JP2000334446A - 水処理方法及び水処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】低濃度の廃水処理に対し紫外線を効率よく吸収
させて被処理水中の微量汚染物質を処理し、広範囲にわ
たる濃度の汚染物質除去に適用する。 【解決手段】通気性多孔壁１の通気性多孔壁表面２に沿
って上部から汚染物質を含む被処理水を膜状にして流下
させ、通気性多孔壁裏面４から通気性多孔壁１を通して
通気性多孔壁表面２側を流下する被処理水膜３内に吹込
気体５を吹き込み、かつ、被処理水膜３とは非接触に設
けた紫外線光源６から被処理水膜３に対して紫外線を照
射することにより、被処理水膜３中に含まれる汚染物質
を処理する。紫外線照射効率が大きく、とくに微量の汚
染物質を効果的に処理することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種産業廃水、都
市下水、廃棄物埋立地浸出水等の汚染水の処理に関し、
とくに汚水中に含まれるダイオキシン等の微量汚染物質
の処理に好適な水処理方法及び水処理装置に関する。な
お、本発明において「処理」の語は、被処理水の消毒、
殺菌、脱色、脱臭、含有汚染物の分解、透明度の改善、
ＢＯＤあるいはＣＯＤの低減等に関する操作をいう。

【０００２】

【従来の技術】従来から、前記汚染水の処理には、生物
的処理方法、凝集沈殿法、活性炭処理等の各種処理方法
が適宜に用いられていたが、近年、微量汚染物質の処理
方法として紫外線、オゾン、過酸化水素等を併用した促
進酸化法も用いられるようになった。促進酸化法は、オ
ゾン、紫外線、過酸化水素等を併用して強力な酸化剤で
あるＯＨラジカルを発生させ、発生したＯＨラジカルに
より水中の汚染物質を酸化分解させることを基本原理と
する。この促進酸化法による水処理手段は、微量汚染物
質の分解が可能で２次廃棄物の発生がなく、処理効果が
脱臭、脱色、殺菌、有機部物の分解等に関し複合的な作
用効果を奏するという特徴がある。

【０００３】ところで、従来の紫外線を用いた水処理装
置の大半は、紫外線光源を被処理水中に浸漬する浸漬型
ＵＶ処理装置である。この型式のＵＶ処理装置は、紫外
線の吸収効率が高いが、紫外線の光源からの距離によっ
て紫外線照射強度が異なり、とくに、光源の接水部が汚
れて照射効率が低下しやすく、照射効率の低下を防ぐた
めにはしばしば光源の表面を洗浄しなければならないと
いう問題があった。廃棄物埋立地浸出水等のように高濃
度の汚染物質を含む汚水を直接処理する場合などでは、
きわめて短時間に光源の表面が汚れてしまうので、紫外
線照射効率の低下防止が問題であった。

