JP2012020219A - Wastewater treatment apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wastewater treatment apparatus which efficiently irradiates light on a photocatalyst to improve the decomposition performance of organic substances in wastewater.SOLUTION: A first wastewater treatment apparatus 10A is a wastewater treatment apparatus for treating organic substances in wastewater 11 and has a wastewater treatment tank 12 for storing the wastewater 11, a light source 13, a photocatalyst covered light leaking and introducing body 17 installed in the wastewater treatment tank 12 and formed by covering the surface of a light leaking and introducing body 15 for leaking light 14 irradiated from the light source 13 while introducing the light 14 with a photocatalyst layer 16 containing a photocatalyst, and an optical fiber 18 for introducing the light 14, irradiated from the light source 13, to the light leaking and introducing body 15.

Description

本発明は、有機物を含んだ排水の処理を行う排水処理装置に関する。   The present invention relates to a wastewater treatment apparatus for treating wastewater containing organic matter.

排水中の有機物を分解処理する方法として光触媒を利用した排水処理方法がある。例えば、光触媒を担持した活性炭などを吸着剤として用いて有機物等を吸着除去し、光触媒が担持されている活性炭に紫外線や可視光線などを照射して、有機物を処理する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、排水中の有機物の処理方法として光触媒を利用する他に、有機物を含有する排水中にオゾン(O3)を添加して紫外光を照射することで、排水中の有機物を分解し、処理する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。これらの処理方法は、排水の有効な排水処理技術として従来より排水処理設備において活性汚泥法や物理化学的処理方法の補完装置として用いられている。 There is a wastewater treatment method using a photocatalyst as a method of decomposing organic matter in wastewater. For example, a method has been proposed in which an organic substance or the like is adsorbed and removed using activated carbon or the like carrying a photocatalyst as an adsorbent, and the activated carbon carrying the photocatalyst is irradiated with ultraviolet rays or visible light to treat the organic substance ( For example, see Patent Document 1). In addition to using photocatalyst as a method for treating organic matter in wastewater, ozone (O 3 ) is added to wastewater containing organic matter and irradiated with ultraviolet light to decompose and treat organic matter in wastewater. Has been proposed (see, for example, Patent Document 2). These treatment methods are conventionally used as an effective waste water treatment technique for waste water treatment facilities as a supplementary device for the activated sludge method and the physicochemical treatment method.

光触媒を用いて排水中の有機物を分解処理する際、光触媒を活性炭に担持させて使用する他に、例えば、吸着剤であるゼオライト等に光触媒を担持させて使用する方法も挙げられる。また、光透過性の高いガラス容器、プラスチック等に光触媒を担持させてチューブ構造に成型した組成物を使用する方法、ガラス容器、プラスチック等を用いて成型した光透過性を有する透明円筒体の表面、裏面に光触媒をコーティングして使用する方法などが挙げられる(例えば、特許文献3、4参照)。更に、管壁に複数の微細孔を有する中空管を円筒形に複数束ねて容器内に配置し、各々の中空管内に光触媒を充填するか、中空管の内壁及び外壁に光触媒を付着させ、光源の周囲に反射鏡を設け、光源からの光を複数の中空管に照射させる方法がある(例えば、特許文献5参照)。上記方法により光触媒を使用することで排水中の有機物を二酸化炭素と水とに分解することができる。   When the organic matter in the wastewater is decomposed using the photocatalyst, in addition to using the photocatalyst supported on activated carbon, for example, a method of using the photocatalyst supported on zeolite or the like as an adsorbent can also be used. In addition, a glass container with high light transmittance, a method of using a composition in which a photocatalyst is supported on plastic or the like and molded into a tube structure, a surface of a transparent cylindrical body having light transparency molded with a glass container or plastic, etc. And a method of coating the back surface with a photocatalyst (see, for example, Patent Documents 3 and 4). Furthermore, a plurality of hollow tubes having a plurality of fine holes on the tube wall are bundled in a cylindrical shape and arranged in a container, and each hollow tube is filled with a photocatalyst, or a photocatalyst is attached to the inner wall and the outer wall of the hollow tube. There is a method of providing a reflecting mirror around a light source and irradiating a plurality of hollow tubes with light from the light source (see, for example, Patent Document 5). By using a photocatalyst by the above method, organic substances in the wastewater can be decomposed into carbon dioxide and water.

特開平11−10136号公報JP-A-11-10136 特開平11−104618号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-104618 特開2000−354762号公報JP 2000-354762 A 特開2000−93952号公報JP 2000-93952 A 特開平11−290656号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-290656

しかしながら、光触媒をコーティングしたガラス容器等を収容する容器に外部から光を照射するようにしても内部のガラス容器等には外側に配置されるガラス容器等により光が遮断されたり、光触媒をコーティングしたガラス容器等が複数の場合、裏側の容器は陰になるため光が遮断されたり、容器中の水に濁りがあれば光が散乱されるために光が遮断されるため、容器内の全ての光触媒をコーティングしたガラス容器等に光を十分照射できない、という問題がある。そのため、容器内に設けたガラス容器等に被覆された光触媒の触媒機能が十分発揮されないので、排水中の有機物が十分に分解除去されず、十分な排水処理効果が得られなかった。   However, even if light is externally applied to a container containing a glass container or the like coated with a photocatalyst, the inner glass container or the like is blocked by a glass container or the like disposed on the outside, or is coated with a photocatalyst If there are multiple glass containers, the back container is shaded so that light is blocked, or if the water in the container is turbid, light is scattered and light is blocked, so all There is a problem that a glass container or the like coated with a photocatalyst cannot be sufficiently irradiated with light. Therefore, the catalytic function of the photocatalyst coated on the glass container or the like provided in the container is not sufficiently exhibited, so that organic substances in the wastewater are not sufficiently decomposed and removed, and a sufficient wastewater treatment effect cannot be obtained.

そのため、光を光触媒に効率よく照射し、排水中の有機物を効率よく分解除去できる排水処理装置が求められている。   Therefore, there is a demand for a wastewater treatment apparatus that can efficiently irradiate light onto a photocatalyst and efficiently decompose and remove organic substances in the wastewater.

本発明は、前記問題に鑑み、光を光触媒に効率よく照射し、排水中の有機物の分解性能を向上させた排水処理装置を提供することを課題とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a wastewater treatment apparatus that efficiently irradiates light to a photocatalyst and improves the decomposition performance of organic matter in wastewater.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明者らは排水処理装置について鋭意研究をした。その結果、光を漏洩導光体を介して光触媒層の内側から外側に向かって照射することで、光を無駄なく効率よく光触媒層に照射することができるため、排水中の有機物を光触媒により効率よく分解除去することができ、排水中の有機物の分解性能を高めることができることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものである。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present inventors have intensively studied a wastewater treatment apparatus. As a result, by irradiating light from the inside to the outside of the photocatalyst layer through the leaking light guide, it is possible to irradiate the photocatalyst layer efficiently without waste. It was found that it can be decomposed and removed well, and the decomposition performance of organic matter in waste water can be improved. The present invention has been completed based on such findings.

本発明の第1の発明は、排水中の有機物を処理する排水処理装置であって、前記排水を貯留する排水処理槽と、光源と、前記排水処理槽内に少なくとも一つ設けられ、前記光源から照射された光を導光しつつ漏洩させる漏洩導光体の表面に光触媒を含む光触媒層が被覆された光触媒被覆漏洩導光体と、前記光源から照射された光を前記光触媒被覆漏洩導光体に導光させる導光体とを有し、前記排水中の有機物を前記光触媒により分解除去することを特徴とする排水処理装置である。   1st invention of this invention is a waste water treatment apparatus which processes the organic substance in waste_water | drain, Comprising: At least 1 is provided in the waste water treatment tank which stores the said waste_water | drain, a light source, and the said waste water treatment tank, The said light source A photocatalyst-coated leaky light guide in which a photocatalyst layer containing a photocatalyst is coated on the surface of a leaky light guide that leaks while guiding the light emitted from the light source, and the light emitted from the light source covers the photocatalyst-coated leaky light guide A wastewater treatment device characterized in that the organic matter in the wastewater is decomposed and removed by the photocatalyst.

