(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応槽内で紫外線とオゾンとの相乗酸化分解反応により廃水中の汚濁物質を分解処理する廃水処理システムにおいて、
前記反応槽として、噴霧式反応槽と気相反応槽とを配置し、前記噴霧式反応槽内には、該噴霧式反応槽内に廃水を霧状にして供給する噴霧手段と、該噴霧式反応槽の内部へオゾンガスを供給するオゾン供給部及び紫外線発光ランプとを設け、前記気相反応槽には、前記噴霧式反応槽から排出した排出ガスの供給手段と、オゾン供給部及び紫外線発光ランプとを配置し、この噴霧式反応槽と気相反応槽との間に、噴霧式反応槽からの排出ガスを気液分離して気相反応槽へ供給するコンデンサーを配置し、前記噴霧式反応槽から排出する処理水をガス封止配管部を経由して処理水タンクへ排出するようにしたことを特徴とする廃水処理システム。
【請求項２】
前記紫外線発光ランプを前記各反応槽内に縦方向に配置するとともに、これら紫外線ランプの洗浄手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の廃水処理システム。
【請求項３】
前記噴霧式反応槽および気相反応槽が複数に配列されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の廃水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は紫外線とオゾンを利用した揮発性有機塩素化合物質、シアン化合物質及び有機物質を分解処理するためのシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
廃水中の汚濁物質を分解除去するための一つの方法として、処理すべき廃水中への紫外線の照射による分解又はオゾンガスの曝気による酸化分解あるいは紫外線照射下でオゾンガスを曝気する相乗酸化分解法などの廃水処理技術を応用した廃水処理システムが公知である。
【０００３】
しかし、この公知の廃水処理システムは下記理由により夫々に課題を抱えている。
（ａ）汚濁物質を含有する被処理水中へ紫外線を照射する場合には、紫外線が水に吸収されてしまうために汚濁物質の分解処理に必要な紫外線の照射強度分布がランプの近傍と遠方とで大きく異なる。さらに、被処理水が着色あるいは懸濁している場合には、さらに紫外線の吸収量が大きくなるため紫外線の照射強度の減衰勾配を少なくする手段が必要である。
（ｂ）被処理水中にオゾンガス又はオゾン化空気を曝気方式で供給する場合には、水中でこのガス体が気泡を形成してしまいオゾンと水中の汚濁物質との接触酸化分解反応の面積が小さくなるため供給したオゾン量に対して反応に関わらない未利用オゾンが排出されている。
（ｃ）オゾンガス又はオゾン化空気を供給する手段として被処理水の送水経路の途中にエジェクターを取り付け同ガス体を吸入混合させる方法もあるが反応槽内へ必要なオゾン量を常に安定的に供給溶存させることが難しい。
（ｄ）被処理水中にオゾンガス又はオゾン化空気を曝気方式あるいは上記エジェクター方式で供給する場合、反応槽における曝気により被処理水から気化又は気散した揮発性汚濁物質が廃ガスと未利用オゾンガスと共に排出されてしまう恐れがある。このために反応槽からの排気経路には活性炭による吸着装置あるいは、廃オゾン吸収装置が装備されている。
しかし、この活性炭は吸着量が飽和した時には更新交換又は再生が必要になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上の理由から、上記従来の廃水処理システムは、廃水中の汚濁物質を分解処理する目的のために曝気方式あるいはエジェクター方式を採用した場合にオゾンと紫外線の相乗酸化分解反応効果の有効的な発揮領域が限定され、又、特に廃水中に溶存している揮発性有機塩素化合物質が曝気により気散分離され未利用オゾンと共に分解されることなく排気されてしまうために、紫外線とオゾンの相乗酸化分解反応の領域拡大、オゾンの利用効率向上及び気散してしまう揮発性有機塩素化合物質の無害化を可能とすることが求められている。
【０００５】
