JP6747893B2 - Liquid processing apparatus and liquid processing method - Google Patents

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Description

本発明は、固形分を含む液体の処理装置および処理方法に関する。 The present invention relates to a treatment device and a treatment method for a liquid containing a solid content.

固形分を含む液体の固液分離を行う方法として、精密ろ過膜(MF膜)や限外ろ過膜(UF膜)等を用いた膜ろ過処理が浄水処理等で用いられる。精密ろ過膜や限外ろ過膜等の膜ろ過装置では被処理液体中の固形分の分離は可能であるが、有機物等の溶解成分の分離をすることができない。また、これら有機物成分は膜の目詰まりを起こすことが知られており、被処理液体中に有機物が高濃度で含まれると、膜の薬品洗浄が頻繁に必要となる場合がある。また、被処理液体中に細菌等の微生物が混入している場合、膜の材質によっては生物劣化が生じることがあり、所定の固液分離性能が得られない場合がある。 As a method for performing solid-liquid separation of a liquid containing solids, a membrane filtration treatment using a microfiltration membrane (MF membrane), an ultrafiltration membrane (UF membrane) or the like is used in water purification treatment or the like. Membrane filtration devices such as microfiltration membranes and ultrafiltration membranes can separate solids in the liquid to be treated, but cannot separate dissolved components such as organic substances. Further, it is known that these organic components cause film clogging, and if the liquid to be treated contains a high concentration of organic substances, it may be necessary to frequently clean the film with chemicals. Further, when microorganisms such as bacteria are mixed in the liquid to be treated, biodeterioration may occur depending on the material of the membrane, and a predetermined solid-liquid separation performance may not be obtained.

液体に含まれる細菌類の殺菌処理や有機物の酸化分解処理に紫外線(UV)ランプが用いられることがある。しかし、紫外線ランプは、ランプ自体の形状の制約や、電極が必須であることから、膜ろ過装置内に従来型の紫外線ランプを組み込むことは、装置構成の点からも、効率的な光照射の点からも極めて難しく、紫外線照射装置は膜ろ過装置とは別に単独で設置されることが一般的である。 An ultraviolet (UV) lamp may be used for sterilization of bacteria contained in a liquid and oxidative decomposition of organic substances. However, since the ultraviolet lamp has a restriction on the shape of the lamp itself and an electrode is indispensable, incorporating a conventional ultraviolet lamp in the membrane filtration device is effective in terms of efficient light irradiation from the viewpoint of the device configuration. It is also extremely difficult from the point of view, and the ultraviolet irradiation device is generally installed separately from the membrane filtration device.

一方、紫外線照射装置の一つとしてマイクロウェーブ紫外線発光装置が知られている。例えば、粒状の無電極紫外線発光体に外部から2.45GHz等のマイクロウェーブを照射して、紫外線発光させるものがある(例えば、特許文献1、非特許文献1参照)。 On the other hand, a microwave ultraviolet light emitting device is known as one of the ultraviolet irradiation devices. For example, there is one in which a granular electrodeless ultraviolet luminescent material is externally irradiated with a microwave of 2.45 GHz or the like to emit ultraviolet light (see, for example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1).

特許第5049004号公報Japanese Patent No. 5049004

堀越 智、「光触媒コーティング無電極ランプによる被災地の汚染水浄化装置の開発に関する研究」、平成26年3月、平成25年度環境研究総合推進費補助金 研究事業 総合研究報告書Satoshi Horikoshi, "Study on development of contaminated water purification device in disaster area using photocatalyst-coated electrodeless lamp", March 2014, FY2013 Environmental Research Comprehensive Expenses Subsidy Research Project General Research Report

本発明の目的は、固形分を含む液体の分離処理とともに紫外線照射処理を行うことができる、モジュール型の膜ろ過装置を備える液体処理装置および液体処理方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a liquid processing apparatus and a liquid processing method including a module-type membrane filtration device capable of performing an ultraviolet irradiation process as well as a separation process of a liquid containing a solid content.

本発明は、ろ過膜を有し、マイクロウェーブにより紫外線発光する粒状発光体が内部に充填されたモジュール型の膜ろ過装置と、マイクロウェーブ発生手段と、を備え、前記マイクロウェーブ発生手段により発生させたマイクロウェーブを前記粒状発光体に照射しながら、固形分を含む被処理液体を前記膜ろ過装置に通液させて、前記被処理液体の前記固形分の固液分離処理とともに紫外線照射処理を行う液体処理装置である。 The present invention is provided with a module type membrane filtration device having a filtration membrane, in which a granular luminescent material that emits ultraviolet rays by microwaves is filled, and a microwave generation means, and the generation is performed by the microwave generation means. While irradiating the microwave to the granular light-emitting body, the liquid to be treated containing solids is passed through the membrane filtration device, and the solid-liquid separation treatment of the solids of the liquid to be treated is performed together with the ultraviolet irradiation treatment. It is a liquid processing device.

前記液体処理装置において、前記ろ過膜が、セラミック膜であることが好ましい。 In the liquid processing apparatus, the filtration membrane is preferably a ceramic membrane.

前記液体処理装置において、前記ろ過膜が、外圧式であることが好ましい。 In the liquid processing apparatus, the filtration membrane is preferably an external pressure type.

前記液体処理装置において、前記被処理液体中に懸濁系光触媒を添加する光触媒添加手段を備えることが好ましい。 It is preferable that the liquid processing apparatus includes a photocatalyst adding unit that adds a suspension-type photocatalyst to the liquid to be processed.

