WO2020203779A1 - 水処理システム - Google Patents

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WO2020203779A1
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treatment
treated
adsorption
treatment system
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佐夢 館山
大樹 河野
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東洋紡株式会社
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    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents

Definitions

  • the present invention purifies the water to be treated by removing the organic compound from water containing the organic compound (hereinafter referred to as water to be treated), while concentrating water containing the organic compound removed from the water to be treated. Regarding a system that highly concentrates water.
  • the water to be treated that is discharged from factories, research facilities, etc. may contain organic compounds having harmful properties, and the water to be treated cannot be discharged as it is into sewage or the like. Therefore, a water treatment device that removes organic compounds contained in the water to be treated and discharges the purified treated water is used.
  • an adsorption device using an adsorption element such as activated carbon is widely used.
  • the water treatment apparatus described in Patent Document 1, Patent Document 2 and Patent Document 3 is provided with an adsorption element for purifying the water to be treated, and by allowing the adsorption element to pass the water to be treated.
  • the organic compound in the water to be treated is adsorbed and removed by the adsorption element, and discharged as purified water (hereinafter referred to as treated water).
  • the organic compound adsorbed on the adsorbing element is desorbed and discharged as a gas containing the organic compound (hereinafter referred to as desorption gas).
  • desorption gas a gas containing the organic compound
  • the desorbed gas is introduced into a condenser, cooled and condensed, and discharged as concentrated water of an organic compound (hereinafter referred to as concentrated water).
  • Japanese Patent Publication Japanese Patent Laid-Open No. 2014-217833
  • Japanese Patent Publication Japanese Patent Laid-Open No. 2014-217832
  • Japanese Patent Publication Japanese Patent Laid-Open No. 2015-42396
  • an object of the present invention is to provide a water treatment system excellent in high concentration of concentrated water containing an organic compound.
  • the present invention has the following configuration. 1.
  • Adsorption treatment in which water to be treated containing an organic compound is passed through an adsorption element to adsorb the organic compound, and desorption in which water vapor is passed through the adsorption element to desorb the adsorbed organic compound and discharge it as a desorption gas.
  • a water treatment device provided with a treatment tank that alternately performs treatment and a condensing means that condenses the desorbed gas and discharges it as condensed water, and an external line that discharges the condensed water as concentrated water to the outside of the system.
  • the circulation line for returning the condensed water as circulating water to the water to be treated and whether the condensed water is discharged as the concentrated water or returned to the water to be treated as the circulating water are separated. It is equipped with a distribution adjusting means.
  • a measuring means for measuring the concentration of an organic compound is provided in a discharge line for discharging the condensed water from the condensing means or in an introduction line for introducing the treated water into the treatment tank, and the distribution adjusting means is the measuring means.
  • the water treatment system according to 1 or 2 wherein when the organic compound concentration measured in 1 reaches a predetermined value, the ratio of the circulating water to the concentrated water is changed. 4.
  • the adsorption element has a BET specific surface area of 700 to 2500 m 2 / g and a pore volume of 0.4 to 0.
  • the water treatment system according to any one of 1 to 4 which comprises activated carbon fibers having an average pore diameter of 15 to 18 ⁇ and 9 cm 3 / g. 7.
  • 8. 7 The water treatment system according to 7, further comprising a resupply line in which the removed water is resupplied to the water treatment apparatus.
  • highly concentrated water containing an organic compound can be highly concentrated. Therefore, it is possible to reduce the secondary treatment cost of concentrated water.
  • high value-added organic solvents can be highly concentrated and recovered to a reusable concentration.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of the water treatment system 1 of the present embodiment.
  • the water treatment system 1 includes a water treatment device 100 and piping lines L1 to L7, removes organic compounds from the introduced water to be treated, discharges purified treated water, and concentrates containing an organic solvent. It is a system that discharges water at a high concentration.
  • the water treatment device 100 is a device that adsorbs and removes organic compounds from the water to be treated and discharges the purified treated water, and has a treatment tank 130 in which the adsorption element 120 is housed.
  • the number of treatment tanks 130 may be one or a plurality.
  • FIG. 1 shows a case where there are two treatment tanks 130. To explain according to this, one treatment tank 130 functions as an adsorption tank for performing adsorption treatment, and the other treatment tank 130 functions as a desorption tank for performing desorption treatment.
  • the treatment tank 130 functioning as an adsorption tank adsorbs the organic compound contained in the water to be treated and discharges the treated water.
  • the organic compound is removed from the water to be treated.
  • the treatment tank 130 that functions as a desorption tank desorbs the adsorbed organic compound and discharges the desorbed gas.
  • the adsorbent 120 is regenerated.
  • the adsorption tank and the desorption tank are configured to be alternately switched with time.
