(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイオキシン類、ＰＣＢ等を含む有害物質を含有する処理対象水を毎分０．０２５キロリットル〜１４キロリットルで処理し、ダイオキシン類の含有量を飲料水レベルにまで浄化する連続処理方式の高度水処理方法において、
処理対象水と、オゾン発生装置から発生し該処理対象水１リットルに対して０．００４ｍｇ〜０．０１５ｍｇ注入したオゾンと、を混合してオゾン含有処理対象水とし、オゾン含有処理対象水を送水管に設けたラインミキサー方式のオゾン気泡微細化装置に通してオゾン含有処理対象水中のオゾンを平均粒径が０．５ミクロン〜３ミクロンとなるように微細気泡化し、このオゾン含有処理対象水を紫外線照射処理を行わずにオゾンで前記有害物質を酸化分解するオゾン処理槽に供給し、そして処理対象水中に含まれるダイオキシン類の７０％を酸化分解処理する高度水処理方法。
【請求項２】
オゾン処理後の処理対象水に対して紫外線照射処理を行う請求項１記載の高度水処理方法。
【請求項３】
さらに炭化濾材処理を行う請求項１または請求項２記載の高度水処理方法。
【請求項４】
オゾン処理に先だって過酸化水素水処理を行う請求項１〜請求項３何れか１項に記載の高度水処理方法。
【請求項５】
過酸化水素水処理の後、オゾン処理の前に電気分解処理を行う請求項４に記載の高度水処理方法。
【請求項６】
オゾン処理または紫外線照射処理の後に電気分解処理を行う請求項１〜請求項４何れか１項に記載の高度水処理方法。
【請求項７】
前記オゾン処理槽を前後で連続して設け、前置オゾン処理槽に後置オゾン処理槽の廃オゾンを還流させるようにしてある請求項１〜請求項６何れか１項に記載の高度水処理方法。
【請求項８】
処理系内で処理対象水から発生する臭気エアーを微細気泡化して前記過酸化水素水に混入し酸化分解するようにしてある請求項４記載の高度水処理方法。
【請求項９】
微細気泡化した臭気の平均粒径が０．０１〜０．０２ｍｍである請求項８記載の高度水処理方法。
【請求項１０】
過酸化水素水処理に先だって、処理対象水をｐＨ８〜１０に調整するようにしてある請求項４記載の高度水処理方法。
【請求項１１】
過酸化水素水処理を行う処理対象水中に、少なくとも金、酸化銅又は酸化鉄の何れか一つを投入して過酸化水素水による酸化処理を促進させるようにしてある請求項４記載の高度水処理方法。
【請求項１２】
処理系内に、紫外線光源と二酸化チタンを塗工した内壁とを備える紫外線照射処理槽を設け、前記内壁に対して光を照射して槽内の臭気を消化させる光触媒処理を行うようにしてある請求項２記載の高度水処理方法。
【請求項１３】
紫外線照射処理槽が、紫外線光源と二酸化チタンが塗工された内壁と、二酸化チタンが塗工された複数の隔壁を備え、該隔壁が、紫外線光源を中心として放射方向に沿って板面が伸長した複数の隔壁であって、隣接する該隔壁間の間隔が３０ｃｍを越えないように配置したものである請求項１２記載の高度水処理方法。
【請求項１４】
ダイオキシン類、ＰＣＢ等を含む有害物質を含有する処理対象水を毎分０．０２５キロリットル〜１４キロリットルで処理し、ダイオキシン類の含有量を飲料水レベルにまで浄化する連続処理方式の高度水処理装置において、
オゾンを発生させるオゾン発生装置と、送水管に設けたラインミキサー方式のオゾン気泡微細化装置であって処理対象水と該処理対象水１リットルに対して０．００４ｍｇ〜０．０１５ｍｇ注入したオゾンとを混合攪拌してオゾン含有処理対象水中のオゾンの平均粒径が０．５ミクロン〜３ミクロンの微細気泡化したオゾンとするオゾン気泡微細化装置と、を有するオゾン供給手段と、
微細気泡化したオゾンと処理対象水とを接触滞留させて紫外線照射処理を行わずに前記有害物質を酸化処理するオゾン処理槽と、
を備え、ダイオキシン類の７０％を酸化分解処理するオゾン処理装置を有する高度水処理装置。
【請求項１５】
オゾン処理槽の下流側に紫外線照射処理槽を設けた請求項１４記載の高度水処理装置。
【請求項１６】
さらに炭化濾材処理槽を設けた請求項１４または請求項１５記載の高度水処理装置。
【請求項１７】
オゾン処理槽の上流側に過酸化水素水処理槽を設けた請求項１４〜請求項１６何れか１項に記載の高度水処理装置。
【請求項１８】
過酸化水素水処理槽の下流側で、オゾン処理槽の上流側に電気分解処理槽を設けた請求項１７記載の高度水処理装置。
【請求項１９】
オゾン処理槽または紫外線照射処理槽の下流側に電気分解処理槽を設けた請求項１４〜請求項１８何れか１項に記載の高度水処理装置。
【請求項２０】
前記オゾン処理槽を前後で連続して備え、後置オゾン処理槽の処理対象水中から浮上した余剰オゾンを前置オゾン処理槽に還流させるようにしてある請求項１４〜請求項１９何れか１項に記載の高度水処理装置。
【請求項２１】
