(57)【要約】  【課題】  従来装置に比べて過酸化物の分解処理安定性を向上させ、かつ運転管理が容易な排水リサイクル装置を提供する。  【解決手段】  過酸化物が含有されるリンサー排水回収装置２０であって、過酸化物が含有されるリンサー排水のｐＨを調整するｐＨ調整装置２１と、このリンサー排水に含まれる過酸化物を分解するための光触媒と紫外線光源とを有する光触媒槽２２と、この光触媒槽２２からの処理水に残存する過酸化物を分解する下向流式の活性炭塔２４と、この活性炭塔２４からの処理水に含まれるイオン性物質を除去するイオン交換装置２５とを備えた。  【選択図】  図２
2006289283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過酸化物が含有される排水の処理装置であって、
排水に含まれる過酸化物を分解するための光触媒と紫外線光源とを有する光触媒槽と、
前記光触媒槽からの処理水に残存する過酸化物を分解する下向流式の活性炭塔と
を含む排水の処理装置。
【請求項２】
前記活性炭塔からの処理水に含まれるイオン性物質を除去するイオン交換装置または逆浸透膜装置を更に含む請求項１記載の排水の処理装置。
【請求項３】
過酸化物が含有される排水のｐＨを調整するｐＨ調整装置を更に備え、
前記光触媒槽は、前記ｐＨ調整装置によりｐＨ調整された排水が通過することを特徴とする請求項１または２記載の排水の処理装置。
【請求項４】
前記光触媒槽に充填される前記光触媒は、二酸化チタンであることを特徴とする請求項１乃至３何れか１項記載の排水の処理装置。
【請求項５】
前記過酸化物は過酢酸および/または過酸化水素であり、処理される当該過酸化物の濃度合計が５０〜２００ｍｇ/Ｌの排水であることを特徴とする請求項１乃至４何れか１項記載の排水の処理装置。
【請求項６】
無菌充填設備のリンサーに接続され、当該リンサーから排出される排水を処理して当該リンサーにて回収再利用するためのリンサー排水回収装置であって、
排水に含まれる過酸化物を分解するための光触媒と紫外線光源とを有する光触媒槽と、
前記光触媒槽からの処理水に残存する過酸化物を分解する下向流式の活性炭塔と
を含むリンサー排水回収装置。
【請求項７】
容器を殺菌・洗浄する無菌充填設備のリンサーと、
前記リンサーから排出される排水を処理して当該リンサーに回収再利用するためのリンサー排水回収装置とを備え、
前記リンサー排水回収装置は、光触媒が充填された光触媒槽に排水を流入し、排水に含有される過酸化物を当該光触媒の表面に吸着させ、過酸化物が表面に吸着された当該光触媒を紫外線光源により励起させて当該過酸化物を分解した後、当該光触媒槽からの処理水に残存する過酸化物を下向流式の活性炭塔で分解すること
を特徴とするリンサー排水回収システム。
【請求項８】
前記リンサーから排出されたリンサー排水を受け入れるリンサー排水受槽と、
前記リンサー排水受槽のリンサー排水を前記リンサー排水回収装置に供給するリンサー排水ポンプと、
前記リンサー排水回収装置によって処理された処理水と供給される補給水とを合わせる中継槽と、
前記中継槽から得られた水を殺菌処理する無菌水製造装置と
を更に備えたことを特徴とする請求項７記載のリンサー排水回収システム。
【請求項９】
過酸化物が含有される排水の処理方法であって、
光触媒が充填された光触媒槽に排水を流入し、排水に含有される過酸化物を当該光触媒の表面に吸着させ、過酸化物が表面に吸着された当該光触媒を紫外線光源により励起させて当該過酸化物を分解するステップと、
前記光触媒槽からの処理水に残存する過酸化物を下向流式の活性炭塔により分解するステップと
を含む排水の処理方法。
【請求項１０】
前記光触媒槽に流入される排水にｐＨ調整を施すステップと、
前記活性炭塔からの処理水に含まれる酢酸イオンおよび/または共存カチオンを除去するステップと
を更に含む請求項９記載の排水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば清涼飲料などの無菌充填設備に設置されたリンサーからの排水を回収するリンサー排水回収装置などに係り、より詳しくは、汚染物質濃度が比較的高い例えばリンサー排水のリサイクルに特に好適な装置などに関する。
【背景技術】
