とされる新鮮オゾン（オゾン供給手段で製造されるオゾン）の所要量を従来に比べて十分に低減することができるので、オゾン発生手段の小型化及び使用電力量の低減が実現される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００１９】
図１は、本発明の水処理装置の好適な一実施形態を示す概略構成図である。図１において、プレオゾン処理装置１１は、難分解性有機物を含有する原水にオゾンを添加し、原水中に含まれるラジカルスカベンジャー（ＣＯＤ、ＢＯＤ、Ｃａイオン、Ｆｅイオン、Ｍｎイオン、Ａｌイオンなど）を除去するためのものであり、プレオゾン処理が施された原水は処理原水槽１に送られて貯留される。なお、本実施形態において、プレオゾン処理装置１１で用いられるオゾンは、後述する気液分離槽５から供給される。
【００２０】
処理原水槽１には循環ライン１０が接続され、処理原水槽１内の原水が循環ポンプ２により循環ライン１０に引き出されて再び処理原水槽１に戻るように構成されている。また、循環ライン１０には、エジェクター３、紫外線照射装置４及び気液分離槽５が原水の流れに沿ってこの順で配設されている。
【００２１】
エジェクター３には、オゾン発生用電源（図示せず）を内蔵するオゾン発生器８が接続されており、この電源の電圧に応じてオゾン発生量を増減することができる。これにより、エジェクター３において、処理原水槽１から引き出された原水に所定量のオゾンが添加された後、オゾン／原水混合流体が紫外線照射装置４に送られる。
【００２２】
紫外線照射装置４は、紫外線照射槽４ａ及び紫外線ランプ４ｂを備えるもので、紫外線照射槽４ａに滞留するオゾン／原水混合流体に紫外線ランプ４ｂからの紫外線が照射される。これにより当該混合流体中にＯＨラジカルが発生するため、難分解性有機物がＯＨラジカルにより酸化分解される。なお、図１中の紫外線ランプ４ｂの数は３本となっているが、これに限定されるものではなく、１本でも２本でもよく、４本以上でも構わない。
【００２３】
紫外線照射装置４を通った混合流体は、気液分離槽５に収容され、液相と気相とに分離される。気液分離槽５の上部には圧力調整装置６、下部には液位調整装置７が設けられている。圧力調整装置６には、圧力測定装置（差圧電送機など）、指示調節計及び調節弁で構成されるＰＩＣ（圧力指示調節システム）が接続されており、圧力測定値により測定される圧力に見合う出力を指示調節計から調節弁に自動的に且つ連続的に与えることにより（ＰＩＤ制御）、一定の圧力に制御することができる。また、液位調整装置７には、液位測定装置（圧力を液位に換算可能な差圧電送機など）、指示調節計及び調節弁で構成されるＬＩＣ（液位指示調節システム）が接続されており、液位測定装置により測定される液位（圧力からの換算値）に見合う出力を指示調節計から調節弁に自動的に且つ連続的に与えることにより（ＰＩＤ制御）、一定の液位に制御することができる。このように、圧力調整装置６及び液位調整装置７によって、気液分離槽５の気相部分から紫外線照射装置４までの領域を液相により水封して、圧力調整装置６により気液分離槽５内の気相の圧力を調整すると共に液位調整装置７により液相の液位を調整することができ、その結果、紫外線照射装置４におけるオゾン／原水混合流体の圧力を所望の値に調整することができる。
【００２４】
気液分離槽５において分離された未反応オゾンを含有するガスは、圧力調整装置６により所定の圧力に加圧された状態でプレオゾン処理装置１１に供給される。他方、処理水は、気液分離槽５から処理原水槽１へ戻され、再び循環ライン１０を循環するか、又は処理水ポンプ９から装置外部に排出される。
【００２５】
次に、上記の構成を有する水処理装置を用いて難分解性有機物を含有する原水を処理する方法について説明する。
【００２６】
本発明において処理される原水は、前述の通り難分解性有機物を含有するものであり、かかる難分解性有機物としては、具体的には、ダイオキシン類、トリクロロエチレンなどの有機ハロゲン化合物、ＴＯＣ（トータルオーガニックカーボン；全有機的炭素物）などが挙げられる。
【００２７】
このような原水には、通常、オゾン／紫外線による促進酸化処理において、難分解性有機物の酸化分解の反応阻害物質であるラジカルスカベンジャーが含まれるので、プレオゾン処理装置１１において、予め原水にオゾンを添加してラジカルスカベンジャーを除去するプレオゾン処理を施すことが好ましい。これにより、促進酸化処理における有機物の分解効率をより高めることができる。また、プレオゾン処理の際に、後述する気液分離工程で得られる未反応オゾンを用いることは、装置全体で必要とされる新鮮オゾン（オゾン供給手段で製造されるオゾン）の所要量が従来に比べて十分に低減される点で好ましい。このようにラジカルスカベンジャーが除去された原水は処理原水槽１に送られて貯留される。
【００２８】
処理原水槽１内の原水は、循環ポンプ２により循環ライン１０に引き出され、エジェクター３においてオゾン発生器８からのオゾンと混合されてオゾン／原水混合流体となる（オゾン添加工程）。なお、オゾン発生器８からのオゾン供給圧力は、通常、循環ポンプ２により引き出される原水の圧力よりも低いが、エジェクター３を用いることによって、原水の方がオゾンよりも高圧であっても両者を混合することができる。例えば、オゾンの供給圧力が０．１ＭＰａであり、原水の圧力が０．３〜０．４ＭＰａである場合、０．２〜０．３ＭＰａに加圧されたオゾン／原水混合流体を得ることができ、当該混合流体におけるオゾン溶解率８０〜９０％を達成することができる。なお、原水の圧力が前記上限値を超えると、オゾン供給圧力との差が大きすぎて両者を十分に混合することができなくなる傾向にある。