処理系内で処理対象水から発生した臭気エアーを微細気泡化して過酸化水素水処理槽に供給する臭気供給手段を備える請求項１７記載の高度水処理装置。
【請求項２２】
臭気供給手段は、臭気エアーを平均粒径０．０１〜０．０２ｍｍとするようになっている請求項１７記載の高度水処理装置。
【請求項２３】
紫外線照射処理槽が、紫外線光源と二酸化チタンが塗工された内壁とを有する請求項１５記載の高度水処理装置。
【請求項２４】
紫外線照射処理槽が、二酸化チタンが塗工された複数の隔壁を備え、隣接する隔壁間の間隔が３０ｃｍを越えないように配置してある請求項１５または請求項２３記載の高度水処理装置。
【請求項２５】
紫外線照射処理槽が、上下方向に伸長する有底筒状の本体部を備えており、該本体部には、その径方向における中央に紫外線ランプが設けられ、該紫外線ランプを中心として放射方向に沿って板面が伸長させた複数の隔壁が設けられている請求項１５、請求項２３または請求項２４記載の高度水処理装置。
【請求項２６】
紫外線照射処理槽の下流側に、杉、松、桧等の複数の針葉樹を原料として８００℃〜９００℃の高温帯で炭化することによって得られた針葉樹炭化濾材を有する炭化濾材処理槽を備える請求項１６記載の高度水処理装置。
【請求項２７】
細孔の大きさが３０〜７０Åの杉、２０〜５０Åの松、１０〜３０Åの桧の混合物からなる針葉樹炭化濾材を用いる請求項２６記載の高度水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オゾンの強酸化力により、ダイオキシン類、ＰＣＢ等の環境ホルモンに代表される有害物質を酸化分解する高度水処理技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、地球上において環境ホルモンをはじめとする有害物質の処理対策が問題とされている。その典型例としてダイオキシン類を挙げると、日本におけるダイオキシン類の発生量は、全国市町村の焼却施設のみで、２８００ｇと発表されている（１９９８年度）。そのため、ダイオキシン類の発生源である焼却施設の規制強化を図って、ダイオキシン類の発生量を抑制しようとしている。
【０００３】
しかしながら、ダイオキシン類の発生量を抑制するだけでは、環境に存在するダイオキシン類の量を減少させるのに十分ではない。なぜならば、いったん発生したダイオキシン類が、消滅しないで環境の中で循環しているからである。従って、ダイオキシン類の発生量を抑えると共に、この環境の中で循環しているダイオキシン類を消滅させて断ち切らないと、自然界に存在するダイオキシン類の全体量を減らすことはできない。
【０００４】
環境中において循環しているダイオキシン類としては、例えば、焼却施設からいったん排出されたダイオキシン類が農畜産物や魚介類等の食物を汚染し、この食物を介して人体に入り、人の排泄物により、ダイオキシン類が環境に放出される循環経路がある。そして、ダイオキシン類等の有害物質を含む排泄物は、屎尿処理場や公共下水道に集約され、或いは全国の単独浄化槽及び合併浄化槽から河川へ、更には海へと流れ込む。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、人間の排泄物を通じて、屎尿処理場や公共下水道に集約されるダイオキシン類は、分解処理されることなく、そのまま環境に放出されている。そして、環境に放出された有害物質は、魚介類等を通じて再び人体に戻る悪循環を繰り返し、やがて濃度が徐々に高まっていくことになる。このようなダイオキシン類の悪循環を、どこかで断ち切らないと、前述したように、ダイオキシン類の発生量を抑制しても、環境中に現存するダイオキシン類の人体への影響を減少させることはできない。
【０００６】
こうした背景の下、処理対象水中の有害物質を分解処理する技術として、オゾン処理や過酸化水素水処理が知られている。これらの処理によれば、確かに有害物質が酸化分解され一応の成果を上げてはいるが、これらの処理技術の殆どは単にオゾンや過酸化水素を処理対象水に混入させたり、混入後に攪拌するだけであって、必ずしも十分な有害物質の分解効果を発揮できるとは言い切れないものであった。そして、現時点でも上述のようなダイオキシン類を含む有害物質は環境中の水系に益々増えてきているのであって、より高い処理効果を期待できる新たな高度水処理技術の到来が切望されていた。
【０００７】
