JP5978808B2 - 排水処理システム - Google Patents

Description

本発明は、排水処理システムに関し、有機物質を含有する排水から有機物質を除去することで当該排水を清浄化する排水処理システムに関する。

各種工場や研究施設等から排出される水（以下、排水または原水という）は、有機物質を含有している。有機物質には有害な物質が含まれている場合もあり、排水を下水中等にそのまま排出することはできない。排水処理システムは、排水に含まれる有機物質を除去することによって清浄化された処理水を排出する。

特許文献１〜３記載の排水処理システムは、排水を清浄化するために吸着素子を備えている。吸着素子に排水を接触させることで、排水中の有機物質は吸着素子によって吸着される。吸着素子からは清浄化された処理水が排出される。吸着素子に高温の加熱ガスを接触させることで、吸着素子に吸着していた有機物質は吸着素子から脱着される。吸着素子からは有機物質を含有する脱着ガスが排出される。また、吸着処理効率を高めるためなどの目的で、吸着処理前に曝気装置にて曝気処理し、曝気処理後の排水を吸着素子へ導入することも行なわれている。曝気装置からも有機物質を含有する曝気ガスが排出される。

排出された脱着ガスおよび曝気ガスは、混合排ガスとして所定のガス処理が施される。たとえば、特許文献１〜３においては、混合排ガスは、燃焼装置によって処理され、混合排ガス中に含まれる有機物質は酸化分解される。

しかし、排水中の有機物質の中には、排水中から有機物質を分離させて回収することができれば、回収有機物質として、再利用可能な場合があるが、特許文献１〜３においては、酸化分解することのみを想定し、再利用については考慮されていない。

特開２００６−５５７１３号公報 特開２０１２−０４０４７９号公報 特開２０１２−０４０５３４号公報

本発明は、従来技術の課題を背景になされたものであり、排水中の有機物質のうち、排水中から有機物質を分離させて回収することができれば、回収有機物質として、再利用可能な場合ものを、排水処理と同時に回収し、排水処理と有機物質の回収システムの両方として機能するシステムを提供することを課題とするものである。
また、排水中の有機物質を高除去率で処理することができれば、処理水を再利用することも可能である。そのため、排水処理と同時に排水の再利用システムとしても提供することも課題とするものである。

本発明は、排水中から有機物質を回収し、かつ排水を高度に清浄化する排水処理システムを提供することを目的とする。

本発明に基づく排水処理システムは、有機物質を含有する排水から有機物質を除去することで当該排水を清浄化する排水処理システムであって、
有機物質を含有する排水を曝気処理することで、排水中から有機物質を揮発除去させ、有機物質を含有する曝気ガスを排出させる曝気槽と、
前記曝気槽に接続され、有機物質を含有する排水を接触させることで有機物質を吸着し、加熱ガスを接触させることで吸着した有機物質を脱着する吸着素子を含み、前記吸着素子に排水を供給することで有機物質を前記吸着素子に吸着させて処理水として排出し、前記吸着素子に加熱ガスを供給することで有機物質を前記吸着素子から脱着させて有機物質を含有する脱着ガスとして排出する排水処理装置と、
前記曝気槽および前記排水処理装置に接続され、前記曝気槽および排水処理装置から排出された有機物質を含有する曝気ガスと脱着ガスの混合ガスに含まれる有機物質を回収する回収装置と、を備える。

上記本発明に基づく排水処理装置にあっては、上記排水処理装置が、上記吸着素子にガスを吹き付けることで上記吸着素子に付着した余剰の排水を吹き飛ばしてこれを除去排水として排出するものであることが好ましい。その場合には、上記排水処理装置から排出された除去排水が、排水として上記排水処理装置に再度供給されるように構成されていることが好ましい。

上記本発明に基づく排水処理装置にあっては、上記吸着素子が、活性炭、活性炭素繊維およびゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも１の部材を含んでいることが好ましい。

上記本発明に基づく回収装置にあっては、蒸留設備や冷却凝縮設備なども考えられるが、上記混合ガスを吸着材を充填した吸着槽に導入することで、有機物質を吸着処理して有機物質濃度が減少した処理済みガスを排出し、該吸着槽における吸着処理が完了した後に、前記吸脱着装置へ加熱ガスを導入し、吸着材から有機物質を脱着処理し、それによって吸着材を再生する吸脱着装置と、吸脱着装置における吸着材の再生の際に発生する有機物質含有加熱ガスを液化し、分離排水と有機物質に分離し、有機物質を回収する有機物質分離装置とからなる回収装置であることが好ましい。

また、前記回収装置から排出された分離排水が、排水として前記曝気槽もしくは前記排水処理装置に再度供給されるように構成されていることが好ましい。

本発明による排水処理システムは、有機物質を高い効率で連続的に除去することができ、基本的に吸着材の交換の必要が無く、ガス化した有機物を回収装置へ供給することで、排水中から有機物質を回収することができる。そのため、低コストで、安定に、高い能力で排水中からの有機物質の除去ができ、さらに有機物質の回収ができる利点がある。

本発明の実施の形態１における排水処理システムのシステム構成図である。 本発明の実施の形態１における排水処理システムにおいて利用可能な他の排水処理装置の例を示す模式図である。 本発明の実施の形態１における排水処理システムにおいて利用可能なさらに他の排水処理装置の例を示す模式図である。 本発明の実施の形態２における排水処理システムのシステム構成図である。 本発明の実施の形態２における排水処理システムのシステム構成図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一または対応する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さないことにする。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における排水処理システムのシステム構成図である。以下においては、この図１を参照して、本実施の形態における排水処理システム１Ａの構成について説明する。

