(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機化合物を含有する排水から有機化合物を除去することで当該排水を清浄化する排水処理システムであって、
有機化合物を含有する排水を曝気装置から給気するガスと接触させることで、排水中から有機化合物を揮発除去させ、有機化合物を含有する曝気ガスを排出させる曝気槽と、
前記曝気装置に接続され、有機化合物を含有する排水を接触させることで有機化合物を吸着し、加熱ガスを接触させることで吸着した有機化合物を脱着する吸着素子を含み、前記吸着素子に排水を供給することで有機化合物を前記吸着素子に吸着させて処理水として排出し、前記吸着素子に加熱ガスを供給することで有機化合物を前記吸着素子から脱着させて有機化合物を含有する脱着ガスとして排出する排水処理装置と、
前記曝気槽および前記排水処理装置に接続され、前記曝気槽および排水処理装置から排出された有機化合物を含有する曝気ガスと脱着ガスの混合ガスを酸化分解して分解ガスを排出する燃焼装置を備え、
前記曝気槽の曝気装置から給気するガスは、前記排水処理装置から排出された脱着ガスを給気源とし、
前記排水処理装置は、前記吸着素子の脱着処理が完了した部分を吸着処理を行なう部分に移行させるとともに前記吸着素子の吸着処理が完了した部分を脱着処理を行なう部分に移行させることで連続的に処理水を処理可能なものである、
排水処理システム。
【請求項２】
前記排水処理装置は、前記吸着素子にガスを吹き付けることで前記吸着素子に付着した余剰の排水を吹き飛ばしてこれを除去排水として排出する、請求項１に記載の排水処理システム。
【請求項３】
前記排水処理装置から排出された除去排水が、排水として前記排水処理装置に再度供給されるように構成された、請求項２に記載の排水処理システム。
【請求項４】
前記吸着素子が、活性炭、活性炭素繊維およびゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも１の部材を含んでいる、請求項１から３のいずれかに記載の排水処理システム。
【請求項５】
前記燃焼装置から排出される分解ガスを熱交換し、前記排水処理装置の加熱ガスを予熱するように構成された請求項１から４のいずれかに記載の排水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機化合物を含有する排水から有機化合物を除去することで当該排水を正常化する排水処理システムに関し、特に、各種工場や研究施設等から排出される有機化合物を含有する産業排水から有機化合物を効率的に除去することで当該産業排水を清浄化する排水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、排水中から揮発性有機化合物の除去方法として、曝気処理が広く知られている。この処理方法は、排水へ外気などのガスを導入してバブリングさせ、さらに必要に応じて曝気槽内を加温させることで、排水中の揮発性有機化合物を揮発させて排水中から除去させるシステムである。
【０００３】
しかしながら、曝気処理においては、揮発性の低い有機化合物の排水からの除去効率は低く、そのような場合、加温温度や滞留時間を上げることで、効率を上げる場合があるが、装置の大型化やランニングコストの増大が問題であった。
【０００４】
一方、排水処理の最終処理方法として交換式吸着装置が一般的に知られている。ここで言う交換式吸着装置とは、活性炭等の吸着材を充填した槽に有機化合物を含有した水を通流させ、吸着材により水中の有害有機化合物を効率的に除去することができるシンプルな処理装置である。
【０００５】
しかしながら、交換式吸着装置は有機化合物を一定時間吸着し続け、吸着材の吸着能力が飽和に達すれば、新品への交換もしくは一度装置から吸着材を取り出して再生が必要となって連続浄化ができず、さらに、水の浄化は、空気の浄化と異なり、微生物の繁殖が不可避であり、吸着材の寿命を縮めることもあって、交換および再生への労力、コスト増大が問題であった。
【０００６】
かかる問題を解決するために、多量の吸着材を用いることで、交換周期を延長させることも考えられるが、装置の大型化、設備投資が不可避となる。また、従来の浄化装置では、吸着材使用開始時と使用終了前（吸着材取替え直前）では有害物質吸着性能が変化しており、安定に浄化処理することができないという問題点も有していた。
【０００７】
このような問題点を克服するため、吸着工程と脱着工程を交互に行うことで高効率かつ安定的に除去できる水処理システムが検討されている（例えば、特許文献１、２および３）。これらの水処理システムは、水の連続浄化を実現し、基本的には吸着材の交換が必要なく、多量有機化合物を高効率かつ安定に除去することができる。
【０００８】
特許文献２の水処理システムは、脱水工程および脱着工程の際に排出される有機化合物を含む脱着ガスは燃焼装置で酸化分解させるなどして処理することで、完結型の水処理システムとして構成されている。また、特許文献３の水処理システムは、曝気装置を導入することで、水中の多種多量の有機化合物を高効率かつ安定に除去すると共に、曝気装置から排出される曝気ガスおよび水処理装置から排出される脱着ガスの混合排ガス中の有機化合物濃度を安定的に燃焼装置へ供給でき、高効率に酸化分解することができる構成となっている。
【０００９】
