JP2001293478A

JP2001293478A - 排水処理装置

Info

Publication number: JP2001293478A
Application number: JP2000115195A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Iwabuchi; 宏之岩渕; Susumu Miki; 晋三木
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-04-17
Filing date: 2000-04-17
Publication date: 2001-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】フミン酸等の難分解性物質を含む排水の処理
を効率的に行う。【解決手段】排水処理装置は、処理対象の排水３を収
容する放電槽１１、放電槽１１内に互いに対向して配置
された放電電極１３ａ、１３ｂ、放電電極に電気的に連
絡された高電圧パルス電源１５、放電槽１１の底部に設
けられた発泡器９、及び発泡器９に連絡したオゾナイザ
ー７を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は排水処理装置に関
し、特に放電を用いて排水中の有機物分解を行う装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】排水中に含まれる有機物の分解を促進し
た従来の処理装置の一例を図７を参照して概説する。図
において、処理容器１に収容された処理対象の排水３の
中にオゾンがバブル５の形で導入される。オゾンは処理
容器１の外側に配置されたオゾナイザ７で発生され、処
理容器１の底部に配置された発泡器９に導かれ、前述の
ように発泡器９からバブル５となって排水３中に放出さ
れ、そして上昇する間に周囲の処理液に溶解される。こ
の溶解したオゾンが排水中の有機物の分解を促進する。

【０００３】次に従来技術の別の例として、泡中放電を
用いた排水処理装置を図８を参照して説明する。図８に
おいて、放電槽１１の中に処理対象の排水３が同様に入
れられているが、更に放電電極１３ａ、１３ｂが対向し
てその中に浸漬され、これらは高電圧パルス電源１５に
接続されている。放電槽１１の底部に設けられる発泡器
９は、放電電極１３ａ、１３ｂの中間に位置し、更にこ
れはエアポンプ１７に連絡している。外気の一部がエア
ポンプ１７により取り込まれ、発泡器９から気泡１９の
形で排水３の中に導入されるようになっている。この従
来装置において、排水の処理に際し、発泡器９から空気
が気泡１９の形で導入されると共に放電電極１３ａ、１
３ｂにより気泡存在域に電界が形成される。こうする
と、気泡内での放電（泡中放電）が生じたり、気泡から
液に、又は電極から液へ延びた液中放電が生じ、オゾン
より酸化力の大きいＯＨラジカルが発生する。このＯＨ
ラジカルにより排水中の有機物の分解が促進される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来装置のう
ち、オゾンを使用するものでは、分解容易な有機物に関
しては有効であるが、フミン酸やダイオキシン等の難分
解性物質に対しては殆ど効果が無い。又、ＯＨラジカル
を用いる従来技術においては、分解容易な有機物に対し
て有効であると共に、フミン酸やダイオキシン等の難分
解性物質に対しても有効に分解機能を発揮する。しかし
ながら、後者においては、処理効率が低すぎてこのまま
では実機に使用することはできず、又処理すべき排水が
高い電気伝導率を有すると、高いジュール損失が生じた
り、放電が生じないといった問題が生ずる。従って、本
発明の課題は、含有難分解性物質がＯＨラジカルにより
分解され、且つＯＨラジカルの生成が促進されて実用的
に十分使用できる排水処理装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明によれば、処理対象排水を収容する放電槽と
その放電槽内に互いに対向して配置された放電電極及び
該放電電極に電気的に連絡された高電圧パルス電源を有
する排水処理装置は、難分解性物質の分解処理に寄与す
るＯＨラジカルの生成反応の原料供給源として、放電槽
の底部に設けられた発泡器を介して連絡したオゾン発生
器、又は過酸化水素水添加装置を有して構成される。オ
ゾン又は過酸化水素を被処理排水中に溶かすために、放
電槽とは別の溶解槽を設けても良く、この場合は、溶解
槽は液ポンプを備えた連結管により前記放電槽に連絡さ
れる。更に、放電槽内には、ｐＨ調整装置や光触媒機能
部材を付設して、ＯＨラジカル生成を促進し、或いは生
成反応の低下を防止するようにすれば尚好適である。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の実施形態を説明する。尚、従来技術に関する図面を
含め全図に亙り同一部分には同一の符号を付して、本発
明の理解を容易にする。先ず図１を参照するに、処理す
べき排水３が入れられている放電槽１１の中に、放電電
極１３ａ、１３ｂが互いに対向して浸漬されており、こ
れらは放電槽１１の外側の高電圧パルス電源１５に接続
されている。放電槽１１の底部に設けられる発泡器９
は、放電電極１３ａ、１３ｂの中間に位置しており、更
に放電槽１１の外側にあるオゾナイザー７に連絡してい
る。そして、オゾナイザー７で発生されたオゾンは、発
泡器９を介してバブル５の形で処理対象の排水３の中に
放出されるようになっている。