第2の発明は、第1の発明において、前記漏洩導光体が、前記光を導光する導光部を有する排水処理装置である。   A second invention is the waste water treatment apparatus according to the first invention, wherein the leakage light guide has a light guide part for guiding the light.

第3の発明は、第2の発明において、前記漏洩導光体が、更に、光の屈折率が前記導光部と同じかそれ以上であり、前記導光部から漏洩した光を漏洩させる漏洩部を有する排水処理装置である。   According to a third invention, in the second invention, the leakage light guide further has a refractive index of light equal to or higher than that of the light guide unit, and leaks light leaking from the light guide unit. It is the waste water treatment equipment which has a section.

第4の発明は、第1乃至3の何れか一つの発明において、前記光触媒層が、多孔質である排水処理装置である。   A fourth invention is the waste water treatment apparatus according to any one of the first to third inventions, wherein the photocatalyst layer is porous.

第5の発明は、第4の発明において、前記排水処理槽内に前記光触媒被覆漏洩導光体に向けて酸素を供給する酸素供給部を有する排水処理装置である。   A fifth aspect of the invention is the waste water treatment apparatus according to the fourth aspect of the invention, wherein the waste water treatment tank includes an oxygen supply unit that supplies oxygen toward the photocatalyst-coated leakage light guide.

第6の発明は、第1乃至5の何れか一つの発明において、前記光源から照射された光を集光する光集光手段と、前記集光レンズから反射した光を受光し、前記導光体に導光する分配手段とを有する排水処理装置である。   According to a sixth invention, in any one of the first to fifth inventions, the light collecting means for collecting the light emitted from the light source, the light reflected from the condenser lens, and the light guide. A wastewater treatment apparatus having distribution means for guiding light to a body.

第7の発明は、第1乃至6の何れか一つの発明において、前記光源が、可視光、紫外光又は太陽光である排水処理装置である。   A seventh invention is the waste water treatment apparatus according to any one of the first to sixth inventions, wherein the light source is visible light, ultraviolet light, or sunlight.

第8の発明は、第1乃至7の何れか一つの発明において、前記導光部が、石英ガラス、プラスチックの少なくとも一つ以上を含んで形成されてなる排水処理装置である。   An eighth invention is the waste water treatment apparatus according to any one of the first to seventh inventions, wherein the light guide section is formed including at least one of quartz glass and plastic.

第9の発明は、第1乃至8の何れか一つの発明において、前記光触媒が、酸化チタン、酸化亜鉛、硫化カドミウム、酸化鉄の少なくとも一つを含むものである排水処理装置にある。   A ninth invention is the waste water treatment apparatus according to any one of the first to eighth inventions, wherein the photocatalyst contains at least one of titanium oxide, zinc oxide, cadmium sulfide, and iron oxide.

本発明によれば、光を漏洩導光体を介して光触媒層の内側から外側に向かって照射することで、光を無駄なく効率よく光触媒層に照射することができるため、排水中の有機物を光触媒により効率よく分解除去することができる。このため、光を光触媒に効率よく照射し、排水中の有機物の分解性能を向上させることができる。   According to the present invention, by irradiating light from the inner side to the outer side of the photocatalyst layer through the leaking light guide, light can be efficiently radiated to the photocatalyst layer without waste. It can be efficiently decomposed and removed by the photocatalyst. For this reason, light can be efficiently irradiated to the photocatalyst, and the decomposition performance of the organic matter in the wastewater can be improved.

図1は、本発明の実施例1に係る第1の排水処理装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic view of a first waste water treatment apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 図2は、光触媒被覆漏洩導光体の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the photocatalyst-coated leaky light guide. 図3は、漏洩導光体の構成の一例を簡略に示す断面図であるFIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an example of the configuration of the leakage light guide. 図4は、漏洩導光体内の光の漏洩状態を模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a light leakage state in the leakage light guide. 図5は、光触媒層の膜厚と光触媒の性能との関係を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the film thickness of the photocatalyst layer and the performance of the photocatalyst. 図6は、漏洩導光体の構成の他の一例を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing another example of the configuration of the leakage light guide. 図7は、光触媒被覆漏洩導光体の配置の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the arrangement of the photocatalyst-coated leakage light guides. 図8は、光触媒被覆漏洩導光体の他の配置の一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an example of another arrangement of the photocatalyst-coated leaky light guide. 図9は、本発明の実施例2に係る第2の排水処理装置の構成を簡略に示す図である。FIG. 9 is a diagram simply showing the configuration of the second waste water treatment apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. 図10は、本発明の実施例3に係る第3の排水処理装置の構成を簡略に示す図である。FIG. 10 is a diagram simply showing the configuration of the third waste water treatment apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に記載した内容により限定されるものではない。また、以下に記載した実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下に記載した実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by the content described in the following Examples. In addition, constituent elements in the embodiments described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those in the so-called equivalent range. Furthermore, the constituent elements disclosed in the embodiments described below can be appropriately combined.

本発明の実施例1に係る第1の排水処理装置について、図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施例1に係る第1の排水処理装置の概略図である。図1に示すように、本実施例に係る第1の排水処理装置10Aは、排水11中の有機物を処理する排水処理装置であって、排水11を貯留する排水処理槽12と、光源13と、排水処理槽12内に設けられ、光源13から照射された光14を導光しつつ漏洩させる漏洩導光体15の表面に光触媒を含む光触媒層16が被覆された光触媒被覆漏洩導光体17と、光源13から照射された光14を漏洩導光体15に導光させる光ファイバ(導光体)18とを有するものである。   The 1st waste water treatment equipment concerning Example 1 of the present invention is explained with reference to drawings. FIG. 1 is a schematic view of a first waste water treatment apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, a first wastewater treatment apparatus 10 </ b> A according to the present embodiment is a wastewater treatment apparatus that treats organic matter in the wastewater 11, a wastewater treatment tank 12 that stores the wastewater 11, a light source 13, and The photocatalyst-coated leaking light guide 17 is provided in the waste water treatment tank 12 and has a photocatalyst layer 16 containing a photocatalyst coated on the surface of a leaky light guide 15 that guides and leaks the light 14 emitted from the light source 13. And an optical fiber (light guide) 18 that guides the light 14 emitted from the light source 13 to the leakage light guide 15.

排水処理槽12には、例えば工場等から排出される排水11が排水供給管21を介して送給され、貯留される。排水処理槽12に送給される排水11の供給量は、調節弁V11により調節される。また、排水処理槽12に送給される排水11は、例えば工場等から排出される排水等であるため、固形物や油等の光触媒を劣化させる物質等が含有されている。そのため、工場等から排出される排水中に含有されている光触媒を劣化させる原因となる物質等は、予め沈殿槽あるいはろ過装置等を用いて除去し、上記物質等の除去された排水11が排水処理槽12に送給される。   For example, waste water 11 discharged from a factory or the like is supplied to the waste water treatment tank 12 through a waste water supply pipe 21 and stored therein. The supply amount of the waste water 11 fed to the waste water treatment tank 12 is adjusted by the control valve V11. Moreover, since the wastewater 11 fed to the wastewater treatment tank 12 is, for example, wastewater discharged from a factory or the like, it contains substances that degrade the photocatalyst such as solids and oil. Therefore, substances that cause deterioration of the photocatalyst contained in the wastewater discharged from factories or the like are removed in advance using a sedimentation tank or a filtration device or the like, and the wastewater 11 from which the above substances and the like are removed is drained. It is fed to the treatment tank 12.

