JP2007136351A

JP2007136351A - 水処理触媒反応装置

Info

Publication number: JP2007136351A
Application number: JP2005334336A
Authority: JP
Inventors: Terushiro Fukumatsu; 輝城福松; Yasushi Kojima; 裕史小島
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2005-11-18
Filing date: 2005-11-18
Publication date: 2007-06-07

Abstract

【課題】触媒床のＣＯＤによる被毒を予防して、継続的な運転を可能とする水処理触媒反応装置を提供する。
【解決手段】上部に供給される廃水ａ中のＣＯＤを酸化するための二酸化マンガン触媒を充填した触媒床１１ａを設け、下部から供給された上向流のオゾンｃの存在下で触媒床１１ａ中を下向流として通過する廃水中のＣＯＤを酸化するようにした触媒反応槽１を備えた水処理触媒反応装置であって、この触媒床１１ａの前処理ゾーンとして、オゾンを単独に接触させるオゾン反応ゾーン１２ａを前記触媒床１１ａの直上に設け、触媒反応利用済みオゾン中の残留オゾンと廃水ａとを接触させ酸化反応を行わせるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、廃水中のＣＯＤを酸化するための触媒反応槽を備えた水処理触媒反応装置の改良に関する。

従来、屎尿廃水、産業廃水、またはそれらの生物処理水などから、ＣＯＤ、着色成分などを除去する処理装置として、図５に例示するような触媒反応槽を備えた水処理触媒反応装置が実用化されている。（特許文献１を参照）。

特開平９−２５３６７２号公報：特許請求の範囲の欄、図１。

この水処理触媒反応装置は、触媒反応槽１を主要な装置とし、この触媒反応槽１内には、廃水中のＣＯＤなどを酸化するための二酸化マンガン触媒を充填した触媒床１１が設けられている。そして、廃水ａを上部から供給して触媒床１１を通過させ下部から処理水ｂとして取り出すように構成され、同時に、オゾンｃを下方に設置したオゾン散気装置１２から槽内に散気し、触媒床１１を廃水ａの流れに対向して上方に通過し、上部から使用済みオゾンｄとして取り出されるよう構成されている。

この触媒床１１としては、粒状二酸化マンガンまたは粒状物に二酸化マンガンを被覆担持させた粒状触媒を充填したもの、あるいはハニカム状に成形した二酸化マンガン成形触媒、セラミックハニカムに二酸化マンガンを被覆担持させたハニカム触媒を単独で、または複数個を積層して形成される。

そして、前記したようにこの触媒床１１中を、廃水ａとオゾンｃ対向して通過する際に、廃水ａ中のＣＯＤは、二酸化マンガンとオゾンの酸化作用によって、炭酸ガス、水分、その他の酸化生成物に変化して除去される。また、同時に酸化反応に寄与した二酸化マンガンは酸素を失うが、存在するオゾンから酸素を供給され二酸化マンガンとして再生されるので、この触媒床１１は継続的に運転できるのである。

ところが、このような水処理触媒反応装置が処理対象としている廃水では、ＣＯＤ濃度は不規則であって、触媒床１１に高濃度のＣＯＤ、または大量のＣＯＤが供給されてしまう場合がある。このような場合には、ニ酸化マンガン触媒が変質し触媒機能を失い、再生速度も極度に低下するという、いわば被毒状態が生じて、甚だしい場合には、運転を停止し、二酸化マンガン触媒を交換するなどして触媒床の更新を行わなければならないといった問題があった。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、触媒床のＣＯＤによる被毒を予防して、継続的な運転を可能とする水処理触媒反応装置を提供する。

上記の問題は、廃水中のＣＯＤを酸化するための二酸化マンガン触媒を充填した触媒床を設けた触媒反応槽を備えた水処理触媒反応装置であって、廃水を前記触媒床に接触させる前処理ゾーンとして、オゾンを単独に接触させるオゾン反応ゾーンを設けたことを特徴とする本発明の水処理触媒反応装置によって、解決することができる。

また、本発明は、前記触媒反応槽の上部から廃水を供給し、下向流として前記触媒床を通過させるとともに、下方から上向流のオゾンを供給するようにした水処理触媒反応装置であって、前記触媒床の直上にオゾン反応ゾーンを設けた前記の水処理触媒反応装置として具体化される。

また、本発明は、前記触媒反応槽の下部から廃水を供給し、上向流として前記触媒床を通過させるとともに、下方から上向流のオゾンを供給するようにした水処理触媒反応装置であって、前記触媒床の直下にオゾン反応ゾーンを設けた前記の水処理触媒反応装置として具体化される。

