(57)【要約】【課題】ＣＯＤ成分を確実に処理でき、かつ廃棄物を生成しない排水処理装置を提供する。【解決手段】排水処理装置１０は、難分解性物質を含む排水を処理する排水処理装置であって、排水１１を処理する排水処理槽１２と、該排水処理槽１２に酸化剤１３を添加する酸化剤添加装置１４と、前記排水処理槽１２にアルカリ剤１５を添加するアルカリ剤添加装置１６とを具備してなる。これにより、排水処理槽１２をアルカリ側条件とすることで、酸化剤による酸化処理により、排水中の難分解物質を完全に分解処理することができる。【選択図】        図１
2005224771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
難分解性物質を含む排水を処理する排水処理装置であって、
排水を処理する排水処理槽と、
該排水処理槽に酸化剤を添加する酸化剤添加装置と、
前記排水処理槽にアルカリ剤を添加するアルカリ剤添加装置とを具備してなることを特徴とする排水処理装置。
【請求項２】
難分解性物質を含む排水を処理する排水処理装置であって、
排水を処理する排水処理槽と、
該排水処理槽に酸化剤を添加する酸化剤添加装置と、
紫外線を照射する紫外線照射装置とを具備してなることを特徴とする排水処理装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記排水処理槽にアルカリ剤を添加するアルカリ剤添加装置を設けたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項４】
請求項１又は２において、
前記排水処理槽の後流側に酸を添加する酸添加装置を有する酸性処理槽を設けたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項５】
請求項１又は２において、
前記排水処理槽の（酸化剤持込有効酸素量（ｍｇ／Ｌ）／排水中のＣＯＤ濃度（ｍｇ／Ｌ））濃度比が１０〜０．７の範囲であることを特徴とする排水処理装置。
【請求項６】
請求項２において、
前記紫外線照射装置の（酸化剤持込有効酸素量（ｍｇ／Ｌ）／排水中のＣＯＤ濃度（ｍｇ／Ｌ））濃度比が２０〜０．５の範囲であることを特徴とする排水処理装置。
【請求項７】
請求項２において、
前記排水処理槽のｐＨが７〜１２の範囲であることを特徴とする排水処理装置。
【請求項８】
請求項４において、
前記酸性処理槽のｐＨが２〜６であることを特徴とする排水処理装置。
【請求項９】
請求項２において、
前記紫外線照射装置の後流側に、活性炭槽と中和槽を設けたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項１０】
請求項２において、
前記紫外線照射装置の前流側に、ｐＨ調整装置を設けたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項１１】
請求項２において、
前記紫外線照射装置の後流側に、還元槽を設けたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記還元槽の後流側に曝気槽を設けたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか一つにおいて、
前記排水中の有機物を除去する活性炭吸着装置又は懸濁物を除去する濾過装置のいずれか一方又は両方を前処理装置として設けたことを特徴とする排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば石炭ガス化工程において発生するガス洗浄排水に含まれるＣＯＤ成分を除去することができる排水処理装置を提供する。
【背景技術】
【０００２】
例えば石炭ガス化炉から排出される排ガスの浄化工程から生成する排水には有機物等のいわゆるＣＯＤ（ＣＨＥＭＩＣＡＬ  ＯＸＹＧＥＮ  ＤＥＭＡＮＤ）成分が含まれる。このＣＯＤ成分は、例えば塩化第二鉄やＰＡＣなどの凝集剤を添加する凝集沈澱処理では除去が困難である。
次亜塩素酸ソーダや過酸化水素などの酸化剤による処理では効率が悪く、ＣＯＤ成分の除去率は６０％程度に止まる。
【０００３】
