(57)【要約】【課題】排水の着色成分の効果的な除去と同時に、含有有機物の効率のよい分解除去処理を、安価に効率よく行うことが可能な排水処理方法および装置を提供する。【解決手段】色度２０００度以上の被処理排水を、ＮａＣｌ除去率（ＮａＣｌ阻止率とも言う。）が６０％以下のナノフィルトレーション膜で処理した後、該ナノフィルトレーション膜の透過水を紫外線酸化装置で処理する排水処理方法および装置。【選択図】図１
2005131450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
色度２０００度以上の被処理排水を、ＮａＣｌ除去率が６０％以下のナノフィルトレーション膜で処理した後、該ナノフィルトレーション膜の透過水を紫外線酸化装置で処理することを特徴とする排水処理方法。
【請求項２】
前記ナノフィルトレーション膜の透過水と該ナノフィルトレーション膜の濃縮水の少なくとも一部を混合することにより２０００度未満の色度に調整した後、前記紫外線酸化装置で処理する、請求項１の排水処理方法。
【請求項３】
前記紫外線酸化装置の処理水の少なくとも一部を前記ナノフィルトレーション膜で再度処理する、請求項１または２の排水処理方法。
【請求項４】
前記紫外線酸化装置の処理水の少なくとも一部に、前記ナノフィルトレーション膜の濃縮水の少なくとも一部を混合した後、前記紫外線酸化装置で再度処理する、請求項１の排水処理方法。
【請求項５】
前記紫外線酸化装置の処理水の少なくとも一部を、分離手段で透過水と濃縮水とに分離し、該分離手段の透過水と前記ナノフィルトレーション膜の濃縮水の少なくとも一部を混合した後、前記紫外線酸化装置で再度処理する、請求項１の排水処理方法。
【請求項６】
前記紫外線酸化装置の処理水の少なくとも一部を、純水製造のための原水として回収する、請求項１〜５のいずれかに記載の排水処理方法。
【請求項７】
色度２０００度以上の被処理排水を透過水と濃縮水とに分離する、ＮａＣｌ除去率が６０％以下のナノフィルトレーション膜と、該ナノフィルトレーション膜の透過水を処理する紫外線酸化装置とを有することを特徴とする排水処理装置。
【請求項８】
前記紫外線酸化装置への送水系に、前記ナノフィルトレーション膜の透過水と該ナノフィルトレーション膜の濃縮水の少なくとも一部を混合することにより２０００度未満の色度に調整する系統が付加されている、請求項７の排水処理装置。
【請求項９】
前記紫外線酸化装置の処理水の少なくとも一部を前記ナノフィルトレーション膜の入口側に戻す系統が付加されている、請求項７または８の排水処理装置。
【請求項１０】
前記紫外線酸化装置への送水系に、前記紫外線酸化装置の処理水の少なくとも一部に前記ナノフィルトレーション膜の濃縮水の少なくとも一部を混合する系統が付加されている、請求項７の排水処理装置。
【請求項１１】
前記紫外線酸化装置の処理水の少なくとも一部を透過水と濃縮水とに分離する分離手段を有し、前記紫外線酸化装置への送水系に、前記分離手段の透過水と前記ナノフィルトレーション膜の濃縮水の少なくとも一部を混合する系統が付加されている、請求項７の排水処理装置。
【請求項１２】
前記紫外線酸化装置の処理水系が、純水製造装置の原水系に接続されている、請求項７〜１１のいずれかに記載の排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維工場や染料工場、プリンター用インク製造工場などから排出される着色排水に含まれる有機物を効率良く分解処理可能な排水処理方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
着色排水を処理するにあたっては、含有成分の効率的な処理と同時に、着色成分の効果的な除去が重要となってくる。有機物などの含有成分の効果的な処理が可能であっても、着色成分の除去が困難な場合には、通常は専門の業者に引き取られて処理されるか、もしくは大量の薬品を使用しての凝集沈殿処理や活性炭吸着などの適切な処理を施してから放流される。そのため、多大な処理費用がかかるとともに、引取までの貯留設備や引取業者への運搬の手間等も必要になることから、着色排水発生工場内あるいはその近傍での、安価な効率のよい処理技術の開発が求められている。
