(57)【要約】【課題】  油脂を含んだ被処理水を効率良く浄化する装置を提供する。【解決手段】  水処理装置を、少なくとも油脂を含む被処理水を供給する被処理水供給口と、少なくともルテニウムを含む浄化材を保持するとともに、前記被処理水供給口から供給された前記被処理水を、前記浄化材に接触させながら通水する通水路と、前記通水路内に保持された前記浄化材に酸化水を供給し、前記浄化材に前記酸化水を接触させる酸化水供給手段と、で構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも油脂を含む被処理水を供給する被処理水供給口と、
少なくともルテニウムを含む浄化材を保持するとともに、前記被処理水供給口から供給された前記被処理水を、前記浄化材に接触させながら通水する通水路と、
前記通水路内に保持された前記浄化材に酸化水を供給し、前記浄化材に前記酸化水を接触させる酸化水供給手段と、
を具備することを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
前記通水路における前記被処理水と前記酸化水との比率を制御する通水制御手段を具備することを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
【請求項３】
前記酸化水供給手段が、塩素およびハロゲン塩の少なくとも一方を含んだ水を電解して電解水を生成する電解水生成手段を具備し、前記電解水を前記酸化水として供給する請求項１または２に記載の水処理装置。
【請求項４】
前記通水路内において前記被処理水を加熱するための加熱手段を具備することを特徴とする請求項１または２に記載の水処理装置。
【請求項５】
前記浄化材が、チタン化合物または炭化物からなる担持体を含み、ルテニウムの含有率が１〜５重量％であることを特徴とする請求項１または２に記載の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも油脂を含む被処理水（原水）から、当該有機物を酸化分解除去するための水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場の食堂、各種レストランや一般家庭、特に油脂を多く利用する焼肉屋やケーキ屋などの店舗からは大量の油脂が排出されて下水へ放出されている。排出された油脂は排水管内に付着してスライム化し、流水断面積の縮小や管閉塞を生じる原因ともなっている。また、排出された油脂は下水処理で十分には除去できず、周辺の河川や近海の水質環境の大きな一因ともなっている。
【０００３】
このような問題を避けるために、業務上、油脂を大量に流さないようにグリーストラップを設置し、グリーストラップの槽に溜まった油脂を産業廃棄物として適切な処理に供することが義務づけられている。このような油脂の分離回収やメンテナンス処理で多くの費用を事業主が負担している。この費用を抑えるために、油脂などを分離するだけで無く、分解除去する方法として、微生物により酸化分解する方法が最も一般的である。
【０００４】
また、微生物による酸化分解は、大きな反応槽が必要であったり、反応に時間がかかったり、酸化分解した微生物の多くは汚泥（微生物体）となってしまったりすることなどの問題があり、特に都市部のレストラン、焼肉屋、ケーキ屋などの小さな事業者では保有できない。これに対して、処理水中の有機物を化学的に酸化分解する方法が検討されている。例えば、処理水中の有機物を除去するために、酸化剤と触媒を用いて、化学的に酸化分解処理することが提案されている（例えば特許文献１および２）。
【特許文献１】特開平９−２０１５９０号公報
【特許文献２】特開平９−２５３６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１において提案されている技術には、以下の（１）〜（３）のような問題が依然として残る。（１）１００℃以上、より好ましくは１５０〜３７０℃という高温が必要であるため、多くのエネルギーを要するとともに、反応容器が腐食、劣化してしまう。（２）上記の高温において、液相を維持するために、更に高圧で反応させることが必要となり、反応容器、配管を含めて設備費が増大してしまう。（３）高温、高圧の激しい条件での反応であるために、触媒が汚染、劣化し易い。
【０００６】
また、特許文献２に記載されている技術は、反応を２工程に分け、触媒を用いた加熱条件が、５０〜１５０℃とより低温であるために、触媒の汚染、劣化の影響を低減できる。しかし、以下のような問題が生じる：（ｉ）；無触媒である第１の工程において、１００〜２５０℃の高温であるために、多大なエネルギーがかかる。（ｉｉ）；上記温度において液相を維持するために、高耐圧の容器が必要となる。（ｉｉｉ）；有機物の反応性の非常に高い温度域であるので、分解によって生成した化合物が再度重合などを起し、タールなどを発生し、容器を汚染する。
【０００７】
そこで、本発明は、低温で、簡単な操作で、かつ効率的に処理水から油脂を酸化分解除去するための装置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】
