JP2024042949A - 活性炭再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】できるだけエネルギーをかけないで済む活性炭再生装置を提供しようとするもの。【解決手段】活性炭Cが貯留される排水処理槽Xと電解機構Eとの間で電解水を循環するようにした。また、排水処理槽Xから活性炭Cを引き出して再生する活性炭再生槽１を有し、前記活性炭再生槽１では電解機構Eとの間で電解水を循環するようにした。前記電解機構Eではオゾンを圧入して電気分解するようにしてもよい。前記電解機構Eでは電気分解して次亜塩素酸を生成させるようにしてもよい。前記電解水中に微細気泡を含有させて循環するようにしてもよい。【選択図】図１

Description

この発明は、活性炭再生装置（排水処理装置）に関するものである。

従来、活性炭の賦活再生炉、並びにそれを使用するガス浄化方法及び装置に関する提案があった（特許文献１）。
すなわち、工場などから排出されるガス中の有害・悪臭物質や有機溶剤等の溶剤成分を、固体吸着剤粒子を用いて吸着除去し、ガスを浄化するとともに溶剤成分を回収するためのガス浄化装置（ガス処理装置）が知られている。
従来の装置では、溶剤成分を脱離させることで吸着剤は再生され吸着能力を回復するが、装置を長期間にわたり連続使用すると、重質化した物質あるいは固体物質が吸着剤の内外に徐々に蓄積して完全には脱離しなくなり、その結果として吸着剤の吸着能力が低下し、排ガス中の化学物質の除去率が低下する問題があった。
吸着能力が低下した吸着剤は、装置から取り出し、外部で賦活再生した後、再びガス処理装置に戻すか、あるいは廃棄し、新しい吸着剤をガス処理装置に補充する必要がある。そのため、吸着能力の低下した吸着剤の能力を回復させるための賦活再生炉を、ガス処理装置の一部として組み込むことが望まれている、などというものである。
これに対し、大きなエネルギーをできるだけかけないで済む活性炭再生装置に対する要望があった。

特開2015-221441

そこでこの発明は、大きなエネルギーをできるだけかけないで済む活性炭再生装置を提供しようとするものである。

前記課題を解決するためこの発明では次のような技術的手段を講じている。
（１）この発明の活性炭再生装置（排水処理装置）は、活性炭が貯留される排水処理槽と電解機構との間で電解水を循環するようにしたことを特徴とする。
この活性炭再生装置は、活性炭が貯留される排水処理槽と電解機構との間で電解水を循環するようにしたので、電解機構において（水の電気分解で）電解水中に（水素と）酸素が生成しこの酸素（表面酸素）が活性炭を囲繞（取り囲む）することにより吸着活性能を復活させることができる。

ここで、排水処理の時間経過にともない、活性炭の表面を取り巻いている表面酸素量（排水処理性に大きく関与する）が減少していくと共に、排水中の有機物が活性炭に累積・吸着していくこととなり、経時的に活性炭の吸着能が低下してくる。
一般的に、活性炭の賦活再生（熱処理設備を要する）では、約900℃で3時間程度 熱処理し、表面に吸着した有機物を熱分解して除去する共に微細孔を新たに穿孔し直したうえで全量 交換する。

これに対し、この発明では、排水処理の過程において、活性炭が貯留される排水処理槽と電解機構との間で電解水を循環することにより電解水中に酸素が生成し、この酸素（表面酸素）が活性炭を取り囲むことによって、賦活のような大きな熱エネルギーを投入しないで、より簡易な電気的手段によりその場で活性炭の吸着活性能を復活させることができる。また、電解水により活性炭に吸着した有機物などを酸化分解する。
そして、活性炭の吸着平衡が立つ以前の段階、つまり活性炭に有機物その他の汚れ成分（例えばCOD量、TOC量、T-N量、n-Hex値などで把握）がある程度の量 吸着した時点で再生していくものである。

（２）また、この発明の活性炭再生装置は、排水処理槽から活性炭を引き出して再生する活性炭再生槽を有し、前記活性炭再生槽では電解機構との間で電解水を循環するようにしたことを特徴とする。

