(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃水処理装置であって、
Ａ）処理すべき廃水を注入する廃水注入口と、
Ｂ）前記注入された廃水を溜めておく容器と、
Ｃ）多孔質土類とアクリル系重合体とからなるゲル化剤を前記容器の中に投入するゲル化剤投入部と、
Ｄ）苛性ソーダを含むグリコール類を前記容器の中に投入するグリコール類投入部と、
Ｅ）摂氏２０度から６０度までの間で、かつ、相対湿度が６０％以下である、低温の乾燥空気を前記容器の中へ送風する送風部と、
Ｆ）前記容器の中の前記廃水と前記ゲル化剤を攪拌するための攪拌部と
を含むことを特徴とする廃水処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の廃水処理装置であって、更に、
Ｇ）前記容器の中に、添加剤として、有機ソーダ塩、消毒剤、香料、油吸着剤のいずれか１つ以上を供給する、添加剤投入部を含むことを特徴とする廃水処理装置。
【請求項３】
廃水処理システムであって、請求項１から請求項２のいずれか一の請求項に記載の廃水処理装置を、多層に設置することを特徴とする廃水処理システム。
【請求項４】
廃水処理システムであって、請求項１から請求項２のいずれか一の請求項に記載の廃水処理装置と、仮設建造物とを含み、前記廃水処理装置を前記仮設建造物の内部に設置することを特徴とする廃水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、廃水を処理する装置に関し、特に、廃水の容積を減じて、更に固形化することにより、その後の処理を容易にする装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水分中に廃棄すべき不要な物質が混入している、廃水を処理する際には、その水分を減少させることが、その後の処理のためには有効である。
【０００３】
そのような方法としては、特許文献１に記載されているように、廃水と、アクリル系重合体と高吸水性ポリマーからなるゲル化剤とを混合して、廃水をゲル化する第１のステップと、ゲル化した廃水の水分を減少する第２のステップと、水分の減少したゲル化廃水に更に廃水を注入し、その廃水をゲル化する第３のステップと、更にそのゲル化した廃水の水分を減少する第４のステップと、その水分の減少したゲル化廃水にグリコール類を加えて、固形化する第５のステップを有し、前記の第３のステップと第４のステップを１回以上繰り返す廃水処理方法がある。  
【０００４】
なお、特許文献１は、本発明の発明者・出願人と同一の発明者・出願人によるものであって、本発明の出願の日には、未だ公開されていないものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５１７５３７８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した廃水処理方法の発明において、その方法を実現する装置については、概要を記述してあるが、実用化のため、更に、装置の具体化が望まれている。
【０００７】
そこで、本発明では、廃水処理に際し、有害物の放散の問題を生じない、具体的な廃水処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態は、上記課題を解決するための廃水処理装置であって、
Ａ）処理すべき廃水を注入する廃水注入口と、
Ｂ）注入された廃水を溜めておく容器と、
Ｃ）ゲル化剤を容器の中に投入するゲル化剤投入部と、
Ｄ）苛性ソーダを含むグリコール類を容器の中に投入するグリコール類投入部と、
を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の一実施形態は、更に、
Ｅ）摂氏２０度から６０度までの間で、かつ、相対湿度が６０％以下である、低温の乾燥空気を容器の中へ送風する送風部を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の一実施形態は、更に、
Ｆ）容器の中の廃水とゲル化剤を攪拌するための攪拌部を含むことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の一実施形態は、更に、
Ｇ）容器の中に、添加剤として、有機ソーダ塩、消毒剤、香料、油吸着剤のいずれか１つ以上を投入する、添加剤投入部を含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明の別の実施形態は、廃水処理システムであって、前記の廃水処理装置を、多層に設置することを特徴とする。これにより、設置スペースの削減ができる。
【００１３】