  • the discharged desorbed gas (organic compound and water vapor) is introduced into a condenser (condensing means) 140, cooled and condensed, and discharged as condensed water.
  • a condenser condensing means
  • the condensed water is circulated again to the water to be treated as circulating water to increase the concentration of the organic compound in the water to be treated, so that the adsorbing element can be treated.
  • the adsorption element 120 is configured to include an adsorbent that adsorbs an organic compound.
  • the adsorbing element 120 preferably contains at least one adsorbent among activated carbon, activated carbon fiber and zeolite.
  • activated carbon fiber granular, fibrous, honeycomb-shaped activated carbon or zeolite can be used, and among them, activated carbon fiber is preferable.
  • Activated carbon fiber has a fibrous structure with micropores on the surface, has high contact efficiency with water, especially the adsorption rate of organic compounds in water is high, and it is possible to realize extremely high adsorption efficiency compared to other adsorbents. Because it is a material.
  • the physical properties of the activated carbon fiber that can be used as the adsorption element 120 are not particularly limited, but have a BET specific surface area of 700 to 2500 m 2 / g and a pore volume of 0.4 to 0. It is preferably 9 cm 3 / g and has an average pore diameter of 15 to 18 ⁇ . This is because when the BET specific surface area is 700 m 2 / g or more, the pore volume is 0.4 m 3 / g or more, and the average pore diameter is 15 ⁇ or more, it is easy to increase the adsorption amount of the organic compound.
  • the BET specific surface area is 2500 m 2 / g or less
  • the pore volume is 0.9 m 3 / g or less
  • the average pore diameter is 18 ⁇ or less
  • the adsorption capacity of substances having a small molecular weight or the like is increased or the strength is increased. It is preferable because it can easily reduce the material cost.
  • the water treatment device 100 includes two treatment tanks 130 in which the adsorption element 120 is housed, and a condenser 140.
  • the water to be treated is introduced from the piping line L1 into the treatment tank 130 that functions as a suction tank, and the suction element 120 filled in the treatment tank 130 is passed through the treatment tank 130.
  • the organic compound contained in the water to be treated is adsorbed on the adsorption element 120, and the water to be treated is discharged from the piping line L2 as purified treated water.
  • the water treatment device 100 introduces water vapor introduced from the piping line L3 into the adsorption element 120 of the treatment tank 130 that functions as a desorption tank, and desorbs the organic compound adsorbed on the adsorption element 120.
  • the desorbed gas passes through the piping line L4, is introduced into the condenser 140, is cooled and condensed, and is cooled and condensed. It is discharged as condensed water from the piping line L5.
  • the condensed water discharged from the condenser 140 is introduced into either the piping line L6 or the piping line L7 via a valve (distribution adjusting means) 200.
  • the piping line L6 is a circulation line that returns the condensed water as circulating water to the water to be treated
  • the piping line L7 is an extrasystem line that discharges the condensed water as concentrated water to the outside of the system.
  • the valve 200 determines whether to use circulating water for circulating condensed water or concentrated water for discharging the condensed water to the outside of the system.
  • the water treatment system 1 may be configured to discharge a part of the condensed water as concentrated water and circulate the remaining condensed water as circulating water to the water to be treated by controlling the valve 200.
  • adsorption treatment, desorption treatment, condensation treatment, circulation of circulating water and discharge of concentrated water are set as one cycle, and all condensed water is circulated as circulating water up to a predetermined number of cycles, and the predetermined number of cycles.
  • a part of the condensed water is discharged as concentrated water and the remaining condensed water is circulated to the water to be treated as circulating water, or when the predetermined number of cycles is exceeded, all the condensed water is treated as concentrated water.
  • It may be configured to be discharged to the outside. Alternatively, it may be adjusted to gradually reduce the circulating water and increase the concentrated water.
  • the water treatment system 1 may include a measuring instrument (measuring means) (not shown) for measuring the concentration of organic compounds in condensed water or treated water. Then, when the concentration of the organic compound measured by the measuring instrument reaches a constant value, it may be determined whether the condensed water is circulated as circulating water or discharged as concentrated water by controlling the valve 200.
  • the valve 200 may be controlled manually or automatically.
  • the water treatment system 1 enables highly concentrated water containing an organic compound. Therefore, it is possible to reduce the secondary treatment cost of concentrated water.
  • high value-added organic solvents can be highly concentrated and recovered to a reusable concentration. Further, even when treating high-concentration water to be treated by the water treatment system 1, it is possible to purify the water without increasing the amount of the adsorbing element required for removing the organic compound.
  • the water treatment system 1 is not particularly limited, but includes a water storage tank and a pump, and the water to be treated is supplied from the water storage tank to the treatment tank 130 by a pump through the piping line L1. It may be configured to be.