【００２９】
次に、オゾン／原水混合流体が紫外線照射装置４に送られ、紫外線照射槽４ａに滞留する当該混合流体に紫外線ランプ４ｂからの紫外線が照射される（紫外線照射工程）。これにより、当該混合流体中のオゾンからＯＨラジカルが発生し、ＯＨラジカルの酸化力により難分解性有機物が酸化分解される。
【００３０】
紫外線照射工程後の混合流体は、有機物の酸化分解により浄化された処理水と、紫外線照射装置４で消費されなかった未反応オゾンを含むガス（排オゾンガス）との混合流体（排オゾン／処理水混合流体）であり、これらは気液分離槽５に収容され、液相と気相とに分離される（気液分離工程）。
【００３１】
このとき、気液分離槽５の気相部分から紫外線照射装置４までの領域は液相（処理水）により水封されており、また、圧力調整装置６により気液分離槽５内の気相（排オゾンガス）の圧力、液位調整装置７により液相の液位がそれぞれ調整される。これにより、紫外線照射装置４におけるオゾン／原水混合流体の圧力を所望の値（好ましくは０．２〜０．３ＭＰａ）に調整し、処理条件を安定化することができる。
【００３２】
また、気液分離槽５において分離される未反応オゾンを含有するガスは、圧力調整装置６により所定の圧力に加圧され、加圧状態のままプレオゾン処理装置１１に供給される。これにより、プレオゾン処理において未反応オゾンを効率よく且つ安価に再利用することができる。他方、処理水は、気液分離槽５から処理原水槽１へ戻され、再び循環ライン１０を循環するか、又は処理水ポンプ９から装置外部に排出される。
【００３３】
このように本実施形態では、難分解性有機物を含有する原水にオゾンを添加し、これに紫外線を照射して当該有機物を分解するに際し、紫外線照射後の排オゾン／処理水混合流体から分離されたガスの圧力及び処理水の液位を調整して紫外線照射の際のオゾン／原水混合流体の圧力を安定化することによって、処理条件が十分に安定化され、オゾン溶解率が高水準に維持されるので、原水中に含まれる難分解性有機物を効率よく且つ確実に酸化分解することができる。
【００３４】
また、このようにして排オゾン／処理水混合流体から分離される未反応オゾンは十分に高い圧力を有しているため、防爆対策が施された加圧ファン等を用いずとも加圧状態で再利用することができ、十分なコストダウンが達成される。
【００３５】
更に、促進酸化処理により得られる処理水から分離された未反応オゾンを用いてプレオゾン処理を行うことによって、オゾン／紫外線による難分解性有機物の酸化分解における反応阻害物質であるラジカルスカベンジャーが除去されて、当該有機物の分解効率をより高めることができるだけでなく、装置全体で必要とされる新鮮オゾン（オゾン供給手段で製造されるオゾン）の所要量を従来に比べて十分に低減することができるので、オゾン発生手段の小型化及び使用電力量の低減が実現される。
【００３６】
なお、本発明は上記の実施形態に限られるものではない。例えば、図１に示した装置において、気液分離槽５で分離された未反応オゾンはプレオゾン処理装置１１に供給されて再利用されるが、当該未反応オゾンをエジェクター３に供給して促進酸化処理用のオゾンとして再利用してもよく、また、前段オゾン処理、汚泥オゾン処理などに用いられるオゾンとして再利用してもよい。なお、ここでいう前段オゾン処理とは、原水中に含まれるＣＯＤ、ＢＯＤ、ＳＳ（懸濁固形分）を除去する前工程として、ＳＳに吸着しているダイオキシン類をオゾンにより分解する処理をいい、また、汚泥オゾン処理とは、汚泥中に濃縮されたダイオキシン類をオゾンにより分解する処理をいう。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明においては、難分解性有機物を含有する原水にオゾンを添加し、これに紫外線を照射して当該有機物を分解するに際し、紫外線照射後の排オゾン／処理水混合流体から分離されたガスの圧力及び処理水の液位を調整して紫外線照射の際のオゾン／原水混合流体の圧力を安定化することによって、促進酸化処理における処理条件が十分に安定化され、オゾン溶解率が高水準に維持されるので、原水中に含まれる難分解性有機物を効率よく且つ確実に酸化分解することができる。
【００３８】
また、このようにして排オゾン／処理水混合流体から分離された未反応オゾンは十分に高い圧力を有しているため、この未反応オゾンは、防爆対策が施された加圧ファン等を用いずとも加圧状態で再利用することができ、十分なコストダウンが達成される。
【００３９】
従って、本発明により、促進酸化処理の安定的な実施と、処理後の未反応オゾンの効率的且つ安価な再利用とを可能とする水処理装置及び方法が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水処理装置の好適な一実施形態を概略的に示すフロー図である。
【符号の説明】
１…処理原水槽、２…循環ポンプ、３…エジェクター、４…紫外線照射装置、４ａ…紫外線照射槽、４ｂ…紫外線ランプ、５…気液分離槽、６…圧力調整装置、７…液位調整装置、８…オゾン発生器、９…処理水ポンプ、１０…循環ライン、１１…プレオゾン処理装置。
【図１】
0004641131.tif 000002