JPH02164490A - 水処理方法及び水処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は有機物を含有する水の処理方法及び処理装置に
関し、更に詳しくはオゾン及び／又は酸素を加圧下に溶
解した被処理水に電子線を照射することによつて行う水
処理方法及び該方法を実施するための装置に関する。

（従来の技術及びその問題点） 従来、用水或いは排水中に含まれる有機物、特に生物難
分解性の有機物を処理する方法として、活性炭吸着法、
オゾン酸化法、逆浸透法等が知られている。

しかしながら、これらの従来の方法は、いずれも満足出
来る水質を得るためには複雑且つ膨大な設備を必要とし
、設備のみならず運転費も高く、工業的には必ずしも満
足出来る状態ではない。

一方、近年電子加速器から発生する電子線に着目し、そ
の強力なエネルギーで水中の有機物を分解除去する方法
が提案されている。

一般に有機物を含む水溶液に電子線を始めとする電離放
射線が照射された場合には、水が分解され、ＯＨラジカ
ルを始めとする極めて反応性に富む活性種を生成し、更
に水溶液中に溶存オゾン或いは溶存酸素が存在するとこ
れらが有機物を酸化し、最終的には炭酸ガスと水に迄酸
化分解する。

ところが、従来の電子線照射による水処理方法において
、有機汚濁成分が高い場合に十分な処理効果を得るべく
、単位時間当りの照射エネルギーを増加させる、すなわ
ち、照射線量率を増すことによって処理効果はある程度
向上するものの、線量率の増加量に比例した処理効果の
向上はなく、線量率を増すにつれてエネルギーの利用効
率が低下するという問題があり、又、大量の排水を処理
対象とした場合には適当な処理装置が開発されていない
という問題があり実用化が阻まれていた。

従って本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し
、電子線の利用効率に優れた水処理方法及び処理装置を
提供することである。

（問題点を解決するための手段） 上記目的は以下の本発明によって達成される。

すなわち、本発明は２発明からなり、第一の発明は、オ
ゾン及び／又は酸素を加圧下に溶解した被処理水を、ノ
ズルから膜状に放出させ、該放出水に電子線照射を行う
ことを特徴とする水処理方法であり、第二の発明は、被
処理水にオゾン及び／又は酸素を加圧下に溶解する装置
、オゾン及び／又は酸素を溶解した被処理水を膜状に放
出するノズル及び該ノズルから放出された膜状被処理水
に電子線を照射する装置を含むことを特徴とする電子線
水処理装置である。

（作　　用） オゾン及び／又は酸素を加圧下に溶解した被処理水をノ
ズルから電子線の飛程に応じた厚みの膜状に放出させ、
該放出水に電子線照射を行うことによって電子線の利用
効率が著しく向上する。

又、水中の有機物を酸化分解して除去するためには、酸
化反応が化学量論的に進行するものとすると、酸化剤の
必要量は有効酸素換算で除去される有機物の全酸素要求
量と等しい量となる。このため、除去すべき有機物濃度
が高い場合にはこれに対応した溶存オゾン及び／又は酸
素濃度を確保してやる必要があり、本発明の方法及び装
置では溶解圧力を選ぶことによって酸化処理に必要な溶
存オゾン及び／又は酸素濃度を容易に維持することが可
能となる。

（好ましい実施態様） 次に好ましい実施態様を挙げて本発明を更に詳しく説明
する。

従来、電子線照射によって排水等を処理する方法は公知
であるが、２ＭｅＶ程度で加速された電子線は水中での
飛程がせいぜい５乃至２０ｍｍ、１０ＭｅＶでは最大５
５ｍｍ程度と短いため、高線量率の電子線を照射すると
、照射エネルギーが被処理水の上面の浅い部分に局部的
に吸収されることになり、これより深い部分では電子線
が作用しない。

