(57)【要約】【課題】1,4-ジオキサンを含む下水廃水や浸出水廃水等の実廃水から効率的に1,4-ジオキサンを分解除去することができる。【解決手段】廃水中に含有される1,4-ジオキサンを促進酸化法又はフェントン酸化法によるジオキサン分解装置２０、５４で分解除去する際に、ジオキサン分解の前処理として、廃水に共存する有機物を生物反応槽１２で分解除去すると共に、廃水を固液分離し、固液分離で分離された分離水をジオキサン分解装置２０、５４で処理する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃水中に含有される1,4-ジオキサンを促進酸化法又はフェントン酸化法によるジオキサン分解工程で分解除去する廃水処理方法において、
前記ジオキサン分解工程の前処理として、
前記廃水に共存する有機物を生物反応槽で分解除去する有機物除去工程と、
前記有機物除去工程で処理された廃水を固液分離する固液分離工程とを設け、
前記固液分離工程で分離された分離水を前記ジオキサン分解工程で処理することを特徴とする廃水処理方法。
【請求項２】
前記廃水中に含有される前記1,4-ジオキサン濃度（ｍｇ／Ｌ）に対する前記有機物濃度（ｍｇ／Ｌ）の比率が１．５以下になるように、前記有機物除去工程で廃水中の有機物を分解除去することを特徴とする請求項１の廃水処理方法。
【請求項３】
前記廃水中には1,4-ジオキサン濃度が１０ｍｇ／Ｌ以上含まれていることを特徴とする請求項１又は２の廃水処理方法。
【請求項４】
前記ジオキサン分解工程を前記促進酸化法で行う場合には、発生する廃オゾンガスを前記生物反応槽に吹き込むことを特徴とする請求項１〜３の何れか１の廃水処理方法。
【請求項５】
前記ジオキサン分解工程を前記フェントン酸化法で行う場合には、金属触媒と過酸化水素の添加を複数段に分けて行うことを特徴とする請求項１〜３の何れか１の廃水処理方法。
【請求項６】
廃水中に含有される1,4-ジオキサンを分解除去する廃水処理装置において、
前記廃水に共存する有機物を分解除去する生物反応槽と、
前記生物反応槽で処理された廃水を固液分離する固液分離装置と、
前記固液分離装置で分離された分離水に含有される1,4-ジオキサンを促進酸化法又はフェントン酸化法によって分解除去するジオキサン分解装置と、
を備えたことを特徴とする廃水処理装置。
【請求項７】
前記固液分離装置は膜分離装置であることを特徴とする請求項６の廃水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃水処理方法及び装置に係り、特に廃水中に含有される1,4-ジオキサンを促進酸化法又はフェントン酸化法によって分解除去する廃水処理方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
1,4-ジオキサンは一般的に溶剤等として使用されており、市販のポリオキシアルキルエーテルのような洗剤中にも含まれている。この為、1,4-ジオキサンを製造する工程からの廃水中、或いはポリエチレン系の製品を製造する工程や使用する工程からの廃水中に1,4-ジオキサンが含まれるが、1,4-ジオキサンは難分解性物質であるため下水処理場における生物処理では殆ど分解除去できず、水環境汚染が指摘されている。
【０００３】
このような難分解性物質を分解除去する方法としては、従来からオゾン酸化法、活性炭吸着法、凝集沈澱法、促進酸化法（特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）、及びフェント酸化法がある。
【０００４】
しかし、1,4-ジオキサンはオゾン酸化法により若干の分解は期待できるが反応効率が悪いという欠点がある。また、1,4-ジオキサンは活性炭吸着性が悪いために吸着法での除去は難しく、更には水溶性が高いために凝集沈澱でも除去されない。一方、1,4-ジオキサンは促進酸化法又はフェントン酸化法で分解処理が可能であるとの報告がなされており、1,4-ジオキサンを含む合成廃水を促進酸化法又はフェントン酸化法で処理することが可能である。
