(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部断面が略Ｖ字状をなす槽体の内部を、オゾン含有ガスを放出するディフューザを備え、導入パイプを通じて導入された汚水と浮遊触媒とをオゾンの存在下で反応させる中央部の反応領域と、その周囲を取り巻くように配置され、反応領域から受け入れた処理水に含まれる浮遊触媒を沈降させて分離する分離領域とに区画し、反応領域の上部両側には反応処理水を分離領域に導くための誘導水路を設けるとともにその上部には反応領域から浮上してくるオゾンを集めて排気するオゾン排気口を設け、また分離領域の下部には、沈降分離され濃縮された浮遊触媒を外部に排出するための排出口と、沈降分離された浮遊触媒を自重によって再び反応領域に送り込む循環口とを設けたことを特徴とする汚水処理装置。
【請求項２】
底部断面が略Ｖ字状をなす槽体の内部を、オゾン含有ガスを放出するディフューザを備え、導入パイプを通じて導入された汚水と浮遊触媒とをオゾンの存在下で反応させる中央部の反応領域と、その周囲を取り巻くように配置され、反応領域から受け入れた処理水に含まれる浮遊触媒を沈降させて分離する分離領域とに区画し、反応領域の上部両側には反応処理水を分離領域に導くための誘導水路を設けるとともにその上部には反応領域から浮上してくるオゾンを集めて排気するオゾン排気口を設け、また分離領域の下部には、沈降分離された浮遊触媒を自重によって再び反応領域に送り込む循環口を設け、反応領域の底部には、沈降分離され濃縮された浮遊触媒を外部に排出するための排出口を設けたことを特徴とする汚水処理装置。
【請求項３】
反応領域に、その最低部から上部にまで延びるドラフトパイプを設けたことを特徴とする請求項２記載の汚水処理装置。
【請求項４】
前記浮遊触媒が、二酸化マンガン、酸化チタンまたは酸化アルミニウムからなり、平均粒径が最大１００μｍである粒体であることを特徴とする請求項１または２に記載の汚水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚水処理装置の改良に関するものであって、特に、酸化反応によってダイオキシンなどを含む汚水を処理できる汚水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ごみ滲出水、産廃焼却排水、下水終末処理水やアルミニウム製造工場あるいはパルプ処理工場の排水などに含まれるＢＯＤ、ＣＯＤなど有機物やダイオキシンなどの環境ホルモン類の除去処理には、酸化物触媒とオゾンの反応によって生じるラジカル種を併用する方法が知られている。例えば、図３に例示するように、対象汚水を、固液分離槽１１によりＳＳを除去し、次いで、酸化物触媒、例えば二酸化マンガンのペレットを充填した固定触媒層１２の上部から下方に向けて流下させる。この場合、下方から固定触媒層１２にオゾンガス（図示せず）を供給して、対象汚水をオゾンの存在下でペレット状触媒と反応させ、強力に酸化処理できるよう設定されている。
【０００３】
このような固定触媒層１２を用いる装置では、内部を処理液が通過できるよう空隙を設ける必要から、酸化物触媒の比表面積を大きくできないことから酸化反応速度が低く、結果、装置の大型化が避けられなかった。また、触媒が劣化したり損耗したときには、運転を停止し、充填触媒層１２内の触媒を全量新品と交換しなければならないなどメンテナンス上の問題もあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、酸化物触媒の比表面積を大きく設定でき、装置をコンパクトに構成できる。また、触媒機能が劣化したときに補充，交換などのメンテナンスが容易となる汚水処理装置を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
【０００７】
上記の課題を解決するためになされた請求項１の発明は、底部断面が略Ｖ字状をなす槽体の内部を、オゾン含有ガスを放出するディフューザを備え、導入パイプを通じて導入された汚水と浮遊触媒とをオゾンの存在下で反応させる中央部の反応領域と、その周囲を取り巻くように配置され、反応領域から受け入れた処理水に含まれる浮遊触媒を沈降させて分離する分離領域とに区画し、反応領域の上部両側には反応処理水を分離領域に導くための誘導水路を設けるとともにその上部には反応領域から浮上してくるオゾンを集めて排気するオゾン排気口を設け、また分離領域の下部には、沈降分離され濃縮された浮遊触媒を外部に排出するための排出口と、沈降分離された浮遊触媒を自重によって再び反応領域に送り込む循環口とを設けたことを特徴とするものである。
【０００８】
