(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物埋立地の浸出水を蒸発させた後、蒸気を凝縮して得た凝縮水を、触媒の存在下に酸化処理又は還元処理することを特徴とする埋立地浸出水の処理方法。
【請求項２】
請求項１において、蒸発処理で生成する濃縮水を粉末活性炭と接触させることを特徴とする埋立地浸出水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴミ埋立地から発生する浸出水の処理方法に係り、特に、蒸発濃縮技術を利用して浸出水中の塩分を除去し、脱塩水として回収再利用又は河川放流可能とし、また、濃縮水については、有機物を除去し、排水規制物質を含まず、塩類のみを含む濃縮水とする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ゴミ埋立地から発生する浸出水は、有機物やアンモニアなどの生物処理で処理可能な成分を含むものであるため、生物処理された後、河川等に放流されている。
【０００３】
しかし、近年、埋立物が、一般ゴミを焼却処理した際に発生する焼却灰が主体になるにつれて、ゴミ埋立地から発生する浸出水は、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化カリウム等の生物処理では処理し得ない塩類を高濃度に含むものとなってきている。このように塩類濃度の高い浸出水が河川等に放流されると、農業用水や地下水等の塩類濃度が高くなり、農作物や浄水処理に悪影響を及ぼす恐れがあることから、これを脱塩処理する必要がある。
【０００４】
近年、ゴミ埋立地浸出水（以下、「浸出水」と記す。）の脱塩処理技術に関して「高塩類浸出水の処理技術」（「廃棄物学会誌」Ｖｏｌ．８，Ｎｏ．７，（１９９７）ｐｐ５２９−５３９）、「逆浸透法による浸出水の高度処理」（「廃棄物学会誌」Ｖｏｌ．８，Ｎｏ．７，（１９９７）ｐｐ５４０−５４６）、「膜ろ過技術による浸出水処理」（「廃棄物学会誌」Ｖｏｌ．８，Ｎｏ．７，（１９９７）ｐｐ５５３−５６２）等に報告がなされている。これらは、主に、従来のゴミ浸出水処理設備に逆浸透膜設備や電気透析設備を付設したものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、逆浸透膜法や電気透析法では、装置の安定運転のためには、多くの前処理設備を設ける必要があり、処理システムや制御操作が複雑になるという欠点がある。即ち、浸出水は、塩類濃度が多い場合には約３０，０００ｍｇ／Ｌにもなり、海水に近い状態であり、濃縮によりシリカやカルシウム塩が析出してスケール障害を引き起こす可能性があり、更に、生物処理、物理化学処理でも除去困難な難分解性有機物も含むため、有機物による汚染で障害が発生する恐れもある。このため、このような浸出水の処理に逆浸透膜法や電気透析法を適用するためには、予め、スケール成分や有機物を除去するための前処理設備が必要となり、処理システムや制御操作が複雑となる。
【０００６】
また、従来においては、脱塩処理で発生する濃縮水についての有効な処理方法も提案されていない。
【０００７】
本発明は上記従来の問題点を解決し、浸出水を比較的簡素な処理システムで効率的に浄化及び脱塩することができる埋立地浸出水の処理方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の埋立地浸出水の処理方法は、廃棄物埋立地の浸出水を蒸発させた後、蒸気を凝縮して得た凝縮水を、触媒の存在下に酸化処理又は還元処理することを特徴とする。
【０００９】
浸出水中には様々な物質が存在しており、塩類、アンモニア性窒素、臭気成分、有機物などが含有されている。
【００１０】
本発明の方法では、蒸発により、アンモニア性窒素、臭気成分、有機物の一部を凝縮水側に移行させ、これを触媒湿式酸化・還元処理することにより、凝縮水中に移行したアンモニア性窒素、臭気成分、有機物を酸化又は還元分解して除去する。
【００１１】
このように蒸発濃縮を行って、装置運転の際の障害となる有機物やスケール成分を濃縮水側に残留させ凝縮水を触媒湿式酸化・還元処理するため、複雑な前処理設備を設けることなく、安定かつ効率的な処理を行える。
【００１２】
ところで、触媒湿式酸化・還元法は、比較的低温において二次反応等の問題もなく効率的な酸化分解又は還元分解を行うことができる方法ではあるが、廃水を触媒湿式酸化・還元法により処理した場合、触媒性能の低下が著しく、触媒寿命が短いことが多い。
【００１３】
この触媒活性の低下の原因は、廃水中に含まれる重金属類やＦ，Ｃｌ等の共存塩類、スケール成分等が、触媒表面に付着ないし沈着することで触媒の活性点が塞がれることによるが、本発明では、浸出水の蒸発処理で、触媒性能の低下要因となる重金属類や共存塩類、スケール成分等は濃縮水（蒸発残留物）側に残留し、触媒湿式酸化・還元処理する凝縮水中には、これらの触媒性能阻害物質が含まれていないため、触媒性能の低下を防止して、長期に亘り安定かつ効率的な処理を行える。
