(57)【要約】【課題】  有機塩素化合物を含有する被処理水を浄化するに際し、汚泥中に含まれる有機塩素化合物を効率よく且つ確実に分解させることが可能な汚泥処理装置及び方法を提供すること。【解決手段】  本発明の汚泥処理装置は、有機塩素化合物を含有する被処理水に凝集剤を添加して被処理水中の懸濁固形物を凝集させると共に、懸濁固形物に有機塩素化合物を吸着させる凝集手段２と、有機塩素化合物と懸濁固形物とを含有する汚泥を被処理水から分離する分離手段３と、汚泥に酸を添加して溶解させて溶液を得る溶解手段４と、溶液中に含まれる有機塩素化合物を、紫外線等とオゾンとにより酸化分解させる高度酸化処理手段５とを含むことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機塩素化合物を含有する被処理水に凝集剤を添加して、前記被処理水中の懸濁固形物を凝集させると共に、前記懸濁固形物に前記有機塩素化合物を吸着させる凝集手段と、
前記有機塩素化合物と前記懸濁固形物とを含有する汚泥を前記被処理水から分離する分離手段と、
前記汚泥に酸を添加して溶解させて溶液を得る溶解手段と、
前記溶液中に含まれる有機塩素化合物を、紫外線、過酸化水素及びマイクロ波からなる群より選ばれる少なくとも１種とオゾンとにより酸化分解させる高度酸化処理手段と
を含むことを特徴とする汚泥処理装置。
【請求項２】
有機塩素化合物を含有する被処理水に凝集剤を添加して前記被処理水中の懸濁固形物を凝集させると共に、前記懸濁固形物に前記有機塩素化合物を吸着させる凝集工程と、
前記有機塩素化合物と前記懸濁固形物とを含有する汚泥を前記被処理水から分離する分離工程と、
前記汚泥に酸を添加して溶液を得る溶解工程と、
前記溶液中に含まれる有機塩素化合物を、紫外線、過酸化水素及びマイクロ波からなる群より選ばれる少なくとも１種とオゾンとにより酸化分解させる高度酸化処理工程と
を含むことを特徴とする汚泥処理方法。
【請求項３】
前記凝集工程において、前記被処理水中の前記懸濁固形物の濃度が１５００ｍｇ／ｌ以上であることを特徴とする、請求項２に記載の汚泥処理方法。
【請求項４】
前記高度酸化処理工程後の前記溶液を、前記凝集工程における前記被処理水に添加する溶液添加工程を更に含むことを特徴とする、請求項２又は３に記載の汚泥処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は汚泥処理装置及び方法に関するものであり、詳しくは、有機塩素化合物とカルシウムとを含有する廃水の処理工程において生成する、有機塩素化合物を含む汚泥を処理する装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工業廃水、各種用水、上水、上水汚泥処理排水等を処理するに際し、これらの被処理水には有機塩素化合物が含まれる場合がある。特に、一般廃棄物や産業廃棄物を埋め立てた廃棄物最終処分場の浸出水等には、ＰＣＤＤｓ、ＰＣＤＦｓ等のダイオキシン類が含まれることが多く、これらの毒性有機塩素化合物が人体又は環境に及ぼす影響が懸念されている。
【０００３】
また、汚泥（カルシウム塩）を除去する工程（カルシウム除去工程）を備えているごみ埋立地浸出水処理施設などの場合には、汚泥中の有機塩素化合物も問題となる。
【０００４】
上記カルシウム除去工程において、被処理水に炭酸ナトリウム（炭酸ソーダ）を添加することで汚泥を生成するが、有機塩素化合物は疎水性であることから、被処理水中の有機塩素化合物は汚泥に吸着する。この汚泥が被処理水から分離除去されることで、有機塩素化合物は処理施設外へ一旦は排出されることになる。
【０００５】
しかし、従来の浸出水処理施設では汚泥（凝集汚泥）を再び埋立地へ戻すことによって処理されることが多いため、有機塩素化合物が再度浸出水に流出してしまい、結果として有機塩素化合物は低減されないまま埋立地と浸出水処理施設とを循環することになる。
