(57)【要約】【課題】環境負荷を低減しつつ、さらなる省エネルギ化可能な水処理システムを提供する。【解決手段】水溶液が供給され、供給された水溶液中の目的物を吸着する吸着剤１１を備える吸着手段２０と、吸着剤１１に媒体を接触させることにより脱離した目的物及び水、並びに吸着剤１１に接触した後の媒体が供給され、供給された、水、媒体及び目的物の混合物のうち媒体を分離する分離槽２０と、吸着手段１０と分離槽２０とを接続し、吸着手段１０と分離槽２０との間で循環手段により媒体を循環可能な循環路と、吸着剤１１から脱離されて分離槽２０に供給された水の量に応じて、媒体の通流を制御する演算制御部５０と、を備えていることを特徴とする、水処理システム１００。【選択図】図１
2014004520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水溶液が供給され、供給された水溶液中の目的物を吸着する吸着剤を備える吸着手段と、
前記吸着剤に媒体を接触させることにより脱離した目的物及び水、並びに前記吸着剤に接触した後の媒体が供給され、供給された、水、媒体及び目的物の混合物のうちの媒体を分離する分離手段と、
前記吸着手段と前記分離手段とを接続し、前記吸着手段と前記分離手段との間で循環手段によって、前記吸着剤に接触させる媒体を循環可能な循環路と、
前記吸着剤に媒体を循環させて連続して接触させることによる、前記分離手段に供給される水の変化量に応じて、前記媒体の通流を制御する演算制御部と、を備えている
ことを特徴とする、水処理システム。
【請求項２】
前記分離手段内の液体の液位を測定する液位センサが設けられ、
前記演算制御部は、前記液位センサにより測定された液位を用いて、前記分離手段に供給される水の変化量を算出する
ことを特徴とする、請求項１に記載の水処理システム。
【請求項３】
前記分離手段に貯溜されている液体を外部に排出する際に、排出される液体の流量を測定する流量センサが設けられ、
前記演算制御部は、前記流量センサにより測定された流量を用いて、前記分離手段に供給される水の変化量を算出する
ことを特徴とする、請求項１に記載の水処理システム。
【請求項４】
前記分離手段は、気層、液層及び固層の三層に分離する三層分離槽である
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の水処理システム。
【請求項５】
前記吸着手段から前記分離手段へ向かう前記循環路の途中に、通流する媒体を気化させる気化手段が設けられ、
前記分離手段から前記吸着手段へ向かう前記循環路の途中に、通流する媒体を液化させる液化手段が設けられている
ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の水処理システム。
【請求項６】
前記目的物は、水溶性有機物及び金属元素のうちの少なくとも１種である
ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の水処理システム。
【請求項７】
前記吸着剤は、活性炭、酸化アルミニウム及びゼオライトからなる群より選ばれる１種以上である
ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の水処理システム。
【請求項８】
前記媒体は、エーテル類である
ことを特徴とする、請求項１〜７の何れか１項に記載の水処理システム。
【請求項９】
前記吸着手段に供給される水溶液が、油水分離システムから排出された水である
ことを特徴とする、請求項１〜８の何れか１項に記載の水処理システム。
【請求項１０】
前記吸着手段は複数設けられている
ことを特徴とする、請求項１〜９の何れか１項に記載の水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
例えば油田や石油化学プラント、工場等からの排水、オイルサンドの処理水等には、例えば金属元素（単体、化合物、イオン等）、水溶性有機物等の汚濁物質が含まれる。そこで、これらの水（汚濁水）を外部（河川や海洋等）に排出する際には、環境負荷低減の観点から、汚濁水中の金属元素や水溶性有機物等が除去されて排出される。なお、水溶性有機物としては、例えばベンゼンやフェノール、ナフテン酸等である。
【０００２】
汚濁物質の除去方法としては、例えば、マグネタイトを用いた磁性分離法が挙げられる。しかしながら、汚濁物質の種類や大きさによっては、これらを完全に除去することができないことがある。そこで、磁性分離法により汚濁水から汚濁物質がある程度除去された後、当該除去後の汚濁水に対して、さらに別の処理が施されることがある。
【０００３】
例えば、磁性分離法による処理の後、当該処理後の汚濁水が、例えば活性炭やゼオライト、酸化アルミニウム等（以下、単に「活性炭等」と言う）と接触させることがある。これにより、当該処理後の汚濁水に残存していた汚濁物質が活性炭等に吸着され、外部へ排出する水における汚濁物質の濃度が低減される。なお、汚濁物質等が吸着した活性炭等に対して別の処理が施され、吸着していた汚濁物質が脱離される。これにより、活性炭等は、汚濁物質を再び吸着可能となる。以下、活性炭等に施すこのような処理のことを、本明細書においては「再生」と呼称するものとする。
