JP5380239B2

JP5380239B2 - Waste water treatment apparatus and waste water treatment method using catalyst

Info

Publication number: JP5380239B2
Application number: JP2009235556A
Authority: JP
Inventors: 利夫田屋舘; 太起夫安達
Original assignee: Tsukishima Kankyo Engineering Ltd
Current assignee: Tsukishima Kankyo Engineering Ltd
Priority date: 2009-10-09
Filing date: 2009-10-09
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2029-10-09
Also published as: JP2011078945A

Description

本発明は、オゾンと触媒を用いて排水中の有機物を分解処理する触媒を用いた排水処理装置および排水処理方法に関するものである。 The present invention relates to a wastewater treatment apparatus and a wastewater treatment method using a catalyst for decomposing organic substances in wastewater using ozone and a catalyst.

排水中の有機物を分解する手段として、オゾン処理と酸化触媒処理を併用する技術が知られている。このような技術では、分解除去を効率的に行うために、例えば特許文献１、２などに記載されているように、反応塔内で触媒層を上下２段とし、下段の第１触媒層の下方においてオゾン含有ガスと排水を混合して、そのオゾン混合排水を上向流により第１触媒層に供給して有機物を分解処理し、さらにこうして有機物が分解されたオゾン混合排水をそのまま上段の第２触媒層に供給して、残留したオゾンを分解処理することが提案されている。 As a means for decomposing organic substances in waste water, a technique using ozone treatment and oxidation catalyst treatment in combination is known. In such a technique, in order to efficiently perform decomposition and removal, as described in Patent Documents 1 and 2, for example, the catalyst layer is divided into two upper and lower stages in the reaction tower, and the lower first catalyst layer is formed. Below, ozone-containing gas and waste water are mixed, and the ozone mixed waste water is supplied to the first catalyst layer by upward flow to decompose the organic matter. It has been proposed to decompose the residual ozone by supplying it to two catalyst layers.

特開２０００−１５７９８６号公報JP 2000-157986 A 特開２００１−３２１７８７号公報JP 2001-321787 A

しかしながら、これら特許文献１、２に記載された処理装置では、１つの反応塔の上下段に第１、第２触媒層を直列的に配設しているため、これらの触媒層における排水の空塔速度は等しくなり、例えば排水成分の変動が生じた場合などに下段の第１触媒層での処理量を多くしようとして空塔速度を高めると、第２触媒層における空塔速度も高められてしまい、残留したオゾンを十分に分解することができなくなるおそれがある。 However, in the processing apparatuses described in Patent Documents 1 and 2, since the first and second catalyst layers are arranged in series on the upper and lower stages of one reaction tower, the waste water in these catalyst layers is empty. The tower speeds are equal. For example, when the wastewater component fluctuates, increasing the superficial speed to increase the amount of treatment in the lower first catalyst layer increases the superficial tower speed in the second catalyst layer. As a result, the remaining ozone may not be sufficiently decomposed.

また、下段の第１触媒層から排出される排水中のオゾンは、その全量が上段の第２触媒層に供給されることになるため、第１触媒層の反応条件等によっては第２触媒層での負荷が大きくなるとともに、この第２触媒層に供給される排水に残留したオゾンを有効に利用することができなくなるおそれもあった。 Further, since all the ozone in the waste water discharged from the lower first catalyst layer is supplied to the upper second catalyst layer, the second catalyst layer depends on the reaction conditions of the first catalyst layer and the like. In addition, there is a possibility that ozone remaining in the waste water supplied to the second catalyst layer cannot be effectively used.

本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のようにオゾンと多段に設けられた触媒層を用いて排水中の有機物を分解処理するのに際して、これらの触媒層における分解処理を効率的に行うことが可能な触媒を用いた排水処理装置および排水処理方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made under such a background. When the organic matter in the waste water is decomposed using ozone and the catalyst layers provided in multiple stages as described above, the decomposition treatment in these catalyst layers is performed. An object of the present invention is to provide a wastewater treatment apparatus and a wastewater treatment method using a catalyst capable of efficiently performing the above.

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の触媒を用いた排水処理装置は、主として排水中の有機物をオゾンによって分解処理する第１触媒層と、この第１触媒層から排出された排水中のオゾンを主として分解する第２触媒層と、これら第１、第２触媒層における排水の空塔速度を制御する制御手段とを備え、上記第１、第２触媒層は、縦方向に立設された筒状の単一の反応器の内部に配設され、上記反応器の下段に上記第１触媒層が配設されるとともに、上記反応器の上段には上記第１触媒層との間に間隔をあけて上記第２触媒層が配設され、上記制御手段は、上記第１触媒層の一端部側から上記排水の一部を抜き出して他端部側に循環させる循環経路であって、上記第１触媒層における排水の空塔速度を１００〜１００００ｈ^−１の範囲とし、上記第２触媒層における排水の空塔速度を０．５〜１０ｈ^−１の範囲として、上記第１触媒層における排水の空塔速度を、上記第２触媒層における排水の空塔速度よりも高い速度に制御することを特徴とする。また、本発明の触媒を用いた排水処理方法は、このような構成の触媒を用いた排水処理装置による排水処理方法であって、上記第１触媒層において主として排水中の有機物をオゾンにより分解処理するとともに、上記第２触媒層において上記第１触媒層から排出された排水中のオゾンを主として分解し、これら第１、第２触媒層における排水の空塔速度を上記制御手段によって、上記第１触媒層における排水の空塔速度を１００〜１００００ｈ^−１の範囲とし、上記第２触媒層における排水の空塔速度を０．５〜１０ｈ^−１の範囲として、上記第１触媒層における排水の空塔速度を、上記第２触媒層における排水の空塔速度よりも高い速度に制御することを特徴とする。 In order to solve the above problems and achieve such an object, a wastewater treatment apparatus using the catalyst of the present invention comprises a first catalyst layer that mainly decomposes organic matter in wastewater with ozone, and the first catalyst. A second catalyst layer for mainly decomposing ozone in the wastewater discharged from the first layer; and a control means for controlling the superficial velocity of the wastewater in the first and second catalyst layers, the first and second catalyst layers. Is disposed inside a single cylindrical reactor standing in the vertical direction, the first catalyst layer is disposed in the lower stage of the reactor, and the upper stage in the reactor is The second catalyst layer is disposed at a distance from the first catalyst layer, and the control means extracts a part of the drainage from one end side of the first catalyst layer and moves it to the other end side. a circulation path for circulating, the superficial velocity of the wastewater in the first catalyst layer 100 to In the range of 000h ^-1, the superficial velocity of the waste water in the second catalyst layer as a range of 0.5～10H ^-1, the superficial velocity of the wastewater in the first catalyst layer, drainage in the second catalyst layer It is characterized by being controlled at a speed higher than the superficial velocity of. Further, the wastewater treatment method using the catalyst of the present invention is a wastewater treatment method using a wastewater treatment apparatus using a catalyst having such a configuration, and in the first catalyst layer, organic substances in wastewater are mainly decomposed by ozone. as well as, by the in the second catalyst layer mainly decompose ozone in the waste water discharged from the first catalyst layer, these first, the superficial velocity of the wastewater in the second catalytic layer said control means, said first the superficial velocity of waste water in the catalyst layer in the range of 100~10000h ^-1, the superficial velocity of the waste water in the second catalyst layer as a range of 0.5~10h ^-1, empty drainage in the first catalyst layer The tower speed is controlled to be higher than the empty speed of drainage in the second catalyst layer.

