(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水の汚れ物質を活性炭に吸着させる汚れ物質吸着槽（５）と、前記活性炭を誘導加熱により賦活する誘導加熱機構（12）とを有し、前記汚れ物質吸着槽（５）の活性炭の一部を抜き出して上方の誘導加熱機構（12）に移送するようにし、前記活性炭を上方に移送する際に前記誘導加熱機構（12）で発生した水蒸気を及ぼすようにしたことを特徴とする排水処理機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、活性炭と誘導加熱を利用した排水処理機構に関するものである。 
【背景技術】
【０００２】
従来、塩類及び有機物を含んでいて再利用や河川などへの放流ができない有機性廃水から、有機性成分を除去するだけではなく、従来の処理では除去できない高濃度の塩類をあわせて除去することができ、処理水として再利用或いは放流を可能にする、有機性廃水の処理方法に関する提案があった（特許文献１）。 
すなわち、し尿や、ゴミ埋め立て地からの浸出水などの塩類濃度が高い有機性廃水は、一般に、カルシウムイオンや塩素イオンなどの塩類や有機物などの汚濁物質を高濃度に含んでいる。このような有機性廃水は、しばしば生化学的酸素要求量（ＢＯＤ）や化学的酸素要求量（ＣＯＤ）が高く、多くの懸濁固体（ＳＳ）を含み、さらにコロイド物質などに原因する色度を有している。そのため、通常はこれらを何らかの用途に直接再利用したり、河川などに直接放流したりすることはできない。
このような有機性廃水の処理方法として、従来は、有機汚濁物の除去を主体とした処理方法が用いられてきた。その主な処理方法は、例えばＢＯＤ除去を目的とした生物処理や、色度、ＣＯＤ及びＳＳなどの除去を目的とした凝集沈殿処理、ＳＳなど濁質の除去を目的とした砂ろ過、精密ろ過膜（ＭＦ膜）処理などであり、実際には、これらの処理を組み合わせることにより、ＢＯＤやＣＯＤなどの有機性成分を除去することが行われていた。しかし、このような処理によると、有機性廃水中の有機性成分を除去することができても、カルシウムイオンや塩素イオンなどの塩類を除去することはできなかった。
そこで、塩類を含む有機性廃水の処理方法として、塩類を含有する有機性廃水に軟化処理を行ってその中のカルシウム濃度を低下させた後、生物処理、凝集沈殿処理、砂ろ過処理、精密ろ過膜処理からなる群から選ばれる１以上の処理または２以上の組み合わせからなる処理を行い、次いで逆浸透膜を用いる逆浸透膜処理により脱塩処理して、逆浸透濃縮水と処理水とに分離し、処理水を回収するとともにその一方、前記逆浸透濃縮水を引き続いて電気透析処理を施して電気透析濃縮水と電気透析処理水とに分離し、その電気透析処理水は、逆浸透膜処理の供給側に戻す一方、電気透析濃縮水は、蒸発乾燥処理することによって水分と塩類とに分離し、塩類を単離するという、有機性廃水の処理方法が提案された。
ここで提案された処理方法は、電気透析処理で得られる濃縮水を、蒸発乾燥処理することによって水分と塩類とに分離し、塩類を単離する方法であった。しかし、この蒸発乾燥処理では、乾燥塩にするため、乾燥に伴う消費エネルギーが多く、運転コスト増大の要因となっていた。その一方、得られた乾燥塩類の利用先が少なく現実的に長期保管するか、再度最終処分場に埋め立て処分するかしかないため、回収塩類の有効利用が大きな課題となっている。 
そこで、電気透析で得られる濃縮水を有効に再利用できる、新たな有機性廃水の処理方法を得んとし、塩類及び有機物を含有する有機性廃水に対して軟化処理を行ってカルシウム濃度を低減させる軟化処理を行った後、生物処理、凝集沈殿処理、砂ろ過処理、精密ろ過膜処理からなる群から選ばれる１以上の処理または２以上の組み合わせからなるＳＳ除去処理を行う前処理工程と、電気透析処理により電気透析濃縮水と電気透析処理水とに分離する電気透析処理工程と、逆浸透膜処理により逆浸透濃縮水と逆浸透膜処理水とに分離する逆浸透膜処理工程とを備えた有機性廃水の処理方法において、電気透析処理工程から得られた電気透析濃縮水を電解処理装置に供給して電気分解を行い、次亜塩素酸ナトリウム溶液を生成することを特徴とする有機性廃水の処理方法が提案された。