【０００４】
活性炭等の再生方法としては、例えば、活性炭等に高温蒸気が曝露され、吸着している汚濁物質を蒸気化させて排出する方法が挙げられる。また、例えば塩化ナトリウムを含む電解質溶液を活性炭等に接触させ、吸着していた汚濁物質を脱離させる方法も挙げられる。この場合、脱離させた汚濁物質に対して電解質を添加することにより、汚濁物質である水溶性有機物が分解される。さらには、活性炭等を新たなものに交換することも考えられる。
【０００５】
また、活性炭等の再生方法に関連して、特許文献１に記載の技術が知られている。具体的には、特許文献１には、水分含有固体に、２５℃、１気圧で気体である物質（以下、物質Ｄと称する）の液化物を接触させて、この物質Ｄの液化物に固体含有水分を溶解させて高含水の物質Ｄの液化物とすることによって固体の水分を除去し、この高含水の物質Ｄの液化物中の物質Ｄを気化することによって、物質Ｄの気体と水分を分離し、分離した物質Ｄの気体を回収し、回収した気体を加圧、あるいは冷却、あるいは加圧と冷却の併用によって液化させ、再び水分含有固体の水分の除去に使用する、固体含有水分の除去方法であって、前記方法が、前記気化の工程において外界に行われる仕事を回収し、この仕事を前記液化の工程の動力の一部として前記液化の工程に投入することをさらに含む液化物質を用いた固体含有水分の除去方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４２９１７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記した再生方法は、ゼロ・エミッションや省エネルギという観点で課題がある。即ち、例えば高温蒸気を生成させるためには、電力や火力を要するため、省エネルギの観点で課題がある。また、電解質水溶液を通流する場合、汚濁物質を脱離させるために多くの電解質水溶液を通流するため、汚濁物質を含む新たな排水が生じることがある。さらには、これらの再生方法の場合、再生時に再生が完了したことを示す指標が無いため、過度に再生処理が繰り返されることがある。さらには、活性炭等そのものを交換する場合、使用済みの活性炭等は外部に排出され、ゼロ・エミッションの観点から課題がある。
【０００８】
そこで、本発明者らは、従来の再生方法に代わる方法を検討した。その結果、汚濁物質が活性炭等に吸着される際、汚濁物質そのものが活性炭等に吸着されることは少なく、汚濁物質を含む水溶液が活性炭等に吸着されることが多いことを見出した。また、活性炭等を再生するためには、活性炭等に吸着した、汚濁物質を含む水分を除去することが有効であることを見出した。これにより、活性炭等に吸着している汚濁物質は水分とともに脱離され、活性炭等は再生される。
【０００９】
前記の特許文献１に記載の技術においては、ジメチルエーテルを用いて、水分を含む石炭に対して脱水が行われている。しかしながら、この脱水は、石炭に含まれる水が存在しなくなった場合にも行われることがある。そのため、含水量が少ない等の理由によりこれ以上脱水を行う必要が無いにも関らず、脱水が継続されることがある。このように、特許文献１に記載の技術を利用して活性炭等の再生を行う場合、省エネルギ化の観点から、特許文献１に記載の技術は依然として改善の余地がある。
【００１０】
本発明はこのような課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、環境負荷を低減しつつ、さらなる省エネルギ化可能な水処理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは前記課題を解決するべく鋭意検討した結果、吸着剤に媒体を循環させて連続して接触させることによる、前記分離槽（分離手段）に供給される水の変化量に応じて、前記媒体の通流を制御することにより前記課題を解決できることを見出した。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、環境負荷を低減しつつ、さらなる省エネルギ化可能な水処理システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の水処理システムの模式図である。
【図２】再生開始後に経過した時間に対する、分離槽２０に供給される水量の変化を示すグラフである。
【図３】第２実施形態の水処理システムの模式図である。
【図４】第３実施形態の水処理システムの模式図である。
【図５】第４実施形態の水処理システムの模式図である。
【図６】第５実施形態の水処理システムの模式図である。
【図７】第１実施形態の水処理システムを備える浄水システムの模式図である。
【図８】第２実施形態の水処理システムを備える浄水システムの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態（本実施形態）を説明するが、本実施形態は以下の内容に何ら限定されるものではない。
【００１５】
［１．第１実施形態］
〔構成〕