また上記の課題を解決するためになされた請求項２の発明は、底部断面が略Ｖ字状をなす槽体の内部を、オゾン含有ガスを放出するディフューザを備え、導入パイプを通じて導入された汚水と浮遊触媒とをオゾンの存在下で反応させる中央部の反応領域と、その周囲を取り巻くように配置され、反応領域から受け入れた処理水に含まれる浮遊触媒を沈降させて分離する分離領域とに区画し、反応領域の上部両側には反応処理水を分離領域に導くための誘導水路を設けるとともにその上部には反応領域から浮上してくるオゾンを集めて排気するオゾン排気口を設け、また分離領域の下部には、沈降分離された浮遊触媒を自重によって再び反応領域に送り込む循環口を設け、反応領域の底部には、沈降分離され濃縮された浮遊触媒を外部に排出するための排出口を設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によれば、処理対象の汚水中に浮遊状態に混合させ得る粒径の酸化物触媒を用いるものであり、従来のペレット状固定触媒とは比較にならない程、微細な、例えば、平均粒径が最大１００μｍである二酸化マンガン粒子が適用されるので、反応速度に優れるので、設備規模が大幅にコンパクト化できる。そして、劣化した廃触媒は、処理水から沈降分離できるので、廃触媒堆積領域から抜き出し、新品は適宜に投入すればよいので、メンテナンスは極めて良好となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の汚水処理装置に係る第１実施形態を示す図１、および第２実施形態を示す図２を参照しながら説明し、次いで、この汚水処理装置を参考にして、本発明の汚水処理方法について説明する。
第１実施形態の汚水処理装置は、図１に例示するように、断面略Ｖ字状をなす槽体の内部を、中央部の反応領域２と分離領域３とに区画したものである。反応領域２はその下部にオゾン含有ガスを放出するディフューザ２１を備え、そのオゾンの存在下で導入された汚水と浮遊触媒とを反応させる。分離領域３は反応領域２を中心にして、その周囲を取り巻くように配置され、この反応領域２の上部から抜き出された反応処理水を受け入れて、それに含まれる浮遊触媒を沈降させて分離し、その上澄み液である分離処理水を上部の集水溝３１にオーバフローさせて排水可能とする領域である。
【００１１】
なお、この反応領域２には、処理汚水の導入パイプ２５が取り付けられ、またその上方には、浮上してくるオゾンガスを外部に散逸しないよう集約して排気するオゾン排気口２３が設けられており、また反応領域２の上部両側には、反応処理水を次の分離領域３に導くための誘導水路２２が設けられている。
【００１２】
そして、この分離領域３の下部には、沈降分離され濃縮された浮遊触媒を外部に排出するための排出口３２が設けられていて、劣化した浮遊触媒は廃触媒として取り出せるよう構成されている。また、この浮遊触媒が濃縮される部位とは別個に区画された分離領域３の下端部には、反応領域２に連通した循環口３３が設けられていて、沈降分離され浮遊触媒を自重によって再び汚水と浮遊触媒とを反応させる反応領域２に送り込むことができるよう構成されている。
【００１３】
以上説明した汚水処理装置によって、本発明の汚水処理方法を説明すると、先ず、前記反応領域２に導入パイプ２５を通じて処理対象の汚水を導入し、その下部に設置したディフューザ２１からオゾン含有ガスを放出する。かくして、放出されたオゾン含有ガスの上昇にともなって、反応領域２内の汚水は、予め投入されている浮遊触媒と一緒に上下に循環流動するとともに激しく攪拌されることになり、そのオゾンの存在下で浮遊触媒と汚水中の有機物との酸化反応が促進される。この場合、オゾン含有ガスとは、オゾンを含む空気およびオゾンガスそのものを意味する。
【００１４】
次いで、この反応処理水は、最上部からオゾンガスを放出し、次いで前記誘導水路２２を経て、分離領域３に送り込まれる。この分離領域３では、反応処理水を静置し、浮遊触媒をその自重によって沈降させて、処理水から分離する。
かくして得られた上澄み液である分離処理水を上部の集水溝３１にオーバフローさせて排水することができる。
【００１５】
そして、この分離領域３の下部に排出口３２を設けた区画に、自重で分離した浮遊触媒を沈降させて濃縮させれば、劣化した浮遊触媒を廃触媒として取り出すことができる。
なお、この濃縮浮遊触媒を取り出す部位とは別個の区画には、循環口３３を設けたことにより、反応処理水から沈降、分離された浮遊触媒を回収して、循環口３３を通じて自重によって移動させ、再び反応領域２に送り込めるので、浮遊触媒を反応領域２において効果的に作用させることができるようになる。
【００１６】
本発明においては、使用される浮遊触媒としては、二酸化マンガン、酸化チタンまたは酸化アルミニウムが適当であり、その粒径は、前記反応領域で十分に流動させる必要から、その平均粒径が最大１００μｍであり、また前記分離領域で自重で沈降させる必要から、その平均粒径が最小５０μｍである粒体であるのが最も好ましい。
