專利名稱：促進(jìn)氧化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及同時使用臭氧和過氧化氫、進(jìn)行單獨用臭氧不能分解的水中的難分解性物質(zhì)的氧化分解的促進(jìn)氧化處理方法。更詳細(xì)地說，涉及控制促進(jìn)氧化處理工序中的臭氧注入量和過氧化氫注入量、有效而安全地進(jìn)行水中的難分解性物質(zhì)的促進(jìn)氧化處理的促進(jìn)氧化處理方法。
背景技術(shù)：
利用臭氧具有僅次于氟的強的氧化力的特長，通過使臭氧氣體在水中散布，進(jìn)行殺菌、脫色、脫臭、有機物或無機物的氧化除去等的水處理廣泛流行。特別是，在都市近郊的水道中，由取水源引起的異臭味的危害廣，由于如上所述的臭氧所具有的強的氧化力，在除去異臭味方面可發(fā)揮大的效果，所以引入了利用臭氧和活性碳的高度處理。
作為表示臭氧處理裝置的效率的指標(biāo)，通常使用臭氧吸收率和除去效率。這些指標(biāo)越高，則可以說臭氧處理裝置的經(jīng)濟(jì)性和處理性能越高。
在此，所謂臭氧吸收率是指在所注入的臭氧氣體之中、在反應(yīng)槽內(nèi)溶解于被處理水中或被分解消耗的臭氧的比例，用下式來表示。臭氧吸收率(％)＝(注入臭氧氣體濃度一排出臭氧氣體濃度)÷注入臭氧氣體濃度×100另外，所謂除去效率是指在反應(yīng)槽內(nèi)被分解除去的被處理水中的水質(zhì)污濁物質(zhì)的比例，用下式來表示。作為代表性的水質(zhì)污濁物質(zhì)，可以舉出臭氣物質(zhì)、三鹵化甲烷的前驅(qū)物質(zhì)等。除去效率(％)＝(流入污濁物質(zhì)濃度一流出污濁物質(zhì)濃度)÷流入污濁物質(zhì)濃度×100
在這些臭氧處理裝置中，需要將能充分進(jìn)行除去目的的氧化分解反應(yīng)的臭氧注入被處理水中，同時，過剩的臭氧注入不但會導(dǎo)致上述臭氧的吸收率的降低，而且會導(dǎo)致生成溴酸離子等臭氧氧化副產(chǎn)物的危險和使處理水質(zhì)惡化，從這點來看，需要控制臭氧的注入，使上述二個值經(jīng)常保持較高。
現(xiàn)在一般進(jìn)行的是，監(jiān)視處理水中的殘留臭氧濃度，根據(jù)該值，反饋控制臭氧發(fā)生量，使處理水中溶存的臭氧濃度為一定的控制方式(例如專利文獻(xiàn)1)。這種方式是如下這樣的控制方法，即，當(dāng)將臭氧氣體注入污濁的被處理水中時，在反應(yīng)的初期，臭氧和有機物質(zhì)的反應(yīng)活潑地進(jìn)行，所注入的臭氧被消耗著，但在反應(yīng)進(jìn)行至某一程度后，利用未反應(yīng)的臭氧作為溶存臭氧而殘留這樣的特性，調(diào)整臭氧氣體濃度或臭氧氣體風(fēng)量，使得該殘留臭氧濃度為一定(例如0.1mg/L)。根據(jù)被處理水(以下稱為原水)的水質(zhì)，該反應(yīng)初期的臭氧消耗量變動大，但如果控制溶存臭氧濃度為一定，則可以不會過多和不足地注入臭氧，能夠充分地應(yīng)對原水水質(zhì)的變動。
近年來，正在研究利用比上述臭氧的氧化力更強的氧化力的技術(shù)，以分解只用臭氧不能分解的難分解性物質(zhì)為目的，使用更加提高了氧化力的促進(jìn)氧化法。在此所說的促進(jìn)氧化法是指如下這樣的方法，即，通過將臭氧與紫外線照射、過氧化氫添加等進(jìn)行組合，通過促進(jìn)臭氧的自己分解、促進(jìn)此時所發(fā)生的羥基自由基(OH自由基)的生成，更加提高氧化力，有效地進(jìn)行單獨用臭氧難以分解的物質(zhì)的分解的方法。
