JP2014057917A - 水処理装置及び水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】廃水などの被処理水から吸着剤を用いて油分を取り除く際に、当該吸着剤の吸着性能を最大限に利用した水処理装置及び水処理方法を提供する。
【解決手段】実施形態の水処理装置は、無機粒子を含有する吸着剤を貯留する吸着剤貯留槽と、吸着剤貯留槽の下流側に位置し、設置面に対して水平な面を有するフィルターを含む固液分離槽と、固液分離槽の下流側に位置し、被処理水中の油分を吸着剤と接触及び吸着させて除去する反応槽とを具える。また、吸着剤貯留槽から固液分離槽に対して吸着剤を供給し、フィルター上に吸着剤層を形成するための吸着剤供給ラインと、反応槽から吸着剤層に対して、使用済みの吸着剤を含む被処理水を供給するための被処理水循環ラインと、固液分離槽の吸着剤層に対して洗浄水を供給し、吸着剤層に付着した使用済みの吸着剤を反応槽内に供給するための使用済み吸着剤供給ラインとを具える。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、水処理装置及び水処理方法に関する。

昨今、工業の発達や人口の増加により水資源の有効利用が求められている。そのためには、工業廃水などの廃水の再利用が非常に重要である。これらを達成するためには水の浄化、すなわち水中から他の物質を分離することが必要である。

液体からほかの物質を分離する方法としては各種の方法が知られており、たとえば膜分離、遠心分離、活性炭吸着、オゾン処理、凝集、さらには所定の吸着剤による浮遊物質の除去などが挙げられる。このような方法によって、水に含まれるリンや窒素などの環境に影響の大きい化学物質を除去したり、水中に分散した油類、クレイなどを除去したりすることができる。

これらのうち、膜分離はもっとも一般的に使用されている方法のひとつであるが、水中に分散した油類を除去する場合には膜の細孔に油が詰まり易く、膜の寿命が短くなりやすいという問題がある。このため、水中の油類を除去するには膜分離は適切でない場合が多い。

したがって、重油等の油類が含まれている水からそれらを除去する手法としては、例えば、水と重油との比重差に基づく重油の浮上性を利用し、水上に設置されたオイルフェンスにより水の表面に浮いている重油を集め、表面から吸引および回収する方法、または、重油に対して吸着性をもった疎水性材料を水上に敷設し、重油を吸着させて回収する方法等が挙げられる。

一方、近年においては、油分吸着剤を用い、油類が分散した水中内に浸漬させることによって、上記油分吸着剤に油類を吸着させ、水中から除去する試みがなされている。例えば、特許文献１には、ポーラス状の粉を用いて油分を除去する方法が開示されている。しかしながら、この方法においては、例えばカラム内に配設したフィルター上に吸着剤を配設し、当該カラム内に廃水を通水させて廃水中の油分を回収すると、フィルター上に配設した吸着剤に吸着した油分量が増大するにつれて通水速度が低下してくるため、吸着剤の性能を完全に使い切ることは困難な場合があった。

特開２０１２−５５７８４号公報

本発明が解決しようとする課題は、廃水などの被処理水から吸着剤を用いて油分を取り除く際に、当該吸着剤の吸着性能を最大限に利用した水処理装置及び水処理方法を提供することである。

実施形態の水処理装置は、無機粒子を含有する吸着剤を貯留する吸着剤貯留槽と、前記吸着剤貯留槽の下流側に位置し、設置面に対して水平な面を有するフィルターを含み、当該フィルターによって内部空間が上下に分割された固液分離槽と、前記固液分離槽の下流側に位置し、被処理水中の油分を前記吸着剤と接触及び吸着させて除去する反応槽とを具える。また、前記吸着剤貯留槽から前記固液分離槽に対して前記吸着剤を供給し、前記フィルター上に前記吸着剤層を形成するための吸着剤供給ラインと、前記反応槽から前記固液分離槽の前記吸着剤層に対して、使用済みの前記吸着剤を含む前記被処理水を循環供給するための被処理水循環ラインと、前記固液分離槽の前記吸着剤層に対して洗浄水を供給し、前記吸着剤層に付着した前記使用済みの吸着剤を前記反応槽内に供給するための使用済み吸着剤供給ラインとを具える。