【０００４】この問題の解決策として、紫外線の光源を
被処理水とは非接触に設けたＵＶ−ＦＦ（ＵＶ−Ｆａｌ
ｌｉｎｇ Ｆｉｌｍ）装置が開発されている。図３にそ
の一例を模式的に示す。ＵＶ−ＦＦ装置は、供給口３１
から導入した被処理水を、壁の上部に設けた溢流堰３２
から流下壁３３に沿って膜状に流下させ（いわゆる濡れ
壁式）、流下する被処理水膜３４に触れないところに紫
外線の光源３５を取り付けて被処理水膜３４を照射する
装置である。紫外線照射を終えた被処理水は排出口３６
から取り出され、必要により、例えば、供給口３１に循
環して処理、あるいは装置外に送出される。図中、３７
は光源冷却用空気の取り入れ口、３８はその冷却用空気
排出口である。紫外線の光源３５は被処理水に接触しな
いので汚されることがなく、被処理水は薄膜状３４にな
って紫外線に照射されるので含まれる汚染物質の分解効
率が高い。しかし、従来のＵＶ−ＦＦ装置は、被処理水
が薄い膜状３４になって流下するため、紫外線の吸収効
率が低く、高濃度の汚染物質を含む廃水等の処理には適
しているが、比較的低濃度の廃水処理には除去効率が低
くコスト的に不利であるという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者は、
前記のＵＶ−ＦＦ装置に代わる、比較的低濃度の廃水処
理に対しても紫外線を効率よく吸収させて被処理水中の
微量汚染物質を効果的に処理し、広範囲にわたる濃度の
汚染物質除去に適用することのできる水処理方法及び水
処理装置を提供することを目的に研究を行い、その結
果、本発明を完成することができた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】ＵＶ−ＦＦ装置において
は、壁面に沿って流下する被処理水の膜厚さが大きいほ
ど照射する紫外線の吸収率が上がる。通常、実用的な被
処理水膜としては厚さ０．３ｍｍ以上、好ましくは１ｍ
ｍ以上である。被処理水の膜厚さを大きくするには、単
位流下幅に対する被処理水の流下量を増大する手段が考
えられるが、流下量を増やせば流下速度も大きくなるた
めに単位処理水量当たりの紫外線吸収量は減少するとい
う問題がある。本発明においては、被処理水膜を厚く形
成し、かつ、ゆっくり流下させて紫外線吸収率を向上さ
せ、前記の目的を達成したのである。

【０００７】以下、本発明の解決手段について図面を参
照して説明する。図１は本願発明の基本的な実施形態例
を示す模式図である。前記の目的を達成するために本発
明は、通気性多孔壁１の一方の面（以下、表面という）
２に沿って上部から汚染物質を含む被処理水を膜状３に
して流下させ、通気性多孔壁１の他方の面（以下、裏面
という）４側から多孔壁１を通して表面側を流下する被
処理水膜３内に気体５を吹き込み、かつ、前記被処理水
膜３とは非接触に設けた紫外線の光源６から被処理水膜
３に対して紫外線を照射することにより、被処理水膜中
に含まれる汚染物質を処理することを特徴とする水処理
方法を提供する。汚染物質の分解を促進するため、被処
理水膜3内に吹き出す気体５にオゾンを含む酸素、また
はオゾンを含む空気を使用することができる。

【０００８】また、本発明は、表面側に被処理水を流下
させて壁面２に被処理水膜３を形成させ、かつ裏面４側
から表面２側に向かって気体５を通過させるための通気
性多孔壁１と、前記被処理水膜３とは非接触の位置に設
けられ、かつ被処理水膜３を照射する紫外線光源６とか
らなる水処理装置であって、通気性多孔壁１の表面２に
沿って上部から汚染物質を含む被処理水を膜状に流下さ
せ、流下する被処理水膜３内に通気性多孔壁１を通して
気体５を吹きこみ、かつ被処理水膜３に紫外線を照射す
ることにより汚染物質を処理することを特徴とする水処
理装置を提供する。本発明の水処理装置は、前記の通気
性多孔壁１が内面側を表面２とする筒状体であって、前
記通気性多孔筒状体１内において被処理水膜３とは非接
触の位置に紫外線の光源６を設けることにより、使いや
すくコンパクトに形成することができる。さらに、前記
の通気性多孔壁１として多孔質焼結体を用いるとよい。

【０００９】

【発明の実施の形態】引き続いて、本発明の水処理方法
及び水処理装置について実施形態例を示す図面を参照し
具体的に詳しく説明する。

【００１０】前記のように本発明では、表面２に沿って
被処理水３を膜状に流下させ裏面４から気体５を吹き出
させる通気性多孔壁１を設けることにより、流下する被
処理水膜３中に気体５を吹き込んで気泡（気液の混合状
態）を形成し、被処理水膜３を厚くし、かつ、ゆっくり
と流下させることができる。通気性多孔壁１としては金
属酸化物や金属粒の通気性焼結体、無機または有機粒や
繊維状物をバインダー等を用いて一体化した通気性多孔
質体、多孔板等を利用することができる。通気性多孔壁
１の孔径は５ｍｍ以下、とくに多孔質体の平均孔径とし
て１０〜５００μｍが好ましく、なかでも３０〜３００
μｍが好ましく用いられる。

