JPH11169845A

JPH11169845A - 光酸化流体処理装置及びこれに用いる複合化光触媒粒子

Info

Publication number: JPH11169845A
Application number: JP34756497A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Tanaka; 哲也田中; Koichi Tsuzuki; 浩一都築; Fumitaka Handa; 文隆半田; Shiro Nakahira; 四郎仲平
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-12-17
Filing date: 1997-12-17
Publication date: 1999-06-29
Anticipated expiration: 2017-12-17
Also published as: JP3550991B2

Abstract

(57)【要約】【課題】微細な光触媒粒子を被処理水から容易に分離で
きるようにして、これを再使用する。【解決手段】空気導入管（９）から処理部（１）に空気
が導入され、この空気が上昇するのに伴って被処理水が
光触媒粒子と一緒に流動する。空気は空気抜き（１０）
から処理部外に放出される。処理部内には光源（７）に
より光源部壁（８）を介して光が照射され、光触媒粒子
に酸化作用を発生させ、被処理水を処理する。処理され
た水は流出部（３）から排出される。流出部には処理水
中に分散している光触媒粒子を磁気分離するための磁気
分離磁石（４）が設置され、これに捕捉された光触媒粒
子はかき取り板（５）で分離され、粒子戻り（６）を経
て処理部に返送される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水などの各種流体
を光触媒を用いて浄化する光酸化流体処理装置及びこれ
に用いる複合化光触媒粒子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光触媒を用いる流体の光酸化処理は、流
体中に混入した有害有機物の分解や殺菌などに用いられ
る方法である。光触媒作用を示す物質では二酸化チタン
がよく知られている。通常は、被処理流体中に二酸化チ
タン粒子を分散させて光を照射し、酸化反応を起こして
被処理流体を処理する。酸化反応は光触媒の表面で起こ
るので、反応効率を上げるためには、被処理流体中に分
散させる光触媒粒子をできるだけ微小なものとして比表
面積を大きくし、光触媒粒子と被処理流体との接触効率
を向上させることが必要である。

【０００３】なお、この種従来技術としては、特開平４
−３７１２３３号公報に記載されたものなどがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】被処理流体が空気など
の気体の場合には、光触媒粒子がかなり小さくてもその
沈降速度が大きくなり、被処理気体と光触媒粒子が分離
し易い。しかし、被処理流体が水などの液体の場合には
微小粒子の沈降性が気体とのそれに比べて大幅に劣るた
めに、反応効率を犠牲にして光触媒粒子を大きくする
か、微小な粒子を用いる場合には膜分離法によって触媒
粒子を処理後の流体液から分離する手法がとられてい
る。しかしながら、粒子を大きくした場合、反応効率低
下を保障するために装置が巨大化する。

【０００５】膜分離を用いる場合には、膜分離部で必要
となる動力が大きくなるだけでなく、処理後の流体から
光触媒粒子が分離できても処理装置内部にだんだんと溜
まっていく汚濁物粒子と光触媒粒子を分離する手段がな
い。膜分離を利用した場合には分離した光触媒粒子を連
続的に回収して処理部で再使用することも困難であっ
た。

【０００６】これらの理由により、実用レベルでの光触
媒応用光酸化流体処理装置を実現する状況に至っていな
いのが実状である。

【０００７】本発明の目的は、微小な光触媒粒子を利用
でき、しかもその微小な光触媒粒子を被処理液体から容
易に分離できるようにした光酸化流体処理装置を得るこ
とにある。

【０００８】本発明の他の目的は、光酸化流体処理装置
において、光触媒粒子の比表面積を大きくして、光触媒
粒子と被処理流体との接触効率を向上させることのでき
る複合化光触媒粒子を得ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、流体を処理する処理部、この処理部内に光を
導入する手段、被処理流体を導入する流入口、処理流体
を流出させる流出部を備えた流体処理装置において、上
記処理部内に分散され、光照射で酸化作用の触媒効果を
有する光触媒粒子と、処理後の流体中から上記光触媒粒
子を分離する手段と、分離した光触媒粒子を上記処理部
内に返送して再び分散させる手段とを具備したことを特
徴とする。

