JP4157682B2

JP4157682B2 - Water treatment apparatus and water treatment method

Info

Publication number: JP4157682B2
Application number: JP2001008938A
Authority: JP
Inventors: 裕村上; 薫増田; 忠広吉田; 隆谷岡
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2001-01-17
Filing date: 2001-01-17
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2021-01-17
Also published as: JP2002210479A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水処理装置及び水処理方法に関する技術分野に属し、特には、排水中の環境ホルモン・ダイオキシン等の難分解性環境微量有害物質を分解して除去するための水処理装置及び水処理方法に関する技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
オゾンと紫外線とを併用した系において水中の有機物を促進酸化法により分解して除去処理する技術（以下、オゾン／紫外線併用系促進酸化処理技術）は、浄水及び下水処理分野における高度処理技術として知られており、近年では、最終処分場侵出水中に含まれているダイオキシン類の分解処理技術として有望視されている。
【０００３】
このようなオゾン／紫外線併用系促進酸化処理技術としては、例えば、特開平７−１０８２８５号公報や特開平１０−５２６９３号公報に記載されたものがあるが、以下の方式のものが一般的である（図１）。
【０００４】
図１に示す如く、空気あるいは酸素富化ガスをオゾナイザー（オゾン発生器）へ送り込み、オゾンを発生させる。このオゾンを散気装置を用いて、１８５ｎｍ波長あるいは２５４ｎｍ波長の紫外線ランプを有する反応塔の内部の被処理水中に吹き込む。
【０００５】
そうすると、紫外線ランプが２５４ｎｍ波長の紫外線ランプである場合には、上記の吹き込まれたオゾンが紫外線〔ＵＶ(254) 〕と下記（１）式のように反応し、更に（２）式のような反応が起こり、これにより、ヒドロキシラジカルが発生する。
【０００６】
紫外線ランプが１８５ｎｍ波長の紫外線ランプである場合には、紫外線〔ＵＶ(185) 〕が溶存酸素と下記（３）式のように反応し、オゾンが発生すると共に、紫外線が水と下記（４）式のように反応し、ヒドロキシラジカルが発生する。また、１８５ｎｍ波長の紫外線ランプは１８５ｎｍ波長の紫外線を発生するだけでなく、同時に２５４ｎｍ波長の紫外線も発生するため、（３）式で発生したオゾンより、さらに（１）、（２）式の反応でヒドロキシラジカル（ＯＨ^.）が発生する。
【０００７】
これらの反応で発生したヒドロキシラジカルにより、被処理水中の環境ホルモン・ダイオキシン等の難分解性環境微量有害物質が分解される。
【０００８】
Ｏ₃＋ＵＶ(254) →Ｏ₂＋Ｏ(¹Ｄ） --------（１）
Ｏ(¹Ｄ）＋Ｈ₂Ｏ→２ＯＨ^. --------（２）
３Ｏ₂＋ＵＶ(185) →２Ｏ₃ --------（３）
Ｈ₂Ｏ＋ＵＶ(185) →ＯＨ^.＋Ｈ^. --------（４）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
酸素富化ガスから発生させたオゾンを水中に吹き込むと、溶存酸素濃度も高くなり、例えば水温１５℃の場合にはオゾンの飽和濃度は２５．９ｍｇ／Ｌであるのに対し、酸素の飽和濃度は４８ｍｇ／Ｌとなる。このような豊富な溶存酸素よりヒドロキシラジカルを発生させることができれば、環境ホルモン・ダイオキシン等の難分解性環境微量有害物質の分解効率を更に向上させることができる。即ち、このような豊富な溶存酸素をオゾンに変換させることができれば、このオゾンより大量のヒドロキシラジカルを発生させることができ、それにより難分解性環境微量有害物質の分解効率を高めることができる。
【００１０】
ところが、前記従来のオゾン／紫外線併用系促進酸化処理技術では、このような豊富な溶存酸素の大部分はオゾンに変換されず、ヒドロキシラジカルを発生させることなく、被処理水と共に排出されてしまう。この詳細を以下説明する。
【００１１】
前記従来のオゾン／紫外線併用系促進酸化処理技術では、紫外線ランプは反応塔内に挿入されて設けられており、この紫外線ランプには１８５ｎｍ波長あるいは２５４ｎｍ波長の紫外線ランプのいずれかが用いられる。
