JP6035109B2 - 被処理水の処理装置および被処理水の処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、被処理水の処理装置等に係り、より詳しくは、例えば、過酸化物を含む被処理水を処理するための処理装置等に関する。

例えば、食品や飲料の製造工場においては、過酸化水素等の過酸化物を含む排水が生じることがある。そしてこの排水から過酸化物を除去するのに、内部に充填した活性炭に排水を通水させ、排水と活性炭とを接触させることで過酸化物を分解する水処理装置等を用いることがある。

特許文献１には、被処理水に含まれる過酸化水素を分解処理する装置であって、過酸化水素を含んだ被処理水が通水される分解塔と、分解塔内に配置された複数の通水孔を有する支持部材上に過酸化水素を水と酸素に分解する粒状の分解材が充填されて成る分解材層と、支持部材の通水孔を通じて被処理水が分解材層を上向き流れで通過するように、分解塔の底部側から被処理水を供給する供給装置と、分解塔内に配置された支持部材に支持され、分解材層の下面から上面を突出するまで延びると共に、分解層中に間隔をあけて配置された複数のガス抜き整流棒と、を備えたことを特徴とする過酸化水素分解装置が開示されている。
特許文献２には、粒状活性炭充填塔として前段塔及び後段塔の少なくとも二塔を設置し、上記水溶液を下降流で前段塔及び後段塔の順に直列に通液し、前段塔の処理水過酸化水素濃度が１ｍｇ／Ｌ前後となった時点で、前段塔を逆洗することにより、粒状活性炭層内の気泡を除去し、その後に再び前段塔及び後段塔の順に直列に通水する過酸化水素の除去方法が開示されている。
特許文献３には、Ｈ_２Ｏ_２含有水を活性炭充填塔に通水した後、銀担持活性炭充填塔に通水する過酸化水素の分解方法が開示されている。

特許第４８６０００８号公報 特開平７−１７１５６１号公報 特開平８−３９０５４号公報

ここで、過酸化物を含む被処理水を活性炭で分解処理する際に、処理装置内部において被処理水を上向流通水させると、活性炭が被処理水により舞い上がり、被処理水の処理速度を上げられないことがある。一方、水処理装置内部において被処理水を下向流通水させると、活性炭により過酸化物が分解されることで発生する酸素等の気体成分が外部に排出されにくく、この気体成分が過酸化物の分解を阻害することがある。

本発明は、従来の技術が有する上記の問題点に鑑みてなされたものである。
即ち、本発明の目的は、被処理水の処理速度をより速くすることができるとともに、過酸化物が分解されることで発生する気体成分により被処理水の処理を阻害することが生じにくい被処理水の処理装置等を提供することである。

かくして本発明によれば、過酸化物を含むｐＨが３．５〜９である被処理水を処理するための被処理水の処理装置であって、活性炭を充填するための空間を内部に有する外殻部と、外殻部の内部の空間を上下方向で複数に仕切り、仕切られた複数の空間のそれぞれに活性炭を充填するための仕切り部と、仕切り部のうち最も上部に位置する仕切り部が設けられる箇所より下部に設けられ、過酸化物が活性炭により分解されることにより発生する気体成分の大部分を外殻部の外部に排出するための気体成分排出部と、仕切り部に設けられ、被処理水および気体成分を活性炭から分離して通過させる分離手段と、を備え、過酸化物を含む被処理水は、外殻部の上部から加圧導入されて下向流通水し、活性炭により過酸化物が分解された後に、外殻部の下部から処理水として排出されることを特徴とする被処理水の処理装置が提供される。

ここで、被処理水の処理を中断し、外殻部の下部から被処理水を導入して被処理水を上向流通水することで、気体成分を外殻部の上部から排出する逆洗処理をさらに行なうことが好ましい。
また処理水の処理を中断し、気体成分排出部から空気を導入して空気の泡により活性炭を撹拌するバブリング処理をさらに行なうことが好ましい。
さらに気体成分排出部には、気体成分排出部から被処理水の排出を制限する制限手段が接続されることが好ましい。
また被処理水は、有機物をさらに含んでいてもよい。
またさらに被処理水は、清涼飲料水の調合液を充填する容器を殺菌洗浄する際に排出される洗浄排水であることが好ましい。

また本発明によれば、活性炭を充填するための空間を内部に有する外殻部と、外殻部の内部の空間を上下に仕切ることで活性炭を外殻部の上下にそれぞれ充填するための仕切り部と、外殻部の仕切り部が設けられる箇所より上部に設けられ、過酸化物を含むｐＨが３．５〜９である被処理水を加圧導入するための導入部と、外殻部の仕切り部が設けられる箇所より下部に設けられ、過酸化物が活性炭により分解されることにより発生する気体成分の大部分を外殻部の外部に排出するための気体成分排出部と、外殻部の気体成分排出部が設けられる箇所より下部に設けられ、活性炭により処理された被処理水を処理水として排出するための排出部と、仕切り部に設けられ、被処理水および気体成分を活性炭から分離して通過させる分離手段と、を備えることを特徴とする被処理水の処理装置が提供される。

さらに本発明によれば、外殻部の内部の空間を上下方向に複数に仕切る仕切り部により形成される複数の空間のそれぞれに活性炭を充填し、外殻部の上部に設けられる導入部から過酸化物を含むｐＨが３．５〜９である被処理水を加圧導入して下向流通水し、仕切り部に設けられ、被処理水と過酸化物が活性炭により分解されることにより発生する気体成分とを活性炭から分離する分離手段を用いることで仕切り部を通過させつつ、被処理水を活性炭と順次反応させ、気体成分の大部分を、仕切り部のうち最も上部に位置する仕切り部が設けられる箇所より下部に設けられる気体成分排出部から外殻部の外部に排出し、活性炭により処理された被処理水を、外殻部の下部に設けられる排出部から処理水として排出することを特徴とする被処理水の処理方法が提供される。

