難分解性有機物含有水の処理方法及びその処理装置
【課題】難分解性有機物の含有量が低濃度であっても、処理効率をさげることなく、しかも設備の維持のためのエネルギーコストをかけずに難分解性有機物含有水を浄化する方法を提供する。
【解決手段】被処理水に含まれる難分解性有機物を膜分離により濃縮する濃縮処理工程と、濃縮処理された被処理水に対して難分解性有機物を酸化分解処理する酸化処理工程と、前記酸化処理工程で酸化分解処理された被処理水の一部を前記濃縮処理工程に戻す循環処理工程を含み、前記濃縮処理工程は透過水に含まれる難分解性有機物の濃度を所定の許容濃度以下に維持するように濃縮する。
【解決手段】被処理水に含まれる難分解性有機物を膜分離により濃縮する濃縮処理工程と、濃縮処理された被処理水に対して難分解性有機物を酸化分解処理する酸化処理工程と、前記酸化処理工程で酸化分解処理された被処理水の一部を前記濃縮処理工程に戻す循環処理工程を含み、前記濃縮処理工程は透過水に含まれる難分解性有機物の濃度を所定の許容濃度以下に維持するように濃縮する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理水に含まれる難分解性有機物を紫外線照射等により酸化分解処理して無害化する難分解性有機物含有水の処理方法及び処理装置に関し、下水、上水、埋立浸出水、地下水、河川水、池水、湖沼水、産業廃水、不法投棄現場の地下水や浸出水等に含まれる難分解性有機物を除去するための難分解性有機物含有水の処理方法及び処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、難分解性有機物の一例である有機金属化合物を含有する被処理水の処理方法として採用されている活性炭吸着処理では、対象とする被吸着物質の分子量の大きさや極性ごとに使用する活性炭の種類を変えることにより最適な吸着除去が行なわれるが、有機金属化合物が自然分解するなどして無機金属化合物になった場合に無機金属化合物を除去することができないという不都合や、被処理水を活性炭吸着処理した後の処理水の水質を保証するために、活性炭を頻繁に交換する必要があり維持コストが嵩むという不都合がある。
【０００３】
そこで、特許文献１には、被処理水に含まれる有機金属化合物を紫外線の照射とオゾンによる酸化と液体状の酸化剤による酸化とフェントン反応による酸化との何れか単独又は何れか複数を併用することにより無機金属化合物に酸化分解処理する酸化処理工程と、酸化分解された無機金属化合物を被処理水から除去する無機金属化合物除去工程とを含む有機金属化合物含有水の処理方法が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２には、一般廃棄物最終処分場浸出水や産業廃水等の汚水中の難分解性有機物であるダイオキシン類除去方法として、ダイオキシン類を紫外線照射とオゾン供給によって分解処理する処理方法が提案されている。
【０００５】
さらに、特許文献３には、内分泌攪乱物質または発ガン性物質を含有する汚水を、有機物を分離濃縮する分離工程に導入し、次いで分離工程で得られた有機物濃縮水を活性酸素により酸化処理する酸化処理工程に導入することによって、内分泌攪乱物質または発ガン性物質を効率よく分解除去する方法および装置が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２７９４０９号公報
【特許文献２】特許第２８７４１２６号公報
【特許文献３】特開２０００−３５４８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような難分解性有機物含有水の処理方法が好適に採用される被処理水として、例えば、ジフェニルアルシン酸やモノフェニルアルソン酸に代表される有機砒素により汚染された地下水があるが、有機砒素化合物に汚染された地下水に含まれる有機砒素化合物の濃度は通常数ｍｇ／Ｌ以下であり、これを処理して放流する際に求められる有機砒素化合物の処理水質は、０．００１ｍｇ−Ａｓ／Ｌ以下と非常に低濃度である。これを、例えば紫外線の照射とオゾンによる酸化を併用した処理方法で処理した場合、オゾン注入率は２００〜３００ｍｇ／Ｌと非常に膨大なものになるという問題があった。
【０００８】
この値は、例えば上水処理において水質改善目的に用いられるオゾン注入率が５ｍｇ／Ｌ以下であることと比較しても、非常に多大であることが分かる。ここで、オゾン注入率[ｍｇ／Ｌ]とは、オゾンガス濃度[ｍｇ／Ｌ]×オゾンガス流量[Ｌ／ｍｉｎ]／処理水量[Ｌ／ｍｉｎ]で表され、処理水量当りに注入されたオゾンの量のことである。
【０００９】
従って、これら有機砒素化合物の濃度が数ｍｇ／Ｌ以下で、広範囲に渡って地下水が汚染されているなど、大量の汚染地下水を対象とした処理の場合には、酸化処理工程で極めて大量のオゾンや酸化剤さらには紫外線照射用の電力が必要となり、ランニングコストが嵩むという問題や、短期間で大量の被処理水を浄化するために極めて多大な設備費が嵩むという問題があった。
【００１０】
上述の特許文献３に記載された技術では、有機砒素化合物に求められる処理水質０．００１ｍｇ−Ａｓ／Ｌのように極低濃度の処理水質が求められる場合、膜分離濃縮時の濃縮倍率によっては、透過水中の処理対象物濃度が問題となる。すなわち、透過水中に処理対象物が漏出し、目標処理水質を超えてしまうという問題があった。
【００１１】
難分解性有機物として、有機水銀化合物、有機砒素化合物、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、四塩化炭素、ジクロロメタン、１,２−ジクロロエタン、１,１,１−トリクロロエタン、１,１,２−トリクロロエタン、１,１−ジクロロエチレン、シス−１,２−ジクロロエチレン、１,３−ジクロロプロペン(農薬)、チウラム(農薬)、シマジン(農薬)、チオベンカルブ(ベンチオカーブ)(農薬)、ベンゼン、クロロホルム、トランス−１,２−ジクロロエチレン、１,２−ジクロロプロパン、ｐ−ジクロロベンゼン、イソキサチオン、ダイアジノン、フェニトロチオン(ＭＥＰ)、イソプロチオラン、オキシン銅（有機銅）、クロロタロニル(ＴＰＮ)、プロピザミド、ＥＰＮ、ジクロルボス(ＤＤＶＰ)、フェノブカルブ(ＢＰＭＣ)、イプロベンホス(ＩＢＰ)、クロルニトロフェン(ＣＮＰ)、トルエン、キシレン、フタル酸ジエチルヘキシル、フェノール類、有機リン、陰イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、フタル酸エステル類、ヘキサクロロシクロヘキサン(ＨＣＨ)、２−メチルイソボルネオール、ジオスミン、ホルムアルデヒド、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、ジクロロアセトニトリル、抱水クロラール、腐植質（フミン質）、１,４−ジオキサン、ダイオキシン類、ポリ塩化ビフェニル類、ポリ臭化ビフェニル類、ヘキサクロロベンゼン、ペンタクロロフェノール、２,４,５−トリクロロフェノキシ酢酸、２,４−ジクロロフェノキシ酢酸、アミトロール、アトラジン、アラクロール、シマジン、ヘキサクロロシクロヘキサン（ＨＣＨ）、カルバリル、クロルデン、オキシクロルデン、トランス-ノナクロル、１,２−ジブロモ−３−クロロプロパン（ＤＢＣＰ）、ＤＤＴ、ＤＤＥ 及びＤＤＤ、ケルセン（ジコホル）、アルドリン、エンドリン、ディルドリン、エンドスルファン（ベンゾエピン）、ヘプタクロル、ヘプタクロルエポキサイド、マラチオン（マラソン）、メソミル（ランネート）、メトキシクロル、マイレックス、ニトロフェン、トキサフェン（カンフェクロル）、トリブチルスズ（ＴＢＴ）、トリフェニルスズ（ＴＰＴ）、トリフルラリン、アルキルフェノール類、ビスフェノールＡ、フタル酸エステル類、フタル酸ジ-2-エチルヘキシル、フタル酸ブチルベンジン、フタル酸ジ−ｎ−ブチル、フタル酸ジシクロヘキシル、フタル酸ジエチル、ベンゾ[ａ]ピレン、２,４−ジクロロフェノール、アジピン酸ジ−２−エチルヘキシル、ベンゾフェノン、４−ニトロトルエン、オクタクロロスチレン、アルディカーブ、ベノミル（ベンレート）、キーポン（クロルデコン）、マンゼブ（マンコゼブ）、マンネブ、メチラム、メトリブジン、シペルメトリン、エスフェンバレレート、フェンバレレート、ペルメトリン、ビンクロゾリン、ジネブ、ジラム、フタル酸ジペンチル、フタル酸ジヘキシル、フタル酸ジプロピル、などが挙げられるが、このような難分解性有機物含有水を効率的に浄化処理するためには上述と同様の問題があった。
【００１２】
本発明の目的は、上述の問題点に鑑み、難分解性有機物に低濃度で汚染された大量の被処理水に対して、ランニングコスト及び設備コストを低減させながら効率的に浄化処理できる難分解性有機物含有水の処理方法及び処理装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の目的を達成するため、本発明による難分解性有機物含有水の処理方法の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、被処理水に含まれる難分解性有機物を膜分離により濃縮する濃縮処理工程と、濃縮処理された被処理水に対して難分解性有機物を酸化分解処理する酸化処理工程とを含み、前記濃縮処理工程は透過水に含まれる難分解性有機物の濃度を所定の許容濃度以下に維持するように濃縮する点にある。
【００１４】
本願発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、酸化処理工程において、紫外線照射条件一定のもとで、被処理水に含まれる難分解性有機物の含有量つまり汚染濃度とオゾン消費量との関係が非線形で、汚染濃度が高くなるほど相対的に少ないオゾン消費量で十分に酸化分解処理できるという新知見を得ることができた。
【００１５】
従って、上述の構成によれば、被処理水である低濃度に汚染された難分解性有機物含有水を予め濃縮処理工程により濃縮処理することにより、後段で行う酸化処理工程において、オゾンの相対的な供給量を少なくすることができ、同時に、紫外線照射による酸化分解処理も効率的に行なうことができるのである。その結果、オゾン供給や紫外線照射のためのランニングコストを極めて低く抑えることができるとともに、大規模な設備を構築しなくとも効率的に浄化処理できるようになった。
【００１６】
例えば逆浸透膜を用いる濃縮処理工程で被処理水に含まれる難分解性有機物を濃縮する場合に、濃縮液中の難分解性有機物の濃度が高くなると、それに伴い難分解性有機物の一部が分離膜を透過して透過液中に漏出するという性質がある。詳述すると、濃縮液中の難分解性有機物の濃度は、図５（ａ）に示すように、濃縮倍率に比例して増加するが、透過液中に漏出する難分解性有機物の濃度は、図５（ｂ）に示すように、濃縮倍率に比例するものではなく、濃縮液中の難分解性有機物の濃度が一定値を超えると急激に増加するという特性が見られるのである。従って、透過水をそのまま放流する等の透過水の処理条件によっては、濃縮処理工程における有機金属化合物の濃縮倍率には一定の限界がある。従って、上述の構成によれば、透過水に含まれる難分解性有機物の濃度を所定の許容濃度以下に維持するように濃縮するため、透過水に含まれる難分解性有機物の濃度が極めて微量に抑えられるので、そのまま放流することができるのである。