また、本発明は、マイクロウェーブ発生手段により発生させたマイクロウェーブを、ろ過膜を有し、マイクロウェーブにより紫外線発光する粒状発光体が内部に充填されたモジュール型の膜ろ過装置における前記粒状発光体に照射しながら、固形分を含む被処理液体を前記膜ろ過装置に通液させて、前記被処理液体の前記固形分の固液分離処理とともに紫外線照射処理を行う処理工程を含む液体処理方法である。 Further, the present invention provides the granular light-emitting body in a module type membrane filtration device having a filtration membrane for the microwave generated by the microwave generation means and having a granular light-emitting body which emits ultraviolet rays by the microwave filled therein. While irradiating the liquid, a liquid to be treated containing solids is passed through the membrane filtration device, and a liquid treatment method including a treatment step of performing solid-liquid separation treatment of the solids of the liquid to be treated and ultraviolet irradiation treatment. is there.

前記液体処理方法において、前記ろ過膜が、セラミック膜であることが好ましい。 In the liquid treatment method, the filtration membrane is preferably a ceramic membrane.

前記液体処理方法において、前記ろ過膜が、外圧式であることが好ましい。 In the liquid treatment method, it is preferable that the filtration membrane is of an external pressure type.

前記液体処理方法において、前記被処理液体中に懸濁系光触媒を添加する光触媒添加工程をさらに含むことが好ましい。 It is preferable that the liquid treatment method further includes a photocatalyst addition step of adding a suspension photocatalyst to the liquid to be treated.

本発明によれば、固形分を含む液体の分離処理とともに紫外線照射処理を行うことができる、モジュール型の膜ろ過装置を備える液体処理装置および液体処理方法を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the liquid treatment apparatus and liquid treatment method provided with the module type membrane filtration apparatus which can perform the ultraviolet irradiation process with the separation process of the liquid containing solid content.

本発明の実施形態に係る液体処理装置の一例を示す概略構成図である。It is a schematic structure figure showing an example of a liquid treatment equipment concerning an embodiment of the present invention. 比較例で用いた液体処理装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the liquid processing apparatus used in the comparative example.

本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below. The present embodiment is an example for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to this embodiment.

本発明の実施形態に係る液体処理装置の一例の概略を図1に示し、その構成について説明する。 An outline of an example of a liquid processing apparatus according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. 1, and its configuration will be described.

本実施形態に係る液体処理装置1は、ろ過膜36を有し、マイクロウェーブにより紫外線発光する粒状発光体34が内部に充填されたモジュール型の膜ろ過装置12と、マイクロウェーブ発生手段として、マイクロウェーブ発生装置14とを備える。液体処理装置1は、被処理液体を貯留するための被処理液槽10と、処理液を貯留するための処理液槽16とを備えてもよい。 The liquid treatment apparatus 1 according to the present embodiment has a filter type membrane 36, and a module type membrane filtration apparatus 12 in which a granular light-emitting body 34 that emits ultraviolet rays by microwaves is filled, and a microwave generation means for generating a microwave. The wave generator 14 is provided. The liquid processing apparatus 1 may include a processed liquid tank 10 for storing a processed liquid and a processing liquid tank 16 for storing a processed liquid.

図1の液体処理装置1において、被処理液槽10の出口と膜ろ過装置12の下部入口とは、ポンプ18を介して被処理液配管20により接続されている。膜ろ過装置12の上部の処理液出口と処理液槽16の入口とは、処理液配管22により接続されている。膜ろ過装置12の濃縮液出口と、被処理液槽10とは、循環配管24により接続されている。膜ろ過装置12の内部には、少なくとも1つのろ過膜36が設置され、空間に少なくとも1つの粒状発光体34が充填されている。膜ろ過装置12には、マイクロウェーブ発生手段として少なくとも1つのマイクロウェーブ発生装置14が、膜ろ過装置12の内部の粒状発光体34にマイクロウェーブを照射できるように設置されている。被処理液槽10の上部には、被処理液体中に懸濁系光触媒を添加する光触媒添加手段として光触媒添加配管38が接続されていてもよい。 In the liquid treatment apparatus 1 of FIG. 1, the outlet of the treated liquid tank 10 and the lower inlet of the membrane filtration device 12 are connected by a treated liquid pipe 20 via a pump 18. The treatment liquid outlet on the upper part of the membrane filtration device 12 and the inlet of the treatment liquid tank 16 are connected by a treatment liquid pipe 22. The concentrated liquid outlet of the membrane filtration device 12 and the liquid tank 10 to be treated are connected by a circulation pipe 24. At least one filtration membrane 36 is installed inside the membrane filtration device 12, and the space is filled with at least one granular luminous body 34. In the membrane filtration device 12, at least one microwave generation device 14 is installed as a microwave generation means so that the granular light-emitting body 34 inside the membrane filtration device 12 can be irradiated with microwaves. A photocatalyst addition pipe 38 may be connected to the upper portion of the liquid tank 10 to be treated as a photocatalyst addition means for adding a suspension photocatalyst to the liquid to be treated.

本実施形態に係る液体処理方法および液体処理装置1の動作について説明する。 The operation of the liquid processing method and the liquid processing apparatus 1 according to this embodiment will be described.