【０００６】
なお、凝集汚泥を焼却し、その焼却灰を廃棄する方法も知られているが、水処理装置と焼却装置とを併設している例は稀であり、通常、所定の焼却施設に汚泥を搬送して焼却処理を行う必要があるのでコストが増加してしまう。更に、有機塩素化合物を含有する汚泥を焼却すると、その有機塩素化合物自体、あるいは焼却の際の熱反応により生成する他の有機塩素化合物が排ガスや焼却灰に残留する場合がある。
【０００７】
そこで、被処理水中に含まれる有機塩素化合物を除去し、分解させるための様々な処理装置及び方法が提案されている。例えば、特許文献１には、汚水からダイオキシン類を含む汚泥を分離することによって浄化された処理水を得ると共に、汚泥を洗浄し、更にその汚泥からダイオキシン類を抽出してオゾン・紫外線処理を施すダイオキシン類の分解除去方法が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−３０９４８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に記載の方法は、汚泥の洗浄、汚泥からのダイオキシン類の抽出等の多くの工程を含むものであり、処理操作が複雑になったり処理装置が大規模になったりするといった問題を有している。また、このような方法で有機塩素化合物を分解させる場合、十分な分解除去効率を得るためには洗浄、抽出等の各工程における精度が高いことが必要であるので、大量の被処理水中に含まれる有機塩素化合物を処理する際には効率が不十分となる。更に、この方法においては、汚泥からダイオキシン類を抽出する際にクロロベンゼン、ジクロロベンゼン等の溶剤が用いられるが、これらの溶剤は比較的高価であり、また、それらの中には有害物質若しくは環境汚染物質が含まれることから、コストや安全性の点で必ずしも十分とは言えない。
【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、有機塩素化合物を含有する被処理水を浄化するに際し、汚泥中に含まれる有機塩素化合物を効率よく且つ確実に分解させることが可能な汚泥処理装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、有機塩素化合物を含有する被処理水を浄化するに際し、生成する汚泥を酸で溶解し、その溶液を高度酸化処理することによって上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明の汚泥処理装置は、有機塩素化合物を含有する被処理水に凝集剤を添加して、被処理水中の懸濁固形物を凝集させると共に、懸濁固形物に有機塩素化合物を吸着させる凝集手段と、有機塩素化合物と懸濁固形物とを含有する汚泥を被処理水から分離する分離手段と、汚泥に酸を添加して溶液を得る溶解手段と、溶液中に含まれる有機塩素化合物を、紫外線、過酸化水素及びマイクロ波からなる群より選ばれる少なくとも１種とオゾンとにより酸化分解させる高度酸化処理手段とを含むことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の汚泥処理方法は、有機塩素化合物を含有する被処理水に凝集剤を添加して被処理水中の懸濁固形物を凝集させると共に、懸濁固形物に有機塩素化合物を吸着させる凝集工程と、有機塩素化合物と懸濁固形物とを含有する汚泥を被処理水から分離する分離工程と、汚泥に酸を添加して溶液を得る溶解工程と、溶解工程で得られる溶液中に含まれる有機塩素化合物を、紫外線、過酸化水素及びマイクロ波からなる群より選ばれる少なくとも１種とオゾンとにより酸化分解させる高度酸化処理工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明においては、被処理水から分離された汚泥を酸に溶解し、その溶液について上記特定の高度酸化処理を施すことによって、汚泥の洗浄、汚泥からの有機塩素化合物の抽出等の操作を行わずとも、汚泥中に含まれる有機塩素化合物を効率よく且つ確実に分解させることが可能となる。