【００１２】
上記紫外線ランプとして１８５ｎｍ波長の紫外線ランプが用いられる場合、前記（３）式の反応で、溶存酸素よりオゾンを発生させることができ、そして、このオゾンより、前記（１）、（２）式の反応でヒドロキシラジカルを発生させることができる。しかし、１８５ｎｍ波長の紫外線〔ＵＶ(185) 〕の水中での到達距離は１０ｍｍ以下であるため、紫外線ランプの表面近傍でしか前記（３）式及び（４）式の反応は進まず、このため、溶存酸素の大部分はＵＶ(185) によってオゾンに変換されることなく、被処理水と共に排出されてしまう。
【００１３】
上記紫外線ランプとして２５４ｎｍ波長の紫外線ランプが用いられる場合、２５４ｎｍ波長の紫外線〔ＵＶ(254) 〕はＵＶ(185) に比べて水中での到達距離が大きく、数倍以上の距離を透過するが、ＵＶ(254) は溶存酸素を励起させることができず、溶存酸素をオゾンに変換することができないため、溶存酸素は反応には用いられず（オゾンに変換されることなく）、被処理水と共に排出されてしまう。
【００１４】
そこで、この解決策として、反応塔をＵＶ(185) が反応塔内壁に到達する程度にまで細長くすることが考えられるが、そのようにした場合は反応塔の容積が非常に小さいものとなってしまい、反応塔内でのオゾンとの反応時間も非常に短くなる。また、反応塔は被処理水の水質変動を吸収する役目もあるため、ある程度の容量が必要である。これらの点から、反応塔を上記の如く細長くすることは現実的な解決策とはならない。
【００１５】
本発明は、このような事情に着目してなされたものであって、その目的は、前記従来のオゾン／紫外線併用系促進酸化処理技術では利用されずに排出されていた溶存酸素をオゾンに変換させることができ、このオゾンよりヒドロキシラジカルを発生させることができ、ひいては環境ホルモン・ダイオキシン等の難分解性環境微量有害物質の分解効率を更に向上させることができる水処理装置及び水処理方法を提供しようとするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る水処理装置及び水処理方法は、請求項１記載の水処理装置、請求項２記載の水処理方法としており、それは次のような構成としたものである。
【００１７】
即ち、請求項１記載の水処理装置は、２５４ｎｍ波長の紫外線ランプを有する反応塔と、酸素富化ガスからオゾンを発生させるオゾン発生器と、前記オゾン発生器により発生したオゾンを前記反応塔内の被処理水中へ吹き込む手段とを有する水処理装置において、前記反応塔に被処理水の循環ラインを設けると共に、この循環ラインの途中に１８５ｎｍ波長の紫外線ランプを有する紫外線処理塔を設けたことを特徴とする水処理装置である（第１発明）。
【００１８】
請求項２記載の水処理方法は、２５４ｎｍ波長の紫外線ランプを有する反応塔に被処理水を導入し、一方、オゾン発生器により酸素富化ガスからオゾンを発生させ、このオゾンを前記反応塔内の被処理水中に吹き込むと共に、１８５ｎｍ波長の紫外線ランプを有する紫外線処理塔を途中に有する被処理水の循環ラインに前記反応塔内の被処理水を循環させることを特徴とする水処理方法である（第２発明）。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明は、例えば次のような形態で実施する。
図２に示す如く、２５４ｎｍ波長の紫外線ランプを有する反応塔に、被処理水の循環ラインを設けると共に、この循環ラインの途中に１８５ｎｍ波長の紫外線ランプを有する紫外線処理塔を設ける。一方、酸素ＰＳＡと、酸素富化ガスからオゾンを発生させるオゾン発生器（オゾナイザー）とを管接続し、このオゾン発生器からオゾンを前記反応塔内の被処理水中へ吹き込む手段を設ける。そうすると、本発明に係る水処理装置が得られる。
【００２０】
上記水処理装置の反応塔に被処理水を導入し、一方、オゾン発生器により酸素富化ガスからオゾンを発生させ、このオゾンを前記反応塔内の被処理水中に吹き込むと共に、被処理水の循環ラインに前記反応塔内の被処理水を循環させる。このような形態で本発明が実施される。
【００２１】
以下、本発明について主にその作用効果を説明する。
【００２２】
本発明に係る水処理装置は、前述のように、２５４ｎｍ波長の紫外線ランプを有する反応塔と、酸素富化ガスからオゾンを発生させるオゾン発生器と、前記オゾン発生器により発生したオゾンを前記反応塔内の被処理水中へ吹き込む手段とを有する水処理装置において、前記反応塔に被処理水の循環ラインを設けると共に、この循環ラインの途中に１８５ｎｍ波長の紫外線ランプを有する紫外線処理塔を設けたことを特徴とする水処理装置である。
