JP2015000382A - 排水処理システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】排水中から有機物質を揮発除去させる曝気装置111と、曝気装置に接続され、有機物質を含有する排水を接触させることで有機物質を吸着し、加熱ガスを接触させることで吸着した有機物質を脱着する連続吸脱着式排水処理装置200と、曝気装置および連続吸脱着式排水処理装置から排出された有機物質を含有する曝気ガスと脱着ガスの混合排ガスを燃焼させて酸化分解した分解ガスを出口ガスして排出する燃焼装置300とを備えた排水処理システムであって、燃焼装置の入口ガス温度、出口ガス温度、または入口・出口ガスの温度差を検知し、それに応じて、前記連続吸脱着式排水処理装置へ供給するガスの風量と吸脱着繰り返し周期を調整する手段322が具備された排水処理システム。
【選択図】図5
Description
(1)有機物質を含有する排水から有機物質を除去することで排水を清浄化する排水処理システムであって、
有機物質を含有する排水へガスを接触させて、曝気処理することで、排水中から有機物質を揮発除去させ、有機物質を含有する曝気ガスを排出させる曝気装置と、
前記曝気装置に接続され、有機物質を含有する排水を接触させることで有機物質を吸着し、加熱ガスを接触させることで吸着した有機物質を脱着する吸着素子を含み、前記吸着素子に排水を供給することで有機物質を前記吸着素子に吸着させて処理水として排出し、前記吸着素子に加熱ガスを供給することで有機物質を前記吸着素子から脱着させて有機物質を含有する脱着ガスとして排出し、前記吸着素子の脱着処理が完了した部分を、吸着処理を行なう部分に移行させるとともに前記吸着素子の吸着処理が完了した部分を、脱着処理を行なう部分に移行させる操作を繰り返し実施できる手段を有した連続吸脱着式排水処理装置と、
前記曝気装置および前記連続吸脱着式排水処理装置に接続され、前記曝気装置および連続吸脱着式排水処理装置から排出された有機物質を含有する曝気ガスと脱着ガスの混合排ガスを入口ガスとし、燃焼させて酸化分解した分解ガスを出口ガスして排出する燃焼装置とを、
備えた排水処理システムであって、
前記燃焼装置の入口ガス温度、出口ガス温度、または入口・出口ガスの温度差を検知し、それに応じて、前記連続吸脱着式排水処理装置へ供給するガスの風量と吸脱着繰り返し周期を調整する手段が具備された、
ことを特徴とする排水処理システム。
(2)前記連続吸脱着式排水処理装置は、前記吸着素子にパージガスを吹き付けることで前記吸着素子に付着した余剰の排水を吹き飛ばしてこれを除去排水として排出する(1)に記載の排水処理システム。
(3)前記連続吸脱着式排水処理装置から排出された除去排水が、排水として前記排水処理装置に再度供給されるように構成された(2)に記載の排水処理システム。
(4)前記吸着素子が、活性炭、活性炭素繊維およびゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも1の部材を含んでいる(1)から(3)のいずれかに記載の排水処理システム。
(5)前記連続吸脱着式排水処理装置へ供給するガスの風量を調整する方法として、前記燃焼装置の入口ガス温度、出口ガス温度、または入口・出口ガスの温度差が所定温度よりも低い場合には、前記連続吸脱着式排水処理装置へ供給するガスの風量を少なくする(1)から(4)のいずれかに記載の排水処理システム。
(6)前記連続吸脱着式排水処理装置へ供給するガスの風量を少なくする際に、ガスの通風時間を長くして、吸着処理と脱着処理の周期時間を長くする(5)に記載の排水処理システム。
(7)前記連続吸脱着式排水処理装置へ供給するガスの風量を調整する方法として、前記燃焼装置の入口ガス温度、出口ガス温度、または入口・出口ガスの温度差が所定温度よりも高い場合には、前記連続吸脱着式排水処理装置へ供給するガスの風量を多くする(1)から(4)のいずれかに記載の排水処理システム。
