JP5940047B2

JP5940047B2 - 廃水浄化材

Info

Publication number: JP5940047B2
Application number: JP2013266520A
Authority: JP
Inventors: 浩明奥村
Original assignee: 株式会社Ｔｉｏ技研
Priority date: 2013-12-25
Filing date: 2013-12-25
Publication date: 2016-06-29
Anticipated expiration: 2033-12-25
Also published as: JP2015120128A

Description

本発明は廃水を浄化するための材料に関し、特に排水中の有機性油分を分解して浄化するための材料に関する。

廃水中に含まれ、ｎ−ヘキサン抽出物として測定される有機性油分は、飲食店などの廃水に多量に含まれ、有機性油分が浄化されることなく河川に流入した廃水は、河川のＢＯＤ値を大きくするだけでなく、川底に汚泥を沈殿堆積させて、ヘドロの発生を引き起こす。そのため、有機性油分が含まれる廃水を簡便に浄化できる材料が望まれている。本発明では、このような廃水中の有機性油分を酸化分解し、かつ汚泥も分解できる廃水浄化材を提供しようとするものである。

漂白剤や除菌剤として使用される過炭酸ナトリウムを、洗浄剤として用いて、台所・洗面所・浴室等の廃水口や洗濯機等のヌメリや汚れを除去することが行われている。この過炭酸ナトリウムを主成分とする洗浄剤は、パイプやトラップ中の水に溶かすか、別途水に溶かした溶液をパイプなどに流し込む方法で使用される。この方法では、洗浄剤の作用は一時的に発揮され、蓄積された汚れ等を分解除去するものであり、廃水に対して継続的に作用するものではなく、水に溶かした際に発生する酸素による酸化作用を利用している。

一方、特許文献１には光酸化触媒の酸化チタンの表面に多孔質リン酸カルシウム膜を形成させた環境浄化材が提案されており、この浄化材に光照射することにより、空気中の有害物質或いは水中に溶解している有機溶剤や農薬などの環境を汚染している有機化合物を分解除去できることが示されている。しかし、この環境浄化材は汚染物質濃度が低い場合には有効であるが、汚染物質濃度が高い場合には、効果は必ずしも十分ではなかった。

また、特許文献２には二酸化チタン光触媒と固体状の過酸化物（過ホウ酸化合物又は過炭酸化合物）とを混合させた光触媒複合材料を紫外・可視光下で活性を有する抗菌・抗カビ剤が提案されている。そして、この複合材料の粉末を水に対して１〜０．０１％入れた溶液として用い、噴霧用スプレーに収納して噴霧したり、容器に収納し光照射を行ったりして、医療用具、衣類、食器などに付着した菌や、大気中や水中に浮遊する菌・カビの除去を行うことが示されている。しかし、この複合材料を廃水中の有機性油分や汚泥の分解除去に適用した場合には、十分な効果は得られない。

特許第３２７５０３２号公報特許第４３８５１１５号公報

本発明の課題は、廃水中に投入しても、長時間その形状を保ち、廃水中の有機性油分を酸化分解し、かつ汚泥も分解する作用を長時間継続できる廃水浄化材を提供することである。

本発明の廃水浄化材は、酸化チタン１％〜１０％と、過炭酸ナトリウム４５％〜８５％と、金属石鹸１０％〜５０％とを含有し、必要に応じてその他の添加物が加えられた固体混合物を、加熱圧縮することにより成型されたものである。

また、上記金属石鹸が高級脂肪酸アルカリ土類金属塩であることが好ましく、特に好ましい高級脂肪酸アルカリ金属塩はステアリン酸カルシウムである。そして、添加物がヒドロキシ酸、リン酸塩及びケイ酸マグネシウムのいずれか、又は２以上の組み合わせであることが好ましく、さらに、ヒドロキシ酸がクエン酸であることが好ましい。

また、上記した廃水浄化材は、固体混合物を、温度３０℃〜８０℃、プレス圧力９．８ＭＰａ（１００ｋｇｆ／ｃｍ²）〜６８．６ＭＰａ（７００ｋｇｆ／ｃｍ²）の条件にて加熱圧縮して賦形されたものであることが好ましく、さらに、固体混合物に多孔質セラミックス体が加えられ、共に加熱圧縮することにより一体化して成型されている廃水浄化材であることが好ましい。