本発明の更に別の実施形態は、廃水処理システムであって、前記の廃水処理装置をビニールハウスなどの仮設構造物の内部に設置することを特徴とする。これにより、設置場所の自由度が増し、また、短期間で装置の稼働が開始できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の廃水処理装置によれば、廃水を繰り返しゲル化し、乾燥する過程で、その容積を大幅に減少させることができ、また、最終的に難水溶性の固形化したものとするため、この過程の間、及びその後の処理が、安全かつ低コストで、極めて容易になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態の廃水処理装置の構成の説明図である。
【図２】本発明の一実施形態の廃水処理装置の動作の説明図である。
【図３】本発明の一実施形態の廃水処理装置を多層に配置した廃水処理システムの説明図である。
【図４】本発明の一実施形態の廃水処理装置をビニールハウスの内部に設置した廃水処理システムの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
添付の図面を参照しながら、本発明の実施の形態について以下に説明する。
【００１７】
図１は本発明の一実施形態の廃水処理装置１０の構成の説明図であり、廃水を保持できる容器２１、容器２１に廃水を注入する廃水注入口２２、容器２１にゲル化剤を投入するゲル化剤投入部２０、廃水とゲル化剤などを攪拌する攪拌部２３、容器２１内の廃水などに低温の乾燥空気を送風する送風部２４、容器２１内にグリコール類を投入するグリコール類投入部２６、容器２１内に添加剤を投入する添加剤投入部２７を含んでいる。
【００１８】
ここで、容器２１は、相対的に、開口部が広く、深さの浅い、例えば、縦１００ｃｍ、横５０ｃｍ、深さ２０ｃｍ程度の薄型のものが好ましいが、それに限定されない。
【００１９】
ゲル化剤投入部２０としては、公知の粉粒体供給機構であればよく、単純には、ゲル化剤を保持する容器の底を開くか、回転させるなどの方法でもよい。また、攪拌部２３としては、公知の技術、例えば、羽根部分を廃水中で回転させるようなものでよい。また、送風部２４としては、  大がかりな空調設備であってもよいが、小規模な家庭用のエアコンあるいは除湿機を用いてもよい。また、グリコール類投入部２６としては、公知の液体供給機構であればよい。
【００２０】
添加剤投入部２７も、添加剤の状態（液体、粉体、粒体など）により、適宜、公知の供給機構を用いればよい。なお、添加剤投入部２７は、省略することもできるし、複数を設置してもよい。
【００２１】
廃水処理装置１０全体は、建造物の床に直接設置するか、あるいは、台を設けてその上に設置する。また、容器２１を交換するための、コンベア、スロープ、リフトなどの公知の搬送設備を付属させてもよい。
【００２２】
次に、本発明の一実施形態の廃水処理装置の作用について説明する。図２は、本発明の実施の形態に従った廃水処理装置の動作の説明図である。
【００２３】
まず、容器２１に、ゲル化剤投入部２０から、廃水をゲル化することができるゲル化剤１１を投入する。ゲル化剤１１は、高吸水性ポリマーと多孔質土類から構成される。高吸水性ポリマーとしては、アクリル系重合体、特に、ポリアクリル酸ナトリウムが、吸水能力、安全性、入手容易性、及び低コストの面から最も好適であるが、これに限定されない。多孔質土類としては、水中の微粒子を吸着する能力を有する多孔質の土またはそれに類する材料、例えば、活性白土、酸性白土、珪藻土、ゼオライトなどが含まれ、特に活性白土が、吸着性能からは好ましいが、これに限定されない。高吸水性ポリマーと多孔質土類の重量比は、概ね２：１程度が好ましいが、その種類、用途に応じて適宜変更してもよい。
【００２４】
この高吸水性ポリマーと多孔質土類から構成されるゲル化剤１１としては、例えば、三興油脂製の「コアギュラント」（商品名）がこれに相当する。ゲル化剤１１の量は、純水の場合で、水に対して重量比で約５％程度のゲル化剤１１が好ましいが、これに限定されず、水の中の不純物の量により、ゲル化剤１１の量を増減させることが望ましい。
【００２５】
この容器２１に、図示しない廃水貯蔵タンクなどから、図示しないポンプなどの動力源を用いて、図示しない配管を経由して、廃水注入口２２を通して廃水１２を注入する。配管の途中に適宜、バルブなどを設けて、注水量の制御をしてもよい。なお、ここで廃水とは、水分中に廃棄すべき不要な物質が混入しているものであり、汚泥、医療機関やガソリンスタンドなどからの一般の廃水のほか、放射性物質を含む廃水も対象とする。
【００２６】
注入完了後、攪拌部２３にて攪拌する。すると、廃水１２中の微小な物質が多孔質土類に吸着されるとともに、それ以外の液体部分が高吸水性ポリマーに取り込まれ、ゲル化される。なお、ゲル化剤１１として、高吸水性ポリマーと多孔質土類の混合物を使用すると、ゲル化した状態の均質性が高く、いわゆる「ダマ」になりにくいことが確認されている。また、注水時の水勢などで攪拌が十分なされるような場合には、攪拌部２３は省略することもできる。（第１のステップ）
【００２７】