この活性炭再生装置は、排水処理槽から活性炭を引き出して再生する活性炭再生槽を有するので、排水処理により吸着活性能が低下してきた活性炭を活性炭再生槽に送ることができる。
そして、活性炭再生槽では電解機構との間で電解水を循環するようにしたので、電解機構において（水の電気分解で）電解水中に（水素と）酸素が生成しこの酸素が活性炭を囲繞（取り囲む）することにより吸着活性能を復活させることができる。

（３）前記電解機構ではオゾンを圧入して電気分解するようにしてもよい。
この活性炭再生装置は、排水処理槽から活性炭を引き出して再生する活性炭再生槽を有するので、（排水処理により吸着活性能が低下すると共に）排水中の有機成分を吸着した活性炭を活性炭再生槽に送ることができる。

そして、電解機構ではオゾンを圧入して電気分解するようにすると、オゾンの電気分解により電解水中に酸素ラジカル（・O）が発生することとなり、この酸素ラジカルを含む電解水で活性炭に吸着した有機成分を分解し吸着活性能を復活させることができる。

ここで、オゾン（O3）含有水を電気分解すると３つの酸素ラジカル（・O）が生成するが、オゾンの酸化電位は2.07Vであるのに対し酸素ラジカル１つの酸化電位は2.42Vであり、酸素ラジカル３つでは2.42V×３＝7.26Vとなり、電解前のオゾンの酸化電位2.07Vの3.5倍（7.26V÷2.07V＝3.5）に増加して酸化力が高まることとなる。

（４）前記電解機構では電気分解して次亜塩素酸を生成させるようにしてもよい。
このように、電気分解して次亜塩素酸を生成させるようにすると、酸素ラジカル（・O）による排水中の有機成分の分解作用（2.42V×３＝7.26V）と共に、電解した次亜塩素酸（酸化電位 0.9V）による分解作用も及ぼすことができる。
ここで、次亜塩素酸（HOCl）を生成させるため、次亜塩素酸ナトリウム（NaOCl）水溶液を添加したり食塩水を添加したりすることができる。

（５）前記電解水中に微細気泡を含有させて循環するようにしてもよい。
このように、電解水中に微細気泡（例えばマイクロバブル）を含有させて循環するようにすると、酸素ラジカル（・O）による化学的な酸化分解作用に加えて、混在する微細気泡による機械的な振動・攪拌作用や破裂による衝撃エネルギー作用を活性炭に及ぼして浄化することができる。
例えば、活性炭再生槽から電解機構へのポンプのサクション（吸引）側にオゾン（ガス）や空気を吸引することにより電解水中に微細気泡を混入させることができる。

この発明は上述のような構成であり、次の効果を有する。
電解機構において（水の電気分解で）電解水中に（水素と）酸素が生成しこの酸素が活性炭を囲繞することにより吸着活性能を復活させることができるので、（一般的に活性炭の再生では約900℃で3時間程度 賦活して微細孔を穿孔し直すが）大きなエネルギーをできるだけかけないで済む活性炭再生装置を提供することができる。

この発明の活性炭再生装置の実施形態１を示す説明図。 この発明の活性炭再生装置の実施形態２を示す説明図。 図２の説明図の部分拡大図。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（実施形態１）
図１に示すように、この実施形態の活性炭再生装置は、活性炭Cが貯留される排水処理槽Xと電解機構E（5A/dm2で電解）との間で電解水を循環するようにした。前記排水処理槽Xでは上方から排水を供給し、これを活性炭C濾過をして、下方から清浄になった処理水（濾過水）をポンプPにより排出するようにした。

そして、排水処理槽Xの下方から排水の一部をポンプPにより引き出して電解機構Eに供給し、電解水を排水処理槽Xの上方へと戻すようにした。
したがって、電解機構Eにおいて、排水の電気分解で電解水中に水素（H2）と酸素（O2）が生成し、この酸素が排水処理槽Xの活性炭Cを囲繞（取り囲む）することにより吸着活性能を復活させることができた。

（実施形態２）
図２及び図３に示すように、この実施形態の活性炭再生装置は、排水処理槽Xから活性炭Cを引き出して再生する３連の活性炭再生槽１を有し、前記活性炭再生槽１では電解機構E（3A/dm2で電解）との間で電解水を循環するようにした。

排水処理槽Xでは上方から処理水（排水）を供給し、これを活性炭C濾過をして、下方から清浄になった濾過水をポンプPにより排出するようにした。そして、排水処理槽Xの下方から活性炭CをポンプPにより引き出して活性炭再生槽１に供給し、再生した活性炭Cを排水処理槽Xの上方へと戻すようにした。