本発明は、以上のような要請に応えるべく発明されたものである。即ち、本発明は、従来の水処理技術のように単にオゾンを利用するだけでなく、より高い処理効果を発揮して人体からの排泄物を通じたダイオキシン類等の有害物質の悪循環を断ち切ることのできるオゾン処理を基本とする高度水処理技術を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成すべく、本発明による汚水の高度水処理方法は、ダイオキシン類、ＰＣＢ等の有害物質を含む処理対象水に、平均粒径（気泡径）が０．５〜３ミクロンの微細気泡化したオゾンを接触させ処理対象水に含まれる前記有害物質を酸化分解するオゾン処理を実行することを、基本的な処理方法としている。そして、具体的な高度水処理装置として本発明は、平均粒径が０．５〜３ミクロンの微細気泡化したオゾンを滞留的に処理対象水に接触させて前記有害物質の酸化分解を行うオゾン処理装置を備えることを特徴としている。
【０００９】
この高度水処理方法及びそれに用いられるオゾン処理装置では、処理対象水に対して単にオゾンを供給するのではなく、オゾンを微細気泡化して処理対象水に供給するようにしている。つまり微細気泡化されたオゾンは、一つ一つの気泡の浮力が極めて小さいため水中での滞留時間を大幅に長く、且つ、処理対象水に対する接触面積を格段に大きくすることができることになる。この結果、単にオゾンを曝気させる従来の水処理方法と異なって、水中に溶存する有害物質の酸化効率を飛躍的に向上することができることになる。
【００１０】
上記のような本発明の高度水処理方法及び装置で対象としている「処理対象水」としては、ヘドロや土壌を含む排水、屎尿、家畜糞尿を含む下水、家庭雑排水、医療排水、製紙排水、工場排水などの汚染度の高いものから、河川や湖沼の水や、浴場、プール等に用いられる汚染度の低い水まで含まれる。つまり、有害物質を分解する処理なので、有害物質を含む処理対象水である限り、その汚染源が何であるかの種類は問わない。
【００１１】
また、分解処理可能な有害物質は、ダイオキシン類やＰＣＢ他の環境ホルモンである。尚、大腸菌、サルモネラ菌、狂牛病等の伝染性病原菌の殺菌が可能なことは言うまでもない。
【００１２】
そして、この高度水処理装置は、固定型でも良いし、車載移動型にしても良いが連続処理できることを特徴としている。
【００１３】
上述のように、微細気泡化されたオゾンは浮力が極端に小さく、水中での滞留時間が極めて長い。そのため、微細気泡化したオゾンを単にオゾン処理槽に供給するだけでは、槽内の処理対象水にオゾンが万遍なく行き渡るのに長時間を必要とし、その分オゾンを微細気泡化することによって始めて得られる高い酸化分解能力を十分に生かし切れないという難点がある。そこで本発明の処理方法では、微細気泡化したオゾンを処理対象水に万遍なく拡散させる方法として、処理系内に設置される処理槽どうしを連結する送水管へ微細気泡化したオゾンを供給するようにしている。送水管の内部では勢いよく処理対象水が流通しているため、この送水管内を流れる処理対象水に、オゾン発生装置、オゾン気泡微細化装置（ラインミキサー方式、過流タービンポンプ方式）を備える“オゾン供給手段”によって微細気泡化したオゾンを供給すれば、オゾンは、その流勢に乗ってオゾン処理槽内に勢いよく放流されて槽内にくまなく拡散される。
【００１４】
また、微細気泡化したオゾンを拡散させる他の方法として、処理対象水に微細気泡化したオゾンを滞留的に接触させるオゾン処理槽を処理系内に設け、槽内の処理対象水に強制対流状態を生じさせるように前記オゾン処理槽の底部からオゾンを噴出するようにしている。換言すれば、処理対象水に微細気泡化したオゾンを滞留的に接触させるオゾン処理槽を処理系内に設け、槽内の処理対象水とオゾン発生装置から供給されるオゾンを強力に回転させて強制対流状態を生じさせる、オゾン処理槽の底部に設置したオゾン気泡微細化装置（旋回方式）を用いたオゾン処理装置にてオゾン処理を行う。この場合は、処理対象水とオゾンを強力に回転させて例えば平均粒径が１０〜２０ミクロン又は５０〜６０ミクロンのオゾンを噴出するようにしてある。
【００１５】
また、上記高度水処理方法又は装置については、オゾン処理槽が１槽であってもよいが、前後で連続して複数備えておけば、より高い酸化分解効果を発揮できる。そしてオゾン処理槽を複数備える場合には、単に前後で連続して設置するのではなく、後置オゾン処理槽の処理対象水中から浮上した余剰オゾンを前置オゾン処理槽に還流させるようにすれば、オゾンを有効活用することができて好ましい。
【００１６】
本発明の高度水処理方法及び装置は、以上のように、微細気泡化したオゾンによる強酸化力を利用して処理対象水中の有害物質をほぼ酸化分解することができるが、本発明ではさらに、処理対象とする汚水に応じて過酸化水素水処理、電気分解処理、紫外線照射処理、炭化濾材接触処理（炭化濾材処理）を有意に組み合わせて行うことで、さらに一層効果的な有害物質の分解処理を行うようにしている。
【００１７】
その一つの処理タイプは、上水道、プール、浴場、河川等のように比較的汚染負荷が低い汚水の高度処理に好適な例で、この例ではオゾン処理、紫外線照射処理、炭化濾材接触処理をこの一連の順で行う高度水処理方法及び装置として構成している。なお、紫外線照射処理とは、紫外線照射による脱塩素化反応で、有害塩化物を分解処理するものである。炭化濾材処理とは、特殊濾材により処理対象水中に残存する有害物質を吸着除去するものである。
