JP2006055712A - 水処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】有機物質を含有する水から有機物質を吸着材の短期間での交換や再生が無くて経済的に吸着除去して浄化する事ができる水処理装置を提供する。
【解決手段】有機物質を含有する水をゼオライト等の吸着材を含有し、フッ素樹脂等により撥水処理されたハニカム状構造を有する吸着素子に通流させて該吸着素子に有機物質を吸着させる吸着工程と、該吸着素子に高温の加熱ガスを通流させて該吸着素子に吸着された有機物質を脱着する脱着工程とを、交互に行う。
【選択図】なし
【解決手段】有機物質を含有する水をゼオライト等の吸着材を含有し、フッ素樹脂等により撥水処理されたハニカム状構造を有する吸着素子に通流させて該吸着素子に有機物質を吸着させる吸着工程と、該吸着素子に高温の加熱ガスを通流させて該吸着素子に吸着された有機物質を脱着する脱着工程とを、交互に行う。
【選択図】なし
Description
本発明は、有機物質を含有する水から有機物質を除去して浄化する装置に関し、特に各種工場、研究施設等から排出される有機溶剤等の有機物質を含有した産業排水の浄化に用いられる装置に関する。
従来より、有害有機物質を水から除去して浄化する装置としては、活性炭等の吸着材を用いた交換式吸着装置が広く用いられている。すなわち、活性炭等の吸着材を充填した槽に有機物質を含有した水を通流させ、吸着材により水中の有害有機物質を効率的に除去する事ができるシンプルな処理装置である。しかしながら、交換式吸着装置は有害有機物質を一定時間吸着し続け、吸着材の吸着能力が飽和に達すれば、新品への交換もしくは一度装置から吸着材を取り出して再生が必要となって連続浄化できず、更に、水の浄化は、空気の浄化と異なり、微生物の繁殖が不可避であり、吸着剤の寿命を縮めることもあって、交換および再生への労力、コストの増大が問題となり、また有害有機物質が作業員の健康に悪影響を及ぼすこともあった。かかる問題を解決するため、多量の吸着剤を用いることで、交換周期を延長させることも考えられるが、装置の大型化、設備投資が不可避となる。また、吸着剤である活性炭の表面を適度に疎水化させる等の吸着能力を向上させることも検討されているが（例えば特許文献１参照）、微量の有害物質を除去する場合には有効であっても、多量の有害有機物質を高い効率で処理することが要請される場合には根本的な解決手段になっておらず、特に研究所や工場等で用いる場合に満足できるものではなかった。また、従来の浄化装置では、吸着剤使用開始時と使用終了前（吸着剤取替え直前）では有害物質吸着性能が変化しており、安定に浄化処理することができないという問題点も有していた。
本発明は、従来技術の課題を背景になされたもので、水の連続浄化を実現し、基本的に吸着剤の交換が必要なく、多量有害有機物質を高効率且つ安定に除去することができる処理装置を提供することを課題とするものである。
本発明者らは、上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、ついに本発明を完成するに到った。即ち本発明は（１）有機物質を含有する水から有機物質を吸着除去して水を浄化する装置であって、有機物質を含有する水を吸着素子に通流させて該吸着素子に有機物質を吸着させる吸着工程と、該吸着素子に高温の加熱ガスを通流させて該吸着素子に吸着された有機物質を脱着する脱着工程とを、交互に行う事を特徴とする水処理装置、（２）前記吸着素子に含まれる吸着材が活性炭及び／またはゼオライトである事を特徴とする前記（１）記載の水処理装置、（３）前記吸着素子がハニカム状構造を有する事を特徴とする前記（１）又は（２）記載の水処理装置、（４）前記吸着素子がフッ素、シリコン、炭化