【０００２】
清涼飲料などの無菌充填設備では、飲料を充填しようとする容器をリンサーと呼ばれる装置で殺菌・洗浄した後、別途熱殺菌された飲料を無菌状態で充填機により充填している。このリンサーでは、過酸化水素や過酢酸などの過酸化物を含む殺菌剤で容器を殺菌した後に、かかる容器を無菌水ですすぐ作業が行われる。リンサーで使用される水としては、清涼飲料の原料水と同等の安全で良質な水、即ち食品衛生法で定められた「飲用適の水」を無菌水製造装置において超高温殺菌後に洗浄に適する温度まで冷却した無菌水が用いられる。
【０００３】
ここで、一般に、飲料の無菌充填設備のリンサーでは、飲料の充填機と連動して、連続的に飲料容器の殺菌およびすすぎが行われる。そのために、リンサーからは、過酸化水素、過酢酸等の過酸化物を含む排水が連続的に排出される。リンサーからの排水(リンサー排水)中の汚染物質の種類と濃度は、リンサーでの殺菌およびすすぎの方法によって異なる。
【０００４】
この過酸化物を含有するリンサー排水を処理する従来技術として、例えば特許文献１がある。この特許文献１に記載されている処理装置では、過酢酸含有排水を活性炭塔に通水して過酢酸を酢酸に還元後、活性炭塔流出水をカチオン交換塔に通水して共存カチオンを除去し、更にカチオン交換塔流出水をアニオン交換塔に通水して過酢酸の還元で生じた酢酸および原水由来の酢酸を除去して再利用可能な処理水が得られる。
また、他の特許文献記載の技術として、過酢酸の還元で生じた酢酸を逆浸透膜を用いて除去する処理装置が提案されている(例えば、特許文献２参照。)。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１２９５６４号公報(第２−３頁、図１)
【特許文献２】特開２００１−１７０６５７号公報(第３−５頁、図１)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特許文献１に記載された技術によれば、共存カチオンをカチオン交換塔で、過酢酸の還元で生じた酢酸および原水に由来する酢酸をアニオン交換塔で、それぞれ除去しており、電気伝導率が低く良質の処理水が得られるとともに、排水量も少ないという利点がある。そして、活性炭塔における過酢酸の酢酸への還元では、酸素と少量の炭酸ガス気泡が発生することから、この気泡を速やかに除去するために活性炭塔としては上向流の多段式の流動床式活性炭塔が好適であるとされている(特許文献１の段落番号〔００１９〕参照)。しかしながら、上向流の流動床式活性炭塔にて、活性炭塔内で気泡が発生する場合に、この気泡の影響によって活性炭充填層内で水の偏流が生じやすく、その結果として被処理水中の過酢酸および過酸化水素が活性炭塔処理水に漏洩し易いという欠点がある。即ち、上向流では、確かに気泡は抜けやすくなるが、この気泡の発生に伴って過酢酸および過酸化水素を含む水が一緒に活性炭塔処理水に漏洩してしまう問題がある。この気泡は連続的にスムーズに抜けず、ある程度、蓄積した後に一気に抜ける性質がある。そのために、大きな気泡とともに水の路が形成されてしまい、被処理水が抜けやすくなってしまう。
【０００７】
ここで、この活性炭塔処理水に過酢酸や過酸化水素が漏洩した場合には次のような不具合が生じるおそれがある。まず、活性炭塔処理水に漏出した過酢酸や過酸化水素によって、後続のカチオン交換塔に充填されたカチオン交換樹脂が酸化され、カチオン交換性能が低下しカチオンの除去率が低下する。また、酸化劣化したカチオン交換樹脂の溶出物がカチオン交換塔処理水中に漏出し、これがアニオン交換塔に充填されたアニオン交換樹脂を汚染してアニオン交換性能が低下し酢酸の除去率が低下する。このようにして処理水水質が悪化するおそれがある。また、得られる処理水の取得量が減少する不具合もある。
【０００８】