然而，在同時使用臭氧和過氧化氫的促進(jìn)氧化處理中，根據(jù)其注入比率，除去對象物質(zhì)的除去特性大不相同。例如，作為臭氣物質(zhì)代表的二甲基異冰片(2-MIB)的除去特性，隨著過氧化氫注入率相對于臭氧注入率提高，除去率增大，在H2O2/O3＝5～10前后，達(dá)到最大值(參照圖2)。
在此，所謂過氧化氫注入率定義為H2O2/O3(mol濃度)。因此，將注入比率提高到必要以上，不但過氧化氫的利用效率降低，損害經(jīng)濟(jì)性，而且過氧化氫殘留在處理水中，安全方面也不好。
例如，在專利文獻(xiàn)2中公開了如下這樣的控制方式，即，在臭氧處理槽的后段設(shè)置臭氧和過氧化氫接觸槽，根據(jù)第一段的溶存臭氧，控制第一段的臭氧注入量，再根據(jù)第二段的溶存臭氧，控制第二段的臭氧注入量和過氧化氫注入量。但是，這個方法中的第一段的控制技術(shù)是與上述的溶存臭氧反饋控制同樣的技術(shù)，而在第二段的控制技術(shù)中，當(dāng)不殘留溶存臭氧時，第二段的臭氧注入控制是困難的。即，在同時注入臭氧和過氧化氫的情況下，因為促進(jìn)了臭氧的分解，所以溶存臭氧濃度比臭氧單獨處理時的值低(參照圖3)。特別是在上述2-MIB分解中的最佳注入比率(H2O2/O3＝5～10)下，因其值近乎為0mg/L，所以不可能進(jìn)行作為現(xiàn)有的臭氧注入控制方式的溶存臭氧濃度反饋控制。即，在促進(jìn)氧化處理中，由于有可能沒有殘留溶存臭氧，所以意味著在第二段中不能檢測最佳的注入量。
另外，在專利文獻(xiàn)3中公開了即使在被處理水的污染物質(zhì)產(chǎn)生變動時也可以發(fā)揮高的處理效果的臭氧和過氧化氫注入量的控制方法。該臭氧注入量的控制方法是如下的方法，即預(yù)先對于被處理水確立臭氧添加量與被處理水中的溶存臭氧濃度的一次式、和、溶存臭氧濃度與測定值之差和溶存臭氧濃度的目標(biāo)值的一次式，作為控制式，在實際處理被處理水的操作中，根據(jù)注入至被處理水中的臭氧注入量和溶存臭氧濃度的測定值，控制臭氧注入量；過氧化氫注入量的控制方法是如下的方法，即預(yù)先對于被處理水確立過氧化氫添加量和溶存臭氧濃度的控制式，在實際處理被處理水的操作中，根據(jù)被處理水的溶存臭氧濃度的測定值，控制過氧化氫注入量。這種控制方法有其效果，但它不是臭氧接觸工序和促進(jìn)氧化處理工序分開控制的技術(shù)，而且如上所述，當(dāng)臭氧和過氧化氫共存時，可促進(jìn)臭氧的分解，有時沒有溶存臭氧殘留，因此，在基于溶存臭氧濃度的控制法中，不能進(jìn)行充分的控制，經(jīng)常存在以上那樣的問題。
另一方面，有幾個關(guān)于直接測定過氧化氫的控制方法和其它的控制方法的報告。例如，雖然公開了控制過氧化氫的注入量的方法(參照專利文獻(xiàn)4)，但未達(dá)到作為工業(yè)測量器具廣泛應(yīng)用的產(chǎn)品化，在實際的水處理現(xiàn)場，不能說達(dá)到了實用，也就是說不能決定最佳的臭氧注入量。另外，在專利文獻(xiàn)5中公開了利用氧化還原電位(以下稱為ORP)監(jiān)視器和過氧化氫監(jiān)視器的控制方法。這種方法可以帶來一定的結(jié)果，但ORP本身受水質(zhì)的影響大，以及在使用有機物質(zhì)濃度高的原水時檢測精度的穩(wěn)定性成為問題等，還存在需要改善的問題。