【００１０】なお、処理後の流体中から分離した上記光
触媒粒子を洗浄再生した後、処理部内へ返送するような
洗浄再生手段を具備しても良い。

【００１１】また、処理後の流体中から分離した上記光
触媒粒子を連続的に上記処理部内に返送して再び分散さ
せる手段を具備するとなお良い。

【００１２】本発明の他の特徴は、上記光触媒粒子を分
散した処理部に複数の上記処理流体を流出させる流出部
を備え、これら複数の流出部の各々に処理後の流体中か
ら上記光触媒粒子を分離する手段を具備することにあ
る。

【００１３】また、光触媒粒子を分散した処理部に通水
方向に応じて給水と排水の切り替えが可能な複数の給排
水配管を接続し、各々の給排水配管に処理後の流体中か
ら光触媒粒子を分離する手段を具備したことにある。

【００１４】さらに、処理後の流体中から磁性を有する
光触媒粒子を分離する手段としては磁力を利用した磁気
分離手段とするのが良い。

【００１５】また、処理部の下方に被処理水を給水およ
び処理水を排水する給排水配管を備える流体処理装置と
し、上記処理部と上記給排水配管との接続部分に上記磁
気分離手段を備え、かつこの磁気分離手段の下方に空気
やオゾンなどの気体を磁気分離部を通って処理部内に供
給する気体供給手段を備えたものとしても良い。

【００１６】本発明の複合化光触媒粒子の特徴は、磁性
を有する粒子の表面を酸化膜などでコーティングした母
材粒子の表面上に二酸化チタンなどの光触媒作用を有す
る微粒子を接合したことにある。

【００１７】また、本発明の複合化光触媒粒子の他の特
徴は、二酸化チタンなどの光触媒作用を有する母材粒子
の表面上に磁性を有する粒子の表面を酸化膜などでコー
ティングした微粒子を接合してなることにある。

【００１８】本発明の他の特徴は、光照射により励起さ
れる光触媒粒子により流体を処理する処理部、この処理
部内に光を照射するための光源、被処理流体を前記処理
部に導入するための流入口、及び処理部で処理された処
理流体を流出させるための流出部を備える光酸化流体処
理装置において、前記処理部内に磁性を有する光触媒粒
子を分散させるための手段と、処理部からの処理流体中
から前記光触媒粒子を分離するための手段と、前記分離
された光触媒粒子を前記処理部に返送するための手段と
を備えたことにある。

【００１９】本発明の更に他の特徴は、光照射により励
起される光触媒粒子により流体を処理する処理部と、こ
の処理部内に光を導入するための手段と、被処理流体を
前記処理部に導入するための流入口と、前記処理部で処
理された処理流体を流出させるための流出部とを備える
流体処理装置において、前記処理部内に分散され、光照
射により酸化作用をする触媒効果をもち、かつ磁性を有
する光触媒粒子と、処理部からの処理流体中から前記光
触媒粒子を磁力により分離する磁気分離手段と、前記分
離された光触媒粒子を前記処理部に連続的に返送するた
めの粒子戻し手段と、この返送された光触媒粒子を再び
処理部に分散させるための手段とを備えたことにある。

【００２０】本発明の他の特徴は、光酸化流体処理装置
に使用される光触媒粒子であって、コーティングした磁
性粒子を母材とし、この磁性粒子の表面上に二酸化チタ
ンなどの光触媒作用を有する微粒子を接合して構成され
るか、あるいは二酸化チタンなどの光触媒作用を有する
粒子を母材とし、この粒子の表面上に、磁性を有する粒
子の表面を酸化膜などでコーティングした微粒子を接合
して構成された複合化光触媒粒子にある。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
例を説明する。

