(57)【要約】【課題】強熱残分を除去でき、活性炭の吸着性能を効率的に再生できる活性炭の再生方法を提供する。【解決手段】水処理施設で使用され有機物および無機物の少なくともいずれかが付着した活性炭の吸着性能を再生する際には、まず、前記活性炭を酸溶液にて酸洗浄する。また、この酸洗浄された活性炭を加熱手段にて加熱処理する。このように酸洗浄してから加熱処理することにより、加熱処理の前に酸洗浄によって予め強熱残分を除去できる。また、このように強熱残分が除去された状態で加熱処理するため、加熱処理による吸着性能の再生を強熱残分に妨げられず、活性炭の吸着性能を効率的に再生できる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水処理に用いられ有機物および無機物の少なくともいずれかが付着した活性炭の吸着性能を再生する活性炭の再生方法であって、
前記活性炭を酸溶液にて酸洗浄し、
この酸洗浄された活性炭を加熱手段にて加熱処理する
ことを特徴とする活性炭の再生方法。
【請求項２】
酸溶液は、塩酸溶液、硫酸溶液およびリン酸溶液のいずれかである
ことを特徴とする請求項１記載の活性炭の再生方法。
【請求項３】
酸溶液の酸の濃度は、０．１ｍｏｌ／Ｌ以上である
ことを特徴とする請求項１または２記載の活性炭の再生方法。
【請求項４】
加熱手段は、ロータリーキルンである
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載の活性炭の再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理施設で使用され有機物および無機物の少なくともいずれかが付着した活性炭の吸着性能を再生するための活性炭の再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
浄水施設や下水処理施設などの水処理施設では、活性炭を用いて、被処理水の有機物や無機物を吸着して水の浄化処理をしている。
【０００３】
このような水の浄化処理に用いられる活性炭は、一定量の有機物や無機物を吸着すると、その吸着性能が低下する。
【０００４】
ここで、近年、浄水施設や下水処理施設などにおける被処理水の高度化が進み、活性炭の需要が増加傾向にある。
【０００５】
したがって、将来的に、安定した活性炭の調達が困難になることが懸念されており、吸着性能が低下した活性炭を再生する技術について検討されている。
【０００６】
この種の活性炭の再生方法としては、活性炭に８０〜１２０℃の加熱空気または水蒸気を通気してかびの臭いを除去した後、この活性炭に１３０〜２００℃の加熱空気または水蒸気を通気してトリハロメタンを除去して活性炭を再生する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
また、有機塩素化合物を吸着した活性炭に水を添加した後、電離性放射線を照射することにより、活性炭に吸着した有機塩素化合物を分解し無害化して活性炭を再生する方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
さらに、グリシンの脱色に使用した活性炭をアルカリ水溶液で処理し、次いで水洗して活性炭を再生する方法が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００９】
また、使用済みの活性炭をアーク放電処理することにより、活性炭に吸着した吸着物質を離脱させて連続的に再生する方法が知られている（例えば、特許文献４参照。）。
【００１０】
さらに、加熱水蒸気で活性炭を加熱し、この加熱により活性炭から離脱した吸着物質を外部に搬出して活性炭を再生する方法が知られている（例えば、特許文献５参照。）。
【００１１】
また、使用済み活性炭に電子ビームを照射することにより、活性炭の吸着性能を回復させて活性炭を再生する方法が知られている（例えば、特許文献６参照。）。
【００１２】
さらに、有機溶剤を含んだ使用済み活性炭に電流を流し発熱させることにより、有機溶剤を蒸発させて活性炭を再生する方法が知られている（例えば、特許文献７参照。）。
【００１３】
また、原水中の不純物を吸着処理する活性炭ろ過塔の活性炭を再生する方法において、前記ろ過塔内に処理水が充満した状態で、処理水とともに活性炭を加熱し、処理水を排出した後に、ろ過塔内を真空にして、活性炭から吸着物質を離脱させて活性炭を再生する方法が知られている（例えば、特許文献８参照。）。
【００１４】