更に強力な酸化剤であるオゾンで処理した場合でも除去率は８０％程度であり、ＣＯＤ濃度が高い場合には排水の排出基準を満たすことができない。また、このＣＯＤ成分は活性炭に極めて吸着され難く、十分な処理を行うためには多量の活性炭を消費することになる。
【０００４】
このような難処理性の石炭ガス化排水のＣＯＤ排水を処理するために、弱塩基性又は中塩基性のアニオン交換樹脂と接触させ、同樹脂にＣＯＤ成分を吸着させる方法が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３０５４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この方法ではＣＯＤ成分は排水から取り除かれるものの、ＣＯＤ成分で飽和となったアニオン交換樹脂が固体廃棄物として蓄積される問題点があった。また、同樹脂を再生することにより樹脂の廃棄は避けることができるが、再生水にはＣＯＤ成分が濃縮されており、水量は減少するものの放流することはできない。そこで、水分を蒸発させてＣＯＤ成分を析出させ、固体廃棄物として処理しなければならない。
またＣＯＤ成分を確実に処理でき、かつ廃棄物を生成しない処理方法が切望されている。
特に石炭ガス化設備から排出される排水中の難分解物質であるチオ硫酸イオン及びギ酸等のＣＯＤ成分を確実に分解する技術の出現が望まれている。
【０００７】
本発明は、前記問題に鑑み、ＣＯＤ成分を確実に処理でき、かつ廃棄物を生成しない排水処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、難分解性物質を含む排水を処理する排水処理装置であって、排水を処理する排水処理槽と、該排水処理槽に酸化剤を添加する酸化剤添加装置と、前記排水処理槽にアルカリ剤を添加するアルカリ剤添加装置とを具備してなることを特徴とする排水処理装置する。
【０００９】
第２の発明は、難分解性物質を含む排水を処理する排水処理装置であって、排水を処理する排水処理槽と、該排水処理槽に酸化剤を添加する酸化剤添加装置と、紫外線を照射する紫外線照射装置とを具備してなることを特徴とする排水処理装置にある。
【００１０】
第３の発明は、第２の発明において、前記排水処理槽にアルカリ剤を添加するアルカリ剤添加装置を設けたことを特徴とする排水処理装置にある。
【００１１】
第４の発明は、第１又は第２の発明において、前記排水処理槽の後流側に酸を添加する酸添加装置を有する酸性処理槽を設けたことを特徴とする排水処理装置にある。
【００１２】
第５の発明は、第１又は第２の発明において、前記排水処理槽の（酸化剤持込有効酸素量（ｍｇ／Ｌ）／排水中のＣＯＤ濃度（ｍｇ／Ｌ））濃度比が１０〜０．７の範囲であることを特徴とする排水処理装置にある。
【００１３】
第６の発明は、第２の発明において、前記紫外線照射装置の（酸化剤持込有効酸素量（ｍｇ／Ｌ）／排水中のＣＯＤ濃度（ｍｇ／Ｌ））濃度比が２０〜０．５の範囲であることを特徴とする排水処理装置にある。
【００１４】
第７の発明は、第２の発明において、前記排水処理槽のｐＨが７〜１２の範囲であることを特徴とする排水処理装置にある。
【００１５】
第８の発明は、第４の発明において、前記酸性処理槽のｐＨが２〜６であることを特徴とする排水処理装置にある。
【００１６】
第９の発明は、第２の発明において、前記紫外線照射装置の後流側に、活性炭槽と中和槽を設けたことを特徴とする排水処理装置にある。
【００１７】
第１０の発明は、第２の発明において、前記紫外線照射装置の前流側に、ｐＨ調整装置を設けたことを特徴とする排水処理装置にある。
【００１８】
第１１の発明は、第２の発明において、前記紫外線照射装置の後流側に、還元槽を設けたことを特徴とする排水処理装置にある。
【００１９】
第１２の発明は、第１１の発明において、前記還元槽の後流側に曝気槽を設けたことを特徴とする排水処理装置にある。
【００２０】
第１３の発明は、第１乃至１２の発明において、前記排水中の有機物を除去する活性炭吸着装置又は懸濁物を除去する濾過装置のいずれか一方又は両方を前処理装置として設けたことを特徴とする排水処理装置にある。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、アルカリ条件下において酸化剤により処理することで、排水中の難分解物質を分解処理することができる。