  • the water treatment device 100 removes (dehydrates) the water adhering to the adsorption element 120 and discharges it as the removed water, and then starts desorption by steam. Is preferable. This is because the desorption efficiency can be improved by removing the adhering water adhering to the adsorption element 120 by the adsorption treatment before desorption and then performing the desorption.
  • the means for removing the adhering water means such as self-weight removal, high-speed purging with a gas such as air, water vapor, nitrogen, or an inert gas, or suction using a vacuum pump or the like can be used, but high-speed purging with water vapor is preferable. This is because the dehydration efficiency is high and the flow path configuration of the device is simple.
  • the removed water is configured to be supplied to the water treatment device 100 again. This is because it is not necessary to separately treat the removed water. In this case, the removed water is returned to the water treatment device 100 without passing through the condenser 140 (not shown).
  • the organic compound contained in the water to be treated of the water treatment system 1 of the present embodiment is not particularly limited, but aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde and achlorine, methyl ethyl ketone, diacetyl, methyl isobutyl ketone and acetone.
  • aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde and achlorine, methyl ethyl ketone, diacetyl, methyl isobutyl ketone and acetone.
  • Ketones such as 1,4-dioxane, 2-methyl-1,3-dioxolane, 1,3-dioxolane, tetrahydrofuran, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate and other esters, ethanol, n-propyl Alcohols, isopropyl alcohols, alcohols such as butanol, glycols such as ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol and triethylene glycol, organic acids such as acetic acid and propionic acid, phenols, aromatic organic compounds such as toluene, xylene and cyclohexane.
  • Ethers such as diethyl ether, allylglycidyl ether, ditrils such as acrylonitrile, chlorine organic compounds such as dichloromethane, 1,2-dichloroethane, trichloroethylene, epichlorohydrin, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylacetamide,
  • An example is an organic compound of N, N-dimethylformamide.
  • the water to be treated may contain one or more of these.
  • Total acidic group amount The amount of surface acidic groups was measured by the Boehm titration method. 60 ml of 0.01 mol / L sodium hydroxide aqueous solution was added to about 1 g of the activated carbon sample, and the mixture was permeated at 25 ° C. for about 2 hours. 25 ml of the filtrate obtained by passing the activated carbon sample and the solution through a glass filter and separating them was collected. An appropriate amount of phenolphthalein was added to the filtrate as an indicator, 0.01 mol / L hydrochloric acid was added dropwise with stirring, the amount of residual base at the time of neutralization was titrated, and the total acidic group amount was calculated by the following formula. ..
  • the BET specific surface area is a BET plot obtained by measuring the amount of nitrogen adsorbed on a sample when the relative pressure is increased in the range of 0.0 to 0.15 under the boiling point (-195.8 ° C.) atmosphere of liquid nitrogen.
  • the surface area (m 2 / g) per unit mass was determined by
  • Pore volume The pore volume was measured by a gas adsorption method of nitrogen gas at a relative pressure of 0.95.
  • Example 1 As Example 1, the water treatment system 1 shown in FIG. 1 was used.
  • the adsorption element 120 As the adsorption element 120, the total acidic group amount is 0.06 meq / g, the average pore diameter is 17 ⁇ , the BET specific surface area is 2000 m 2 / g, the total pore volume is 0.85 cm 3 / g, the mass is 140 g / m 2 , and the thickness is 2 mm.
  • Each treatment tank 130 was filled with activated carbon fiber to prepare a tubular treatment tank having an inner diameter of ⁇ 23 mm and a total length of 150 mm. The weight of the packed active carbon fiber at that time was 6.4 g.
  • 1,4-dioxane As water to be treated, 5 mg / L of 1,4-dioxane was introduced into the water treatment apparatus 100, passed through the treatment tank 130 at 36 cc / min for 20 minutes, and then steamed at 120 ° C. for 1,4-dioxane. Desorption was performed, and the desorbed gas was cooled and condensed with a capacitor 140 at 10 ° C. Of the condensed water, 10% was discharged from the piping line L7 as concentrated water, and 90% was circulated in L6 as circulating water so as to be mixed with the water to be treated.
  • the concentration of water to be treated during 13-cycle operation is 19 mg / L, and the treatment after passing 130 liquids in the treatment tank.
  • the water concentration was 0.01 mg / L or less
  • the concentrated water concentration was 57 mg / L
  • the total amount of concentrated water discharged during the 13 cycles was 0.195 L.
  • Comparative Example 1 As Comparative Example 1, a conventional water treatment system without a piping line L6 was used in the water treatment system 1 shown in FIG. In the conventional system of Comparative Example 1, the condensed water does not circulate and is discharged to the outside of the system as concentrated water. Using the conventional system of Comparative Example 1, 5 mg / L of 1,4-dioxane as water to be treated was passed through the treatment tank 130 at 36 cc / min for 20 minutes, and then 1.4-dioxane was mixed with steam at 120 ° C. Desorption was performed, and the desorbed gas was cooled and condensed with a capacitor 140 at 10 ° C.