またさらに本発明によれば、外殻部の内部を上下に仕切る仕切り部の上部に第１の活性炭を充填し、仕切り部の下部に第２の活性炭を充填し、外殻部の仕切り部が設けられる箇所より上部に設けられる導入部から過酸化物を含むｐＨが３．５〜９である被処理水を加圧導入し、導入された被処理水を第１の活性炭と反応させ、仕切り部に設けられ、第１の活性炭により処理された被処理水と過酸化物が第１の活性炭により分解されることにより発生する気体成分とを第１の活性炭から分離する分離手段を用いることで仕切り部を通過させ、分離手段を通過した被処理水を、第２の活性炭と反応させ、分離手段を通過した気体成分の大部分を、外殻部の仕切り部が設けられる箇所より下部に設けられる気体成分排出部から外殻部の外部に排出し、第２の活性炭により処理された被処理水を、外殻部の気体成分排出部より下部に設けられる排出部から処理水として排出することを特徴とする被処理水の処理方法が提供される。

本発明によれば、被処理水の処理速度をより速くすることができるとともに、過酸化物が分解されることで発生する気体成分により被処理水の処理を阻害することが生じにくい被処理水の処理装置等を提供することができる。

本実施の形態の水処理システムについて説明した図である。 本実施の形態の水処理装置について説明した図である。 仕切り部に設けられるストレーナについて説明した図である。 本実施の形態における被処理水を処理する手順について説明したフローチャートである。 実施例１および比較例１の結果について説明した図である。

以下、本発明を実施する形態について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することが出来る。また、使用する図面は本実施の形態を説明するためのものであり、実際の大きさを表すものではない。

＜水処理システムの説明＞
図１は、本実施の形態の水処理システム１について説明した図である。
図示するように水処理システム１は、過酸化物を含む被処理水を処理するための水処理装置１０と、被処理水を貯留する原水槽２０と、水処理装置１０により処理された後の被処理水である処理水を貯留する処理水槽３０と、水処理装置１０、原水槽２０、および処理水槽３０を相互に接続する配管４０と、配管４０に設けられるバルブ５０と、被処理水や処理水を移送するためのポンプ６０ａ、６０ｂと、水処理装置１０へ空気を吹き込むためのブロワ７０と、処理水を加熱する熱交換器８０とを備える。このうちバルブ５０は、バルブ５０１〜バルブ５１２の１２個からなる。またポンプ６０ａは、被処理水を原水槽２０から水処理装置１０へ移送し、ポンプ６０ｂは、被処理水を処理水槽３０から水処理装置１０へ移送する。

詳しくは後述するが、原水槽２０に貯留されている被処理水は、ポンプ６０ａにより水処理装置１０に送られる。そして被処理水は、水処理装置１０により処理され、過酸化物が除去された後に、処理水として処理水槽３０に貯留される。また処理水槽に貯留される処理水は、熱交換器８０を通してポンプ６０ｂにより水処理装置１０に送られ、水処理装置１０の下部から導入されることで熱水を水処理装置１０に送ることができる。さらにブロワ７０により空気を水処理装置１０に吹き込み、水処理装置１０内でバブリング処理を行なうことができる。

＜水処理装置の説明＞
図２は、本実施の形態の水処理装置１０について説明した図である。
図２に示す水処理装置１０は、本実施の形態の被処理水の処理装置の一形態である。そして水処理装置１０は、活性炭を充填するための空間を内部に有する外殻部１１と、外殻部１１の内部の空間を上下に仕切ることで活性炭を外殻部１１の上下にそれぞれ充填するための仕切り部１２と、外殻部１１の仕切り部１２が設けられる箇所より上部に設けられ、過酸化物を含むｐＨが３．５〜９である被処理水を加圧導入するための導入部１３と、外殻部１１の仕切り部１２が設けられる箇所より下部に設けられ、過酸化物が活性炭により分解されることにより発生する気体成分の大部分を外殻部１１の外部に排出するための気体成分排出部１４と、外殻部１１の気体成分排出部１４が設けられる箇所より下部に設けられ、活性炭により処理された被処理水を処理水として排出するための排出部１５とを備える。

なお図２では、水処理装置１０を構成するものではないが、説明の便宜上、水処理装置１０の内部に充填される活性炭として、第１の活性炭Ｋ１および第２の活性炭Ｋ２についても併せて図示している。
また図２では、図１に示したバルブ５０１〜５０７、５１２についても図示している。さらに図１で説明した配管４０の一部として配管４０１〜４１０についても図示している。

外殻部１１は、内部に活性炭を充填する空間を有し、この活性炭により被処理水中に含まれる過酸化物を分解するための反応槽（処理槽、処理塔）である。外殻部１１は、材質として例えば、ステンレスなどからなるが、これに限られるものではなく、被処理水および過酸化物が活性炭により分解する際に生じる分解生成物と反応を生じにくいものであれば、特に限定されることはない。またこれらと反応が生じやすいものであっても、外殻部１１の内面に、例えばゴムライニング等を施すことで使用が可能である。また外殻部１１の形状としては特に限られるものではないが、本実施の形態では、例えば、略円筒形状としている。

仕切り部１２は、板状の部材であり、これを外殻部１１の内面と溶接等をすることで、外殻部１１の内部に固定される。そして仕切り部１２を設けることで、外殻部１１内部の空間を上下に仕切っている。本実施の形態では、仕切り部１２は、外殻部１１の内部の上下方向中央部付近に配される。なお本実施の形態では、外殻部１１は略円筒形状であるため、仕切り部１２は、略円形形状をなす板状の部材となる。

そして仕切り部１２により外殻部１１の内部に充填される活性炭は、この仕切り部１２上に仕切り部１２と直接接して充填される第１の活性炭Ｋ１と、仕切り部１２の下部に充填され、外殻部１１の底面部に接して配される第２の活性炭Ｋ２とに分けられる。そして第２の活性炭Ｋ２は、仕切り部１２と接する高さまでは、充填されず、第２の活性炭Ｋ２と仕切り部１２とは接触しないように充填される。これにより第２の活性炭Ｋ２の上面と仕切り部１２との間には、活性炭が充填されない領域Ｒが生じる。