実施形態における水処理装置の概略構成図である。

（吸着剤）
最初に、本実施形態の水処理装置及び水処理方法に用いる吸着剤について説明する。

＜無機粒子＞
本実施形態における吸着剤は、無機粒子によってコアが形成される。なお、本実施形態における“無機粒子”とは、金属粒子及び金属粒子以外の無機化合物粒子を意味するものである。

金属粒子としては、アルミニウム、鉄、銅、及びこれらの合金等の金属を例示することができる。また、無機粒子としては、磁鉄鉱、チタン鉄鉱、磁硫鉄鉱、マグネシウムフェライト、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、溶融シリカ、結晶性シリカ、ガラス、タルク、アルミナ、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、マグネシア、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、雲母等のセラミック粒子を例示することができる。

特に磁鉄鉱、チタン鉄鉱、磁硫鉄鉱、マグネシムフェライト、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等の粒子から上記コアを構成することにより、以下に説明する吸着剤の再生を、磁力を用いることによって簡便に行うことができるようになる。

上述した磁性粒子の中でも、水中での安定性に優れたフェライト系化合物からなる磁性粒子であればより好ましい。例えば磁鉄鉱であるマグネタイト（Ｆｅ_３Ｏ_４）は安価であるだけでなく、水中でも磁性体として安定し、元素としても安全であるため、水処理に使用しやすいので好ましい。

この場合、上述した粒子は、球状、多面体、不定形など種々の形状を取り得るが特に限定されない。また、望ましい粒径や形状は、製造コストなどを考慮して適宜選択すればよく、特に球状または角が丸い多面体構造が好ましい。

鋭角の角を持つ粒子であると、後に形成するコア表面の樹脂を傷つけてしまい、目的とする吸着剤の形状を維持しにくく、その本来的な機能を有効に奏することができないためである。

特にコアを構成する粒子が上述のような鋭角の角を持つ磁性粒子である場合、以下に説明するような磁力による吸着剤の回収工程において、上記コアに磁力が作用し、磁力によって吸着剤が再生出来る限りにおいて、Ｃｕメッキ、Ｎｉメッキなど、通常のメッキ処理を施したり、腐食防止などの目的で表面処理を施したりして、上記鋭角の角を丸めて使用することもできる。

なお、コアの総てが磁性粒子で構成される必要はない。すなわち、コアに磁力が作用し、磁力によって吸着剤が回収出来る限りにおいて、非常に細かい磁性体粉末が樹脂等のバインダーで結合されたものであってもよい。また、磁性粉の表面がメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシシランなどのアルコキシシラン化合物で疎水化処理されていてもよい。

また、コアが磁性粒子からなる場合について詳述すると、その大きさは、処理設備の磁力、流速、吸着方法のほか、磁性粒子の密度、種々の条件によって最適な範囲が変化する。しかしながら、本実施形態における磁性粒子の平均粒子径は、一般に０．０５〜１００μｍである。磁性粒子の平均粒子径の測定方法には、レーザー回折法により測定することができ、具体的には、株式会社島津製作所製のＳＡＬＤ−3100型測定装置（商品名）などにより測定することができる。なお、以下に“平均粒子径”なる文言が出現し、その具体的な数値が記載されている場合、別途説明がある場合を除き、当該“平均粒子径”は上述のようなレーザー回折法によって測定したものである。

磁性粒子の平均粒子径が１００μｍよりも大きいと、水中での沈降が激しくなり、水への分散が悪くなる傾向があり、また粒子の実効的な表面積が減少して、油類などの吸着量が減少する傾向にあるので好ましくない。また粒子径が０．０５μｍより小さくなると、粒子が緻密に凝集し、処理液の上層に浮遊する状態となり、分散性が低下する傾向があるので好ましくない。