本発明の目的はかかる現状を打破するため、廃水処理における反応槽内の相乗効果領域を従来の処理方法よりも格段に拡大、安定させ、しかも未利用オゾン排出量を著しく低下させると同時に廃水中の揮発性物質の酸化分解処理をも可能とする２つの処理機能を有する廃水処理システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、反応槽内で紫外線とオゾンとの相乗酸化分解反応により廃水中の汚濁物質を分解処理する廃水処理システムにおいて、前記反応槽として、噴霧式反応槽と気相反応槽とを配置し、前記噴霧式反応槽内には、該噴霧式反応槽内に廃水を霧状にして供給する噴霧手段と、該噴霧式反応槽の内部へオゾンガスを供給するオゾン供給部及び紫外線発光ランプとを設け、前記気相反応槽には、前記噴霧式反応槽から排出した排出ガスの供給手段と、オゾン供給部及び紫外線発光ランプとを配置し、この噴霧式反応槽と気相反応槽との間に、噴霧式反応槽からの排出ガスを気液分離して気相反応槽へ供給するコンデンサーを配置し、前記噴霧式反応槽から排出する処理水をガス封止配管部を経由して処理水タンクへ排出するようにしたことを要旨とする。
【０００７】
上述した本発明のシステムにおいて、下記の各構成とすることが可能である。
前記噴霧式反応槽と気相反応槽の間にコンデンサーを設け、前記排出ガスを該コンデンサーを介して気液分離したのちに気相反応槽に導入するように構成し、前記噴霧式反応槽から処理水をガス封止配管部を介して処理水タンクへ排出させるとともに、噴霧式反応槽内と気相反応槽内のガス圧とガス体の流れを安定化させ、紫外線とオゾンの相乗酸化分解反応領域を拡大維持できるように構成し、前記噴霧式反応槽からの排出ガス中のオゾン濃度を検出するセンサーと、前記気相反応槽からの排出ガス中のオゾン濃度を検出するセンサーを設け、両センサーの検出信号に応じて前記気相反応槽に供給するオゾン量及びオゾンの排出濃度を制御できるように構成し、前記噴霧式反応槽および気相反応槽が複数に配列する構成とする。
【０００８】
本発明のシステムは上述した各構成からなるもので、その廃水処理方法の作用及び効果は下記の通りである。
廃水中の汚濁物質の分解反応を行うための反応槽（以下、噴霧式反応槽と称する）内に紫外線を照射しながらオゾン又はオゾン化空気を反応槽内へ吹き込むと共に処理すべき汚濁対象水（以下、被処理水と称する）を霧状にして供給し、微細粒子状の水中に含有する汚濁物質と紫外線及びオゾンと接触させて相乗酸化分解反応を促進させる。
【０００９】
被処理水を噴霧することにより微細粒子となるため、微細粒子中の汚濁物質とオゾンガスとの接触反応面積が大きくなリ、汚濁物質とオゾンとの酸化分解反応効率が向上すると共に紫外線が霧相を透過する際の紫外線の照射強度勾配が小さくなり反応槽内での紫外線とオゾンによる相乗酸化分解反応効果の発揮領域が大きく拡大させることが可能となり、結果として汚濁物質の分解反応効率が向上する。
【００１０】
又、噴霧式反応槽において被処理水中に溶存する揮発性物質及び汚濁性気体が気化し水中から分離され未利用オゾンガスと共に別に併設した紫外線を照射する反応槽（以下、気相反応槽と称する）内へ移送し紫外線とオゾンの相乗酸化分解反応が行われることを可能としている。
【００１１】
噴霧式反応槽及び気相反応槽は被処理水の汚濁成分及び濃度に応じて、夫々の反応槽を複数に直列又は並列に組み合わせることを可能としている。
又、反応槽内の分解処理手段としては、紫外線発光ランプからの紫外線とオゾンの両者を用いることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の廃水処理システムの一実施例を示す。
同図において、１は被処理水（廃水）タンク、２はランプ洗浄水タンク、３は濾過器、４は空気又は酸素をオゾン化するオゾン化装置、５は（噴霧式）反応槽、６はガス封止配管部、７は処理水タンク、Ｖ１〜Ｖ４は自動開閉バルブ、Ｐは送水ポンプ、８はコンデンサー、９は気相反応槽、１０，１１はオゾン濃度センサー、１２，１３はガス封止配管部である。
【００１３】
反応槽５内には、その上部に噴霧ノズル５ａ、下部にオゾン化装置４と連結されたオゾン供給部５ｂ及び紫外線発光ランプ５ｃが設けられている。
【００１４】
以上が本発明システムの実施例としての基本的構成であり、このシステムにおいて、被処理水を受け入れる被処理水タンク１からバルブＶ１を開けて送水ポンプＰにより濾過器３を介して噴霧ノズルを閉塞させるような固形物等を事前に除去し噴霧式反応槽５へ被処理水を送液する。
【００１５】
送液された被処理水は噴霧式反応槽５内の上部に装備した噴霧ノズル５ａにより当該反応槽内５へ噴霧される。噴霧された被処理水は微細粒子となって紫外線発光ランプ５ｃからの紫外線とオゾン供給部５ｂからのオゾンとの相乗酸化分解反応により汚濁物質を分解しながら当該反応槽５の底部に達し再凝縮し処理水として排出させる。