その結果、深い部分の水は処理されることなく排出され
ることになり、結果として電子線の利用効率は低下する
ことになる。又、被処理水中に含まれる有機物濃度が高
くなれば、これに相当する大エネルギー量の電子線を照
射することは当然であるが、酸化性ガスの溶在量もこ、
わに比例して増加させない限り処理効率は向上しない。

本発明はこの様な間層を、加圧下でオゾン及び／又は酸
素を溶解した被処理水を電子線の飛程に近い膜状として
そこに電子線を照射することによって解決したものであ
る。

本発明の対象になる被処理水は、一般用水、工場排水、
例えば、凍原の生物処理水、廃糖密の生物処理水、コー
クスガスの凝縮水（安水）、界面活性剤含有排水、化学
工業製品製造排水、家庭排水、例えば、下水汚泥説離液
、浸出水、例えば、廃棄物理立場浸出汚水の生物処理水
等その中に有機物を含有し、且つ該有機物を除去すべき
である総ての水を包含する。

本発明では水処理に当り、上記の如き被処理水中にオゾ
ン及び／又は酸素が溶解して存在している必要があり、
これらのオゾン及び／又は酸素の溶解にはそれら自体を
用いてもよいし、空気の様に酸素を含む気体を用いても
よい。

被処理水へのオゾン及び／又は酸素の溶解は電子線照射
時又は照射前のいずれでもよいが、照射時特に加圧下で
溶解することは危険であり、又、耐圧容器内で被処理水
に照射を行うと容器壁での電子線の吸収が避けられない
ため、好ましくは照射前に加圧下に溶解する。

加圧下でオゾン及び／又は酸素又はこれらを含むガスを
被処理水に溶解することによって、常圧下に比較してこ
れら酸化性ガスの分圧が大きくなり、被処理水に対する
オゾン及び／又は酸素の溶解量を増すことが出来る。

加圧圧力とこれら酸化性ガスの飽和溶解濃度の関係は次
に示すヘンリーの法則で説明されるＰ　＝　Ｋ　ｘ−・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・−（１）こ
こで　Ｐ：溶質ガスの分圧（ａｔｍ）Ｋ：ヘンリ一定数 Ｘ：水中に溶解した溶質ガスのモ ル分率 溶質ガスの分圧と水中に溶解した溶質ガスのモル分率は
比例関係にあり、溶解圧力を増すことによ７て溶解ガス
濃度を任意に高めることが可能であり、溶存する酸化性
ガス濃度の不足を防止出来る。

本発明では上記オゾン及び／又は酸素を溶解させるのに
圧力を使用して、次に被処理水を加圧状態で電子線の照
射反応器透導き、反応器に設けたノズルを用いて圧力を
開放すると共に被処理水を膜状に放出させ、この膜状被
処理水に電子線を照射する。

この際に水膜の厚みは電子線が達する厚さ、例えば、電
子線の加速電圧が２ＭｅＶ程度では５乃至２０ｍｍの厚
みが好ましく、電子線の加速電圧が１０ＭｅＶ程度では
５５ｍｍ程度迄の厚みが好ましいことを見い出した。水
膜の幅は特に限定されず電子線照射反応部の幅に合せれ
ばよい。この様な厚みの水膜は使用するノズルの孔を狭
い断面とし、且つその幅を変化させることで任意の厚み
とすることが出来る。

放出される水膜は層流又は乱流等いずれの状態でもよい
が、電子線の照射反応部において高速で且つ強い乱流状
態の水流とするのが好ましく、この状態で電子線を照射
することにより、電子線は容易に水膜厚全体に達し、電
子線の飛程の短いことによる電子線エネルギーの偏在化
が防止出来、被処理水の全体に平均化した電子線エネル
ギーが供給出来、被処理水中の有機物を効率的に分解す
ることが出来る。

次に第１図に示す好ましい実施態様の一例を用いて本発
明を更に詳細に説明する。

被処理水Ａはポンプ等によって加圧され、管１１を通っ
てエジェクター１に至り、ここで管１２から送られるオ
ゾン及び／又は酸素を含むガスと一緒になり、管１３を
通り管内混合器２を通って気液混合され、管１４から加
圧タンク３に入る。