さらに、汚染物質が吸着した吸着素材としての活性炭を加熱して汚染物質を離脱させ、この活性炭から離脱した汚染物質と、光照射下で汚染物質の分解を生じさせる成分を含む機能水とを光照射下で接触させて分解することにより活性炭を再生する方法が知られている。なお、このような機能水としては、塩酸、フッ酸、シュウ酸、硫酸、リン酸およびホウ酸などが知られている（例えば、特許文献９参照。）。
【００１５】
また、有害ガスを吸着した活性炭に１５０〜２５０℃の過熱蒸気を噴射して低沸点物質を除去した後に、３００〜３５０℃の過熱蒸気を噴射して高沸点物質を除去することにより、活性炭を再生する方法が知られている（例えば、特許文献１０参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開平５−２４８１５号公報
【特許文献２】特開平５−４９９２７号公報
【特許文献３】特開平５−４９９２８号公報
【特許文献４】特開平５−１５４３７８号公報
【特許文献５】特開平５−１５４３７９号公報
【特許文献６】特開平５−２９３３７３号公報
【特許文献７】特開平７−２５６０９８号公報
【特許文献８】特開平１０−１０９０８５号公報
【特許文献９】特開２０００−１６７３９２号公報
【特許文献１０】特開２００４−３５１３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上述の各活性炭の再生方法では、例えば水酸化アルミニウムおよび硫酸カルシウムなどの強熱残分の除去について検討されていない。そのため、例えば水処理工程の上流側に凝集沈殿手段が存在する環境や、微生物が活性炭に付着し易い環境などのように強熱残分が付着しやすい環境で使用された活性炭を再生する場合に、強熱残分を十分に除去できず、この強熱残分により吸着性能の再生が妨げられてしまい、効率的に活性炭の吸着性能を再生できない問題が考えられる。
【００１８】
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、強熱残分を除去でき、活性炭の吸着性能を効率的に再生できる活性炭の再生方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
請求項１に記載された活性炭の再生方法は、水処理に用いられ有機物および無機物の少なくともいずれかが付着した活性炭の吸着性能を再生する活性炭の再生方法であって、前記活性炭を酸溶液にて酸洗浄し、この酸洗浄された活性炭を加熱手段にて加熱処理するものである。
【００２０】
請求項２に記載された活性炭の再生方法は、請求項１記載の活性炭の再生方法において、酸溶液は、塩酸溶液、硫酸溶液およびリン酸溶液のいずれかであるものである。
【００２１】
請求項３に記載された活性炭の再生方法は、請求項１または２に記載された活性炭の再生方法において、酸溶液の酸の濃度は、０．１ｍｏｌ／Ｌ以上であるものである。
【００２２】
請求項４に記載された活性炭の再生方法は、請求項１ないし３のいずれか一に記載された活性炭の再生方法において、加熱手段は、ロータリーキルンであるものである。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１に記載された発明によれば、酸洗浄してから加熱処理するため、加熱処理の前に酸洗浄によって予め強熱残分を除去でき、活性炭の吸着性能を効率的に再生できる。
【００２４】
請求項２に記載された発明によれば、酸溶液が塩酸溶液、硫酸溶液およびリン酸溶液のいずれかであるため、強熱残分をより確実に除去できる。
【００２５】
請求項３に記載された発明によれば、酸溶液の酸の濃度が０．１ｍｏｌ／Ｌ以上であるため、強熱残分を効率的に除去できる。
【００２６】
請求項４に記載された発明によれば、加熱手段がロータリーキルンであるため、活性炭を効率的に加熱でき、活性炭の吸着性能を効率的に再生できる。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の一実施の形態の活性炭の再生方法を詳細に説明する。
【００２８】
浄水施設や下水処理施設などの水処理施設での水処理に用いられた使用済みの活性炭は、有機物および無機物が付着し、吸着性能が低下している。
【００２９】
このように水処理に用いられ吸着性能が低下した活性炭の吸着性能を再生する際には、活性炭を酸溶液にて酸洗浄し、この酸洗浄された活性炭を加熱手段にて加熱処理して付着物を除去する。
【００３０】
なお、水処理に用いられた使用済みの活性炭に付着する有機物としては、例えば、ジェオスミン、２−メチルイソボルネオール（２−ＭＩＢ）、トリハロメタンを含む有機ハロゲン化合物、有機ハロゲン前駆物質（塩素などのハロゲンとの反応でトリハロメタンが生成されるフミン酸およびフルボ酸などの物質）、陰イオン界面活性剤、フェノール類、トリクロロエチレン、および、オゾン反応によるアルデヒドなどの生成物などが考えられる。
