JP2015000385A - ろ過助材を利用した水処理方法、及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】油分を含む廃水からろ過助材を使用して前記油分を除去する際に、前記ろ過助材を繰り返し使用できるような水処理方法及び水処理装置を提供する。【解決手段】実施形態の水処理方法は、ろ過助材貯留槽から油分を含む被処理水が充填された混合槽中にろ過助材を供給し、ろ過助材に対して油分の少なくとも一部を吸着させる。次いで、混合槽から固液分離装置内に、油分の少なくとも一部が吸着されたろ過助材を含む被処理水を供給し、前記固液分離装置内のフィルター上にろ過助材層を形成するとともに、ろ過助材層において被処理水中に含まれる油分の残部を捕捉させる。次いで、ろ過助材層に対して洗浄水を供給し、ろ過助材層中の使用済みのろ過助材をろ過助材洗浄槽に供給し、ろ過助材に付着した油分を溶媒で洗浄した後、溶媒分離槽で油分と溶媒との比重差を利用して油分及び溶媒とを分離する。次いで、分離した溶媒を溶媒貯留槽に移送して貯留する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、ろ過助材を利用した水処理方法、及びその装置に関する。

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、さらには所定のろ過助材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、加圧浮上法や凝集沈殿法などによって、廃水中の浮遊物質を除去する試みがなされている。しかしながら、加圧浮上法では、廃水に凝集ポリマーを添加して廃水中の浮遊物質を粗大化させ、圧縮空気の吹き込みにより浮遊物質をフロックとして廃水の水面に浮上させ、フロックの形態で廃水より分離除去するものである。この場合、多量の凝集ポリマーが必要になるので薬品コストが増大し、結果として廃水処理のコストが増大するという問題があった（特許文献１）。

また、凝集沈殿法においても、各種金属塩を多量に用いることから薬品コストが増大するとともに、多量に生成した汚泥の処理も必要になることから、廃水処理のコストが増大するという問題があった。

さらに、ろ過助材を用い、油類等の浮遊物質が分散した水中内に浸漬させることによって、上記ろ過助材に油類を吸着させ、水中から除去する試みがなされている。例えば、特許文献２には、ポーラス状の粉を用いて浮遊物質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、ろ過助材に付着した浮遊物質を十分に除去することができず、ろ過助材を浮遊物質の除去に対して繰り返し使用することができないという問題があった。

特開２００６−２１８３８１号公報 特開２０１２−５５７８４号公報

本発明が解決しようとする課題は、油分を含む廃水からろ過助材を使用して前記油分を除去する際に、前記ろ過助材を繰り返し使用できるような水処理方法及び水処理装置を提供することである。

実施形態の水処理方法は、ろ過助材貯留槽から油分を含む被処理水が充填された混合槽中にろ過助材を供給し、前記ろ過助材に対して前記油分の少なくとも一部を吸着させる第１のステップと、前記混合槽から固液分離装置内に、前記油分の少なくとも一部が吸着された前記ろ過助材を含む前記被処理水を供給し、前記固液分離装置内のフィルター上に前記ろ過助材からなるろ過助材層を形成するとともに、前記ろ過助材層において前記被処理水中に含まれる前記油分の残部を捕捉させる第２のステップと、前記ろ過助材層に対して洗浄水を供給し、前記ろ過助材層中の使用済みのろ過助材をろ過助材洗浄槽に供給する第３のステップとを具える。また、前記ろ過助材洗浄槽内に溶媒貯留槽からろ過助材洗浄用の溶媒を供給し、前記ろ過助材から前記油分を分離して、前記油分を含む溶媒を得る第４のステップと、前記油分を含む溶媒を溶媒分離槽に供給し、前記油分と前記溶媒との比重差を利用して前記油分及び前記溶媒とを分離する第５のステップと、前記溶媒分離槽から前記溶媒貯留槽に、前記溶媒分離槽で得た前記溶媒を供給する第６のステップとを具える。