加圧タンク３内に被処理水とガスとを加圧下で滞留させ
ることによって、ガスの溶解を促進させるとともに余剰
のガス或いは窒素ガス等の被処理水に溶解しているガス
を被処理水から分離する。

分離されたガスは加圧タンク３の上部に溜り、加圧タン
ク３内の水位を押し下げることになるので、加圧タンク
３内の水位を水位検出器９にて検出し、所定の水位以下
になったら弁１０を開いてガスを加圧タンク３外に排出
し、加圧タンク内の水位をほぼ一定に保つ。

オゾン及び／又は酸素を溶解した被処理水は、管１５を
通って遮蔽壁４を隔てて設置されている反応器７に送ら
れる。反応器に入る手前には必要に応じて減圧弁５又は
流ｆｆ１ｊＪＩ整弁を取り付け、被処理水の圧力又は流
量を調節する。

減圧弁５又は流量調整弁は必要に応じて遮蔽壁４より加
圧タンク３に近い位置に付けることも可能であるが、被
処理水の圧力が下がると溶解しているオゾン及び／又は
酸素が管１５内でガス化して気泡を発生し、被処理水中
のオゾン及び／又は酸素濃度が低下するため好ましくな
い。

反応器７では被処理水はノズル６から膜状に放出され、
電子線加速器８から電子線の照射を受け、溶存する有機
物が分解処理される。

電子線照射処理を受けた処理水Ｂは管１６から排出され
、又、被処理水に溶解していた過剰のオゾン及び／又は
酸素の一部をガス化し、管１７ｈ１ら排出させる。

管１１から送られる被処理水Ａの圧力は、処理に必要と
するオゾン及び／又は酸素の濃度又は反応器内での十分
な流速を得るに必要な圧力によって選定されるものであ
り、特に限定されないが、通常は１乃至１０ｋｇ／Ｃｍ
″・Ｇの範囲が選ばれる。

又、管１２から送られるオゾン及び／又は酸素又はこれ
らを含むガスの圧力は、被処理水Ａの圧力よりも若干高
い圧力を選定することで、エジェクター１での気液混合
を円滑に実施出来るが、エジェクター１にベンチュリー
管方式のものを採用すると、ガスを負圧吸引することが
可能であるため、ガス側の圧力を水側より低くすること
が出来る。

管内混合器２はガスの溶解効率を向上させることを目的
とするもので、−射的な静止型混合器でよく、又、特に
管内混合器を設置しなくても、被処理水の加圧圧力を上
げることによってガスの溶解量を増やすことは可能であ
り、必ずしも管内混合器の設置の必要はない。

加圧タンク３の滞留時間は特に限定するものではないが
、通常は０．５乃至１０分間の滞留時間を設ければ、十
分にその目的を達することが出来る。又、被処理水に対
してガスの送り量を適当に選び、余剰ガスの発生が少な
いか或いは発生しない条件においては加圧タンク３を省
略することも可能である。

第１図は本発明方法及び装置による連続処理のフローを
示したが、回分又は半回分操作によって加圧下でオゾン
及び／又は酸素又はこれらのいずれか或いは双方を含む
ガスを溶解した後被処理水に電子線を照射することによ
っても本発明の目的を達することは、出来るものであり
、特に連続処理に限定するものではない。

（実施例） 次に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説
明する。

実施例！ 第１図に示す本発明の装置を使用して、未精製アシッド
レッド２５６の濃度５００　ｍ　ｇ　／　Ｉｔの染料溶
液を被処理水とし、酸化性ガスには酸素を使用し、被処
理水を１０４２　／ｍｉｎ、で供給し、酸素の圧力を変
えて酸素を５１／ａ＋ｉｎ、で連続的に供給した。加圧
タンクの容量は１００ＩＬであり、反応器内で被処理水
を流速１ｍ／ｓｅｃ、、水膜厚さ１０ｍｍで、−過式で
流下させてこれに２ＭｅＶの電子線を照射し、各照射線
量における脱色率を調べたところ第２図の結果を得た。

