(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
懸濁物質に吸着したダイオキシン類を含有する排水を加熱して、該吸着したダイオキシン類の少なくとも一部を排水中に溶出させ、該排水中に溶出したダイオキシン類を活性炭に吸着させることを特徴とする連続式又はバッチ式の排水中のダイオキシン類の除去方法。
【請求項２】
懸濁物質に吸着したダイオキシン類を含有する排水を加熱して、該吸着したダイオキシン類の少なくとも一部を排水中に溶出させ、該溶出したダイオキシン類と該懸濁物質とを含む加熱した排水を活性炭塔に導き、空間速度を２ｈ-1以下にして該溶出したダイオキシン類を除去した後、該溶出したダイオキシン類を除去した排水をフィルターにより濾過処理することを特徴とする排水中のダイオキシン類の除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、排水中のダイオキシン類の除去方法に関し、特に廃棄物焼却施設から発生する排水や、焼却灰等の埋立地から発生する浸出水等の排水中に含まれるダイオキシン類を効率的に除去するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  排水中のダイオキシン類は、排水中の懸濁物質に吸着し又は排水中に溶解した形態で存在している。懸濁物質に吸着して存在しているダイオキシン類は、凝集沈殿法、砂濾過法及び膜分離法等の物理的分離除去法により効率的に除去できる。しかしながらこの物理的分離除去法では、排水中の溶解性ダイオキシン類の除去は十分には行われず処理対象の排水中に残留する。
2000年1月15日に施行されたダイオキシン類対策特別措置法で、特定施設から排出される排水中のダイオキシン類に係る水質排出基準が10ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌと制定されたので溶解性ダイオキシン類も含めた極微量のダイオキシン類も除去する必要があり、そのための手段として前述の物理的分離除去法に加えて、活性炭吸着法、オゾン分解法、紫外線照射法、湿式触媒酸化法及びこれらの組み合わせ法などが検討されている。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  通常の排水処理では、一般に空間速度（ＳＶ）は３ｈ-1前後が適切であるとされている。しかし排水から微量のダイオキシン類を除去する場合、ＳＶ＝３ｈ-1ではダイオキシン類対策特別措置法による規制値である10pg−TEQ／Lを満足しないことが多い。
また活性炭による吸着処理だけではダイオキシン類が吸着した微粉末の活性炭がリークする可能性がある。これは、常温ではダイオキシン類の水への溶解性が非常に低く、排水中のダイオキシン類の大半が懸濁物質に吸着して存在するため、常温での活性炭処理では吸着効率が高くならないからである。
【０００４】  排水中のダイオキシン類の除去効率を上昇させるために、まず膜分離法で排水中の懸濁物質を除去し、次に活性炭で溶解性ダイオキシン類を除去する方法が提案されている（特開2000−210663公報）。しかし懸濁物質を除去してこの懸濁物質に吸着したダイオキシン類の濃度を十分に低下させるには、懸濁物質の粒径が数mmの粗大粒子から0.1μｍの微細粒子までを除去する能力を備えた膜を使用する必要がある。しかも前記公報に記載の発明では、排水中の懸濁物質がそのまま膜に接触するため、膜の閉塞が頻繁に起こり易く、また0.1μｍ程度の微細な孔径の膜を使用すると逆洗も困難であることから頻繁な膜交換が必要になり、運転コストが高くなるという欠点がある。
膜の交換頻度を下げるためには、より除去能力の低い、例えば数μｍ程度の孔径の膜を使用することが考えられるが、その場合にダイオキシン類の濃度を十分に低くして排水基準値以下にするためには、この膜では除去できない微細な懸濁物質に吸着したダイオキシン類の殆どを活性炭で除去する必要がある。
【０００５】  活性炭処理の代替と成り得る従来のオゾン分解法及び紫外線照射法は、一般に分解反応速度が遅く、特に洗煙排水に見られるように、排水中の塩濃度が高い場合はその傾向がより顕著になる。これを補うためには、反応時間を長くする、オゾン発生器や紫外線照射装置の能力を大きくする、オゾンを入れた排水に圧力を掛けてオゾンを排水中に溶け易くする等の対策が必要になり、装置コストが高くなり、実操業で使用するには問題点が多い。