【０００８】
本発明に係る水処理装置は、
少なくとも油脂を含む被処理水を供給する被処理水供給口と、
少なくともルテニウムを含む浄化材を保持するとともに、前記被処理水供給口から供給された前記被処理水を、前記浄化材に接触させながら通水する通水路と、
前記通水路内に保持された前記浄化材に酸化水を供給し、前記浄化材に前記酸化水を接触させる酸化水供給手段と、
を具備することを特徴とする。
【０００９】
ここで、本発明における「酸化水」とは酸化性物質を含む水のことであり、「酸化性物質」としては、例えばＯＨラジカル、オゾン、ペルオキシ二硫酸イオン、過酸化水素、過マンガン酸イオン、塩素、ニクロン酸イオン、酸素、二酸化塩素、亜ハロゲン酸、次亜ハロゲン酸、次亜ハロゲン酸イオンなどが挙げられる。また、このハロゲンとしては、塩化物（Ｃｌ）、臭化物（Ｂｒ）、ヨウ化物（Ｉ）、または、これらの任意の組み合わせが挙げられる。
【００１０】
また、本発明においていう「油脂」とは、大豆油、菜種油、ごま油、コーン油、パーム油などの植物性油脂、ラード、牛脂、魚油などの動物性油脂などの食用油、また、潤滑油、機械油、絶縁油などに用いられるシリコン油、ジエステル系油、ポリオール系エステル油などの合成油や鉱油を含むものである。
【００１１】
上記のような本発明に係る水処理装置は、前記通水路における前記被処理水と前記酸化水との比率を制御する通水制御手段を具備するのが好ましい。
また、前記酸化水供給手段は、塩素およびハロゲン塩の少なくとも一方を含んだ水を電解して電解水を生成する電解水生成手段を具備し、前記電解水を前記酸化水として供給するものであるのが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係る水処理装置は、前記通水路内において前記被処理水を加熱するための加熱手段を具備することが好ましく、当該加熱手段により前記浄化材近傍の被処理水の温度を５０℃以下に加熱することが好ましい。
さらに、前記浄化材は、チタン化合物または炭化物からなる担持体を含み、ルテニウムの含有率が１〜５重量％であるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る水処理装置においては、通水路中に配置された浄化材のルテニウムが、酸化水と接触することで表面に活性な酸素を一時的に保持している。この状態で水中の油脂がルテニウムと接触すると、水中にも関わらず油脂は酸化されて十分に低分子化またはガス化される。そのため、本発明に係る水処理装置は、水中の油脂の酸化分解性が飛躍的に向上され、室温付近の低温でも分解除去できるために、大掛かりな装置と多大なエネルギーを要しないとともに、分解速度も早く、経済的に比較的低い処理コストで、水中の油脂を除去できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態１を説明する。図１は、本発明の実施の形態１の水処理装置の構成を示す概略断面図である。
図１の水処理装置１は、浄化材１２を保持するとともに、油脂を含んだ被処理水１３をこの浄化材に接触させながら通水したのちに排出口１４から排出する通水路１１、通水路１１への被処理水１３の流入を制御する被処理水流入バルブ１５、酸化水１７を供給するための酸化水供給手段１６、浄化材１２に酸化水１７の供給を制御する酸化水供給バルブ１８、浄化材１２を保持する浄化材保持具１９、被処理水１３の流路を構成する仕切り板２０を備える。
【００１５】
水処理は水処理装置１を用いて、以下のようにして行うことができる。まず、被処理水流入バルブ１５を閉じた状態で、酸化水供給バルブ１８を開いて、浄化材１２に酸化水１７を供給する。この状態で所定時間放置して酸化水１７中の酸化剤と浄化材１２のルテニウムが接触することでルテニウム表面に活性な酸素が発生して、この表面が水中の油脂を酸化し易い状態になる。この後に、酸化水供給バルブ１８を閉じて、被処理水流入バルブ１５を解放することで、被処理水１３を通水路１１内に通水する。
【００１６】
本実施の形態では、仕切り板２０により、直接的に浄化材１２に被接触水１３があたるのでなく、２枚の仕切り板の間にある被処理水１３から分離して浮いてくる油脂に対して浄化材２０が効率よく接触するようにしている。この２枚の仕切り板２０の間で浮いてきた油脂が、浄化材１２のルテニウムと接触することで酸化され、低分子化、さらにはガス化して水中から除去される。完全にガス化できないものも、低分子化されるとともに酸化によって水溶性が向上して水中に溶解して、排出口１４から排出される。したがって、配水管内で閉塞することも無くなり、さらに生分解性も上がるために下水処理場での分解も容易となっている。酸化水供給バルブ１８と被処理水流入バルブ１５の開閉制御は、所定期間で周期的に上記操作が繰り返され、浄化材１２の周辺で酸化水１７の濃度を上げて浄化材１２表面の活性な状態が再生される。
【００１７】
酸化水１７は、被処理水１３を流しながら供給すると、酸化によって消費されるルテニウム表面の活性な酸素が追加供給されることになり、ルテニウム表面での酸化反応を長期化するために特に好ましい。但し、その場合も、ルテニウム表面が汚れたりすることで酸化力が徐々に低下するために、所定期間ごとに、被処理水１３の流量を絞ることでルテニウム周辺の酸化水の濃度を上げることが好ましい。