一方、特許文献２に記載された技術によれば、過酢酸還元用触媒(活性炭等)を充填した過酢酸分解槽で排水中の過酢酸を酢酸に還元分解するが、この過酢酸分解槽内での排水の流通方向は、過酢酸分解時に発生するガスを排除し易い上向流式が好ましいとされている(特許文献２の段落番号〔００２６〕参照)。しかしながら、上向流式の過酢酸還元槽には、特許文献１に記載される技術と同様の欠点がある。即ち、このように過酢酸還元槽内で気泡が発生する場合には過酢酸還元触媒充填層内で水の偏流が生じやすく、その結果として被処理水中の過酢酸および過酸化水素が活性炭塔処理水に漏洩し易くなる。この特許文献２では過酢酸還元槽の処理水に残存する過酢酸を還元するために、適切な量の還元剤(亜硫酸水素ナトリウム等)を添加する装置が設けられているが、これでは設備が複雑になり、かつ運転管理が煩雑になる。過酢酸還元槽内の偏流により過酢酸還元槽処理水への過酢酸や過酸化水素の漏洩が増加し、還元剤注入量が不足した場合や過酢酸および過酸化水素の還元分解が完全に行われない場合には、逆浸透膜処理装置供給水に漏洩した過酢酸や過酸化水素によって逆浸透膜の酸化劣化が生じ酢酸イオンおよび共存カチオンの脱塩率が低下する。このようにして処理水水質が悪化するおそれがある。
【０００９】
このように、従来のイオン交換処理装置や逆浸透膜処理装置等の脱塩装置を有する過酢酸および過酸化水素含有リンサー排水のリサイクル装置では、これらの脱塩装置の上流側に設置された過酸化物分解装置の処理安定性が十分でなく、運転管理も煩雑であった。しかし、水資源の有効活用、排水量低減による水環境への負荷低減の見地から、例えば無菌充填設備のリンサー排水回収の必要性は一層高まっている。この排水回収の必要性は、リンサー排水処理以外の他の水処理でも同様に高まっている。
【００１０】
本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、従来装置に比べて過酸化物の分解処理安定性を向上させ、かつ運転管理が容易な排水リサイクル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる目的のもと、本発明では、例えば汚染物質が比較的高濃度な排水について、まず光触媒槽を使って分解し、その後、下向流式の活性炭塔を用いて処理する。言い換えると、下向流式の活性炭塔を用いた際に気泡の発生が抑えられるレベルまで、光触媒槽を使って排水中の汚染物質を除去することで、下向流式の利点を生かすことが可能となり、従来技術における上向流式の活性炭塔にて生じていた欠点を解消している。
即ち、本発明は、過酸化物が含有される排水の処理装置であって、過酸化物が含有される排水のｐＨを調整するｐＨ調整装置と、この排水に含まれる過酸化物を分解するための光触媒と紫外線光源とを有する光触媒槽と、この光触媒槽からの処理水に残存する過酸化物を分解する下向流式の活性炭塔とを含んでいる。これによって、光触媒槽と下向流式の活性炭塔との両者の利点を生かし、汚染物質が比較的高濃度の排水について、その回収処理を可能にしている。
【００１２】
ここで、この活性炭塔からの処理水に含まれるイオン性物質を除去するイオン交換装置または逆浸透膜装置を更に含むことを特徴とすることができる。このイオン性物質としては、酢酸イオンや共存カチオンなどがある。このイオン交換装置では、逆浸透膜装置に比べて排水の回収率を高くすることができる点に特徴がある。一方、イオン交換装置に代えて逆浸透膜装置を用いれば、装置を連続運転できる点で好ましい。
【００１３】
また、この光触媒槽に充填される光触媒は、二酸化チタンであることを特徴とすれば、二酸化チタンは食品添加物として許可されている物質であり、例えば無菌充填設備において飲料容器を殺菌洗浄するリンサーにて、ここで使用される水処理機材としての安全性の観点から好ましい。
【００１４】
更に、この過酸化物は過酢酸および/または過酸化水素であり、処理される過酸化物の濃度合計が５０〜２００ｍｇ/Ｌの排水であることを特徴とすることができる。ここで、濃度合計が５０ｍｇ/Ｌよりも少ない低濃度の場合には、従来技術の例えば上向流式の活性炭塔によっても処理が可能となる。また、濃度合計が２００ｍｇ/Ｌを超えた高濃度の場合には、充分な分解処理ができなくなる。そこで、本発明は、過酢酸や過酸化水素などの過酸化物の濃度合計が５０〜２００ｍｇ/Ｌの排水に特に好適である。
【００１５】
他の観点から捉えると、本発明は、無菌充填設備のリンサーに接続され、リンサーから排出される排水を処理してリンサーにて回収再利用するためのリンサー排水回収装置であって、排水のｐＨを調整するｐＨ調整装置と、この排水に含まれる過酸化物を分解するための光触媒と紫外線光源とを有する光触媒槽と、この光触媒槽からの処理水に残存する過酸化物を分解する下向流式の活性炭塔とを含む。
