(57)【要約】【課題】廃水などの被処理水から、汚泥を発生することなく、油分を高効率かつ低コストに回収することが可能な水処理装置及び水処理方法を提供する。【解決手段】実施形態の水処理装置は、無機粒子を含有する油分吸着材を貯留する吸着材貯留槽と、油分を含有する被処理水と酸化剤とを接触させるための反応槽と、前記吸着材貯留槽及び前記反応槽の下流側に位置し、設置面に対して水平な面を有するフィルターを含み、当該フィルターによって内部空間が上下に分割された固液分離槽とを具える。また、前記吸着材貯留槽から前記固液分離槽に対して前記吸着材を供給し、前記フィルター上に前記吸着材層を形成するための吸着材供給ラインと、前記反応槽から前記固液分離槽の前記吸着材層に対して、前記被処理水を供給するための被処理水供給ラインとを具える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機粒子を含有する油分吸着材を貯留する吸着材貯留槽と、
油分を含有する被処理水と酸化剤とを接触させるための反応槽と、
前記吸着材貯留槽及び前記反応槽の下流側に位置し、設置面に対して水平な面を有するフィルターを含み、当該フィルターによって内部空間が上下に分割された固液分離槽と、
前記吸着材貯留槽から前記固液分離槽に対して前記吸着材を供給し、前記フィルター上に前記吸着材層を形成するための吸着材供給ラインと、
前記反応槽から前記固液分離槽の前記吸着材層に対して、前記被処理水を供給するための被処理水供給ラインと、
を具えることを特徴とする、水処理装置。
【請求項２】
前記固液分離槽の前記吸着材層に対して洗浄水を供給し、前記吸着材層に付着した前記使用済みの油分吸着材を前記反応槽内に供給するための使用済み吸着材供給ラインを具えることを特徴とする、請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
前記固液分離槽の下流側において、前記使用済み油分吸着材を洗浄して再生するための再生槽を具えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の水処理装置。
【請求項４】
前記無機粒子は、磁性体であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の水処理装置。
【請求項５】
前記油分吸着材は、ポーラス体であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載の水処理装置。
【請求項６】
前記酸化剤は、過酸化水素及び次亜塩素酸ナトリウムの少なくとも一方であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載の水処理装置。
【請求項７】
無機粒子を含有する油分吸着材を貯留する吸着材貯留槽から、吸着材供給ラインを介して、設置面に対して水平な面を有するフィルターを含み、当該フィルターによって内部空間が上下に分割された固液分離槽中の前記フィルター上に前記吸着材を供給して、吸着材層を形成する第１のステップと、
反応槽内において、油分を含有する被処理水と酸化剤とを接触させる第２のステップと、
被処理水供給ラインを介して、前記反応槽から前記固液分離槽中の前記吸着材層に前記被処理水を供給し、前記被処理水中の油分を前記吸着材層中に吸着させる第３のステップと、
を具えることを特徴とする、水処理方法。
【請求項８】
前記吸着材層に対して洗浄水を供給し、使用済み吸着材供給ラインを介して、前記油分吸着材を構成する油分吸着材の少なくとも一部を前記反応槽内に供給する第４のステップを具えることを特徴とする、請求項７に記載の水処理方法。
【請求項９】
前記第３のステップ及び前記第４のステップを複数回繰り返すことを特徴とする、請求項８に記載の水処理方法。
【請求項１０】
前記使用済み油分吸着材を再生槽内で洗浄して再生する第５のステップ
を具えることを特徴とする、請求項７〜９のいずれか一に記載の水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、水処理装置及び水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、工業の発達や人口の増加により水資源の有効利用が求められている。そのためには、工業廃水などの廃水の再利用が非常に重要である。これらを達成するためには水の浄化、すなわち水中から他の物質を分離することが必要である。
【０００３】
水中からほかの物質を分離する方法としては各種の方法が知られており、たとえば膜分離、遠心分離、活性炭吸着、オゾン処理、凝集、さらには所定の吸着材による浮遊物質の除去などが挙げられる。このような方法によって、水に含まれるリンや窒素などの環境に影響の大きい化学物質を除去したり、水中に分散した油類、クレイなどを除去したりすることができる。
【０００４】
これらのうち、膜分離はもっとも一般的に使用されている方法のひとつであるが、水中に分散した油類を除去する場合には膜の細孔に油が詰まり易く、膜の寿命が短くなりやすいという問題がある。このため、水中の油類を除去するには膜分離は適切でない場合が多い。
