JP2015139752A - 排水処理方法及び排水処理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
この方法では、生物処理液に対してオゾンで曝気を行いながら浸漬電極に直流を印加することでOHラジカルを発生させて難分解性有機物の分解処理を行っている。
生物処理後の生物難分解性有機物を含んだ処理液が対象となる場合、発生させるOHラジカルは酸化力が大きく、選択性が乏しいため、オゾンで分解可能な物質にも反応してしまう。
また、オゾン/電解工程で過剰なOHラジカルが不要となるため、過剰なオゾン曝気風量が不要となり、ランニングコストを低減することができる。
また、排水処理槽で過剰なOHラジカルが不要となるため、過剰なオゾン曝気風量が不要となり、ランニングコストを低減することができる。
上記構成によれば、次亜塩素酸含有液と余剰オゾンのうち少なくとも一方が接触槽にて単独で処理に使用されることによって、次亜塩素酸含有液と余剰オゾンの処理効率を向上させることができる。
図1に示すように、本実施形態の排水処理システム1は、上流側より順に、生物処理槽2と、沈殿槽3と、混和槽4と、凝集沈殿槽5と、砂ろ過塔6と、生物難分解性有機物処理部7と、活性炭吸着塔8と、を有している。排水処理システム1は、例えば下水処理、屎尿処理、畜産排水処理、水産食品加工排水処理、洗浄排水処理、工場排水処理、湖水浄化処理等に有効に適用できる。
生物処理槽2は、排水に含まれる有機物及びアンモニア態(アンモニア窒素系)を生物学的に処理する槽である。
沈殿槽3は、排水に含まれるSS成分を固液分離する槽である。
混和槽4は、排水に凝集剤(硫酸バンド、高分子ポリマーなど)を添加し、混和する槽である。
凝集沈殿槽5は、混和槽4にて添加された凝集剤によって凝集された成分を凝集沈殿処理する槽である。
砂ろ過塔6は、凝集沈殿槽5において分離できなかった微量な固形成分(SS成分)を除去する槽である。
生物難分解性有機物処理部7は、OHラジカルにより、排水中の生物難分解性有機物を処理する部位である。生物難分解性有機物処理部7については後に詳述する。
活性炭吸着塔8は、活性炭を用いて排水中の着色成分を除去する処理装置である。
OHラジカル処理槽10は、オゾン存在下にて電気分解を行うことによって発生するOHラジカルを用いて排水を処理する槽である。OHラジカル処理槽10は、鉛直上下方向を長手方向とする縦長状の槽である。
接触槽9も、OHラジカル処理槽10と同様に、鉛直上下方向を長手方向とする縦長状とされている。
OHラジカル処理槽10の底部にはオゾン供給管17を介してオゾン供給装置16(オゾナイザー)が接続されている。これにより、オゾン供給装置16で発生させたオゾンがOHラジカル処理槽10内に供給されて、OHラジカル処理槽10内の排水がオゾン曝気される。即ち、OHラジカル処理槽10に導入された排水には、オゾン曝気域が形成される。
接触槽9の上部には、廃オゾン(オゾン排ガス)を排出するための廃オゾンライン23が設けられている。廃オゾンライン23は、廃オゾンを分解する機能を有する廃オゾン処理装置24(オゾン分解器)と接続されている。
2Cl− → Cl2↑ + 2e− ・・・ (1)
また、陰極では、数式(2)の電極反応により水酸化ナトリウム(NaOH)が発生する。
2Na+ + 2H2O +2e− → 2NaOH + H2↑ ・・・ (2)
さらに、排水処理槽内の処理液中に発生したCl2は数式(3)の溶液反応により次亜塩素酸ナトリウム(NaClO)を生成する。
2NaOH + Cl2 → NaCl + H2O + NaClO・・・(3)
OHラジカルは、以下のような反応を経て発生する。
H2O → H+ + OH− (電気分解工程) ・・・ (4)
OH− + O3 → ・O3 − + ・OH(オゾン接触工程) ・・・(5)
OH− + O3→・O2 − + ・OOH ・・・ (6)
・OOH ⇔ H+ + ・O2 − ・・・ (7)
O3 + ・O2 − → ・O3 − + O2 ・・・ (8)
・O3 − + H+ → ・O3H ・・・ (9)
・O3H → ・OH + O2 ・・・ (10)
O3 + e− → ・O3 − ・・・(11)