マイクロウェーブ発生装置14を起動させて、発生させたマイクロウェーブを膜ろ過装置12内の粒状発光体34に照射しながら、被処理液槽10からポンプ18により、固形分を含む被処理液体が被処理液配管20を通して、膜ろ過装置12の下部入口から内部に供給される。これにより、膜ろ過装置12において、ろ過膜36により固形分を含む被処理液体の固液分離処理が行われるとともに、紫外線照射処理が行われる(処理工程)。ろ過膜36を通った後の処理液は、膜ろ過装置12の上部の処理液出口から排出され、処理液配管22を通して処理液槽16に移される。膜ろ過装置12からの濃縮液は、循環配管24を通して被処理液槽10に循環されてもよい。 While activating the microwave generation device 14 and irradiating the generated microwaves to the granular light-emitting bodies 34 in the membrane filtration device 12, the pump 18 from the liquid tank 10 to be treated causes the liquid to be treated containing solids to be treated. It is supplied to the inside from the lower inlet of the membrane filtration device 12 through the treatment liquid pipe 20. As a result, in the membrane filtration device 12, the filtration membrane 36 performs the solid-liquid separation treatment of the liquid to be treated containing the solid content and the ultraviolet irradiation treatment (treatment step). The treatment liquid after passing through the filtration membrane 36 is discharged from the treatment liquid outlet in the upper part of the membrane filtration device 12 and transferred to the treatment liquid tank 16 through the treatment liquid pipe 22. The concentrated liquid from the membrane filtration device 12 may be circulated to the liquid tank 10 to be treated through the circulation pipe 24.

固液分離処理では、ろ過膜36によって被処理液体から固形分が分離される。これにより、処理液の濁度を低減することができる。 In the solid-liquid separation process, the filtration membrane 36 separates solids from the liquid to be processed. Thereby, the turbidity of the treatment liquid can be reduced.

紫外線照射処理では、マイクロウェーブの照射により粒状発光体34から発光された紫外線によって、主に、細菌類の殺菌処理および紫外線の光酸化による有機物等の酸化分解処理が行われる。 In the ultraviolet irradiation treatment, the ultraviolet rays emitted from the granular light-emitting body 34 by the microwave irradiation mainly perform sterilization treatment of bacteria and oxidative decomposition treatment of organic substances and the like by photooxidation of ultraviolet rays.

本実施形態に係る液体処理方法および液体処理装置により、モジュール型の膜ろ過装置において、固形分を含む液体の固液分離処理とともに紫外線照射処理を行うことができる。また、固液分離処理と紫外線照射処理をともに行うことにより、液体処理装置の設置面積を低減することができる。 With the liquid processing method and the liquid processing apparatus according to the present embodiment, the module type membrane filtration apparatus can perform the ultraviolet irradiation processing together with the solid-liquid separation processing of the liquid containing the solid content. Moreover, by performing both the solid-liquid separation process and the ultraviolet irradiation process, the installation area of the liquid processing apparatus can be reduced.

モジュール内部にマイクロウェーブにより紫外線発光する粒状発光体34を充填し、モジュール外部に粒状発光体34にマイクロウェーブを照射するマイクロウェーブ発生装置14を設置し、被処理液体中の固形分の分離と紫外線による細菌類の殺菌処理および有機物等の酸化分解処理等の紫外線照射処理をともに行う。モジュール内部に高密度に紫外線発光する粒状発光体34を充填させ、それを外部からのマイクロウェーブ照射により発光させることにより、殺菌処理および有機物の酸化分解処理等を効率よく達成できるため、紫外線照射装置と膜ろ過装置との組合せの従来型システムと比較して、ろ過膜の目詰まりや劣化を低減することができ、処理液質の向上も可能となる。また、殺菌処理および酸化分解処理と固液分離処理とを1台の装置で賄うことができることから、従来型システムと比較して大幅な設置スペースの削減も可能となる。 The inside of the module is filled with the granular light-emitting body 34 that emits ultraviolet light by microwaves, and the microwave generator 14 that irradiates the granular light-emitting body 34 with microwaves is installed outside the module. Ultraviolet irradiation treatment such as sterilization treatment of bacteria and oxidative decomposition treatment of organic substances is performed. By filling the inside of the module with a granular light-emitting body 34 that emits ultraviolet light at a high density, and by causing it to emit light by microwave irradiation from the outside, it is possible to efficiently achieve sterilization treatment and oxidative decomposition treatment of organic substances. It is possible to reduce clogging and deterioration of the filtration membrane and to improve the treatment liquid quality, as compared with a conventional system in which a filter and a membrane filtration device are combined. Further, since the sterilization process, the oxidative decomposition process, and the solid-liquid separation process can be performed by one device, it is possible to significantly reduce the installation space as compared with the conventional system.

処理対象となる被処理液体は、固形分を含む液体であればよく、特に制限はない。液体としては、例えば、水や、糖液等が挙げられる。固形分としては、例えば、懸濁物質等が挙げられる。処理対象となる被処理液体の濁度は、例えば0.1度以上100度以下、色度は、例えば0.5度以上100度以下、TOCは、例えば0.1mg/L以上100mg/L以下、細菌数は、例えば、100個/mL以上100,000個/mL以下である。 The liquid to be treated to be treated is not particularly limited as long as it is a liquid containing a solid content. Examples of the liquid include water and sugar liquid. Examples of the solid content include suspended substances. The liquid to be treated has a turbidity of, for example, 0.1 degree or more and 100 degrees or less, a chromaticity of, for example, 0.5 degree or more and 100 degrees or less, and a TOC of, for example, 0.1 mg/L or more and 100 mg/L or less. The number of bacteria is, for example, 100/mL or more and 100,000/mL or less.