図１は、第１実施形態の水処理システム１００の模式図である。水処理システム１００は、吸着塔１０と、分離槽２０と、吸着塔１０と分離槽２０とを接続する配管並びに汚濁水、浄水及び処理水が通流する配管（図１中、図示の簡略化のために実線矢印で示し、矢印の向きは通流方向である）と、配管に設けられた弁１，２，３，４と、水処理システム１００の各手段を制御する演算制御部５０とを備えている。吸着塔１０内には、汚濁水中の汚濁物質を吸着する吸着剤１１が充填されている。なお、破線は、有線又は無線により接続される電気信号線を示す。
【００１６】
また、吸着塔１０と分離槽２０との間では、液体のジメチルエーテル（媒体）が循環され、これらの間でジメチルエーテル循環路が形成されている。ジメチルエーテルの循環は、図示しない循環ポンプ等により行われるようになっている。即ち、図１に示すように、ジメチルエーテル循環路（循環路）は、吸着塔１０（吸着手段）と分離槽２０（分離手段）とを接続し、吸着塔１０（吸着手段）と分離槽２０（分離手段）との間で循環ポンプ（循環手段）によって、吸着剤１１に接触させるジメチルエーテル（媒体）を循環可能なものである。
【００１７】
分離槽２０内には液位センサ２１が設けられ、分離槽２０内の液位（エーテル層２０ａ及び水層２０ｂの合計高さ）が測定可能になっている。即ち、液位センサ２１は、分離槽２０に貯留されている液体（エーテル層２０ａ及び水層２０ｂ）の液位を測定するものである。そして、水処理システム１００においては、この液位に基づき、吸着剤１１の再生が行われるようになっている。この点についての詳細は、後記する「吸着剤１１の再生制御」の説明を行う際に説明する。
【００１８】
吸着塔１０は、汚濁水に含まれる汚濁物質を吸着させた後、浄水として外部に排出するものである。吸着塔１０には、汚濁水中の汚濁物質を吸着する吸着剤１１（例えば活性炭、酸化アルミニウム、ゼオライト等）が充填されている。即ち、吸着塔１０（吸着手段）は、汚濁水（水溶液）が供給され、供給された汚濁水（水溶液）中の汚濁物質（目的物）を吸着する吸着剤１１を備えるものである。
【００１９】
汚濁水は、弁１，３を開けた状態、かつ、弁２，４を閉じた状態で、吸着塔１０の下方より吸着塔１０内部を通流するようになっている。そして、吸着塔１０に供給された汚濁水は吸着剤１１に接触し、汚濁水中の汚濁物質が吸着剤１１に吸着するようになっている。不純物が吸着されて除去された後の汚濁水（即ち浄水）は、開いている弁３を通じて、外部に排出されるようになっている。
【００２０】
また、吸着塔１０においては、詳細は後記するが、ジメチルエーテルが下方から通流することにより、吸着剤１１の再生が行われるようになっている。具体的には、ジメチルエーテルが吸着塔１０内を通流し、吸着剤１１に接触することにより、吸着剤１１に吸着している汚濁物質（水に溶解している）が、水とともに脱離されるようになっている。そして、吸着剤１１から脱離したジメチルエーテル、汚濁物質及び水は、分離槽２０に供給されるようになっている。
【００２１】
分離槽２０（分離手段）は、吸着塔１０からのジメチルエーテル、汚濁物質及び水を、ジメチルエーテルを含むエーテル層２０ａ（上層）、及び、汚濁物質及び水を含む水層２０ｂ（下層）に分離するものである。分離槽２０においては、吸着塔１０からの混合物が滞留するようになっている。これにより、混合物が、エーテル層２０ａ及び水層２０ｂに分離するようになっている。即ち、分離槽２０は、吸着剤１１にジメチルエーテル（媒体）を接触させることにより脱離した汚濁物質（目的物）及び水、並びに吸着剤１１に接触した後のジメチルエーテル（媒体）が供給され、供給された、水、ジメチルエーテル（媒体）及び汚濁物質（目的物）の混合物のうちのジメチルエーテル（媒体）を分離するものである。
【００２２】
なお、吸着塔１０から排出され、水及びジメチルエーテルのいずれにも溶解しなかった固形物は、汚泥２０ｃとして分離槽２０の底部に堆積するようになっている。この汚泥２０ｃは定期的に外部に排出されるようになっている。
【００２３】
分離槽２０におけるエーテル層２０ａは、前記したジメチルエーテル循環路を経由して、吸着塔１０に戻されるようになっている。そして、戻されたジメチルエーテルは、再び、吸着剤１１の再生に利用されるようになっている。このようにジメチルエーテルが再利用されることにより、ジメチルエーテルの外部への排出を抑制することができるようになっている。
【００２４】
また、分離槽２０における水層２０ｂには、吸着剤１１から脱離させた汚濁物質（重金属イオン、水溶性有機物等）が含まれている。そこで、水層２０ｂは弁６及び流量センサ８を経由して処理水として排出され、図示しない処理装置において処理されるようになっている。吸着塔１０から供給される水分の量は通常少ない。そのため、水層２０ｂの量も少なくなり、図示しない処理装置に供する処理水量を減らすことができる。即ち、吸着剤１１からの汚濁物質が凝縮して回収され、処理可能になっている。
【００２５】
演算制御部５０は、液位センサ２１により測定される液位に基づいて、ジメチルエーテルを循環させる循環ポンプを制御するものである。即ち、演算制御部５０は、吸着剤１１にジメチルエーテル（媒体）を循環させて連続して接触させることによる、分離槽２０に供給される水の変化量に応じて、ジメチルエーテル（媒体）の通流を制御するものである。演算制御部５０による具体的な制御は後記する。