【００２２】図１は本発明の一実施例を示す概略構成図
である。被処理水は流入口２から処理部１内に導入され
る。処理部１内には磁性体に担持された微小な光触媒粒
子（磁性光触媒粒子）が被処理水中に分散されている。
処理部１には空気導入管９から空気も導入され、この導
入された空気が上昇するのに伴って、処理部１内では被
処理水が分散している光触媒粒子と一緒に流動してい
る。なお、空気は空気抜き１０から処理部１外に放出さ
れる。処理部１内には光源部壁８内に光源７が挿入さ
れ、この光源部壁８を通して光が処理部１内に照射され
る。被処理水中に分散している光触媒粒子表面では照射
光により強力な酸化作用が発生し、被処理水中に存在す
るバクテリアを死滅させたり、あるいは溶存している有
機物を分解したりする。処理された水は流出部３から処
理部１外に排出される。流出部３には、流出処理水中に
分散している光触媒粒子を磁気分離するための磁気分離
磁石４が設置されている。磁気分離磁石４で捕捉された
光触媒粒子はかき取り板５で磁気分離磁石４から掻き取
られて、粒子戻り６を経て戻り粒子放出口１１から処理
部１内に再び連続的に返送される。空気導入管９から処
理部１内に供給される空気は酸化反応に必要な酸素を被
処理水に溶解させて供給し、かつ処理部１内に光触媒粒
子を分散させ攪拌する役割を持っている。なお、この供
給される気体は、空気以外の気体、例えば酸素やオゾン
等でもも良い。

【００２３】図２は図１に示された磁気分離磁石４の具
体的実施例を説明するものである。複数（図２では３
枚）の円盤状の磁気分離磁石４ａ，４ｂ，４ｃが回転軸
１２で連結されて図中のΩ方向に回転している。この実
施例では、磁気分離磁石４ａと４ｂの向かい合う面、及
び磁気分離磁石４ｂと４ｃの向かい合う面のそれぞれに
磁石が貼ってある。回転している磁気分離磁石４ａ，４
ｂ，４ｃは処理水中の磁性光触媒粒子を磁気で捕捉し、
捕捉された光触媒粒子は掻き取り板５（５ａ，５ｂ）に
より磁気分離磁石４ａ，４ｂ，４ｃの磁石表面上から掻
き取られ、図１に示す粒子戻り６に送られる。

【００２４】図３〜図５により図１に示した実施例の変
形例を説明する。この例は、図１に示す磁気分離磁石４
の代わりに電磁石を用いたものである。

【００２５】図３において、処理水の流出部３としては
流出部３ａと流出部３ｂの二つが設けられている。処理
部１で処理された処理水は磁気フィルタ１３ａを経て流
出部３ａから流出する。この時一方のバルブ１６ａは開
いており、他方のバルブ１６ｂは閉じている。また、磁
気フィルター１３ａは通電により電磁石が働いた状態と
なり磁場が発生しているが、磁気フィルター１３ｂの方
は通電を停止することで電磁石が切れた状態となり磁場
が発生していない。このようにすると、流出部３ａから
流出する処理水中の光触媒粒子は磁気フィルター１３ａ
で捕捉される。さらに、本実施例では、適当なタイミン
グでバルブ操作により流出部３ａと流出部３ｂとを切り
替えて使用する。すなわち、バルブ１６ａが閉じ、バル
ブ１６ｂを開く。同時に磁気フィルター１３ａの電磁石
は切られ、磁気フィルター１３ｂの電磁石を作動させ、
処理水は処理部３ｂから放流され、その際に処理水中の
光触媒粒子は磁気フィルター１３ｂで捕捉される。磁気
フィルター１３ａで捕捉されていた光触媒粒子は、磁気
フィルター１３ａで磁場が作用しなくなるので磁気フィ
ルター１３ａから離脱し、ゆっくりと処理部１内に沈降
しながら戻っていく。

【００２６】図４は図３に示す磁気フィルター部分の詳
細構造を示す図で、磁気フィルター１３（１３ａ，１３
ｂ）の周辺に電磁石１４（１４ａ，１４ｂ）を配置して
いる。

【００２７】図５は図３に示した例の縦断面図で、流入
口２から光触媒粒子が充満分散している処理部１に流入
した被処理水は、空気導入管９から導入された空気と共
に処理部１内を上昇しながら撹拌され、光源部壁８を介
して光源７から照射された光により分散している光触媒
粒子の光触媒作用により、酸化作用を受ける。処理され
た水と共流れている光触媒粒子は磁気フィルター１３で
磁気分離され、処理水のみが流出部３から流出する。こ
の例では、複数の磁気フィルター１３ａ，１３ｂを切り
替えて使用することにより、処理水中から分離した光触
媒粒子を連続的に処理部１内に返送することができる。