第１の実施形態における水処理装置の概略構成図である。 第２の実施形態の水処理装置の概略構成を示す図である。

（ろ過助材）
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ろ過助材について説明する。

本実施形態におけるろ過助材は、例えば無機粒子から構成することができる。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、無機化合物粒子としては、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ろ過助材を構成することにより、以下に説明するろ過助材の再生を、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い。

特に無機粒子が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ろ過助材の回収工程において、上記コアに磁力が作用し、磁力によってろ過助材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。

ろ過助材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０．１〜１００μｍであり、好ましくは０．３〜５０μｍの範囲である。磁性粒子の下限値が０．１μｍよりも小さくなると、磁性粒子が密に凝集して水中の微細な油分を除去できるものの、実用に足る通水量を得ることができない場合がある。磁性粒子の上限値が１００μｍよりも大きくなると、粒子間の距離が大きくなり除去すべき水中の油分を十分に除去することができない場合がある。

なお、磁性粒子の平均粒子径は、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、 “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。

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。

また、ろ過助材の総てが無機粒子で構成される必要はない。すなわち、ろ過助材が磁性粒子を含む場合は、これら磁性粒子間に磁力が作用し、磁力によってろ過助材が回収出来る限りにおいて、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、磁性粒子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結合されたものであってもよい。

この場合、上述した磁性粒子等の一次粒子の平均粒子径をＡ（μｍ）とし、上述した樹脂やシランカップリング剤で結合されることによって得た凝集体の平均粒子径をＢ（μｍ）とした場合、Ａ＜Ｂ≦２０Ａの範囲であることが好ましく、Ａ＜Ｂ≦８Ａの範囲であることがより好ましい。後者の条件を満足する場合、磁性粒子等の一次粒子が球状に凝集して凝集体を構成することはなく、いびつな外形の凝集体が得られるようになる。

したがって、このような凝集体をろ過助材として用いることにより、当該ろ過助材によって後に説明するろ過助材層及びプレコート層を形成した場合において、ろ過助材層及びプレコート層に適度な空隙を有するようになるので、水中の油分を十分に捕捉して除去することができるとともに、十分な通水量を確保することができる。なお、このような作用効果を得るためには、特にＡ＜Ｂ≦５Ａの関係を満足することが好ましい。

また、上記凝集体が樹脂をバインダーとして構成されている場合、凝集体の表皮を構成する樹脂層の厚さＣは０．０１μｍ以上０．２５μｍ以下であることが好ましい。樹脂層の厚さＣが０．０１μｍよりも小さいと、上記凝集体の強度が低下してろ過助材として使用することが困難になる場合があり、樹脂層の厚さＣが０．２５μｍよりも大きいと、凝集体間の空隙が狭くなり、ろ過助材として使用した場合に実効的な通水量を確保できない場合がある。

なお、上記樹脂層の厚さＣは、光学顕微鏡やＳＥＭなどによって観察して求めることもできるが、好ましくは上記凝集体を無酸素状態で所定の温度にまで加熱し、凝集体を熱分解させた際の重量減少量から樹脂の被覆量を求め、また凝集体の比表面積から樹脂被覆量の平均値を導出ことにより、より正確に求めることができる。

本実施形態のろ過助材は、上述したような要件を満足すれば任意の方法により製造することができる。例えば、ろ過助材を磁性粒子等の無機粒子から構成する場合は、上記平均粒子径を満足するような市販の無機粒子をそのまま使用することができる。

また、ろ過助材を上述した凝集体から構成する場合は、例えば磁性粒子等の無機粒子及び樹脂等を有機溶媒に溶解あるいは分散させ、得られた溶液あるいは分散媒をスプレードライ法等により噴霧することによって得ることができる。この方法によれば、スプレードライの環境温度や噴出速度などを調整することにより、凝集体の平均粒子径が調整できる上、凝集体から有機溶媒が除去される際に孔が形成され、多孔質の凝集体をも形成することができる。