図１に示すように、本実施の形態における排水処理システム１Ａは、曝気槽１００と、排水処理装置２００と、回収装置３００とを主として備えている。

曝気槽１００は、気泡を発生させる曝気装置１１１を含んでおり、曝気槽１００は、配管ラインＬ１から有機物質を含有する排水を供給し、曝気処理により排水中の有機物質が揮発され、配管ラインＬ２から一次処理水として排出されることで排水中から有機物質を除去させる。また、配管ラインＬ３からガスを曝気装置１１１へ導入することにより、排水中から有機物質を揮発除去し、配管ラインＬ４から有機物質を含有する曝気ガスとして排出させる。

排水処理装置２００は、吸着素子としての吸着材２１１、２２１がそれぞれ収容された第１処理槽２１０および第２処理槽２２０を有している。吸着材２１１、２２１は、排水を接触させることで一次処理水に含有される有機物質を吸着する。したがって、排水処理装置２００においては、吸着材２１１、２２１に排水を供給することで有機物質が吸着材２１１。２２１によって吸着され、これにより排水が清浄化されて二次処理水として排出されることになる。また、吸着材２１１、２２１は、加熱ガスを接触させることで吸着した有機物質を脱着する。したがって、排水処理装置２００においては、吸着材２１１、２２１に加熱ガスを供給することで有機物質が吸着材２１１、２２１から脱着され、これにより加熱ガスが有機物質を含有する脱着ガスとして排出されることになる。

第１処理槽２１０および第２処理槽２２０には、配管ラインＬ２、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７がそれぞれ接続されている。配管ラインＬ２は、曝気槽１００から排出された一次処理水を第１処理槽２１０および第２処理槽２２０に供給するための配管ラインであり、バルブＶ２０１、Ｖ２０２によって第１処理槽２１０および第２処理槽２２０に対する接続／非接続状態が切り替えられる。配管ラインＬ６は、加熱ガスを第１処理槽２１０および第２処理槽２２０に供給するための配管ラインであり、バルブＶ２０３、Ｖ２０４によって第１処理槽２１０および第２処理槽２２０に対する接続／非接続状態が切り替えられる。配管ラインＬ５は、二次処理水を第１処理槽２１０および第２処理槽２２０から排出するための配管であり、バルブＶ２０５、Ｖ２０６によって第１処理槽２１０および第２処理槽２２０に対する接続／非接続状態が切り替えられる。配管ラインＬ７は、脱着ガスを第１処理槽２１０および第２処理槽２２０から排出するための配管ラインであり、バルブＶ２０７、Ｖ２０８によって第１処理槽２１０および第２処理槽２２０に対する接続／非接続状態が切り替えられる。

第１処理槽２１０と第２処理槽２２０とは、上述したバルブＶ２０１〜Ｖ２０８の開閉を操作することによって交互に吸着槽および脱着槽として機能し、具体的には、第１処理槽２１０が吸着槽として機能している場合には、第２処理槽２２０が脱着槽として機能し、第１処理槽２１０が脱着槽として機能している場合には、第２処理槽２２０が吸着槽として機能する。すなわち、本実施の形態における排水処理装置２００においては、吸着槽と脱着槽とが経時的に交互に切り替わるように構成されている。なお、配管ラインＬ２は、第１処理槽２１０および第２処理槽２２０のうち、吸着槽として機能している槽に接続されて当該吸着槽に一次処理水を供給し、配管ラインＬ６は、第１処理槽２１０および第２処理槽２２０のうち、脱着槽として機能している槽に接続されて当該脱着槽に加熱ガスを供給する。また、配管ラインＬ５は、第１処理槽２１０および第２処理槽２２０のうち、吸着槽として機能している槽に接続されて当該吸着槽から二次処理水を排出し、配管ラインＬ７は、第１処理槽２１０および第２処理槽２２０のうち、脱着槽として機能している槽に接続されて脱着ガスを排出する。

吸着材２１１、２２１は、活性炭、活性炭素繊維またはゼオライトの少なくともいずれかを含む部材にて構成されている。好適には、吸着材２１１、２２１としては、粒状、粒体状、ハニカム状等の活性炭やゼオライトが利用されるが、より好適には、活性炭素繊維が利用される。活性炭素繊維は、表面にミクロ孔を有する繊維状構造を有しているため、水との接触効率が高く、特に水中の有機物質の吸着速度が速くなり、他の吸着素子に比べて極めて高い吸着効率を実現できる部材である。

吸着材２１１、２２１として利用可能な活性炭素繊維の物性は、特に限定されるものではないが、ＢＥＴ比表面積が７００〜２０００ｍ^２／ｇ、細孔容積が０．４〜０．９ｃｍ^３／ｇ、平均細孔径が１７〜１８Åのものが好ましい。これは、ＢＥＴ比表面積が７００ｍ^２／ｇ未満、細孔容積が０．４ｍ^３／ｇ未満、平均細孔径が１７Å未満のものでは、有機物質の吸着量が低くなるためであり、またＢＥＴ比表面積が２０００ｍ^２／ｇを超え、細孔容積が０．９ｍ^３／ｇを超え、平均細孔径が１８Åを超えるのものでは、細孔径が大きくなることで分子量の小さな物質等の吸着能力が低下したり、強度が弱くなったり、素材のコストが高くなって経済的に不利になったりするためである。

回収装置３００は、曝気槽１００から排出される曝気ガスおよび排水処理装置２００から排出される脱着ガスの混合排ガスから有機物質を分離させる吸脱着装置３００Ａと、吸脱着装置３００Ａから排出される有機物質含有水蒸気を液化凝縮し、有機物質と水蒸気に分離する有機物質分離装置３００Ｂで構成されている。吸脱着装置３００Ａは、吸着素子として吸着材３１１、３２１がそれぞれ収容された第１処理槽３１０および第２処理槽３２０を有している。吸着材３１１、３２１は、混合排ガスを接触させることで混合排ガスに含有される有機物質を吸着する。したがって、吸脱着装置３００Ａにおいては、吸着材３１１、３２１に混合排ガスを供給することで有機物質が吸着材３１１、３２１によって吸着され、これにより混合排ガスが清浄化されて清浄ガスとして排出されることになる。特に図示しないが、吸着処理に最適な操作条件にするために、必要に応じて混合排ガス中の水分量や温度を調整する設備を吸脱着装置３００Ａの前に導入しても良い。また、吸着材３１１、３２１は、加熱ガスを接触させることで吸着した有機物質を脱着する。したがって、吸脱着装置３００Ａにおいては、吸着材３１１、３２１に加熱ガスとして水蒸気を供給することで有機物質が吸着材３１１、３２１から脱着され、これにより有機物質を含有する水蒸気として排出されることになる。