【特許文献１】特開２００１−０２９９６６号公報
【特許文献２】特開２００１−１２１１６３号公報
【特許文献３】特開２０００−２０２４６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、合成廃水ではなく下水処理場や埋め立て地の浸出水廃水等の実廃水から採取した1,4-ジオキサンを含む廃水について、促進酸化法やフェントン酸化法を適用しても1,4-ジオキサンを十分に分解除去できないという問題があり、促進酸化法やフェントン酸化法による実効を上げるには、更なる改良が必要となっている。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、1,4-ジオキサンを含む下水廃水や浸出水廃水等の実廃水から効率的に1,4-ジオキサンを分解除去することができる廃水処理方法及び装置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】
【０００７】
本発明の請求項１は前記目的を達成するために、廃水中に含有される1,4-ジオキサンを促進酸化法又はフェントン酸化法によるジオキサン分解工程で分解除去する廃水処理方法において、前記ジオキサン分解工程の前処理として、前記廃水に共存する有機物を生物反応槽で分解除去する有機物除去工程と、前記有機物除去工程で処理された廃水を固液分離する固液分離工程とを設け、前記固液分離工程で分離された分離水を前記ジオキサン分解工程で処理することを特徴とする。
【０００８】
ここで、促進酸化法とは、オゾン処理を主として、これに過酸化水素処理及び紫外線処理の少なくとも一方を併用することによって酸化を促進する方法である。また、フェントン酸化法とは、金属触媒の下で過酸化水素を添加することにより生成するＯＨラジカルによる酸化法である。
【０００９】
本発明の請求項１によれば、促進酸化法又はフェントン酸化法によるジオキサン分解工程で分解除去する前処理として、廃水中の有機物を分解除去し、更には固液分離により廃水中のＳＳ成分の除去を行い、これらの前処理を行った分離水に対して促進酸化法又はフェントン酸化法による1,4-ジオキサンの分解除去を行うようにしたので、1,4-ジオキサンの分解性能を向上させることができる。
【００１０】
生物反応槽での有機物処理の場合、有機物がＳＳ成分に転換することによる余剰汚泥の増加が懸念されるが、1,4-ジオキサンを含有する廃水の特性として、ポリエチレングリコール系の有機物、例えばエチレングリコールが多く共存しているので、余剰汚泥の増加も殆どない。即ち、ポリエチレングリコール系の有機物は、活性汚泥等による生物学的な処理で分解され易く、しかも有機物（ＢＯＤ）から固形物質（ＳＳ）への転換率（汚泥転換率）が小さい。従って、ジオキサン分解工程の有機物分解除去に下水処理場等における生物処理槽をそのまま使用しても、生物反応槽での余剰汚泥を殆ど増加させることなく、ジオキサン分解工程で1,4-ジオキサンを効率的に分解除去できる。
【００１１】
次に、有機物除去工程で処理された廃水を固液分離する固液分離工程を行い、固液分離工程で分離された分離水をジオキサン分解工程で処理する。これにより、促進酸化法又はフェントン酸化法、特に紫外線照射を伴う場合の促進酸化法での1,4-ジオキサンの分解性能の低下要因であるＳＳ成分を除去することができるので、促進酸化法又はフェントン酸化法による1,4-ジオキサンの分解性能を更に向上させることができる。
【００１２】
請求項２は請求項１において、前記廃水中に含有される前記1,4-ジオキサン濃度（ｍｇ／Ｌ）に対する前記有機物濃度（ｍｇ／Ｌ）の比率が１．５以下になるように、前記有機物除去工程で廃水中の有機物を分解除去することを特徴とする。これは、廃水中における1,4-ジオキサン濃度に対する有機物濃度と、促進酸化法又はフェントン酸化法の分解速度との間には密接な関係があり、1,4-ジオキサン濃度に対する有機物濃度が１．５以下になると急激に分解速度が上昇するためである。1,4-ジオキサン濃度に対する有機物濃度の特に好ましい数値は１以下である。