【００１８】
ここで処理する汚水は比較的汚染負荷が低いので、オゾン処理で有害物質を殆ど分解処理できるが、オゾン処理を行ってもなお残留する有害物質を紫外線照射処理によって分解するようにしている。そして、紫外線照射処理される処理対象水には、前段のオゾン処理で混入した微細気泡化されたオゾンが含まれているので、酸化力の高いヒドロキシラジカル（ＯＨ−）をより多く生成することができ、高い分解処理効果を発揮できる。そして、この後に炭化濾材接触処理を行うことで処理対象水中に含まれるアルミ、ヒ素、カドミウム等の重金属類を吸着除去する。これに使用する炭化濾材としては、杉、松、桧等の複数の針葉樹を原料として８００℃〜９００℃の高温帯で炭化することによって得られた針葉樹炭化濾材を使用すると、非常に吸着効果が高まる。こうした一連の処理を経ると、飲料水レベルまで浄化された水を得ることができる。また、この処理方法及び装置によれば、比較的簡略な処理で十分な処理効果を発揮でき、コストも低廉に抑えることができる。
【００１９】
また他の処理タイプは、し尿、下水道、農業集落排水等のように比較的汚染負荷が高い汚水の高度処理に好適な例で、この例では過酸化水素水処理、オゾン処理、紫外線照射処理、炭化濾材接触処理を、この一連の順で行うようにした高度水処理方法及び高度水処理装置として構成している。なお、過酸化水素水処理とは、液体である過酸化水素水を、処理対象水中に混入する処理であり、過酸化水素水による酸化力で微生物等の殺菌を行い、有害物質を酸化するものである。
【００２０】
ここで処理する汚水は比較的汚染負荷が高く、し尿を処理する必要性があることから、臭気やし尿残査を処理するための過酸化水素水処理をオゾン処理に先だって行うようにしている。そして、この場合には、処理系内で処理対象水から発生する臭気エアーを、平均粒径が０．０１〜０．０２ｍｍ程度となる気泡として前記過酸化水素水に混入し酸化分解するとよい。臭気エアーを微細気泡化することで、過酸化水素水による酸化分解を高効率で行えるからである。高効率処理という点では、処理対象水のＰＨ値を８〜１０に予め調整しておくとさらに良く、処理対象水中に少なくとも金、酸化銅又は酸化鉄の何れか一つを投入して過酸化水素水による酸化処理を促進させるようにしてもさらに良い。そして、こうした過酸化水素水処理に続けて、上述のようなオゾン処理、紫外線照射処理、炭化濾材接触処理を行うことで、処理対象水を飲料水レベルまで浄化することができる。
【００２１】
さらに、他の処理タイプは、特定工場の排水、廃棄物最終処分場の排水等のように有害な重金属類を含む汚水の高度処理に好適な例で、この例では過酸化水素水処理、電気分解処理、オゾン処理を、この一連の順で行う高度水処理方法及び高度水処理装置として構成している。なお、電気分解処理とは、酸化反応や脱塩素化反応では分解できないアルミ、ヒ素、カドミウムその他の重金属類を電気分解により処理するものである。
【００２２】
ここで処理する汚水は重金属類を含むため、上述の過酸化水素水処理を行ってから電気分解処理を行うようにしている。こうすることで、過酸化水処理を経た処理対象水中に残留している過酸化水素水によって電気分解をより高効率に行うことができる。こうして重金属類を除去した後、上述のオゾン処理を行うことで、処理対象水を飲料水レベルにまで浄化することができる。
【００２３】
以上のような各処理タイプにおける紫外線照射処理を行う処理槽としては、紫外線光源と二酸化チタンを塗工した内壁とを備える紫外線照射処理槽を設け、前記内壁に対して紫外線を照射して槽内の臭気を消化させる光触媒処理も併せて行うようにするとさらによい。これによれば、ヒドロキシラジカルによる有害物質の分解効率をより高効率に促進させることができるからである。この紫外線照射処理槽は、二酸化チタンが塗工された複数の隔壁を備え、隣接する隔壁間の間隔が３０ｃｍを越えないように配置したものとして構成できる。より具体的には、上下方向に伸長する有底筒状の本体部を備えており、該本体部には、その径方向における中央に紫外線ランプが設けられ、該紫外線ランプを中心として放射方向に沿って板面が伸長させた複数の隔壁が設けられているものとして構成する。これによれば、光触媒効果を発揮する電子を処理槽内にくまなく飛散させることができるので、光触媒効果を十分に発揮できる。
【００２４】
なお、以上のような各処理タイプは一連のものとして構成してあるが、勿論、各処理系に沈殿処理を行う沈殿処理槽を設けるようにし、処理対象水に含まれる不純物を沈殿除去するようにしてもよい。
【００２５】
