特開 2022-165529 高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置及び該装置を使用したシステム並びに高濃度難分解性有機物の排水最終処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022165529

(43)【公開日】2022-11-01

(54)【発明の名称】高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置及び該装置を使用したシステム並びに高濃度難分解性有機物の排水最終処理方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/78 20060101AFI20221025BHJP

   C02F 1/28 20060101ALI20221025BHJP

   C02F 9/04 20060101ALI20221025BHJP

   C02F 9/12 20060101ALI20221025BHJP

   C02F 1/32 20060101ALI20221025BHJP

   C02F 1/58 20060101ALI20221025BHJP

   C02F 1/72 20060101ALI20221025BHJP

【ＦＩ】

C02F1/78

C02F1/28 D

C02F9/04

C02F9/12

C02F1/32

C02F1/58 H

C02F1/72 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021070896

(22)【出願日】2021-04-20

(71)【出願人】

【識別番号】521169251

【氏名又は名称】株式会社ＲＥＯＴＥＣＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100078776

【弁理士】

【氏名又は名称】安形 雄三

(74)【代理人】

【識別番号】100121887

【弁理士】

【氏名又は名称】菅野 好章

(74)【代理人】

【識別番号】100200333

【弁理士】

【氏名又は名称】古賀 真二

(72)【発明者】

【氏名】千葉 雅輝

【テーマコード（参考）】

4D037

4D038

4D050

4D624

【Ｆターム（参考）】

4D037AA11

4D037AB02

4D037BA18

4D037CA01

4D037CA02

4D037CA08

4D037CA12

4D038AA08

4D038AB27

4D038BB06

4D038BB07

4D038BB17

4D038BB18

4D050AA12

4D050AB11

4D050BB02

4D050BC05

4D050BC09

4D050BD02

4D050BD06

4D050CA06

4D050CA07

4D050CA15

4D050CA16

4D050CA20

4D624AA04

4D624AB07

4D624BA02

4D624BB01

4D624BC01

4D624CA01

4D624DA05

4D624DB03

4D624DB10

4D624DB21

4D624DB24

(57)【要約】      （修正有）

【課題】オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルを利用した高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置及び該装置を使用したシステム並びに方法を提供する。
【解決手段】オゾン発生装置２、オゾン分解反応装置３、オゾン‐紫外線分解反応装置４及びオゾン触媒反応装置５を具備する高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置１であって、オゾン分解反応装置は、オゾン分解反応槽、原水導入口、第１マイクロバブル発生装置、エゼクタポンプ、第１圧壊塔３５、第１循環ポンプ及び第１活性炭塔３７を具備し、オゾン‐紫外線分解反応装置は、オゾン‐紫外線分解反応槽、紫外線照射器、第２マイクロバブル発生装置、内部に第２圧壊塔４５、第３循環ポンプ及び第２活性炭塔４７を具備し、オゾン触媒反応装置は、オゾン触媒分解槽、第３マイクロバブル発生装置、第４循環ポンプ、第３圧壊塔５４、第５循環ポンプ及び第３活性炭塔５６を具備している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

オゾン発生装置、オゾン分解反応装置、オゾン‐紫外線分解反応装置及びオゾン触媒反応装置を具備する高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置であって、
前記オゾン分解反応装置は、オゾン分解反応槽、原水導入口、第１マイクロバブル発生装置、エゼクタポンプ、内部にパンチング板が設置される第１圧壊塔、第１循環ポンプ及び第１活性炭塔を具備し、
前記オゾン‐紫外線分解反応装置は、オゾン‐紫外線分解反応槽、紫外線照射器、第２マイクロバブル発生装置、第２循環ポンプ、内部にパンチング板が設置される第２圧壊塔、第３循環ポンプ及び第２活性炭塔を具備し、
前記オゾン触媒反応装置は、オゾン触媒分解槽、第３マイクロバブル発生装置、第４循環ポンプ、内部にパンチング板が設置される第３圧壊塔、第５循環ポンプ及び第３活性炭塔を具備し、
前記オゾン発生装置は、オゾンガス供給管により、前記エゼクタポンプ、前記第１マイクロバブル発生装置、前記第２マイクロバブル発生装置及び前記第３マイクロバブル発生装置に連結し、
前記オゾン分解反応槽、前記オゾン‐紫外線分解反応槽、及び前記オゾン触媒分解槽は、越流管により連結され、
前記オゾン触媒分解槽の内部には、第１活性炭層及び第２活性炭層が配設され、且つ逆洗水吹出口が設けられていることを特徴とする高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置。

【請求項2】

オゾン発生装置、オゾン分解反応装置及びオゾン触媒反応装置を具備する高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置であって、
前記オゾン分解反応装置は、オゾン分解反応槽、原水導入口、第１マイクロバブル発生装置、エゼクタポンプ、内部にオリフィスが設置される第１圧壊塔、第１循環ポンプ及び第１活性炭塔を具備し、
前記オゾン‐紫外線分解反応装置は、オゾン‐紫外線分解反応槽、紫外線照射器、第２マイクロバブル発生装置、第２循環ポンプ、内部にオリフィスが設置される第２圧壊塔、第３循環ポンプ及び第２活性炭塔を具備し、
前記オゾン触媒反応装置は、オゾン触媒分解槽、第３マイクロバブル発生装置、第４循環ポンプ、内部にオリフィスが設置される第３圧壊塔、第５循環ポンプ及び第３活性炭塔を具備し、
前記オゾン発生装置は、オゾンガス供給管により、前記エゼクタポンプ、前記第１マイクロバブル発生装置、前記第２マイクロバブル発生装置及び前記第３マイクロバブル発生装置に連結し、
前記オゾン分解反応槽、前記オゾン‐紫外線分解反応槽、及び前記オゾン触媒分解槽は、越流管により連結され、
前記オゾン触媒分解槽の内部には、第１活性炭層及び第２活性炭層が配設され、且つ逆洗水吹出口が設けられていることを特徴とする高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置。

【請求項3】

前記第１圧壊塔は、複数の管を通じて、オゾンマイクロバブルを含有する排水原水を前記オゾン分解反応槽との間で循環させるように設置される請求項１又は２に記載の装置。

【請求項4】

前記第１活性炭塔は、複数の管を通じて、オゾンガス、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルを含有する排水原水を前記オゾン分解反応槽との間で循環させるように設置される請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。

【請求項5】

前記第２圧壊塔は、複数の管を通じて、オゾンマイクロバブルを含有する排水原水を前記オゾン‐紫外線分解反応槽との間で循環させるように設置される請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置。

【請求項6】

前記第２活性炭塔は、複数の管を通じて、オゾンガス、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルを含有する排水原水を前記オゾン‐紫外線分解反応槽との間で循環させるように設置される請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置。

【請求項7】

前記第３圧壊塔は、複数の管を通じて、オゾンマイクロバブルを含有する排水原水を前記オゾン触媒分解槽との間で循環させるように設置される請求項１乃至６のいずれか１項に記載の装置。

【請求項8】

前記第３活性炭塔は、複数の管を通じて、オゾンガス、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルを含有する排水原水を前記オゾン触媒分解槽との間で循環させるように設置される請求項１乃至７のいずれか１項に記載の装置。

【請求項9】

前記第１活性炭塔、前記第２活性炭塔及び前記第３活性炭塔に充填される活性炭は、粒状活性炭であり、該活性炭の直径は、１～２ｍｍである請求項１乃至８のいずれか１項に記載の装置。

【請求項10】

前記第１活性炭層に充填する活性炭は、直径が６～７ｍｍであるペレット型活性炭であり、並びに前記第３活性炭層に充填する活性炭は、直径が３～４ｍｍであるペレット型活性炭である請求項１乃至９のいずれか１項に記載の装置。

【請求項11】

更にもう１つの前記オゾン分解反応装置及び凝集沈殿槽を具備する請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の装置。

【請求項12】

請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の装置を使用した高濃度難分解性有機物の排水最終処理システムであって、
前記排水最終処理システムは、
排水原水をオゾン分解反応槽、原水導入口、第１マイクロバブル発生装置、エゼクタポンプ、内部にパンチング板が設置される第１圧壊塔、第１循環ポンプ及び第１活性炭塔を具備するオゾン分解反応装置を使用して処理するオゾン分解処理システム、
前記オゾン分解処理システムで処理した前記排水原水をオゾン‐紫外線分解反応槽、紫外線照射器、第２マイクロバブル発生装置、内部にパンチング板が設置される第２圧壊塔、第３循環ポンプ及び第２活性炭塔を具備するオゾン‐紫外線分解反応装置を使用して処理するオゾン‐紫外線分解処理システム、並びに
前記オゾン分解処理システム及び前記オゾン‐紫外線分解処理システムによって処理した前記排水原水を、オゾン触媒分解槽、第３マイクロバブル発生装置、第４循環ポンプ、内部にパンチング板が設置される第３圧壊塔、第５循環ポンプ及び第３活性炭塔を具備し、第１活性炭層及び第２活性炭層を内部に設置するオゾン触媒反応装置により処理するオゾン触媒分解システムを具備し、
前記オゾン‐紫外線分解処理システムにおいて、前記排水原水に対して、紫外線を２～１２時間照射し、並びに前記触媒分解システムにおいて、前記排水原水を、流速１０～１００ｃｍ／秒で前記第１活性炭層及び前記第２活性炭層を通過させることを特徴とする高濃度難分解性有機物の排水最終処理システム。