【００２３】
従って、２５４ｎｍ波長の紫外線ランプを有する反応塔において吹き込まれたオゾンよりヒドロキシラジカルが発生するだけでなく、循環ラインの途中に設けられた１８５ｎｍ波長の紫外線ランプを有する紫外線処理塔において溶存酸素をオゾンに変換させることができ、このオゾンよりヒドロキシラジカルを発生させることができ、更には、上記紫外線処理塔において水から直接ヒドロキシラジカルを発生させることができ、このため、環境ホルモン・ダイオキシン等の難分解性環境微量有害物質の分解効率を向上させることができる。この詳細を以下説明する。
【００２４】
２５４ｎｍ波長の紫外線ランプを有する反応塔に被処理水を導入し、一方、オゾン発生器により酸素富化ガスからオゾンを発生させ、このオゾンを前記反応塔内の被処理水中に吹き込むと、前記反応塔において、吹き込まれたオゾンがＵＶ(254) と下記（１）式のように反応し、更に（２）式のような反応が起こり、これにより、ヒドロキシラジカル（ＯＨ^.）が発生する。
【００２５】
一方、１８５ｎｍ波長の紫外線ランプを有する紫外線処理塔を途中に有する被処理水の循環ラインに前記反応塔内の被処理水を循環させると、前記紫外線処理塔において、ＵＶ(185) が溶存酸素と下記（３）式のように反応してオゾンが発生し、さらに、１８５ｎｍ波長の紫外線ランプはＵＶ(254) も発生するために下記（１）、（２）式の反応も進行してヒドロキシラジカルが発生する。また、ＵＶ(185) が水と下記（４）式のように反応してヒドロキシラジカルが発生する。
【００２６】
また、前記紫外線処理塔において発生したオゾンの中、この処理塔でのＵＶ(254) と反応せずに残ったオゾンは、前記反応塔に入り、この反応塔においてＵＶ(254) と下記（１）式のように反応し、更に（２）式のような反応が起こり、これにより、ヒドロキシラジカルが発生する。
【００２７】
Ｏ₃＋ＵＶ(254) →Ｏ₂＋Ｏ(¹Ｄ） --------（１）
Ｏ(¹Ｄ）＋Ｈ₂Ｏ→２ＯＨ^. --------（２）
３Ｏ₂＋ＵＶ(185) →２Ｏ₃ --------（３）
Ｈ₂Ｏ＋ＵＶ(185) →ＯＨ^.＋Ｈ^. --------（４）
【００２８】
従って、２５４ｎｍ波長の紫外線ランプを有する反応塔において吹き込まれたオゾンよりヒドロキシラジカルが発生するだけでなく、循環ラインの途中に設けられた１８５ｎｍ波長の紫外線ランプを有する紫外線処理塔において溶存酸素をオゾンに変換させることができ、このオゾンより上記紫外線処理塔及び／又は反応塔においてヒドロキシラジカルを発生させることができ、更には、上記紫外線処理塔において水から直接ヒドロキシラジカルを発生させることができ、このため、環境ホルモン・ダイオキシン等の難分解性環境微量有害物質の分解効率を向上させることができる。このとき、循環ラインでの被処理水の循環に支障がない限り、紫外線処理塔を細長くしてもよいので、例えばＵＶ(185) が紫外線処理塔の内壁に到達する程度に細長くすることができ、このように細長くすると溶存酸素の大部分をＵＶ(185) によってオゾンに変換することができ、このオゾンより大量のヒドロキシラジカルを発生させることができるので、難分解性環境微量有害物質の分解効率を大幅に向上させることができる。
【００２９】
本発明に係る水処理方法は、２５４ｎｍ波長の紫外線ランプを有する反応塔に被処理水を導入し、一方、オゾン発生器により酸素富化ガスからオゾンを発生させ、このオゾンを前記反応塔内の被処理水中に吹き込むと共に、１８５ｎｍ波長の紫外線ランプを有する紫外線処理塔を途中に有する被処理水の循環ラインに前記反応塔内の被処理水を循環させることを特徴とする水処理方法である。従って、以上のことからわかる如く、前記従来のオゾン／紫外線併用系促進酸化処理技術では利用されずに排出されていた溶存酸素をオゾンに変換させることができ、このオゾンよりヒドロキシラジカルを発生させることができ、ひいては環境ホルモン・ダイオキシン等の難分解性環境微量有害物質の分解効率を更に向上させることができる。
【００３０】
【実施例】
本発明の実施例を以下説明する。尚、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００３１】
本発明の実施例に係る水処理装置を図２に示す。この水処理装置は、２５４ｎｍ波長の紫外線ランプを有する反応塔に、被処理水の循環ラインが設けられ、この循環ラインの途中に循環ポンプと１８５ｎｍ波長の紫外線ランプを有する紫外線処理塔とが設けられている。そして、前記反応塔外に酸素富化ガスからオゾンを発生させるオゾン発生器（オゾナイザー）が配置され、このオゾン発生器からオゾンを前記反応塔内の被処理水中へ吹き込む手段が設けられている。