【００２６】
また、演算制御部５０は、弁１，２，３，４、及び、汚濁水を吸着塔１０に供給するポンプ（図示しない）等を制御するようにもなっている。さらに、演算制御部５０は、流量センサ８により測定される流量に基づき、弁６の開度を調整するようにもなっている。
【００２７】
なお、演算制御部５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、Ｉ／Ｆ（インターフェイス）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、センサ回路や制御回路（いずれも図示しない）等を備え、ＲＯＭに格納されている所定の制御プログラムがＣＰＵによって実行されることにより具現化される。
【００２８】
〔吸着剤１１の再生制御〕
次に、水処理システム１０における、吸着剤１１の再生制御について説明する。以下の制御は、演算制御部５０により行われる。
【００２９】
前記のように、ジメチルエーテルは、吸着塔１０と分離槽２０との間で循環している。そして、吸着剤１１にジメチルエーテルが接触することにより、吸着剤１１の再生が行われる。
【００３０】
しかしながら、吸着剤１１に吸着していた汚濁物質が全て分離槽２０に移動した場合、それ以上、吸着剤１１の再生を行う必要がない。そこで、水処理システム１００においては、省エネルギの観点から、吸着剤１１に吸着していた汚濁物質が分離槽２０に移動した後は、再生制御が停止するようになっている。
【００３１】
吸着塔１０に供給される汚濁水は、通常、予めフィルタ等によってろ過されたものである。従って、処理対象の汚濁水には大きな汚濁物質（固形分）はほとんど含まれず、大部分の汚濁物質（具体的には、重金属イオン、水溶性有機物等）は、汚濁水に溶解している。従って、汚濁物質は、水に溶解して吸着剤１１に吸着していることになる。そこで、ジメチルエーテルを用いて吸着剤１１を再生することにより、水とともに汚濁物質が脱離して移動（回収）される。従って、吸着剤１１に吸着していた汚濁物質が分離槽２０に回収されればされるほど、分離槽２０内の水層２０ｂの量も多くなる。
【００３２】
ジメチルエーテルによる吸着剤１１の再生が完了すると、吸着剤１１には何も吸着されていないため、単にジメチルエーテルのみが循環し、分離槽２０内の水層２０ｂの量の変化が無くなる。水層２０ｂの量の変化が無くなれば、液位センサ２１により測定される分離槽２０内部の液位の変化も生じなくなる。そして、水処理システム１００においては、この液位の変化がほとんどなくなった時点で、吸着剤１１の再生が停止するように制御される。
【００３３】
このように、水処理システム１００においては、液位センサ２１により測定された液位を用いて、分離槽２０に供給された水の変化量を算出する。ここで、前記のように、循環するジメチルエーテルの量は一定であるため、エーテル層２０ａの高さも略一定となる。従って、吸着剤１１にジメチルエーテル（媒体）を循環させて連続して接触させることによる、分離槽２０に供給される水の変化量に連動して、液位センサ２１により測定される液位も変化する。そこで、液位センサ２１により測定された液位を用いて、分離槽２０に供給される水の変化量が算出可能である。
【００３４】
図２は、時間に対する、分離槽２０に供給される水量の変化を示すグラフである。横軸は再生開始後に経過した時間、縦軸は経過時間時における、分離槽２０に供給される水量（即ち吸着塔１０から回収された水量）を示している。
【００３５】
ジメチルエーテルの接触による吸着剤１１の再生開始直後は、吸着塔１０から回収される水量は最も多く（Ｖ２）なっている。そして、再生開始後暫くは略Ｖ２の流量で水が供給され続けるため、液位の変化量は大きくなる。その後、時間の経過とともに回収される水量は徐々に減少し、それに伴って、液位の変化量は徐々に小さくなる。そして、本実施形態においては、時間ｔ１が経過して供給される水量がＶ１（再生限界水量）になった時点でジメチルエーテルの循環が停止され、再生が停止する。この時は、液位の変化量が所定値以下になったときである。なお、循環停止後も暫くは循環が継続され、吸着剤１１に吸着していた汚濁物質が水とともに完全に脱離される。
【００３６】
このことを換言すれば、弁６が閉じた状態では、液位センサ２１により測定される液位の変化量が、再生開始直後では大きくなっている。その後、回収される水量は徐々に減少することから、液位の変化量も小さくなる。そして、液位センサ２１により測定される液位の変化量（単位時間あたりの変化量）が小さくなった時、ジメチルエーテルの循環が停止され、再生が停止する。そして、前記のように、循環停止後も暫くは循環が継続され、汚濁物質は完全に脱離される。なお、液位の変化量の許容範囲は実験や試運転等により設定可能である。例えば、分離槽２０に供給される水量がＶ１のときに変化する液位の変化量以下となったときに、制御を停止することができる。
【００３７】