【００１３】
請求項３は請求項１又は２において、前記廃水中には1,4-ジオキサン濃度が１０ｍｇ／Ｌ以上含まれていることを特徴とする。これは、廃水中の1,4-ジオキサンの濃度が１０ｍｇ／Ｌ以上ある場合に、促進酸化法又はフェントン酸化法において有機物の共存が1,4-ジオキサンの分解性能に与える影響が特に大きくなり、本発明が有効だからである。
【００１４】
請求項４は請求項１〜３の何れか１において、前記ジオキサン分解工程を前記促進酸化法で行う場合には、発生する廃オゾンガスを前記生物反応槽に吹き込むことを特徴とする。これにより、生物反応槽の汚泥を廃オゾンガスで分解して余剰汚泥発生量を低減でき、固液分離工程での負担を軽減できる。また、廃オゾンガスを生物反応槽に吹き込むことで、有機物のＳＳへの転換率である汚泥転換率を低減でき、これによる余剰汚泥発生量低減も期待できる。
【００１５】
請求項５は請求項１〜３の何れか１において、前記ジオキサン分解工程を前記フェントン酸化法で行う場合には、金属触媒下金属触媒と過酸化水素の添加を複数段に分けて行うことを特徴とする。このように、金属触媒と過酸化水素の添加を複数段に分けて行うことにより、フェントン酸化法による1,4-ジオキサンの分解性能を向上できる。これは、過酸化水素自体がＯＨラジカルと反応する性質を有することから、金属触媒の下で高濃度の過酸化水素を一度に添加すると、ＯＨラジカルが1,4-ジオキサンと反応する前に過酸化水素自体と反応してしまい、1,4-ジオキサンの分解効率が低減するからである。
【００１６】
本発明の請求項６は前記目的を達成するために、廃水中に含有される1,4-ジオキサンを分解除去する廃水処理装置において、前記廃水に共存する有機物を分解除去する生物反応槽と、前記生物反応槽で処理された廃水を固液分離する固液分離装置と、前記固液分離装置で分離された分離水に含有される1,4-ジオキサンを促進酸化法又はフェントン酸化法によって分解除去するジオキサン分解装置と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
請求項６は、請求項１の方法発明を装置発明として構成したものである。
【００１８】
請求項７は請求項６において、前記固液分離装置は膜分離装置であることを特徴とする。これは、生物反応槽での有機物除去後の固液分離装置として膜分離装置を用いることにより、生物反応槽内の活性汚泥濃度を１００００ｍｇ／Ｌ〜３００００ｍｇ／Ｌの高濃度に維持でき、これにより上記した汚泥転換率を更に低減できると共に、ジオキサン分解装置にＳＳ成分がいかないように膜分離装置で確実にＳＳ成分を除去できるからである。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように本発明に係る廃水処理方法及び装置において、1,4-ジオキサンを含む下水廃水や浸出水廃水等の実廃水から効率的に1,4-ジオキサンを分解除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下添付図面に従って本発明に係る廃水処理方法及び装置における好ましい実施の形態について詳説する。
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施の形態の廃水処理装置の概略構成図であり、促進酸化法によるジオキサン分解装置を設けた例である。
【００２２】
図１に示すように、廃水処理装置１０は、主に、生物反応槽１２と、沈殿槽１４と、砂濾過槽１６と、調整槽１８と、促進酸化法によるジオキサン分解装置２０とで構成される。
【００２３】