第１処理槽３１０および第２処理槽３２０には、配管ラインＬ８、Ｌ９、Ｌ１０、Ｌ１１がそれぞれ接続されている。配管ラインＬ８は、曝気槽１００および排水処理装置２００から排出された混合排ガスを第１処理槽３１０および第２処理槽３２０に供給するための配管ラインであり、ダンパーＤ３０１、Ｄ３０２によって第１処理槽３１０および第２処理槽３２０に対する接続／非接続状態が切り替えられる。配管ラインＬ１０は、加熱ガスである水蒸気を第１処理槽３１０および第２処理槽３２０に供給するための配管ラインであり、バルブＶ３０１、Ｖ３０２によって第１処理槽３１０および第２処理槽３２０に対する接続／非接続状態が切り替えられる。配管ラインＬ９は、清浄ガスを第１処理槽３１０および第２処理槽３２０から排出するための配管であり、ダンパーＤ３０３、Ｄ３０４によって第１処理槽３１０および第２処理槽３２０に対する接続／非接続状態が切り替えられる。配管ラインＬ１１は、有機物質含有水蒸気を第１処理槽３１０および第２処理槽３２０から排出するための配管ラインである。

第１処理槽３１０と第２処理槽３２０とは、上述したダンパーＤ３０１〜Ｄ３０４およびバルブＶ３０１〜Ｖ３０２の開閉を操作することによって交互に吸着槽および脱着槽として機能し、具体的には、第１処理槽３１０が吸着槽として機能している場合には、第２処理槽３２０が脱着槽として機能し、第１処理槽３１０が脱着槽として機能している場合には、第２処理槽３２０が吸着槽として機能する。すなわち、本実施の形態における吸脱着装置３００Ａにおいては、吸着槽と脱着槽とが経時的に交互に切り替わるように構成されている。なお、配管ラインＬ８は、第１処理槽３１０および第２処理槽３２０のうち、吸着槽として機能している槽に接続されて当該吸着槽に混合排ガスを供給し、配管ラインＬ１０は、第１処理槽３１０および第２処理槽３２０のうち、脱着槽として機能している槽に接続されて当該脱着槽に水蒸気を供給する。その際、配管ラインＬ１１を介して、有機物質含有蒸気が排出され、有機物質分離装置３００Ｂへ送られる。また、配管ラインＬ９は、第１処理槽３１０および第２処理槽３２０のうち、吸着槽として機能している槽に接続されて当該吸着槽から清浄ガスを排出する。

有機物質分離装置３００Ｂは、コンデンサー３３０およびセパレーター３４０から構成されている。吸脱着装置３００Ａから排出された有機物質含有水蒸気は、配管ラインＬ１１を介してコンデンサー３３０へ送られる。コンデンサー３３０では、間接的に冷却水と有機物質含有水蒸気を接触させて、有機物質含有水蒸気を液化凝縮させる。液化凝縮した有機物質含有水蒸気は、配管ラインＬ１２を介してセパレーター３４０へ送られる。セパレーター３４０では、液化凝縮した有機物質と水分とを分離させ、回収有機物質と分離排水を排出させる。

次に、上記図１を参照して、本実施の形態における排水処理システム１Ａにおいて行なわれる排水の清浄化処理の詳細について説明する。なお、以下の説明は、排水処理装置２００の第１処理槽２１０が吸着槽として機能し、第２処理槽２２０が脱着槽として機能し、回収装置３００の吸脱着装置３００Ａの第１処理槽３１０が吸着槽として機能し、第２処理槽３２０が脱着槽として機能している状態に基づいたものであるが、これら吸着槽と脱着槽とが入れ替わった場合にも、同様の処理が行なわれる。

図１に示すように、排水は、配管ラインＬ１を経由して曝気槽１００に導入される。導入された排水は曝気処理されて、排水中より有機物質が揮発し、配管ラインＬ４より曝気ガスとして排出される。有機物質が除去された後の水は、配管ラインＬ２に導入されて一次処理水として曝気槽から排出され、排水処理装置２００に導入される。

曝気槽１００から排出された一次処理水は、第１処理槽２１０に送られて吸着材２１１と接触し、当該一次処理水に含有される有機物質が吸着材２１１によって吸着される。有機物質が吸着材２１１によって吸着された後の水は、配管ラインＬ５に導入されて二次処理水として排水処理装置２００から排出される。

一方、排水処理装置２００には、上記排水の導入と並行して、配管ラインＬ６を経由して加熱ガスが導入される。導入された加熱ガスは、第２処理槽２２０に送られて吸着材２２１と接触し、吸着材２２１に吸着された有機物質を脱着させる。吸着材２２１から脱着された有機物質を含む加熱ガスは、配管ラインＬ７に導入されて脱着ガスとして排水処理装置２００から排出される。

曝気槽１００から排出された曝気ガスと、排水処理装置２００から排出された脱着ガスとの混合ガスは、配管ラインＬ８を介して吸脱着装置３００Ａに送られる。混合排ガスは、第１処理槽３１０に送られて吸着材３１１と接触し、当該混合排ガスに含有される有機物質が吸着材３１１によって吸着される。有機物質が吸着材３１１によって吸着された後のガスは、配管ラインＬ９に導入されて清浄ガスとして吸脱着装置３００Ａから排出される。

