(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾンを導入するためのオゾン導入手段と、紫外線を照射するための紫外線照射ランプとを備えてなる反応処理槽を、少なくとも２以上備えてなり、該反応処理槽は互いに着脱可能であり、上記各反応処理槽はその槽壁に塩化ビニル管を用いた円筒状の形状を有しており、各反応処理槽の中心には、反応処理槽と同様に垂直に上記紫外線照射ランプが１本のみ配置されていることを特徴とする有害物質処理装置。
【請求項２】
上記反応処理槽は直列、並列、又は直列と並列の組み合わせで接続されていることを特徴とする請求項１に記載の有害物質処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の有害物質処理装置を、排水処理設備の前段又は後段に設けることを特徴とする排水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有害物質処理装置に関し、詳しくは、埋立地浸出水や産業廃水等中の有害物質、例えば、ダイオキシン類などの難分解性有害物質を分解処理するのに好適な有害物質処理装置および排水処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、埋立地浸出水や産業廃水等の汚水は、調製槽において水量、ｐＨ等の調製を行った後、生物処理槽において有機物及び窒素成分を除去し、凝集沈殿槽において凝集剤の添加により凝集させ、重金属、浮遊物質（ＳＳ）成分を分離している。その後、上澄み液は、液中のダイオキシン類等をはじめとする難分解性有機物を促進酸化処理により分解し、砂ろ過塔、活性炭吸着塔を経て処理水として放流されている。
【０００３】
ここで、ダイオキシン類を含有する汚水の処理装置としては、図４に示すように、隔壁４１により３槽に分割され反応処理槽４０の各槽に、オゾン発生器４３からオゾンを導入するための散気板４２と、紫外線（ＵＶ）を照射するための複数本のＵＶランプ４４とを備えたものが提案されている。このような構成によれば、反応処理槽４０内に導入された汚水５０に、散気板４２からオゾン含有気泡５２を導入して溶解させるとともに、ＵＶランプ４４により紫外線を照射することで、ヒドロキシラジカルを発生させて、ダイオキシン類を分解することができる。また、反応処理槽４０内の気体は排オゾン分解塔隔壁４１を介して含有するオゾンを分解した後、排ガスとして放出される。一般に、反応処理槽４０は１槽でも十分であるが、３槽に分離することで、ヒドロキシラジカルとダイオキシン類の反応効率を高めることができる。
【０００４】
一方、このような反応処理槽４０は、長期間の運転に耐えられることが求められるため、通常、ステンレス製のものが用いられているが、オゾン及びＵＶの酸化性や汚水中の塩類の影響により腐食が激しく、耐久性に問題があった。また、反応処理槽４０は、汚水５０の水量によってその大きさや、ＵＶランプの本数、オゾン導入量を設計する必要があるが、耐食性を高くするために堅固な構造を採用しているので、処理水量の増減に対して設計を変更する場合、多大なコストを要するという問題があった。さらに、ＵＶランプ４４の交換や洗浄をする際、ＵＶランプ４４を引き上げるためには、特別な装置を使用し、多大な労力を要するという問題もあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を鑑み、反応処理槽が腐食した場合でも容易に対応が可能で、汚水の処理水量が増減した場合でも設計変更が容易にでき、かつ紫外線（ＵＶ）照射ランプなどの保守管理の作業も軽減することができる有害物質処理装置および排水処理システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る有害物質処理装置は、オゾンを導入するためのオゾン導入手段と、紫外線（ＵＶ）を照射するための紫外線照射ランプとを備えてなる反応処理槽を、少なくとも２以上備えてなり、該反応処理槽は互いに着脱可能であることを特徴とする。
このように、オゾン導入手段とＵＶランプとを備えた小型の反応処理槽を１つのモジュールとし、複数のモジュールを結合させて１つの有害物質処理装置とすることよって、反応処理槽を交換部品として扱うことができる。すなわち、あるモジュールが腐食した場合は、当該モジュールのみを交換することで低コストでかつ容易に対応できる。また、汚水の処理水量が増減した場合も、モジュールの本数を増減させることで容易に設計変更ができ、かつ保守管理も１モジュールの構造が単純なので作業は容易になる。
【０００７】
上記反応処理槽は、それぞれ上記紫外線照射ランプを１本のみ備えてなることが好ましい。これにより、モジュールの構造をより単純化させ、かつより小型化させることができる。
また、上記反応処理槽は、その槽壁に塩化ビニル管を用いることが好ましい。このように、汎用の材料を用いることにより、低コストで反応処理槽を作製できる。ステンレスに比べて耐食性が低いので耐用年数が短くなるが、モジュールの交換が低コストでかつ容易にできるため、長期的には十分な耐食性を低コストで提供することができる。
【０００８】