従って、本発明の汚泥処理装置及び方法により生成した汚泥をそのまま埋立地に戻した場合であっても、埋立地又はその浸出水における有機塩素化合物濃度の増加を十分に抑制することができ、また、その汚泥を焼却した場合であっても、有機塩素化合物を含有する排ガスの放出を十分に防止することができる。
【００１４】
本発明にかかる凝集工程においては、被処理水中の前記懸濁固形物の濃度が１５００ｍｇ／ｌ以上であることが好ましい。凝集工程における被処理水中の懸濁固形物濃度が上記の条件を満たすと、有機塩素化合物の懸濁固形物への吸着及び被処理水からの除去をより効率よく且つ確実に行うことができる。
【００１５】
また、本発明においては、高度酸化処理工程後の溶液を、凝集工程における被処理水に添加する溶液添加工程を更に含むことが好ましい。高度酸化処理工程後の溶液は有機塩素化合物濃度が十分に低く且つ溶解性カルシウム濃度が十分に高いものである。従って、凝集工程において当該溶液を被処理水に添加することによって、被処理水中の懸濁固形物濃度が高められるので、被処理水からの有機塩素化合物の除去をより効率よく且つ確実に行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の汚泥処理装置及び方法によれば、汚泥中に含まれる有機塩素化合物を効率よく且つ確実に分解させることが可能となる。従って、本発明の汚泥処理装置及び方法は、ゴミ埋立地浸出水等を処理するに際し、生成する汚泥を再び埋立地に戻す場合に埋立地又は浸出水の有機塩素化合物濃度を低減できる点で非常に有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、場合により図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付することとする。
【００１８】
本発明の汚泥処理装置及び方法は、有機塩素化合物を含有する被処理水を浄化するに際し、生成する汚泥中に含まれる有機塩素化合物を効率よく且つ確実に分解させることを可能とするものである。かかる被処理水としては、有機塩素化合物とカルシウムとを含有するものであれば特に制限されないが、具体的には、工業廃水、各種用水、上水汚泥処理排水、ゴミ埋立地浸出水等が挙げられる。
【００１９】
また、本発明にかかる被処理水に含有される有機塩素化合物としては、具体的には、ＰＣＤＤｓ、ＰＣＤＦｓ、コ・プラナＰＣＢ等のダイオキシン類、ＰＣＢ、クロロフェノール類、クロロベンゼン類、クロロトルエン類等が挙げられる。
【００２０】
ここで、本発明の汚泥処理装置の好適な一実施形態を図１に示す。図１においては、凝集手段としての凝集槽２、分離手段としての沈殿槽３、溶解手段としての溶解槽４、高度酸化処理手段（ＡＯＰ手段）５、再凝集槽６がこの順で連結されて汚泥処理装置１を構成している。
【００２１】
凝集槽２においては、被処理水に凝集剤が添加されて、被処理水中に含まれるカルシウム、マンガン等を含む懸濁固形物（ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  ｓｏｌｉｄ、ＳＳ）の生成、凝集が行われる。かかる凝集剤としては、被処理水中に含まれる所定の成分を凝集させることが可能であれば特に制限されないが、例えばカルシウムを凝集させる場合には炭酸ナトリウム（炭酸ソーダ、Ｎａ２ＣＯ３）が好ましく用いられる。このとき、被処理水中のカルシウムは炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）として凝集する。
