JPH10263534A

JPH10263534A - 水処理方法および水処理装置

Info

Publication number: JPH10263534A
Application number: JP7683297A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Kamiya; 佳宏神谷; Tomomasa Takemura; 知正竹村
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1997-03-28
Filing date: 1997-03-28
Publication date: 1998-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】照射光を確実に光触媒に到達させることを図る
とともに、同時に光触媒反応に必要な酸素を常時供給す
ることが可能となる。【解決手段】被処理水１１を貯溜する反応槽１には、多
数の回転円板体２０が並列して設けられ、この回転円板
体２０は、光触媒を固定した表面を持ち、垂直面内で回
転自在に軸支され、その下部を前記被処理水に浸漬する
状態で配設されている。その回転円板体２０の光触媒固
定表面を臨む位置に配置された光源によって、所定の照
射光３が照射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光触媒により被処
理水中の有機物質を分解処理する水処理方法および水処
理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、下水および上水の浄化方法とし
て、フィルタによるろ過法、イオン交換樹脂などによる
吸着除去法、生物学的処理法、酸化薬品による酸化法な
どがあるが、近年、特開昭６０−１８７３２２公報開示
されているような、光触媒を用いる方法が実用化される
ようになってきた。

【０００３】光触媒とは、例えば、酸化チタン、酸化亜
鉛などの半導体において、光照射を受けその光エネルギ
ーを吸収して励起されることより、活性化し、伝導帯に
マイナスの電子が、また価電子帯にはプラスの正孔が存
在するようになる触媒の一種である。そして、その光触
媒の電子状態のそれぞれが還元あるいは酸化反応を促進
するように働くので、処理物質がこの光触媒に接触する
と、その還元力および酸化力によって、無害物質に分解
されるという働きがあり、この点が被処理水の有機物の
浄化方法として応用されるのである。

【０００４】このような光触媒浄化法は、太陽光線のよ
うな低コストのエネルギーを活用でき常温で分解反応が
進むところから、従来の処理方法に必要であった大型で
複雑な処理施設が不要となり、また燃料費、電力費、処
理薬品費などのランニング費用を節減できるという利点
がある。一方、光触媒に用いられる光波長が短波長側に
偏っていることから、水中の有機物を処理するときに
は、照射光が水中で減衰し易く効率が低くなる、また含
有有機物が高濃度の場合には、照射光が吸収されてその
減衰が甚だしく、実用的でなくなるなどの問題があっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決するためになされたものであり、被処理水中の
有機物を分解する水処理方法および水処理装置におい
て、照射光を確実に光触媒に到達させることができると
ともに、同時に光触媒反応に必要な酸素を常時供給する
ことが可能となる水処理方法および水処理装置を提供す
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の問題は、光エネル
ギーにより活性化して酸化反応を駆動する光触媒に被処
理水を接触させる操作と光を照射する操作を交互に繰り
返すことにより、被処理水中の有機物質を分解すること
を特徴と水処理方法により解決することができる。

【０００７】また、上記の問題は、被処理水を貯溜する
反応槽に、光触媒を固定した表面を持ち、垂直面内で回
転自在な回転体を、その下部を前記被処理水に浸漬する
状態で配設するとともに、その回転体の光触媒固定表面
に光を照射する手段を配置したことを特徴とする水処理
装置によっても解決することができる。そして、この発
明の水処理装置は、前記回転体が、円板であって、その
板表面に光触媒を固定した形態に具体化することができ
る。

【０００８】さらに、本発明は、光エネルギーにより活
性化して酸化反応を駆動する光触媒に被処理水を接触さ
せる操作と光を照射する操作を交互に繰り返すことによ
り、被処理水中の有機物質を分解した後、さらに生物学
的処理を行うことを特徴とする水処理方法として具体化
することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、図１〜３を参照しながら、
本発明の実施形態について説明する。図１において、反
応槽１は、原水槽（図示せず）から供給される被処理水
１１をある水位で貯溜する槽容器であって、この反応槽
１には、適宜個数の回転円板体２０が並列して設けられ
ている。この回転円板体２０は、光触媒を固定した表面
を持ち、垂直面内で回転自在に軸支されていて、その約
下半分の部分を前記被処理水に浸漬する状態で配設され
ている。

【００１０】そして、その回転円板体２０の光触媒固定
表面を臨む位置に配置された光源（図示せず）、例えば
太陽光あるいは水銀灯、ハロゲンランプ、ブラックライ
トなどの人工光源によって、その光触媒固定表面には、
所定の照射光３、例えば、最も触媒効率を高めるところ
の可視波長ないし紫外波長の光を照射するよう構成され
ている。

【００１１】このような水処理装置において、光触媒を
固定した回転円板体２０を中心軸を軸にしてゆっくり回
転させれば、被処理水中に浸漬されていた部分が取り出
されて、余分な被処理水が流れ落ちた状態で空気中に露
出するとともに、空気中に露出していた部分が被処理水
中に浸漬させられる操作が順次継続的に繰り返されて、
空気中に露出している間に板面は照射光３を受けること
になる。

【００１２】かくして、光触媒に被処理水を接触させ、
次いで光触媒に被処理水を付着させた状態で光を照射す
るという操作を繰り返すことにより、図１の場合を例に
すると、左側から右側に向かう回転円板体２０の光触媒
固定表面の接触した状態において、照射光３により活性
化した光触媒により駆動される酸化反応によって、被処
理水１１中の有機物質の分解処理が順次進行するのであ
る。