特許文献３の水処理システムについて、燃焼装置では３００℃以上に昇温して、有機化合物を酸化分解させるが、その際に燃焼熱が得られるため分解ガスの温度は上昇するので、この分解ガスを熱回収することによって、燃焼装置自身の予熱や、水処理装置の加熱ガスの予熱が可能であり、加熱エネルギー量を削減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−５５７１２号公報
【特許文献２】特開２００８−１８８４９２号公報
【特許文献３】特開２０１２−４０４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
熱回収を利用した燃焼装置において、燃焼装置へ導入する排ガス中の有機化合物濃度は高濃度に濃縮させることで、分解ガス温度がより高温となり、処理風量自体も削減できるので、省エネルギーで省スペースな水処理システムを提供することができる。
すなわち、特許文献３における混合排ガスは、曝気ガスおよび脱着ガスの２ラインからの排ガスで構成されており、いずれか、もしくは両方の風量を減らすことが可能であれば、上述の様な経済効果が得られる。
本発明は、このような観点から、水の連続浄化を実現し、基本的には吸着材の交換が必要なく、有機化合物を高効率かつ安定に除去すると共に、曝気装置および水処理装置から排出され、燃焼装置へ供給される排ガス中の有機化合物濃度を濃縮して高効率に分解および熱回収することができる水処理システム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】
【００１２】
本発明者らは、鋭意検討した結果、ついに本発明を完成するに到った。即ち本発明は、以下の通りである。
１．有機化合物を含有する排水から有機化合物を除去することで当該排水を清浄化する排水処理システムであって、
有機化合物を含有する排水を曝気装置から給気するガスと接触させることで、排水中から有機化合物を揮発除去させ、有機化合物を含有する曝気ガスを排出させる曝気槽と、
前記曝気装置に接続され、有機化合物を含有する排水を接触させることで有機化合物を吸着し、加熱ガスを接触させることで吸着した有機化合物を脱着する吸着素子を含み、前記吸着素子に排水を供給することで有機化合物を前記吸着素子に吸着させて処理水として排出し、前記吸着素子に加熱ガスを供給することで有機化合物を前記吸着素子から脱着させて有機化合物を含有する脱着ガスとして排出する排水処理装置と、
前記曝気槽および前記排水処理装置に接続され、前記曝気槽および排水処理装置から排出された有機化合物を含有する曝気ガスと脱着ガスの混合ガスを酸化分解して分解ガスを排出する燃焼装置を備え、
前記曝気槽の曝気装置から給気するガスは、前記排水処理装置から排出された脱着ガスを給気源とし、
前記排水処理装置は、前記吸着素子の脱着処理が完了した部分を吸着処理を行なう部分に移行させるとともに前記吸着素子の吸着処理が完了した部分を脱着処理を行なう部分に移行させることで連続的に処理水を処理可能なものである、
排水処理システム。
２．前記排水処理装置は、前記吸着素子にガスを吹き付けることで前記吸着素子に付着した余剰の排水を吹き飛ばしてこれを除去排水として排出する、上記１に記載の排水処理システム。
３．前記排水処理装置から排出された除去排水が、排水として前記排水処理装置に再度供給されるように構成された、上記２に記載の排水処理システム。
４．前記吸着素子が、活性炭、活性炭素繊維およびゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも１の部材を含んでいる、上記１から３のいずれかに記載の排水処理システム。
５．前記燃焼装置から排出される分解ガスを熱交換し、前記排水処理装置の加熱ガスを予熱するように構成された上記１から４のいずれかに記載の排水処理システム。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による水処理システムは、有機化合物を高い効率で連続的に除去することができ、基本的に吸着材の交換の必要が無く、なおかつ脱着ガス中の有機化合物の濃度を高濃度で安定的に燃焼装置へ供給することができるため、低コストで、安定に、高い能力で水中からの有機化合物の除去および水処理装置から排出される排ガスを処理することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１における排水処理システムのシステム構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１における排水処理システムにおいて利用可能な他の排水処理装置の例を示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態１における排水処理システムにおいて利用可能なさらに他の排水処理装置の例を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態２における排水処理システムのシステム構成図である。
【図５】本発明の実施の形態３における排水処理システムのシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一または対応する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さないことにする。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における排水処理システムのシステム構成図である。以下においては、この図１を参照して、本実施の形態における排水処理システム１Ａの構成について説明する。
【００１７】