【００１６】
一方、本発明はリンサー設備を含むシステムとして捉えることができる。即ち、本発明が適用されるリンサー排水回収システムは、容器を殺菌・洗浄する無菌充填設備のリンサーと、このリンサーから排出されたリンサー排水を受け入れるリンサー排水受槽と、リンサー排水受槽のリンサー排水を下流側のリンサー排水回収装置に供給するリンサー排水ポンプと、リンサーから排出される排水を処理してリンサーに回収再利用するためのリンサー排水回収装置と、リンサー排水回収装置によって処理された処理水と供給される補給水とを合わせる中継槽と、中継槽から得られた水を殺菌処理する無菌水製造装置とを備え、このリンサー排水回収装置は、光触媒が充填された光触媒槽に排水を流入し、排水に含有される過酸化物を光触媒の表面に吸着させ、過酸化物が表面に吸着された光触媒を紫外線光源により励起させて過酸化物を分解した後、光触媒槽からの処理水に残存する過酸化物を下向流式の活性炭塔で分解することを特徴としている。
【００１７】
更に、本発明は、比較的高濃度の過酸化物が含有される排水の処理方法であって、光触媒槽に流入される排水にｐＨ調整を施すステップと、光触媒が充填された光触媒槽にｐＨ調整が施された排水を流入し、排水に含有される過酸化物を光触媒の表面に吸着させ、過酸化物が表面に吸着された光触媒を紫外線光源により励起させて過酸化物を分解するステップと、光触媒槽からの処理水に残存する過酸化物を下向流式の活性炭塔により分解するステップと、活性炭塔からの処理水に含まれる酢酸イオンおよび/または共存カチオンを除去するステップとを含む。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、従来装置に比べて過酸化物の分解処理安定性を大幅に向上させることができ、かつ運転管理が容易な排水リサイクル装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
〔実施の形態１〕
図１は、本実施の形態が適用されるリンサー排水回収システム１００の全体構成を示した図である。図１に示すリンサー排水回収システム１００は、例えば飲料が充填されるボトルやキャップ等の容器を殺菌・洗浄する無菌充填設備リンサー１０と、リンサー排水を回収して再利用するためのリンサー排水回収装置２０とを備えている。また、リンサー排水回収システム１００は、無菌充填設備リンサー１０から排出されたリンサー排水を受け入れるリンサー排水受槽１１と、リンサー排水受槽１１のリンサー排水をリンサー排水回収装置２０に供給するリンサー排水ポンプ１２とを備えている。更に、リンサー排水回収システム１００は、リンサー排水回収装置２０によって処理された処理水と、供給される補給水とを合わせる中継槽１３を備えている。また更に、中継槽１３から得られた水を殺菌処理する無菌水製造装置１４を備えている。
【００２０】
図１に示すリンサー排水回収システム１００にて、無菌充填設備リンサー１０から排出されたリンサー排水は、リンサー排水受槽１１に受け入れられ、リンサー排水ポンプ１２でリンサー排水回収装置２０に送られる。リンサー排水回収装置２０に送られたリンサー排水は、リンサー排水回収装置２０で処理された後に、中継槽１３へ送られる。中継槽１３では、リンサー排水回収装置２０において活性炭塔の洗浄、およびイオン交換装置(後述)の再生または逆浸透膜装置(後述する実施の形態２)での膜分離で装置外に排出(排水)された水量を補うために、補給水が加えられる。リンサー排水回収装置２０からの処理水と、補われる補給水とを合わせた水は、無菌水製造装置１４で超高温殺菌処理がなされた後、洗浄に適した温度に冷却されて無菌充填設備リンサー１０に送られ、過酸化物含有殺菌剤で殺菌された容器のすすぎに使用される。
【００２１】