従って、このような構成の触媒を用いた排水処理装置および排水処理方法によれば、こうして上記制御手段によって第１、第２触媒層における排水の空塔速度を制御することにより、排水成分の変動が生じた場合などにも、各触媒層に適した条件での排水の処理を図ることが可能となる。すなわち、上記制御手段によって、第１触媒層における排水の空塔速度を１００〜１００００ｈ ^−１の範囲とし、第２触媒層における排水の空塔速度を０．５〜１０ｈ ^−１の範囲として、上記第１触媒層における排水の空塔速度を、上記第２触媒層における排水の空塔速度よりも高い速度に制御することにより、主として排水中の有機物をオゾンによって分解処理するこの第１触媒層においては反応速度を高めて触媒の使用量を低減しながら処理量を増大させつつ、空塔速度の低い第２触媒層では残留オゾンを十分に分解することが可能となるとともに、この第２触媒層への負荷も軽減することができる。 Therefore, according to such a configuration catalytic waste water treatment apparatus and water treatment method using the thus first by the control means, by controlling the superficial velocity of the wastewater in the second catalyst layer, fluctuation of wastewater components Even in the case of occurrence of wastewater, it becomes possible to treat the wastewater under conditions suitable for each catalyst layer. That is, by the control means, the superficial velocity of the wastewater in the first catalyst layer in a range of 100～10000H ^-1, the superficial velocity of the wastewater in the second catalyst layer as a range of 0.5～10H ^-1, the In the first catalyst layer, which mainly decomposes organic matter in the wastewater with ozone by controlling the superficial velocity of the wastewater in the first catalyst layer to be higher than the superficial velocity of the wastewater in the second catalyst layer. The second catalyst layer having a low superficial velocity can sufficiently decompose residual ozone while increasing the throughput while increasing the reaction rate and reducing the amount of catalyst used, and this second catalyst layer. The load on can also be reduced.

さらに、このように第１触媒層における排水の空塔速度を、上記第２触媒層における排水の空塔速度よりも高い速度に制御する制御手段として、本発明では、上記第１触媒層の一端部側から上記排水の一部を抜き出して他端部側に循環させる循環経路を設けている。こうして第１触媒層の排水の一部を抜き出して循環させることにより、第１触媒層における空塔速度を上述のように高い速度に制御しつつ、この第１触媒層を通過して抜き出された排水中の残留オゾンを有効利用することができる一方で、この第１触媒層から第２触媒層に供給される排水の供給量は低減してその空塔速度を相対的に低く抑え、第２触媒層におけるより確実な残留オゾンの分解や負荷の軽減を図ることができる。 Furthermore, as a control means for controlling the superficial velocity of the drainage in the first catalyst layer to a higher speed than the superficial velocity of the drainage in the second catalyst layer in this way, in the present invention, one end of the first catalyst layer is provided. A circulation path for extracting a part of the drainage from the part side and circulating it to the other end part side is provided . In this way, a part of the waste water of the first catalyst layer is extracted and circulated, so that the superficial velocity in the first catalyst layer is controlled to a high speed as described above, and is extracted through the first catalyst layer. While the residual ozone in the wastewater can be used effectively, the amount of wastewater supplied from the first catalyst layer to the second catalyst layer is reduced to keep the superficial velocity relatively low. It is possible to more reliably decompose residual ozone and reduce the load in the two catalyst layers.

なお、こうして上記制御手段を、第１触媒層の一端部側から上記排水の一部を抜き出して他端部側に循環させる循環経路とする場合には、第１に、この循環経路を、上記第１触媒層の上端部側から上記排水の一部を抜き出して下端部側に循環させるものとすることができる。この場合には、供給される排水中の有機物を第１触媒層においてオゾンにより確実に分解処理することができるとともに、第１触媒層における排水の流れが上向流となるため、排水中の固形物の触媒への付着が触媒層の下側で多くなり、逆洗を行うことによって容易に排出することが可能となる。 In this way, when the control means is a circulation path for extracting a part of the waste water from one end of the first catalyst layer and circulating it to the other end, firstly, the circulation path A part of the drainage can be extracted from the upper end side of the first catalyst layer and circulated to the lower end side. In this case, the organic matter in the supplied wastewater can be reliably decomposed by ozone in the first catalyst layer, and the flow of wastewater in the first catalyst layer is an upward flow, so that the solid matter in the wastewater The adhesion of the product to the catalyst is increased under the catalyst layer, and can be easily discharged by backwashing.

一方、これとは逆に、第２に、上記循環経路を、上記第１触媒層の下端部側から上記排水の一部を抜き出して上端部側に循環させるものとすることもできる。この場合には、第１触媒層の排水の流れが下向流となるため、排水の流れによる触媒の浮き上がりを防止することが容易となる。 On the other hand, on the other hand, secondly, the circulation path can be extracted from the lower end side of the first catalyst layer and circulated to the upper end side. In this case, since the flow of the waste water in the first catalyst layer is a downward flow, it becomes easy to prevent the catalyst from being lifted by the flow of the waste water.