【０００３】
従来の着色排水の処理方法としては、例えば特許文献１に、濃厚インク廃液を希釈することなく高塩除去率の逆浸透膜によって処理することにより、インク廃液中の色度成分を阻止し、その濃縮液を凝集剤を用いて凝集沈澱処理する技術が提案されている。ところがこの方法では、高塩除去率の逆浸透膜による処理の濃縮液側の処理についてしか記載されておらず、透過液側がそのまま廃棄や放流可能な水質のものであるという保証はない。また、高塩除去率の逆浸透膜による処理が適用されているが、この処理では一般に透過水量が少ないため水量確保のために高圧で運転する必要があり、消費電力が大きい、高価な高圧部品を使用しなければならない、高圧のため危険である、等の問題がある。さらに、薬品を用いた凝集沈澱処理を行っているため、大量の薬品を消費し、凝集沈澱処理に多大な処理費用がかかる、という問題もある。
【特許文献１】特開平８−１６４３８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、排水の着色成分の効果的な除去と同時に、含有有機物の効率のよい分解除去処理を行うことを目標とし、多大な処理費用がかからず、また、大量の薬品や活性炭を使用することのない、安価な効率のよい着色成分含有排水の処理方法および装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明に係る排水処理方法は、色度２０００度以上の被処理排水を、ＮａＣｌ除去率（ＮａＣｌ阻止率とも言う。）が６０％以下のナノフィルトレーション膜で処理した後、該ナノフィルトレーション膜の透過水を紫外線酸化装置で処理することを特徴とする方法からなる。すなわち、被処理排水中の着色成分をナノフィルトレーション膜で濃縮することにより、その透過水を、２０００度未満の色度、好ましくは１５００度以下の色度として紫外線を十分に透過できる色度まで低下させた状態で、紫外線酸化装置により含有有機物を分解処理する方法である。これによって、着色成分を効果的に除去するとともに、含有有機物を効率よく分解除去できる。したがって、簡単なシステムにて、多大な処理費用がかからず、また、大量の薬品や活性炭を使用することのない、安価な効率のよい排水処理方法を提供できる。
【０００６】
この排水処理方法においては、上記ナノフィルトレーション膜の透過水と該ナノフィルトレーション膜の濃縮水の少なくとも一部を混合することにより２０００度未満の色度に調整した後、上記紫外線酸化装置で処理することもできる。濃縮水を適宜透過水に混合するため、排出される濃縮水量を低減でき、より効率のよい排水処理を実現できる。
【０００７】
また、上記紫外線酸化装置の処理水の少なくとも一部を上記ナノフィルトレーション膜で再度処理するようにすることもできる。つまり、上記ナノフィルトレーション膜および紫外線酸化装置による処理を再度繰り返すようにすることもできる。この方法では、とくに、１回の紫外線酸化処理で処理しきれなかった有機物成分が存在する場合にあっても、循環させて再処理するため、より確実に含有有機物を除去でき、最終的な処理水水質をより向上できる。
【０００８】
また、上記紫外線酸化装置の処理水の少なくとも一部に、上記ナノフィルトレーション膜の濃縮水の少なくとも一部を混合した後、上記紫外線酸化装置で再度処理するようにすることもできる。ナノフィルトレーション膜の濃縮水を少量ずつ混合して処理することにより排出される濃縮水量を低減できるとともに、紫外線酸化装置に循環させて再処理するので、より確実に含有有機物を除去でき、最終的な処理水水質をより向上できる。
【０００９】