【００１６】
この処理水を当該反応槽５から排出させる場合に当該反応槽５の内部において紫外線とオゾンによる相乗酸化分解反応領域の安定維持をはかるために、当該反応槽５からの処理水は排出配管内でガス封止をして噴霧微粒子及びオゾンガス並びに気散したガス体が処理水と一緒に流出しないように工夫をした配管構造となっているガス封止配管部６を介してタンク７に排出される。
【００１７】
この噴霧式反応槽５へ装備する紫外線発光ランプ５ｃは、当該噴霧式反応槽５の底部または上部若しくは側面に図１に示すように縦方向に配置し、分解反応に必要な紫外線強度が得られる本数の発光ランプを挿入することが可能となるような構造とする。
【００１８】
噴霧式反応槽５へのオゾンガス又はオゾン化空気は当該反応槽５の下部のオゾン供給部５ｂより吹き込み当該反応槽５の上部より排出する上向流とするのが好適である。この特徴は、当該反応槽５の上部から噴霧した被処理水の微細粒子が当該反応槽５の下部より吹き込んだオゾンガス又はオゾン化空気の上向流に乗せられて噴霧した微細粒子との接触反応時間を確実に維持することが可能となり、オゾンを噴霧微粒子の内部まで吸収させることができる。又、照射される紫外線は噴霧された霧状相を投射するために紫外線の照射強度勾配を小さくすることが可能となる。この効果により当該反応槽５内で被処理水の微細粒子に含有する汚濁物質と紫外線とオゾンとの相乗酸化分解反応が効率良く確実に進行させるために必要な反応時間を安定に維持することができる。
【００１９】
噴霧する微細粒子の粒径は必要以上に微細化することは気体と微細粒子との接触面が増えてオゾン溶解に有利であるが当該反応槽５で照射する紫外線の照射強度勾配が増大してしまうため、その分だけ相乗反応領域が狭くなる。また、微細粒子がオゾンガス又はオゾン化空気の上向流に添って当該反応槽５から流出する量が大きくならないようにするために噴霧する微細粒子の粒径を必要以上に微細化することは得策でない。
【００２０】
噴霧式反応槽５内に装備した紫外線発光ランプ５ｃの被処理水の噴霧微細粒子と接する表面は、被処理水に含有している微細懸濁物質又は当該反応槽５内で紫外線とオゾンとの相乗分解反応で生成した反応生成物質が沈着しランプ表面を汚してしまうため紫外線の照射強度を著しく低下させてしまう恐れがあるために、ランプ５ｃの洗浄手段を設けるのがよい。
【００２１】
その手段は、例えば、噴霧式水処理装置５の稼動中又は稼動の停止した直後にＶ１バルブを閉めてＶ２バルブを開けて、タンク２から洗浄水を送水ポンプＰにより噴霧式反応槽５内に噴霧させることにより紫外線発光ランプ５ｃの表面を洗い流し、この洗い流した後の洗浄廃水は当該反応槽５の底部にある処理水の排出配管のＶ３バルブを閉めてＶ４バルブを開けることにより被処理水タンク１へと送り返す。この洗浄操作が終了した後に再び被処理水を噴霧式反応槽５で分解処理を継続するために洗浄時に操作した各バルブを元の開閉位置に戻す。この洗浄に要する時間、洗浄水量及び噴霧圧力は図示していない運転側制御システムの中に任意にセットすることを可能とする自動化された方法をとることができる。
【００２２】
次に更に廃水中の揮発性有機塩素化合物などのように廃水から気化分離する物質の分解相乗酸化を万全なものとすると共に噴霧式反応槽５から流出してくる未利用オゾンを有効利用して相乗酸化分解を行い、未利用オゾンの外部への排出を減らすため、コンデンサー８、気相反応槽９及びオゾン濃度センサー１０，１１を設けてある。気相反応槽９内には紫外線発光ランプ９ａが設けられ、反応槽５、コンデンサー８及び反応槽９は直列に連結され、コンデンサー８及び反応槽９の底部はガス封止配管部１２，１３を介してタンク１に連結されている。
【００２３】
噴霧式反応槽５から噴霧により被処理水から気化又は気散した汚濁性気体と噴霧微粒子並びに分解反応に関わらなかった未利用オゾンは当該反応槽５の上部から排気配管を通してコンデンサー８で霧状微粒子を除去した後に汚濁性気体を分解処理するための気相反応槽９へ送り込む。この気相反応槽９では紫外線とオゾンによる相乗酸化分解反応を行う。なお、コンデンサー８で凝縮された凝縮水は噴霧式反応槽５の底部からの処理水配管と同じ構造のガス封止配管１３で被処理水タンク１へ戻す仕組みとなっている。
【００２４】
気相反応槽９内の上部より紫外線発光ランプ９ａを挿入し噴霧式反応槽５から送気された未利用オゾンガス並びに気化した汚濁性気体又は揮発性有機塩素化合物質を含有する気体を当該反応槽９の下部９ｂより吹き込み当該反応槽９の上部から排出する。
