JP2013237039A - 閉鎖系空間用の水回収装置 - Google Patents

閉鎖系空間用の水回収装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2013237039A
JP2013237039A JP2013009380A JP2013009380A JP2013237039A JP 2013237039 A JP2013237039 A JP 2013237039A JP 2013009380 A JP2013009380 A JP 2013009380A JP 2013009380 A JP2013009380 A JP 2013009380A JP 2013237039 A JP2013237039 A JP 2013237039A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water
cation exchange
exchange resin
water recovery
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013009380A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5482917B2 (ja
Inventor
Chiyo Matsumoto
千誉 松本
Nobuhiro Oda
信博 織田
Hideki Kobayashi
秀樹 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kurita Water Industries Ltd
Original Assignee
Kurita Water Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kurita Water Industries Ltd filed Critical Kurita Water Industries Ltd
Priority to JP2013009380A priority Critical patent/JP5482917B2/ja
Priority to PCT/JP2013/078257 priority patent/WO2014115383A1/ja
Priority to RU2015135392A priority patent/RU2015135392A/ru
Priority to US14/760,635 priority patent/US10179745B2/en
Priority to EP13872948.8A priority patent/EP2949630B1/en
Publication of JP2013237039A publication Critical patent/JP2013237039A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5482917B2 publication Critical patent/JP5482917B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/42Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
    • B01D61/44Ion-selective electrodialysis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F9/00Multistage treatment of water, waste water or sewage
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/58Multistep processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/42Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/46109Electrodes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/467Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction
    • C02F1/4672Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction by electrooxydation
    • C02F1/4674Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction by electrooxydation with halogen or compound of halogens, e.g. chlorine, bromine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/469Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
    • C02F1/4693Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis electrodialysis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/68Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01Products
    • C25B1/24Halogens or compounds thereof
    • C25B1/26Chlorine; Compounds thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/20Treatment of water, waste water, or sewage by degassing, i.e. liberation of dissolved gases
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/4618Devices therefor; Their operating or servicing for producing "ionised" acidic or basic water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/467Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction
    • C02F1/4672Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction by electrooxydation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/66Treatment of water, waste water, or sewage by neutralisation; pH adjustment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/725Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/42Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
    • C02F2001/425Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange using cation exchangers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/46109Electrodes
    • C02F2001/46133Electrodes characterised by the material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/46109Electrodes
    • C02F2001/46133Electrodes characterised by the material
    • C02F2001/46138Electrodes comprising a substrate and a coating
    • C02F2001/46147Diamond coating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/10Inorganic compounds
    • C02F2101/16Nitrogen compounds, e.g. ammonia
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/30Organic compounds
    • C02F2101/38Organic compounds containing nitrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/001Build in apparatus for autonomous on board water supply and wastewater treatment (e.g. for aircrafts, cruiseships, oil drilling platforms, railway trains, space stations)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/46Apparatus for electrochemical processes
    • C02F2201/461Electrolysis apparatus
    • C02F2201/46105Details relating to the electrolytic devices
    • C02F2201/46115Electrolytic cell with membranes or diaphragms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00Specific treatment goals
    • C02F2303/16Regeneration of sorbents, filters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00Specific treatment goals
    • C02F2303/22Eliminating or preventing deposits, scale removal, scale prevention

Abstract

【課題】核シェルターや宇宙ステーション内などの閉鎖系空間において、簡易な構成で被処理水を処理することができる水回収装置を提供する。
【解決手段】この排水処理装置は、宇宙ステーション等で使用した排水または人体排出水、空気中の水蒸気を凝縮させた水等の被処理水をそのままカチオン交換樹脂に導入し、カチオン交換処理するカチオン交換装置1と、該カチオン交換装置1からの水中の有機物や尿素その他の窒素化合物を分解するダイアモンド電極電解装置2と、残留有機成分を触媒と接触させて分解する触媒分解装置3と、触媒分解装置3からの水を電気透析処理して酸、アルカリを生成させつつ脱塩水を製造する電気透析装置4と、この脱塩水にミネラルを添加するミネラル添加装置5とを具備するものである。
【選択図】図1