特開2000-288561號公報[專利文獻(xiàn)2]特開11-10171號公報[專利文獻(xiàn)3]特開2001-984號公報[專利文獻(xiàn)4]特開平10-253614號公報[專利文獻(xiàn)5]特開平11-290878號公報發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于發(fā)現(xiàn)一種在同時使用臭氧和過氧化氫的促進(jìn)氧化處理中經(jīng)濟(jì)、有效而且安全的臭氧注入的控制方法以及過氧化氫的注入方法。另外，本發(fā)明的目的在于提供一種促進(jìn)氧化處理方法，不存在沒有溶存臭氧不能控制這樣的問題，使用廣泛應(yīng)用的測量器具，利用簡單的操作，控制臭氧注入量和過氧化氫注入量不會過多也不會不足，省去浪費。
本發(fā)明人等，為了達(dá)到上述目的，通過一系列地研究發(fā)現(xiàn)在使臭氧氣體與被處理水接觸的臭氧接觸槽的后段，串聯(lián)地配置混合和注入臭氧氣體及過氧化氫的促進(jìn)氧化處理槽，根據(jù)臭氧接觸槽中的臭氧注入量，控制通入后段的促進(jìn)氧化處理槽中的臭氧注入量和過氧化氫注入量，經(jīng)濟(jì)且有效的臭氧注入控制方法和過氧化氫注入方法。
即，本發(fā)明的第一方面是一種促進(jìn)氧化處理方法，將臭氧氣體和過氧化氫溶液注入被處理水中，進(jìn)行氧化處理，其特征在于配置使臭氧氣體與被處理水接觸和混合的臭氧接觸工序，接著該工序之后配置混合和注入臭氧氣體及過氧化氫的促進(jìn)氧化處理工序，在將從臭氧接觸工序流出的處理液導(dǎo)入至接下來的促進(jìn)氧化處理工序中的同時，根據(jù)臭氧接觸工序中的臭氧注入量，控制促進(jìn)氧化處理工序中的臭氧注入量及過氧化氫注入量。
另外，本發(fā)明的第二方面的特征是，測定臭氧接觸工序中的溶存臭氧濃度的值，控制臭氧接觸工序中的臭氧注入量，使得溶存臭氧濃度的測定值成為預(yù)定的規(guī)定值。
這里，臭氧注入量由從臭氧發(fā)生裝置發(fā)生的臭氧濃度和通入臭氧接觸工序中的臭氧氣體量和在臭氧接觸工序中流出的被處理水的流量所決定。由于這樣，為了使臭氧接觸工序中的溶存臭氧濃度成為預(yù)定的值并保持為一定，要控制臭氧注入量，為此，既可以改變從臭氧發(fā)生裝置發(fā)生的臭氧濃度，也可以使臭氧濃度為一定而改變臭氧氣體量，也可以使源自臭氧發(fā)生裝置的臭氧發(fā)生條件一定而改變處理水量。在這種情況下，優(yōu)選被處理水的量為一定，另外，就臭氧發(fā)生裝置來說，若改變臭氧氣體量，則臭氧發(fā)生濃度也變動，因此，優(yōu)選控制臭氧發(fā)生濃度。
另外，由于臭氧接觸工序中的溶存臭氧濃度，在臭氧接觸工序中受被處理水的水質(zhì)條件和臭氧自己分解速度的影響，所以為了更正確地把握，優(yōu)選在臭氧接觸工序的出口處進(jìn)行測定。
而且，本發(fā)明的第三方面是，也可以通過相對于臭氧接觸工序中的臭氧注入量而預(yù)先設(shè)定的比率來決定促進(jìn)氧化處理工序中的臭氧注入量及過氧化氫注入量?；蛘?，相對于臭氧接觸工序中的臭氧注入量，在促進(jìn)氧化處理工序中混合和注入預(yù)先設(shè)定的比率的臭氧氣體，并且，相對于促進(jìn)氧化處理工序中的臭氧注入量，混合和注入預(yù)先設(shè)定的比率的過氧化氫也可以。