JP4357846B2 - Drainage treatment apparatus and drainage treatment method using fibrous activated carbon - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、繊維状活性炭を用いて、過酸化水素含有排水などの各種排液中の成分を分解する処理技術に関し、特に、シート状に形成された繊維状活性炭を用いて、優れた処理効率が得られる技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、半導体や液晶の製造工程から排出される過酸化水素含有排水などの各種排水の処理方法としては、酵素分解による方法、化学的中和による方法、触媒分解による方法などがある。酵素分解による方法は、一般に反応時間を要することから、大型の反応槽が必要となる。また、反応槽は、攪拌手段が必要であるため、水量に応じて反応装置自体が大掛かりな装置になる。
また、化学的中和による方法は、酵素分解のようなデメリットは小さいものの、中和のための酸あるいはアルカリの使用、中和物の生成という問題がある。排水処理にあたっては、これらの薬剤や生成物をできるだけ処理系外へ排出することを避けるべきである。したがって、追加の処理設備が必要となる。
【0003】
触媒による方法では、薬剤や生成物等の問題もなく、また、反応も速やかであるので、連続的な排水処理には適しているとういことができる。しかしながら、触媒が粒状であると、比表面積が小さいため処理効率の向上が困難で装置が大型化しがちである。また、粒状のために分解時にガスが発生する場合においては、ガス排出のために上方を指向する流路構成を取らざるを得ず、その場合には、触媒が上方に展開するとともに、物理的に磨耗して微粉が発生しやすい。さらに下流側が粉体で汚染されるため、別途ろ過手段が必要となる。
一方、近年、繊維状活性炭などが供給されており、かかる繊維状活性炭をシート状に成形し、これをスパイラル状としてカートリッジ式の触媒として用いることも行われている(特許文献1)。かかる繊維状体を用いることにより、微粉の発生を抑制できるという効果がある。
【0004】
【特許文献1】
特開平7−144189号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、シート状に形成された活性炭をスパイラル状に巻いて構成した触媒層を用いた場合、微粉の発生を抑制できるものの、液体の通過抵抗が大きく高速処理が困難であるという問題があった。また、繊維状活性炭が交絡した触媒層において、均一に被処理液体を接触させて反応させることは困難であることが多く、液体の導入側のみにおいて触媒の劣化が進行しやすかった。また、導入側においては、被処理液体中の微粒子により目詰まりを生じ易かった。さらに、触媒層の一部分で反応が進行すると、触媒層における反応でガスが発生する場合にはガスの排出がスムーズでなくなり結果として、効率的な処理を確保することができなかった。
そこで、本発明では、繊維状活性炭を用いた触媒モジュールを備える処理ユニットを提供することにより、効率的な排液処理が可能な装置および処理方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、繊維状活性炭、特に、シート状活性炭を用いた触媒カートリッジを含む処理ユニット構成を検討したところ、触媒が反応する場の均一化を図ることのできるユニット形態を構築できた。具体的には、本発明者らは、筒状の触媒モジュールにおいて、当該筒状体内部から外方及び/又は上方への排液拡散状態を創出することにより、均一な触媒反応の場を形成することができることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明によれば、以下の手段が提供される。
(1)排液処理装置であって、
筒状の触媒モジュールと、1あるいは2以上の前記触媒モジュールを収容する処理槽、とを備え、
前記触媒モジュールは、少なくとも下方に開口し上方を指向する排液流入路である排液導入部と、この排液導入部の周囲に備えられる触媒部とを有し、当該排液導入部内の排液が当該触媒部を通過して当該モジュール外へ排出され、前記開口を介して前記処理槽外部の排液供給側と連通され、当該排液供給側からの排液が前記触媒部に供給可能に備えられており、
前記触媒部は、複数層にシート状活性炭が積層された繊維状活性炭層からなり、
前記シート状活性炭は、下方に開口する袋状体に形成されており、
前記処理槽は、前記触媒モジュールから排出される処理液を貯留するとともに、当該処理液を所定液位において外部に流出させるようになっている、装置。
(2)排液処理装置であって、
筒状の触媒モジュールと、1あるいは2以上の前記触媒モジュールを収容する処理槽、とを備え、
前記触媒モジュールは、少なくとも下方に開口し上方を指向する排液流入路である排液導入部と、この排液導入部の周囲に備えられる触媒部とを有し、当該排液導入部内の排液が当該触媒部を通過して当該モジュール外へ排出され、前記開口を介して前記処理槽外部の排液供給側と連通され、当該排液供給側からの排液が前記触媒部に供給可能に備えられており、
前記触媒部は、複数層にシート状活性炭が積層された繊維状活性炭層からなり、
前記排液導入部は、通液可能な壁部を有する筒状体からなるコアにより構成され、
前記筒状体からなるコアの壁部には、高さ方向に伸びる細長いスリット状の分断部を少なくとも1つ有し、
前記シート状活性炭は、前記分断部に挿入して前記コアの外周に巻き付けられており、
前記処理槽は、前記触媒モジュールから排出される処理液を貯留するとともに、当該処理液を所定液位において外部に流出させるようになっている、装置。
(3)前記触媒部は、排液導入部側に突出する部位を有している、(1)又は(2)に記載の装置。
(4)前記突出する部位は、前記排液導入部において隔壁状体である、(3)に記載の装置。
(5)前記突出する部位は、触媒部を構成するシート状活性炭が延出されて形成されている、(3)又は(4)に記載の装置。
(6)前記分断部を介して前記シート状活性炭の少なくとも一部が排液導入部内に隔壁状に配置されている、(2)〜(5)のいずれかに記載の装置。
(7)前記排液導入部は通液可能な筒状体からなるコアにより構成され、その壁部には高さ方向に沿う少なくとも2つの分断部を有し、当該分断部を介して下方に開口する袋状のシート状活性炭の少なくとも一部が排液導入部内に隔壁状に配置され、前記繊維状活性炭層は、下方に開口する袋状のシート状活性炭が前記筒状体に巻き付け形成されている、(1)に記載の装置。
(8)前記繊維状活性炭層はシート状活性炭が積層されて形成されており、少なくとも1つの層間にはメッシュ状体を備える、(1)〜(7)のいずれかに記載の装置。
(9)前記触媒モジュールにおいては、前記触媒部の外周面側のみから処理液が排出されるように前記触媒モジュールの上部が遮蔽されている、(1)〜(8)のいずれかに記載の装置。
(10)前記触媒モジュールは、前記処理槽の底板に対して脱着可能に備えられる、(1)〜(9)のいずれかに記載の装置。
(11)前記触媒モジュールは、前記処理槽の底板の処理槽内部側に備えられる、触媒モジュールの環状の底部に当接する環状のベース部と、このベース部の内環部に連続する孔部を有し、前記排液導入部内に内挿される筒状の内挿部とを有し、少なくとも前記内環部の内壁には雌ネジ部を有する、第1の保持手段と、
前記底板を挟んで前記第1の保持手段に対応する位置に備えられ、前記内環部内に挿入可能であって外周部に雄ネジ部を有するとともに、前記排液導入部に連通可能な貫通孔を有するボルト部を備える第2の保持手段、
とによって、前記処理槽の底板上に立設されている、(1)〜(10)のいずれかに記載の装置。
(12)前記第2の保持手段におけるボルト部は、上方に径が拡大するテーパー状である、(11)記載の装置。
(13)前記触媒モジュールと、
前記触媒モジュールの底部に備えられる前記処理槽の底板と、
前記触媒モジュールの上部を遮蔽する天板、
とを有する触媒ユニットを、前記処理槽のハウジング内の所定位置に対して上下動可能に備える、(1)〜(12)のいずれかに記載の装置。
(14)排液処理用の触媒モジュールであって、
少なくとも下方に開口し上方を指向する排液の流入路である排液導入部と、この排液導入部の周囲に備えられる触媒部とを有し、当該排液導入部内の排液が当該触媒部を通過して当該モジュール外に排出され、
前記触媒部は、複数層にシート状活性炭が積層された繊維状活性炭層からなり、
前記シート状活性炭は、下方に開口する袋状体に形成されている、モジュール。
(15)排液処理用の触媒モジュールであって、
少なくとも下方に開口し上方を指向する排液の流入路である排液導入部と、この排液導入部の周囲に備えられる触媒部とを有し、当該排液導入部内の排液が当該触媒部を通過して当該モジュール外に排出され、
前記触媒部は、複数層にシート状活性炭が積層された繊維状活性炭層からなり、
前記排液導入部は、通液可能な壁部を有する筒状体からなるコアにより構成され、
前記筒状体からなるコアの壁部には、高さ方向に伸びる細長いスリット状の分断部を少なくとも1つ有し、
前記シート状活性炭は、前記分断部に挿入して前記コアの外周に巻き付けられている、モジュール。
(16)前記触媒部は、排液導入部側に突出する部位を有している、(14)又は(15)に記載のモジュール。
(17)前記突出する部位は、前記排液導入部において隔壁状体である、(16)に記載のモジュール。
(18)前記突出する部位は、触媒部を構成するシート状活性炭が延出されて形成されている、(16)又は(17)に記載のモジュール。
(19)前記分断部を介して前記シート状活性炭の少なくとも一部が排液導入部内に隔壁状に配置されている、(15)〜(18)のいずれかに記載のモジュール。
(20)前記排液導入部は通液可能な筒状体からなるコアによって構成され、その壁部には高さ方向に沿う少なくとも2つの分断部を有し、当該分断部を介して下方に開口する袋状のシート状活性炭の少なくとも一部が排液導入部内に隔壁状に配置され、前記繊維状活性炭層は、下方に開口する袋状のシート活性炭が前記筒状体に巻き付け形成されている、(14)に記載のモジュール。
(21)前記繊維状活性炭層はシート状活性炭が積層されて形成されており、少なくとも1つの層間にはメッシュ状体を備える、(14)〜(20)のいずれかに記載のモジュール。
(22)前記触媒モジュールにおいては、前記触媒部の外周面側のみから処理液が排出されるように前記触媒モジュールの上部が遮蔽されている、(14)〜(21)のいずれかに記載のモジュール。
(23)(1)〜(13)のうちいずれか1項に記載の排液処理装置であって、
繊維状活性炭層は、銀を含有する繊維状活性炭により形成されていることを特徴とする、排液処理装置。
(24)(14)〜(22)のうちいずれか1項に記載の触媒モジュールであって、