膜ろ過装置12は、モジュール型の膜ろ過装置であり、円筒状等の筒状の容器(ケーシング)に密閉されたろ過膜を膜ろ過装置内部のろ過槽に有する加圧型の膜ろ過装置であればよく、特に制限はない。 The membrane filtration device 12 is a module-type membrane filtration device, and may be a pressure type membrane filtration device having a filtration membrane sealed in a cylindrical container (casing) such as a cylinder in a filtration tank inside the membrane filtration device. There is no particular limitation.

膜ろ過装置12におけるマイクロウェーブを照射する面を構成する材質としては、マイクロウェーブを透過する材質であればよく特に制限はないが、例えば、石英ガラス、ポリテトラフルオロエチレン(テフロン(登録商標))、ポリスチレン、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、セラミックス等が挙げられる。 There is no particular limitation on the material constituting the microwave irradiation surface of the membrane filtration device 12 as long as it is a material that transmits microwaves. For example, quartz glass, polytetrafluoroethylene (Teflon (registered trademark)) , Polystyrene, polyether ether ketone (PEEK), ceramics and the like.

膜ろ過装置12における被処理液体の供給は、通常は図1に示すように膜ろ過装置12の下部からであるが、膜ろ過装置12の上部からであっても、側面からであってもよい。 The liquid to be treated in the membrane filtration device 12 is usually supplied from the lower portion of the membrane filtration device 12 as shown in FIG. 1, but may be supplied from the upper portion or the side surface of the membrane filtration device 12. ..

ろ過膜36は、固形分の分離処理を行うことができる加圧型のろ過膜であればよく、特に制限はない。ろ過膜36としては、例えば、精密ろ過膜(MF膜)、限外ろ過膜(UF膜)、大孔径膜(LP膜)等が挙げられる。 The filtration membrane 36 is not particularly limited as long as it is a pressure type filtration membrane capable of performing a solid content separation process. Examples of the filtration membrane 36 include a microfiltration membrane (MF membrane), an ultrafiltration membrane (UF membrane), and a large pore diameter membrane (LP membrane).

ろ過膜36の材質としては、例えば、有機膜または無機膜が挙げられる。有機膜としては、例えば、酢酸セルロース(CA)膜、ポリエチレン(PE)膜、ポリプロピレン(PP)膜、ポリアクリロニトリル(PAN)膜、ポリスチレン(PS)膜、ポリエーテルスルホン(PES)膜、ポリビリニデンジフルオライド(PVDF)膜、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)膜等が挙げられる。無機膜としては、例えば、アルミナ、チタニア、ジルコニア等のセラミック膜等が挙げられる。紫外線耐性や強度等の観点から無機膜が好ましく、セラミック膜がより好ましい。 Examples of the material of the filtration membrane 36 include an organic membrane or an inorganic membrane. Examples of the organic film include cellulose acetate (CA) film, polyethylene (PE) film, polypropylene (PP) film, polyacrylonitrile (PAN) film, polystyrene (PS) film, polyether sulfone (PES) film, and polyvinylidene. Examples thereof include a dendifluoride (PVDF) film and a polytetrafluoroethylene (PTFE) film. Examples of the inorganic film include ceramic films of alumina, titania, zirconia, and the like. From the viewpoint of UV resistance and strength, an inorganic film is preferable, and a ceramic film is more preferable.

ろ過膜36の形態としては、チューブラ膜、中空糸膜等が挙げられ、内圧式では粒状発光体34を中空糸内に設置することは困難である等の点から、チューブラ膜が好ましい。 Examples of the form of the filtration membrane 36 include a tubular membrane, a hollow fiber membrane, and the like. The tubular membrane is preferable because it is difficult to install the granular light-emitting body 34 in the hollow fiber by the internal pressure method.

ろ過膜36の通水方式は、内圧式、外圧式いずれの方式でもよいが、粒状発光体34を効率よく配置できる点においては外圧式が好ましい。 The water flow system of the filtration membrane 36 may be either an internal pressure system or an external pressure system, but the external pressure system is preferable in that the granular light emitting bodies 34 can be efficiently arranged.

マイクロウェーブ発生装置14は、マイクロウェーブ(周波数:例えば、2.450GHz±0.05GHz、5.800GHz±0.075GHz、24.125GHz±0.125GHz)を発生することができるものであればよく、その構成は特に制限はない。例えば、真空管を用いるマグネトロン方式の他に、半導体を用いるソリッドステート方式等が挙げられる。マグネトロン方式の発振器は、家庭用から業務用の電子レンジに幅広く用いられており比較的安価に入手できる利点があり、ソリッドステート方式の発振器は、寿命が比較的長く、波長の安定性が良好である等の利点がある。 The microwave generator 14 only needs to be capable of generating microwaves (frequency: for example, 2.450 GHz±0.05 GHz, 5.800 GHz±0.075 GHz, 24.125 GHz±0.125 GHz), The structure is not particularly limited. For example, in addition to the magnetron method using a vacuum tube, a solid state method using a semiconductor may be used. Magnetron oscillators are widely used in household and commercial microwave ovens and have the advantage that they can be obtained at a relatively low price.Solid state oscillators have a relatively long life and good wavelength stability. There are some advantages.