Description

本発明は、閉鎖系空間で生じる尿、生活排水などの排水を処理して水を回収する水回収装置に関するものである。詳しくは、本発明は、核シェルター、災害避難所、宇宙ステーションまたは月・火星ミッションの有人宇宙船、月面基地などの閉鎖系空間にて用いるのに好適な水回収装置に関する。
閉鎖系空間で生じる排水から水を回収する方法として、特開2006−095526にパーベーパレーションによる方法が記載されている。しかしながら、尿、生活排水などの排水にはアンモニア等の揮発性成分が含まれていることがあり、回収水にこの揮発成分が混入するおそれがある。また、排水が硬度成分を含んでいると、パーベーパレーション膜にスケール障害がおこる。また、排水がタンパクなどの有機物を含んでいると、ファウリングが起こったりして膜蒸留性能が低下する。なお、パーベーパレーション法はエネルギー消費量が大きい。
特開2010−119963には、閉鎖系空間で生じた排水を生物処理した後、膜分離処理し、次いで蒸留又は凍結して水を回収する方法が記載されている。しかしながら、生物処理法では、運転条件が適正値を外れると微生物が失活し易い。微生物は、失活してしまうと元に戻らない。また、活性汚泥は、有機物の1/3〜1/2を汚泥としてしまうため、汚泥という貴重な水を含んだ廃棄物が発生する。
特開2006−095526 特開2010−119963
本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、高回収率にて、また、低消費エネルギーにて、安定して水を回収することができる閉鎖系空間用水回収装置を提供することを目的とする。
本発明の閉鎖系空間用の水回収装置は、閉鎖系空間内で生じた排水をカチオン交換樹脂でカチオン交換処理するカチオン交換装置と、該カチオン交換装置からの水中の有機成分を分解する有機成分分解装置と、該有機成分分解装置からの水を電気透析処理する電気透析装置とを有するものである。
本発明装置は、該電気透析装置で生じた酸、もしくは酸及びアルカリをカチオン交換樹脂の再生に用いる再生手段を備えることが好ましい。
カチオン交換樹脂としてはNa型の弱酸性カチオン交換樹脂が好ましい。
上記の有機成分分解装置は、導電性ダイアモンドを電極とするダイアモンド電極電解装置であってもよい。白金電極などの一般工業電解向けの電極を使用した電解装置では、尿素や難分解性のビリルビンなど有機物種によって分解できないものもあるが、ダイアモンド電極電解装置を用いることにより、尿素や難分解性であるビリルビンなども分解可能となる。
本発明装置では、上記有機成分分解装置として、ダイアモンド電極電解装置と、触媒分解装置とを備えてもよい。
本発明装置は、前記電気透析装置からの処理水にミネラル成分を添加するミネラル添加手段を備えてもよい。
本発明では、閉鎖系空間で生じた排水をまずカチオン交換樹脂装置でカチオン交換処理する。これにより硬度成分が除去されるので、後段の各機器におけるスケール障害が防止(抑制を含む。)される。
このようにして硬度成分が除去された水を有機成分分解装置にて処理し、有機物や尿素、ビリルビンなどその他の窒素化合物を分解処理する。
有機成分を分解する装置として、導電性ダイアモンド電極を有する電解装置を用いてもよい。この電解装置での電解で生じた次亜塩素酸を利用して、タンパク等の有機物や尿素、ビリルビンなどを触媒分解装置で分解し、後段の電気透析装置で除去できる有機酸、アンモニア等のイオンに変換することができる。なお、このダイアモンド電極による電解工程でアンモニアの一部が分解されNガスとなる。
この分解処理により生じた有機酸、アンモニア、無機イオンなどを電気透析装置で分離する。この電気透析装置としては、3室式の電気透析装置が好適である。この3室式の電気透析装置は、陽極と陰極の間に酸室、アニオン交換膜、脱塩室、カチオン交換膜、バイポーラ膜、酸室、アニオン交換膜、脱塩室カチオン交換膜を繰り返し配列した構造を有する。ここで生じた酸は、カチオン交換樹脂の再生に用いることができる。
上記の各処理が施された水にミネラルを添加することにより、飲用に好適な水が得られる。