繊維状活性炭層は、銀を含有する繊維状活性炭により形成されていることを特徴とする、触媒モジュール。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明の排水処理装置は、筒状の触媒モジュールと、1あるいは2以上の前記触媒モジュールを収容する処理槽、とを備えており、
前記触媒モジュールは、少なくとも下方に開口し上方を指向する排液流入路である排液導入部と、この排液導入部の周囲に備えられる触媒部であって、当該排液導入部内の排液が当該触媒部を通過してモジュール外へ排出されるように繊維状活性炭層を備える触媒部、とを有し、前記開口を介して前記処理槽外部の排液供給側と連通し、当該排液供給側からの排液が前記触媒部に供給可能に備えられており、
前記処理槽は、前記触媒モジュールから排出される処理液を貯留するとともに、当該処理液を所定液位において外部に流出させるようになっていることを特徴とするものである。
本排水処理装置は、このような構成の触媒モジュールと処理槽(これらの2つの手段を備えるものを処理ユニットともいう。)を備えることにより、処理すべき排液を上向流として供給したとき、排液が排液導入部から外向き及び/又は上向きの処理流を創出することができる。このため、触媒部において均一に触媒反応の場を形成することができる。したがって、部分的な触媒劣化が抑制される。
また、当該処理流の創出は、触媒モジュールにおける部分的な、特に排液導入部近傍における目詰まりも有効に防止することができる。さらに、このような処理流の創出によれば、触媒反応によりガスが発生する場合であっても、ガスが上方を指向して排出されるため、ガスが発生による処理速度の低下を抑制できる。
さらに、当該処理流の創出により、処理槽における触媒モジュールを中心とする上方あるいは放射状の拡散流を発生させることができる。かかる拡散流は、処理槽内に貯留される処理液における更なる触媒反応の進行に寄与している。
【0008】
また、以上のことから、本処理ユニットによれば、十分な処理速度を容易に確保することができる。さらに、触媒モジュールを処理槽内に複数個設置しても、処理速度を維持することができる。このため、複数個の触媒モジュールを設置した場合、容易に処理能力を増大させることができる。
なお、本処理ユニットによれば、触媒モジュールの表層側において処理液と接触しており、より完全に触媒反応が遂行される。
【0009】
以下、本発明の実施の形態について、図1〜図10に、それぞれ、全体の概略、触媒モジュール、処理ユニット、処理装置、及び処理方法等について例示しつつ、順次説明する。本発明の各種実施態様は、例示する図に示される構成に限定されるものではなく、本発明の触媒モジュール、処理ユニット、処理装置、及び処理方法並びにさらに他の形態には、以下に説明する本発明の各種形態の全ての組み合わせによって構成される様々な態様を包含する。
【0010】
(触媒モジュール)
本発明において用いるのに好ましい触媒モジュール2は、図2に示すように、全体として筒状体であり、少なくとも下方に開口し上方を指向する排液流入路である排液導入部4と、この排液導入部4の周囲に備えられる触媒部10を有している。換言すれば、触媒モジュール2は、触媒部10を筒状体として備え、その内側が排液導入部4となっている。触媒モジュール2の筒状形態は各種断面形態を取ることができるが、好ましくは、円筒形状である。
排液導入部4は、少なくとも下方に開口6を有し上方を指向する流入路形態を有している。排液導入部4は、モジュール2の上端に至らない高さ部位まで形成されていてもよいが、好ましくは、モジュール2の高さ全体に渡って設けられている。排液導入部4は、特に、通液性の筒状体(コア)を備えていてもよい。当該コアは、モジュール2の構造支持体としても機能する。当該コアは、例えば、メッシュ状壁部を有する筒状体や、樹脂、セラミックスあるいは金属の多孔質壁部を有する筒状体で構成することができる。
【0011】
触媒部10は、排液導入部4の外周に繊維状活性炭層12(以下、触媒層12ともいう。)により形成されている。触媒部10は、繊維状活性炭層で形成される結果、適当な厚みをもって形成されるとともに、当該排液導入部4内の排液が当該触媒部を通過し外周面から排出されるような通液性も備えている。
排液導入部4と触媒部10との関係は、モジュール2の高さ全体に渡って排液導入部4とその周囲に触媒部10が構成され、排液導入部4が貫通孔となっている場合の他、排液導入部4が下方からモジュール2の上端までには至らない高さに形成され、排液導入部4が下方に開口する凹状部であるときは、当該凹状部の底部側、すなわち、モジュール2の上部側には、繊維状活性炭層12を設けることが好ましい。
【0012】
モジュール2における触媒部10は、筒状体に構成されているが、その内壁から中空部内に触媒部10の一部を突出させて形成させることができる。内壁から中空部に凸状に触媒部10を存在させることにより、当該凸状部を介して触媒部10の外層側への排液の流通が促進される。
中空部における触媒部10の凸状部10aの形態は、特に限定しない。図3(a)に示すように、内壁から内周に沿って一定間隔で突出するリム状に設けることもできる。また、図3(b)に示すように、中空部をほぼ横断するような隔壁状体10bに設けられることが好ましい。なお、隔壁状体10bといえども他の触媒部10の部位と同様に排液が通過するように形成されている。より好ましくは、図3(c)に示すように、触媒部10の内壁の一部位から対向する内壁に向かって中空部を横断し、対向側の触媒部10の内壁に連結されるような隔壁状体10bである。
なお、隔壁状体10bの形態は、単一の壁状体であってもよく、平行する複数の壁状体であってもよく、また、交差する壁状とすることもできる。
【0013】
このような筒状のモジュール2は、シート状活性炭14を用いることにより容易に構築することができる。例えば、図2(a)に示すように、シート状活性炭14を所定の中空部を有するように筒状体に巻き付け形成することもできる。また、図2(b)に示すように、メッシュ状のコア8の外周に、シート状活性炭14を巻き付けして得ることができる。当該構成によれば、モジュール2の形状保持性、強度が保たれやすく、また、モジュール2も容易に構築できる。なお、この場合、繊維状活性炭層12は、複数にシート状活性炭14が積層された構造を採る。シート状活性炭14は、抄紙法により他のバインダー繊維、例えばポリエチレン繊維やポリプロピレン繊維と混合してシート状に作製する方法や,金属類を添着あるいは練りこみなどして得た金属含有活性炭繊維を芯鞘構造のポリエステル複合繊維と均一に混合して乾式法でシート状にすることにより得ることができる。
【0014】
コア8の外周にかかるシート状活性炭14により繊維状活性炭層12を構成するには、コア8にシート状活性炭14をスパイラル状に巻き,熱処理することにより得ることができる。なお、活性炭層12は、必ずしもシート状活性炭14によりスパイラル状に形成されなくてもよく、多数の同心円状にシート状活性炭14を組み合わせることによっても形成することができる。また、これらの積層形態を組み合わせることもできる。
【0015】
また、触媒部10の内壁から中空部側に凸状部10aを形成するには、図4(a)に示すように、例えば、凸状にしたい部分にのみ、シート状活性炭14の屈曲部位を屈曲部が中空部側に突出させるようにすることができる。また、図4(b)に示すように、シート状活性炭14の一部を中空部に隔壁状体10bとして位置させるように巻き付け形成することもできる。さらに、図4(c)に示すように、断面半円状の2個の筒状体の平面部を突き合わせるようにし、当該突合せされた平面部を隔壁状体10bとすることもできる。
【0016】
また、コア8を用いる場合は、容易に、隔壁状体を形成することもできる。
すなわち、コア8の壁部に分断部16を形成して、この分断部16からコア8の内部にシート状活性炭14を挿入して、コア8の内部にシート状活性炭14を収容させることができる。
分断部16は、触媒モジュール2の高さ方向に沿うようにすると、シート状活性炭14をコア8内に挿入させやすい点において好ましい。また、分断部16の形態は、シート状活性炭14を挿入しやすい形態であればよく特に限定しないが、コア8の高さ方向に沿った細長いスリットあるいは間隙状であることが好ましい。また、当該分断部16は、シート状活性炭14の寸法に応じ、好ましくは、シート状活性炭14をその高さ方向にわたっておおよそ収容できる範囲にわたって形成されている。
【0017】
また、分断部16は、少なくとも2以上設けることが好ましく、対向状とすることが好ましい。2以上の分断部16を設けると、これらの分断部16を通過するようにシート状活性炭14を設けることにより、シート状活性炭14においてより排液の流通が良好な状態を得ることができる。また、コア8に対して、シート状活性炭14を固定しやすくなり、また、コア8に対する巻き付けも容易となる。
【0018】
分断部16の形態は特に限定しないが、たとえば、図5に例示するように、コア8に対して切り込みを入れたスリット状に形成することもできるし、また、図示はしないが、コア8を高さ方向に沿って2以上に分割し形成された分割部を対向させた部位を、分断部16とすることもできる。
分断部16をスリット状とする場合、スリットの開口側は、コア8の下端側とすることもできるが、上端側とすることもできる。
【0019】
分断部16に、シート状活性炭14を通過させて、コア8の中空部をシート状活性炭14を存在させるようにすると、排液導入部4の内壁のみならず、排液導入部4の中空部に配置されたシート状活性炭14を介して排液導入部4の外周側に配置される触媒部10にも排液を均一に行き渡らせ、触媒反応の均一化を図ることができる。
【0020】
いずれの形態においても、触媒部10を構成するシート状活性炭14は、単一のシート状体から構成される通常のシート状体とすることもできるが、下方に開口する袋状体18とすることもできる(図5に使用形態の一例として記載する)。当該袋状体18を用いると、排液の外向流を妨げず、上向流をある程度抑制して、外向流を促進できる。また、触媒部10における排液の均一分布を容易に達成できる。その結果、目詰り防止効果や交換周期の長期化を図ることができる。また、袋状体18の場合、容易に所定の厚みの触媒部10を構成することもできる。
【0021】
また、いずれの形態においてもシート状活性炭14を用いる場合、少なくとも1つのシート状活性炭14の層間にはメッシュ状体20を備えさせることができる。かかるメッシュ状体20を備えさせることにより、層間隔を維持した形態を容易に確保できるとともに、排液の層内及び層間流通性を高めることができる。結果として、当該構成によれば、通過抵抗を高めることなく、触媒反応性を向上させたり、排液の均一分布を達成したりすることができる。
特に、当該メッシュ状体20は、図6に示すように、シート状活性炭14として袋状体18を採用すると、当該袋状体18内にシート状活性炭を内包させることができ、容易に層間にメッシュ状体を介在させることができる。
【0022】