生物反応槽１２には、下水処理廃水或いは埋め立て地の浸出水等の1,4-ジオキサンを含む実廃水（以下「廃水」という）の原水が原水管２２から流入する。生物反応槽１２の底部には散気管２４が設けられ、ブロアー２６からエアーが供給されて生物反応槽１２内の廃水中に曝気される。これにより、廃水中に含まれる有機物等の生物学的に処理可能な成分が活性汚泥により好気性条件下で生物処理される。
【００２４】
生物反応槽１２で処理された廃水は、送水管２８を流れて沈殿槽１４と砂濾過槽１６に順次送水されると共に、沈殿槽１４と砂濾過槽１６において廃水に同伴して流出した活性汚泥等のＳＳ成分が固液分離される。また、沈殿槽１４で沈降した活性汚泥等のＳＳ成分の一部が汚泥返送管３０を介して生物反応槽１２に戻されると共に、残りのＳＳ成分は余剰汚泥として引き抜き管３２から引き抜かれる。一方、砂濾過槽１６での砂濾過により微細なＳＳが分離された分離水は送水管２８を流れて調整槽１８に送水される。調整槽１８では例えば分離水のＰＨ等が調整された後、送水管２８を流れて促進酸化法のジオキサン分解装置２０に送水される。
【００２５】
促進酸化法のジオキサン分解装置２０は、主として、促進酸化槽３４と、促進酸化槽３４内へオゾンガスを注入するオゾンガス注入管３６と、促進酸化槽３４内に設けられた紫外線ランプ３８とで構成される。そして、調整槽１８からジオキサン分解装置２０に送水された分離水中の1,4-ジオキサンは、オゾンガスと紫外線照射を併用した促進酸化法により酸化分解される。この1,4-ジオキサンの分解は、オゾンによる直接的な分解ではなく、オゾンの自己分解過程で生じるＯＨラジカルにより1,4-ジオキサンが分解される。酸化分解に使用された廃オゾンガスは廃オゾン戻し管４０を介して生物反応槽１２に戻される。尚、促進酸化法は、オゾンガスと紫外線照射の組み合わせの他に、オゾンガスと過酸化水素の組み合わせ、或いはオゾンガスと紫外線照射と過酸化水素との組み合わせも使用することができる。
【００２６】
次に上記の如く形成された本発明の第１の実施の形態の廃水処理装置１０の作用を説明する。
【００２７】
原水管２２から生物反応槽１２に流入した廃水は、先ず廃水に共存する有機物を生物反応槽１２の活性汚泥により分解除去する。これにより、促進酸化法による1,4-ジオキサンの分解性能を向上させることができる。これは、廃水中に共存する有機物濃度が高いと、促進酸化法で1,4-ジオキサンを分解する性能が極端に悪くなるためである。この理由として、促進酸化法による1,4-ジオキサンの分解は、ＯＨラジカルによって主として分解されると考えられるが、共存する有機物濃度が高いとＯＨラジカルが有機物の分解に消費されて1,4-ジオキサンの分解が十分に進まないためと考察される。
【００２８】
図２は、廃水中の1,4-ジオキサン濃度（ｍｇ／Ｌ）に対する有機物濃度（ｍｇ／Ｌ）と、1,4-ジオキサンの分解速度との関係を示したもので、図２では有機物濃度としてＴＯＣ濃度（全有機炭素量）で示す。尚、図２の分解速度は、1,4-ジオキサン濃度をＹとし、処理時間をＸとしたときに、Ｔ＝Ａ×Ｘ＋Ｂの式に近似したときのＡの値（１／ｍｉｎ）を示す。
【００２９】
図２から分かるように、1,4-ジオキサン濃度に対するＴＯＣ濃度が２以上になると、殆ど1,4-ジオキサンを分解しない。1,4-ジオキサン濃度に対するＴＯＣ濃度を２から次第に小さくしていくと分解速度は大きくなり、１．５付近から分解速度が急激に上昇する。このことから、1,4-ジオキサン濃度に対するＴＯＣ濃度が１．５以下になるまで、廃水中の有機物を生物反応槽１２で分解除去することが好ましい。1,4-ジオキサン濃度に対するＴＯＣ濃度を１まで小さくすると、分解速度は１．０程度まで大きくなるので、1,4-ジオキサン濃度に対するＴＯＣ濃度が１以下になるまで有機物を生物反応槽１２で分解除去するのが更に好ましい。
【００３０】
また、1,4-ジオキサンを含有する廃水の特性として、ポリエチレングリコール系の有機物が多く共存している。これは、1,4-ジオキサンの製造がエチレングリコールを原料としていること、或いは洗剤などにはポリエチレングリコール基を持つことが多く、ポリエチレングリコールの反応工程で副生成物として1,4-ジオキサンが生成されるためである。