  • the concentration of treated water after passing 130 liquids in the treatment tank is 0.01 mg / L or less, the concentration of concentrated water is 17 mg / L, and when the adsorption treatment, desorption treatment, condensation treatment, and discharge treatment of concentrated water are taken as one cycle, 13 The total amount of concentrated water discharged during the cycle was 1.95 L.
  • Table 1 shows the concentration of water to be treated, the concentration of treated water, and the concentration of concentrated water measured for Example 1 and Comparative Example 1.
  • Example 1 using the water treatment system 1 has the same treated water concentration of 1,4-dioxane as that of Comparative Example 1 using the conventional system, but the concentrated water concentration is higher. Recognize. That is, it is shown that the water treatment system 1 can be highly enriched while maintaining the same removal performance as the conventional system.
  • the condensed water can be concentrated more than before while maintaining the same removal performance as the conventional one in the water to be treated, and the amount of the concentrated water can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the secondary treatment cost such as disposal of concentrated water, which can greatly contribute to the industrial world. In addition, by highly concentrating and recovering high-value-added organic solvents to reusable concentrations, it can greatly contribute to the industrial world.

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Abstract

本発明の水処理システムは、有機化合物を含有する被処理水を吸着素子に通流させて有機化合物を吸着させる吸着処理と、前記吸着素子に水蒸気を通流させて吸着された有機化合物を脱着して脱着ガスとして排出する脱着処理とを交互に行う処理槽、及び、前記脱着ガスを凝縮して凝縮水として排出する凝縮手段、を備えた水処理装置と、前記凝縮水を濃縮水として系外へ排出する排出ラインと、前記凝縮水を循環水として前記被処理水へ戻して循環させる循環ラインと、前記凝縮水を前記濃縮水として排出するか前記循環水として循環させるかを振り分ける振分調整手段と、を備える。

Description

水処理システム
　本発明は、有機化合物を含有する水（以下、被処理水という）から有機化合物を除去することで当該被処理水を清浄化する一方で、被処理水から除去された有機化合物を含む濃縮水を高濃縮化するシステムに関する。
　従来、工場や研究施設等から排出される被処理水には有害な性質を有する有機化合物が含有されることがあり、被処理水を下水中等にそのまま排出することができない。そのため、被処理水に含まれる有機化合物を除去し清浄化された処理水を排出する水処理装置が使用されている。