なお、モジュール2は、シート状活性炭14によらずに他の方法によっても構築することができる。例えば、繊維状活性炭と,ポリエチレンイミン,ポリアクリル酸,ポリアクリルアミド, ポリエチレン繊維, ポリプロピレン繊維等の有機高分子をバインダーとして数%用いてスラリー状に水に分散させ,不織布をセットした筒状濾過器を用いてこれを吸引濾過して筒状のカートリッジに成型してもよい。この場合、必要に応じて、触媒部10の一部として凸状部10や隔壁状体10bを形成することができる。
【0023】
なお、繊維状活性炭は,ピッチ系, アクリル系,フェノール系,セルロース系等のものを使用できるが,耐酸化性に優れるピッチ系のものが好ましい。
また,繊維状活性炭に添着あるいは練り込みなどして含有させる金属としては,鉄,コバルト,ニッケル,マンガン及び銀が好ましく,これらの金属の酸化物や水酸化物等の化合物でもよい。金属などの含有量としては,繊維状活性炭に対し,金属として0.01〜5重量%であることが好ましい。含有量が0.01重量%未満では,金属による分解よりも活性炭繊維自体による分解反応が大きく,活性炭繊維の消耗が大きくなる傾向を示す。また,5重量%を超えると,微粒子として活性炭繊維上に含有させることが困難で,過酸化水素の分解効率が逆に低下する。さらに,5重量%を超える金属微粒子を含有させる場合,特にコバルト,ニッケル及び銀などについては高価になる。
【0024】
金属類を活性炭繊維に含有させる方法は,公知の方法を採用することができる。例えば銀の場合,繊維状活性炭を硝酸銀の水溶液に浸漬し,次いで取り出して脱水した後,加熱して硝酸銀を分解し,銀を添着する方法や,銀鏡法による方法がある。さらに練り込みすることも可能である。また,マンガンの場合,塩化マンガンの水溶液にオゾンを吹き込んで酸化させ,生成したマンガン酸化物とマンガン酸イオンを繊維状活性炭に吸着させる方法や,電解二酸化マンガンの微粒子を繊維状活性炭のシートに混合する方法がある。
【0025】
このようなモジュール2は、少なくとも排液導入部4の上端が遮断されていることが好ましく、より好ましくは、排液導入部4を含めた触媒部10の全体の上端が遮断されている。かかる遮断により、排液導入部4からの排液が触媒部10の外周面のみを介して外部に処理液として排出されるように強制できるからである。このようなモジュール2内における処理流の外向流を促進することにより、処理槽40内にモジュール2を配置したときに、処理槽40内における循環を当該外向流により形成あるいは促進することができる。また、遮断は、触媒部10への排液の均一供給にも寄与する。
かかる遮断は、特に限定しないが、モジュール22の上部に遮蔽部材22を密着させてシールする方法を採用することができる。また、遮蔽部材22を処理槽40の天板で兼用することもできる。なお、遮断部材22は、気体選択透過性材料は望ましい。遮断部材22による遮断によってガスが抜けにくくなるのを回避することができる。
【0026】
(処理ユニット)
処理ユニット30は、1あるいは2以上の触媒モジュール2と処理槽40とを備えている。処理ユニット30の一例を図7に示す。
処理ユニット30は、好ましくは、2以上のモジュール2を備えている。本発明においては、処理槽40中に複数個のモジュール2を収容させることにより処理ユニット30の処理能力の向上を容易に図ることができる。
処理槽40は、適数個のモジュール2を収容可能であるとともに、これらのモジュール2から排出される処理液をモジュール2周囲に一時貯留しておくことが可能な程度の形態を備えている。一時貯留した処理液に対して接触状態にある触媒層12による完全な触媒反応の遂行を期待できるからである。
したがって、本発明の処理ユニットは、モジュール2内を排液が通過する際において触媒反応が生ずるほか、モジュール2から排出された処理液中に触媒反応の基質が残留していたとしても、処理槽40内の処理液中に露出されている触媒層12の表層側において触媒反応が行われ、基質は完全に消去される。
【0027】
処理槽40は、収容しているモジュール2の高さを超える深さあるいはそれを下回る深さを備えることができるが、好ましくは、モジュール2の全体を収容するとともに、その高さとほぼ同程度の深さを備えている。また、さらに、処理槽40は、適数個のモジュール2を収容した場合に、モジュール2同士がおおよそ均等な間隔を維持して配列できるような形態を備えている。
【0028】
処理槽40は、容器状のケーシング42を備えている。ケーシング42は、容器状であり、少なくとも容器外周側を構成する壁部44と容器底部46とを備えている。
処理槽40は、内部に処理液を収容し、所定液位にて処理液を流出可能に形成されている。所定液位で処理液を流出可能に構成するには、最も一般的には、処理槽40を上方に開口する容器に構成し、開口位置を所定液位として処理液を流出させることができる(例えば図7を参照)。また、図示はしないが、所定液位に対応する壁部に処理液を流出させるための開孔部を形成することにより実現することもできる。
処理液を流出される液位は、好ましくは、モジュール2の触媒部10の上方到達位置近傍とすることが好ましい。これによると、モジュール2の触媒部10のおおよそ全高さにわたって有効に活用することができる。
なお、処理槽40においては、処理液の排出を妨げない範囲で適宜その上方をおおよそ遮断できるような天板や蓋を設けることができる。
【0029】
また、処理槽40から流出させる形態として、上部開口からあるいは壁部に設けた開孔部から流出させる場合、流出する処理液を受ける樋状の処理液の導出部80を備えることが好ましい。かかる導出部80を設けることにより、上部開口等から処理液を単にオーバーフローさせる形態であっても、フローさせた処理液を効率的に次段に搬送することができる。
導出部80の形態は特に限定しないで、処理層40において採用されている処理液の流出形態(部位など)に適合する形態を採用することができる。
図7及び図9には、導出部80の一形態が示されている。これらの図における導出部80は、処理層40の上部開口の全体から処理液を流出させる形態において、開口端縁の外周にわたって樋状に形成されている。この導出部80においては、次段へ処理液を搬送するための配管あるいは開口等が形成されている。
なお、導出部80は、処理液が流出する所定液位近傍に形成されていることが好ましいが、処理液を受けることができる限り、所定液位より離間した下方に設けることもできる。例えば、処理層40の壁部44外周を取り巻くような槽状として、処理槽と組み合わされ二重槽的に構成することもできる。
【0030】
モジュール2は、好ましくは、底部46に立設されている。モジュール2の排液導入部4には排液供給側から上向流として排液が供給されることから、底部46にモジュール2を立設し、処理槽40の底部46を介して排液を供給することで全体のシステムをコンパクト化すると同時に簡略化することができる。
【0031】
処理槽40の底部46に対してモジュール2を立設するには、特に限定しないが、底部46に対して脱着可能に装着されていることが好ましい。脱着可能であると、モジュール2の交換やメンテナンスを容易化することができる。
脱着のための構造としては、特に限定しないが、例えば図8に示す構造を採用することができる。
この脱着構造は、底部46を挟んで処理槽40内部側の第1の保持手段50と処理槽40の外部側の第2の保持手段60とによって構成することができる。第1の保持手段50は、図8に示すように、モジュール2の環状の底部に当接可能な環状のベース部52とこのベース部52の内環部54に連続する孔部58を有し、排液導入部4の内部に挿入される筒状の内挿部56とを備えている。
【0032】
一方、第2の保持手段60は、少なくともベース部52の内環部54に挿入可能なボルト部62を有しており、ボルト部62は、装着時に排液導入部4と連通する貫通孔64を備えている。さらに、第2の保持手段60は、ボルト部62に連続するヘッド部66を有していてもよい。
このような第1の保持手段50と第2の保持手段60とは螺合により固定可能に形成されている。したがって、第1の保持手段50の少なくともベース部52の内環部54の内壁には雌ネジ部が形成され、第2の保持手段60のボルト部62の外周には、雄ネジ部が形成されている。なお、図8に示す形態では、雌ネジ部は、内挿部56の孔部58の内壁にわたって連続的に形成されている。
【0033】
第1の保持手段50と第2の保持手段60とによる固定に際しては、排液が排液導入部4を介してモジュール2に導入されるように、適宜、シール材69を用いることができる。例えば、図8に示すように、第1の保持手段50の内挿部54のモジュール2の内壁部に当接する部分には適宜環状のシール材69を備えることができるし、第2の保持手段60のヘッド部66と底部46との間に環状のシール材を備えることもできる。
【0034】
さらに、第2の保持手段60のボルト部62は、その先端側、すなわち、螺合によりモジュール2の排液導入部4側に侵入している側に向かって徐々に径が大きくなっていることが好ましい。かかるボルト形状とすることにより、螺合により、ボルト部62が第2の保持手段の奥部に挿入されていくことにより、より強く第1の保持手段50の内壁を押圧して密着性や固着性を向上させることができる。また、かかる第2の保持手段60のボルト形状に合わせて第1の保持手段50の内挿部56にもスリット57を形成して、内挿部56がボルト部62の挿入により内挿部56の先端側が拡張するように形成することが好ましい。
【0035】
さらに、処理ユニット30においては、モジュール2のみならず、モジュール2と処理槽40の底部46を一体化した触媒ユニット70を、処理槽40の筒状ケーシング44に脱着可能とすることもできる。かかる構成によれば、モジュール2の脱着を容易に行える他、ケーシング底部46や壁部44の洗浄などのメンテナンスも容易となる。
触媒ユニット70には、1あるいは2以上のモジュール2と、底部46とを備えることが好ましく、より好ましくは、処理槽60の天板48とを備えている。
【0036】
図9に触媒ユニット70の一例を示す。図9に示す触媒ユニット70は、底部46に複数個のモジュール2を立設状に備えている。モジュール2の底部46への装着手段は特に限定しないが、脱着可能であることが好ましい。装着手段としては、図8に示す保持手段を用いることもできる。
さらに、この触媒ユニット70は、各モジュール2の頂部を遮断するように天板48を備えている。天板48は、モジュール2の上部の遮断部材22と処理槽60の天板48とを兼用している。
【0037】
このような触媒ユニット70は、処理槽40のケーシング42に設けられた支持手段72により処理槽40に対して位置決めさせ、支持させることができる。かかる支持手段72は、例えば、図9に示すように、処理槽40の壁部46から内側に突出する凸状部とすることができる。なお、かかる凸状部、内周面に沿って連続的に備えることもできるし、部分的に備えることもできる。
特に、図9に示す触媒ユニット70においては、天板48によりモジュール2を支持することができるため、底部46に対するモジュール2の固着状態を安定化することができ、また、脱着のための作業を容易化することができるようになっている。