なお、こうして制御手段として排水の循環経路を設ける場合において、この上記循環経路において抜き出された排水が再び供給される上記第１触媒層の他端部側への接続部分には、上記排水に混合したオゾンを微細気泡化するマイクロバブル発生装置を備えることにより、微細気泡化されたオゾンと触媒との接触効率を向上させるとともに、排水中にオゾンを均一に分散させることができ、一層効率的な有機物の分解処理を促すことができる。 In this way, when the drainage circulation path is provided as the control means, the drainage extracted in the circulation path is supplied again to the connection portion to the other end side of the first catalyst layer. Equipped with a microbubble generator that microbubbles the mixed ozone, improving the contact efficiency between the microbubbled ozone and the catalyst, and evenly dispersing ozone in the wastewater, making it more efficient Can promote the decomposition of organic matter.

以上説明したように、本発明によれば、排水成分の変動が生じた場合などでも、第１、第２触媒層でそれぞれ好適な条件で排水の処理を図ることが可能となり、排水中の有機物の効率的な分解処理を促すことができる。 As described above, according to the present invention, wastewater can be treated with suitable conditions in the first and second catalyst layers even when the wastewater component fluctuates, and the organic matter in the wastewater can be obtained. It is possible to promote efficient decomposition processing.

本発明の第１の実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows the 1st Embodiment of this invention. 図１に示す実施形態の変形例を示す概略図である。It is the schematic which shows the modification of embodiment shown in FIG. 本発明の第２の実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows the 2nd Embodiment of this invention.

図１は、本発明の触媒を用いた排水処理装置の第１の実施形態を示すものである。この図１において符号１で示すのは、鉛直縦方向に立設された筒状の単一の反応器であり、本実施形態ではその断面積は縦方向に亙って略一定とされている。そして、この反応器１の内部には、その下段に第１触媒層２が反応器１の底面との間に間隔をあけて配設されるとともに、上段にはこの第１触媒層２との間と反応器１の上面（天井面）との間に間隔をあけて第２触媒層３が配設されている。 FIG. 1 shows a first embodiment of a wastewater treatment apparatus using the catalyst of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a cylindrical single reactor erected in the vertical vertical direction. In this embodiment, the cross-sectional area is substantially constant over the vertical direction. . In the reactor 1, a first catalyst layer 2 is disposed at a lower stage with a space between the bottom surface of the reactor 1 and an upper stage with the first catalyst layer 2. The second catalyst layer 3 is disposed with a space between the upper surface and the upper surface (ceiling surface) of the reactor 1.

これらの第１、第２触媒層２、３は、例えば酸化ニッケルを主成分とする粒状、ペレット状、あるいはハニカム状の酸化触媒を充填して、図示されない網状あるいは穴あき板状等の触媒押さえによって所定の層厚に保持したものであり、本実施形態では第１触媒層２の層厚が第２触媒層よりも厚くされるとともに、第１、第２触媒層２、３の触媒は同一種のものとされている。第１触媒層２は主として反応器１に供給される排水中の有機物の分解を該排水中に混合させられたオゾンによって行い、第２触媒層３はこうして有機物が分解された排水中の残留オゾンの分解を主として行う。 These first and second catalyst layers 2 and 3 are filled with, for example, a granular, pellet-like, or honeycomb-like oxidation catalyst whose main component is nickel oxide, and a catalyst holding member such as a net-like or perforated plate not shown. In this embodiment, the first catalyst layer 2 is made thicker than the second catalyst layer, and the first and second catalyst layers 2 and 3 have the same type of catalyst. It is said that. The first catalyst layer 2 mainly decomposes the organic matter in the wastewater supplied to the reactor 1 by ozone mixed in the wastewater, and the second catalyst layer 3 is the residual ozone in the wastewater in which the organic matter is thus decomposed. Decomposition mainly.

このような反応器１に供給される排水は、例えば塩を含む有機物含有排水であって、排水供給源４から循環ポンプ５により反応器１に供給されるとともに、この排水供給源４から循環ポンプ５への排水の供給経路Ａには、流量計６およびバルブ７を介してオゾン発生装置８が接続されており、このオゾン発生装置８によって発生させられたオゾンが排水と混合させられて反応器１に供給される。ここで、このオゾン発生装置８は、例えば放電式など公知の方式のものであって、２０vol%以下の濃度のオゾンを発生させて上記排水に混合させる。 The wastewater supplied to the reactor 1 is, for example, organic matter-containing wastewater containing salt, which is supplied from the wastewater supply source 4 to the reactor 1 by the circulation pump 5 and from the wastewater supply source 4 to the circulation pump. The ozone generation device 8 is connected to the waste water supply path A through the flow meter 6 and the valve 7, and the ozone generated by the ozone generation device 8 is mixed with the waste water so as to react with the reactor. 1 is supplied. Here, the ozone generator 8 is of a known type such as a discharge type, for example, generates ozone having a concentration of 20 vol% or less and mixes it with the waste water.

また、こうしてオゾンが混合させられた排水の上記循環ポンプ５から反応器１への供給経路Ａには、流量計９およびバルブ１０を介して熱交換器１１が配設されている。この熱交換器１１は、冷却水供給源１２からバルブ１３を介して供給される冷却水によって、反応器１に供給される排水を冷却して温度調節するものであり、バルブ１３は、後述する反応器１から返送させられて循環する排水の温度により制御される。 In addition, a heat exchanger 11 is provided via a flow meter 9 and a valve 10 in the supply path A of the wastewater mixed with ozone in this way from the circulation pump 5 to the reactor 1. This heat exchanger 11 cools the waste water supplied to the reactor 1 with the cooling water supplied from the cooling water supply source 12 via the valve 13 to adjust the temperature. The valve 13 is described later. It is controlled by the temperature of the wastewater that is returned from the reactor 1 and circulated.

さらに、この熱交換器１１から反応器１への排水の供給経路Ａには、マイクロバブル発生装置１４が介装されている。このマイクロバブル発生装置１４は、例えばオゾンが混合させられた排水の旋回流を発生させて衝突板に衝突させることにより、混合させられたオゾンの気泡を０．５μｍ〜３０μｍ程度の直径に微細気泡化するものであり、こうして微細気泡化されたオゾンが混合させられた排水が反応器１に供給される。 Further, a microbubble generator 14 is interposed in the waste water supply path A from the heat exchanger 11 to the reactor 1. The microbubble generator 14 generates, for example, a swirling flow of wastewater mixed with ozone and collides it with a collision plate, thereby causing the mixed ozone bubbles to be fine bubbles having a diameter of about 0.5 μm to 30 μm. The waste water mixed with the finely bubbled ozone is supplied to the reactor 1.