ここで、一つの飲料充填ラインから排出されるリンサー排水の流量は、例えば２０〜３０ｍ３/ｈ、温度は、例えば４０〜５０℃である。リンサー排水中の汚染物質の種類と濃度は、無菌充填設備リンサー１０での殺菌およびすすぎの方法によって異なる。例えば、比較的低濃度のリンサー排水では、過酢酸は検出されず、過酸化水素濃度５〜５０ｍｇ/Ｌ、酢酸濃度０.１〜０.３ｍｇ/Ｌ程度であり、電気伝導率０.２〜０.４ｍＳ/ｍ at ２５℃、ｐＨ５.５〜７.５程度である。一方、比較的高濃度のリンサー排水では、過酢酸濃度２０〜５０ｍｇ/Ｌ、過酸化水素濃度５０〜１００ｍｇ/Ｌ、酢酸濃度５０〜１００ｍｇ/Ｌ程度であり、電気伝導率が５〜１０ｍＳ/ｍ at ２５℃、ｐＨ３.５〜４.５程度である。本実施の形態は、前者の比較的低濃度のリンサー排水のリサイクルにも適用できるが、後者の比較的高濃度のリンサー排水のリサイクルに好適な装置である。
【００２２】
中継槽１３で加えられる補給水は、飲料適の水である。この飲料適の水としては、例えば、上水を活性炭処理して残留塩素を除いた水、地下水を飲料適となるように処理した水、またはこれらの水をイオン交換処理装置や逆浸透膜処理装置等で処理した脱塩水が用いられる。特に、ＴＯＣ(有機体炭素)が上水よりも低い脱塩水として、例えば、電気伝導率が１ｍＳ/ｍ at ２５℃以下のイオン交換処理水が水の循環使用を行う上で好適である。
【００２３】
図２は、リンサー排水回収装置２０を詳述した構成図である。本実施の形態が適用されるリンサー排水回収装置２０は、リンサー排水受槽１１から排出されるリンサー排水のｐＨを調整するｐＨ調整装置２１、ｐＨ調整装置２１によりｐＨ調整された排水に含まれる過酢酸や過酸化水素など(過酸化物)を分解するための光触媒と紫外線光源とを有する光触媒槽２２、光触媒槽２２にて処理された光触媒槽処理水を貯留する一次処理水槽２３、光触媒槽処理水に残存する過酢酸や過酸化水素を分解する下向流式の活性炭塔２４、活性炭塔２４により処理された活性炭塔処理水に含まれる酢酸イオンや共存カチオンなど(イオン性物質)を除去するイオン交換装置２５を備えている。
【００２４】
ｐＨ調整装置２１は、ｐＨを制御するｐＨ指示調節計(ｐＨＩＣ)３１と、ｐＨ調整剤を貯留するｐＨ調整剤槽３２と、ｐＨ調整剤槽３２に貯留されたｐＨ調整剤を取り出すｐＨ調整剤注入ポンプ３３と、リンサー排水とｐＨ調整剤とを混合する混合器３４とを有する。このｐＨ調整剤としては、通常、苛性ソーダ等のアルカリ水溶液が使用される。
【００２５】
また、リンサー排水回収装置２０には、各種配管として、リンサー排水がｐＨ調整装置２１に導入されるリンサー排水導入配管４１と、ｐＨ調整装置２１と光触媒槽２２とを接続するｐＨ調整処理水配管４２と、光触媒槽２２と一次処理水槽２３とを接続する光触媒処理水配管４３と、一次処理水槽２３と活性炭塔２４とを接続する一次処理水配管４４と、活性炭塔２４とイオン交換装置２５とを接続する活性炭塔処理水配管４５と、イオン交換装置処理水が中継槽１３へ導出されるイオン交換装置処理水配管４６とを備えている。また、リンサー排水回収装置２０は、一次処理水配管４４に設けられる一次処理水ポンプ４０を備えている。
【００２６】
図１に示すように、無菌充填設備リンサー１０から排出され、リンサー排水受槽１１を経由したリンサー排水は、図２に示すリンサー排水導入配管４１を通してｐＨ調整装置２１へ送られる。ｐＨ調整装置２１では、ｐＨ指示調節計３１によって制御されたｐＨ調整剤注入ポンプ３３によって苛性ソーダ等のアルカリ水溶液がリンサー排水に添加され、リンサー排水のｐＨが９〜１０程度に調整される。リンサー排水のｐＨは、高いほうが光触媒槽２２および活性炭塔２４での過酢酸および過酸化水素の分解をより効率的に行える。しかしながら、ｐＨを高くするほどｐＨ調整剤由来のカチオン(ｐＨ調整剤が苛性ソーダの場合はナトリウムイオン)の濃度が高くなり、これが後段のイオン交換装置２５(または後述する実施の形態２の逆浸透膜装置)の大きな負荷となる。そこで、ｐＨ調整装置２１で調整されるｐＨとしては、ｐＨ９〜１０程度が好適である。ｐＨ調整装置２１でｐＨ調整されたリンサー排水(ｐＨ調整処理水)は、ｐＨ調整処理水配管４２を通じて光触媒槽２２へ送られる。
【００２７】