なお、触媒ユニット70は、処理槽40に対して上下動可能に構成されていることが好ましい。例えば、図9に示すように、天板48に取り付けた滑車に対して駆動手段により引き出し及び引き取り可能なケーブルを用いることができる。
【0038】
(処理装置)
本発明の処理装置は、少なくとも上記した触媒モジュール2を備え、その排液導入部4へ上向流で排液を導入するような形態を備えている。好ましくは、さらに、触媒部10から排出される処理液をモジュール2の外周部分に一時貯留できるような形態を備えている。さらに、好ましくは、既に説明した処理ユニット30を備えている。さらに、本処理装置は、図10に例示するように、一般的にこのような処理装置が備える、排液貯留槽、排液pH調整槽、処理液貯留槽等の1あるいは2以上を備えることができる。
本発明の処理装置においては、pH処理槽を設けることが好ましい。pH処理槽は、処理ユニット30の前段、好ましくは、直前に配置する。pH調整により、処理ユニット30における触媒反応を効率化することができる。
【0039】
なお、処理ユニット30には、必要に応じて槽内温度を触媒反応に適した温度に保持できる温度制御手段を備えていることが好ましい。特に、加温ないし冷却手段は、処理槽40のケーシングの外周側にジャケット式に設けることもできる。また、処理槽40への排液供給側において加温ないし冷却手段を備えるようにすることもできる。また、これらの双方において加温ないし冷却手段を設けることもできる。温度制御は、好ましくは処理槽40の処理液温度を検出する手段を配し、当該検出手段からの信号を検知し、必要に応じて加温ないし冷却手段を制御する制御装置により行う。
なお、2個以上の処理ユニット30を並列あるいは直列に配置することにより、排液入口濃度の異常や入口流量の増大に容易に対応することができるようになる。
【0040】
(処理方法)
次に、本処理装置を用いた排液の処理方法について説明する。
本処理方法は、上記した処理装置を用いることにより、排水を処理する方法である。
以下、液晶製造工程等で発生する過酸化水素含有排水の排水処理工程について説明する。
過酸化水素含有排水は、製造工程から例えば、中継槽等を介し、当該中継槽からポンプなどの搬送手段により本処理工程まで搬送される。
(pH調整工程)
搬送された排水は、一旦貯留され、必要に応じてpH調整する。排水のpHはおおよそ1〜12.0程度である。繊維状活性炭による触媒反応は、このようなpH範囲において進行可能であるが、好ましくは、pHをアルカリ性に調整する。7.0未満であると分解速度は遅く、10.0を超えると中和剤使用量が多く必要だからである。より好ましくは、9.0〜10.0である。pH調整のための薬剤は特に限定しないが、汎用される無機系薬剤を使用することができる。
【0041】
(ろ過工程)
酸性の液体の場合、中和後アルカリ性にすると金属の水酸化物等が発生し、特に中和剤に含まれる鉄などによりモジュールを閉塞させる恐れがある。そのため、触媒による処理工程の手前にフィルターを設ける。フィルターのろ過精度は1〜300μm程度のものを目的物にあわせて選定する。
(触媒反応による処理工程)
必要に応じてpH調整された排水は、処理工程へと供給される。処理工程は、処理ユニット30を備えている。排水は、適当な搬送手段により処理槽40内に収容されたモジュール2にその排液導入部4を介して上向流として供給される。モジュール2においては、排液の上向流及び外向流からなる処理流が発生する。特に、モジュール2の頂部が遮断されている場合には、外向流が遮断されていない場合よりも多く発生する。また、排液導入部4の上端側が遮断されていることにより、当該上端で衝突して下降する排液流も発生し、モジュール2内において排液の滞留する時間を多く確保することができるようになる。この結果、触媒部10における触媒反応の場の均一化を図ることができる。特に、外向流の発生により、モジュール2から排出される処理流が処理槽40内へ良好に拡散されることになる。したがって、処理槽40において特に攪拌手段などを備えなくても、モジュール2からの拡散流の発生により、処理槽40内における処理液中に残存する基質と触媒層12の表層側での触媒反応の接触確率を向上させ触媒反応をより確実に進行させることができる。
【0042】
なお、処理槽40内における温度は、好ましくは15℃以上60℃以下とすることが好ましい。15℃以下であると分解速度は遅く、60℃を越えると耐熱性の部材が必要だからである。また、より好ましくは30℃以上50℃以下である。
過酸化水素は、モジュール2の触媒層12による分解で水と酸素とに分解される。酸素は、供給される排液の上向流により、モジュール2の触媒部10の上方側から排出され、そのまま処理槽40の開口から放出されることになる。
【0043】
処理槽40内において予め設定された所定液位にまで処理液が到達すると、開口あるいは開孔部から処理液が流出される。処理槽40に滞留している間は、処理液と触媒層12の表層側での触媒反応が行われ得る。処理槽40の容量は、排液中の被分解成分の濃度とモジュール2による処理能力とを考慮して、滞留時間内に所望とする濃度にまで被処理成分が分解されるように設定されている。
流出した処理液は、導出部80や配管等を通じて、処理液の貯留槽に搬送され、貯留される。
【0044】
本処理方法は、活性炭を用いた触媒反応を利用した排液処理に有用であり、特に排液の種類を問わない。好ましくは、半導体や液晶の製造工程における排水,食品の製造、加工工程における排水に対して用いることができる。また、触媒反応の基質としては、過酸化水素、硫過水(硫酸と過酸化水素水との混合液)、アンモニア過水(アンモニア水と過酸化水素水の混合液)、オゾン等を挙げることができる。
また、なお、同じ構成で活性炭による触媒反応も用いなくても、活性炭の吸着作用を利用した排液処理、浄水処理も用いることができる。
【0045】
以上説明したように、本処理方法によれば、比表面積の大きい繊維状活性炭を用い、かつ、効率的な接触状態が得られるようにモジュールと処理ユニットとを構成したため、高い処理効率を達成することができる。しかも、排液の供給速度を上げてもそれに対応できるように処理能力を容易に増大することができ、結果として、高い処理効率で処理量を容易に増大することができる。例えば、空間速度(SV)を50以上も達成することができる。
また、SVを高く保つことで分解により発生するガス(酸素)を処理液により容易にモジュール外へ押出すガス抜きが可能であり、複雑なガス抜き構造の導入も必要としない。
また、運転立ち上げ時において、pH管理、温度の適切な管理が出来れば、他の特別な前段工程などを要さず、だたちに、排液を供給し処理工程を開始できる。
例えば、本処理方法によれば、5000ppm程度の過酸化水素含有排液を処理した場合、99%以上の分解効率を達成することができることがわかっている。
【0046】
本装置においては、特に、金属含有活性炭繊維を用いることが有効である。カラム(内径:φ15(mm)*層高:9.5(mm)に金属含有活性炭繊維を充填させ、過酸化水素水を通水させ、分解実験を行ったところ、高い分解能力を確認することができた。実験条件は、以下のとおりであった。結果を表1に示す。なお、過酸化水素水の分解能力はBV値(ベッドボリューム)で示した。BV値は、一定期間内に一定条件で処理した排液量が単位容積の何倍に相当するかを示す。すなわち、本実験のBV値は、H2O21000mg/Lの排液を15mg/L以下の濃度にするのに、SV=40〜50(1/h)で排液を流したときに処理できた量を装置の単位容積で除した数値である。
(実験条件)
入口過酸化水素濃度: 1000(mg/L)
その他共存物濃度 : SO4 2-:20000(mg/L)
処理後過酸化水素濃度 : 15(mg/L) 以下
SV値 : 40〜50(1/h)
フィルター条件
活性炭:2.3g(Ag含有品)
ユニチカ(株)製 : 金属含有活性炭繊維
形状 :層高:9.5(mm)
内径:φ15(mm)
【0047】
【表1】
表1に示すように、このカラムは高い過酸化水素分解能力を示した。この結果から、金属が含有された活性炭繊維を本装置に用いることにより、高い処理速度でかつ大量の処理が可能であることがわかった。
【0048】
【発明の効果】
本発明によれば、効率的な排液処理が可能な装置および処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の主たる特徴を示す図である。
【図2】触媒モジュールの一例を示す一部破断図(a)とその構成の具体例を示す図(b)である。
【図3】触媒モジュールの他の例(a)〜(c)を示す図である。
【図4】シート状活性炭を用いた触媒モジュールにおける凸状部あるいは隔壁状体の例(a)〜(c)を示す図である。
【図5】触媒モジュールをコアを用いて構成する場合を示す図である。
【図6】メッシュ状体をシート状活性炭の袋状体に内包させることを示す図である。
【図7】本発明における処理ユニットを示す図である。
【図8】処理ユニットにおける底板と触媒モジュールとの固定状態の一例を示す図である。
【図9】処理槽に対して触媒モジュールを容易に脱着可能とする触媒ユニットの一例を示す図である。
【図10】処理装置の全体の一例を示す図である。
【符号の説明】
2 触媒モジュール
4 排液導入部
6 開口
8 コア
10 触媒部
10a 凸状部
10b 隔壁状体
12 繊維状活性炭層(触媒層)
14 シート状活性炭
16 分断部
18 シート状活性炭の袋状体
20 通液性の構造体(メッシュ状体)
22 遮断部材
30 処理ユニット
40 処理槽
42 ケーシング
44 壁部
46 底部
48 天板
50 第1の保持手段
52 ベース部
54 内環部
56 内挿部
58 孔部
60 第2の保持手段
62 ボルト部
64 貫通孔
66 ヘッド部
70 触媒ユニット
72 支持手段
80 導出部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a processing technique for decomposing components in various effluents such as hydrogen peroxide-containing wastewater using fibrous activated carbon, and in particular, excellent treatment efficiency using fibrous activated carbon formed in a sheet shape. It relates to the technology that can be obtained.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, methods for treating various wastewaters such as hydrogen peroxide-containing wastewater discharged from the manufacturing process of semiconductors and liquid crystals include enzymatic decomposition methods, chemical neutralization methods, and catalytic decomposition methods. Enzymatic decomposition generally requires a reaction time, and thus requires a large reaction tank. Moreover, since the reaction tank requires a stirring means, the reaction apparatus itself becomes a large-scale apparatus according to the amount of water.