さらに、前記オゾン反応ゾーンを形成するオゾン反応槽を前記触媒反応槽に併設し、このオゾン反応槽においてオゾンと反応させた廃水を前記触媒反応槽の触媒床を通過させるようにしたり、さらに、前記触媒反応槽上部において前記触媒床における反応に用いられたオゾンを回収して、前記オゾン反応槽に供給して廃水と反応させるようにするのも好ましい。

本発明の水処理触媒反応装置は、以上説明したように構成されているので、触媒床のＣＯＤによる被毒を予防して、水処理触媒反応装置の継続的な運転を可能となり、設備稼働率を向上させることができる。また、オゾンの利用効率が改善され廃オゾンが減少できるという優れた効果がある。よって本発明は、従来の問題点を解消した水処理触媒反応装置として、実用的価値はきわめて大なるものがある。

次に、本発明の水処理触媒反応装置に係る実施形態について、図１〜４を参照しながら説明する。
本発明の水処理触媒反応装置は、二酸化マンガン触媒を充填した触媒床とは別個に、前処理ゾーンとしてオゾンを単独に接触させるオゾン反応ゾーンを設けた点に重要な特徴があり、以下に説明する第１〜４の実施形態が好ましいものとして提案されている。

（第１実施形態：図１）
上部に供給される廃水ａ中のＣＯＤを酸化するための二酸化マンガン触媒を充填した触媒床１１ａを設け、下部から供給された上向流のオゾンｃの存在下で触媒床１１ａ中を下向流として通過する廃水中のＣＯＤを酸化するようにした触媒反応槽１を備えた水処理触媒反応装置である点は、先に説明したものと同様であるが、この実施形態の特徴は、前記触媒床１１ａの前処理ゾーンとして、オゾンを単独に接触させるオゾン反応ゾーン１２ａを前記触媒床１１ａの直上に設け、触媒反応利用済みオゾン中の残留オゾンと廃水ａとを接触させ酸化反応を行わせるようにしたところにある。なお、廃オゾンｅは上部から排出され、処理水ｂは下部から排水される。

この実施形態によれば、廃水中のＣＯＤは、触媒床１１ａに流入する以前に、予め酸化処理されその濃度が減少するとともに、触媒床１１ａには有効なオゾンが存在するので二酸化マンガン触媒の再生反応も確保されるから、前記したような触媒の被毒現象を生じない利点が得られるのである。なお、ランドリーから発生する廃水を処理する実際の反応装置において、従来年間に２〜４回、被毒現象が発生しその都度５日間運転休止せざるを得なかったが、本発明を採用した結果、そのような事故が皆無となった。

ここでいうオゾン反応ゾーンとは、二酸化マンガンのような触媒が存在することなくオゾンと廃水とが接触しながらその間に酸化反応が行われる領域を意味する。なお、オゾンｃとして、二酸化マンガン触媒の再生を確保するためやや過剰の量のオゾンが供給される。その結果、触媒床１１ａを通過して上昇してきた触媒反応使用済みオゾンには、約１〜３％の有効オゾンが残留しているのが通常である。そして、この第１実施形態のオゾン反応ゾーン１２ａでは、この触媒反応使用済みオゾン中の残留オゾンに注目して、その残留オゾンと廃水ａとを接触させ酸化反応を行わせるのである。

このオゾン反応ゾーンの具体的な構造としては、オゾンと廃水との密接な接触状態と接触時間とが得られるものが好ましく、流路に邪魔板や整流板を設けてジグザグな流動状態を形成したり、セラミック質粒塊物の充填床あるいはセラミック質ハニカム体を配設して細分化した廃水の流動状態を形成するのも好ましいが、このような補助構造体を用いることなく密接な接触状態と接触時間とが得られる断面と長さの空間を設けるだけであっても良い。

（第２実施形態：図２）
この実施形態では、先ず、下部に供給される廃水ａ中のＣＯＤを酸化するための二酸化マンガン触媒を充填した触媒床１１ｂを設け、下部から供給された上向流のオゾンｃの存在下で触媒床１１ｂ中を上向流として通過する廃水中のＣＯＤを酸化するようにした触媒反応槽１を備えた水処理触媒反応装置である。

次いで、前記触媒床１１ｂの直下にオゾン反応ゾーン１２ｂを設けた点に構造上の特長がある。この実施形態によれば、廃水ａ中のＣＯＤは、触媒床１１ｂに流入する以前に、新鮮なオゾンｃによって予め酸化処理されその濃度を減少させられるから、前記したような触媒の被毒現象を確実の防止できる利点が得られるのである。