水素系化合物により撥水処理されている事を特徴とする前記（１）乃至（３）記載の水処理装置、（５）有機物質を含有する水を吸着素子に通流させて該吸着素子に有機物質を吸着させる吸着工程の後工程であり、該吸着素子に高温の加熱ガスを通流させて該吸着素子に吸着された有機物質を脱着する脱着工程の前工程で、ガスの通流により吸着素子内の水を除去するパージ工程を有する事を特徴とする前記（１）乃至（４）記載の水処理装置、（６）前記ガスの通流により吸着素子内の水を除去するパージ工程にて発生した水を水処理装置の入口に戻すように構成されている事を特徴とする前記（１）乃至（５）記載の水処理装置である。
本発明による水処理装置は、多量の有害有機物質を高い効率で連続的に除去することができ、基本的に吸着剤の交換の必要が無いため、低コストで、安定に、高い能力で水中の有害有機物質を除去処理することができるという利点がある。
本発明にかかる水処理装置は、有機物質を含有する水を吸着素子に通流させて該吸着素子に有機物質を吸着させる吸着工程設備と、該吸着素子に高温の加熱ガスを通流させて該吸着素子に吸着された有機物質を脱着する脱着工程設備を備え、かかる工程を交互に行う水処理装置であることが好ましい。かかる構造を採用することにより、処理を連続的におこなうことができるからである。
より好ましい装置の構造としては、吸着素子が回転することができ、吸着工程で有機物質を吸着した吸着素子の部位が、吸着素子の回転により、脱着工程へ移動する構造を有する水処理装置である。
以下、図面を参照して、本発明にかかる水処理装置について詳細に説明する。図２は本発明の好ましい実施形態の例である。図２に例示した水処理装置は、有害有機物質を含有した水を、原水導入ライン２１を通じて図３に例示した円柱状または図４に例示した円筒状に形成された吸着素子２２の吸着領域２３に送られ、吸着材により有機物質を吸着除去して浄化水として排出する吸着工程を有する。
一方で前記吸着素子２２は回転し、パージ領域２４に送られ、ガスの通流により吸着素子表面に残存する水滴を除去するパージ工程を有することが好ましい。水滴を気流で除去することにより、加熱による有害有機物質の脱着が容易になるからである。パージガスを高温加熱気流とすることにより、後述する脱着工程を同時におこなってもよいが、エネルギーコスト等から考えて、パージ工程と脱着工程を別にすることが好ましい。
ここで除去された水は、有機物質を含むものであり、集積して焼却等してもよいが、戻りライン２５より装置入口の有機物質を含有する原水に戻すことが好ましい。かかる方法によれば、工程数を省略でき、効率的だからである。
また、吸着素子２２は回転し、パージ工程の後工程で脱着領域２６にて加熱ガスにより吸着素子を加熱する事で吸着した有害物質を脱着して再度吸着が行える状態に再生される脱着工程を有することが好ましい。加熱により有害有機物質を脱着した後、連続的に吸着工程に移動することができるからである。脱着工程により発生した有機物質を含有したガスは、直接燃焼装置や触媒燃焼装置、蓄熱式燃焼装置等の燃焼装置や活性炭素繊維を使用した溶剤回収装置等の一般的に用いられるガス処理装置にて処理する事ができる。
上記の吸着工程→パージ工程→脱着工程を連続的に繰り返す事で、有機物質を含有する水から有機物質を経済的に吸着除去できる装置となる。かかる連続的な吸着−加熱脱着により、低コストで、安定に、高い能力で水中の有害有機物質を除去処理することができ、更には藻等の発生を防ぐことができる。
本発明にかかる吸着素子の構造は、特に限定されるものではなく、粒状物を充填したもの、繊維状物を不織布等にしたもの等であってもよいが、図１に例示したハニカム状構造を有することが特に好ましい。ハニカム状構造とすることにより、粒状や繊維状に比べて圧力損失を極めて低くなり、処理能力を増大させることができ、ゴミ等の固形物による目詰まりが起こりにくく、更にはパージ工程においてガスの流通により吸着素子表面の水滴を除去する際にも、容易に水滴の除去が可能となるからである。