【００２８】図６は本発明の他の例を示すもので、この
実施例では光源として太陽光を用いる。流入口２から流
入した被処理水はまず磁性光触媒粒子が充満して分散し
ている混合部１７に入る。混合部１７からは光触媒粒子
が分散している被処理水がポンプ１８により処理部１に
送られる。処理部１は太陽光を透過する材質で形成され
ている。また、太陽光を無駄なく集光できるように処理
部１の背面には反射板４１も設けられている。処理部１
で光酸化処理を受けた処理水は、流出部３において図２
と同様の回転型の磁気分離磁石４を用いた磁気分離方式
により分散している光触媒粒子を分離した後、放流され
る。磁気分離磁石４上に捕捉された光触媒粒子は掻き取
り板５で掻き取られ、粒子戻り６を経て混合部１７に戻
る。圧縮機１９により光酸化処理で必要な酸素または酸
素を含む空気が混合部１７内に導入される。なお、この
例では、連続処理も回分処理も可能である。連続処理の
場合、流入口２より流入する被処理水量がポンプ１８に
よる送水量と等しい時はバルブ２１は閉じられている。
流入口２より流入する被処理水量がポンプ１８による送
水量より小さい時は、バルブ２１が開いており、流入口
２より流入した水量と同じ量の処理水が流出部３より流
出し、残りの分は戻り流路２２を通って混合部１７に戻
る。バッチ処理の場合、一旦流入口２から被処理水が流
入した後、バルブ１５，２０が閉じられ、バルブ２１が
開いて、被処理水は処理部１、戻り流路２２、混合部１
７を循環し、適当な処理時間の後、今度はバルブ２１を
閉じてバルブ２０をあけて処理水を流出部３を経て（従
って処理水中の光触媒粒子は磁気分離して）、放流す
る。

【００２９】図７は本発明の更に他の例を示すものであ
り、自然曝気方式とすることにより、図６に示すような
圧縮機１９を使用しないようにして動力を節約するよう
にしたものである。図６に示す戻り流路２２の代わりに
本例では戻り処理部２３を設けている。戻り処理部２３
では被処理水が水面を形成する状態で混合部１７に流下
し、このとき被処理水内に空気が巻き込まれて自然曝気
される。また、戻り処理部２３は太陽光を透過する材質
で作成されているので、このときにも光酸化作用が生じ
る。従って戻り処理部２３の背面にも反射板２４を設け
ている。

【００３０】図８は本発明の更に他の例を示すもので、
この例のものは回分処理を行うものである。給水バルブ
２５を開くと流入口２から磁性光触媒粒子が充填されて
いる処理部１に被処理水が導入され、適当な水位になる
と、一旦給水バルブ２５を閉じて処理が開始される。こ
のとき、流出部３に至る排水バルブ２６は閉じている。
処理部１の下方には磁気分離用の磁気フィルター１３と
電磁石１４が設置されているが、処理部１で被処理水を
処理している間、電磁石１４の電源は切断（ＯＦＦ）さ
れている。また、被処理水の処理中は圧縮機などの気体
供給手段１９により磁気フィルター１３の下方に設けた
空気導入管９から処理部１内に空気が供給され、その気
泡の上昇流に伴って被処理水は処理部１内で光触媒粒子
とともに攪拌される。上記実施例と同様に、光源７から
照射された光が光触媒粒子表面に照射されることによっ
て酸化処理が行われる。適当な処理時間の後、処理水を
排出される。このとき電磁石１４に通電されてＯＮとな
り、磁気フィルター１３に磁場が加えられる。その後、
排水バルブ２６が開かれ、処理部１からの処理水が流出
部３から排出される。その際、処理水中の磁性光触媒粒
子を磁気フィルター１３により処理水中から分離するこ
とができる。処理された水が全て排出されると、次の処
理を始めるために排水バルブ２６を閉じ、電磁石１４を
ＯＦＦとし、給水バルブ２５を開けて流入口２から新た
な被処理水を処理部１内に導入する。磁気フィルター１
３に捕捉された磁性光触媒粒子は電磁石１４への通電を
切断することにより磁場による拘束から開放され、空気
導入管９から導入される空気の上昇流と、それに伴う水
流によって容易に処理部１内に再び分散させることがで
きる。また、この例では、処理部１内に汚泥やゴミ等が
蓄積した場合でも、通常の処理を行うだけで磁性光触媒
粒子と汚泥とを磁気フィルター１３で分離して汚泥等を
処理部１内から排出することができる。