【０００５】
したがって、重油等の油類が含まれている水からそれらを除去する手法としては、例えば、水と重油との比重差に基づく重油の浮上性を利用し、水上に設置されたオイルフェンスにより水の表面に浮いている重油を集め、表面から吸引および回収する方法、または、重油に対して吸着性をもった疎水性材料を水上に敷設し、重油を吸着させて回収する方法等が挙げられる。
【０００６】
一方、近年においては、油分吸着材を用い、油類が分散した水中内に浸漬させることによって、上記油分吸着材に油類を吸着させ、水中から除去する試みがなされている。例えば、特許文献１には、ポーラス状の粉を用いて油分を除去する方法が開示されている。しかしながら、この方法においては、例えばカラム内に吸着材を固定したフィルターを配設し、当該カラム内に廃水を通水させて廃水中の油分を回収すると、フィルター上に配設した吸着材に吸着した油分量が増大するにつれて通水速度が低下してくるため、吸着材の性能を完全に使い切ることは困難な場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−５５７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、廃水などの被処理水から、汚泥を発生することなく、油分を高効率かつ低コストに回収することが可能な水処理装置及び水処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態の水処理装置は、無機粒子を含有する油分吸着材を貯留する吸着材貯留槽と、油分を含有する被処理水と酸化剤とを接触させるための反応槽と、前記吸着材貯留槽及び前記反応槽の下流側に位置し、設置面に対して水平な面を有するフィルターを含み、当該フィルターによって内部空間が上下に分割された固液分離槽とを具える。また、前記吸着材貯留槽から前記固液分離槽に対して前記吸着材を供給し、前記フィルター上に前記吸着材層を形成するための吸着材供給ラインと、前記反応槽から前記固液分離槽の前記吸着材層に対して、前記被処理水を供給するための被処理水供給ラインとを具える。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態における水処理装置の概略構成図である。
【図２】第２の実施形態における水処理装置の概略構成図である。
【図３】第３の実施形態における水処理装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（油分吸着材）
最初に、本実施形態の水処理装置及び水処理方法に用いる油分吸着材について説明する。
【００１２】
＜無機粒子＞
本実施形態における油分吸着材は、無機粒子によってコアが形成される。なお、本実施形態における“無機粒子”とは、金属粒子又は金属粒子以外の無機化合物粒子を意味するものである。
【００１３】
金属粒子としては、アルミニウム、鉄、銅、及びこれらの合金等の金属を例示することができる。また、無機化合物粒子としては、磁鉄鉱、チタン鉄鉱、磁硫鉄鉱、マグネシムフェライト、コバルトフェライト、ニッケルフェライト、バリウムフェライト、溶融シリカ、結晶性シリカ、ガラス、タルク、アルミナ、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、マグネシア、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、雲母等のセラミック粒子を例示することができる。
【００１４】
特に磁鉄鉱、チタン鉄鉱、磁硫鉄鉱、マグネシムフェライト、コバルトフェライト、ニッケルフェライト、バリウムフェライト等の磁性粒子から上記コアを構成することにより、以下に説明する油分吸着材の再生を、磁力を用いることによって簡便に行うことができるようになる。
【００１５】
上述した磁性粒子の中でも、水中での安定性に優れたフェライト系化合物からなる磁性粒子であればより好ましい。例えば磁鉄鉱であるマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）は安価であるだけでなく、水中でも磁性体として安定し、元素としても安全であるため、水処理に使用しやすいので好ましい。
【００１６】
この場合、上述した粒子は、球状、多面体、不定形など種々の形状を取り得るが特に限定されない。また、望ましい粒径や形状は、製造コストなどを考慮して適宜選択すればよく、特に球状または角が丸い多面体構造が好ましい。
【００１７】
鋭角の角を持つ粒子であると、後に形成するコア表面の樹脂を傷つけてしまい、目的とする油分吸着材の形状を維持しにくく、その本来的な機能を有効に奏することができないためである。
【００１８】
特にコアを構成する粒子が上述のような鋭角の角を持つ磁性粒子である場合、以下に説明するような磁力による油分吸着材の回収工程において、上記コアに磁力が作用し、磁力によって油分吸着材が再生出来る限りにおいて、Ｃｕメッキ、Ｎｉメッキなど、通常のメッキ処理を施したり、腐食防止などの目的で表面処理を施したりして、上記鋭角の角を丸めて使用することもできる。
【００１９】