なお、上述した磁性粒子に関する要件は、上述したその他の無機粒子や金属粒子に対しても、その種類によって多少のずれはあるものの、十分に適用することができる。

＜吸着層＞
吸着剤を構成する吸着層は、第１に、スチレン樹脂、水添加スチレン樹脂、ブタジエン樹脂、イソプレン樹脂、アクリロニトリル樹脂、シクロオレフィン樹脂、及びフェノール樹脂、及びアルキルメタアクリレート樹脂等から構成することができる。これらの樹脂は親油性に優れるとともに耐油性にも優れる。したがって、上記樹脂から吸着層を構成することによって、廃液等の被処理水中から目的とする油分のみを効率的に吸着除去することができるとともに、被処理水に対して耐性を有するようになる。

吸着剤を構成する吸着層は、第２に、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。処理は、乾式及び湿式のいずれであってもよい。

カップリング剤としては、シランカップリング剤、すなわち、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、へキシルトリメトキシシラン、ドデカトリメトキシシランオクタデシルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン等のアルキルシラン、フェニルトリメトキシシラン、ナフタレントリメトキシシラン等の芳香族シラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン，γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン等のエポキシシラン、ビニルトリエトキシシラン，ビニルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシメトキシシラン等のビニルシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプトシランを挙げることができる。その他、チタネート、アルミキレート、ジルコアルミネート等のカップリング剤をも用いることができる。

上述した吸着層の中でも、フェノール樹脂が最も好ましい。フェノール樹脂は表面にフェノール性水酸基を有するため、水となじみやすくハンドリングが優れる。また熱硬化性樹脂であるために、熱などの負荷に強いからである。

＜吸着剤＞
吸着剤はポーラス体の粒子であることが好ましい。ポーラス体の粒子であると、ポーラス体同士の間の空隙を水が通過する時に、一般にはエマルジョンの形態となっている油分がポーラス体の内部に取り込まれ除去されるので、水が通過する通路が常に確保される状態になる。したがって、以下に説明する水処理装置及び水処理方法の、固液分離槽中のフィルターに対する通水速度を大きくすることができる。

なお、上記同様の理由から、吸着剤の表面に開口したポーラスの平均ポーラス径が０．０１μｍ〜１μｍであることが好ましい。

さらに、このポーラス体のかさ比重Ａが１．０ｇ／ｃｃ未満であり、かつ空孔率Ｂ及び真比重Ｃの関係が
（１−Ｂ）×Ｃ+Ｂ×０．７＞１ （１）
であることが好ましい。なお、式中の０．７は油の比重のうち小さい数値を使用している。これは、吸着剤の比重（１−Ｂ）×Ｃと吸着剤のポーラス部分に取り込まれた油分の比重との合計が、水の比重１よりも大きいことを示している。

上記関係式から明らかなように、ポーラス体の内部には水が浸入しにくく、空気が入っていることが多いため、油を吸着しない状態では吸着剤の比重は（１−Ｂ）×Ｃであり、水の比重１よりも小さくなっている場合が多く沈みにくいが、油分を吸着した後は、その分の比重Ｂ×０．７が加わるために水の比重１よりも大きくなって沈降するようになる。

（水処理装置及び水処理方法）
次に、本実施形態の水処理装置及び水処理方法について説明する。
図１は、本実施形態の水処理装置の概略構成を示す図である。なお、以下に示すように、本実施形態では、再生槽及び再生済み吸着剤供給ラインを配設し、使用済み吸着剤を洗浄及び再生する場合について述べるが、これらの構成要素については適宜削除することができ、これに伴って使用済み吸着剤の洗浄及び再生を省略することもできる。但し、上述した再生槽及び再生済み吸着剤供給ラインを配設することにより、使用済み吸着剤の洗浄及び再生をも可能にし、新たな吸着剤を供給することなく、当初に投入した吸着剤のみを使用して長時間動作可能な水処理装置及び水処理方法を提供することができる。

図１に示す水処理装置１０は、上述した吸着剤を貯留する吸着剤貯留槽１１と、吸着剤貯留槽１１の下流側に位置し、設置面に対して水平な面を有するフィルター１２１を含み、フィルター１２１によって内部空間が上下１２Ａ及び１２Ｂに分割された固液分離槽１２と、固液分離槽の下流側に位置し、被処理水中の油分を吸着剤と接触及び吸着させて除去する反応槽１３とを具えている。また、反応槽１３の下流側において、使用済みの吸着剤を再生させるための再生槽１４が配設されている。