図１に示すように、本実施の形態における排水処理システム１Ａは、曝気槽１００と、排水処理装置２００と、燃焼装置３００とを主として備えている。
【００１８】
曝気槽１００は、気泡を発生させる曝気装置１１１を含んでおり、曝気槽１００は、配管ラインＬ１から排水を供給することで排水中の有機化合物が揮発され、配管ラインＬ２から排出されることで排水中から有機化合物を除去させ、また、配管ラインＬ３は、ガスを曝気装置１１１へ導入することにより、排水中から有機化合物を揮発除去し、配管ラインＬ４は、有機化合物を含有する曝気ガスを排出させるための配管ラインである。ここで配管ラインＬ３から曝気装置１１１へ導入するガスは、後述する排水処理装置２００の配管ラインＬ７から排出される脱着ガスを利用する。かかる構成とすることで、脱着ガスを用いて曝気処理するので、外気を用いて曝気処理する場合と比較して、混合排ガスの風量が減少するため、燃焼装置３００の混合排ガス中の有機化合物濃度を濃縮することができるからである。図示しないが、配管ラインＬ３とＬ７の間に調整弁を設けたり、曝気装置１１１への外気取入れを目的とした配管ラインおよび調整弁を設けるなどした上で、燃焼装置３００の配管ラインＬ１０、Ｌ１１、Ｌ１４内の分解ガス温度や、配管ラインＬ８内の有機化合物濃度を検知できる手段を設けて、設定温度や濃度に応じて外気と脱着ガスの取込量を調整できるようにしても良い。
【００１９】
排水処理装置２００は、吸着素子としての吸着材２１１、２２１がそれぞれ収容された第１処理槽２１０および第２処理槽２２０を有している。吸着材２１１、２２１は、排水を接触させることで一次処理水に含有される有機化合物を吸着する。したがって、排水処理装置２００においては、吸着材２１１、２２１に排水を供給することで有機化合物が吸着材２１１、２２１によって吸着され、これにより排水が清浄化されて一次処理水として排出されることになる。また、吸着材２１１、２２１は、加熱ガスを接触させることで吸着した有機化合物を脱着する。したがって、排水処理装置２００においては、吸着材２１１、２２１に加熱ガスを供給することで有機化合物が吸着材２１１、２２１から脱着され、これにより加熱ガスが有機化合物を含有する脱着ガスとして排出されることになる。
【００２０】
第１処理槽２１０および第２処理槽２２０には、配管ラインＬ２、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７がそれぞれ接続されている。配管ラインＬ２は、曝気槽１００から排出された一次処理水を第１処理槽２１０および第２処理槽２２０に供給するための配管ラインであり、バルブＶ２０１、Ｖ２０２によって第１処理槽２１０および第２処理槽２２０に対する接続／非接続状態が切り替えられる。配管ラインＬ６は、加熱ガスを第１処理槽２１０および第２処理槽２２０に供給するための配管ラインであり、バルブＶ２０３、Ｖ２０４によって第１処理槽２１０および第２処理槽２２０に対する接続／非接続状態が切り替えられる。配管ラインＬ５は、二次処理水を第１処理槽２１０および第２処理槽２２０から排出するための配管であり、バルブＶ２０５、Ｖ２０６によって第１処理槽２１０および第２処理槽２２０に対する接続／非接続状態が切り替えられる。配管ラインＬ７は、脱着ガスを第１処理槽２１０および第２処理槽２２０から排出するための配管ラインであり、バルブＶ２０７、Ｖ２０８によって第１処理槽２１０および第２処理槽２２０に対する接続／非接続状態が切り替えられる。
【００２１】
第１処理槽２１０と第２処理槽２２０とは、上述したバルブＶ２０１〜Ｖ２０８の開閉を操作することによって交互に吸着槽および脱着槽として機能し、具体的には、第１処理槽２１０が吸着槽として機能している場合には、第２処理槽２２０が脱着槽として機能し、第１処理槽２１０が脱着槽として機能している場合には、第２処理槽２２０が吸着槽として機能する。すなわち、本実施の形態における排水処理装置２００においては、吸着槽と脱着槽とが経時的に交互に切り替わるように構成されている。なお、配管ラインＬ２は、第１処理槽２１０および第２処理槽２２０のうち、吸着槽として機能している槽に接続されて当該吸着槽に排水を供給し、配管ラインＬ６は、第１処理槽２１０および第２処理槽２２０のうち、脱着槽として機能している槽に接続されて当該脱着槽に加熱ガスを供給する。また、配管ラインＬ５は、第１処理槽２１０および第２処理槽２２０のうち、吸着槽として機能している槽に接続されて当該吸着槽から一次処理水を排出し、配管ラインＬ７は、第１処理槽２１０および第２処理槽２２０のうち、脱着槽として機能している槽に接続されて脱着ガスを排出する。
【００２２】
吸着材２１１、２２１は、活性炭、活性炭素繊維またはゼオライトの少なくともいずれかを含む部材にて構成されている。好適には、吸着材２１１、２２１としては、粒状、粒体状、ハニカム状等の活性炭やゼオライトが利用されるが、より好適には、活性炭素繊維が利用される。活性炭素繊維は、表面にミクロ孔を有する繊維状構造を有しているため、水との接触効率が高く、特に水中の有機化合物の吸着速度が速くなり、他の吸着素子に比べて極めて高い吸着効率を実現できる部材である。
【００２３】
吸着材２１１、２２１として利用可能な活性炭素繊維の物性は、特に限定されるものではないが、ＢＥＴ比表面積が７００〜２０００ｍ2／ｇ、細孔容積が０．４〜０．９ｃｍ3／ｇ、平均細孔径が１４〜１８Åのものが好ましい。これは、ＢＥＴ比表面積が７００ｍ2／ｇ未満、細孔容積が０．４ｍ3／ｇ未満、平均細孔径が１４Å未満のものでは、有機化合物の吸着量が低くなるためであり、またＢＥＴ比表面積が２０００ｍ2／ｇを超え、細孔容積が０．９ｍ3／ｇを超え、平均細孔径が１８Åを超えるのものでは、細孔径が大きくなることで分子量の小さな物質等の吸着能力が低下したり、強度が弱くなったり、素材のコストが高くなって経済的に不利になったりするためである。