また仕切り部１２には、上下に貫通する円形形状の穴部１２ａ（詳しくは後述する図３参照）が複数設けられる。そしてこの穴部１２ａには、被処理水および気体成分を第１の活性炭Ｋ１から分離して通過させる分離手段としてのストレーナが配されている。

図３は、仕切り部１２に設けられるストレーナについて説明した図である。
図示するようにストレーナ１６は、仕切り部１２の上部側に設けられる頭部１６ａと、仕切り部１２の下部側に設けられる頭部１６ｂと、頭部１６ａと頭部１６ｂとを連結する連結部１６ｃとを備える。連結部１６ｃは、仕切り部１２に設けられた穴部１２ａにはめ込まれている。

頭部１６ａには、被処理水および気体成分を活性炭から分離するためのスリット１６１ａが複数設けられている。そして１６１ａは、固体である活性炭が通過できる幅より狭く作成される。そのため活性炭はスリット１６１ａを通過できないが、液体である被処理水および気体である気体成分は、スリット１６１ａを通過できる。そしてこれにより被処理水および気体成分を活性炭から分離することができる。なお頭部１６ｂについても頭部１６ａと同様の構造を有し、スリット１６１ｂを有する。
そしてストレーナ１６の頭部１６ａ、１６ｂ、および連結部１６ｃは、内部に中空部を有し、この中空部は、互いにつながっている。即ち、頭部１６ａのスリット１６１ａを通過した被処理水は、頭部１６ａの内部の中空部に侵入し、それから連結部１６ｃ内部および頭部１６ｂ内部の中空部を順に通過して頭部１６ｂに設けられたスリット１６１ｂから排出される。これにより被処理水および気体成分は、仕切り部１２の上部から下部へ通過することができ、被処理水および気体成分を活性炭から分離して通過させる処理を連続的に行なうことができる。

図２に戻り、導入部１３は、外殻部１１の上面部に設けられ、被処理水を導入するための導入口である。導入部１３には、配管４０１、４０２、４０３、４０４、４０５およびバルブ５０１、５０４、５０６、５１２が接続されている。そしてバルブ５０１が「開」、バルブ５０４が「閉」の状態で、原水槽２０（図１参照）に貯留された被処理水がポンプ６０ａ（図１参照）により搬送され、配管４０１、４０２および導入部１３を通して外殻部１１内に導入される。

気体成分排出部１４は、外殻部１１の上下方向中央部付近に設けられ、被処理水中の過酸化物が活性炭と反応することで生成される酸素等の気体成分を外殻部１１の外部に排出するためのものである。気体成分排出部１４には配管４０６およびバルブ５０７が接続されている。詳しくは後述するが、被処理水を処理する際に気体成分が仕切り部１２付近に溜まると、バルブ５０７を「閉」から「開」の状態とする。これにより気体成分は、配管４０６を通して外殻部１１の外部に排出される。

排出部１５は、外殻部１１の底面部に設けられ、活性炭により処理を行なった後の被処理水を処理水として排出するための排出口である。排出部１５には、配管４０７、４０８、４０９、４１０およびバルブ５０２、５０３、５０５が接続されている。そしてバルブ５０３、５０５が「閉」、バルブ５０２が「開」の状態で、処理水は、排出部１５および配管４０８、４０９を通して外殻部１１外に排出される。

＜被処理水の説明＞
本実施の形態の被処理水は、例えば、食品や飲料の製造工場で発生する排水である。食品や飲料の製造工場においては、容器を殺菌洗浄するために過酸化水素を用いることがある。この場合、洗浄後の排水に過酸化水素が含まれることになる。本実施の形態で処理を行なう被処理水は、例えば、このような場合に排出される排水であり、清涼飲料水の調合液を充填する容器を殺菌洗浄する際に排出される洗浄排水である。この洗浄排水の過酸化水素の濃度は、例えば１０ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍである。さらにこの洗浄排水のｐＨは、３．５〜９である。またこのとき排水には、飲料などが含まれることがあり、この場合、排水に油脂等の有機物が含まれることになる。

なお本実施の形態の水処理装置１０で処理する被処理水に含まれる過酸化物としては、過酸化水素に限られるものではなく、例えば、過酢酸等であってもよい。また被処理水としては、飲料や食品の製造工場で発生する排水に限られるものではなく、例えば半導体製造工場で発生する排水であってもよい。この場合、過酸化物として過酸化水素を半導体の洗浄を行なうために使用するため、洗浄後の排水に過酸化水素が含まれることになる。

＜活性炭の説明＞
本実施の形態で使用する活性炭としては、過酸化物を分解できる機能を有するものであれば、特に限定されることはない。ただし本実施の形態では、仕切り部１２の上部に配される第１の活性炭Ｋ１により被処理水中に含まれる過酸化物を分解し、次に被処理水中に残存する過酸化物を、仕切り部１２の下部に配される第２の活性炭Ｋ２により分解する。これにより排出部１５から排出された被処理水に含まれる過酸化物は、非常に微量となる。

つまり第１の活性炭Ｋ１に要求される機能としては、まず過酸化物を粗処理する機能である。また過酸化物をより多く分解するため、過酸化物が分解されることで発生する酸素等の気体成分の泡がより多く発生する。そのためこの泡により第１の活性炭同士が擦れ、摩耗が生じやすい。よって第１の活性炭Ｋ１は、より摩耗に強い硬いものであることが好ましい。また過酸化物をより多く分解することで、その活性は、時間とともにより低くなりやすい。さらに被処理水に有機物が含まれる場合には、この有機物は第１の活性炭Ｋ１に吸着することで除去される。そのためこの場合、その活性は、さらに低くなりやすい。よって第１の活性炭Ｋ１は、交換する頻度が第２の活性炭Ｋ２に対してより多くなる。よって第１の活性炭Ｋ１は、より安価なものが好ましい。
以上のような条件を満たす第１の活性炭Ｋ１としては、例えば、カルゴンカーボンジャパン株式会社製のダイアソーブ（DIASORB）（登録商標）等が挙げられる。

