JP2013063363A - 排水処理装置及び排水処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】有機化合物を含有する排水を供給する排水供給系と、イオン性物質を供給するイオン性物質供給系と、磁性体をポリマーで被覆したポリマー被覆磁性体を含む吸着材を供給する吸着材供給系と、排水、イオン性物質および吸着材を混合する混合装置1と、排水から、有機化合物を吸着した吸着材を分離するサイクロン9及び磁気分離装置10とを具備することを特徴とする排水処理装置。
【選択図】図1
Description
(ポリマーを被覆した吸着材)
最初に、本実施形態で用いる吸着材について説明する。ここで、吸着材としては、例えば複数のポリマー被覆磁性体が凝集した凝集体が挙げられる。
磁性体としては、後述する排水処理方法の磁気分離による回収を容易にすべく、室温領域において強磁性を示す物質であることが望ましい。しかしながら、本実施形態に当ってはこれらに限定されるものではなく、強磁性物質を全般的に用いることができ、例えば鉄、および鉄を含む合金、磁鉄鉱、チタン鉄鉱、磁硫鉄鉱、あるいはマグネシアフェライト,コバルトフェライト,ニッケルフェライト,バリウムフェライトなどのフェライト系化合物が挙げられる。
また、前記ポリマーは、カップリング剤の縮合物とすることができる。この場合、磁性体コア粒子の表面をカップリング剤で処理する。
本発明の実施形態におけるイオン性物質は、水中で陽イオンと陰イオンに分かれるものであれば特に問わないが、好ましくは無機塩がよい。さらに好ましくは、水中でイオンになりやすいイオン化傾向の高い元素である、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウムがよい。また,陰イオンとしては,塩化物イオンや硫酸イオンなど、イオン化しやすく、有害性のないものが好ましい。これらを添加する方法としては、排水中に直接添加したり、水に溶かして高濃度の液として添加したりすることが挙げられる。また、海水や海水の濃縮水を添加することもできる。海水は容易に入手可能でイオン濃度も高く、安全性も高いため、容易なシステムを構築することができるためである。
(第1の排水処理装置)
第1の排水処理装置について図1を参照して説明する。
図中の符号1は、有機化合物を含有する排水と吸着材を混合する混合装置である。この混合装置1は、有機化合物を含有する排水を供給する排水供給口1aと、イオン成分として塩化ナトリウム(NaCl)を添加するイオン成分供給口1bと、吸着材を供給する吸着材供給口1cと、混合装置内の塩濃度を測定する塩濃度計2と、攪拌羽根3aを備えた攪拌機3を具備している。前記吸着材は、複数のポリマー被覆磁性体が凝集した凝集体である。
第2の排水処理装置について図2を参照して説明する。但し、図1と同部材は同符号を付して説明を省略する。
混合装置21は、排水を供給する排水供給口1aと、イオン成分として塩化ナトリウムを添加するイオン成分添加口1bと、吸着材を供給する吸着材供給口1cと、水道水を添加する水供給口1dを具備している。また、排水を供給する配管4aには塩濃度計2が設置され、排水のイオン濃度を常時モニタリングしている。混合装置21には、ポンプ8を介装した配管4dを介して固液分離装置としての水平濾過器22が接続されている。水平濾過器22は、地面に対して水平方向に配置されたフィルター23を備えている。このフィルター23には吸着材が堆積される。水平濾過器22の排水投入側には水道水が供給され、フィルター23に堆積した吸着材を剥がして除去し、断続的にフィルタ−23を洗浄できるようになっている。水平濾過器22には回収タンク11が接続されている。
(第1の磁性体)
ポリメチルメタクリレート(SP値:20.5J/cm3)138重量部を2400mlのアセトン中に溶解させて溶液とし、その溶液中に平均粒子径2000nmのマグネタイト粒子1500重量部を分散させて溶液とした。この溶液をミニスプレードライヤー(柴田科学株式会社製、B−290型)を用いて噴霧し、球状に凝集した平均凝集径が40μmの磁性体の1次凝集体を作製した。
樹脂の種類をアクリロニトリルスチレン共重合体(AS樹脂、アクリロニトリル30:スチレン70の比率で重合,SP値:22.6J/cm3)にしたこと以外は、第1の磁性体と同様に凝集体を作製した。平均凝集径は35μmであった。
レゾール型フェノール樹脂(硬化時のSP値:34.5J/cm3)150重量部を2400mlの水中に溶解させて溶液とし、その溶液中に平均粒子径5000nmのマグネタイト粒子1000重量部を分散させて溶液とした。この溶液をミニスプレードライヤー(柴田科学株式会社製、B−290型)を用いて噴霧し、球状に凝集した平均凝集径が80μmの凝集体を作製した。
レゾール型フェノール樹脂をトリメトキシビニルシラン(硬化時のSP値:18.3J/cm3)とし、触媒として15重量部の酢酸を加え、マグネタイト粒子径を0.5μmにしたこと以外は、第3の磁性体と同様に凝集体を作製した。平均粒子径は40μmであった。
エタノール/水=95/5の混合溶媒を3L準備した。ここに、平均粒子径2000nmのマグネタイト粒子1000重量部を分散させた後、エタノール/水で希釈したn-オクチルトリエトキシシランを20重量部(固形分換算)添加し、1時間混合後ろ過して、120℃で2時間乾燥させて、表面にn-オクチルトリエトキシシラン縮合物(SP値:17.5J/cm3)の被覆した磁性体を作製した。一部が凝集し、平均粒子径(凝集径)は2.2μmであった。
本実施例1では、上述した図1の排水処理装置を用いた。
模擬排水として、イオン交換水に有機化合物としてミシン油を5000ppm加えたものを作製した。イオン濃度は、実質0g/Lであった。この模擬排水を混合装置1に入れ、塩化ナトリウム濃度が1.17g/L(20mmol/L)となるよう添加し、10分混合後に5000ppmの前記第1の磁性体を加えてさらに10分混合した。この混合液をサイクロン9と磁気分離装置10に送り、処理後の液中のミシン油の濃度を測定したところ、10ppmであった。