光触媒槽２２は、ｐＨ調整処理水に含まれる過酢酸および/または過酸化水素を分解するための光触媒と紫外線光源とを有している。この光触媒槽２２では、光触媒が充填された光触媒充填層にｐＨ調整処理水を上向きに通過させ、同時に光触媒充填層に紫外線を照射してｐＨ調整処理水中の過酢酸および過酸化水素を分解除去する。光触媒槽２２にて処理された光触媒槽処理水は、光触媒処理水配管４３を通じて一次処理水槽２３に送られて貯留される。光触媒槽２２で過酢酸および/または過酸化水素を分解し、光触媒槽処理水の過酢酸と過酸化水素の濃度合計値を５０ｍｇ/Ｌ以下にすることによって、後段の活性炭塔２４では、残存するこれらの過酸化物を安定してほぼ完全に除去し、これらの過酸化物の濃度をイオン交換装置２５または逆浸透膜装置(後述する実施の形態２を参照)に悪影響を及ぼさない濃度、すなわち過酢酸と過酸化水素の濃度合計値を０.１ｍｇ/Ｌ以下に保つことができる。
【００２８】
この光触媒槽２２の光触媒充填層に充填される光触媒は、その表面に過酢酸および過酸化水素を吸着し、かつ紫外線光源からの紫外線エネルギーを吸収して励起し、吸着したこれらの過酸化物を分解できるものであれば、種類を問わない。例えば、二酸化チタン(ＴｉＯ２）、セレン化硫化カドミウム(ＣｄＳｅ)、硫化カドミウム(ＣｄＳ)、酸化ニオブ(Ｎｂ２Ｏ５)、酸化亜鉛(ＺｎＯ２)等がある。
この中で、二酸化チタンは、食品添加物として認可されている物質である。そこで、無菌充填設備において飲料容器を殺菌洗浄するリンサーで使用する水処理機材としての安全性の観点から、本用途には特に好適である。
また、これらの光触媒をセラミック、ガラス、ポリマー等に担持したものを用いることもできる。光触媒の形状は、粒状、不織布状等、過酢酸および過酸化水素をより多く吸着できるように、比表面積が大きく、かつ光の利用効率が高い形状が好適である。尚、粒状の光触媒については、粒径０.５〜３ｍｍ程度のものが上向流通水を行う上で好適である。
【００２９】
光触媒槽２２に用いられる紫外線光源については、光触媒充填層に充填された光触媒を励起できるものであれば特に制限はない。例えば、低圧紫外線ランプ、中圧紫外線ランプ、高圧紫外線ランプ、ブラックライト、キセノンランプ等がある。この中で、低圧紫外線ランプは発光面積が比較的広いので光触媒に紫外線を照射し易く、本用途に好適である。
【００３０】
光触媒槽２２にて、光触媒に吸着した過酢酸および/または過酸化水素は、光触媒が紫外線照射エネルギーを吸収して励起することによって、光触媒上で分解される。また、光触媒槽２２の水中に存在する過酢酸および/または過酸化水素は、紫外線照射を受けて分解される。いずれの反応においても、過酢酸は酢酸と酸素に、過酸化水素は水と酸素にそれぞれ分解される。過酢酸濃度２０〜５０ｍｇ/Ｌ、過酸化水素濃度５０〜１５０ｍｇ/Ｌ程度の比較的高濃度のリンサー排水の過酢酸と過酸化水素の濃度合計値を５０ｍｇ/Ｌ以下にするには、例えば、次のような処理条件の光触媒槽２２が用いられる。
・光触媒：二酸化チタン（シリカゲル粒子に二酸化チタンをコーティングしたもの）
・ｐＨ１０
・通水空間速度１０ｈ-1
・紫外線照射量１ｋＷ/（ｍ３/ｈ）
【００３１】
尚、光触媒槽２２内で生成された酸素の一部が気泡となって光触媒への過酢酸および/または過酸化水素の吸着を妨げたり、光触媒への紫外線照射を阻害したりするおそれがあるが、ここでは、これらの過酸化物の６０〜７０％程度を除去できる。
また、後段の活性炭塔２４を設置せずにより強い処理条件を有する光触媒槽２２を用いることによって、光触媒槽２２だけで過酢酸および/または過酸化水素をほぼ完全に除去することも考えられる。しかしながら、光触媒槽２２内の光触媒上および水中において、紫外線照射によって酸素と水から過酸化水素が生成する逆反応が起きることから、光触媒槽２２による単独処理は適切ではない。
【００３２】
一次処理水槽２３に貯留された一次処理水は、一次処理水ポンプ４０で加圧されて活性炭塔２４に送られる。活性炭塔２４は粒状活性炭充填層を有している。この活性炭塔２４では、一次処理水を粒状活性炭充填層に下向きに通過させ、一次処理水に残存する過酢酸および/または過酸化水素(合計濃度５０ｍｇ/Ｌ以下)を活性炭と接触させて分解除去し、過酢酸および/または過酸化水素の濃度合計値を０.１ｍｇ/Ｌ以下とする。
【００３３】