【００１７】
さらに、前記被処理水を濃縮処理することにより、酸化分解処理する被処理水の水量を低減させることができ、大量の被処理水を浄化処理する場合であっても、それほど設備コストを掛けずに効率よく処理を行うことができるのである。
【００１８】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記酸化処理工程で酸化分解処理された被処理水の一部を前記濃縮処理工程に戻す循環処理工程を含む点にある。
【００１９】
上述の構成によれば、濃縮処理工程で濃縮処理された処理水が酸化処理工程で酸化分解処理されて、難分解性有機物が全て酸化分解され或いはその濃度が低下した被処理水の一部が循環処理工程により濃縮処理工程に循環されるようになるので、循環処理工程がなければ透過液中に難分解性有機物が高濃度で漏出する濃縮倍率であっても、濃縮処理工程で濃縮処理される処理水の難分解性有機物の濃度が低い状態で維持されるようになり、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、透過液中の難分解性有機物の濃度を目標処理水質以下に維持しながらも、実質的に被処理水に含まれる難分解性有機物をさらに高い濃縮倍率で濃縮処理することができ、透過液中への難分解性有機物の漏出に起因する濃縮倍率の制限が事実上無くなる。
【００２０】
つまり、酸化処理工程で酸化分解処理された被処理水の一部を濃縮処理工程に循環させたとき、分離膜による濃縮倍率を決める因子は、難分解性有機物ではなく、他の共存物（例えば、カルシウム、ナトリウム、塩素等の無機塩）によるものとなり、結果として難分解性有機物を高い濃縮倍率で濃縮処理することができるのである。
【００２１】
同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記酸化処理工程が、前記濃縮処理工程で濃縮処理された被処理水を酸化分解処理し、酸化分解処理された被処理水の一部を前記濃縮処理工程に戻す第一酸化処理工程と、前記第一酸化処理工程で酸化分解処理された被処理水の残部を前記濃縮処理工程に戻すことなく酸化分解処理する第二酸化処理工程を含む点にある。
【００２２】
上述の構成によれば、第一酸化処理工程では上述した第二の特徴構成による作用効果と同様の作用効果が奏され、当該第一酸化処理工程で酸化分解処理されて後段に送られる被処理水に微量の難分解性有機物が残存する場合であっても、第二酸化処理工程で難分解性有機物を確実に酸化分解処理することができるようになる。
【００２３】
同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記酸化処理工程により酸化分解された反応生成物を被処理水から除去する反応生成物除去工程を含む点にあり、難分解性有機物が酸化分解処理された結果生じる反応生成物、例えば有機金属化合物が酸化分解処理された結果生じる無機金属化合物等が反応生成物除去工程により除去され、一層の浄化処理を図ることができるのである。
【００２４】
同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第二から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記濃縮処理工程を経た透過水から反応生成物を除去する透過水反応生成物除去工程を含む点にある。
【００２５】
被処理水の一部が循環処理工程により濃縮処理工程に循環される場合には、上述したように、分離膜による濃縮倍率を決める因子は、難分解性有機物ではなく、他の共存物（例えば、カルシウム、ナトリウム、塩素等の無機塩）によるものとなる。従って、難分解性有機物が酸化分解処理された結果生じる反応生成物が分離膜を透過して、透過水における反応生成物の濃度が高くなる場合があるが、そのような場合であっても、透過水反応生成物除去工程により反応生成物が効果的に除去できるので、透過水においても一層の浄化処理を図ることができるのである。
【００２６】
同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第一から第五の何れかの特徴構成に加えて、前記濃縮処理工程は、被処理水に含まれる難分解性有機物を逆浸透膜を用いて濃縮濾過するものであり、難分解性有機物の濃縮に好適な分離膜として使用することができる。
【００２７】
同第七の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第一から第六の何れかの特徴構成に加えて、前記酸化処理工程は、紫外線照射処理、オゾン酸化処理、液状酸化剤による酸化処理、フェントン反応による酸化処理の何れか単独または何れか複数の併用処理により難分解性有機物を酸化分解するものであり、難分解性有機物に対してこれらの一つまたは複数を組み合わせることにより効率的に酸化分解処理ができるようになる。
【００２８】
同第八の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第一から第七の何れかの特徴構成に加えて、前記難分解性有機物が有機砒素化合物である点にあり、有機砒素化合物により汚染された被処理水の浄化に好適な処理方法となる。
【００２９】
本発明による難分解性有機物含有水の処理装置の第一の特徴構成は、同請求項９に記載した通り、被処理水に含まれる難分解性有機物を膜分離により濃縮する濃縮処理装置と、濃縮処理された被処理水に対して難分解性有機物を酸化分解処理する酸化処理装置とを含み、前記濃縮処理装置は透過水に含まれる難分解性有機物の濃度を所定の許容濃度以下に維持するように濃縮する点にある。
【００３０】
同第二の特徴構成は、同請求項十に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記酸化処理装置で酸化分解処理された被処理水の一部を前記濃縮処理装置に戻す循環路を設けている点にある。
【００３１】
同第三の特徴構成は、同請求項十一に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記酸化処理装置が、前記濃縮処理装置で濃縮処理された被処理水を酸化分解処理し、酸化分解処理された被処理水の一部を前記濃縮処理装置に戻す循環路を備えた第一酸化処理装置と、前記第一酸化処理装置で酸化分解処理された被処理水の残部を前記濃縮処理装置に戻すことなく酸化分解処理する第二酸化処理装置を備えている点にある。
【発明の効果】
【００３２】
以上説明した通り、本発明によれば、有機金属化合物に低濃度で汚染された大量の被処理水に対して、ランニングコスト及び設備コストを低減させながら効率的に浄化処理できる難分解性有機物含有水の処理方法及び処理装置を提供することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下に、難分解性有機物含有水の一例である有機砒素含有水について本発明の実施形態を説明する。図１に示すように、有機砒素化合物により汚染された地下水や浸出水である被処理水を浄化処理する有機金属化合物含有水の処理設備１は、取水された被処理水を貯水する原水槽２と、逆浸透膜を用いて被処理水を膜分離により濃縮する濃縮処理工程を行う濃縮処理装置３と、前記濃縮処理装置３で濃縮処理された被処理水（以下、「濃縮水」とも記す。）を貯水する濃縮水槽４と、前記濃縮水槽４に貯水された濃縮された被処理水に含まれる有機砒素化合物を紫外線照射とオゾン供給とを併用して無機砒素化合物に酸化分解処理する酸化処理工程を行う酸化処理装置５と、酸化処理工程を経た被処理水を貯留する中継槽６と、中継槽６に貯留された被処理水から反応生成物除去工程の一例である無機砒素化合物等を除去する無機砒素化合物除去工程を行う無機金属化合物除去装置７と、濃縮処理工程で濾過処理された濾過水（以下、「透過水」とも記す。）及び無機砒素化合物除去工程で無機砒素化合物等が除去された被処理水を貯水する放流水槽８等を備えて構成されている。
【００３４】
地下からポンプアップされ、前記原水槽２に貯水された有機砒素化合物を含有する被処理水は、ポンプＰ１により濃縮水槽４に導かれ、循環路Ｒ２を介して高圧ポンプＰ２により濃縮水槽４から濃縮処理装置３に圧送されて濃縮処理される。
【００３５】
前記濃縮処理装置３は、図１及び図２（ａ）に示すように、ハウジング３０と、ハウジング３０に収容された逆浸透膜ユニットで構成され、逆浸透膜ユニットは、樹脂製の筒状体３１で構成される軸心にシート状の逆浸透膜３２とスペーサ（図示せず）をサンドイッチ状に巻回して構成されている。前記逆浸透膜３２は内部が空洞の袋状に形成されており当該空洞が筒状体３１に繋げられ、ハウジング３０の内部に高圧ポンプ（図１の符号Ｐ２）で圧送された被処理水（原水）がこの膜の空洞を通って巻軸芯の空洞に集められ透過水として出水し、濃縮された処理水が減圧弁Ｖを介して出水するように構成されている。
【００３６】
ここでは、膜面へのゴミ等の詰まりを抑制すべく、被処理水（原水）は逆浸透膜３２の透過方向と直交する膜面に沿ってハウジング３０の内部を流れるように構成されている。
【００３７】
つまり、前記ポンプＰ２より送られてきた被処理水は、ハウジング３０の内部で逆浸透に必要な所要圧まで加圧され、逆浸透膜３２を介して有機砒素化合物を略含まない透過水と有機砒素化合物を多く含む濃縮処理された濃縮水とに分離される。
【００３８】
尚、ハウジング３０に収容される逆浸透膜ユニットの構成はこれに限らず、中空糸膜、セラミック環状膜等により適宜構成することができる。
【００３９】
分離された濃縮水はｐＨ調整剤が投入され所定の範囲にｐＨ調整される濃縮水槽４に送られて原水と混合され、混合水が前記濃縮水槽４から前記ポンプＰ２により濃縮処理装置３に循環供給され、前記濃縮水槽４から一部の濃縮水がポンプＰ３により酸化処理装置に送られるように構成されている。前記濃縮処理装置３から出水した透過水は放流水槽８に送られた後にポンプＰ６により放流される。
【００４０】
前記酸化処理装置４は、図１及び図２（ｂ）に示すように、濃縮水が導かれる反応槽５１と、前記反応槽５１内に導かれた濃縮水に紫外線を照射する紫外線照射装置５２と、前記反応槽５１の底部から槽内の濃縮水にオゾンを吹き込むオゾン供給装置５３を備えて構成される。前記オゾン供給装置５３には前記反応槽５１の外部に備えられたオゾン発生器５４からオゾンが供給される。照射される紫外線と、供給されるオゾンにより強酸化物質であるヒドロキシラジカル等の反応活性種が発生し、有機砒素化合物が酸化分解されて無機砒素化合物に効率良く変換される。
【００４１】
前記酸化処理装置４で酸化処理された濃縮水はｐＨ調整剤が投入され所定の範囲にｐＨ調整される中継水槽６に送られ、ポンプＰ４により前記酸化処理装置４に循環供給される。前記中継水槽６により濃縮水のｐＨを最適な値に調整した後に循環供給することによって、効果的にヒドロキシラジカル等の反応活性種を発生させ、有機砒素化合物から無機砒素化合物への酸化分解処理が促進される。尚、ｐＨの最適な値は４〜１０であり、望ましくは５〜７の範囲内である。