また、曝気処理を行って処理対象水に含まれる有機汚濁の生物的処理を行うようにしてもよい。
【００２６】
但し、いずれの場合も本発明の高度水処理装置又は高度水処理方法によって得られる処理水は食品衛生法２６項目の飲料水適格水質基準以上の水質を確保したものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図１に基づいて説明する。図１は、この発明の高度水処理装置を備えた固定型の設備を示す図である。曝気槽１は、バキュームカーなどにより、最初に屎尿を含む排水Ｗが投入されるところである。この曝気槽１では、下側から０．０１〜０．０２ｍｍ程度の極細気泡が吹き込まれ、異物（固化物）が沈殿分離される。このように曝気槽１に極細気泡を吹き込むことによって、水中での極細気泡の滞留時間を長くすることができ、また処理対象水に対する接触面積も大きくすることができることから、水中の溶存有機物に対する酸化効率を向上させることができる。また、この曝気槽１には、排水Ｗ中に石灰が投入され、排水Ｗをアルカリ化している。
【００２８】
曝気槽１に隣接して、過酸化水素水処理槽２が設けられている。過酸化水素水処理は、この過酸化水素水処理槽２で行われる。この過酸化水素水処理槽２と前記曝気槽１との間は、ネット状の隔壁３により仕切られており、異物が過酸化水素水処理槽２へ行かないようになっている。そして、この過酸化水素水処理槽２の中に、ｐＨ８〜ｐＨ１０程度に調整した排水Ｗが移され、液体の過酸化水素水が投入される。ここで、排水Ｗを事前にアルカリ化するのは、過酸化水素水による酸化分解力を高めることができるからである。ｐＨ調整剤として石灰等が好適である。この過酸化水素水処理槽２でも、曝気槽１と同様に下側から極細気泡が吹き出されているため、投入された過酸化水素水は、この極細気泡の攪拌効果により、排水Ｗと混合される。排水Ｗと過酸化水素水との混合はエアー攪拌によるのが好ましいからである。
【００２９】
過酸化水素水は排水Ｗと混合されることにより、酸素（Ｏ）を放出し、この酸素により、排水Ｗ中に含まれるダイオキシン類等の有害物質を酸化分解することができる。過酸化水素水処理槽２における消臭効果を高めるために、過酸化水素水処理槽２の上部であってこの槽２の内表面に二酸化チタンが塗工され、またこの槽２の天井部分に蛍光灯を備えている。これは、二酸化チタンによる光触媒機能が発揮されることにより過酸化水素水処理槽２における消臭効果を高めるためである。また、過酸化水素水処理槽２内の上部には扇風機が設けられて、槽内の空気を攪拌しているので光触媒の機能が高められている。
【００３０】
過酸化水素水処理された排水Ｗは、いったん貯留槽４に溜められる。貯留槽４を経た後排水Ｗは、オゾン気泡微細化装置７ｂ、オゾン発生装置７ａ、及びオゾン処理槽５、６からなるオゾン処理装置に送られる。オゾン処理は、このオゾン処理装置で行われる。オゾン処理槽５、６の内部では、オゾンガスから発生した酸素（Ｏ）の酸化力により、処理対象水中のダイオキシン類等の有害物質が酸化分解される。オゾン処理槽は１槽のみでもよいが、通常は２連からなるオゾン処理槽にてオゾン処理が行われる。
【００３１】
後側のオゾン処理槽６の入口付近の排水用配管（処理対象水用配管）には、無声放電オゾン発生装置７ａに接続されたオゾン気泡微細化装置７ｂが接続され、そこからオゾンガスが０．５〜３ミクロン程度の極細気泡として供給される。後側のオゾン処理槽６の下部から吹き出されたオゾンガスは、いったん槽上部に溜まった後、前側のオゾン処理槽５の入口付近の排水用配管に設けられたオゾン気泡微細化装置７ｂに送られる。そして再度オゾンガスが微細化されて前側のオゾン処理槽５に排出される。前側のオゾン処理槽５に送られたオゾンガスのうち処理槽上部に溜まったオゾンは、排オゾン処理装置８により無害化されて大気に放出される。こうすればオゾンの有効利用を図ることができるからである。なお、後置オゾン処理槽６上部に滞留するオゾンは注入量の１／１０程度であり、前置オゾン処理槽５の入口付近に設けられるオゾン気泡微細化装置７ｂは後置オゾン処理槽６の入口付近に設けられるオゾン気泡微細化装置７ｂの１／１０程度の能力を有するものでよい。また、後置オゾン処理槽６から前置オゾン処理槽５へオゾンを移送するに際し、オゾンの濃度を感知するようにしておき、一定濃度を感知した時に移送するようにしている。排オゾン処理は、処理槽５上部に溜まったエアーに残存する微細オゾンを遠心分離、逆浸透膜または濾材等を用いて分離した後、プラズマ消却処理か、８００℃〜９００℃で一定時間以上高温処理した針葉樹特殊炭化材による吸着処理のいずれかで行うことができるが、ここではプラズマ消却処理をしている。
【００３２】
