JP4287775B2 - 産業排水の処理方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、産業排水の処理方法及び装置に関し、詳しくは、メッキ工場等から排出される有害なシアン含有排水、特に、鉄、ニッケル等の金属シアン錯体を含有する排水を処理するのに好適な産業排水の処理方法及び装置に関する。

メッキ工場から排出されるシアン含有排水の処理方法として、原水（排水）にオゾンを注入するとともに紫外線を照射したり、過酸化水素を注入したりすることによってシアンを分解するＡＯＰ法（促進酸化法）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

しかし、従来のＡＯＰ処理では、一つの接触槽（処理槽）内でシアンを無害な窒素と二酸化炭素とに分解するようにしているため、大量のオゾンを必要とするだけでなく、紫外線照射にも多大な電力を必要としていた。また、従来の散気装置やエジェクターを利用したオゾン注入手段では、原水とオゾンとを十分に混合させることができず、原水中へのオゾンの注入効率が低く、水中へのオゾンの溶解量も十分とはいえなかった。さらに、接触槽内でのオゾンの利用効率も低いため、接触槽上部から大量の排オゾンが排出されることから、排オゾンを回収して無害化するためのオゾン処理装置にも大容量のものを必要としていた。

そこで本発明は、金属シアン錯体の処理効率を向上させることによってオゾン使用量の削減や消費電力の削減が図れるとともに、オゾンの注入効率を高め、さらには排オゾンの有効利用も図れる産業排水の処理方法及び装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の産業排水の処理方法は、産業排水中に含まれる金属シアン錯体を分解処理する産業排水の処理方法において、第１接触槽に導入された前記産業排水中にオゾンを注入するとともに紫外線を照射し、主として前記金属シアン錯体から遊離シアンを生成する第１分解工程と、第２接触槽に導入された前記第１工程で生成した遊離シアン含有水にオゾンを注入して前記遊離シアンを窒素と二酸化炭素とに分解する第２分解工程とを含み、前記第１分解工程及び第２分解工程でのオゾンの注入は、該第２工程で遊離シアンの分解を終えた処理水の一部を昇圧して駆動流体として混気ジェットポンプの駆動流体導入部からポンプ本管内に噴出し、前記混気ジェットポンプの気体流入部から該駆動流体の噴出によって負圧となっている前記ポンプ本管内に、オゾン供給源からの新たなオゾンを気体流入部から吸い込むとともに第１及び第２接触槽から排出された排オゾンを吸引部から吸引し、前記駆動流体と、前記気体流入部からの新たなオゾン及び前記吸引部からの排オゾンとが混合したオゾン混合水を前記ポンプ本管内から吐出部に吐出して、前記両接触槽の底部から各槽内にそれぞれ注入することを特徴としている。さらに、本発明方法は、前記排オゾンの吸引に代えて、前記吸引部から過酸化水素を吸引することを特徴とし、または、前記第１分解工程及び第２分解工程の少なくともいずれか一方で、過酸化水素注入経路から前記第１接触槽及び第２接触槽の少なくともいずれか一方に過酸化水素を注入することを特徴としている。

また、本発明の産業排水の処理装置は、産業排水中に含まれる金属シアン錯体を分解処理するための産業排水の処理装置において、前記産業排水が流入する槽内にオゾンを注入するオゾン注入手段及び紫外線を照射する紫外線照射手段を有する第１接触槽と、該第１接触槽から流出した第１処理水が流入する槽内にオゾンを注入するオゾン注入手段を有する第２接触槽とを備え、前記オゾン注入手段は、前記第２接触槽から抜き出した処理水の一部を昇圧して駆動流体としてポンプ本管内に噴出する駆動流体導入部と、該駆動流体導入部からの駆動流体の噴出によって負圧となっている前記ポンプ本管内に、オゾン供給源からの新たのオゾンを吸い込む気体流入部と第１及び第２接触槽から排出された排オゾンを吸引する吸引部と、前記駆動流体と、前記気体流入部からの新たなオゾン及び前記吸引部からの排オゾンとが混合したオゾン混合水を前記ポンプ本管内から吐出して、前記両接触槽の底部から各槽内にそれぞれ注入する吐出部とを備えた混気ジェットポンプであることを特徴としている。