そして、吸着剤１１から脱離した汚濁物質及び水の混合物（水層２０ｂ）は、弁６を通じて外部へ排出される。ここで、流量センサ８は、分離槽２０に貯溜されている水及び汚濁物質（液体）を外部に排出する際に、排出される水及び汚濁物質（液体）の混合物（即ち水層２０ｂ）の流量を測定するものである。そして、弁６の開度は、流量センサ８により測定される排出流量によって適宜調整され、分離槽２０内のエーテル槽２０ａが外部へ排出されないように制御される。このようにして、水層２０ｂが処理水として外部に排出される。
【００３８】
〔効果〕
本実施形態の水処理システム１００においては、分離槽２０内の液位の変化量（水量の変化量とも言える）に基づいて、吸着剤１１の再生制御が行われる。そして、このような再生制御が行われることにより、吸着剤１１への吸着物が無いにも関らず再生が行われることを抑制することができ、省エネルギ化を図ることができる。さらには、分離槽２０内の液位の変化量に基づいて吸着剤１１の再生制御を行うため、簡便な指標で吸着剤１１を再生することができる。
【００３９】
また、吸着剤１１の再生に使用されるジメチルエーテルは循環し、外部への排出量は極めて少ない。そのため、環境への負荷軽減の観点から近年望まれているゼロ・エミッションを達成するために、本実施形態の水処理システム１００は好適である。
【００４０】
さらに、吸着剤１１には重金属イオンが少量の水溶液の状態で吸着され、重金属イオンは分離槽２０に水溶液の状態で回収される。従って、吸着剤１１から回収された重金属イオンは、分離槽２０において凝縮されて回収されることになる。そのため、重金属除去対象物となる処理水の体積を小さくすることができ、図示はしないが、処理水中の重金属除去設備における重金属の除去効率が向上する。また、除去設備を小型化することができる。
【００４１】
さらには、重金属元素が凝縮して得られるため、水処理システム１００によれば、例えばパラジウム、コバルト、白金等の所謂レアメタルを、汚濁水中から効率よく低コストで回収することができる。このように、本実施形態の水処理システム１００は、汚濁水の浄化のみならず、例えば金属元素の回収等のような用途にも好適である。
【００４２】
［２．第２実施形態］
次に、図３を参照しながら、第２実施形態の水処理システム２００を説明する。なお、水処理システム１００と同じものについては同じ符号を付すものとし、その詳細な説明を省略する。また、水処理システム２００は基本的な構成は水処理システム１００と同様であるため、以下の説明においては、前記した水処理システム１００との相違点を主に説明する。
【００４３】
図３は、第２実施形態の水処理システム２００の模式図である。図１の水処理システム１００においては分離槽２０及び液位センサ２１が設けられていたが、これらに代えて、膨張弁５、別の分離槽２２及び圧縮機３０等が設けられている。
【００４４】
膨張弁５（気化手段）は、吸着塔１０（吸着手段）から分離槽２０へ向かうジメチルエーテル循環路（循環路）の途中に設けられるものであり、通流するジメチルエーテルを（媒体）を気化させるものである。また、分離槽２２（分離手段）は、図示しないジメチルエーテルを含む層（気層）、水層２０ｂ（液層）及び汚泥２０ｃ（固層）の三層に分離する三層分離槽である。さらに、圧縮機３０（液化手段）は、分離槽２０から吸着塔１０（吸着手段）へ向かうジメチルエーテル循環路（循環路）の途中に設けられるものであり、通流するジメチルエーテルを（媒体）を液化させるものである。
なお、図１に示した水処理システム１００とは異なり、液体の層であるエーテル層２０ａは存在しない。その理由は、詳細は後記するが、水処理システム２００においては、循環するジメチルエーテルは分離器２２内で気体に変化するからである。
【００４５】
ジメチルエーテルはジメチルエーテル循環路を循環し、吸着剤１１の再生が行われる。そして、吸着剤に吸着していた汚濁物質は、ジメチルエーテル及び水とともに分離槽２２に供給されるようになっている。ただし、分離槽２２に供給される汚濁物質、水及びジメチルエーテルの混合物は、吸着塔１０と分離槽２２との間に設けられている膨張弁５（オリフィス等も含む）により膨張された後、分離槽２２に供給されるようになっている。
【００４６】
汚濁物質、水及びジメチルエーテルの混合物は、膨張されると、沸点の違いから、ジメチルエーテルが先に気化する。そこで、分離槽２２に供給される前にこれらの混合物を膨張することで、気体のジメチルエーテルと、液体の汚濁物質及び水に分離可能になる。そして、気体に変化したジメチルエーテルは、分離槽２２の上方から外部に排出された後、圧縮機３０により圧縮されて再び液化され、吸着塔１０に戻るようになっている。
【００４７】
一方で、液体の汚濁物質及び水は、仕切り板２３を備えた分離槽２２内で滞留する。そして、固形物を汚泥２０ｃとして沈殿させた後、上澄み（水層２０ｂ）が処理水として外部に排出される。また、汚泥２０ｃは、弁７を通じて、遠心機９に収集される。そして、汚泥２０ｃは、遠心機９により処理水及び脱水汚泥に分離され、外部に排出される。
【００４８】