光ファイバ18と光触媒被覆漏洩導光体17とは、ファイバアダプタ22により連結されている。光源13から照射された光14は光ファイバ18を介して光触媒被覆漏洩導光体17の漏洩導光体15に導光される。   The optical fiber 18 and the photocatalyst-coated leaking light guide 17 are connected by a fiber adapter 22. The light 14 emitted from the light source 13 is guided to the leakage light guide 15 of the photocatalyst-coated leakage light guide 17 through the optical fiber 18.

排水処理槽12内には、複数(本実施例では、10個)の光触媒被覆漏洩導光体17が垂下して簾状に設けられている。図2は、光触媒被覆漏洩導光体17の断面図である。図2に示すように、光触媒被覆漏洩導光体17は、漏洩導光体15と光触媒層16とからなり、漏洩導光体15は円柱状に形成され、その外壁の表面に光触媒を積層し、光触媒層16を薄膜として形成したものである。   In the wastewater treatment tank 12, a plurality (10 in this embodiment) of the photocatalyst-coated leaky light guides 17 are suspended and provided in a bowl shape. FIG. 2 is a cross-sectional view of the photocatalyst-coated leaking light guide 17. As shown in FIG. 2, the photocatalyst-coated leaky light guide 17 includes a leaky light guide 15 and a photocatalyst layer 16. The leaky light guide 15 is formed in a cylindrical shape, and a photocatalyst is laminated on the surface of the outer wall. The photocatalyst layer 16 is formed as a thin film.

漏洩導光体15は、光14を導光しつつ漏洩させるものである。漏洩導光体15は、光の透過性に優れた石英(SiO2)ガラス、プラスチックの少なくとも一つ以上を含んで形成されている。漏洩導光体15は、SiO2ガラス、プラスチックの少なくとも一つ以上を含む材料を融解、牽引して繊維状にして成形される。図3は、漏洩導光体15の構成の一例を簡略に示す断面図である。図3に示すように、漏洩導光体15は、光14を導光する導光部15aと、導光部15aから漏洩した光を漏洩させる漏洩部15bとの2層構造からなる。漏洩部15bの光の屈折率は導光部15aと同等かそれ以上である。例えば、漏洩導光体15の導光部15aの内径をamm、軸方向の長さをLmm、導光部15aの屈折率をn1、漏洩部15bの屈折率をn2としたとき、導光部15aの屈折率の差n1−n2(Δn)は、下記関係式(A)を満たすようにする。
Δn>n2(a/L)2 ・・・(A)
The leaking light guide 15 leaks the light 14 while guiding it. The leakage light guide 15 is formed to include at least one of quartz (SiO 2 ) glass and plastic excellent in light transmission. The leaky light guide 15 is formed into a fiber by melting and pulling a material containing at least one of SiO 2 glass and plastic. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an example of the configuration of the leakage light guide 15. As shown in FIG. 3, the leaking light guide 15 has a two-layer structure of a light guiding part 15 a that guides the light 14 and a leaking part 15 b that leaks light leaked from the light guiding part 15 a. The refractive index of light of the leakage portion 15b is equal to or higher than that of the light guide portion 15a. For example, when the inner diameter of the light guide 15a of the leakage light guide 15 is amm, the length in the axial direction is Lmm, the refractive index of the light guide 15a is n1, and the refractive index of the leakage 15b is n2, the light guide The difference n1-n2 (Δn) in the refractive index of 15a is set to satisfy the following relational expression (A).
Δn> n2 (a / L) 2 (A)

導光部15aの光の屈折率が漏洩部15bの光の屈折率より大きい場合には、導光部15aから漏洩部15bに向けて進行した光14は漏洩部15bで反射され、導光部15a内で反射を繰り返しながら導光部15aを進行していくことになる。しかし、漏洩部15bの光の屈折率は導光部15aと同等かそれ以上としているため、導光部15aから漏洩部15bに向けて進行した光14は漏洩部15bで反射されず漏洩導光体15の外部に放出されることになる。   When the refractive index of the light of the light guide 15a is larger than the refractive index of the light of the leaking portion 15b, the light 14 traveling from the light guide 15a toward the leaking portion 15b is reflected by the leaking portion 15b, and the light guide The light guide unit 15a travels while repeating reflection within 15a. However, since the refractive index of the light of the leaking part 15b is equal to or higher than that of the light guide part 15a, the light 14 traveling from the light guide part 15a toward the leaking part 15b is not reflected by the leaking part 15b and leaked and guided. It will be released to the outside of the body 15.

図4は、漏洩導光体15内の光14の漏洩状態を模式的に示す図である。図4に示すように、漏洩導光体15に導光された光14は導光部15a内を進行しつつ、光14の一部は漏洩光14bとして導光部15aから漏洩部15bに向かった時、漏洩光14bは漏洩部15bで反射されることなく漏洩部15bを通過して、漏洩導光体15は漏洩光14bを漏洩導光体15の外部に漏洩させることができる。これにより、漏洩光14bを光触媒層16に照射させることができる。   FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a leakage state of the light 14 in the leakage light guide 15. As shown in FIG. 4, the light 14 guided to the leaking light guide 15 travels in the light guide 15a, and a part of the light 14 travels from the light guide 15a to the leaking part 15b as leaked light 14b. Then, the leakage light 14b passes through the leakage portion 15b without being reflected by the leakage portion 15b, and the leakage light guide 15 can leak the leakage light 14b to the outside of the leakage light guide 15. Thereby, the leakage light 14b can be irradiated to the photocatalyst layer 16.

漏洩導光体15から光触媒層16に向けて漏洩光14bが照射されることで、光触媒層16の表面では空気に由来する酸素(O2)と排水11に由来する水(H2O)とが、光触媒により下記式(1)、(2)のように反応して酸化剤を発生させる。
2 → O2 - ・・・(1)
2O → OH- ・・・(2)
By irradiating the leakage light 14b from the leakage light guide 15 toward the photocatalyst layer 16, oxygen (O 2 ) derived from air and water (H 2 O) derived from the waste water 11 are formed on the surface of the photocatalyst layer 16. However, the photocatalyst reacts as in the following formulas (1) and (2) to generate an oxidant.
O 2 → O 2 - ··· ( 1)
H 2 O → OH (2)

光触媒層16に含まれる光触媒により光触媒層16に付着した排水11中の有機物(Cmn)を排水11中に生じたOH-により、下記式(3)のように、酸化して、排水11中に溶解させ、分解処理することができる。
mn+OH- → Cmn+1O ・・・(3)
The organic matter (C m H n ) in the wastewater 11 attached to the photocatalyst layer 16 by the photocatalyst contained in the photocatalyst layer 16 is oxidized by OH generated in the wastewater 11 as shown in the following formula (3), and the wastewater 11 can be dissolved and decomposed.
C m H n + OH → C m H n + 1 O (3)

排水11中のCo2+、Hg2+、Fe2+などの重金属イオンは、光触媒により還元され、排水11中に含めることができる。 Heavy metal ions such as Co 2+ , Hg 2+ , and Fe 2+ in the wastewater 11 are reduced by the photocatalyst and can be included in the wastewater 11.