一方、第２の活性炭Ｋ２に要求される機能としては、まず過酸化物を精密処理する機能である。また被処理水に有機物が含まれる場合には、水処理装置１０から排出される被処理水に含まれる有機物がより少なくなるように、保安用として有機物除去能力があることが好ましい。
以上のような条件を満たす第２の活性炭Ｋ２としては、例えば、カルゴンカーボンジャパン株式会社製のセンタウ（CENTAUR）等が挙げられる。

＜被処理水を処理する手順の説明＞
図４は、本実施の形態における被処理水を処理する手順について説明したフローチャートである。
以下、図１、図２、図４を使用して被処理水を処理する手順について説明を行なう。
まず外殻部１１の内部を上下に仕切る仕切り部１２の下部に第２の活性炭Ｋ２を充填する（ステップ１０１）。さらに仕切り部１２の上部に第１の活性炭Ｋ１を充填する（ステップ１０２）。

次にバルブ５０１、５０２を「開」、他のバルブを「閉」の状態で、ポンプ６０ａを動作させ、原水槽２０から被処理水を水処理装置１０に導入する。このとき被処理水は、配管４０１および配管４０２を介して、外殻部１１の上部に配される導入部１３から導入される（ステップ１０３）。またこのとき被処理水は、ポンプ６０ａにより加圧されて水処理装置１０内に導入される。これは、外殻部１１の仕切り部１２が設けられる箇所より上部に設けられる導入部１３から過酸化物を含むｐＨが３．５〜９である被処理水を加圧導入すると言い換えることもできる。

そして導入された被処理水を第１の活性炭Ｋ１と反応させる（ステップ１０４）。これにより被処理水に含まれる過酸化物が第１の活性炭Ｋ１により分解され、過酸化物は粗処理される。また被処理水に有機物が含まれる場合は、有機物は、第１の活性炭Ｋ１に吸着される。

第１の活性炭Ｋ１により処理された被処理水は、仕切り部１２に設けられたストレーナ１６により第１の活性炭Ｋ１から分離され、仕切り部１２の上部から下部に移動する。またこのとき過酸化物が第１の活性炭Ｋ１により分解されることにより発生する酸素等の気体成分は、同様にストレーナ１６により第１の活性炭Ｋ１から分離され、仕切り部１２の上部から下部に移動する。これは仕切り部１２に設けられ、第１の活性炭Ｋ１により処理された被処理水と過酸化物が第１の活性炭Ｋ１により分解されることにより発生する気体成分とを第１の活性炭Ｋ１から分離するストレーナ１６を用いることで仕切り部１２を通過させる、と言い換えることもできる（ステップ１０５）。

気体成分は、ストレーナ１６を通過すると、第２の活性炭Ｋ２の上面と仕切り部１２との間の領域Ｒに溜まり出す。そしてこの気体成分が十分に溜まるとバルブ５０７を「閉」から「開」にする。これにより気体成分は、気体成分排出部１４から配管４０６とバルブ５０７を通して外殻部１１の外部に排出される。これは、ストレーナ１６を通過した気体成分の大部分を、外殻部１１の仕切り部１２が設けられる箇所より下部に設けられる気体成分排出部１４から外殻部１１の外部に排出する、と言い換えることもできる（ステップ１０６）。

またストレーナ１６を通過した被処理水は、第２の活性炭Ｋ２と反応させる（ステップ１０７）。これにより第１の活性炭Ｋ１で分解しきれずに残存した過酸化物が第２の活性炭Ｋ２により分解され、過酸化物は精密処理される。また被処理水に有機物が残存する場合は、この残存した有機物は、第２の活性炭Ｋ２に吸着される。なお第２の活性炭Ｋ２により処理される過酸化物は、少量のものとなる。そのため過酸化物の分解により生ずる気体成分は、少量であるため、この気体成分を別途抜き出す気体成分排出部は特に設けなくてよい。

なおこのとき気体成分排出部１４から気体成分のみを抜き出すことは、困難であり、被処理水についても気体成分排出部１４から少量排出される。そのため配管４０６に別途ボール弁、エアトラップ弁などを取り付け、被処理水の排出を抑制することが好ましい。この場合、ボール弁、エアトラップ弁は、気体成分排出部１４に接続され、気体成分排出部１４から被処理水の排出を制限する制限手段として捉えることができる。またバルブ５０８、５０９（図１参照）を「閉」として、気体成分排出部１４から排出された気体成分および被処理水を原水槽２０に戻すことが好ましい。これにより気体成分排出部１４から排出された被処理水は、再び水処理装置１０により処理される。

また気体成分は、全てがストレーナ１６を通るわけではなく、外殻部１１の上部にも移動してそこで滞留する。そのため予め定められた時間毎に、バルブ５１２を「開」として、配管４０５を通して気体成分を抜く作業を行なうことが好ましい。

一方、第２の活性炭Ｋ２により処理された被処理水は、排出部１５から外殻部１１の外部に処理水として排出される。本実施の形態では、バルブ５０３、５０５を「閉」、バルブ５０２を、「開」の状態とすることで、処理水は、配管４０８および配管４０９を通して、処理水槽３０に移送される。またこれは、第２の活性炭Ｋ２により処理された被処理水を、外殻部１１の気体成分排出部１４より下部に設けられる排出部１５から処理水として排出する、と言い換えることもできる（ステップ１０８）。

ここで本実施の形態の水処理装置１０では、予め定められた時間間隔で、逆洗処理を行なうことが好ましい。この逆洗処理の詳しい内容については、後述するが、本実施の形態では、この逆洗処理を行なう時間が経過したか否かを判断する（ステップ１０９）。そしてその時間が経過していた場合（ステップ１０９でＹｅｓ）、逆洗処理を行い（ステップ１１０）、そしてステップ１０３に戻る。一方、逆洗処理を行なう時間が経過していなかった場合（ステップ１０９でＮｏ）、逆洗処理を行なわず、次のステップに進む。