【００１８】
本実施の形態では、２枚の仕切り板２０の間に浄化材１２を配置したが、被処理水１３が直接流入する箇所に配置することももちろんできる。この場合は、油脂以外の例えばでんぷんなどの溶解性の有機物も酸化するので、酸化水の供給を多くすることで対応することが好ましい。また、更に仕切り板を増やし、油脂の浮上分離回数を増やすとともに、浄化材１２も複数の箇所に配置することももちろんできる。
【００１９】
ここで、上述のように、本発明における「酸化水」とは酸化性物質を含む水のことであり、「酸化性物質」としては、例えばＯＨラジカル、オゾン、ペルオキシ二硫酸イオン、過酸化水素、過マンガン酸イオン、塩素、ニクロン酸イオン、酸素、二酸化塩素、亜ハロゲン酸、次亜ハロゲン酸、次亜ハロゲン酸イオンなどが挙げられる。また、このハロゲンとしては、塩化物（Ｃｌ）、臭化物（Ｂｒ）、ヨウ化物（Ｉ）、または、これらの任意の組み合わせが挙げられ、酸化力の強さから塩化物または臭化物が好ましい。特に、次亜塩素酸および次亜塩素酸イオンは試薬としても簡易に入手することができ、また食塩水の電気分解によっても簡易に作製することができるので特に好ましい。
【００２０】
酸化性物質を含んだ酸化水１７は、例えば、オゾン発生器により発生させたオゾンを水に溶解したり、別に貯留していた過酸化水素（保存の容易さから希釈したもの）や液体塩素を水に加えたりすることにより、酸化性物質を含んだ酸化水を生成することができる。また、亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウム（高度さらし粉を含む）、過マンガン酸カリウム、二クロン酸カリウム等を水に加えてイオン化し、そのイオン種を酸化性物質として含む酸化水を生成してもよい。さらには、亜塩素酸ナトリウムに塩酸を加えて二酸化塩素を生成させ、この二酸化塩素を水と混合して、酸化水を作製することもできる。
【００２１】
酸化水供給手段１６は、酸化性物質を含んだ酸化水１７を供給できるものであればよい。酸化水１７の供給は、収容部内の酸化水の量に応じて自動で行ったり、タイマーを用いて酸化水供給バルブ１８の開閉を自動化したり、または手動で行ってもよい。なお、酸化水供給手段１６に、酸化性物質を含んだ酸化水に侵されない材質、例えばポリ容器などを用いることができる。
【００２２】
これらの酸化性物質を含む酸化水１７を作製する場合、オゾン発生器を用いる以外は、酸化性物質を高濃度で含んだものを水に希釈して作製される。上記のような酸化性物質の中には、第一類の危険物として取り扱う必要があるものがあり、これらは、例えば、危険物取扱者の免許を持った者が取り扱う必要な場合もある。
また、酸化水に含まれる酸化性物質の濃度は、５０〜３０００ｐｐｍが好ましい。５０ｐｐｍ未満では酸化力が不十分であり、３０００ｐｐｍを超えると酸化力は十分であるが、浄化材保持具１９などへの腐食も大きくなり好ましくないからである。
【００２３】
浄化材１２は、担体の表面にルテニウムを担持して構成する。この担体は、アルミナ、シリカ、シリカ―アルミナ、チタニアなどのチタン化合物、ジルコニア、活性炭などの炭化物等の粒状担体、あるいはニッケル、ニッケル―クロム、ニッケル―クロム―鉄等の金属多孔粒状担体等を使用できる。ただし、油脂の酸化分解とともに多くの有機酸が生成されて酸性になる。そのために強酸性になっても化学的に安定なチタン化合物または炭化物の担持体を用いることが特に好ましい。
【００２４】
ルテニウムの担持量は、通常担体重量の０．０５〜２５％程度、好ましくは１〜５重量％である。１重量％未満では酸化力が低くなり、５重量％を超えても酸化力として大きな差がなく、高価なルテニウムを用いるために経済性が低くなるからである。
浄化材１２の形状は、球状、ペレット状、円柱状、破砕片状、粉末状等の種々の形態が使用できる。浄化材１２の大きさは、保持し易いように約１〜５０ｍｍである。浄化材保持具１９上での触媒２０の充填量は、被処理水１３の液面まで浸かる程度に充填する。
【００２５】
浄化材１２は、ルテニウム以外の貴金属および卑金属を更にルテニウムの重量以下に添加することももちろんできる。貴金属系成分としては、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、金などが例示される。卑金属系成分としては、鉄、銅、コバルト、マンガン、ニッケル、マグネシウム、タングステンなどが挙げられる。また、必要に応じて、テルル、ランタン、セリウム、セレンなどの助触媒成分を併用することにより、ルテニウムの酸化の活性増大、触媒体の耐熱性、耐久性、機械的強度の向上などを図ることができる。
【００２６】
通水路１１、仕切り板２０および浄化材保持具１９は、酸化水１７および油脂の酸化分解による酸による腐食に対して十分な耐久性を有する材料で構成されることが好ましい。このような構成材料としては、例えば、酸化水１７が少なくとも接触する内面は、ＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６などのステンレス鋼、ハステロイやインコネルなどの耐熱性合金、ＰＴＦＥやＰＦＡなどのフッ素樹脂等で被覆されていることが好ましい。