また、アルカリ条件下での酸化剤による酸化処理につづき、酸性条件での酸化剤による酸化処理を行うことで、さらに難分解物質の処理が可能となる。
また、酸化剤による酸化処理をした後に、紫外線照射を行うことで、難分解物質の分解処理を行うことができる。
特に、排水がガス化設備からのガス精製排水の場合には、酸化剤添加によるチオ硫酸イオンの酸化と、紫外線と酸化剤を組合せた促進酸化によるギ酸をはじめとする有機物分解
の組合せにより、ガス化排水のＣＯＤ成分を効率よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００２３】
本発明による実施例１に係る排水処理装置について、図面を参照して説明する。
図１は、実施例１に係る排水処理装置を示す概念図である。
図１に示すように、本実施例に係る排水処理装置１０は、難分解性物質を含む排水を処理する排水処理装置であって、排水１１を処理する排水処理槽１２と、該排水処理槽１２に酸化剤１３を添加する酸化剤添加装置１４と、前記排水処理槽１２にアルカリ剤１５を添加するアルカリ剤添加装置１６とを具備してなるものである。
【００２４】
ここで、本発明で、排水中の難分解性物質とは、いわゆるＣＯＤ成分であり、例えばチオ硫酸、ギ酸、シアン、チオシアン、フェノール、ベンゼン、安息香酸、クロロフェノール、クロロアニリン、アミノ安息香酸、酢酸、又はヒダントインを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。なお、以下の説明では、難分解性物質の一例として、チオ硫酸、ギ酸を例にして説明する。
【００２５】
ここで、本発明で難分解性物質を含む排水は、例えばガス化設備からの排水、化学品、薬剤品の製造設備からの排水、その他一般工場からの排水を例示することができるが、本発明はこれらに限定されるものではなく、上述した難分解性物質を含む排水、水溶液の分解処理に適している。
【００２６】
前記排水処理槽１２への酸化剤の添加は、（酸化剤持込有効酸素量（ｍｇ／Ｌ）／排水中のＣＯＤ濃度（ｍｇ／Ｌ））濃度比が１０〜０．７の範囲となるように添加するようにすればよい。
これは、（酸化剤持込有効酸素量（ｍｇ／Ｌ）／排水中のＣＯＤ濃度（ｍｇ／Ｌ））濃度比が０．７未満であると、ＣＯＤ成分の分解が十分に進行せず、酸化効果が発現せず、好ましくなく、一方、（酸化剤持込有効酸素量（ｍｇ／Ｌ）／排水中のＣＯＤ濃度（ｍｇ／Ｌ））濃度比が１０を超える場合には、化学反応上からは規定はないものの、酸化剤消費の経済性が好ましくないからである。
【００２７】
前記酸化剤１３としては、次亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素、オゾン等を挙げることができる。
【００２８】
また、排水処理槽１２へのアルカリ剤１６の添加は、ｐＨが７〜１２の範囲となるように添加するようにすればよい。ｐＨの範囲としては、好ましくは、ｐＨが７〜１１、より好ましくはｐＨが８〜１０とするのがよい。
ここで、ＣＯＤの処理においては、アルカリ条件で分解反応が進行するが、特にｐＨの範囲には限定されるものではない。なお、アルカリ剤の消費が少なく、経済的な観点から排水の性状に近似したｐＨを選定するようにすればよい。
【００２９】
前記アルカリ剤は特に限定されるものではなく、例えば水酸化ナトリウムを挙げることができる。
【００３０】
前記装置を用いて排水を処理する処理時間は特に限定されるものではないが、数分から数時間、３０分から３時間とするのが好ましい。
【００３１】
本実施例にかかる排水処理装置によれば、排水処理槽１２をアルカリ側条件とすることで、酸化剤による酸化処理により、排水中の難分解物質を完全に分解処理することができる。
なお、酸化処理水１７は排水基準に適合するように、例えば中和処理装置等においてｐＨを適宜調整し、その後放流することができる。
【実施例２】
【００３２】
図２は本発明の第２の実施例にかかる排水処理装置の概略図である。
