JP7474524B2 - Method and device for recovering humic substances - Google Patents
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Description
本発明は、湖沼や河川等から取得した混合水を分画する方法及び装置であって、特に、湖水や河川水等からフミン物質を分画して回収するフミン物質の回収方法及びその回収装置に関する。 The present invention relates to a method and device for fractionating mixed water obtained from lakes, rivers, etc., and in particular to a method and device for recovering humic substances that fractionate and recover humic substances from lake water, river water, etc.
一部の湖沼や河川等において、近年、生活排水等の改善対策等が行われているにも関わらず、水中の有機物の指標である化学的酸素要求量(COD)が増加する傾向が観察されている。この原因の1つとして、湖水や河川水等に何らかの溶存有機物が蓄積していることによる水質汚濁現象が挙げられている。 In some lakes, marshes, rivers, etc., a tendency for chemical oxygen demand (COD), an indicator of organic matter in water, to increase has been observed in recent years, despite measures being taken to improve domestic wastewater, etc. One of the causes of this is said to be water pollution caused by the accumulation of dissolved organic matter in lake water, river water, etc.
このような溶存有機物は、フミン物質、疎水性中性物質、塩基物質、親水性酸、親水性中性物質の5つに大別される。この中でもフミン物質は、土壌系フミンと水系フミンとに分類される。このうち、水系フミンは、疎水性の有機酸(フミン酸及びフルボ酸)からなり、難分解性であって、溶存有機物の大部分(約30~80%)を占めると言われているため、環境汚染の一因となっている。 Such dissolved organic matter is broadly divided into five categories: humic substances, hydrophobic neutral substances, bases, hydrophilic acids, and hydrophilic neutral substances. Among these, humic substances are further divided into soil-based humin and water-based humin. Of these, water-based humin is made up of hydrophobic organic acids (humic acid and fulvic acid), is difficult to decompose, and is said to account for the majority of dissolved organic matter (approximately 30-80%), making it a cause of environmental pollution.
これらのフミン物質は、浄水処理において添加される塩素と反応するためトリハロメタン等の消毒副生成物の前駆物質としても知られている。このため、汚泥を含む湖水や河川水等からフミン物質を分離回収することが求められている。 These humic substances are also known to be precursors of disinfection by-products such as trihalomethanes, as they react with the chlorine added during water purification. For this reason, there is a demand to separate and recover humic substances from lake water, river water, etc. that contain sludge.
このようなフミン物質を分離回収する手法として、例えば、特許文献1には、水系の底部から得られた泥と水ガラス(珪酸ナトリウム)とを混合した後、所定の温度で焼成することにより固化し、この固化物を水に浸漬させることにより、フミン物質を水に移行させてフミン物質の溶解液を生成するフミン物質の分離回収方法が開示されている。この手法によれば、簡便な作業で水中のフミン物質を有効利用できるとされている。 For example, Patent Document 1 discloses a method for separating and recovering such humic substances, in which mud obtained from the bottom of a water system is mixed with water glass (sodium silicate), then solidified by baking at a prescribed temperature, and the solidified material is immersed in water to transfer the humic substances into the water and produce a solution of the humic substances. This method is said to be a simple process that makes it possible to effectively utilize the humic substances in the water.
上記特許文献1に記載されたフミン物質の分離回収方法は、フミン物質をいったん水ガラスと一体固化させた後に、フミン物質を水中に浸み出させることにより、泥中からフミン物質を選択的に分離回収することはできるものの、サンプルとなる泥中に含まれるフミン物質のうち、どの程度を分離回収できているのか不明であるため、湖や河川等の水質調査等を行う際に定量的な評価が難しい。また、フミン物質を分離回収するために焼成工程と浸漬工程を行う必要があるため、それぞれの工程において人手が介在するのが避けられず、作業の効率化が難しいという問題があった。 The method for separating and recovering humic substances described in Patent Document 1 above allows the humic substances to be selectively separated and recovered from mud by first solidifying the humic substances with water glass and then leaching the humic substances into water. However, it is unclear how much of the humic substances contained in the sample mud has been separated and recovered, making it difficult to quantitatively evaluate the amount when conducting water quality surveys of lakes, rivers, etc. In addition, because a firing process and a soaking process are required to separate and recover humic substances, manual intervention is unavoidable in each process, making it difficult to improve work efficiency.
そこで、本発明の目的は、作業の効率化と定量化を両立可能とするフミン物質の回収方法及び回収装置を提供することにある。 The object of the present invention is to provide a method and device for recovering humic substances that allows both efficient operation and quantification.
上記課題を解決するために、本発明による、樹脂を内封したカラムを用いて、湖沼や河川等から取得した混合水からフミン物質を分画して回収するフミン物質の回収方法は、前記カラムの一方側から他方側に向けて前記混合水と酸性溶液との混合物を通して非吸着物質を得る第1通水工程と、前記第1通水工程の後に、前記カラムの前記他方側から前記一方側に向けてアルカリ性溶液を通すことにより、フミン物質を得る第2通水工程と、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the method for recovering humic substances according to the present invention uses a column containing resin to fractionate and recover humic substances from mixed water obtained from lakes, rivers, etc., and is characterized by including a first water passing step in which a mixture of the mixed water and an acidic solution is passed from one side of the column to the other side to obtain non-adsorbed substances, and a second water passing step in which, after the first water passing step, an alkaline solution is passed from the other side of the column to the one side to obtain humic substances.