【００３１】
このポリエチレングリコール系の有機物は、活性汚泥による生物学的な処理で分解され易く、しかも有機物（ＢＯＤ）から懸濁物質（ＳＳ）への転換率（汚泥転換率）が１０％以下と小さくメリットがある。
【００３２】
従って、ジオキサン分解装置２０で分解除去する前処理として、先ず廃水に共存する有機物を分解除去することが重要であるが、有機物の分解除去方法としては生物反応槽１２による生物処理が好適である。これは、廃水中の有機物がエチレングリコールではない下水廃水の場合には、生物処理による汚泥転換率が７０％と高いが、1,4-ジオキサンを含む廃水のように廃水中の有機物がエチレングリコールを主とした廃水の場合には、生物処理により容易に分解除去でき、しかも汚泥転換率は１０％以下と低く、余剰汚泥の発生を著しく低減できるからである。ここで、汚泥転換率１０％とは、有機物が１００ｍｇ／Ｌから１０ｍｇ／ＬのＳＳが発生することをいう。
【００３３】
次に、生物反応槽１２で処理された廃水を沈殿槽１４と砂濾過槽１６とで固液分離し、固液分離された分離水をジオキサン分解装置２０で処理する。これは、生物反応槽１２での活性汚泥等のＳＳ成分が促進酸化法の処理時に存在すると分解性能が低下するためであり、特に紫外線照射への悪影響により1,4-ジオキサンの分解性能が低下する。そこで、本発明では、1,4-ジオキサンが水溶性の高い物質であることを利用して、生物反応槽１２で処理された廃水を固液分離することで1,4-ジオキサンを分離水に抽出でき、しかもジオキサン分解装置２０での分解阻害物であるＳＳ成分も除去できる。これにより、1,4-ジオキサンを含む下水廃水や浸出水廃水等の実廃水から効率的に1,4-ジオキサンを分解除去することができる。
【００３４】
また、促進酸化槽３４から排出される廃オゾンガスを生物反応槽１２に吹き込むようにしたので、生物反応槽１２の汚泥を廃オゾンガスで分解して余剰汚泥発生量を低減でき、固液分離の負担も軽減できる。また、廃オゾンガスを生物反応槽１２に吹き込むことで、有機物のＳＳへの転換率である汚泥転換率を更に低減できる。
【００３５】
図３は、本発明の第２の実施の形態の廃水処理装置５０の概略構成図であり、促進酸化法によるジオキサン分解装置２０を設けた点は第１の実施の形態と同様であるが、固液分離手段として沈殿槽１４と砂濾過槽１６の代わりに膜分離装置４２を設けたものである。膜分離装置４２で固液分離された汚泥の一部は汚泥返送管３０を介して生物反応槽１２に戻され、残りの汚泥が引き抜き管３２から余剰汚泥として引き抜かれる。
【００３６】
尚、第１の実施の形態と同じ部材、装置には同符号を付して説明すると共に、説明は省略する。以下、第３から第４の実施の形態の説明も同様である。
【００３７】
本発明の第２の実施の廃水処理装置５０形態によれば、生物反応槽１２での有機物除去後の固液分離に膜分離装置４２を用いることにより、生物反応槽１２内の活性汚泥濃度を１００００ｍｇ／Ｌ〜３００００ｍｇ／Ｌの高濃度に維持できる。これにより、生物反応槽１２での有機物分解効率が大きくなるので、前述した汚泥転換率を更に向上でき、汚泥転換率を７％以下まで低減可能である。また、膜分離装置４２で固液分離することで、ジオキサン分解装置２０にＳＳ成分が確実にいかないようにできるので、ジオキサン分解装置２０での1,4-ジオキサンの分解性能を向上できる。膜分離装置４２の膜としては、精密濾過膜や限外濾過膜を好適に使用することができると共に、浸漬平膜型の膜分離装置や回転平膜型の膜分離装置を使用することができる。
【００３８】
図４は、本発明の第２の実施の形態の廃水処理装置５０の変形例であり、生物反応槽１２と膜分離装置４２とを同一槽で構成した一体型の廃水処理装置６０である。
【００３９】