なお、コアの総てが磁性粒子で構成される必要はない。すなわち、コアに磁力が作用し、磁力によって油分吸着材が回収出来る限りにおいて、非常に細かい磁性体粉末が樹脂等のバインダーで結合されたものであってもよい。また、磁性粉の表面がメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシシランなどのアルコキシシラン化合物で疎水化処理されていてもよい。
【００２０】
また、コアが磁性粒子からなる場合について詳述すると、その大きさは、処理設備の磁力、流速、吸着方法のほか、磁性粒子の密度、種々の条件によって最適な範囲が変化する。しかしながら、本実施形態における磁性粒子の平均粒子径は、一般に０．０５〜１００μｍである。磁性粒子の平均粒子径の測定方法には、レーザー回折法により測定することができ、具体的には、株式会社島津製作所製のＳＡＬＤ−3100型測定装置（商品名）などにより測定することができる。なお、以下に“平均粒子径”なる文言が出現し、その具体的な数値が記載されている場合、別途説明がある場合を除き、当該“平均粒子径”は上述のようなレーザー回折法によって測定したものである。
【００２１】
磁性粒子の平均粒子径が１００μｍよりも大きいと、水中での沈降が激しくなり、水への分散が悪くなる傾向があり、また粒子の実効的な表面積が減少して、油類などの吸着量が減少する傾向にあるので好ましくない。また粒子径が０．０５μｍより小さくなると、粒子が緻密に凝集し、処理液の上層に浮遊する状態となり、分散性が低下する傾向があるので好ましくない。
【００２２】
なお、上述した磁性粒子に関する要件は、上述したその他の無機化合物粒子や金属粒子に対しても、その種類によって多少のずれはあるものの、十分に適用することができる。
【００２３】
＜吸着層＞
油分吸着材を構成する吸着層、具体的には、上述した無機粒子を被覆し、油分に対して吸着性を示す物質としては、第１に、スチレン樹脂、水添加スチレン樹脂、ブタジエン樹脂、イソプレン樹脂、アクリロニトリル樹脂、シクロオレフィン樹脂、及びフェノール樹脂、及びアルキルメタアクリレート樹脂等から構成することができる。これらの樹脂は親油性に優れるとともに耐油性にも優れる。したがって、上記樹脂から吸着層を構成することによって、廃液等の被処理水中から目的とする油分のみを効率的に吸着除去することができるとともに、被処理水に対して耐性を有するようになる。
【００２４】
油分吸着材を構成する吸着層は、第２に、カップリング剤の縮合物とすることができる。この場合、磁性粒子の表面をカップリング剤で処理する。処理は、乾式及び湿式のいずれであってもよい。
【００２５】
カップリング剤としては、シランカップリング剤、すなわち、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、へキシルトリメトキシシラン、ドデカトリメトキシシランオクタデシルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン等のアルキルシラン、フェニルトリメトキシシラン、ナフタレントリメトキシシラン等の芳香族シラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン，γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン等のエポキシシラン、ビニルトリエトキシシラン，ビニルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシメトキシシラン等のビニルシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプトシランを挙げることができる。その他、チタネート、アルミキレート、ジルコアルミネート等のカップリング剤をも用いることができる。
【００２６】
上述した吸着層の中でも、フェノール樹脂が最も好ましい。フェノール樹脂は表面にフェノール性水酸基を有するため、水となじみやすくハンドリングが優れる。また熱硬化性樹脂であるために、熱などの負荷に強いからである。
【００２７】
＜油分吸着材＞
油分吸着材はポーラス体の粒子であることが好ましい。ポーラス体の粒子であると、ポーラス体同士の間の空隙を水が通過する時に、一般にはエマルジョンの形態となっている油分がポーラス体の内部に取り込まれ除去されるので、水が通過する通路が常に確保される状態になる。したがって、以下に説明する水処理装置及び水処理方法の、固液分離槽中のフィルターに対する通水速度を大きくすることができる。
【００２８】
なお、上記同様の理由から、油分吸着材の表面に開口したポーラスの平均ポーラス径が０．０１μｍ〜１μｍであることが好ましい。
【００２９】
さらに、このポーラス体のかさ比重Ａが１．０ｇ／ｃｃ未満であり、かつ空孔率Ｂ及び真比重Ｃの関係が
（１−Ｂ）×Ｃ+Ｂ×０．７＞１            （１）
であることが好ましい。なお、式中の０．７は吸着対象となる油のうち、比重が最も小さい油の比重である。これは、油分吸着材の比重（１−Ｂ）×Ｃと油分吸着材のポーラス部分に取り込まれた油分の比重との合計が、水の比重１よりも大きいことを示している。