【００３１】
そして、これらの有機物のうち、水質基準の項目として規定されているものが活性炭の吸着性能を再生する際の除去対象となり、例えば、ジェオスミン、２−メチルイソボルネオール（２−ＭＩＢ）、トリハロメタン、陰イオン界面活性剤、フェノール類およびトリクロロエチレンなどが水道水の水質基準の項目に含まれている。
【００３２】
また、水処理に用いられた使用済みの活性炭に付着する無機物としては、例えば、カルシウム、アルミニウム、ケイ素、硫黄、マグネシウム、鉄、リン、ストロンチウム、亜鉛、ナトリウムなどや、これらの化合物が考えられる。
【００３３】
そして、これらの無機物のうち、水質基準の項目として規定されているものが活性炭の吸着性能を再生する際の除去対象となり、例えば、カルシウム、アルミニウム、マグネシウム、鉄、亜鉛およびナトリウムなどが水道水の水質基準の項目に含まれ、リンが排水基準の項目として規定されている。
【００３４】
酸洗浄では、活性炭全体が酸溶液に浸漬した状態にて、所定時間撹拌して静置する。酸溶液にて活性炭を撹拌して静置すると、活性炭に付着した例えば凝集剤由来の水酸化アルミニウムおよび硫酸カルシウムなどの強熱残分が、酸溶液と反応して活性炭から離脱する。その後、濾紙などを用いて濾過して酸溶液から活性炭を取り出し、取り出した活性炭を水洗して乾燥させる。
【００３５】
酸溶液は、例えば、塩酸溶液、硫酸溶液およびリン酸溶液などが好ましい。また、酸溶液は、酸の濃度は０．１ｍｏｌ／Ｌより低いと、強熱残分との反応が進行しにくいため、０．１ｍｏｌ／Ｌ以上が好ましく、より好ましくは１ｍｏｌ／Ｌ以上である。
【００３６】
加熱処理では、酸洗浄した後の活性炭を加熱手段を用いて加熱する。活性炭を加熱することにより、活性炭の内部に入り込み酸洗浄では除去できない例えば揮発成分などの付着物を除去し、活性炭の吸着性能を再生する。
【００３７】
また、加熱処理では、加熱手段として、ロータリーキルンおよびヒーターなどが用いられる。
【００３８】
さらに、加熱処理では、加熱温度が５００℃より低いと揮発成分などの付着物が除去されにくく、加熱温度が１０００℃より高いと活性炭が消失や損傷する可能性が考えられるため、加熱温度は５００℃以上１０００℃以下が好ましい。
【００３９】
なお、加熱処理では、活性炭の内部に入り込んだ揮発成分などの付着物が除去される状態になるように活性炭を加熱できればよく、例えば加熱手段としてロータリーキルンを用いる場合の加熱時間は、２時間以上４時間以下の範囲であると好ましい。
【００４０】
次に、上記一実施の形態の作用および効果を説明する。
【００４１】
上記活性炭の再生方法によれば、酸洗浄してから加熱処理するため、活性炭に付着した有機物や無機物である強熱残分を、予め酸洗浄によって除去できる。また、このように強熱残分を除去した状態にて活性炭を加熱処理するため、加熱処理による付着物の除去作用が強熱残分に阻害されず、活性炭の内部の付着物まで除去し易い。したがって、使用済みの活性炭の吸着性能を効率的に再生できる。
【００４２】
酸溶液は、塩酸溶液、硫酸溶液およびリン溶液のいずれかを用いることにより、酸溶液が活性炭の外表面に付着した有機物や無機物である強熱残分と反応しやすいため、強熱残分をより確実に除去できる。
【００４３】
また、酸溶液は、酸の濃度が０．１ｍｏｌ／Ｌ以上であることにより、酸溶液と強熱残分との反応が進行しやすいため、強熱残分を効率的に除去できる。
【００４４】
加熱手段がロータリーキルンであることにより、活性炭を効率的に加熱できるため、付着物を除去しやすく、活性炭の吸着性能を効率的に再生できる。
【００４５】
また、加熱手段は、加熱温度が５００℃以上１０００℃以下であることにより、付着物を確実に除去できるとともに、加熱による活性炭の消失や損傷を防止できる。
【実施例】
【００４６】
以下、本実施例および比較例について説明する。
【００４７】
水処理施設で使用され吸着性能が低下した使用済み活性炭のサンプルＡ、サンプルＢおよびサンプルＣを用いて、活性炭の吸着性能の再生試験を行った。
【００４８】
サンプルＡ、サンプルＢおよびサンプルＣについて酸洗浄を行った後、加熱処理を行ったものを実施例１とした。
【００４９】
酸洗浄は、実験室にて行い、サンプルＡ、サンプルＢおよびサンプルＣそれぞれ２５０ｇに対して１ｍｏｌ／Ｌの塩酸溶液を１Ｌ加えて１時間撹拌した。その後、Ｎｏ．５Ｃ濾紙（アドバンテック社製）を用いて吸引濾過し、濾過後の残渣である活性炭を水洗した。
【００５０】