かかる発明によれば、樹脂を内封したカラムを用いて、このカラムの一方側から他方側に向けて混合水を通して非吸着物質を得た後に、上記カラムの他方側から一方側に向けてアルカリ水溶液を通す動作を行うことにより、カラムを流れる供給物質の流れ方向を切り替えるだけでフミン物質の分離回収を行うことができるため、作業の効率化と定量化が両立可能となる。 According to this invention, a column containing resin is used, and mixed water is passed from one side of the column to the other to obtain non-adsorbed substances, and then an alkaline aqueous solution is passed from the other side of the column to the first side. By simply switching the flow direction of the feed material flowing through the column, humic substances can be separated and recovered, making it possible to achieve both efficient work and quantification.
上記した発明において、前記第2通水工程の後に、前記カラムに内封された前記樹脂を酸性溶液で洗浄する洗浄工程をさらに含んでもよい。かかる発明により、洗浄工程の後にそのまま上記第1通水工程以下を繰り返すことが可能となるため、さらに作業の効率化を図ることができるとともに、自動運転に対応することもできる。 In the above-mentioned invention, a washing step may be further included after the second water passing step, in which the resin enclosed in the column is washed with an acidic solution. With this invention, it is possible to repeat the first water passing step and subsequent steps after the washing step, which further improves the efficiency of the work and also makes it possible to support automatic operation.
一方、本発明による、樹脂を内封したカラムを用いて、湖沼や河川等から取得した混合水からフミン物質を分画して回収するためのフミン物質の回収装置は、前記混合水を含む供給物質ごとの供給タンクを有する供給ユニットと、前記カラム及びこれを保持するカラムユニットと、前記カラムを通った物質を回収する回収タンクを有する回収ユニットと、前記カラムユニットに接続するカラム配管に流れる供給物質の流れ方向を切り替えるとともに、前記回収ユニットに向かう回収配管が接続された流路切替ユニットと、前記流路切替ユニットと前記回収ユニットとの間に設けられ、前記回収配管を流れる物質の回収先を切り替える回収先選択ユニットと、前記回収装置に含まれるすべてのユニットの動作を制御する制御ユニットと、備えることを特徴とする。 On the other hand, the humic substance recovery device according to the present invention, which uses a resin-encapsulated column to fractionate and recover humic substances from mixed water obtained from lakes, rivers, etc., is characterized by comprising: a supply unit having a supply tank for each supply substance including the mixed water, the column and a column unit that holds the column, a recovery unit having a recovery tank that recovers substances that have passed through the column, a flow path switching unit that switches the flow direction of the supply substance flowing in the column piping connected to the column unit and is connected to a recovery piping heading toward the recovery unit, a recovery destination selection unit that is provided between the flow path switching unit and the recovery unit and switches the recovery destination of the substance flowing in the recovery piping, and a control unit that controls the operation of all units included in the recovery device.
かかる発明によれば、樹脂を内封したカラムに対して、流路切換ユニットがカラム配管に流れる供給物質の流れ方向を切り替える機能を備えることにより、カラムを流れる供給物質の流れ方向を切り替えるだけでフミン物質の分離回収を行うことができるため、作業の効率化と定量化が両立可能となる。 According to this invention, the flow path switching unit has the function of switching the flow direction of the supply material flowing through the column piping for a column containing resin, so that humic substances can be separated and recovered simply by switching the flow direction of the supply material flowing through the column, making it possible to achieve both efficient work and quantification.
上記した発明において、前記供給ユニットと前記流路切替ユニットとの間に、前記供給ユニットから供給される供給物質の供給流路を選択的に切り替える供給元選択ユニットを備えるように構成してもよい。かかる発明によれば、供給物質を流路切替ユニットに供給するためのポンプを共通化する(1つにする)ことが可能となるため、装置構成をより簡略化することができる。 In the above-mentioned invention, a supply source selection unit that selectively switches the supply flow path of the supply material supplied from the supply unit may be provided between the supply unit and the flow path switching unit. According to this invention, it is possible to share (unify) the pump for supplying the supply material to the flow path switching unit, thereby further simplifying the device configuration.
さらに、上記した発明において、前記流路切替ユニットに接続される前記カラムユニットを複数並列に備えるように構成してもよい。かかる発明によれば、装置全体の分画能力を向上できるとともに、例えば1つのカラムユニットを使用中に別のカラムユニットの準備(段取り)を行うことも可能となる。 Furthermore, in the above-mentioned invention, the column units connected to the flow path switching unit may be configured to be provided in parallel. According to such an invention, the fractionation capacity of the entire device can be improved, and it is also possible to prepare (set up) one column unit while another column unit is in use, for example.
以下、本発明によるフミン物質の回収方法及びその回収装置の具体的な概要について図面を用いて説明する。なお、本明細書において、「湖沼や河川等から取得した混合水」とは、湖沼水や河川水だけでなく、上下水道等も含めた淡水全般を意味するものとする。 The specific outline of the method and device for recovering humic substances according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In this specification, "mixed water obtained from lakes, rivers, etc." refers not only to lake water or river water, but also to fresh water in general, including water supply and sewage systems.
