JP2019141753A - 吸着剤による水処理装置及び水処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】粉砕機の設置台数を抑制しつつ、被処理水中の吸着質濃度が最大となった場合にも迅速に対応できる、吸着剤による水処理装置及び水処理方法を提供する。【解決手段】本発明の水処理装置は、粉末活性炭の貯留槽１と、貯留槽１から取り出された粉末活性炭を水と混和して活性炭スラリーを得る混和槽２と、この活性炭スラリーを粉砕して微粉炭スラリーとする湿式粉砕機１２と、得られた微粉炭スラリーを貯留するバッファ槽１３と、バッファ槽１３から取り出された微粉炭スラリーと、前記活性炭スラリーとを被処理水中に注入する注入手段１５とを備え、粒径の異なる活性炭を吸着剤として用いる。【選択図】図１
Description
本発明は、浄水処理場などで用いられる吸着剤による水処理装置及び水処理方法に関するものである。
浄水処理においては、通常の水処理では除去することが難しいトリハロメタン前駆物質、ハロ酢酸前駆物質などの有機物や、異臭味の原因の１つである臭気物質など、通常の凝集分離では除去が難しい物質を除去するために、活性炭処理法が採用されている。この活性炭処理法は、粉末活性炭を吸着剤として被処理水に投入し、上記の臭気物質などの吸着質を活性炭に吸着させて除去する方法である。投入された粉末活性炭は、後段で凝集分離される。
粉末活性炭としては通常、粒径Ｄ５０が１０〜３０μｍ程度の市販品が用いられているが、活性炭吸着効率を高めるためには粒径を小さくすることが好ましい。そこで特許文献１には、市販の乾燥状態の粉末活性炭をオンサイトで乾式粉砕し、Ｄ５０が２.３〜８.５μｍとなるように微粉化したうえ、被処理水に投入する方法が開示されている。
この方法を実施するためには、オンサイトに粉砕機を設置することとなるが、粉砕機の処理能力には上限がある。このため被処理水中の吸着質濃度が変動するおそれのある水源を利用している処理場では、複数台の粉砕機を設置し、水源の水質が悪化した場合にも対応できるようにしている。ところが、全粉砕機を稼動させるのは被処理水中の吸着質濃度が最大となった場合のみであり、その他のほとんどの場合には全粉砕機を稼動させる必要はない。このため平常時には粉砕機台数が過多となっており、設備コストの増大原因となっていた。
またこの方法では乾燥粉砕された粉末活性炭を被処理水中に投入しているため、粉末活性炭を水中に均一分散させるために長時間が必要となり、被処理水中の吸着質濃度の急激な変動に対応しにくいという問題もあった。
従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、粉砕機の設置台数を抑制しつつ、被処理水中の吸着質濃度が最大となった場合にも迅速に対応できる、吸着剤による水処理装置及び水処理方法を提供することである。
上記の課題を解決するためになされた本発明の吸着剤による水処理装置は、粉末活性炭の貯留槽と、この貯留槽から取り出された粉末活性炭を水と混和して活性炭スラリーを得る混和槽と、この活性炭スラリーを粉砕して微粉炭スラリーとする湿式粉砕機と、得られた微粉炭スラリーを貯留するバッファ槽と、このバッファ槽から取り出された微粉炭スラリーと前記活性炭スラリーとを被処理水中に注入する注入手段とを備えたことを特徴とするものである。
なお、前記混和槽の出側に、活性炭スラリーを湿式粉砕機に供給する第１の管路と、活性炭スラリーを湿式粉砕機を経由することなく注入手段に供給する第２の管路とを設けることができる。また前記混和槽の出側に、活性炭スラリーを湿式粉砕機に供給する第１の管路と、活性炭スラリーを湿式粉砕機を経由することなくバッファ槽に供給する第２の管路と設けることができる。さらにこれらの第１の管路と第２の管路との分岐位置に、分流機構を設けることが好ましい。
また上記の課題を解決するためになされた本発明の吸着剤による水処理方法は、粉末活性炭を水と混和した活性炭スラリーと、この活性炭スラリーを粉砕した微粉炭スラリーとを被処理水中に注入し、被処理水中の吸着質を活性炭に吸着させて除去することを特徴とするものである。