【００１１】通気性多孔壁の形状及び紫外線の光源６の
位置は、通気性多孔壁表面２に形成した被処理水膜３と
非接触状態で、被処理水膜３に紫外線を十分照射するこ
とが可能であれば、とくに制限はない。例えば、２枚の
板状通気性多孔壁を所定の間隔（空間部）をおいて設
け、向い合う面を表面側として被処理水を膜状に流下さ
せ、さらに、この空間部内の被処理水膜に接触しない位
置に適宜の配置で紫外線光源を設け、それぞれの板状通
気性多孔壁を通して被処理水膜内に気体を吹き込み、紫
外線を照射する平行垂直板方式、あるいは、筒状に形成
した通気性多孔壁１の内側を表面２側として被処理水膜
３を形成させ、筒状壁１内空間部の被処理水膜３とは非
接触を保てる位置に棒状の紫外線光源６を配列し、筒状
通気性多孔壁１を通して裏側４から被処理水膜３内に気
体５を吹き込み、紫外線を照射する筒状方式（図１に記
載したのと同じ形式）等があげられる。小型装置では筒
状方式が製作しやすくコンパクトにまとまるので好適で
ある。通気性多孔壁は、必ずしも垂直に設ける必要はな
く、表面側を上面に傾斜させて傾斜面上に被処理水を流
下し、上部から紫外線を照射してもよい。

【００１２】被処理水膜３の形成手段にとくに制限はな
いが、通常、通気性多孔壁１の上端に溢流堰７を設けて
供給口８から被処理水を導き、通気性多孔壁の上部表面
２に沿って被処理水を溢流、流下させれば容易に形成す
ることができる。溢流堰７の形状等は、流下水量等によ
り選定すればよい。

【００１３】紫外線の光源６にも特別の制限はなく、紫
外線照射効率の高い低圧水銀灯を好ましく利用すること
ができる。例えば、単数または複数本の紫外線ランプを
適宜に配列して用いることができる。さらに、照射効率
を向上するのに紫外線の反射板等を併用してもよい。

【００１４】通気性多孔壁１を通して被処理水膜３に吹
き込む気体５の最適量、及び流下させる最適被処理水量
は、被処理水の性状により異なるので、経験的、実験的
に選定する。一般的には被処理水膜３中に微細な気泡を
生成し、気泡を含んだ流下水膜３の厚さを最大に保ち、
流下する水膜の流下速度が小さくなるように調節すれば
よい。流下水膜の厚さは少なくとも０．３ｍｍ以上、好
ましくは１ｍｍ以上にするとよい。吹込んだ気体５は被
処理水膜３から分離し排出口１１から装置外に排出され
る。一方、照射を終えた被処理水は取出口９から抜き出
し、供給口８に循環、あるいは装置外に送出する。被処
理水から分離した気体は光源６の冷却用としても作用す
るが、必要に応じ、通気性多孔壁を通して吹き込む気体
以外に紫外線光源の冷却用気体を装置内に吹き込むこと
もできる。

【００１５】また、本発明においてはオゾン、過酸化水
素、触媒等を併用することもできる。例えば、通気性多
孔壁の構成成分にチタン等の光触媒効果を有する素材を
選定することにより、より高い効果を得られる場合もあ
る。さらに、図１の水処理装置を用いてオゾンを併用す
る具体例として、図２に例示するようにオゾン溶解槽を
付設して被処理水を循環、紫外線照射する方法がある。
過酸化水素や触媒を併用する際には、条件により所要量
を被処理水中に一括または適宜に分割添加すればよい。