【００３１】図９は本発明の別の実施例を示すもので、
基本構成は図８の例と類似しているが、この例では処理
部１の下方に給排水配管２７を接続し、給排水配管２７
に流入口２および流出部３が接続され、各々給水バルブ
２５または排水バルブ２６が設けられている。被処理水
は給水バルブ２５を開き、排水バルブ２６を閉じて流入
口２から処理部１に導入される。処理された水の排水
は、給水バルブ２５を閉、排水バルブ２６を開として処
理部１から排出される。本例では、被処理水が磁気フィ
ルター１３を通って処理部１に供給されるので、磁気フ
ィルター１３で補足した磁性光触媒粒子を処理部１内に
再度分散させる際、空気導入管９からの気泡による上昇
流に加えて被処理水の上向きの流れを利用することがで
きる。したがって、この例のものではより迅速かつ確実
に磁性光触媒粒子を処理部１に返送することができる。

【００３２】図１０および図１１は本発明の更に他の例
を示すもので、基本構成は図８，図９に示した例と類似
している。これらの例では処理部１内に気泡と被処理水
の流れを拘束する仕切り板２８が設置され、光触媒粒子
に光を照射する光源７は仕切り板２８の外側に設置され
ている。酸化処理中には空気導入管９から処理部１内に
供給された気泡は仕切り板２８の内側を通って上昇し、
空気抜き１０から排出される。したがって、処理部１内
の被処理水の流れは図中矢印で示す通り、仕切り板２８
の内側は上昇流、外側は下向流となり処理部１内に安定
した循環流を起こすことができ、処理部１内に分散させ
た光触媒粒子を効率的に攪拌することができる。また、
気泡は仕切り板２８の内側を流れるから光源７から照射
した光は気泡に光路を妨害されることなく光触媒粒子表
面に直接到達するので、酸化反応を促進させることもで
きる。

【００３３】図１２は本発明の更に他の例を示すもの
で、処理水を膜分離モジュール２９で光触媒粒子と分離
することで連続処理を行う例である。処理水はポンプ３
２により膜２９を通して吸引され、流出部３から放流さ
れる。この例では、磁気フィルター１３および電磁石１
４で構成される磁気分離手段は、処理部１内に溜まるゴ
ミや汚泥の排出のために使用される。処理部１内部にゴ
ミや汚泥が溜まった場合、被処理水の導入を止め、電磁
石１４をＯＮにして磁気フィルター１３を作用させ、次
にドレインバルブ３０を開いてゴミや汚泥をドレイン管
３１から排出する。この汚泥排出作業時、光触媒粒子は
磁気フィルター１３に捕捉される。

【００３４】図１３は本発明の更に他の例を示すもの
で、磁気分離手段による処理水と光触媒粒子との分離を
連続的に行えるようにしたものである。この例では、給
排水配管２７が処理部１に複数（この例では２ヶ所）接
続され、かつ各々の給排水配管２７には磁気フィルター
１３と電磁石１４により構成される磁気分離手段が設置
され、複数の給排水配管２７の両方共、被処理水の供
給、及び処理水中から磁性光触媒粒子を分離回収して処
理水を排水できる構成となっている。すなわち、この例
では通水方向を切り替えることにより被処理水を処理部
１に供給、あるいは処理水を処理部１から排出すること
が可能となる。被処理水は一方の給排水配管２７から処
理部１に連続的に導入され、処理部１で酸化処理が行わ
れた後、他方の給排水配管２７から連続的に処理水とし
て排出される。処理水の排出に使用される側の給排水配
管２７に設置の電磁石１４には通電して磁場を発生さ
せ、磁気フィルター１３で処理水中に含まれる磁性光触
媒粒子を捕捉する。適当な時間連続処理を行った後、各
々の給排水配管２７の通水方向を切り替え、同時に電磁
石１４のＯＮ−ＯＦＦも切り替えて連続的に使用する。
すなわち、給水に使われている給排水配管側の電磁石は
通電させず、排水に使われている側の給排水配管側の電
磁石は通電させて、磁性光触媒粒子を処理水中から捕捉
する。この動作を２つの給排水配管間で一定時間毎に交
互に繰り返す。排水側であった磁気フィルター１３には
処理水中から捕捉した磁性光触媒粒子が堆積している
が、給水側となったときにその電磁石への通電を停止さ
せるので、磁場から開放され、被処理水の流れにより処
理部１へ容易に返送することができる。この例によれ
ば、処理水中から分離した光触媒粒子を自動的に処理部
１に返送することができ、連続的に処理を継続すること
ができる。