実施の形態に係る水回収装置のブロック図である。 別の実施の形態に係る水回収装置のブロック図である。 電気透析装置の模式的な断面図である。
以下、本発明について図面を参照して詳細に説明する。
図1は実施の形態に係る閉鎖系空間向け排水処理装置のブロック図である。
この排水処理装置は、宇宙ステーション等で使用した排水または人体排出水、空気中の水蒸気を凝縮させた水等の被処理水をそのままカチオン交換処理するカチオン交換装置1と、該カチオン交換装置1からの水中の有機物や尿素その他の窒素化合物を分解するダイアモンド電極電解装置2と、残留有機成分を触媒と接触させて分解する触媒分解装置3と、触媒分解装置3からの水を電気透析処理して酸、アルカリを生成させつつ脱塩水を製造する電気透析装置4と、この脱塩水にミネラルを添加するミネラル添加装置5とを具備するものである。
この実施の形態では、カチオン交換装置1のカチオン交換樹脂としてNa型の弱酸性カチオン交換樹脂が用いられる。Na型の弱酸性カチオン交換樹脂は、強酸性カチオン交換樹脂よりもカチオン交換容量が大きい。また、Na型の弱酸性カチオン交換樹脂はH型の弱酸性カチオン交換樹脂よりもCa2+、Mg2+の交換容量が大きい。
この実施の形態においては、カチオン交換装置1において硬度成分を除去するため、電気透析装置4のイオン交換膜の目詰まりが防止される。また、イオン交換膜をファウリングさせるたんぱく質などの有機物はダイアモンド電極電解装置2及び触媒分解装置3で分解される。
該電気透析装置4で生成した酸は、タンク6に貯蔵される。そして、カチオン交換装置1のカチオン交換樹脂を再生するときにカチオン交換装置1に供給され、カチオン交換樹脂の再生に使用される。この再生廃液は廃液タンク7に導入される。この実施の形態においては、電気透析装置4で生じた酸をカチオン交換樹脂の再生に利用するので、専用の酸源が不要である。
電気透析装置4では尿素は除去されないが、この実施の形態においては、尿素をダイアモンド電極電解装置2及び触媒分解装置3でアンモニアと炭酸に分解している。そのため、尿素が処理水にリークすることが防止される。
この実施の形態における不純物除去の反応機構の詳細は次の通りである。
カチオン交換装置1では、Na型弱酸性カチオン交換樹脂とのカチオン交換反応によりCa2+,Mg2+と一部の1価陽イオンが除去される。
イオン交換による軟化反応(硬度成分除去反応)は次の通りである。
CaX、MgX + R−Na → R=Ca、R=Mg + NaX
ここで
R−:イオン交換樹脂交換基
ダイアモンド電極電解、触媒分解では以下の反応により有機物、尿素が分解される。
有機物 →(酸化)→ 有機酸、CO
尿素 → NH +CO 2−
2NH + 3HClO → N + 3HO + 3HCl
なお、触媒分解装置3の触媒としては、Pt、Ru、Ni、Coなどを用いることができるが、これに限定されない。触媒分解装置3の操作温度は常温〜350℃程度が好適である。
電気透析装置では次の反応が進行する。
YX + HO → HX(酸) + YOH(アルカリ)
なお、3室式の電気透析装置での反応を図3に模式的に図示する。この3室式の電気透析装置は、陽極と陰極の間に酸室、アニオン交換膜、脱塩室、カチオン交換膜、バイポーラ膜、酸室、アニオン交換膜、脱塩室カチオン交換膜を繰り返し配列した構造を有する。図3の通り、被処理水中の陰イオンX及び陽イオンYがアニオン膜又はカチオン膜を透過して陽極室又は陰極室に移動し、脱塩水が生産される。前述の通り、電気透析により生じた酸溶液はカチオン交換樹脂の再生剤として利用される。また、電気透析により生じたアルカリ溶液は廃液タンク7に送られるが、一部を生産水に添加してpH調整に用いてもよい。廃液タンク7の廃液は、必要に応じ他の排水と混合されて被処理水として再利用される。
図1では、電気透析により生じたアルカリ溶液を廃液タンク7に送っているが、図2のように、このアルカリ溶液をタンク8に貯蔵し、カチオン交換樹脂の再生剤として利用してもよい。カチオン交換樹脂がNa型に再生される場合、酸に次いでアルカリで再生する。アルカリ溶液の一部は生産水に添加してpH調整に用いることができる。図2の装置のその他の構成は図1と同様であり、同一符号は同一部分を示している。