吸着剤１１の再生制御は、基本的には、前記した第１実施形態の水処理システム１００と同様である。ただし、第２実施形態の水処理システム２００においては、分離槽２２内に液位センサが設けられていない。そこで、水処理システム１００とは異なり、吸着剤１１の再生制御開始直後から弁６を開け、流量センサ８により測定される水層２０ｂの排出流量の変化によって再生制御停止の時期が決定される。即ち、流量センサ８により測定される流量に基づく流量の変化量が所定値以下であれば、吸着剤１１からの水及び汚濁物質の脱離が完了したと考え、再生制御が停止される。これにより、簡易な構成で再生を省エネルギにすることが可能となる。
【００４９】
このように、水処理システム２００において、演算制御部５０は、流量センサ８により測定された流量を用いて、前記分離槽に供給される水の変化量を算出する。即ち、水処理システム２００において、弁６は再生制御開始直後から全開であるから、排出される流量は、供給される水の量に対応している。また、排出される流量の変化は、供給される水の変化量に対応している。
【００５０】
水処理システム２００をこのように構成することにより、分離槽２２において、ジメチルエーテルと水及び汚濁物質とをより確実に分離することができる。そのため、弁６を通じてジメチルエーテルが外部へ排出されることをより確実に防止することができる。
【００５１】
［３．第３実施形態］
次に、図４を参照しながら、第３実施形態の水処理システム３００を説明する。なお、水処理システム１００と同じものについては同じ符号を付すものとし、その詳細な説明を省略する。また、水処理システム３００は基本的な構成は水処理システム１００と同様であるため、以下の説明においては、前記した水処理システム１００との相違点を主に説明する。
【００５２】
図４は、第３実施形態の水処理システム３００の模式図である。図１の水処理システム１００においては、吸着塔１０は１つのみ接続されていたが、水処理システム３００においては、吸着塔１０と同様の構成を有する２つの吸着塔１０ａ，１０ｂが、分離槽２０に対して並列に接続されている。吸着塔１０ａ，１０ｂは、同様の吸着剤１１ａ，１１ｂを備えている。これに伴い、水処理システム１００と同様にこれらが接続されるように、弁１ａ，２ａ，３ａ，４ａ，１ｂ，２ｂ，３ｂ，４ｂが設けられている。これらの弁は、演算制御部５０により制御される。
【００５３】
水処理システム３００においては、吸着塔１０ａ，１０ｂが並列に接続して設けられている。これにより、例えば、吸着塔１０ｂに汚濁水を通流させて汚濁物質を吸着剤１１ｂに吸着させる同時に、既に汚濁物質が吸着している吸着塔１０ａにジメチルエーテルを通流して吸着剤１１ａの再生を行うことができる。
【００５４】
即ち、例えばこのような場合には、吸着塔１０ａへのジメチルエーテルの通流制御として、弁１ａ，３ａを閉じ、弁２ａ，４ａを開ける制御が行われる。これにより、吸着塔１０ａには汚濁水は供給されず、ジメチルエーテルのみが供給される。また、吸着塔１０ｂへの汚濁水の通流制御として、弁２ｂ，４ｂを閉じ、弁１ｂ，３ｂを開ける制御が行われる。これにより、吸着塔１０ｂにはジメチルエーテルは供給されず、汚濁水のみが供給される。そして、吸着塔１０ａの吸着剤１１ａの再生が完了したら、弁の開閉が変更され、次いで、吸着塔１０ａに汚濁水を通流しつつ、吸着塔１０ｂの吸着剤１１ｂの再生が行われるようになっている。
【００５５】
このように、吸着と再生とを同時に行うことにより、水処理の時間短縮を図ることができる。従って、水処理の高効率化を図ることができる。また、例えば吸着塔１０ａが故障等した場合、吸着塔１０ｂを利用して水処理を続行可能である。従って、安定して水処理を行うことができる。
【００５６】
［４．第４実施形態］
次に、図５を参照しながら、第４実施形態の水処理システム４００を説明する。なお、図３に示した水処理システム３００や図４に示した水処理システム４００と同じものについては同じ符号を付すものとし、その詳細な説明を省略する。また、水処理システム４００は基本的な構成は水処理システム３００，４００と同様であるため、以下の説明においては、前記した水処理システム３００，４００との相違点を主に説明する。
【００５７】
水処理システム４００においては、図３に示した分離器２２等が設けられているとともに、吸着塔１０ａ，１０ｂが並列に接続して設けられている。これにより、分離槽２２において、ジメチルエーテルと水及び汚濁物質とをより確実に分離することができる。そのため、弁６を通じてジメチルエーテルが外部へ排出されることをより確実に防止することができる。また、吸着と再生とを同時に行うことにより、水処理の時間短縮を図ることができる。従って、水処理の高効率化を図ることができる。また、例えば吸着塔１０ａが故障等した場合、吸着塔１０ｂを利用して水処理を続行可能である。従って、安定して水処理を行うことができる。
【００５８】
［５．第５実施形態］
次に、図６を参照しながら、第５実施形態の水処理システム５００を説明する。なお、水処理システム１００と同じものについては同じ符号を付すものとし、その詳細な説明を省略する。また、水処理システム５００は基本的な構成は水処理システム１００と同様であるため、以下の説明においては、前記した水処理システム１００との相違点を主に説明する。
【００５９】