【００１４】
本発明の方法によれば、浸出水の蒸発処理により、塩類を約２００，０００ｍｇ／Ｌ程度にまで濃縮した濃縮水を得ることができるが、この濃縮水中にはＣＯＤで示される有機物も含まれる。このため、この濃縮水を廃棄する場合も再利用する場合もＣＯＤの処理が必要となる。従って、本発明では、濃縮水を粉末活性炭で処理してＣＯＤを除去しておくのが好ましい。前述の如く、近年の埋立廃棄物には焼却灰を多く含む場合があり、このような場合には得られる濃縮水中に特に難生物分解性有機物が含まれる。このような難生物分解性のものであっても、有機物は活性炭で容易に吸着除去することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
本発明においては、このような浸出水をまず蒸発濃縮及び凝縮して凝縮水と濃縮水を得るが、この蒸発、凝縮に先立ち、後段の配管や熱交換器の詰まりを防止するために濾過器等で浸出水中のＳＳを除去する。この濾過器は、ＳＳを除去するものであれば、砂濾過器などの任意の濾過器を採用することができ、また、濾過器に限らず、凝集剤を添加して固液分離（沈殿、濾過など）するものでもよい。また、濾過後は、必要に応じてｐＨ調整を行う。
【００１７】
即ち、浸出水中にはアンモニア態窒素が数十〜１００ｍｇ／Ｌ程度含まれており、このアンモニア態窒素は後述の濃縮水の活性炭処理では除去し得ないため、蒸発に供する水（蒸発濃縮装置内の濃縮水）のｐＨが中性から弱アルカリ性となるようにｐＨ調整し、アンモニア態窒素をアンモニアとして水蒸気と共に揮発させる。また、蒸発操作に当り、浸出水中にガス（例えば酸素、炭酸等）が含まれていると、熱効率が低下するため、予めこれらのガスを脱気しておくのが好ましい。
【００１８】
蒸発濃縮装置の運転は、シリカ、カルシウム塩スケール防止のため石膏等を添加しスケール成分の伝熱面への付着を防止する種晶添加法を採用するのが好ましい。この伝熱面へのスケール付着の予防は、スケール防止剤の添加、酸添加などの方法でも良いが、種晶添加法は、原水水質などに影響されずに安定してスケール付着抑制効果を得ることができ、好ましい方法である。
【００１９】
蒸発濃縮装置の運転動力源には、種々のものが利用できる。例えば、発生した水蒸気を再び熱源として使用する蒸気圧縮方式の場合は電気エネルギー、焼却設備がある場合は廃熱利用、またボイラーがある場合は水蒸気を利用できる。これらは施設により最適なものを採用する。
【００２０】
蒸発により得られた凝縮水中にはアンモニアや臭気成分、若干の有機物が含まれ、一方、濃縮水（蒸発残留液）中には、無機塩類や有機物等が濃縮される。
【００２１】
本発明において、この濃縮水の濃縮倍数は、２〜４０倍、特に５〜３０倍、とりわけ１０〜２０倍となるように、即ち濃縮水の容量が被処理排水の容量の１／２〜１／４０、特に１／５〜１／３０、とりわけ１０〜２０倍となるように蒸発操作を行うのが好ましい。
【００２２】
凝縮水は、次いで、酸化剤又は還元剤を添加した後、触媒と接触させて、凝縮水中のアンモニア、臭気成分、有機物を分解除去する。
【００２３】
本発明においては、この酸化剤又は還元剤として酸化又は還元分解反応によって水又はガスを生成し、特に無機イオンとして残留しない物質を用いるのが好ましい。具体的には、この酸化剤として、空気、酸素、過酸化水素、オゾン等を用いることができる。還元剤としては水素、ヒドラジン等を用いることができる。これらの添加量は、凝縮水中の分解対象物の種類及び濃度に応じて調整される。
【００２４】
このような酸化剤又は還元剤を用いることにより、触媒湿式酸化・還元処理後に得られる処理水は、無機塩類を殆ど含まず、蒸留水と同程度の水質であり、これを回収して有効に再利用することができるようになる。
【００２５】
触媒としては、例えば担体に金属を担持した不均一系触媒が使用され、その金属としては白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、ニッケル、コバルトなどが挙げられる。また、担体としては、アルミナ、チタニア、活性炭、ジルコニア、ゼオライト、シリカ、ガラス、樹脂、プラスチックなどが挙げられる。
【００２６】
接触方式は、触媒を充填した塔に該凝縮水を通液する方式が好適であるが、これ以外のものであっても良い。接触温度（酸化又は還元反応温度）は、一般的には常温〜２５０℃、多くの場合９０〜２００℃の範囲で、その反応に応じて好適な温度に設定する。前記の通り、この凝縮水中には触媒性能の低下要因となる重金属類や塩類、スケール成分等が含有されていないことから、触媒性能がこれらの物質で阻害されることはなく、長期に亘り安定な酸化・還元処理を行うことができる。
【００２７】