上記のダイアモンド電極電解装置、触媒分解装置、電気透析装置などからは、化学反応により水素、酸素、塩素などのガスが発生するが、脱気膜や遠心分離などで、適宜、気液分離することが好ましい。
図1,2の実施の形態では、電気透析装置4からの脱塩水をミネラル添加装置5に通水してミネラルを添加すると共にpHを中性に調整している。ミネラル添加装置としては、サンゴ石など炭酸カルシウムを含む天然石充填層に通水するよう構成されたものが好適である。
上記図1,2の水回収装置は、簡単な構成により生活排水や人体排出水から不純物を取り除くことができるため、宇宙ステーションなどの閉鎖系空間における生命維持装置に適している。
閉鎖系空間において、被処理水の発生の水源となる主なものは尿、空気中の水蒸気、生活排水である。これらの水質は異なるため、本発明の水回収装置で処理するに当たり、必要に応じてそれぞれの水種を単独で処理しても良いし、それらを予め混合して処理しても良い。また、処理工程の途中から特定の水種の被処理水を合流させることも可能である。これらの処理方法は処理効率を考慮して決めることが望ましい。
一般的に前記被処理水のうち、スケール成分は尿に最も多く含まれるため、カチオン交換装置1での硬度成分の除去は尿のみを処理対象とし、有機成分分解工程前に空気中の水蒸気の凝縮水を合流させて処理することにより、各工程における被処理水の水量を無駄に増やすこともなく、効率的に処理できるので望ましい。
本発明装置による処理フローに従って、尿を処理する実験を行った。前述の通り、尿は、閉鎖系空間より排出されうる被処理水の代表的なものである。この尿中の主なイオン組成を表1に示す。
Figure 2013237039
[1] カチオン交換処理
上記尿1LをNa型弱酸性カチオン交換樹脂(ピュオライト製C104E)50mLに通液した。その結果、Na型カチオン樹脂処理水は硬度成分がすべて除去され、一部のNH,Kが除去されていた。残存濃度はNH520mg/L、K1740mg/Lであった。また、このカチオン交換樹脂処理水のTOCは7600mg/Lであった。
[2] ダイヤモンド電極電解装置による有機物分解試験
上記のカチオン交換樹脂処理水200mLを5cm角のダイヤモンド電極電解装置を用い、循環流量1.7L/minの流速で電解分解した。電解は2.5Aの一定電流で、100時間行った。電圧は10Vから5Vの変動があった。触媒はエヌイーケムキャット社製のTi−Pt触媒を用い、20mmφ×500mmHアクリルカラムに充填したものを循環系に組み入れた。100時間後、電解循環水のTOCは1mg/L以下となっていた。
[3] 電気透析装置による脱塩、酸・アルカリ生成
(株)アストム社製アシライザーS3を改造した電気透析装置を試験に用いた。セルの構成は、陽極、電極室、バイポーラ膜、酸室、アニオン交換膜、脱塩室、カチオン交換膜、アルカリ室、バイポーラ膜、電極室、陰極とした。電極液としては0.5モル/L硫酸ナトリウム溶液を用いた。
電解は2.2A一定電流で行い、ダイヤモンド電極処理水を50mL/minの流量で循環通水した。電圧は10Vから30Vの範囲で変動した。
なお、酸室、アルカリ室は50mLの純水を10mL/minの流量でそれぞれ別に循環した。酸室循環水は8時間後約1N濃度となっており、カチオン樹脂の再生にもいられる濃度となっていた。8時間循環後の脱塩水の水質を表2に示す。表2中の「基準値」とは水道水基準値である。
Figure 2013237039
表2の通り、各イオン濃度は水道水基準値を満たしており、飲用しても問題ない水質であった。
本発明によれば、スケール発生による目詰まり、有機物によるファウリング等を懸念することなく、また、蒸発のような多量のエネルギーを消費することなく、人間の生命維持に不可欠な水を再利用することが出来、核シェルターや宇宙などの閉鎖系空間において人間の長期滞在が可能となる。
1 カチオン交換装置
2 ダイアモンド電極電解装置
3 触媒分解装置
4 電気透析装置
5 ミネラル添加装置
6,7,8 タンク