尚、脱色率は２３０ｎｍの吸光度で求めた。その結果、
加圧圧力及び照射線量に対応して極めててリニヤ−な脱
色率が得られた。

実施例２ 第１図に示す本発明の装置を使用して、廃棄物理立場浸
出汚水の生物処理水（ＴＯＣ６８ｍｇ／　Ｘ　）を被処
理水とし、酸化性ガスには空気を使用し、８ｋｇ／ｃｒ
ｎ”・Ｇの加圧下で被処理水を１０２／ｍｉｎ、、空気
を５ＩＬ／ｍｉｎ、で連続的に供給した。加圧タンクの
容量は１００Ｉｔであり、反応器内で被処理水を流速１
ｍ／ｓｅｃ、、水膜厚さ１５ｍｍで、−通式で流下させ
て電子線を照射した。この時の吸収線量は２０にＧＭで
あり、処理水のＴＯＣは２６ｍｇ／ＪＺとなった。

次に、同じ被処理水と同じ装置を用いて、供給水量を２
０１／ｍｉｎ、、空気供給量を１０　Ｉｔ　／１Ｑｉｎ
。

とし、加圧タンクの容ｚｉｏｏＩＬ、加圧圧力８ｋｇ／
　ｃ　ｒｎ”・Ｇにて、反応器内の被処理水の流速を倍
の２ｍ／ｓｅｃ、水膜厚さ１５ｍｍで一過式で流下させ
てこれに電子線を照射した。電子線加速器の電流は２倍
に増加し、吸収線量は同じ２０　ＫＧＭとした。この結
果処理水のＴＯＣは前と同じ２６ｍｇ／２を示した。こ
の結果、電子線ビーム電流を変化させて線量率を２倍に
増加した場合においても、吸収線量が等しければ同等の
処理効果の得られることが確認出来た。

比較例 実施例２で用いた廃棄物理立場浸出汚水の生物処理水（
Ｔｏｏ　６８ｍｇ／　ｆＬ　）を被処理水とし、酸化性
ガスには空気を使用し、８ｋｇ／ｃｒｎ”−Ｇの加圧下
で被処理水に酸素を溶解させた。この被処理水をバッチ
式反応器（深さ３０ｃｍ）中で２Ｍｅ、Ｖの電子線を２
０にＧ、ｙ照射した。この処理水のＴＯＣは５８ｍｇ／
４２となった。

（効　果） 以上の如き本発明によれば、被処理水にオゾン及び／又
は酸素或いはこれらを含むガスを加圧下で溶解し、被処
理水に電子線を照射することによって、電子線の照射エ
ネルギーを極めて有効に効率良く利用出来、且つ電子線
照射技術を、高濃度に存機物を含む場合或いは大水量の
水処理への適用が可能となり、工業的に益するところは
極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法及び装置を図解的に示す図であり
、第２図は実施例１の結果を示す図である。 １：エジエクタ−２＝管管内台器 ３：加圧タンク　　　　　　４・：遮蔽壁５：減圧弁　
　　　　　　　６：ノズル７：反応容器　　　　　　　
８：電子加速器９：水位検出器　　　　　１０：弁 １１乃至１７：管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）オゾン及び／又は酸素を加圧下で溶解した被処理
   水を、ノズルから膜状に放出させ、該放出水に電子線照
   射を行うことを特徴とする水処理方法。
2. （２）被処理水にオゾン及び／又は酸素を加圧下に溶解
   する装置、オゾン及び／又は酸素を溶解した被処理水を
   膜状に放出するノズル及び該ノズルから放出された膜状
   被処理水に電子線を照射する装置を含むことを特徴とす
   る電子線水処理装置。