一方、工業的に凝集体のろ過助材を製造するには、例えば樹脂等を溶解して得た溶液を、予め磁性粒子を充填した型等に流し込み、溶媒を除去して固化させたものを破砕したり、あるいはポリマー溶液に磁性体を分散させた組成物から有機溶媒を除去して固化させたもの破砕したりすることによって、上述のようなろ過助材を得ることができる。また、磁性粒子等の無機粒子をヘンシェルミキサー、ボールミル、造粒機等に入れた後、樹脂等を有機溶媒に溶解あるいは分散させて得た溶液あるいは分散媒を上記装置内に滴下し、乾燥させることで上述のようなろ過助材を得ることもできる。

（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。

（第１の実施形態）
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。

以下においては、ろ過助材が磁性体を含む場合について説明する。ここで、ろ過助材が磁性体を含むとは、上述したように、ろ過助材が磁性粒子から構成される場合の他に、ろ過助材が樹脂等をバインダーとした磁性粒子の凝集体の場合を意味するものである。なお、ろ過助材が磁性体を含まない場合においても、以下に説明するろ過助材の洗浄の際に磁気的手段を用いない以外は、水処理装置及び水処理方法は同様の構成を有し、同様のステップで行われる。

図１に示す水処理装置１０は、被処理水Ｗ１を貯留し、後に供給されるろ過助材Ｐと混合して被処理水Ｗ１中に含まれる油分を吸着するための混合槽１１と、ろ過助材Ｐを貯留し、混合槽１１中にろ過助材Ｐを供給するためのろ過助材貯留槽１２と、混合槽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１３１を含み、フィルター１３１によって内部空間が上下１３Ａ及び１３Ｂに分割された固液分離装置１３とを有している。混合槽１１には撹拌機１１１が配設されている。

なお、フィルター１３１の目開きは、フィルター１３１上に、後にろ過助材Ｐによってろ過助材層１３２を形成すべく、ろ過助材Ｐがフィルター１３１を貫通しないような大きさに設定する。

また、本実施形態では、固液分離装置１３を、固液分離装置１３中のフィルター１３１を設置面と水平にした水平ろ過器としている。この場合、後に形成するろ過助材Ｐからなるろ過助材層１３２が均一となるため、安定したろ過水量と水質を得ることができる。但し、固液分離装置１３は水平ろ過器に限定されるものではなく、任意のろ過器等から構成することができ、また、ろ過器以外の固液分離装置、例えばサイクロン方式の固液分離装置とすることもできる。しかしながら、以下では、固液分離装置１３として水平ろ過器とした場合について説明する。

固液分離装置１３の下流側においては、使用済みのろ過助材Ｐを、溶剤を用いて洗浄するためのろ過助材洗浄槽１４が配設されており、洗浄槽１４内には、撹拌機１４１及び側面に沿うようにして電磁石等からなる磁場印加手段１４２が配設されている。なお、ろ過助材Ｐが磁性体を含まない場合は、ろ過助材洗浄槽１４の磁場印加手段１４２が省略されることになる。

さらに、ろ過助材洗浄槽１４の下流側には、洗浄槽１４で得た油分を含む溶媒から、当該溶媒を分離するための漏斗状の溶媒分離槽１５が配設されており、溶媒分離槽１５の下流側には、溶媒分離槽で分離して得た溶媒を貯留するための溶媒貯留槽１６が配設されている。

なお、混合槽１１等、各槽の容器形状、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、混合槽１１内には邪魔板を設けるなど、供給された被処理水Ｗ１が供給配管から排出配管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。

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。
最初に、配管２１から被処理水Ｗ１を混合槽１１内に導入し、次いで、配管２２を介して、ろ過助材貯留槽１２より混合槽１１内にろ過助材Ｐを供給する。その後、攪拌機１１１を用いて被処理水Ｗ１を撹拌し、被処理水Ｗ１内に添加されたろ過助材Ｐを被処理水Ｗ１中に均一に分散させ、被処理水Ｗ１中に含まれる油分をろ過助材Ｐで吸着して除去する。