マイクロウェーブ発生装置14の構成例として、例えば、図1に示すように、電源装置26と、マイクロウェーブ発振器28と、導波管30と、スリースタブチューナ32と、を備える構成が挙げられる。 As an example of the configuration of the microwave generation device 14, for example, as shown in FIG. 1, a configuration including a power supply device 26, a microwave oscillator 28, a waveguide 30, and a stub tuner 32 may be mentioned.

例えば、電源装置26から供給された電源により、マイクロウェーブ発振器28が発生したマイクロウェーブが、導波管30を通り、膜ろ過装置12内の粒状発光体34に照射される。スリースタブチューナ32により、導波管30におけるインピーダンス整合を調整することができる。マイクロウェーブ発生装置14は、導波管30の膜ろ過装置12を挟んだ対抗側に短絡器(図示せず)を備えていてもよい。 For example, by the power supplied from the power supply device 26, the microwave generated by the microwave oscillator 28 passes through the waveguide 30 and is applied to the granular light emitter 34 in the membrane filtration device 12. The three-stub tuner 32 allows the impedance matching in the waveguide 30 to be adjusted. The microwave generation device 14 may include a short-circuit device (not shown) on the opposite side of the waveguide 30 that sandwiches the membrane filtration device 12.

マイクロウェーブの照射は、膜ろ過装置12のある1方向から行ってもよいし、2方向以上の複数方向から行ってもよい。膜ろ過装置12の径が大きくなると(例えば、30cm以上)、マイクロウェーブが中心部まで到達しない場合があるので、膜ろ過装置12に対して2方向以上の複数方向から照射を行うことが好ましい。 The microwave irradiation may be performed from one direction in which the membrane filtration device 12 is provided, or may be performed from two or more directions. When the diameter of the membrane filtration device 12 becomes large (for example, 30 cm or more), the microwave may not reach the central portion, so it is preferable to irradiate the membrane filtration device 12 from two or more directions.

粒状発光体34は、マイクロウェーブにより紫外線(例えば、波長100nm〜400nmの光)発光するものであればよく、紫外線以外に可視光線(例えば、波長400nm〜780nmの光)や赤外線(例えば、波長780nm〜1mmの光)の発生有無による制限は特にない。粒状発光体34としては、例えば、紫外線の吸収が小さい石英製やテフロン(登録商標)樹脂等のフッ素樹脂製であって、球形状や、円筒の両端を球状にしたカプセル形状等の容器に、水銀ガス、水素ガス、キセノンガス、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス、塩素ガス、フッ素ガス、重水素ガス等の、マイクロウェーブにより紫外線発光する放電ガスを所定の封入圧で封入した無電極紫外線発光カプセル等が挙げられる。放電ガスを封入した無電極紫外線発光カプセルに、マイクロウェーブを照射することにより、ガスが励起され、紫外線を発光する。放電ガスや封入圧を適宜選択することにより、発光波長を調整することができる。また、カプセルの比重を調整するために、このカプセルの両端または一端に、カプセルと同様の材料で形成した中空または中実の突起状の比重調整部を設けてもよい。 The granular light-emitting body 34 may be anything that emits ultraviolet rays (for example, light having a wavelength of 100 nm to 400 nm) by microwaves, and in addition to ultraviolet rays, visible light (for example, light having a wavelength of 400 nm to 780 nm) or infrared rays (for example, wavelength 780 nm). There is no particular limitation depending on the presence/absence of generation of light of 1 mm). The granular light-emitting body 34 is made of, for example, quartz or Teflon (registered trademark) resin, which has a small absorption of ultraviolet rays, and is made of fluororesin, and has a spherical shape or a capsule-shaped container in which both ends of a cylinder are spherical. Electrode-free ultraviolet light emission in which a discharge gas, such as mercury gas, hydrogen gas, xenon gas, nitrogen gas, argon gas, helium gas, chlorine gas, fluorine gas, deuterium gas, etc., which emits ultraviolet light by microwaves, is enclosed at a specified enclosure pressure. Examples include capsules and the like. By irradiating microwaves to the electrodeless ultraviolet light emitting capsule in which the discharge gas is sealed, the gas is excited and emits ultraviolet light. The emission wavelength can be adjusted by appropriately selecting the discharge gas and the filling pressure. Further, in order to adjust the specific gravity of the capsule, a hollow or solid protruding specific gravity adjusting portion formed of the same material as the capsule may be provided at both ends or one end of the capsule.

粒状発光体34が球形状の場合、最大径は、例えば、1.0mm〜10mmの範囲であり、2.0mm〜4.0mmの範囲であることが好ましい。粒状発光体34が円筒の両端を球状にしたカプセル形状の場合、径は、例えば、1.0mm〜10mmの範囲であり、2.0mm〜4.0mmの範囲であることが好ましく、高さは、例えば、2.0mm〜20mmの範囲であり、4.0mm〜8.0mmの範囲であることが好ましい。 When the granular luminescent material 34 has a spherical shape, the maximum diameter is, for example, in the range of 1.0 mm to 10 mm, preferably in the range of 2.0 mm to 4.0 mm. When the granular luminescent material 34 is in the shape of a capsule in which both ends of a cylinder are spherical, the diameter is, for example, in the range of 1.0 mm to 10 mm, preferably in the range of 2.0 mm to 4.0 mm, and the height is For example, the range is 2.0 mm to 20 mm, and the range is preferably 4.0 mm to 8.0 mm.