【００３２】
尚、前記反応塔は、直径：Φ１００ｍｍ、高さ：１５００ｍｍであり、２５４ｎｍ波長の紫外線ランプは、直径：Φ３０ｍｍ、高さ：１０００ｍｍである。前記循環ラインは、紫外線処理塔以外の個所において直径：Φ１０−１２ｍｍである。前記紫外線処理塔は、直径：Φ６０ｍｍ、長さ：５００ｍｍであり、１８５ｎｍ波長の紫外線ランプは、直径：Φ４０ｍｍ、長さ：５００ｍｍである。この１８５ｎｍ波長の紫外線ランプと紫外線処理塔の内壁との間の距離は、１０ｍｍである。
【００３３】
上記水処理装置を用い、ダイオキシン模擬物質（ペンタクロロベンゼン）を含有する水を被処理水として、水処理を行った。この詳細を以下説明する。
【００３４】
上記水処理装置の２５４ｎｍ波長の紫外線ランプ及び１８５ｎｍ波長の紫外線ランプを点灯させ、反応塔に被処理水を導入し、一方、オゾン発生器により酸素富化ガスからオゾンを発生させ、このオゾンを前記反応塔内の被処理水中に吹き込むと共に、循環ポンプを作動させて被処理水の循環ラインに前記反応塔内の被処理水を循環させた。このとき、被処理水が処理水として反応塔から排出されるまでに被処理水を数回（３回以上）循環させた。そして、反応塔から排出された処理水について分析し、ペンタクロロベンゼンの分解速度定数を求めた。
【００３５】
また、比較のために、上記循環ラインの紫外線処理塔の紫外線ランプとして、上記実施例での１８５ｎｍ波長の紫外線ランプに代えて２５４ｎｍ波長の紫外線ランプを設け、この点を除き上記実施例の場合と同様の水処理装置（比較例１に係る水処理装置）を準備し、そして、この水処理装置を用い、上記実施例の場合と同様の被処理水について、同様の方法により水処理を行い、ペンタクロロベンゼンの分解速度定数を求めた。
【００３６】
また、上記循環ラインに紫外線処理塔を設けず、この点を除き上記実施例の場合と同様の水処理装置を準備した。即ち、図１に示す水処理装置において反応塔の紫外線ランプとして２５４ｎｍ波長の紫外線ランプを選択して設けたもの（比較例２に係る水処理装置）を準備した。そして、この水処理装置を用い、上記実施例の場合と同様の被処理水について、同様の方法により水処理を行い、ペンタクロロベンゼンの分解速度定数を求めた。
【００３７】
上記ペンタクロロベンゼンの分解速度定数の測定結果を表１に示す。実施例の場合、比較例２の場合に比べてペンタクロロベンゼンの分解速度定数が約２倍に上昇しており、分解効率が著しく向上している。これは、従来の場合よりも処理時間あるいは装置の大きさを約半分にすることができることを意味しており、本発明の効果が顕著であることを示している。
【００３８】
比較例１の場合、比較例２の場合に比べて分解効率が上昇しているが、その上昇の程度は約１．３倍である。実施例の場合、この比較例１の場合に比べても分解効率が高く、約１．５倍の向上が認められた。
【００３９】
【表１】

【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、従来のオゾン／紫外線併用系促進酸化処理技術では利用されずに排出されていた溶存酸素をオゾンに変換させることができ、このオゾンよりヒドロキシラジカルを発生させることができ、このため、従来のオゾン／紫外線併用系促進酸化処理技術の場合に比べて、大量のヒドロキシラジカルを発生させることができ、ひいては環境ホルモン・ダイオキシン等の難分解性環境微量有害物質の分解効率を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の水処理装置の概要を示す模式図である。
【図２】本発明の実施例に係る水処理装置の概要を示す模式図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to a technical field related to a water treatment apparatus and a water treatment method, and in particular, a water treatment apparatus and a water treatment for decomposing and removing refractory environmental trace harmful substances such as environmental hormones and dioxins in waste water. It belongs to the technical field related to methods.