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的促進(jìn)氧化處理法，可以提供一種在目前控制困難的促進(jìn)氧化處理中能夠進(jìn)行最佳的臭氧注入控制和過氧化氫注入控制的促進(jìn)氧化處理法，而且可消除沒有溶存臭氧不能控制這樣的問題。采用這種方法，對于原水的水質(zhì)變動的響應(yīng)性高，而且通過預(yù)先進(jìn)行臭氧單獨處理，可減少后段的促進(jìn)氧化工序中的水質(zhì)負(fù)荷，可以有效地進(jìn)行促進(jìn)氧化處理。另外，本發(fā)明的促進(jìn)氧化處理法的控制方法簡單，沒有過多或不足的臭氧和過氧化氫的導(dǎo)入，沒有浪費，因此運轉(zhuǎn)成本可以降低，又可以防止生成溴酸離子等臭氧氧化副產(chǎn)物，還可以避免在本發(fā)明的促進(jìn)氧化處理槽后段設(shè)置的生物活性碳對生物活性的不好影響等所造成的處理水質(zhì)的惡化。


圖1是表示本發(fā)明的促進(jìn)氧化處理的概略情況的系統(tǒng)流程的圖。
圖2是表示過氧化氫注入比率和2-MIB除去率之關(guān)系的圖。
圖3是表示過氧化氫注入比率和溶存臭氧濃度之關(guān)系的圖。
符號說明1導(dǎo)入口，2臭氧接觸槽，3臭氧發(fā)生裝置，4散氣裝置1，5促進(jìn)氧化處理槽，6散氣裝置2，7過氧化氫注入裝置，8排出口，9控制裝置，10溶存臭氧監(jiān)視裝置。
具體實施例方式
以下，詳細(xì)地說明本發(fā)明。
作為本發(fā)明中的適用促進(jìn)氧化處理法的原水來說，只要是能夠得到凈水的水，什么樣的水都可以使用，具體地說，可以舉出優(yōu)選使用河流水、湖沼水、下水等作為原水?？梢灾苯邮褂眠@些原水，也可以進(jìn)行前處理。例如，預(yù)先放置原水，進(jìn)行除去沉淀物的處理，或者加入凝集劑，進(jìn)行攪拌處理，進(jìn)行從原水中一定程度地除去污濁物質(zhì)的處理都可以。
在本發(fā)明中，在臭氧接觸工序中，對上述原水進(jìn)行臭氧處理，但產(chǎn)生臭氧的裝置可以使用一般的臭氧發(fā)生裝置，沒有特別的限制。
由臭氧發(fā)生裝置產(chǎn)生的臭氧被注入臭氧接觸槽內(nèi)。這種臭氧接觸在通常使用的一般的臭氧接觸槽內(nèi)進(jìn)行即可。在臭氧接觸槽內(nèi)，所注入的臭氧的一部分與原水中的有機成分反應(yīng)，另一部分臭氧溶入原水中，此外的臭氧作為排出氣體排出至臭氧處理槽外。希望所排出的臭氧盡可能少，未反應(yīng)的臭氧盡可能溶入原水內(nèi)。為此，應(yīng)仔細(xì)研究臭氧通入接觸槽內(nèi)的注入管的選擇、臭氧散氣裝置的選擇和注入速度等的臭氧的注入方法，同時采用盡可能使導(dǎo)入至原水中的臭氧氣體在原水內(nèi)的氣泡大小細(xì)化的方法、創(chuàng)造臭氧盡可能與原水接觸的機會的攪拌方法。另外，所謂使臭氧氣體與被處理水接觸和混合，是指使臭氧氣體與被處理水進(jìn)行接觸、進(jìn)行混合。
在本發(fā)明中，就最佳的臭氧注入量來說，檢測臭氧處理槽內(nèi)的溶存(殘留)臭氧濃度或從臭氧處理槽流出的處理液的溶存(殘留)臭氧濃度，將所檢測的濃度送至控制裝置內(nèi)，根據(jù)所檢測的臭氧濃度，決定最佳的臭氧注入量，根據(jù)該注入量，將臭氧注入至臭氧接觸槽內(nèi)。這種反饋控制方法可以采用已知的方法。