なお、固液分離槽１２中のフィルター１２１を設置面と水平とすることにより、後に形成する吸着剤層が均一となるため、安定した水量と水質を得ることができる。

吸着剤貯留槽１１と固液分離槽１２とは、ポンプ４１及び三方バルブ４７を介して配管２４によって接続されており、以下に説明するように、これらポンプ４１、三方バルブ４７及び配管２４は、吸着剤供給ラインを構成する。

また、固液分離槽１２及び反応槽１３は、ポンプ４２及び三方バルブ４７を介して配管２５によって接続されており、以下に説明するように、これらポンプ４２、三方バルブ４７及び配管２５は、被処理水循環ラインを構成する。さらに、固液分離槽１２及び反応槽１３は、配管２７によって接続されており、以下に説明するように、配管２７は、使用済み吸着剤供給ラインを構成する。

反応槽１３と再生槽１４とは配管３３によって接続されており、再生槽１４と吸着剤貯留槽１１とは、ポンプ４４を介して配管３４で接続されている。これらポンプ４４及び配管３４は、再生済み吸着剤供給ラインを構成する。

吸着剤貯留槽１１の上部には、配管２１及び２２が配設されており、それぞれ給水ライン及び吸着剤供給ラインを構成している。また、固液分離槽１２の上部１２Ａには配管２６が配設されており、洗浄水供給ラインを構成している。さらに、反応槽１３の上部には配管２３及び前述した配管２７が配設されており、それぞれ被処理水供給ライン及び使用済み吸着剤供給ラインを構成している。また、再生槽１４の上部には配管３１及び３２が配設され、それぞれ洗浄液供給ライン及び給水ラインを構成している。

反応槽１３の容器形状、容量、材質等は特に制限されないが、少なくとも滞留時間１５分を稼げるような容量を有することが好ましい。また、反応槽１３内には邪魔板を設けるなど、被処理水が供給口から配管３３に向けてショートカットできないようにしておくのがよい。再生槽１４内には、側面に沿うようにして電磁石１４２が配設されている。

また、吸着剤貯留槽１１、反応槽１３及び再生槽１４のいずれも攪拌機１１１、１３１及び１４１を備えている。

次に、図１に示す水処理装置１０を用いた水処理方法について説明する。
水処理の動作開始直後は、吸着剤貯留槽１１内に給水ラインである配管２１から水を供給するとともに、吸着剤供給ラインである配管２２から吸着剤を供給し、吸着剤貯留槽１１内でスラリー状の吸着剤を調整する。なお、スラリー状の吸着剤を調整するためには、吸着剤貯留槽１１内に配設された攪拌機１１１を適宜用いて行う。

次いで、吸着剤貯留槽１１から吸着剤供給ライン、すなわちポンプ４１、三方バルブ４７及び配管２４を介して固液分離槽１２のフィルター１２１上に吸着剤を供給し、フィルター１２１上において吸着剤層１２２を形成する。なお、吸着剤層１２２を形成するためには、フィルター１２１の目開きを、上記吸着剤がフィルター１２１を貫通しないような大きさに設定する。また、吸着剤層１２２の厚さは、被処理水中の油分が吸着除去されれば特に限定されず、また、吸着剤の大きさ及び空孔率、フィルターの材質などに依存するが、例えば０．１μｍ〜１０μｍとすることができる。

次いで、反応槽１３内に被処理水供給ラインである配管２３から油分を含んだ被処理水を導入し、三方バルブ４７の向きを変えることにより、被処理水循環ラインであるポンプ４２、三方バルブ４７及び配管２４を介して被処理水を固液分離槽１２中のフィルター１２１上に形成した吸着剤層１２２に供給する。すると、被処理水中の油分は吸着剤層１２２中の吸着剤によって吸着除去される。なお、吸着剤層１２２及びフィルター１２１を通過した水は、処理水として配管２８より外部に排出される。