次いで、配管２３を介して、固液分離装置１３の上側の領域１３Ａに被処理水Ｗ１を導入し、フィルター１３１を通水させる。このとき、ろ過助材Ｐはフィルター１３１を通過することができないので、ろ過助材Ｐはフィルター１３１上に堆積し、ろ過助材層１３２を形成する。

ろ過助材層１３２はろ過助材層Ｐから構成されているので、適度な空隙、例えば０．１μｍ〜１０μｍの大きさの空隙を有する。したがって、ろ過助材層１３２は、被処理水Ｗ１のフィルター１３１上への供給による形成と同時に、被処理水Ｗ１中に含まれ、特に混合槽１１内で吸着除去できなかった比較的大きさの小さい油分を捕捉して除去することができる。結果として、本実施形態の水処理装置１０及び水処理方法によれば、被処理水Ｗ１中の油分を効率的かつ効果的に除去することができる。

所定の時間が経過し、ろ過助材層１３２を構成するろ過助材Ｐにおける被処理水Ｗ１中の油分の捕捉量が増大して、油分を捕捉しなくなる前にろ過助材層１３２の洗浄を行う。ろ過助材層１３２の洗浄は、例えばフィルター１３１を透過して得たろ過排水Ｗ２を洗浄水として用いることができる。この場合、固液分離装置１３の下部に配設した配管２４から、図示しないポンプ等を用いて、固液分離装置１３の上側の領域１３Ａにろ過排水Ｗ２を導入し、ろ過助材層１３２に対してろ過排水Ｗ２を供給して行う。

洗浄水の供給は、ろ過時間や通水圧力、通水量、ろ過流速などをモニタリングしておこなう。例えばろ過流速で制御する場合には、ろ過助材層１３２及びフィルター１３１のろ過流速が例えば２ｍ／ｈ以下となった際に、配管２４から固液分離装置１３の上部１３Ａに洗浄水としてのろ過排水Ｗ２を供給し、ろ過助材層１３２の一部あるいは全部を構成するろ過助材Ｐを剥離する。

なお、ろ過排水Ｗ２を洗浄水として用いる代わりに、別途水源を準備し、当該水源から洗浄水を得、上述のようにして固液分離装置１３の上側の領域１３Ａ内に前記洗浄水を導入し、当該洗浄水でろ過助材層１３２を洗浄することもできる。

ろ過助材層１３２より剥離されたろ過助材Ｐは配管２５を介してろ過助材洗浄槽１４内に導入される。ろ過助材洗浄槽１４内に導入されたろ過助材Ｐには、ろ過助材層１３２において捕捉した油分が付着しているので、洗浄槽１４内で当該油分を洗浄して除去する。

ろ過助材洗浄槽１４内では、ろ過助材Ｐに磁場印加手段１４２より磁場を印加することによって当該ろ過助材Ｐを当該磁場印加手段１４２に固定した状態において、配管２９を介して、溶媒貯留槽１６からろ過助材貯留槽１４内に洗浄用の溶媒を導入し、当該溶媒によってろ過助材Ｐに付着した油分を除去する。磁場印加手段１４２としては、電磁石の他、筒状のカバーを有する永久磁石を用い、当該永久磁石をエアシリンダーなどの動力で上下させるように構成したものとすることもできる。

なお、ろ過助材Ｐが磁性体を含まない場合は、ろ過助材洗浄槽１４が磁場印加手段１４２を含まず、磁場印加手段１４２によってろ過助材Ｐを固定しないという操作のみが省かれ、溶媒導入によって洗浄されることについては同様である。

洗浄用の溶媒としては、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界面活性剤を用いることができる。なお、界面活性剤を用いる場合は、適宜、例えば０．１モル％〜３モル％の濃度となるように希釈して用いることができる。