Claims (7)

  1. 閉鎖系空間内で生じた排水をカチオン交換樹脂でカチオン交換処理するカチオン交換装置と、
    該カチオン交換装置からの水中の有機成分を分解する有機成分分解装置と、
    該有機成分分解装置からの水を電気透析処理する電気透析装置と
    を有する閉鎖系空間用の水回収装置。
  2. 請求項1において、該電気透析装置で生じた酸を前記カチオン交換樹脂の再生に用いる再生手段を備えたことを特徴とする水回収装置。
  3. 請求項1において、該電気透析装置で生じた酸及びアルカリを前記カチオン交換樹脂の再生に用いる再生手段を備えたことを特徴とする水回収装置。
  4. 請求項1ないし3のいずれか1項において、前記カチオン交換樹脂がNa型の弱酸性カチオン交換樹脂であることを特徴とする水回収装置。
  5. 請求項1ないし4のいずれか1項において、
    該有機成分分解装置が導電性ダイアモンドを電極とするダイアモンド電極電解装置であることを特徴とする水回収装置。
  6. 請求項1ないし4のいずれか1項において、前記有機成分分解装置として、ダイアモンド電極電解装置と、触媒分解装置とを備えたことを特徴とする水回収装置。
  7. 請求項1ないし6のいずれか1項において、前記電気透析装置からの処理水にミネラル成分を添加するミネラル添加手段を備えたことを特徴とする水回収装置。
JP2013009380A 2013-01-22 2013-01-22 閉鎖系空間用の水回収装置 Active JP5482917B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013009380A JP5482917B2 (ja) 2013-01-22 2013-01-22 閉鎖系空間用の水回収装置
PCT/JP2013/078257 WO2014115383A1 (ja) 2013-01-22 2013-10-18 閉鎖系空間用の水回収装置
RU2015135392A RU2015135392A (ru) 2013-01-22 2013-10-18 Система регенерации воды для использования в ограниченном пространстве
US14/760,635 US10179745B2 (en) 2013-01-22 2013-10-18 Water recovery system for use in confined spaces
EP13872948.8A EP2949630B1 (en) 2013-01-22 2013-10-18 Water recovery device for closed system space

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013009380A JP5482917B2 (ja) 2013-01-22 2013-01-22 閉鎖系空間用の水回収装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013237039A true JP2013237039A (ja) 2013-11-28
JP5482917B2 JP5482917B2 (ja) 2014-05-07

Family

ID=49762570

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013009380A Active JP5482917B2 (ja) 2013-01-22 2013-01-22 閉鎖系空間用の水回収装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10179745B2 (ja)
EP (1) EP2949630B1 (ja)
JP (1) JP5482917B2 (ja)
RU (1) RU2015135392A (ja)
WO (1) WO2014115383A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106477687A (zh) * 2016-12-21 2017-03-08 新疆融通利和水处理技术有限公司 一种电渗化学反应水处理装置及方法
CN113474487A (zh) * 2019-02-22 2021-10-01 学校法人工学院大学 水电解装置、使用水电解装置的杀菌清洗方法以及有害物质分解、去除方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108929708A (zh) * 2018-06-26 2018-12-04 浙江奇彩环境科技股份有限公司 一种染料生产过程中氯化钠废盐资源化处理方法
CN109516615A (zh) * 2018-12-05 2019-03-26 北京碧水源膜科技有限公司 一种处理尿液作为应急水源的方法及便携式净水器
WO2021085163A1 (ja) * 2019-10-30 2021-05-06 パナソニックIpマネジメント株式会社 軟水化装置
EP4001222A3 (en) * 2020-11-12 2022-07-27 Hamilton Sundstrand Corporation Space rated environmental control and life support systems
WO2022135731A1 (en) 2020-12-24 2022-06-30 Framatome Gmbh Mineralization of organic compounds with boron-doped-diamond electrode during radionuclides stripping process