[0002]
[Prior art]
Technology that decomposes and removes organic substances in water in a system using both ozone and ultraviolet rays by the accelerated oxidation method (hereinafter referred to as ozone / ultraviolet combined system accelerated oxidation treatment technology) is known as an advanced treatment technology in the field of water purification and sewage treatment. In recent years, it has been regarded as promising as a technology for decomposing dioxins contained in the final disposal site leachate.
[0003]
As such an ozone / ultraviolet combined system-accelerated oxidation treatment technique, for example, there are those described in JP-A-7-108285 and JP-A-10-52693, but the following methods are generally used. Yes (Figure 1).
[0004]
As shown in FIG. 1, air or oxygen-enriched gas is sent to an ozonizer (ozone generator) to generate ozone. This ozone is blown into the water to be treated inside the reaction tower having an ultraviolet lamp having a wavelength of 185 nm or 254 nm using a diffuser.
[0005]
Then, when the ultraviolet lamp is an ultraviolet lamp having a wavelength of 254 nm, the blown ozone reacts with the ultraviolet ray [UV (254)] as shown in the following formula (1), and further, as shown in the formula (2) A reaction occurs, which generates a hydroxy radical.
[0006]
When the ultraviolet lamp is an ultraviolet lamp having a wavelength of 185 nm, ultraviolet rays [UV (185)] react with dissolved oxygen as shown in the following formula (3) to generate ozone, and ultraviolet rays are converted into water with the following formula (4). It reacts as in the formula to generate hydroxy radicals. In addition, since the 185 nm wavelength UV lamp generates not only 185 nm wavelength UV but also 254 nm wavelength UV, the reaction of the formulas (1) and (2) is further performed than the ozone generated by the formula (3). Generates hydroxy radicals (OH ^. ).
[0007]
Hydroxyl radicals generated by these reactions decompose indestructible environmental trace harmful substances such as environmental hormones and dioxins in the water to be treated.
[0008]
O ₃ + UV (254) → O ₂ + O ( ¹ D) -------- (1)
^{_{O (1 D) + H 2}} O → 2OH. -------- (2)
3O ₂ + UV (185) → 2O ₃ -------- (3)
_{H 2 O + UV (185)} → OH. + H. -------- (4)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
When ozone generated from oxygen-enriched gas is blown into water, the dissolved oxygen concentration also increases. For example, when the water temperature is 15 ° C., the saturated ozone concentration is 25.9 mg / L, whereas the saturated oxygen concentration Is 48 mg / L. If hydroxy radicals can be generated from such abundant dissolved oxygen, it is possible to further improve the decomposition efficiency of refractory environmental trace harmful substances such as environmental hormones and dioxins. That is, if such abundant dissolved oxygen can be converted into ozone, a larger amount of hydroxy radicals than ozone can be generated, thereby improving the decomposition efficiency of the hardly decomposable environmental trace harmful substances.
[0010]
However, in the conventional ozone / ultraviolet combined system-promoted oxidation treatment technique, most of such abundant dissolved oxygen is not converted to ozone and is discharged together with the water to be treated without generating hydroxyl radicals. Details will be described below.
[0011]
In the conventional ozone / ultraviolet combined system accelerated oxidation treatment technique, an ultraviolet lamp is inserted in a reaction tower, and either an 185 nm wavelength lamp or a 254 nm wavelength ultraviolet lamp is used as the ultraviolet lamp.
[0012]
When an ultraviolet lamp having a wavelength of 185 nm is used as the ultraviolet lamp, ozone can be generated from dissolved oxygen by the reaction of the formula (3), and from the ozone, the formulas (1) and (2) Hydroxyl radicals can be generated by the reaction. However, since the reach distance of the ultraviolet ray [UV (185)] having a wavelength of 185 nm in water is 10 mm or less, the reactions of the equations (3) and (4) do not proceed only near the surface of the ultraviolet lamp. Most of the dissolved oxygen is discharged together with the water to be treated without being converted into ozone by UV (185).