ここで用いているオゾン発生装置７ａは公知の無声放電オゾン発生装置であり、オゾン気泡微細化装置７ｂは、ラインミキサー方式のオゾン気泡微細化装置である。ラインミキサー方式は、通常のオゾン発生装置７ａから供給されたオゾンと排水Ｗを混合し、オゾンと排水Ｗを同時にオゾン気泡微細化装置７ｂに通すことによって、ラインミキサーの攪拌力で、オゾンを微細として処理対象水中に存在させるものである。この方式によれば、オゾンの気泡は、粒径（気泡径）を０．５〜３ミクロンとすることが好ましい。０．５〜３ミクロンとしたのは、３ミクロンより大きいとオゾン処理の効率が悪いからである。また、０．５ミクロンより小さいと処理対象水中にオゾン気泡を分散させるのが困難になり超音波処理装置等の余分なオゾン分散装置が必要となり実用的ではないからである。また、オゾンの注入量（処理対象水と接触させるオゾン量）は、処理対象水の有機物溶存状況等から決定するが、処理対象水１リットル当たり０．００４〜０．０１５ｍｇ（４〜１５ｐｐｍ）、好ましくは０．００４〜０．００８ｍｇとする。０．００４ｍｇ／ｌより少ないとオゾン投入による効果が少なく、０．０１５ｍｇ／ｌを越えると処理液中のオゾン濃度が飽和するので、投入した分だけ無駄になるからである。
【００３３】
こうすることにより、従来不可能であった、ダイオキシン等の有害物質を含む処理対象水の連続処理が実用レベルで可能となる。すなわち、従来は注入オゾンの大きさが０．２〜０．３ｍｍ程度であったためオゾン処理槽の中をオゾンが数秒で浮上してしまい、処理対象水中での接触時間が極端に短くなっていた。そのため有害物質を約８０％分解させるためには、処理対象水１リットル当たり、７０〜１００ｍｇの大量のオゾンを３０〜３００分の間注入し続け、バッチ式で処理しなければならなかった。それに対し本例では、０．５〜３ミクロンの粒径を持つオゾンを処理対象水１リットル当たり０．００４〜０．０１５ｍｇ注入することで、オゾンの酸化反応・溶解性が極めて高められるため、高効率で処理が可能となり、連続式のオゾン処理槽で２分間処理すれば、約８０％の有害物質を分解することが可能となる。本例では、オゾンを０．５〜３ミクロンの微細として処理対象水に接触させるため、従来型の１００倍以上の高効率の酸化分解処理が可能となり、処理機器の小型化等、イニシャルコスト、ランニングコストの低減等に資する経済効果を有する。
【００３４】
オゾン処理槽５、６を経た排水Ｗは紫外線照射槽９からなる紫外線照射処理装置に送られ、そこで波長１８０ｎｍ〜３１０ｎｍ程度の紫外線が照射される。紫外線照射処理はこの紫外線照射槽９で行われ、紫外線照射による脱塩素化反応によりダイオキシン類等を分解処理することができる。またこの場合、紫外線照射槽９中の排水Ｗ中に残存している微細オゾンの存在により、紫外線照射により、オゾンよりはるかに酸化力の強力なヒドロキシラジカル（ＯＨ−）の生成を期待できることから、全段のオゾン処理のみでは分解できなかったダイオキシン類等の分解を確実にすることが期待できる。
【００３５】
紫外線によるダイオキシン等有害物質の分解効率を高めるために、紫外線照射槽９の内部表面に二酸化チタンを塗工して、光触媒を利用した分解を併用している。この場合に、光触媒に関与する二酸化チタンより発する電子の飛距離は１５ｃｍ程度であることから、紫外線照射槽９を大型化する場合は、紫外線照射槽９内部を隔壁で分離し、隔壁相互間の距離を３０ｃｍ以内とする必要がある。そこで、本実施形態では、円柱状の紫外線処理槽の中心軸部分に紫外線ランプを設ける一方、紫外線処理槽９側壁を基端として紫外線ランプ方向に延び紫外線ランプの手前で末端となる、二酸化チタンが表面に塗工された複数の隔壁（図示せず）とを備えた紫外線照射槽９とし、隣接する隔壁相互間の距離は３０ｃｍを超えないこととしている。
【００３６】
紫外線照射槽９を経た排水Ｗは、ｐＨ調整槽１０にいったん溜められる。ｐＨ調整槽１０では、石灰が投入され、排水Ｗをあらためてアルカリ化する。
【００３７】
ｐＨ調整槽１０を経た排水Ｗは、次に電気分解処理を行う電気分解処理槽と炭化濾材処理を行う炭化濾材処理槽とからなる滞留槽１１に送られる。滞留槽１１には、電気分解用の一対の電極１２、１３と、複数枚の炭化濾材１４が設けられている。電気分解処理は、主に元々酸化処理されないヒ素、シアン、アルミ、カドミウムなどの有害重金属類を除去するために行われる。電気分解処理装置は、処理対象水中に含まれている除去の必要な有害重金属類の種類により異なる。すなわち、毒性の強いカドミウム、ヒ素、有機スズ等を含む処理対象水に比べて、アルミニウム、マンガン又はＮａｃｌのみを含む処理対象水である場合には、金額的にも安価な、簡単な電気分解装置で足りるからである。ここでは、毒性の強いカドミウム等を分解できる電気分解装置が用いられている。
【００３８】