【００２２】
凝集剤の添加量は、被処理水中に含まれる所定の成分の濃度によって適宜選択されるが、例えば凝集剤として炭酸ナトリウムを用いる場合、その添加量は被処理水中のカルシウム１ｍｇに対して２．５〜４．０ｍｇであることが好ましい。
【００２３】
また、本発明にかかる凝集工程において、凝集剤添加後の被処理水のｐＨは９〜１２であることが好ましく、ｐＨ１０であることが最も好ましい。被処理水のｐＨが前記下限値未満であると、被処理水中の所定の成分を十分に凝集させることが困難となる傾向にある。被処理水のｐＨの調整は、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（苛性ソーダ、ＮａＯＨ）等のアルカリを被処理水に添加することによって好適に行うことができる。
【００２４】
更に、被処理水中に含まれる有機塩素化合物は疎水性を示すので、上記の工程において生成する懸濁固形物に有機塩素化合物を吸着させることができる。このとき、被処理水中の懸濁固形物の濃度を１５００ｍｇ／ｌ以上（より好ましくは２０００ｍｇ／ｌ以上、特に好ましくは２０００〜４０００ｍｇ／ｌ）に保持すると、被処理水からの有機塩素化合物の除去をより効率よく且つ確実に行うことができるので好ましい。
【００２５】
次に、沈殿槽３において、有機塩素化合物と懸濁固形物とを含有する汚泥が被処理水から分離される。汚泥が除去された被処理水はそのまま、あるいは必要に応じて生物処理、活性炭吸着処理等を経て、浄水として放出される。他方、汚泥は、溶解槽４に送られて、酸の添加により溶液となる。
【００２６】
なお、本発明の汚泥処理装置及び方法によって奏される、有機塩素化合物の抽出等を行わずとも汚泥中に含まれる有機塩素化合物を効率よく且つ確実に分解させることができるといった効果は、汚泥に酸を添加して溶液とし、その溶液中に有機塩素化合物を十分に均一に分散させた状態で高度酸化処理することによって初めて達成されるものである。ちなみに、有機塩素化合物を含有する汚泥を溶液とせずにそのまま高度酸化処理した場合には、後述する高度酸化処理工程において、懸濁固形物等が、ヒドロキシラジカルの生成を阻害したり、生成したヒドロキシラジカルのスカベンジャーとして作用したり、懸濁固形物により物理的に紫外線照射やマイクロ波の妨害となったりするので、十分な分解除去効率が得られない。
【００２７】
本発明において用いられる酸としては、汚泥を溶解することが可能なものであれば特に制限されないが、具体的には、塩酸、硝酸等が挙げられる。また、酸を添加した後の溶液のｐＨを５〜８とすると、汚泥をより効率よく且つ確実に溶解することができるので好ましい。
【００２８】
このようにして得られる溶液中の有機塩素化合物は高度酸化処理手段（ＡＯＰ処理手段）５によって分解する。高度酸化処理手段５は、紫外線、過酸化水素及びマイクロ波からなる群より選ばれる少なくとも１種とオゾン（Ｏ３）とを利用するものであり、このような組合せによって、オゾンから生成されるヒドロキシラジカルの強力な酸化力により、有機塩素化合物を効率よく且つ確実に分解させることができる。
【００２９】
例えば紫外線とオゾンとを利用する場合、２つの電極間に誘導体（ガラスなど）を介して交流電圧を印加し、酸素中で放電させることによってオゾンを発生させることができる。このようにして発生したオゾンを溶液に注入すると共に、溶液に紫外線を照射することによって、溶液中の有機塩素化合物を好適に分解させることができる。
【００３０】
なお、オゾンのみを利用する場合は、二酸化炭素まで分解する途中で酸化分解が止まってしまい、有機塩素化合物を完全に酸化分解させることが困難である。
【００３１】