放射性廃水の場合、放射性の微粒子は、この多孔質土類にて捕捉することができる。ゲル化した廃水１３は、こぼれる危険性をほとんど回避でき、また、アクリル系重合体によって廃水がゲル化したものの表面は、粗くざらざらした状態になっており、容器の形状を広口状にすることと相まって、大きな表面積を持つことになる。
【００２８】
ここで、このゲル化した廃水１３に、送風部２４から低温の乾燥空気２５を送風する。この低温の乾燥空気２５は、温度が摂氏２０度から６０度までの間、湿度３０％以下が好ましく、更に摂氏３０度から４０度までの間が最も好ましいがこれに限定されない。送風部２４として、小規模な家庭用のエアコンあるいは除湿機を用いてもこれらの条件は満たすことができる。このような送風を継続すると、ゲル化廃水１３に内包した水分が、低温蒸発によって放出され、ゲル化廃水１３の容積が大幅に減少する。条件を選べば、ゲル化廃水１３の内包した水分のほぼ全量を蒸発させることも可能である。なお、自然送風のみで条件を満たす場合は、送風部２４を省略してもよい。（第２のステップ）  
【００２９】
特に、前述のように広い表面積を持つゲルの場合には、低温微風であっても水分の蒸発が十分できることが確認されている。なお、この乾燥処理は、水の持つ潜熱で蒸発にはコストがかかるとの先入観がもたれるが、比較的低温の送風であるため、大気温を有効に利用することで、低いエネルギーコストで済む。また、比較的低温であることから、水の分子運動が沸点近くのように活発にはならないので、廃水中の有害物質や高沸点の溶剤が蒸発する可能性が少なく、純水に近い状態の水蒸気が得られる。そのため、そのまま大気中に放出してもよいし、液化して水として回収し再利用することも可能である。
【００３０】
前述したように、放射性廃水の場合、放射性の微粒子は、多孔質土類にて捕捉することができるが、放射性の液体及び気体の一部は、水蒸気に含まれることも考えられる。その場合は、水蒸気または液化した水をフィルタリングすることで、放射性物質を取り除くことは従来からの技術で十分可能である。
【００３１】
水分量が所定の値より減少したら、この水分の減少したゲル化廃液１４を入れてある容器２１に、再度、廃水注入口２２から廃水１２ａを注入し、攪拌部２３によって攪拌する。ゲル化剤１１、特に高吸水性ポリマーについては、水分量が減少したことから、再び、水分を吸収できる状態となっているため、追加の廃水１２ａを取り込んでゲル化することができる。（第３のステップ）
【００３２】
更に、このゲル化した廃水１３ａに送風部２４から低温の乾燥空気２５を送風して、水分量を減少させる。（第４のステップ）
【００３３】
ここで、乾燥後のゲル化廃水１４または１４ａには、不純物や水分が残存するため、再度廃水を注入したときの吸水率は最初よりは劣化する。劣化の度合いはさまざまな条件によって異なるが、廃水のゲル化のステップ（第３のステップと第４のステップ）は、概ね２回程度までの繰り返しは可能である。
【００３４】
廃水を追加することが適切でない状態となったら、水分量が減少したゲル化廃水１４ａが入った容器２１に、グリコール類１５を投入するためのグリコール類投入部２６からグリコール類１５を投入する。グリコール類投入部２６は、散布によってグリコール類１５を投入するものであることが好ましいが、それ以外の方法であってもよい。グリコール類１５としては、入手容易で低コストであることからエチレングリコールが好ましいが、それに限定されない。エチレングリコールの場合には、使用したゲル化剤１１の３０〜４０％程度の量を散布することが好ましいが、その数字には限定されない。すると、ゲル化廃水１４ａは、難水溶性の固形物１６になる。（第５のステップ）
【００３５】
これは、アクリル系重合体とグリコール類によるエステル反応が発生し、難水溶性のエステルとなったものと考えられる。この反応には、必要な場合には、グリコール類と併せて、触媒として苛性ソーダなどの無機アルカリを用いることが好ましいが、これに限定されず、反応を促進できる物質であればよい。また、必要な場合は、グリコール類をグリコール類投入部２６から、散布により投入後、攪拌部２３によって攪拌する。固形化した物質は、均一な状態となり、かつ、湿度７０％程度の多湿状態に数時間放置しても、水分再吸収による重量の増加がほとんどないことが確認されている。
【００３６】
容器２１に貯まった難水溶性の廃水固形化物１６は、容器２１をコンベアなどで移動させ、容器２１から取り出すか、あるいは容器２１のまま、車両などで運搬し、最終の処理場へと搬送することになる。  
【００３７】
なお、難水溶性の廃水固形化物１６は、その処理が極めて容易であり、そのままで一時保管ができ、また、焼却処理や埋立処理についても可能性がある。特に、廃水が、放射性廃水であって、廃水を繰り返し供給してゲル化し、最終的に廃水固形化物１６にする場合に、廃水固形化物１６の中の放射性物質の濃度を、予め定めた安全管理のできる範囲の濃度に抑えるように、廃水の供給量を決定することによって、更に安全性を高めることができる。
【００３８】
廃水固形化物１６の貯まった容器２１を移動した後には、空の容器２１を設置し、次の作業に対応することになる。なお、容器２１の移動、運搬、入れ替えなどの動作は、公知の物品倉庫などの設備・手法を用いて実現することができる。