【００１７】
以上説明した本発明によれば、汚水処理装置を従来の固定式反応装置に比較して、約１／２の設置面積で済むようにコンパクトに構成できる。また、浮遊触媒として、密度約５ｇ／ｃｍ3 、平均粒径が５０〜１００μｍの二酸化マンガン粒体を用いて、充填量を反応槽容量当たり０．５％とし、オゾン添加量を８０ｍｇ／ｌ（流入汚水比）、処理時間１ｈの条件下で、ダイオキシン濃度が１６ｐｇ−ＴＥＱ／ｌであった流入汚水を処理した結果、ダイオキシン濃度を０．３４ｐｇ−ＴＥＱ／ｌにまで除去することができるなど、優れた結果が得られた。
【００１８】
次に、本発明の汚水処理装置の第２実施形態を図２を参照して説明すると、断面略Ｖ字状をなす槽体の内部を、中央部の反応領域２と分離領域３とに区画した点、断面Ｖ字状の底部からやや上方に離れた位置にオゾン含有ガスを放出するディフューザ２１を備え、そのオゾンの存在下で導入された汚水と浮遊触媒とを反応させる反応領域２を中心にして、その周囲には、この反応領域２の上部から抜き出された反応処理水を受け入れて、それに含まれる浮遊触媒を沈降させて分離し、その上澄み液である分離処理水を上部の集水溝３１にオーバフローさせて排水可能とする分離領域３が取り巻くように区画、形成されている点、また、この反応領域２の上部には、浮上してくるオゾンガスを外部に散逸しないよう集約して排気するオゾン排気口２３が設けられており、また反応領域２の上部両側には、反応処理水を次の分離領域３に導くための誘導水路２２が設けられている点などは、先の第１実施形態に類似する。
【００１９】
そして、この実施形態の第１の特徴は、分離領域３の下端部には、反応領域２に連通する循環口３３が設けられ、沈降分離され浮遊触媒はこの循環口３３を通じて反応領域２に自重によって移送されるよう構成されている。この場合、反応領域２に移送された浮遊触媒は、その一部はディフーザ２１による攪拌流に巻き込まれて反応に供せられるが、残部は、前記ディフーザ２１の下方の底部に堆積、濃縮され、最底部に設けられた排出口２４から、劣化した浮遊触媒は廃触媒として取り出せるよう構成されている点にある。
【００２０】
また、第２の特徴は、前記反応領域２にはその最底部から上部にまで延びるドラフトパイプ４が設けられている点にある。このドラフトパイプ４にオゾンガスまたは空気を送入すると、ドラフトパイプ４内に気泡による上昇水流が生じて、底部に堆積、濃縮された浮遊触媒を連行し、反応領域２内の前記攪拌流に巻き込むことができる。したがって、浮遊触媒が劣化するまでは、このドラフトパイプ４を作動させて、浮遊触媒を強制的に循環させることができる。
なお、このドラフトパイプ４の下端と上端の位置は、これら目的に応じて適宜に定めることができ、図２の位置に限定されるものではない。
【００２１】
また、以上説明した汚水処理装置を用いて本発明の汚水処理方法が適用できることは説明するまでもなく明らかであり、またこの汚水処理装置によって、前記した優れた利点が得られるのである。
そして、本発明に汚水処理装置の各実施形態においては、いずれも汚水処理が進行して、浮遊触媒の機能が劣化したときには、新しい触媒を補充するとともに、廃触媒を取り出し口から取り出すことで、更新することができる。また内部の触媒を全量取り出すことにより、全量を一度に新品に交換することも容易になし得ることである。なお、本発明においては、汚水の性状にもよるが、リンなどの栄養源になる成分を含む場合には、本発明による得られる廃触媒は、土壌改良材として再利用できるなどの利点がある。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の汚水処理方法は、以上に説明したように構成されているので、二酸化マンガンなどの比表面積が大きな粒子状触媒を汚水に効果的に接触させることができ、さらに反応後には処理水から容易に分離することが可能となり、反応速度を大幅に向上できる。したがって、本発明の汚水処理装置は、処理設備のコンパクト化を達成することができる。また、そのメンテナンスも容易になるなどの優れた効果がある。よって本発明は従来の問題点を解消した汚水処理装置として、その工業的価値は極めて大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態である汚水処理装置の要部断面図。
【図２】第２の実施形態である汚水処理装置の要部断面図。
【図３】実施例３の説明図。
【符号の説明】
２  反応領域、２１  ディフューザ、２２  誘導水路、２３  オゾン排気口、３  分離領域、３１  集水溝、３２  排出口、３３  循環口。
【図１】
0004412800.tif 000002
【図２】
0004412800.tif 000003
【図３】
0004412800.tif 000004