この提案の有機性廃水の処理方法によれば、塩類を含有する有機性廃水に対して、先ずは軟化処理によってカルシウム溶解濃度を下げ、ＳＳ除去処理によって懸濁固体（ＳＳ）を除去することによって有機物の低減を図った後、逆浸透膜処理及び電気透析処理を施すため、ＳＳや有機物の影響で逆浸透膜処理の水回収率が低下したり、電気透析処理水中へ有機物成分が漏洩したりするのを防止することができる、というものである。
しかし、この提案には処理の内容が煩瑣であるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１３０８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこでこの発明は、処理の内容が従来のように煩瑣ではない排水処理機構を提供しようとするものである。 
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するためこの発明では次のような技術的手段を講じている。 
(１)この発明の排水処理機構は、排水の汚れ物質を活性炭に吸着させる汚れ物質吸着槽と、前記活性炭を誘導加熱により賦活する誘導加熱機構とを有することを特徴とする。
ここで、排水中に含有される汚れ物質として、有機物や無機物を例示することが出来る。
【０００６】
この発明は、排水の汚れ物質を活性炭に吸着させる汚れ物質吸着槽を有しているところ、前記活性炭を誘導加熱（例えば600℃以上に昇温）により賦活する誘導加熱機構を有するようにしたので、吸着平衡が立った活性炭を迅速に再生して使用可能に復元することが出来る。
誘導加熱では、導線（例えば銅パイプ製のコイル）に交流電流を流すと、その周りに向き、強度の変化する磁力線が発生する。その近くに電気を通す物質を置くとこの変化する磁力線の影響を受けて、金属（例えばコイル内の誘導加熱機構）の中に渦電流が流れる。金属には通常電気抵抗があるため、金属に電流が流れると、電力=電流2×抵抗 分のジュール熱が発生して、金属が自己発熱する。そして、前記誘導加熱機構内に、使用後の活性炭を入れて復元するようにする。
【０００７】
（２）前記誘導加熱機構の下方に汚れ物質吸着槽を配置するようにしてもよい。
このように構成すると、自然法則（重力落下）を利用して動力を用いることなしに、誘導加熱機構で賦活された活性炭を下方の汚れ物質吸着槽へと供給することが出来る。
【０００８】
（３）前記汚れ物質吸着槽の活性炭の一部を抜き出して上方の誘導加熱機構に移送するようにしてもよい。
このように構成すると、汚れ物質吸着槽の活性炭の一部を抜き出して上方の誘導加熱機構に移送し、バッチ方式ないし準バッチ方式ないし連続方式で処理を略継続して行うことが出来る。
【０００９】
（４）前記誘導加熱機構にコイルと被加熱槽を具備せしめ、前記コイルと被加熱槽との間に砂を介在させるようにしてもよい。
このように構成すると、誘導加熱機構で発生した水蒸気により活性炭に昇温作用を及ぼして予備加熱すると共に、前記水蒸気を賦活剤として機能せしめることが出来る。
【００１０】
すなわち、高温雰囲気では活性炭（C）と水蒸気（H2O）により、C＋H2O→CO＋H2  の反応が生じ、活性炭の表面の炭素（C）が水蒸気（H2O）と反応して、一酸化炭素（CO）と水素（H2）とに変化して離脱し、これらはさらに二酸化炭素（CO2）と水（H2O）とに変化する。こうして熱と水蒸気によって賦活化すると、活性炭の細孔の表皮層が剥離して新しい界面が再生する。
【００１１】
(５) 前記誘導加熱機構にコイルと被加熱槽を具備せしめ、前記コイルと被加熱槽との間に砂を介在させるようにしてもよい。
このように構成し、誘導加熱機構にコイル（例えば、銅パイプ製コイル）と被加熱槽（例えば、金属筒）とを具備せしめるようにすると、排水で保水した活性炭（被加熱槽に供給する）を誘導加熱によって昇温させることが出来る。これにより、活性炭の水分を乾燥させて高温下で賦活することが出来る。
【００１２】
そして、前記コイルと被加熱槽との間に砂を介在させるようにしたので、砂に断熱機能を発揮させて外部空間への放熱による損失（熱エネルギーの散逸）を抑制することが出来る（熱効率に優れる）と共に、コイルと被加熱槽との周囲に介在させた砂によって相互間のショート（電気的短絡）の発生を空間的・物理的に抑制することが出来る。
【００１３】
被加熱槽は導電体（金属材料など）で形成することができ、その内部に被加熱物（活性炭）を配置することになる。例えば、誘導加熱によって被加熱槽を1000℃前後に昇温させることにより、活性炭に吸着された有機物を熱分解し賦活化して再生させることが出来る。
【００１４】