【００４２】
また、この時、前記中継水槽６でｐＨ調整されない場合であっても、図２（ｂ）破線で示すように、前記酸化処理装置４に接続するようにｐＨ調整装置５５を設けることで、前記酸化処理装置４のおよび前記中継水槽６の濃縮水のｐＨが最適値となるよう調整することができる。
【００４３】
前記中継水槽６に送られた濃縮水の一部がポンプＰ５によって前記無機金属化合物除去装置７に供給される。前記無機金属化合物除去装置７はアルミナ吸着処理塔で構成され、酸化処理された濃縮水に含まれる無機砒素化合物が活性アルミナ吸着処理により吸着除去された後に前記放流水槽８に送られ、透過水とともにポンプＰ６により放流される。
【００４４】
以下に、前記酸化処理装置４における酸化分解処理について詳述する。前記有機砒素化合物がジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）の場合、前記酸化処理工程では、図３（ａ）に示すように、ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）の分解は、紫外線の照射と、オゾンによる酸化と、液体状の酸化剤による酸化と、フェントン反応による酸化との何れか単独または何れか複数を併用することにより生じる反応活性種（ここではＡ＊と記す）と反応することによって生じ、ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）が、Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｓ(中間体)およびモノフェニルアルソン酸（ＰＰＡ）を経て、無機砒素化合物になる。ここに示されるように、反応活性種を生じさせる手段が、紫外線の照射と、オゾンによる酸化と、液体状の酸化剤による酸化と、フェントン反応による酸化との何れか単独または何れか複数を併用することの何れの方法であっても、上記反応経路は成立する。
【００４５】
上述のジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）やフェニルアルソン酸（ＰＰＡ）の反応メカニズムによって反応が行われる場合の一例として、ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）の初濃度が１０ｍｇ／Ｌであるときのオゾン消費量とジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）のフェニルアルソン酸（ＰＰＡ）の濃度変化を図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）より、ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）とフェニルアルソン酸（ＰＰＡ）の目標濃度を０．００１ｍｇ／Ｌとするなら、オゾン処理で必要なオゾンは約２３０ｍｇ／Ｌ必要である。
【００４６】
同様に、紫外線の照射条件一定のもとで、ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）の各初濃度において、ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）とフェニルアルソン酸（ＰＰＡ）の目標濃度を０．００１ｍｇ／Ｌとする場合に必要なオゾン量を測定した結果を図４（ａ）に示す。
【００４７】
図４（ａ）によると、ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）の初濃度が０．０１ｍｇ／Ｌの場合、ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）とフェニルアルソン酸（ＰＰＡ）の目標濃度を０．００１ｍｇ／Ｌとするためには、オゾンは約１２５ｍｇ／Ｌ必要となる。同様に、ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）の初濃度が０．１ｍｇ／Ｌの場合、ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）とフェニルアルソン酸（ＰＰＡ）の目標濃度を０．００１ｍｇ／Ｌとするためには、オゾンは約１７０ｍｇ／Ｌ必要であり、ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）の初濃度が１ｍｇ／Ｌの場合、ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）とフェニルアルソン酸（ＰＰＡ）の目標濃度を０．００１ｍｇ／Ｌとするためには、オゾンは約２０５ｍｇ／Ｌ必要であり、ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）の初濃度が１０ｍｇ／Ｌの場合、ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）とフェニルアルソン酸（ＰＰＡ）の目標濃度を０．００１ｍｇ／Ｌとするためには、オゾンは約２３０ｍｇ／Ｌ必要となる。
【００４８】
ここに示されるように、原水１ｍｇ−Ａｓ／Ｌの有機砒素化合物を、処理水量１００ｍ３／日で０．０１ｍｇ−Ａｓ／Ｌにするのに、無濃縮処理では２０５ｍｇ／Ｌ×１００ｍ３／日＝２０．５ｋｇ−０３／日のオゾン発生機が必要なのに対し、ＲＯ濃縮で１０倍濃縮＋ＵＶ／オゾンでは、２３０ｍｇ−０３／Ｌ×１００ｍ３／日×１／１０＝２．３ｋｇ−０３／日のオゾン発生機（無濃縮処理の１／９の規模）で達成できる。
【００４９】
つまり、濃縮処理することにより、析出下限以下にするのに必要なオゾン発生機の能力を極めて小さくすることができるのである。そして、図４（ｂ）に示すように、逆浸透膜を使用した場合にかかるエネルギーを考慮しても、被処理水をそのまま酸化分解処理するよりも、逆浸透膜を使用して濃縮処理した後に酸化分解処理する方が、少ないエネルギーで且つ効率的に処理することができるのである。
【００５０】
上述した濃縮処理工程で被処理水に含まれる有機砒素化合物を濃縮する場合に、濃縮液中の有機砒素化合物の濃度が高くなると、それに伴い有機砒素化合物の一部が分離膜を透過して透過液中に漏出するという性質がある。詳述すると、濃縮液中の有機砒素化合物の濃度は、図５（ａ）に示すように、濃縮倍率に比例して増加するが、透過液中に漏出する有機砒素化合物の濃度は、図５（ｂ）に示すように、濃縮倍率に比例するものではなく、濃縮液中の有機砒素化合物の濃度が一定値を超えると急激に増加するという特性が見られるのである。従って、透過水の有機砒素化合物の濃度を検出下限である０．００１ｍｇ／Ｌに維持してそのまま放流する場合には、濃縮処理工程における有機砒素化合物の濃縮倍率に限界が生じる。
【００５１】
そこで、図７に示すように、酸化処理装置５で有機砒素化合物が酸化分解された被処理水の一部を前記濃縮水槽４に戻す循環路Ｒ１、Ｒ２を備え、前記濃縮水槽４に貯水された被処理水が循環路Ｒ２を介して前記濃縮処理装置３で濃縮処理されるように構成されている。このような循環処理工程が実行されることにより、濃縮処理工程で濃縮処理される処理水の有機砒素化合物濃度が低い状態で維持されるようになり、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、透過液中の有機砒素化合物の濃度を目標処理水質以下に維持しながらも、実質的に被処理水に含まれる有機砒素化合物をさらに高い濃縮倍率で濃縮処理することができるようになる。
【００５２】
実際、有機砒素化合物の濃度が１ｍｇ／Ｌの被処理水に対して、循環処理工程を設けない場合には約４倍に濃縮すると透過水濃度は検出下限を超えるのであるが、循環処理工程を備えると十数倍濃縮しても透過水濃度は検出下限を下回ることが判明している。
【００５３】
つまり、酸化処理工程で酸化分解処理された被処理水の一部を濃縮処理工程に循環させたとき、分離膜による濃縮倍率を決める因子は、有機砒素化合物ではなく、他の共存物（例えば、カルシウム、ナトリウム、塩素等の無機塩）によるものとなり、結果として有機砒素化合物を高い濃縮倍率で濃縮処理することができるのである。
【００５４】
他方、濃縮処理工程における透過水の共存物の濃度が高くなると、無機砒素化合物等の反応生成物の濃度が高くなる虞があるが、この場合には、図８に示すように、透過水を前記無機金属除去装置７に送ることにより、活性アルミナ吸着処理で吸着除去すればよい。つまり、前記無機金属除去装置７により濃縮処理工程を経た透過水から反応生成物を除去する透過水反応生成物除去工程が実行される。
【００５５】
また、前記酸化処理装置５により酸化分解処理されて後段に送られる被処理水に微量の有機金属化合物が残存する場合であっても、酸化処理装置をカスケード接続することにより有機金属化合物を確実に酸化分解処理することができるようになる。具体的には、図９に示すように、前記酸化処理装置５が、前記濃縮処理装置３で濃縮処理された被処理水を酸化分解処理し、酸化分解処理された被処理水の一部を前記濃縮処理装置３に戻す循環路Ｒ１を備えた第一酸化処理装置５ａと、前記第一酸化処理装置５ａで酸化分解処理された被処理水を前記濃縮処理装置３に戻すことなく酸化分解処理する第二酸化処理装置５ｂを備えることにより、後段の第二酸化処理装置５ｂで目標処理水質まで有機砒素含有濃度を低減させることができる。
【００５６】
また、図１０に示すように、前記濃縮処理槽３の後段に貯水槽９を設け、ポンプＰ７を介して前記無機金属除去装置７へ濾過水をおくるように構成することができる。前記貯水槽９には、槽内の濾過水に残存する有機砒素化合物の濃度を測定する濃度測定装置Ｍ１が設けられるとともに、ポンプＰ８を介して濾過水を前記濃縮処理装置３へ返送する循環路Ｒ３とが接続されている。
【００５７】
前記貯水槽９に貯水された濾過水は、前記濃度測定装置Ｍ１で濾過水に残留する有機砒素化合物の濃度が測定され、測定濃度が所定濃度以上のときに、再濃縮処理すべく循環路Ｒ３から前記濃縮処理装置３へ返送され、所定濃度未満であればポンプＰ７に導かれ前記無機金属除去装置７へ送られることにより、所定濃度以上となる場合であっても効率よく濾過水を処理し放流することができる。
【００５８】
さらに、上述の構成に加え、図１１に示すように、前記放流水槽８は、ポンプＰ６を介して槽内の濾過水を放流するように構成されている。前記放流水槽８には、槽内の処理水に残存する有機砒素化合物の濃度を測定する濃度測定装置Ｍ２が設けられるとともに、ポンプＰ９を介して濾過水を前記濃縮処理装置３へ返送する循環路Ｒ４とが接続されている。
【００５９】
前記放流水槽８に貯水された濾過水は、前記濃度測定装置Ｍ２で濾過水に残留する有機砒素化合物の濃度が測定され、測定濃度が所定濃度以上のときに、前記貯水槽９または前記放流水槽８の濾過水を再濃縮処理すべく循環路Ｒ３または循環路Ｒ４から前記濃縮処理装置３へ返送され、所定濃度未満であればポンプＰ６により放流されるように構成されている。尚、前記濃度測定装置Ｍ１、Ｍ２で測定された値に基づいて、前記貯水槽９及び前記放流水槽８のポンプＰ８，Ｐ９から循環される濾過水の量を調節し、再濃縮処理するように構成してもよい。