なお、実施例１における排水処理装置と同一の構成部材については同一の符号を付してその説明は省略する。
図２に示すように、本実施例にかかる排水処理装置は、実施例１の装置において、前記排水処理槽１２の後流側に、酸２１を添加する酸添加装置２２を有する酸性処理槽２３を設けたものであり、アルカリ条件における酸化処理水２０を酸性条件において処理するようにしたものでる。
【００３３】
ここで、前記添加する酸２１としては、例えば硫酸、塩酸等を挙げることができる。
【００３４】
また、酸性処理槽２３への酸２１の添加は、ｐＨが２〜６の範囲となるように添加するようにすればよい。これは、ｐＨがこれらの範囲外であると、難分解性物質の酸化が十分に発揮できないからである。また、酸性処理槽２３におけるｐＨは、好ましくはｐＨ２〜４、より好ましくはｐＨ２〜３とするのがよい。
なお、酸性処理は、ｐＨが低い強酸性側ほど反応の進行が進む。しかしながら、次の工程の領域でのｐＨ及び酸の薬剤の使用量に応じて、総合して選定するようにすればよい。
【００３５】
このように、排水処理槽１２ではアルカリ側の条件下において、酸化剤による難分解物質の処理をし、その後、酸性処理槽２３において、酸性側の条件下において、酸化剤による難分解処理をするので、例えばＣＯＤ物質がチオ硫酸の場合、初めに、例えばｐＨ８〜１０の弱アルカリで処理し、その後、例えばｐＨ２〜３で処理することとなるので、アルカリ性条件下において、チオ硫酸が中間体までしか分解しないような場合であっても、チオ硫酸イオンがほぼ完全に硫酸イオンまで酸化されることとなる。
【実施例３】
【００３６】
本発明による実施例３に係る排水処理装置について、図面を参照して説明する。
図３は、実施例３に係る排水処理装置を示す概念図である。
なお、実施例１乃至実施例２における排水処理装置と同一の構成部材については同一の符号を付してその説明は省略する。
図３に示すように、本実施例に係る排水処理装置は、難分解性物質を含む排水を処理する排水処理装置であって、排水１１を処理する排水処理槽１２と、該排水処理槽１２に酸化剤１３を添加する酸化剤添加装置１４と、紫外線ＵＶを照射する紫外線照射装置３１とを具備してなるものである。
なお、排水処理槽１２における酸化剤１３の添加量は実施例１と同様である。
【００３７】
前記紫外線照射装置の（酸化剤持込有効酸素量（ｍｇ／Ｌ）／排水中のＣＯＤ濃度（ｍｇ／Ｌ））濃度比が２０〜０．５の範囲となるように、必要であれば、酸化剤を補うようにする。
【００３８】
また、前記紫外線照射装置のＵＶ照射量（Ｗａｔｔ）／流入ＣＯＤ量（ｇ／ｈ）は、５〜５００の範囲となるように調整すればよい。これは、射装置のＵＶ照射量（Ｗａｔｔ）／流入ＣＯＤ量（ｇ／ｈ）が５未満では、ＣＯＤの分解処理効果が十分発現されず、一方射装置のＵＶ照射量（Ｗａｔｔ）／流入ＣＯＤ量（ｇ／ｈ）が５００を超える場合には、消費電力が増加し経済性の面から好ましくないからである。
【００３９】
また、紫外線を照射する装置としては、例えば波長１０〜３９０ｎｍの紫外線を発する紫外線ランプを使用すればよい。なお、特に好ましくは主波長が２５４ｎｍの低圧紫外線ランプを使用するのがよい。なお、紫外線を照射する装置であれば、紫外線ランプに限定されるものではない。
【００４０】
この紫外線照射装置におけるＵＶ酸化には、ｐＨが１．５〜７の範囲、好ましくは２〜５、さらに好ましくは２〜４の範囲とするのがよい。
【００４１】
紫外線照射装置の方式について、図１２〜１４にその一例を示す。
図１２は、第１の紫外線照射装置３１−１の概略図である。紫外線照射装置３１−１は、酸化処理水１７を流入させてなる反応槽３１ａと、該反応槽３１ａの内部に円筒型の紫外線透過性のガラス管で覆われた紫外線ランプ（ＵＶランプ）３１ｂとから構成されている。紫外線ランプ３１ｂから発せられた紫外線（ＵＶ）がガラス管を通って処理水１７に照射され、酸化処理水１７中のＣＯＤ成分を分解させる。
【００４２】
図１３は、第２の紫外線照射装置３１−２の概略図である。紫外線照射装置３１−２は、処理水１７を流入させてなる紫外線を透過する反応槽３１ａと、該反応槽３１ａの外側に設置した紫外線ランプ３１ｂとから構成されている。紫外線ランプ３１ｂからの紫外線６は、反応槽３１ａを通って処理水１７に排水に照射され、処理水１７中のＣＯＤ成分を分解させる。