図４に示すように、一体型の廃水処理装置６０は、膜分離活性汚泥処理装置４４と、調整槽１８と、促進酸化法によるジオキサン分解装置２０とで構成される。膜分離活性汚泥処理装置４４は、膜分離槽４６内に浸漬型の膜モジュール４８が設けられ、膜モジュール４８の下方にはブロアー２６に連結されたエア散気管２４が設けられる。これにより、原水管２２から膜分離槽４６内に流入した廃水中に含まれる有機物等の生物学的に処理可能な成分が活性汚泥により好気性条件下で生物処理された後、膜モジュール４８で固液分離され、固液分離された分離水が送水管２８を流れて調整槽１８に送水される。そして、調整槽１８からジオキサン分解装置２０に送水された廃水中の1,4-ジオキサンは上記したと同様に促進酸化法により分解除去される。また、廃オゾンガスは、廃オゾン戻し管４０を介して生物反応槽１２のエア散気管２４に戻される。
【００４０】
このように、生物反応槽１２と膜分離装置４２とを同一槽で構成することにより、1,4-ジオキサンを含む下水廃水や浸出水廃水等の実廃水から効率的に1,4-ジオキサンを分解除去することができるだけでなく、装置の省スペース化を図ることができる。
【００４１】
図５は、本発明の第３の実施の形態の廃水処理装置７０の概略構成図であり、第１の実施の形態における促進酸化法のジオキサン分解装置２０に代えてフェントン酸化法によるジオキサン分解装置５４を設けたものである。フェントン酸化法の場合、微少なＳＳ成分がジオキサン分解装置５４に流入しても悪影響が少ないので、図１の砂濾過槽１６は設けなかったが、勿論設けるようにしてもよい。砂濾過槽１６を設けない場合には、ジオキサン分解装置５４の後に、固液分離のための沈殿槽６６を設けるとよい。他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００４２】
フェントン酸化法のジオキサン分解装置５４は、上流側から順に、ＰＨ調整槽５６、金属触媒添加槽５８、金属触媒・過酸化水素添加槽６２の３つの室に区画された酸化分解槽６４で構成される。フェントン酸化法は、金属触媒下で過酸化水素を添加することにより、1,4-ジオキサンを酸化分解する方法であり、ＰＨ調整槽５６で分離水のＰＨを酸性にした後、金属触媒添加槽５８で金属触媒が添加される。更に、金属触媒・過酸化水素添加槽６２で金属触媒と過酸化水素とが添加される。この金属触媒と過酸化水素との接触によりフェントン反応が生じ、ＯＨラジカルを発生させて1,4-ジオキサンの酸化分解を行う。分離水のＰＨを酸性にする条件としては、反応中の分離水のＰＨが２〜４の範囲であることが好ましい。金属触媒としては鉄（Ｆｅ2+）を用いることが好ましいが、特に限定されるものではない。金属触媒と過酸化水素の添加方法としては、一度に必要量全てを添加するのではなく、分割して段階的に添加することが好ましい。これは、過酸化水素自体がＯＨラジカルと反応する性質を有することから、金属触媒下で高濃度の過酸化水素を一度に添加すると、ＯＨラジカルが1,4-ジオキサンと反応する前に過酸化水素自体と反応してしまい、1,4-ジオキサンの分解効率が低減するからである。
【００４３】
また、このフェントン酸化法の場合にも図２の結果は同様であり、廃水中に含有される1,4-ジオキサン濃度（ｍｇ／Ｌ）に対する有機物濃度（ｍｇ／Ｌ）の比率が１．５以下になるように、好ましくは１．０以下になるように、生物反応槽１２で廃水中の有機物を分解除去することが好ましい。
【００４４】
このように構成された第３の実施の形態の廃水処理装置７０は、1,4-ジオキサンを含む下水廃水や浸出水廃水等の実廃水から効率的に1,4-ジオキサンを分解除去することができると共に、促進酸化法のように紫外線照射を行わないので、ＳＳの影響が出にくいというメリットがある。
【００４５】
図６は、本発明の第４の実施の形態である廃水処理装置８０の概略構成を示した構成図であり、図５における生物反応槽１２の後の沈殿槽１４に代えて膜分離装置４２を設けたものであり、他の構成は図５と同様である。
【００４６】