一方、上述のようにして被処理水中の油分を吸着した後の吸着剤層１２２、すなわち吸着剤は未だ十分な油分吸着能を有しているので、洗浄水供給ラインである配管２６より洗浄水を固液分離槽１２中の吸着剤層１２２に対して供給し、吸着剤層１２２を構成する吸着剤の一部を剥離して、洗浄水とともに、使用済み吸着剤供給ラインであるである配管２７を介して反応槽１３内に導入する。

反応槽１３内には、配管２７より導入した被処理水が存在しているので、洗浄水とともに配管２３を介して導入された使用済み吸着剤によって、被処理水中の油分が吸着除去される。なお、吸着剤による油分の吸着を促進するために、適宜攪拌機１３１を使用する。油分を吸着した吸着剤は、上述した関係式（１）をほとんどの場合満足するので、反応槽１３の底部に沈殿するようになる。

その後、反応槽１３内の被処理水を再度固液分離槽１２中の吸着剤層１２２に対して供給する。上記被処理水中には、反応槽１３の底部に沈殿せずに浮遊している吸着剤が含まれており、このような吸着剤は未だ十分な油分吸着能を有しているので、吸着剤層１２２を構成する吸着剤とともに、被処理水中の油分を吸着して除去する。なお、上述したように、吸着剤層１２２及びフィルター１２１を通過した水は処理水として配管２８より排出される。

また、被処理水中の油分を再度吸着した後の吸着剤層１２２、すなわち吸着剤は未だ十分な油分吸着能を有しているので、洗浄水供給ラインである配管２６より洗浄水を固液分離槽１２中の吸着剤層１２２に対して供給し、吸着剤層１２２を構成する吸着剤の一部または全部を剥離して、洗浄水とともに、使用済み吸着剤供給ラインであるである配管２７を介して反応槽１３内に再度導入する。

上述したように、反応槽１３内には、配管２７より導入した被処理水が存在しているので、洗浄水とともに配管２３を介して導入された使用済み吸着剤によって、被処理水中の油分が吸着除去される。油分を吸着した吸着剤は、上述した関係式（１）をほとんどの場合満足するので、反応槽１３の底部に沈殿するようになる。

その後、反応槽１３内の被処理水を再度固液分離槽１２中の吸着剤層１２２に対して供給する。上記被処理水中には、反応槽１３の底部に沈殿せずに浮遊している吸着剤が含まれており、このような吸着剤は未だ十分な油分吸着能を有しているので、吸着剤層１２２を構成する吸着剤とともに、被処理水中の油分を吸着して除去する。そして、配管２６より洗浄水を固液分離槽１２中の吸着剤層１２２に対して供給し、吸着剤層１２２を構成する吸着剤の一部を剥離して、洗浄水とともに、使用済み吸着剤供給ラインであるである配管２７を介して反応槽１３内に再度導入し、反応槽１３内での被処理水の油分を吸着剤によって吸着除去する。

このように、反応槽１３からの被処理水の固液分離槽１２中の吸着剤層１２２への供給、及び洗浄水による吸着剤層１２２の吸着剤の一部の反応槽１３への供給を繰り返すことにより、吸着剤の油分吸着能を最大限に利用して被処理水中の油分を吸着することができる。したがって、所定量の吸着剤を用いた被処理水中の油分の回収効率を大幅に増大させることができる。

なお、上述した操作の繰り返しは、固液分離槽１２中の吸着剤層１２２の吸着能が低下して、反応槽１３の底部に沈殿した時点で終了し、底部から順次引き抜いて再生する。

固液分離槽１２から反応槽１３へ移送するタイミングは、固液分離槽１２中の吸着剤層１２２における吸着剤１ｇ当たりの油分吸着量が０．２ｇ以上となった時点、さらには吸着剤層１２２及びフィルター１２１の通水量が２ｍ／ｈ以下となった時点で止めるようにする。