【００４３】
図１４は、第３の紫外線照射装置３１−３の概略図である。紫外線照射装置３１−３は、処理水１７を流入させてなる反応槽３１ａと、処理水の上部に設置した紫外線ランプ３１ｂとから構成されている。紫外線ランプ３１ｂから紫外線が照射され、処理水１７中のＣＯＤ成分を分解させる。
【００４４】
紫外線照射装置では、処理水に酸化剤を含ませるようにしている。この酸化剤に紫外線を照射するとヒドロキシルラジカル（ＯＨ・）が生成する。
酸化剤として、例えば過酸化水素では、以下のような反応が進行する。
２Ｈ2Ｏ2 + 紫外線 ( 2ＯＨ・
酸化剤として、例えば次亜塩素酸では、以下のような反応が進行する。
ＯＣｌ ＋ 紫外線 ( Ｃｌ・ + Ｏ・
Ｏ2 + Ｏ・ + Ｈ2Ｏ ＋紫外線 ( ２ＯＨ・ + Ｏ2
このヒドロキシルラジカルは非常に反応性に富んでおり、表１に示すように、酸化還元電位はオゾンよりも高い。
さらに、オゾンより反応対象の選択性が低いため、多様な有機物を酸化できる。
【００４５】
【表１】
2005224771.tif 000003
【００４６】
以下に、本実施例の処理について説明する。
図３に示すように、排水１１は、排水処理槽１２における酸化工程に送られる。この酸化工程においては、排水処理槽１２に酸化剤１３が添加され、酸化処理を行う。
【００４７】
次に紫外線処理装置３１における紫外線反応工程に送られる。ここで、酸化剤濃度が紫外線処理に不足なほど低下していれば紫外線反応工程に入る前に酸化剤１３を補給する。紫外線反応工程では紫外線が照射され、例えばギ酸などの有機物が分解される。この段階で、ＣＯＤ成分は排水基準以下まで処理される。
【００４８】
このように、排水処理槽１２における酸化剤１３による酸化処理に次いで、紫外線処理装置３１における紫外線処理をするので、例えばギ酸等の有機物の分解処理が可能となり、実施例１又は実施例２に較べて処理水３２中のＣＯＤの更なる低下を図ることができる。
【００４９】
また、図４に示すように、排水処理槽１２にアルカリ剤１３を添加するアルカリ剤添加装置１６を設け、排水処理槽１２における排水処理をアルカリ条件で積極的に行うようにするようにしてもよい。
【実施例４】
【００５０】
本発明による実施例４に係る排水処理装置について、図面を参照して説明する。
図５は、実施例４に係る排水処理装置を示す概念図である。
なお、実施例１乃至実施例３における排水処理装置と同一の構成部材については同一の符号を付してその説明は省略する。なお、酸化剤、アルカリ剤及び酸の供給装置についても省略する（以下の実施例についても同様である）。
図５に示すように、本実施例に係る排水処理装置は、実施例３にかかる装置において、紫外線（ＵＶ）を照射する紫外線照射装置３１の後流側に、活性炭処理装置４１及び中和槽４２を設けたものである。なお、本実施例では、前述した実施例３にかかる図４の装置を用いているが、実施例２にかかる図２で示すように、排水処理槽１２による酸化処理の後流側に酸性処理槽２３を設け、その後紫外線処理装置３１で処理するようにしている（以下、同様である）。
【００５１】
前記紫外線処理装置３１で処理した紫外線処理水４３には過剰の酸化剤１３が残存しているので、活性炭処理装置４１を設置し、ここで、過剰の酸化剤１３を還元するようにしている。さらに、前記活性炭処理装置４１においては、活性炭により一部の残存する有機物を吸着し、ＣＯＤ成分の仕上げ処理をするようにしている。
【００５２】
また、活性炭処理水４４は中和槽４２に送られ、該中和槽４２において、酸及びアルカリ剤により中和され、排出基準のｐＨに調整して、処理水４５をその後放流するようにしている。
【実施例５】
【００５３】
本発明による実施例５に係る排水処理装置について、図面を参照して説明する。
図６は、実施例５に係る排水処理装置を示す概念図である。
なお、実施例１乃至実施例４における排水処理装置と同一の構成部材については同一の符号を付してその説明は省略する。
図６に示すように、本実施例に係る排水処理装置は、実施例４にかかる装置において、紫外線（ＵＶ）を照射する紫外線照射装置３１の前流側にｐＨ調整槽４６を設けたものである。