　そのような水処理装置として、活性炭等の吸着素子を用いた吸着装置が広く用いられている。たとえば、特許文献１、特許文献２および特許文献３に記載の水処理装置は、被処理水を清浄化するための吸着素子を備えており、吸着素子に被処理水を通液させることで、被処理水中の有機化合物が吸着素子で吸着除去され、清浄化された水(以下、処理水という)として排出される。その後有機化合物を吸着した吸着素子に水蒸気を通気させることで、吸着素子に吸着していた有機化合物が脱着され、有機化合物を含むガス(以下、脱着ガスという)として排出される。脱着ガスはコンデンサに導入されて、冷却・凝縮され、有機化合物の濃縮された水(以下、濃縮水という)として排出される。
日本国公開特許公報「特開２０１４－２１７８３３」 日本国公開特許公報「特開２０１４－２１７８３２」 日本国公開特許公報「特開２０１５－４２３９６」
　ところで、前記濃縮水は廃棄する場合、産廃業者へ廃棄処理してもらうかあるいは燃焼等の後処理をするか、二次処理の必要がある。濃縮水の量は二次処理のコストに直結しているため、濃縮水の減量すなわち高濃縮化が求められている。また、高付加価値の有機溶剤については、再利用可能な濃度まで高濃縮して回収することが求められている。
　本発明は、かかる従来技術の課題を背景になされたものである。すなわち、本発明の目的は、有機化合物を含有する濃縮水の高濃縮化に優れた水処理システムを提供することにある。
　本発明者らは鋭意検討した結果、以下に示す手段により、上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。すなわち、本発明は、以下の構成からなる。
１．有機化合物を含有する被処理水を吸着素子に通流させて有機化合物を吸着させる吸着処理と、前記吸着素子に水蒸気を通流させて吸着された有機化合物を脱着して脱着ガスとして排出する脱着処理とを交互に行う処理槽、及び、前記脱着ガスを凝縮して凝縮水として排出する凝縮手段、を備えた水処理装置と、前記凝縮水を濃縮水として系外へ排出する系外ラインと、を備えた水処理システムにおいて、前記凝縮水を循環水として前記被処理水へ戻す循環ラインと、前記凝縮水を前記濃縮水として排出するか前記循環水として前記被処理水へ戻すかを振り分ける振分調整手段と、を備えている。
２．前記振分調整手段は、前記凝縮水の一部を前記濃縮水として排出し、残りの前記凝縮水を前記循環水として前記被処理水へ戻すよう調整する１に記載の水処理システム。
３．前記凝縮水を前記凝縮手段から排出する排出ラインに、または前記処理水を前記処理槽に導入する導入ラインに、有機化合物濃度を測定する測定手段を備え、前記振分調整手段は、前記測定手段にて測定した有機化合物濃度が所定値になると、前記循環水と前記濃縮水との割合を変更する１または２に記載の水処理システム。
４．前記処理槽を２つ以上備え、少なくとも１つの処理槽が前記吸着処理を実施する間に、別の少なくとも１つの処理槽が前記脱着処理を実施する１から３のいずれか１つに記載の水処理システム。
５．前記吸着素子は、活性炭・活性炭素繊維またはゼオライトの内、少なくとも一つを含む１から４のいずれか１つに記載の水処理システム。
６．前記吸着素子は、ＢＥＴ比表面積が７００～２５００ｍ2／ｇ、細孔容積が０．４～０． ９ｃｍ3／ｇ、平均細孔径が１５～１８Åである活性炭素繊維を含む１から４のいずれか１つに記載の水処理システム。
７．前記吸着処理により前記吸着素子に付着した水を除去して除去水として排出する脱水手段を備えた１から６のいずれか１つに記載の水処理システム。
８．前記除去水が前記水処理装置に再度供給される再供給ラインを備えた７に記載の水処理システム。
　本発明により、有機化合物を含有する濃縮水の高濃縮化が可能になる。よって濃縮水の二次処理コストの削減が可能になる。また、高付加価値の有機溶剤については、再利用可能な濃度まで高濃縮して回収することができる。
本発明の実施の形態に係る水処理システムの構成の一例を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図１を参照して詳細に説明する。
　図１は、本実施の形態の水処理システム１の構成図である。水処理システム１は、水処理装置１００と、配管ラインＬ１～Ｌ７とを備え、導入される被処理水から有機化合物を除去して清浄化された処理水を排出し、有機溶剤を含有する濃縮水を高濃度にして排出するシステムである。
　水処理装置１００は、被処理水から有機化合物を吸着・除去し、清浄化された処理水を排出する装置であり、吸着素子１２０が収容された処理槽１３０を有している。処理槽１３０は１つでも複数でもよい。図１では、処理槽１３０が２つの場合を示しており、これに従って説明すると、一方の処理槽１３０は吸着処理を行う吸着槽、他方の処理槽１３０は脱着処理を行う脱着槽として機能する。吸着槽として機能する処理槽１３０は、被処水が吸着素子１２０に供給されると、被処理水に含有される有機化合物を吸着して、処理水を排出する。これにより、被処理水から有機化合物が除去される。脱着槽として機能する処理槽１３０は、水蒸気が吸着材に供給されると、吸着した有機化合物を脱着し、脱着ガスを排出する。これにより、吸着材１２０が再生される。各処理槽１３０において、吸着槽と脱着槽とは経時的に交互に切り替わるように構成されている。