上記反応処理槽は直列、並列、又は直列と並列の組み合わせで接続させることができる。汚水が高濃度である場合は、モジュールを直列に接続してオゾン・ＵＶ処理を各モジュールで繰り返し行うことにより、汚水を所定の濃度まで低下させることができ、一方、汚水の水量が多い場合は、モジュールを並列に接続して汚水を各モジュールに分散させることにより、オゾン・ＵＶ処理を行うことができる。さらに、直列と並列を組み合わせてモジュールを接続させることにより、高濃度で水量の多い汚水であっても、所定の濃度まで低下させることができる。
【０００９】
また、本発明は排水処理システムでもあり、上記の有害物質処理装置を、排水処理設備の前段又は後段に設けることを特徴とする。排水処理設備としては、有機物や、窒素成分、重金属、ＳＳ成分、ＢＯＤ、ＣＯＤなどを除去するために、薬品混合槽、沈殿槽、砂ろ過塔などを備えたものが好ましい。これにより、焼却炉や溶融炉などの排水中の有害物質であるダイオキシン類、重金属、ＢＯＤなどを規制値以下に低減し、処理水を放流することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る有害物質処理装置の一実施の形態を示す概略図である。図１に示すように、反応処理槽１０は、その底部にオゾン（Ｏ3）を導入する散気板１２を備え、また、紫外線（ＵＶ）を照射する紫外線照射ランプ（ＵＶランプ）１８を垂直方向に備えており、これを１モジュールとしている。図１には、反応処理槽（以下、モジュールともいう）１０を３×２（直列×並列）で並べたものを示したが、特にこれに限定されず、例えば、図２（ａ）のように１×４や、図２（ｂ）のように２×４とすることもでき、モジュールの直列と並列の数は、汚水の濃度と水量により適宜増減させることができる。
【００１１】
反応処理槽１０を直列につなげる方法としては、図１に示すように、上流側の反応処理槽１０ａの排出口を上方に設け、下流側の反応処理槽１０ｂの供給口を下方に設け、これを接続管１６で結合させることが好ましい。また、図には示さないが、２つの反応処理槽の上方同士を接続管で結合させ、次の反応処理槽とは下方同士を接続管で結合させ、これを交互に行うこともできる。
【００１２】
反応処理槽１０の槽壁としては、塩化ビニル管を用いることができる。塩化ビニル管としては、ＪＩＳ  Ｋ  ６７４１及び６７４２で規定されている硬質塩化ビニル管が好ましい。呼び径は１００Ａ〜２００Ａが好ましく、特に１５０Ａ前後が好ましい。また、長さ（反応処理槽１０としての高さ）は、約１〜２ｍが好ましく、特に１．５ｍ前後が好ましい。
オゾンを導入する散気板１２は、散気管１４を介してオゾン発生装置（図示省略）とつながれている。散気管１４は、多数の反応処理槽１０の散気板１２にオゾンを供給できるように枝別れしている。
【００１３】
紫外線照射ランプ（ＵＶランプ）１８は、円筒状の塩化ビニル管の中心部に、垂直に配置されている。ＵＶランプ１８としては、例えば、低圧水銀ランプ（出力１０〜２００Ｗ）を用いることができる。また、石英などでできた円筒形のランプ保護管を具備しているものが望ましい。約１８５及び２５４ｎｍの波長の紫外線をオゾン（１モジュールに対して、通常、オゾン濃度１０ｇ／ｍ3以上、好ましくは１０〜２００ｇ／ｍ3）に照射することで、以下の式のようにヒドロキシラジカル（ＯＨラジカル）を発生させることができる。
【００１４】
Ｏ3＋ＵＶ→Ｏ2＋Ｏ      ・・・（１）
Ｏ＋Ｈ2Ｏ→２・ＯＨ    ・・・（２）
【００１５】
このような構成によれば、先ず、ダイオキシン類を含有した排水２０を最初の反応処理槽１０ａに導入する。反応処理槽１０ａでは、散気管１４から導入されたオゾンが散気板１４によって気泡２２となり、下方から上方へ向かって吹き出している。そして、ＵＶランプ１８により紫外線を照射することで、上記したように、ヒドロキシラジカルが発生し、排水２０中のダイオキシン類を分解することができる。オゾン・ＵＶ処理された排水２０は、反応処理槽１０ａの上部から接続管１６を介して第２の反応処理槽１０ｂの下部に導入される。
【００１６】
第２の反応処理槽１０ｂでも、同様に、散気板１４によってオゾンが気泡２２として導入され、ＵＶランプ１８によりヒドロキシラジカルが発生し、排水２０中のダイオキシン類を分解処理する。さらに排水２０は、第２の反応処理槽１０ｂの上部から接続管１６を介して第３の反応処理槽１０ｃの下部に導入される。第３の反応処理槽１０ｃでも、同様にしてダイオキシン類が分解され、所定の濃度となった処理水２４は、第３の反応処理槽１０ｃの上部から次工程の排水処理設備等（図示省略）に送られる。
【００１７】
このようにして、反応処理槽をモジュールとして直列につなぎ、オゾン・ＵＶ処理を繰り返すことによって、ダイオキシン類が高濃度で含有する排水に対しても、所定の濃度まで分解処理することができる。また、排水に、反応処理槽に導入する前もしくは反応処理槽内で、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）を加えることもできる。このように、オゾンと過酸化水素を併用することでも、ヒドロキシラジカルを発生させ、ダイオキシン類を分解処理することができる。