比重調整部の径は、例えば、1.0mm〜10mmの範囲であり、2.0mm〜4.0mmの範囲であることが好ましく、高さは、例えば、2.0mm〜20mmの範囲であり、4.0mm〜10mmの範囲であることが好ましい。 The specific gravity adjusting portion has a diameter of, for example, 1.0 mm to 10 mm, preferably 2.0 mm to 4.0 mm, and a height of, for example, 2.0 mm to 20 mm. It is preferably in the range of 4.0 mm to 10 mm.

粒状発光体34の発光波長は、処理対象となる有機物と細菌類の種類等に応じて適宜選択すればよく、特に制限はない。有機物の酸化分解処理を主に行う場合には、通常、波長185±0.1nmや220±0.1nmの紫外線を発生する粒状発光体が用いられ、細菌類の殺菌処理を主に行うには、通常、波長254±0.7nmや260±0.7nmの紫外線を発生する粒状発光体が用いられる。 The emission wavelength of the granular illuminant 34 may be appropriately selected according to the types of organic substances and bacteria to be treated and is not particularly limited. When the oxidative decomposition treatment of organic substances is mainly performed, a granular luminescent material that emits ultraviolet rays having a wavelength of 185±0.1 nm or 220±0.1 nm is usually used, and the sterilization treatment of bacteria is mainly performed. Usually, a granular luminescent material that emits ultraviolet rays having a wavelength of 254±0.7 nm or 260±0.7 nm is used.

粒状発光体34として、発光波長の異なる2種類以上の粒状発光体を用いてもよい。発光波長の異なる2種類以上の粒状発光体の充填比率は、特に制限はなく、被処理液体の液質等に応じて、適宜変更すればよい。マイクロウェーブは水に吸収されやすいため、粒状発光体に過剰に出力を与える場合があり、エネルギー的に損失が大きい。発光波長の異なる2種類以上の粒状発光体を用い、その充填比率を適宜変更することにより、有機物、細菌類の両方を所定の除去率あるいは所定の処理液濃度とするために、いずれの対象に対しても適切な線量とすることができ、消費電力からみても効率的である。 As the granular luminescent material 34, two or more types of granular luminescent materials having different emission wavelengths may be used. The filling ratio of the two or more types of granular luminescent materials having different emission wavelengths is not particularly limited and may be appropriately changed according to the quality of the liquid to be treated and the like. Since microwaves are easily absorbed by water, excessive output may be given to the granular luminescent material, resulting in a large energy loss. By using two or more types of granular luminescent materials having different emission wavelengths and appropriately changing the filling ratio, both of organic substances and bacteria can be controlled to have a predetermined removal rate or a predetermined treatment liquid concentration. The dose can be adjusted appropriately, and it is efficient in terms of power consumption.

被処理液体が膜ろ過装置12に供給される前に、被処理液体に、例えば光触媒添加配管38を通して懸濁系光触媒が添加されてもよい。被処理液体中に懸濁系光触媒を添加した場合は、紫外線酸化に加えて、光触媒による促進酸化も起きるため、さらなる処理液質の向上、膜目詰まりや劣化の抑制が可能となる。なお、添加された懸濁系光触媒は、膜ろ過装置12において固液分離される。懸濁系光触媒の添加は、被処理液槽10において行われてもよいし、被処理液配管20において行われてもよいし、被処理液槽10と膜ろ過装置12との間に別途、中間槽を設けて、中間槽において行われてもよい。 Before the liquid to be treated is supplied to the membrane filtration device 12, a suspension photocatalyst may be added to the liquid to be treated, for example, through the photocatalyst addition pipe 38. When a suspension-type photocatalyst is added to the liquid to be treated, accelerated oxidation by the photocatalyst occurs in addition to the ultraviolet oxidation, so that the quality of the treated liquid can be further improved and the clogging and deterioration of the film can be suppressed. The added suspension-type photocatalyst is subjected to solid-liquid separation in the membrane filtration device 12. The suspension-type photocatalyst may be added in the liquid tank 10 to be treated, may be carried out in the liquid pipe 20 to be treated, and may be separately provided between the liquid tank 10 to be treated and the membrane filtration device 12. An intermediate tank may be provided and the operation may be performed in the intermediate tank.

懸濁系光触媒としては、例えば、二酸化チタン(TiO)、酸化亜鉛(ZnO)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO)等の無機系光触媒等が挙げられる。 Examples of suspension photocatalysts include inorganic photocatalysts such as titanium dioxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), and strontium titanate (SrTiO 3 ).

懸濁系光触媒の添加量は、例えば、10〜10,000mg/Lの範囲である。 The amount of the suspension photocatalyst added is, for example, in the range of 10 to 10,000 mg/L.

例えば膜ろ過装置12からの処理液の排出量が低下する等の場合には、膜ろ過装置12内を逆流洗浄(逆洗)等の洗浄を行ってもよい。 For example, when the discharge amount of the treatment liquid from the membrane filtration device 12 decreases, the inside of the membrane filtration device 12 may be washed by backwashing (backwashing).

本実施形態に係る液体処理方法および液体処理装置は、浄水処理、下水処理、工業用水処理、排水処理等における固液分離と、紫外線殺菌、紫外線酸化処理等の紫外線照射処理とをともに行う場合に適用することができ、特に、浄水処理に好適に適用することができる。 Liquid treatment method and liquid treatment apparatus according to the present embodiment, when performing both solid-liquid separation in water purification treatment, sewage treatment, industrial water treatment, wastewater treatment, etc., ultraviolet sterilization, ultraviolet irradiation treatment such as ultraviolet oxidation treatment. It can be applied, and in particular, can be suitably applied to water purification treatment.