一方、吸脱着装置３００Ａには、上記混合ガスの導入と並行して、配管ラインＬ１０を経由して加熱ガスとして水蒸気が導入される。導入された水蒸気は、第２処理槽３２０に送られて吸着材３２１と接触し、吸着材３２１に吸着された有機物質を脱着させる。吸着材３２１から脱着された有機物質含有水蒸気は、配管ラインＬ１１を介して、吸脱着装置３００Ａから排出される。有機物質含有水蒸気は、前述の通り、有機物質分離装置３００Ｂにて液化凝縮された後に、分離され回収有機物質として、排水中の有機物質を回収する。

以上の如くの排水処理システム１Ａとすることにより、曝気槽１００の後処理装置として排水処理装置２００が機能し、両装置から排出される排ガスの処理装置として回収装置３００が機能することになる。具体的には、曝気槽にて排水中の特に揮発性の高い有機物質を大幅に除去させて、排水処理装置２００への負荷を下げることができ、特に曝気処理できなかった有機物質を排水処理装置にて除去させることで、例えば排水基準まで確実に排水中から有機物質の除去が可能であり、曝気槽１００や排水処理装置２００が大型化することやランニングコストが増大することを防止しつつ、高効率にかつ安定的に排水を処理することが可能な排水処理システムとすることができる。加えて、回収装置３００を用いて曝気槽１００および排水処理装置２００から排出される混合排ガスを処理することで、排水中の有機物質を回収し、再利用することが可能となる。

また、上述の如くの排水処理システム１Ａとすることにより、基本的に吸着材の交換がないため、システムを停止させることなく連続的に排水の清浄化を行なうことが可能になる。つまり、曝気槽１００の後処理排水処理装置としてカートリッジ式の吸着材を備えた交換式排水処理装置を使用した場合に比べ、カートリッジ式の吸着材の新品への交換作業や取り外しての再生処理作業が不要となり、その労力やランニングコストの増大が生じないことになる。

また、上述の如くの排水処理システム１Ａとすることにより、排水処理装置２００の第１処理槽２１０および第２処理槽２２０において吸着処理および脱着処理が交互に連続的に繰り返されることになる。このように吸着処理および脱着処理が交互に連続的に繰り返されるように構成することにより、低コストで安定的に高い能力で排水に含まれる有機物質を除去することができる。したがって、上記構成を採用することにより、高効率にかつ安定的に排水を清浄化処理できる排水処理システムとすることができる。

また、上述の本実施の形態における排水処理システム１Ａにおいては、第１処理槽２１０および第２処理槽２２０が吸着槽および脱着槽に交互に入れ替わる構成の排水処理装置２００を採用した場合を例示して説明を行なったが、これとは異なる構成の排水処理装置を採用してもよい。以下に、その例を図２および図３を参照して説明する。

図２および図３は、本実施の形態における排水処理システムにおいて利用可能な他の排水処理装置の例を示す模式図である。なお、これら図２および図３においては、排水処理装置に具備される吸着材および当該吸着材近傍に配置される構成要素のみを図示し、その他の構成要素の図示は省略している。

図２は、円柱状の外形を有する吸着材２５０を利用した場合を示している。図２に示すように、円柱状の外形を有する吸着材２５０を利用する場合には、軸方向に流体が流動可能となるように構成された吸着材２５０の軸中心に回転軸２６１を設け、この回転軸２６１をアクチュエータ等によって回転駆動する。そして、吸着材２５０の軸方向の両端面に近接して図２においては示さない配管ラインＬ２、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７（図１参照）を接続し、吸着材２５０の一部を吸着処理を行なうための部分（図２において符号２５１で示す部分）として利用し、吸着材２５０の他の一部を脱着処理を行なうための部分（図２において符号２５２で示す部分）として利用する。すなわち、吸着材２５０の符号２５１で示す部分には、軸方向の一方から一次処理水が導入され、軸方向の他方から一次処理水が導出されることになり、吸着材２５０の符号２５２で示す部分には、軸方向の一方から加熱ガスが導入され、軸方向の他方から脱着ガスが導出されることになる。

ここで、図２に示す排水処理装置においては、吸着材２５０が回転軸２６１を回転中心として図中矢印Ａ方向に所定の速度で回転する。これにより、吸着材２５０の吸着処理が完了した部分は脱着処理を行なうゾーンへと移動するとともに、吸着材２５０の脱着処理が完了した部分は吸着処理を行なうゾーンへと移動することになる。したがって、当該排水処理装置においては、同時に吸着処理と脱着処理とが行なわれることになり、連続的に清浄化処理を行なうことが可能となる。

また、図３は、円筒状の外形を有する吸着材２７０を利用した場合を示している。図３に示すように、円筒状の外形を有する吸着材２７０を利用する場合には、径方向に流体が流動可能となるように、例えば金属製の枠体２８５によって囲われた単位吸着ユニット２７５を周方向に複数並べて円筒状とし、これを図示しないアクチュエータ等によって軸中心に回転駆動する。そして、吸着材２７０に近接して図３においては示さない配管ラインＬ２、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７（図１参照）を接続し、吸着材２７０の単位吸着ユニットの一部を吸着処理を行なうための部分（図３において符号２７１で示す部分）として利用し、単位吸着ユニットの他の一部を脱着処理を行なうための部分（図３において符号２７２で示す部分）として利用する。すなわち、吸着材２７０の符号２７１で示す単位吸着ユニットには、径方向外側から一次処理水が導入され、径方向内側に向けて二次処理水が導出されて軸方向の一方に向けて排出されることになり、吸着材２７０の符号２７２で示す単位吸着ユニットには、導入管２８１を介して径方向内側から加熱ガスが導入され、径方向外側に向けて脱着ガスが導出されて導出管２８２を介して排出されることになる。