ここで、本第１の実施形態では、反応器１内において上記第１触媒層２の下端部側の上記底面との間隔部分に排水が供給されるように、排水の供給経路Ａが接続されている。そして、この下端部側とは第１触媒層２を挟んで反対側の第１触媒層２の上端部側、すなわち第１触媒層２と第２触媒層３との間の間隙部分には、反応器１に排水の返送経路Ｂが接続されていて、反応器１に供給された排水の一部が抜き出し可能とされており、この返送経路Ｂは、上記排水供給源４から循環ポンプ５へ向かう排水の供給経路Ａにおいて、オゾン発生装置８からのオゾンが排水に混合される位置の手前に接続されている。 Here, in the first embodiment, the waste water supply path A is connected so that waste water is supplied to the space between the bottom surface of the first catalyst layer 2 and the bottom surface in the reactor 1. ing. And this lower end side is the upper end side of the first catalyst layer 2 opposite to the first catalyst layer 2, that is, the gap portion between the first catalyst layer 2 and the second catalyst layer 3. A wastewater return path B is connected to the reactor 1, and a part of the wastewater supplied to the reactor 1 can be extracted. This return path B is connected to the circulation pump 5 from the wastewater supply source 4. In the drainage supply path A that is heading, the ozone from the ozone generator 8 is connected before the position where the ozone is mixed into the drainage.

従って、本実施形態では、これら供給経路Ａと返送経路Ｂとにより、第１触媒層２の一端部側（本実施形態では第１触媒層２の上端部側）から排水の一部を抜き出して他端部側（本実施形態では第１触媒層２の下端部側）に循環させる循環経路Ｃが形成されることになり、この循環経路Ｃによって、第１触媒層２と第２触媒層３における排水の空塔速度を異なる速度に制御する制御手段が構成される。ここで、上記熱交換器１１のバルブ１３は、この循環経路Ｃの返送経路Ｂに返送させられる排水の温度によって制御される。 Therefore, in this embodiment, a part of drainage is extracted from one end side of the first catalyst layer 2 (in this embodiment, the upper end portion side of the first catalyst layer 2) by the supply path A and the return path B. A circulation path C that circulates to the other end side (in this embodiment, the lower end side of the first catalyst layer 2) is formed, and the first catalyst layer 2 and the second catalyst layer 3 are formed by this circulation path C. The control means which controls the superficial velocity of the drainage in the to different speed is constituted. Here, the valve 13 of the heat exchanger 11 is controlled by the temperature of the wastewater returned to the return path B of the circulation path C.

一方、反応器１内において上段の第２触媒層３の上端部側、すなわち第２触媒層３と反応器１の上面との間の間隙部分には排水経路Ｄが接続されていて、第２触媒層３によってオゾンが分解させられた排水が処理水として排出させられる。さらに、この第２触媒層３の上端部側の、上記排水経路Ｄとの接続位置よりもさらに上方（本実施形態では反応器１の上面）には排ガス経路Ｅが接続されていて、排ガス中に残留しているオゾンがオゾン分解槽１５を介して分解処理されて排出される。 On the other hand, a drainage path D is connected to the upper end side of the upper second catalyst layer 3 in the reactor 1, that is, the gap between the second catalyst layer 3 and the upper surface of the reactor 1. Waste water in which ozone is decomposed by the catalyst layer 3 is discharged as treated water. Furthermore, an exhaust gas path E is connected to the upper end side of the second catalyst layer 3 above the connection position with the drainage path D (in this embodiment, the upper surface of the reactor 1), and the exhaust gas path E The ozone remaining in the gas is decomposed through the ozonolysis tank 15 and discharged.

このように構成された触媒を用いた排水処理装置、および該処理装置による本発明の触媒を用いた排水処理方法では、主として排水中の有機物をオゾンによって分解処理する第１触媒層２と、この第１触媒層２から排出された排水中のオゾンを主として分解する第２触媒層３とにおける排水の空塔速度が、制御手段としての循環経路Ｃによって第１触媒層２の一端部（上端部）側から排水の一部を抜き出して他端部（下端部）側に循環させることにより、第１触媒層２における排水の空塔速度が、第２触媒層３における排水の空塔速度よりも高い速度に制御される。 In the wastewater treatment apparatus using the catalyst configured as described above and the wastewater treatment method using the catalyst of the present invention by the treatment apparatus, the first catalyst layer 2 that mainly decomposes organic matter in the wastewater with ozone, The superficial velocity of the waste water in the second catalyst layer 3 mainly decomposing ozone in the waste water discharged from the first catalyst layer 2 is set at one end portion (upper end portion) of the first catalyst layer 2 by the circulation path C as a control means. ) By extracting a part of the drainage from the side and circulating it to the other end (lower end) side, the superficial velocity of the drainage in the first catalyst layer 2 is higher than the superficial velocity of the drainage in the second catalyst layer 3. Controlled to high speed .

すなわち、この循環経路Ｃの循環ポンプ５による反応器１への排水の供給量（循環量）を増大させることにより、第１触媒層２における排水の空塔速度は高くなるが、この第１触媒層２において有機物が分解処理された排水の一部は返送経路Ｂから抜き出されて供給経路Ａに循環させられるので、第２触媒層３の排水の空塔速度は第１触媒層２に対して低くなる。 That is, by increasing the supply amount of the waste water into the reactor 1 by the circulating pump 5 of the circulation path C (circulation rate), but the superficial velocity of the waste water in the first catalytic layer 2 is high, the first catalytic Since part of the wastewater from which organic substances are decomposed in the layer 2 is extracted from the return path B and circulated to the supply path A, the superficial velocity of the wastewater in the second catalyst layer 3 is higher than that of the first catalyst layer 2. Become lower.