浄化材保持具１９は、被処理水１３から浮遊分離してくる油脂を邪魔しないとともに、浄化材１２が落下しないように浄化材１２の大きさよりも小さく開口した孔を有し、メッシュ状、多孔質状の形状を採用できる。
【００２７】
浄化材１２の近傍を加熱する事でルテニウム表面での酸化反応を加速できる。このとき、加熱手段（図示せず）として、例えば、ジュール熱を用いた電気加熱手段、ガスや石油などの燃焼熱を用いた燃焼手段、ヒートポンプ、誘導加熱手段などが挙げられる。電気加熱などにより加熱する接触加熱手段を加熱手段として用いる場合、このような加熱手段は、収容部の内壁に設置したり、投げ込みヒータのように配管をコイル状にして収容部内部の水に直接接触させて配置したりすることが好ましい。このような形態とすることにより、加熱効率を高めることが可能となる。
加熱温度は、５０℃以下が好ましい。なぜならば、高いほど酸化反応は加速されるが、酸化性物質の分解速度も加速されるために、５０℃を超えると酸化率が下がるためである。
【００２８】
実施の形態２
図２は、本発明の実施の形態２の水処理装置２の構成を示す概略断面図である。なお、図２において、図１と同じ構成要素については同じ符号を付与している。
図２の水処理装置２は、酸化水供給手段１６の代わりに、電解質を含む水２２を電解して陽極電解水２３と陰極電解水２４である電解水を生成する電解水生成手段２１を備える。電解水生成手段２１は、電解槽２５と隔膜２６と一対の電極２７から構成され、また、ハロゲン塩などの電解質を含む水２２を電気分解するのみなので、その電解水生成手段２１の管理が簡単となる。したがって、本実施形態の水処理装置は、化学物質の管理体制が実現できる産業用途のみならず、一般家庭、レストランなどの化学物質の管理が困難である場所でも用いることが可能となる。
【００２９】
次に、水処理は水処理装置２を用いて、上記実施の形態１と基本的には同様にして、以下のようにして行うことができる。まず、被処理水流入バルブ１５を閉じた状態で、酸化水供給バルブ１８を開いて、電解質を含む水２２を電解槽２５に投入するとともに、１対の電極間に通電して電解水を生成する。陽極側の電解水である陽極電解水２２を浄化材１２に供給する。残りの陰極電解水２４は、浄化材１２に接触後の被処理水１３に混合され、一部中和として働く。
【００３０】
この状態で所定時間放置して陽極電解水２３中の次亜塩素酸などの酸化剤と浄化材１２のルテニウムが接触することでルテニウム表面に活性な酸素が発生し、水中の油脂を酸化し易い状態になる。この後に、酸化水供給バルブ１８を閉じて、被処理水流入バルブ１５を解放することで、被処理水１３を通水路１１内に通水する。本実施の形態でも、仕切り板２０により、直接的に浄化材１２に被接触水１３があたるのでなく、２枚の仕切り板の間にある被処理水１３から分離して浮いてくる油脂に対して浄化材２０が効率よく接触するようにしている。
【００３１】
この２枚の仕切り板２０の間で浮いてきた油脂が、浄化材１２のルテニウムと接触することで酸化され、低分子化、さらにはガス化して水中から除去される。完全にガス化できないものも、低分子化されるとともに酸化によって水溶性が向上して水中に溶解して、排出口１４から排出される。したがって、配水管内で閉塞することも無くなり、さらに生分解性も上がるために下水処理場での分解も容易となっている。
【００３２】
陽極電解水２３は、被処理水１３を流しながら供給することにより、酸化によって消費されるルテニウム表面の活性な酸素が追加供給され、ルテニウム表面での酸化反応を長期化するために特に好ましい。更に陰極電解水２４の混入により、油脂の分解により酸性化した被処理水１３のｐＨが中性側に中和されるので特に好ましい。但し、連続して電解水を供給する場合でも、ルテニウム表面が汚れたりすることで酸化力が徐々に低下するために、所定期間ごとに、被処理水１３の流量を絞ることでルテニウム周辺の陽極電解水２３の濃度を上げることが好ましい。
【００３３】
上記電解水は、電解質を含む水２２、特に塩素などのハロゲン塩の少なくとも１種を含む水を電気分解（以下「電解」ともいう）することにより生成される。このうち、ハロゲン塩を電解質として使用すると、電解水中の酸化性物質の量を増加するため特に好ましい。ハロゲン塩を溶解させた水を電気分解すると、下記式（１）により、陽極側近傍にて酸化性物質である塩素ならびに次亜ハロゲン酸が生成する。
２Ｘ-  →  Ｘ2  ＋  ２ｅ-
Ｘ2  ＋  Ｈ2Ｏ  →  ＨＸＯ  ＋  ＨＸ
（Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ）                    ・・・式（１）
【００３４】
ハロゲン塩としては、塩化物、臭化物、またはフッ化物が挙げられるが、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化カルシウムは、イオンへの解離度も高く、取り扱いも容易でため、特に好ましい。