また本実施の形態の水処理装置１０では、予め定められた時間間隔で、バブリング処理を行なうことが好ましい。このバブリング処理の詳しい内容については、後述するが、本実施の形態では、このバブリング処理を行なうか否かを判断する（ステップ１１１）。具体的には、水処理装置１０による圧力損失が、予め定められた値以上あった場合にバブリング処理を行なうことを決定する。そしてバブリング処理を行なうことを決定した場合（ステップ１１１でＹｅｓ）、バブリング処理を行い（ステップ１１２）、そしてステップ１０３に戻る。一方、バブリング処理を行なわないことを決定した場合（ステップ１１１でＮｏ）、バブリング処理を行なわず、次のステップに進む。

そして被処理水の処理が終了したか否かを判断する（ステップ１１３）。そして被処理水の処理が終了した場合（ステップ１１３でＹｅｓ）、処理を終了する。また被処理水の処理がまだ終了していない場合（ステップ１１３でＮｏ）、ステップ１０３に戻り、さらに被処理水の処理を継続する。
なお被処理水の処理が終了した後、第１の活性炭Ｋ１や第２の活性炭Ｋ２を交換してもよい。このとき例えば、バルブ５０５を「閉」から「開」として、配管４１０を通して外殻部１１内部の被処理水を抜いてから作業を行なう。

＜逆洗処理の説明＞
次にステップ１１０で行なう逆洗処理について説明を行なう。
ステップ１０６において説明したように第２の活性炭Ｋ２により処理される過酸化物は、第１の活性炭Ｋ１に比べ少量であり、そのため過酸化物の分解により生ずる気体成分は、より少量となる。ただし長時間被処理水を処理すると、気体成分が第２の活性炭Ｋ２層中に溜まり、そのため過酸化物の分解性能が低下することがある。
よって本実施の形態では、予め定められた時間毎に被処理水の処理を中断し、第２の活性炭Ｋ２層中に溜まった気体成分を抜く作業を行なうことが好ましい。具体的には、被処理水の処理を行なう場合とは逆に、外殻部１１の下部から被処理水を導入し、この被処理水を上向流通水することで、気体成分を外殻部１１の上部から排出するいわゆる逆洗処理を行なう。これにより第２の活性炭Ｋ２層中から気体成分を抜くことができる。

実際に逆洗処理を行なう手順としては、図１および図２においてバルブ５０１、５０２、５０５、５０６、５０７、５０８、５０９、５１１、５１２を「閉」、バルブ５０３、５０４、５１０を「開」とする。この状態で図１におけるポンプ６０ａを作動させ、原水槽２０から被処理水を配管４０７および配管４０８を通して水処理装置１０に送り込み、外殻部１１の排出部１５から被処理水を注入する。注入された被処理水は、外殻部１１の内部を上向流通水し、仕切り部１２に設けられたストレーナ１６を通過した後、外殻部１１の導入部１３から排出される。さらに配管４０２および配管４０３を通して外部に排出される。
またこのとき第２の活性炭Ｋ２層中に溜まった気体成分は、処理水とともに上向きに移動する。そして処理水と同様に仕切り部１２に設けられたストレーナ１６を通過した後、外殻部１１の導入部１３から排出される。

なお逆洗処理を行なった後の処理水には、過酸化物が多く含まれる。そのためバルブ５０４を「閉」、バルブ５０６を「開」として、配管４０４を通して逆洗処理後の処理水を原水槽２０に戻してもよい。
またなお逆洗処理として、ポンプ６０ｂおよび熱交換器８０を作動させ、バルブ５１０、５１１を「閉」として、処理水を熱水として水処理装置１０に送り込んでもよい。これにより外殻部１１内部の殺菌を行なうことができる。これにより外殻部１１内部に細菌が繁殖することにより生ずるスライムの発生を抑制することができる。

＜バブリング処理の説明＞
被処理水に有機物が含まれる場合、この有機物は、主に第１の活性炭Ｋ１に吸着する。そしてこの場合、有機物が第１の活性炭Ｋ１を覆うことになり、被処理水との接触面積が減少する。そのため特に有機物が被処理水に含まれる場合、長時間被処理水を処理すると、過酸化物の分解性能が低下することがある。これは主に第１の活性炭Ｋ１で生じる現象である。そのため本実施の形態では、予め定められた時間毎に被処理水の処理を中断し、第１の活性炭Ｋ１表面に吸着した有機物等を除去する処理を行なうことが好ましい。具体的には、気体成分排出部１４から空気を導入してこの空気の泡により活性炭を撹拌するバブリング処理を行なう。そしてこのバブリング処理により第１の活性炭Ｋ１同士がこすれ合うことで、第１の活性炭Ｋ１表面の有機物を除去することができる。

実際にバブリング処理を行なう手順としては、図１および図２においてバルブ５０１、５０２、５０３、５０５、５０６、５０７、５０９、５１０、５１１、５１２を「閉」、バルブ５０４、５０８を「開」とする。この状態でまずバルブ５０９をいったん「開」とし、外殻部１１内部の被処理水を少量抜き、外殻部１１の上部に空気を少量入れる。そしてバルブ５０９を再び「閉」として、次に図１におけるブロワ７０を作動させる。これにより配管４０６を通して空気を水処理装置１０に送り込み、外殻部１１の気体成分排出部１４から空気を注入する。注入された空気は、外殻部１１の内部で泡となる。そしてこの泡は、上向きに移動し、仕切り部１２に設けられたストレーナ１６を通過した後、外殻部１１の導入部１３から排出される。さらに配管４０２および配管４０３を通して外部に排出される。これにより第１の活性炭Ｋ１に対し、空気の泡によるバブリング処理を行なうことができる。