図1は、本発明の代表的な一例によるフミン物質の回収装置の概略を示す模式図である。図1に示すように、本発明の代表的な一例によるフミン物質の回収装置100は、分画する対象物である湖沼や河川等から取得した混合水を含む供給物質ごとの供給タンクを有する供給ユニット110と、樹脂を内封したカラムCを含むカラムユニット150と、カラムCを通った通水後の物質を回収する回収タンクを有する回収ユニット170と、供給ユニット110から供給される供給物質の流路を選択する供給元選択ユニット120と、供給物質を供給タンクから吸引して後流に押し出し供給する送液ポンプ130と、送液ポンプ130から供給される供給物質を後述するカラムユニット150あるいは回収ユニット170に送るように流路を切り替える流路切替ユニット140と、流路切替ユニット140及び回収ユニット170の間に配置され上記通水後の物質の回収先を切り替える回収先選択ユニット160と、回収装置100に含まれるすべてのユニットの動作を制御する制御ユニット180と、を備える。
Figure 1 is a schematic diagram showing an outline of a humic substance recovery device according to a representative example of the present invention. As shown in Figure 1, a humic
図2は、図1に示した供給ユニット110の概要を示す側面図である。図2に示すように、供給ユニット110は、その一例として、供給ベース111と、測定対象物である湖沼や河川等から取得した混合水SSを貯留する混合水タンク112と、例えば塩酸(HCl)等の水溶液を所定の濃度でそれぞれ貯留する低濃度酸タンク113及び高濃度酸タンク114と、例えば水酸化ナトリウム(NaOH)等の水溶液を所定の濃度で貯留するアルカリタンク115と、を含む。
Figure 2 is a side view showing an overview of the
ここで、供給物質の一例として、混合水SSは、湖沼や河川等から取得した水に含まれる大きなゴミ等を予めろ過して除去した上で、所定の酸を加えてpHが2となるように調整されたものを用いる。一方、低濃度酸タンク113及び高濃度酸タンク114に貯留されるHCl水溶液LA、HAは、低濃度酸LAが0,01M、高濃度HAが0.1M(なお、M=mol/L)となるようにそれぞれ調整されており、アルカリタンク115に貯留されるアルカリ水溶液ALは、0.1Mとなるように調整されたものを用いる。
Here, as an example of a supply material, mixed water SS is used, which is obtained from lakes, rivers, etc., and has been filtered to remove large debris and other debris beforehand, and then a specific acid is added to adjust the pH to 2. On the other hand, the HCl aqueous solutions LA and HA stored in the low-
また、混合水タンク112、低濃度酸タンク113、高濃度酸タンク114及びアルカリタンク115には、それぞれ後述する供給元選択ユニット120に接続される供給配管112a、113a、114a及び115aが取り付けられており、送液ポンプ130からの吸引圧により吸引供給される。さらに、図2に示すように、混合水タンク112は、重量計116等の計量器上に載置されるのが好ましい。
The mixed
ここで、重量計116には、例えば混合水タンク112の重量を測定し出力信号を制御ユニット180に送信する通信線181が接続されている。これにより、混合水SSの供給量を重量により調整することができる(例えば、供給開始から所定量だけ減少したときに供給を停止する等の自動制御が可能となる)。
Here, a
図3は、図1に示した供給元選択ユニット120の概要を示す部分平面図である。なお、図3においては、筐体の一部を切り取った切断面図として、供給元選択ユニット120の内部が見えるようにしてある。図3に示すように、供給元選択ユニット120は、その一例として、略中空箱状の筐体121と、該筐体121内部に設けられた供給配管切替機構122と、この供給配管切替機構122から後述する送液ポンプ130に接続される供給配管123が取り付けられており、筐体121には、制御ユニット180との間で信号のやり取りを行う通信線182が接続されている。
Figure 3 is a partial plan view showing an overview of the supply
供給配管切替機構122は、上述した供給配管112a、113a、114a及び115aと接続されており、その内部において、これらの供給配管112a~115aと後流の供給配管123とを選択的に切り替える機能を有している。これにより、複数の供給タンク112~115と送液ポンプ130とを1対1対応させて接続させるため、送液ポンプ130を共通化する(1つにする)ことで装置構成をより簡略化することができるとともに、供給物質どうしが同時に混合して供給されることもない。
The supply
ここで、送液ポンプ130としては、その一例として、例えばダイヤフラムポンプやロータリーポンプ等が例示できるが、特にペリスタルティックチューブ式ポンプが好ましい。また、図1に示すように、送液ポンプ130には制御ユニット180からの出力指令等の信号を受ける通信線183が接続されている。
Here, examples of the
図4は、図1に示した流路切替ユニット140の概要を示す部分平面図である。なお、図4においても、図3の場合と同様に、筐体の一部を切り取った切断面図として、流路切替ユニット140の内部が見えるようにしてある。図4に示すように、流路切替ユニット140は、その一例として、略中空箱状の筐体141と、該筐体141内部に設けられた流路選択機構142、第1の流れ方向切替機構143及び第2の流れ方向切替機構144と、により構成されており、筐体141には、制御ユニット180との間で信号のやり取りを行う通信線184が接続されている。
Figure 4 is a partial plan view showing an overview of the flow
流路選択機構142は、入側で送液ポンプ130からの送給管131と接続し、出側で第1の内部配管142a及び第2の内部配管142bと接続している。そして、流路選択機構142は、送給管131から送られてくる供給物質を第1の内部配管142aあるいは142bのいずれか一方とのみ連通するように流路を切り替える機能を有する。
The flow
第1の流れ切替機構143は、入側で第1の内部配管142aと接続し、出側で第1のカラム配管143a及び第1の回収配管143bと接続している。そして、第1の流れ切替機構143は、第1の内部配管142aを流れる供給物質を第1のカラム配管143aに送るように接続するか、あるいは第1のカラム配管143aから流れてくるカラム通水後の物質を第1の回収配管143bに送るように接続するか、いずれかの流路となるように切り替える機能を有する。
The first
同様に、第2の流れ切替機構144は、入側で第2の内部配管142bと接続し、出側で第2のカラム配管144a及び第2の回収配管144bと接続している。そして、第2の流れ切替機構144は、第2の内部配管142bを流れる供給物質を第2のカラム配管144aに送るように接続するか、あるいは第2のカラム配管144aから流れてくるカラム通水後の物質を第2の回収配管144bに送るように接続するか、いずれかの流路となるように切り替える機能を有する。