【００３０】
上記関係式から明らかなように、ポーラス体の内部には水が浸入しにくく、空気が入っていることが多いため、油を吸着しない状態では油分吸着材の比重は（１−Ｂ）×Ｃであり、水の比重１よりも小さくなっている場合が多く沈みにくいが、油分を吸着した後は、その分の比重Ｂ×０．７が加わるために水の比重１よりも大きくなって沈降するようになる。
【００３１】
（水処理装置及び水処理方法）
次に、本実施形態の水処理装置及び水処理方法について説明する。
【００３２】
＜第１の実施形態＞
図１は、本実施形態の水処理装置の概略構成を示す図である。なお、以下に示すように、本実施形態では、吸着材再生槽及び再生済み吸着材供給ラインを配設し、使用済み吸着材を洗浄及び再生して再利用する場合について述べるが、これらの構成要素については適宜削除することができ、これに伴って使用済み吸着材の洗浄及び再生を省略することもできる。但し、上述した吸着材再生槽及び再生済み吸着材供給ラインを配設することにより、使用済み吸着材の洗浄及び再生をも可能にし、新たな吸着材を多量に供給することなく、当初に投入した吸着材を有効使用して長時間動作可能な水処理装置及び水処理方法を提供することができる。
【００３３】
図１に示す水処理装置１０は、上述した油分吸着材Ａを貯留する吸着材貯留槽１１と、油分を含有する被処理水Ｗ１と酸化剤とを接触させるための反応槽１２と、吸着材貯留槽１１及び反応槽１２の下流側に位置し、設置面に対して水平な面を有するフィルター１３１を含み、当該フィルター１３１によって内部空間が上下１３Ａ及び１３Ｂに分割された固液分離槽１３とを有している。また、反応槽１２の上方には、当該反応槽１２に酸化剤を供給するための酸化剤供給槽１２２が配設されている。
【００３４】
なお、固液分離槽１３中のフィルター１３１を設置面と水平とすることにより、後に形成する吸着材層１３２が均一となるため、安定した水量と水質を得ることができる。
【００３５】
また、固液分離槽１３の下流側において、使用済みの油分吸着材Ａを再生させるための再生槽１４が配設されており、吸着材貯留槽１１及び反応槽１２間には、吸着材貯留槽１１に貯留されている油分吸着材Ａに対して適宜水道水等を供給し、当該油分吸着材Ａのスラリーを形成するとともにその濃度を調整するための吸着材スラリー調整槽１６が配設されている。また、再生槽１４内には、側面に沿うようにして電磁石１４２が配設されている。
【００３６】
吸着材貯留槽１１と固液分離槽１３とは、ポンプ４４及び配管３６，２４によって接続されており、以下に説明するように、これらポンプ４４、及び配管３６，２４は、吸着材供給ラインを構成する。
【００３７】
また、反応槽１２及び固液分離槽１３は、ポンプ４２を介して配管２４によって接続されており、以下に説明するように、これらポンプ４２、及び配管２４は、被処理水供給ラインを構成する。
【００３８】
吸着材貯留槽１１及び吸着材スラリー調整槽１６の上部には配管２１及び２２が配設されており、それぞれ給水ライン及び吸着材供給ラインを構成している。また、反応槽１２の上部には配管２３が配設されており被処理水導入ラインを構成している。
【００３９】
固液分離槽１３の上部１３Ａには洗浄水供給ラインを構成する配管２６が接続されており、固液分離槽１３と再生槽１４とは吸着材回収ラインを構成する配管２７によって接続されている。また、再生槽１４と固液分離槽１３とは、吸着材貯留槽１１及び吸着材スラリー調整槽１６を中継し、ポンプ４４を介して配管３６で接続されている。
【００４０】
反応槽１２の容器形状、容量、材質等は特に制限されないが、少なくとも滞留時間１５分を稼げるような容量を有することが好ましい。また、反応槽１２内には邪魔板を設けるなど、被処理水Ｗ１が供給配管２３から配管２４に向けてショートカットできないようにしておくのがよい。
【００４１】
吸着材貯留槽１１、反応槽１２、再生槽１４及び吸着材スラリー調整槽１６のいずれも攪拌機１１１、１２１、１４１及び１６１を備えている。
【００４２】
なお、本実施形態において、“油分”とは、水中に混和／分散している有機物のうち、一般に常温において液体であって、水に難溶性であり、粘性が比較的高く、水よりも比重が低いものをいう。例えば、動植物性油脂、炭化水素、芳香油、灯油、軽油、重油、機械油などである。
【００４３】
また、本実施形態において、“酸化剤”とは、一般に市販されている任意の酸化剤を用いることができるが、例えば過酸化水素水、オゾン水、次亜塩素酸及び次亜塩素酸のナトリウム塩、カリウム塩の他、過マンガン酸塩、クロム酸を例示することができ、取扱いが容易であって、かつ安価であることから、過酸化水素水及び次亜塩素酸ナトリウム等を用いることが好ましい。
【００４４】
次に、図１に示す水処理装置１０を用いた水処理方法について説明する。
最初に、吸着材スラリー調整槽１６内に給水ラインである配管２２から水を供給するとともに、吸着材貯留槽１１から油分吸着材Ａを供給し、吸着材スラリー調整槽１６内でスラリー状の油分吸着材Ａを調整する。なお、スラリー状の油分吸着材Ａを調整するためには、吸着材貯留槽１１内に配設された攪拌機１１１を適宜用いて行う。