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5482367A (en) * 1977-12-14 1979-06-30 Asahi Chem Ind Co Ltd Ammoniac nitrogen removing method
JPH067891U (ja) * 1992-07-01 1994-02-01 船井電機株式会社 イオン交換装置付イオン水生成器
JPH06269776A (ja) * 1993-03-16 1994-09-27 Penta Ocean Constr Co Ltd 水中のアンモニア性窒素除去装置
JPH10174976A (ja) * 1996-12-18 1998-06-30 Kurita Water Ind Ltd 窒素化合物含有水の処理方法
JP2001275562A (ja) * 2000-03-31 2001-10-09 Snow Brand Milk Prod Co Ltd 脱塩乳類の製造方法
JP2004121959A (ja) * 2002-10-01 2004-04-22 Kurita Water Ind Ltd 有機化合物含有排水の処理方法
JP2006167648A (ja) * 2004-12-17 2006-06-29 Shunichi Uchiyama 尿素の処理装置及び尿素の処理方法
JP2007098272A (ja) * 2005-10-04 2007-04-19 Kobelco Eco-Solutions Co Ltd アンモニア含有水の処理方法および処理装置
JP2008093569A (ja) * 2006-10-12 2008-04-24 Ebara Corp 超音波処理及びダイヤモンド電極を用いた水媒体の処理方法及び装置
JP2010119963A (ja) * 2008-11-20 2010-06-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 宇宙ステーション用の排水処理装置及び方法
JP2010540209A (ja) * 2007-09-21 2010-12-24 シーメンス ウォーター テクノロジース コーポレイション 海水を淡水化する低エネルギーのシステム及び方法
JP2012130891A (ja) * 2010-12-24 2012-07-12 Swing Corp 有機性廃水の処理方法及び装置
JP2013075259A (ja) * 2011-09-30 2013-04-25 Kurita Water Ind Ltd 閉鎖系空間用の水回収装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1474097A1 (ru) 1986-07-04 1989-04-23 Институт медико-биологических проблем Способ очистки воды от органических примесей
SU1597206A1 (ru) 1987-12-28 1990-10-07 Московский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе Система регенерации воды
US5310488A (en) * 1991-03-01 1994-05-10 Kinetico Incorporated Water treatment method
RU2088317C1 (ru) 1995-06-07 1997-08-27 Инновационное предприятие "Мембранная технология" Установка для получения питьевой воды
JP4116726B2 (ja) * 1999-02-04 2008-07-09 ペルメレック電極株式会社 電気化学的処理方法及び装置
DE102005040367A1 (de) 2005-08-26 2007-03-01 Evac Gmbh Verfahren zur oxidativen Behandlung von wässrigen Flüssigkeiten
JP4370368B2 (ja) 2005-11-04 2009-11-25 独立行政法人森林総合研究所 無機質多孔粒体の再生方法及び水の浄化方法並びに水の連続浄化装置
JP2007332537A (ja) 2006-06-12 2007-12-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd トイレ装置
JP2010119964A (ja) 2008-11-20 2010-06-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 宇宙ステーション用の排水処理装置及び方法
RU2426699C1 (ru) 2009-12-23 2011-08-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" Способ очистки оборотных вод металлургического производства
US20130168262A1 (en) * 2010-09-21 2013-07-04 Transfert Plus, S.E.C. Method and system for electrochemical removal of nitrate and ammonia
US20130126353A1 (en) * 2011-11-17 2013-05-23 General Electric Company Electrodialysis with ion exchange and bi-polar electrodialysis