Similarly, the second
図5は、図1に示したカラムユニット150の概要図であって、図5(a)は平面図、図5(b)は右側面図をそれぞれ示す。図5に示すように、カラムユニット150は、その一例として、上下方向に延びる支持部材151と、支持部材151に設けられた一対の把持部材152と、この一対の把持部材152に把持されるカラムCと、を含む。
Figure 5 is a schematic diagram of the
本発明によるフミン物質の回収装置100に適用されるカラムCは、筒状のカラム本体C1と、当該カラム本体C1の両端を塞いで内部空間を形成する一対の蓋部材C2と、上記内部空間に収容される樹脂RCと、により構成される。ここで、内封される樹脂RCとして、アクリルとジビニルベンゼンとの共重合体でMR構造(巨大網目構造)を有する非イオン性のXAD-8(又はDAX-8)樹脂が適用される。
The column C applied to the humic
一対の蓋部材C2のうちの一方には、上述の流路切替ユニット140からの第1のカラム配管143aが接続され、蓋部材C2のうちの他方には、第2のカラム配管144aが接続されている。したがって、XAD-8(又はDAX-8)樹脂からなる樹脂RCに、カラムCの一方側から上述した混合水SSを流した場合、樹脂RCの一方側にフミン物質を含む疎水性物質が吸着される。
One of the pair of cover members C2 is connected to the
一対の把持部材152は、蝶番153を介して支持部材151に取り付けられており、軸153aを中心に回動するように構成されている。ここで、把持部材152は、ラッチスライド式のクランプであるのが好ましい。これにより、様々な大きさ(太さ)のカラムCに対応可能となる。
The pair of gripping
図4及び図5を併せて参照すると、本発明によるフミン物質の回収装置の大きな特徴の1つである流路選択ユニット140は、制御ユニット180からの指令に基づいて、例えば送給管131から送られてきた供給物質を、まず流路選択機構142で第1の内部配管142a又は第2の内部配管142bのいずれの方向に流すかを選択する。ここで、第1の内部配管142aが選択された場合、第1の流れ切替機構143において第1の内部配管142aと第1のカラム配管143aとが連通され、かつ第1の回収配管143bが閉鎖される。これにより、第1の内部配管142aを流れる供給物質は、第1のカラム配管143aを通ってカラムCに図5の図示上上側から供給される。
Referring to both Figures 4 and 5, the flow
そして、カラムCに送られた供給物質は、樹脂RCを通過した後、第2のカラム配管144aを通って第2の流れ切替機構144に流れ込む。このとき、第2の流れ切替機構144において第2のカラム配管144aと第2の回収配管144bとが連通され、かつ第2の内部配管142bが閉鎖される。これにより、カラムCを通った物質は第2の回収配管144bから回収先選択ユニット160に送られる。
Then, the supply material sent to column C passes through resin RC and then flows through
一方、流路選択機構142で第2の内部配管142bが選択された場合、第2の流れ切替機構144において第2の内部配管142bと第2のカラム配管144aとが連通され、かつ第2の回収配管144bが閉鎖される。これにより、第2の内部配管142bを流れる供給物質は、第2のカラム配管144aを通ってカラムCに図5の図示上で下側から供給される。
On the other hand, when the second
そして、カラムCに送られた供給物質は、樹脂製フィルタRCを通過した後、第1のカラム配管143aを通って第1の流れ切替機構143に流れ込む。このとき、第1の流れ切替機構143において第1のカラム配管143aと第1の回収配管143bとが連通され、かつ第1の内部配管142aが閉鎖される。これにより、カラムを通った物質は第1の回収配管143bから回収先選択ユニット160に送られる。
Then, the supply material sent to column C passes through the resin filter RC and then flows through the
図6は、図1に示した回収先選択ユニット160の概要を示す部分平面図である。なお、図6においても、図3の場合と同様に、筐体の一部を切り取った切断面図として、回収先選択ユニット160の内部が見えるようにしてある。図6に示すように、回収先選択ユニット160は、その一例として、略中空箱状の筐体161と、該筐体161内部に設けられた合流機構162及び回収先選択機構163と、により構成されており、筐体161には、制御ユニット180との間で信号のやり取りを行う通信線185が接続されている。
Figure 6 is a partial plan view showing an overview of the
合流機構162は、入側で流路選択ユニット140からの第1の回収配管143b及び第2の回収配管144bと接続し、出側で合流配管162aと接続している。そして、合流機構162は、制御ユニット180からの指令に基づいて、第1の回収配管143b及び第2の回収配管144bのいずれか一方から供給物質あるいはカラムCを通った物質が流れてきた際に、他方の配管への接続を閉じて逆流を防ぐ機能を有する。
The
回収先選択機構163は、入側で合流配管162aと接続し、出側で酸回収管163a、アルカリ回収管163b、非吸着物質回収管163c、フミン物質回収管163d及びドレン管163eとそれぞれ接続している。また、図1を併せて参照すると、酸回収管163a、アルカリ回収管163b、非吸着物質回収管163c、フミン物質回収管163d及びドレン管163eは、酸回収タンク171、アルカリ回収タンク172、非吸着物質回収タンク173、フミン物質回収タンク174及びドレン回収タンク175とそれぞれ接続されている。
The recovery
そして、回収先選択機構163は、制御ユニット180からの指令に基づいて、合流配管162aから流れてくる物質を、酸回収管163a、アルカリ回収管163b、非吸着物質回収管163c、フミン物質回収管163d及びドレン管163eのいずれか1つに流すように、回収先のタンクに接続する管を切り替える機能を有する。
The recovery
ここで、少なくとも非吸着物質回収タンク173及びフミン物質回収タンク174には蓋が取り付けられており、この蓋には開閉自在のバルブを設けるのが好ましい。これにより、いわゆるデッドボリュームを抑制できるとともに、回収した物質に対する外部からの汚染を防止できる。
At least the non-adsorbed
次に、図7~図12を参照して、本発明の代表的な一例によるフミン物質の回収方法の具体的な動作を説明する。 Next, the specific operation of a method for recovering humic substances according to a representative example of the present invention will be described with reference to Figures 7 to 12.