[0013]
When an ultraviolet lamp having a wavelength of 254 nm is used as the ultraviolet lamp, the ultraviolet ray having a wavelength of 254 nm [UV (254)] has a larger reach in water than UV (185) and transmits a distance several times or more. Since UV (254) cannot excite dissolved oxygen and cannot convert dissolved oxygen to ozone, dissolved oxygen is not used in the reaction (without being converted to ozone), and with treated water It will be discharged.
[0014]
Therefore, as a solution, it is conceivable that the reaction tower is elongated to such an extent that UV (185) reaches the inner wall of the reaction tower, but in such a case, the volume of the reaction tower becomes very small. As a result, the reaction time with ozone in the reaction tower becomes very short. Moreover, since the reaction tower also has a role of absorbing the water quality fluctuation of the water to be treated, a certain amount of capacity is required. From these points, elongating the reaction column as described above is not a realistic solution.
[0015]
The present invention has been made paying attention to such circumstances, and its purpose is to convert dissolved oxygen, which has been exhausted without being used in the conventional ozone / ultraviolet combined accelerated oxidation technology, into ozone. A water treatment apparatus and a water treatment method that can generate hydroxyl radicals from this ozone, and that can further improve the decomposition efficiency of environmentally-degradable environmental trace harmful substances such as environmental hormones and dioxins are provided. It is something to try.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a water treatment apparatus and a water treatment method according to the present invention are the water treatment apparatus according to claim 1 and the water treatment method according to claim 2, respectively. Is.
[0017]
That is, the water treatment apparatus according to claim 1 is a reaction tower having an ultraviolet lamp having a wavelength of 254 nm, an ozone generator for generating ozone from an oxygen-enriched gas, and ozone generated by the ozone generator in the reaction tower. In the water treatment apparatus having a means for blowing water into the water to be treated, a circulation line for water to be treated is provided in the reaction tower, and an ultraviolet treatment tower having an ultraviolet lamp with a wavelength of 185 nm is provided in the circulation line. 1 is a water treatment apparatus according to the present invention (first invention).
[0018]
The water treatment method according to claim 2, wherein water to be treated is introduced into a reaction tower having an ultraviolet lamp having a wavelength of 254 nm, while ozone is generated from an oxygen-enriched gas by an ozone generator, and this ozone is introduced into the reaction tower. In this water treatment method, the water to be treated in the reaction tower is circulated through a circulation line of water to be treated having an ultraviolet treatment tower having an ultraviolet lamp having a wavelength of 185 nm. (Second invention).
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention is implemented, for example, in the following form.
As shown in FIG. 2, a circulation line for water to be treated is provided in a reaction tower having an ultraviolet lamp having a wavelength of 254 nm, and an ultraviolet treatment tower having an ultraviolet lamp having a wavelength of 185 nm is provided in the middle of the circulation line. On the other hand, an oxygen PSA and an ozone generator (ozonizer) for generating ozone from the oxygen-enriched gas are connected by a pipe, and means for blowing ozone from the ozone generator into the water to be treated in the reaction tower is provided. Then, the water treatment apparatus according to the present invention is obtained.
[0020]
Water to be treated is introduced into the reaction tower of the water treatment apparatus, while ozone is generated from the oxygen-enriched gas by an ozone generator, and this ozone is blown into the water to be treated in the reaction tower. The water to be treated in the reaction tower is circulated through the circulation line. The present invention is implemented in such a form.
[0021]
Hereinafter, the effects of the present invention will be mainly described.
[0022]
As described above, the water treatment apparatus according to the present invention includes a reaction tower having an ultraviolet lamp having a wavelength of 254 nm, an ozone generator that generates ozone from an oxygen-enriched gas, and the ozone generated by the ozone generator. In the water treatment apparatus having means for blowing into the water to be treated in the tower, a circulation line for the water to be treated is provided in the reaction tower, and an ultraviolet treatment tower having an ultraviolet lamp having a wavelength of 185 nm is provided in the circulation line. This is a water treatment device characterized by that.
[0023]
Therefore, not only hydroxy radicals are generated from ozone blown in a reaction tower having a 254 nm wavelength ultraviolet lamp, but also dissolved oxygen is converted into ozone in an ultraviolet treatment tower having a 185 nm wavelength ultraviolet lamp provided in the middle of the circulation line. Hydroxyl radicals can be generated from this ozone, and further, hydroxyl radicals can be generated directly from water in the UV treatment tower, which makes it difficult to decompose environmental hormones, dioxins, etc. The decomposition efficiency of environmental trace harmful substances can be improved. Details will be described below.