炭化濾材処理は、それまでに行われた処理では完全に分解されなかったダイオキシン類や、元々酸化処理されないヒ素、シアン、アルミ、カドミウムなどの有害重金属類を除去するために行われる。炭化濾材１４と処理対象水との接触は、処理対象水を１分間に１キロリットル処理する場合に当たり炭化濾材１４を８００ｋｇ〜１２，０００ｋｇ用いた滞留槽１１で処理する。処理対象水は長時間滞留処理すればダイオキシン類や重金属類の吸着除去が確実になる。しかしながら、本発明の特徴である連続処理を効率的に行うためには、滞留時間は３０分以下とすることが好ましく、ここでは２分としている。炭化濾材１４としては、活性炭よりも吸着力に優れた、杉、松、桧等の針葉樹の炭化濾材を用いている。それは、活性炭による場合は最低１時間程度の滞留時間を要し、１年間で交換する必要があるのに対して、針葉樹特殊炭化濾材を用いれば３０分の滞留時間で十分であり、交換時期は５年となるからである。さらに、ここで用いる針葉樹炭化濾材１４は、細孔の大きさが３０〜７０Åの杉、２０〜５０Åの松、１０〜３０Åの桧の混合物からなるため、細孔の大きさが特定範囲で均一である活性炭を用いるよりもより多くの有害物質を吸着できるからである。なお、この針葉樹炭化濾材１４は、杉、松、桧等の複数の針葉樹を原料として８００℃〜９００℃の高温帯で炭化することによって得られる。
【００３９】
以上の処理で排水Ｗは、食品衛生法で規程する２６項目の飲料水適格水質基準を超える水質となり飲料水レベル以上の水として環境に放出することができる。環境に放出しても、ダイオキシン類等を含まないため、そのような有害物質の悪循環を断ち切ることができる。また、上記のような処理によれば、大腸菌をはじめとするあらゆる細菌や病原菌を死滅させることができると同時に、消臭や脱色の効果も発揮することができる。
【００４０】
本例によるダイオキシン類の処理は、光触媒を行わない場合でも、オゾン処理だけで約７０％除去可能であり、オゾン処理と紫外線照射処理を併せると約９５％除去可能である。光触媒を行う場合は、オゾン処理及び紫外線照射処理を併せて約９９％除去可能である。そしてこれに電気分解処理及び炭化濾材処理を経れば約１００％の除去が可能である。また、ＰＣＢ、ノニルフェノール、非イオン系界面活性剤その他の環境ホルモン類の処理は、オゾン処理のみで定量下限値以下に分解除去することが可能である。
【００４１】
なお、本実施形態による高度水処理方法によれば、排水Ｗの処理量は、毎分０．０２５〜１４キロリットルである。
【００４２】
次に上述の実施形態の変形例について説明する。
【００４３】
曝気槽においては、投入される屎尿等からの発散臭気が問題となる。そこで、曝気槽上部に溜まった臭気を吸引し、汚水等とは別経路で過酸化水素水処理槽の下部から排出させることにより消臭する、消臭ラインを別途設けることができる。
【００４４】
過酸化水素水処理槽においては、過酸化水素水による酸化を促進するために、酸化促進剤としての金、酸化銅及び酸化鉄のいづれか一つ又は二つ以上を用いてもよい。これらの酸化促進剤を過酸化水素水処理槽中に投入することにより、酸化効果を促進させることができる。酸化促進剤を用いない場合は、過酸化水素水槽の上部に吊り上げておけばよい。
【００４５】
貯留槽では、過酸化水素水処理槽と同様に、槽上部に二酸化チタンを塗工して蛍光灯の光を当てることにより光触媒効果により残っている汚臭を消臭することとしても良い。
【００４６】
オゾン処理に用いられる微細オゾンを発生させる方式には、ラインミキサー方式の他に旋回方式、過流タービンポンプ方式等がある。旋回方式は、オゾンと処理対象水の混合物を羽根や突起物を回転させることで処理対象水中にオゾンの微細を発生させるもので、オゾンを粒径が１０〜６０ミクロンとすることができる。また、過流タービンポンプ方式は、タービンポンプの攪拌力によりオゾンを微細化するものであり、オゾンを粒径が２０〜８０ミクロンとすることができる。オゾンの粒径をラインミキサー方式の場合は、０．５〜３ミクロン、旋回方式の場合は１０〜２０ミクロン又は５０〜６０ミクロン、過流タービンポンプ方式の場合は２０〜８０ミクロンの微細とする。旋回方式、過流タービンポンプ方式の場合に上記粒径としたのは、それぞれの最大粒径より大きいと処理効率が悪くなり好ましくないからである。またそれぞれの最小粒径より小さいとオゾン微細化の処理上装置が高価になってしまい、処理効率との関係から好ましくないからである。
【００４７】
また、オゾンの注入量（処理対象水と接触させるオゾン量）は、処理対象水の有機物溶存状況等から決定するが、処理対象水１リットル当たり０．００４〜０．０１５ｍｇ（４〜１５ｐｐｍ）とする。０．００４ｍｇ／ｌより少ないとオゾン投入による効果が少なく、０．０１５ｍｇ／ｌを越えると投入したオゾン量当たりの処理効率が悪くなるからである。
【００４８】