図7は、本発明の代表的な一例によるフミン物質の回収方法における準備工程の動作を示す模式図である。まず、制御ユニット180は、本発明によるフミン物質の回収方法を実施するための準備として、供給元選択ユニット120において高濃度酸タンク114との連通を選択した状態で、送液ポンプ130を駆動して高濃度酸HAを流路切替ユニット140に供給する(準備工程)。
Figure 7 is a schematic diagram showing the operation of the preparation step in a humic substance recovery method according to a representative example of the present invention. First, in preparation for carrying out the humic substance recovery method according to the present invention, the
この準備工程を実施する際に、制御ユニット180は、流路切替ユニット140での流路切替を繰り返し行うことにより、高濃度酸HAが第1のカラム配管143a及び第2のカラム配管144aと、カラムユニット150と、第1の回収配管143b及び第2の回収配管144bと、のそれぞれに行き渡るように供給しておく。このとき、準備工程前に各流路内にどのような残存物質があったか不明であることが多いため、供給された高濃度酸HAは、回収先選択ユニット160において、ドレン管163eを介してドレン回収タンク175に導かされる。これらの動作により、分画を実施する際に各種配管内に空気が残存するのを防止する。
When carrying out this preparation step, the
図8及び図9は、本発明の代表的な一例によるフミン物質の回収方法における第1通水工程の動作を示す模式図である。次に、制御ユニット180は、図8に示すように、供給元選択ユニット120において混合水タンク112との連通を選択した状態で、送液ポンプ130を駆動して混合水SSを流路切替ユニット140に供給する。
Figures 8 and 9 are schematic diagrams showing the operation of the first water passing step in a representative example of a method for recovering humic substances according to the present invention. Next, as shown in Figure 8, the
このとき、制御ユニット180は、流路切替ユニット140において、混合水SSが第1のカラム配管143a(図4参照)からカラムCに供給されるように流路を切り替えるとともに、回収先選択ユニット160において、ドレン回収タンク175を回収先に選択するように指令を発する。これにより、混合水タンク112から供給される混合水SSが第1のカラム配管143aを介してカラムCの一方側(図5における上側)から通水され、準備工程で配管内に存在していた高濃度酸HAが第2の回収配管144bから回収先選択ユニット160を経由してドレン回収タンク175に排出される。
At this time, the
続いて、図9に示すように、制御ユニット180は回収先選択ユニット160において、非吸着物質回収タンク173を回収先に選択するように指令を発するとともに、混合水SSの供給を継続する(第1通水工程)。このとき、混合水SSは、その一例として、1ml/minの供給速度で供給される。これにより、カラムCを通った混合水SSのうちの非吸着物質が非吸着物質回収タンク173に回収され、カラムCの樹脂RCには、混合水SSのうちの疎水性物質が吸着される。
Next, as shown in FIG. 9, the
図10は、本発明の代表的な一例によるフミン物質の回収方法における酸調整工程の動作を示す模式図である。次に、制御ユニット180は、供給元選択ユニット120において低濃度酸タンク113との連通を選択した状態で、送液ポンプ130を駆動して低濃度酸LAを流路切替ユニット140に供給する。
Figure 10 is a schematic diagram showing the operation of the acid adjustment process in a representative example of a method for recovering humic substances according to the present invention. Next, the
このとき、制御ユニット180は、図8に示した場合と同様に、流路切替ユニット140において、低濃度酸LAが第1のカラム配管143a(図5参照)からカラムCに供給されるように流路を切り替えるとともに、回収先選択ユニット160において、ドレン回収タンク175を回収先に選択するように指令を発する。これにより、低濃度酸タンク113から供給される低濃度酸LAが、第1のカラム配管143aを介してカラムCの一方側(図5における上側)から通水され、第1通水工程で配管内に存在していた混合水SSが第2の回収配管144bから回収先選択ユニット160を経由してドレン回収タンク175に排出される(酸調整工程)。
At this time, the
図11及び図12は、本発明の代表的な一例によるフミン物質の分画方法における第2通水工程の動作を示す模式図である。次に、制御ユニット180は、図11に示すように、供給元選択ユニット120においてアルカリタンク115との連通を選択した状態で、送液ポンプ130を駆動してアルカリ水溶液ALを流路切替ユニット140に供給する。
Figures 11 and 12 are schematic diagrams showing the operation of the second water passing step in a representative example of a method for fractionating humic substances according to the present invention. Next, as shown in Figure 11, the
このとき、制御ユニット180は、流路切替ユニット140において、アルカリ水溶液ALが第2のカラム配管144a(図4参照)からカラムCに供給されるように流路を切り替えるとともに、回収先選択ユニット160において、ドレン回収タンク175を回収先に選択するように指令を発する。これにより、アルカリタンク115から供給されるアルカリ水溶液ALが第2のカラム配管144aを介してカラムCの他方側(図5における下側)から通水され、酸調整工程で配管及びカラムC内に存在していた低濃度酸LAが第1の回収配管143bから回収先選択ユニット160を経由してドレン回収タンク175に排出される。
At this time, the
続いて、図12に示すように、制御ユニット180は回収先選択ユニット160において、フミン物質回収タンク174を回収先に選択するように指令を発するとともに、アルカリ水溶液ALの供給を継続する(第2通水工程)。このとき、アルカリ水溶液ALは、その一例として、0.3ml/minの供給速度で供給される。これにより、樹脂RCに吸着していた疎水性物質のうちのフミン物質が、カラムCを逆向きに流れるアルカリ水溶液ALとともに溶出されて、フミン物質回収タンク174に回収される。
Next, as shown in FIG. 12, the