また、前記活性炭再生槽１では、オゾン（O3）を圧入して電気分解（3A/dm2）した電解水を、循環ポンプJを併用して循環するようにした。オゾン（O3）含有水を電気分解すると３つの酸素ラジカル（・O）が生成するが、オゾンの酸化電位は2.07Vであるのに対し酸素ラジカル１つの酸化電位は2.42Vであり、酸素ラジカル３つでは2.42V×３＝7.26Vとなり、電解前のオゾンの酸化電位2.07Vの3.5倍（7.26V÷2.07V＝3.5）に増加して酸化力が高まることとなった。

さらに、前記活性炭再生槽１に、電解次亜塩素酸（HOCl）を生成させた電解水を循環するようにした。電解次亜塩素酸を生成させるため、12％次亜塩素酸ナトリウム（NaOCl）水溶液Nを添加した。

前記活性炭再生槽１で、電解水中に微細気泡（マイクロバブル）を含有させて循環するようにした。具体的には、活性炭再生槽１から電解機構へのポンプPのサクション（吸引）側にオゾン（ガス）を吸引することにより、電解水中に微細気泡（マイクロバブル）を混入させた。

次に、この実施形態の活性炭再生装置の使用状態を説明する。
この活性炭再生装置は、排水処理槽Xから活性炭Cを引き出して再生する活性炭再生槽１を有するので、排水処理により吸着活性能が低下してきた活性炭Cを活性炭再生槽１に送ることができた。

そして、活性炭再生槽１では電解機構Eとの間で電解水を循環するようにしたので、電解機構Eにおいて水（H2O）の電気分解で電解水中に水素（H2）と酸素（O2）が生成し、この酸素（O2）が活性炭Cを囲繞（取り囲む）することにより吸着活性能を復活させることができた。
一般的に活性炭の再生では約900℃で3時間程度 賦活して微細孔を穿孔し直すが、このような大きなエネルギーをかけずに活性炭Cを再生することができた。

また、排水処理槽Xから活性炭Cを引き出して再生する活性炭再生槽Cを有するので、排水処理により吸着活性能が低下すると共に、排水中の有機成分を吸着した活性炭Cを活性炭再生槽１に送ることができた。
そして、活性炭再生槽１ではオゾン（O3）を圧入して電気分解した電解水を循環するようにしたので、オゾンの電気分解により電解水中に酸素ラジカル（・O）が発生することとなり、この酸素ラジカルを含む電解水で活性炭Cに吸着した有機成分を分解し吸着活性能を復活させることができた。

さらに、活性炭再生槽１に電解次亜塩素酸を生成させた電解水を循環するようにしたので、酸素ラジカル（・O）による排水中の有機成分の分解作用（2.42V×３＝7.26V）と共に、電解した次亜塩素酸による分解作用（HOCl、酸化電位 0.9V）も及ぼすことができた。

そのうえ、活性炭再生槽１で電解水中に微細気泡（マイクロバブル）を含有させて循環するようにしたので、酸素ラジカル（・O）による化学的な酸化分解作用に加えて、混在する微細気泡による機械的な振動・攪拌作用や破裂による衝撃エネルギー作用を活性炭Cに及ぼして浄化することができた。

大きなエネルギーをできるだけかけないで済むことによって、種々の活性炭再生装置の用途に適用することができる。

１ 活性炭再生槽
C 活性炭
E 電解機構
X 排水処理槽

Claims (5)

1. 活性炭（C）が貯留される排水処理槽（X）と電解機構（E）との間で電解水を循環するようにしたことを特徴とする活性炭再生装置。
2. 排水処理槽（X）から活性炭（C）を引き出して再生する活性炭再生槽（１）を有し、前記活性炭再生槽（１）では電解機構（E）との間で電解水を循環するようにしたことを特徴とする活性炭再生装置。
3. 前記電解機構（E）ではオゾンを圧入して電気分解するようにしたことを請求項１又は２記載の活性炭再生装置。
4. 前記電解機構（E）では電気分解して次亜塩素酸を生成させるようにした請求項１乃至３のいずれかに記載の活性炭再生装置。
5. 前記電解水中に微細気泡を含有させて循環するようにした請求項１乃至４のいずれかに記載の活性炭再生装置。