ここで、図３に示す排水処理装置においては、吸着材２７０が軸中心に図中矢印Ａ方向に所定の速度で段階的に回転する。これにより、吸着材２７０の吸着処理が完了した単位吸着ユニットは脱着処理を行なうゾーンへと移動するとともに、吸着材２７０の脱着処理が完了した単位吸着ユニットは吸着処理を行なうゾーンへと移動することになる。したがって、当該排水処理装置においては、同時に吸着処理と脱着処理とが行なわれることになり、連続的に清浄化処理を行なうことが可能となる。

なお、図２および図３に示す如くの形状の吸着材２５０、２７０を利用する場合には、当該吸着材２５０、２７０を、粒状物を充填したものや繊維状物を充填したもので構成することとしてもよいが、ハニカム状の構造を有するもので構成するとなおよい。これは、吸着材２５０、２７０をハニカム状の構造を有するもので構成することにより、圧力損失を極めて低く抑えることが可能となって処理能力が増大するとともに、ゴミ等の固形物による目詰まりの発生も比較的低く抑えることができるためである。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における排水処理システムの構成を示す模式図である。なお、図４においては、上述の本発明の実施の形態１における排水処理システム１Ａと同様の部分の図示は省略している。以下においては、この図４を参照して本実施の形態における排水処理システム１Ｂの構成について説明する。

図４に示すように、本実施の形態における排水処理システム１Ｂは、上述した本発明の実施の形態１における排水処理システム１Ａと、排水処理装置２００の構成において相違している。本実施の形態における排水処理システム１Ｂにおいては、排水処理装置２００に加熱ガスを導入するための配管ラインＬ６に、排水処理装置２００にガスを導入するための配管ラインＬ１５が接続されており、これら配管ラインＬ６、L１５の排水処理装置２００に対する接続／非接続状態を切り替えるためのバルブＶ２０９、Ｖ２１０が、配管ラインＬ６、L１５にそれぞれ設けられている。また、本実施の形態における排水処理システム１Ｂにおいては、排水処理装置２００から脱着ガスを排出するための配管ラインＬ７に、排水処理装置２００から除去排水を排出するための配管ラインＬ１６が接続されており、これら配管ラインＬ７、Ｌ１６の排水処理装置２００に対する接続／非接続状態を切り替えるためのバルブＶ２１１、Ｖ２１２が、配管ラインＬ７、Ｌ１６にそれぞれ設けられている。なお、配管ラインＬ１６の他端は、排水処理装置２００に排水を導入するための配管ラインＬ２に接続されている。

本実施の形態における排水処理システム１Ｂの排水処理装置２００においては、吸着処理と脱着処理との間に脱水処理（パージ処理）が実施される。具体的には、上述の本発明の実施の形態１における排水処理システム１Ａの場合と同様に、排水処理装置２００においては、バルブＶ２０１〜２０８の開閉が操作されることによって第１処理槽２１０と第２処理槽２２０とが交互に吸着槽および脱着槽に切り替わるが、脱着槽に切り替わった際には、まず当該脱着槽と配管ラインＬ１５および配管ラインＬ１６とが接続され、配管ラインＬ１５を介して脱着槽にガスが導入されて吸着材に吹き付けられることによって吸着材の表面に付着した余剰の排水を吹き飛ばす脱水処理が行なわれ、吹き飛ばされた除去排水は、配管ラインＬ１６および配管ラインＬ２を経由して排水処理装置２００へと再度供給される。そして、当該脱水処理を所定時間行なった後に脱着槽と配管ラインＬ１５および配管ラインＬ１６の接続が解除され、配管ラインＬ６および配管ラインＬ７が脱着槽に接続されて脱着処理が行なわれる。なお、脱水処理の際に脱着槽に導入されるガスとしては、高温でより低湿度なガスが利用されることが好ましく、例えば所定の温度に昇温された乾燥空気を利用することが好適である。

以上において説明した本実施の形態における排水処理システム１Ｂの如くの構成を採用することにより、上述した本発明の実施の形態１における排水処理システム１Ａの如くの構成を採用した場合に得られる効果に加え、吸着材２１１、２２１からの有機物質の脱着効率が大幅に増加するため、より高効率にかつ安定的に排水を清浄化処理できる排水処理システムとできる効果が得られる。なお、上述した本実施の形態においては、排水処理装置２００から排出される除去排水が当該排水処理装置２００に再度供給されるように構成した場合を例示して説明を行なったが、当該除去排水は、交換式の吸着素子を備えた排水処理装置等を別途用いて清浄化処理されるように構成してもよい。

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における排水処理システムの構成を示す模式図である。以下においては、この図５を参照して本実施の形態における排水処理システム１Ｃの構成について説明する。

図５に示すように、本実施の形態における排水処理システム１Ｃは、上述した本発明の実施の形態１における排水処理システム１Ａおよび実施の形態２における排水処理システム１Ｂの構成は同じであるが、回収装置３００の構成において相違している。本実施の形態における排水処理システム１Ｃにおいては、回収装置３００から排出される分離排水を、配管ラインＬ１４を介して曝気槽１００の配管ラインＬ1へ返送する配管構成となっており、分離排水を再度排水処理することで、有機物質の回収量を向上させ、本発明における排水処理システムからの分離排水を排出させないようにするためのものである。特に図示しないが、排水の組成および操作条件などによって、配管ラインＬ１４を排水処理装置２００の配管ラインＬ２に返送するような構成にしても良い。

有機物質分離装置３００Ｂから排出される分離排水は、有機物質の物性等によって、水分側に溶解し、有機物質の回収量が低減する場合や、分離排水を再度排水処理する場合がある。そのような場合には、分離排水を曝気槽１００や排水処理装置２００を用いて再度排水処理できるように、配管構成することにより、効率的に排水処理が可能となる。

以上において説明した本実施の形態における排水処理システム１Ｃの如くの構成を採用することにより、上述した本発明の実施の形態１における排水処理システム１Ａおよび排水処理システム１Ｂの如くの構成を採用した場合に得られる効果に加え、回収装置３００から分離排水が排出されなくなり、有機物質の回収量が増大し、分離排水を排水処理システム系外から排出しなくなるので、より効率的に排水を清浄化および有機物質の回収処理できる排水処理システムとできる効果が得られる。