このように従来のダイオキシン類を含有する排水の処理方法では、主として前述のダイオキシン類対策特別措置法による規制を視野に入れていないという理由のため、ダイオキシン類の除去が十分でないことがあり、また逆に除去のみに重点を置き比較的高価な膜の劣化や劣化に伴う膜交換の煩雑性に関して殆ど考慮されていないという欠点がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、これらの従来技術の問題点を解消するために成されたもので、第１に、懸濁物質に吸着したダイオキシン類を含有する排水を加熱し又は当初から高温の該排水を使用して吸着ダイオキシン類の少なくとも一部を排水中に溶出させ、該溶出ダイオキシン類を活性炭に吸着させることを特徴とする連続式又はバッチ式の排水中のダイオキシン類の除去方法（以下第１発明という）であり、第２に懸濁物質に吸着したダイオキシン類を含有する排水を加熱し又は加熱した該排水を活性炭塔に導き、活性炭塔内の排水の空間速度を２ｈ-1以下にしてダイオキシン類を除去した後、該排水をフィルターにより濾過処理することを特徴とする排水中のダイオキシン類の除去方法（以下第２発明という）である。
【０００７】
以下本発明を詳細に説明する。
【０００９】
第１発明では、フィルターによる懸濁物質の除去という発想を捨て、懸濁物質を除去せずに、ダイオキシン類を除去する方法を提案する。つまり排水処理の目的は懸濁物質の除去ではなくダイオキシン類の除去であり、懸濁物質自体が排水中に残存しても殆ど問題は生じないのである。
第１発明では、溶解ダイオキシン類及び吸着ダイオキシン類を含有する排水を加熱して懸濁物質に吸着したダイオキシン類の少なくとも一部、好ましくは全部を排水中に溶出させてから、この排水の活性炭処理を行う。この第１発明では、排水の加熱という簡単な操作を加えるのみで十分なダイオキシン類の除去が達成され、入口濃度等の条件によっては、膜やフィルター等による濾過操作が不要になる場合がある。排水の加熱は活性炭処理の前又は処理と同時に行うことができる。
【００１０】
排水の加熱温度は吸着ダイオキシン類が排水中に溶出する最低限の温度、例えば40〜90℃が望ましい。加熱温度が高くなり過ぎるとダイオキシン類の飛散が起こる可能性があり、作業環境の劣化を招く。従って排水を攪拌しながら出来るだけで低温で長時間加熱して飛散させることなく吸着ダイオキシン類を排水中に溶出させることが好ましい。
第２発明では、排水を活性炭塔に供給して該活性炭塔で吸着処理する際の空間速度を従来の３ｈ-1前後から２ｈ-1以下、好ましくは１ｈ-1に減少させる。空間速度が減少すると排水の活性炭塔内の滞留時間が増加して溶解ダイオキシン類が十分に除去される。吸着ダイオキシン類が吸着している懸濁物質は濾過操作で除去することが望ましい。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に添付図面を参照しながら本発明の実施態様及び参考態様に関し説明する。
図１は本発明方法の第１参考態様を示す概略図である。ダイオキシン類を含む排水１は、ポンプ２あるいは静水頭により活性炭塔３に送液され、活性炭塔３の出口でダイオキシン類が除去された処理済水４が得られる。
図示の例では活性炭塔３を３塔直列に接続したが、複数の活性炭塔を並列に接続したり、４塔以上を直列に接続しても良く、更に１塔のみで活性炭塔を構成しても良い。各活性炭塔の合計のＳＶは好ましくは２ｈ-1以下、より好ましくは0.5〜１ｈ-1に減少させる。活性炭塔内の活性炭充填層の目詰まり（閉塞）の恐れがある場合には、処理済水や清浄水による逆洗設備を設けても良い。
【００１２】
図２は本発明方法の第２参考態様を示す概略図である。溶解ダイオキシン類と吸着ダイオキシン類を含有する排水21はポンプ22により直列接続された３塔の活性炭塔23に送液され、活性炭塔23で溶解ダイオキシン類が吸着除去されるとともに比較的大径の懸濁物質及び該懸濁物質に吸着したダイオキシン類が除去される。次いで排水はマイクロフィルター24に送液されて比較的小径の懸濁物質とそれに吸着したダイオキシン類が除去され、ダイオキシン類が除去された処理済水25が得られる。このマイクロフィルター24は粒径が１μｍ以上の、望ましくは粒径が0.1μｍ以上の懸濁物質が除去できる能力を有する。なおこの参考態様の場合にも、活性炭塔内の活性炭充填層の目詰まりの恐れがある場合には、逆洗設備を設けることができる。