また、ろ過助材洗浄槽１４内に溶媒を導入した際に、攪拌機１４１を駆動させることによって、ろ過助材Ｐに適宜溶媒によるせん断力を作用させる。これによって、ろ過助材Ｐからの油分の除去をより効率的かつ効果的に行うことができる。

次いで、油分を含む溶媒は、配管２６を介して溶媒分離槽１５内に導入する。溶媒分離槽１５内で、油分を含む溶媒を所定時間、例えば３０分から１８０分静置すると、油分と溶媒との比重差により、すなわち、溶媒の比重が油分の比重に比較して大きいため、溶媒は溶媒分離槽１５内の下方に溜まり、油分は溶媒分離槽１５の上方に溜まるようになる。したがって、溶媒分離槽１５の下方に溜まった溶媒は、溶媒分離槽１５の下方に配設された図示しないバルブを開とすることにより、配管２８を介して溶媒貯留槽１６内に導入する。

一方、溶媒分離槽１５の上方に溜まった油分は、同じく溶媒分離槽１５の上方に配設された図示しないバルブを開とすることにより、配管２７を介して外部に排出され、所定の後処理に供される。

溶媒貯留槽１６内に導入された溶媒は、当該貯留槽１６内に貯留された後、必要に応じてろ過助材洗浄槽１４内に供給され、上述したろ過助材Ｐの洗浄に供されることになる。

なお、ろ過助材洗浄槽１４内で溶媒によって油分が除去されて、洗浄及び再生されたろ過助材Ｐは、配管３１を介してろ過助材貯留槽１２に移送され、当該ろ過助材貯留槽１２内で適宜水を供給して、スラリー状態で貯留する。

また、上述したプロセスは単一のプロセス、すなわちバッチ方式のプロセスとすることもできるが、各ステップを連続的に繰り返し行うことにより、連続したプロセスとすることもできる。すなわち、ろ過助材貯留槽１２内に貯留されたろ過助材Ｐを混合槽１１内に配管２２を介して供給し、固液分離装置１３、ろ過助材洗浄槽１４、溶媒分離槽１５及び溶媒貯留槽１６と順に相当する材料を移送させて、同じプロセスを連続して行うこともできる。

（第２の実施形態）
図２は本実施形態の水処理装置の概略構成を示す図である。
以下においては、ろ過助材が磁性体を含む場合について説明する。ここで、ろ過助材が磁性粒子を含むとは、上述したように、ろ過助材が磁性粒子から構成される場合の他に、ろ過助材が樹脂等をバインダーとした磁性粒子の凝集体の場合を意味するものである。なお、ろ過助材が磁性体を含まない場合においても、以下に説明するろ過助材の洗浄の際に磁気的手段を用いない以外は、水処理装置及び水処理方法は同様の構成を有し、同様の工程で行われる。

また、図１に示す水処理装置１０と類似あるいは同一の構成要素に関しては同じ符号を用いている。

図２に示すように、本実施形態の水処理装置４０は、配管２２及び２３の交点において三方バルブ４２が配設されており、混合槽１１に代えて被処理水貯留槽４１が配設されている点で図１に示す水処理装置１０と相違し、その他の構成要素については同様である。なお、被処理水貯留槽４１は適宜省略することができるが、被処理水貯留槽４１を設けることにより、固液分離装置１３に対して供給する被処理水Ｗ１の量を適宜調節することができ、固液分離装置１３における被処理水Ｗ１中の油分を効率的かつ効果的に除去することができるようになる。

次に、図２に示す水処理装置４０を用いた水処理方法について説明する。
最初に、三方バルブ４２のろ過助材貯留槽１２及び固液分離装置１３側を開として、ろ過助材貯留槽１２よりろ過助材Ｐを固液分離装置１３の上側の領域１３Ａに導入し、フィルター１３１上にろ過助材Ｐからなるプレコート層４３２を形成する。なお、プレコート層４３２の厚さは、以下に説明するように、被処理水Ｗ１中の油分を捕捉除去することができれば特に限定されず、さらに、ろ過助材Ｐの大きさ及び空孔率などに依存するが、例えば０．１ｍｍ〜１０ｍｍとすることができる。