一方、濃縮水は、粉末活性炭で処理してＣＯＤ成分を吸着除去する。この活性炭処理を、充填塔方式で行うと、スケール成分の生成、付着で目詰りを起こすため、活性炭処理は、濃縮水に粉末活性炭を添加して攪拌し、その後固液分離する方式で行うのが好ましい。この固液分離で得られる分離水は、無機塩類のみを含み、結晶化又は乾燥固化して再利用或いは処分するか、適宜希釈して放流する。
【００２８】
なお、濃縮水に添加する粉末活性炭の添加濃度は、濃縮水中の有機物量に応じて適宜決定される。
【００２９】
固液分離で分離された粉末活性炭は、回収、再生して再使用する。
【００３０】
以下に、本発明の埋立地浸出水の処理方法の実施の形態の一例を示す図１を参照して、具体的な処理手順を説明する。
【００３１】
図１の方法では原水貯槽１の原水（浸出水を図示しない濾過器でＳＳ除去処理した水）をまずｐＨ調整槽２で、必要に応じて酸又はアルカリを添加してｐＨ調整する。ｐＨ調整水はポンプ３により熱交換器４を経て脱ガス塔５に送給し、蒸発の際の熱効率の低下を防止するために脱ガス処理した後、蒸発濃縮装置６で蒸発、凝縮処理する。
【００３２】
凝縮水は、酸化剤（又は還元剤）添加槽７で酸化剤（又は還元剤）を添加し、ポンプ８により、熱交換器９及びヒータ１０を経て触媒塔１１に通液し、触媒湿式酸化（又は還元）処理する。
【００３３】
触媒塔１１からの処理水及び処理ガスは熱交換器９で熱交換して熱回収した後、気液分離塔１３で気液分離され、処理ガスは系外へ排出される。また処理水は、蒸留水とほぼ同程度の良好な水質のものであり、熱交換器４で更に排熱の回収を行った後、再利用される。なお、気液分離塔１３の入り口側には、触媒塔１１の圧力を所定の圧力に調整するための調圧弁１２が設けられており、この調圧弁１２及びヒータ１０により、触媒塔１１内では、所定の温度及び圧力条件で分解反応が行われる。
【００３４】
一方、濃縮水は、粉末活性炭反応槽１４にて粉末活性炭が添加され、有機物が吸着除去される。この処理水は、固液分離槽１５で固液分離され、分離液（処理濃縮水）は高濃度塩類溶液として再利用するか、適宜希釈して放流するか、或いは、結晶化又は乾燥固化するなどして処分する。分離汚泥は、活性炭の再生、再利用のために回収する。
【００３５】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３６】
実施例１
表１に示す水質のＡ処理場埋立地浸出水（埋立物は焼却灰主体）を、下記条件で蒸発させた後凝縮し、表１に示す水質の濃縮水と凝縮水を得た。
【００３７】
［蒸発条件］
圧力      ：常圧
温度      ：１００〜１０５℃
濃縮倍数  ：１０倍
得られた凝縮水に酸化剤として過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を添加し、触媒の存在下、アンモニア態窒素の酸化処理を行った。過酸化水素とアンモニア態窒素の反応は下記式で示される。
【００３８】
２ＮＨ4ＯＨ＋３Ｈ2Ｏ2→Ｎ2＋８Ｈ2Ｏ
即ち、アンモニア態窒素１モルを理論的に酸化するために必要なＨ2Ｏ2量は３／２モルとなる。
【００３９】
触媒酸化の処理条件は下記の通りとし、処理方式は、触媒充填塔通液方式とした。
【００４０】
［触媒酸化処理条件］
触媒            ：０．５重量％Ｐｔ担持／チタニア球
温度            ：１６０℃
通液ＳＶ        ：３Ｌ／ｈｒ
Ｈ2Ｏ2添加濃度：アンモニア態窒素モル濃度に対して、理論当量
得られた処理水の水質は表１に示す通りであった。
【００４１】
この結果から明らかなように、アンモニア態窒素のみならずＣＯＤ成分も触媒酸化にて除去可能であり、触媒酸化処理で得られる処理水はほぼ蒸留水並みの水質を示しており、このまま再利用又は放流可能である。
【００４２】
【表１】
0004164896.tif 000002
【００４３】
一方、濃縮水については、粉末活性炭処理したところ、処理前ＣＯＤMn濃度９２０ｍｇ／Ｌに対し処理後のＣＯＤMn濃度は１０．２ｍｇ／Ｌとなり、色度も完全に除去された。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の埋立地浸出水の処理方法によれば、浸出水を簡素な設備で安定かつ効率的に浄化、脱塩処理することができ、また、蒸留水とほぼ同程度の水質の処理水を得ることができ、この処理水は排水規制物質も現制値以下であるため、そのまま再利用又は放流することができる。
【００４５】
特に、請求項２の方法によれば、濃縮水中の有機物を効率良く除去することができ、濃縮水の処分が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の埋立地浸出水の処理方法の実施の形態を示す系統図である。
【符号の説明】
１  原水貯槽
２  ｐＨ調整槽
３、８  ポンプ
４、９  熱交換器
５  脱ガス塔
６  蒸発濃縮装置
７  酸化剤（又は還元剤）添加槽
１０  ヒーター
１１  触媒塔
１２  調圧弁
１３  気液分離塔
１４  粉末活性炭反応槽
１５  固液分離槽
【図１】
0004164896.tif 000003