かかる構成及び操作により、本発明によるフミン物質の回収方法及びその回収装置は、樹脂を内封したカラムに対して、流路切換ユニットがカラム配管に流れる供給物質の流れ方向を切り替える機能を備える流路切替ユニットにより、このカラムの一方側から他方側に向けて混合水を通して非吸着物質を得た後に、上記カラムの他方側から一方側に向けてアルカリ水溶液を通してフミン物質を得る動作を行うことで、カラムを流れる供給物質の流れ方向を切り替えるだけでフミン物質を分画して回収することができるため、作業の効率化と定量化が両立可能となる。 With this configuration and operation, the humic substance recovery method and recovery device according to the present invention uses a flow path switching unit with a function of switching the flow direction of the supply material flowing through the column piping to pass mixed water from one side of the column to the other side to obtain non-adsorbed substances, and then passes an alkaline aqueous solution from the other side of the column to one side to obtain humic substances. This allows the humic substances to be fractionated and recovered simply by switching the flow direction of the supply material flowing through the column, making it possible to achieve both efficient work and quantification.
次に、図13及び図14を参照して、本発明の変形例によるフミン物質の分画方法の具体的な動作を説明する。 Next, the specific operation of the humic substance fractionation method according to a modified example of the present invention will be described with reference to Figures 13 and 14.
図13及び図14は、本発明の変形例によるフミン物質の分画方法における洗浄工程の動作を示す模式図である。本発明の変形例によるフミン物質の分画方法において、上述の図11及び図12で示した第2通水工程に引き続き、回収装置のカラムCや各種配管内に残存した供給物質を除去するための洗浄工程を実施する。すなわち、制御ユニット180は、図13に示すように、供給元選択ユニット120において高濃度酸タンク114との連通を選択した状態で、送液ポンプ130を駆動して高濃度酸HAを流路切替ユニット140に供給する。
Figures 13 and 14 are schematic diagrams showing the operation of the washing step in the humic substance fractionation method according to a modified example of the present invention. In the humic substance fractionation method according to a modified example of the present invention, following the second water passing step shown in Figures 11 and 12 above, a washing step is carried out to remove the supply material remaining in column C of the recovery device and various pipes. That is, as shown in Figure 13, the
このとき、制御ユニット180は、流路切替ユニット140において、高濃度酸HAが第1のカラム配管143aからカラムCに供給されるように流路を切り替えるとともに、その後、第2の回収配管144bから回収先選択ユニット160において、ドレン回収タンク175を回収先に選択するように指令を発する。これにより、高濃度酸タンク114から供給される高濃度酸HAが第1のカラム配管143aを介してカラムCの一方側から通水され、第1のカラム配管143a及び第2の回収配管144b内に存在していた供給物質(特にアルカリ水溶液AL)が回収先選択ユニット160を経由してドレン回収タンク175に排出される。
At this time, the
続いて、図14に示すように、制御ユニット180は流路切替ユニットにおいて、高濃度酸HAが第2のカラム配管144aからカラムCに供給され、その後、第1の回収配管143bから回収先選択ユニット160に流れるように流路を切り替えて、高濃度酸HAの供給を継続するように指令を発する。これにより、高濃度酸タンク114から供給される高濃度酸HAが第2のカラム配管144aを介してカラムCの他方側から通水され、第2のカラム配管144a及び第1の回収配管143b内に存在していた供給物質が回収先選択ユニット160を経由してドレン回収タンク175に排出される。そして、この状態から図7に示す準備工程にそのまま移行すれば、本発明による回収方法を再度繰り返して実施することも可能となる。
Next, as shown in FIG. 14, the
かかる操作により、本発明の変形例によるフミン物質の回収方法によれば、洗浄工程の後にそのまま上記第1通水工程以下を繰り返すことが可能となるため、さらに作業の効率化を図ることができるとともに、自動運転に対応することも可能となる。 By performing such an operation, the humic substance recovery method according to the modified example of the present invention makes it possible to repeat the first water passing step and subsequent steps directly after the washing step, thereby further improving the efficiency of the work and enabling the system to be operated automatically.
以上、本発明による実施例及びこれに基づく変形例を説明したが、本発明は必ずしもこれらの例に限定されるものではない。また、当業者であれば、本発明の主旨又は添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、様々な代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。 Although the embodiments of the present invention and variations based thereon have been described above, the present invention is not necessarily limited to these examples. Furthermore, a person skilled in the art will be able to find various alternative embodiments and modifications without departing from the spirit of the present invention or the scope of the appended claims.