(６) 前記誘導加熱機構内の空間を真空吸引するようにしてもよい。
このように構成すると、誘導加熱機構内から湿気・水分を外部に吸い出して、コイルと被加熱槽のショートが発生し難くすることが出来る。
【００１５】
(７) 前記コイル内に冷却水を流すようにしてもよい。
前記コイルとして、銅製のパイプを例示することが出来る。誘導加熱により昇温（例えば1000℃前後）した被加熱槽から及ぼされる輻射熱でコイル自体も加熱されることとなり、コイルは昇温すると柔かくなって撓み易くなって被加熱槽に接触し易くなる傾向が増大するが、このように構成すると、冷却水でコイルを冷却して変形し難くして、コイルと被加熱槽とのショートを発生し難くすることが出来る。
【００１６】
(８) 前記排水は電気分解をした後に汚れ物質吸着槽に供給するようにしてもよい。
このように構成すると、排水の汚染度（例えばCOD、TOCなどの評価指標）を電気分解で予め低減した後に活性炭吸着へと移行することができ、活性炭への負担を軽減することが出来る。また、排水を電気分解する際に生成する次亜塩素酸や活性酸素（・ＯＨラジカル等）などの作用によって活性炭に吸着された汚れ物質を分解して浄化することが出来る。
【００１７】
(９) 前記排水の汚染度への相当量の計算値を越える次亜塩素酸が生成するように電気分解し、この電解処理後の排水の残留塩素濃度を測定しその測定結果に応じて次亜塩素酸を追加するようにしてもよい。
このように構成し、排水の汚染度への相当量の計算値を越える次亜塩素酸が生成するように電気分解するようにすると、必要量以上の次亜塩素酸を供給することが出来る。
【００１８】
また、この電解処理後の排水の残留塩素濃度を測定しその測定結果に応じて次亜塩素酸を追加するようにしたので、残留塩素濃度により排水の浄化度合いを把握し、この排水の浄化度合いが適正値となるような必要最低限の量の次亜塩素酸を補充することが出来る。
ここで、排水の汚染度への相当量の計算値とは、排水のCOD（化学的酸素要求量）が仮に500ppmで量が100kgであった場合、COD（酸素O）の必要量は100×1000×500÷1000000＝50gとなる。したがって、この場合、COD（酸素O）の必要量50gを越える次亜塩素酸が生成するように電気分解することとなる。
【００１９】
(１０)前記汚れ物質吸着槽内に撹拌羽根ポンプを内装し、該槽内に洗浄用電解水を注入して活性炭を撹拌・洗浄するようにしてもよい。
このように構成すると、汚れ物質吸着槽内に洗浄用電解水を注入して活性炭を撹拌・洗浄することにより、該槽内の活性炭を復活させることができ、誘導加熱機構の負荷を軽減することが出来る。
【発明の効果】
【００２０】
この発明は上述のような構成であり、次の効果を有する。 
吸着平衡が立った活性炭を迅速に再生して使用可能に復元することが出来るので、処理の内容が従来のように煩瑣ではない排水処理方法を提供することが出来る。 
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。 
（実施例１）
図１乃至図３に示すように、この実施形態では、先ず排水の原水を受水調整槽１に流入させる。ここからポンプＰにより３連の電解直接酸化装置２に供給する。必要に応じて、次亜塩素酸ソーダをその貯留槽３から添加する。そして、電解後の処理水を中間槽（1）４へと導く。電解直接酸化装置２における電気分解処理により、原水のＣＯＤは低減する。
【００２２】
排水は、中間槽（1）４からポンプＰで汚れ物質吸着槽５の下方の入り口へと送られ、活性炭で浄化されて上方の出口から出て中間槽（2）６に導かれる。次いで、ポンプＰで２連のＵＦ膜濾過装置７を経て、中間槽（3）８へと導かれる。一方、汚れ物質吸着槽５の下側には吸着平衡炭槽９を設けている。
さらに、中間槽（3）８からポンプＰで２連のＲＯ膜濾過装置10に導かれ、浄化された処理水は最終的に処理水槽11に貯留され、再利用水としてポンプＰで導出される。また、誘導加熱機構12の冷却水として再利用するようにしている。ＲＯ膜の濃縮水は塩濃縮槽13に貯留され、高濃度食塩水として電解直接酸化装置２で再利用される。
【００２３】
この排水処理機構は、排水の汚れ物質を活性炭に吸着させる汚れ物質吸着槽５と、前記活性炭を誘導加熱により賦活する誘導加熱機構12とを有する。排水中に含有される汚れ物質として、有機物や無機物を例示することが出来る。