上記した廃水浄化材を用いた排水の浄化には、必ずしも必要とするものではないが、光源を用いて光照射をすることが有用であり、本廃水浄化材の酸化作用を促進することができる。

本発明の廃水浄化材は、過炭酸ナトリウムを主成分として含有するにもかかわらず、水中に投入しても、成型された形状が崩れることなく維持され、長時間にわたり、廃水中の有機性油分を酸化分解することができ、廃水浄化作用が長時間継続する。そのため、廃水中に廃水浄化材を投入し、継続的に浄化作用を行うことで、廃水中の油分の分解除去を充分に行うことができる。また、河川にヘドロ状に堆積した汚泥中にこの廃水浄化材を投入することで、汚泥を酸化分解することができ、汚泥の浄化も行うことができる。

さらに、本発明の廃水浄化材は光酸化触媒の機能も有しており、光源を用いて光照射することで、有機性油分や汚泥の酸化分解を促進することできる。そのため、廃水の浄化に際して、光照射という簡易な方法で浄化作用を促進することができる。

本発明においては、酸化チタン１％〜１０％、好ましくは４％〜９％と、過炭酸ナトリウム４５％〜８５％、好ましくは４５％〜７５％と、金属石鹸１０〜５０％、好ましくは１５％〜３０％とを必須成分として含有し、必要に応じてその他の添加物が加えられた固体混合物を金型などに充填し、加熱圧縮して廃水浄化材に成型する。固体混合物としては粉末や顆粒の状態として用いられ、予め各成分を粉末又は顆粒としたものをミキサーで混合してもよいし、各成分を粉砕しながら混合して粉末や顆粒の固体混合物としてもよい。この場合、酸化チタンや過炭酸ナトリウムの含有量が夫々の下限である１％、４５％未満であると廃水浄化機能が低下して好ましくない。また、金属石鹸の含有量が１０％未満では成型された廃水浄化材の水中での形状維持力が低下し、成分の過炭酸ナトリウムが溶出し、短時間でその形状が崩壊してしまい、廃水浄化材としての機能が発揮できない。一方、金属石鹸の含有量が５０％を超えた場合には、有機性油分や汚泥に対する酸化分解機能が低下して好ましくない。

固体混合物の成分として用いられる酸化チタンとしてはアナターゼやルチルなどの結晶や無定形であってもよく、粉末にして用いられる。過炭酸ナトリウムは炭酸ナトリウムと過酸化水素との付加物であり、化学式としてはＮａ₂ＣＯ₃・３／２Ｈ₂Ｏ₂で示され、粉末ないしは顆粒として用いられる。この場合、過炭酸ナトリウム粒子の表面がケイ酸塩類、硫酸マグネシウム、リン酸塩などの無機物や有機酸、有機アミンなどの有機物で被覆されている過炭酸ナトリウムも用いることができる。

金属石鹸はステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、ラウリル酸などの高級脂肪酸の非アルカリ金属塩であり、特にマグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属塩が好ましく用いられ、より好ましい金属石鹸はステアリン酸カルシウムである。このステアリン酸カルシウムを構成する脂肪酸としては、脂肪から誘導されたものであり、ステアリン酸とパルミチン酸との混合物であってもよく、その組成としてはステアリン酸が４０％以上であることが好ましい。金属石鹸も同様に粉末又は顆粒にして用いられる。

固体混合物に加えられる添加物としては、ヒドロキシ酸、リン酸塩及びケイ酸マグネシウムのいずれか、又は２以上の組み合わせであり、添加量は合計で１０％以下であることが好ましい。ヒドロキシ酸としては、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、乳酸などが用いられるが、クエン酸が特に好ましい。リン酸塩としてはオルトリン酸或いは、ポリリン酸又はメタリン酸などの縮合リン酸を含むリン酸の金属塩であり、ナトリウム塩、カルシウム塩などが用いられる。特に、クエン酸とケイ酸マグネシウムの組み合わせが好ましく、さらに、それに加えてリン酸ナトリウムを組み合わせることが好ましい。