なお、プレコート層４３２を形成するためには、フィルター１３１の目開きを、上記ろ過助材Ｐがフィルター１３１を貫通しないような大きさに設定する。

次いで、配管２１から被処理水Ｗ１を被処理水貯留槽４１内に導入し、適宜攪拌機４１１によって攪拌して被処理水Ｗ１中の油分が均一に分散するようにした後、三方バルブ４２の被処理水Ｗ１側及び固液分離装置１３側を開として、被処理水貯留槽４１から固液分離装置１３に配管２３を介して、固液分離装置１３の上側の領域１３Ａに被処理水Ｗ１を導入し、プレコート層４３２及びフィルター１３１を通水させる。

プレコート層４３２はろ過助材Ｐから構成されているので、適度な空隙、例えば０．１μｍ〜１０μｍの大きさの空隙を有する。したがって、プレコート層４３２は、被処理水Ｗ１に含まれる油分を捕捉して除去することができる。結果として、本実施形態の水処理装置４０及び水処理方法によれば、被処理水Ｗ１中の油分を効率的かつ効果的に除去することができる。

所定の時間が経過し、プレコート層４３２を構成するろ過助材Ｐにおける被処理水Ｗ１中の油分の捕捉量が増大して、当該油分を捕捉しなくなる前にプレコート層４３２の洗浄を行う。プレコート層４３２の洗浄は、第１の実施形態の場合と同様に、例えばフィルター１３１を透過して得たろ過排水Ｗ２を洗浄水として用いることができる。この場合、固液分離装置１３の下部に配設した配管２４から、図示しないポンプ等を用いて、固液分離装置１３の上側の領域１３Ａにろ過排水２を導入し、プレコート層４３２に対してろ過排水Ｗ２を供給して行う。

洗浄水の供給は、ろ過時間や通水圧力、通水量、ろ過流速などをモニタリングしておこなう。例えばろ過流速で制御する場合には、プレコート層４３２及びフィルター１３１のろ過流速が例えば２ｍ／ｈ以下となった際に、配管２４から固液分離装置１３の上部１３Ａに洗浄水としてのろ過排水Ｗ２を供給し、プレコート層４３２の一部あるいは全部を構成するろ過助材Ｐを剥離する。

なお、ろ過排水Ｗ２を洗浄水として用いる代わりに、別途水源を準備し、当該水源から洗浄水を得、上述のようにして固液分離装置１３の上側の領域１３Ａ内に前記洗浄水を導入し、当該洗浄水でプレコート層４３２を洗浄することもできる。

プレコート層４３２より剥離されたろ過助材Ｐは配管２５を介してろ過助材洗浄槽１４内に導入される。ろ過助材洗浄槽１４内に導入されたろ過助材Ｐには、プレコート層４３２において捕捉した油分が付着しているので、洗浄槽１４内で当該油分を洗浄して除去する。

第１の実施形態の場合と同様に、ろ過助材洗浄槽１４内では、ろ過助材Ｐに磁場印加手段１４２より磁場を印加することによってろ過助材Ｐを磁場印加手段１４２に固定した状態において、配管２９を介して、溶媒貯留槽１６からろ過助材貯留槽１４内に洗浄用の溶媒を導入し、当該溶媒によってろ過助材Ｐに付着した油分を除去する。磁場印加手段１４２としては、電磁石の他、筒状のカバーを有する永久磁石を用い、当該永久磁石をエアシリンダーなどの動力で上下させるように構成したものとすることもできる。

なお、ろ過助材Ｐが磁性体を含まない場合は、ろ過助材洗浄槽１４が磁場印加手段１４２を含まず、磁場印加手段１４２によってろ過助材Ｐを固定しないという操作のみが省かれ、溶媒導入によって洗浄されることについては同様である。