【００４５】
次いで、吸着材スラリー調整槽１６から吸着材供給ライン、すなわちポンプ４４、及び配管３６、２４を介して固液分離槽１３のフィルター１３１上に油分吸着材Ａを供給し、フィルター１３１上において吸着材層１３２を形成する。なお、吸着材層１３２を形成するためには、フィルター１３１の目開きを、上記油分吸着材Ａがフィルター１３１を貫通しないような大きさに設定する。また、吸着材層１３２の厚さは、被処理水中の油分が吸着除去されれば特に限定されず、さらに、油分吸着材Ａの大きさ及び空孔率などに依存するが、例えば０．１μｍ〜１０μｍとすることができる。
【００４６】
次いで、被処理水導入ラインである配管２３から油分を含む被処理水Ｗ１を反応槽１２内に導入するとともに、酸化剤供給槽１２２から上述したような酸化剤を反応槽１２に供給する。すると、被処理水Ｗ１は酸化剤と接触することによりその粘性、すなわち含有する油分の粘性が低下するようになる。
【００４７】
被処理水Ｗ１に対する酸化剤の供給量（添加量）は、被処理水Ｗ１（含有する油分）の粘性が低下し、以下に説明する酸化剤添加による作用効果が奏される限り特に限定されないが、好ましくは５０ｐｐｍ〜２０００ｐｐｍ、より好ましくは２００ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍとする。
【００４８】
その後、被処理水供給ラインであるポンプ４２、及び配管２４を介して、被処理水Ｗ１を固液分離槽１３中のフィルター１３１上に形成した吸着材層１３２に供給する。
【００４９】
このとき、上述のように、被処理水Ｗ１（含有する油分）の粘性は酸化剤の添加によって低下しているので、被処理水Ｗ１中に含まれる油分は、吸着材層１３２を構成する油分吸着材Ａに吸着された後、速やかに吸着材層１３２の表面に開口した孔内に侵入するようになる。このため、単位重量当たりの油分吸着材Ａによる被処理水Ｗ１中の油分の吸着量が増大する。また、油分吸着材Ａの表面に残存する油分の量が減少するので、隣接する油分吸着材Ａ間の隙間が増大し、吸着材層１３２に対する被処理水Ｗ１の通水量を増大させることができる。したがって、吸着材層１３２における単位時間当たりの被処理水Ｗ１の処理量を増大させることができる。
【００５０】
固液分離槽１３の吸着材層１３２及びフィルター１３１を通過した水は、処理水Ｗ２として配管２８より外部に排出される。
【００５１】
所定の時間が経過し、吸着材層１３２を構成する油分吸着材Ａにおける被処理水Ｗ１中の油分の吸着量が増大して、油分を吸着しなくなる前に洗浄をおこなう。この制御は、ろ過時間や通水圧力、通水量、ろ過流束などをモニタリングしておこなう。例えばろ過流束で制御する場合には、吸着材層１３２及びフィルター１３１のろ過流束が例えば２ｍ／ｈ以下となった際に、洗浄水供給ラインである配管２６から固液分離槽１３の上部１３Ａに洗浄水Ｗ３を供給し、吸着材層１３２の一部あるいは全部を構成する油分吸着材Ａを剥離して、吸着材回収ラインを構成する配管２７から再生槽１４内に導入する。なお、配管２８より排出した処理水Ｗ２を単独で洗浄水Ｗ３として用いることもできるし、水道水等と混合し、洗浄水Ｗ３として用いることもできる。
【００５２】
再生槽１４内では、洗浄水供給ラインである配管３１より、エタノール、メタノール、プロパノール、イソプロパノール、ヘキサン、アセトンなどの有機溶剤や、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤などの洗浄液が供給され、油分吸着材Ａに吸着された油分を洗浄する。このとき、攪拌機１４１を駆動させることによって、油分吸着材Ａには洗浄液によるせん断力が作用するようになるので、油分吸着材Ａからの油分除去を効率的に行うことができる。
【００５３】
油分吸着材がコア粒子として磁性体を含む場合は、電磁石１４２を用いて回収すると、油分を含む洗浄液が簡易に回収され、配管３５から排出することができる。また、給水ラインである配管３２から水を供給して電磁石１４２をオフにすると、油分吸着材Ａのスラリー溶液となる。なお、再生槽１４においては電磁石を使用しているが、筒状のカバーを有する永久磁石を用い、永久磁石をエアシリンダーなどの動力で上下させることにより使用することもできる。
【００５４】
このスラリー溶液は、吸着材貯留槽１１に貯留される。この再生済吸着材は、吸着材スラリー調整槽１６に移送され、そこで水道水等の水と混合されて濃度調整が行われた後、固液分離槽１３に供給され、再度吸着材層１３２の形成に使用される。
【００５５】
また、吸着材スラリー調整槽１６で油分吸着材Ａの濃度調整を行う場合、配管２８より排出された処理水を単独あるいは水道水と混合して用いることができ、濃度調整槽の機能を有する。
【００５６】
本実施形態では、上述のように、使用済みの油分吸着材Ａに対する再生槽１４によって、固液分離槽１３中に形成した吸着材層１３２を構成する油分吸着材Ａを洗浄して再生した後、当該油分吸着材Ａを再度固液分離槽１３中に供給して吸着材層１３２を形成するようにしている。
【００５７】
また、本実施形態によれば、廃水などの被処理水から、汚泥を発生することなく、油分を高効率かつ低コストに回収できることが分かる。