オゾン処理槽への微細オゾンの供給方法は、オゾン気泡微細化装置の種類によって異なる。過流タービンポンプ方式の場合は、上述の例のラインミキサー方式と同様であり、微細オゾン発生装置が処理対象水用配管中に設けられ、微細オゾンが分散した処理対象水がオゾン処理槽に供給される。一方、旋回方式では、処理対象水用配管中にオゾン気泡微細化装置が配置されることはなく、オゾン処理槽の底部に配置されてそこから微細オゾンが供給される。
【００４９】
なお、いずれの方式を採用しても、微細オゾンはほとんど瞬時にオゾン処理槽全体に行き渡る。従って、オゾン処理槽の形状も縦長、横長をはじめ、どのような形状であってもよい。
【００５０】
排オゾン処理は、２連結したうちの前置のオゾン処理槽の上部に排オゾン処理槽を設けて行うが、紫外線照射槽の後に別に設けた排オゾン処理槽においても行うことが好ましい。なお、屎尿等の受け入れ貯水槽にオゾン処理槽上部エアーを送付して消臭のために廃棄すべきオゾンを有効利用することもできる。この場合は、屎尿等の受け入れ貯水槽の上に排オゾン処理槽を設ける。
【００５１】
本発明の別の実施形態では、図１に示した固定型の装置において、滞留槽１１中の電気分解処理を貯留槽４とオゾン処理槽６の間に行う。こうすることにより、残存する過酸化水素水により電気分解が効率的に行われる。
【００５２】
図２及び図３は、本発明の別の実施形態を示す図である。尚、以下の説明において、図１で示す実施形態と重複する説明は省略する。この実施形態では、車載式の装置を示している。大型トラック１５の荷台には、排水Ｗをバキューム吸入する貯留槽１６が設けられている。１７は真空発生装置で、排水Ｗをバキューム吸引するためのものである。また、１８は発電ユニットである。
【００５３】
この貯留槽１６内の排水Ｗは、スクリーン１９を介して２つのオゾン処理槽２０、２１に順次送られる。この車載式の場合は、スペースが狭いために、「過酸化水素水処理槽」は省略している。その代わりに、オゾン処理槽２０、２１でのオゾン処理能力は高めてある。オゾン処理槽２０、２１には、それぞれ、オゾン発生装置２２ａ、オゾン気泡微細化装置２２ｂそして排オゾン処理装置２３が付設されている。２つのオゾン処理槽２０、２１を経た排水Ｗは、紫外線照射槽２４に送られ、そこで紫外線により有害物質が更に分解される。
【００５４】
紫外線照射槽２４を経た排水Ｗは、次に炭化濾材処理槽２５に送られる。炭化濾材処理槽２５には砂が堆積してあり、排水Ｗを濾過して固形成分を取り除く。そして、排水Ｗは最後に滞留槽２６に送られる。滞留槽２６には複数枚の炭化濾材２７が設けられている。この滞留槽２６で一定時間排水Ｗを溜めて有害重金属類を吸着除去するため、排水Ｗは飲料水レベル以上の水になり、環境に放出することができる。この実施形態では、車載式のため、どこにでも移動して排水Ｗを処理することができる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、ダイオキシン類等の有害物質を確実に酸化分解することができるため、人体からの排泄物や工業廃水等を通じた有害物質の悪循環を断ち切るのに効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明の一実施形態による固定型の高度水処理装置（設備）を示す説明図である。
【図２】  図２は、本発明の他の実施形態による車載型の高度水処理装置（設備）を示す説明図である。
【図３】  図３は、図２で示す車載型の高度水処理装置を平面視した説明図である。
【符号の説明】
１          曝気槽
２          過酸化水素水処理槽
３          隔壁（ネット）
４          貯留層
５，６      オゾン処理槽
７ａ        無声オゾン発生装置
７ｂ        オゾン気泡微細化装置
８          排オゾン処理装置（無害化装置）
９          紫外線照射槽
１０        ｐＨ調整槽
１１        滞留層
１２，１３  電極
１４        炭化濾材
１５        大型トラック
１６        貯留槽
１７        真空発生装置
１８        発電ユニット
１９        スクリーン
２０，２１  オゾン処理槽
２２ａ      オゾン発生装置
２２ｂ      オゾン気泡微細化装置
２３        排オゾン処理装置
２４        紫外線照射槽
２５        炭化濾材処理槽
２６        滞留槽
２７        炭化濾材
Ｗ          排水
【図１】
0004259797.tif 000002
【図２】
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【図３】
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