1,4-ジオキサンを含む排水の処理（なぜ難処理か・促進酸化・分解菌）

1,4-ジオキサンは、無色透明で水に任意に混和する液体です。

溶剤や塩素系溶剤の安定剤などに使われ、化学工場や廃棄物処分場の浸出水から検出されます。

1,4-ジオキサンは水に溶けやすく、揮発も生分解もしにくいため、凝集沈殿・活性炭吸着・活性汚泥といった従来の処理が効きにくい難処理物質です。

なぜ1,4-ジオキサンは難処理なのか

1,4-ジオキサンが取り除きにくいのは、性質に理由があります。

第一に、親水性が高く、水に任意に混和します。

水と一体に溶け込むので、凝集沈殿・浮上分離・砂ろ過のような固液分離では分離できません。

第二に、揮発しにくい性質です。

沸点は約101℃で水（100℃）に近く、ヘンリー定数も小さいため、空気を吹き込んで揮発させる揮散法（ばっ気）でも排水から分離するのが困難です。

第三に、生分解されにくい性質です。

好気的な生分解性の試験ではBOD分解率が0％で難分解性と判定されており、活性汚泥法でも除去率は低くとどまります。

活性炭吸着も、他の物質に比べて吸着量が少なく、効率は高くありません。

そもそも有機物の汚れの指標であるBODやCODとしてもほとんど検出されないため、ふつうの有機物のようには扱えません。

促進酸化（AOP）でOHラジカルにより分解する

難処理の1,4-ジオキサンを分解する切り札が、強力な酸化作用を使う方法です。

まずオゾンによる酸化には、1,4-ジオキサンを低減する効果が確認されています。

さらに分解力を高めたのが促進酸化処理（AOP）です。

AOPは、オゾン（O3）に過酸化水素（H2O2）や紫外線（UV）を組み合わせて、OHラジカル（ヒドロキシルラジカル）をつくる方法です。

OHラジカルは、フッ素に次ぐほど高い酸化還元電位をもつ非常に強い酸化剤です。

この強い酸化力で、オゾン単独では分解しにくい1,4-ジオキサンも低濃度まで分解できます。

同じく強い酸化作用を使う方法として、過酸化水素と鉄を併用するフェントン法もあり、廃棄物の浸出水で高い除去率が報告されています。

分解菌・生物活性炭・逆浸透膜で対応する

酸化以外にも、1,4-ジオキサンを取り除く方法の開発が進んでいます。

1つは分解菌（生物処理）です。

ふつうの活性汚泥では処理困難とされてきましたが、1,4-ジオキサンを分解する微生物（分解菌）を用いた除去技術の開発が進んでいます。

2つ目は生物活性炭です。

活性炭の吸着機能と、活性炭の表面に付着した微生物の分解機能を組み合わせる方法で、廃棄物の浸出水で高い除去率が確認されています。

3つ目は膜分離の一種である逆浸透膜（RO）で、1,4-ジオキサンを物理的にこし取れます。

主な処理法と除去のしやすさを表にまとめます。

なお、1,4-ジオキサンは平成21年（2009年）に水質環境基準の健康項目に追加され、基準値は0.05mg/L以下です。

水質有害物質特論での問われ方

1,4-ジオキサンは、水質有害物質特論で「難処理物質」としてくり返し問われます。

令和元年度 水質有害物質特論 問10は、1,4-ジオキサン排水の処理そのものがテーマでした。「凝集沈殿や活性炭吸着では除去が困難」「分解菌を用いた除去技術の開発が進んでいる」「オゾン酸化や促進酸化などの分解法の開発が進んでいる」が正しい記述として並び、性質を「疎水性が高い」とした記述が誤りでした。

令和3年度 問10は性質が中心で、「無色透明の液体で水と任意に混和する」「BODやCODとしてほとんど検出されない」「活性炭による吸着量は少ない」「オゾン酸化・促進酸化・フェントン酸化などの酸化分解法で処理される」が正しい記述、「微生物によって分解されない」が誤りでした。

令和4年度 問1では「1,4-ジオキサンは一般的な凝集沈殿法では除去困難である」が正しい記述として出ています。

令和7年度 問8では、揮散法で排水から分離するのが最も困難なものとして1,4-ジオキサンが問われました。揮発しにくい性質がそのまま答えになっています。

理解度チェック

まとめ

1,4-ジオキサンは水に任意に混和し、揮発も生分解もしにくいため、凝集沈殿・活性炭吸着・活性汚泥では除去しにくい難処理物質です。

有効なのは、OHラジカルを使う促進酸化（AOP）やフェントン法、1,4-ジオキサン分解菌・生物活性炭、そして逆浸透膜です。

「親水性が高い」「分解菌で分解できる」の2点を押さえれば、水質有害物質特論の1,4-ジオキサンの問題に対応できます。

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