（第３実施形態：図３）
この実施形態では、上部に供給される廃水ａ中のＣＯＤを酸化するための二酸化マンガン触媒を充填した触媒床１１ｃを設け、下部から供給された上向流のオゾンｃの存在下で触媒床１１ｃ中を下向流として通過する廃水中のＣＯＤを酸化するようにした触媒反応槽１を備えた水処理触媒反応装置である点は、従前と同様であるが、オゾン反応ゾーン２１ａを形成するオゾン反応槽２を前記触媒反応槽１に併設した点に特徴がある。

この場合、このオゾン反応槽２には、下部から廃水ａ、オゾンｃが供給されオゾン反応ゾーン２１ａをともに上向流として並流してオゾンと反応させ、オゾン反応水ａ１はオーバフローさせ、前記触媒反応槽１の上部に流入させているが、ポンプなどの手段を用いてもよいのは言うまでもない。使用済みオゾンは廃オゾンｅとして上部から排出される。

この実施形態でも、他の実施形態と同様な作用効果が得られるのであるが、特に、第２実施形態のように高濃度のＣＯＤを有効に処理でき、第２実施形態のように触媒床１１ｃを有効に作用させる点に利点があるものの、廃オゾンｅの量がやや多くなる傾向がある。

（第４実施形態：図４）
この実施形態では、上部から供給されるＣＯＤを酸化するための二酸化マンガン触媒を充填した触媒床１１ｃを設け、下部から供給された上向流のオゾンｃの存在下で触媒床１１ｃ中を下向流として通過するＣＯＤを酸化するようにした触媒反応槽１を備え、かつオゾン反応ゾーン２１ｂを形成するオゾン反応槽２を併設し，下部から廃水ａ、オゾンが供給されオゾン反応ゾーン２１ａをともに上向流として並流してオゾンと反応させ、オゾン反応水ａ１を前記触媒反応槽１の上部に流入させる点は、第３実施形態に同様である。

その特徴は、前記触媒反応槽１上部において前記触媒床１１ｃにおける反応に用いられた使用済みオゾンｄを回収して、前記オゾン反応槽２に供給して廃水ａと反応させるようにした点である。かくして、高濃度のＣＯＤを有効に処理して触媒床のＣＯＤによる被毒を予防するとともに、供給したオゾンを有効に利用でき、廃オゾン量も最小にできるという利点が得られる。

本発明の第１実施形態を説明するための要部構成図。本発明の第２実施形態を説明するための要部構成図。本発明の第３実施形態を説明するための要部構成図。本発明の第４実施形態を説明するための要部構成図。従来の水処理触媒反応装置を示す要部構成図。

符号の説明

１触媒反応槽、１１ａ、１１ｂ触媒床、１２ａ、１２ｂオゾン反応ゾーン、２オゾン反応槽、２１ａオゾン反応ゾーン、ａ廃水、ｂ処理水、ｃオゾン、ｄ、ｅ廃オゾン

Claims

廃水中のＣＯＤを酸化するための二酸化マンガン触媒を充填した触媒床を設けた触媒反応槽を備えた水処理触媒反応装置であって、廃水を前記触媒床に接触させる前処理ゾーンとして、オゾンを単独に接触させるオゾン反応ゾーンを設けたことを特徴とする水処理触媒反応装置。
前記触媒反応槽の上部から廃水を供給し、下向流として前記触媒床を通過させるとともに、下方から上向流のオゾンを供給するようにした水処理触媒反応装置であって、前記触媒床の直上にオゾン反応ゾーンを設けた請求項１に記載の水処理触媒反応装置。
前記触媒反応槽の下部から廃水を供給し、上向流として前記触媒床を通過させるとともに、下方から上向流のオゾンを供給するようにした水処理触媒反応装置であって、前記触媒床の直下にオゾン反応ゾーンを設けた請求項１に記載の水処理触媒反応装置。
前記オゾン反応ゾーンを形成するオゾン反応槽を前記触媒反応槽に併設し、このオゾン反応槽においてオゾンと反応させた廃水を前記触媒反応槽の触媒床を通過させるようにした請求項１に記載の水処理触媒反応装置。
前記触媒反応槽上部において前記触媒床における反応に用いられたオゾンを回収して、前記オゾン反応槽に供給して廃水と反応させるようにした請求項４に記載の水処理触媒反応装置。