JP2008155182A

JP2008155182A - 水処理装置及び水処理方法

Info

Publication number: JP2008155182A
Application number: JP2006350131A
Authority: JP
Inventors: Kihachiro Misawa; 輝八郎三沢; Minoru Tejima; 実手嶋
Original assignee: Sumiju Environmental Engineering Co Ltd
Current assignee: Sumiju Environmental Engineering Co Ltd
Priority date: 2006-12-26
Filing date: 2006-12-26
Publication date: 2008-07-10

Abstract

【課題】１,４-ジオキサンを含む被処理水を十分に浄化する。
【解決手段】吸着装置２の内部に、表面に光触媒４を有する複数の粒状吸着材１を充填し充填層５を形成し、該充填層５に１,４-ジオキサンを含む被処理水を通すことで、１,４-ジオキサン、有機汚濁物質を粒状吸着材１に吸着させ、該粒状吸着材１を吸着装置２から取り出し再生装置３の内部に導入し、散気装置により流動させながら紫外線照射ランプにより紫外線照射することで、粒状吸着材１の表面に紫外線を満遍なく受光させ、光触媒反応を高効率で進行させＯＨラジカルを効果的に生じさせ、該ＯＨラジカルにより、粒状吸着材１に吸着した１,４-ジオキサン、有機汚濁物質を酸化分解すると共に粒状吸着材１を再生し、該粒状吸着材１を戻しラインＬ２により吸着装置２に戻すようにし、吸着装置２の粒状吸着材１を再生装置３で頻繁に再生し吸着装置２で新材として逐次用いるのを可能とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、水処理装置及び水処理方法に関する。

平成１６年度から、水道水質基準に新たに１,４-ジオキサンが追加された。この１,４-ジオキサンは、常温常圧において無色透明の液体の有機化合物で分子式はＣ_４Ｈ_８Ｏ_２である。この１,４-ジオキサンの除去に関しては、以下の非特許文献１に記載があるが、下水処理場の生物処理では除去は期待できず、また、活性炭への吸着性が弱いとの報告がある。
新エネルギー・産業技術総合開発機構／独立行政法人製品評価技術基盤機構「化学物質の初期リスク評価書 Ver.1.0」No.13 １，４ジオキサン

このように、１,４-ジオキサンの除去は難しいため、除去技術が早急に求められている。

本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、１,４-ジオキサンを含む被処理水を十分に浄化できる水処理装置及び水処理方法を提供することを目的とする。

ここで、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、１,４-ジオキサンは、活性炭を始めとした粒状吸着材への吸着性が弱いが、粒状吸着材を頻繁に再生し新材として逐次用いれば、１,４-ジオキサンを有効に除去できることを見出した。

そこで、本発明による水処理装置は、表面に光触媒を有する複数の粒状吸着材を内部に充填して充填層を形成すると共に、１,４-ジオキサンを含む被処理水が充填層に通される吸着装置と、この吸着装置から取り出された粒状吸着材を内部で流動させるための散気装置を備えると共に粒状吸着材に紫外線を照射するための紫外線照射ランプを備えた再生装置と、この再生装置の粒状吸着材を吸着装置に戻すための戻しラインと、を具備したことを特徴としている。

また、本発明による水処理方法は、吸着装置の内部に、表面に光触媒を有する複数の粒状吸着材を充填し充填層を形成して、当該充填層に１,４-ジオキサンを含む被処理水を通し、吸着装置から粒状吸着材を取り出して、当該粒状吸着材を再生装置の内部に導入し、散気装置により流動させながら、紫外線照射ランプにより前記粒状吸着材を照射し、再生装置の粒状吸着材を、戻しラインを介して、吸着装置に戻すことを特徴としている。

このような水処理装置及び水処理方法によれば、吸着装置の内部に、表面に光触媒を有する複数の粒状吸着材が充填され充填層が形成されて、当該充填層に１,４-ジオキサンを含む被処理水が通されるため、１,４-ジオキサン及び有機汚濁物質（ＢＯＤ、ＣＯＤ、環境ホルモン等）は粒状吸着材に吸着される。この粒状吸着材は、吸着装置から取り出されて再生装置の内部に導入され、散気装置により流動しながら、紫外線照射ランプにより紫外線照射されるため、粒状吸着材の表面は紫外線を満遍なく受光し、光触媒反応が高効率で進行してＯＨラジカルが効果的に生じ、このＯＨラジカルにより、粒状吸着材に吸着された１,４-ジオキサン及び有機汚濁物質が酸化分解されると共に当該粒状吸着材が再生され、この再生された粒状吸着材は戻しラインを介して吸着装置に戻される。従って、吸着装置の粒状吸着材が再生装置で頻繁に再生されて吸着装置で新材として逐次用いることが可能とされ、１,４-ジオキサンを含む被処理水が十分に浄化されるようになる。加えて、装置での藻類の繁殖が防止される。