前記誘導加熱機構12の下方に、汚れ物質吸着槽５を配置するようにしている。前記汚れ物質吸着槽５の活性炭の一部を抜き出して、吸着平衡炭投入ダクト14により上方の誘導加熱機構12に移送するようにしている。図１の例では、モータMで撹拌羽根コンベア15を駆動して活性炭を上方に移送するようにしている。
そして、前記誘導加熱機構12にコイル16と被加熱槽17を具備せしめ、前記コイル16と被加熱槽17との間に砂（図示せず）を介在させるようにした。
【００２４】
図４及び図５に示すように、作業者が上方の誘導加熱機構12の方に上って調整などをし易いように階段18と手摺り19を設けてもよい。
被加熱槽17は導電体（金属材料など）で形成することができ、その内部に被加熱物（活性炭）を配置することになる。例えば、誘導加熱によって被加熱槽17を1000℃前後に昇温させることにより、活性炭に吸着された有機物を熱分解し賦活化して再生させることが出来る。
【００２５】
誘導加熱機構12における誘導加熱では、導線（銅パイプ製のコイル16）に交流電流を流すと、その周りに向き、強度の変化する磁力線が発生する。その近くに電気を通す物質を置くとこの変化する磁力線の影響を受けて、コイル16内の誘導加熱機構12の被加熱槽17（金属）の中に渦電流が流れる。金属には通常電気抵抗があるため、金属に電流が流れると、電力=電流2×抵抗 分のジュール熱が発生して、金属が自己発熱する。そして、前記誘導加熱機構12の被加熱槽17内に、使用後の活性炭を入れて復元するようにする。
【００２６】
高温雰囲気では活性炭（C）と水蒸気（H2O）により、C＋H2O→CO＋H2  の反応が生じ、活性炭の表面の炭素（C）が水蒸気（H2O）と反応して、一酸化炭素（CO）と水素（H2）とに変化して離脱し、これらはさらに二酸化炭素（CO2）と水（H2O）とに変化する。こうして熱と水蒸気によって賦活化すると、活性炭の細孔の表皮層が剥離して新しい界面が再生する。
【００２７】
前記誘導加熱機構12内の空間を真空吸引するようにした（図示せず）。また、前記コイル16内に冷却水を流すようにした。前記コイル16として、銅製のパイプを例示することが出来る。誘導加熱により昇温（例えば1000℃前後）した被加熱槽17から及ぼされる輻射熱でコイル16自体も加熱されることとなり、コイル16は昇温すると柔かくなって撓み易くなって被加熱槽17に接触し易くなる傾向が増大するが、この実施形態のものは、冷却水でコイル16を冷却して変形し難くして、コイル16と被加熱槽17とのショートを発生し難くすることが出来る。
【００２８】
前記排水は、電気分解をした後に汚れ物質吸着槽５に供給するようにした。そして、前記排水の汚染度への相当量の計算値を越える次亜塩素酸が生成するように電気分解し、この電解処理後の排水の残留塩素濃度を測定しその測定結果に応じて次亜塩素酸を追加するようにした。
排水の汚染度への相当量の計算値とは、排水のCOD（化学的酸素要求量）が仮に500ppmで量が100kgであった場合、COD（酸素O）の必要量は100×1000×500÷1000000＝50gとなる。したがって、この場合、COD（酸素O）の必要量50gを越える次亜塩素酸が生成するように電気分解することとなる。
【００２９】
次に、この実施形態の排水処理方法の使用状態を説明する。 
この排水処理方法は、排水の汚れ物質を活性炭に吸着させる汚れ物質吸着槽５を有しているところ、前記活性炭を誘導加熱（例えば600℃以上に昇温）により賦活する誘導加熱機構12を有するようにしたので、吸着平衡が立った活性炭を迅速に再生して使用可能に復元することができ、処理の内容が従来のように煩瑣ではないという利点を有する。 
【００３０】
また、前記誘導加熱機構12の下方に汚れ物質吸着槽５を配置するようにしたので、自然法則（重力落下）を利用して動力を用いることなしに、誘導加熱機構12で賦活された活性炭を下方の汚れ物質吸着槽５へと供給することが出来る。
【００３１】
さらに、前記汚れ物質吸着槽５の活性炭の一部を抜き出して上方の誘導加熱機構12に移送するようにしたので、汚れ物質吸着槽５の活性炭の一部を抜き出して上方の誘導加熱機構12に移送し、バッチ方式ないし準バッチ方式ないし連続方式で処理を略継続して行うことが出来る。
その上、前記誘導加熱機構12にコイル16と被加熱槽17を具備せしめ、前記コイル16と被加熱槽17との間に砂を介在させるようにしたので、誘導加熱機構12で発生した水蒸気により活性炭に昇温作用を及ぼして予備加熱すると共に、前記水蒸気を賦活剤として機能せしめることが出来る。