ここで、一般の活性炭塔における過酢酸の酢酸への還元では、酸素と少量の炭酸ガス気泡が発生することから、この気泡を抜けやすくするために、上向流の多段式の流動床式活性炭塔が広く用いられる。しかしながら、上向流の流動床式活性炭塔にて、活性炭塔内で気泡が発生する場合に、この気泡の影響によって活性炭充填層内で水の偏流が生じやすく、被処理水中の過酢酸や過酸化水素が活性炭塔処理水に漏洩し易くなってしまう。即ち、上向流式では、気泡の発生に伴って過酢酸や過酸化水素を含む水が一緒に活性炭塔処理水に漏洩し易くなる。この気泡は連続的にスムーズに抜けるものではなく、ある程度、蓄積した後に一気に抜ける性質がある。そのために、大きな気泡となり、この気泡とともに水の路が形成されてしまい、過酢酸や過酸化水素を含む水が流出してしまうのである。そこで、本実施の形態では、光触媒槽２２による処理後の水を処理するに際し、図２に示す活性炭塔２４にて下向流式を採用している。即ち、本実施の形態では、光触媒槽２２によって過酢酸や過酸化水素が一次分解された後の排水を処理するものであることから、気泡を抜けやすくすることの重要性が低く、過酢酸や過酸化水素を含む水の流出を抑制することの方が重視される。そこで、本実施の形態では、２次分解を行う活性炭塔２４では、上方から処理前の排水を供給し、下方から処理済みの水を取り出す下向流式を採用している。
【００３４】
尚、活性炭塔２４に充填される粒状活性炭は、過酢酸や過酸化水素に適したものであれば原料や形状に制限はない。通常、石炭系やヤシガラ系等の粒状活性炭が用いられる。粒状活性炭の充填層高は１〜２ｍ程度、通水の空間速度は１０〜２０ｈ-１程度である。また、活性炭塔２４では、水による逆流洗浄を定期的に行って、粒状活性炭充填層に蓄積したリンサー排水由来の懸濁物質および活性炭の摩耗によって生じた活性炭微粉を、活性炭塔２４外へ排出する。更に、活性炭塔２４では塔内での細菌の繁殖を抑制するために、熱水殺菌(８０〜９０℃)が定期的に行なわれる。
【００３５】
活性炭塔２４にて処理された活性炭塔処理水は、活性炭塔処理水配管４５を通じてイオン交換装置２５に送られる。イオン交換装置２５では、活性炭塔処理水に含まれる酢酸イオンや共存カチオンなどのイオン性物質が除去され、例えば、電気伝導率１ｍＳ/ｍ at ２５℃以下の処理水が得られる。イオン交換装置処理水は、イオン交換装置処理水配管４６を通じて中継槽１３へ導出される。
【００３６】
イオン交換装置２５については、活性炭塔処理水に含まれる酢酸イオンおよび酢酸の対イオンのカチオンを除去できる装置であれば、特に制限はない。通常、２床３塔式(カチオン交換塔、脱炭酸塔およびアニオン交換塔で構成)や、混床式(混床塔にカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂を充填し樹脂を混合した状態で通水)のイオン交換装置２５が用いられる。カチオン交換樹脂としては、リンサー排水の水質に応じて、強酸性カチオン交換樹脂を単独で用いる場合と、弱酸性カチオン交換樹脂と強酸性カチオン交換樹脂とを併用する場合とがある。陰イオン交換樹脂については、リンサー排水の水質に応じて、強塩基性アニオン交換樹脂または弱塩基性アニオン交換樹脂を単独で用いる場合と、弱塩基性アニオン交換樹脂と強塩基性アニオン交換樹脂とを併用する場合とがある。イオン交換装置２５は、通水量が設定値に達したらカチオン交換樹脂およびアニオン交換樹脂を酸およびアルカリでそれぞれ再生する。イオン交換装置２５ではこの通水工程と再生工程を交互に繰り返して酢酸イオンおよび共存カチオンの除去を行う。また、イオン交換装置２５では、装置内での細菌繁殖を抑制するために熱水殺菌(８０〜９０℃)が定期的に行なわれる。
【００３７】
尚、リンサー排水回収装置２０からの排水としては、活性炭塔２４の逆流洗浄排水および熱水殺菌排水、イオン交換装置２５の再生排水および熱水殺菌排水が装置外に排出される。図１に示したリンサー排水回収システム１００の中継槽１３では、上述のようなリンサー排水回収装置２０からの排水の排出量に見合う量の補給水が加えられる。
【００３８】
以上、詳述したように、実施の形態１によれば、ｐＨ調整装置２１、光触媒槽２２、活性炭塔２４、およびイオン交換装置２５によって、過酢酸や過酸化水素などの過酸化物を含有する無菌充填設備のリンサー排水をリサイクル可能な水に安定して処理し、無菌充填設備リンサー１０に回収して再使用することができる。
【００３９】
〔実施の形態２〕