排水11中の有機物が光触媒により分解された後、処理水23として排出管24を介して排水処理槽12から排出され、排水11中に含まれる重金属が除去された後、外部へ排出される。排水処理槽12内の排水11は排出管24に設けた調節弁V12により外部への排出量が調整される。   After the organic matter in the waste water 11 is decomposed by the photocatalyst, it is discharged from the waste water treatment tank 12 through the discharge pipe 24 as the treated water 23, and after heavy metals contained in the waste water 11 are removed, it is discharged to the outside. The discharge amount of the waste water 11 in the waste water treatment tank 12 is adjusted by a control valve V12 provided in the discharge pipe 24.

光源13から照射された光14は全ての漏洩導光体15に均一に照射することができ、各々の漏洩導光体15を介して光触媒層16の内側から外側に向かって照射することができる。よって、光源13から照射された光14は全ての漏洩導光体15を介して光触媒層16の内側から外側に向かって照射することができるため、光14を無駄なく効率よく光触媒層16に照射することができる。これにより、光14を光触媒に効率よく照射し、排水11中の有機物を光触媒により効率よく分解除去することができるため、排水11中の有機物の分解性能を向上させることができる。   The light 14 emitted from the light source 13 can be uniformly applied to all the leakage light guides 15, and can be emitted from the inside to the outside of the photocatalyst layer 16 through each leakage light guide 15. . Therefore, since the light 14 irradiated from the light source 13 can be irradiated from the inner side to the outer side of the photocatalyst layer 16 through all the leakage light guides 15, the light 14 is efficiently and efficiently irradiated onto the photocatalyst layer 16. can do. Thereby, since the light 14 can be efficiently irradiated to the photocatalyst and the organic matter in the wastewater 11 can be efficiently decomposed and removed by the photocatalyst, the decomposition performance of the organic matter in the wastewater 11 can be improved.

光触媒層16の膜厚が、厚くなると、光触媒層16を通過する光14の光量が低下するため、光触媒層16の光触媒の機能が低下していく。そのため、光触媒層16の膜厚は、光触媒層16を光14が通過可能となるようにして光触媒層16の触媒機能を有効に発揮できるようにするという観点から、0μmよりも大きく0.5μm以下であることが好ましく、0μmよりも大きく0.3μm以下であることがより好ましい。図5は、光触媒層16の膜厚と光触媒の性能との関係を示す説明図である。図5に示すように、光触媒層16の膜厚が0.3μmまでは光触媒の性能を低下しないが、光触媒層16の膜厚が0.3μmから0.5μmまでは、光触媒の性能が低下するが、排水11中の有機物を分解処理するために必要な光触媒の性能を有効に保つことができる。光触媒層16の膜厚が0.5μmを超えると、光触媒の性能は更に低下し、排水11中の有機物を分解処理するのに必要な光触媒の性能を有効に保つことができない。これは、光触媒層16の膜厚に応じて光触媒層16を通過する光14の光量が変化するが、光触媒層16の膜厚が0.5μmを超えると、光14が光触媒層16の表面を十分通過できず、光触媒層16の表面の光触媒機能を十分発揮できないからである。また、光触媒層16の膜厚が、0.3μm以下の場合、光14が光触媒層16の表面をほとんど通過させることができるため、光触媒の性能の低下を殆ど生じさせないからである。よって、光触媒層16の膜厚は、0μmよりも大きく0.5μm以下とすることが好ましく、0μmよりも大きく0.3μm以下とすることがより好ましい。   When the film thickness of the photocatalyst layer 16 is increased, the amount of light 14 passing through the photocatalyst layer 16 is reduced, so that the function of the photocatalyst of the photocatalyst layer 16 is lowered. Therefore, the film thickness of the photocatalyst layer 16 is larger than 0 μm and 0.5 μm or less from the viewpoint of enabling the light 14 to pass through the photocatalyst layer 16 and effectively exhibiting the catalytic function of the photocatalyst layer 16. Preferably, it is greater than 0 μm and less than or equal to 0.3 μm. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the film thickness of the photocatalyst layer 16 and the performance of the photocatalyst. As shown in FIG. 5, the performance of the photocatalyst is not degraded until the film thickness of the photocatalyst layer 16 is 0.3 μm, but the performance of the photocatalyst is degraded when the film thickness of the photocatalyst layer 16 is from 0.3 μm to 0.5 μm. However, the performance of the photocatalyst necessary for decomposing the organic matter in the waste water 11 can be kept effective. When the film thickness of the photocatalyst layer 16 exceeds 0.5 μm, the performance of the photocatalyst further decreases, and the performance of the photocatalyst necessary for decomposing the organic matter in the waste water 11 cannot be maintained effectively. This is because the amount of light 14 passing through the photocatalyst layer 16 changes according to the film thickness of the photocatalyst layer 16, but when the film thickness of the photocatalyst layer 16 exceeds 0.5 μm, the light 14 travels on the surface of the photocatalyst layer 16. This is because it cannot pass sufficiently, and the photocatalytic function of the surface of the photocatalyst layer 16 cannot be sufficiently exhibited. In addition, when the film thickness of the photocatalyst layer 16 is 0.3 μm or less, the light 14 can almost pass through the surface of the photocatalyst layer 16, so that the performance of the photocatalyst is hardly deteriorated. Therefore, the film thickness of the photocatalyst layer 16 is preferably greater than 0 μm and not greater than 0.5 μm, and more preferably greater than 0 μm and not greater than 0.3 μm.

光触媒として使用する材料としては、酸化チタン(TiO2)、酸化亜鉛(ZnO)、硫化カドミウム(CdS)、酸化鉄などを挙げることができる。光触媒として使用する材料は、それぞれ単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。光触媒として使用する材料としては、特にTiO2を用いるのが好ましい。光触媒としてTiO2を用いる場合、触媒性能に優れたアナターゼ型の結晶構造を有するTiO2を用いるのが特に好ましい。 Examples of the material used as the photocatalyst include titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), cadmium sulfide (CdS), and iron oxide. The materials used as the photocatalyst can be used alone or in combination of two or more. As a material used as a photocatalyst, it is particularly preferable to use TiO 2 . When TiO 2 is used as the photocatalyst, it is particularly preferable to use TiO 2 having an anatase type crystal structure excellent in catalytic performance.

光触媒被覆漏洩導光体17の作製方法としては、例えば漏洩導光体15をTiO2など光触媒の原料となる溶液に浸漬し、引上げた後、熱処理等を行なう方法などがある。 As a method for producing the photocatalyst-coated leaking light guide 17, for example, there is a method in which the leaking light guide 15 is immersed in a solution that is a raw material for the photocatalyst such as TiO 2 , pulled up, and then subjected to heat treatment or the like.

光触媒層16は、複数の空孔を有する多孔質体に光触媒を充填するようにしてもよい。これにより、光触媒層16の表面積は大きくなり、排水11と光触媒層16との接触効率を更に大きくすることができるため、更に効率よく排水11中の有機物を光触媒層16により分解処理することができる。このとき、漏洩導光体15に多孔質体となる材料をコーティングして得られる積層体を焼成して複数の空孔を有する多孔質体を形成し、この多孔質体に光触媒を担持して光触媒層を生成する。   The photocatalyst layer 16 may be filled with a photocatalyst in a porous body having a plurality of pores. As a result, the surface area of the photocatalyst layer 16 is increased, and the contact efficiency between the wastewater 11 and the photocatalyst layer 16 can be further increased, so that the organic matter in the wastewater 11 can be decomposed more efficiently by the photocatalyst layer 16. . At this time, a laminate obtained by coating the leakage light guide 15 with a material that becomes a porous body is baked to form a porous body having a plurality of pores, and a photocatalyst is supported on the porous body. A photocatalytic layer is produced.

漏洩導光体15は、光14を透過すると共に、光触媒として用いられる材料をコーティングすることが可能なものであれば特に限定されるものでない。   The leaking light guide 15 is not particularly limited as long as it transmits the light 14 and can coat a material used as a photocatalyst.