このため、主として有機物を分解処理する第１触媒層２では、反応速度を高めることができて効率的な分解を促すことができ、触媒使用量を低減しつつ排水の成分や排水処理量の増大にも対応することができる。その一方で、第２触媒層３においては、空塔速度が低くなることにより排水の滞留時間を例えば３０分〜２時間程度と長く確保することができるので、排水中に残留したオゾンを確実に分解することができるとともに、第２触媒層３における触媒への負荷を軽減することができ、さらには第１触媒層２で分解しきれなかった有機物が排水中に残存していたとしても、この第２触媒層３で分解されたオゾンから発生する活性酸素によってこれを分解することが可能となる。そして、こうして第１触媒層２における空塔速度を第２触媒層３における空塔速度よりも高い速度とするに際して、第１触媒層２の空塔速度は１００〜１００００ｈ^−１の範囲に、また第２触媒層３の空塔速度は０．５〜１０ｈ^−１の範囲に設定される。 Therefore, in the first catalyst layer 2 that mainly decomposes organic matter, the reaction rate can be increased and efficient decomposition can be promoted, and the amount of wastewater and the amount of wastewater treatment can be increased while reducing the amount of catalyst used. Can also respond. On the other hand, in the 2nd catalyst layer 3, since the superficial velocity becomes low, since the residence time of waste_water | drain can be ensured as long as about 30 minutes-about 2 hours, the ozone which remained in waste_water | drain is ensured. While being able to decompose, the load on the catalyst in the second catalyst layer 3 can be reduced, and even if organic matter that could not be decomposed in the first catalyst layer 2 remains in the waste water, This can be decomposed by active oxygen generated from ozone decomposed in the second catalyst layer 3. And when making the superficial velocity in the 1st catalyst layer 2 higher than the superficial velocity in the 2nd catalyst layer 3 in this way, the superficial velocity of the 1st catalyst layer 2 is in the range of 100-10000h- ¹ , The superficial velocity of the second catalyst layer 3 is set in the range of 0.5 to 10 h ⁻¹ .

このように、上記構成の排水処理装置によれば、第１、第２触媒層２、３における排水の空塔速度を制御手段によって、第１触媒層２における排水の空塔速度を、第２触媒層３における排水の空塔速度よりも高い速度に制御することにより、処理する排水の成分や処理量に変動が生じた場合などにも、各触媒層に適した条件で確実な排水の処理を図ることが可能となる。 Thus, according to the waste water treatment apparatus having the above-described configuration, the superficial velocity of the waste water in the first catalyst layer 2 is set to the second superficial velocity of the first catalyst layer 2 by the control means . By controlling the drainage rate in the catalyst layer 3 to be higher than the superficial velocity of the drainage, even when fluctuations occur in the components and amount of wastewater to be treated, reliable wastewater treatment is performed under conditions suitable for each catalyst layer. Can be achieved.

特に、本実施形態では、この制御手段が、第１触媒層２において有機物が分解処理された排水を、この第１触媒層２の一端部側から返送経路Ｂに抜き出して循環させ、供給経路Ａを経て再び第１触媒層２の他端部側から該第１触媒層２に供給する循環経路Ｃであるので、排水に供給されたオゾンを有効利用して、触媒とオゾンとの接触効率の向上を図ることができる。また、こうして第１触媒層２において有機物が分解処理された排水に、供給経路Ａにおいてオゾン発生装置８からオゾンが供給されることで、排水中のオゾンの溶存率を高めることも期待でき、さらに効率的な有機物の分解を促すことができる。 In particular, in the present embodiment, the control means extracts and circulates the wastewater, in which the organic matter has been decomposed in the first catalyst layer 2, extracted from one end of the first catalyst layer 2 to the return path B and circulates the supply path A. Since the circulation path C is supplied to the first catalyst layer 2 from the other end side of the first catalyst layer 2 again through the process, the ozone supplied to the waste water is effectively used to improve the contact efficiency between the catalyst and ozone. Improvements can be made. In addition, by supplying ozone from the ozone generator 8 in the supply path A to the wastewater in which the organic matter has been decomposed in the first catalyst layer 2 in this way, it can be expected to increase the dissolved rate of ozone in the wastewater. It can promote efficient decomposition of organic matter.

さらに、こうして制御手段を構成する循環経路Ｃが、本実施形態では第１触媒層２の上端部側から返送経路Ｂに抜き出した排水を、供給経路Ａの循環ポンプ５によって循環させて第１触媒層２の下端部側から供給するようにされており、従って排水供給源４から供給された排水は、必ず第１触媒層２においてオゾンにより有機物が分解処理されて、一部が循環させられるとともに残りは第２触媒層３において処理されることになる。このため、この第２触媒層３における負荷を一層確実に軽減することができるとともに、オゾンもより有効に利用することが可能となる。また、第２触媒層３を設けることで、残留するほとんどのオゾンを分解してオゾン分解槽１５の負荷を低減することが可能であり、場合によってはオゾン分解槽１５を不要とすることができる。 Further, in this embodiment, the circulation path C constituting the control means circulates the waste water extracted from the upper end portion side of the first catalyst layer 2 to the return path B by the circulation pump 5 of the supply path A to circulate the first catalyst. The waste water supplied from the waste water supply source 4 is always decomposed by ozone in the first catalyst layer 2 and partially circulated in the waste water supplied from the lower end portion of the layer 2. The rest is processed in the second catalyst layer 3. For this reason, the load on the second catalyst layer 3 can be more reliably reduced, and ozone can be used more effectively. Also, by providing the second catalyst layer 3, it is possible to decompose most of the remaining ozone and reduce the load on the ozone decomposition tank 15, and in some cases, the ozone decomposition tank 15 can be dispensed with. .

また、こうして第１触媒層２の下端部側から供給された排水が上端部側から抜き出されることで、第１触媒層２では排水が上向流を形成することになり、従って排水中に固形物が含有されていて第１触媒層２の触媒に付着を生じたとしても、主として第１触媒層２の下側の触媒に付着することになる。このため、こうして固形物の付着により第１触媒層２における有機物の分解効率が低下したときには、上記とは逆に返送経路Ｂから洗浄水を供給して供給経路Ａから排出するように逆洗を行うことにより、第１触媒層２の下部に付着した固形物を容易に洗浄して除去することが可能となる。 Further, the drainage supplied from the lower end side of the first catalyst layer 2 is extracted from the upper end side, so that the wastewater forms an upward flow in the first catalyst layer 2, so that Even if solid matter is contained and adheres to the catalyst of the first catalyst layer 2, it adheres mainly to the catalyst below the first catalyst layer 2. For this reason, when the decomposition efficiency of the organic matter in the first catalyst layer 2 is lowered due to the adhesion of the solid matter in this way, the reverse washing is performed so that the washing water is supplied from the return path B and discharged from the supply path A, contrary to the above. By performing, it becomes possible to easily wash and remove the solid matter attached to the lower part of the first catalyst layer 2.