なお、粉末活性炭の粒径Ｄ５０を１０〜３０μｍとし、微粉炭スラリー中の微粉炭粒径Ｄ５０を１μｍ以下とすることが好ましい。
本発明によれば、粉末活性炭を水と混和して活性炭スラリーとしたうえで、この活性炭スラリーを湿式粉砕して微粉炭スラリーとする。このため粉砕機の発熱を抑えることができ粉塵爆発などの危険がなくなり、乾式粉砕機よりも処理能力を高めることができる。しかも微粉炭スラリーを貯留するバッファ槽を設けたので、微粉炭スラリーを必要としない時間に粉砕機を作動させて微粉炭スラリーを予め貯留しておくことができる。従って従来よりも粉砕機の設置台数を抑制することができる。
また本発明によれば、活性炭スラリーと微粉炭スラリーとを被処理水中に注入することができるので、被処理水中の吸着質濃度が増加した場合には活性炭吸着効率の高い微粉炭スラリーのほか、活性炭スラリーの量を増加させることにより、処理水質を維持することができる。また被処理水中の吸着質濃度が急速に増加した場合にも、バッファ槽に貯留されていた微粉炭スラリーの被処理水への注入量を高めることにより、迅速な対応が可能である。
また本発明によれば、バッファ槽における活性炭スラリーと微粉炭スラリーとの混和が液−液混和になるので、粒径の異なる活性炭を短時間に効率よく混和することができる。さらに被処理水への注入もスラリー状態で行われるので液−液混和となり、被処理水中に速やかに均一分散させることができる。
以下に本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の実施形態の装置構成を示す図であり、１は粉末活性炭の貯留槽であって、Ｄ５０が１０〜３０μｍの市販の粉末活性炭が貯留されている。２はこの貯留槽１から取り出された粉末活性炭を水と混和して活性炭スラリーを得る混和槽である。混和槽２には撹拌手段３が設けられている。貯留槽１を混和槽２から離れた場所に設置し、粉末活性炭を混和槽２までポンプ輸送することも可能であるが、本実施形態では貯留槽１は混和槽２の近傍に設置されている。
図１は本発明の実施形態の装置構成を示す図であり、１は粉末活性炭の貯留槽であって、Ｄ５０が１０〜３０μｍの市販の粉末活性炭が貯留されている。２はこの貯留槽１から取り出された粉末活性炭を水と混和して活性炭スラリーを得る混和槽である。混和槽２には撹拌手段３が設けられている。貯留槽１を混和槽２から離れた場所に設置し、粉末活性炭を混和槽２までポンプ輸送することも可能であるが、本実施形態では貯留槽１は混和槽２の近傍に設置されている。
混和槽２で得られた活性炭スラリーは、管路４に設けられたポンプ５によって分流機構６へ送られる。本実施形態ではポンプ５はスクリューポンプであるが、スラリーの搬送性能に優れた一軸偏芯ポンプを使用することもできる。
分流機構６は、管路４を流れてきた活性炭スラリーを第１の管路７と第２の管路８とに分流させる。分流機構６としては市販の一般的なスラリー分流機構を用いることができ、管路４に設けられた流量計９と第１の管路７に設けられた流量計１０により各管路内を流れる活性炭スラリーの流量を測定し、第１の管路７に設けられたスラリー流量制御弁１１の開度を制御して、第１の管路７と第２の管路８への分流比率を制御している。
第１の管路７には、湿式粉砕機１２が設けられている。この湿式粉砕機１２は第１の管路７を通じて送られて来る活性炭スラリーを湿式粉砕し、微粉炭スラリーとする装置である。この湿式粉砕機１２は乾式粉砕機とは異なり発熱を抑えることができるとともに、粉塵爆発などの危険がなく、乾式粉砕機よりも粉砕処理能力を高めることができる。また、乾式粉砕機とは異なり、活性炭を酸化させてしまうおそれもない。湿式粉砕機１２としては、例えば湿式ビーズミルを用いることができる。粉砕された微粉炭スラリー中の微粉炭の粒径は特に限定されるものではないが、Ｄ５０を１μｍ以下とすることが好ましく、これにより微粉炭の比表面積が大幅に増大するので、吸着効率を高めることができる。