上記した化合物により構成される粉末又は顆粒の固体混合物は、前述のように予めそれぞれの各化合物を粉末又は顆粒とし、それらをミキサーにより十分に混合して作成してもよいし、各成分を粉砕しながら混合して粉末や顆粒の固体混合物としてもよい。次いで、得られた固体混合物を金型などに充填し加熱圧縮し成型することで、廃水浄化材が作成できる。この時の加熱圧縮の条件としては、温度３０℃〜８０℃、プレス圧力９．８ＭＰａ〜６８．６ＭＰａの範囲である。この範囲の条件にて成型を行い、成型された廃水浄化材は水中に投入されても、形状が崩れることなく少なくとも１５日以上その形状を維持するようにする。このように成型された廃水浄化材は、長時間にわたり、廃水中の有機性油分を酸化分解することができ、廃水浄化作用が長時間継続する。

成型される廃水浄化材の形状や大きさは、特に限定されることはなく、対象とする廃水の置かれた状況に応じて適宜選択でき、円柱状、円盤状、球体、回転楕円体、四面体、テトラポット状、棒状、板状などに成形することができる。

さらに、粉末又は顆粒の固体混合物中に多孔質セラミック体を入れて、廃水浄化材を成型することも有用である。多孔質セラミック体と一体化して成型されることで、廃水浄化材が多孔質体となり、廃水と接する表面積が増大し、廃水浄化作用が強化される。一体成型される多孔質セラミック体としては、レンガ、植木鉢などの素焼陶器、アルミナ、シリカを多孔質体に焼成したセラミックなどであり、その形状も特に限定されず、それらの破片であってもよい。多孔質セラミックス体の大きさは、成型される廃水浄化材の容積の半分以下とすることが廃水浄化機能の面から好ましい。また、セラミック体を一体化することにより、廃水浄化材の平均比重も大きくなり、安定して水中に沈めることができ、浄化機能の発揮にも寄与する。

（実施例）
次に示した成分組成の固体混合物を、直径２．５ｃｍ、高さ１．２ｃｍの円柱状錠剤型に充填し、温度６０℃、圧力４９ＭＰａで加熱圧縮し、廃水浄化材を成型した。
固体混合物（下記各成分の粉末をミキサーにて十分に混合）
酸化チタン８ｇ
過炭酸ナトリウム６３ｇ
ステアリン酸カルシウム２０ｇ
クエン酸３ｇ
リン酸ナトリウム３ｇ
ケイ酸マグネシウム３ｇ
得られた廃水浄化材を飲食店からの廃水路にある縦１２０ｃｍ、横６０ｃｍ、深さ１００ｃｍのピットに６０ｃｍの深さに溜まっている廃水中に３０個投入した。一ケ月経過した後も廃水浄化材はほぼ元の形状を維持していた。また、ピットからの流出口で排水のｎ−ヘキサン抽出物の測定を行った結果、廃水浄化材を投入する前の値は１９０，０００ｐｐｍであったが、7日後には４７０ｐｐｍとなり、さらに7日後には３９０ｐｐｍとなっていた。

本発明の廃水浄化材は、廃水中の有機性油分の酸化分解に効果があるだけでなく、汚泥の処理にも有効である。さらに、廃水の除菌にも有効であり、廃水の処理材として有用なものである。

Claims

酸化チタン１％〜１０％と、過炭酸ナトリウム４５％〜８５％と、金属石鹸１０％〜５０％とを必須成分として含有する固体混合物の一体成型物であって、水中に投入されても、形状が崩れることなく少なくとも１５日以上その形状を維持することを特徴とする廃水浄化材。
金属石鹸が高級脂肪酸アルカリ土類金属塩であることを特徴とする請求項１に記載の廃水浄化材。
高級脂肪酸アルカリ土類金属塩がステアリン酸カルシウムであることを特徴とする請求項２に記載の廃水浄化材。
固体混合物が、ヒドロキシ酸、リン酸塩及びケイ酸マグネシウムのいずれか、又は２以上の組み合わせを含有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の廃水浄化材。
固体混合物が、クエン酸を含有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の廃水浄化材。
ヒドロキシ酸がクエン酸であることを特徴とする請求項４に記載の廃水浄化材。
固体混合物が多孔質セラミックスを含有していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の廃水浄化材。
固体混合物を、温度３０℃〜８０℃、プレス圧力９．８ＭＰａ〜６８．６ＭＰａの条件にて加熱圧縮して成型することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の廃水浄化材の製造方法。