【００６０】
前記放流水槽８に貯水された処理水は、前記濃度測定装置Ｍ２で処理水に残留する有機砒素化合物の濃度が測定され、検出濃度が所定濃度未満であることを確認して放流処理される。前記所定濃度として検出限界ＮＤ以下に設定することが好ましく、本願発明による有機金属化合物含有水の処理方法によれば、検出限界ＮＤ以下に浄化することが可能である。
【００６１】
尚、この場合、前記貯水槽９に貯水された濾過水に残留する有機砒素化合物の濃度が所定濃度以上のときであっても、前記放流水槽８に貯水された濾過水との混合水の濃度が、前記濃度測定装置Ｍ２で所定濃度を下回るときには、濾過水を再濃縮処理することなく放流することができる。
【００６２】
以上説明した通り、本発明は、濃縮処理工程で透過水に含まれる難分解性有機物の濃度が所定の許容濃度以下に維持するように濃縮されるものであるが、具体的には、図１０のように、濃縮処理装置の出口に濃度測定装置Ｍを設け、透過水中の被処理物の濃度が目標処理水質を上回った場合に、透過水を濃縮処理装置前段に戻すと共に濃縮倍率を下げるように操作する。濃縮倍率を下げるには、濃縮水出口の減圧弁Ｖを開けるかまたは加圧ポンプＰ２の循環水量を下げる、或いは両方を調整することにより実現できる。
【００６３】
以下、別実施形態を説明する。
【００６４】
上述の実施形態では、透過水における難分解性有機物の許容濃度を、有機砒素化合物の場合に検出下限である０．００１ｍｇ／Ｌとし、その値に維持しながら濃縮処理するものを説明したが、許容濃度の値はこれに限定されるものではなく処理対象物により適宜設定される値である。
【００６５】
上述した実施形態では、上記実施の形態では、浄化処理の対象となる汚染原因物質としての有機金属化合物が有機砒素化合物である場合を説明したが、有機金属化合物としては水銀化合物、鉛化合物、カドミウム化合物、セレン化合物等であっても本発明による方法を適用することができる。
【００６６】
さらには、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、四塩化炭素、ジクロロメタン、１,２−ジクロロエタン、１,１,１−トリクロロエタン、１,１,２−トリクロロエタン、１,１−ジクロロエチレン、シス−１,２−ジクロロエチレン、１,３−ジクロロプロペン(農薬)、チウラム(農薬)、シマジン(農薬)、チオベンカルブ(ベンチオカーブ)(農薬)、ベンゼン、クロロホルム、トランス−１,２−ジクロロエチレン、１,２−ジクロロプロパン、ｐ−ジクロロベンゼン、イソキサチオン、ダイアジノン、フェニトロチオン(ＭＥＰ)、イソプロチオラン、オキシン銅（有機銅）、クロロタロニル(ＴＰＮ)、プロピザミド、ＥＰＮ、ジクロルボス(ＤＤＶＰ)、フェノブカルブ(ＢＰＭＣ)、イプロベンホス(ＩＢＰ)、クロルニトロフェン(ＣＮＰ)、トルエン、キシレン、フタル酸ジエチルヘキシル、フェノール類、有機リン、陰イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、フタル酸エステル類、ヘキサクロロシクロヘキサン(ＨＣＨ)、２−メチルイソボルネオール、ジオスミン、ホルムアルデヒド、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、ジクロロアセトニトリル、抱水クロラール、腐植質（フミン質）、１,４−ジオキサン、ダイオキシン類、ポリ塩化ビフェニル類、ポリ臭化ビフェニル類、ヘキサクロロベンゼン、ペンタクロロフェノール、２,４,５−トリクロロフェノキシ酢酸、２,４−ジクロロフェノキシ酢酸、アミトロール、アトラジン、アラクロール、シマジン、ヘキサクロロシクロヘキサン（ＨＣＨ）、カルバリル、クロルデン、オキシクロルデン、トランス-ノナクロル、１,２−ジブロモ−３−クロロプロパン（ＤＢＣＰ）、ＤＤＴ、ＤＤＥ 及びＤＤＤ、ケルセン（ジコホル）、アルドリン、エンドリン、ディルドリン、エンドスルファン（ベンゾエピン）、ヘプタクロル、ヘプタクロルエポキサイド、マラチオン（マラソン）、メソミル（ランネート）、メトキシクロル、マイレックス、ニトロフェン、トキサフェン（カンフェクロル）、トリブチルスズ（ＴＢＴ）、トリフェニルスズ（ＴＰＴ）、トリフルラリン、アルキルフェノール類、ビスフェノールＡ、フタル酸エステル類、フタル酸ジ-2-エチルヘキシル、フタル酸ブチルベンジン、フタル酸ジ−ｎ−ブチル、フタル酸ジシクロヘキシル、フタル酸ジエチル、ベンゾ[ａ]ピレン、２,４−ジクロロフェノール、アジピン酸ジ−２−エチルヘキシル、ベンゾフェノン、４−ニトロトルエン、オクタクロロスチレン、アルディカーブ、ベノミル（ベンレート）、キーポン（クロルデコン）、マンゼブ（マンコゼブ）、マンネブ、メチラム、メトリブジン、シペルメトリン、エスフェンバレレート、フェンバレレート、ペルメトリン、ビンクロゾリン、ジネブ、ジラム、フタル酸ジペンチル、フタル酸ジヘキシル、フタル酸ジプロピル等の難分解性有機物の含有水を効率的に浄化処理するために本発明による方法を適用することができる。
【００６７】
上述した実施形態では、反応生成物除去工程が実行される無機金属化合物除去装置７として、活性アルミナ吸着法により無機金属化合物を除去するものを説明したが、無機金属化合物除去装置７としては、このほかにキレート樹脂処理、イオン交換樹脂処理、凝集沈殿処理、凝集膜分離処理、共沈処理、ゼオライト処理等の何れか単独または上記各処理を２つ以上併用して構成されるものであってもよい。また、酸化処理工程における酸化分解生成物が無機金属化合物以外の場合には、活性炭吸着処理等を効果的に採用することができる。
【００６８】
上述した実施形態では、酸化処理工程において、紫外線とオゾンを用いているが、酸化処理工程は、紫外線照射処理、オゾン酸化処理、過酸化水素水のような液状酸化剤による酸化処理、フェントン反応による酸化処理の何れか単独または何れか複数の処理を併用するものであってもよい。
【００６９】
上述した実施形態で説明した濃度測定装置としては、紫外線吸光度法、連続式ＴＯＣ測定機等、測定精度に応じて他の濃度測定装置を代替することができる。
【００７０】
上述した実施形態は、地下水や浸出水の被処理水に含まれる有機砒素化合物を除去する処理設備について説明したが、本発明による難分解性有機物含有水の処理方法は地下水や浸出水の被処理水に限るものではなく、産業廃水、下水、上水、埋立浸出水、河川水、池水、湖沼水等の水処理に広く用いることができる。
【００７１】
上述した実施形態は本発明の一例であり、各部の具体的構成は、本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更設計することができ、また、上述の種々の実施形態を適宜組み合わせて難分解性有機物含有水の処理方法及びその処理装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明による有機砒素化合物を除去する処理設備のブロック構成図
【図２】（ａ）濃縮処理装置の説明図、（ｂ）酸化処理装置の説明図
【図３】（ａ）有機砒素化合物の酸化処理の反応メカニズムの説明図、（ｂ）有機砒素化合物とオゾン消費量の関係についての説明図
【図４】（ａ）有機砒素化合物の濃度と必要オゾン量の関係についての説明図、（ｂ）本発明による有機金属化合物含有水の処理と従来のコストについての説明図
【図５】濃縮処理装置における濃縮中の有機砒素化合物の濃縮倍率の説明図
【図６】濃縮処理装置における濃縮中の有機砒素化合物の濃縮倍率の説明図
【図７】別実施形態を示し、本発明による本発明による有機砒素化合物を除去する処理設備のブロック構成図
【図８】別実施形態を示し、本発明による本発明による有機砒素化合物を除去する処理設備のブロック構成図
【図９】別実施形態を示し、本発明による本発明による有機砒素化合物を除去する処理設備のブロック構成図
【図１０】別実施形態を示し、本発明による本発明による有機砒素化合物を除去する処理設備のブロック構成図
【図１１】別実施形態を示し、本発明による本発明による有機砒素化合物を除去する処理設備のブロック構成図
【符号の説明】
【００７３】
１：処理設備
２：貯水槽
３：濃縮処理装置
４：濃縮水槽
５：酸化処理装置
６：中継槽
７：無機金属化合物除去装置
８：放流水槽
３０：ハウジング
３１：筒状体
３２：逆浸透膜
５１：反応槽
５２：紫外線照射装置
５３：オゾン供給装置
５４：オゾン発生器
５５：ｐＨ調整装置
Ｐ１〜Ｐ１０：ポンプ
Ｒ１〜Ｒ４：循環路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理水に含まれる難分解性有機物を紫外線照射等により酸化分解処理して無害化する難分解性有機物含有水の処理方法及び処理装置に関し、下水、上水、埋立浸出水、地下水、河川水、池水、湖沼水、産業廃水、不法投棄現場の地下水や浸出水等に含まれる難分解性有機物を除去するための難分解性有機物含有水の処理方法及び処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、難分解性有機物の一例である有機金属化合物を含有する被処理水の処理方法として採用されている活性炭吸着処理では、対象とする被吸着物質の分子量の大きさや極性ごとに使用する活性炭の種類を変えることにより最適な吸着除去が行なわれるが、有機金属化合物が自然分解するなどして無機金属化合物になった場合に無機金属化合物を除去することができないという不都合や、被処理水を活性炭吸着処理した後の処理水の水質を保証するために、活性炭を頻繁に交換する必要があり維持コストが嵩むという不都合がある。
【０００３】
そこで、特許文献１には、被処理水に含まれる有機金属化合物を紫外線の照射とオゾンによる酸化と液体状の酸化剤による酸化とフェントン反応による酸化との何れか単独又は何れか複数を併用することにより無機金属化合物に酸化分解処理する酸化処理工程と、酸化分解された無機金属化合物を被処理水から除去する無機金属化合物除去工程とを含む有機金属化合物含有水の処理方法が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２には、一般廃棄物最終処分場浸出水や産業廃水等の汚水中の難分解性有機物であるダイオキシン類除去方法として、ダイオキシン類を紫外線照射とオゾン供給によって分解処理する処理方法が提案されている。
【０００５】
さらに、特許文献３には、内分泌攪乱物質または発ガン性物質を含有する汚水を、有機物を分離濃縮する分離工程に導入し、次いで分離工程で得られた有機物濃縮水を活性酸素により酸化処理する酸化処理工程に導入することによって、内分泌攪乱物質または発ガン性物質を効率よく分解除去する方法および装置が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２７９４０９号公報
【特許文献２】特許第２８７４１２６号公報