【００２４】
燃焼装置３００は、曝気槽１００から排出される曝気ガスおよび排水処理装置２００から排出される脱着ガスの混合排ガスを燃焼させて酸化分解させるための装置であり、配管ラインＬ８、Ｌ９、Ｌ１０、Ｌ１１に接続されている。燃焼装置３００は、熱交換器３１０と加熱炉３２０とを有しており、熱交換器３１０は、加熱炉３２０に導入される曝気ガスおよび脱着ガスの混合排ガスを予め予熱するためのものであり、加熱炉３２０は、電熱ヒータ３２１を用いて導入された脱着ガスを燃焼させるためのものである。配管ラインＬ８は、曝気槽１００の配管ラインＬ４から排出された曝気ガスと、排水処理装置２００の配管ラインＬ７から排出された脱着ガスを混合させ、混合排ガスとして熱交換器３１０に供給するための配管ラインであり、配管ラインＬ９は、熱交換器３１０で予熱された脱着ガスを加熱炉３２０に導入するための配管ラインである。また、配管ラインＬ１０，Ｌ１１は、加熱炉３２０にて脱着ガスが燃焼することによって生成される分解ガスを熱交換器３１０を経由させて外部に排出するための配管ラインである。
【００２５】
燃焼装置３００としては、特にその種類が限定されるものではないが、例えば混合排ガスを６５０〜８００℃の高温で直接的に酸化分解させる直接燃焼装置や、白金触媒等を利用して混合排ガスを触媒酸化反応させて酸化分解する触媒燃焼装置、蓄熱体を利用して熱回収を行ないつつ経済的に直接酸化分解を行なう蓄熱式直接燃焼装置、白金触媒等と蓄熱体とを組み合わせて効率的に混合排ガスを触媒酸化反応させて酸化分解する蓄熱式触媒燃焼装置等を使用することが可能である。当該燃焼装置３００を用いて脱着ガスを酸化分解させることにより、有機化合物は完全に除去される。
【００２６】
次に、上記図１を参照して、本実施の形態における排水処理システム１Ａにおいて行なわれる排水の清浄化処理の詳細について説明する。なお、以下の説明は、排水処理装置２００の第１処理槽２１０が吸着槽として機能し、第２処理槽２２０が脱着槽として機能している状態に基づいたものであるが、これら吸着槽と脱着槽とが入れ替わった場合にも、同様の処理が行なわれる。
【００２７】
図１に示すように、排水は、配管ラインＬ１を経由して曝気槽１００に導入される。導入された排水は曝気処理されて、排水中より揮発することで排水中から有機化合物が除去され、有機化合物が除去された後の水は、配管ラインＬ２に導入されて一次処理水として曝気槽から排出される。排水処理装置２００に導入される。
【００２８】
曝気槽１００から排出された一次処理水は、導入された排水は、第１処理槽２１０に送られて吸着材２１１と接触し、当該一次処理水に含有される有機化合物が吸着材２１１によって吸着される。有機化合物が吸着材２１１によって吸着された後の水は、配管ラインＬ５に導入されて二次処理水として排水処理装置２００から排出される。
【００２９】
一方、排水処理装置２００には、上記排水の導入と並行して、配管ラインＬ６を経由して加熱ガスが導入される。導入された加熱ガスは、第２処理槽２２０に送られて吸着材２２１と接触し、吸着材２２１に吸着された有機化合物を脱着させる。吸着材２２１から脱着された有機化合物を含む加熱ガスは、配管ラインＬ７に導入されて脱着ガスとして排水処理装置２００から排出される。
【００３０】
曝気槽１００から排出された曝気ガスおよび、排水処理装置２００から排出された脱着ガスは、配管ラインＬ８にて混合排ガスとして燃焼装置３００に送られ、加熱炉３２０にて燃焼することで酸化分解する。加熱炉３２０にて生成された分解ガスは、配管ラインＬ９に導入されて燃焼装置３００から排出される。この分解ガスは、主として二酸化炭素と水蒸気とを含む人体に対して無害なガスである。
【００３１】
以上の如くの排水処理システム１Ａとすることにより、排水処理装置２００の前処理装置として曝気槽１００が機能することになる。具体的には、曝気槽にて排水中の特に低沸点の有機化合物を大幅に除去させて、排水処理装置への有機化合物負荷量を下げることができるため、排水処理装置２００が大型化することやランニングコストが増大することを防止しつつ、高効率にかつ安定的に排水を処理することが可能な排水処理システムとすることができる。
【００３２】
また、排水中の有機化合物の物性によっては、排水処理装置２００から排出される脱着ガスは濃度変動が大きい場合があるが、曝気槽１００から排出される曝気ガスは高濃度かつ一定の濃度であるため、曝気ガスと脱着ガスを混合することで、脱着ガスの濃度変動は抑制され、燃焼装置３００へ供給される排ガスの有機化合物ガス濃度を安定化させることができるため、燃焼装置の大型化やランニングコストの増大することを防止しつつ、高効率にかつ安定的に曝気槽１００および排水処理装置２００から排出される排ガスを処理することが可能な排水処理システムとすることができる。
【００３３】
また、上述の如くの排水処理システム１Ａとすることにより、基本的に吸着材の交換がないため、システムを停止させることなく連続的に排水の清浄化を行なうことが可能になる。つまり、曝気槽１００の後処理排水処理装置としてカートリッジ式の吸着材を備えた交換式排水処理装置を使用した場合に比べ、カートリッジ式の吸着材の新品への交換作業や取り外しての再生処理作業が不要となり、その労力やランニングコストの増大が生じないことになる。