在本發(fā)明中，接著上述臭氧接觸工序之后配設(shè)促進(jìn)氧化處理工序。即，在上述臭氧接觸槽的后段，串聯(lián)地配置混合和注入臭氧氣體及過氧化氫的促進(jìn)氧化處理槽。將從前段流出的處理原水導(dǎo)入至該促進(jìn)氧化處理槽內(nèi)，再注入臭氧和過氧化氫。在促進(jìn)氧化處理槽內(nèi)的原水內(nèi)，生成氧化量更強的羥基自由基，使難分解性化合物分解。即，根據(jù)下述反應(yīng)式，通過臭氧和過氧化氫的反應(yīng)，生成羥基自由基。
這樣生成的羥基自由基(·OH)使有機物質(zhì)依次分解，最終變化為二氧化碳和水。
該促進(jìn)氧化處理槽，使用通常使用的一般的處理槽即可?；旌虾妥⑷朐摯龠M(jìn)氧化處理槽中的臭氧氣體和過氧化氫，可以使用由通常所使用的臭氧氣體發(fā)生裝置及過氧化氫供給裝置、或過氧化氧發(fā)生裝置得到的臭氧氣體和過氧化氫。在此所注入的臭氧氣體和過氧化氫的量，可根據(jù)前段的臭氧注入量來進(jìn)行控制，這是本發(fā)明的特征。
而且，優(yōu)選調(diào)整前段的臭氧接觸槽中的臭氧注入量，使臭氧接觸槽的溶存臭氧溶度為一定。對溶存臭氧量的檢測方法沒有特別的限制，但將一般的檢測裝置配置在臭氧接觸槽的原水出口、或從臭氧接觸槽流出的原水通路上來檢測原水內(nèi)的溶存臭氧濃度是優(yōu)選的方法。
在本發(fā)明中，在前段的臭氧接觸槽內(nèi)進(jìn)行臭氧的單獨處理，檢測從前段的臭氧接觸槽流出的處理水的溶存臭氧濃度，控制注入前段的臭氧接觸槽的臭氧注入量，同時控制注入后段的促進(jìn)氧化處理槽的臭氧注入量和過氧化氫注入量。
具體地說，決定前段的臭氧接觸工序中的溶存臭氧濃度的目標(biāo)值，反饋控制臭氧接觸工序中的臭氧注入量，使得所檢測的溶存臭氧濃度保持一定。反饋控制的具體方法可以采用一般的方法。
根據(jù)由上述反饋控制決定的臭氧接觸工序中的臭氧注入量，決定后段的促進(jìn)氧化處理工序中的臭氧注入量。即，預(yù)先利用實驗和經(jīng)驗等，求出臭氧接觸工序中的臭氧注入量和促進(jìn)氧化處理工序中的臭氧注入量的最佳的比率，控制促進(jìn)氧化處理工序中的過氧化氫注入率，以便始終維持該比率。而且，關(guān)于促進(jìn)氧化處理工序中的過氧化氫注入率，可以預(yù)先利用實驗和經(jīng)驗等求出促進(jìn)氧化處理工序中的臭氧注入量和過氧化氫注入量的最佳比率，控制過氧化氫注入量，使得即使在臭氧發(fā)生量變化的情況下，也可始終維持該比率。
本發(fā)明的促進(jìn)氧化處理工序中的臭氧注入量和過氧化氫注入量的控制方法，使用一般使用的控制方法即可。另外，促進(jìn)氧化處理工序中的臭氧氣體和過氧化氫的注入手段、臭氧氣體和過氧化氫的攪拌方法等沒有特別的限制，可以使用通常的方法。另外，所謂混合和注入臭氧氣體及過氧化氫，是指將臭氧氣體和過氧化氫注入被處理水中，并與被處理水進(jìn)行混合。
(作用)根據(jù)本發(fā)明的促進(jìn)氧化處理方法，前段的臭氧接觸工序內(nèi)的臭氧注入量，以與目前同樣的溶存臭氧反饋控制裝置為基礎(chǔ)，同時，根據(jù)上述臭氧注入量決定后段的促進(jìn)氧化處理工序內(nèi)的臭氧注入量和過氧化氫注入量，可以進(jìn)行最佳的臭氧注入控制和過氧化氫注入控制。
以下，根據(jù)

本發(fā)明。
圖1是表示使用本發(fā)明的水處理系統(tǒng)流程的例子。
首先，說明整個流程。
利用自然流下或泵送水，被處理水從導(dǎo)入口1導(dǎo)入臭氧接觸槽2內(nèi)。由臭氧發(fā)生裝置3發(fā)生的臭氧氣體，經(jīng)過臭氧散氣裝置4，注入第一段的臭氧接觸槽2內(nèi)。在臭氧接觸槽2內(nèi)，被處理水中的有機成分被一定程度的分解，同時，未反應(yīng)的臭氧作為殘留臭氧留下。