以上において説明した本発明の実施の形態１から３における排水処理システム１Ａ、１Ｂ、１Ｃの特徴的な構成は、相互に組み合わせることが可能である。例えば、図２および図３に示した如くの構成の吸着材２５０、２７０を含む排水処理装置を本発明の実施の形態２おける排水処理システム１Ｂの排水処理装置２００に適用してもよい。なお、その場合には、吸着素子２５０、２７０の脱着処理を行なうためのゾーンに脱水処理を行なうためのゾーンが設けられ、当該脱水処理を行なうためのゾーンに位置する部分の吸着素子２５０、２７０に近接して上述した配管ラインＬ１５、Ｌ１６が接続され、吸着処理と脱着処理の間に脱水処理が行なわれるように排水処理装置２００が構成されることになる。

また、以上において説明した本発明の実施の形態１から３においては、排水の組成や要求される除去効率等から必要に応じて、例えば、排水処理装置２００を２台以上設置して、１台目の排水処理装置２００から排出される二次処理水を、２台目の排水処理装置２００にて再度排水処理を行い、三次処理水として排出させるなど、本発明にて説明した各装置の多段設置による高度排水処理を行っても良い。

また、以上において説明した本発明の実施の形態１から３においては、ポンプやファン等の流体搬送手段やストレージタンク等の流体貯留手段などの構成要素を特に示すことなく説明を行なったが、これら構成要素は必要に応じて適宜の位置に配置すればよい。

このように、今回開示した上記各実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

以下、実施の形態３の実施例によりさらに本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
なお、評価は下記の方法によりおこなった。

（ＢＥＴ比表面積）
ＢＥＴ比表面積は、液体窒素の沸点（−１９５．８℃）雰囲気下、相対圧力０．０〜０．１５の範囲で上昇させたときの試料への窒素吸着量を数点測定し、ＢＥＴプロットにより試料単位質量あたりの表面積（ｍ^２／ｇ）を求めた。

（細孔容積）
細孔容積は、相対圧０．９５における窒素ガスの気体吸着法により測定した。

（平均細孔径）
平均細孔径は、以下の式で求めた。
ｄｐ＝４００００Ｖｐ／Ｓ（ただし、ｄｐ：平均細孔径（Å））
Ｖｐ：細孔容積（ｃｃ／ｇ）
Ｓ：ＢＥＴ比表面積（ｍ^２／ｇ）

（有機物質除去効果）
原水は塩化メチレンもしくは酢酸エチルを含む水とした。曝気槽、排水処理装置、回収装置の入出の塩化メチレン濃度を測定して除去効果を確認した。

（有機物質濃度評価）
入口・出口の水およびガスの有機物質濃度は、ガスクロマトグラフ法、もしくはヘッドスペース−ＧＣ／ＭＳ法で分析した。

［実施例１］
曝気槽に水蒸気を加えながら曝気温度４０℃に調整し、風量１００Ｌ／ｍｉｎ、滞留時間２ｈｒの条件で処理水量２０Ｌ／ｈｒの塩化メチレン２００００ｍｇ／Ｌを含む原水を導入し、一次処理水を得た。その際の出口塩化メチレン濃度は、０．３ｍｇ／Ｌ以下であり、塩化メチレンを９９．９％以上原水から除去することができた。また、曝気槽から排出される曝気ガス中の塩化メチレン濃度は、１７５００ｐｐｍとなった。また、曝気槽の加温に必要な水蒸気量は、３ｋｇ／ｈであった。

次に、排水処理装置の吸着材として平均細孔径１４Å、ＢＥＴ比表面積１１００ｍ^２／ｇ、全細孔容積０．５ｍ^３／ｇの活性炭素繊維を使用した１３０ｍｍφで、厚み１５０ｍｍの重量２００ｇの吸着素子を２個作成し、図５の排水処理装置に設置して前述の曝気処理後の一次処理水を処理水量２０Ｌ／ｈｒになるように導入し、二次処理水を得た。

次に、排水処理装置の脱水工程時におけるガスとして外気を使用し、脱水の風量を２２５Ｌ／ｍｉｎとした。脱着工程における加熱ガスとして１３０℃の空気を使用し、脱着の風量を２２５Ｌ／ｍｉｎとした。吸着工程における吸着時間は６０ｍｉｎ、脱水工程における脱水時間は５ｍｉｎ、脱着工程における脱着時間は５５ｍｉｎとして切替サイクルとした。その際の二次処理水中の塩化メチレン濃度は０．００３ｍｇ／Ｌ以下であり、表１に示すように塩化メチレンの除去率は９９．９％以上が可能であった。また、脱着ガス中の塩化メチレン平均濃度は０．２ｐｐｍであった。

本実施例の水処理システムにより浄化された水は、１０時間後でも９９．９９９９％以上の効率で塩化メチレンの除去が可能であった。曝気槽で塩化メチレンを揮発除去させ後、排水処理装置にて吸着と脱着を連続して行いて高度処理するため、性能低下がなく安定して高い効率で処理ができる。

次に、上記曝気槽から排出される曝気ガスのダクトと排水処理装置から排出される脱着ガスのダクトを接続させて、混合排ガスの濃度を測定したところ、塩化メチレン６６００ｐｐｍであった。

次に、回収装置における吸脱着装置の吸着材として、平均細孔径１４Å、ＢＥＴ比表面積１１００ｍ^２／ｇ、全細孔容積０．５ｍ^３／ｇの活性炭素繊維を使用した吸着素子を２個作成し、図５の吸脱着装置に設置して、混合排ガスを外気で３倍に希釈したガスを回収装置の原ガスとして導入し、清浄ガスを得た。吸着工程における吸着時間は８ｍｉｎとした。その際の清浄ガス中の塩化メチレン濃度は１０ｐｐｍ以下であり、表２に示すように塩化メチレンの除去率は９９．５％以上が可能であった。