さらにまた、本実施形態では、排水の供給経路Ａにマイクロバブル発生装置１４が設けられており、第１触媒層２に供給される直前で排水中のオゾンの気泡が微細化されるので、この第１触媒層２の触媒とのオゾンの接触効率や接触面積を向上させるとともに、排水中に均一にオゾンを分散させることができて、より一層効率的で確実な有機物の分解処理を図ることができる。 Furthermore, in this embodiment, the microbubble generator 14 is provided in the wastewater supply path A, and the ozone bubbles in the wastewater are refined immediately before being supplied to the first catalyst layer 2. It is possible to improve the contact efficiency and contact area of ozone with the catalyst of the first catalyst layer 2 and to disperse ozone uniformly in the waste water, thereby achieving more efficient and reliable decomposition of organic matter. it can.

なお、上述のように第１触媒層２の下端部側に供給経路Ａを接続するとともに上端部側に返送経路Ｂを接続し、排水が第１触媒層２で上向流を形成するように循環経路Ａを構成する場合には、図２に示す第１の実施形態の変形例のように第１触媒層２および循環経路Ａを複数段（図２では２段）に構成することも可能である。ここで、この図２に示す変形例や後述する図３に示す第２の実施形態において、図１に示した第１の実施形態と共通する要素には同一の符号を配して説明を簡略化する。また、この図２に示す変形例では、流量計６、９やバルブ７、１３などの一部要素の図示が略されている。 As described above, the supply path A is connected to the lower end side of the first catalyst layer 2 and the return path B is connected to the upper end side so that the waste water forms an upward flow in the first catalyst layer 2. When the circulation path A is configured, the first catalyst layer 2 and the circulation path A can be configured in a plurality of stages (two stages in FIG. 2) as in the modification of the first embodiment shown in FIG. It is. Here, in the modification shown in FIG. 2 and the second embodiment shown in FIG. 3 to be described later, the same reference numerals are assigned to the same elements as those in the first embodiment shown in FIG. Turn into. Further, in the modification shown in FIG. 2, illustration of some elements such as the flow meters 6 and 9 and the valves 7 and 13 is omitted.

この変形例では、反応器１の下段と中段とにそれぞれ第１触媒層２Ａ、２Ｂが間隔をあけて配設されており、これらの第１触媒層２Ａ、２Ｂの間と、中段の第１触媒層２Ｂと上段の第２触媒層３との間には、中央部に開口を有する仕切板１Ａ、１Ｂが配設されている。そして、下段の第１触媒層２Ａにおいては、その下端部側に排水の循環経路Ｃの供給経路Ａが接続されるとともに、上端部側の上記仕切板１Ａとの間には同循環経路Ｃの返送経路Ｂが接続されている。なお、仕切板１Ａ、１Ｂに設けられる開口は、中央部に限定されることなく、複数の開口を設けても良い。 In this modification, the first catalyst layers 2A and 2B are arranged at intervals in the lower and middle stages of the reactor 1, respectively, and the first catalyst layers 2A and 2B are disposed between the first catalyst layers 2A and 2B. Between the catalyst layer 2B and the second catalyst layer 3 on the upper stage, partition plates 1A and 1B having an opening at the center are disposed. In the lower first catalyst layer 2A, the supply path A of the drainage circulation path C is connected to the lower end side thereof, and the circulation path C is connected to the partition plate 1A on the upper end side. Return path B is connected. The openings provided in the partition plates 1A and 1B are not limited to the central portion, and a plurality of openings may be provided.

一方、中段の第１触媒層２Ｂにおいては、その下端部側の上記仕切板１Ａとの間に、この中段の第１触媒層２Ｂに排水を循環させる循環経路Ｃの供給経路Ａが接続されるとともに、この第１触媒層２Ｂにより処理された排水の一部を抜き出して返送する返送経路Ｂは、該第１触媒層２Ｂとその上端部側の仕切板１Ｂとの間に接続されている。また、この中段の第１触媒層２Ｂの循環経路Ｃには、オゾン発生装置８は接続されているが、排水供給源４は接続されてはいない。 On the other hand, in the middle first catalyst layer 2B, the supply path A of the circulation path C for circulating the wastewater to the middle first catalyst layer 2B is connected to the partition plate 1A on the lower end side. At the same time, the return path B for extracting and returning a part of the waste water treated by the first catalyst layer 2B is connected between the first catalyst layer 2B and the partition plate 1B on the upper end side. Further, the ozone generator 8 is connected to the circulation path C of the middle first catalyst layer 2B, but the drainage supply source 4 is not connected.

このような第１の実施形態の変形例の触媒を用いた排水処理装置では、第１の実施形態そのものと同様の効果を得ることができる上、第１触媒層２が複数段であるため、これら第１触媒層２Ａ、２Ｂの間でも排水の空塔速度を異なるものとすることができ、さらに効率的な有機物の分解処理を図ることができる。例えば、排水供給源４に接続された循環経路Ｃを有する下段の第１触媒層２Ａでは空塔速度を高くして有機物の分解効率も高める一方、中段の第１触媒層２Ｂでは下段よりも空塔速度を低くして、触媒への負荷を軽減しつつ下段の第１触媒層２Ａから仕切板１Ａの開口を通って供給された排水中の有機物を完全に分解し、さらに上段の第２触媒層３で排水中に残留するオゾンを分解処理するように構成することができる。 In the wastewater treatment apparatus using the catalyst of the modified example of the first embodiment, the same effect as that of the first embodiment itself can be obtained, and the first catalyst layer 2 has a plurality of stages. Even between the first catalyst layers 2A, 2B, the superficial velocity of the drainage can be made different, and more efficient organic substance decomposition treatment can be achieved. For example, the lower first catalyst layer 2A having the circulation path C connected to the drainage supply source 4 increases the superficial velocity to increase the decomposition efficiency of the organic matter, while the middle first catalyst layer 2B has a higher empty space than the lower stage. The organic matter in the wastewater supplied through the opening of the partition plate 1A from the lower first catalyst layer 2A is completely decomposed while reducing the tower speed to reduce the load on the catalyst, and the upper second catalyst The layer 3 can be configured to decompose ozone remaining in the waste water.