【００１３】このように、本発明の水処理方法および水
処理装置によれば、光触媒に被処理水を付着させた状態
で光を照射するので、水中における場合のように照射光
が光触媒に到達するまでに減衰することがないので、光
エネルギーが有効に伝達される利点がある。また、回転
円板体を用いているので、光触媒と被処理水中の有機物
質が確実に接触し、空気中に露出した場合には、被処理
水は薄い水膜となって光触媒に付着して、光の透過を阻
害しないという利点もある。さらに、回転円板体の空気
中に露出して部分が空気中の酸素を取り込み易いので、
光触媒反応に必要な酸素が自動的に供給されるという利
点も得られるのである。

【００１４】前記光触媒には、チタン、鉄、タングステ
ン、錫、銅、ニッケル、亜鉛などの酸化物型のｎ型およ
びｐ型半導体の１種または２種以上の組合せが適用で
き、粒径０．０１〜５０μｍ程度の一次粒子の粉末状、
それらが凝集した二次粒子の顆粒状、あるいは粒径１０
００ｍｍ以下の造粒体として適用され得る。さらに、こ
れら半導体に、白金、ロジウムなどの貴金属粉末を、
０．０１から２０重量％の範囲で担持させて使用すれ
ば、さらに活性度を向上させることができる。

【００１５】この実施形態で例示した回転円板体として
は、セラミックなどの無機材料や、フッ素樹脂などから
なる円板をシャフトに取付け、そのシャフトの下部を被
処理水中に浸漬した状態で、１０ｒｐｍ以下のゆっくり
した回転数で回転するよう設定されているものでよい。
そして、この円板表面には、光触媒を固定しやすいよう
に、凹凸を設けたり、網目状の仕上げておくのが好まし
い。

【００１６】また、本発明の回転体は、前記実施形態で
例示した回転円板体に限定されるものではなく、他の形
態、例えば、回転円板体に代えて回転円筒体を応用する
こともできる。その場合には、その筒表面に光触媒を固
定することにより浄化反応を行わせればよい。また、そ
の設置台数も所要に規模に応じて、照射光源との関係を
配慮して配設すればよい。

【００１７】なお、本発明の水処理方法および水処理装
置により分解、処理できる有機物質としては、炭化水素
類、アンモニア、アルデヒド、インドールまたはメルカ
プタンなどの悪臭物質、廃油、有機リン化合物、バクテ
リア、かびなどの微生物が適当であり、特に、酸化力が
強力であるので、生物学的処理法では容易に分解処理で
きないような難分解性有機物の処理に有効であるという
利点がある。このようなところから、水道用水の浄化、
下水二次処理水の再利用のための高度処理に特に好適な
処理ということができる。

【００１８】なお、本発明においては、光触媒による分
解処理の後段に生物学的処理を追加してを行うよう具体
化するのが好ましい。例えば、図２に示すように、複数
の回転円板体を前半の回転円板体２１と後半の回転円板
体２２と分けて、前半の回転円板体２１は光触媒反応を
行うように設定するが、後半の回転円板体２２は、その
表面を多孔質に形成しそこに浄化用微生物を繁殖させた
生物膜を付与してものとして、生物学的処理を行うよう
に配置することで、浄化効率を向上させることができ
る。

【００１９】また、図３に示すように、反応槽１では、
先に述べた光触媒による分解処理を行った後、被処理水
１１をさらに後段の生物膜ろ過装置４に誘導して、生物
学的処理を行うよう設定することができる。このよう
に、生物学的処理を後段に設ければ、前記した光触媒の
よる多くの利点の他、生物難分解性有機物については、
光触媒だけでは完全に分解することは困難であるとして
も、予め光触媒反応によってある程度酸化処理できるの
で、後段の生物学的処理における生物分解性を向上させ
ることができ、浄化効率が相乗的に向上する利点が得ら
れ、浄化処理施設全体のコンパクト化、ランニングコス
トの節減など効果的である。

【００２０】

【発明の効果】本発明の水処理方法および水処理装置
は、以上に説明したように構成されているので、照射光
を減衰させることなく光触媒に吸収させることが可能と
なり、かつ光触媒反応に必要な酸素を常時供給できるの
で反応効率を向上することができる。また、生物学的処
理と組み合わせれば、さらに浄化効率の向上、処理施設
のコンパクト化、ランニングコストの節減なども達成で
きるという優れた効果がある。よって本発明は従来の問
題点を解消した水処理方法および水処理装置として、そ
の工業的価値は極めて大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を説明するための装置フロー
図。

【図２】他の実施形態を説明するための装置フロー図。

【図３】他の実施形態を説明するための装置フロー図。

【符号の説明】

１反応槽、１１被処理水、２０、２１、２２回転
円板体、３照射光、４生物膜ろ過装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光エネルギーにより活性化して酸化反応
を駆動する光触媒に被処理水を接触させる操作と光を照
射する操作を交互に繰り返すことにより、被処理水中の
有機物質を分解することを特徴とする水処理方法。
【請求項２】被処理水を貯溜する反応槽に、光触媒を
固定した表面を持ち、垂直面内で回転自在な回転体を、
その下部を前記被処理水に浸漬する状態で配設するとと
もに、その回転体の光触媒固定表面に光を照射する手段
を配置したことを特徴とする水処理装置。
【請求項３】前記回転体が、円板であって、その板表
面に光触媒を固定した請求項２に記載の水処理装置。
【請求項４】光エネルギーにより活性化して酸化反応
を駆動する光触媒に被処理水を接触させる操作と光を照
射する操作を交互に繰り返すことにより、被処理水中の
有機物質を分解した後、さらに生物学的処理を行うこと
を特徴とする水処理方法。