【００３４】
また、上述の如くの排水処理システム１Ａとすることにより、排水処理装置２００の第１処理槽２１０および第２処理槽２２０において吸着処理および脱着処理が交互に連続的に繰り返されることになる。このように吸着処理および脱着処理が交互に連続的に繰り返されるように構成することにより、低コストで安定的に高い能力で排水に含まれる有機化合物を除去することができる。したがって、上記構成を採用することにより、高効率にかつ安定的に排水を清浄化処理できる排水処理システムとすることができる。
【００３５】
また、上述の本実施の形態における排水処理システム１Ａにおいては、第１処理槽２１０および第２処理槽２２０が吸着槽および脱着槽に交互に入れ替わる構成の排水処理装置２００を採用した場合を例示して説明を行なったが、これとは異なる構成の排水処理装置を採用してもよい。以下に、その例を図２および図３を参照して説明する。
【００３６】
図２および図３は、本実施の形態における排水処理システムにおいて利用可能な他の排水処理装置の例を示す模式図である。なお、これら図２および図３においては、排水処理装置に具備される吸着材および当該吸着材近傍に配置される構成要素のみを図示し、その他の構成要素の図示は省略している。
【００３７】
図２は、円柱状の外形を有する吸着材２５０を利用した場合を示している。図２に示すように、円柱状の外形を有する吸着材２５０を利用する場合には、軸方向に流体が流動可能となるように構成された吸着材２５０の軸中心に回転軸２６１を設け、この回転軸２６１をアクチュエータ等によって回転駆動する。そして、吸着材２５０の軸方向の両端面に近接して図２においては示さない配管ラインＬ２、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７（図１参照）を接続し、吸着材２５０の一部を吸着処理を行なうための部分（図２において符号２５１で示す部分）として利用し、吸着材２５０の他の一部を脱着処理を行なうための部分（図２において符号２５２で示す部分）として利用する。すなわち、吸着材２５０の符号２５１で示す部分には、軸方向の一方から一次処理水が導入され、軸方向の他方から一次処理水が導出されることになり、吸着材２５０の符号２５２で示す部分には、軸方向の一方から加熱ガスが導入され、軸方向の他方から脱着ガスが導出されることになる。
【００３８】
ここで、図２に示す排水処理装置においては、吸着材２５０が回転軸２６１を回転中心として図中矢印Ａ方向に所定の速度で回転する。これにより、吸着材２５０の吸着処理が完了した部分は脱着処理を行なうゾーンへと移動するとともに、吸着材２５０の脱着処理が完了した部分は吸着処理を行なうゾーンへと移動することになる。したがって、当該排水処理装置においては、同時に吸着処理と脱着処理とが行なわれることになり、連続的に清浄化処理を行なうことが可能となる。
【００３９】
また、図３は、円筒状の外形を有する吸着材２７０を利用した場合を示している。図３に示すように、円筒状の外形を有する吸着材２７０を利用する場合には、径方向に流体が流動可能となるように、例えば金属製の枠体２８５によって囲われた単位吸着ユニット２７５を周方向に複数並べて円筒状とし、これを図示しないアクチュエータ等によって軸中心に回転駆動する。そして、吸着材２７０に近接して図３においては示さない配管ラインＬ２、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７（図１参照）を接続し、吸着材２７０の単位吸着ユニットの一部を吸着処理を行なうための部分（図３において符号２７１で示す部分）として利用し、単位吸着ユニットの他の一部を脱着処理を行なうための部分（図３において符号２７２で示す部分）として利用する。すなわち、吸着材２７０の符号２７１で示す単位吸着ユニットには、径方向外側から一次処理水が導入され、径方向内側に向けて二次処理水が導出されて軸方向の一方に向けて排出されることになり、吸着材２７０の符号２７２で示す単位吸着ユニットには、導入管２８１を介して径方向内側から加熱ガスが導入され、径方向外側に向けて脱着ガスが導出されて導出管２８２を介して排出されることになる。
【００４０】
ここで、図３に示す排水処理装置においては、吸着材２７０が軸中心に図中矢印Ａ方向に所定の速度で段階的に回転する。これにより、吸着材２７０の吸着処理が完了した単位吸着ユニットは脱着処理を行なうゾーンへと移動するとともに、吸着材２７０の脱着処理が完了した単位吸着ユニットは吸着処理を行なうゾーンへと移動することになる。したがって、当該排水処理装置においては、同時に吸着処理と脱着処理とが行なわれることになり、連続的に清浄化処理を行なうことが可能となる。
【００４１】
なお、図２および図３に示す如くの形状の吸着材２５０、２７０を利用する場合には、当該吸着材２５０、２７０を、粒状物を充填したものや繊維状物を充填したもので構成することとしてもよいが、ハニカム状の構造を有するもので構成するとなおよい。これは、吸着材２５０、２７０をハニカム状の構造を有するもので構成することにより、圧力損失を極めて低く抑えることが可能となって処理能力が増大するとともに、ゴミ等の固形物による目詰まりの発生も比較的低く抑えることができるためである。
【００４２】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における排水処理システムの構成を示す模式図である。なお、図４においては、上述の本発明の実施の形態１における排水処理システム１Ａと同様の部分の図示は省略している。以下においては、この図４を参照して本実施の形態における排水処理システム１Ｂの構成について説明する。