【００２５】
当該反応槽９内に装備する紫外線ランプ９ａの強度及び分解反応に必要なオゾンの量は当該反応槽９に流入する気体の汚濁物質の種類並びに汚濁濃度によって決定しなければならない。なお、分解反応に必要なオゾン量が噴霧式反応槽５から流入してくる未利用オゾン量だけでは不足する場合には、その不足分に足りるオゾンガス又はオゾン化空気を補給することのできる構造とするのがよい。
【００２６】
気相反応槽９の底部に蓄積される凝縮水は、ガス封止構造のドレン配管１３で引き抜き被処理水タンク１へ戻す。
【００２７】
またオゾン濃度センサー１０，１１は夫々反応槽５，９からの排気ガス中のオゾン濃度を検出するもので、その検出信号に応じてオゾン化装置４によるオゾン供給量及び排出濃度を制御するのが好適である。
【００２８】
噴霧式反応槽５又は気相反応槽９は、高濃度の処理或いは処理水質の高度処理が要求されるときに各反応槽を複数に配列する。
【００２９】
図２は上記直列配列に関する本発明の実施例を示す。同図において、２１及び２２は噴霧式反応槽で、複数配列されており、夫々の反応槽２１，２２内には噴霧ノズル２１ａ，２２ａ、オゾン供給部２１ｂ，２２ｂ、紫外線発光ランプ２１ｃ，２２ｃが設けられている。
【００３０】
２３及び２４は複数配列された気相反応槽で、各反応槽２３，２４内には紫外線発光ランプ２３ａ，２４ａが設けられている。
【００３１】
反応槽２１には、タンク２５から被処理水がポンプＰにより送られ、更に該反応槽２１で前述のようにして処理された処理水は後段のポンプＰにより反応槽２２に送られ、該反応槽２２で同様にして処理された処理水がガス封止配管部２６を介してタンク２８に排出される。タンク２８内の処理水は２回の分解処理をうけているので、前記実施例の場合より一層処理が完全なものとなる。
【００３２】
この場合、オゾンガスはオゾン化装置２７から反応槽２２に供給され、更に該反応槽２２を介して反応槽２１に供給することが可能である。また気相反応槽２３には、噴霧式反応槽２１からの排気ガス又はオゾン化装置２７からのオゾンガスがバルブ３１により選択的に送られ、更に該反応槽２３からの排気ガスが気相反応槽２４に送られ気体状あるいは揮発性の汚濁物質が相乗酸化分解により処理される。気相反応槽２３，２４内の廃水はガス封止管部２９，３０を介してタンク２５に戻される。
【００３３】
図３は、一例として金属メッキ工場の廃水のＣＯＤ物質を、従来（曝気方式）（ａ）及び本発明（噴霧方式）（ｂ）の方法で酸化分解処理した場合の処理効果を比較するグラフである。本発明の方法によりＣＯＤ物質の除去効果が向上していることは明らかである。
【００３４】
表１は噴霧式反応槽と気相反応槽の組み合わせによる揮発性有機塩素化合物質の実廃水に適用した処理効果の一例である。
また、表２は工場廃水を被処理水として各種の検証試験を実施した結果を要約したものであり、シアン、ＣＯＤ及び有機塩素化合物質は分解除去率及び分解に要したオゾン必要量からみても、本発明の方法が向上していることが実証された。
【００３５】
【表１】
0004254943.tif 000002
【００３６】
【表２】
0004254943.tif 000003
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、紫外線とオゾンの併用による相乗酸化分解反応の領域を拡大、安定させることにより、酸化分解反応に必要なオゾン必要量が低減となり、オゾンを製造するための消費電力が削減されかつ、未利用オゾンを少なくし、大気中へ排出されるオゾン量を減らすことが可能となる。本発明は製造加工工程からの排出水あるいは地下水の汚染原因物質であるシアン化合物質及び揮発性有機塩素化合物質を分解処理することが可能な処理装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明の他の実施例を示すブロック図である。
【図３】本発明及び従来の方法による処理効果を比較したグラフである。
【符号の説明】
１  被処理水タンク
２  ランプ洗浄水タンク
３  濾過器
４  オゾン化装置
５  噴霧式反応槽
６  ガス封止配管部
７  処理水タンク
Ｖ１〜Ｖ４  自動開閉バルブ
Ｐ  送水ポンプ
８  コンデンサー
９  気相反応槽、
１０，１１  オゾン濃度センサー
１２，１３  ガス封止配管部
【図１】
0004254943.tif 000004
【図２】
0004254943.tif 000005
【図３】
0004254943.tif 000006