In addition, the chemical neutralization method has problems such as the use of an acid or alkali for neutralization and the generation of a neutralized product, although the disadvantages such as enzymatic degradation are small. In wastewater treatment, it should be avoided to discharge these chemicals and products out of the treatment system as much as possible. Therefore, additional processing equipment is required.
[0003]
In the method using a catalyst, there is no problem of chemicals and products, and the reaction is quick, so that it can be said that it is suitable for continuous wastewater treatment. However, if the catalyst is granular, the specific surface area is small, so it is difficult to improve the processing efficiency, and the apparatus tends to be large. In addition, when gas is generated at the time of decomposition due to granularity, a flow path configuration directed upward for gas discharge must be taken, in which case the catalyst expands upward and is physically Wears easily and generates fine powder. Furthermore, since the downstream side is contaminated with powder, a separate filtering means is required.
On the other hand, in recent years, fibrous activated carbon and the like have been supplied, and such fibrous activated carbon is formed into a sheet shape and used as a cartridge type catalyst in a spiral shape (Patent Document 1). By using such a fibrous body, there is an effect that generation of fine powder can be suppressed.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 7-144189 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a catalyst layer formed by winding activated carbon formed in a sheet shape in a spiral shape is used, generation of fine powder can be suppressed, but there is a problem that high-speed treatment is difficult because of high liquid passage resistance. In addition, in a catalyst layer in which fibrous activated carbon is entangled, it is often difficult to cause the liquid to be treated to uniformly contact and react, and the deterioration of the catalyst is likely to proceed only on the liquid introduction side. On the introduction side, clogging was easily caused by fine particles in the liquid to be treated. Further, when the reaction proceeds in a part of the catalyst layer, when gas is generated by the reaction in the catalyst layer, the gas is not smoothly discharged, and as a result, efficient treatment cannot be ensured.
Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus and a processing method capable of efficient drainage treatment by providing a treatment unit including a catalyst module using fibrous activated carbon.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The inventors of the present invention have studied a treatment unit configuration including a catalyst cartridge using fibrous activated carbon, particularly sheet-like activated carbon, and have been able to construct a unit configuration capable of making the field where the catalyst reacts uniform. Specifically, the inventors of the present invention form a uniform catalytic reaction field in the cylindrical catalyst module by creating a drainage diffusion state from the inside of the cylindrical body to the outside and / or upward. As a result, the present invention was completed.
That is, according to the present invention, the following means are provided.
(1) A drainage treatment apparatus,
A cylindrical catalyst module, and a treatment tank containing one or more of the catalyst modules,
The catalyst module includes at least a drainage introduction portion that is a drainage inflow passage that opens downward and faces upward, and a catalyst portion provided around the drainage introduction portion.And haveThe drainage liquid in the drainage introduction part passes through the catalyst part and is discharged out of the module.,in frontCommunicated with the drainage supply side outside the processing tank through the opening, and is provided so that drainage from the drainage supply side can be supplied to the catalyst unit,
The catalyst part is composed of a fibrous activated carbon layer in which sheet-like activated carbon is laminated in a plurality of layers,
The sheet-like activated carbon is formed in a bag-like body that opens downward,
The said processing tank is an apparatus which stores the processing liquid discharged | emitted from the said catalyst module, and flows out the said processing liquid outside in a predetermined liquid level.