【００４３】
図４に示すように、本実施の形態における排水処理システム１Ｂは、上述した本発明の実施の形態１における排水処理システム１Ａと、排水処理装置２００の構成において相違している。本実施の形態における排水処理システム１Ｂにおいては、排水処理装置２００に加熱ガスを導入するための配管ラインＬ６に、排水処理装置２００にガスを導入するための配管ラインＬ１２が接続されており、これら配管ラインＬ６、Ｌ１２の排水処理装置２００に対する接続／非接続状態を切り替えるためのバルブＶ２０９、Ｖ２１０が、配管ラインＬ６、Ｌ１２にそれぞれ設けられている。また、本実施の形態における排水処理システム１Ｂにおいては、排水処理装置２００から脱着ガスを排出するための配管ラインＬ７に、排水処理装置２００から除去排水を排出するための配管ラインＬ１３が接続されており、これら配管ラインＬ７、Ｌ１３の排水処理装置２００に対する接続／非接続状態を切り替えるためのバルブＶ２１１、Ｖ２１２が、配管ラインＬ７、Ｌ１３にそれぞれ設けられている。なお、配管ラインＬ１３の他端は、排水処理装置２００に排水を導入するための配管ラインＬ２に接続されている。
【００４４】
本実施の形態における排水処理システム１Ｂの排水処理装置２００においては、吸着処理と脱着処理との間に脱水処理（パージ処理）が実施される。具体的には、上述の本発明の実施の形態１における排水処理システム１Ａの場合と同様に、排水処理装置２００においては、バルブＶ２０１〜２０８の開閉が操作されることによって第１処理槽２１０と第２処理槽２２０とが交互に吸着槽および脱着槽に切り替わるが、脱着槽に切り替わった際には、まず当該脱着槽と配管ラインＬ１２および配管ラインＬ１３とが接続され、配管ラインＬ１２を介して脱着槽にガスが導入されて吸着材に吹き付けられることによって吸着材の表面に付着した余剰の排水を吹き飛ばす脱水処理が行なわれ、吹き飛ばされた除去排水は、配管ラインＬ１３および配管ラインＬ２を経由して排水処理装置２００へと再度供給される。そして、当該脱水処理を所定時間行なった後に脱着槽と配管ラインＬ１２および配管ラインＬ１３の接続が解除され、配管ラインＬ６および配管ラインＬ７が脱着槽に接続されて脱着処理が行なわれる。なお、脱水処理の際に脱着槽に導入されるガスとしては、高温でより低湿なガスが利用されることが好ましく、例えば所定の温度に昇温された乾燥空気を利用することが好適である。
【００４５】
以上において説明した本実施の形態における排水処理システム１Ｂの如くの構成を採用することにより、上述した本発明の実施の形態１における排水処理システム１Ａの如くの構成を採用した場合に得られる効果に加え、吸着材２１１、２２１からの有機化合物の脱着効率が大幅に増加するため、より高効率にかつ安定的に排水を清浄化処理できる排水処理システムとできる効果が得られる。なお、上述した本実施の形態においては、排水処理装置２００から排出される除去排水が当該排水処理装置２００に再度供給されるように構成した場合を例示して説明を行なったが、当該除去排水は、交換式の吸着素子を備えた排水処理装置等を別途用いて清浄化処理されるように構成してもよい。
【００４６】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における排水処理システムの構成を示す模式図である。なお、図５においては、上述の本発明の実施の形態１における排水処理システム１Ａおよび実施の形態２における排水処理システム１Ｂと同様の部分の図示は省略している。以下においては、この図５を参照して本実施の形態における排水処理システム１Ｃの構成について説明する。
【００４７】
図５に示すように、本実施の形態における排水処理システム１Ｃは、上述した本発明の実施の形態１における排水処理システム１Ａおよび実施の形態２における排水処理システム１Ｂ、燃焼装置３００の構成において相違している。本実施の形態における排水処理システム１Ｃにおいては、燃焼装置３００に熱交換３１１がさらに1個接続されており、燃焼装置３００において熱交換器３１０から排出された分解ガスとガスを熱交換することで、排水処理装置２００の脱着工程に必要な加熱ガスを予熱するためのものである。配管ラインＬ１４は、ガスを熱交換器３１１に供給するための配管ラインであり、配管ラインＬ６は、熱交換器３１１で予熱された加熱ガスを排水処理装置２００に導入するための配管ラインとなる。また、配管ラインＬ１４、Ｌ１１は、熱交換器３１０から排出される分解ガスを熱交換器３１１を経由させて外部に排出するための配管ラインである。
【００４８】
本実施の形態における排水処理システム１Ｃの燃焼装置３００においては、熱交換器３１１において、排水処理装置２００の加熱ガスの予熱を燃焼装置３００から排出される分解ガスを用いて実施される。
【００４９】
以上において説明した本実施の形態における排水処理システム１Ｃの如くの構成を採用することにより、上述した本発明の実施の形態１における排水処理システム１Ａおよび排水処理システム１Ｂの如くの構成を採用した場合に得られる効果に加え、排水処理装置２００に必要な加熱ガスの昇温に必要な熱量が削減できるため、より省エネルギーに排水を清浄化処理できる排水処理システムとできる効果が得られる。なお、上述した本実施の形態においては、必要に応じ、ヒーターなどの加熱手段を追加してもよい。
【００５０】