実施の形態１では、図２に示す活性炭塔２４にて処理された活性炭塔処理水は、活性炭塔処理水配管４５を通じてイオン交換装置２５に送られるように構成されている。実施の形態２では、このイオン交換装置２５に代えて逆浸透膜装置(後述)が用いられ、活性炭塔処理水に含まれる酢酸イオンおよび共存カチオンなどのイオン性物質は、イオン交換装置２５ではなく、逆浸透膜装置にて除去される点が異なっている。
尚、実施の形態１と同様の機能については同様の符号を用い、ここではその詳細な説明を省略する。
【００４０】
図３は、実施の形態２におけるリンサー排水回収装置２０を示した構成図である。この図３に示すリンサー排水回収装置２０では、図２に示したイオン交換装置２５に代えて逆浸透膜装置２７が設けられている。また、逆浸透膜装置処理水が中継槽１３へ導出される逆浸透膜装置処理水配管４８を備えている。
この逆浸透膜装置２７は、図示しない保安フィルタ、逆浸透膜装置供給ポンプ、逆浸透膜モジュールユニット、およびこれらの連絡配管から構成される。逆浸透膜モジュールユニットに充填される逆浸透膜モジュールは、活性炭塔処理水に含まれる酢酸イオンや共存カチオンなどのイオン性物質を除去できるものであれば、材質や形状に特に制限はない。例えば、ポリアミド系の複合膜逆浸透膜モジュールが使用される。逆浸透膜モジュールユニットでは、逆浸透膜装置２７への供給水の水質によって異なるが、通常供給水の７０〜９０％程度を逆浸透膜装置処理水配管４８から透過水(処理水)として取り出され、残りの１０〜３０％程度の濃縮水は装置外へ排出される。尚、耐熱性逆浸透膜モジュールを用いると、逆浸透膜装置２７を熱水殺菌(８０〜９０℃)できるので、細菌の繁殖抑制に効果的である。
【００４１】
この実施の形態２におけるリンサー排水回収装置２０からの排水としては、活性炭塔２４の逆流洗浄排水および熱水殺菌排水、逆浸透膜装置２７の濃縮水、および熱水殺菌を行う逆浸透膜装置２７については熱水排水が装置外に排出される。図１に示したリンサー排水回収システム１００の中継槽１３では、上述のようなリンサー排水回収装置２０からの排水の排出量に見合う量の補給水が加えられる。
【００４２】
このように、実施の形態２によれば、実施の形態１のイオン交換装置２５に代えて逆浸透膜装置２７を用いた。そして、実施の形態１と同様に過酢酸や過酸化水素などの過酸化物を含有する無菌充填設備のリンサー排水をリサイクル可能な水に安定して処理し、無菌充填設備リンサー１０に回収して再使用することが可能となる。
【００４３】
以上、詳述したように、本実施の形態(実施の形態１および実施の形態２)によれば、光触媒槽２２および下向流式の活性炭塔２４によって、無菌充填設備リンサー１０などの所定の設備からの排水中に含まれる過酢酸や過酸化水素などの過酸化物を、従来装置に比べてより安定して分解処理でき、かつ運転管理が容易な排水回収装置を提供することができる。また、処理安定性が高く運転管理が容易な排水回収システムを提供することができる。これによって、用水量低減による水資源節約と排水量低減による水環境への負荷低減を図ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、例えば、リンサー排水をリサイクルする無菌充填設備など各種設備の排水回収装置や、排水回収装置を含む排水回収システムなどに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本実施の形態が適用されるリンサー排水回収システムの全体構成を示した図である。
【図２】リンサー排水回収装置を詳述した構成図である。
【図３】実施の形態２におけるリンサー排水回収装置を示した構成図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０…無菌充填設備リンサー、１１…リンサー排水受槽、１２…リンサー排水ポンプ、１３…中継槽、１４…無菌水製造装置、２０…リンサー排水回収装置、２１…ｐＨ調整装置、２２…光触媒槽、２３…一次処理水槽、２４…活性炭塔、２５…イオン交換装置、２７…逆浸透膜装置、１００…リンサー排水回収システム
【図１】
2006289283.tif 000003
【図２】
2006289283.tif 000004
【図３】
2006289283.tif 000005