＜水処理装置１０の特徴についての説明＞
以上説明したように本実施の形態の水処理装置１０では、被処理水を外殻部１１の上部から導入して下部から排出する。即ち、被処理水は、下向流通水される。
一方、被処理水中に含まれる過酸化物を活性炭で分解処理する水処理装置においては、被処理水を外殻部の下部から導入して上部から排出する上向流通水で行なう場合が、より一般的である。これは、過酸化物が分解される際に発生する酸素等の気体成分を排気するために都合がよい方法である。つまり下向流通水の場合、気体成分の排気が、より困難となり、外殻部内部に滞留しやすい。そのため気体成分が、予め定められた量以上滞留した場合には、被処理水の処理を止め、この気体成分を外殻部の内部から抜く作業が必要となる。具体的には、被処理水の処理を行なう場合とは逆に、外殻部の下部から上部に通水するいわゆる逆洗処理を行なうことで気体成分を上部から抜くことができる。対して上向流通水の場合は、気体成分は、被処理水の通水方向に従いともに上昇し、被処理水とともに外殻部の上部から排出される。

しかしながら上向流通水の場合は、気体成分による気泡のため活性炭が舞い上がり、活性炭が流動しやすい。そして気体成分が溜まると滞留した部分を被処理水が避けて流通し、そのため活性炭層中に、被処理水が選択的に流れる流路が生じる。つまり特定の部分に被処理水が集中して流れる、いわゆる片流れという現象が生じやすい。この場合、被処理水は活性炭とあまり接触しないため、被処理水は十分に処理されることなく水処理装置１０を通過することになる。よって処理水中の過酸化物の残存量が多くなる問題が生ずる。そしてこれを抑制するためには、被処理水の流速を小さくせざるを得ず、この場合、被処理水の処理速度が遅くなるという問題が新たに生ずる。

そこで本実施の形態では、被処理水を下向流通水とするとともに、図２で説明した水処理装置１０を使用することで、上述した問題の抑制を図っている。つまり水処理装置１０では、仕切り部１２を設け、仕切り部１２の上下にそれぞれ第１の活性炭Ｋ１および第２の活性炭Ｋ２を配する。そして仕切り部１２と第２の活性炭Ｋ２との間に、活性炭が配されない領域Ｒを設けている。
そしてこのような構成を採ることで、以下のような効果が生ずる。

（１）下向流通水とすることで、活性炭が流動しにくく、上述した片流れが生じにくい。そのため上向流通水の場合と比較して、処理水中の過酸化物の残存量はより少なくすることができるとともに、被処理水の処理速度をより速くすることができる。また処理速度を速くすることができるため、水処理装置１０がより小型化でき、水処理装置１０の設置面積がより小さくてすむ。

（２）一方、下向流通水の場合に生じやすい気体成分を排出しにくいという問題に対しては、水処理装置１０において活性炭が配されない領域Ｒを設け、この領域Ｒに貯留した気体成分を気体成分排出部１４から排出することで、気体成分をほぼ選択的に外部に抜き出すことができる。即ち、本実施の形態では、処理水を加圧導入している。そのため第１の活性炭Ｋ１で分解された過酸化水素により生ずる気体成分は、上部に向かわず、ほとんどの気体成分が領域Ｒに貯留する。そして領域Ｒに貯留した気体成分を気体成分排出部１４により抜き出すようにしている。これにより気体成分の大部分が気体成分排出部１４から排出されるため、気体成分を排出する効率は非常に高くなる。
またそのため気体成分が外殻部１１の内部に溜まったまま排出されないということが生じにくく、逆洗処理の必要がより生じにくい。なお仕切り部１２を設けず、活性炭を充填した２つの水処理装置を前段と後段の２つに分け、下向流通水により被処理水を処理する水処理装置の場合、この２つの水処理装置の間をつなぐ配管から気体成分を選択的に抜き出すことは、困難である。そのため前段の水処理装置に気体成分が溜まると、やはり逆洗処理を行い、気体成分を抜く必要がある。この場合、本実施の形態の水処理装置１０に対し、より逆洗処理の頻度が多くなる。そのため被処理水を処理する時間が少なくなり、被処理水を処理する能力が低下する。

（３）また被処理水を加圧導入しているため、被処理水は、加圧導入しない場合に比較してより高速で流動する。そのため本実施の形態の水処理装置１０による被処理水の処理能力は、非常に高くなる。

（４）さらに本実施の形態では、被処理水のｐＨの値を大きくなるように調整してから、活性炭により処理するような作業は必要ない。つまりｐＨが３．５〜９の被処理水では、ｐＨ１０以上に調整された被処理水に対して、より多くの気体成分が発生する。しかしながら上述の通り、気体成分排出部１４からの気体成分の排出の効率は非常に高い。そのため大量の気体成分が発生しても、これを排出するのは、容易となる。さらにｐＨが３．５〜９の被処理水を処理した場合、ｐＨ１０以上に調整した場合より過酸化水素の分解効率がよいため、実施の形態の水処理装置１０による被処理水の処理能力は、非常に高くなる。
なお被処理水のｐＨが３．５未満であると水処理装置１０の耐食性の問題が生じやすくなる。即ち、水処理装置１０の耐食性を向上させるためには、水処理装置１０の製造費用が上昇しやすくなり、安価に水処理を行なうことが困難になりやすい。一方、ｐＨが９を超えると、被処理水中に含まれるＭｇやＣａの水酸化物が生じやすくなり、被処理水の流通が阻害されるおそれが高くなる。

（５）第１の活性炭Ｋ１および第２の活性炭Ｋ２の２段階で過酸化物を分解することができる。このためより高濃度の過酸化物が含まれる被処理水でも処理することができる。また処理後の処理水中に残存する過酸化物の量をより少なくすることができる。

（６）よって例えば、１基の水処理装置１０により、過酸化物を含み被処理水の精密処理が可能である。さらにポンプ等の昇圧装置が少なくてすむ。よって水処理装置１０の設置費用がより低廉になるとともに、ランニングコストも低廉となる。加えて水処理装置１０の設置面積も少なくてすむ。そして使用する活性炭の全体の量も少なくてすみ、逆洗処理を行なうときも手間も少ない。

（７）ここで第１の活性炭Ｋ１は、多くの過酸化物を処理するためより交換頻度が多くなる。これは、被処理水の有機物が含まれる場合に、有機物が第１の活性炭Ｋ１に吸着することになるため、より顕著となる。一方、第２の活性炭Ｋ２は、このようなことが少ないので、交換頻度は、非常に少なくすることができる。即ち本実施の形態では、第１の活性炭Ｋ１に集中的に劣化が生じるので、第１の活性炭Ｋ１だけを交換すればよい場合が多くなる。よって全ての活性炭を交換する場合に比べ必要な交換費用が削減できる。