高度酸化処理工程後の溶液（ＡＯＰ処理水）は再凝集槽６に送られ、アルカリの添加により再び析出した汚泥が処理水から分離される。アルカリ添加後の処理水のｐＨは９〜１２程度であることが好ましい。この際、ｐＨが低い方がアルカリ添加量を低減できるので好ましい。かかるｐＨの調整は、上記凝集工程の説明において例示されたアルカリを用いて好適に行うことができる。
【００３２】
再凝集槽６で分離された汚泥は有機塩素化合物が十分に除去されたものであるので、必要に応じて脱水処理を行った後、そのまま埋立地に戻してもよく、また、焼却してもよい。
【００３３】
また、ＡＯＰ処理水、あるいは更に再凝集槽６内の残液及び脱水工程での脱水ろ液はカルシウム等の懸濁固形物を含むので、これらのうちの１つ以上を凝集槽２に送り、これらの処理水を凝集槽２内の被処理水に添加することによって、凝集工程における被処理水の懸濁固形物濃度を上記特定の範囲内に保持することができる。
【００３４】
なお、図１には凝集槽２及び沈殿槽３を備える汚泥処理装置を示したが、本発明にかかる凝集手段及び分離手段としては、図２に示すように、凝集槽２と浸漬膜分離装置７とにより構成されるものであってもよい。特に、凝集槽２内の懸濁固形物を十分に高濃度に保持することができ、且つ汚泥引き抜き頻度が低い場合には、図２に示す汚泥処理装置のように浸漬膜分離装置を用いることが好ましい。
【００３５】
分離手段として浸漬膜分離装置を用いる場合、汚泥が浸漬膜分離装置の分離膜に付着して分離効率が低下することがあるが、このような場合には、ブロア８からの流体（空気等）による膜面洗浄効果によって、分離膜の付着物を除去することができる。
【実施例】
【００３６】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【００３７】
［比較例１］
図１に示す汚泥処理装置を用い、以下の手順に従って、ゴミ埋立地浸出水の浄化処理、並びにそれに伴い生成する汚泥の処理を４０日間行った。なお、浸出水の処理量は１日当たり１００ｌ／ｄとした。
【００３８】
（凝集工程）
先ず、凝集槽２にて、ゴミ埋立地浸出水（ダイオキシン類濃度：１．１ｐｇ−ＴＥＱ／ｌ、カルシウム濃度：８１０ｍｇ／ｌ）に炭酸ナトリウム及び水酸化ナトリウムを添加し、ｐＨ１１の条件下で炭酸カルシウムの生成、凝集を行った。このとき、被処理水中の懸濁固形物濃度を２５００ｍｇ／ｌに保持した。
【００３９】
（分離工程）
次に、沈殿槽３にて、沈殿槽３からの汚泥の引き抜き量を１０ｌ／ｄ、被処理水（浄水）の生成量を１００ｌ／ｄとして、炭酸カルシウムを含む汚泥を被処理水から分離した。分離された汚泥中のカルシウム濃度は約１６０００ｍｇ／ｌであった。１０日目、２０日目、３０日目及び４０日目に得られた処理水（カルシウム処理水）のダイオキシン類濃度及びカルシウム濃度を表１に示す。
【００４０】
（高度酸化処理工程）
分離工程で得られた汚泥を、オゾンと紫外線とを利用した高度酸化処理手段５にて処理した。高度酸化処理工程におけるオゾンの注入率は１５０ｍｇ／ｌ、紫外線出力は３００Ｗとした。また、汚泥処理後の溶液（ＡＯＰ処理水）の一部を５ｌ／ｄの割合で凝集槽２に送り、凝集槽２内の浸出水に添加した。１０日目、２０日目、３０日目及び４０日目に得られたＡＯＰ処理水のダイオキシン濃度を表１に示す。
【００４１】
（再凝集工程）
更に、ＡＯＰ処理水を再凝集槽６に送り、水酸化ナトリウムを加えてｐＨ１１とし、析出した汚泥を処理水から分離した。１０日目、２０日目、３０日目及び４０日目に得られた汚泥のダイオキシン類濃度を表１に示す。
【００４２】
［実施例１］
上述した比較例１（４０日目）の後に、図１に示す汚泥処理装置を用い、以下の手順に従って、ゴミ埋立地浸出水の浄化処理、並びにそれに伴い生成する汚泥の処理を２０日間行った。なお、浸出水の処理量は１日当たり１００ｌ／ｄとした。
【００４３】
（凝集工程）