【００１６】処理温度は、被処理水が液相を保持する範
囲であればよいが、通常は常温で行う。

【００１７】本発明における被処理水の処理方式は、処
理すべき被処理水の量、汚染物質の濃度や処理の難易等
により、バッチ循環照射処理法、連続流通照射処理法、
一部抜出循環照射処理法等を適宜に選択して適用するこ
とができる。

【００１８】

【実施例】本発明の効果を実験により確認したので、以
下に具体的に説明する。

【００１９】実施例１ 実験にはオゾン処理槽２４を装備し、紫外線照射とオゾ
ンとを併用して処理することのできるバッチ循環照射処
理式の本発明水処理装置を利用した。使用した実験装置
の概略を図２に示す。被処理水を膜状にして流下させる
通気性多孔壁２１には、内径１３０ｍｍ、高さ１０００
ｍｍ、壁の厚さが１２ｍｍのセラミック製通気性多孔円
筒２１を用いた。多孔質円筒２１の平均孔径は５０μｍ
であった。通気性多孔円筒２１上部には溢流堰２５を取
り付けて被処理水を多孔質円筒２１内に溢流させて内壁
に水膜２２を形成させ、筒内空間には、紫外線光源２３
として３０ワットの棒状紫外線ランプ６本を被処理水膜
２２から離れた位置にリング状に配置した。通気性多孔
円筒２１の底部には被処理水の導出口２６を取り付け、
循環貯槽２７と接続し被処理水を循環して照射できるよ
うにした。被処理水膜２２への吹込気体２８は、気体送
入口２９から導入し気体排出口３０から系外に放出し
た。

【００２０】操作条件は、被処理水量が１５０リット
ル、装置内の被処理水循環流量を１時間当り１００リッ
トルとして、通気性円筒からの気体吹込量を１時間当り
５０〜５００リットルの範囲で調節した。また、被処理
水として、ＢＯＤ２００ｍｇ／ｌ、ＣＯＤ１５０ｍｇ／
ｌの下水原水に微量汚染物質としてフタル酸ジオクチル
を５ｍｇ／ｌに調整したものを供給し、紫外線照射して
処理した。紫外線照射開始から３０分、６０分、１２０
分後に被処理水をサンプリングしてそれぞれフタル酸ジ
オクチルの濃度を分析し、分解除去率を求めた。その結
果を図４に示す。

【００２１】実施例２ オゾン溶解槽２４にオゾンを添加した以外は、実施例１
と同様の実験を実施し、同様の測定を行った。その結果
を図５に示す。

【００２２】実施例３ フタル酸ジオクチルに代えて被処理水にダイオキシン類
を４３ｐｇ−ＴＥＱ／ｌとなるよう添加し、１２０分後
にその濃度測定をした以外は、実施例１と同様の実験を
実施し、同様の測定を行った。その結果ダイオキシン類
の分解除去率はＰＣＤＤｓが８８．１％、ＰＣＤＦｓが
８９．２％であった。

【００２３】実施例４ フタル酸ジオクチルに代えて被処理水にダイオキシン類
を４３ｐｇ−ＴＥＱ／ｌとなるよう添加し１２０分後に
その濃度測定をした以外は、実施例２と同様にオゾンを
添加して実験を実施し、同様の測定を行った。その結果
ダイオキシン類の分解除去率はＰＣＤＤｓが９８．３
％、ＰＣＤＦｓが９７．２％であった。

【００２４】比較例１ 通気性多孔円筒を通して空気を吹き込まなかった以外
は、実施例１と同様の実験を実施し、同様の測定を行っ
た。その結果を図６に示す。

【００２５】比較例２ 通気性多孔円筒を通して空気を吹き込まなかった以外
は、実施例４と同様の実験を実施し、同様の測定を行っ
た。その結果ダイオキシン類の分解除去率はＰＣＤＤｓ
が８９．３％、ＰＣＤＦｓが８６．２％であった。