なお以上詳述した例では、被処理水を直接水処理装置１０内に導入していたが、被処理水の中和を行なった後に、水処理装置１０内に導入してもよい。これにより水処理装置１０における過酸化物の分解をさらに促進することができる。

また本実施の形態では、被処理水に過酸化物の他に有機物を含む場合について、説明を行なったが、これに限られるものではなく、活性炭により分解または吸着をすることで除去できるものであれば、他の成分が含まれていてもよい。例えば、固形物などが被処理水中に含まれていてもよい。

さらに本実施の形態の水処理装置１０では、仕切り部１２は、１つ設けられ、外殻部１１の内部の空間を上下の２室に仕切る構成であったが、仕切り部１２を２つ以上設け、外殻部１１の内部の空間を上下方向で３室以上に仕切ってもよい。この場合、この仕切られた複数の空間のそれぞれに活性炭を充填し、被処理水の処理を行なう。この場合、過酸化物を含むｐＨが３．５〜９である被処理水は、外殻部１１の上部から加圧導入されて下向流通水し、各室に充填された活性炭により過酸化物が順次分解された後に、外殻部１１の下部から処理水として排出される。この場合気体成分排出部１４は、仕切り部１２のうち最も上部に位置する仕切り部が設けられる箇所より下部に設けられる。そして過酸化物が活性炭により分解されることにより発生する気体成分の大部分を外殻部１１の外部に排出する。

またこのような構成の水処理装置１０により被処理水を処理する方法は、外殻部１１の内部の空間を上下方向に複数に仕切る仕切り部１２により形成される複数の空間のそれぞれに活性炭を充填し、外殻部１１の上部に設けられる導入部１３から過酸化物を含むｐＨが３．５〜９である被処理水を加圧導入して下向流通水し、仕切り部１２に設けられ、被処理水と過酸化物が活性炭により分解されることにより発生する気体成分とを活性炭から分離するストレーナ１６を用いることで仕切り部１２を通過させつつ、被処理水を活性炭と順次反応させ、気体成分の大部分を、仕切り部１２のうち最も上部に位置する仕切り部が設けられる箇所より下部に設けられる気体成分排出部１４から外殻部１１の外部に排出し、活性炭により処理された被処理水を、外殻部１１の下部に設けられる排出部１５から処理水として排出することを特徴とする被処理水の処理方法として捉えることもできる。

以下、本発明を実施例を用いてより詳細に説明するが、本発明は、その要旨を越えない限りこれらの実施例により限定されるものではない。

〔評価方法〕
（実施例１）
図１に示した水処理システム１において、図２に示した水処理装置１０を使用した。この水処理装置１０は、外殻部１１が、φ２００ｍｍ、高さ２２００ｍｍの略円筒形状のものである。そしてこの水処理装置１０に第１の活性炭Ｋ１として、カルゴンカーボンジャパン株式会社製のダイアソーブを高さ５００ｍｍになるように仕切り部１２上に充填し、さらに第２の活性炭Ｋ２として、カルゴンカーボンジャパン株式会社製のセンタウ（CENTAUR）を高さ１０００ｍｍとなるように外殻部１１の底面部に充填した。

そして過酸化物として過酸化水素を１０００ｐｐｍ含む被処理水を水処理装置１０を用いて処理した。このとき通水する被処理水の初期流量は、４８０（Ｌ（リットル）／ｈ）とした。

（比較例１）
実施例１で使用した図２に示す水処理装置１０に対し、仕切り部１２がない水処理装置を用いた。この水処理装置に活性炭として、カルゴンカーボンジャパン株式会社製のセンタウを高さ１５００ｍｍになるように充填した。そして実施例１と同様の被処理水を、同様の初期流量で通水した。

〔評価結果〕
実施例１および比較例１の結果を図５に示す。
図５に示すように実施例１の場合、被処理水の流量は通水時間が７２ｈまで、変化がなかった。そして処理後の処理水の過酸化水素の濃度は、約２ｐｐｂとなり、この濃度は、同様に７２ｈまで変化しなかった。
一方、比較例１の場合、被処理水の流量は、徐々に落ちていることがわかる。これは、水処理装置中に気体成分として酸素が溜まり、これが被処理水の通水を阻害するためと考えられる。また処理水の過酸化水素の濃度は、約１０ｐｐｂから上昇し、通水時間が７２ｈにおいて８０ｐｐｂとなった。これは、水処理装置中に溜まった酸素により被処理水と活性炭との接触が阻害され、これにより十分に過酸化水素が分解されなかったためと考えられる。

以上の結果により、本実施の形態の水処理装置１０を用いて、被処理水の処理を行なった場合、より長い時間安定した処理を行なうことができることがわかる。

１…水処理システム、１０…水処理装置、１１…外殻部、１２…仕切り部、１３…導入部、１４…気体成分排出部、１５…排出部、１６…ストレーナ、２０…原水槽、３０…処理水槽

Claims (10)