從臭氧接觸槽2流出的反應(yīng)后的被處理水，導(dǎo)入后段的促進(jìn)氧化處理槽5中。由臭氧發(fā)生裝置3發(fā)生的臭氧氣體，經(jīng)過散氣裝置6注入促進(jìn)氧化處理槽5中，與由過氧化氫注入裝置7注入的過氧化氫進(jìn)行反應(yīng)。在促進(jìn)氧化處理槽5內(nèi)，進(jìn)行難分解性成分等的分解。經(jīng)過一定時間后，被處理水從促進(jìn)氧化處理槽5的排出口8排出至系統(tǒng)外。
其次，說明控制流程。
設(shè)置在臭氧接觸槽2的出口處的溶存臭氧濃度監(jiān)視裝置10，檢測從臭氧接觸槽2流出的被處理水的溶存臭氧濃度值，并將其送至控制裝置9?？刂蒲b置9根據(jù)檢測值等來控制注入臭氧接觸槽2的臭氧注入量，對于注入該臭氧接觸槽2的臭氧注入量，基于預(yù)先設(shè)定的比率，決定供給至促進(jìn)氧化處理槽5的臭氧注入量，進(jìn)行注入控制。而且同樣地，對于注入臭氧接觸槽2的臭氧注入量，基于預(yù)先設(shè)定的比率，控制過氧化氫注入裝置7來注入過氧化氫也可以，或者，對于供給至促進(jìn)氧化處理槽5的臭氧氣體注入量，控制過氧化氫注入裝置7來注入過氧化氫，以便成為預(yù)先設(shè)定的注入比率。
權(quán)利要求
1.一種促進(jìn)氧化處理方法，將臭氧氣體和過氧化氫溶液注入被處理水中，進(jìn)行氧化處理，其特征在于配置使臭氧氣體與被處理水接觸和混合的臭氧接觸工序、以及接著該工序之后配置混合和注入臭氧氣體及過氧化氫的促進(jìn)氧化處理工序，根據(jù)該臭氧接觸工序中的臭氧注入量，控制促進(jìn)氧化處理工序中的臭氧注入量及過氧化氫注入量。
2.一種促進(jìn)氧化處理方法，其特征在于測定所述臭氧接觸工序中的溶存臭氧濃度的值，控制所述臭氧接觸工序中的臭氧注入量，使得所述溶存臭氧濃度的測定值成為預(yù)定的規(guī)定值。
3.如權(quán)利要求1或2的促進(jìn)氧化處理方法，其特征在于根據(jù)相對于所述臭氧接觸工序中的所述臭氧注入量而預(yù)先設(shè)定的比率，決定所述促進(jìn)氧化處理工序中的所述臭氧注入量及所述過氧化氫注入量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種促進(jìn)氧化處理方法，在使臭氧氣體與被處理水接觸的臭氧接觸工序之后串聯(lián)地配置混合和注入臭氧氣體及過氧化氫的促進(jìn)氧化處理工序，根據(jù)臭氧接觸工序中的臭氧注入量，控制促進(jìn)氧化處理工序中的臭氧注入量及過氧化氫注入量。根據(jù)本發(fā)明，發(fā)現(xiàn)了在同時使用臭氧和過氧化氫的促進(jìn)氧化處理中經(jīng)濟(jì)、有效而且安全的臭氧注入控制方法以及過氧化氫注入方法。另外，不存在沒有溶存臭氧不能控制這樣的問題，使用廣泛應(yīng)用的測量器具，利用簡單的操作，控制臭氧注入量和過氧化氫注入量不會過多也不會不足。
文檔編號C02F1/78GK1830833SQ20051005368
公開日2006年9月13日 申請日期2005年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月10日
發(fā)明者加藤康弘, 巖本卓治 申請人:富士電機系統(tǒng)株式會社