さらに、本発明の産業排水の処理装置は、前記排オゾンの吸引部に代えて、また、過酸化水素を吸引する過酸化水素吸引部を備えていることを特徴としている。さらに、前記第１接触槽及び第２接触槽の少なくともいずれか一方に槽内に過酸化水素を注入する過酸化水素注入経路が設けられていることを特徴としている。

本発明のによれば、金属シアン錯体から遊離シアンを生成する工程と、遊離シアンを窒素と二酸化炭素とに分解する工程との２段階の工程でシアンを分解するので、シアンの分解効率を向上させることができ、従来のに比べて少量のオゾンで効果的な処理を行うことができる。また、遊離シアンを分解する工程では紫外線を照射しなくてもよいから、紫外線を照射するためのランプに要する電力を削減することができる。また、両工程で過酸化水素を注入することにより、両工程における処理効率を更に向上させることができる。

さらに、接触槽内にオゾンを注入する手段として混気ジェットポンプを用いることにより、水中へのオゾンの注入効率を高めることができる。さらに、混気ジェットポンプが有する吸引部で排オゾンを回収して循環再利用することにより、オゾンの利用効率を大幅に向上させることができる。また、混気ジェットポンプで過酸化水素を吸引してオゾンと混合することにより、ヒドロキシラジカルの生成を促進できる。

図１は本発明の参考例を示す産業排水処理装置の系統図である。この産業排水処理装置は、原水であるシアン含有排水が流入する第１接触槽１１と、この第１接触槽１１で処理された一次処理水が流入する第２接触槽１２とを備えており、第１接触槽１１には紫外線照射手段１３が設けられている。また、各接触槽１１，１２の底部には、オゾン注入経路１４がそれぞれ設けられており、槽上部には、排オゾンを回収してオゾン処理装置１５で無害化してから排気する排気経路１６がそれぞれ設けられている。さらに、接触槽１１，１２の上部には、過酸化水素を注入するための過酸化水素注入経路１７が設けられている。

原水は、第１接触槽１１の上部に設けられた原水流入経路１８から第１接触槽１１内に導入され、過酸化水素注入経路１７から注入される過酸化水素と混合した状態で、オゾン注入経路１４から散気手段やエジェクター等を介して注入されたオゾンと交流接触しながら下降するとともに、紫外線照射手段１３から紫外線が照射される。この第１接触槽１１での第１分解工程では、紫外線の光分解作用、オゾン、紫外線及び過酸化水素の相互作用で生成したヒドロキシラジカルの酸化作用により、金属シアン錯体が分解して遊離シアンが解離生成するとともに、生成した遊離シアンの一部が酸化されて窒素及び二酸化炭素に分解する。

第１接触槽１１での第１分解工程を終えた一次処理水は、第１接触槽１１の下部と第２接触槽１２の上部とを接続する中継経路１９を通って第２接触槽１２に流入し、過酸化水素注入経路１７から注入される過酸化水素と混合し、オゾン注入経路１４から注入されたオゾンと交流接触しながら下降する。この第２接触槽１２での第２分解工程では、オゾン及び過酸化水素から生成したヒドロキシラジカルの酸化作用により、水中に残存する遊離シアンが窒素及び二酸化炭素に分解する。遊離シアンの分解処理を終えた処理水は、第２接触槽１２下部に設けられた処理水流出経路２０から流出する。

前記第１分解工程の遊離シアン生成プロセスは、基本は紫外線照射による金属シアン錯体の光分解反応であるが、ここにオゾンを注入することにより、遊離シアンへの分解が促進されるだけでなく、オゾンと紫外線との相互作用で強力な酸化剤であるヒドロキシラジカルが生成するので、このヒドロキシラジカルにより、遊離シアンの窒素及び二酸化炭素への分解も効果的に行われる。さらに、この工程に適量の過酸化水素を添加することにより、ヒドロキシラジカルの生成が促進され、金属シアン錯体の酸化分解及び生成した遊離シアンの分解が促進されて処理効率が更に向上する。

一方、前記第２分解工程は、オゾンを注入して酸化処理することにより、水中に残存する遊離シアンを分解するものであるが、このときも、適量の過酸化水素を注入してヒドロキシラジカルを生成させることにより、遊離シアンの分解を効果的にかつ確実に行うことができる。