(2) A drainage treatment apparatus,
A cylindrical catalyst module, and a treatment tank containing one or more of the catalyst modules,
The catalyst module includes at least a drainage introduction portion that is a drainage inflow passage that opens downward and faces upward, and a catalyst portion provided around the drainage introduction portion.And haveThe drainage liquid in the drainage introduction part passes through the catalyst part and is discharged out of the module.,in frontCommunicated with the drainage supply side outside the processing tank through the opening, and is provided so that drainage from the drainage supply side can be supplied to the catalyst unit,
The catalyst part is composed of a fibrous activated carbon layer in which sheet-like activated carbon is laminated in a plurality of layers,
The drainage introduction part is constituted by a core made of a cylindrical body having a wall part through which liquid can pass.
The wall portion of the core made of the tubular body has at least one elongated slit-shaped dividing portion extending in the height direction,
The sheet-like activated carbon is inserted into the dividing portion and wound around the outer periphery of the core,
The said processing tank is an apparatus which stores the processing liquid discharged | emitted from the said catalyst module, and flows out the said processing liquid outside in a predetermined liquid level.
(3) The said catalyst part is an apparatus as described in (1) or (2) which has the site | part which protrudes in the waste-liquid introduction part side.
(4) The device according to (3), wherein the projecting portion is a partition wall in the drainage introduction part.
(5) The device according to (3) or (4), wherein the projecting portion is formed by extending a sheet-like activated carbon constituting the catalyst portion.
(6)The dividing partThe apparatus in any one of (2)-(5) by which at least one part of the said sheet-like activated carbon is arrange | positioned in the drainage introduction part in the shape of a partition through the.
(7) The drainage introduction part is a cylindrical body capable of passing liquid.Consists of a core consisting ofThe wall has at least two along the height directionDividing partThe relevantDividing partAt least a part of the bag-like sheet-like activated carbon that opens downward through the wall is disposed in a partition wall shape in the drainage introduction portion, and the fibrous activated carbon layer is formed of the bag-like sheet-like activated carbon that opens downward in the cylindrical shape. The device according to (1), wherein the device is wound around the body.
(8)AboveThe apparatus according to any one of (1) to (7), wherein the fibrous activated carbon layer is formed by laminating sheet-like activated carbon, and includes a mesh-like body between at least one layer.
(9) The catalyst module according to any one of (1) to (8), wherein an upper part of the catalyst module is shielded so that the processing liquid is discharged only from the outer peripheral surface side of the catalyst unit. apparatus.
(10) The apparatus according to any one of (1) to (9), wherein the catalyst module is detachably attached to a bottom plate of the processing tank.
(11) The catalyst module includes an annular base portion that contacts an annular bottom portion of the catalyst module, and is provided on the inner side of the treatment vessel bottom plate, and a hole portion that is continuous with the inner ring portion of the base portion. A first holding means having a cylindrical insertion portion inserted into the drainage introduction portion, and having an internal thread portion at least on the inner wall of the inner ring portion;
A through hole that is provided at a position corresponding to the first holding means with the bottom plate interposed therebetween, can be inserted into the inner ring portion, has an external thread portion on the outer peripheral portion, and can communicate with the drainage introduction portion A second holding means comprising a bolt part having
The device according to any one of (1) to (10), wherein the device is erected on the bottom plate of the treatment tank.
(12) The device according to (11), wherein the bolt portion in the second holding means has a tapered shape whose diameter increases upward.
(13) the catalyst module;
A bottom plate of the treatment tank provided at the bottom of the catalyst module;
A top plate for shielding the upper part of the catalyst module;
The apparatus in any one of (1)-(12) equipped with the catalyst unit which has these with respect to the predetermined position in the housing of the said processing tank so that a vertical movement is possible.
(14) A catalyst module for waste liquid treatment,
A drainage introduction part that is an inflow path of drainage that opens at least downward and points upward, and a catalyst part provided around the drainage introduction partAndThe drainage liquid in the drainage introduction part passes through the catalyst part and is discharged out of the module.
The catalyst part is composed of a fibrous activated carbon layer in which sheet-like activated carbon is laminated in a plurality of layers,
The sheet-like activated carbon is formed in a bag-like body that opens downward,module.
(15) A catalyst module for waste liquid treatment,
A drainage introduction part that is an inflow path of drainage that opens at least downward and points upward, and a catalyst part provided around the drainage introduction partAndThe drainage liquid in the drainage introduction part passes through the catalyst part and is discharged out of the module.
The catalyst part is composed of a fibrous activated carbon layer in which sheet-like activated carbon is laminated in a plurality of layers,
The drainage introduction part is constituted by a core made of a cylindrical body having a wall part through which liquid can pass.
The wall portion of the core made of the tubular body has at least one elongated slit-shaped dividing portion extending in the height direction,
The sheet-like activated carbon is inserted into the dividing portion and wound around the outer periphery of the core.module.
(16) The module according to (14) or (15), wherein the catalyst portion has a portion protruding toward the drainage introduction portion.
(17) The module according to (16), wherein the projecting portion is a partition wall in the drainage introduction part.
(18) The module according to (16) or (17), wherein the protruding portion is formed by extending a sheet-like activated carbon constituting the catalyst portion.
(19)The dividing partThe module according to any one of (15) to (18), wherein at least a part of the sheet-like activated carbon is arranged in a partition wall shape in the drainage introduction part.
(20) The drainage introduction part is a cylindrical body capable of passing liquid.Composed of a core consisting ofThe wall has at least two along the height directionDividing partThe relevantDividing partAt least a part of the bag-like sheet-like activated carbon that opens downward through the pipe is disposed in a partition wall shape in the drainage introduction part, and the fibrous activated carbon layer is formed of the bag-like sheet activated carbon that opens downward in the cylindrical body. The module according to (14), wherein the module is wound around.
(21)AboveThe module according to any one of (14) to (20), wherein the fibrous activated carbon layer is formed by laminating sheet-like activated carbon, and includes a mesh-like body between at least one layer.
(22) The catalyst module according to any one of (14) to (21), wherein the upper part of the catalyst module is shielded so that the processing liquid is discharged only from the outer peripheral surface side of the catalyst unit. module.
(23)The drainage treatment apparatus according to any one of (1) to (13),
The drainage treatment apparatus, wherein the fibrous activated carbon layer is formed of fibrous activated carbon containing silver.
(24) The catalyst module according to any one of (14) to (22),
The catalyst module, wherein the fibrous activated carbon layer is formed of fibrous activated carbon containing silver.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The wastewater treatment apparatus of the present invention includes a cylindrical catalyst module and a treatment tank that houses one or more of the catalyst modules,
The catalyst module includes at least a drainage introduction part that is a drainage inflow path that opens downward and faces upward, and a catalyst part provided around the drainage introduction part, and the drainage liquid in the drainage introduction part And a catalyst part provided with a fibrous activated carbon layer so that it passes through the catalyst part and is discharged out of the module, and communicates with the drainage supply side outside the processing tank through the opening. Drained liquid from the liquid supply side is provided so as to be supplied to the catalyst unit,
The treatment tank stores the treatment liquid discharged from the catalyst module and causes the treatment liquid to flow out to the outside at a predetermined liquid level.
When the wastewater treatment apparatus is provided with the catalyst module and the treatment tank having such a configuration (the one equipped with these two means is also referred to as a treatment unit), the wastewater to be treated is supplied as an upward flow. The drainage can create an outward and / or upward process flow from the drainage inlet. For this reason, a catalytic reaction field can be formed uniformly in the catalyst portion. Therefore, partial catalyst deterioration is suppressed.
Moreover, the creation of the treatment flow can effectively prevent partial clogging in the catalyst module, particularly in the vicinity of the drainage introduction portion. Furthermore, according to the creation of such a processing flow, even when gas is generated by a catalytic reaction, the gas is discharged upward, so that a reduction in processing speed due to the generation of gas can be suppressed.
Furthermore, by creating the treatment flow, an upward or radial diffusion flow centered on the catalyst module in the treatment tank can be generated. Such a diffusion flow contributes to further progress of the catalytic reaction in the processing liquid stored in the processing tank.
[0008]
From the above, according to the present processing unit, a sufficient processing speed can be easily ensured. Furthermore, the processing speed can be maintained even if a plurality of catalyst modules are installed in the processing tank. For this reason, when a plurality of catalyst modules are installed, the processing capacity can be easily increased.
In addition, according to this processing unit, it contacts with the processing liquid on the surface layer side of the catalyst module, and the catalytic reaction is more completely performed.
[0009]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be sequentially described with reference to FIGS. 1 to 10 exemplifying an overall outline, a catalyst module, a processing unit, a processing apparatus, a processing method, and the like. The various embodiments of the present invention are not limited to the configurations shown in the illustrated drawings. The catalyst module, the processing unit, the processing apparatus, the processing method, and other embodiments of the present invention will be described below. Various aspects constituted by all combinations of various forms of the present invention are included.