【請求項13】

請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の装置を使用した高濃度難分解性有機物の排水最終処理システムであって、
前記排水最終処理システムは、
排水原水をオゾン分解反応槽、原水導入口、第１マイクロバブル発生装置、エゼクタポンプ、内部にオリフィスが設置される第１圧壊塔、第１循環ポンプ及び第１活性炭塔を具備するオゾン分解反応装置を使用して処理するオゾン分解処理システム、
前記オゾン分解処理システムで処理した前記排水原水をオゾン‐紫外線分解反応槽、紫外線照射器、第２マイクロバブル発生装置、内部にオリフィスが設置される第２圧壊塔、第３循環ポンプ及び第２活性炭塔を具備するオゾン‐紫外線分解反応装置を使用して処理するオゾン‐紫外線分解処理システム、並びに
前記オゾン分解処理システム及び前記オゾン‐紫外線分解処理システムによって処理した前記排水原水を、オゾン触媒分解槽、第３マイクロバブル発生装置、第４循環ポンプ、内部にオリフィスが設置される第３圧壊塔、第５循環ポンプ及び第３活性炭塔を具備し、第１活性炭層及び第２活性炭層を内部に設置するオゾン触媒反応装置により処理するオゾン触媒分解システムを具備し、
前記オゾン‐紫外線分解処理システムにおいて、前記排水原水に対して、紫外線を２～１２時間照射し、並びに前記触媒分解システムにおいて、前記排水原水を、流速１０～１００ｃｍ／秒で前記第１活性炭層及び前記第２活性炭層を通過させることを特徴とする高濃度難分解性有機物の排水最終処理システム。

【請求項14】

更に、少なくとも１つ以上の前記オゾン分解処理システム、凝集処理システム、ろ過処理システム、及び／又は少なくとも前記オゾン触媒分解システムを具備する請求項１２又は１３に記載の排水最終処理システム。

【請求項15】

前記第１活性炭層に充填する活性炭は、直径が６～７ｍｍであるペレット型活性炭であり、並びに前記第３活性炭層に充填する活性炭は、直径が３～４ｍｍであるペレット型活性炭である請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の排水最終処理システム。

【請求項16】

請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載のオゾンマイクロバブルによる高濃度難分解性有機物の排水最終処理システムを使用した排水最終処理方法であって、
オゾン分解処理する工程、オゾン‐紫外線分解処理する工程及びオゾン触媒分解する工程を具備し、前記オゾン‐紫外線分解処理する工程にて、排水原水に対して紫外線を２～１２時間照射することを特徴とする高濃度難分解性有機物の排水最終処理方法。

【請求項17】

更に、少なくとも１つ以上の前記オゾン分解処理する工程、凝集処理する工程、ろ過処理する工程、及び／又は前記オゾン触媒分解する工程を具備する請求項１６に記載の排水最終処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、オゾンガス含有マイクロバブル（以下、「オゾンマイクロバブル」とする。）及び／又はオゾンガス含有ナノバブル（以下、「オゾンナノバブル」とする。）を含む水を利用した高濃度難分解性有機物の排水の最終処理装置、該装置を使用したシステム並びに高濃度難分解性有機物の排水の最終処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

オゾンは、フッ素に次ぐ強力な酸化力を有しており、医療、食品、農業、畜産、半導体製品の洗浄などの分野において、殺菌、ウィルスの不活化、脱臭、脱色、有機物の除去などに用いられることが一般的によく知られている。更に、先に述べた分野だけでなく、産業、農業、生活などの排水処理分野においても、オゾンが用いられることが知られている。

【0003】

排水処理分野において、オゾンを使用する利点としては、金属の酸化処理だけでなく、先に述べたように有機物の酸化処理が可能であることがあげられる。例えばその性質を利用した、含有機物排水処理の方法及びシステムが、特許第３４６８４１４号公報（特許文献１）に開示されている。

【0004】

特許文献１に記載の方法及びシステムは、有機物や難分解性物質を含む排水を、２段階の負圧型分離槽でオゾン処理し、オゾン処理された後に、更に微生物曝気及び沈殿分離をして処理するというものである。負圧型分離槽でオゾン処理をする際、即ち排水とオゾンを気液凝縮混合させる際に、渦流を用いて効率よくオゾン処理をするというものである。

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の方法やシステムでは、排水をオゾン処理したとしても殺菌は十分であるが、難分解性物質はあくまで難分解性から易分解性の物質になるというのみで、最終的には微生物曝気や沈殿分離に依存する。また、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）やＣＯＤ（化学的酸素要求量）の値が大きい排水、即ち高濃度の有機物を含む排水が処理できるかどうかは不明である。

【0006】

ここで、オゾンを用いて排水処理をする際、排水内にオゾンガスを含有させた数十～数百μｍオーダーの微小気泡（マイクロバブル）及び／又はオゾンガスを含有させた数十～数百ｎｍオーダーの気泡（ナノバブル）とし、該マイクロバブル及び／又はナノバブルの吸着能を利用した排水内の有機物を処理する方法が、例えば特開２０１２－１０６２１１号公報（特許文献２）、特開２０１２－１０６２１２号公報（特許文献３）、特開２０１２－１０６２１３号公報（特許文献４）に開示されている。特許文献２に記載の方法は、高分子量（分子量１万以上）の有機物系微小固体物質を取り除くことにより、後の排水処理を効率良く行うことを可能にした排水の前処理方法である。また、特許文献３に記載の方法は、排水中の有機物をオゾンマイクロバブルと、オゾンマイクロバブルの強制圧壊によって生じたフリーラジカルにより分解させると共に、無機系凝集剤で更に処理することによって無害化した沈殿として析出させて排水処理を行うというものである。また、特許文献４に記載の方法は、例えば特許文献３に記載の方法で処理しきれなかった最終残存有機物、即ち有機物系微小固体物質を、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルと共に、活性炭を通過させることにより処理するというものである。そして、特許文献２乃至４に記載の方法は、ＣＯＤ値が１０００ｍｇ／Ｌ以上という比較的高濃度の排水に対して有効である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第３４６８４１４号公報

【特許文献2】特開２０１２－１０６２１１号公報

【特許文献3】特開２０１２－１０６２１２号公報

【特許文献4】特開２０１２－１０６２１３号公報

【特許文献5】特許第６６３５４４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献１に記載の方法やシステムでは、先に述べたように、難分解性物質はあくまで難分解性から易分解性になるというのみで、最終的には微生物曝気や沈殿分離に依存する。また、難分解性物質として、例えばアクリル系排水、ガラス系排水、アルデヒドやＴＨＦ等の極性溶剤系排水などを分解可能かどうかは不明であり、更には高濃度の難分解性物質含有の排水を処理可能かどうかも不明である。

【0009】

また、特許文献２においては、あくまで排水処理の前処理方法ということを考慮すると、有機物が完全に処理されるわけではない。そして、特許文献２の方法では泡沫分離を用いるため、泡沫を効率よく発生できれば良いが、泡沫の発生が確認されない或いは泡沫に有機物が移動しないということも考えられる。

【0010】

また、特許文献３においては、浮遊物を取り除いてからでないと排水内の有機物の処理がしにくいといったことや、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルだけでなく凝集剤に頼らないとＣＯＤが削減しないといった点が懸念事項である。特許文献４においては、あくまで高分子量（分子量１万以上）の有機物系微小固体物質を対象としているため、先に述べたアクリル系やガラス系などの難分解性物質が分解できるかどうかが不明であること、並びに触媒として用いる活性炭については逆洗工程が水（マイクロバブル及び／又はナノバブル含有水は除く。）で行われているため、活性炭の寿命が短くなることなどがある。もし、有機物系微小固体物質以外の有機物をオゾンと活性炭触媒下で反応させることが可能であるとしても、低濃度（４０～１００ｍｇ／Ｌ）のＣＯＤ値にしなくては吸着が優先されてしまい、触媒反応は起こらなくなる可能性があった。

【0011】

また、特許文献２乃至４にはあらゆる有機物の処理が可能である旨の記載があるが、これらの文献に記載の技術を組み合わせた場合、有機物系微小固体物質の除去は可能であっても、アクリル系排水、ガラス系排水、アルデヒドやＴＨＦ等の極性溶剤系排水など難分解性物質や、更に硫酸アンモニウムやアンモニア性、亜硝酸性、又は硝酸性態窒素などの窒素態固定物が処理できるかどうかは不明である。

【0012】

そこで、難分解性有機物や更には硫酸アンモニウムやアンモニア性、亜硝酸性、又は硝酸性態窒素などの窒素態固定物の処理を可能にし、且つランニングコストがかからない、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルを利用した高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置及び該装置を使用したシステム並びに高濃度難分解性有機物の排水最終処理方法が、例えば特許第６６３５４４４号公報（特許文献５）に開示されている。

【0013】

特許文献５に記載の装置やシステムは、大まかにオゾン分解反応装置及びオゾン触媒反応装置で成り、該装置を使用した排水最終処理方法は、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルを利用して、オゾン分解反応装置で有機物をオゾンと反応させることにより、大部分の有機物を処理すると共に、層状にした活性炭層を触媒反応場として用いることによりオゾン触媒反応装置で、オゾン分解反応装置や活性炭塔で処理できなかった、最終残存物や浮遊物と、オゾンとを反応させることにより、難分解性有機物や有機物系微小固体物質を処理するというシステムである。

【0014】

しかしながら、特許文献５に記載の装置やシステムでは、排水処理の際に重要な要素となるオゾンマイクロバブル及び／若しくはオゾンナノバブルの圧壊により発生するフリーラジカル又はオゾンガスについては、平衡反応により酸素に戻り易いことから、溶存酸素が発生してしまうこと、また、活性炭層が汚染された場合に逆洗（洗浄）工程を高い頻度で考慮しなくては、活性炭層の維持にランニングコストがかかってしまうといった懸念があった。

【0015】

ここで、上記の事情を鑑み、本発明は、難分解性有機物や更には硫酸アンモニウムやアンモニア性、亜硝酸性、又は硝酸性態窒素などの窒素態固定物の処理や有機物系微小固体物質の処理を可能にし、且つ活性炭層の維持にランニングコストがかからない、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルを利用した高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置及び該装置を使用したシステム並びに高濃度難分解性有機物の排水最終処理方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0016】