次いで、このように反応槽１３の底部に沈殿した吸着剤の量が増大した場合、ポンプ４３及び配管３３を介して上記吸着剤を再生槽１４内に導入する。再生槽１４内では、洗浄水供給ラインである配管３１より、エタノール、メタノール、プロパノール、イソプロパノール、ヘキサン、アセトンなどの有機溶剤や、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤などの洗浄液が供給され、吸着剤に吸着された油分を洗浄する。このとき、攪拌機１４１を駆動させることによって、吸着剤には洗浄液によるせん断力が作用するようになるので、吸着剤からの油分除去を効率的に行うことができる。

吸着剤がコア粒子として磁性体を含む場合は、電磁石１４２を用いて回収すると、油分を含む洗浄液が簡易に回収され、配管３５から排出することができる。また、給水ラインである配管３２から水を供給して電磁石５２をオフにすると、吸着剤のスラリー溶液となる。このスラリー溶液は、再生済み吸着剤供給ラインであるポンプ４４及び配管３４を介して、吸着剤貯留槽１１に供給される。したがって、当初に投入した吸着剤のみを使用して長時間上述したような水処理操作を行うことができる。

なお、特に図示しないが、被処理水中の油分の濃度が高いような場合は、反応槽１３内に被処理水とともに所定量の吸着剤を投入してもよい。この場合は、最初に被処理水を固液分離槽１２中の吸着剤層１２２に供給する際に、使用済み吸着剤も同時に供給されることになる。

（実施例１）
＜吸着剤の作製＞
レゾール型フェノール樹脂１３８質量部を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２０００ｎｍのマグネタイト粒子１５００質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の商品名：Ｂ−２９０型）を用いて噴霧し、球状に凝集した粒子径が４４μｍの磁性体を含有した吸着剤を作製した。

＜模擬廃水の作製＞
水１０００Ｌに対し、１．５ｋｇギアオイル（エクソンモービル社製の商品名：モービルバクトラオイルＮｏ．２製）を混合した模擬廃水を準備した。

＜吸着試験＞
最初に、吸着剤と水を混合して、吸着剤貯留槽１１内に吸着剤のスラリー溶液を作製した。このスラリー溶液を固液分離槽１２に供給し、フィルター１２１上に平均厚さ１ｍｍとなるよう積層させて吸着剤層１２２を形成した。

次に、反応槽１３に作製した模擬廃水を供給し、その後、吸着剤層１２２が形成された固液分離槽１２に供給したところ、吸着剤に油分が吸着され、油分が除去された処理水が配管２８から得られた。この処理水中の油分濃度は、５ｍｇ／Ｌ未満であった。

通水量が徐々に落ちてきたので、吸着剤層１２２に吸着剤１ｇ当たり０．１５ｇの油分が付いた時に通水を停止し、処理水を配管２６から洗浄水として供給し、吸着剤層１２２から吸着剤の一部を剥離させ、反応槽１３内に供給した。また反応槽１３には新たな模擬廃水を供給した。

ここで反応槽１３を攪拌することにより、吸着剤にさらに油分が吸着され、反応槽１３の下部に沈降した。取り出して油分含有量を調べた所、吸着剤１ｇに対し０．４ｇの油を吸着していた。

次いで、再度吸着剤貯留槽１１内のスラリー溶液を固液分離槽１２に供給し、フィルター１２１上に平均厚さ１ｍｍとなるよう吸着剤層１２２を形成した。上記同様に、反応槽１３から模擬廃水を固液分離槽１２の吸着剤層１２２に供給したところ、吸着剤に油分が吸着され、油分が除去された処理水が配管２８から得られた。この通水は、先ほどと同じ通水速度になるまでおこなった。

この操作を繰り返すことにより、反応槽１３の下部に油分が吸着した吸着剤が溜まったため、当該吸着剤を、ポンプ４３を用いて再生槽１４へ移送した。再生槽１４では、配管３１から５９％エタノール水溶液を供給し、５分撹拌した後に電磁石１４２を動作させて吸着剤を回収し、配管３５から油分が濃縮された濃縮液を排出した。この操作をあと１回繰返した後、電磁石１４２を止めて吸着剤を電磁石から離し、配管３２から供給された水と共に混合し、吸着剤貯留槽１１へ供給して再利用した。