【特許文献３】特開２０００−３５４８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような難分解性有機物含有水の処理方法が好適に採用される被処理水として、例えば、ジフェニルアルシン酸やモノフェニルアルソン酸に代表される有機砒素により汚染された地下水があるが、有機砒素化合物に汚染された地下水に含まれる有機砒素化合物の濃度は通常数ｍｇ／Ｌ以下であり、これを処理して放流する際に求められる有機砒素化合物の処理水質は、０．００１ｍｇ−Ａｓ／Ｌ以下と非常に低濃度である。これを、例えば紫外線の照射とオゾンによる酸化を併用した処理方法で処理した場合、オゾン注入率は２００〜３００ｍｇ／Ｌと非常に膨大なものになるという問題があった。
【０００８】
この値は、例えば上水処理において水質改善目的に用いられるオゾン注入率が５ｍｇ／Ｌ以下であることと比較しても、非常に多大であることが分かる。ここで、オゾン注入率[ｍｇ／Ｌ]とは、オゾンガス濃度[ｍｇ／Ｌ]×オゾンガス流量[Ｌ／ｍｉｎ]／処理水量[Ｌ／ｍｉｎ]で表され、処理水量当りに注入されたオゾンの量のことである。
【０００９】
従って、これら有機砒素化合物の濃度が数ｍｇ／Ｌ以下で、広範囲に渡って地下水が汚染されているなど、大量の汚染地下水を対象とした処理の場合には、酸化処理工程で極めて大量のオゾンや酸化剤さらには紫外線照射用の電力が必要となり、ランニングコストが嵩むという問題や、短期間で大量の被処理水を浄化するために極めて多大な設備費が嵩むという問題があった。
【００１０】
上述の特許文献３に記載された技術では、有機砒素化合物に求められる処理水質０．００１ｍｇ−Ａｓ／Ｌのように極低濃度の処理水質が求められる場合、膜分離濃縮時の濃縮倍率によっては、透過水中の処理対象物濃度が問題となる。すなわち、透過水中に処理対象物が漏出し、目標処理水質を超えてしまうという問題があった。
【００１１】
難分解性有機物として、有機水銀化合物、有機砒素化合物、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、四塩化炭素、ジクロロメタン、１,２−ジクロロエタン、１,１,１−トリクロロエタン、１,１,２−トリクロロエタン、１,１−ジクロロエチレン、シス−１,２−ジクロロエチレン、１,３−ジクロロプロペン(農薬)、チウラム(農薬)、シマジン(農薬)、チオベンカルブ(ベンチオカーブ)(農薬)、ベンゼン、クロロホルム、トランス−１,２−ジクロロエチレン、１,２−ジクロロプロパン、ｐ−ジクロロベンゼン、イソキサチオン、ダイアジノン、フェニトロチオン(ＭＥＰ)、イソプロチオラン、オキシン銅（有機銅）、クロロタロニル(ＴＰＮ)、プロピザミド、ＥＰＮ、ジクロルボス(ＤＤＶＰ)、フェノブカルブ(ＢＰＭＣ)、イプロベンホス(ＩＢＰ)、クロルニトロフェン(ＣＮＰ)、トルエン、キシレン、フタル酸ジエチルヘキシル、フェノール類、有機リン、陰イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、フタル酸エステル類、ヘキサクロロシクロヘキサン(ＨＣＨ)、２−メチルイソボルネオール、ジオスミン、ホルムアルデヒド、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、ジクロロアセトニトリル、抱水クロラール、腐植質（フミン質）、１,４−ジオキサン、ダイオキシン類、ポリ塩化ビフェニル類、ポリ臭化ビフェニル類、ヘキサクロロベンゼン、ペンタクロロフェノール、２,４,５−トリクロロフェノキシ酢酸、２,４−ジクロロフェノキシ酢酸、アミトロール、アトラジン、アラクロール、シマジン、ヘキサクロロシクロヘキサン（ＨＣＨ）、カルバリル、クロルデン、オキシクロルデン、トランス-ノナクロル、１,２−ジブロモ−３−クロロプロパン（ＤＢＣＰ）、ＤＤＴ、ＤＤＥ 及びＤＤＤ、ケルセン（ジコホル）、アルドリン、エンドリン、ディルドリン、エンドスルファン（ベンゾエピン）、ヘプタクロル、ヘプタクロルエポキサイド、マラチオン（マラソン）、メソミル（ランネート）、メトキシクロル、マイレックス、ニトロフェン、トキサフェン（カンフェクロル）、トリブチルスズ（ＴＢＴ）、トリフェニルスズ（ＴＰＴ）、トリフルラリン、アルキルフェノール類、ビスフェノールＡ、フタル酸エステル類、フタル酸ジ-2-エチルヘキシル、フタル酸ブチルベンジン、フタル酸ジ−ｎ−ブチル、フタル酸ジシクロヘキシル、フタル酸ジエチル、ベンゾ[ａ]ピレン、２,４−ジクロロフェノール、アジピン酸ジ−２−エチルヘキシル、ベンゾフェノン、４−ニトロトルエン、オクタクロロスチレン、アルディカーブ、ベノミル（ベンレート）、キーポン（クロルデコン）、マンゼブ（マンコゼブ）、マンネブ、メチラム、メトリブジン、シペルメトリン、エスフェンバレレート、フェンバレレート、ペルメトリン、ビンクロゾリン、ジネブ、ジラム、フタル酸ジペンチル、フタル酸ジヘキシル、フタル酸ジプロピル、などが挙げられるが、このような難分解性有機物含有水を効率的に浄化処理するためには上述と同様の問題があった。
【００１２】
本発明の目的は、上述の問題点に鑑み、難分解性有機物に低濃度で汚染された大量の被処理水に対して、ランニングコスト及び設備コストを低減させながら効率的に浄化処理できる難分解性有機物含有水の処理方法及び処理装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の目的を達成するため、本発明による難分解性有機物含有水の処理方法の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、被処理水に含まれる難分解性有機物を膜分離により濃縮する濃縮処理工程と、濃縮処理された被処理水に対して難分解性有機物を酸化分解処理する酸化処理工程とを含み、前記濃縮処理工程は透過水に含まれる難分解性有機物の濃度を所定の許容濃度以下に維持するように濃縮する点にある。
【００１４】
本願発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、酸化処理工程において、紫外線照射条件一定のもとで、被処理水に含まれる難分解性有機物の含有量つまり汚染濃度とオゾン消費量との関係が非線形で、汚染濃度が高くなるほど相対的に少ないオゾン消費量で十分に酸化分解処理できるという新知見を得ることができた。
【００１５】
従って、上述の構成によれば、被処理水である低濃度に汚染された難分解性有機物含有水を予め濃縮処理工程により濃縮処理することにより、後段で行う酸化処理工程において、オゾンの相対的な供給量を少なくすることができ、同時に、紫外線照射による酸化分解処理も効率的に行なうことができるのである。その結果、オゾン供給や紫外線照射のためのランニングコストを極めて低く抑えることができるとともに、大規模な設備を構築しなくとも効率的に浄化処理できるようになった。
【００１６】
例えば逆浸透膜を用いる濃縮処理工程で被処理水に含まれる難分解性有機物を濃縮する場合に、濃縮液中の難分解性有機物の濃度が高くなると、それに伴い難分解性有機物の一部が分離膜を透過して透過液中に漏出するという性質がある。詳述すると、濃縮液中の難分解性有機物の濃度は、図５（ａ）に示すように、濃縮倍率に比例して増加するが、透過液中に漏出する難分解性有機物の濃度は、図５（ｂ）に示すように、濃縮倍率に比例するものではなく、濃縮液中の難分解性有機物の濃度が一定値を超えると急激に増加するという特性が見られるのである。従って、透過水をそのまま放流する等の透過水の処理条件によっては、濃縮処理工程における有機金属化合物の濃縮倍率には一定の限界がある。従って、上述の構成によれば、透過水に含まれる難分解性有機物の濃度を所定の許容濃度以下に維持するように濃縮するため、透過水に含まれる難分解性有機物の濃度が極めて微量に抑えられるので、そのまま放流することができるのである。
【００１７】
さらに、前記被処理水を濃縮処理することにより、酸化分解処理する被処理水の水量を低減させることができ、大量の被処理水を浄化処理する場合であっても、それほど設備コストを掛けずに効率よく処理を行うことができるのである。
【００１８】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記酸化処理工程で酸化分解処理された被処理水の一部を前記濃縮処理工程に戻す循環処理工程を含む点にある。
【００１９】
上述の構成によれば、濃縮処理工程で濃縮処理された処理水が酸化処理工程で酸化分解処理されて、難分解性有機物が全て酸化分解され或いはその濃度が低下した被処理水の一部が循環処理工程により濃縮処理工程に循環されるようになるので、循環処理工程がなければ透過液中に難分解性有機物が高濃度で漏出する濃縮倍率であっても、濃縮処理工程で濃縮処理される処理水の難分解性有機物の濃度が低い状態で維持されるようになり、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、透過液中の難分解性有機物の濃度を目標処理水質以下に維持しながらも、実質的に被処理水に含まれる難分解性有機物をさらに高い濃縮倍率で濃縮処理することができ、透過液中への難分解性有機物の漏出に起因する濃縮倍率の制限が事実上無くなる。
【００２０】
つまり、酸化処理工程で酸化分解処理された被処理水の一部を濃縮処理工程に循環させたとき、分離膜による濃縮倍率を決める因子は、難分解性有機物ではなく、他の共存物（例えば、カルシウム、ナトリウム、塩素等の無機塩）によるものとなり、結果として難分解性有機物を高い濃縮倍率で濃縮処理することができるのである。
【００２１】
同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記酸化処理工程が、前記濃縮処理工程で濃縮処理された被処理水を酸化分解処理し、酸化分解処理された被処理水の一部を前記濃縮処理工程に戻す第一酸化処理工程と、前記第一酸化処理工程で酸化分解処理された被処理水の残部を前記濃縮処理工程に戻すことなく酸化分解処理する第二酸化処理工程を含む点にある。
【００２２】
上述の構成によれば、第一酸化処理工程では上述した第二の特徴構成による作用効果と同様の作用効果が奏され、当該第一酸化処理工程で酸化分解処理されて後段に送られる被処理水に微量の難分解性有機物が残存する場合であっても、第二酸化処理工程で難分解性有機物を確実に酸化分解処理することができるようになる。
【００２３】
同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記酸化処理工程により酸化分解された反応生成物を被処理水から除去する反応生成物除去工程を含む点にあり、難分解性有機物が酸化分解処理された結果生じる反応生成物、例えば有機金属化合物が酸化分解処理された結果生じる無機金属化合物等が反応生成物除去工程により除去され、一層の浄化処理を図ることができるのである。
【００２４】
同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第二から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記濃縮処理工程を経た透過水から反応生成物を除去する透過水反応生成物除去工程を含む点にある。
【００２５】