　排出された脱着ガス（有機化合物および水蒸気）はコンデンサ（凝縮手段）１４０に導入されて冷却凝縮され、凝縮水として排出される。一般に吸着材の性質として、有機化合物の吸着材への吸着量には濃度依存性があり、有機化合物濃度が高いほど、有機化合物の吸着材への吸着量が増大することが知られている。そこで本実施の形態の水処理システム１では、この性質を利用し、凝縮水を循環水として再び被処理水へ循環させ、被処理水中の有機化合物の濃度を高くすることで、吸着素子への有機化合物の吸着量を増やし、これを脱着することで、系外へ排出する凝集水である濃縮水を高濃度化させる。
　以下に各構成について詳細に説明する。
　（吸着素子）
　吸着素子１２０は、有機化合物を吸着する吸着材を含んで構成される。吸着素子１２０は、活性炭、活性炭素繊維またはゼオライトの内、少なくとも一つの吸着材を含むことが好ましい。吸着材として、粒状、繊維状、ハニカム状等の活性炭やゼオライトが利用できるが、その中でも活性炭素繊維が好ましい。活性炭素繊維は表面にミクロ孔を有する繊維状構造を持ち、水との接触効率が高く、特に水中の有機化合物の吸着速度が速くなり、他の吸着材に比べて極めて高い吸着効率を実現可能な材料であるからである。
　吸着素子１２０として利用可能な活性炭素繊維の物性は、特に限定されるものではないが、ＢＥＴ比表面積が７００～２５００ｍ2／ｇ、細孔容積が０．４～０． ９ｃｍ3／ｇ、平均細孔径が１５～１８Åであるものが好ましい。これは、ＢＥＴ比表面積が７００ｍ2／ｇ以上、細孔容積が０．４ｍ3／ｇ以上、平均細孔径が１５Å以上であると、有機化合物の吸着量を高くすることが容易だからである。また、ＢＥＴ比表面積が２５００ｍ2／ｇ以下、細孔容積が０．９ｍ3／ｇ以下、平均細孔径が１８Å以下であると、分子量の小さな物質等の吸着能力を上げたり、強度を強くしたり、材料コストを低減させたりすることを容易にでき、好ましい。
　（水処理装置）
　水処理装置１００は、吸着素子１２０が収容された処理槽１３０を２つと、コンデンサ１４０とを備えている。
　被処理水は配管ラインＬ１から、吸着槽として機能する処理槽１３０へ導入され、当該処理槽１３０に充填された吸着素子１２０を通液する。
　吸着素子１２０に被処理水を通液させると、被処理水中に含有された有機化合物が吸着素子１２０に吸着し、被処理水は清浄化された処理水として配管ラインＬ２から排出される。
　水処理装置１００は、脱着槽として機能する処理槽１３０の吸着素子１２０に配管ライ
ンＬ３から導入した水蒸気を導入させて、吸着素子１２０に吸着した有機化合物を脱着する。脱着ガスは、配管ラインＬ４を通り、コンデンサ１４０に導入され、冷却凝縮され、
配管ラインＬ５から凝縮水として排出される。
　コンデンサ１４０から排出された凝縮水は、バルブ（振分調整手段）２００を介して、配管ラインＬ６か配管ラインＬ７かのどちらへ導入される。
　配管ラインＬ６は、凝縮水を循環水として被処理水へ戻す循環ラインであり、配管ラインＬ７は、凝縮水を濃縮水として系外へ排出する系外ラインである。バルブ２００は、凝縮水を循環させる循環水にするか、凝縮水を系外に排出する濃縮水にするか、を振り分ける。
　水処理システム１では、バルブ２００の制御により、凝縮水の一部を濃縮水として排出し、残りの凝縮水を循環水として被処理水へ循環させるように構成されていてもよい。あるいは、吸着処理、脱着処理、凝縮処理、循環水の循環及び濃縮水の排出の処理、を１サイクルとして、所定のサイクル数までは、全ての凝縮水を循環水として循環させ、所定のサイクル数を超えると、凝縮水の一部を濃縮水として排出し、残りの凝縮水を循環水として被処理水へ循環させる、あるいは、所定のサイクル数を超えると、全ての凝縮水を濃縮水として系外に排出するように構成されていてもよい。あるいは、段階的に循環水を減らして濃縮水を増やすように調整してもよい。
　水処理システム１は、凝縮水中あるいは処理水中の有機化合物濃度を測定する図示しない測定器（測定手段）を備えていてもよい。そして、測定器により測定された有機化合物濃度が一定値になった際に、バルブ２００の制御により、凝縮水を循環水として循環させるか、濃縮水として排出するかを振り分けてもよい。
　なお、バルブ２００の制御は、手動でも自動でもよい。
　このように、水処理システム１により、有機化合物を含有する濃縮水の高濃縮化が可能になる。よって濃縮水の二次処理コストの削減が可能になる。また、高付加価値の有機溶剤については、再利用可能な濃度まで高濃縮して回収することができる。また、水処理システム１により、高濃度の被処理水を処理する場合でも、有機化合物を除去するのに必要な吸着素子の量を増やすことなく、清浄化できる。
　水処理システム１は、特に限定されるものではないが、被処理水貯留用タンク及びポンプを備え、被処理水貯蔵タンクからポ被処理水がポンプにより配管ラインＬ１を通って処理槽１３０に供給される構成であってもよい。