第４の実施の形態の廃水処理装置によれば、1,4-ジオキサンを含む下水廃水や浸出水廃水等の実廃水から効率的に1,4-ジオキサンを分解除去することができると共に、促進酸化法のように紫外線照射を行わないので、ＳＳの影響が出にくいというメリットがある。更には、生物反応槽１２での有機物除去後の固液分離装置として膜分離装置４２を用いることにより、生物反応槽１２内の活性汚泥濃度を１００００ｍｇ／Ｌ〜３００００ｍｇ／Ｌの高濃度に維持でき、これにより前述した汚泥転換率１０％以下を７％以下まで低減可能である。また、膜分離装置４２で固液分離することで、ジオキサン分解装置５４にＳＳ成分がいかないように膜分離装置４２で確実にＳＳ成分を除去できるので、ジオキサン分解装置５４での1,4-ジオキサンの分解性能を向上できる。
【実施例】
【００４７】
（実施例１）
実施例１では、図１に示した生物反応槽１２→沈殿槽１４→砂濾過槽１６→調整槽１８→促進酸化法のジオキサン分解装置２０から成る廃水処理装置１０を用いて、1,4-ジオキサンを含む廃水の分解除去試験を行った。尚、実施例１では、促進酸化槽３４から排出される廃オゾンガスは生物反応槽に戻さなかった。
【００４８】
供試廃水は、1,4-ジオキサン濃度が２００（ｍｇ／Ｌ）、共存する有機物濃度がＴＯＣで２０００（ｍｇ／Ｌ）であり、主たる有機物はエチレングリコール系の有機物である。また、生物反応槽の活性汚泥濃度は３０００（ｍｇ／Ｌ）とし、廃水の滞留時間を４日間として運転した。この結果、生物反応槽１２における活性汚泥処理で、廃水中の有機物のほとんどが分解除去され、砂濾過槽１６後の分離水中の有機物濃度がＴＯＣで８０（ｍｇ／Ｌ）まで減少した。また、分離水には1,4-ジオキサンが供試廃水の半分以上が残存していた。
【００４９】
次に、この分離水を促進酸化法のジオキサン分解装置２０で処理した。ジオキサン分解装置２０の条件は、促進酸化槽３４内の分離水へのオゾン注入濃度を１６（ｍｇ／Ｌ）とし、オゾン注入速度を３（ｍｇ- Ｏ3 ／Ｌ／ｍｉｎ）とした。また、紫外線ランプは４０Ｗとした。その結果、ジオキサン分解装置２０後の処理水中の1,4-ジオキサン濃度は０．０５（ｍｇ／Ｌ）であり、大部分の1,4-ジオキサンを分解除去することができた。
【００５０】
一方、供試廃水を促進酸化法のジオキサン分解装置２０で直接処理した比較例では、ジオキサン分解装置２０後の処理水中の1,4-ジオキサン濃度は１９８（ｍｇ／Ｌ）でほとんど分解することができなかった。
【００５１】
（実施例２）
実施例２では、図３に示した生物反応槽１２→膜分離装置４２→調整槽１８→促進酸化法のジオキサン分解装置２０から成る廃水処理装置５０を用いて、1,4-ジオキサンを含む廃水の分解除去試験を行った。膜分離装置４２としては回転平膜装置を使用した。供試廃水は実施例１の場合と同様である。
【００５２】
その結果、実施例１の場合には、生物反応槽１２内に保持できた活性汚泥濃度は３０００（ｍｇ／Ｌ）であったが、実施例２のように膜分離装置４２で固液分離することにより、生物反応槽１２内の活性汚泥濃度を１００００〜３００００（ｍｇ／Ｌ）の高濃度に維持することができた。これにより、生物反応槽１２での有機物分解性能が向上するので、膜分離後の分離水の有機物濃度がＴＯＣで５０（ｍｇ／Ｌ）まで低減できた。
【００５３】
また、実施例１の場合での有機物からＳＳ成分への汚泥転換率は１０％程度であったが、実施例２では７％まで下げることができた。これにより余剰汚泥の発生量を低減できた。更に、実施例２では促進酸化槽３４から排出される廃オゾンガスを生物反応槽１２に戻し、廃オゾンガスで汚泥を分解して可溶化したので、汚泥転換率を７％よりも更に低減できた。
【００５４】
また、実施例２では、分離水を促進酸化法のジオキサン分解装置２０で処理したところ、ジオキサン分解装置２０後の処理水の1,4-ジオキサンを実施例１よりも更に低い０．０２（ｍｇ／Ｌ）まで低減できた。これは、生物反応槽１２後の流出水を膜分離装置４２で固液分離し、ＳＳ成分を完全に除去したことによるものと考察される。
【００５５】
（実施例３）