湿式粉砕機１２により活性炭スラリーを湿式粉砕して得られた微粉炭スラリーは、バッファ槽１３に貯留される。バッファ槽１３は撹拌手段１４を備えており、微粉炭スラリーを撹拌している。このように本発明ではバッファ槽１３に微粉炭スラリーを貯留しておくことができるので、微粉炭スラリーを必要としない期間中にも湿式粉砕機１１を稼働させて微粉炭スラリーを備蓄しておくことができ、湿式粉砕機１２の台数を増加させなくてもよい利点がある。バッファ槽１３に貯留された微粉炭スラリーは必要に応じて注入手段１５に送られ、被処理水に注入される。
一方、第２の管路８を流れてきた活性炭スラリーは流量制御弁１６を介して注入手段１４に送られ、被処理水に注入される。活性炭スラリーと微粉炭スラリーとの注入比率は被処理水の水質に応じて制御される。
例えば、通常時には吸着性能に優れた微粉炭スラリーのみによる処理を行うことができる。微粉炭スラリーは活性炭スラリーよりも少量で同等の吸着効果を発揮するので、活性炭の使用量を削減してランニングコストを引き下げることができる。そして原水の吸着質濃度が微粉炭スラリーのみで処理可能なレベル（想定通常値）を超過した場合には、活性炭スラリーを併せて注入する。これにより大量の活性炭が原水中に注入されることとなり、水質の悪化を防止することができる。
このほか、通常時にも微粉炭スラリーと活性炭スラリーとを併用注入することもできる。この場合には、活性炭購入費、粉砕動力費、活性炭使用量などからランニングコストを最小限にする注入比率を判断し、注入比率を制御すればよい。
本発明では被処理水への活性炭の注入はスラリー状態で行われるので液−液混和となり、被処理水中に活性炭を速やかに均一分散させることができる。このため被処理水中の吸着質濃度が急激に増加した場合にも対応可能である。
注入手段１５としては、図２に示すように被処理水が流れる管路１７にノズルから注入するものとしても、あるいは図３に示すように被処理水が供給される水槽１８に注入し、撹拌する構造としてもよい。このように、粒径が異なる活性炭スラリーと微粉炭スラリーとが注入された被処理水中の吸着質は、活性炭に吸着され除去される。なお被処理水には後段で凝集剤が添加され、活性炭は凝集分離される。本発明においては粒径が小さい微粉炭が用いられるので、フロック化し易い利点がある。
以上に説明した第１の実施形態では、第２の管路８を流れてきた活性炭スラリーと、バッファ槽１３から送り出された微粉炭スラリーを、それぞれ別の注入手段１５に送り、個別に被処理水に注入した。しかし図４に示す第２の実施形態では、第２の管路８を流れてきた活性炭スラリーをバッファ槽１３に送り込み、バッファ槽１３の撹拌手段１４により混和したうえ、同一の注入手段１５から被処理水に注入する。いずれの実施形態を採用しても、被処理水に注入される活性炭スラリーと微粉炭スラリーの量が変わらなければ、吸着効率はほぼ同様である。
以上に説明したように、本発明によれば、従来のように被処理水中の吸着質濃度が最大となった場合に対応できるように多数の粉砕機を設置しておく必要がなく、粉砕機の設置台数を従来に半分程度にまで削減することができる。また微粉炭スラリーをバッファ槽１３に貯留しておくことができるので、被処理水中の吸着質濃度が急激に増加してきた場合にも確実に対応し、処理水の水質を安定に維持することができる。
１ 貯留槽
２ 混和槽
３ 撹拌手段
４ 管路
５ ポンプ
６ 分流機構
７ 第１の管路
８ 第２の管路
９ 流量計
１０ 流量計
１１ スラリー流量制御弁
１２ 湿式粉砕機
１３ バッファ槽
１４ 撹拌手段
１５ 注入手段
１６ 流量制御弁
１７ 管路
１８ 水槽
２ 混和槽
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４ 管路
５ ポンプ
６ 分流機構
７ 第１の管路
８ 第２の管路
９ 流量計
１０ 流量計
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１２ 湿式粉砕機
１３ バッファ槽
１４ 撹拌手段
１５ 注入手段
１６ 流量制御弁
１７ 管路
１８ 水槽