　水処理装置１００は、処理槽１３０が吸着槽から脱着槽に切替わる際に、吸着素子１２０に付着する水分を除去（脱水）して除去水として排出してから、水蒸気による脱着を開始する構成であると好ましい。吸着処理により吸着素子１２０に付着した付着水を脱着前に除去してから脱着を行う方が、脱着効率を高めることができるからである。付着水の除去手段は、自重抜き、空気・水蒸気・窒素・不活性ガスなどのガスでの高速パージ、真空ポンプなどを用いた吸引などの手段が使用できるが、水蒸気による高速パージが好ましい。脱水効率が高く、装置の流路構成がシンプルとなるからである。
　また、除去水は水処理装置１００に再度供給されるように構成された方が好ましい。除去水を別途処理する必要がなくなるからである。この場合、除去水は、コンデンサ１４０を通らずに、水処理装置１００戻される構成となる（図示無）。
　本実施形態の水処理システム１の処理対象となる被処理水に含まれる有機化合物は、特に限定されないが、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、アクロレインなどのアルデヒド類、メチルエチルケトン、ジアセチル、メチルイソブチルケトン、アセトンなどのケトン類、１，４－ジオキサン、２－メチル－１，３－ジオキソラン、１，３－ジオキソラン、テトラヒドロフラン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチルなどのエステル類、エタノール、ｎ－プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブタノールなどのアルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールなどのグリコール類、酢酸、プロピオン酸などの有機酸、フェノール類、トルエン、キシレン、シクロヘキサンなどの芳香族有機化合物、ジエチルエーテル、アリルグリシジルエーテルなどのエーテル類、アクリロニトリルなどの二トリル類、ジクロロメタン、１，２－ジクロロエタン、トリクロロエチレン、エピクロロヒドリンなどの塩素有機化合物、Ｎ－メチル－２－ピロリドン、ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミドの有機化合物などが一例として挙げられる。被処理水は、これらを１種または複数種含んでいてもよい。
　上記実施の形態にて説明した本発明にかかる水処理システムの詳細を、さらに以下の実施例を用いて説明する。しかし、本発明は以下実施例に限定されるものでない。まず、後述の実施例の特性の評価方法について説明する。
（全酸性基量）
　表面酸性基量はＢｏｅｈｍ滴定法により測定した。活性炭試料約１ｇに対し０．０１ｍｏｌ/Lの水酸化ナトリウム水溶液を６０ｍｌ加え、２５℃で約２時間浸透させた。活性炭試料と溶液をガラス濾過器で通過分離した濾液を２５ｍｌ採取した。濾液に指示薬としてフェノールフタレインを適量加え、撹拌しながら０．０１ｍｏｌ/L の塩酸を滴下して、中和した時点での残留塩基量を滴定し、以下の式で全酸性基量を算出した。
全酸性基量（ｍｅｑ／ｇ）＝（Ｄ×５０×Ｋ）／（Ｗ×２５）
Ｄ：吸着塩基性量（ｍｌ）
Ｋ：塩酸濃度（ｍｏｌ／Ｌ）
Ｗ：活性炭素試料
（ＢＥＴ比表面積）
　ＢＥＴ比表面積は、液体窒素の沸点（－１９５．８℃）雰囲気下、相対圧力０．０～０．１５の範囲で上昇させたときの試料への窒素吸着量を数点測定し、ＢＥＴプロットにより料単位質量あたりの表面積（ｍ２／ｇ）を求めた。
（細孔容積）
　細孔容積は、相対圧０．９５における窒素ガスの気体吸着法により測定した。
（平均細孔径）
　平均細孔径は、以下の式で求めた。
ｄｐ＝４００００Ｖｐ／Ｓ（ただし、ｄｐ：平均細孔径（Å））
Ｖｐ：細孔容積（ｃｃ／ｇ）
Ｓ：ＢＥＴ比表面積（ｍ２／ｇ）
（有機物質濃度評価）
　被処理水、処理水及び濃縮水中の有機化合物濃度はガスクロマトグラフ法により測定した。
（実施例１）
　実施例１として、図１に示す水処理システム１を用いた。
　吸着素子１２０として、全酸性基量が０．０６ｍｅｑ／ｇ、平均細孔径１７Å、ＢＥＴ比表面積２０００ｍ２／ｇ、全細孔容積０．８５ｃｍ３／ｇ、質量１４０ｇ／ｍ２、厚さ２ｍｍの活性炭素繊維を各処理槽１３０に充填し、内径φ２３ｍｍ、全長１５０ｍｍの筒状処理槽を作成した。その時の充填した活性
　炭素繊維の重量は６．４ｇであった。
　被処理水として、５ｍｇ／Ｌの１,４－ジオキサンを、水処理装置１００に導入し、３６ｃｃ／ｍｉｎで処理槽１３０に２０ｍｉｎ間通液した後、１２０℃の水蒸気で１,４－ジオキサンの脱着を行い、脱着した脱着ガスを１０℃のコンデンサ１４０で冷却凝縮した。凝縮水の内、１割を濃縮水として配管ラインＬ７から排出し、９割を循環水として被処理水に混入させるようＬ６にて循環させた。吸着処理、脱着処理、凝縮処理、循環水の循環及び濃縮水の排出の処理、を１サイクルとしたとき、１３サイクル運転時の被処理水濃度は１９ｍｇ／Ｌ、処理槽１３０通液後の処理水濃度は０．０１ｍｇ／Ｌ以下、濃縮水濃