このように、金属シアン錯体の分解処理を２段階に分けて行い、第１分解工程では主として金属シアン錯体の分解を、第２分解工程段階では残留している遊離シアンの分解を行うようにしたことにより、１段階で分解処理を行う場合に比べて各分解工程の処理効率を向上させることができる。すなわち、第１分解工程では、オゾンは光分解反応の補助的な作用成分として用いられることから、比較的少量のオゾンで十分な効果を得ることができ、第２分解工程では金属シアン錯体の分解処理を行う必要がないので紫外線照射手段が不要となることから、設備コストや運転コストの削減を図ることができる。同時に、処理装置全体の小型化を図ることもできる。

図２は本発明の一形態例を示す産業排水処理装置の系統図である。なお、以下の説明において、前記参考例で示した産業排水処理装置における構成要素と同一の構成要素には、それぞれ同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本形態例は、第１接触槽１１及び第２接触槽１２にオゾンを注入する手段として混気ジェットポンプ３１を使用した例を示している。この混気ジェットポンプ３１は、従来から様々な形式のものが用いられてきているが、基本的には、駆動流体導入部３２から高圧の駆動流体を導入し、ポンプ本管３３内に噴流として噴出させることにより、ポンプ本管３３に設けられた気体流入部３４から気体を吸入して気液混合状態（混気状態）の噴流を形成し、さらに、この混気状態の噴流によってポンプ本管３３の側方に設けられた吸引部３５から気体、液体、粉粒体等を吸引し、これらを撹拌混合した状態で吐出部３６から吐出するように形成されている。

このような混気ジェットポンプ３１は、ポンプ３７で加圧した液体からなる駆動流体を噴流として噴出させることにより、複数の流体を誘引して送出することができ、ポンプ本管３３内で強力な撹拌混合作用が得られるので、液体（駆動流体）と誘引した気体又は液体との混合を効率よく行えるとともに、ポンプ本管３３内の圧力を高くしておくことができるので、液体に対する気体の溶解度を上昇させることが可能であるという利点を有している。したがって、従来の散気装置やエジェクターを利用してオゾンを注入する場合に比べてオゾンの注入効率を大幅に向上させることができる。この結果、各接触槽１１，１２内でのオゾンの利用効率も向上し、酸化分解処理の効率も大幅に向上するので、オゾンの消費量を大幅に削減することができる。

処理水流出経路２０から分岐循環経路３８に分岐した処理水の一部は、ポンプ３７で所定の圧力に昇圧されて混気ジェットポンプ３１の駆動流体となり、混気ジェットポンプ３１の駆動流体導入部３２からポンプ本管３３内に噴出する。この駆動流体の噴出によってポンプ本管３３内が負圧となり、オゾン発生源からのオゾンが気体流入部３４を通ってポンプ本管２２内に吸い込まれる。さらに、吸引部３５からは、排気経路１６から排オゾン回収経路３９を介して各接触槽１１，１２の上部から排出された排オゾンが吸引されて混合する。

したがって、処理水の一部は、気体流入部３４からの新たなオゾン及び吸引部３５からの排オゾンが混合したオゾン混合水となって吐出部３６に吐出され、各接触槽１１，１２の底部に設けられたオゾン混合水注入経路４０を通って各接触槽１１，１２内にそれぞれ注入される。このとき、排オゾンを吸引混合しているので、新たなオゾンのみを注入する場合に比べて、混気ジェットポンプ３１での単位体積当たりに占める気体量が増加することから、ポンプ本管３３の出口近傍の圧力が高まり、処理水（駆動流体）中に溶解するオゾンの溶解度を上昇させることができる。また、排オゾンを循環再利用することにより、オゾンの利用効率を大幅に向上させることができ、気体流入部３４を通して供給される新たなオゾンの供給量を削減できるとともに、オゾン処理装置１５の負荷も軽減できる。

各接触槽１１，１２内に流入したオゾン混合水は、原水あるいは一次処理水と混合し、さらに、過酸化水素注入経路１７から注入された過酸化水素と混合する。これにより、オゾン混合水中のオゾンと過酸化水素とからヒドロキシラジカルが生成し、金属シアン錯体の分解や遊離シアンの分解を効率よく行うことができる。