【００５８】
＜第２の実施形態＞
図２は、本実施形態の水処理装置の概略構成を示す図である。なお、本実施形態でも、吸着材再生槽及び再生済み吸着材供給ラインを配設し、使用済み吸着材を洗浄及び再生する場合について述べる。
【００５９】
但し、図１に示す第１の実施形態の水処理装置１０及びこれを使用した水処理方法では、使用済みの油分吸着材Ａに対する再生槽１４、並びに再生済み吸着材供給ラインであるポンプ４２及び配管３６によって、固液分離槽１３中に形成した吸着材層１３２を構成する油分吸着材Ａを洗浄して再生した後、当該油分吸着材Ａを再度固液分離槽１３中に供給して吸着材層１３２を形成する場合について述べたが、本実施形態では、洗浄及び再生した油分吸着材Ａを反応槽１２に供給する場合について述べる。
【００６０】
なお、図１に示す水処理装置１０と同一あるいは類似の構成要素については、同一の符号を用いている。
【００６１】
また、本実施形態でも、“油分”の定義、並びに“酸化剤”の種類及び配合量については、第１の実施形態と同様である。
【００６２】
図２に示す水処理装置５０は、再生槽１４が固液分離槽１３と、吸着材貯留槽１１及び吸着材スラリー調整槽１６を中継し、ポンプ４２を介して配管３６で接続されている代わりに、再生槽１４が反応槽１２とポンプ４３を介して配管３７で接続されており、ポンプ４３及び配管３７が再生済み吸着材供給ラインを構成し、吸着材貯留槽１１が再生済み吸着材供給ライン上に配設されている点で相違する。
【００６３】
したがって、図２に示す水処理装置５０を用いた水処理方法は、図１に示す水処理方法と以下の点で相違する。
【００６４】
すなわち、油分吸着材Ａに対する再生槽１４、並びに再生済み吸着材供給ラインであるポンプ４３及び配管３７によって、固液分離槽１３中に形成した吸着材層１３２を構成する油分吸着材Ａを洗浄して再生した後、当該油分吸着材Ａを反応槽１２中に供給するようにしている。したがって、この場合においては、被処理水供給ラインであるポンプ４２、及び配管２５を介して、被処理水Ｗ１を固液分離槽１３中のフィルター１３１上に供給し、当該フィルター１３１上に吸着材層１３２を形成することになる。
【００６５】
このため、本実施形態では、反応槽１２内においても、被処理水Ｗ１中の油分が油分吸着材Ａによって吸着除去されるようになる。上述のように、被処理水Ｗ１の粘性（含有する油分の粘性）は酸化剤の添加によって低下しているので、被処理水Ｗ１中の油分は油分吸着材Ａの表面に開口した孔内に入り込む割合が多くなる。したがって、油分吸着材Ａによる被処理水Ｗ１中の油分の吸着量は、酸化剤を投入しない場合に比較して増大するので、単位重量当たりの油分吸着材Ａによる被処理水Ｗ１中の油分の吸着量が増大する。
【００６６】
また、上述のように、吸着材層１３２には、その構成要素である（再生済みの）油分吸着材Ａの供給と同時に被処理水Ｗ１が供給されるので、吸着材層１３２は、その形成過程において被処理水Ｗ１中の油分を吸着することになる。なお、吸着材層１３２の厚さは、油分吸着材Ａの大きさ及び空孔率、フィルター１３１の材質などに依存するが、その形成初期においては例えば０．１μｍ程度であり、形成後期においては例えば１０μｍとなる。
【００６７】
なお、上述のように、被処理水Ｗ１（含有する油分）の粘性は酸化剤の添加によって低下しているので、被処理水Ｗ１中に含まれる油分は、吸着材層１３２を構成する油分吸着材Ａに吸着した後、速やかに表面に開口した孔内に侵入するようになる。このため、反応槽１２の場合と同様に、単位重量当たりの油分吸着材Ａによる被処理水Ｗ１中の油分の吸着量が増大する。また、油分吸着材Ａの表面に残存する油分の量が減少するので、隣接する油分吸着材Ａ間の隙間が増大し、吸着材層１３２に対する被処理水Ｗ１の通水量を増大させることができる。したがって、吸着材層１３２における単位時間当たりの被処理水Ｗ１の処理量を増大させることができる。
【００６８】
なお、本実施形態では、反応槽１２自体が混合槽としても機能するので、濃度調整槽より吸着材スラリー調整槽１６を省略している。
【００６９】
また、その他の特徴及び利点については、第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００７０】
＜第３の実施形態＞
図３は、本実施形態の水処理装置の概略構成を示す図である。なお、本実施形態でも、吸着材再生槽及び再生済み吸着材供給ラインを配設し、使用済み吸着材を洗浄及び再生する場合について述べる。
【００７１】
本実施形態における水処理装置６０は、反応槽１２及び固液分離槽１３間に使用済み吸着材供給ラインを構成する配管３８が配設されている点、使用済み吸着材を再生槽１４に供給するラインが反応槽１２の下部から配設されている点を除き、基本的には図１に示す水処理装置１０と同様の構成を採っている。
【００７２】
なお、図１に示す水処理装置１０と同一あるいは類似の構成要素については、同一の符号を用いている。
【００７３】
また、本実施形態でも、“油分”の定義、並びに“酸化剤”の種類及び配合量については、第１の実施形態と同様である。
【００７４】