先ず、凝集槽２にて、ゴミ埋立地浸出水（ダイオキシン類濃度：１．１ｐｇ−ＴＥＱ／ｌ、カルシウム濃度：８１０ｍｇ／ｌ）に炭酸ナトリウム及び水酸化ナトリウムを添加し、ｐＨ１１の条件下で炭酸カルシウムの生成、凝集を行った。このとき、被処理水中の懸濁固形物濃度を２５００ｍｇ／ｌに保持した。
【００４４】
（分離工程）
次に、沈殿槽３にて、沈殿槽３からの汚泥の引き抜き量を１０ｌ／ｄ、被処理水（浄水）の生成量を１００ｌ／ｄとして、炭酸カルシウムを含む汚泥を被処理水から分離した。分離された汚泥中のカルシウム濃度は約１６０００ｍｇ／ｌであった。１０日目及び２０日目に得られた処理水（カルシウム処理水）のダイオキシン類濃度及びカルシウム濃度を表１に示す。
【００４５】
（溶解工程）
更に、溶解槽４にて、分離された汚泥に塩酸を加え、ｐＨ５．５〜６の条件下で汚泥の溶解を行った。得られた溶液中には懸濁固形物は認められなかった。
【００４６】
（高度酸化処理工程）
このようにして得られた溶液を、オゾンと紫外線とを利用した高度酸化処理手段５にて処理した。高度酸化処理工程におけるオゾンの注入率は１５０ｍｇ／ｌ、紫外線出力は３００Ｗとした。また、汚泥処理後の溶液（ＡＯＰ処理水）の一部を５ｌ／ｄの割合で凝集槽２に送り、凝集槽２内の浸出水に添加した。１０日目及び２０日目に得られたＡＯＰ処理水のダイオキシン濃度を表１に示す。
【００４７】
（再凝集工程）
更に、ＡＯＰ処理水を再凝集槽６に送り、水酸化ナトリウムを加えてｐＨ１１とし、析出した汚泥を処理水から分離した。１０日目及び２０日目に得られた汚泥のダイオキシン類濃度を表１に示す。
【００４８】
［実施例２］
凝集工程における懸濁固形物濃度を２０００ｍｇ／ｌとしたこと以外は実施例１と同様にして、上述した比較例１（４０日目）の後でゴミ埋立地浸出水の処理を１０日間行った。１０日目に得られた、カルシウム処理水のダイオキシン類濃度及びカルシウム濃度、ＡＯＰ処理水のダイオキシン類濃度、再凝集槽で分離された汚泥のダイオキシン類濃度をそれぞれ表１に示す。
【００４９】
［実施例３］
凝集工程における懸濁固形物濃度を１５００ｍｇ／ｌとしたこと以外は実施例１と同様にして、上述した比較例１（４０日目）の後でゴミ埋立地浸出水の処理を１０日間行った。１０日目に得られた、カルシウム処理水のダイオキシン類濃度及びカルシウム濃度、ＡＯＰ処理水のダイオキシン類濃度、再凝集槽で分離された汚泥のダイオキシン類濃度をそれぞれ表１に示す。
【００５０】
【表１】
2005125230.tif 000003
表１に示す結果からも明らかなように、実施例１において、汚泥及びカルシウム処理水中のダイオキシン類濃度が十分に低減されている。
【００５１】
実施例２、３においても、汚泥中のダイオキシン類濃度は十分に低減されている。更に、実施例２においては、カルシウム処理水中のダイオキシン類濃度も、比較例１の４０日目の場合と比べて十分に低減されている。
【００５２】
これに対して、汚泥を溶液とせずに高度酸化処理を行った比較例１では、日数の経過に伴い汚泥及びカルシウム処理水中のダイオキシン濃度はいずれも上昇した。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の汚泥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２】本発明の汚泥処理装置の好適な他の実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…汚泥処理装置、２…凝集槽、３…分離槽、４…溶解槽、５…高度酸化処理手段、６…再凝集槽、７…浸漬膜分離装置、８…ブロア。
【図１】
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【図２】
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