【００１３】
図３は本発明方法の第１実施態様を示す概略図であり、第１発明の好ましい実施態様である。溶解ダイオキシン類と吸着ダイオキシン類を含有する排水31は粉末活性炭32とともにバッチ式活性炭処理槽33に投入される。この活性炭処理槽33は加熱コイル又はジャケット34により40〜90℃の温度に維持され、攪拌翼35により排水を十分に攪拌する。この操作により溶解ダイオキシン類が活性炭に吸着して除去されるとともに、加えられる熱により吸着ダイオキシン類が吸着している懸濁物質から溶出し同様にして活性炭に吸着して除去される。長時間攪拌した後、排水を活性炭処理槽33から取出し、濾過装置36で粉末活性炭を除去して処理済水37とする。
【００１４】
図４は本発明方法の第２実施態様を示す概略図であり、第１発明の他の好ましい実施態様である。ダイオキシン類含有排水41はポンプ42により３塔直列に接続された活性炭塔44に供給されるライン中で加熱器43により加熱され予め懸濁物質に吸着した吸着ダイオキシン類を排水中に溶出させておく。この排水41は活性炭塔44に送液され吸着処理されて処理済水45となる。図示の例では加熱器43を使用したが、他の手段で排水の温度を上げて加熱器43の使用を省略しても良く、その場合には本実施態様は第１参考態様と同じ構成になる。更に加熱は活性炭塔44入口や活性炭塔44内で行っても良い。
【００１５】
図５は本発明方法の第３実施態様を示す概略図であり、第２発明の好ましい実施態様である。溶解ダイオキシン類と吸着ダイオキシン類を含有する排水51はポンプ52により３塔直列に接続された活性炭塔54に供給されるライン中で加熱器53により加熱され予め懸濁物質に吸着した吸着ダイオキシン類を排水中に溶出させておく。この排水51は活性炭塔54に送液され吸着処理され、溶解ダイオキシン類が吸着除去されるともに比較的大径の懸濁物質も除去される。このように処理された排水は更にフィルター孔１μｍ以上、好ましくは0.1μｍ以上のマイクロフィルター55に供給されて活性炭塔54で除去されなかった比較的小径の懸濁物質が除去され、仮にこの懸濁物質にダイオキシン類が残存していてもこのマイクロフィルター55で除去されるため、ダイオキシン類の除去がほぼ完璧となる。従って第１〜第３実施態様の中で本実施態様の効率が最も良好になる。
【００１６】
次に本発明に係る排水中のダイオキシン類の除去方法の実施例及び参考例を記載するが、これらは本発明を限定するものではない。
[参考例１]
入口ダイオキシン類濃度が330pg−TEQ／Lである排水を図１に示すように処理した。活性炭塔は１塔使用し、該活性炭塔は内径４ｃｍ、高さ40ｃｍの円筒形とし、この中に市販の活性炭を160ｇを充填した。前記排水を空間速度が0.83から10ｈ-1となる範囲で変化させて別個に計４回処理を行い、出口のダイオキシン類の濃度を測定した。得られた空間速度（滞留時間）と出口濃度の関係を図６のグラフに示した。このときの排水の温度は24℃くらいであった。
このグラフから分かるように、空間速度が３ｈ-1又はそれ以上であるとダイオキシン類の出口濃度が10ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌ以上で規制値を満足しないのに対し、空間速度を１ｈ-1以下とすると出口濃度は８ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌになり、規制値を満足する効果が得られた。
【００１７】
[参考例２]
入口ダイオキシン類濃度が330pg−TEQ／Lである排水を図２に示すように処理した。液温は24℃くらいで、活性炭塔は参考例１と同じものを使用し活性炭塔内の空間速度は約２ｈ-1とした。活性炭塔出口での排水中のダイオキシン類濃度は約９ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌであった。この排水を更に平均孔径が約0.1μｍであるマイクロフィルターで処理したところダイオキシン類濃度が約２ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌに減少した処理済水が得られた。