本実施形態に係る液体処理方法および液体処理装置により、例えば濁度で1.5度以上、色度で3.0度以上、TOCで2.0mg/L以上、細菌数で2,000個/mL以上の被処理液の液質を、例えば濁度で0.1度以下、色度で0.5度以下、TOCで1.0mg/L以下、細菌数で1個/mL以下の処理液とすることができる。 With the liquid treatment method and the liquid treatment apparatus according to the present embodiment, for example, the turbidity is 1.5 degrees or more, the chromaticity is 3.0 degrees or more, the TOC is 2.0 mg/L or more, and the number of bacteria is 2,000/ For example, the turbidity is 0.1 degree or less, the chromaticity is 0.5 degree or less, the TOC is 1.0 mg/L or less, and the number of bacteria is 1 piece/mL or less. Can be

以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

<実施例1および比較例1>
実施例1では図1の液体処理装置1を用い、比較例1では図2に示す液体処理装置3を用いた。図2の液体処理装置3は、被処理液槽50と、紫外線照射装置52と、ろ過膜58を有する膜ろ過装置54と、処理液槽56とを備える。
<Example 1 and Comparative Example 1>
In Example 1, the liquid treatment apparatus 1 shown in FIG. 1 was used, and in Comparative Example 1, the liquid treatment apparatus 3 shown in FIG. 2 was used. The liquid processing apparatus 3 of FIG. 2 includes a liquid tank 50 to be treated, an ultraviolet irradiation device 52, a membrane filtration device 54 having a filtration membrane 58, and a treatment liquid tank 56.

以下の装置仕様、通水条件で試験を行った。
[通水条件]
通水量:40L/h
[装置構成]
(比較例1)
紫外線照射装置:DNライティング社製、低圧紫外線ランプ(SGL1000N) ランプ波長185,254nm
膜ろ過装置:外圧式チューブラ膜ろ過装置
チューブラ膜(材質:セラミックMF膜)φ10mm×H1000mm 10本
ろ過槽本体:φ80mm×H1200mm
(実施例1)
膜ろ過装置:外圧式チューブラ膜ろ過装置
チューブラ膜(材質:セラミックMF膜)φ10mm×H1000mm 10本
ろ過槽本体:φ80mm×H1200mm、材質 テフロン(登録商標)製
紫外線発光粒状発光体をろ過槽内の空間に2.2L充填
The test was conducted under the following device specifications and water flow conditions.
[Water flow conditions]
Flow rate: 40L/h
[Device configuration]
(Comparative Example 1)
Ultraviolet irradiation device: low pressure ultraviolet lamp (SGL1000N) manufactured by DN Lighting Co., Ltd. Lamp wavelength 185,254 nm
Membrane Filtration Device: External Pressure Type Tubular Membrane Filtration Device Tubular Membrane (Material: Ceramic MF Membrane) φ10 mm×H1000 mm 10 Filtration Tank Body: φ80 mm×H1200 mm
(Example 1)
Membrane Filtration Device: External Pressure Type Tubular Membrane Filtration Device Tubular Membrane (Material: Ceramic MF Membrane) 10 φ10 mm x H1000 mm Filtration Tank Main Body: φ80 mm x H1200 mm, Material Teflon (registered trademark) 2.2L filling

[紫外線発光粒状発光体(無電極紫外線発光カプセル)の詳細]
・サイズ:ガス封入部 径(φ)5mm×高さ(L)10mm
・材質:石英
・封入ガス:水銀ガス、封入圧力10Pa
・ピーク波長:185nm,254nm
[Details of UV luminescent granular luminescent material (electrodeless UV luminescent capsule)]
・Size: Diameter (φ) 5 mm × Height (L) 10 mm
・Material: Quartz ・Filled gas: Mercury gas, filled pressure 10Pa
・Peak wavelength: 185 nm, 254 nm

[マイクロウェーブ発生装置]
・電源装置:300W(30〜300W可変式)
・マイクロウェーブ発振器:マグネトロン
・周波数:2.45GHz
・導波管:L400mm×W55mm×H109mm、アルミニウム製
・チューナー:スリースタブ方式
[Microwave generator]
・Power supply device: 300W (30-300W variable type)
・Microwave oscillator: magnetron ・Frequency: 2.45 GHz
-Waveguide: L400mm x W55mm x H109mm, made of aluminum-Tuner: Three-stub system

マイクロウェーブ発生装置の電源装置の投入電力を60Wに設定した。被処理液体と処理液の水質(濁度、色度、TOC)、膜間差圧上昇速度を表1に示す。濁度および色度は、日本電色製、WA6000型(濁度測定は積分球式、色度測定は390nm透過光測定法式)を用いて測定した。TOCは、TOC計(島津製作所製、TOC500)を用いて燃焼式で測定した。実験結果を表1に示す。 The input power of the power supply of the microwave generator was set to 60W. Table 1 shows the water quality (turbidity, chromaticity, TOC) of the liquid to be treated and the treatment liquid, and the transmembrane pressure increase rate. The turbidity and chromaticity were measured using WA6000 type (manufactured by Nippon Denshoku Co., Ltd., turbidity measurement was an integrating sphere method, and chromaticity measurement was a 390 nm transmitted light measurement method method). The TOC was measured by a combustion method using a TOC meter (TOC500 manufactured by Shimadzu Corporation). The experimental results are shown in Table 1.