漏洩導光体15は、導光部15aと漏洩部15bとの2層構造としているが、本実施形態は、これに限定されるものではなく、漏洩導光体15は、光14を漏洩導光体15の先端部分にまで導光しつつ、漏洩導光体15の外部に漏洩させ、光触媒層16に照射させることができればよい。図6は、漏洩導光体15の構成の他の一例を示す断面図である。図6に示すように、漏洩導光体15は、導光部15aのみとし、光ファイバ18から入射した光14を漏洩導光体15の先端部分にまで導光しつつ、漏洩導光体15の外部に向かった光14はそのまま光触媒層16に照射させるようにしてもよい。   The leakage light guide 15 has a two-layer structure of a light guide portion 15a and a leakage portion 15b. However, the present embodiment is not limited to this, and the leakage light guide 15 leaks the light 14 through the leakage guide. It suffices that light can be leaked to the outside of the leaking light guide 15 and irradiated to the photocatalyst layer 16 while being guided to the tip of the light body 15. FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating another example of the configuration of the leakage light guide 15. As shown in FIG. 6, the leakage light guide 15 includes only the light guide portion 15 a, and guides the light 14 incident from the optical fiber 18 to the distal end portion of the leakage light guide 15, while leaking the light guide 15. The light 14 directed to the outside may be irradiated onto the photocatalyst layer 16 as it is.

漏洩導光体15の形状は円柱状としているが、これに限定されるものではなく、円柱状の他に例えば漏洩導光体15の軸方向から見たときの断面形状を三角形状、四角形状など多角形状としてもよいし、螺旋状などにしてもよい。漏洩導光体15の形状を螺旋状とすることで、漏洩導光体15の表面積を増大させることができるので、漏洩導光体15の表面にコーティングできる光触媒の量を増大させることができる。このため、排水11中の有機物の分解性能を向上させることができる。   The shape of the leaking light guide 15 is a columnar shape, but is not limited to this. For example, in addition to the columnar shape, the cross-sectional shape when viewed from the axial direction of the leaking light guide 15 is a triangular shape or a square shape. Such as a polygonal shape or a spiral shape. By making the shape of the leakage light guide 15 spiral, the surface area of the leakage light guide 15 can be increased, so that the amount of the photocatalyst that can be coated on the surface of the leakage light guide 15 can be increased. For this reason, the decomposition | disassembly performance of the organic substance in the waste_water | drain 11 can be improved.

複数の光触媒被覆漏洩導光体17は、光触媒被覆漏洩導光体17同士が接触しないように配列している。図7は、光触媒被覆漏洩導光体17の配置の一例を示す図である。図7に示すように、複数の光触媒被覆漏洩導光体17は、排水処理槽12内に六方格子状に配列してもよい。複数の光触媒被覆漏洩導光体17は、排水処理槽12内に六方状に配置することで、排水11と光触媒被覆漏洩導光体17との接触効率が、各々の光触媒被覆漏洩導光体17でほぼ均一にできるため、排水11中の有機物を光触媒被覆漏洩導光体17で更に効率よく処理することができる。図8は、光触媒被覆漏洩導光体17の他の配置の一例を示す図である。図8に示すように、複数の光触媒被覆漏洩導光体17は排水処理槽12内に等間隔で四方に配列してもよい。また、光触媒被覆漏洩導光体17の配置の方法については、特に限定されるものではなく、光触媒被覆漏洩導光体17同士が接触しないように配列すればよく、図7、8に示すように規則的に配列する必要はない。   The plurality of photocatalyst-coated leaky light guides 17 are arranged so that the photocatalyst-coated leaky light guides 17 do not contact each other. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the arrangement of the photocatalyst-coated leakage light guides 17. As shown in FIG. 7, the plurality of photocatalyst-coated leaking light guides 17 may be arranged in a hexagonal lattice in the waste water treatment tank 12. The plurality of photocatalyst-coated leaky light guides 17 are arranged in a hexagonal shape in the wastewater treatment tank 12 so that the contact efficiency between the drainage 11 and the photocatalyst-coated leaky light guides 17 is different from each other. Therefore, the organic matter in the waste water 11 can be more efficiently processed by the photocatalyst-coated leaky light guide 17. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of another arrangement of the photocatalyst-coated leaky light guide 17. As shown in FIG. 8, the plurality of photocatalyst-coated leakage light guides 17 may be arranged in four directions at equal intervals in the wastewater treatment tank 12. Further, the arrangement method of the photocatalyst-coated leaky light guides 17 is not particularly limited, and the photocatalyst-coated leaky light guides 17 may be arranged so as not to contact each other, as shown in FIGS. There is no need to arrange them regularly.

よって、複数の光触媒被覆漏洩導光体17を排水処理槽12内に互いに接触しないように配置しつつ排水11と各々の光触媒被覆漏洩導光体17との接触効率をほぼ均一とすることで、各々の光触媒被覆漏洩導光体17で排水11中の有機物を効率良く分解することができる。   Therefore, by arranging the plurality of photocatalyst-coated leaky light guides 17 in the wastewater treatment tank 12 so as not to contact each other, the contact efficiency between the drainage 11 and each photocatalyst-coated leaky light guide 17 is substantially uniform, Each photocatalyst-coated leaky light guide 17 can efficiently decompose the organic matter in the drainage 11.

また、複数の光触媒被覆漏洩導光体17を排水処理槽12中に垂下して設けるだけであり、設置が容易であり、メンテナンスの必要も少ないため、設備に要する運転費用を低くすることができると共に、装置の操作を簡単に行なうことができる。   In addition, the plurality of photocatalyst-coated leaking light guides 17 are simply provided in the wastewater treatment tank 12 so as to be easily installed and require little maintenance, so that the operating cost required for the equipment can be reduced. At the same time, the apparatus can be easily operated.

更に、TiO2の光触媒効果によって光触媒被覆漏洩導光体17の表面には微生物や水垢等が付着することがないうえ、光触媒の光触媒性能の劣化はないため、装置の維持、管理などを容易に行なうことができる。 Furthermore, because of the photocatalytic effect of TiO 2 , microorganisms and scales do not adhere to the surface of the photocatalyst-coated leaking light guide 17, and the photocatalytic performance of the photocatalyst is not deteriorated. Can be done.

排水処理槽12に垂下して設けられる光触媒被覆漏洩導光体17の数、外径、長さは、排水処理槽12内の排水11中に光触媒被覆漏洩導光体17の一部又は全部が浸漬されていればよく、排水11の流量、排水11中に含まれる有機物の濃度に応じて適宜変更可能なものである。   The number, outer diameter, and length of the photocatalyst-covered leaking light guides 17 that are suspended from the wastewater treatment tank 12 are such that part or all of the photocatalyst-covered leaky light guides 17 are included in the wastewater 11 in the wastewater treatment tank 12. What is necessary is just to be immersed, and it can change suitably according to the flow volume of the waste_water | drain 11, and the density | concentration of the organic substance contained in the waste_water | drain 11.

排出管24には、処理水23を抜出して排水処理槽12に循環させる循環通路を設けるようにしてもよい。処理水23中に有機物等が残っている場合には、前記循環通路から処理水23を抜出して排水処理槽12に循環させることで、光触媒被覆漏洩導光体17により、再度、排水11中に含まれる有機物を分解処理することができる。光触媒被覆漏洩導光体17により、排水11中に含まれる有機物を、再度、分解することで、処理水23中に含まれる有機物濃度を更に低くして排出することができる。   The discharge pipe 24 may be provided with a circulation passage for extracting the treated water 23 and circulating it to the waste water treatment tank 12. If organic matter or the like remains in the treated water 23, the treated water 23 is extracted from the circulation passage and circulated to the wastewater treatment tank 12, so that the photocatalyst-coated leaking light guide 17 again causes the treated water 23 to enter the wastewater 11. The organic matter contained can be decomposed. The organic matter contained in the waste water 11 is decomposed again by the photocatalyst-coated leaky light guide 17, so that the concentration of the organic matter contained in the treated water 23 can be further lowered and discharged.