以上において説明した本発明の実施の形態１から３における排水処理システム１Ａ、１Ｂ、１Ｃの特徴的な構成は、相互に組み合わせることが可能である。例えば、図２および図３に示した如くの構成の吸着材２５０、２７０を含む排水処理装置を本発明の実施の形態２おける排水処理システム１Ｂの排水処理装置２００に適用してもよい。なお、その場合には、吸着素子２５０、２７０の脱着処理を行なうためのゾーンに脱水処理を行なうためのゾーンが設けられ、当該脱水処理を行なうためのゾーンに位置する部分の吸着素子２５０、２７０に近接して上述した配管ラインＬ１２、Ｌ１３が接続され、吸着処理と脱着処理の間に脱水処理が行なわれるように排水処理装置２００が構成されることになる。
【００５１】
また、以上において説明した本発明の実施の形態１から３においては、ポンプやファン等の流体搬送手段やストレージタンク等の流体貯留手段などの構成要素を特に示すことなく説明を行なったが、これら構成要素は必要に応じて適宜の位置に配置すればよい。
【００５２】
このように、今回開示した上記各実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【実施例】
【００５３】
以下、実施の形態３の実施例によりさらに本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
なお、評価は下記の方法によりおこなった。
（ＢＥＴ比表面積）
ＢＥＴ比表面積は、液体窒素の沸点（−１９５．８℃）雰囲気下、相対圧力０．０〜０．１５の範囲で上昇させたときの試料への窒素吸着量を数点測定し、ＢＥＴプロットにより試料単位質量あたりの表面積（ｍ２／ｇ）を求めた。
（細孔容積）
細孔容積は、相対圧０．９５における窒素ガスの気体吸着法により測定した。
（平均細孔径）
平均細孔径は、以下の式で求めた。
ｄｐ＝４００００Ｖｐ／Ｓ（ただし、ｄｐ：平均細孔径（Å））
Ｖｐ：細孔容積（ｃｃ／ｇ）
Ｓ：ＢＥＴ比表面積（ｍ２／ｇ）
（有機化合物除去効果）
原水は１，４−ジオキサン１０００ｍｇ／Ｌ、アセトアルデヒド１４０００ｍｇ／Ｌ含む水とした。５００時間運転後の曝気槽、排水処理装置、燃焼装置の入出の１，４−ジオキサン、アセトアルデヒド濃度を測定し、各有機化合物排出量を算出して除去効果を確認した。
（有機化合物濃度評価）
入口・出口の水濃度およびガスをガスクロマトグラフ法により分析し測定した。
【００５４】
［実施例１］
有効曝気容量２０Ｌの曝気槽に曝気温度６０℃、曝気強度２．５ｍｉｎ−１、曝気風量５０Ｌ／ｍｉｎ、滞留時間２ｈｒの条件で処理水量１０Ｌ／ｈｒの１，４−ジオキサン１０００ｍｇ／Ｌ、アセトアルデヒド１００００ｍｇ／Ｌを含む原水を導入し、一次処理水を得た。なお、曝気風量は、排水処理装置の脱着ガスを給気源とした。その際の出口濃度は、１，４−ジオキサン５００ｍｇ／Ｌ以下、アセトアルデヒド５ｍｇ／Ｌ以下であり、１，４−ジオキサンを５０％以上、アセトアルデヒドを９９．９％以上原水から除去することができた。また、曝気槽から排出される曝気ガスの有機化合物濃度は、１，４−ジオキサン５００ｐｐｍ、アセトアルデヒド１７０００ｐｐｍとなった。
【００５５】
次に、排水処理装置の吸着材として平均細孔径１４Å、ＢＥＴ比表面積１６５０ｍ２／ｇ、全細孔容積０．６ｍ３／ｇの活性炭素繊維を使用した１３０ｍｍφで、厚み１５０ｍｍの重量２００ｇの吸着素子を２個作成し、図４のダンパー切替方式の排水処理装置に設置して前述の曝気処理後の一次処理水を処理水量１０Ｌ／ｈｒになるように導入し、二次処理水を得た。
【００５６】
次に、排水処理装置の脱水工程時におけるガスとして空気を使用し、脱水の風速を４０ｃｍ／ｓｅｃ、風量を３００Ｌ／ｍｉｎとした。脱着工程における加熱ガスとして１３０℃の空気を使用し、脱着の風速を４０ｃｍ／ｓｅｃ、風量を３００Ｌ／ｍｉｎとした。吸着工程における吸着時間は６０ｍｉｎ、脱水工程における脱水時間は５ｍｉｎ、脱着工程における脱着時間は５５ｍｉｎとして切替サイクルとした。その際の二次処理水中の１，４−ジオキサン濃度は１０ｍｇ／Ｌ未満、アセトアルデヒド濃度は１ｍｇ／Ｌ未満であり、表１に示すように１，４−ジオキサンの除去率は９８％以上、アセトアルデヒドの除去率は８０％以上が可能であった。また、脱着ガス中の各有機化合物平均濃度は１，４−ジオキサン７０ｐｐｍ、アセトアルデヒド３ｐｐｍであった。
【００５７】
本実施例の水処理システムにより浄化された水は、５００時間後でも９９．５％以上の効率で１，４−ジオキサンおよびアセトアルデヒドの処理が可能であった。曝気槽で各有機化合物を揮発除去させ後、排水処理装置にて吸着と脱着を連続して行いて高度処理するため、性能低下がなく安定して高い効率で処理ができる。
【００５８】
次に、上記曝気槽から排出される曝気ガスのダクトと排水処理装置から排出される脱着ガスのダクトを接続させて、混合排ガスの濃度を測定したところ、１，４−ジオキサン１４０ｐｐｍ、アセトアルデヒド２９００ｐｐｍとなった。
【００５９】
次に、燃焼装置の触媒として白金触媒０．５Ｌを図１の燃焼装置に設置して、を上述の混合排ガスを風量３００Ｌ／ｍｉｎで供給し、３００℃に昇温した後、触媒に接触させ、混合排ガス中の有機化合物を酸化分解させて、分解ガスを得た。運転開始５００ｈｒ後の分解ガス中の各有機化合物の濃度を表２に示す。分解ガス中の１，４−ジオキサン、アセトアルデヒドはそれぞれ０．１ｐｐｍ未満であり、良好に処理できた。また、燃焼装置の出口温度を測定したところ、出口平均温度は４７０℃であった。
【００６０】
［実施例２］