本発明にかかる、吸着素子の運転は、連続的であることが好ましいが、除去すべき有害有機物質の量、処理水の量等を勘案して、間欠運転としてもよい。有害有機物質の量があるいは処理水の量が少ないような条件では、連続運転であることまで要求されず、運転コストを削減できるからである。
本発明で用いる吸着剤は特に限定されるものではないが、活性炭またはゼオライトが水中での有害有機物質の吸着性能に優れており好ましい。中でもゼオライトは、親水性ゼオライトおよび疎水性ゼオライトがあるが、疎水性ゼオライトがより好ましい。これは、疎水性ゼオライトは親水性ゼオライトに比べてＳｉ／Ａｌ比（モル比）が高い事で水分吸着率が低く、水よりも有機物質を優先的に吸着できる特徴があり、水中での有機物質の吸着性能がより優れているからである。また、疎水性ゼオライトは耐熱温度が著しく高く、脱着工程に置いてより高温の加熱空気を使用する事ができ、分子量が大きく、沸点の高い高温でしか脱着出来ない有機物質の場合でも適応が可能となるという効果も有する。
また、本発明にかかる装置に用いる吸着素子は、フッ素、シリコン、炭化水素系化合物により撥水処理されている事が好ましい。かかる処理を施すことにより、脱着工程における加熱処理の際、水の蒸発潜熱に必要とされるエネルギーを低減することができ、有害有機物質の脱着を容易にし、更には水よりも優先的に有機溶剤等の有害物質を選択的に吸着するようになり吸着性能が向上するという効果をも有するからである。特に好ましい処理剤はフッ素である。
以下、実施例によりさらに本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
なお、評価は下記の方法によりおこなった。
（有機物質除去効果）
２０ｐｐｍのトルエンを有する原水を温度２５℃の水を３ｍ3／ｍｉｎの流量で流し、１０時間後と５００時間運転後の各水処理装置出口のトルエン濃度を測定した。
（トルエン濃度評価）
ガスクロマトグラフ法により分析し測定した。
なお、評価は下記の方法によりおこなった。
（有機物質除去効果）
２０ｐｐｍのトルエンを有する原水を温度２５℃の水を３ｍ3／ｍｉｎの流量で流し、１０時間後と５００時間運転後の各水処理装置出口のトルエン濃度を測定した。
（トルエン濃度評価）
ガスクロマトグラフ法により分析し測定した。
〔実施例〕
吸着材としてＳｉ／Ａｌ比（モル比）が１０００で平均細孔径５．５Å、比表面積４００ｍ2／ｇのＺＳＭ−５型の疎水性ゼオライトを５０重量％含有し、撥水剤として４フッ化エチレン樹脂を２５ｗｔ％含有し、吸着領域、パージ領域、脱着領域に区分された４５０ｍｍΦの直径で、厚み４５０ｍｍの重量２０ｋｇの円柱状のハニカム状構造を有する吸着素子を使用した水処理装置に原水を導入した。
吸着材としてＳｉ／Ａｌ比（モル比）が１０００で平均細孔径５．５Å、比表面積４００ｍ2／ｇのＺＳＭ−５型の疎水性ゼオライトを５０重量％含有し、撥水剤として４フッ化エチレン樹脂を２５ｗｔ％含有し、吸着領域、パージ領域、脱着領域に区分された４５０ｍｍΦの直径で、厚み４５０ｍｍの重量２０ｋｇの円柱状のハニカム状構造を有する吸着素子を使用した水処理装置に原水を導入した。
水処理装置の脱着工程における加熱ガスとして１８０℃の空気を使用し、脱着の風量は１ｍ3／ｍｉｎとした。また、パージ工程おいては、空気を０．３ｍ3／ｍｉｎで流した。また、吸着素子の回転数は２ＲＰＨの周期で回転させた。
本実施例の水処理装置により浄化された水は、１０時間後、５００時間後、共にトルエン濃度が１ｐｐｍ以下であった。吸着と脱着を連続して行い処理するため、性能低下がなく安定して高い効率で処理ができる。