本発明に係る排水最終処理装置の目的は、オゾン発生装置、オゾン分解反応装置、オゾン‐紫外線分解反応装置及びオゾン触媒反応装置を具備する高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置であって、前記オゾン分解反応装置は、オゾン分解反応槽、原水導入口、第１マイクロバブル発生装置、エゼクタポンプ、内部にパンチング板が設置される第１圧壊塔、第１循環ポンプ及び第１活性炭塔を具備し、前記オゾン‐紫外線分解反応装置は、オゾン‐紫外線分解反応槽、紫外線照射器、第２マイクロバブル発生装置、第２循環ポンプ、内部にパンチング板が設置される第２圧壊塔、第３循環ポンプ及び第２活性炭塔を具備し、前記オゾン触媒反応装置は、オゾン触媒分解槽、第３マイクロバブル発生装置、第４循環ポンプ、内部にパンチング板が設置される第３圧壊塔、第５循環ポンプ及び第３活性炭塔を具備し、前記オゾン発生装置は、オゾンガス供給管により、前記エゼクタポンプ、前記第１マイクロバブル発生装置、前記第２マイクロバブル発生装置及び前記第３マイクロバブル発生装置に連結し、前記オゾン分解反応槽、前記オゾン‐紫外線分解反応槽、及び前記オゾン触媒分解槽は、越流管により連結され、前記オゾン触媒分解槽の内部には、第１活性炭層及び第２活性炭層が配設され、且つ逆洗水吹出口が設けられていることを特徴とすることで、効果的に達成される。更に本発明に係る排水最終処理装置の目的は、オゾン発生装置、オゾン分解反応装置及びオゾン触媒反応装置を具備する高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置であって、前記オゾン分解反応装置は、オゾン分解反応槽、原水導入口、第１マイクロバブル発生装置、エゼクタポンプ、内部にオリフィスが設置される第１圧壊塔、第１循環ポンプ及び第１活性炭塔を具備し、前記オゾン‐紫外線分解反応装置は、オゾン‐紫外線分解反応槽、紫外線照射器、第２マイクロバブル発生装置、第２循環ポンプ、内部にオリフィスが設置される第２圧壊塔、第３循環ポンプ及び第２活性炭塔を具備し、前記オゾン触媒反応装置は、オゾン触媒分解槽、第３マイクロバブル発生装置、第４循環ポンプ、内部にオリフィスが設置される第３圧壊塔、第５循環ポンプ及び第３活性炭塔を具備し、前記オゾン発生装置は、オゾンガス供給管により、前記エゼクタポンプ、前記第１マイクロバブル発生装置、前記第２マイクロバブル発生装置及び前記第３マイクロバブル発生装置に連結し、前記オゾン分解反応槽、前記オゾン‐紫外線分解反応槽、及び前記オゾン触媒分解槽は、越流管により連結され、前記オゾン触媒分解槽の内部には、第１活性炭層及び第２活性炭層が配設され、且つ逆洗水吹出口が設けられていることを特徴とすることで、効果的に達成される。

【0017】

本発明に係る排水最終処理装置はまた、前記第１圧壊塔は、複数の管を通じて、オゾンマイクロバブルを含有する排水原水を前記オゾン分解反応槽との間で循環させるように設置されることにより、或いは前記第１活性炭塔は、複数の管を通じて、オゾンガス、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルを含有する排水原水を前記オゾン分解反応槽との間で循環させるように設置されることにより、或いは前記第２圧壊塔は、複数の管を通じて、オゾンマイクロバブルを含有する排水原水を前記オゾン‐紫外線分解反応槽との間で循環させるように設置されることにより、或いは前記第２活性炭塔は、複数の管を通じて、オゾンガス、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルを含有する排水原水を前記オゾン‐紫外線分解反応槽との間で循環させるように設置されることにより、或いは前記第３圧壊塔は、複数の管を通じて、オゾンマイクロバブルを含有する排水原水を前記オゾン触媒分解槽との間で循環させるように設置されることにより、或いは前記第３活性炭塔は、複数の管を通じて、オゾンガス、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルを含有する排水原水を前記オゾン触媒分解槽との間で循環させるように設置されることにより、或いは前記第１活性炭塔、前記第２活性炭塔及び前記第３活性炭塔に充填される活性炭は、粒状活性炭であり、該活性炭の直径は、１～２ｍｍであることにより、或いは前記第１活性炭層に充填する活性炭は、直径が６～７ｍｍであるペレット型活性炭であり、並びに前記第３活性炭層に充填する活性炭は、直径が３～４ｍｍであるペレット型活性炭であることにより、或いは更にもう１つの前記オゾン分解反応装置及び凝集沈殿槽を具備することにより、より効果的に達成される。

【0018】

また、本発明に係る排水最終処理システムの目的は、前記装置を使用した高濃度難分解性有機物の排水最終処理システムであって、前記排水最終処理システムは、排水原水をオゾン分解反応槽、原水導入口、第１マイクロバブル発生装置、エゼクタポンプ、内部にパンチング板が設置される第１圧壊塔、第１循環ポンプ及び第１活性炭塔を具備するオゾン分解反応装置を使用して処理するオゾン分解処理システム、前記オゾン分解処理システムで処理した前記排水原水をオゾン‐紫外線分解反応槽、紫外線照射器、第２マイクロバブル発生装置、内部にパンチング板が設置される第２圧壊塔、第３循環ポンプ及び第２活性炭塔を具備するオゾン‐紫外線分解反応装置を使用して処理するオゾン‐紫外線分解処理システム、並びに前記オゾン分解処理システム及び前記オゾン‐紫外線分解処理システムによって処理した前記排水原水を、オゾン触媒分解槽、第３マイクロバブル発生装置、第４循環ポンプ、内部にパンチング板が設置される第３圧壊塔、第５循環ポンプ及び第３活性炭塔を具備し、第１活性炭層及び第２活性炭層を内部に設置するオゾン触媒反応装置により処理するオゾン触媒分解システムを具備し、前記オゾン‐紫外線分解処理システムにおいて、前記排水原水に対して、紫外線を２～１２時間照射し、並びに前記触媒分解システムにおいて、前記排水原水を、流速１０～１００ｃｍ／秒で前記第１活性炭層及び前記第２活性炭層を通過させることを特徴とすることにより効果的に達成される。更に本発明に係る排水最終処理システムの目的は、前記装置を使用した高濃度難分解性有機物の排水最終処理システムであって、前記排水最終処理システムは、排水原水をオゾン分解反応槽、原水導入口、第１マイクロバブル発生装置、エゼクタポンプ、内部にオリフィスが設置される第１圧壊塔、第１循環ポンプ及び第１活性炭塔を具備するオゾン分解反応装置を使用して処理するオゾン分解処理システム、前記オゾン分解処理システムで処理した前記排水原水をオゾン‐紫外線分解反応槽、紫外線照射器、第２マイクロバブル発生装置、内部にオリフィスが設置される第２圧壊塔、第３循環ポンプ及び第２活性炭塔を具備するオゾン‐紫外線分解反応装置を使用して処理するオゾン‐紫外線分解処理システム、並びに前記オゾン分解処理システム及び前記オゾン‐紫外線分解処理システムによって処理した前記排水原水を、オゾン触媒分解槽、第３マイクロバブル発生装置、第４循環ポンプ、内部にオリフィスが設置される第３圧壊塔、第５循環ポンプ及び第３活性炭塔を具備し、第１活性炭層及び第２活性炭層を内部に設置するオゾン触媒反応装置により処理するオゾン触媒分解システムを具備し、前記オゾン‐紫外線分解処理システムにおいて、前記排水原水に対して、紫外線を２～１２時間照射し、並びに前記触媒分解システムにおいて、前記排水原水を、流速１０～１００ｃｍ／秒で前記第１活性炭層及び前記第２活性炭層を通過させることを特徴とすることにより効果的に達成される。

【0019】

また、本発明に係る排水最終処理システムの目的は、更に、少なくとも１つ以上の前記オゾン分解処理システム、凝集処理システム、ろ過処理システム、及び／又は少なくとも前記オゾン触媒分解システムを具備することにより、或いは前記第１活性炭層に充填する活性炭は、直径が６～７ｍｍであるペレット型活性炭であり、並びに前記第２活性炭層に充填する活性炭は、直径が３～４ｍｍであるペレット型活性炭であることにより、より効果的に達成される。

【0020】

また、本発明に係る排水最終処理方法の目的は、上記排水最終処理システムを使用した排水最終処理方法であって、オゾン分解処理する工程、オゾン‐紫外線分解処理する工程及びオゾン触媒分解する工程を具備し、前記オゾン‐紫外線分解処理する工程にて、排水原水に対して紫外線を２～１２時間照射することを特徴とすることにより効果的に達成される。

【0021】

また、本発明に係る排水最終処理方法の目的は、少なくとも１つ以上の前記オゾン分解処理する工程、凝集処理する工程、ろ過処理する工程、及び／又は前記オゾン触媒分解する工程を具備することにより、より効果的に達成される。

【発明の効果】

【0022】

本発明に係る排水最終処理装置によれば、難分解性有機物又は硫酸アンモニウムやアンモニア性、亜硝酸性、若しくは硝酸性態窒素などの窒素態固定物の処理、更には、１，４－ジオキサン等を含む極性溶剤の処理を可能にし、且つランニングコストがかからない、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルによる高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置が可能になった。

【0023】

また、本発明に係る高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置を使用した排水最終処理システム及び排水最終処理方法によれば、オゾンマイクロバブル及び／若しくはナノバブル並びにオゾンガスによる分解反応処理及び紫外線照射処理と、更にオゾンマイクロバブル及び／若しくはナノバブル並びにオゾンマイクロバブルの圧壊により生じたフリーラジカルと、アクリル系などの難分解性有機物や有機物系微小固体物質とを活性炭触媒下で反応させる触媒反応処理及び紫外線照射処理とを備えることにより、ＣＯＤが５０００（～５０万）ｍｇ／Ｌ以上の排水処理が可能になった。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明に係る高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置を示す概略図である。