[0010]
(Catalyst module)
As shown in FIG. 2, the
The drainage introduction part 4 has an
[0011]
The
The relationship between the drainage introduction part 4 and the
[0012]
Although the
The form of the
In addition, the form of the partition-
[0013]
Such a
[0014]
In order to form the fibrous activated
[0015]
Moreover, in order to form the
[0016]
Moreover, when using the
That is, the dividing
It is preferable that the dividing
[0017]
In addition, it is preferable to provide at least two dividing
[0018]
Although the form of the dividing
When the dividing
[0019]
When the sheet-like activated
[0020]
In any form, the sheet-like activated
[0021]
Moreover, when using the sheet-like activated
In particular, as shown in FIG. 6, when the bag-
[0022]
The
[0023]
As the fibrous activated carbon, pitch-based, acrylic-based, phenol-based, cellulose-based and the like can be used, but pitch-based ones excellent in oxidation resistance are preferable.
Further, as the metal to be incorporated by being added to or kneaded into the fibrous activated carbon, iron, cobalt, nickel, manganese and silver are preferable, and compounds such as oxides and hydroxides of these metals may be used. The content of metal or the like is preferably 0.01 to 5% by weight as metal with respect to fibrous activated carbon. When the content is less than 0.01% by weight, the decomposition reaction by the activated carbon fiber itself is larger than the decomposition by the metal, and the consumption of the activated carbon fiber tends to increase. On the other hand, if it exceeds 5% by weight, it is difficult to contain the particles as fine particles on the activated carbon fiber, and the decomposition efficiency of hydrogen peroxide is lowered. Further, when metal fine particles exceeding 5% by weight are contained, especially cobalt, nickel, silver, etc. are expensive.
[0024]
A known method can be adopted as a method of incorporating the metals into the activated carbon fiber. For example, in the case of silver, there are a method in which fibrous activated carbon is immersed in an aqueous solution of silver nitrate, then taken out, dehydrated, heated to decompose silver nitrate, and silver is added, or a silver mirror method is used. Furthermore, it can be kneaded. Also, in the case of manganese, ozone is blown into an aqueous solution of manganese chloride to oxidize it, and the generated manganese oxide and manganate ions are adsorbed on fibrous activated carbon, or electrolytic manganese dioxide fine particles are mixed into a fibrous activated carbon sheet. There is a way to do it.
[0025]
In such a
Such blocking is not particularly limited, and a method of sealing the shielding
[0026]
(Processing unit)
The
The
The
Therefore, in the treatment unit of the present invention, the catalytic reaction occurs when the drainage liquid passes through the
[0027]
Although the
[0028]
The
The
The liquid level at which the processing liquid flows out is preferably near the position where the
In addition, in the
[0029]
Further, as a mode of flowing out from the
The form of the derivation | leading-out
7 and 9 show one form of the
The
[0030]
The
[0031]
The
The structure for desorption is not particularly limited, but for example, the structure shown in FIG. 8 can be adopted.
This detachable structure can be constituted by the first holding means 50 inside the
[0032]
On the other hand, the second holding means 60 has a
Such first holding means 50 and second holding means 60 are formed to be fixable by screwing. Therefore, a female screw portion is formed at least on the inner wall of the
[0033]
When fixing by the first holding means 50 and the second holding means 60, a sealing material is appropriately used so that the drainage is introduced into the
[0034]
Further, the diameter of the
[0035]
Further, in the
The
[0036]
FIG. 9 shows an example of the
Further, the
[0037]
Such a
In particular, in the
The
[0038]
(Processing equipment)
The treatment apparatus of the present invention includes at least the
In the processing apparatus of this invention, it is preferable to provide a pH processing tank. The pH treatment tank is arranged in front of the
[0039]
In addition, it is preferable that the
In addition, by arranging two or
[0040]
(Processing method)
Next, a drainage processing method using this processing apparatus will be described.
This treatment method is a method of treating waste water by using the above-described treatment apparatus.
Hereinafter, the wastewater treatment process of the hydrogen peroxide-containing wastewater generated in the liquid crystal manufacturing process will be described.
The hydrogen peroxide-containing wastewater is transported from the manufacturing process to the main treatment process by a transporting means such as a pump from the relay tank via a relay tank or the like.
(PH adjustment step)
The transported waste water is temporarily stored, and the pH is adjusted as necessary. The pH of the wastewater is about 1 to 12.0. The catalytic reaction with fibrous activated carbon can proceed in such a pH range, but preferably the pH is adjusted to alkaline. If it is less than 7.0, the decomposition rate is slow, and if it exceeds 10.0, a large amount of neutralizing agent is required. More preferably, it is 9.0-10.0. Although the chemical | medical agent for pH adjustment is not specifically limited, A widely used inorganic chemical | medical agent can be used.
[0041]
(Filtration process)
In the case of an acidic liquid, if it is made alkaline after neutralization, a metal hydroxide or the like is generated, and there is a possibility that the module may be clogged with iron contained in the neutralizing agent. For this reason, a filter is provided before the catalyst treatment step. The filtration accuracy of the filter is selected from about 1 to 300 μm according to the object.
(Processing by catalytic reaction)
Wastewater whose pH is adjusted as necessary is supplied to the treatment process. The processing step includes a
[0042]
The temperature in the
Hydrogen peroxide is decomposed by the
[0043]
When the processing liquid reaches a predetermined liquid level set in advance in the
The processing liquid that has flowed out is transferred to and stored in a processing liquid storage tank through the lead-out
[0044]
This treatment method is useful for drainage treatment using a catalytic reaction using activated carbon, and the type of drainage is not particularly limited. Preferably, it can be used for wastewater in the manufacturing process of semiconductors and liquid crystals, wastewater in manufacturing of foods, and processing processes. In addition, examples of the substrate for the catalytic reaction include hydrogen peroxide, persulfate (mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution), ammonia perwater (mixed solution of ammonia water and hydrogen peroxide solution), ozone, and the like. Can do.
In addition, even if the catalytic reaction by activated carbon is not used in the same configuration, drainage treatment and water purification treatment utilizing the adsorption action of activated carbon can be used.
[0045]
As described above, according to the present processing method, the use of fibrous activated carbon having a large specific surface area and the module and the processing unit are configured so as to obtain an efficient contact state, thereby achieving high processing efficiency. be able to. Moreover, it is possible to easily increase the processing capacity so as to cope with an increase in the supply rate of the drainage, and as a result, it is possible to easily increase the processing amount with high processing efficiency. For example, a space velocity (SV) of 50 or more can be achieved.
In addition, by keeping SV high, gas (oxygen) generated by decomposition can be easily vented out of the module by the processing liquid, and it is not necessary to introduce a complicated gas venting structure.
Moreover, if pH control and temperature control can be appropriately performed at the time of start-up of the operation, it is possible to supply waste liquid and start the processing process without requiring any other special pre-stage process.
For example, according to this treatment method, it has been found that a decomposition efficiency of 99% or more can be achieved when a hydrogen peroxide-containing effluent of about 5000 ppm is treated.
[0046]
In this apparatus, it is particularly effective to use metal-containing activated carbon fibers. When a column (inner diameter: φ15 (mm) * layer height: 9.5 (mm) is filled with metal-containing activated carbon fiber, hydrogen peroxide solution is passed through and a decomposition experiment is conducted, a high decomposition ability is confirmed. The experimental conditions were as follows, and the results are shown in Table 1. The decomposition ability of the hydrogen peroxide solution was indicated by a BV value (bed volume). This indicates how many times the unit volume corresponds to the amount of drainage treated under certain conditions, that is, the BV value in this experiment is H2O2The value obtained by dividing the amount that can be treated when drainage is flowed at SV = 40-50 (1 / h) to reduce the concentration of 1000 mg / L drainage to 15 mg / L or less by the unit volume of the device. is there.
(Experimental conditions)
Inlet hydrogen peroxide concentration: 1000 (mg / L)
Other coexisting substance concentration: SOFour 2-: 20000 (mg / L)
Hydrogen peroxide concentration after treatment: 15 (mg / L) or less
SV value: 40-50 (1 / h)
Filter condition
Activated carbon: 2.3 g (Ag-containing product)
Unitika Ltd .: Metal-containing activated carbon fiber
Shape: Layer height: 9.5 (mm)
Inner diameter: φ15 (mm)
[0047]
[Table 1]
As shown in Table 1, this column showed high hydrogen peroxide decomposition ability. From this result, it was found that a large amount of treatment can be performed at a high treatment speed by using activated carbon fibers containing metal in this apparatus.
[0048]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the apparatus and processing method which can perform efficient drainage processing can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows the main features of the present invention.
FIG. 2 is a partially cutaway view (a) showing an example of a catalyst module and a view (b) showing a specific example of its configuration.
FIG. 3 is a view showing other examples (a) to (c) of the catalyst module.
FIG. 4 is a diagram showing examples (a) to (c) of convex portions or partition walls in a catalyst module using sheet-like activated carbon.
FIG. 5 is a diagram showing a case where a catalyst module is configured using a core.
FIG. 6 is a view showing that a mesh-like body is enclosed in a sheet-like activated carbon bag-like body.