【００３２】
前記誘導加熱機構12にコイル16と被加熱槽17を具備せしめ、前記コイル16と被加熱槽17との間に砂を介在させるようにしたので、誘導加熱機構12にコイル16（銅パイプ製コイル）と被加熱槽17（例えば、金属筒）とを具備せしめるようにすると、排水で保水した活性炭（被加熱槽17に供給する）を誘導加熱によって昇温させることが出来る。これにより、活性炭の水分を乾燥させて高温下で賦活することが出来る。
【００３３】
そして、前記コイル16と被加熱槽17との間に砂を介在させるようにしたので、砂に断熱機能を発揮させて外部空間への放熱による損失（熱エネルギーの散逸）を抑制することが出来る（熱効率に優れる）と共に、コイル16と被加熱槽17との周囲に介在させた砂によって相互間のショート（電気的短絡）の発生を空間的・物理的に抑制することが出来る。
【００３４】
前記誘導加熱機構12内の空間を真空吸引するようにしたので、誘導加熱機構12内から湿気・水分を外部に吸い出して、コイル16と被加熱槽17のショートが発生し難くすることが出来る。
前記排水は電気分解をした後に汚れ物質吸着槽５に供給するようにしたので、排水の汚染度（例えばCOD、TOCなどの評価指標）を電気分解で予め低減した後に活性炭吸着へと移行することができ、活性炭への負担を軽減することが出来る。また、排水を電気分解する際に生成する次亜塩素酸や活性酸素（・ＯＨラジカル等）などの作用によって活性炭に吸着された汚れ物質を分解して浄化することが出来る。
【００３５】
前記排水の汚染度への相当量の計算値を越える次亜塩素酸が生成するように電気分解し、この電解処理後の排水の残留塩素濃度を測定しその測定結果に応じて次亜塩素酸を追加するようにし、排水の汚染度への相当量の計算値を越える次亜塩素酸が生成するように電気分解するようにすると、必要量以上の次亜塩素酸を供給することが出来る。
また、この電解処理後の排水の残留塩素濃度を測定しその測定結果に応じて次亜塩素酸を追加するようにしたので、残留塩素濃度により排水の浄化度合いを把握し、この排水の浄化度合いが適正値となるような必要最低限の量の次亜塩素酸を補充することが出来る。
【００３６】
（実施例２）
図６に示すように、この実施例では、前記汚れ物質吸着槽５内に撹拌羽根ポンプ20を内装し、該槽内に洗浄用電解水を下方側の入り口から注入して活性炭を撹拌・洗浄し、上方の出口から処理水を排出するようにしている。汚れ物質吸着槽５の下側には、吸着平衡炭槽を設けている。
汚れ物質吸着槽５からその上方の誘導加熱機構12へは吸着平衡炭投入ダクト14により供給するようにしている。一方、誘導加熱機構12からその下方の汚れ物質吸着槽５へは、再生炭投入ダクト21を介して賦活した活性炭を供給するようにしている。
したがって、汚れ物質吸着槽５内に洗浄用電解水を注入して活性炭を撹拌・洗浄することにより、該槽内の活性炭を復活させることができ、誘導加熱機構12の負荷を軽減することが出来るという利点を有する。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
吸着平衡が立った活性炭を迅速に再生して使用可能に復元することができ、処理の内容が従来のように煩瑣ではない排水処理方法を提供することが出来ることによって、種々の排水処理の用途に適用することができる。 
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の排水処理機構の実施形態を説明するシステム・フロー図。
【図２】この発明の排水処理機構の実施例１を説明する正面図。
【図３】この発明の排水処理機構の実施例１を説明する側面図。
【図４】この発明の排水処理機構の実施例１の他の実施形態を説明する正面図。
【図５】この発明の排水処理機構の実施例１の他の実施形態を説明する側面図。
【図６】この発明の排水処理機構の実施例２を説明する正面図。
【符号の説明】
【００３９】
５  汚れ物質吸着槽
12  誘導加熱機構
16  コイル
17  被加熱槽
20  撹拌羽根ポンプ
【図１】
0005911457.tif 000002
【図２】
0005911457.tif 000003
【図３】
0005911457.tif 000004
【図４】
0005911457.tif 000005
【図５】
0005911457.tif 000006
【図６】
0005911457.tif 000007