図６は、第５実施形態の水処理システム５００の模式図である。水処理システム５００は、２つの吸着塔１０ｃ，１０ｄが直列に接続されて設けられている。吸着塔１０ｃ内には吸着剤１１ｃが充填され、吸着塔１０ｄ内には吸着剤１１ｄが充填されている。水処理システム５００においては、吸着剤１１ｃは例えば活性炭、吸着剤１１ｄは例えば酸化アルミニウムである。吸着剤１１ｃには主に水溶性有機物が吸着し、酸化アルミニウムには主に重金属イオンが吸着するようになっている。
【００６０】
汚濁水に含まれる成分によっては、単独の吸着手段（例えば活性炭、酸化アルミニウム、ゼオライト等）では除去しきれない場合がある。そこで、汚濁水に含まれる成分をより確実に除去するために、水処理システム５００においては、二種類の吸着剤１１ｃ，１１ｄが用いられている。このように汚濁水に含まれる成分に応じて複数種の吸着剤を用いることにより、より確実に汚濁水中の成分を吸着して除去することができる。
【００６１】
［６．第６実施形態］
次に、図７を参照しながら、第１実施形態の水処理システム１００を備える浄水システム６００を説明する。なお、図１に示した水処理システム１００と同じものについては同じ符号を付すものとし、その詳細な説明を省略する。なお、演算制御部５０は、水処理システム１００に加えて、磁性分離システム８００の運転をも制御するようになっている。
【００６２】
図７は、第１実施形態の水処理システム１００を備える浄水システム６００の模式図である。浄水システム６００においては、水処理システム１００に対して供給される汚濁水が、磁性分離システム８００において前処理されている。即ち、磁性分離システム８００によって汚濁水からある程度汚濁物質を除去して浄化した後、当該除去後の汚濁水を水処理システム１００によりさらに浄化するようになっている。
【００６３】
磁性分離システム８００においては、はじめに、汚濁水に対して凝集剤タンク３０から凝集剤（例えばポリ塩化アルミニウム）が添加される。さらに、汚濁水に対しマグネタイトタンクからマグネタイト（例えば鉄）が添加される。そして、これらの混合物は、攪拌槽３３内で攪拌翼３３ａにより十分に攪拌混合される。これにより、攪拌槽３３内で、汚濁水中の汚濁物質、マグネタイト等を取り込んだマイクロフロックが形成される。
【００６４】
形成されたマイクロフロックを含む溶液は、ポリマータンク３２からのポリマー（例えばポリグルタミン酸やアルギン酸）が添加された後、攪拌槽３４内で攪拌翼３４ａにより十分に攪拌混合される。これにより、マイクロフロックが成長して、大きなフロックが形成される。そして、大きなフロックを含む溶液は、フロック除去槽３５に供給される。
【００６５】
フロック除去槽３５には、中空であり、表面メッシュ状の磁気ドラム３６が備えられている。磁気ドラム３６の表面は磁気を帯び、磁気ドラム３６の下部が、フロック除去槽３５内の液面に浸るように配置されている。そして、磁気ドラム３６が回転することにより、マグネタイトを含む液中のフロックが磁気ドラム３６表面に吸着するようになっている。吸着したフロックは、磁気ドラム３６の回転とともに磁気ドラム３６の上方に移動し、磁気ドラム３６とは逆方向に回転するブラシローラ３７に接触する。そうすると、ブラシローラ３７によって磁気ドラム３６表面からフロックが強制的に掻き取られ、さらにスクレーパ３８によって、フロックはフロック回収装置３９に貯蔵されるようになっている。
【００６６】
このようにして汚濁物質がフロックとして除去された汚濁水は、ある程度は清浄なものである。しかしながら、フロック除去槽３５では除去しきれず、フロックが残存することがある。また、フロックやマイクロフロックが形成されずに汚濁物質が残存することがある。そこで、磁性分離システム８００から排出された水は、水処理システム１００に供される。これにより、汚濁水をより確実且つ高効率に浄化することができる。
【００６７】
また、フロック除去槽３５では除去しきれずに残存したフロックは、吸着剤１１に吸着又は空隙を通過できずに引っかかることがある。そこで、このような場合には、ジメチルエーテルによって吸着剤１１を再生する際、通流するジメチルエーテルにフロックが溶解するため、吸着又は通過できずにひっかかったフロックを溶解して除去することができる。
【００６８】
このように、浄水システム６００においては、水処理システム１００の吸着塔１０（吸着手段）に供給される汚濁水（水溶液）が、磁性分離システム（油水分離システム）から排出された水になっている。このように二回に分けて分離を行うことで、より確実に汚濁物質を汚濁水から除去することができる。
【００６９】
［７．第７実施形態］
次に、図８を参照しながら、第２実施形態の水処理システム２００を備える浄水システム７００を説明する。なお、図３に示した水処理システム２００及び図７に示した磁性分離システム８００と同じものについては同じ符号を付すものとし、その詳細な説明を省略する。
【００７０】
図８は、第２実施形態の水処理システム２００を備える浄水システム８００の模式図である。浄水システム２００は、基本的には、図７を参照しながら説明した浄水システム６００と同様である。ただし、浄水システム７００においては、浄水システム６００の水処理システム１００に代えて、水処理システム２００が備えられている。浄水システムをこのように構成しても、汚濁水中の重金属等をより確実かつ効率よく除去することができる。