〔比較例〕
０．１１ｍ３の吸着層に平均細孔径１６Å、比表面積１０００ｍ2／ｇで充填密度４５０ｇ／ｌの円柱状の椰子殻活性炭を５０ｋｇ充填した交換式吸着方式の水処理装置に原水を導入した。
０．１１ｍ３の吸着層に平均細孔径１６Å、比表面積１０００ｍ2／ｇで充填密度４５０ｇ／ｌの円柱状の椰子殻活性炭を５０ｋｇ充填した交換式吸着方式の水処理装置に原水を導入した。
本比較例の水処理装置により浄化された水は、１０時間後のトルエン濃度が１ｐｐｍ以下であったが、５００時間後にはトルエン濃度が入口と同じ２０ｐｐｍであり、安定して高い効率で処理する事ができなった。これは実施例と異なり比較例は吸着のみの操作で吸着と再生を連続して実施しないために、直ぐに吸着材の吸着能力が飽和に達してしまうからである。
本発明の水処理装置は、水の連続浄化を実現し、基本的に吸着剤の交換が必要なく、多量有害有機物質を高効率且つ安定に除去することができる処理装置であるため、設備増大を必要とせずに、吸着剤交換作業を省略でき、コスト低減、有害物質安定除去、作業者の安全を実現でき、特に研究所や工場等の幅広い分野に利用することができ、産業界に寄与することが大である。
２１ 原水導入ライン
２２ 吸着素子
２３ 吸着領域
２４ パージ領域
２５ 戻りライン
２６ 脱着領域
３１ 濃縮ガス
３２ 脱着用加熱ガス
３３ 原水
３４ 浄化水
３５ 円柱状ハニカム
３６ 回転方向
３７ 脱着ゾーン
３８ 吸着ゾーン
４０ 脱着用加熱ガス
４１ 原水
４２ 浄化水
４３ 円筒状ハニカム
４４ 回転方向
４５ 通流配管
４６ ハニカム搭載用金属箱
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Claims (6)
- 有機物質を含有する水から有機物質を吸着除去して水を浄化する装置であって、有機物質を含有する水を吸着素子に通流させて該吸着素子に有機物質を吸着させる吸着工程と、該吸着素子に高温の加熱ガスを通流させて該吸着素子に吸着された有機物質を脱着する脱着工程とを、交互に行う事を特徴とする水処理装置
- 前記吸着素子に含まれる吸着材が活性炭及び／又はゼオライトである事を特徴とする請求項１記載の水処理装置
- 前記吸着素子がハニカム状構造を有する事を特徴とする請求項１乃至２記載の水処理装置
- 前記吸着素子がフッ素、シリコン、炭化水素系化合物により撥水処理されている事を特徴とする請求項１乃至３記載の水処理装置
- 有機物質を含有する水を吸着素子に通流させて該吸着素子に有機物質を吸着させる吸着工程の後工程であり、該吸着素子に高温の加熱ガスを通流させて該吸着素子に吸着された有機物質を脱着する脱着工程の前工程で、ガスの通流により吸着素子内の水を除去するパージ工程を有する事を特徴とする請求項１乃至４記載の水処理装置
- 前記ガスの通流により吸着素子内の水を除去するパージ工程にて発生した水を水処理装置の入口に戻すように構成されている事を特徴とする請求項１乃至５記載の水処理装置
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|---|---|---|---|
| JP2004238298A JP4512993B2 (ja) | 2004-08-18 | 2004-08-18 | 水処理装置 |
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2004
- 2004-08-18 JP JP2004238298A patent/JP4512993B2/ja active Active
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