本実施例に係る第1の排水処理装置10Aにおいては、排水11を排水処理槽12に直接貯留するようにしているが、排水供給管21中の排水11に予めオゾン(O3)または過酸化水素(H22)を供給するようにしてもよい。また、排水処理槽12内に貯留されている排水11にO3またはH22を供給するようにしてもよい。排水11にO3またはH22を混合しておくことで、排水11中の酸化剤を増加させることができるため、排水11中の有機物の分解を更に促進することができる。 In the first waste water treatment apparatus 10A according to the present embodiment, the waste water 11 is directly stored in the waste water treatment tank 12, but ozone (O 3 ) or peroxidation is previously stored in the waste water 11 in the waste water supply pipe 21. Hydrogen (H 2 O 2 ) may be supplied. Further, O 3 or H 2 O 2 may be supplied to the waste water 11 stored in the waste water treatment tank 12. By mixing O 3 or H 2 O 2 in the waste water 11, the oxidant in the waste water 11 can be increased, so that the decomposition of the organic matter in the waste water 11 can be further promoted.

このように、本実施例に係る第1の排水処理装置10Aによれば、光触媒被覆漏洩導光体17の漏洩導光体15を介して光14を光触媒層16の内側から照射することで、光14を無断なく効率よく利用することができるため、光触媒層16の光触媒機能を十分発揮させることができ、排水11中の有機物の分解性能を向上させることができる。   Thus, according to the first wastewater treatment apparatus 10A according to the present embodiment, by irradiating the light 14 from the inside of the photocatalyst layer 16 through the leakage light guide 15 of the photocatalyst-coated leakage light guide 17, Since the light 14 can be efficiently used without permission, the photocatalytic function of the photocatalyst layer 16 can be sufficiently exerted, and the decomposition performance of the organic matter in the waste water 11 can be improved.

本実施例に係る第1の排水処理装置10Aにおいては、光源13からの光14が可視光の場合について説明したが、本実施形態は、これに限定されるものではなく、水銀(Hg)ランプなどからの紫外光(UV)や太陽光など光触媒の光触媒性能が有効に発揮できる光であればよい。   In the first wastewater treatment apparatus 10A according to the present embodiment, the case where the light 14 from the light source 13 is visible light has been described. However, the present embodiment is not limited to this, and a mercury (Hg) lamp is used. Any light can be used as long as the photocatalytic performance of the photocatalyst such as ultraviolet light (UV) and sunlight can be effectively exhibited.

光触媒層16をTiO2からなるTiO2層とした場合、光源13からUVを照射させた場合でも、空気に由来する酸素(O2)と排水11に由来する水(H2O)から酸化剤が発生し、有機物を酸化分解できる。TiO2を活性化させるためには380nmより波長が短いUVでなければならないので、光源13からの光14を使用するよりも、UVを使用する方がより多くの酸化剤を発生させることができる。よって、光触媒層16をTiO2層とする場合、光源13としてUVランプを用い、漏洩導光体15からUVを排水11に向けて照射することで、TiO2の触媒効率を向上させることができるため、有機物の分解能力を更に向上させ、十分な排水11の処理効果を得ることができる。このため、排水11中の有機物の濃度が高い場合であっても有機物を効率良く分解除去し、処理水23として排出することができる。 If the TiO 2 layer of a photocatalytic layer 16 from TiO 2, even when the light source 13 is irradiated with UV, oxidants from atmosphere containing oxygen (O 2) and water from the waste water 11 (H 2 O) derived from the air Is generated and the organic matter can be oxidatively decomposed. Since UV must be shorter than 380 nm to activate TiO 2 , more oxidant can be generated using UV rather than using light 14 from light source 13. . Therefore, when the photocatalyst layer 16 is a TiO 2 layer, a UV lamp is used as the light source 13, and the UV light is emitted from the leakage light guide 15 toward the drainage 11, whereby the catalyst efficiency of TiO 2 can be improved. Therefore, the ability to decompose organic substances can be further improved, and a sufficient treatment effect of the waste water 11 can be obtained. For this reason, even if the concentration of the organic matter in the waste water 11 is high, the organic matter can be efficiently decomposed and removed and discharged as treated water 23.

本実施例に係る第1の排水処理装置10Aにおいては、工場等から排出される排水を対象として説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、有機物濃度が比較的低い家庭用排水等にも用いることができる。   In the first wastewater treatment apparatus 10A according to the present embodiment, the wastewater discharged from a factory or the like has been described, but the present invention is not limited to this, and is for households having a relatively low organic matter concentration. It can also be used for drainage.

本発明の実施例2に係る第2の排水処理装置について、図9を参照して説明する。図9は、本発明の実施例2に係る第2の排水処理装置の構成を簡略に示す図である。なお、実施例1と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。図9に示すように、本実施例に係る第2の排水処理装置10Bは、図1に示す実施例1に係る第1の排水処理装置10Aの排水処理槽12内に光触媒被覆漏洩導光体17に向けて酸素(O2)31を供給する酸素供給部32を有するものである。酸素供給部32は、光触媒被覆漏洩導光体17の下端側から光触媒被覆漏洩導光体17に向けて酸素31を排水11中に供給するようにしている。排水処理槽12内に供給される酸素31の供給量は、調節弁V13により調節される。 A second wastewater treatment apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram simply showing the configuration of the second waste water treatment apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In addition, about the member similar to Example 1, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted. As shown in FIG. 9, the second waste water treatment apparatus 10B according to the present embodiment includes a photocatalyst-coated leaking light guide in the waste water treatment tank 12 of the first waste water treatment apparatus 10A according to the first embodiment shown in FIG. 17 has an oxygen supply unit 32 for supplying oxygen (O 2 ) 31 toward the surface 17. The oxygen supply unit 32 supplies oxygen 31 into the drainage 11 from the lower end side of the photocatalyst-coated leakage light guide 17 toward the photocatalyst-coated leakage light guide 17. The supply amount of oxygen 31 supplied into the waste water treatment tank 12 is adjusted by a control valve V13.

水中の水分子は、光触媒により上記式(2)のように、分解することで、OHラジカル(OH-)が発生するが、酸素31を排水11中に供給することで、光触媒により下記式(4)のように、更に排水11中にOH-を発生させることができる。
1/2O2+H+ → OH- ・・・(4)
Water molecules in water are decomposed by the photocatalyst as in the above formula (2) to generate OH radicals (OH ). By supplying oxygen 31 into the waste water 11, the photocatalyst can generate the following formula ( As in 4), OH can be further generated in the waste water 11.
1 / 2O 2 + H + → OH (4)

排水11中に生じたOH-により、上記式(3)のように、排水11中の固形分また光触媒表面に付着した有機物(Cmn)を排水11中に溶解させることができる。 Due to the OH generated in the waste water 11, the solid matter in the waste water 11 or the organic matter (C m H n ) adhering to the photocatalyst surface can be dissolved in the waste water 11 as in the above formula (3).

排水11中のCo2+、Hg2+、Fe2+などの重金属イオンは、光触媒により還元され、光触媒層16の表面に付着するが、酸素31を排水11中に供給することで、光触媒層16の表面に付着した重金属イオンを酸素31により酸化して排水11中に溶解して除去することができる。 Heavy metal ions such as Co 2+ , Hg 2+ , and Fe 2+ in the wastewater 11 are reduced by the photocatalyst and adhere to the surface of the photocatalyst layer 16, but by supplying oxygen 31 into the wastewater 11, the photocatalyst layer Heavy metal ions adhering to the surface of 16 can be oxidized by oxygen 31 and dissolved in the waste water 11 to be removed.