加熱処理は、水洗後のサンプルＡ、サンプルＢおよびサンプルＣをるつぼに入れて、８００℃で加熱した。
【００５１】
サンプルＡ、サンプルＢおよびサンプルＣを用いて、加熱処理を行った後、実施例１と同様に酸洗浄を行ったものを比較例１とした。
【００５２】
この比較例１の加熱処理は、ロータリーキルンを用いて行った。サンプルＡは、再生温度８１３℃、スクリュー速度９．５ｒｐｍ、再生時間７時間３０分の条件で加熱処理した。サンプルＢは、再生温度７８０℃、スクリュー速度８．０ｒｐｍ、再生時間５時間５０分の条件で加熱処理した。サンプルＣは、再生温度８２２℃、スクリュー速度６．０ｒｐｍ、再生時間５時間２０分の条件で加熱処理した。
【００５３】
サンプルＡ、サンプルＢおよびサンプルＣを用いて、比較例１と同様に加熱処理を行った後、アルカリ洗浄を行ったものを比較例２とした。
【００５４】
アルカリ洗浄は、実験室にて行い、サンプルＡ、サンプルＢおよびサンプルＣそれぞれ２５０ｇに対して１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム溶液１Ｌを加えて２４時間撹拌した。なお、アルカリ洗浄の場合、溶液が粘性を有し、活性炭が容器底部に溜まってしまう可能性が考えられるため、撹拌時間を２４時間とした。その後、Ｎｏ．５Ｃ濾紙を用いて吸引濾過し、濾過後の残渣である活性炭を水洗した。
【００５５】
サンプルＡ、サンプルＢおよびサンプルＣを用いて、比較例２と同様にアルカリ洗浄を行った後に、実施例１と同様に加熱処理を行ったものを比較例３とした。
【００５６】
そして、実施例１および各比較例の再生処理後の活性炭の各サンプルについて、吸着性能を確認した。吸着性能は、ＪＷＷＡ（社団法人日本水道協会）の規格Ａ１１４（水道用粒状活性炭）に基づいてヨウ素吸着力および強熱残分を測定するとともに、揮発成分を測定して確認した。なお、吸着性能の再生の比較対象として、吸着性能が低下した使用済み活性炭についても同様にヨウ素吸着力、強熱残分および揮発成分を測定した。
【００５７】
ここで、ヨウ素吸着力（ｍｇ／ｇ）は、活性炭１ｇに吸着できるヨウ素の量である。このヨウ素吸着力は、０．０５ｍｏｌ／Ｌのヨウ素吸着溶液に活性炭の各サンプルを段階的に加え、１５分振とう後、残留ヨウ素濃度を測定し、吸着等温線を作成して、残留ヨウ素濃度が２．５ｇ／Ｌとなる活性炭単位当たりのヨウ素吸着量の値を求めたものである。
【００５８】
強熱残分は、再生処理後の活性炭の各サンプルを電気炉中で加熱することにより、再生処理後に活性炭に残留した付着物を強熱灰化させて求める。すなわち、強熱残分（％）の値は、加熱前の活性炭の質量に対する加熱後に残った灰分の質量を示す。
【００５９】
揮発成分は、再生処理後の活性炭の各サンプルを電気炉中で加熱することにより、再生処理後に活性炭に残留した付着物を揮発させて求める。すなわち、揮発成分（％）の値は、加熱前の活性炭の質量に対する加熱後に減少した活性炭の質量（加熱により揮発した付着物の質量）を示す。
【００６０】
表１には強熱残分の測定結果を示し、表２には揮発成分の測定結果を示し、表３には、ヨウ素吸着力の測定結果を示す。
【００６１】
【表１】
2014004511.tif 000002
【００６２】
表１に示すように、使用済み活性炭と比較すると、実施例１および比較例１は、強熱残分の値が小さく再生処理により強熱残分が除去されていた。特に実施例１では安定して強熱残分が除去されていた。
【００６３】
これら結果から、酸洗浄では強熱残分を除去できるが、アルカリ洗浄では強熱残分を除去されにくいことが分かる。
【００６４】
【表２】
2014004511.tif 000003
【００６５】
表２に示すように、使用済み活性炭と比較すると、実施例１および比較例３は、揮発成分の値が小さく再生処理により揮発成分が除去されていた。特に実施例１では揮発成分が多く除去されていた。
【００６６】
これらの結果から、加熱処理の前に酸洗浄を行い強熱残分を除去することにより加熱処理にて効率的に揮発成分を除去できるが、強熱残分を除去していない状態で加熱処理をしても揮発成分が除去されにくいことが分かる。
【００６７】
【表３】
2014004511.tif 000004
【００６８】
表３に示すように、使用済み活性炭と比較すると、実施例１が最もヨウ素吸着力が再生していた。
【００６９】
これらの結果から、使用済み活性炭を酸洗浄することにより活性炭から強熱残分を除去でき、この酸洗浄後の活性炭を加熱処理することにより揮発成分が除去されやすく、ヨウ素吸着力を効率的に再生できることが分かる。
【００７０】
したがって、使用済み活性炭を酸洗浄した後に加熱処理することにより、活性炭の吸着性能を効率的に再生できる。