【００１８】
さらに、従来の１つの大型反応槽（例えば、１ｍ×１ｍ×２ｍＨや、１．５ｍ×１．５ｍ×２ｍＨ等）に多数のＵＶランプを設けた場合に比べ、本発明に係るモジュールは小型化されており、反応処理槽内で均一にオゾンが溶解されＵＶ照射されるので、ダイオキシン類の分解効率を向上させることができる。したがって、従来の大型反応槽と同じ分解処理能力とする場合、モジュールの合計の容積は従来の大型反応槽の容積より小さくて済むので、有害物質処理装置をコンパクト化することができる。
【００１９】
本発明に係る有害物質処理装置は、図３（ａ）に示すように、排水処理設備２の後段に設けることができる。排水処理設備２としては、薬品混合槽３、沈殿槽４及び砂ろ過塔４を備えているものが好ましい。先ず、薬品混合槽２において排水６に凝集剤などを添加し、沈殿槽３により重金属等をＳＳ成分と共に汚泥８に分離除去して、さらに、砂ろ過塔４により残存ＳＳ成分を除去した後、本発明に係るオゾン・ＵＶ処理を行ってダイオキシン類を除去する。これにより、無害化した処理水７を放流することができる。
また、本発明に係る有害物質処理装置は、図３（ｂ）に示すように、排水処理設備２の前段に設けることによっても、上記と同様に排水６を無害化することができる。
図３（ａ）の排水処理設備２は、排水がダイオキシン濃度１００〜１０００ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌの性状である場合に好ましく、また、図３（ｂ）の排水処理設備２は、排水がダイオキシン濃度３００ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌまでの性状である場合に好ましい。
【００２０】
【実施例】
実施例１
埋め立て地浸出水を対象にして、本発明に係る有害物質処理装置を用いてダイオキシン類の分解処理試験を行った。使用したモジュールの性能を表１に示す。また、モジュールは、図２（ａ）に示すように４つを並列に配置した。
【００２１】
【表１】
0004903323.tif 000002
【００２２】
このような配置の有害物質処理装置に、ダイオキシン類濃度１０ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌの低濃度の排水を２ｍ3／ｄａｙ／系列の流量で導入した。その結果、得られた処理水のダイオキシン類濃度は０．５ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌ以下まで低減させることができた。すなわち、ダイオキシン類の分解率は約９５％で、ダイオキシン類分解速度定数は約０．０８／ｍｉｎであった。
【００２３】
実施例２
実施例１と同じモジュールを、図２（ｂ）に示すように、２×４（直列×並列）で配置し、ダイオキシン類濃度３３０ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌの高濃度の排水を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、ダイオキシン類の分解処理試験を行った。その結果、得られた処理水のダイオキシン類濃度は１００ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌ以下まで低減させることができた。すなわち、ダイオキシン類の分解率は約７０％で、ダイオキシン類分解速度定数は約０．０３／ｍｉｎであった。
【００２４】
【発明の効果】
上記したところから明らかなように、本発明によれば、反応処理槽が腐食した場合でも容易に対応が可能で、汚水の処理水量が増減した場合でも設計変更が容易にでき、かつＵＶランプなどの保守管理の作業も軽減することができる有害物質処理装置および排水処理システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る有害物質処理装置の概要を示す図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は本発明に係る反応処理槽の配置例を示す図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は本発明に係る排水処理装置の配置例を示す図である。
【図４】従来の有害物質処理装置の概要を示す図である。
【符号の説明】
１    有害物質処理装置
２    排水処理設備
３    薬品混合槽
４    沈殿槽
５    砂ろ過塔
６    排水
７    処理水
１０  反応処理槽（モジュール）
１２、４２  散気板
１４  散気管
１６  接続管
１８、４４  紫外線照射ランプ（ＵＶランプ）
２０、５０  排水
２２、５２  気泡
２４、５４  処理水
２６  オゾン
４０  反応処理槽
４１  隔壁
４３  オゾン発生器
４５  排オゾン分解塔
５６  排ガス
【図１】
0004903323.tif 000003
【図２】
0004903323.tif 000004
【図３】
0004903323.tif 000005
【図４】
0004903323.tif 000006