実施例３では、図５に示した生物反応槽１２→沈殿槽１４→調整槽１８→フェントン酸化法のジオキサン分解装置５４→沈殿槽６６から成る廃水処理装置７０を用いて、1,4-ジオキサンを含む廃水の分解除去試験を行った。供試廃水は実施例１、２の場合と同様である。
【００５６】
その結果、砂濾過槽１６を設けなかったために、沈殿槽１４後の分離水の有機物濃度がＴＯＣで実施例１や２よりも多い１００（ｍｇ／Ｌ）であった。
【００５７】
この分離水を、フェントン酸化法のジオキサン分解装置５４のＰＨ調整槽５６でＰＨを２〜４に調整し、金属触媒添加槽５８で鉄を添加して攪拌した。更に、金属触媒・過酸化水素添加槽６２で鉄と過酸化水素を添加した。鉄の合計添加量は１０００（ｍｇ／Ｌ）、過酸化水素の添加量は２０００（ｍｇ／Ｌ）であり、反応時間を６０分反応とした。その結果、分離水中の1,4-ジオキサンを１（ｍｇ／Ｌ）まで低減できた。
【００５８】
更に1,4-ジオキサンの分解効率を上げるために、鉄と過酸化水素との添加を２段に分割して添加する２段添加を行った。即ち、鉄を添加量５００（ｍｇ／Ｌ）、過酸化水素を１０００（ｍｇ／Ｌ）で1 段目の添加を行って３０分反応させた後、更に鉄を添加量５００（ｍｇ／Ｌ）、過酸化水素を１０００（ｍｇ／Ｌ）で２段目の添加を行って３０分反応させた。１段目と２段目を合計した鉄の添加量、過酸化水素の添加量、反応時間は１段添加の場合と同じにした。その結果、1,4-ジオキサンを０．４（ｍｇ／Ｌ）まで低減することができた。
【００５９】
更に、鉄と過酸化水素との添加を４段に分割して添加する４段添加を行った。即ち、鉄を添加量２５０（ｍｇ／Ｌ）、過酸化水素を５００（ｍｇ／Ｌ）で１段目の添加を行って１５分反応させた後、更に鉄を添加量２５０（ｍｇ／Ｌ）、過酸化水素を５００（ｍｇ／Ｌ）で２段目の添加を行い１５分反応させた。引き続き、鉄を添加量２５０（ｍｇ／Ｌ）、過酸化水素を５００（ｍｇ／Ｌ）で３段目の添加を行い１５分反応させた後、更に鉄を添加量２５０（ｍｇ／Ｌ）、過酸化水素を５００（ｍｇ／Ｌ）で４段目の添加を行い１５分反応させた。１回目〜４回目を合計した鉄の添加量、過酸化水素の添加量、反応時間は１段添加の場合と同じにした。その結果、1,4-ジオキサンを０．１（ｍｇ／Ｌ）まで低減することができた。
【００６０】
この結果から分かるように、フェントン酸化法による1,4-ジオキサンの分解の場合には、金属触媒と過酸化水素の添加を複数段に分けて行うことにより分解効率を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１の実施の形態である廃水処理装置の概略構成図。
【図２】廃水中の1,4-ジオキサン濃度に対する有機物濃度と、1,4-ジオキサンの分解速度との関係を示した説明図。
【図３】本発明の第２の実施の形態である廃水処理装置の概略構成図。
【図４】本発明の第２の実施の形態である廃水処理装置の変形例を示した概略構成図。
【図５】本発明の第３の実施の形態である廃水処理装置の概略構成図。
【図６】本発明の第４の実施の形態である廃水処理装置の概略構成図。
【符号の説明】
【００６２】
１０、５０、６０、７０、８０…廃水処理装置、１２…生物反応槽、１４…沈殿槽、１６…砂濾過槽、１８…調整槽、２０…促進酸化法のジオキサン分解装置、２２…原水管、２４…散気管、２６…ブロアー、２８…送水管、３０…汚泥返送管、３２…引き抜き管、３４…促進酸化槽、３６…オゾンガス注入管、３８…紫外線ランプ、４０…廃オゾン戻し管、４２…膜分離装置、４４…膜分離活性汚泥処理装置、４６…膜分離槽、４８…膜モジュール、５４…フェントン酸化法のジオキサン分解装置、５６…ＰＨ調整槽、５８…金属触媒添加槽、６２…金属触媒・過酸化水素添加槽、６４…酸化分解槽、６６…沈殿槽
【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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