(8)前記連続吸脱着式排水処理装置へ供給するガスの風量を多くする際に、ガスの通風時間を短くして、吸着処理と脱着処理の周期時間を短くする(7)に記載の排水処理システム。
(9)前記曝気装置が、前記燃焼装置の入口ガス温度、出口ガス温度、または入口・出口ガスの温度差を検知し、それに応じて、前記曝気装置へ供給するガスの風量を調整する手段が具備された(1)から(8)のいずれかに記載の排水処理システム。
(10)前記曝気装置へ供給するガスの風量を調整する方法として、前記燃焼装置の入口ガス温度、出口ガス温度、または入口・出口ガスの温度差が所定温度よりも低い場合には、前記曝気装置へ供給するガスの風量を少なくし、所定温度より高い場合には、風量を多くする(9)に記載の排水処理システム。
本発明に至った理由は、次の3点の特性を見出し、装置へ応用したものである。
1.連続吸脱着式排水処理装置の吸脱着繰り返し周期が長い程、脱着の完了に必要な加熱ガスの風量は少なくて済む。
2.連続吸脱着式排水処理装置に供給される排水量と排水中の有機物質濃度の積で定義される排水負荷量が低い程、一定の処理性能を確保するための吸脱着繰り返し周期を長くすることができる。
3.燃焼装置の出口ガス温度、入口ガスと出口ガスの温度差は、排水量と排水中の有機物質濃度の積で定義される実質的排水負荷量を表すものである。
排水は、曝気槽100へ送られ、気泡を発生させる曝気装置111にて曝気処理されて、揮発性の高い有機物質は水中から除去され、処理済みの排水は一次処理水として排出される。排水から揮発除去された有機物質は、曝気槽100から排出される曝気ガスに含有されて、曝気槽から排出される。
なお、評価は下記の方法によりおこなった。
BET比表面積は、液体窒素の沸点(−195.8℃)雰囲気下、相対圧力0.0〜0.15の範囲で上昇させたときの試料への窒素吸着量を数点測定し、BETプロットにより試料単位質量あたりの表面積(m2/g)を求めた。
本発明の実施例の説明にあたり、1,4−ジオキサン1000mg/l、アセトアルデヒド14000mg/lの排水(原水)濃度、供給原水量10l/lとした場合の処理条件において、排水中の1,4−ジオキサンおよびアセトアルデヒド除去率は、共に99%、混合排ガス中の1,4−ジオキサンおよびアセトアルデヒド除去率は共に99%の処理性能を確保できる排水処理システムの設計条件を以下に示す。排水処理システムの構成は、図5に示すフローとし、燃焼装置として触媒燃焼装置を用いることとした。曝気槽は、曝気温度60℃、供給曝気ガス風量100l/min、滞留時間2hとした。連続吸脱着式排水処理装置は、連続吸脱着式排水処理装置の吸着材としてBET比表面積1650m2/gの活性炭素繊維とし、供給パージガス風量および供給加熱ガス風量は500l/min、加熱ガスの温度は130℃、パージ時間は5min、脱着時間は55min(吸着時間は60min)として吸脱着繰り返し周期とした。触媒燃焼装置は、原ガスを曝気ガスおよび脱着ガスの混合排ガスとし、風量600l/min、燃焼炉に白金触媒を設置し、電気ヒーターを用いて燃焼温度350℃とした。表1に示す通り、この設計条件における触媒出口ガス温度は462℃、電気ヒーターの消費電力は0.03kwである。
各装置の入出の1,4−ジオキサン、アセトアルデヒド濃度をガスクロマトグラフ法により定量した。排水処理における各有機物質の除去率は、100−(二次処理水中の各有機物質濃度/原水中の各有機物質濃度)×100とし、ガス処理における各有機物質の除去率は、100−(分解ガス中の各有機物質濃度/原ガス中の各有機物質濃度)×100とした。
上述の設計条件において、本発明における制御を導入しなかった場合、設計条件記載の処理条件から、1,4−ジオキサン600mg/l、アセトアルデヒド6000mg/lに原水濃度を低減させた処理条件に変更すると、表1に示す通り、触媒出口ガス温度が415℃となり、電気ヒーターの消費電力は0.47kwと設計条件よりも消費エネルギーが15倍以上必要となった。