[0024]
When water to be treated is introduced into a reaction tower having an ultraviolet lamp having a wavelength of 254 nm, ozone is generated from an oxygen-enriched gas by an ozone generator, and this ozone is blown into the water to be treated in the reaction tower. In the tower, the blown ozone reacts with UV (254) as shown in the following formula (1), and further a reaction as shown in the formula (2) occurs, thereby generating a hydroxy radical (OH ^. ).
[0025]
On the other hand, when the water to be treated in the reaction tower is circulated through the circulation line of the water to be treated having an ultraviolet treatment tower having an ultraviolet lamp having a wavelength of 185 nm, UV (185) is dissolved in the ultraviolet treatment tower. Reaction occurs as shown in the following formula (3), and ozone is generated. Furthermore, since an ultraviolet lamp with a wavelength of 185 nm also generates UV (254), the reactions of the following formulas (1) and (2) also proceed to generate hydroxyl radicals. Will occur. Further, UV (185) reacts with water as shown in the following formula (4) to generate hydroxy radicals.
[0026]
Of the ozone generated in the ultraviolet treatment tower, ozone remaining without reacting with UV (254) in the treatment tower enters the reaction tower, and UV (254) and the following (1) ) Reaction, and further a reaction as shown in formula (2) occurs, whereby a hydroxy radical is generated.
[0027]
O ₃ + UV (254) → O ₂ + O ( ¹ D) -------- (1)
^{_{O (1 D) + H 2}} O → 2OH. -------- (2)
3O ₂ + UV (185) → 2O ₃ -------- (3)
_{H 2 O + UV (185)} → OH. + H. -------- (4)
[0028]
Therefore, not only hydroxy radicals are generated from ozone blown in a reaction tower having a 254 nm wavelength ultraviolet lamp, but also dissolved oxygen is converted into ozone in an ultraviolet treatment tower having a 185 nm wavelength ultraviolet lamp provided in the middle of the circulation line. Hydroxyl radicals can be generated from the ozone in the UV treatment tower and / or reaction tower, and further, hydroxyl radicals can be generated directly from water in the UV treatment tower. In addition, it is possible to improve the decomposition efficiency of environmentally-degradable environmental trace harmful substances such as environmental hormones and dioxins. At this time, as long as there is no hindrance to the circulation of the water to be treated in the circulation line, the ultraviolet treatment tower may be elongated. For example, it can be elongated so that UV (185) reaches the inner wall of the ultraviolet treatment tower. In this way, most of the dissolved oxygen can be converted into ozone by UV (185), and a larger amount of hydroxy radicals can be generated than this ozone. Can be greatly improved.
[0029]
In the water treatment method according to the present invention, water to be treated is introduced into a reaction tower having an ultraviolet lamp having a wavelength of 254 nm, while ozone is generated from an oxygen-enriched gas by an ozone generator, and this ozone is contained in the reaction tower. The water treatment method is characterized in that the water to be treated in the reaction tower is circulated through a circulation line of the water to be treated having an ultraviolet treatment tower having an ultraviolet lamp having a wavelength of 185 nm while being blown into the water to be treated. Therefore, as can be seen from the above, it is possible to convert dissolved oxygen that has been exhausted without being used in the conventional ozone / ultraviolet combined accelerated oxidation technology into ozone, and to generate hydroxy radicals from this ozone. As a result, it is possible to further improve the decomposition efficiency of environmentally harmful trace amounts of harmful substances such as environmental hormones and dioxins.
[0030]
【Example】
Examples of the present invention will be described below. In addition, this invention is not limited to this Example.
[0031]
A water treatment apparatus according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. In this water treatment apparatus, a circulation line for water to be treated is provided in a reaction tower having an ultraviolet lamp of 254 nm wavelength, and a circulation pump and an ultraviolet treatment tower having an ultraviolet lamp of 185 nm wavelength are provided in the middle of the circulation line. ing. An ozone generator (ozonizer) for generating ozone from the oxygen-enriched gas is disposed outside the reaction tower, and means for blowing ozone from the ozone generator into the water to be treated in the reaction tower is provided.