また、酸素31を排水11中に供給することで排水11中に気泡が生じるため、気泡により光触媒層16に付着した有機物や重金属を除去するのを促進することができる。   Moreover, since air bubbles are generated in the waste water 11 by supplying the oxygen 31 into the waste water 11, it is possible to promote the removal of organic substances and heavy metals attached to the photocatalyst layer 16 by the air bubbles.

よって、本実施例に係る第2の排水処理装置10Bによれば、酸素供給部32から排水11中に光触媒被覆漏洩導光体17に向けて供給した酸素31により、光触媒層16に付着した有機物や重金属を除去することができるため、光触媒層16の光触媒機能の性能低下を防止することができる。   Therefore, according to the second wastewater treatment apparatus 10B according to the present embodiment, the organic matter adhered to the photocatalyst layer 16 by the oxygen 31 supplied from the oxygen supply unit 32 into the wastewater 11 toward the photocatalyst-coated leaking light guide 17. Since heavy metals and heavy metals can be removed, it is possible to prevent performance degradation of the photocatalytic function of the photocatalytic layer 16.

本実施例に係る第2の排水処理装置10Bにおいては、漏洩導光体15に光源13から光14として可視光を照射するようにしているが、本実施例は、これに限定されるものではなく、光源13からUVを照射するようにしてもよい。光源13からUVを照射する場合、酸素供給部32から供給された酸素31は光源13のUVに含まれる185nmから250nm程度の波長の光を吸収すると、下記式(5)のようにオゾン(O3)を生成する。
2+O → O3 ・・・(5)
In the second wastewater treatment apparatus 10B according to the present embodiment, the leakage light guide 15 is irradiated with visible light as the light 14 from the light source 13, but the present embodiment is not limited to this. Instead, UV light may be emitted from the light source 13. When irradiating UV from the light source 13, the oxygen 31 supplied from the oxygen supply unit 32 absorbs light having a wavelength of about 185 nm to 250 nm included in the UV of the light source 13, and thus ozone (O 3 ) Generate.
O 2 + O → O 3 (5)

光源13からUVを照射することで、漏洩導光体15を介して排水11中にUVが照射される。光触媒層16として、TiO2からなるTiO2層とした場合、185nmの波長の光を受けて排水11中の酸素から生成されたオゾン(O3)は、TiO2層の表面において下記式(6)のように反応して酸化剤を生成し、有機物を酸化分解する。また、光触媒層16の担体を多孔質体とすることで、TiO2層の表面積が増大し、TiO2層の表面において更に多くの酸化剤を生成することができるため、有機物の酸化分解を促進し、更に効率よく有機物を酸化分解することができる。
3 → O・+O2- ・・・(6)
By irradiating UV from the light source 13, UV is irradiated into the drainage 11 through the leaking light guide 15. As a photocatalyst layer 16, when the TiO 2 layer consisting of TiO 2, ozone generated from the oxygen in the waste water 11 receives light of a wavelength of 185 nm (O 3) is represented by the following formula in the surface of the TiO 2 layer (6 ) To produce an oxidant and oxidatively decompose organic matter. In addition, by making the carrier of the photocatalyst layer 16 porous, the surface area of the TiO 2 layer is increased, and more oxidant can be generated on the surface of the TiO 2 layer, thus promoting the oxidative decomposition of organic matter. In addition, organic substances can be oxidatively decomposed more efficiently.
O 3 → O ・ + O 2-・ ・ ・ (6)

よって、光源13からUVを照射することで、排水処理槽12内に供給した酸素31から生成されたオゾンが光触媒層16の表面で分解し、O・及びO2-を生成する。これにより、排水11に接触する酸化剤を増加させ、有機物の酸化分解を促進することができるため、有機物の分解効率を更に向上させ、排水11中の有機物を更に効率良く分解することができ、十分な排水11の処理効果を得ることができる。また、オゾンに変化しなかった酸素も光触媒層16の光触媒により酸化剤を生成するため、有機物の分解に使用することができる。更に、オゾンを発生させるための装置を用いることなく使用することができるため、コストを更に低く抑えることができる。 Therefore, by irradiating UV from the light source 13, ozone generated from the oxygen 31 supplied into the wastewater treatment tank 12 is decomposed on the surface of the photocatalyst layer 16 to generate O · and O 2− . Thereby, since the oxidizing agent which contacts the waste_water | drain 11 can be increased and the oxidative decomposition of organic substance can be accelerated | stimulated, the decomposition | disassembly efficiency of organic substance can be improved further, the organic substance in the waste_water | drain 11 can be decomposed | disassembled more efficiently, A sufficient treatment effect of the drainage 11 can be obtained. In addition, oxygen that has not changed to ozone also generates an oxidant by the photocatalyst of the photocatalyst layer 16, and therefore can be used for decomposition of organic matter. Furthermore, since it can be used without using an apparatus for generating ozone, the cost can be further reduced.

本発明の実施例3に係る第3の排水処理装置について、図面を参照して説明する。図10は、本発明の実施例3に係る第3の排水処理装置の構成を簡略に示す図である。なお、実施例1、2と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。図10に示すように、本実施例に係る第3の排水処理装置10Cは、図1に示す実施例1に係る第1の排水処理装置10Aに、太陽からの太陽光41を集光する反射板(光集光手段)42と、反射板42で反射した太陽光41を受光し、複数の光ファイバ18に導光する分配器(分配手段)43とを有するものである。なお、複数の光ファイバ18は、ホルダー44で束ねるようにしている。   The 3rd waste water treatment equipment concerning Example 3 of the present invention is explained with reference to drawings. FIG. 10 is a diagram simply showing the configuration of the third waste water treatment apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In addition, about the member similar to Example 1, 2, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted. As shown in FIG. 10, the third wastewater treatment apparatus 10C according to the present embodiment reflects the sunlight 41 from the sun on the first wastewater treatment apparatus 10A according to the first embodiment shown in FIG. A plate (light condensing means) 42 and a distributor (distributing means) 43 that receives sunlight 41 reflected by the reflecting plate 42 and guides it to the plurality of optical fibers 18 are provided. The plurality of optical fibers 18 are bundled by a holder 44.

反射板42は、太陽光41が照射される方向に湾曲した放物曲面を有する反射板である。反射板42に入射した太陽光41は反射板42によって分配器43の受光面の面上の一点又はその周辺に集光され、分配器43で受光される。分配器43は、複数の光ファイバ18と連結され、反射板42により集光した太陽光41を分配器43と連結する各々の光ファイバ18に伝達し、光ファイバ18を介して光触媒被覆漏洩導光体17に導光する。   The reflection plate 42 is a reflection plate having a parabolic curved surface that is curved in the direction in which the sunlight 41 is irradiated. The sunlight 41 incident on the reflecting plate 42 is collected by the reflecting plate 42 at one point on the light receiving surface of the distributor 43 or around it, and is received by the distributor 43. The distributor 43 is connected to the plurality of optical fibers 18, transmits sunlight 41 collected by the reflector 42 to each optical fiber 18 connected to the distributor 43, and the photocatalyst-coated leakage guide is transmitted via the optical fiber 18. The light is guided to the light body 17.