上述の設計条件において、本発明における制御を導入しなかった場合、設計条件記載の処理条件から、5l/hに供給原水量を低減させ、1,4−ジオキサン100mg/l、アセトアルデヒド2000mg/lに原水濃度を低減させた処理条件に変更すると、表1に示す通り、触媒出口ガス温度が369℃となり、電気ヒーターの消費電力は0.91kwと設計条件よりも消費エネルギーが30倍以上必要となった。
上述の設計条件において、触媒出口ガス温度415℃以下に低下した場合は、供給パージガス風量および供給加熱ガス風量を300l/minとし、パージ時間は5min、脱着時間は95min(吸着時間は100min)の吸脱着繰り返し周期の操作条件に調整する制御を導入した。設計条件記載の排水処理条件から、1,4−ジオキサン600mg/l、アセトアルデヒド6000mg/lに原水濃度を低減させた排水処理条件に変更すると、触媒出口ガス温度が415℃となるが、上述の制御が働き、混合排ガス風量が減って、混合排ガス中の1,4−ジオキサンおよびアセトアルデヒドの濃度が濃縮されるので、表1に示す通り、触媒出口ガス温度は448℃まで上昇し、電気ヒーターの消費電力は0.10kwと比較例1と比較して78%以上低減された。
上述の設計条件において、触媒出口ガス温度370℃以下に低減した場合は、供給パージガス風量および供給加熱ガス風量を180l/minとし、パージ時間は5min、脱着時間は95min(吸着時間は90min)の吸脱着繰り返し周期とし、供給曝気ガス風量を25l/lに操作条件を調整する制御を導入した。設計条件記載の排水処理条件から、5l/hに供給原水量を低減させ、1,4−ジオキサン100mg/l、アセトアルデヒド2000mg/lに原水濃度を低減させた排水処理条件に変更すると、触媒出口ガス温度が369℃となるが、上述の制御が働き、混合排ガス風量が減って、混合排ガス中の1,4−ジオキサンおよびアセトアルデヒドの濃度が濃縮されるので、表1に示す通り、触媒出口ガス温度は406℃まで上昇し、電気ヒーターの消費電力は0.19kwと比較例2と比較して80%以上低減された。
上述の設計条件において、実施例1の制御内容に加えて、触媒出口ガス温度515℃以上に増加した場合は、供給パージガス風量および供給加熱ガス風量を500l/minとし、パージ時間は5min、脱着時間は55min(吸着時間は60min)の吸脱着繰り返し周期に操作条件を調整する制御を導入した。実施例1の排水処理条件および操作条件から、1,4−ジオキサン1000mg/l、アセトアルデヒド14000mg/lの原水濃度に増大させた排水処理条件に変更すると、触媒出口ガス温度が515℃以上となり、触媒の耐熱温度まで近づくが、上述の制御が働き、混合排ガス風量が増えて、混合排ガス中の1,4−ジオキサンおよびアセトアルデヒドの濃度が希釈されるので、触媒出口ガス温度は462℃、電気ヒーターの消費電力は0.01kwと設計条件と同様の消費エネルギー量になるだけでなく、触媒の熱劣化による性能低下も防ぐことができた。
上述の設計条件において、実施例2の制御内容に加えて、触媒出口ガス温度515℃以上に増加した場合は、供給パージガス風量および供給加熱ガス風量を500l/minとし、パージ時間は5min、脱着時間は55min(吸着時間は60min)の吸脱着繰り返し周期とし、供給曝気ガス風量を100l/lに操作条件を調整する制御を導入した。実施例2の排水処理条件および操作条件から、供給原水量10l/h、1,4−ジオキサン1000mg/l、アセトアルデヒド14000mg/lの原水濃度に増大させた排水処理条件に変更すると、触媒出口ガス温度が515℃以上となり、触媒の耐熱温度まで近づくが、上述の制御が働き、混合排ガス風量が増えて、混合排ガス中の1,4−ジオキサンおよびアセトアルデヒドの濃度が希釈されるので、触媒出口ガス温度は463℃、電気ヒーターの消費電力は0.01kwと設計条件と同様の消費エネルギー量になるだけでなく、触媒の熱劣化による性能低下も防ぐことができた。