上記のような電解水は、酸化性物質、例えば、次亜塩素酸、過酸化水素をすでに含有している。このため、酸化性物質を薬剤として添加しなくともよいため、取り扱いが容易となり、前述の水処理装置1よりも好ましい。なお、電解水は、残留塩素のある水道水を電解することによっても得られるが、酸化性物質の量を増加させるために、上記のようなハロゲン塩を含む水を電解して、電解水を生成することが好ましい。
【００３５】
さらに、本発明においては、上記実施の形態１でも同様であるが、酸化性物質が有機物を酸化する効果ができるだけ大きくなることが好ましい。なかでも、次亜塩素酸や亜塩素酸を用いる場合、ｐＨが高くなるとプロトンが解離してイオンとなる。例えば、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）の場合、ｐＨが高くなると、ＣｌＯ-が増加してしまい、酸化水の酸化力が低下する。したがって、次亜塩素酸や亜塩素酸を酸化性物質として用いる場合、それらがイオンでなく、酸型（電荷的に中性）の状態で存在するように、酸化水のｐＨは、８未満であることが好ましい。次亜塩素酸の場合、その酸型の存在が９割以上となるため、酸化水のｐＨを６．５以下にすることが特に好ましい。
【００３６】
電解水生成手段２１としては、電解槽２５と、電解槽に隔膜２６を介して配置された２つの電極２７（陽極と陰極）からなる電解装置を用いることができる。陽極と陰極との間を隔膜で仕切っているために、陽極側と陰極側の電解水が混合することなく、それぞれを陽極電解水２３と陰極電解水２４として別個に取り出すことができ、特に陽極電解水２３は次亜塩素酸などを含んで酸化力の強い酸化水として使用できる。なお、この酸性の陽極電解水２３にアルカリ性の陰極電解水２４を追加して、ｐＨを調整して電解水としたものを、酸化水として用いることもできる。
【００３７】
上記電解に用いられる電極２７としては、電気分解反応の用途で通常用いられる材料、例えば、その表面が、ルテニウム、イリジウム、白金、パラジウム、ロジウム、錫若しくはこれらの酸化物又はフェライトを有する材料からなるものが挙げられる。また、電極自体が、ルテニウム、イリジウム、白金、パラジウム、ロジウム、錫若しくはこれらの酸化物又はフェライト等から構成されていてもよい。あるいは、電極の基材の表面が、ルテニウム、イリジウム、白金、パラジウム、ロジウム、錫若しくはこれらの酸化物又はフェライト等で被覆されていてもよい。ルテニウム、イリジウム、白金、パラジウム、ロジウム、または錫は、金属単体であってもよいし、酸化物であってもよい。また、これらの金属の合金も好適に用いられる。合金としては、例えば、白金−イリジウム合金、ルテニウム−錫合金、ルテニウム−チタン合金などが挙げられる。上記のような金属等は、耐食性に優れており、陽極として用いるのに好適である。
【００３８】
特に、塩素発生用の陽極としては、更に不溶解性、電解水質の安全性、逆電圧洗浄時の耐久性が要求される。このような電極としては、パラジウム、ルテニウム、白金とイリジウムとの合金等を主成分とするものが好ましい。
なお、陰極には、特に厳しい不溶性が要求されないため、例えばステンレス、炭素鋼、チタン又はチタン合金、ハステロイ、インコネル等のニッケル合金からなる陰極を用いることができる。
【００３９】
電気分解は、例えば、電圧は５〜５０Ｖ、電流は電極表面積あたり０．５〜６００Ａ／ｍ2の条件で実施することが好ましい。電流密度が６００Ａ／ｍ2より高い場合には、陽極の表面が剥離したり、陽極自体が溶出し易くなったりする。電流密度が０．５Ａ／ｍ2より小さい場合には、陽極の面積を大きくする必要があり、電解水生成手段の小型化が困難となる。
【００４０】
隔膜２６には、セラミック、樹脂、ガラス繊維などを使用できる。例えば、隔膜としては、ポリエステル、ガラス繊維等の不織布に、０．２〜２００μｍの孔径の細孔を有する樹脂皮膜をつけて親水性としたものが挙げられる。
電解槽２５としては、例えば、塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの樹脂からなるものを用いることができる。また、電解水を供給するための配管には硬質塩ビ管などを用いることができる。
【００４１】
電解水生成手段２１は、上記酸化性物質を含んだ電解水を生成できるものであればよい。例えば、電解水生成手段２１としては、電解槽と、その電解槽に隔膜を介さずに配置された陽極と陰極とからなる電解手段も使用できる。この装置では、隔膜を有さないため、陽極近傍に生成した電解水と、陰極近傍に生成した電解水とが自然に混合される。その混合により得られた弱酸性の電解水を、酸化水として用いることもできる。
【００４２】
電解水としては、上記のように、電気分解により陽極で生成された酸性の陽極水、電気分解により陰極で生成されたアルカリ性陰極水、陽極で生成された陽極水と陰極で生成された陰極水を合わせた弱酸性の電解水がある。上記装置に用いられる隔膜や、電解される液の種類を変更することによって、酸性水、微酸性水、電解次亜水、アルカリ水などを形成できる。
【００４３】