洗浄用の溶媒としては、第１の実施形態の場合と同様に、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界面活性剤を用いることができる。なお、界面活性剤を用いる場合は、適宜、例えば０．１モル％〜３モル％の濃度となるように希釈して用いることができる。

また、ろ過助材洗浄槽１４内に溶媒を導入した際に、攪拌機１４１を駆動させることによって、ろ過助材Ｐに適宜溶媒によるせん断力を作用させる。これによって、ろ過助材Ｐからの油分の除去をより効率的かつ効果的に行うことができる。

次いで、油分を含む溶媒は、第１の実施形態の場合と同様に、配管２６を介して溶媒分離槽１５内に導入する。溶媒分離槽１５内で、油分を含む溶媒を所定時間、例えば３０分から１８０分静置すると、油分と溶媒との比重差により、すなわち、溶媒の比重が油分の比重に比較して大きいため、溶媒は溶媒分離槽１５内の下方に溜まり、油分は溶媒分離槽１５の上方に溜まるようになる。したがって、溶媒分離槽１５の下方に溜まった溶媒は、溶媒分離槽１５の下方に配設された図示しないバルブを開とすることにより、配管２８を介して溶媒貯留槽１６内に導入する。

一方、溶媒分離槽１５の上方に溜まった油分は、同じく溶媒分離槽１５の上方に配設された図示しないバルブを開とすることにより、配管２７を介して外部に排出され、所定の後処理に供される。

溶媒貯留槽１６内に導入された溶媒は、貯留槽１６内に貯留された後、必要に応じてろ過助材洗浄槽１４内に供給され、上述したろ過助材Ｐの洗浄に供されることになる。

なお、ろ過助材洗浄槽１４内で溶媒によって油分が除去されて、洗浄及び再生されたろ過助材Ｐは、配管１４を介してろ過助材貯留槽１２に移送され、当該ろ過助材貯留槽１２内で適宜水を供給して、スラリー状態で貯留する。

本実施形態においても、上述したプロセスは単一のプロセス、すなわちバッチ方式のプロセスとすることもできるが、各ステップを連続的に繰り返し行うことにより、連続したプロセスとすることもできる。すなわち、ろ過助材貯留槽１２内に貯留されたろ過助材Ｐを固液分離装置１３内に配管２２及び２３を介して供給し、固液分離装置１３、ろ過助材洗浄槽１４、溶媒分離槽１５及び溶媒貯留槽１６と順に相当する材料を移送させて、同じプロセスを連続して行うこともできる。

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、４０ 水処理装置
１１ 混合槽
１１１ 攪拌機
１２ ろ過助剤貯留槽
１３ 固液分離装置
１３１ フィルター
１３２ ろ過助材層
１４ ろ過助剤洗浄槽
１４１ 攪拌機
１４２ 磁場印加手段
１５ 溶媒分離槽
１６ 溶媒貯留槽
２１〜２９、３１ 配管
４１ 被処理水貯留槽
４２ 三方バルブ
４３２ プレコート層

Claims (8)