ここで、吸着装置の被処理水の導入部、及び、吸着装置の粒状吸着材の排出部は、吸着装置の底部に設けられているのが好ましい。このような構成を採用した場合、被処理水が吸着装置の底部から導入される上向流とされ、この被処理水と向流接触し１,４-ジオキサン及び有機汚濁物質を吸着した粒状吸着材が、吸着装置の底部から吸着順に取り出され再生されて戻されるため、被処理水が一層十分に浄化されるようになる。

このように本発明によれば、１,４-ジオキサンを含む被処理水を十分に浄化することが可能となる。

以下、本発明による水処理装置、水処理方法の好適な実施形態について図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る水処理装置を示す概略構成図、図２は、図１中の再生装置を示す概略構成図であり、本実施形態の水処理装置は、水処理設備に設けられるもので、１,４-ジオキサン、有機汚濁物質（ＢＯＤ、ＣＯＤ、環境ホルモン等）を含む被処理水を浄化し、水道水質基準を満足する清澄水とするものである。

図１に示すように、水処理装置１００は概略、上記被処理水を導入し当該被処理水中の１,４-ジオキサン及び有機汚濁物質を粒状吸着材１に吸着して除去するための吸着装置（吸着塔）２と、吸着装置２の粒状吸着材１を再生するための再生装置（再生塔）３と、吸着装置２と再生装置３とを接続し吸着装置２の粒状吸着材１を再生装置３へ供給するための供給ラインＬ１と、再生装置３と吸着装置２とを接続し再生装置３の粒状吸着材１を吸着装置２に戻すための戻しラインＬ２と、を具備している。

吸着装置２は、複数の粒状吸着材１が内部に充填された充填層５を有している。この吸着装置２には、その底部に上記被処理水を導入するため導入部２ａが設けられると共に、その上部に、被処理水が充填層５を通ることで浄化された浄化水を清澄水として後段に排出する排出部２ｂが設けられている。

粒状吸着材１は、被処理水中の１,４-ジオキサンや有機汚濁物質を吸着するための粒状体であり、例えば、活性炭、ゼオライト、ベントナイト、シリカゲル等が用いられる。ここでは、特に好ましいとして、ヤシ殻活性炭が用いられ、１〜６ｍｍ程度のものが用いられている。

この粒状吸着材１は、その表面に光触媒４を有している。この光触媒４は、紫外線が照射されると、光触媒反応を生じるもので、ここでは、特に好ましいとして、酸化チタン（ＴｉＯ_２）が用いられている。この酸化チタンは、波長３８７ｎｍ以下の紫外線が照射されると、極めて強力な光触媒反応である酸化・還元作用を示す。この光触媒４は、粒状吸着材１の表面に例えばコーティング等により設けられている。

供給ラインＬ１は、吸着装置２の底部と再生装置３の上部とに接続されると共にポンプＰ１を備え、このポンプＰ１の駆動により吸着装置２の底部の粒状吸着材１を連続的又は間欠的に取り出し再生装置３の上部に供給するものであり、ここでは、粒状吸着材１を再生装置３で頻繁に再生すべく、連続的に取り出し供給する構成とされている。なお、供給ラインＬ１はポンプＰ１の駆動により粒状吸着材１に伴って処理水の一部も再生装置３へ供給する。

再生装置３は、図２に示すように、粒状吸着材１及び処理水が導入される処理槽１０と、槽１０内を散気する散気装置６と、槽１０内に紫外線を照射する紫外線照射ランプ７と、槽１０内から余剰水を排出するための排出部８と、を備えている。

散気装置６は、例えば、空気、酸素、オゾン、窒素等の気体を給気して槽１０内の散気部６ａから散気し、槽１０内の処理水及び粒状吸着材１を流動させるものである。この散気部６ａは、槽１０内の底部略中央に配設されて散気し、これにより、槽１０内に、仮想線で示すように、略中央を上昇して外周側に向かい外周側を下降して略中央に向かう処理水及び粒状吸着材１の旋回循環流Ｓを形成する。