また、前記混気ジェットポンプ３１では、吸引部３５から過酸化水素を吸引することも可能であり、ここから過酸化水素を吸引することにより、過酸化水素とオゾンとの混合を効果的に行ってヒドロキシラジカルの生成をより促進させることができる。

本発明の参考例を示す産業排水処理装置の系統図である。 本発明の一形態例を示す産業排水処理装置の系統図である。

符号の説明

１１…第１接触槽、１２…第２接触槽、１３…紫外線照射手段、１４…オゾン注入経路、１５…オゾン処理装置、１６…排気経路、１７…過酸化水素注入経路、１８…原水流入経路、１９…中継経路、２０…処理水流出経路、３１…混気ジェットポンプ、３２…駆動流体導入部、３３…ポンプ本管、３４…気体流入部、３５…吸引部、３６…吐出部、３７…ポンプ、３８…分岐循環経路、３９…排オゾン回収経路、４０…オゾン混合水注入経路

Claims (6)

1. 産業排水中に含まれる金属シアン錯体を分解処理する産業排水の処理方法において、第１接触槽に導入された前記産業排水中にオゾンを注入するとともに紫外線を照射し、主として前記金属シアン錯体から遊離シアンを生成する第１分解工程と、第２接触槽に導入された前記第１工程で生成した遊離シアン含有水にオゾンを注入して前記遊離シアンを窒素と二酸化炭素とに分解する第２分解工程とを含み、前記第１分解工程及び第２分解工程でのオゾンの注入は、該第２工程で遊離シアンの分解を終えた処理水の一部を昇圧して駆動流体として混気ジェットポンプの駆動流体導入部からポンプ本管内に噴出し、前記混気ジェットポンプの気体流入部から該駆動流体の噴出によって負圧となっている前記ポンプ本管内に、オゾン供給源からの新たなオゾンを気体流入部から吸い込むとともに第１及び第２接触槽から排出された排オゾンを吸引部から吸引し、前記駆動流体と、前記気体流入部からの新たなオゾン及び前記吸引部からの排オゾンとが混合したオゾン混合水を前記ポンプ本管内から吐出部に吐出して、前記両接触槽の底部から各槽内にそれぞれ注入することを特徴とする産業排水の処理方法。
2. 前記排オゾンの吸引に代えて、前記吸引部から過酸化水素を吸引することを特徴とする請求項１記載の産業排水の処理方法。
3. 前記第１工程及び第２工程の少なくともいずれか一方で、過酸化水素注入経路から前記第１接触槽及び第２接触槽の少なくともいずれか一方に過酸化水素を注入することを特徴とする請求項１記載の産業排水の処理方法。
4. 産業排水中に含まれる金属シアン錯体を分解処理するための産業排水の処理装置において、前記産業排水が流入する槽内にオゾンを注入するオゾン注入手段及び紫外線を照射する紫外線照射手段を有する第１接触槽と、該第１接触槽から流出した第１処理水が流入する槽内にオゾンを注入するオゾン注入手段を有する第２接触槽とを備え、前記オゾン注入手段は、前記第２接触槽から抜き出した処理水の一部を昇圧して駆動流体としてポンプ本管内に噴出する駆動流体導入部と、該駆動流体導入部からの駆動流体の噴出によって負圧となっている前記ポンプ本管内に、オゾン供給源からの新たのオゾンを吸い込む気体流入部と第１及び第２接触槽から排出された排オゾンを吸引する吸引部と、前記駆動流体と、前記気体流入部からの新たなオゾン及び前記吸引部からの排オゾンとが混合したオゾン混合水を前記ポンプ本管内から吐出して、前記両接触槽の底部から各槽内にそれぞれ注入する吐出部とを備えた混気ジェットポンプであることを特徴とする産業排水の処理装置。
5. 前記排オゾンの吸引部に代えて、過酸化水素を吸引する過酸化水素吸引部を備えていることを特徴とする請求項４記載の産業排水の処理装置。
6. 前記第１接触槽及び第２接触槽の少なくともいずれか一方に、槽内に過酸化水素を注入する過酸化水素注入経路が設けられていることを特徴とする請求項４記載の産業排水の処理装置。

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