よって、本実施例に係る第3の排水処理装置10Cによれば、太陽光41の受光量を増大させ、光触媒被覆漏洩導光体17に導光する導光量を増加させることができる。このため、漏洩導光体15から光触媒層16に漏洩する光量を増大させることができるため、光触媒層16における光触媒の反応効率を向上させ、排水11中の有機物、金属イオンの除去効率を向上させることができる。   Therefore, according to the third wastewater treatment apparatus 10 </ b> C according to the present embodiment, it is possible to increase the amount of received light of the sunlight 41 and increase the amount of light guided to the photocatalyst-coated leakage light guide 17. For this reason, since the light quantity leaked from the leaking light guide 15 to the photocatalyst layer 16 can be increased, the reaction efficiency of the photocatalyst in the photocatalyst layer 16 is improved, and the removal efficiency of organic substances and metal ions in the waste water 11 is improved. be able to.

本実施例に係る第3の排水処理装置10Cにおいては、光集光手段として、太陽光41を反射して分配器43に集光させる反射板42を用いているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、光集光手段は、太陽光41など光源からの光を分配器43に集光させることができるものであればよい。光集光手段として、例えば、太陽光41が透過可能な集光レンズを用い、集光レンズを透過した太陽光41を分配器43に集光させるようにしてもよい。   In the third wastewater treatment apparatus 10C according to the present embodiment, the reflection plate 42 that reflects the sunlight 41 and collects it on the distributor 43 is used as the light collecting means. The light condensing unit is not limited as long as it can collect light from a light source such as sunlight 41 on the distributor 43. As the light condensing means, for example, a condensing lens that can transmit sunlight 41 may be used, and the sunlight 41 transmitted through the condensing lens may be condensed on the distributor 43.

本実施例に係る第3の排水処理装置10Cにおいては、太陽光41を1つの反射板42で分配器43に集光するようにしているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、複数の反射板42を用いて分配器43に集光させるようにしてもよい。   In the third wastewater treatment apparatus 10C according to the present embodiment, the sunlight 41 is concentrated on the distributor 43 by one reflector 42, but the present embodiment is not limited to this. Alternatively, the light may be condensed on the distributor 43 using a plurality of reflecting plates 42.

本実施例に係る第3の排水処理装置10Cにおいては、装置全体を反射率の高い反射鏡などで囲み、反射板42に受光させ、太陽光41を集光するようにしてもよい。反射板42の回りを反射率の高い反射鏡などで囲むことにより、太陽光41の集光効率を向上させ、外部の太陽光41を更に効率良く利用することができる。   In the third wastewater treatment apparatus 10 </ b> C according to the present embodiment, the entire apparatus may be surrounded by a reflecting mirror having a high reflectivity, received by the reflection plate 42, and sunlight 41 may be collected. By surrounding the reflector 42 with a reflector having high reflectance, the light collection efficiency of the sunlight 41 can be improved, and the external sunlight 41 can be used more efficiently.

以上のように、本発明に係る排水処理装置は、排水中の有機物を効率的に分解することができるため、排水中に含まれる有機物を分解処理する排水処理装置として用いるのに適している。   As described above, the wastewater treatment apparatus according to the present invention can efficiently decompose organic matter in wastewater, and thus is suitable for use as a wastewater treatment apparatus that decomposes organic matter contained in wastewater.

10A〜10C 第1〜第3の排水処理装置
11 排水
12 排水処理槽
13 光源
14 光
15 漏洩導光体
15a 導光部
15b 漏洩部
16 光触媒層
17 光触媒被覆漏洩導光体
18 光ファイバ(導光体)
21 排水供給管
22 ファイバアダプタ
23 処理水
024 排出管
31 酸素(O2
32 酸素供給部
41 太陽光
42 反射板(光集光手段)
43 分配器(分配手段)
44 ホルダー
10A to 10C First to third wastewater treatment apparatuses 11 Wastewater 12 Wastewater treatment tank 13 Light source 14 Light 15 Leakage light guide 15a Light guide portion 15b Leakage portion 16 Photocatalyst layer 17 Photocatalyst-coated leaky light guide 18 Optical fiber (light guide) body)
21 Drain supply pipe 22 Fiber adapter 23 Treated water 024 Drain pipe 31 Oxygen (O 2 )
32 Oxygen supply part 41 Sunlight 42 Reflector (light condensing means)
43 Distributor (Distributing means)
44 holder

Claims (9)

排水中の有機物を処理する排水処理装置であって、
前記排水を貯留する排水処理槽と、
光源と、
前記排水処理槽内に少なくとも一つ設けられ、前記光源から照射された光を導光しつつ漏洩させる漏洩導光体の表面に光触媒を含む光触媒層が被覆された光触媒被覆漏洩導光体と、
前記光源から照射された光を前記光触媒被覆漏洩導光体に導光させる導光体とを有し、
前記排水中の有機物を前記光触媒により分解除去することを特徴とする排水処理装置。
A wastewater treatment device for treating organic matter in wastewater,
A wastewater treatment tank for storing the wastewater;
A light source;
A photocatalyst-coated leaky light guide provided with a photocatalyst layer containing a photocatalyst on the surface of a leaky light guide that is provided in the wastewater treatment tank and leaks while guiding light emitted from the light source;
A light guide that guides the light emitted from the light source to the photocatalyst-coated leakage light guide,
A wastewater treatment apparatus, wherein organic matter in the wastewater is decomposed and removed by the photocatalyst.
請求項1において、
前記漏洩導光体が、前記光を導光する導光部を有する排水処理装置。
In claim 1,
The wastewater treatment apparatus, wherein the leaking light guide includes a light guide unit that guides the light.
請求項2において、
前記漏洩導光体が、更に、光の屈折率が前記導光部と同じかそれ以上であり、前記導光部から漏洩した光を漏洩させる漏洩部を有する排水処理装置。
In claim 2,
The wastewater treatment apparatus, wherein the leaking light guide further includes a leaking part that has a refractive index of light equal to or higher than that of the light guiding part and leaks light leaked from the light guiding part.
請求項1乃至3の何れか一つにおいて、
前記光触媒層が、多孔質である排水処理装置。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
A wastewater treatment apparatus in which the photocatalyst layer is porous.
請求項4において、
前記排水処理槽内に前記光触媒被覆漏洩導光体に向けて酸素を供給する酸素供給部を有する排水処理装置。
In claim 4,
A wastewater treatment apparatus having an oxygen supply unit for supplying oxygen toward the photocatalyst-coated leaking light guide in the wastewater treatment tank.
請求項1乃至5の何れか一つにおいて、
前記光源から照射された光を集光する光集光手段と、
前記集光レンズから反射した光を受光し、前記導光体に導光する分配手段とを有する排水処理装置。
In any one of Claims 1 thru | or 5,
Light condensing means for condensing the light emitted from the light source;
A wastewater treatment apparatus having distribution means for receiving light reflected from the condenser lens and guiding the light to the light guide.
請求項1乃至6の何れか一つにおいて、
前記光源が、可視光、紫外光又は太陽光である排水処理装置。
In any one of Claims 1 thru | or 6,
A wastewater treatment apparatus, wherein the light source is visible light, ultraviolet light, or sunlight.
請求項1乃至7の何れか一つにおいて、
前記導光部が、石英ガラス、プラスチックの少なくとも一つ以上を含んで形成されてなる排水処理装置。
In any one of Claims 1 thru | or 7,
A wastewater treatment apparatus in which the light guide section is formed to include at least one of quartz glass and plastic.
請求項1乃至8の何れか一つにおいて、
前記光触媒が、酸化チタン、酸化亜鉛、硫化カドミウム、酸化鉄の少なくとも一つを含むものである排水処理装置。
In any one of Claims 1 thru | or 8,
A wastewater treatment apparatus, wherein the photocatalyst contains at least one of titanium oxide, zinc oxide, cadmium sulfide, and iron oxide.
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