（比較例１）
比較例１では、図１の水処理装置１０の配管２７を反応槽１３ではなく再生槽１３に直接繋いだものである。

実施例１と同じ条件で操作すると、吸着剤１ｇ当たりの油分吸着量は０．１５ｇであり、実施例１の０．４ｇより低下していることが判明した。そこで、固液分離装置１２において、０．４ｇまで吸着させようとしたところ、吸着剤の油分吸着量が増えるに従い流量が低下した。結果的に実施例１と同じ処理水量を得るのに２．２倍の時間がかかった。

（比較例２）
比較例２では、図１の水処理装置の配管２４を固液分離装置１２ではなく反応槽１３に接続し、反応槽１３の中で油分吸着をおこなったものである。また処理水は、反応槽１３の上部から引き抜くようにした。

実施例１と同じ条件で操作するため、廃水中の油分濃度に対して２．５倍（最終吸着量０．４ｇ／ｇ）となるよう吸着剤を反応槽１３に混合したところ、最終処理水の油分濃度は２０ｍｇ／Ｌであった。これは、油分濃度が少なくなるにつれ、吸着剤との接触効率が落ちて油分濃度が下がりにくくなったためである。処理水量の油分濃度が５ｍｇ／Ｌになるまで撹拌を続けたところ、実施例１と比較して４倍の時間がかかった。

（実施例２）
＜吸着剤の作製＞
吸着剤は実施例１と同じものを用いた。

＜模擬廃水の作製＞
実施例１と比較して、油分濃度の高い模擬廃水を準備した。すなわち水１０００Ｌに対し、２．５ｋｇギアオイル（エクソンモービル社製の商品名：モービルバクトラオイルＮｏ．２製）を混合した模擬廃水を準備した。

＜吸着試験＞
最初に、吸着剤と水とを混合して、吸着剤貯留槽１１内に吸着剤のスラリー溶液を作製した。このスラリー溶液を固液分離槽１２に供給し、フィルター１２１上に平均厚さ１ｍｍとなるよう積層させて吸着剤層１２２を形成した。

次に、反応槽１３に作製した模擬廃水を供給し、その後反応槽１３内に直接吸着剤を供給した。この吸着剤の量は、ギアオイルの４０％を吸着する量とした。しばらく混合した後、吸着剤層１２２が形成された固液分離槽１２に供給したところ、吸着剤に油分が吸着され、油分が除去された処理水が配管２８から得られた。この処理水中の油分濃度は、５ｍｇ／Ｌ未満であった。

通水量が徐々に落ちてきたので、吸着剤層１２２に吸着剤１ｇ当たり０．１５ｇの油分が付いた時に通水を停止し、処理水を配管２６から洗浄水として供給し、吸着剤層１２２から吸着剤の一部を剥離させ、反応槽１３内に供給した。また反応槽１３には新たな模擬廃水を供給した。

ここで反応槽１３を攪拌することにより、吸着剤にさらに油分が吸着され、反応槽１３の下部に沈降した。取り出して油分含有量を調べた所、吸着剤１ｇに対し０．４ｇの油を吸着していた。

次いで、再度吸着剤貯留槽１１内のスラリー溶液を固液分離槽１２に供給し、フィルター１２１上に平均厚さ１ｍｍとなるよう吸着剤層１２２を形成した。また、反応槽１３内にギアオイルの４０％を吸着する量の吸着剤を供給し、さらに反応槽１３から模擬廃水を固液分離槽１２の吸着剤層１２２に供給したところ、吸着剤に油分が吸着され、油分が除去された処理水が配管２８から得られた。この通水は、先ほどと同じ通水速度になるまでおこなった。

この操作を繰り返すことにより、反応槽１３の下部に油分が吸着した吸着剤が溜まったため、当該吸着剤を、ポンプ４３を用いて再生槽１４へ移送した。再生槽１４では、配管３１から５９％エタノール水溶液を供給し、５分撹拌した後に電磁石１４２を動作させて吸着剤を回収し、配管３５から油分が濃縮された濃縮液を排出した。この操作をあと１回繰返した後、電磁石１４２を止めて吸着剤を電磁石から離し、配管３２から供給された水と共に混合し、吸着剤貯留槽１１２へ供給して再利用した。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として掲示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０ 水処理装置
１１ 吸着剤貯留槽
１１１ 攪拌機
１２ 固液分離槽
１２１ フィルター
１２２ 吸着剤層
１３ 反応槽
１３１ 攪拌機
１４ 再生槽
１４１ 攪拌機
１４２ 電磁石
２１〜２８、３１〜３５ 配管
４１〜４４ ポンプ
４７ 三方バルブ