図示しない排水排出施設から排出される有機化合物を含有する排水は、生物処理槽2に導入され、有機物及びアンモニア態(アンモニア窒素系)が生物学的に分解される。次いで、排水内のSS成分を固液分離する沈殿槽3を経て、混和槽4に送られ、凝集剤(硫酸バンド、高分子ポリマーなど)が添加され、混和される。凝集した成分は凝集沈殿槽5において凝集沈殿処理を行った後、凝集沈殿槽5において分離できなかった微量な固形成分(SS成分)を砂ろ過塔6で除去した後、生物難分解性有機物処理部7の接触槽9、及びOHラジカル処理槽10に供給される。
このように、接触槽9にて生物難分解性有機物の一部が処理されることによって、接触槽9の下流側のOHラジカル処理槽10には、次亜塩素酸含有液及びオゾンで分解可能な生物難分解性有機物は導入されることはない。
一連の処理により排出基準を満たすまでに清浄になった排水は、処理排水として河川などに放流される。
即ち、OHラジカル処理槽10において、OHラジカルが次亜塩素酸含有液及びオゾンで分解可能な生物難分解性有機物に反応することを抑制されるため、処理液性状を向上させるためにOHラジカルを過剰に供給する必要性を低減することができる。過剰なOHラジカルが不要となるため、過剰なオゾン曝気風量が不要となり、ランニングコストを低減することができる。
また、OHラジカルを用いて排水処理を行うことによって、電解単独処理、オゾン単独処理では分解困難な生物難分解性有機物を除去することができる。
また、着色成分に無関係に有機物を処理できるので、生物難分解性有機物処理部7の下流で、着色成分の除去等に用いる活性炭吸着塔処理を行うことで、活性炭の交換頻度を抑制でき、充填剤の延命化が可能となる。
また、OHラジカル処理槽から排出される廃オゾンが、接触槽9にて利用されて廃オゾンの排出が低減されるため、廃オゾン処理装置24の延命化が可能となる。
上記実施形態では、循環ライン19を接触槽9の上流側に接続する構成としたが、OHラジカル処理槽10の上流側において、排水に次亜塩素酸含有液を供給できればこれに限ることはない。例えば、図3に示すように、循環ライン19を生物処理槽2の上流側に接続するとともに、接触槽9を廃する構成としてもよい。即ち、接触槽9のような独立した槽を設けることなく、OHラジカル処理槽10の上流側にて排水に次亜塩素酸含有液を供給できればよい。
また、接触槽9は、OHラジカル処理槽10の直前ではなく、例えば、生物処理槽2と沈殿槽3の間に設けてもよい。
2 生物処理槽
3 沈殿槽
4 混和槽
5 凝集沈殿槽
6 砂ろ過塔
7 生物難分解性有機物処理部
8 活性炭吸着塔
9 接触槽
10 OHラジカル処理槽(排水処理槽)
11 排水入口
12 排水出口
13 電極対
15 直流安定化電源
16 オゾン供給装置
17 オゾン供給管
19 循環ライン
20 余剰オゾンライン
21 塩化物イオン供給装置
22 塩化物イオンライン
23 廃オゾンライン
24 廃オゾン処理装置
Claims (7)
- 排水中にオゾンを供給しながら前記排水の電気分解を行いOHラジカルを発生させるオゾン/電解工程と、
前記オゾン/電解工程にて発生した次亜塩素酸含有液の一部を、前記オゾン/電解工程の上流に戻す循環工程と、を有することを特徴とする排水処理方法。 - 前記オゾン/電解工程にて発生した余剰オゾンを、前記オゾン/電解工程の上流に供給することを特徴とする請求項1に記載の排水処理方法。
- 前記排水に塩化物イオンを含む液体を導入することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の排水処理方法。
- 排水中にOHラジカルを発生させて前記OHラジカルにより排水処理を行う排水処理装置であって、
前記排水が導入される排水処理槽にオゾンを供給するオゾン供給装置と、
前記オゾン供給装置によって形成されるオゾン曝気域に配置され、前記排水の電気分解を行う電極と、
前記排水処理槽にて発生した次亜塩素酸含有液の一部を、前記排水処理槽の上流に戻す循環ラインと、を有することを特徴とする排水処理装置。 - 前記排水処理槽にて発生した余剰オゾンを、前記排水処理槽の上流に戻す余剰オゾンラインを有することを特徴とする請求項4に記載の排水処理装置。
- 前記循環ラインと前記余剰オゾンラインのうち少なくとも一方は、前記排水処理槽の上流側に設けられた接触槽に接続されていることを特徴とする請求項5に記載の排水処理装置。
- 前記排水処理槽に塩化物イオンを含む液体を導入する塩化物イオンラインを有することを特徴とする請求項4から請求項6のいずれか一項に記載の排水処理装置。
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