上記の課題を解決するためになされた請求項１の吸着剤による水処理装置は、粉末活性炭の貯留槽と、この貯留槽から取り出された粉末活性炭を水と混和して活性炭スラリーを得る混和槽と、この活性炭スラリーを粉砕して微粉炭スラリーとする湿式粉砕機と、得られた微粉炭スラリーを貯留するバッファ槽と、このバッファ槽から取り出された微粉炭スラリーと前記湿式粉砕機を経由しない活性炭スラリーを、被処理水中に注入する注入手段とを備えたことを特徴とするものである。
また、上記の課題を解決するためになされた請求項２の吸着剤による水処理装置は、粉末活性炭の貯留槽と、この貯留槽から取り出された粉末活性炭を水と混和して活性炭スラリーを得る混和槽と、この活性炭スラリーを粉砕して微粉炭スラリーとする湿式粉砕機と、得られた微粉炭スラリーを貯留するバッファ槽と、このバッファ槽から取り出された微粉炭スラリーと活性炭スラリーとを、被処理水の水質に応じて注入比率を制御しつつ被処理水中に注入する注入手段とを備えたことを特徴とするものである。
また、上記の課題を解決するためになされた請求項２の吸着剤による水処理装置は、粉末活性炭の貯留槽と、この貯留槽から取り出された粉末活性炭を水と混和して活性炭スラリーを得る混和槽と、この活性炭スラリーを粉砕して微粉炭スラリーとする湿式粉砕機と、得られた微粉炭スラリーを貯留するバッファ槽と、このバッファ槽から取り出された微粉炭スラリーと活性炭スラリーとを、被処理水の水質に応じて注入比率を制御しつつ被処理水中に注入する注入手段とを備えたことを特徴とするものである。
また上記の課題を解決するためになされた請求項６の吸着剤による水処理方法は、粉末活性炭を混和槽で水と混和して活性炭スラリーとし、この活性炭スラリーを湿式粉砕機により粉砕した微粉炭スラリーと、前記混和槽から引き出され湿式粉砕機を経由しない活性炭スラリーとを被処理水中に注入し、被処理水中の吸着質を活性炭に吸着させて除去することを特徴とするものである。
また、上記の課題を解決するためになされた請求項７の吸着剤による水処理方法は、粉末活性炭を混和槽で水と混和して活性炭スラリーとし、この活性炭スラリーと、この活性炭スラリーを湿式粉砕機により粉砕した微粉炭スラリーとを、被処理水の水質に応じて注入比率を制御しつつ被処理水中に注入し、被処理水中の吸着質を活性炭に吸着させて除去することを特徴とするものである。
また、上記の課題を解決するためになされた請求項７の吸着剤による水処理方法は、粉末活性炭を混和槽で水と混和して活性炭スラリーとし、この活性炭スラリーと、この活性炭スラリーを湿式粉砕機により粉砕した微粉炭スラリーとを、被処理水の水質に応じて注入比率を制御しつつ被処理水中に注入し、被処理水中の吸着質を活性炭に吸着させて除去することを特徴とするものである。
Claims (6)
- 粉末活性炭の貯留槽と、この貯留槽から取り出された粉末活性炭を水と混和して活性炭スラリーを得る混和槽と、この活性炭スラリーを粉砕して微粉炭スラリーとする湿式粉砕機と、得られた微粉炭スラリーを貯留するバッファ槽と、このバッファ槽から取り出された微粉炭スラリーと前記活性炭スラリーとを被処理水中に注入する注入手段とを備えたことを特徴とする吸着剤による水処理装置。
- 前記混和槽の出側に、活性炭スラリーを湿式粉砕機に供給する第１の管路と、活性炭スラリーを湿式粉砕機を経由することなく注入手段に供給する第２の管路とを設けたことを特徴とする請求項１に記載の吸着剤による水処理装置。
- 前記混和槽の出側に、活性炭スラリーを湿式粉砕機に供給する第１の管路と、活性炭スラリーを湿式粉砕機を経由することなくバッファ槽に供給する第２の管路とを設けたことを特徴とする請求項１に記載の吸着剤による水処理装置。
- 第１の管路と第２の管路との分岐位置に、分流機構を設けたことを特徴とする請求項２または３に記載の吸着剤による水処理装置。
- 粉末活性炭を水と混和した活性炭スラリーと、この活性炭スラリーを粉砕した微粉炭スラリーとを被処理水中に注入し、被処理水中の吸着質を活性炭に吸着させて除去することを特徴とする吸着剤による水処理方法。
- 粉末活性炭の粒径Ｄ５０を１０〜３０μｍとし、微粉炭スラリー中の微粉炭粒径Ｄ５０を１μｍ以下としたことを特徴とする請求項５に記載の吸着剤による水処理方法。
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