被処理水の一部が循環処理工程により濃縮処理工程に循環される場合には、上述したように、分離膜による濃縮倍率を決める因子は、難分解性有機物ではなく、他の共存物（例えば、カルシウム、ナトリウム、塩素等の無機塩）によるものとなる。従って、難分解性有機物が酸化分解処理された結果生じる反応生成物が分離膜を透過して、透過水における反応生成物の濃度が高くなる場合があるが、そのような場合であっても、透過水反応生成物除去工程により反応生成物が効果的に除去できるので、透過水においても一層の浄化処理を図ることができるのである。
【００２６】
同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第一から第五の何れかの特徴構成に加えて、前記濃縮処理工程は、被処理水に含まれる難分解性有機物を逆浸透膜を用いて濃縮濾過するものであり、難分解性有機物の濃縮に好適な分離膜として使用することができる。
【００２７】
同第七の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第一から第六の何れかの特徴構成に加えて、前記酸化処理工程は、紫外線照射処理、オゾン酸化処理、液状酸化剤による酸化処理、フェントン反応による酸化処理の何れか単独または何れか複数の併用処理により難分解性有機物を酸化分解するものであり、難分解性有機物に対してこれらの一つまたは複数を組み合わせることにより効率的に酸化分解処理ができるようになる。
【００２８】
同第八の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第一から第七の何れかの特徴構成に加えて、前記難分解性有機物が有機砒素化合物である点にあり、有機砒素化合物により汚染された被処理水の浄化に好適な処理方法となる。
【００２９】
本発明による難分解性有機物含有水の処理装置の第一の特徴構成は、同請求項９に記載した通り、被処理水に含まれる難分解性有機物を膜分離により濃縮する濃縮処理装置と、濃縮処理された被処理水に対して難分解性有機物を酸化分解処理する酸化処理装置とを含み、前記濃縮処理装置は透過水に含まれる難分解性有機物の濃度を所定の許容濃度以下に維持するように濃縮する点にある。
【００３０】
同第二の特徴構成は、同請求項十に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記酸化処理装置で酸化分解処理された被処理水の一部を前記濃縮処理装置に戻す循環路を設けている点にある。
【００３１】
同第三の特徴構成は、同請求項十一に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記酸化処理装置が、前記濃縮処理装置で濃縮処理された被処理水を酸化分解処理し、酸化分解処理された被処理水の一部を前記濃縮処理装置に戻す循環路を備えた第一酸化処理装置と、前記第一酸化処理装置で酸化分解処理された被処理水の残部を前記濃縮処理装置に戻すことなく酸化分解処理する第二酸化処理装置を備えている点にある。
【発明の効果】
【００３２】
以上説明した通り、本発明によれば、有機金属化合物に低濃度で汚染された大量の被処理水に対して、ランニングコスト及び設備コストを低減させながら効率的に浄化処理できる難分解性有機物含有水の処理方法及び処理装置を提供することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下に、難分解性有機物含有水の一例である有機砒素含有水について本発明の実施形態を説明する。図１に示すように、有機砒素化合物により汚染された地下水や浸出水である被処理水を浄化処理する有機金属化合物含有水の処理設備１は、取水された被処理水を貯水する原水槽２と、逆浸透膜を用いて被処理水を膜分離により濃縮する濃縮処理工程を行う濃縮処理装置３と、前記濃縮処理装置３で濃縮処理された被処理水（以下、「濃縮水」とも記す。）を貯水する濃縮水槽４と、前記濃縮水槽４に貯水された濃縮された被処理水に含まれる有機砒素化合物を紫外線照射とオゾン供給とを併用して無機砒素化合物に酸化分解処理する酸化処理工程を行う酸化処理装置５と、酸化処理工程を経た被処理水を貯留する中継槽６と、中継槽６に貯留された被処理水から反応生成物除去工程の一例である無機砒素化合物等を除去する無機砒素化合物除去工程を行う無機金属化合物除去装置７と、濃縮処理工程で濾過処理された濾過水（以下、「透過水」とも記す。）及び無機砒素化合物除去工程で無機砒素化合物等が除去された被処理水を貯水する放流水槽８等を備えて構成されている。
【００３４】
地下からポンプアップされ、前記原水槽２に貯水された有機砒素化合物を含有する被処理水は、ポンプＰ１により濃縮水槽４に導かれ、循環路Ｒ２を介して高圧ポンプＰ２により濃縮水槽４から濃縮処理装置３に圧送されて濃縮処理される。
【００３５】
前記濃縮処理装置３は、図１及び図２（ａ）に示すように、ハウジング３０と、ハウジング３０に収容された逆浸透膜ユニットで構成され、逆浸透膜ユニットは、樹脂製の筒状体３１で構成される軸心にシート状の逆浸透膜３２とスペーサ（図示せず）をサンドイッチ状に巻回して構成されている。前記逆浸透膜３２は内部が空洞の袋状に形成されており当該空洞が筒状体３１に繋げられ、ハウジング３０の内部に高圧ポンプ（図１の符号Ｐ２）で圧送された被処理水（原水）がこの膜の空洞を通って巻軸芯の空洞に集められ透過水として出水し、濃縮された処理水が減圧弁Ｖを介して出水するように構成されている。
【００３６】
ここでは、膜面へのゴミ等の詰まりを抑制すべく、被処理水（原水）は逆浸透膜３２の透過方向と直交する膜面に沿ってハウジング３０の内部を流れるように構成されている。
【００３７】
つまり、前記ポンプＰ２より送られてきた被処理水は、ハウジング３０の内部で逆浸透に必要な所要圧まで加圧され、逆浸透膜３２を介して有機砒素化合物を略含まない透過水と有機砒素化合物を多く含む濃縮処理された濃縮水とに分離される。
【００３８】
尚、ハウジング３０に収容される逆浸透膜ユニットの構成はこれに限らず、中空糸膜、セラミック環状膜等により適宜構成することができる。
【００３９】
分離された濃縮水はｐＨ調整剤が投入され所定の範囲にｐＨ調整される濃縮水槽４に送られて原水と混合され、混合水が前記濃縮水槽４から前記ポンプＰ２により濃縮処理装置３に循環供給され、前記濃縮水槽４から一部の濃縮水がポンプＰ３により酸化処理装置に送られるように構成されている。前記濃縮処理装置３から出水した透過水は放流水槽８に送られた後にポンプＰ６により放流される。
【００４０】
前記酸化処理装置４は、図１及び図２（ｂ）に示すように、濃縮水が導かれる反応槽５１と、前記反応槽５１内に導かれた濃縮水に紫外線を照射する紫外線照射装置５２と、前記反応槽５１の底部から槽内の濃縮水にオゾンを吹き込むオゾン供給装置５３を備えて構成される。前記オゾン供給装置５３には前記反応槽５１の外部に備えられたオゾン発生器５４からオゾンが供給される。照射される紫外線と、供給されるオゾンにより強酸化物質であるヒドロキシラジカル等の反応活性種が発生し、有機砒素化合物が酸化分解されて無機砒素化合物に効率良く変換される。
【００４１】
前記酸化処理装置４で酸化処理された濃縮水はｐＨ調整剤が投入され所定の範囲にｐＨ調整される中継水槽６に送られ、ポンプＰ４により前記酸化処理装置４に循環供給される。前記中継水槽６により濃縮水のｐＨを最適な値に調整した後に循環供給することによって、効果的にヒドロキシラジカル等の反応活性種を発生させ、有機砒素化合物から無機砒素化合物への酸化分解処理が促進される。尚、ｐＨの最適な値は４〜１０であり、望ましくは５〜７の範囲内である。
【００４２】
また、この時、前記中継水槽６でｐＨ調整されない場合であっても、図２（ｂ）破線で示すように、前記酸化処理装置４に接続するようにｐＨ調整装置５５を設けることで、前記酸化処理装置４のおよび前記中継水槽６の濃縮水のｐＨが最適値となるよう調整することができる。
【００４３】
前記中継水槽６に送られた濃縮水の一部がポンプＰ５によって前記無機金属化合物除去装置７に供給される。前記無機金属化合物除去装置７はアルミナ吸着処理塔で構成され、酸化処理された濃縮水に含まれる無機砒素化合物が活性アルミナ吸着処理により吸着除去された後に前記放流水槽８に送られ、透過水とともにポンプＰ６により放流される。
【００４４】
以下に、前記酸化処理装置４における酸化分解処理について詳述する。前記有機砒素化合物がジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）の場合、前記酸化処理工程では、図３（ａ）に示すように、ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）の分解は、紫外線の照射と、オゾンによる酸化と、液体状の酸化剤による酸化と、フェントン反応による酸化との何れか単独または何れか複数を併用することにより生じる反応活性種（ここではＡ＊と記す）と反応することによって生じ、ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）が、Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｓ(中間体)およびモノフェニルアルソン酸（ＰＰＡ）を経て、無機砒素化合物になる。ここに示されるように、反応活性種を生じさせる手段が、紫外線の照射と、オゾンによる酸化と、液体状の酸化剤による酸化と、フェントン反応による酸化との何れか単独または何れか複数を併用することの何れの方法であっても、上記反応経路は成立する。
【００４５】
上述のジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）やフェニルアルソン酸（ＰＰＡ）の反応メカニズムによって反応が行われる場合の一例として、ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）の初濃度が１０ｍｇ／Ｌであるときのオゾン消費量とジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）のフェニルアルソン酸（ＰＰＡ）の濃度変化を図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）より、ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）とフェニルアルソン酸（ＰＰＡ）の目標濃度を０．００１ｍｇ／Ｌとするなら、オゾン処理で必要なオゾンは約２３０ｍｇ／Ｌ必要である。
【００４６】
同様に、紫外線の照射条件一定のもとで、ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）の各初濃度において、ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）とフェニルアルソン酸（ＰＰＡ）の目標濃度を０．００１ｍｇ／Ｌとする場合に必要なオゾン量を測定した結果を図４（ａ）に示す。
【００４７】