このように、実施例のモジュール型の膜ろ過装置を備える液体処理装置において、固形分を含む液体の分離処理とともに紫外線照射処理を行うことができた。 As described above, in the liquid treatment device including the module-type membrane filtration device of the example, the ultraviolet irradiation treatment could be performed together with the separation treatment of the liquid containing the solid content.

固液分離処理と紫外線殺菌処理、紫外線酸化分解処理をともに行うことにより処理装置の設置面積を約40%削減することができた。また、ろ過膜の目詰まりや劣化を低減することができ、処理液質(色度、TOC)の向上も可能となった。 By carrying out both the solid-liquid separation treatment, the ultraviolet sterilization treatment, and the ultraviolet oxidative decomposition treatment, the installation area of the treatment device could be reduced by about 40%. Further, it is possible to reduce clogging and deterioration of the filtration membrane, and it is possible to improve the treatment liquid quality (chromaticity, TOC).

1,3 液体処理装置、10,50 被処理液槽、12,54 膜ろ過装置、14 マイクロウェーブ発生装置、16,56 処理液槽、18 ポンプ、20 被処理液配管、22 処理液配管、24 循環配管、26 電源装置、28 マイクロウェーブ発振器、30 導波管、32 スリースタブチューナ、34 粒状発光体、36,58 ろ過膜、38 光触媒添加配管、52 紫外線照射装置。 1,3 Liquid treatment device, 10,50 Treatment liquid tank, 12,54 Membrane filtration device, 14 Microwave generator, 16,56 Treatment liquid tank, 18 Pump, 20 Treatment liquid pipe, 22 Treatment liquid pipe, 24 Circulation piping, 26 power supply device, 28 microwave oscillator, 30 waveguide, 32 stab tuner, 34 granular luminescent material, 36, 58 filtration membrane, 38 photocatalyst added piping, 52 UV irradiation device.

Claims (8)

ろ過膜を有し、マイクロウェーブにより紫外線発光する粒状発光体が内部に充填されたモジュール型の膜ろ過装置と、
マイクロウェーブ発生手段と、
を備え、
前記マイクロウェーブ発生手段により発生させたマイクロウェーブを前記粒状発光体に照射しながら、固形分を含む被処理液体を前記膜ろ過装置に通液させて、前記被処理液体の前記固形分の固液分離処理とともに紫外線照射処理を行うことを特徴とする液体処理装置。
A module type membrane filtration device having a filtration membrane and having a granular luminescent material that emits ultraviolet light by microwaves filled inside,
Microwave generation means,
Equipped with
While irradiating the granular light-emitting body with microwaves generated by the microwave generation means, a liquid to be treated containing solids is passed through the membrane filtration device to obtain a solid liquid of the solids of the liquid to be treated. A liquid processing apparatus, which performs ultraviolet irradiation processing together with separation processing.
請求項1に記載の液体処理装置であって、
前記ろ過膜が、セラミック膜であることを特徴とする液体処理装置。
The liquid processing apparatus according to claim 1, wherein
A liquid treatment apparatus, wherein the filtration membrane is a ceramic membrane.
請求項1または2に記載の液体処理装置であって、
前記ろ過膜が、外圧式であることを特徴とする液体処理装置。
The liquid processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein
The liquid treatment apparatus, wherein the filtration membrane is an external pressure type.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の液体処理装置であって、
前記被処理液体中に懸濁系光触媒を添加する光触媒添加手段を備えることを特徴とする液体処理装置。
The liquid processing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
A liquid processing apparatus comprising photocatalyst adding means for adding a suspension photocatalyst to the liquid to be processed.
マイクロウェーブ発生手段により発生させたマイクロウェーブを、ろ過膜を有し、マイクロウェーブにより紫外線発光する粒状発光体が内部に充填されたモジュール型の膜ろ過装置における前記粒状発光体に照射しながら、固形分を含む被処理液体を前記膜ろ過装置に通液させて、前記被処理液体の前記固形分の固液分離処理とともに紫外線照射処理を行う処理工程を含むことを特徴とする液体処理方法。 While irradiating the microwave generated by the microwave generation means to the granular light-emitting device in a module type membrane filtration device having a filtering film, and the granular light-emitting device emitting ultraviolet light by the microwave is filled inside, A liquid treatment method, comprising a treatment step of causing a liquid to be treated containing a component to pass through the membrane filtration device, and performing solid-liquid separation treatment of the solid content of the liquid to be treated and ultraviolet irradiation treatment. 請求項5に記載の液体処理方法であって、
前記ろ過膜が、セラミック膜であることを特徴とする液体処理方法。
The liquid processing method according to claim 5, wherein
The liquid treatment method, wherein the filtration membrane is a ceramic membrane.
請求項5または6に記載の液体処理方法であって、
前記ろ過膜が、外圧式であることを特徴とする液体処理方法。
The liquid processing method according to claim 5 or 6, wherein
The liquid treatment method, wherein the filtration membrane is an external pressure type.
請求項5〜7のいずれか1項に記載の液体処理方法であって、
前記被処理液体中に懸濁系光触媒を添加する光触媒添加工程をさらに含むことを特徴とする液体処理方法。
The liquid processing method according to any one of claims 5 to 7,
The liquid treatment method further comprising a photocatalyst addition step of adding a suspension photocatalyst to the liquid to be treated.
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