紫外線照射ランプ７は、粒状吸着材１に紫外線を照射するためのものであり、槽１０内の略中央で散気部６ａより上方の位置に、上下方向に延在すると共に処理水に浸漬するように設けられている。この紫外線照射ランプ７としては、例えば、ＵＶランプ、蛍光灯、ブラックライト等が用いられる。

排出部８は、ここでは、槽１０を構成する壁側に位置し処理水の水面位置近傍に設けられている環状の集水樋である。この排出部８は、槽１０内から越流する余剰水を後段に排出する。

また、再生装置３は、槽１０内を流動する粒状吸着材１が衝突し、当該粒状吸着材１が排出部８を通して槽１０内から流出することを妨げるためのバッフル板９を備えている。バッフル板９は、槽１０内の略中央に配設され、円筒形状を成す上部９ａに、槽内の底部に向かうに従い内外径が共に拡大する筒状円錐台形状の拡径部９ｂを連設した構成とされている。このバッフル板９内の上部が、供給ラインＬ１に接続されて、粒状吸着材１及び処理水が導入される導入部とされている。そして、このバッフル板９は、当該バッフル板９内に紫外線照射ランプ７の上部が位置すると共に、その拡径部９ｂが槽１０内の処理水の上部に浸漬するように設けられている。

戻しラインＬ２は、再生装置３を構成する槽１０の底部と吸着装置２の上部とに接続されると共にポンプＰ２を備え、このポンプＰ２の駆動により再生装置３を構成する槽１０の底部の粒状吸着材１を連続的又は間欠的に取り出し吸着装置２の上部に供給するものであり、ここでは、粒状吸着材１を吸着装置２に頻繁に戻すべく、連続的に取り出し戻す構成とされている。なお、戻しラインＬ２は、ポンプＰ２の駆動により粒状吸着材１に伴って処理水の一部も吸着装置２へ供給する。

このように構成された水処理装置１００によれば、吸着装置２の内部に、吸着装置２底部の導入部２ａから被処理水が導入され、当該被処理水は上方に向かう上向流とされ、この被処理水は充填層５を通る。このとき、吸着装置２の粒状吸着材１は、底部から取り出されているため、粒状吸着材１は底部へ移動し、この底部へ移動する粒状吸着材１に被処理水が向流接触することにより、被処理水中の１,４-ジオキサンや有機汚濁物質が粒状吸着材１に吸着され、浄化水として吸着装置２上部の排出部２ｂを介して排出される。

このように、吸着装置２にあっては、被処理水は底部から導入され上向流とされているため、１,４-ジオキサンや有機汚濁物質は、底部の粒状吸着材１から順に吸着されていき、従って、底部の粒状吸着材１ほど高濃度に１,４-ジオキサンや有機汚濁物質を吸着している。そして、この粒状吸着材１が底部から吸着順に取り出されて供給ラインＬ１を介して再生装置３へ供給される。すなわち、高濃度に１,４-ジオキサンや有機汚濁物質を吸着した粒状吸着材１が順に取り出されて、再生装置３へ供給される。

再生装置３では、槽１０内の上部に粒状吸着材１及び処理水が導入され、散気装置６の散気部６ａから散気することによって、処理水及び粒状吸着材１が槽１０内で旋回循環流Ｓを形成しながら流動し、流動する粒状吸着材１に対して紫外線照射ランプ７により紫外線が照射される。従って、粒状吸着材１の表面は、紫外線を満遍なく受光し、光触媒反応が高効率で進行する。しかも、旋回循環流Ｓにより、全ての粒状吸着材１が、槽１０内の略中央に上下方向に延在するように設けられた紫外線照射ランプ７の近傍を通るため、粒状吸着材１の表面は紫外線を近距離で受光し、光触媒反応が一層高効率で進行する。

この高効率で生じる光触媒反応により、ＯＨラジカルが効果的に生じ、当該ＯＨラジカルにより、粒状吸着材１に吸着された１,４-ジオキサンや有機汚濁物質が酸化分解されると共に、当該粒状吸着材１が再生される。

この状態にあって、旋回循環流Ｓで流動する粒状吸着材１は、上昇した時や上昇してから外周側に向かう時に、バッフル板９の拡径部９ｂに衝突し、下方や外周側の下方に向かって沈降し、再度旋回循環流Ｓで流動する。このため、粒状吸着材１が排出部８に向かうことが阻止されることになり、粒状吸着材１の槽１０からの流出が防止される。