次に、図３に示す第２の実施形態では、第１の実施形態とは逆に、循環経路Ｃの返送経路Ｂが第１触媒層２の下端部側（第２の実施形態における第１触媒層２の一端部側）の反応器１底面に接続されるとともに、供給経路Ａは第１触媒層２の上端部側（第２の実施形態における第１触媒層２の他端部側）に接続されていて、制御手段を構成する循環経路Ｃが、この第１触媒層２の下端部側から排水の一部を抜き出して上端部側に循環させるものされている。 Next, in the second embodiment shown in FIG. 3, contrary to the first embodiment, the return path B of the circulation path C is on the lower end side of the first catalyst layer 2 (the first embodiment in the second embodiment). The supply path A is connected to the bottom surface of the reactor 1 on the one end side of the catalyst layer 2) and the upper end side of the first catalyst layer 2 (the other end side of the first catalyst layer 2 in the second embodiment). A circulation path C that constitutes a control means is connected to the first catalyst layer 2 so that a part of the drainage is extracted from the lower end side of the first catalyst layer 2 and circulated to the upper end side.

従って、この第２の実施形態において、オゾンが混合された排水は、循環ポンプ５によって供給経路Ａから反応器１に供給されて、下向流を形成するように第１触媒層２と接触することにより有機物が分解され、その一部は返送経路Ｂから抜き出されて循環させられるとともに、残りは上段の第２触媒層３によって処理されて排水される。そして、この第２の実施形態でも、上記循環ポンプ５による排水の供給量（循環量）を増大させた場合には、第１触媒層２における排水の空塔速度は高くなる一方で、第２触媒層３における排水の空塔速度はこれに対して低くなるので、第１の実施形態と同様に排水の成分や処理量の変動に応じた効率的な処理を図ることが可能となる。 Therefore, in this second embodiment, the waste water mixed with ozone is supplied from the supply path A to the reactor 1 by the circulation pump 5 and contacts the first catalyst layer 2 so as to form a downward flow. As a result, the organic matter is decomposed, part of which is extracted from the return path B and circulated, and the rest is treated by the second catalyst layer 3 in the upper stage and drained. Even in the second embodiment, when the supply amount (circulation amount) of the wastewater by the circulation pump 5 is increased, the superficial velocity of the wastewater in the first catalyst layer 2 is increased, while the second Since the superficial velocity of the wastewater in the catalyst layer 3 is lower than this, it is possible to achieve an efficient treatment according to fluctuations in the components of the wastewater and the amount of treatment as in the first embodiment.

また、本実施形態のように第１触媒層２における排水の流れが下向流となる場合には、この第１触媒層２における触媒の浮き上がりを、第１触媒層２の上面に触媒押さえを設けることなく容易に防止することができる。このため、装置構造の簡略化を図ることができるとともに、オゾンを混合した排水を第１触媒層２において直接的に触媒に接触させることができて、有機物を効果的に分解することが可能となる。 Further, when the drainage flow in the first catalyst layer 2 is downward as in the present embodiment, the catalyst floating in the first catalyst layer 2 is prevented from being pressed against the upper surface of the first catalyst layer 2. It can be easily prevented without providing it. For this reason, while simplifying an apparatus structure, the waste water mixed with ozone can be made to contact a catalyst directly in the 1st catalyst layer 2, and organic substances can be decomposed effectively. Become.

なお、上記実施形態および変形例では、上述のように第１触媒層２における排水の空塔速度を、第２触媒層３における排水の空塔速度よりも高い速度とする制御手段として、第１触媒層２の一端部側から排水の一部を抜き出して他端部側に循環させる循環経路Ｃを備えた構成としているが、このような循環経路Ｃと併用して、反応器における第１、第２触媒層の断面積を異なる大きさとすることにより、第１触媒層２における排水の空塔速度を、第２触媒層３における排水の空塔速度よりも高い速度とすることも可能である。 In the above-described embodiment and the modification, as described above, as the control means for setting the superficial velocity of the drainage in the first catalyst layer 2 to be higher than the superficial velocity of the drainage in the second catalyst layer 3, Although it is configured to have a circulation path C that extracts a part of the waste water from one end side of the catalyst layer 2 and circulates it to the other end side, in combination with such a circulation path C, the first, It is also possible to set the superficial velocity of the drainage in the first catalyst layer 2 to be higher than the superficial velocity of the drainage in the second catalyst layer 3 by setting the cross-sectional areas of the second catalyst layer to different sizes. .

すなわち、第１触媒層の断面積を第２触媒層の断面積をよりも小さくすることにより、上記実施形態およびその変形例と同様に第１触媒層における空塔速度を第２触媒層よりも高くすることができる。そして、このように触媒層の断面積を異なる大きさとした場合には、供給される排水の流量や排水の循環流量が少ない場合でも、第１、第２触媒層に上述のような空塔速度の差を設けることが可能となる。 That is, by the cross-sectional area of the first catalyst layer to be smaller and more cross-sectional area of the second catalyst layer, than the superficial velocity second catalyst layer in the first catalyst layer as in the above embodiment and its modifications Can be high. When the cross-sectional areas of the catalyst layers have different sizes as described above , the first and second catalyst layers have a superficial velocity as described above even when the flow rate of the supplied wastewater and the circulation flow rate of the wastewater are small. It is possible to provide the difference.