1. 過酸化物を含むｐＨが３．５〜９である被処理水を処理するための被処理水の処理装置であって、
   活性炭を充填するための空間を内部に有する外殻部と、
   前記過酸化物を含む前記被処理水を、前記外殻部の上部から加圧導入し下向流通水するための導入部と、
   前記外殻部の内部の空間を上下方向で複数に仕切り、仕切られた複数の空間のそれぞれに前記活性炭を充填し、充填された当該活性炭により、通水方向上流側の空間では前記過酸化物をより多く分解し当該過酸化物を分解することで発生する気体成分の泡をより多く発生させる粗処理を行ない通水方向下流側の空間では残存した当該過酸化物を分解する精密処理を行なうための仕切り部と、
   前記仕切り部のうち最も上部に位置する仕切り部が設けられる箇所より下部に設けられ、前記過酸化物が前記活性炭により分解されることにより発生する気体成分の大部分を前記外殻部の外部に排出するための気体成分排出部と、
   前記活性炭により前記過酸化物が分解された後に、前記外殻部の下部から処理水として排出するための排出部と、
   前記仕切り部に設けられ、前記被処理水および前記気体成分を前記活性炭から分離して通過させる分離手段と、
   を備えることを特徴とする被処理水の処理装置。
2. 前記仕切り部により仕切られた空間のうち最も下部に位置する空間は、前記活性炭が前記外殻部内部の底部に接するように充填される空間であることを特徴とする請求項１に記載の被処理水の処理装置。
3. 前記被処理水の処理を中断し、前記外殻部の前記排出部から前記被処理水を導入して当該被処理水を上向流通水することで、前記気体成分を当該外殻部の前記導入部から排出する逆洗処理をさらに行なうことを特徴とする請求項１または２に記載の被処理水の処理装置。
4. 前記気体成分排出部には、当該気体成分排出部から前記被処理水の排出を制限する制限手段が接続されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の被処理水の処理装置。
5. 前記被処理水は、有機物をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の被処理水の処理装置。
6. 前記被処理水は、清涼飲料水の調合液を充填する容器を殺菌洗浄する際に排出される洗浄排水であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の被処理水の処理装置。
7. 過酸化物を含むｐＨが３．５〜９である被処理水を処理するための被処理水の処理装置であって、
   活性炭を充填するための空間を内部に有する外殻部と、
   前記過酸化物を含む前記被処理水を、前記外殻部の上部から加圧導入し下向流通水するための導入部と、
   前記外殻部の内部の空間を上下方向で複数に仕切り、仕切られた複数の空間のそれぞれに前記活性炭を充填するための仕切り部と、
   前記仕切り部のうち最も上部に位置する仕切り部が設けられる箇所より下部に設けられ、前記過酸化物が前記活性炭により分解されることにより発生する気体成分の大部分を前記外殻部の外部に排出するとともに、前記被処理水の処理を中断し、空気を導入して当該空気の泡により当該活性炭を撹拌するバブリング処理をさらに行なうための気体成分排出部と、
   前記活性炭により前記過酸化物が分解された後に、前記外殻部の下部から処理水として排出するための排出部と、
   前記仕切り部に設けられ、前記被処理水および前記気体成分を前記活性炭から分離して通過させる分離手段と、
   を備えることを特徴とする被処理水の処理装置。
8. 活性炭を充填するための空間を内部に有する外殻部と、
   前記外殻部の内部の空間を上下に仕切ることで前記活性炭を当該外殻部の上下にそれぞれ充填し、充填された当該活性炭により、通水方向上流側の空間では過酸化物をより多く分解し当該過酸化物を分解することで発生する気体成分の泡をより多く発生させる粗処理を行ない通水方向下流側の空間では残存した当該過酸化物を分解する精密処理を行なうための仕切り部と、
   前記外殻部の前記仕切り部が設けられる箇所より上部に設けられ、前記過酸化物を含むｐＨが３．５〜９である被処理水を加圧導入するための導入部と、
   前記外殻部の前記仕切り部が設けられる箇所より下部に設けられ、前記過酸化物が前記活性炭により分解されることにより発生する気体成分の大部分を当該外殻部の外部に排出するための気体成分排出部と、
   前記外殻部の前記気体成分排出部が設けられる箇所より下部に設けられ、前記活性炭により処理された被処理水を処理水として排出するための排出部と、
   前記仕切り部に設けられ、前記被処理水および前記気体成分を前記活性炭から分離して通過させる分離手段と、
   を備えることを特徴とする被処理水の処理装置。
9. 外殻部の内部の空間を上下方向に複数に仕切る仕切り部により形成される複数の空間のそれぞれに活性炭を充填し、
   前記外殻部の上部に設けられる導入部から過酸化物を含むｐＨが３．５〜９である被処理水を加圧導入して下向流通水し、
   前記仕切り部に設けられ、前記被処理水と前記過酸化物が前記活性炭により分解されることにより発生する気体成分とを当該活性炭から分離する分離手段を用いることで当該仕切り部を通過させつつ、当該被処理水を当該活性炭と順次反応させ、通水方向上流側では前記過酸化物をより多く分解し当該過酸化物を分解することで発生する気体成分の泡をより多く発生させる粗処理を行ない通水方向下流側では残存した当該過酸化物を分解する精密処理を行ない、
   前記気体成分の大部分を、前記仕切り部のうち最も上部に位置する仕切り部が設けられる箇所より下部に設けられる気体成分排出部から前記外殻部の外部に排出し、
   前記活性炭により処理された被処理水を、前記外殻部の下部に設けられる排出部から処理水として排出する
   ことを特徴とする被処理水の処理方法。
10. 外殻部の内部を上下に仕切る仕切り部の上部に第１の活性炭を充填し、
    前記仕切り部の下部に第２の活性炭を充填し、
    前記外殻部の前記仕切り部が設けられる箇所より上部に設けられる導入部から過酸化物を含むｐＨが３．５〜９である被処理水を加圧導入し、
    導入された前記被処理水を前記第１の活性炭と反応させ、前記過酸化物をより多く分解し当該過酸化物を分解することで発生する気体成分の泡をより多く発生させる粗処理を行ない、
    前記仕切り部に設けられ、前記第１の活性炭により処理された被処理水と前記過酸化物が当該第１の活性炭により分解されることにより発生する気体成分とを当該第１の活性炭から分離する分離手段を用いることで当該仕切り部を通過させ、
    前記分離手段を通過した被処理水を、前記第２の活性炭と反応させ、残存した前記過酸化物を分解する精密処理を行ない、
    前記分離手段を通過した前記気体成分の大部分を、前記外殻部の前記仕切り部が設けられる箇所より下部に設けられる気体成分排出部から当該外殻部の外部に排出し、
    前記第２の活性炭により処理された被処理水を、前記外殻部の前記気体成分排出部より下部に設けられる排出部から処理水として排出する
    ことを特徴とする被処理水の処理方法。

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