塩素や塩化物の塩を含む水を電気分解した場合には、その電解水には、次亜塩素酸や次亜塩素酸イオン、塩素等が含まれる。このとき、電解水に含まれる次亜塩素酸と次亜塩素酸イオンと塩素を含む、有効塩素濃度は、５０〜３０００ｐｐｍに調整されることが好ましい。電解水の有効塩素濃度が５０ｐｐｍ未満では、酸化力が不十分となる。有効塩素濃度が３０００ｐｐｍを超えると、酸化力は十分であるが、収容部など、電解水と接触している部分が腐食されるようになる。このことは、以下の実施の形態でも同様である。
【００４４】
実施の形態３
図３は、本発明の実施の形態３の水処理装置３の構成を示す概略断面図である。なお、図３において、図１および図２と同じ構成要素については同じ符号を付与している。
図３の水処理装置３は、陽極電解水２３を被処理水１３と同じ場所に入れ、浄化材１２を定期的に活性とするために、酸化水供給バルブ１８と被処理水流入バルブ１５の解放制御をして陽極電解水２３および被処理水１３の流入量を制御する通水制御手段３０を配置している。この場合、陽極電解水２３が十分に混合されるので、更に効率よく浄化材１２にて油脂が酸化分解される構成となっている。
【００４５】
また、浄化材２２に通水する構造をとっているので、油脂の浮上分解を促進するために、２箇所に浄化材１２を配置している。但し、浄化材１２による酸化力の低下を避けるために、通水制御手段３０によって定期的に被処理水１３の流入を絞っている。また、本実施形態では、被処理水１３は全て浄化材１２を通過するために、油脂以外で水中に分散または可溶化している有機物も酸化分解により除去が可能となっている。
【００４６】
次に、水処理は水処理装置３を用いて、上記実施の形態1および２と基本的には同様にして、以下のようにして行うことができる。まず、被処理水流入バルブ１５を絞った状態または完全に閉じた状態にする。次に、酸化水供給バルブ１８を開いて、電解質を含む水２２を電解槽２５に投入するとともに、１対の電極間に通電して電解水を生成する。陽極側の電解水である陽極電解水２２を通水路１１の入り口に供給する。残りの陰極電解水２４は、浄化材１２に接触後の被処理水１３に混合され、一部中和として働く。供給された陽極電解水２２は仕切り板２０に沿って、浄化材保持具１９を通って浄化材２２に達する。
【００４７】
この状態で所定時間放置して陽極電解水２３中の次亜塩素酸などの酸化剤と浄化材１２のルテニウムが接触することでルテニウム表面に活性な酸素が発生し、水中の油脂を酸化し易い状態になる。この後に、被処理水流入バルブ１５を解放することで、被処理水１３を通水路１１内に通水し、浄化材１２に接触させて浄化処理する。なお本実施の形態では、陽極電解水２３の供給を完全に止めるのでなく、徐々に供給して浄化材１２の酸化力を低下させないほうが好ましい。
【００４８】
水中の油脂が、浄化材１２のルテニウムと接触することで酸化され、低分子化、さらにはガス化して水中から除去される。完全にガス化できないものも、低分子化されるとともに酸化によって水溶性が向上して水中に溶解して、排出口１４から排出される。したがって、配水管内で閉塞することも無くなり、さらに生分解性も上がるために下水処理場での分解も容易となっている。
【００４９】
陽極電解水２３は、被処理水１３を流しながら供給することにより、酸化によって消費されるルテニウム表面の活性な酸素が追加供給され、ルテニウム表面での酸化反応を長期化するために特に好ましい。更に陰極電解水２４の混入により、油脂の分解により酸性化した被処理水１３のｐＨが中性側に中和されて特に好ましい。但し、連続して電解水を供給する場合でも、ルテニウム表面が汚れたりすることで酸化力が徐々に低下するために、所定期間ごとに、被処理水１３の流量を絞ることでルテニウム周辺の陽極電解水２３の濃度を上げることが好ましい。
【００５０】
加熱手段は、実施の形態1で説明したが、実施の形態２および３においても必要に応じて追加することができる。
なお、本発明の水処理装置は、従来のグリーストラップの代替として使用できる。また、レストランなどからの油脂を多く含んだ排水の処理のみならず、浄化槽にて生ゴミや糞尿が微生物処理された後や、下水道処理設備による処理後の排水などを更に浄化処理する場合にも有用である。
【００５１】
実施の形態１〜３において、仕切り板は限定されず、更に増やし、油脂の浮上分離回数を増やすとともに、浄化材１２も複数の箇所に配置することももちろんできる。
ここで、本発明の水処理装置の実施例を以下に説明する。なお、以下の実施例は本発明の一態様を説明するためのものであり、本発明を限定するものではない。
【実施例】
【００５２】
《実施例１》
図２に示す水処理装置２を用いて、油脂を含む台所排水を対象に水処理を行った。油脂を含む台所排水として、大豆油を水に懸濁混合したものを擬似台所排水として用いた。
水処理装置２は、ＳＵＳ３１６などのステンレス鋼製で作製した容積約５Ｌのものを用いた。また、浄化材保持具１９には、ＳＵＳ３１６製開口径２ｍｍのパンチングメタルを用いた。浄化材保持具１９の上部に、アルミナを担体として５重量％ルテニウムを担持した粒径約５ｍｍのペレット状の浄化材１２を約２００ｇ充填した。
【００５３】