【０００７】以上の構成の実施形態において、排水の処
理に際し、発泡器９からオゾンがバブル５の形で導入さ
れると共に放電電極１３ａ、１３ｂにより気泡存在域に
電界が形成される。こうすると、気泡内での放電（泡中
放電）が生じたり、気泡から液に、又は電極から液へ延
びた液中放電が生じ、オゾンより酸化力の大きいＯＨラ
ジカルが発生する。このＯＨラジカルの発生反応は次の
式で表される。Ｏ₃ ＋Ｈ₂Ｏ → ＯＨ＋Ｏ₂ （１）この（１）式の反応速度は、従来装置における次の反応
の反応速度に対し、極めて大きい。Ｏ₂ ＋Ｈ₂Ｏ → ２ＯＨ（２）従って、本実施形態におけるＯＨ発生効率が従来技術に
比して高いため、発生ＯＨが多く、排水３中の難分解性
物質の分解に寄与する量が多くなって、実用的に使用で
きる。

【０００８】次に図２を参照して本発明の別の実施形態
を説明する。図２において、排水３が入れられている放
電槽１１の中に、放電電極１３ａ、１３ｂが対向して浸
漬され、これらは高電圧パルス電源１５に接続されてい
る。更に放電槽１１には、過酸化水素水添加装置２１が
設けられ、更には撹拌装置２３の撹拌プロペラ２５が放
電槽１１の内部の排水３の中に設けられている。

【０００９】上述した構成の実施形態において、過酸化
水素水添加装置２１から過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）が排水３
中に添加され、撹拌プロペラ２５により撹拌され、全体
に万遍なく分散される。このようにして、放電電極１３
ａ、１３ｂ間にパルス高電圧を印加すると、電界が形成
され、液中放電が発生し、以下の反応式に示すような反
応が生ずる。Ｈ₂Ｏ₂ → ２ＯＨ（３）即ち、過酸化水素が分解してＯＨラジカルが生ずる。更
に、（３）式に示される反応の速度は、過酸化水素（Ｈ
₂Ｏ₂）の濃度ひいてはその添加量によって好適に制御さ
れるので、ＯＨラジカルの生成量は容易に制御される。
又、第１の実施形態で用いるオゾン（気体）に比し、過
酸化水素水（液体）の方が排水３中に溶けやすく、制御
に便である。

【００１０】更に図３を参照して別の実施形態を説明す
る。本実施形態においては、放電槽３１とオゾン溶解槽
３３とが分かれて別体として設けられ、これらの底部は
液ポンプ３５を備えた連結パイプ３７で相互に連絡され
ている。そして、放電槽３１には、排水３内に浸漬して
放電電極１３ａ、１３ｂが設けられ、これらは高電圧パ
ルス電源１５に電気的に連絡している。一方、オゾン溶
解槽３３の底部に設けられた発泡器９も、オゾナイザー
７に連絡し、発生オゾンが排水３の中に導入されるよう
になっている。