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5482367A (en) * 1977-12-14 1979-06-30 Asahi Chem Ind Co Ltd Ammoniac nitrogen removing method
JPH067891U (ja) * 1992-07-01 1994-02-01 船井電機株式会社 イオン交換装置付イオン水生成器
JPH06269776A (ja) * 1993-03-16 1994-09-27 Penta Ocean Constr Co Ltd 水中のアンモニア性窒素除去装置
JPH10174976A (ja) * 1996-12-18 1998-06-30 Kurita Water Ind Ltd 窒素化合物含有水の処理方法
JP2001275562A (ja) * 2000-03-31 2001-10-09 Snow Brand Milk Prod Co Ltd 脱塩乳類の製造方法
JP2004121959A (ja) * 2002-10-01 2004-04-22 Kurita Water Ind Ltd 有機化合物含有排水の処理方法
JP2006167648A (ja) * 2004-12-17 2006-06-29 Shunichi Uchiyama 尿素の処理装置及び尿素の処理方法
JP2007098272A (ja) * 2005-10-04 2007-04-19 Kobelco Eco-Solutions Co Ltd アンモニア含有水の処理方法および処理装置
JP2008093569A (ja) * 2006-10-12 2008-04-24 Ebara Corp 超音波処理及びダイヤモンド電極を用いた水媒体の処理方法及び装置
JP2010540209A (ja) * 2007-09-21 2010-12-24 シーメンス ウォーター テクノロジース コーポレイション 海水を淡水化する低エネルギーのシステム及び方法
JP2010119963A (ja) * 2008-11-20 2010-06-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 宇宙ステーション用の排水処理装置及び方法
JP2012130891A (ja) * 2010-12-24 2012-07-12 Swing Corp 有機性廃水の処理方法及び装置
JP2013075259A (ja) * 2011-09-30 2013-04-25 Kurita Water Ind Ltd 閉鎖系空間用の水回収装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106477687A (zh) * 2016-12-21 2017-03-08 新疆融通利和水处理技术有限公司 一种电渗化学反应水处理装置及方法
CN113474487A (zh) * 2019-02-22 2021-10-01 学校法人工学院大学 水电解装置、使用水电解装置的杀菌清洗方法以及有害物质分解、去除方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2949630B1 (en) 2018-06-20
RU2015135392A (ru) 2017-03-02
US20150353401A1 (en) 2015-12-10
WO2014115383A1 (ja) 2014-07-31
JP5482917B2 (ja) 2014-05-07
EP2949630A1 (en) 2015-12-02
US10179745B2 (en) 2019-01-15
EP2949630A4 (en) 2016-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5482917B2 (ja) 閉鎖系空間用の水回収装置
JP5862167B2 (ja) 閉鎖系空間用の水回収装置
KR102122384B1 (ko) 복합 폐수 처리시스템 및 이를 이용한 복합 폐수 처리방법
JP3174102U (ja) 海水を淡水化する低エネルギーの装置
EP2867388B1 (en) Process and apparatus for generating or recovering hydrochloric acid from metal salt solutions
JP5655128B1 (ja) 水回収方法及び装置
JP6565170B2 (ja) 水回収装置
WO2010116591A1 (ja) 放射性廃液の処理方法および処理装置
CA2562842C (en) System for recovering gas produced during electrodialysis
WO2011044782A1 (zh) 污水的超深度处理方法及装置
JP5900482B2 (ja) 水回収方法及び装置
WO2016199268A1 (ja) 水回収方法及び装置
JPH06296966A (ja) 脱炭酸装置、及び同装置を組込んだ純水製造装置
JPH07256297A (ja) 畜産屎尿の浄化処理方法
EP4026607A1 (en) Apparatus for producing acidic aqueous solution and method for producing acidic aqueous solution
JP2003326264A (ja) 有害物質の濃縮分解方法
JP2001170658A (ja) フッ素含有排水の処理装置及び処理方法
JPH09294988A (ja) 純水製造装置
WO2021045107A1 (ja) 排水の処理方法及び排水の処理装置
JPH105551A (ja) 硝酸水溶液の濃縮方法およびその濃縮装置
Lee et al. Membrane integration processes in industrial applications
JPS6034415B2 (ja) 脱塩方法

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130925

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20131122

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20131122

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20131210

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131217

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131220

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140121

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140203

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5482917

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250