さらに、上記紫外線酸化装置の処理水の少なくとも一部を、分離手段で透過水と濃縮水とに分離し、該分離手段の透過水と上記ナノフィルトレーション膜の濃縮水の少なくとも一部を混合した後、上記紫外線酸化装置で再度処理するようにすることもできる。この分離手段としては、たとえば各種の膜分離手段を適用でき、上記ナノフィルトレーション膜と同様のナノフィルトレーション膜を使用することも可能である。これにより、紫外線酸化装置で分解できなかった有機物等が存在する場合にあっても、その残留有機物等を上記分離手段で濃縮処理して、濃縮水を残留有機物等とともにたとえば系外に排出するとともに、透過水については、上記ナノフィルトレーション膜の濃縮水を少量ずつ混合して処理することによりその濃縮水の排出量を低減できるとともに、紫外線酸化装置に循環させて再処理するので、紫外線酸化装置における含有有機物の除去をより確実に行うことができ、最終的な処理水水質をより向上できる。
【００１０】
本発明に係る排水処理方法において上記紫外線酸化装置からの処理水は、そのまま放流することも可能であり、また、そのまま、あるいは適宜処理を施した後、ある使用場所へ供給して回収、再利用することも可能である。たとえば、上記紫外線酸化装置の処理水の少なくとも一部を、純水製造のための原水として回収することも可能である。このように回収再利用すれば、系外への排出量が大幅に低減され、水回収率が高められ、環境負荷低減などをはかることが可能となる。
【００１１】
本発明に係る排水処理装置は、色度２０００度以上の被処理排水を透過水と濃縮水とに分離する、ＮａＣｌ除去率が６０％以下のナノフィルトレーション膜と、該ナノフィルトレーション膜の透過水を処理する紫外線酸化装置とを有することを特徴とするものからなる。
【００１２】
この排水処理装置においては、上記紫外線酸化装置への送水系に、上記ナノフィルトレーション膜の透過水と該ナノフィルトレーション膜の濃縮水の少なくとも一部を混合することにより２０００度未満の色度に調整する系統が付加されている構成とすることができる。
【００１３】
また、上記紫外線酸化装置の処理水の少なくとも一部を上記ナノフィルトレーション膜の入口側に戻す系統が付加されており、紫外線酸化装置の処理水の少なくとも一部を上記ナノフィルトレーション膜および紫外線酸化装置で再度処理するようにした構成とすることもできる。
【００１４】
また、上記紫外線酸化装置への送水系に、上記紫外線酸化装置の処理水の少なくとも一部に上記ナノフィルトレーション膜の濃縮水の少なくとも一部を混合する系統が付加されており、その混合水を上記紫外線酸化装置で再度処理するようにした構成とすることもできる。
【００１５】
また、上記紫外線酸化装置の処理水の少なくとも一部を透過水と濃縮水とに分離する分離手段を有し、上記紫外線酸化装置への送水系に、上記分離手段の透過水と上記ナノフィルトレーション膜の濃縮水の少なくとも一部を混合する系統が付加されており、その混合水を上記紫外線酸化装置で再度処理するようにした構成とすることもできる。
【００１６】
さらに、上記紫外線酸化装置の処理水系が、純水製造装置の原水系に接続されており、紫外線酸化装置からの処理水を回収再利用するようにした構成とすることもできる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る排水処理方法および装置によれば、色度２０００度以上の被処理排水をＮａＣｌ除去率が６０％以下のナノフィルトレーション膜で処理することにより、高圧を要することなく簡単に、着色成分を除去して十分に紫外線が透過できる程度まで色度を低下させ、その状態で紫外線酸化装置により処理できるので、着色成分の効果的な除去と、紫外線酸化装置による有機物成分の効率のよい分解除去とを、ともに簡単なシステム構成で安価に行うことができ、所望の良好な水質の処理水を得ることができる。また、ナノフィルトレーション膜の濃縮水を適宜混合して処理することにより、該濃縮水の系外排出量を低減でき、該濃縮水の処理費用の低減や、環境負荷低減などをはかることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