【図2】本発明に係る高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置の別態様を示す概略図である。

【図3】本発明に係る排水最終処理システムに係る一態様を示すシステム概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

先ず、本発明に係る高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置について、図面を用いながら詳細に説明する。

【0026】

図１は、本発明に係る高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置を示す概略図である。図１に示すように、当該排水最終処理装置１は、オゾン発生装置２、オゾン分解反応装置３、オゾン‐紫外線分解反応装置４及びオゾン触媒反応装置５で構成される。次にオゾン分解反応装置３は、オゾン分解反応槽３１、原水導入口３２、第１マイクロバブル発生装置３３、エゼクタポンプ３４、第１圧壊塔３５、第１循環ポンプ３６及び第１活性炭塔３７を具備する。次に、オゾン‐紫外線分解反応装置４は、オゾン‐紫外線分解反応槽４１、紫外線照射器４２、第２マイクロバブル発生装置４３、第２循環ポンプ４４、第２圧壊塔４５、第３循環ポンプ４６及び第２活性炭塔４７を具備する。次に、オゾン触媒反応装置５は、オゾン触媒分解槽５１、第３マイクロバブル発生装置５２、第４循環ポンプ５３、第３圧壊塔５４、第５循環ポンプ５５及び第３活性炭塔５６を具備し、オゾン触媒分解槽５１内部には、第１活性炭層５７及び第２活性炭層５８が配設され、逆洗水吹出口５９が設けられている。そして、オゾンガスは、オゾンガス発生装置２から、エゼクタポンプ３４、第１マイクロバブル発生装置３３、第２マイクロバブル発生装置４３及び第３マイクロバブル発生装置５２へと連結されたオゾンガス供給管Ｔｓを通じて供給される。オゾンガスの供給量は、１５０～６００ｇ／ｈ（時間）である。オゾンガスの供給量が、１５０ｇ／ｈよりも少ないと、排水原水が殆ど処理されず、６００ｇ／ｈより多くてもさほど処理能力は変わらない。

【0027】

次に、オゾン反応装置３について、更に具体的に説明する。原水導入口３２は、図１に示す態様では、オゾン分解反応槽３１の上部に柱状に設けているが、形状は特に限定はない。また、該導入口３２は、高濃度難分解性有機物を含む排水（以下、「原水」とする。）をオゾン分解反応槽３１内部に注入できればよいので、オゾン分解反応槽３１の上部を開放系にして、別に設けなくてもよい。次に、第１マイクロバブル発生装置３３は、図１に示す態様では、オゾン分解反応槽３１の上部に設けているが、吹き出し口から満遍なく原水にマイクロバブルが行きわたればよいので、設置場所については、オゾン分解反応槽３１の中心よりも多少ずれてもよい。なお、第１マイクロバブル発生装置３３は、オゾン発生装置２からのオゾンガスを導入（供給）できる形状であれば形状や種類は特に問わない。なお、第１マイクロバブル発生装置３３から供給されるオゾンマイクロバブル（直径２０～２００μｍ程度）により、原水はオゾンマイクロバブル含有の気液混合液（以下「オゾンマイクロバブル含有原水」とする。）となる。

【0028】

第１圧壊塔３５は、図１に示すように、管Ｔａ、管Ｔｂ、管Ｔｃを通じて、先に述べたオゾンマイクロバブル含有原水を管Ｔａ、管Ｔｂ、管Ｔｃの順（矢印参照）に循環させるように、設置される。この場合の管Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃについてはマイクロバブル含有原水を循環させることができればよいので、金属やプラスチックなど材質は問わない。また、当該管については層流や乱流などの対象は特に問わない。ここで、オゾンマイクロバブル含有原水を第１圧壊塔３５と、オゾン分解反応槽３１との間を循環させる際は、エゼクタポンプ３４が必要となる。その構成を採る理由としては、先に述べたオゾンマイクロバブル含有原水の循環のみならず、オゾンガス発生装置２から直接オゾンガスを原水に導入する（以下この原水を、オゾンマイクロバブル含有原水と区別するために、「オゾンガス導入原水」とする。）際に用いられる。なお、オゾンマイクロバブル含有原水及びオゾンガス導入原水を第１圧壊塔３５に通過させる目的としては、オゾンマイクロバブル含有原水ならば当該原水に含まれるオゾンマイクロバブルを圧壊してオゾンナノバブル（１００～５００ｎｍオーダー）にする目的があり、オゾンガス導入原水ならば気液（オゾン‐原水）混合水を発生させ、循環させることによりこの気液混合水を更にオゾンマイクロバブル含有原水と同様にすることを目的とする。言い換えると、連続的にオゾンマイクロバブルやオゾンナノバブルを発生させる目的である。なお、図示はしないが、圧壊塔にはマイクロバブル圧壊のためのパンチング板やオリフィス（多孔板）が挿入されている。ちなみに、パンチング板やオリフィスなどの孔径や形状は、マイクロバブルの圧壊が実行できれば良いので、後述するシステムや方法においては特に制限はない。

【0029】

次に、第１活性炭塔３７も、第１圧壊塔３５同様、図１に示すように、管Ｔｄ、管Ｔｅ、管Ｔｆを通じて、先に述べたオゾンガス（オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブル）含有の気液混合原水を管Ｔｄ、管Ｔｅ、管Ｔｆの順（矢印参照）に循環させるように、設置される。この場合の管Ｔｄ、Ｔｅ、Ｔｆについてもまた、該原水を循環させることができればよいので、金属やプラスチックなど材質は問わない。また、当該管についてもまた、層流や乱流などの対象は特に問わない。ここで、マイクロバブル含有原水を第１活性炭塔３７と、オゾン分解反応槽３１との間を循環させる際は、第１循環ポンプ３６が必要となる。第１循環ポンプ３６については、活性炭塔３７と、オゾン分解反応槽３１との間における排水（原水等）の循環を１００～２００Ｌ／分の循環量で循環させることが可能なポンプならば、種類などは特に制限はない。先述したマイクロバブル含有原水を第１圧壊塔３５と、オゾン分解反応槽３１との間を循環させる際のエゼクタポンプ３４による循環量もまた、１００～２００Ｌ／分の循環量である。なお、１００～２００Ｌ／分の循環量を採る理由や効果については、後述する。

【0030】

そして、第１活性炭塔３７であるが、目的としては、原水中の有機物とオゾンとの反応による化合物の除去や原水中の微生物などの除去である。塔内に充填させる活性炭としては、直径が１～２ｍｍの粒状の活性炭が望ましい。活性炭の直径が１ｍｍ未満であると、これら化合物や微生物の除去ができず、活性炭の直径が２ｍｍよりも大きいと、原水が循環されずに塔内で詰まってしまう可能性がある。なお、該活性炭の充填については、第１活性炭塔３７の容積の７、８割を満たせばよい。

【0031】

上記のように構成されたオゾン反応装置３にて、原水を前処理することにより、大部分の有機物が処理され、またＣＯＤやＴＯＣの値も原水の１／２～１／５程度に減少する。

【0032】

次に、オゾン‐紫外線分解反応装置４について、更に具体的に説明する。先ず越流管Ｔｏは、図１に示す態様では、オゾン分解反応槽３１の上部と、オゾン‐紫外線分解反応槽４１の上部とを接続（連結）するように示されているが、要は、オゾン分解反応装置３で前処理された原水（以下「前処理原水」とする。）をオゾン‐紫外線分解反応槽４１に導入できれば良いので、配管方法や設置場所などは特に限定はない。次に、第２マイクロバブル発生装置４３は、図１に示す態様では、オゾン‐紫外線分解反応槽４１の上部に設けているが、吹き出し口から満遍なく前処理原水にマイクロバブルが行きわたればよいので、設置場所については、オゾン‐紫外線分解反応槽４１の中心よりも多少ずれてもよい。なお、第２マイクロバブル発生装置４３は、オゾン発生装置２からのオゾンガスを導入（供給）できる形状であれば形状や種類は特に問わない。なお、第２マイクロバブル発生装置４３から供給されるオゾンマイクロバブル（直径２０～２００μｍ程度）により、前処理原水はオゾンマイクロバブル含有の気液混合液となる。ちなみに、第２マイクロバブル発生装置４３は、第１マイクロバブル発生装置３３と同一のものでかまわない。

【0033】

紫外線照射器４２は、図１に示す態様では、オゾン‐紫外線分解反応槽４１の上部に設けられている。しかしながら、紫外線照射器４２は、オゾン‐紫外線分解反応槽４１の中の前処理原水を照射できれば良いので、該分解反応槽４１の上部ではなく、その中部や下部に設ける、或いは外部から照射できるようにしてもよい。ちなみに、紫外線照射器４２を設ける目的は、原水内のオゾンマイクロバブルの一部が、圧壊されないでマイクロバブルのままで残存した場合において、オゾンから酸素分子になるのを極力少なくする、即ち原水中で紫外線を照射することにより、オゾンから、活性酸素種やヒドロキシル（水酸基）ラジカルを発生させる目的である。更に、紫外線照射器４２を設ける目的としては、後述する活性炭層が触媒反応場としての機能を満たさなかったとき又はその機能を休ませたいときに、紫外線を照射することにより、浮遊物や有機物系微小固体物質との反応を促進させる目的がある。ちなみに、活性酸素種は、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルを強制圧壊させたときに生じるフリーラジカルと同等の働きをすることが知られており、オゾンや酸素以外の物質の酸化をすることにより、有機物の処理をする役割を果たす。また、有機物を処理する際の紫外線照射の波長は、紫外線領域（約１００～３８０ｎｍ）ならば特に制限はない。なお、紫外線照射器４２による照射は、原水を処理している最中が良い。また、紫外線照射器４２を用いた照射時間は２～１２時間が望ましい。照射時間は２時間未満であると、ＣＯＤやＴＯＣの値が原水のＣＯＤやＴＯＣの値よりも同程度かさほど変わらず、１２時間以上かけてもさほど効率は上がらない。なお、この時、排水原水若しくは前処理原水のｐＨであるが、６．５～７．９くらいの中性域が望ましい。ｐＨ８～９の弱塩基領域やｐＨ５前後の弱酸性領域でも紫外線照射による分解反応は可能であるが、効率は中性の時より落ちる。理由としては、オゾンガスやヒドロキシルラジカルの反応性に起因する。