次に、吸脱着装置の脱着工程時において水蒸気を導入した。その際の、回収塩化メチレン量は３８８ｇ／ｈ、分離排水は３ｌ／ｈ、塩化メチレン濃度４０００ｍｇ／ｌであった。

最後に分離排水を曝気槽へ返送し、上述の操作条件で同様の実験を実施した。その結果、表１に示す通り、二次処理水（装置出口水）の塩化メチレン濃度０．００３ｍｇ／ｌ以下、清浄空気の塩化メチレン濃度１０ｐｐｍ以下、塩化メチレン回収量４００ｇ／ｈ、分離排水は系外に排出されなくなった。

［実施例２］
曝気槽に水蒸気を加えながら曝気温度４０℃に調整し、風量１００Ｌ／ｍｉｎ、滞留時間２ｈｒの条件で処理水量２０Ｌ／ｈｒの酢酸エチル３００００ｍｇ／Ｌを含む原水を導入し、一次処理水を得た。その際の出口酢酸エチル濃度は、５００ｍｇ／Ｌ以下であり、酢酸エチルを９９．３％以上除去することができた。また、曝気槽から排出される曝気ガス中の酢酸エチル濃度は、２５０００ｐｐｍとなった。また、曝気槽の加温に必要な水蒸気量は、３ｋｇ／ｈであった。

次に、排水処理装置の吸着材として平均細孔径１４Å、ＢＥＴ比表面積１６５０ｍ^２／ｇ、全細孔容積０．７ｍ^３／ｇの活性炭素繊維を使用した１３０ｍｍφで、厚み１５０ｍｍの重量２００ｇの吸着素子を２個作成し、図５の排水処理装置に設置して前述の曝気処理後の一次処理水を処理水量２０Ｌ／ｈｒになるように導入し、二次処理水を得た。

次に、排水処理装置の脱水工程時におけるガスとして外気を使用し、脱水の風量を２５５Ｌ／ｍｉｎとした。脱着工程における加熱ガスとして１３０℃の空気を使用し、脱着の風量を２５５Ｌ／ｍｉｎとした。吸着工程における吸着時間は６０ｍｉｎ、脱水工程における脱水時間は５ｍｉｎ、脱着工程における脱着時間は５５ｍｉｎとして切替サイクルとした。その際の二次処理水中の酢酸エチル濃度は０．０１ｍｇ／Ｌ以下であり、表３に示すように酢酸エチルの除去率は９９．９％以上が可能であった。また、脱着ガス中の酢酸エチル平均濃度は１６７ｐｐｍであった。

本実施例の水処理システムにより浄化された水は、１０時間後でも９９．９９９９％以上の効率で酢酸エチルの除去が可能であった。曝気槽で酢酸エチルを揮発除去させ後、排水処理装置にて吸着と脱着を連続して行いて高度処理するため、性能低下がなく安定して高い効率で処理ができる。

次に、上記曝気槽から排出される曝気ガスのダクトと排水処理装置から排出される脱着ガスのダクトを接続させて、混合排ガスの濃度を測定したところ、酢酸エチル７２００ｐｐｍであった。

次に、回収装置における吸脱着装置の吸着材として、平均細孔径１４Å、ＢＥＴ比表面積１１００ｍ^２／ｇ、全細孔容積０．５ｍ^３／ｇの活性炭素繊維を使用した吸着素子を２個作成し、図５の吸脱着装置に設置して、混合排ガスを外気で３倍に希釈したガスを回収装置の原ガスとして導入し、清浄ガスを得た。吸着工程における吸着時間は８ｍｉｎとした。その際の清浄ガス中の酢酸エチル濃度は１ｐｐｍ以下であり、表４に示すように酢酸エチルの除去率は９９．９％以上が可能であった。

次に、吸脱着装置の脱着工程時において水蒸気を導入した。脱着された酢酸エチルを含有水蒸気をコンデンサーで液化凝縮し、セパレーターで酢酸エチルと分離排水に分離させた。その際の、回収酢酸エチル量は５６４ｇ／ｈ、分離排水は３．６ｌ／ｈ、酢酸エチル濃度１００００ｍｇ／ｌであった。

最後に分離排水を曝気槽へ返送し、上述の操作条件で同様の実験を実施した。その結果、表３に示す通り、二次処理水（装置出口水）の酢酸エチル濃度０．００３ｍｇ／ｌ以下、清浄空気の酢酸エチル濃度１ｐｐｍ以下、酢酸エチル回収量６００ｇ／ｈ、分離排水は系外に排出されなくなった。

[比較例１]
排水処理装置の吸着材として平均細孔径１５Å、ＢＥＴ比表面積１２００ｍ^２／ｇ、全細孔容積０．５４ｍ^３／ｇの粒状活性炭を使用した１３０ｍｍφで、厚み１５０ｍｍの重量２００ｇの吸着素子を２個作成し、図２のダンパー切替方式の排水処理装置に設置し、それ以外の操作条件は実施例１と同様にして排水処理を行った。

その際の二次処理水中の塩化メチレン濃度は０．１５ｍｇ／Ｌであり、実施例１と比較して５０倍以上の塩化メチレン濃度であり、除去率が低かった。

[比較例２]
曝気槽に水蒸気を加えながら曝気温度９０℃に調整し、風量２００Ｌ／ｍｉｎ、滞留時間３ｈｒの条件で処理水量２０Ｌ／ｈｒの塩化メチレン２００００ｍｇ／Ｌを含む原水を導入し、一次処理水を得た。その際の出口塩化メチレン濃度は、０．００３ｍｇ／Ｌ以下であり、曝気装置単独で、実施例１と同等の塩化メチレン除去性能を得る事ができた。しかし、曝気槽の加温に必要な水蒸気量は、２７ｋｇ／ｈであり、大量の水蒸気を必要とした。また、大量の水分を蒸発させるため、回収装置の原ガス中の湿度が高くなるので、回収装置の吸着効率が低下し、清浄ガスの塩化メチレン濃度は６６０ｐｐｍ、除去率７０％と低性能であった。