例えば、上記した具体例において、流路切替ユニット140に接続されるカラムユニット150を複数並列に備えるように構成してもよい。これにより、装置全体の分画能力を向上できるとともに、例えば1つのカラムユニットを使用中に別のカラムユニットの準備(段取り)を行うことも可能となる。
For example, in the specific example described above,
また、上記した具体例において、図7に示す準備工程を実施した後、高濃度酸HAを、第1のカラム配管143aを介してカラムCの一方側(図5における上側)から通水し、第2の回収配管144bから回収先選択ユニット160を経由して酸回収タンク171に排出する「事前有機物測定処理」を実施するように構成してもよい。このとき、回収された高濃度酸HAの成分を分析することにより、カラムCに内封されていた樹脂RCに予め付着していた有機物の成分や量を把握することが可能となる。
In addition, in the above specific example, after carrying out the preparation process shown in FIG. 7, a "preliminary organic matter measurement process" may be carried out in which high-concentration acid HA is passed through one side of column C (the upper side in FIG. 5) via the
なお、上記の「事前有機物測定処理」と同様に、図12に示す第2通水工程を実施した後、アルカリ水溶液ALを、第1のカラム配管143aを介してカラムCの一方側(図5における上側)から通水し、第2の回収配管144bから回収先選択ユニット160を経由してアルカリ回収タンク172に排出する「事後有機物測定処理」を実施するように構成してもよい。このとき、回収されたアルカリ水溶液ALの成分を分析することにより、本発明によるフミン物質の回収方法を実施後に樹脂RCに付着した有機物の成分や量を把握することも可能となる。
As with the above-mentioned "pre-organic substance measurement process," after carrying out the second water passing step shown in FIG. 12, a "post-organic substance measurement process" may be carried out in which the alkaline aqueous solution AL is passed through one side of the column C (the upper side in FIG. 5) via the
100 回収装置
110 供給ユニット
112 混合水タンク
113 低濃度酸タンク
114 高濃度酸タンク
115 アルカリタンク
120 供給元選択ユニット
122 供給配管切替機構
130 送液ポンプ
140 流路切替ユニット
142 流路選択機構
143 第1の流れ方向切替機構
143a 第1のカラム配管
143b 第1の回収配管
144 第2の流れ方向切替機構
144a 第2のカラム配管
144b 第2の回収配管
150 カラムユニット
151 支持部材
152 把持部材
160 回収先選択ユニット
162 合流機構
163 回収先選択機構
170 回収ユニット
171 酸回収タンク
172 アルカリ回収タンク
173 非吸着物質回収タンク
174 フミン物質回収タンク
175 ドレン回収タンク
180 制御ユニット
100
Claims (8)
前記カラムの一方側から他方側に向けて流れて第1の回収配管で接続された回収先選択ユニットに流れる第1の流路と、
前記カラムの他方側から一方側に向けて流れて第2の回収配管を介して前記回収先選択ユニットに流れる第2の流路と、
前記混合水、低濃度酸、高濃度酸、アルカリ水溶液の供給物質のいずれか1つの供給物質を供給元選択ユニットで選択し供給タンクから吸引して後流に押し出し供給する送液ポンプと、
前記送液ポンプからの送給管の接続先を前記第1の流路又は第2の流路に切り替える流路切替ユニットと、
前記供給元選択ユニット、前記送液ポンプ、前記流路切替ユニットの動作を制御する制御ユニットと、を含む装置において、
前記流路切替ユニットを切り替えて供給量を測定しながら前記混合水を前記第1の流路で前記カラムを通して、前記樹脂に前記疎水性物質を吸着させるとともに、前記回収先選択ユニットを介して非吸着物質を非吸着物質回収タンクに送る第1通水工程と、
前記流路切替ユニットを切り替えて低濃度酸を前記第1の流路で前記カラムを通し、前記回収先選択ユニットを介して前記混合水をドレン回収タンクに送る酸調整工程と、
前記流路切替ユニットを切り替えてアルカリ水溶液を前記第2の流路で前記カラムを通すことにより、前記回収先選択ユニットを介して低濃度酸をドレン回収タンクに送った後に、前記回収先選択ユニットを介して前記樹脂に吸着させた前記疎水性物質のうちの前記フミン物質をフミン物質回収タンクに送る第2通水工程と、
を順に与え、
前記第1通水工程に先だって、前記流路切替ユニットを切り替えて高濃度酸を、前記流路切替ユニット、前記カラム、前記第1の回収配管、前記第2の回収配管のそれぞれに行き渡るように供給する準備工程を与えて、前記第1通水工程、前記酸調整工程及び前記第2通水工程にて前記フミン物質を前記フミン物質回収タンクに分画する際に、前記流路切替ユニット、前記カラム、前記第1の回収配管、前記第2の回収配管に空気を残存させないようにすることを特徴とするフミン物質の回収方法。 A method for recovering humic substances, comprising the steps of: supplying a mixed water to be measured to a column containing a nonionic acrylic resin that adsorbs hydrophobic substances including humic substances; and fractionating and recovering the humic substances,
a first flow path through which the liquid flows from one side of the column to the other side thereof and into a destination selection unit connected to the first recovery pipe;
a second flow path through which the liquid flows from the other side of the column toward the one side thereof and through a second recovery pipe to the destination selection unit;
a liquid delivery pump that selects one of the feed materials, the mixed water, the low-concentration acid, the high-concentration acid, and the alkaline aqueous solution, by a feed source selection unit, sucks the selected feed material from a feed tank, and pushes the selected feed material out to a downstream side;
a flow path switching unit that switches a connection destination of a feed pipe from the liquid feed pump to the first flow path or the second flow path;
a control unit for controlling operations of the supply source selection unit, the liquid delivery pump, and the flow path switching unit,
a first water passing step of passing the mixed water through the column via the first flow path while measuring a supply amount by switching the flow path switching unit to cause the hydrophobic substance to be adsorbed onto the resin, and sending a non-adsorbed substance to a non-adsorbed substance recovery tank via the recovery destination selection unit;
an acid adjustment step of switching the flow path switching unit to pass the low-concentration acid through the column via the first flow path and sending the mixed water to a drain recovery tank via the recovery destination selection unit;
a second water passing step in which the flow path switching unit is switched to pass the alkaline aqueous solution through the column via the second flow path, thereby sending the low-concentration acid to a drain recovery tank via the destination selection unit, and then sending the humic substances among the hydrophobic substances adsorbed on the resin to a humic substance recovery tank via the destination selection unit;
are given in order,
A method for recovering humic substances, comprising: a preparatory step, prior to the first water passing step, of switching the flow path switching unit to supply high concentration acid so that it permeates each of the flow path switching unit, the column, the first recovery pipe, and the second recovery pipe; and preventing air from remaining in the flow path switching unit, the column, the first recovery pipe, and the second recovery pipe when the humic substances are fractionated into the humic substance recovery tank in the first water passing step, the acid adjustment step, and the second water passing step.