【００５４】
紫外線照射装置３１は、通常ステンレス製のものを使用している。このステンレスは塩素イオン数百ｍｇ／Ｌを含む酸性水では腐食が進行し易いので、ｐＨを３より大きくすることが望ましい。そこで、酸性処理槽２３と紫外線処理装置３１との間にｐＨ調整槽４６を設け、アルカリ剤１５を添加し、ｐＨが３を超えるよう調整する。
【実施例６】
【００５５】
本発明による実施例６に係る排水処理装置について、図面を参照して説明する。
図７は、実施例６に係る排水処理装置を示す概念図である。
なお、実施例１乃至実施例５における排水処理装置と同一の構成部材については同一の符号を付してその説明は省略する。
図７に示すように、本実施例に係る排水処理装置は、実施例４にかかる装置において、活性炭処理装置４１の前流側に還元槽４７を設けたものである。
【００５６】
紫外線処理水４３に残存する酸化剤濃度が高いと、活性炭処理装置４１における活性炭の消費量が大きくなる。
下記反応式に示すように、活性炭は酸化剤との反応により炭酸ガスとなって減少する。
２ＣｌＯ- ＋Ｃ ( 2Ｃｌ- ＋ ＣＯ2
２Ｈ2Ｏ2 +Ｃ ( ２Ｈ2Ｏ+ ＣＯ2
そこで、紫外線処理装置３１と活性炭処理装置４１との間に、還元槽４７を設け、例えば亜硫酸塩などの還元剤４８を添加して酸化剤濃度が１００ｍｇ／Ｌ以下、好ましくは５０ｍｇ／Ｌ以下となるまで還元するようにしている。なお、残存する酸化剤は活性炭処理装置４１で処理するようにしている。
なお、還元剤４８としては、例えば重亜硫酸ソーダ、亜硫酸ソーダ等を挙げることができる。
【実施例７】
【００５７】
本発明による実施例７に係る排水処理装置について、図面を参照して説明する。
図８は、実施例７に係る排水処理装置を示す概念図である。
なお、実施例１乃至実施例６における排水処理装置と同一の構成部材については同一の符号を付してその説明は省略する。
図８に示すように、本実施例に係る排水処理装置は、実施例６にかかる装置において、還元槽４７の後流側に、活性炭処理装置４１の代わりに曝気槽４８を設けたものである。
【００５８】
前記還元槽４７において、例えば亜硫酸イオンを生成する還元剤４８を過剰に添加して、亜硫酸イオンを残存させることもできる。この場合、図９に示すように活性炭処理装置４１の代りに曝気槽４８を設け、空気を吹き込んで過剰の亜硫酸イオンを硫酸イオンに酸化するようにしている。
【実施例８】
【００５９】
本発明による実施例８に係る排水処理装置について、図面を参照して説明する。
図９は、実施例８に係る排水処理装置を示す概念図である。
なお、実施例１乃至実施例７における排水処理装置と同一の構成部材については同一の符号を付してその説明は省略する。
図９に示すように、本実施例に係る排水処理装置は、実施例４にかかる装置において、排水処理槽１２の前流に、活性炭吸着装置４９を設けたものである。
【００６０】
例えば石炭ガス化設備からの排水には、例えばチオ硫酸及びギ酸の他に不明のＣＯＤ成分がある。この不明なＣＯＤ成分中には有機物も含まれている。前記有機物には活性炭に吸着され易い成分があるので、図９に示す活性炭吸着装置４９に充填した活性炭に前もって吸着させ、酸化剤による酸化処理及び促進酸化処理の負荷を軽減する。
【実施例９】
【００６１】
本発明による実施例９に係る排水処理装置について、図面を参照して説明する。
図１０は、実施例９に係る排水処理装置を示す概念図である。
なお、実施例１乃至実施例７における排水処理装置と同一の構成部材については同一の符号を付してその説明は省略する。
図１０に示すように、本実施例に係る排水処理装置は、実施例５にかかる装置において、排水処理槽１２の前流に濾過装置５０を設けたものである。
【００６２】
排水中に含まれる成分の内で、例えば懸濁物質の中には、酸化剤１３と反応する成分を含むものがある。そこで、図１０に示すように、濾過装置５０において予め排水中の懸濁物質を取り除くことで、その後の酸化剤１３による酸化処理及び促進酸化処理の負荷を軽減する。濾過装置５０としては、例えば砂濾過塔、カートリッジフィルタ、ＭＦ膜、セラミック膜及びＵＦ膜等を挙げることができる。
【実施例１０】