Claims (10)
- 有機物質を含有する排水から有機物質を除去することで排水を清浄化する排水処理システムであって、
有機物質を含有する排水へガスを接触させて、曝気処理することで、排水中から有機物質を揮発除去させ、有機物質を含有する曝気ガスを排出させる曝気装置と、
前記曝気装置に接続され、有機物質を含有する排水を接触させることで有機物質を吸着し、加熱ガスを接触させることで吸着した有機物質を脱着する吸着素子を含み、前記吸着素子に排水を供給することで有機物質を前記吸着素子に吸着させて処理水として排出し、前記吸着素子に加熱ガスを供給することで有機物質を前記吸着素子から脱着させて有機物質を含有する脱着ガスとして排出し、前記吸着素子の脱着処理が完了した部分を、吸着処理を行なう部分に移行させるとともに前記吸着素子の吸着処理が完了した部分を、脱着処理を行なう部分に移行させる操作を繰り返し実施できる手段を有した連続吸脱着式排水処理装置と、
前記曝気装置および前記連続吸脱着式排水処理装置に接続され、前記曝気装置および連続吸脱着式排水処理装置から排出された有機物質を含有する曝気ガスと脱着ガスの混合排ガスを入口ガスとし、燃焼させて酸化分解した分解ガスを出口ガスして排出する燃焼装置とを、
備えた排水処理システムであって、
前記燃焼装置の入口ガス温度、出口ガス温度、または入口・出口ガスの温度差を検知し、それに応じて、前記連続吸脱着式排水処理装置へ供給する加熱ガスの風量と吸脱着繰り返し周期を調整する手段が具備された、
ことを特徴とする排水処理システム。 - 前記連続吸脱着式排水処理装置は、前記吸着素子にパージガスを吹き付けることで前記吸着素子に付着した余剰の排水を吹き飛ばしてこれを除去排水として排出する請求項1に記載の排水処理システム。
- 前記連続吸脱着式排水処理装置から排出された除去排水が、排水として前記排水処理装置に再度供給されるように構成された請求項2に記載の排水処理システム。
- 前記吸着素子が、活性炭、活性炭素繊維およびゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも1の部材を含んでいる請求項1から3のいずれかに記載の排水処理システム。
- 前記連続吸脱着式排水処理装置へ供給するガスの風量を調整する方法として、前記燃焼装置の入口ガス温度、出口ガス温度、または入口・出口ガスの温度差が所定温度よりも低い場合には、前記連続吸脱着式排水処理装置へ供給するガスの風量を少なくする請求項1から4のいずれかに記載の排水処理システム。
- 前記連続吸脱着式排水処理装置へ供給するガスの風量を少なくする際に、ガスの通風時間を長くして、吸着処理と脱着処理の周期時間を長くする請求項5に記載の排水処理システム。
- 前記連続吸脱着式排水処理装置へ供給するガスの風量を調整する方法として、前記燃焼装置の入口ガス温度、出口ガス温度、または入口・出口ガスの温度差が所定温度よりも高い場合には、前記連続吸脱着式排水処理装置へ供給するガスの風量を多くする請求項1から4のいずれかに記載の排水処理システム。
- 前記連続吸脱着式排水処理装置へ供給するガスの風量を多くする際に、ガスの通風時間を短くして、吸着処理と脱着処理の周期時間を短くする請求項7に記載の排水処理システム。
- 前記曝気装置が、前記燃焼装置の入口ガス温度、出口ガス温度、または入口・出口ガスの温度差を検知し、それに応じて、前記曝気装置へ供給するガスの風量を調整する手段が具備された請求項1から8のいずれかに記載の排水処理システム。
- 前記曝気装置へ供給するガスの風量を調整する方法として、前記燃焼装置の入口ガス温度、出口ガス温度、または入口・出口ガスの温度差が所定温度よりも低い場合には、前記曝気装置へ供給するガスの風量を少なくし、所定温度より高い場合には、風量を多くする請求項9に記載の排水処理システム。
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