まず、被処理水流入バルブ１５を閉じた状態で、酸化水供給バルブ１８を開いて、電解質を含む水２２を電解槽２５に投入するとともに、１対の電極間に通電して電解水を生成する。電解水には０．１重量％の食塩水を用い、約２０Ｖの条件で電解させて、ｐＨ３、有効塩素濃度１８００ｐｐｍの陽極電解水２２を生成させた。この陽極電解水２２を浄化材１２に供給する。
【００５４】
この状態で１時間放置して陽極電解水２３中の次亜塩素酸などの酸化剤と浄化材１２のルテニウムが接触することでルテニウム表面に活性な酸素が発生し、水中の油脂を酸化し易い状態になる。この後に、酸化水供給バルブ１８を閉じて、被処理水流入バルブ１５を解放することで、被処理水１３を通水路１１内に通水する。本実施例では、ＴＯＣ２５０ｐｐｍに調製した大豆油を含む懸濁排水を被処理水として、１０Ｌ／分で通水させた。
【００５５】
仕切り板２０により、直接的に浄化材１２に被接触水１３があたるのでなく、２枚の仕切り板の間にある被処理水１３から分離して浮いてくる大豆油に対して浄化材２０が効率よく接触していた。この２枚の仕切り板２０の間で浮いてきた大豆油が、浄化材１２のルテニウムと接触することで酸化され、低分子化、さらにはガス化して水中から除去される。完全にガス化できないものも、低分子化されるとともに酸化によって水溶性が向上して水中に溶解して、排出口１４から排出される。排水口１４から排出された被処理水のＴＯＣの測定したところ、約１０ｐｐｍであり、液の濁りは認められなかった。
【００５６】
したがって、配水管内で閉塞することも無くなり、さらに生分解性も上がるために下水処理場での分解も容易となっている。また、浄化材近傍の被処理水をサンプリングしてＴＯＣを測定したところ、５０ｐｐｍと、排水口よりも高濃度になってはいたが、かなり低減されている。この状態で１ヶ月運転したものの、浄化材付近および水処理装置２内の汚れオイルなどの堆積は殆ど無く、メンテナンスの必要も無かった。
【００５７】
以上のように、本実施例によれば、油分を含む排水に対して本発明の水処理装置を適用することにより、油分は酸化分解され排水が浄化されるとともに、油分の堆積も無くメンテナンスが容易な排水処理とすることができる。
【００５８】
《実施例２》
図１に示す水処理装置１を用いて、油脂を含む台所排水を対象に水処理を行った。油脂を含む台所排水として、中性脂肪であるトリオレインを水に懸濁混合したものを擬似台所排水として用いた。
水処理装置１は、ＳＵＳ３１６などのステンレス鋼製で作製した容積約５Ｌのものを用いた。また、浄化材保持具１９には、ＳＵＳ３１６製開口径２ｍｍのパンチングメタルを用いた。浄化材保持具１９の上部に、アルミナを担体として５重量％ルテニウムを担持した粒径約５ｍｍのペレット状の浄化材１２を約２００ｇ充填した。
【００５９】
まず、被処理水流入バルブ１５を閉じた状態で、酸化水供給バルブ１８をあいて、酸化水１７を注入した。本実施例では、ｐＨ５、有効塩素濃度２０００ｐｐｍの次亜塩素酸水溶液を用いて、浄化材１２に供給した。この状態で１時間放置して酸化水１７の酸化剤、次亜塩素酸と浄化材１２のルテニウムが接触することでルテニウム表面に活性な酸素が発生し、水中の油脂が酸化し易い状態になる。この後に、酸化水供給バルブ１８を閉じて、被処理水流入バルブ１５を解放することで、被処理水１３を通水路１１内に通水する。
【００６０】
本実施例では、ＴＯＣ２００ｐｐｍに調製したトリオレインを含む懸濁排水を被処理水として、１０Ｌ／分で通水させた。仕切り板２０により、直接的に浄化材１２に被接触水１３があたるのでなく、２枚の仕切り板の間にある被処理水１３から分離して浮いてくる大豆油に対して浄化材２０が効率よく接触していた。この２枚の仕切り板２０の間で浮いてきた大豆油が、浄化材１２のルテニウムと接触することで酸化され、低分子化、さらにはガス化して水中から除去される。完全にガス化できないものも、低分子化されるとともに酸化によって水溶性が向上して水中に溶解して、排出口１４から排出される。排水口１４から排出された被処理水のＴＯＣの測定したところ、約３２．４ｐｐｍであり、液の濁りは殆ど認められなかった。  
【００６１】
したがって、配水管内で閉塞することも無くなり、さらに生分解性も上がるために下水処理場での分解も容易となっている。また、浄化材近傍の被処理水をサンプリングしてＴＯＣを測定したところ、７５ｐｐｍと、排水口よりも高濃度になってはいたが、かなり低減されている。この状態で１ヶ月運転したものの、浄化材付近および水処理装置２内の汚れオイルなどの堆積は殆ど無く、メンテナンスの必要も無かった。
【００６２】
以上のように、本実施例によれば、油分を含む排水に対して本発明の水処理装置を適用することにより、油分は酸化分解され排水が浄化されるとともに、油分の堆積も無くメンテナンスが容易な排水処理とすることができる。
【００６３】
《実施例３〜６》
対象とする排水を、以下のように変更したこと以外は、実施例１と同様にして、水処理を行った。実施例３では、２００ｐｐｍに調製したグルコース水溶液、実施例４では、２００ｐｐｍに調製したアラニン（アミノ酸）水溶液、実施例５では、２００ｐｐｍに調製した乳酸水溶液、実施例６では、２００ｐｐｍに調製した尿素水溶液、それぞれを対象に水処理を行った。