【００１１】図３に示された実施形態においては、オゾ
ン溶解槽３３内において、十分量のオゾンを溶解させる
ことで、先ずオゾンで分解可能な物質を酸化分解する。
このような一次処理済みの排水３を液ポンプ３５により
放電槽３１に送るので、オゾンでは分解不可能な難分解
性物質の分解が放電槽３１内で効率的に行われる。更に
は、放電槽３１内に送られてきた排水３中には十分量の
オゾンが溶解しているため、前記（１）式による反応に
おいて反応に関与するオゾン量を増大することができ、
更にＯＨラジカルの生成効率を向上する。これは、結局
難分解性物質の分解効率を向上する。

【００１２】更に図４を参照して改変実施形態を説明す
る。図４において、高電圧パルス電源１５に接続された
放電電極１３ａ、１３ｂを放電槽１１内に設けた構成
は、図１の実施形態と同じであるが、オゾンを供給する
発泡器（図示しない。）に加えてｐＨ調整装置４１及び
ｐＨモニタ装置４３を設けている。撹拌プロペラ２５を
持つ撹拌装置２３も放電槽１１の下部に設けられてい
る。前述の図１の実施形態において、オゾンを発泡器か
ら供給しつつ排水３の放電処理を進めると、排水３中の
ｐＨが酸性側に移行するが、ｐＨモニタ装置４３により
これを検出してｐＨが９．０を下回らないようにｐＨ調
整装置４１からｐＨ調整装置試薬を排水３中に供給す
る。即ち、ＯＨラジカル生成反応は、液ｐＨがアルカリ
側において高効率で進むので、ｐＨ調整装置４１の作動
により排水３のｐＨがアルカリ側に維持され、ＯＨラジ
カルの生成が良好に維持されて難分解性物質の処理が促
進される。ｐＨ調整装置４１、ｐＨモニタ装置４３及び
撹拌装置２３の付加による前述の難分解性物質の処理の
促進は、図２乃至図３の実施形態にも適用可能である。

【００１３】更に別の改変実施形態を図５を参照して説
明する。図１と対比すれば明確なように、図５において
は放電槽１１の中に光触媒機能部材５１を設けている。
この光触媒機能部材５１は、ＴｉＯ₂から製作され、放
電電極１３ａ，１３ｂの間に設けられているが、構成材
料としては、他の光触媒機能を有する材料でも良い。
又、配設位置としては、放電電極１３ａ，１３ｂによる
泡中放電又は液中放電による光が届く位置であれば良
い。そして、図１の実施形態において、放電による光
は、大量の紫外光を有するものの、無為に光エネルギー
を放出している嫌いがある。然るに、本改変実施形態に
よれば、光触媒機能部材５１の光触媒機能により、ＯＨ
ラジカルの生成が促進され、難分解性物質の処理が促進
される。

【００１４】次に電気伝導度が高い排水の処理に好適な
本発明の実施形態について説明する。図６を参照する
に、放電槽６１は、ほぼ水平に延びる絶縁板６３により
上部区画６５と下部区画６７とに分けられている。絶縁
板６３には、ほぼ中央部にバブル供給孔６９が穿設され
ていて、この供給孔６９を介して上部区画６５と下部区
画６７とは流体的に連絡している。絶縁板６３を挟んで
対向する放電電極７１ａ、７１ｂが上部区画６５及び下
部区画６７とにそれぞれ設けられ、これらは放電槽６１
の外側の高電圧パルス電源１５に連絡している。下部区
画６７には、エアポンプ１７に連絡し、運転中は空気で
満たされる。上部区画６５には、処理すべき高電気伝導
度の排水７３が満たされる。