次に、図３に示す水処理装置６０を用いた水処理方法について説明する。
最初に、第１の実施形態の場合と同様にして、固液分離槽１３中のフィルター１３１上に、例えば厚さ０．１μｍ〜１０μｍの吸着材層１３２を形成する。
【００７５】
次いで、被処理水導入ラインである配管２３から油分を含む被処理水Ｗ１を反応槽１２内に導入するとともに、酸化剤供給槽１２２から上述したような酸化剤を反応槽１２に供給する。すると、被処理水Ｗ１は酸化剤と接触することによりその粘性、すなわち含有する油分の粘性が低下するようになる。
【００７６】
その後、被処理水供給ラインであるポンプ４２、及び配管２４を介して、被処理水Ｗ１を固液分離槽１３中のフィルター１３１上に形成した吸着材層１３２に供給し、当該吸着材層１３２において被処理水Ｗ１中の油分を吸着する。なお、被処理水Ｗ１（含有する油分）の粘性は酸化剤の添加によって低下しているので、第１の実施形態の場合と同様に、吸着材層１３２を形成する油分吸着材Ａによる吸着量が増大し、被処理水Ｗ１の通水量が増大するので、吸着材層１３２における単位時間当たりの被処理水Ｗ１の処理量を増大させることができる。
【００７７】
固液分離槽１３の吸着材層１３２及びフィルター１３１を通過した水は、処理水Ｗ２として配管２８より外部に排出される。
【００７８】
一方、上述のようにして被処理水Ｗ１中の油分を吸着した後の吸着材層１３２、すなわち油分吸着材Ａは未だ十分な油分吸着能を有しているので、洗浄水供給ラインである配管２６より洗浄水Ｗ３を固液分離槽１３中の吸着材層１３２に対して供給し、吸着材層１３２を構成する吸着材の一部あるいは全部を剥離して、洗浄水Ｗ３とともに、使用済み吸着材供給ラインであるである配管３８を介して反応槽１２内に導入する。
【００７９】
反応槽１２内には、配管２３より導入した被処理水Ｗ１が存在しているので、洗浄水Ｗ３とともに配管２３を介して導入された使用済み油分吸着材Ａαによって、被処理水Ｗ１中の油分が吸着除去される。なお、油分吸着材Ａαによる油分の吸着を促進するために、適宜攪拌機１２１を使用する。油分を吸着した油分吸着材Ａαは、上述した関係式（１）をほとんどの場合満足するので、反応槽１２の底部に沈殿するようになる。
【００８０】
その後、反応槽１２内の被処理水Ｗ１を再度固液分離槽１３中の新たに形成した吸着材層１３２に対して供給する。上記被処理水Ｗ１中には、反応槽１２の底部に沈殿せずに浮遊している油分吸着材Ａ及びＡαが含まれており、このような油分吸着材Ａ及びＡαは未だ十分な油分吸着能を有しているので、吸着材層１３２を構成する油分吸着材Ａとともに、被処理水Ｗ１中の油分を吸着して除去する。なお、上述したように、吸着材層１３２及びフィルター１３１を通過した水は処理水Ｗ２として配管２８より排出される。
【００８１】
また、被処理水Ｗ１中の油分を再度吸着した後の吸着材層１３２、すなわち油分吸着材Ａβは未だ十分な油分吸着能を有しているので、洗浄水供給ラインである配管２６より洗浄水Ｗ３を固液分離槽１３中の吸着材層１３２に対して供給し、吸着材層１３２を構成する油分吸着材Ａβの一部または全部を剥離して、洗浄水Ｗ３とともに、使用済み吸着材供給ラインであるである配管３８を介して反応槽１２内に再度導入する。なお、配管２４より排出した処理水Ｗ２を単独で洗浄水Ｗ３として用いることもできるし、水道水等と混合し、洗浄水Ｗ３として用いることもできる。
【００８２】
上述したように、反応槽１２内には、配管２３より導入した被処理水Ｗ１が存在しているので、洗浄水Ｗ３とともに配管３８を介して導入された使用済み油分吸着材Ａβによって、被処理水Ｗ１中の油分が吸着除去される。油分を吸着した使用済み油分吸着材Ａβは、上述した関係式（１）をほとんどの場合満足するので、反応槽１２の底部に沈殿するようになる。
【００８３】
その後、反応槽１２内の被処理水Ｗ１を再度固液分離槽１３中の吸着材層１３２に対して供給する。上記被処理水Ｗ１中には、反応槽１２の底部に沈殿せずに浮遊している油分吸着材Ａ，Ａα及びＡβが含まれており、このような油分吸着材Ａ，Ａα及びＡβは未だ十分な油分吸着能を有しているので、吸着材層１３２を構成する油分吸着材Ａβとともに、被処理水Ｗ１中の油分を吸着して除去する。そして、配管２６より洗浄水Ｗ３を固液分離槽１３中の吸着材層１３２に対して供給し、吸着材層１３２を構成する油分吸着材Ａγの一部または全部を剥離して、洗浄水Ｗ３とともに、使用済み吸着材供給ラインであるである配管３８を介して反応槽１２内に再度導入し、反応槽１２内での被処理水Ｗ１の油分を油分吸着材Ａ，Ａα，Ａβ及びＡγによって吸着除去する。
【００８４】
このように、反応槽１２からの被処理水Ｗ１の固液分離槽１３中の吸着材層１３２への供給、及び洗浄水Ｗ３による吸着材層１２３の吸着材の一部または全部の反応槽１２への供給を繰り返すことにより、被処理水Ｗ１中の油分は、反応槽１２及び固液分離槽１３で繰り返し吸着除去されるようになる。したがって、油分吸着材Ａの油分吸着能を最大限に利用して被処理水Ｗ１中の油分を吸着することができる。この結果、所定量の油分吸着材Ａを用いるのみで、被処理水Ｗ１中の油分の回収効率を大幅に増大させることができる。