有効曝気容量２０Ｌの曝気槽に曝気温度６０℃、曝気強度５．０ｍｉｎ−１、曝気風量１００Ｌ／ｍｉｎ、滞留時間２ｈｒの条件で処理水量１０Ｌ／ｈｒの１，４−ジオキサン１０００ｍｇ／Ｌ、アセトアルデヒド１００００ｍｇ／Ｌを含む原水を導入し、一次処理水を得た。なお、曝気風量は、排水処理装置の脱着ガスを給気源とした。その際の出口濃度は、１，４−ジオキサン１５０ｍｇ／Ｌ以下、アセトアルデヒド５ｍｇ／Ｌ以下であり、１，４−ジオキサンを７０％以上、アセトアルデヒドを９９．９％以上原水から除去することができた。また、曝気槽から排出される曝気ガスの有機化合物濃度は、１，４−ジオキサン４００ｐｐｍ、アセトアルデヒド８５００ｐｐｍとなった。
【００６１】
次に、排水処理装置の吸着材として平均細孔径１４Å、ＢＥＴ比表面積１６５０ｍ２／ｇ、全細孔容積０．６ｍ３／ｇの活性炭素繊維を使用した９０ｍｍφで、厚み１５０ｍｍの重量１００ｇの吸着素子を２個作成し、図４のダンパー切替方式の排水処理装置に設置して前述の曝気処理後の一次処理水を処理水量１０Ｌ／ｈｒになるように導入し、二次処理水を得た。
【００６２】
次に、排水処理装置の脱水工程時におけるガスとして空気を使用し、脱水の風速を４０ｃｍ／ｓｅｃ、風量を２００Ｌ／ｍｉｎとした。脱着工程における加熱ガスとして１３０℃の空気を使用し、脱着の風速を４０ｃｍ／ｓｅｃ、風量を２００Ｌ／ｍｉｎとした。吸着工程における吸着時間は６０ｍｉｎ、脱水工程における脱水時間は５ｍｉｎ、脱着工程における脱着時間は５５ｍｉｎとして切替サイクルとした。その際の二次処理水中の１，４−ジオキサン濃度は１０ｍｇ／Ｌ未満、アセトアルデヒド濃度は１ｍｇ／Ｌ未満であり、表１に示すように１，４−ジオキサンの除去率は９８％以上、アセトアルデヒドの除去率は８０％以上が可能であった。また、脱着ガス中の各有機化合物平均濃度は１，４−ジオキサン３５ｐｐｍ、アセトアルデヒド２ｐｐｍであった。
【００６３】
本実施例の水処理システムにより浄化された水は、５００時間後でも９９．５％以上の効率で１，４−ジオキサンおよびアセトアルデヒドの処理が可能であった。曝気槽で各有機化合物を揮発除去させ後、排水処理装置にて吸着と脱着を連続して行いて高度処理するため、性能低下がなく安定して高い効率で処理ができる。
【００６４】
次に、上記曝気槽から排出される曝気ガスのダクトと排水処理装置から排出される脱着ガスのダクトを接続させて、混合排ガスの濃度を測定したところ、１，４−ジオキサン２１５ｐｐｍ、アセトアルデヒド４２５０ｐｐｍとなった。
【００６５】
次に、燃焼装置の触媒として白金触媒０．５Ｌを図１の燃焼装置に設置して、を上述の混合排ガスを風量３００Ｌ／ｍｉｎで供給し、３００℃に昇温した後、触媒に接触させ、混合排ガス中の有機化合物を酸化分解させて、分解ガスを得た。運転開始５００ｈｒ後の分解ガス中の各有機化合物の濃度を表２に示す。分解ガス中の１，４−ジオキサン、アセトアルデヒドはそれぞれ０．１ｐｐｍ未満であり、良好に処理できた。また、燃焼装置の出口温度を測定したところ、出口平均温度は５３０℃であった。
【００６６】
[比較例１]
曝気ガスの給気源を外気とする以外の操作条件は、実施例１と同条件で曝気槽、排水処理装置、燃焼装置を運転し、性能評価を行った。その結果、排水中の１，４−ジオキサンおよびアセトアルデヒドの除去率は、表１に示す通り、１次処理水および２次処理水共に実施例１と同等となった。一方、混合排ガスの各有機化合物濃度は、１，４−ジオキサン１３０ｐｐｍ、アセトアルデヒド２５００ｐｐｍとなった。分解ガス中の１，４−ジオキサン、アセトアルデヒドはそれぞれ０．１ｐｐｍ未満であり、良好に処理できたが、燃焼装置の出口温度を測定したところ、出口平均温度は４５０℃であり、実施例１と比較して２０℃低温であった。
【００６７】
[比較例２]
曝気ガスの給気源を外気とする以外の操作条件は、実施例２と同条件で曝気槽、排水処理装置、燃焼装置を運転し、性能評価を行った。その結果、排水中の１，４−ジオキサンおよびアセトアルデヒドの除去率は、表１に示す通り、１次処理水および２次処理水共に実施例１と同等となった。一方、混合排ガスの各有機化合物濃度は、１，４−ジオキサン１４０ｐｐｍ、アセトアルデヒド２９００ｐｐｍとなった。分解ガス中の１，４−ジオキサン、アセトアルデヒドはそれぞれ０．１ｐｐｍ未満であり、良好に処理できたが、燃焼装置の出口温度を測定したところ、出口平均温度は４７０℃であり、実施例２と比較して６０℃低温であった。
【００６８】
【表１】
0005861547.tif 000002
【００６９】
【表２】
0005861547.tif 000003
【符号の説明】
【００７０】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  排水処理システム、１００  曝気槽、２００  排水処理装置、２１０  第１処理槽、２１１  吸着材、２２０  第２処理槽、２２１  吸着材、２５０  吸着材、２６１  回転軸、２７０  吸着材、２７５  単位吸着ユニット、２８１  導入管、２８２  導出管、２８５  枠体、３００  燃焼装置、３１０  熱交換器、３１１  熱交換器、３２０  燃焼炉、Ｌ１〜Ｌ１４  配管ライン、Ｖ２０１〜Ｖ２１２  バルブ。
【図１】
0005861547.tif 000004
【図２】
0005861547.tif 000005
【図３】
0005861547.tif 000006
【図４】
0005861547.tif 000007
【図５】
0005861547.tif 000008