【００３５】上述した本発明の各例において、磁気分離
手段により処理水中から光触媒粒子を分離するためには
あらかじめ光触媒粒子に磁性を持たせなければならな
い。この具体例を図１４，図１５により説明する。

【００３６】図１４は本発明に使われる磁性を有する光
触媒粒子（磁性光触媒粒子）の一例で、皮膜３６でコー
ティングされた磁性粒子３４を母材とし、これに光触媒
物質粒子３５が母材表面に接合等の手段で担持され、磁
性光触媒粒子３３を構成している。磁性粒子３４として
は例えば三価の酸化鉄などの強磁性物質を用い、光触媒
物質粒子３５としては例えば二酸化チタン微粉末等を用
いる。皮膜３６としては例えば二酸化シリコン等の酸化
作用に対して安定な皮膜を用いる。これは、例えば磁性
粒子３４として三価の酸化鉄を使用した場合、磁性粒子
が光酸化作用で逆に還元されて二価の酸化鉄に変化し磁
性が弱まるのを防止するためである。またこの例におい
て、光触媒物質粒子３４の磁性粒子３４への接合は、粒
子３４を磁性粒子母材に機械的に食い込ませることによ
っている。また、磁性粒子３４としては粒径が数mm〜数
mm程度の粒子を用い、光触媒物質粒子３５としては数nm
〜数十nm程度の大きさの微細粒子を用いると良い。

【００３７】図１５は本発明に使われる磁性光触媒粒子
の他の例を示すもので、この例では、光触媒物質粒子３
５を母材とし、皮膜３６で保護された磁性粒子３４を前
記光触媒物質粒子３５に接合させたものである。

【００３８】本発明の光酸化流体処理装置は、例えば水
道水原水のトリハロメタン前駆物質などの有害有機物や
塩素消毒後のトリハロメタンの分解除去、あるいは排水
中に含まれる有機塩素化合物の分解除去などをする水処
理装置として用いることができる。また、本発明の光酸
化流体処理装置は活性汚泥法などの生物処理装置と組み
合わせることにより、従来生物処理のみでは除去しきれ
なかった物質も分解除去することができる。

【００３９】図１６は、排水等を処理するシステムにお
いて、前段で生物を利用した流体処理装置（生物処理装
置）３７を用いて処理を行い、後段で上記したような光
酸化流体処理装置３８を用いて酸化処理を行うようにし
たものである。図１６において、光酸化流体処理装置３
８では処理部１内に光触媒粒子を分散させ、この光触媒
粒子に光源７により光を照射して酸化処理を行い、排水
される処理水中の光触媒粒子は光触媒粒子分離部３９に
より水と分離され、粒子戻り部６から処理部１に返送さ
れて連続使用される。処理中はブロア４０により空気導
入管９を通して処理部１内を曝気することで酸化反応に
必要な酸素を供給すると共に光触媒粒子を処理槽内に均
一に分散させることができる。この例によれば、原水中
の有機物が生物処理により分解副生成物としてフミン質
などの生物難分解性物質を生成する場合でも、後段の光
酸化流体処理装置３８による強い酸化力により前記フミ
ン質などの副生成物を分解除去することができる。

【００４０】図１７に示す例では、前段に光酸化流体処
理装置３８を配置して酸化処理を行い、後段で生物処理
装置３７を用いて生物処理を行う例である。この例で
は、原水中に高分子の生物難分解性物質が含まれている
場合でも、これを前段の光酸化流体処理装置３８の強い
酸化力により酸化分解し、生物分解しうる分解中間生成
物にすることができ、後段の生物処理装置３７でこの分
解中間生成物を分解除去することができる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、光触媒粒子を磁気分離
部で被処理水から分離し、磁気分離部で捕捉された光触
媒粒子を光酸化処理装置の処理部に戻すように構成して
いるので、微小な光触媒粒子を被処理液体から容易に分
離でき、実用レベルの光触媒応用光酸化流体処理装置を
得ることができる効果がある。したがって、粒子径が数
ミクロン程度以下の微小粒子を使用できるから、従来の
ものよりはるかに反応効率を向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略正面構成図。