【００６３】
本発明による実施例１０に係る排水処理装置を備えたガス化設備について、図面を参照して説明する。
図１１はガス化設備を示す概念図である。
図１１に示すように、ガス化剤をガス化するガス化炉５１と、ガス化された原料ガス５２を精製する例えば水スクラバー等の湿式のガス精製装置５３と、精製されたガスである燃料５４を用いてタービンを駆動してなるガスタービン５５と、ガス精製装置５３からのＳ分を含んだガス５６を脱硫する脱硫装置５７と、ガス精製装置５３からの排水を処理する排水処理装置５９と、脱硫装置５７からの脱硫排水６０を脱硫排水処理装置６１と、処理済のガス６２を排出する煙突６３とから構成されている。
【００６４】
本実施例にかかる排水処理装置は、ガス精製装置５３からの排水５８を処理する装置として用いて、排水中に含まれるＣＯＤ成分を処理するようにしている。
【００６５】
［試験例１］
以下の試験例により、本発明のＣＯＤ成分の処理の効果を示す。
ＣＯＤ濃度１９３ｍｇ／Ｌを含む排水の処理を図５に基づき説明する。
排水１１中のＣＯＤ成分の内訳は、チオ硫酸由来ＣＯＤ１７１ｍｇ／Ｌ、ギ酸由来ＣＯＤ８ｍｇ／Ｌ及びその他成分由来１４ｍｇ／Ｌである。
先ず、第１の酸化工程である排水処理槽１２において、酸化剤１３として次亜塩素酸を１，０００ｍｇ／Ｌ添加した。第１の酸化工程でのｐＨはアルカリ剤（苛性ソーダなど）１５の添加により、ｐＨ８〜１０に維持する。
第１の酸化工程の処理水１７は、酸性処理槽２３における第２の酸化工程に送られ、酸（塩酸、硫酸など）２１によりｐＨ２〜３に保ち、残存する酸化剤によりチオ硫酸を完全に酸化する。
この完全酸化により、排水中のＣＯＤ濃度は２１ｍｇ／Ｌであった。
【００６６】
次いで、この水は紫外線処理装置３１における紫外線反応工程に送られる。
紫外線反応工程では紫外線が照射され、ギ酸などの有機物が分解される。
排水１１の流量が１７ｍ3／ｈのとき、紫外線ランプの消費電力は１０〜３０ｋＷ、好ましくは１５〜２５ｋＷである。この処理によりＣＯＤ濃度は１２ｍｇ／Ｌ以下まで処理された。
紫外線処理水４３には過剰の酸化剤が残存しているので、活性炭処理装置４１における活性炭工程に送って過剰の酸化剤を還元する。また、活性炭工程では、一部の残存する有機物を吸着し、ＣＯＤ成分の仕上げ処理をする。
活性炭処理水４４は、中和槽４２における中和工程に送り、酸２１及びアルカリ剤１５により中和し、その後放流した。
【００６７】
［試験例２］
本試験は、バッチ処理により行った例である。
図１５はバッチ処理にかかる排水処理装置の概略である。
図１５に示すように、排水処理槽１２内の排水１１に酸化剤１３を添加して酸化処理する工程と、この酸化処理水１７をポンプで送給し、紫外線処理装置３１で紫外線と酸化剤の組合せによる促進酸化処理工程との２工程によりＣＯＤ成分を分解した。
ＣＯＤ成分を含む排水１１を排水処理槽１２に仕込む。排水１１はポンプ１９により紫外線処理装置３１に送られ、その後排水処理槽１２に戻る。排水１１には酸化剤１３（過酸化水素または次亜塩素酸塩）を添加する。酸化剤１３の添加位置は排水処理槽１２、あるいは排水処理槽１２と紫外線処理装置３１の間の配管のいずれでもよいが、本試験例では処理槽１２に直接添加した。
【００６８】
排水１１に酸化剤１３を添加し、紫外線を照射するとヒドロキシルラジカルが生成し、ギ酸をはじめとする有機物を分解するので、ＣＯＤ濃度が低下する。このヒドロキシルラジカルを利用する酸化反応は一般に促進酸化と呼ばれている。
例えば石炭ガス化排水の主たるＣＯＤ成分はチオ硫酸イオン（Ｓ2Ｏ32-）及びギ酸（ＨＣＯＯＨ）が主体である。
チオ硫酸イオンを含む排水に酸化剤を添加するとチオ硫酸イオンは硫酸イオンまで酸化される。しかし、酸化が不十分であればテトラチオン酸（Ｓ4Ｏ62-）で酸化が止まる。
チオ硫酸イオン１６４ｍｇ／Ｌ（ＣＯＤ換算で８５ｍｇ／Ｌ）の排水に過酸化水素を５００〜１，０００ｍｇ／Ｌとなるように添加し、ｐＨを８〜１０に調整し、ｐＨを維持しつつ３０〜９０分間（好ましくは６０〜８０分間）処理したところ、チオ硫酸濃度は１１ｍｇ／Ｌまで低下し、テトラチオン酸は１ｍｇ／Ｌ未満であった。この液に塩酸を添加し、ｐＨを２に調整して２０〜６０分間（好ましくは３０〜４０分間）処理したところチオ硫酸及びテトラチオン酸は１ｍｇ／Ｌ未満まで処理された。このとき、ギ酸の初期濃度は１５８ｍｇ／Ｌであったが、１４７ｍｇ／Ｌ（ＣＯＤ換算１６ｍｇ／Ｌ）に低下したのみであった。