本発明に係る排水処理方法および装置においては、着色成分を含有した色度２０００度以上の被処理排水が、ＮａＣｌ除去率が６０％以下のナノフィルトレーション膜で処理され、該ナノフィルトレーション膜で着色成分が濃縮除去されて、２０００度未満、好ましくは１５００度以下の、紫外線が十分に透過できる色度にまで低下された後、該ナノフィルトレーション膜の透過水が紫外線酸化装置で処理され、含有有機物が分解除去される。紫外線酸化装置の処理水は、そのまま放流されたり、そのまま、あるいは適宜処理が施されて回収再利用される。ナノフィルトレーション膜の濃縮水は、後述の如く少量ずつ透過水に混合されて処理されたり、処理されない濃縮水あるいは余剰の濃縮水は、そのまま貯留されるか、あるいは必要に応じて産業廃棄物の引取業者に引き取られて処理される。
【００１９】
本発明において、色度とは、ＪＩＳ−Ｋ０１０１の方法に準じて測定される、液の色を規定する尺度である。また、ＮａＣｌ除去率が６０％以下のナノフィルトレーション膜の素材としては、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアミド系樹脂、スルホン化ポリエーテルスルホン系樹脂等の合成高分子やセルロース系高分子などを挙げることができる。このようなナノフィルトレーション膜として、たとえば、日東電工（株）製ＮＴＲ−７２５０、ＮＴＲ−７４１０、東レ（株）製ＳＵ−６００シリーズ、ＳＵ−２００シリーズ、ダイセン・メンブレン・システムズ（株）製ＰＥＳ１０などを挙げることができる。さらに、本発明の実施においては、ＮａＣｌ阻止率６０％以下で、色度除去率が９０％以上のナノフィルトレーション膜を好適に用いることができる。
【００２０】
また、本発明における紫外線酸化装置とは、単に所定の紫外線を照射するだけの紫外線酸化装置は勿論のこと、過酸化水素添加と紫外線照射を組み合わせた紫外線酸化装置、オゾン付与と紫外線照射を組み合わせた紫外線酸化装置、さらに、光触媒の存在下で紫外線を照射する光触媒紫外線酸化装置まで含む。とくに、有機物分解効率の高い光触媒紫外線酸化装置が好ましい。
【００２１】
光触媒としては、たとえば、二酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化タングステン、酸化錫、硫化カドミウム、テルル化カドミウム、セレン化カドミウム、硫化モリブデン、珪素等の光触媒作用を有する物質の粒子を挙げることができ、これらの中から少なくとも一種類の粒子を選択して用いることができる。中でも、特に優れた光触媒性能を発現する二酸化チタンが好ましい。二酸化チタンにはアナターゼ型とルチル型の結晶構造があり、アナターゼ型二酸化チタンの方が光触媒活性が高いので、これを用いるのが通常である。また、粒子は、更にその表面に白金、ロジウム、ルテニウム、ニッケル等の金属や該金属の酸化物又は水酸化物などを担持したものを用いてもよく、この場合はその担持量が極めて少量でも光触媒効率の向上を図ることが可能である。光触媒紫外線酸化装置としては、例えば特開２００１−１９１０６７号公報や特開２００１−２３９２５７号公報に記載の装置が挙げられる。
【００２２】
図１は、本発明の一実施態様に係る排水処理装置を示しており、最も簡単な基本形態の実施態様を示している。図１において、１は排水処理装置全体を示しており、着色成分を含有し、色度２０００度以上の被処理排水２は、ＮａＣｌ除去率が６０％以下のナノフィルトレーション膜３で濃縮され、濃縮水４と透過水５とに分離される。分離された透過水５の色度は２０００度未満、好ましくは１５００度以下に低減される。分離比率としては、一般的に、透過水５の方がはるかに多い。この透過水５が、紫外線酸化装置６に供給されて処理され、含有有機物が分解されて除去され、処理水７として、放流あるいは所定の回収先、使用先、貯留先へと送られる。ナノフィルトレーション膜３での濃縮により、着色成分が十分に除去され、その透過水５は、紫外線を十分に透過できる色度にまで低下され、紫外線酸化装置６で目標とする含有有機物の分解除去処理が効率的に行われる。すなわち、簡単なシステム構成でありながら、着色成分の適切な除去とともに、良好な含有有機物の分解除去が達成されることになる。また、この排水処理においては、高圧処理部は存在せず、大量の薬品や活性炭等の使用は不要であり、装置コスト、ランニングコストともに安価である。なお、この排水処理系における濃縮水４は、貯留しておいたり、適宜必要に応じて引取処理に供することができる。