【００１８】
[実施例１]
ダイオキシン類濃度が81ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌである排水を図３に示すバッチ式活性炭処理槽で処理した。活性炭量を0.2mg／Ｌとし、液温を40℃に上昇させ約20時間保持したところ、ダイオキシン類濃度が8.5ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌに減少した処理済水が得られた。
ダイオキシン類濃度が81ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌである別の排水を液温を70℃にしたこと以外は同様にして活性炭処理を行ったところ、ダイオキシン類濃度が2.3ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌに減少した処理済水が得られた。この結果から液温を上げるほど排水の活性炭処理の効率が上昇することが実証された。
【００１９】
[実施例２]
排水を活性炭塔に供給する前に液温が80℃になるように加熱したこと、及び空間速度を約１ｈ-1となるように調節したこと以外は参考例１と同じ条件で図４に示すようにして前記排水の活性炭処理を行ったところダイオキシン類濃度が４ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌに減少した。更にこの排水を参考例２のマイクロフィルターを使用して濾過処理を行ったところ（図５参照）、ダイオキシン類濃度が１ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌに減少した処理済水が得られた。
【発明の効果】
【００２０】
本願の第１発明は、懸濁物質に吸着したダイオキシン類を含有する排水を加熱し又は当初から高温の該排水を使用して吸着ダイオキシン類の少なくとも一部を排水中に溶出させ、該溶出ダイオキシン類を活性炭に吸着させることを特徴とする連続式又はバッチ式の排水中のダイオキシン類の除去方法である。この第１発明では、溶解ダイオキシン類及び吸着ダイオキシン類を含有する排水を加熱して懸濁物質に吸着したダイオキシン類の少なくとも一部、好ましくは全部を排水中に溶出させてから、活性炭処理を行うため、懸濁物質の除去は必須ではなく、吸着ダイオキシン類の溶出をほぼ完全に行えば懸濁物質の除去、つまり濾過操作は不要になる場合がある。
【００２２】
本願の第２発明は、懸濁物質に吸着したダイオキシン類を含有する排水を加熱し又は加熱した該排水を活性炭塔に導き、活性炭塔内の排水の空間速度を２ｈ-1以下にしてダイオキシン類を除去した後、該排水をフィルターにより濾過処理することを特徴とする排水中のダイオキシン類の除去方法である。
第２発明では、前述の加熱の効果に加え、空間速度が減少すると排水の活性炭塔内の滞留時間が増加して溶解ダイオキシン類が十分に除去される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明方法の第１参考態様を示す概略図。
【図２】  本発明方法の第２参考態様を示す概略図。
【図３】  本発明方法の第１実施態様を示す概略図。
【図４】  本発明方法の第２実施態様を示す概略図。
【図５】  本発明方法の第３実施態様を示す概略図。
【図６】  参考例１における活性炭塔中の排水の空間速度と排水のダイオキシン類出口濃度の関係を示すグラフ。
【符号の説明】  １、21、31、41、51    排水
２、22、42、52    ポンプ
３、23、44、54    活性炭塔
４、25、37、45、56    処理済水
32    粉末活性炭
34    加熱ジャケット
35    攪拌翼
24、55    マイクロフィルター
43、53    加熱器
33    バッチ式活性炭処理槽
36    濾過装置
【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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