【0034】

次に、第２圧壊塔４５は、図１に示すように、管Ｔａ′、管Ｔｂ′、管Ｔｃ′を通じて、先に述べたマイクロバブル含有前処理原水を管Ｔａ′、管Ｔｂ′、管Ｔｃ′の順（矢印参照）に循環させるように、設置される。この場合の管についてはマイクロバブル含有前処理原水を循環させることができればよいので、金属やプラスチックなど材質は問わない。また、当該管については層流や乱流などの対象は特に問わない。ここで、マイクロバブル含有原水を第２圧壊塔４５と、オゾン‐紫外線分解反応槽４１との間を循環させる際は、第２循環ポンプ４４が必要となる。なお、マイクロバブル含有前処理原水を第２圧壊塔４５に通過させる目的としては、当該原水に含まれるオゾンマイクロバブルを圧壊してオゾンナノバブル（１００～５００ｎｍオーダー）にすることを目的とする。言い換ると、連続的にオゾンマイクロバブルやオゾンナノバブルを発生させる目的である。なお、図示はしないが、第１圧壊塔３５同様、第２圧壊塔４５にはマイクロバブル圧壊のためのパンチング板やオリフィス（多孔板）が挿入されている。ちなみに、パンチング板やオリフィスなどの孔径や形状は、マイクロバブルの圧壊が実行できれば良いので、後述する方法において用いる場合は特に制限はない。

【0035】

次に、第２活性炭塔４７も、第２圧壊塔４５同様、図１に示すように、管Ｔｄ′、管Ｔｅ′、管Ｔｆ′を通じて、先に述べたオゾンマイクロバブル含有前処理原水を管Ｔｄ′、管Ｔｅ′、管Ｔｆ′の順（矢印参照）に循環させるように、設置される。この場合の管についてはオゾンマイクロバブル（及び／又はオゾンナノバブル）含有前処理原水を循環させることができればよいので、金属やプラスチックなど材質は問わない。また、当該管については層流や乱流などの対象は特に問わない。ここで、オゾンマイクロバブル（及び／又はオゾンナノバブル）含有前処理原水を第２活性炭塔４７と、オゾン‐紫外線分解反応槽４１との間を循環させる際は、第３循環ポンプ４６が必要となる。第３循環ポンプ４６については、第２活性炭塔４７と、オゾン‐紫外線分解反応槽４１との間における排水（原水等）の循環を１００～２００Ｌ／分の循環量で循環させることが可能なポンプならば、種類などは特に制限はない。先述したマイクロバブル含有原水を第２圧壊塔４５と、オゾン‐紫外線分解反応槽４１との間を循環させる際の第３循環ポンプ４６による循環量もまた、１００～２００Ｌ／分の循環量である。なお、１００～２００Ｌ／分の循環量を採る理由や効果については、後述する。

【0036】

そして、第２活性炭塔４７であるが、目的としては、第１活性炭塔３７同様に、原水中の有機物とオゾンとの反応による化合物の除去や原水中の微生物などの除去である。塔内に充填させる活性炭としては、直径が１～２ｍｍの粒状の活性炭が望ましい。活性炭の直径が１ｍｍ未満であると、これら化合物や微生物の除去ができず、活性炭の直径が２ｍｍよりも大きいと、原水が循環されずに塔内で詰まってしまう可能性がある。なお、活性炭の充填については、第１活性炭塔３７同様に第２活性炭塔４７の容積の７、８割を満たせばよい。

【0037】

次に、オゾン触媒反応装置５について、更に具体的に説明する。先ず越流管Ｔｏ′は、図１に示す態様では、オゾン‐紫外線分解反応槽４１の上部と、オゾン触媒分解槽５１の上部とを接続（連結）するように示されているが、要は、オゾン‐紫外線分解反応装置４で二次的に前処理された原水（以下「二次的前処理原水」とする。）をオゾン触媒分解槽５１に導入できれば良いので、配管方法や設置場所などは特に限定はない。次に、第３マイクロバブル発生装置５２は、図１に示す態様では、オゾン触媒分解槽５１の上部に設けているが、吹き出し口から満遍なく前処理原水にマイクロバブルが行きわたればよいので、設置場所については、オゾン触媒分解槽５１の中心よりも多少ずれてもよい。なお、第３マイクロバブル発生装置５２は、オゾン発生装置２からのオゾンガスを導入（供給）できる形状であれば形状や種類は特に問わない。なお、第３マイクロバブル発生装置５２から供給されるオゾンマイクロバブル（直径２０～２００μｍ程度）により、二次的前処理原水はオゾンマイクロバブル含有の気液混合液となる。ちなみに、第３マイクロバブル発生装置５２は、第１マイクロバブル発生装置３３や第２マイクロバブル発生装置４３と同一のものでかまわない。

【0038】

次に、第３圧壊塔５４は、図１に示すように、管Ｔａ′′、管Ｔｂ′′、管Ｔｃ′′を通じて、先に述べたマイクロバブル含有二次的前処理原水を管Ｔａ′′、管Ｔｂ′′、管Ｔｃ′′の順（矢印参照）に循環させるように、設置される。この場合の管についてはマイクロバブル含有前処理原水を循環させることができればよいので、金属やプラスチックなど材質は問わない。また、当該管については層流や乱流などの対象は特に問わない。ここで、マイクロバブル含有原水を第３圧壊塔５４と、オゾン触媒分解槽５１との間を循環させる際は、第４循環ポンプ５３が必要となる。なお、マイクロバブル含有二次的前処理原水を第３圧壊塔５４に通過させる目的としては、当該原水に含まれるオゾンマイクロバブルを圧壊してオゾンナノバブル（１００～５００ｎｍオーダー）にすることを目的とする。言い換ると、連続的にオゾンマイクロバブルやオゾンナノバブルを発生させる目的である。なお、図示はしないが、第１圧壊塔３５や第２圧壊塔４５同様に、第３圧壊塔５４にはマイクロバブル圧壊のためのパンチング板やオリフィス（多孔板）が挿入されている。ちなみに、パンチング板やオリフィスなどの孔径や形状は、マイクロバブルの圧壊が実行できれば良いので、後述する方法において用いる場合は特に制限はない。

【0039】

次に、第３活性炭塔５６も、第３圧壊塔５４同様、図１に示すように、管Ｔｄ′′、管Ｔｅ′′、管Ｔｆ′′を通じて、先に述べたオゾンマイクロバブル含有前処理原水を管Ｔｄ′′、管Ｔｅ′′、管Ｔｆ′′の順（矢印参照）に循環させるように、設置される。この場合の管についてはオゾンマイクロバブル（及び／又はオゾンナノバブル）含有二次的前処理原水を循環させることができればよいので、金属やプラスチックなど材質は問わない。また、当該管については層流や乱流などの対象は特に問わない。ここで、オゾンマイクロバブル（及び／又はオゾンナノバブル）含有二次的前処理原水を第３活性炭塔５６と、オゾン触媒分解槽５１との間を循環させる際は、第５循環ポンプ５５が必要となる。第５循環ポンプ５５については、第３活性炭塔５６と、オゾン触媒分解槽５１との間における排水（原水等）の循環を１００～２００Ｌ／分の循環量で循環させることが可能なポンプならば、種類などは特に制限はない。先述したマイクロバブル含有原水を第３圧壊塔５４と、オゾン触媒分解槽５１との間を循環させる際の第５循環ポンプ５５による循環量もまた、１００～２００Ｌ／分の循環量である。なお、１００～２００Ｌ／分の循環量を採る理由や効果については、後述する。

【0040】

そして、第３活性炭塔５６であるが、目的としては、第１活性炭塔３７や第２活性炭塔４７同様に、原水中の有機物とオゾンとの反応による化合物の除去や原水中の微生物などの除去である。塔内に充填させる活性炭としては、直径が１～２ｍｍの粒状の活性炭が望ましい。活性炭の直径が１ｍｍ未満であると、これら化合物や微生物の除去ができず、活性炭の直径が２ｍｍよりも大きいと、原水が循環されずに塔内で詰まってしまう可能性がある。なお、活性炭の充填については、第１活性炭塔３７や第２活性炭塔４７同様に第３活性炭塔５６の容積の７、８割を満たせばよい。

【0041】

次に、オゾン触媒反応装置５における第１活性炭層５７、第２活性炭層５８及び逆洗水吹出口５９について、順次説明する。

【0042】

もっとも、原水や前処理原水、更に二次的原水の中に含まれる有機物や有害な微生物については、オゾンガス、オゾンマイクロバブル及び／若しくはオゾンナノバブル並びに第１活性炭塔３７、第２活性炭塔４７、及び第３活性炭塔５６で大部分が処理（除去や無害化）される。しかしながら、本発明のような高濃度の難分解性有機物等を含む排水を処理する場合、高分子量（分子量１万以上）の有機物系微小固体物質の一部や、難分解性の有機物や窒素態固定物（アンモニア態、亜硝酸態窒素など）等の大部分（以下、「最終残存物」とする。）、更に有機溶剤（１，４－ジオキサン等を含む極性溶剤）の除去処理は、オゾンガス、オゾンマイクロバブル及び／若しくはオゾンナノバブル並びに第１活性炭塔３７、第２活性炭塔４７、及び第３活性炭塔５６だけではうまくいかない。ここで第１活性炭層５７及び第２活性炭層５８が、本発明に係る装置、システム及び処理方法において、重要な構成の１つとなる。一般的に活性炭の役割としては、孔の表面積を利用した脱臭剤、吸着剤、触媒等の用途が知られている。しかしながら、従来方法では、触媒として用いる場合、反応基質の濃度をかなり低く（例えば排水ならばＣＯＤ４０～１００ｍｇ／Ｌ程度）しなければ触媒反応よりも吸着の方が勝ってしまうため、本発明のような排水（浄水）処理の分野では、専ら吸着剤としての役割の方が多数であった。