【００２３】
図２に本発明の別の実施態様に係る排水処理装置を示す。本実施態様においては、図１に示した装置１に比べ、排水処理装置１１に、ナノフィルトレーション膜３の濃縮水４を一旦貯留する濃縮水タンク１２が設けられ、該濃縮水４の一部が、紫外線酸化装置６へ送水されるナノフィルトレーション膜３の透過水５に、濃縮水タンク１２からの接続系統１３を介して少量ずつ混合されて２０００度未満、好ましくは１５００度以下の色度とされる。つまり、濃縮水４が混合されるものの、かろうじて紫外線が透過できる色度に調整される。この状態で紫外線酸化装置６で処理されることにより、該装置における含有有機物の効率的な分解除去が維持される。濃縮水４を透過水５に混合するため、系外に排出される濃縮水量が低減され、系全体としてより効率的な処理を行うことができる。余剰の濃縮水４が生じた場合には、適宜、必要に応じて引取処理に供すればよい。
【００２４】
図３に本発明のさらに別の実施態様に係る排水処理装置を示す。本実施態様においては、図１に示した装置１に比べ、排水処理装置２１に、紫外線酸化装置６の処理水７の少なくとも一部をナノフィルトレーション膜３の入口側に戻す系統２２が付加されており、紫外線酸化装置６の処理水７の少なくとも一部をナノフィルトレーション膜３および紫外線酸化装置６で、再度処理するようにした構成とされている。１回の紫外線酸化処理では処理しきれなかった有機物成分が存在する場合にも、再度処理されるため、最終的な処理水７の水質をより向上できるようになる。
【００２５】
図４に本発明のさらに別の実施態様に係る排水処理装置を示す。本実施態様に係る排水処理装置３１は、図２に示した態様と図３に示した態様を組み合わせたものである。紫外線酸化装置６の処理水７の少なくとも一部を循環して再度処理することにより、該循環処理における紫外線酸化装置６前の透過水５の色度はより低くなり、図２の態様に比べさらに大量の濃縮水４を混合処理できるようになる。したがって、図２や図３の態様に比べ、被処理排水２のほとんど全量を放流可能な水質にまで処理することが可能になる。
【００２６】
図５に本発明のさらに別の実施態様に係る排水処理装置を示す。本実施態様に係る排水処理装置４１は、図２に示した態様に比べ、紫外線酸化装置６への送水系（つまり、ナノフィルトレーション膜３からの透過水）に、紫外線酸化装置６の処理水７の少なくとも一部が循環系統４２を介して循環されるとともに、その処理水７の循環系統４２に、濃縮水タンク１２に貯留されていたナノフィルトレーション膜３の濃縮水４が系統４３を介して少量ずつ混合される。この系においても、図４に示した系と同様に、大量の濃縮水４を混合処理できるようになり、被処理排水２のほとんど全量を放流可能な水質にまで処理することが可能になる。
【００２７】
図６に本発明のさらに別の実施態様に係る排水処理装置を示す。本実施態様に係る排水処理装置５１においては、紫外線酸化装置６の処理水の少なくとも一部を、透過水と濃縮水とに分離する分離手段５２が設けられている。本実施態様では、この分離手段５２として、前記ナノフィルトレーション膜３（第１のナノフィルトレーション膜）と同様のナノフィルトレーション膜（第２のナノフィルトレーション膜）が用いられているが、精密濾過膜などの他の分離手段を使用することもできる。紫外線酸化装置６で分解できなかった有機物等が存在する場合にあっても、この分離手段５２で濃縮処理でき、分解できなかった有機物等は濃縮水５３とともに系外に排出することができる（たとえば、引取処理に供することができる）。分離手段５２の透過水５４は、系統５５を介して紫外線酸化装置６への送水系に循環されて戻され、該循環系統５５に、系統５６を介して、濃縮水タンク１２に貯留されていたナノフィルトレーション膜３の濃縮水４が少量ずつ混合される。紫外線酸化装置６で分解できない物質等を濃縮して適切に系外に排出できるとともに、大量の濃縮水４を混合処理できるようになり、放流可能な良好な水質の処理水７を得ることが可能になる。