【００６９】
この過酸化水素処理水の過酸化水素をいったん還元処理した後、再度過酸化水素を５００ｍｇ／Ｌ（試験実施範囲は１５０〜７００ｍｇ／Ｌ）添加した。図１５の排水処理槽１２に仕込み、図１２の紫外線反応器３１−１を使い、主波長２５４ｎｍの１６Ｗ低圧紫外線ランプにより紫外線を照射しつつ、排水を循環させ促進酸化を試みたところ、６分間でＣＯＤ濃度は３ｍｇ／Ｌまで低下した。
【００７０】
［試験例３］
また、過酸化水素処理水をいったん還元処理した後、再度過酸化水素を５００ｍｇ／Ｌ（試験実施範囲は１５０〜７００ｍｇ／Ｌ）添加した。図１５の排水処理槽１２に仕込み、図１３の紫外線反応器３１−１を使い、主波長２５４ｎｍの２８Ｗ低圧紫外線ランプ２本により紫外線を照射しつつ、排水を循環させたところ、６０分間でＣＯＤ濃度は５ｍｇ／Ｌまで低下した。
【００７１】
［試験例４］
また、チオ硫酸イオン１６４ｍｇ／Ｌ（ＣＯＤ換算で８５ｍｇ／Ｌ）の排水に有効塩素濃度１２％の次亜塩素酸ソーダを１，０００〜３，０００ｍｇ／Ｌとなるように添加し、ｐＨを８〜１０に調整し、ｐＨを維持しつつ６０〜１８０分間（好ましくは９０〜１２０分間）処理したところ、チオ硫酸濃度は１ｍｇ／Ｌ未満まで低下し、テトラチオン酸はＣＯＤ換算で約４０ｍｇ／Ｌとなった。この液に塩酸を添加し、ｐＨを２に調整して３０〜１２０分間（好ましくは５０〜９０分間）処理したところテトラチオン酸は約２０ｍｇ／Ｌまで処理された。このとき、ギ酸の初期濃度は１５８ｍｇ／Ｌであったが、１４５ｍｇ／Ｌ（ＣＯＤ換算１６ｍｇ／Ｌ）に低下したのみであった。
【００７２】
この次亜塩素酸処理水をいったん還元処理した後、再度次亜塩素酸ソーダを１６０ｍｇ／Ｌを図１５の排水処理槽１２に仕込み、図１４の紫外線反応器３１−３を使い、主波長２５４ｎｍの１６Ｗ低圧紫外線ランプにより紫外線を照射しつつ、排水を循環させたところ、１０分間でＣＯＤ濃度は６ｍｇ／Ｌまで低下した。
酸化剤処理と促進酸化処理の二つの工程を合わせると、初期濃度１０２ｍｇ／Ｌの排水のＣＯＤ濃度が６ｍｇ／Ｌ以下まで低減した。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
以上のように、本発明にかかる排水処理装置は、排水中のＣＯＤ成分を効率的に処理することができ、例えばガス化設備から排出される排水等の処理に用いて適している。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】実施例１にかかる排水処理置の概略図である。
【図２】実施例２にかかる排水処理置の概略図である。
【図３】実施例３にかかる排水処理置の概略図である。
【図４】実施例３にかかる他の排水処理置の概略図である。
【図５】実施例４にかかる排水処理置の概略図である。
【図６】実施例５にかかる排水処理置の概略図である。
【図７】実施例６にかかる排水処理置の概略図である。
【図８】実施例７にかかる排水処理置の概略図である。
【図９】実施例８にかかる排水処理置の概略図である。
【図１０】実施例９にかかる排水処理置の概略図である。
【図１１】実施例１０にかかる排水処理置を有するガス化設備の概略図である。
【図１２】実施例１にかかる排水処理置の概略図である。
【図１３】実施例１にかかる排水処理置の概略図である。
【図１４】実施例１にかかる排水処理置の概略図である。
【図１５】試験例にかかる排水処理置の概略図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０  排水処理装置
１１  排水
１２  排水処理槽
１３  酸化剤
１４  酸化剤添加装置
１５  アルカリ剤
１６  アルカリ剤添加装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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