次に、本発明の実施例を挙げて、その効果について実証する。本実施例においては、上記第１の実施形態に基づく排水処理装置を用いて、フェノール２０００ｍｇ／Ｌ（ＴＯＣ（全有機炭素量）１５３０ｍｇ／Ｌ）を含有する排水の処理を行い、処理水のＴＯＣおよびＴＯＣ分解率と排ガスのオゾン濃度を測定した。この結果を表１に示す。なお、このときの処理条件は、排水の供給量が５ｋｇ／ｈ、オゾンガスの供給量は２．５ＮＬ／ｍｉｎ、オゾンガス濃度は２７５ｇ／Ｎｍ^３、循環経路Ｃにおける排水の循環量は３ｍ^３／ｈ、滞留時間は１ｈであり、また触媒は酸化ニッケルを主成分とする酸化触媒であって、第１触媒層２の容量は１．５Ｌ、第２触媒層３の容量は１Ｌであった。 Next, examples of the present invention will be given to demonstrate the effects. In this example, wastewater treatment equipment based on the first embodiment is used to treat wastewater containing phenol 2000 mg / L (TOC (total organic carbon content) 1530 mg / L), and the TOC of treated water. And the TOC decomposition rate and the ozone concentration of the exhaust gas were measured. The results are shown in Table 1. The treatment conditions at this time are as follows: the amount of wastewater supplied is 5 kg / h, the amount of ozone gas supplied is 2.5 NL / min, the ozone gas concentration is 275 g / Nm ³ , and the amount of wastewater circulated in the circulation path C is 3 m ³ / h. The residence time was 1 h, and the catalyst was an oxidation catalyst mainly composed of nickel oxide. The capacity of the first catalyst layer 2 was 1.5 L, and the capacity of the second catalyst layer 3 was 1 L.

また、この実施例に対する比較例として、上記特許文献２に記載の排水処理装置の一形態例に基づく装置を用いて、実施例と同様の処理条件で排水の処理を行い、同じく処理水のＴＯＣおよびＴＯＣ分解率と排ガスのオゾン濃度を測定した。この結果を表１に合わせて示す。ただし、制御手段としての排水の循環経路を有することのないこの比較例では、排水にオゾンを供給するのに、特許文献２に記載の通り反応器内の第１触媒層の下方に散気手段を設けてオゾンガスを供給するようにした。 Moreover, as a comparative example with respect to this example, using a device based on one embodiment of the wastewater treatment device described in Patent Document 2, wastewater is treated under the same treatment conditions as in the example, and the TOC of the treated water is also used. And the TOC decomposition rate and the ozone concentration of the exhaust gas were measured. The results are also shown in Table 1. However, in this comparative example that does not have a wastewater circulation path as a control means, aeration means is provided below the first catalyst layer in the reactor as described in Patent Document 2 to supply ozone to the wastewater. To supply ozone gas.

この表１の結果より、本発明の実施形態に基づく実施例では、同じ処理条件でも比較例と比べて、処理水中のＴＯＣがより低減させられてＴＯＣ分解率が高く、その一方で処理後の排ガス中のオゾン濃度は低くなっている。これにより、本発明によれば、オゾンが排水中の有機物の分解に有効に利用されていることが分かる。 From the results of Table 1, in the example based on the embodiment of the present invention, the TOC in the treated water is further reduced and the TOC decomposition rate is high even in the same treatment conditions as compared with the comparative example, while the post-treatment The ozone concentration in the exhaust gas is low. Thereby, according to this invention, it turns out that ozone is utilized effectively for decomposition | disassembly of the organic substance in waste_water | drain.

１反応器
２、２Ａ、２Ｂ第１触媒層
３第２触媒層
４排水供給源
５循環ポンプ
８オゾン発生装置
１１熱交換器
１４マイクロバブル発生装置
１５オゾン分解槽
Ａ排水の供給経路
Ｂ排水の返送経路
Ｃ排水の循環経路（制御手段）
Ｄ排水経路
Ｅ排ガス経路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reactor 2, 2A, 2B 1st catalyst layer 3 2nd catalyst layer 4 Wastewater supply source 5 Circulation pump 8 Ozone generator 11 Heat exchanger 14 Microbubble generator 15 Ozone decomposition tank A Wastewater supply path B Return of wastewater Path C Wastewater circulation path (control means)
D Drainage route E Exhaust gas route

Claims

A first catalyst layer that mainly decomposes organic matter in wastewater with ozone, a second catalyst layer that mainly decomposes ozone in wastewater discharged from the first catalyst layer, and wastewater in the first and second catalyst layers Control means for controlling the superficial velocity of the
The first and second catalyst layers are disposed inside a single cylindrical reactor erected in the vertical direction, and the first catalyst layer is disposed in the lower stage of the reactor, The second catalyst layer is disposed on the upper stage of the reactor with a space from the first catalyst layer,
The control means is a circulation path for extracting a part of the drainage from one end side of the first catalyst layer and circulating it to the other end side, and sets the superficial velocity of the drainage in the first catalyst layer to 100 to 100. The range of 10000 h ⁻¹ , the superficial velocity of drainage in the second catalyst layer is in the range of 0.5 to 10 h ⁻¹ , and the superficial velocity of drainage in the first catalyst layer is the drainage in the second catalyst layer. A wastewater treatment apparatus using a catalyst, characterized by being controlled at a speed higher than the superficial speed.

The waste water treatment apparatus using a catalyst according to claim 1 , wherein the circulation path extracts a part of the waste water from the upper end side of the first catalyst layer and circulates it to the lower end side.

2. The wastewater treatment apparatus using a catalyst according to claim 1 , wherein the circulation path extracts a part of the wastewater from the lower end side of the first catalyst layer and circulates it to the upper end side.

The connecting portion to the other end of the first catalyst layer in the circulation path, from claim 1, characterized in that the micro-bubble generator for micro bubbles of ozone mixed into the waste water is provided A wastewater treatment apparatus using the catalyst according to claim 3 .

5. The wastewater treatment apparatus using the catalyst according to claim 1 , wherein a cross-sectional area of the reactor is constant in a vertical direction .

As the control means, any one of claims 1 to claim 4, the cross-sectional area of the first catalyst layer in said reactor, characterized in that it is smaller than the cross-sectional area of the second catalyst layer Wastewater treatment equipment using the catalyst described in 1.

A wastewater treatment method by a wastewater treatment apparatus using the catalyst according to any one of claims 1 to 6,
With mainly decomposing organic matter in waste water by the ozone in the first catalyst layer, the in the second catalyst layer mainly decompose ozone in the waste water discharged from the first catalyst layer, these first, second catalyst by the control means superficial velocity of waste water in the layer, the superficial velocity of the wastewater in the first catalyst layer in a range of 100~10000h ^-1, 0.5~ the superficial velocity of the waste water in the second catalyst layer The wastewater treatment method using a catalyst, characterized in that, as a range of 10h- ¹ , the superficial velocity of the wastewater in the first catalyst layer is controlled to be higher than the superficial velocity of the wastewater in the second catalyst layer. .