【００３９】
このように、本発明の実施の形態によれば、廃水を繰り返しゲル化し、乾燥する過程で、その容積を大幅に減少させることができ、また、最終的に難水溶性の固形化したものとするため、この過程の間、及びその後の処理が、安全で極めて容易になるという効果を奏する。
【００４０】
なお、本発明の実施の形態によれば、容器２１に先にゲル化剤投入部２０からゲル化剤１１を投入し、その後に廃水注入口２２より、廃水１２を注入するとしたが、ゲル化剤１１と同時に廃水１２を注入してもよいし、逆に、廃水１２を注入したあとで、ゲル化剤１１を投入してもよい。
【００４１】
また、本発明において、更に、添加剤投入部２７から、添加剤を投入するようにしてもよい。例えば、ゲル状の廃水の防腐化については、サルチル酸、石炭酸など、殺菌性のある有機ソーダ塩を、添加剤投入部２７より投入するか、ゲル化剤１１に添加すればよい。
【００４２】
汚泥処理の場合には、安全性を高めるため、添加剤投入部２７より、固体消毒剤または液体消毒剤を添加することもよい。更に、添加剤投入部２７より、香料を投入し、悪臭をマスキングしてもよい。
【００４３】
廃水に油脂類が含有している場合は、極少量では固形化の大きな妨げにはならないが、ある程度以上含まれる場合は、添加剤投入部２７より、ポリプロピレン系の油吸着剤を投入することが望ましい。
【００４４】
次に、図３は、本発明の一実施形態の廃水処理装置１０を多層に配置した廃水処理システムの説明図である。廃水処理装置１０をパイプ構造材３０で構成する構造物を用いて多層に配置することにより、狭いスペースでも効率的に処理ができる。ここで、廃水処理装置１０を多層に設置する方法は、パイプ構造材であれば簡便に構築できるが、それに限らず、鋼材、木材、コンクリートなど、構造物を構成する部材であれば、どのようなものでもよい。
【００４５】
また、多層とした場合、廃水注入用配管・バルブ、廃水注入口２０、送風部２４、グリコール類投入部２６、添加剤投入部２７などを、複数の廃水処理装置１０において、共通に使用できるように設けることもでき、費用削減効果がある。
【００４６】
多層の段数については、許容床荷重にもよるが、例えば、容器２１の寸法を、先に例示した縦１００ｃｍ、横５０ｃｍ、深さ２０ｃｍ程度とすると、１０段程度は、重ねて設置することができる。
【００４７】
更に、多層に設置した場合、容器２１の運搬、入れ替えなどには、容器２１を垂直方向に運搬するリフトを設けるなど、作業の容易性と安全性を確保することも必要である。リフトとしては、公知の荷物用エレベータなどを用いればよい。
【００４８】
図４は、本発明の一実施形態の廃水処理装置１０をビニールハウス４０の内部に設置した廃水処理システムの説明図である。廃水処理装置１０は、単一でも複数でもよく、複数の場合、多層に設置しても、平面的に展開して設置してもよい。その外周をビニールハウス４０で覆うようにしたものである。もちろん、廃水処理装置１０を恒久的な建造物の室内に設置することは可能であるが、例えば、屋外で、農業用などのビニールハウス、大型テント、プレハブ倉庫などのような簡易な仮設構造物の内部に設置することにより、設置場所の自由度が増し、短期間に装置を設営・稼働することができるという利点がある。
【符号の説明】
【００４９】
１          第１のステップ
２          第２のステップ
３          第３のステップ
４          第４のステップ
５          第５のステップ
１０          廃水処理装置
１１、１１ａ  ゲル化剤
１２、１２ａ  廃水
１３、１３ａ  ゲル化廃水
１４、１４ａ  乾燥ゲル化廃水
１５          グリコール類
１６          固形化廃水
２０          ゲル化剤投入部
２１          容器
２２          廃水注入口
２３          攪拌部
２４          送風部
２５          乾燥空気
２６          グリコール類投入部
２７          添加剤投入部
３０          パイプ構造材
４０          ビニールハウス
【要約】
【課題】廃水処理に際し、大がかりな装置を必要とせず、有害物の放散の問題を生じない、具体的な廃水処理装置を提供する。
【解決手段】廃水処理装置であって、処理すべき廃水を注入する廃水注入部と、注入された廃水を溜めておく容器と、ゲル化剤を容器の中の廃水に投入するゲル化剤投入部と、グリコール類を投入するグリコール類投入部と、低温の乾燥空気を容器の中の廃水に対して送風する送風部と、廃水とゲル化剤を攪拌するための攪拌部とを含むことを特徴とする。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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