前記カラムの一方側から他方側に向けて流れて第1の回収配管で接続された回収先選択ユニットに流れる第1の流路と、
前記カラムの他方側から一方側に向けて流れて第2の回収配管を介して前記回収先選択ユニットに流れる第2の流路と、
前記混合水、低濃度酸、高濃度酸、アルカリ水溶液の供給物質のいずれか1つの供給物質を供給元選択ユニットで選択し供給タンクから吸引して後流に押し出し供給する送液ポンプと、
前記送液ポンプからの送給管の接続先を前記第1の流路又は第2の流路に切り替える流路切替ユニットと、
前記供給元選択ユニット、前記送液ポンプ、前記流路切替ユニットの動作を制御する制御ユニットと、を含み、
前記制御ユニットは、
前記流路切替ユニットを切り替えて供給量を測定しながら前記混合水を前記第1の流路で前記カラムを通して、前記樹脂に前記疎水性物質を吸着させるとともに、前記回収先選択ユニットを介して非吸着物質を非吸着物質回収タンクに送る第1通水工程と、
前記流路切替ユニットを切り替えて低濃度酸を前記第1の流路で前記カラムを通し、前記回収先選択ユニットを介して前記混合水をドレン回収タンクに送る酸調整工程と、
前記流路切替ユニットを切り替えてアルカリ水溶液を前記第2の流路で前記カラムを通すことにより、前記回収先選択ユニットを介して低濃度酸をドレン回収タンクに送った後に、前記回収先選択ユニットを介して前記樹脂に吸着させた前記疎水性物質のうちの前記フミン物質をフミン物質回収タンクに送る第2通水工程と、を順に与え、
前記第1通水工程に先だって、前記流路切替ユニットを切り替えて高濃度酸を、前記流路切替ユニット、前記カラム、前記第1の回収配管、前記第2の回収配管のそれぞれに行き渡るように供給する準備工程を与えて、前記第1通水工程、前記酸調整工程及び前記第2通水工程にて前記フミン物質を前記フミン物質回収タンクに分画する際に、前記流路切替ユニット、前記カラム、前記第1の回収配管、前記第2の回収配管に空気を残存させないように分画することを特徴とするフミン物質の回収装置。 A humic substance recovery device for supplying a mixed water to be measured to a column containing a nonionic acrylic resin that adsorbs hydrophobic substances including humic substances, and fractionating and recovering the humic substances, comprising:
a first flow path through which the liquid flows from one side of the column to the other side thereof and into a destination selection unit connected to the first recovery pipe;
a second flow path through which the liquid flows from the other side of the column toward the one side thereof and through a second recovery pipe to the destination selection unit;
a liquid delivery pump that selects one of the feed materials, the mixed water, the low-concentration acid, the high-concentration acid, and the alkaline aqueous solution, by a feed source selection unit, sucks the selected feed material from a feed tank, and pushes the selected feed material out to a downstream side;
a flow path switching unit that switches a connection destination of a feed pipe from the liquid feed pump to the first flow path or the second flow path;
a control unit for controlling operations of the supply source selection unit, the liquid delivery pump, and the flow path switching unit;
The control unit
a first water passing step of passing the mixed water through the column via the first flow path while measuring a supply amount by switching the flow path switching unit to cause the hydrophobic substance to be adsorbed onto the resin, and sending a non-adsorbed substance to a non-adsorbed substance recovery tank via the recovery destination selection unit;
an acid adjustment step of switching the flow path switching unit to pass the low-concentration acid through the column via the first flow path and sending the mixed water to a drain recovery tank via the recovery destination selection unit;
a second water passing step in which the flow path switching unit is switched to pass the alkaline aqueous solution through the column via the second flow path, thereby sending the low-concentration acid to a drain recovery tank via the destination selection unit, and then sending the humic substances, which are among the hydrophobic substances adsorbed onto the resin, to a humic substance recovery tank via the destination selection unit;
A humic substance recovery device characterized in that, prior to the first water passing step, a preparation step is performed in which the flow path switching unit is switched to supply high concentration acid so that it spreads throughout the flow path switching unit, the column, the first recovery pipe, and the second recovery pipe, and when the humic substances are fractionated into the humic substance recovery tank in the first water passing step, the acid adjustment step, and the second water passing step, the fractionation is performed so as not to leave air in the flow path switching unit, the column, the first recovery pipe, or the second recovery pipe.
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