【００８５】
なお、上述した操作の繰り返しは、固液分離槽１３中の吸着材層１３２の吸着能が低下して、反応槽１２に供給した使用済み油分吸着材Ａα等が底部に沈殿した時点で終了し、底部から順次引き抜いて再生する。
【００８６】
固液分離槽１３から反応槽１２へ移送するタイミングは油分吸着量やフィルターのろ過流束などで管理することができ、例えば固液分離槽１３中の吸着材層１３２における吸着材１ｇ当たりの油分吸着量が０．２ｇ以上となった時点、さらには吸着材層１３２及びフィルター１３１のろ過流束が２ｍ／ｈ以下となった時点で止めるようにする。
【００８７】
次いで、このように反応槽１２の底部に沈殿した油分吸着材Ａα等の量が増大した場合、ポンプ４３及び配管３９を介して上記油分吸着材Ａα等を再生槽１４内に導入する。再生槽１４内では、洗浄水供給ラインである配管３１より、エタノール、メタノール、プロパノール、イソプロパノール、ヘキサン、アセトンなどの有機溶剤や、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤などの洗浄液が供給され、油分吸着材に吸着された油分を洗浄する。このとき、攪拌機１４１を駆動させることによって、油分吸着材には洗浄液によるせん断力が作用するようになるので、油分吸着材からの油分除去を効率的に行うことができる。
【００８８】
油分吸着材がコア粒子として磁性体を含む場合は、電磁石１４２を用いて回収すると、油分を含む洗浄液が簡易に回収され、配管３５から排出することができる。また、給水ラインである配管３２から水を供給して電磁石１４２をオフにすると、油分吸着材のスラリー溶液となる。このスラリー溶液は、吸着材貯留槽１１及び吸着材スラリー調整槽１６を介して、固液分離槽１３に供給される。
【実施例】
【００８９】
（実施例１）
【００９０】
＜油分吸着材の作製＞
レゾール型フェノール樹脂１３８質量部を２４００ｍｌの水中に溶解させて溶液とし、その溶液中に平均粒子径２０００ｎｍのマグネタイト粒子１５００質量部を分散させて溶液とした。この溶液をミニスプレードライヤー（柴田科学株式会社製の商品名：Ｂ−２９０型）を用いて噴霧し、球状に凝集した粒子径が４４μｍの磁性体を含有した油分吸着材を作製した。
【００９１】
＜原水の準備＞
油分（ノルマルヘキサン抽出物）を１０００mg/L含む総合排水を準備した。
【００９２】
＜吸着試験＞
水処理装置は１０を用いた。最初に、油分吸着材Ａを吸着材貯留槽１１内に供給し、ここから吸着材スラリー調整槽１６に油分吸着材Ａを供給した後、当該槽内で油分吸着材Ａと水を混合して、吸着材スラリー調整槽１６内で油分吸着材Ａのスラリー溶液を作製した。このスラリー溶液を固液分離槽１３に供給し、フィルター１３１上に平均厚さ１ｍｍとなるよう積層させて吸着材層１３２を形成した。
【００９３】
次いで、反応槽１２に作製した原水を供給し、次亜塩素酸ナトリウムを有効塩素濃度で１０００mg/Lを添加した後、反応槽１２中の溶液を固液分離槽１３中に供給し、吸着材層１３２で油分の吸着を行ったところ、油分吸着材Ａに油分が吸着され、油分が除去された処理水Ｗ２が配管２８から得られた。この処理水Ｗ２中の油分濃度は、８ｍｇ／Ｌ未満であった。また、この時のろ過流束は、平均４m/hであり、１０分通水できた。
【００９４】
（比較例１）
実施例１とは次亜塩素酸ナトリウムを添加しないこと以外は同様に試験をおこなったところ、この処理水W2中の油分濃度は８ｍｇ/L未満であったが、ろ過流束は平均1.5m/hであり、４分しか通水できなかった。
【００９５】
（実施例２）
実施例１における吸着試験を所定時間行った後、吸着材層１３２に対する通水量が徐々に低下し、吸着材層１３２に吸着材１ｇ当たり０．１５ｇの油分が付いた時に通水を停止した。その後、処理水を配管２６から洗浄水Ｗ３として供給し、吸着材層１３２から油分吸着材Ａの一部を剥離させ、再生槽１４内に供給した。再生槽１４では、配管３１から３％濃度に調整した非イオン界面活性剤（ポリオキシアルキレンエーテル）を供給し、５分撹拌した後に電磁石１４２を動作させて吸着材を回収し、配管３５から油分が濃縮された濃縮液を排出した。この操作をあと１回繰返した後、電磁石１４２を止めて吸着材を電磁石から離し、配管３２から供給された水と共に混合し、吸着材貯留槽１１へ供給して再利用した。
【００９６】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として掲示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９７】
１０，５０，６０  水処理装置
１１  吸着材貯留槽
１１１  攪拌機
１２  反応槽
１２１  攪拌機
１２２  酸化剤供給槽
１３  固液分離槽
１３１  フィルター
１３２  吸着材層
１４  再生槽
１４１  攪拌機
１４２  電磁石
１６  吸着材スラリー調整槽
２１〜２４，２６〜２８，３１，３２，３５〜３９  配管
４１〜４４  ポンプ
【図１】
2014083519.tif 000003
【図２】
2014083519.tif 000004
【図３】
2014083519.tif 000005