【0043】

ここで、本発明に係る装置において、第１活性炭層５７及び第２活性炭層５８の役割は、オゾンナノバブルから生じるヒドロキシル（水酸基）ラジカルやオゾンガスそのもの等と、前処理原水に含まれる最終残存物との反応場、いわゆる触媒の役割を成す。ちなみに、前処理原水についてはＣＯＤが５０００ｍｇ／Ｌ以上（１５００００ｍｇ／Ｌくらいまで）でも処理可能である。

【0044】

先ず第１活性炭層５７及び第２活性炭層５８について説明する。第１活性炭層５７には、ペレット型活性炭が用いられ、該活性炭の直径（有効径）は６～７ｍｍである。この設定範囲は、第２活性炭層５８よりも多く（長く）設定されている。一方、第２活性炭層５８には、ペレット型活性炭が用いられ、該活性炭の直径（有効径）は３～４ｍｍである。この設定範囲は、第１活性炭層５８よりも直径（有効径）が小さく（短く）設定されている。この理由としては、第１活性炭層５７での触媒反応がうまく処理できなかった場合、更に比表面積が大きい第２活性炭層５８で確実に触媒反応がほぼ定量的になされるように、第２活性炭層５８に充填されるペレット型活性炭の径を第１活性炭層５７に充填されるペレット型活性炭の径よりも小さくしたわけである。また、ペレット型活性炭の直径が３ｍｍ未満であると、触媒としてよりも吸着反応の方が勝ってしまい、７ｍｍよりも大きいと、前処理原水を各層に通過させるときに十分な速さで通過できなくなる可能性がある。
また、最終残存物を含む前処理原水を第１活性炭層５７及び第２活性炭層５８に通過させる際、流速１０～１００ｃｍ／秒で各層を通過させることが望ましい。流速が１０ｃｍ／秒未満であると、触媒としてよりも吸着反応の方が勝ってしまい、流速が１００ｃｍ／秒よりも早いと、吸着はおろか、触媒反応も成されない。なお、流速については、第４循環ポンプ５３や第５循環ポンプ５５の循環量で調節したり、任意の流量調節手段を用いてもかまわない。

【0045】

次に、逆洗水吹出口５９について説明する。この逆洗水吹出口５９を採る目的としては、オゾンマイクロバブル含有水及び／又はオゾンナノバブル含有水で、第１活性炭層５７及び第２活性炭層５８に係るペレット型活性炭を逆洗するためである。なお、逆洗の方法としては、予め調製しておいたオゾンマイクロバブル含有水及び／又はオゾンナノバブル含有水を、任意の容器（図示せず）に貯蔵しておいて、ポンプＰを通じて、逆洗水吹出口５９から当該含有水を吹出させて逆洗するというものである。

【0046】

逆洗の回数であるが、隔週ないし月１回を最低限度にすれば、特に逆洗回数や逆洗時間に制限はない。ちなみに、オゾンマイクロバブル含有水及び／又はオゾンナノバブル含有水で第１活性炭層５７及び第２活性炭層５８に係るペレット型活性炭を逆洗することにより、水（水道水）で逆洗するよりも、ペレット型活性炭の寿命が約８～２０倍に延びる。また、逆洗についてはバッチ処理が望ましい。

【0047】

以上図１を用いて、本発明に係るオゾンマイクロバブルによる高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置の態様を説明したが、次に、本発明に係るオゾンマイクロバブルによる高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置の別態様を説明する。なお、符号については、図１と被る部分については、同一である。この説明においては、図１に示す態様と被る部分については説明を省略する。

【0048】

図２は、本発明に係るオゾンマイクロバブルによる高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置の別態様を示す概略図である。図２に示す態様は、言うなれば、図１に示す装置において更に前処理を念入りに行うために、別のオゾン分解反応装置及び凝集沈殿槽を更に具備したというものである。

【0049】

この別態様においては、排水処理装置１′は、オゾン発生装置２、オゾン分解反応装置３及びオゾン触媒反応装置４に加え、更にオゾン分解反応装置３′及び凝集沈殿槽５０を具備する。

【0050】

オゾン分解反応装置３′は、基本的にオゾン分解反応装置３と同一の構成であり、オゾン分解反応槽３１′、原水導入口３２′、第１マイクロバブル発生装置３３′、エゼクタポンプ３４′、第１圧壊塔３５′、第１循環ポンプ３６′及び第１活性炭塔３７′を具備する。各構成要素の役割についてもまた、オゾン分解反応装置３′は、基本的にオゾン分解反応装置３と同一であるため、割愛する。

【0051】

次に、凝集沈殿槽５０について説明する。凝集沈殿槽５０は、オゾン分解反応装置３′で前処理しきれなかった原水について、沈殿凝集剤を投入して、ＣＯＤを低くすると共に、沈殿として原水の中に含まれる有機物系微小固体物質やオゾン分解反応装置３′で前処理しきれなかった有機物を処理するという目的がある。凝集沈殿を行う場合は、凝集沈殿槽５０に導入した原水に対し、無機系の凝集沈殿剤を投入する。なお、無機系凝集剤については、ポリ塩化アルミニウムや硫酸バンドが使用でき、助剤として高分子凝集剤も使用可能である。

【0052】

なお、凝集沈殿槽５０にて沈殿と、上澄み（原水）とに分離させるが、上澄みの原水は、適当に連通させた導入管（図示せず）を通じてオゾン分解反応装置３のオゾン分解反応槽３１′に導入させる。一方、沈殿に関しては、任意の方法で圧縮及び乾燥して、廃棄するか、その沈殿を汚泥として再利用することができる。そして、上澄み（原水）は、オゾン分解反応装置３、オゾン‐紫外線分解反応装置４及びオゾン触媒反応装置５で順次処理をする。

【0053】

以上、本発明に係る排水最終処理装置について説明したが、例えば図１に示す排水最終処理装置を１ユニットとして、複数ユニット連結させたり、或いは、例えば任意のろ過手段を連結させたり、任意の工程や手段若しくは装置を導入したりすることで、本発明に係る排水最終処理システムが可能である。また、図１に示すオゾン分解反応装置３、オゾン‐紫外線分解反応装置４及びオゾン触媒反応装置５の間に、任意の工程や手段若しくは装置を挿入しても本発明に係る排水最終処理システムが可能である。以下、本発明に係る排水最終処理システム及び排水処理方法について、図面を用いながら説明する。また、必要に応じて図１又は図２を用いながら説明する。

【0054】

図３は、本発明に係る排水最終処理システムに係る一態様を示すシステム概略図である。図３に示す態様では、先ず、排水原水（以下単に「原水」とする。）を希釈する。ちなみに希釈については、水で２～１２倍程度に希釈すればよい。２倍未満であると、排水の中に含まれる種々の成分により、装置やシステムを劣化させてしまうことがある。１２倍以上で希釈してもさほど効果は変わらない。

【0055】

次に、希釈した原水を、オゾン分解処理システムＳ１０にて処理をする。本発明の場合、オゾン分解処理システムＳ１０は、図１若しくは２に示すようなオゾン分解反応装置３を用いて、オゾンマイクロバブルによる分解処理並びにオゾンマイクロバブル圧壊処理即ちオゾンナノバブルによる分解処理を行う。先に図１に係る態様、即ち原水をエゼクタポンプ及び循環ポンプにより、オゾンマイクロバブルを含有する原水が、圧壊塔により、オゾンマイクロバブルの圧壊を受けて一部がオゾンナノバブルになり、マイクロ及びナノバブル処理を受けると共に、エゼクタポンプからはオゾンガスが直接的に吹き込まれるため、原水はオゾンガス含有の気液混合液にもなる。即ち、イメージとしては、オゾンガスにより大まかな部分の有機物の酸化分解がなされ、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルにより、有機物の細かい部分まで酸化分解される。最終的には、殆どの有機物が酸化される仕組みになる。よってオゾン分解処理システムＳ１０が終わった時点で、ＣＯＤやＴＯＣの値が原水の１／２～１／５程度になる。

【0056】

ちなみに、オゾン分解処理システムＳ１０において、オゾンガスの供給量は、１５０～６００ｇ／ｈ（時間）が望ましい。オゾンガスの供給量が、１５０ｇ／ｈよりも少ないと、排水原水が殆ど処理されず、６００ｇ／ｈより多くてもさほど処理能力は変わらない。また、オゾン分解処理システムＳ１０において、オゾン分解反応装置３内の原水の循環量は、１００～２００Ｌ／分である。循環量が１００Ｌ／分未満であると、オゾンマイクロバブルの圧壊や原水へのオゾンガスの導入がうまくいかずに原水の処理が十分になされず、２００Ｌ／分より多くてもさほど処理能力が向上しないか、却って処理能力が低下する原因となる。なお、オゾン分解処理システムＳ１０における処理は、２～７２時間くらいが望ましい。処理時間が２時間未満であると、処理が十分になされず、７２時間よりも多いと、処理は十分であるが、装置の故障を早めたり、有機物によっては却って平衡反応が進行して元の物質に戻る可能性がある。