FIG. 7 is a diagram showing a processing unit in the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a fixed state of a bottom plate and a catalyst module in a processing unit.
FIG. 9 is a diagram showing an example of a catalyst unit that allows a catalyst module to be easily detached from a treatment tank.
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the entire processing apparatus.
[Explanation of symbols]
2 Catalyst module
4 Drainage introduction part
6 opening
8 core
10 Catalyst part
10a Convex part
10b Bulkhead
12 Fibrous activated carbon layer (catalyst layer)
14 Sheet activated carbon
16 part
18 Sheet-like activated carbon bag
20 Liquid-permeable structure (mesh-like body)
22 Blocking member
30 processing units
40 treatment tank
42 Casing
44 Wall
46 Bottom
48 Top plate
50 First holding means
52 Base part
54 Inner ring
56 Interpolation part
58 hole
60 Second holding means
62 Bolt part
64 Through hole
66 Head
70 Catalyst unit
72 Support means
80 Deriving part
Claims (24)
筒状の触媒モジュールと、1あるいは2以上の前記触媒モジュールを収容する処理槽、とを備え、
前記触媒モジュールは、少なくとも下方に開口し上方を指向する排液流入路である排液導入部と、この排液導入部の周囲に備えられる触媒部とを有し、当該排液導入部内の排液が当該触媒部を通過して当該モジュール外へ排出され、前記開口を介して前記処理槽外部の排液供給側と連通され、当該排液供給側からの排液が前記触媒部に供給可能に備えられており、
前記触媒部は、複数層にシート状活性炭が積層された繊維状活性炭層からなり、
前記シート状活性炭は、下方に開口する袋状体に形成されており、
前記処理槽は、前記触媒モジュールから排出される処理液を貯留するとともに、当該処理液を所定液位において外部に流出させるようになっている、装置。A drainage treatment device,
A cylindrical catalyst module, and a treatment tank containing one or more of the catalyst modules,
Said catalyst module, at least a drainage inlet portion opened downward is drainage inlet passage directed upwards, and a catalyst unit provided around the drainage inlet portion, and discharge of the waste-liquid inlet portion liquid is discharged through the catalyst unit outside the module, communicates with the discharge liquid supply side of the treatment tank outside via the front Symbol opening, supply drainage from the drainage supply side to the catalyst portion Is possible,
The catalyst part is composed of a fibrous activated carbon layer in which sheet-like activated carbon is laminated in a plurality of layers,
The sheet-like activated carbon is formed in a bag-like body that opens downward,
The said processing tank is an apparatus which stores the processing liquid discharged | emitted from the said catalyst module, and flows out the said processing liquid outside in a predetermined liquid level.
筒状の触媒モジュールと、1あるいは2以上の前記触媒モジュールを収容する処理槽、とを備え、
前記触媒モジュールは、少なくとも下方に開口し上方を指向する排液流入路である排液導入部と、この排液導入部の周囲に備えられる触媒部とを有し、当該排液導入部内の排液が当該触媒部を通過して当該モジュール外へ排出され、前記開口を介して前記処理槽外部の排液供給側と連通され、当該排液供給側からの排液が前記触媒部に供給可能に備えられており、
前記触媒部は、複数層にシート状活性炭が積層された繊維状活性炭層からなり、
前記排液導入部は、通液可能な壁部を有する筒状体からなるコアにより構成され、
前記筒状体からなるコアの壁部には、高さ方向に伸びる細長いスリット状の分断部を少なくとも1つ有し、
前記シート状活性炭は、前記分断部に挿入して前記コアの外周に巻き付けられており、
前記処理槽は、前記触媒モジュールから排出される処理液を貯留するとともに、当該処理液を所定液位において外部に流出させるようになっている、装置。A drainage treatment device,
A cylindrical catalyst module, and a treatment tank containing one or more of the catalyst modules,
Said catalyst module, at least a drainage inlet portion opened downward is drainage inlet passage directed upwards, and a catalyst unit provided around the drainage inlet portion, and discharge of the waste-liquid inlet portion liquid is discharged through the catalyst unit outside the module, communicates with the discharge liquid supply side of the treatment tank outside via the front Symbol opening, supply drainage from the drainage supply side to the catalyst portion Is possible,
The catalyst part is composed of a fibrous activated carbon layer in which sheet-like activated carbon is laminated in a plurality of layers,
The drainage introduction part is constituted by a core made of a cylindrical body having a wall part through which liquid can pass.
The wall portion of the core made of the tubular body has at least one elongated slit-shaped dividing portion extending in the height direction,
The sheet-like activated carbon is inserted into the dividing portion and wound around the outer periphery of the core,
The said processing tank is an apparatus which stores the processing liquid discharged | emitted from the said catalyst module, and flows out the said processing liquid outside in a predetermined liquid level.
前記底板を挟んで前記第1の保持手段に対応する位置に備えられ、前記内環部内に挿入可能であって外周部に雄ネジ部を有するとともに、前記排液導入部に連通可能な貫通孔を有するボルト部を備える第2の保持手段、
とによって、前記処理槽の底板上に立設されている、請求項1〜10のいずれかに記載の装置。The catalyst module has an annular base portion that is in contact with the annular bottom portion of the catalyst module, provided on the inside of the treatment tank of the bottom plate of the treatment tank, and a hole that is continuous with the inner ring portion of the base portion, A first insertion means having a cylindrical insertion portion inserted into the drainage introduction portion, and having a female screw portion on at least the inner wall of the inner ring portion;
A through hole that is provided at a position corresponding to the first holding means with the bottom plate interposed therebetween, can be inserted into the inner ring portion, has an external thread portion on the outer peripheral portion, and can communicate with the drainage introduction portion A second holding means comprising a bolt part having
The apparatus according to claim 1, wherein the apparatus is erected on the bottom plate of the treatment tank.
前記触媒モジュールの底部に備えられる前記処理槽の底板と、
前記触媒モジュールの上部を遮蔽する天板、
とを有する触媒ユニットを、前記処理槽のハウジング内の所定位置に対して上下動可能に備える、請求項1〜12のいずれかに記載の装置。The catalyst module;
A bottom plate of the treatment tank provided at the bottom of the catalyst module;
A top plate for shielding the upper part of the catalyst module;
The apparatus in any one of Claims 1-12 provided with the catalyst unit which can be moved up and down with respect to the predetermined position in the housing of the said processing tank.
少なくとも下方に開口し上方を指向する排液の流入路である排液導入部と、この排液導入部の周囲に備えられる触媒部とを有し、当該排液導入部内の排液が当該触媒部を通過して当該モジュール外に排出され、
前記触媒部は、複数層にシート状活性炭が積層された繊維状活性炭層からなり、
前記シート状活性炭は、下方に開口する袋状体に形成されている、モジュール。A catalyst module for waste liquid treatment,
A drainage inlet portion is a inlet channel drainage directed to open upwardly at least downwardly, and a catalyst unit provided around the drainage inlet section, drainage of the drainage insertable portion the catalyst Passed through the module and discharged outside the module,
The catalyst part is composed of a fibrous activated carbon layer in which sheet-like activated carbon is laminated in a plurality of layers,
The sheet-like activated carbon is a module formed in a bag-like body that opens downward .
少なくとも下方に開口し上方を指向する排液の流入路である排液導入部と、この排液導入部の周囲に備えられる触媒部とを有し、当該排液導入部内の排液が当該触媒部を通過して当該モジュール外に排出され、
前記触媒部は、複数層にシート状活性炭が積層された繊維状活性炭層からなり、
前記排液導入部は、通液可能な壁部を有する筒状体からなるコアにより構成され、
前記筒状体からなるコアの壁部には、高さ方向に伸びる細長いスリット状の分断部を少なくとも1つ有し、
前記シート状活性炭は、前記分断部に挿入して前記コアの外周に巻き付けられている、モジュール。A catalyst module for waste liquid treatment,
A drainage inlet portion is a inlet channel drainage directed to open upwardly at least downwardly, and a catalyst unit provided around the drainage inlet section, drainage of the drainage insertable portion the catalyst Passed through the module and discharged outside the module,
The catalyst part is composed of a fibrous activated carbon layer in which sheet-like activated carbon is laminated in a plurality of layers,
The drainage introduction part is constituted by a core made of a cylindrical body having a wall part through which liquid can pass.
The wall portion of the core made of the tubular body has at least one elongated slit-shaped dividing portion extending in the height direction,
The module , wherein the sheet-like activated carbon is inserted into the dividing part and wound around the outer periphery of the core .
繊維状活性炭層は、銀を含有する繊維状活性炭により形成されていることを特徴とする、排液処理装置。The drainage treatment apparatus according to any one of claims 1 to 13,
The drainage treatment apparatus, wherein the fibrous activated carbon layer is formed of fibrous activated carbon containing silver.
繊維状活性炭層は、銀を含有する繊維状活性炭により形成されていることを特徴とする、触媒モジュール。The catalyst module according to any one of claims 14 to 22, wherein
The catalyst module, wherein the fibrous activated carbon layer is formed of fibrous activated carbon containing silver.
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