[0032]
The reaction tower has a diameter of Φ100 mm and a height of 1500 mm, and the ultraviolet lamp having a wavelength of 254 nm has a diameter of Φ30 mm and a height of 1000 mm. The circulation line has a diameter of Φ10-12 mm at a place other than the ultraviolet treatment tower. The ultraviolet treatment tower has a diameter of Φ60 mm and a length of 500 mm, and the 185 nm wavelength ultraviolet lamp has a diameter of Φ40 mm and a length of 500 mm. The distance between the 185 nm wavelength UV lamp and the inner wall of the UV processing tower is 10 mm.
[0033]
Using the water treatment apparatus, water treatment was performed using water containing a dioxin simulation substance (pentachlorobenzene) as water to be treated. Details will be described below.
[0034]
The 254 nm wavelength ultraviolet lamp and the 185 nm wavelength ultraviolet lamp of the water treatment apparatus are turned on, and water to be treated is introduced into the reaction tower, while ozone is generated from the oxygen-enriched gas by an ozone generator, While blowing into the to-be-processed water in a reaction tower, the to-be-processed water in the said reaction tower was circulated to the circulation line of the to-be-processed water by operating the circulation pump. At this time, the treated water was circulated several times (three times or more) before the treated water was discharged from the reaction tower as treated water. And the treated water discharged | emitted from the reaction tower was analyzed, and the decomposition rate constant of pentachlorobenzene was calculated | required.
[0035]
For comparison, an ultraviolet lamp with a wavelength of 254 nm is provided instead of the ultraviolet lamp with a wavelength of 185 nm in the above embodiment as an ultraviolet lamp of the ultraviolet treatment tower in the circulation line. A similar water treatment device (water treatment device according to Comparative Example 1) is prepared, and using this water treatment device, water to be treated is treated in the same manner as in the case of the above-described example, The decomposition rate constant of pentachlorobenzene was determined.
[0036]
Moreover, the ultraviolet treatment tower was not provided in the said circulation line, and the water treatment apparatus similar to the case of the said Example except this point was prepared. That is, the water treatment apparatus shown in FIG. 1 was prepared by selecting an ultraviolet lamp with a wavelength of 254 nm as the ultraviolet lamp of the reaction tower (water treatment apparatus according to Comparative Example 2). And using this water treatment apparatus, water to be treated was treated in the same manner as in the case of the above example, and the decomposition rate constant of pentachlorobenzene was determined.
[0037]
Table 1 shows the measurement results of the decomposition rate constant of pentachlorobenzene. In the case of the example, the decomposition rate constant of pentachlorobenzene is increased about twice as compared with the case of Comparative Example 2, and the decomposition efficiency is remarkably improved. This means that the processing time or the size of the apparatus can be halved as compared with the conventional case, and the effect of the present invention is remarkable.
[0038]
In the case of Comparative Example 1, the decomposition efficiency is increased as compared with the case of Comparative Example 2, but the degree of the increase is about 1.3 times. In the case of the example, the decomposition efficiency was higher than in the case of Comparative Example 1, and an improvement of about 1.5 times was recognized.
[0039]
[Table 1]

[0040]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to convert dissolved oxygen that has been exhausted without being used in the conventional ozone / ultraviolet combined system accelerated oxidation treatment technology into ozone, and to generate hydroxy radicals from this ozone. Therefore, it can generate a large amount of hydroxyl radicals compared to the conventional ozone / ultraviolet combined oxidation-promoted oxidation treatment technology, which greatly improves the decomposition efficiency of environmentally-degradable environmental trace hazardous substances such as environmental hormones and dioxins. Can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of a conventional water treatment apparatus.
FIG. 2 is a schematic view showing an outline of a water treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.

Claims

Water treatment comprising a reaction tower having an ultraviolet lamp with a wavelength of 254 nm, an ozone generator for generating ozone from an oxygen-enriched gas, and means for blowing ozone generated by the ozone generator into the water to be treated in the reaction tower In the apparatus, a water treatment apparatus is provided, wherein a circulation line for water to be treated is provided in the reaction tower, and an ultraviolet treatment tower having an ultraviolet lamp having a wavelength of 185 nm is provided in the middle of the circulation line.

Water to be treated is introduced into a reaction tower having an ultraviolet lamp with a wavelength of 254 nm, while ozone is generated from an oxygen-enriched gas by an ozone generator, and this ozone is blown into the water to be treated in the reaction tower, and a wavelength of 185 nm A water treatment method comprising circulating the water to be treated in the reaction tower through a circulation line of water to be treated having an ultraviolet treatment tower having an ultraviolet lamp in the middle.