【0057】

次に、オゾン分解処理システムＳ１０にて、オゾンマイクロバブル、オゾンナノバブル及びオゾンガスによるオゾン分解処理をしたのち、凝集処理システムＳ１１を行う。凝集処理システムＳ１１は、図２に示した概略図における、凝集沈殿槽５０にて行う処理である。ここで行う凝集処理とは、先に述べたように前処理しきれなかった原水について、沈殿凝集剤を投入して、ＣＯＤを低くすると共に、沈殿として原水の中に含まれる有機物系微小固体物質や前処理しきれなかった有機物を処理するという目的がある。凝集沈殿を行う場合は、凝集沈殿槽５０に導入した原水に対し、無機系の凝集沈殿剤を投入する。ここで言う無機系の凝集沈殿剤とは、アルミニウム系や鉄系のものが使用可能であり、中でも硫酸バンド（硫酸アルミニウム）とＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）が適している。また、無機系凝集沈殿剤の助剤として高分子系凝集沈殿剤の使用が可能である。ちなみに、凝集処理システムＳ１１は必ずしも必須の要件ではないが、より有機物系微小固体物質の処理を効率よく且つ完全に行いたい場合は、凝集処理システムＳ１１を設けるとよい。なお、凝集処理システムＳ１１にて生じた沈殿は、汚泥として使用が可能であり、当該汚泥は、建材や肥料などに使用が可能である。

【0058】

凝集剤の投下については、オゾン分解処理システムＳ１０において、原水のｐＨ（水素イオン濃度）が８．５±１．５くらいになっていれば、ｐＨコントロールを加味せずに投入すればよい。ｐＨが８．５±１．５の範囲外であると、任意の方法で範囲内に収まるよう原水のｐＨコントロールをすればよい。

【0059】

また、凝集処理システムＳ１１は、オゾン分解反応装置、オゾン‐紫外線分解反応装置及び／又はオゾン触媒反応装置に凝集沈殿槽を連結しても、別個独立で凝集沈殿槽を設けて処理してもいずれでも構わない。

【0060】

次に、凝集処理システムＳ１１の後、ろ過処理システムＳ１２をする。この砂ろ過処理システムＳ１２は、凝集沈殿させて除去しきれなかった沈殿を砂ろ過により除去するためのものである。砂ろ過処理としているように、ろ過材として砂を用いるが、砂の粒径は５０μｍ前後が好ましい。

【0061】

なお、ろ過処理システムＳ１２は、オゾン分解反応装置、オゾン‐紫外線分解反応装置及び／又はオゾン触媒反応装置に導管等により連結しても、別個独立で砂ろ過処理用装置若しくは手段を設けて処理してもいずれでも構わない。

【0062】

次に、ろ過処理システムＳ１２で処理された原水（以下「前処理原水」とする。）をオゾン‐紫外線分解反応システムＳ１３に導入して処理する。本発明の場合、図１若しくは図２に示すようなオゾン‐紫外線分解反応装置４を用いて、オゾンマイクロバブルによる分解処理並びにオゾンマイクロバブル圧壊処理即ちオゾンナノバブルによる分解処理並びに紫外線照射を行う。先に図１に係る態様、即ち前処理原水を第２及び第３循環ポンプにより、オゾンマイクロバブルを含有する前処理原水が、圧壊塔により、オゾンマイクロバブルの圧壊を受けて一部がオゾンナノバブルになり、マイクロバブル及びナノバブル処理を受ける。即ち、イメージとしては、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルにより、有機物の細かい部分まで酸化分解される。また、オゾン‐紫外線分解反応システムＳ１３による紫外線照射によって、常にヒドロキシル（水酸基）ラジカル若しくは活性酸諸種が発生している状態又はオゾン酸化を促す状態になっており、大抵の有機物が酸化分解される。

【0063】

オゾン‐紫外線分解反応システムＳ１３において、紫外線照射をする目的としては、オゾン分解処理システムＳ１０と同様に、原水内のオゾンマイクロバブルの一部が、圧壊されないでマイクロバブルのままで残存した場合において、オゾンから酸素分子になるのを極力少なくする、即ち原水中で紫外線を照射することにより、オゾンから、活性酸素種を発生させる目的である。更に、オゾン‐紫外線分解反応システムＳ１３において、紫外線照射をする目的としては、後述する上記における活性炭層が触媒反応場としての機能を満たさない若しくはその機能を休ませたいときに、紫外線を照射することにより、浮遊物や有機物系微小固体物質との反応を促進させる目的がある。ちなみに、活性酸素種は、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルを強制圧壊させたときに生じるフリーラジカルと同等の働きをすることが知られており、オゾンや酸素以外の物質の酸化をすることにより、有機物の処理をする役割を果たす。また、有機物を処理する際の紫外線照射の波長は、紫外線領域（約１００～３８０ｎｍ）ならば特に制限はない。なお、オゾン‐紫外線分解反応システムＳ１３における紫外線照射は、原水を処理している最中が良い。また、オゾン‐紫外線分解反応システムＳ１３における紫外線照射の時間は２～１２時間が望ましい。照射時間が２時間未満であると、ＣＯＤやＴＯＣの値が原水のＣＯＤやＴＯＣの値よりも同程度かさほど変わらず、１２時間以上かけてもさほど効率は上がらない。なお、この時、排水原水若しくは前処理原水のｐＨであるが、６．５～７．９くらいの中性域が望ましい。ｐＨ８～９の弱塩基領域やｐＨ５前後の弱酸性領域でも紫外線照射による分解反応は可能であるが、効率は中性の時より落ちる。理由としては、オゾンガスやヒドロキシルラジカルの反応性に起因する。

【0064】

ちなみに、オゾン‐紫外線分解反応システムＳ１３においてもまた、オゾンガスの供給量は、１５０～６００ｇ／ｈ（時間）が望ましい。オゾンガスの供給量が、１５０ｇ／ｈよりも少ないと、排水原水が殆ど処理されず、６００ｇ／ｈより多くてもさほど処理能力は変わらない。また、オゾン‐紫外線分解反応システムＳ１３において、オゾン分解反応装置３内の原水の循環量は、１００～２００Ｌ／分である。循環量が１００Ｌ／分未満であると、オゾンマイクロバブルの圧壊等がうまくいかずに原水の処理が十分になされず、２００Ｌ／分より多くてもさほど処理能力が向上しないか、却って処理能力が低下する原因となる。なお、オゾン‐紫外線分解反応システムＳ１３における処理は、１～７２時間くらいが望ましい。処理時間が１時間未満であると、処理が十分になされず、７２時間よりも多いと、処理は十分であるが、装置の故障を早めたり、有機物によっては却って平衡反応が進行して元の物質に戻る可能性がある。

【0065】

次に、オゾン‐紫外線分解反応システムＳ１３で処理された原水（以下「二次的前処理原水」とする。）オゾン触媒分解処理システムＳ１４に導入して処理する。本発明の場合、オゾン触媒分解処理システムＳ１４は、図１若しくは図２に示すようなオゾン触媒反応装置４を用いて、オゾンマイクロバブルによる分解処理並びにオゾンマイクロバブル圧壊処理即ちオゾンナノバブルによる分解処理を行う。先に図１に係る態様、即ち前処理原水を第１及び第２循環ポンプにより、オゾンマイクロバブルを含有する前処理原水が、圧壊塔により、オゾンマイクロバブルの圧壊を受けて一部がオゾンナノバブルになり、マイクロバブル及びナノバブル処理を受ける。即ち、イメージとしては、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルにより、有機物の細かい部分まで酸化分解される。そして最終的には、ほとんどの有機物（有機系微小固体物質や難分解性物質）が酸化される仕組みになる。そして、更によってオゾン触媒分解処理システムＳ１４が終わった時点で、ＣＯＤやＴＯＣの値が原水の１／８～１／１２程度になる。

【0066】

ちなみに、オゾン触媒分解処理システムＳ１４においてもまた、オゾンガスの供給量は、１５０～６００ｇ／ｈ（時間）が望ましい。オゾンガスの供給量が、１５０ｇ／ｈよりも少ないと、排水原水が殆ど処理されず、６００ｇ／ｈより多くてもさほど処理能力は変わらない。また、オゾン触媒分解処理システムＳ５において、オゾン分解反応装置３内の原水の循環量は、１００～２００Ｌ／分である。循環量が１００Ｌ／分未満であると、オゾンマイクロバブルの圧壊等がうまくいかずに原水の処理が十分になされず、２００Ｌ／分より多くてもさほど処理能力が向上しないか、却って処理能力が低下する原因となる。なお、オゾン触媒分解処理システムＳ１４における処理は、１～７２時間くらいが望ましい。処理時間が１時間未満であると、処理が十分になされず、７２時間よりも多いと、処理は十分であるが、装置の故障（特に活性炭層）を早めたり、有機物によっては却って平衡反応が進行して元の物質に戻る可能性がある。

【0067】

また、オゾン触媒分解処理システムＳ１４においては、オゾン触媒反応装置５内に設置されている第１及び第２活性炭層にて、オゾンナノバブルから生じるヒドロキシル（水酸基）ラジカルやオゾンガスそのもの等と、前処理原水に含まれる最終残存物との反応場、いわゆる触媒反応が起こることが重要な点である。先述したが、第１活性炭層５７には、ペレット型活性炭が用いられ、該活性炭の直径（有効径）は６～７ｍｍである。この設定範囲は、第２活性炭層５８よりも多く（長く）設定されている。一方、第２活性炭層５８には、ペレット型活性炭が用いられ、該活性炭の直径（有効径）は３～４ｍｍである。この設定範囲は、第１活性炭層５７よりも直径（有効径）が小さく（短く）設定されている。この理由としては、第１活性炭層５７での触媒反応がうまくできなかった場合、更に比表面積が大きい第２活性炭層５８で確実に触媒反応がほぼ定量的になされるように、第２活性炭層５８に充填されるペレット型活性炭の径を第１活性炭層５７に充填されるペレット型活性炭の径よりも小さくしたわけである。また、ペレット型活性炭の直径が３ｍｍ未満であると、触媒としてよりも吸着反応の方が勝ってしまい、７ｍｍよりも大きいと、前処理原水を各層に通過させるときに十分な速さで通過できなくなる可能性がある。