図４（ａ）によると、ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）の初濃度が０．０１ｍｇ／Ｌの場合、ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）とフェニルアルソン酸（ＰＰＡ）の目標濃度を０．００１ｍｇ／Ｌとするためには、オゾンは約１２５ｍｇ／Ｌ必要となる。同様に、ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）の初濃度が０．１ｍｇ／Ｌの場合、ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）とフェニルアルソン酸（ＰＰＡ）の目標濃度を０．００１ｍｇ／Ｌとするためには、オゾンは約１７０ｍｇ／Ｌ必要であり、ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）の初濃度が１ｍｇ／Ｌの場合、ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）とフェニルアルソン酸（ＰＰＡ）の目標濃度を０．００１ｍｇ／Ｌとするためには、オゾンは約２０５ｍｇ／Ｌ必要であり、ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）の初濃度が１０ｍｇ／Ｌの場合、ジフェニルアルシン酸（ＤＰＡＡ）とフェニルアルソン酸（ＰＰＡ）の目標濃度を０．００１ｍｇ／Ｌとするためには、オゾンは約２３０ｍｇ／Ｌ必要となる。
【００４８】
ここに示されるように、原水１ｍｇ−Ａｓ／Ｌの有機砒素化合物を、処理水量１００ｍ３／日で０．０１ｍｇ−Ａｓ／Ｌにするのに、無濃縮処理では２０５ｍｇ／Ｌ×１００ｍ３／日＝２０．５ｋｇ−０３／日のオゾン発生機が必要なのに対し、ＲＯ濃縮で１０倍濃縮＋ＵＶ／オゾンでは、２３０ｍｇ−０３／Ｌ×１００ｍ３／日×１／１０＝２．３ｋｇ−０３／日のオゾン発生機（無濃縮処理の１／９の規模）で達成できる。
【００４９】
つまり、濃縮処理することにより、析出下限以下にするのに必要なオゾン発生機の能力を極めて小さくすることができるのである。そして、図４（ｂ）に示すように、逆浸透膜を使用した場合にかかるエネルギーを考慮しても、被処理水をそのまま酸化分解処理するよりも、逆浸透膜を使用して濃縮処理した後に酸化分解処理する方が、少ないエネルギーで且つ効率的に処理することができるのである。
【００５０】
上述した濃縮処理工程で被処理水に含まれる有機砒素化合物を濃縮する場合に、濃縮液中の有機砒素化合物の濃度が高くなると、それに伴い有機砒素化合物の一部が分離膜を透過して透過液中に漏出するという性質がある。詳述すると、濃縮液中の有機砒素化合物の濃度は、図５（ａ）に示すように、濃縮倍率に比例して増加するが、透過液中に漏出する有機砒素化合物の濃度は、図５（ｂ）に示すように、濃縮倍率に比例するものではなく、濃縮液中の有機砒素化合物の濃度が一定値を超えると急激に増加するという特性が見られるのである。従って、透過水の有機砒素化合物の濃度を検出下限である０．００１ｍｇ／Ｌに維持してそのまま放流する場合には、濃縮処理工程における有機砒素化合物の濃縮倍率に限界が生じる。
【００５１】
そこで、図７に示すように、酸化処理装置５で有機砒素化合物が酸化分解された被処理水の一部を前記濃縮水槽４に戻す循環路Ｒ１、Ｒ２を備え、前記濃縮水槽４に貯水された被処理水が循環路Ｒ２を介して前記濃縮処理装置３で濃縮処理されるように構成されている。このような循環処理工程が実行されることにより、濃縮処理工程で濃縮処理される処理水の有機砒素化合物濃度が低い状態で維持されるようになり、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、透過液中の有機砒素化合物の濃度を目標処理水質以下に維持しながらも、実質的に被処理水に含まれる有機砒素化合物をさらに高い濃縮倍率で濃縮処理することができるようになる。
【００５２】
実際、有機砒素化合物の濃度が１ｍｇ／Ｌの被処理水に対して、循環処理工程を設けない場合には約４倍に濃縮すると透過水濃度は検出下限を超えるのであるが、循環処理工程を備えると十数倍濃縮しても透過水濃度は検出下限を下回ることが判明している。
【００５３】
つまり、酸化処理工程で酸化分解処理された被処理水の一部を濃縮処理工程に循環させたとき、分離膜による濃縮倍率を決める因子は、有機砒素化合物ではなく、他の共存物（例えば、カルシウム、ナトリウム、塩素等の無機塩）によるものとなり、結果として有機砒素化合物を高い濃縮倍率で濃縮処理することができるのである。
【００５４】
他方、濃縮処理工程における透過水の共存物の濃度が高くなると、無機砒素化合物等の反応生成物の濃度が高くなる虞があるが、この場合には、図８に示すように、透過水を前記無機金属除去装置７に送ることにより、活性アルミナ吸着処理で吸着除去すればよい。つまり、前記無機金属除去装置７により濃縮処理工程を経た透過水から反応生成物を除去する透過水反応生成物除去工程が実行される。
【００５５】
また、前記酸化処理装置５により酸化分解処理されて後段に送られる被処理水に微量の有機金属化合物が残存する場合であっても、酸化処理装置をカスケード接続することにより有機金属化合物を確実に酸化分解処理することができるようになる。具体的には、図９に示すように、前記酸化処理装置５が、前記濃縮処理装置３で濃縮処理された被処理水を酸化分解処理し、酸化分解処理された被処理水の一部を前記濃縮処理装置３に戻す循環路Ｒ１を備えた第一酸化処理装置５ａと、前記第一酸化処理装置５ａで酸化分解処理された被処理水を前記濃縮処理装置３に戻すことなく酸化分解処理する第二酸化処理装置５ｂを備えることにより、後段の第二酸化処理装置５ｂで目標処理水質まで有機砒素含有濃度を低減させることができる。
【００５６】
また、図１０に示すように、前記濃縮処理槽３の後段に貯水槽９を設け、ポンプＰ７を介して前記無機金属除去装置７へ濾過水をおくるように構成することができる。前記貯水槽９には、槽内の濾過水に残存する有機砒素化合物の濃度を測定する濃度測定装置Ｍ１が設けられるとともに、ポンプＰ８を介して濾過水を前記濃縮処理装置３へ返送する循環路Ｒ３とが接続されている。
【００５７】
前記貯水槽９に貯水された濾過水は、前記濃度測定装置Ｍ１で濾過水に残留する有機砒素化合物の濃度が測定され、測定濃度が所定濃度以上のときに、再濃縮処理すべく循環路Ｒ３から前記濃縮処理装置３へ返送され、所定濃度未満であればポンプＰ７に導かれ前記無機金属除去装置７へ送られることにより、所定濃度以上となる場合であっても効率よく濾過水を処理し放流することができる。
【００５８】
さらに、上述の構成に加え、図１１に示すように、前記放流水槽８は、ポンプＰ６を介して槽内の濾過水を放流するように構成されている。前記放流水槽８には、槽内の処理水に残存する有機砒素化合物の濃度を測定する濃度測定装置Ｍ２が設けられるとともに、ポンプＰ９を介して濾過水を前記濃縮処理装置３へ返送する循環路Ｒ４とが接続されている。
【００５９】
前記放流水槽８に貯水された濾過水は、前記濃度測定装置Ｍ２で濾過水に残留する有機砒素化合物の濃度が測定され、測定濃度が所定濃度以上のときに、前記貯水槽９または前記放流水槽８の濾過水を再濃縮処理すべく循環路Ｒ３または循環路Ｒ４から前記濃縮処理装置３へ返送され、所定濃度未満であればポンプＰ６により放流されるように構成されている。尚、前記濃度測定装置Ｍ１、Ｍ２で測定された値に基づいて、前記貯水槽９及び前記放流水槽８のポンプＰ８，Ｐ９から循環される濾過水の量を調節し、再濃縮処理するように構成してもよい。
【００６０】
前記放流水槽８に貯水された処理水は、前記濃度測定装置Ｍ２で処理水に残留する有機砒素化合物の濃度が測定され、検出濃度が所定濃度未満であることを確認して放流処理される。前記所定濃度として検出限界ＮＤ以下に設定することが好ましく、本願発明による有機金属化合物含有水の処理方法によれば、検出限界ＮＤ以下に浄化することが可能である。
【００６１】
尚、この場合、前記貯水槽９に貯水された濾過水に残留する有機砒素化合物の濃度が所定濃度以上のときであっても、前記放流水槽８に貯水された濾過水との混合水の濃度が、前記濃度測定装置Ｍ２で所定濃度を下回るときには、濾過水を再濃縮処理することなく放流することができる。
【００６２】
以上説明した通り、本発明は、濃縮処理工程で透過水に含まれる難分解性有機物の濃度が所定の許容濃度以下に維持するように濃縮されるものであるが、具体的には、図１０のように、濃縮処理装置の出口に濃度測定装置Ｍを設け、透過水中の被処理物の濃度が目標処理水質を上回った場合に、透過水を濃縮処理装置前段に戻すと共に濃縮倍率を下げるように操作する。濃縮倍率を下げるには、濃縮水出口の減圧弁Ｖを開けるかまたは加圧ポンプＰ２の循環水量を下げる、或いは両方を調整することにより実現できる。
【００６３】
以下、別実施形態を説明する。
【００６４】
上述の実施形態では、透過水における難分解性有機物の許容濃度を、有機砒素化合物の場合に検出下限である０．００１ｍｇ／Ｌとし、その値に維持しながら濃縮処理するものを説明したが、許容濃度の値はこれに限定されるものではなく処理対象物により適宜設定される値である。
【００６５】
上述した実施形態では、上記実施の形態では、浄化処理の対象となる汚染原因物質としての有機金属化合物が有機砒素化合物である場合を説明したが、有機金属化合物としては水銀化合物、鉛化合物、カドミウム化合物、セレン化合物等であっても本発明による方法を適用することができる。
【００６６】
さらには、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、四塩化炭素、ジクロロメタン、１,２−ジクロロエタン、１,１,１−トリクロロエタン、１,１,２−トリクロロエタン、１,１−ジクロロエチレン、シス−１,２−ジクロロエチレン、１,３−ジクロロプロペン(農薬)、チウラム(農薬)、シマジン(農薬)、チオベンカルブ(ベンチオカーブ)(農薬)、ベンゼン、クロロホルム、トランス−１,２−ジクロロエチレン、１,２−ジクロロプロパン、ｐ−ジクロロベンゼン、イソキサチオン、ダイアジノン、フェニトロチオン(ＭＥＰ)、イソプロチオラン、オキシン銅（有機銅）、クロロタロニル(ＴＰＮ)、プロピザミド、ＥＰＮ、ジクロルボス(ＤＤＶＰ)、フェノブカルブ(ＢＰＭＣ)、イプロベンホス(ＩＢＰ)、クロルニトロフェン(ＣＮＰ)、トルエン、キシレン、フタル酸ジエチルヘキシル、フェノール類、有機リン、陰イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、フタル酸エステル類、ヘキサクロロシクロヘキサン(ＨＣＨ)、２−メチルイソボルネオール、ジオスミン、ホルムアルデヒド、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、ジクロロアセトニトリル、抱水クロラール、腐植質（フミン質）、１,４−ジオキサン、ダイオキシン類、ポリ塩化ビフェニル類、ポリ臭化ビフェニル類、ヘキサクロロベンゼン、ペンタクロロフェノール、２,４,５−トリクロロフェノキシ酢酸、２,４−ジクロロフェノキシ酢酸、アミトロール、アトラジン、アラクロール、シマジン、ヘキサクロロシクロヘキサン（ＨＣＨ）、カルバリル、クロルデン、オキシクロルデン、トランス-ノナクロル、１,２−ジブロモ−３−クロロプロパン（ＤＢＣＰ）、ＤＤＴ、ＤＤＥ 及びＤＤＤ、ケルセン（ジコホル）、アルドリン、エンドリン、ディルドリン、エンドスルファン（ベンゾエピン）、ヘプタクロル、ヘプタクロルエポキサイド、マラチオン（マラソン）、メソミル（ランネート）、メトキシクロル、マイレックス、ニトロフェン、トキサフェン（カンフェクロル）、トリブチルスズ（ＴＢＴ）、トリフェニルスズ（ＴＰＴ）、トリフルラリン、アルキルフェノール類、ビスフェノールＡ、フタル酸エステル類、フタル酸ジ-2-エチルヘキシル、フタル酸ブチルベンジン、フタル酸ジ−ｎ−ブチル、フタル酸ジシクロヘキシル、フタル酸ジエチル、ベンゾ[ａ]ピレン、２,４−ジクロロフェノール、アジピン酸ジ−２−エチルヘキシル、ベンゾフェノン、４−ニトロトルエン、オクタクロロスチレン、アルディカーブ、ベノミル（ベンレート）、キーポン（クロルデコン）、マンゼブ（マンコゼブ）、マンネブ、メチラム、メトリブジン、シペルメトリン、エスフェンバレレート、フェンバレレート、ペルメトリン、ビンクロゾリン、ジネブ、ジラム、フタル酸ジペンチル、フタル酸ジヘキシル、フタル酸ジプロピル等の難分解性有機物の含有水を効率的に浄化処理するために本発明による方法を適用することができる。