度は５７ｍｇ／Ｌであり、１３サイクルの間に排出された濃縮水の総量は０．１９５Ｌであった。
（比較例１）
　比較例１として、図１に示す水処理システム１において配管ラインＬ６の無い、従来の水処理システムを用いた。この比較例１の従来システムでは、凝縮水は循環せず濃縮水として系外に排出される。比較例１の従来システムを用いて、被処理水として５ｍｇ／Ｌの１，４－ジオキサンを３６ｃｃ／ｍｉｎで処理槽１３０に２０ｍｉｎ間通液した後、１２０℃の水蒸気で１．４－ジオキサンの脱着を行い、脱着した脱着ガスを１０℃のコンデンサ１４０で冷却凝縮した。処理槽１３０通液後の処理水濃度は０．０１ｍｇ／Ｌ以下、濃縮水濃度は１７ｍｇ／Ｌであり、吸着処理、脱着処理、凝縮処理、濃縮水の排出処理を１サイクルとしたとき、１３サイクルの間に排出された濃縮水の総量は１．９５Ｌであった。
　実施例１および比較例１にについて測定した被処理水濃度、処理水濃度、濃縮水濃度を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１から、水処理システム１を用いた実施例１は従来システムを用いた比較例１に比べて、１,４－ジオキサンの処理水濃度は同じだが、濃縮水濃度は高くなっていることがわかる。つまり、水処理システム１は、従来システムと同等の除去性能を維持しつつ、高濃縮化が可能であることを示している。
　なお、上記開示した実施の形態、各変形例、および実施例はすべて例示であり制限的なものではない。また、実施の形態、各変形例、および実施例を適宜組み合わせた形態も本発明の範疇に含まれる。つまり、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって有効であり、特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内のすべての変更・修正・置き換え等を含むものである。
　本発明は、被処理水中の有機化合物を従来と同等の除去性能を維持しつつ、凝縮水を従来以上に高濃縮することができ、濃縮水の減量が可能となる。よって、濃縮水の廃棄等の二次処理コストの削減を実現することができることから、産業界に大いに寄与できる。また、高付加価値の有機溶剤を再利用可能な濃度まで高濃縮・回収することにより、産業界に大いに寄与できる。
　１　　　水処理システム
　１００　水処理装置
　１２０　吸着素子
　１３０　処理槽
　１４０　コンデンサ
　２００　バルブ（切替調整手段）
　Ｌ１～Ｌ７　配管ライン
 
 

Claims (8)

  1. 　有機化合物を含有する被処理水を吸着素子に通流させて有機化合物を吸着させる吸着処理と、前記吸着素子に水蒸気を通流させて吸着された有機化合物を脱着して脱着ガスとして排出する脱着処理とを交互に行う処理槽、及び、前記脱着ガスを凝縮して凝縮水として排出する凝縮手段、を備えた水処理装置と、前記凝縮水を濃縮水として系外へ排出する系外ラインと、を備えた水処理システムにおいて、
    　前記凝縮水を循環水として前記被処理水へ戻す循環ラインと、
    　前記凝縮水を前記濃縮水として排出するか前記循環水として前記被処理水へ戻すかを振り分ける振分調整手段と、を備えた水処理システム。
  2. 　前記振分調整手段は、前記凝縮水の一部を前記濃縮水として排出し、残りの前記凝縮水を前記循環水として前記被処理水へ戻すよう調整する請求項１に記載の水処理システム。
  3. 　前記凝縮水を前記凝縮手段から排出する排出ラインに、または前記処理水を前記処理槽に導入する導入ラインに、有機化合物濃度を測定する測定手段を備え、
    　前記振分調整手段は、前記測定手段にて測定した有機化合物濃度が所定値になると、前記循環水と前記濃縮水との割合を変更する請求項１または２に記載の水処理システム。
  4. 　前記処理槽を２つ以上備え、少なくとも１つの処理槽が前記吸着処理を実施する間に、別の少なくとも１つの処理槽が前記脱着処理を実施する請求項１から３のいずれか１項に記載の水処理システム。
  5. 　前記吸着素子は、活性炭・活性炭素繊維またはゼオライトの内、少なくとも一つを含む請求項１から４のいずれか１項に記載の水処理システム。
  6. 　前記吸着素子は、ＢＥＴ比表面積が７００～２５００ｍ2／ｇ、細孔容積が０．４～０． ９ｃｍ3／ｇ、平均細孔径が１５～１８Åである活性炭素繊維を含む請求項１から４のいずれか１項に記載の水処理システム。
  7. 　前記吸着処理により前記吸着素子に付着した水を除去して除去水として排出する脱水手段を備えた請求項１から６のいずれか１項に記載の水処理システム。
  8. 　前記除去水が前記水処理装置に再度供給される再供給ラインを備えた請求項７に記載の水処理システム。
     
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