【００２６】

【 発明の効果】本発明においては、被処理水の流下膜
中に気体を混入させることにより、膜の厚さを膨張させ
て紫外線の通過距離を延長し、被処理水の流下時間を長
くして照射時間を稼ぐことができる上に、膜の表面が乱
れて紫外線の照射表面積が増大するので、照射した紫外
線を効率よく吸収させることができる。かつ、紫外線光
源の汚れによる照射効率の低下、照射の不均一発生を防
止することができる。したがって、従来のＵＶ−ＦＦ装
置に比較すると紫外線照射効率が向上し、とくに微量の
汚染物質、例えばダイオキシン類を効果的に処理するこ
とが可能になった。さらに、被処理水中の揮発性汚染物
質を同時に除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的な実施形態例を模式的に示した
図。

【図２】本発明実施例に使用した装置を模式的に示した
図。

【図３】従来のＵＶ−ＦＦ装置例を模式的に示した図。

【図４】実施例１の測定結果。

【図５】実施例２の測定結果。

【図６】比較例１の測定結果。

【符号の説明】

１：通気性多孔壁 ２：通気性多孔壁表面（被処理
水膜側） ３：被処理水膜 ４：通気性多孔壁裏面（気体吹
込側） ５：吹込気体 ６：紫外線光源 ７：
溢流堰 ８：被処理水供給口 ９：被処理水取出口 １０：
気体送入口 １１：気体排出口 ２１：通気性多孔円筒 ２２：被処理水膜 ２３：
紫外線光源 ２４：オゾン処理槽 ２５：溢流堰 ２６：
被処理水導出口 ２７：循環貯槽 ２８：吹込気体 ２９：
気体送入口 ３０：気体排出口 ３１：被処理水供給口 ３２：溢流堰 ３３：
流下壁 ３４：被処理水膜 ３５：紫外線光源 ３６：
被処理水排出口 ３７：光源冷却用空気取入口 ３８：冷却用空気排出
口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D037 AA11 AB01 AB03 AB04 AB05 AB14 BA18 BB04 BB05 CA12 4D050 AA12 AB03 AB04 AB06 AB11 AB16 AB19 BB01 BB02 BC09 BD03 CA20

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】通気性多孔壁の一方の面（以下、表面とい
   う）に沿って上部から汚染物質を含む被処理水を膜状に
   して流下させ、通気性多孔壁の他方の面（以下、裏面と
   いう）側から多孔壁を通して表面側を流下する被処理水
   膜内に気体を吹き込み、かつ、前記被処理水膜とは非接
   触に設けた紫外線の光源から被処理水膜に対して紫外線
   を照射することにより、被処理水膜中に含まれる汚染物
   質を処理することを特徴とする水処理方法。
2. 【請求項２】前記の被処理水膜内に吹き込む気体に、オ
   ゾンを含む酸素またはオゾンを含む空気を使用すること
   を特徴とする請求項１記載の水処理方法。
3. 【請求項３】表面側に被処理水を流下させて壁面に被処
   理水膜を形成させ、かつ裏面側から表面側に向かって気
   体を通過させるための通気性多孔壁と、前記被処理水膜
   とは非接触の位置に設けられ、かつ被処理水膜を照射す
   る紫外線光源とからなる水処理装置であって、通気性多
   孔壁の表面に沿って上部から汚染物質を含む被処理水を
   膜状に流下させ、流下する被処理水膜内に通気性多孔壁
   を通して気体を吹きこみ、かつ被処理水膜に紫外線を照
   射することにより汚染物質を処理することを特徴とする
   水処理装置。
4. 【請求項４】前記の通気性多孔壁が内面側を表面とする
   筒状体であって、前記通気性多孔筒状体内において表面
   を流下する被処理水膜とは非接触の位置に紫外線の光源
   を設けたことを特徴とする請求項３記載の水処理装置。
5. 【請求項５】前記の通気性多孔壁が、多孔質焼結体から
   なることを特徴とする請求項３または４記載の水処理装
   置。