【００１５】前述した構成の本実施形態において、運転
に際してはエアポンプ１７により大気の一部が取り込ま
れ、これが放電槽６１の下部区画６７に供給され、供給
孔６９を通って気泡１９として排水３中に放出される。
同時的に、放電電極７１ａ、７１ｂ間には、高電圧パル
ス電源１５によりパルス電圧が印加され、電界が形成さ
れる。このため、泡中放電や液中放電７５が発生し、Ｏ
Ｈラジカルの生成が促進され、難分解性物質の処理が行
われる。この実施形態においては、電界は供給孔６９を
通るように集中するから、そこから延びる液中放電７９
も効率よく発生し、所期の効果が得られる。このように
して、排水７３が高電気伝導度を有していても、放電が
良好に発生し、難分解性物質の処理が促進される。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高圧パルス電圧がかけられて電界を形成する処理排水中
にオゾン、又は過酸化水素水が添加されるので、ＯＨラ
ジカルの生成が促進され、排水中の難分解性物質の処理
が効果的に行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を説明する概念図である。

【図２】本発明の別の実施形態を説明する概念図であ
る。

【図３】本発明の更に別の実施形態を説明する概念図で
ある。

【図４】図１の実施形態に別の構成部材を付加した改変
実施形態の概念図である。

【図５】図１の実施形態に更に別の構成部材を付加した
別の改変実施形態の概念図である。

【図６】本発明の更に別の実施形態を示す概念図であ
る。

【図７】従来装置の構成を示す概念図である。

【図８】別の従来装置の構成を示す概念図である。

【符号の説明】

３排水７オゾナイザー９発泡器１１放電槽１３ａ、１３ｂ放電電極１７エアポンプ２１過酸化水素水添加装置２３撹拌装置２５撹拌プロペラ３１放電槽３３オゾン溶解槽３５液ポンプ３７連結パイプ４１ｐＨ調整装置４３ｐＨモニタ装置５１光触媒機能部材６１放電槽６３絶縁板６５上部区画６７下部区画６９供給孔７１ａ、７１ｂ放電電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D050 AA12 AB11 BB02 BB09 BC04 BC10 4D061 DA08 DB19 EA13 EB01 EB07 EB14 EB19 ED02 ED03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理対象排水を収容する放電槽、該放電
槽内に互いに対向して配置された放電電極、該放電電極
に電気的に連絡された高電圧パルス電源、前記放電槽の
底部に設けられた発泡器、及び前記発泡器に連絡したオ
ゾン発生器を有してなることを特徴とする排水処理装
置。
【請求項２】処理対象排水を収容する放電槽、該放電
槽内に互いに対向して配置された放電電極、該放電電極
に電気的に連絡された高電圧パルス電源、及び前記放電
槽の上部に設けられた過酸化水素水添加装置を有してな
ることを特徴とする排水処理装置。
【請求項３】処理対象排水を収容する放電槽、該放電
槽内に互いに対向して配置された放電電極、該放電電極
に電気的に連絡された高電圧パルス電源、液ポンプを備
えた連結管により前記放電槽に連絡し処理対象排水を収
容する溶解槽、前記溶解槽の底部に設けられた発泡器、
及び前記発泡器に連絡したオゾン発生器を有してなるこ
とを特徴とする排水処理装置。
【請求項４】前記放電槽にｐＨ調整装置及びｐＨモニ
タ装置が付設されていることを特徴とする請求項１乃至
請求項３のいずれかに記載の排水処理装置。
【請求項５】前記放電槽に光触媒機能部材が付設され
ていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれ
かに記載の排水処理装置。
【請求項６】孔付き絶縁板により内部が上部区画と下
部区画とに分割された放電槽、前記上部区画と下部区画
との内部にそれぞれ設けられ、互いに対向する放電電
極、前記放電槽の外に配置され前記放電電極に接続され
た高電圧パルス電源、及び前記放電槽の外側に設けられ
前記下部区画に連絡したエアポンプを有してなり、前記
放電槽の前記上部区画内に処理対象の排水が入れられる
ことを特徴とする排水処理装置。