[比較例３]
実施例１と同一の操作条件で、回収装置から排出される分離排水を曝気槽に返送せずに、二次処理水と混合し、処理水として排出させた。その際の、塩化メチレン濃度は１９０ｍｇ／ｌであり、実施例１と比べて装置しての除去性能は著しく低下する結果となった。

[比較例４]
排水処理装置の吸着材として平均細孔径１５Å、ＢＥＴ比表面積１２００ｍ^２／ｇ、全細孔容積０．５４ｍ^３／ｇの粒状活性炭を使用した１３０ｍｍφで、厚み１５０ｍｍの重量２００ｇの吸着素子を２個作成し、図２のダンパー切替方式の排水処理装置に設置し、それ以外の操作条件は実施例２と同様にして排水処理を行った。
その際の二次処理水中の酢酸エチル濃度は１０ｍｇ／Ｌであり、実施例２と比較して１０００倍以上の酢酸エチル濃度であり、除去性能が低かった。

[比較例５]
曝気槽に水蒸気を加えながら曝気温度９０℃に調整し、風量２００Ｌ／ｍｉｎ、滞留時間５ｈｒの条件で処理水量２０Ｌ／ｈｒの酢酸エチル３００００ｍｇ／Ｌを含む原水を導入し、一次処理水を得た。その際の出口酢酸エチル濃度は、０．０１ｍｇ／Ｌ以下であり、実施例２と同等の酢酸エチル除去性能を得る事ができた。しかし、曝気槽の加温に必要な水蒸気量は、４１ｋｇ／ｈであり、大量の水蒸気を必要とした。また、大量の水分を蒸発させるため、回収装置の原ガス中の湿度が高くなるので、回収装置の吸着効率が低下し、清浄ガスの塩化メチレン濃度は７２０ｐｐｍ、除去率７０％と低性能であった。

[比較例６]
実施例２と同一の操作条件で、回収装置から排出される分離排水を曝気槽に返送せずに、二次処理水と混合し、処理水として排出させた。その際の、酢酸エチル濃度は５６６ｍｇ／ｌであり、実施例２と比べて装置しての除去性能は著しく低下する結果となった。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 排水処理システム、１００ 曝気槽、１１１ 曝気装置、２００ 排水処理装置、２１０ 第１処理槽、２１１ 吸着材、２２０ 第２処理槽、２２１ 吸着材、２５０ 吸着材、２６１ 回転軸、２７０ 吸着材、２７５ 単位吸着ユニット、２８１ 導入管、２８２ 導出管、２８５ 枠体、３００ 回収装置、３００Ａ 吸脱着装置、３００Ｂ 有機物質分離装置、３１０ 第１処理槽、３１１ 吸着材、３２０ 第２処理槽、３２１ 吸着材、３３０ コンデンサー、３４０ セパレーター、Ｌ１〜Ｌ１６ 配管ライン、Ｖ１０１〜Ｖ３０２ バルブ Ｄ３０１〜Ｄ３０４ ダンパー。

Claims (5)

1. 有機物質を含有する排水から有機物質を除去することで該排水を清浄化する排水処理システムであって、
   有機物質を含有する排水を曝気処理することで、排水中から有機物質を揮発除去させ、有機物質を含有する曝気ガスを排出させる曝気槽と、
   前記曝気槽に接続され、有機物質を含有する排水を接触させることで有機物質を吸着し、加熱ガスを接触させることで吸着した有機物質を脱着する吸着素子を含み、前記吸着素子に排水を供給することで有機物質を前記吸着素子に吸着させて処理水として排出し、前記吸着素子に加熱ガスを供給することで有機物質を前記吸着素子から脱着させて有機物質を含有する脱着ガスとして排出する排水処理装置と、
   前記曝気槽および前記排水処理装置に接続され、前記曝気槽および排水処理装置から排出された有機物質を含有する曝気ガスと脱着ガスの混合ガスに含まれる有機物質を回収する回収装置を備え、
   前記排水処理装置は、前記吸着素子の脱着処理が完了した部分を吸着処理を行なう部分に移行させるとともに前記吸着素子の吸着処理が完了した部分を脱着処理を行なう部分に移行させることで連続的に処理水を処理可能なものであり、
   前記回収装置は、前記混合ガスを吸着材を充填した吸着槽に導入することで、有機物質を吸着処理して有機物質濃度が減少した処理済みガスを排出し、該吸着槽における吸着処理が完了した後に、前記吸脱着装置へ水蒸気を導入し、吸着材から有機物質を脱着処理し、それによって吸着材を再生する吸脱着装置と、吸脱着装置における吸着材の再生の際に発生する有機物質含有水蒸気を液化し、分離排水と有機物質に分離し、有機物質を回収する有機物質分離装置とからなる回収装置であり、
   前記排水処理装置の吸着素子および前記回収装置の吸着材は、活性炭素繊維であり、
   前記排水処理装置の吸着素子のＢＥＴ比表面積は、前記回収装置の吸着材のＢＥＴ比表面積以上である、
   排水処理システム。
2. 前記排水処理装置は、前記吸着素子にガスを吹き付けることで前記吸着素子に付着した余剰の排水を吹き飛ばしてこれを除去排水として排出する請求項１に記載の排水処理システム。
3. 前記排水処理装置から排出された除去排水が、排水として前記排水処理装置に再度供給されるように構成された請求項２に記載の排水処理システム。
4. 前記吸着素子が、活性炭、活性炭素繊維およびゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも１の部材を含んでいる請求項１から３のいずれかに記載の排水処理システム。
5. 前記回収装置から排出された分離排水が、排水として前記曝気槽もしくは前記排水処理装置に再度供給されるように構成された請求項１から４のいずれかに記載の排水処理システム。