【0068】

また、最終残存物を含む前処理原水を第１活性炭層５７及び第２活性炭層５８に通過させる際、流速１０～１００ｃｍ／秒で各層を通過させることが望ましい。流速が１０ｃｍ／秒未満であると、触媒としてよりも吸着反応の方が勝ってしまい、流速が１００ｃｍ／秒よりも早いと、吸着はおろか、触媒反応も成されない。なお、流速については、図１に示す第４循環ポンプ５３や第５循環ポンプ５５の循環量で調節したり、任意の流量調節手段を用いてもかまわない。

【0069】

また、オゾン触媒分解処理システムＳ１４及び後述するオゾン触媒分解処理システムＳ１５をする際、逆洗をすればよい。逆洗の目的は、先に述べたように、第１活性炭層５７及び第２活性炭層５８の逆洗である。この逆洗の回数であるが、週１回を最低限度にすれば、特に逆洗回数や逆洗時間に制限はない。ちなみに、オゾンマイクロバブル含有水及び／又はオゾンナノバブル含有水で第１活性炭層５７及び第２活性炭層５８に係るペレット型活性炭を逆洗することにより、水（水道水）で逆洗するよりも、ペレット型活性炭の寿命が約８～２０倍に延びる。また、逆洗についてはバッチ処理が望ましい。

【0070】

次に、オゾン触媒分解処理システムＳ１４の後に、オゾン触媒分解処理システムＳ１５を行う。基本操作は、オゾン触媒分解処理システムＳ１４と同一である。しかし、オゾン触媒分解処理システムＳ１４の後にオゾン触媒分解処理システムＳ１４を設けないと、ＣＯＤやＴＨＦの最終濃度が、原水の１／１０～１／２０程度にはならない。言い換えると、本態様ではオゾン触媒分解処理システムを１段階で済ませてしまうと、ＣＯＤやアルデヒドやＴＨＦ等の極性溶剤の最終濃度が原水の１／１０くらいにとどまってしまう。なお、オゾン触媒分解処理システムＳ１５で、処理し終わった水は、原水を希釈する水等に再利用が可能である。

【0071】

なお、図３に示した態様にとどまらず、システムであればオゾン分解処理システムの後にオゾン‐紫外線分解反応システムを介してオゾン触媒処理システムを持ってくる、並びに方法であればオゾン分解処理の後にオゾン‐紫外線分解反応処理を介してオゾン触媒処理を行うということを順守すれば、ろ過処理や凝集処理等は順番を入れ替えてもよい。

【0072】

以上のようにして、ＣＯＤが５０００ｍｇ／Ｌ以上（約１５万ｍｇ／Ｌくらいまで）の排水或いは、高濃度のアクリル系やガラス系といった難分解性排水の処理が上記システムによって可能となる。また気体や液体の難分解性物質、１，４－ジオキサン等を含む極性溶剤の処理も、可能になる。また、前処理システムを行う際、アルデヒドやＴＨＦ等の極性溶剤系の排水においては、塩化アンモニウムなどの中和剤を用いてもよい。

【0073】

以上のようにして、気体や液体の難分解性物質の処理もまた、可能になる。また、前処理システムを行う際、アルデヒドや１，４－ジオキサン等を含む極性溶剤系の排水においては、塩化アンモニウムなどの中和剤を用いてもよい。なお、本発明に係る排水最終処理システム及び排水最終処理方法は、図２及び図３に記した態様にとどまらず、システムであればオゾン分解処理システムの後にオゾン‐紫外線分解処理システムを介して、オゾン触媒処理システムを持ってくる、並びに方法であればオゾン分解処理の後に、オゾン‐紫外線分解処理を介して、オゾン触媒処理を行うということを順守すれば、ろ過処理や凝集処理等は順番を入れ替えてもよい。

【0074】

以上、本発明に係る高濃度難分解性有機物の排水最終処理装置及び該装置を使用したシステム並びにオゾンマイクロバブルによる高濃度難分解性有機物の排水最終処理方法について、実施形態を説明したが、特許請求の範囲、明細書又は図面等に記載の事項を逸脱しなければ、種々の態様を採ることが可能であることは言うまでもない。

【実施例0075】

上記実施形態について、更に実施例を述べて説明する。なお、実施例の内容に応じて、図１乃至図３を用いて説明する。また、下記実施例１乃至３において、オゾンガス並びにオゾンマイクロバブル及びオゾンナノバブル処理を、「オゾン処理」と記載する。

【0076】

［実施例１］極性溶剤含有難分解性排水の排水処理（オゾン処理）
実施例１において、極性溶剤含有塩基性難分解性排水の排水処理については、次のように行った。ここで言う「極性溶剤」とは、主に１，４－ジオキサンを言い、「極性溶剤含有難分解性排水」とは１，４－ジオキサン等の極性溶剤を含む排水という意味である。

【0077】

先ず、ＴＯＣ（全有機体炭素）＝１３３０ｍｇ／Ｌの極性溶剤含有難分解性排水をオゾン分解処理システム（オゾン分解処理装置３）にて１～４時間オゾン処理を行った。

【0078】

ここで、ＴＯＣ並びに極性溶剤含有難分解性排水に含まれる１，４－ジオキサンの濃度について、処理時間毎の変化を表１に記す。

【0079】

【表1】

【0080】

先ず、ＴＯＣについては、オゾン処理の処理時間を長くすることにより、その値が減少していった。次に、１，４－ジオキサンについては、オゾン処理の処理時間を長くすることにより、濃度が減少していき、オゾン処理を４時間行ったところ、濃度が処理前の約６５％となった。

【0081】

［実施例２］塩基性難分解性排水の排水処理（凝集沈殿処理）
実施例２において、塩基性難分解性排水の排水処理については、主に凝集沈殿処理を行った。

【0082】

先ず、ＴＯＣ（全有機体炭素）＝１３３０ｍｇ／Ｌの極性溶剤含有塩基性難分解性排水（ｐＨ＝１１．７。以下、「塩基性排水」とする。）をオゾン分解処理システム（オゾン分解処理装置３）にて１時間オゾン処理を行った。

【0083】

次に、オゾン処理した塩基性排水に対して、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を加えて凝集処理を行い、次に、アルカリ調整剤を添加してｐＨを６．８～７．２の間でｐＨコントロールをした。ちなみに、ＰＡＣ添加時のｐＨは、５．３であった。そして、当該処理後のＴＯＣは、１０１０ｍｇ／Ｌであった。

【0084】

また、ＰＡＣ添加条件を同様にして、塩基性排水に対するオゾン処理時間を３時間としたところ、ＴＯＣは、９１０ｍｇ／Ｌであった。しかしながら、凝集沈殿はオゾン処理を１時間した時と比べ、起こりにくかった。

【0085】

実施例２においては、塩基性排水のＴＯＣが、凝集沈殿の有無にかかわらず、オゾン処理時間に比例して減少することが分かった。

【0086】

［実施例３］１，４－ジオキサン等を含む極性溶剤系排水の排水処理
実施例３において、オゾン‐紫外線分解処理システム（オゾン‐紫外線分解処理装置４）の性能を確認するために、オゾン分解処理システム（オゾン分解処理装置３）により、予めＣＯＤを約２０００ｍｇ／Ｌ且つＴＯＣを約８５０ｍｇ／Ｌにした１，４－ジオキサン等を含む極性溶剤系排水の排水処理（バッチ処理）を行った。なお、オゾン‐紫外線分解処理システムにおける紫外線照射は、１２時間連続で行い、且つオゾンガスは、約２００ｇ／ｈとして１２時間連続供給をした。その結果ＣＯＤ及びＴＯＣ共に、約１／３程度に減少した。

【0087】

この実施例において、当該排水は、紫外線照射前の濃度は約９５ｍｇ／Ｌ（ｐｐｍ）であったが、紫外線照射８時間後では１０ｐｐｍ以下となり、それ以降の照射では時間が経つにつれ、測定限界値に近い値となった。

【産業上の利用可能性】

【0088】

以上のことより、オゾンガスやオゾンマイクロバブル及びオゾンナノバブルの循環量、紫外線の照射時間等検討の余地は残されているが、少なくとも本発明によれば、ありとあらゆる高濃度の有機物や窒素（アンモニア態や硝酸性態）だけでなく、１，４－ジオキサンのような極性溶剤を含む排水の最終処理に利用することが可能である。また、オゾンマイクロバブル及び／又はオゾンナノバブルだけではなく、酸素や窒素等のマイクロバブル及び／又はナノバブルでも利用可能性がある。また、凝集沈殿により生じた沈殿は、汚泥として肥料や材料などに応用が可能である。

【符号の説明】

【0089】

１ 排水最終処理装置
２ オゾンガス発生装置
３ オゾン分解反応装置
４ オゾン‐紫外線分解反応装置
５ オゾン触媒反応装置
３１ オゾン分解反応槽
３３ 第１マイクロバブル発生装置
３５ 第１圧壊塔
３７ 第１活性炭塔
４１ オゾン‐紫外線分解反応槽
４２ 紫外線照射器
４３ 第２マイクロバブル発生装置
４５ 第２圧壊塔
４７ 第２活性炭塔
５１ オゾン触媒反応槽
５２ 第３マイクロバブル発生装置
５４ 第３圧壊塔
５６ 第３活性炭塔
５７ 第１活性炭層
５８ 第２活性炭層

【図1】

【図2】

【図3】