【００２８】
図７は、上記のような各実施態様において、紫外線酸化装置６の処理水を回収して有効に再利用する一例を示している。図７には、図１に示した排水処理装置１を用いた場合の処理水有効利用システム６１を示しているが、図２〜図６に示した各実施態様に係る排水処理装置を用いてもよい。使用場所６２から発生した被処理排水２は、排水処理装置１により処理水７とされ、該処理水７の少なくとも一部が、純水製造装置６３の原水槽６４に系統６５を介して供給される。純水製造装置６３で製造された純水は、使用場所６２へと供給される。システム全体としての水回収率が高められ、系外への排水がほとんど無くなることから、環境負荷の低減をはかることができる。なお、処理水７が、いずれかの使用場所でそのまま使用可能であれば、純水製造装置６３を介することなくそのまま回収再利用すればよい。
【００２９】
図８は、本発明による効果を概念的に示した図である。ナノフィルトレーション膜で被処理排水中の着色成分を適切に除去しないと、有機物が分解される程度の紫外線が透過できないため、たとえば、光触媒紫外線酸化装置では有機物が分解される光触媒表面にまで紫外線が到達できないため、実質的に、たとえばＴＯＣ（全有機体炭素量：Ｃ／Ｃ0 〔％〕）は１００％を保持したままとなる。これに対し、本発明のようにナノフィルトレーション膜で被処理排水中の着色成分を適切に除去すれば、紫外線酸化装置で、とくに光触媒紫外線酸化装置で、効率的に有機物を分解できるようになり、優れた処理水水質を達成できる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明に係る排水処理方法および装置は、着色成分を含有する色度２０００度以上の排水の処理が要求されるあらゆる排水処理に適用でき、加えて、コスト低減や環境負荷低減等が要求される排水処理系に好適に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施態様に係る排水処理装置の概略機器系統図である。
【図２】本発明の別の実施態様に係る排水処理装置の概略機器系統図である。
【図３】本発明の、さらに別の実施態様に係る排水処理装置の概略機器系統図である。
【図４】本発明の、さらに別の実施態様に係る排水処理装置の概略機器系統図である。
【図５】本発明の、さらに別の実施態様に係る排水処理装置の概略機器系統図である。
【図６】本発明の、さらに別の実施態様に係る排水処理装置の概略機器系統図である。
【図７】本発明の、さらに別の実施態様に係る排水処理装置の概略機器系統図である。
【図８】本発明による効果を概念的に示すＴＯＣの特性図である。
【符号の説明】
【００３２】
１、１１、２１、３１、４１、５１  排水処理装置
２  被処理排水
３  ナノフィルトレーション膜
４  濃縮水
５  透過水
６  紫外線酸化装置
７  処理水
１２  濃縮水タンク
１３  濃縮水タンクからの接続系統
２２  ナノフィルトレーション膜の入口側に戻す系統
４２  循環系統
４３  濃縮水の供給系統
５２  分離手段
５３  分離手段の濃縮水
５４  分離手段の透過水
５５  循環系統
５６  濃縮水の供給系統
６１  処理水有効利用システム
６２  使用場所
６３  純水製造装置
６４  原水槽
６５  処理水の原水槽への供給系統
【図１】
2005131450.tif 000003
【図２】
2005131450.tif 000004
【図３】
2005131450.tif 000005
【図４】
2005131450.tif 000006
【図５】
2005131450.tif 000007
【図６】
2005131450.tif 000008
【図７】
2005131450.tif 000009
【図８】
2005131450.tif 000010