【００７１】
［８．変更例］
以上、図面を挙げて各実施形態を説明したが、本実施形態は図示の例に何ら限定されるものではない。そのため、本発明の要旨を損なわない範囲で、図示の例に対して任意の手段を付加削除したり、任意に置換等して実施することができる。
【００７２】
また、各実施形態の構成の一部を組み合わせて実施することもできる。具体的には、例えば、水処理システム２００に備えられる膨張弁５が水処理システム１００に設けられていてもよい。また、例えば、水処理システム１００に備えられる液位センサ２１が水処理システム２００に設けられていてもよい。さらに、水処理システム２００の分離槽２２（三層分離槽）を水処理システム１００に適用してもよい。また、ジメチルエーテル循環路の途中であって、吸着塔１０から分離器２０に向かう途中に流量センサを設けて流量の変化量を測定するようにしてもよい。
【００７３】
さらに、分離手段は図示の例に何ら限定されるものではなく、どのようなものを用いても良い。また、例えば、図３等において分離槽２２として仕切り板２３を備える三相分離槽（セパレータ）を用いているが、気化したジメチルエーテルを分離可能なものであれば、どのようなものであってもよい。さらに、ジメチルエーテルの気化を促すために、分離槽２２に加熱手段を設けて供給される液体を加熱するようにしてもよい。即ち、ジメチルエーテルを気化させる気化手段は膨張弁に何ら限定されない。また、ジメチルエーテルを液化する液化手段は圧縮機に何ら限定されず、例えば冷却器等であってもよい。
【００７４】
また、例えば図４や図６では吸着塔が２つ設けられているが、３つ以上設けられていてもよい。また、図示の例では１つの分離槽が設けてられているが、複数の分離槽を設けて分離してもよい。
【００７５】
さらに、例えば前記の各実施形態では、汚濁物質を脱離させる媒体としてジメチルエーテルを用いているが、このような媒体は、ジメチルエーテルに何ら限定されるものではない。即ち、吸着剤１１に吸着している汚濁物質を、例えば媒体自身に溶解させたり混和させたりして除去した後、分離槽２０，２２において媒体を分離可能なものであれば、どのような媒体であってもよい。具体的には、媒体としては例えば、ジメチルエーテルの他、ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール等のアルコール類、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等のアルデヒド類、クロロホルム等が挙げられる。これらは適宜混合して使用可能である。また、例えば媒体としてケトン類やアルコール類を用いる場合、沸点の差を利用して、汚濁水と媒体とを除去可能である。
【００７６】
ただし、これらのうち、例えば図１に示す第１実施形態においては、分離槽２０において２層に分離する媒体を用いることが好ましい。具体的には、例えば、ジメチルエーテルジエチルエーテル、メチルエチルエーテル等のエーテル類を用いることが好ましい。また、例えば図３に示す第２実施形態においては、２５℃１０１ｋＰａにおいて気体となる媒体を用いることが好ましい。具体的には、例えば、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル等のエーテル類を用いることが好ましい。
【００７７】
また、吸着剤１１の種類や充填量は、汚濁物質の種類や量に応じて任意に決定すればよい。吸着剤１１は、例えば活性炭、酸化アルミニウム、ゼオライト等が挙げられ、適宜組み合わせて使用可能である。さらに、吸着手段の構成も吸着塔に何ら限定されず、任意の構成にすることができる。また、油と水とを分離する油水分離システムは磁性分離システムに何ら限定されず、油と水とはどのような方法によって分離されてもよい。
【００７８】
また、前記の例では、吸着剤に吸着されるものとして、水溶性有機物及び重金属イオンを挙げているが、これらに限定されない。ただし、吸着剤に吸着されるものは、何ら限定はされないものの、水溶性有機物及び金属元素のうちの少なくとも１種であることが好ましい。金属元素は、例示の重金属イオンに限られず、重金属の単体や化合物、錯体等のほか、重金属以外の金属の単体や化合物、錯体等であってもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１０  吸着塔（吸着手段）
１１  吸着剤
２０  分離槽（分離手段）
２１  液位センサ
２２  分離槽（分離手段）
３０  圧縮機（液化手段）
５０  演算制御部
１００  水処理システム
２００  水処理システム
３００  水処理システム
４００  水処理システム
５００  水処理システム
６００  浄水システム
７００  浄水システム
８００  磁性分離システム（油水分離システム）
【図１】
2014004520.tif 000003
【図２】
2014004520.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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