【図２】図１に示す磁気分離部の詳細斜視図。

【図３】本発明の変形例を示す斜視図。

【図４】図３に示す磁気分離部の詳細斜視図。

【図５】図３に示す変形例の正面断面図。

【図６】本発明の他の例を示す概略正面構成図。

【図７】本発明の更に他の例を示す概略正面構成図。

【図８】本発明の更に他の例を示す概略正面構成図。

【図９】本発明の更に他の例を示す概略正面構成図。

【図１０】本発明の更に他の例を示す概略正面構成図。

【図１１】本発明の更に他の例を示す概略正面構成図。

【図１２】本発明の更に他の例を示す概略正面構成図。

【図１３】本発明の更に他の例を示す概略正面構成図。

【図１４】本発明に使用される磁性を有する光触媒粒子
の一例を示す縦断面図。

【図１５】本発明に使用される磁性を有する光触媒粒子
の他の例を示す縦断面図。

【図１６】本発明による生物処理装置と光酸化流体処理
装置とを組み合わせた排水等の処理システムの一例を説
明する概略正面構成図。

【図１７】本発明による生物処理装置と光酸化流体処理
装置とを組み合わせた排水等の処理システムの一例を説
明する概略正面構成図。

【記号の説明】

１…処理部、２…流入口、３（３ａ，３ｂ）…流出部、
４（４ａ，４ｂ，４ｃ）…磁気分離磁石、５（５ａ，５
ｂ）…かき取り板、６…粒子戻り、７…光源、８…光源
部壁、９…空気導入管、１０…空気抜き、１１…戻り粒
子放出口、１２…回転軸、１３（１３ａ，３ｂ）…磁気
フィルタ、１４…電磁石、１５…バルブ、１６（１６
ａ，１６ｂ）…バルブ、１７…混合部、１８…ポンプ、
１９…圧縮機、２０，２１…バルブ、２２…戻り流路、
２３…戻り処理部、２４…反射板、２５…給水バルブ、
２６…排水バルブ、２７…給排水配管、２８…仕切り
板、２９…膜分離モジュール、３０…ドレインバルブ、
３１…ドレイン、３２…ポンプ、３３…磁性光触媒粒
子、３４…磁性粒子、３５…光触媒物質粒子、３６…皮
膜、３７…生物処理装置、３８…光酸化流体処理装置、
３９…光触媒粒子分離装置、４０…ブロア、４１…反射
板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者仲平四郎茨城県土浦市神立町603番地株式会社日立製作所土浦工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体を処理する処理部、この処理部内に光
を導入する手段、被処理流体を前記処理部内に導入する
ための流入口、前記処理部内で処理された流体を流出さ
せるための流出部とを備えた流体処理装置において、前記処理部内に分散され磁性を有する光触媒粒子と、前記処理部内で処理された流体を流出させるための流出
部に設けられ、処理された流体中から光触媒粒子を分離
するための粒子分離手段と、この粒子分離手段で処理流体から分離された光触媒粒子
を前記処理部内に返送するための粒子戻し手段とを備え
ることを特徴とする光酸化流体処理装置。
【請求項２】請求項１において、処理流体から分離され
た光触媒粒子を洗浄再生した後前記処理部内に返送する
ための洗浄再生手段を備えることを特徴とする光酸化流
体処理装置。
【請求項３】請求項１において、処理流体から分離され
た光触媒粒子を連続的に処理部内に返送し、再び処理部
内に分散させるための手段を備えることを特徴とする光
酸化流体処理装置。
【請求項４】請求項１において、処理部内で処理された
流体を流出させるための流出部を複数設け、これら複数
の流出部の各々に処理流体中から光触媒粒子を分離する
ための手段を設けたことを特徴とする光酸化流体処理装
置。
【請求項５】流体を処理する処理部及びこの処理部内に
光を導入する手段を備えた流体処理装置において、前記処理部内に分散される磁性を有する光触媒粒子と、前記処理部に接続され該処理部に対し給水と排水の切り
替えが可能な給排水配管と、この給排水配管内または処理部と上記給排水配管との接
続部に設けられ、処理後の流体中から前記磁性光触媒粒
子を分離するための粒子分離手段と、この粒子分離手段で処理流体から分離された光触媒粒子