塩化ナトリウムの濃度を4.39g/L(75mmol/L)としたこと以外は実施例1と同様に試験を行なったところ、処理液中のミシン油の濃度は5ppm以下であった。
塩化ナトリウムの濃度を11.12g/L(190mmol/L)としたこと以外は実施例1と同様に試験を行なったところ、処理液中のミシン油の濃度は5ppm以下であった。
塩化ナトリウムを添加しないこと以外は実施例1と同様に試験を行なったところ、処理後の液中のミシン油の濃度は45ppmであった。
以上のことから、20mmol/L以上(1.17g/L)の塩化ナトリウムを加えた場合、ミシン油の濃度は10ppm以下となり、低濃度の油分を効率よく回収していることを確認した。
磁性体の種類を前記第2の磁性体に、イオン濃度を11.12g/Lにしたこと以外は、実施例1と同様に試験を行なったところ、処理液中のミシン油の濃度は10ppmであった。同様に、塩化ナトリウムを加えないで試験を行なったところ、処理液中のミシン油の濃度は65ppmであり、イオンを添加した効果を確認した。
磁性体の種類を前記第3の磁性体に、イオン濃度を11.12g/Lに、油分添加量を2500ppmにしたこと以外は、実施例1と同様に試験を行なったところ、処理液中のミシン油の濃度は10ppmであった。同様に、塩化ナトリウムを加えないで試験を行なったところ、処理液中のミシン油の濃度は100ppmであり、イオンを添加した効果を確認した。
磁性体の種類を前記第4の磁性体に、イオン濃度を11.12g/Lに、油分添加量を2500ppmにしたこと以外は、実施例1と同様に試験を行なったところ、処理液中のミシン油の濃度は5ppmであった。同様に、塩化ナトリウムを加えないで試験を行なったところ、処理液中のミシン油の濃度は70ppmであり、イオンを添加した効果を確認した。
磁性体の種類を前記第5の磁性体に、イオン濃度を11.12g/Lに、油分添加量を2000ppmにしたこと以外は、実施例1と同様に試験を行なったところ、処理液中のミシン油の濃度は10ppmであった。同様に、塩化ナトリウムを加えないで試験を行なったところ、処理液中のミシン油の濃度は105ppmであり、イオンを添加した効果を確認した。
本実施例8では、上述した図2の排水処理装置を用いた。
混合装置21には、海水を主成分とした平均塩濃度34g/Lの鉱物油約2000ppmを含む排水が供給される。図2の装置では、イオン濃度をモニタリングして、排水中の塩濃度が30g/Lを下回る場合は塩化ナトリウムを、塩濃度が40g/Lを上回る場合は水道水を混合装置21に供給するようなシステムとなっている。
Claims (9)
- 有機化合物を含有する排水を供給する排水供給系と、
イオン性物質を供給するイオン性物質供給系と、
磁性体をポリマーで被覆したポリマー被覆磁性体を含む吸着材を供給する吸着材供給系と、
排水、イオン性物質および吸着材を混合する混合装置と、
排水から、有機化合物を吸着した吸着材を分離する固液分離装置と
を具備することを特徴とする排水処理装置。 - 前記ポリマーは17〜35(J/cm3)1/2の溶解度パラメータ値を有することを特徴とする請求項1に記載の排水処理装置。
- 前記ポリマーは、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、及びこれらの共重合体、トリアルコキシシラン縮合物、フェノール樹脂から選ばれることを特徴とする請求項1若しくは2に記載の排水処理装置。
- 前記吸着材は複数のポリマー被覆磁性体が凝集した凝集体であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の排水処理装置。
- 前記イオン性物質は、ナトリウムイオン、マグネシウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオンのいずれかを含有する物質であることを特徴とする請求項1乃至4いずれか1項記載の排水処理方法。
- 前記固液分離装置は、サイクロン、磁気分離装置もしくは水平濾過器の少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項1乃至5いずれか1項記載の排水処理装置。
- 有機化合物を含有する排水にイオン性物質を供給して混合し、排水中のイオン性物質の濃度を調整する工程と、
前記排水に磁性体をポリマーで被覆したポリマー被覆磁性体を含む吸着材を供給して混合する工程と、
前記排水から、有機化合物を吸着した吸着材を分離する工程と
を具備することを特徴とする排水処理方法。 - 排水に供給するイオン性物質が、海水又は海水の濃縮水であることを特徴とする請求項7に記載の排水処理方法。
- 前記吸着材を分離する工程にサイクロン、磁気分離装置もしくは水平濾過器の少なくともいずれか一つ用いることを特徴とする請求項7若しくは8項記載の排水処理方法。
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JP2011201924A JP2013063363A (ja) | 2011-09-15 | 2011-09-15 | 排水処理装置及び排水処理方法 |
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CN103304063A (zh) * | 2013-07-01 | 2013-09-18 | 大唐国际化工技术研究院有限公司 | 液相吸附-固液分离一体化反应器、应用和水处理方法 |
JP2015000385A (ja) * | 2013-06-17 | 2015-01-05 | 株式会社東芝 | ろ過助材を利用した水処理方法、及びその装置 |
JP2015020087A (ja) * | 2013-07-16 | 2015-02-02 | 株式会社東芝 | 水処理装置 |
-
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