1. ろ過助材貯留槽から油分を含む被処理水が充填された混合槽中にろ過助材を供給し、前記ろ過助材に対して前記油分の少なくとも一部を吸着させる第１のステップと、
   前記混合槽から固液分離装置内に、前記油分の少なくとも一部が吸着された前記ろ過助材を含む前記被処理水を供給し、前記固液分離装置内のフィルター上に前記ろ過助材からなるろ過助材層を形成するとともに、前記ろ過助材層において前記被処理水中に含まれる前記油分の残部を捕捉させる第２のステップと、
   前記ろ過助材層に対して洗浄水を供給し、前記ろ過助材層中の使用済みのろ過助材をろ過助材洗浄槽に供給する第３のステップと、
   前記ろ過助材洗浄槽内に溶媒貯留槽からろ過助材洗浄用の溶媒を供給し、前記ろ過助材から前記油分を分離して、前記油分を含む溶媒を得る第４のステップと、
   前記油分を含む溶媒を溶媒分離槽に供給し、前記油分と前記溶媒との比重差を利用して前記油分及び前記溶媒とを分離する第５のステップと、
   前記溶媒分離槽から前記溶媒貯留槽に、前記溶媒分離槽で得た前記溶媒を供給する第６のステップと、
   を具えることを特徴とする、水処理方法。
2. ろ過助材貯留槽から固液分離装置内のフィルター上にろ過助材を供給し、前記フィルター上に前記ろ過助材からなるプレコート層を形成する第１のステップと、
   前記固液分離装置内の前記プレコート層上に油分を含む被処理水を供給し、前記ろ過助材に対して前記油分を捕捉させる第２のステップと、
   前記プレコート層に対して洗浄水を供給し、前記プレコート層中の使用済みのろ過助材をろ過助材洗浄槽に供給する第３のステップと、
   前記ろ過助材洗浄槽内に溶媒貯留槽からろ過助材洗浄用の溶媒を供給し、前記ろ過助材から前記油分を分離して、前記油分を含む溶媒を得る第４のステップと、
   前記油分を含む溶媒を溶媒分離槽に供給し、前記油分と前記溶媒との比重差を利用して前記油分及び前記溶媒とを分離する第５のステップと、
   前記溶媒分離槽から前記溶媒貯留槽に、前記溶媒分離槽で得た前記溶媒を供給する第６のステップと、
   を具えることを特徴とする、水処理方法。
3. 前記第１のステップから前記第６のステップを複数回行うことを特徴とする、請求項１又は２に記載の水処理方法。
4. 前記ろ過助材は磁性体を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の水処理方法。
5. 油分を含む被処理水が充填された混合槽と、
   前記混合槽中の前記被処理水の前記油分の少なくとも一部を吸着させるろ過助材を、前記混合槽中に供給するろ過助材貯留槽と、
   前記混合槽から前記油分の少なくとも一部が吸着された前記ろ過助材を含む前記被処理水を供給し、前記ろ過助材からなるろ過助材層が形成されたフィルターを含み、前記ろ過助材層において前記被処理水中に含まれる前記油分の残部を捕捉させる固液分離装置と、
   前記ろ過助材層に対して洗浄水を供給することによって得た、前記ろ過助材層中の使用済みのろ過助材を貯留し、ろ過助材洗浄用の溶媒により前記ろ過助材から前記油分を分離し、前記油分を含む溶媒を得るろ過助材洗浄槽と、
   前記油分を含む溶媒を、前記油分と前記溶媒との比重差を利用して前記油分及び前記溶媒とを分離する溶媒分離槽と、
   前記溶媒分離槽で得た前記溶媒を貯留するとともに、前記溶媒を前記ろ過助材洗浄槽に供給する溶媒貯留槽と、
   を具えることを特徴とする、水処理装置。
6. 内部にフィルターを含む固液分離装置と、
   前記固液分離装置内の前記フィルター上にろ過助材を供給し、前記フィルター上に前記ろ過助材からなり、被処理水中に含まれる油分を捕捉させるプレコート層を形成するろ過助材貯留槽と、
   前記プレコート層に対して洗浄水を供給することによって得た、前記プレコート層中の使用済みのろ過助材を貯留し、ろ過助材洗浄用の溶媒により前記ろ過助材から前記油分を分離し、前記油分を含む溶媒を得るろ過助材洗浄槽と、
   前記油分を含む溶媒を、前記油分と前記溶媒との比重差を利用して前記油分及び前記溶媒とを分離する溶媒分離槽と、
   前記溶媒分離槽で得た前記溶媒を貯留するとともに、前記溶媒を前記ろ過助材洗浄槽に供給する溶媒貯留槽と、
   を具えることを特徴とする、水処理装置。
7. 前記固液分離装置は水平ろ過器であることを特徴とする、請求項５又は６に記載の水処理装置。
8. 前記ろ過助材は磁性体を含むことを特徴とする、請求項５〜７のいずれか一に記載の水処理装置。

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