また、粒状吸着材１の流出を防止するバッフル板９は、ガス抜き管としても機能し、処理水中を上昇するガスは、末広がりの拡径部９ｂに効果的に集められて、上部９ａから排出される。一方、槽１０内の余剰水はバッフル板９の下端をくぐって外周側に至り、排出部８を介して排出される。

そして、再生装置３で再生された粒状吸着材１は、戻しラインＬ２を介して吸着装置２の上部から充填層５の上層に導入され、粒状吸着材１は吸着装置２、供給ラインＬ１、再生装置３、戻しラインＬ２、吸着装置２を繰り返し循環する。

このように本実施形態においては、吸着装置２の充填層５に被処理水を通して粒状吸着材１に被処理水中の１,４-ジオキサンや有機汚濁物質を吸着し、この吸着した粒状吸着材１を取り出して再生装置３へ導入し、再生装置３で散気装置６により流動させながら紫外線照射ランプ７により紫外線照射することで、粒状吸着材１を効果的に再生し、この再生した粒状吸着材１を吸着装置２に戻すようにし、吸着装置２の粒状吸着材１を再生装置３で頻繁に再生して、吸着装置２で新材として逐次用いるようにしているため、１,４-ジオキサンや有機汚濁物質を含む被処理水が十分に浄化される。加えて、装置での藻類の繁殖が防止される。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、特に好ましいとして、被処理水を吸着装置２の底部から導入して上向流としているが、上部から導入して下向流とすることも可能である。

また、上記実施形態においては、再生装置３にあって、旋回循環流Ｓを形成すると共に照射効率を高めるべく、散気装置６の散気部６ａを槽１０内の底部略中央に配設すると共に紫外線照射ランプ７を槽１０内の略中央に配設し、さらに、旋回循環流Ｓで流動する粒状吸着材１の流出を効果的に防止すべく、バッフル板９を槽１０内の略中央に配設しているが、これらに限定されるものではなく、要は、散気装置６により粒状吸着材１を槽１０内で流動させ、この流動する粒状吸着材１に紫外線照射ランプ７により紫外線を照射し、この流動する粒状吸着材１が、排出部８を通して槽１０内から流出することを妨げることができれば良い。

また、上記実施形態においては、特に好ましいとして、供給ラインＬ１にポンプＰ１を設け、戻しラインＬ２にポンプＰ２を設けているが、吸着装置２の直下に再生装置３を接続すると共にポンプＰ１を無くし、吸着装置２の粒状吸着材１を落下させて再生装置３に供給するようにしても良く、また、吸着装置２の真上に再生装置３を接続すると共にポンプＰ２を無くし、再生装置３の粒状吸着材１を落下させて吸着装置２に戻すようにしても良い。

本発明の実施形態に係る水処理装置を示す概略構成図である。図１中の再生装置を示す概略構成図である。

符号の説明

１…粒状吸着材、２…吸着装置、２ａ…導入部、３…再生装置、４…光触媒、５…充填層、６…散気装置、７…紫外線照射ランプ、１００…水処理装置、Ｌ２…戻しライン。

Claims

表面に光触媒を有する複数の粒状吸着材を内部に充填して充填層を形成すると共に、１,４-ジオキサンを含む被処理水が前記充填層に通される吸着装置と、
この吸着装置から取り出された粒状吸着材を内部で流動させるための散気装置を備えると共に前記粒状吸着材に紫外線を照射するための紫外線照射ランプを備えた再生装置と、
この再生装置の粒状吸着材を前記吸着装置に戻すための戻しラインと、を具備したことを特徴とする水処理装置。
前記吸着装置の前記被処理水の導入部、及び、前記吸着装置の前記粒状吸着材の排出部は、前記吸着装置の底部に設けられることを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
吸着装置の内部に、表面に光触媒を有する複数の粒状吸着材を充填し充填層を形成して、当該充填層に１,４-ジオキサンを含む被処理水を通し、
前記吸着装置から粒状吸着材を取り出して、当該粒状吸着材を再生装置の内部に導入し、散気装置により流動させながら、紫外線照射ランプにより前記粒状吸着材を照射し、
前記再生装置の粒状吸着材を、戻しラインを介して、前記吸着装置に戻すことを特徴とする水処理方法。