を前記処理部内に返送するための粒子戻し手段とを備え
たことを特徴とする光酸化流体処理装置。
【請求項６】請求項５において、前記粒子分離手段の下
方に、空気やオゾンなどの気体を処理部内に供給するた
めの気体供給手段を備え、前記粒子戻し手段は、前記気
体供給手段と、給排水配管の反処理部側に接続された被
処理水の流入口により構成されることを特徴とする光酸
化流体処理装置。
【請求項７】請求項１または５において、処理流体中か
ら光触媒粒子を分離する前記粒子分離手段は磁力を利用
した磁気分離手段であることを特徴とする光酸化流体処
理装置。
【請求項８】請求項１または５において、前記磁性を有
する光触媒粒子は、磁性を有する粒子の表面を酸化膜な
どでコーティングした母材粒子の表面上に、二酸化チタ
ンなどの光触媒作用を有する微粒子を接合して構成した
ものであることを特徴とする光酸化流体処理装置。
【請求項９】請求項１または５において、前記磁性を有
する光触媒粒子は、二酸化チタンなどの光触媒作用を有
する母材粒子の表面上に、磁性を有する粒子の表面を酸
化膜などでコーティングした微粒子を接合して構成した
ものであることを特徴とする光酸化流体処理装置。
【請求項１０】光照射により励起される光触媒粒子によ
り流体を処理する処理部、この処理部内に光を照射する
ための光源、被処理流体を前記処理部に導入するための
流入口、及び処理部で処理された処理流体を流出させる
ための流出部を備える光酸化流体処理装置において、前記処理部内に磁性を有する光触媒粒子を分散させるた
めの手段と、処理部からの処理流体中から前記光触媒粒子を分離する
ための手段と、前記分離された光触媒粒子を前記処理部に返送するため
の手段とを備えることを特徴とする光酸化流体処理装
置。
【請求項１１】請求項１０において、光触媒粒子を分散
した処理部に処理流体を給水及び排水可能に給排水配管
を複数本接続し、これら複数の給排水配管のそれぞれに
処理流体中から光触媒粒子を分離するための手段を設け
たことを特徴とする光酸化流体処理装置。
【請求項１２】請求項１０または１１において、前記光
触媒粒子は、磁性粒子の表面に光触媒物質を担持させた
ものであり、かつ前記処理流体中から光触媒粒子を分離
する手段は、磁力を利用した磁気分離手段であることを
特徴とする光酸化流体処理装置。
【請求項１３】請求項１０において、前記処理部の下方
に処理流体を給水及び排水可能に給排水配管を接続し、
前記処理部と給排水配管との接続部分に処理流体中から
前記光触媒粒子を分離するための磁気分離手段を設け、
この磁気分離手段の下方には空気やオゾンなどの気体が
前記磁気分離手段を通って処理部内に供給されるように
気体供給手段を設けたことを特徴とする光酸化流体処理
装置。
【請求項１４】光酸化流体処理装置に使用される光触媒
粒子であって、コーティングした磁性粒子を母材とし、
この磁性粒子の表面上に二酸化チタンなどの光触媒作用
を有する微粒子を接合して構成されていることを特徴と
する複合化光触媒粒子。
【請求項１５】光酸化流体処理装置に使用される光触媒
粒子であって、二酸化チタンなどの光触媒作用を有する
粒子を母材とし、この粒子の表面上に、磁性を有する粒
子の表面を酸化膜などでコーティングした微粒子を接合
して構成されていることを特徴とする複合化光触媒粒
子。
【請求項１６】光照射により励起される光触媒粒子によ
り流体を処理する処理部と、この処理部内に光を導入す
るための手段と、被処理流体を前記処理部に導入するた
めの流入口と、前記処理部で処理された処理流体を流出
させるための流出部とを備える流体処理装置において、前記処理部内に分散され、光照射により酸化作用をする
触媒効果をもち、かつ磁性を有する光触媒粒子と、処理部からの処理流体中から前記光触媒粒子を磁力によ
り分離する磁気分離手段と、前記分離された光触媒粒子を前記処理部に連続的に返送
するための粒子戻し手段と、この返送された光触媒粒子を再び処理部に分散させるた
めの手段とを備えていることを特徴とする光酸化流体処
理装置。