Claims (9)

1. 無機粒子を含有する吸着剤を貯留する吸着剤貯留槽と、
   前記吸着剤貯留槽の下流側に位置し、設置面に対して水平な面を有するフィルターを含み、当該フィルターによって内部空間が上下に分割された固液分離槽と、
   前記固液分離槽の下流側に位置し、被処理水中の油分を前記吸着剤と接触及び吸着させて除去する反応槽と、
   前記吸着剤貯留槽から前記固液分離槽に対して前記吸着剤を供給し、前記フィルター上に前記吸着剤層を形成するための吸着剤供給ラインと、
   前記反応槽から前記固液分離槽の前記吸着剤層に対して、使用済みの前記吸着剤を含む前記被処理水を供給するための被処理水循環ラインと、
   前記固液分離槽の前記吸着剤層に対して洗浄水を供給し、前記吸着剤層に付着した前記使用済みの吸着剤を前記反応槽内に供給するための使用済み吸着剤供給ラインと、
   を具えることを特徴とする、水処理装置。
2. 前記反応槽の下流側において、前記使用済み吸着剤を洗浄して再生するための再生槽と、
   再生済みの前記吸着剤を前記吸着剤貯留槽に供給するための再生済み吸着剤供給ラインと、
   を具えることを特徴とする、請求項１に記載の水処理装置。
3. 前記吸着剤が、ポーラス体であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の水処理装置。
4. 前記無機粒子が、磁性体であることを特徴とする、請求項３に記載の水処理装置。
5. 前記吸着剤のかさ比重Ａが１．０ｇ／ｃｃ未満であり、かつ前記吸着剤の空孔率Ｂ及び真比重Ｃが（１−Ｂ）×Ｃ＋Ｂ×０．７＞１なる関係を満たすことを特徴とする、請求項３に記載の水処理装置。
6. 前記吸着剤の表層部分がフェノール樹脂であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載の水処理装置。
7. 無機粒子を含有する吸着剤を貯留する吸着剤貯留槽から、吸着剤供給ラインを介して、設置面に対して水平な面を有するフィルターを含み、当該フィルターによって内部空間が上下に分割された固液分離槽中の前記フィルター上に前記吸着剤を供給して、吸着剤層を形成する第１のステップと、
   反応槽内に被処理水を供給するとともに、被処理水循環ラインを介して前記被処理水を前記固液分離槽中の前記吸着剤層上に供給し、前記被処理水中の油分を前記吸着剤層中に吸着させる第２のステップと、
   前記吸着剤層に対して洗浄水を供給し、使用済み吸着剤供給ラインを介して、前記吸着剤層に付着した使用済みの吸着剤を前記反応槽内に供給する第３のステップと、
   前記反応槽内において、前記被処理水と前記使用済み吸着剤とを接触させ、前記被処理水中の前記油分を前記使用済み吸着剤に吸着させる第４のステップと、
   前記反応槽から前記被処理水循環ラインを介して、前記使用済み吸着剤を含む前記被処理水を前記固液分離槽中の前記吸着剤層上に供給し、前記被処理水中の前記油分を前記吸着剤層中に再度吸着させる第５のステップと、
   を具えることを特徴とする、水処理方法。
8. 前記第３のステップから前記第５のステップを複数回繰り返すことを特徴とする、請求項７に記載の水処理方法。
9. 前記使用済み吸着剤を再生槽内で洗浄して再生するステップと、
   再生済み吸着剤供給ラインを介して、再生済みの前記吸着剤を前記吸着剤貯留槽に供給するステップと、
   を具えることを特徴とする、請求項７又は８に記載の水処理方法。

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