【００６７】
上述した実施形態では、反応生成物除去工程が実行される無機金属化合物除去装置７として、活性アルミナ吸着法により無機金属化合物を除去するものを説明したが、無機金属化合物除去装置７としては、このほかにキレート樹脂処理、イオン交換樹脂処理、凝集沈殿処理、凝集膜分離処理、共沈処理、ゼオライト処理等の何れか単独または上記各処理を２つ以上併用して構成されるものであってもよい。また、酸化処理工程における酸化分解生成物が無機金属化合物以外の場合には、活性炭吸着処理等を効果的に採用することができる。
【００６８】
上述した実施形態では、酸化処理工程において、紫外線とオゾンを用いているが、酸化処理工程は、紫外線照射処理、オゾン酸化処理、過酸化水素水のような液状酸化剤による酸化処理、フェントン反応による酸化処理の何れか単独または何れか複数の処理を併用するものであってもよい。
【００６９】
上述した実施形態で説明した濃度測定装置としては、紫外線吸光度法、連続式ＴＯＣ測定機等、測定精度に応じて他の濃度測定装置を代替することができる。
【００７０】
上述した実施形態は、地下水や浸出水の被処理水に含まれる有機砒素化合物を除去する処理設備について説明したが、本発明による難分解性有機物含有水の処理方法は地下水や浸出水の被処理水に限るものではなく、産業廃水、下水、上水、埋立浸出水、河川水、池水、湖沼水等の水処理に広く用いることができる。
【００７１】
上述した実施形態は本発明の一例であり、各部の具体的構成は、本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更設計することができ、また、上述の種々の実施形態を適宜組み合わせて難分解性有機物含有水の処理方法及びその処理装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明による有機砒素化合物を除去する処理設備のブロック構成図
【図２】（ａ）濃縮処理装置の説明図、（ｂ）酸化処理装置の説明図
【図３】（ａ）有機砒素化合物の酸化処理の反応メカニズムの説明図、（ｂ）有機砒素化合物とオゾン消費量の関係についての説明図
【図４】（ａ）有機砒素化合物の濃度と必要オゾン量の関係についての説明図、（ｂ）本発明による有機金属化合物含有水の処理と従来のコストについての説明図
【図５】濃縮処理装置における濃縮中の有機砒素化合物の濃縮倍率の説明図
【図６】濃縮処理装置における濃縮中の有機砒素化合物の濃縮倍率の説明図
【図７】別実施形態を示し、本発明による本発明による有機砒素化合物を除去する処理設備のブロック構成図
【図８】別実施形態を示し、本発明による本発明による有機砒素化合物を除去する処理設備のブロック構成図
【図９】別実施形態を示し、本発明による本発明による有機砒素化合物を除去する処理設備のブロック構成図
【図１０】別実施形態を示し、本発明による本発明による有機砒素化合物を除去する処理設備のブロック構成図
【図１１】別実施形態を示し、本発明による本発明による有機砒素化合物を除去する処理設備のブロック構成図
【符号の説明】
【００７３】
１：処理設備
２：貯水槽
３：濃縮処理装置
４：濃縮水槽
５：酸化処理装置
６：中継槽
７：無機金属化合物除去装置
８：放流水槽
３０：ハウジング
３１：筒状体
３２：逆浸透膜
５１：反応槽
５２：紫外線照射装置
５３：オゾン供給装置
５４：オゾン発生器
５５：ｐＨ調整装置
Ｐ１〜Ｐ１０：ポンプ
Ｒ１〜Ｒ４：循環路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水に含まれる難分解性有機物を膜分離により濃縮する濃縮処理工程と、濃縮処理された被処理水に対して難分解性有機物を酸化分解処理する酸化処理工程とを含み、前記濃縮処理工程は透過水に含まれる難分解性有機物の濃度を所定の許容濃度以下に維持するように濃縮する難分解性有機物含有水の処理方法。
【請求項２】
前記酸化処理工程で酸化分解処理された被処理水の一部を前記濃縮処理工程に戻す循環処理工程を含む請求項１記載の難分解性有機物含有水の処理方法。
【請求項３】
前記酸化処理工程が、前記濃縮処理工程で濃縮処理された被処理水を酸化分解処理し、酸化分解処理された被処理水の一部を前記濃縮処理工程に戻す第一酸化処理工程と、前記第一酸化処理工程で酸化分解処理された被処理水の残部を前記濃縮処理工程に戻すことなく酸化分解処理する第二酸化処理工程を含む請求項１記載の難分解性有機物含有水の処理方法。
【請求項４】
前記酸化処理工程により酸化分解された反応生成物を被処理水から除去する反応生成物除去工程を含む請求項１から３の何れかに記載の難分解性有機物含有水の処理方法。
【請求項５】
前記濃縮処理工程を経た透過水から反応生成物を除去する透過水反応生成物除去工程を含む請求項２から４の何れかに記載の難分解性有機物含有水の処理方法。
【請求項６】
前記濃縮処理工程は、被処理水に含まれる難分解性有機物を逆浸透膜を用いて濃縮濾過するものである請求項１から５の何れかに記載の難分解性有機物含有水の処理方法。
【請求項７】
前記酸化処理工程は、紫外線照射処理、オゾン酸化処理、液状酸化剤による酸化処理、フェントン反応による酸化処理の何れか単独または何れか複数の併用処理により難分解性有機物を酸化分解するものである請求項１から６の何れかに記載の難分解性有機物含有水の処理方法。
【請求項８】
前記難分解性有機物が有機砒素化合物である請求項１から７の何れかに記載の難分解性有機物含有水の処理方法。
【請求項９】
被処理水に含まれる難分解性有機物を膜分離により濃縮する濃縮処理装置と、濃縮処理された被処理水に対して難分解性有機物を酸化分解処理する酸化処理装置とを含み、前記濃縮処理装置は透過水に含まれる難分解性有機物の濃度を所定の許容濃度以下に維持するように濃縮する難分解性有機物含有水の処理装置。
【請求項１０】
前記酸化処理装置で酸化分解処理された被処理水の一部を前記濃縮処理装置に戻す循環路を設けている請求項９記載の難分解性有機物含有水の処理装置。
【請求項１１】
前記酸化処理装置が、前記濃縮処理装置で濃縮処理された被処理水を酸化分解処理し、酸化分解処理された被処理水の一部を前記濃縮処理装置に戻す循環路を備えた第一酸化処理装置と、前記第一酸化処理装置で酸化分解処理された被処理水の残部を前記濃縮処理装置に戻すことなく酸化分解処理する第二酸化処理装置を備えている請求項９記載の難分解性有機物含有水の処理装置。
【請求項１】
被処理水に含まれる難分解性有機物を膜分離により濃縮する濃縮処理工程と、濃縮処理された被処理水に対して難分解性有機物を酸化分解処理する酸化処理工程とを含み、前記濃縮処理工程は透過水に含まれる難分解性有機物の濃度を所定の許容濃度以下に維持するように濃縮する難分解性有機物含有水の処理方法。
【請求項２】
前記酸化処理工程で酸化分解処理された被処理水の一部を前記濃縮処理工程に戻す循環処理工程を含む請求項１記載の難分解性有機物含有水の処理方法。
【請求項３】
前記酸化処理工程が、前記濃縮処理工程で濃縮処理された被処理水を酸化分解処理し、酸化分解処理された被処理水の一部を前記濃縮処理工程に戻す第一酸化処理工程と、前記第一酸化処理工程で酸化分解処理された被処理水の残部を前記濃縮処理工程に戻すことなく酸化分解処理する第二酸化処理工程を含む請求項１記載の難分解性有機物含有水の処理方法。
【請求項４】
前記酸化処理工程により酸化分解された反応生成物を被処理水から除去する反応生成物除去工程を含む請求項１から３の何れかに記載の難分解性有機物含有水の処理方法。
【請求項５】
前記濃縮処理工程を経た透過水から反応生成物を除去する透過水反応生成物除去工程を含む請求項２から４の何れかに記載の難分解性有機物含有水の処理方法。
【請求項６】
前記濃縮処理工程は、被処理水に含まれる難分解性有機物を逆浸透膜を用いて濃縮濾過するものである請求項１から５の何れかに記載の難分解性有機物含有水の処理方法。
【請求項７】
前記酸化処理工程は、紫外線照射処理、オゾン酸化処理、液状酸化剤による酸化処理、フェントン反応による酸化処理の何れか単独または何れか複数の併用処理により難分解性有機物を酸化分解するものである請求項１から６の何れかに記載の難分解性有機物含有水の処理方法。
【請求項８】
前記難分解性有機物が有機砒素化合物である請求項１から７の何れかに記載の難分解性有機物含有水の処理方法。
【請求項９】
被処理水に含まれる難分解性有機物を膜分離により濃縮する濃縮処理装置と、濃縮処理された被処理水に対して難分解性有機物を酸化分解処理する酸化処理装置とを含み、前記濃縮処理装置は透過水に含まれる難分解性有機物の濃度を所定の許容濃度以下に維持するように濃縮する難分解性有機物含有水の処理装置。
【請求項１０】
前記酸化処理装置で酸化分解処理された被処理水の一部を前記濃縮処理装置に戻す循環路を設けている請求項９記載の難分解性有機物含有水の処理装置。
【請求項１１】
前記酸化処理装置が、前記濃縮処理装置で濃縮処理された被処理水を酸化分解処理し、酸化分解処理された被処理水の一部を前記濃縮処理装置に戻す循環路を備えた第一酸化処理装置と、前記第一酸化処理装置で酸化分解処理された被処理水の残部を前記濃縮処理装置に戻すことなく酸化分解処理する第二酸化処理装置を備えている請求項９記載の難分解性有機物含有水の処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−５５３８５（Ｐ２００８−５５３８５Ａ）
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２３８５１２（Ｐ２００６−２３８５１２）
【出願日】平成１８年９月４日（２００６．９．４）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月４日（２００６．９．４）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【Ｆターム（参考）】
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