【００６４】
【表１】
2006334471.tif 000003
【００６５】
表１に示されるように、油分ほどの浄化力は期待できないものの、油分以外の物質であっても、酸化分解され浄化されていることが分かる。このことから、油分をはじめとする混合物を含む排水の処理においては、油分はもとより、油分以外の成分も浄化されるために、配水管内で閉塞することも無くなり、さらに生分解性も上がるために下水処理場での分解も容易となっている。
【００６６】
《実施例７》
図３に示す水処理装置３を用いて、油脂を含む台所排水を対象に水処理を行った。油脂を含む台所排水として、サラダ油の１種であるコーン油を水に懸濁混合したものを擬似台所排水として用いた。
水処理装置３は、ＳＵＳ３１６などのステンレス鋼製で作製された容積約５Ｌのものを用いた。また、浄化材保持具１９には、ＳＵＳ３１６製開口径２ｍｍのパンチングメタルを用いた。浄化材保持具１９の上部に、アルミナを担体として５重量％ルテニウムを担持した粒径約５ｍｍのペレット状の浄化材１２を約２００ｇ充填した。また、本実施例では、浄化材１２の近傍を加熱する事でルテニウム表面での酸化反応を加速した。加熱手段（図示せず）は、投げ込みヒータを浄化材収容部の水に直接接触させて配置させた。
【００６７】
まず、被処理水流入バルブ１５を閉じた状態で、酸化水供給バルブ１８を開いて、電解質を含む水２２を電解槽２５に投入するとともに、１対の電極間に通電して電解水を生成する。電解水には０．１重量％の食塩水を用い、通水制御手段３０と電解の制御により、ｐＨ５、有効塩素濃度２０００ｐｐｍに調製した陽極電解水２２を生成させた。この陽極電解水２２を浄化材１２に供給する。
【００６８】
この状態で室温約２５℃に１時間放置して酸化水１７の酸化剤、次亜塩素酸と浄化材１２のルテニウムが接触することでルテニウム表面に活性な酸素が発生して、水中の油脂を酸化し易い状態になる。この後に、酸化水供給バルブ１８を閉じて、被処理水流入バルブ１５を解放することで、被処理水１３を通水路１１内に通水する。本実施例では、ＴＯＣ２００ｐｐｍに調製したコーン油を含む懸濁排水を被処理水として、１０Ｌ／分で通水させた。
【００６９】
仕切り板２０により、直接的に浄化材１２に被接触水１３があたるのでなく、２枚の仕切り板の間にある被処理水１３から分離して浮いてくるコーン油に対して浄化材２０が効率よく接触していた。この２枚の仕切り板２０の間で浮いてきたコーン油が、浄化材１２のルテニウムと接触することで酸化され、低分子化、さらにはガス化して水中から除去される。完全にガス化できないものも、低分子化されるとともに酸化によって水溶性が向上して水中に溶解して、排出口１４から排出される。排水口１４から排出された被処理水のＴＯＣの測定したところ、約３６ｐｐｍであり、液の濁りは殆ど認められなかった。
【００７０】
したがって、配水管内で閉塞することも無くなり、さらに生分解性も上がるために下水処理場での分解も容易となっている。また、浄化材近傍の被処理水をサンプリングしてＴＯＣを測定したところ、３０ｐｐｍと、排水口よりも高濃度になってはいたが、かなり低減されている。この状態で１ヶ月運転したものの、浄化材付近および水処理装置２内の汚れオイルなどの堆積は殆ど無く、メンテナンスの必要も無かった。
【００７１】
《実施例８〜１４》
次に、浄化材１２に供給する陽極電解水２２のｐＨ、浄化材を収容する水の温度を、以下のように変更したこと以外、実施例７と同様にして、水処理を行った。実施例８では、２５℃でｐＨ２．５、実施例９では、２５℃でｐＨ６．５、実施例１０では、２５℃でｐＨ８、実施例１１では、２５℃でｐＨ９、実施例１２では、４０℃でｐＨ５、実施例１３では、５０℃でｐＨ５、実施例１４では、６０℃でｐＨ５、で処理を行った。
次に、実施例８〜１４の水処理における排出口からの排水のＴＯＣを測定した。結果を、表２に示す。
【００７２】
【表２】
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【００７３】
表２に示されるように、ｐＨに関しては、８より小さいことが好ましい。さらには、ｐＨ６，５以下にすることがより好ましい。これは、次亜塩素酸や亜塩素酸を酸化性物質として用いる場合、それらが、イオンでなく、酸型（電荷的に中性）の状態で存在するように、酸化水のｐＨは、８未満であることが好ましいからであり、次亜塩素酸の場合、その酸型の存在が９割以上となるため、酸化水のｐＨを６．５以下にすることが特に好ましいからである。
【００７４】
また、温度に関しては、室温付近から５０℃までは浄化能力は高いが、５０℃より高温では、浄化能力は落ちる。加熱温度は、５０℃以下が好ましい。なぜならば、高いほど酸化反応は加速されるが、酸化性物質の分解速度も加速されるために、５０℃を超えると酸化率が下がるためである。また、高温では、蒸気が発生する、臭気が強くなる、エネルギーを要するなどのあるため、なおのこと５０℃以下であることが好ましい。
【００７５】
以上のように、油分を含む排水に対して本発明の水処理装置を適用することにより、油分は酸化分解され排水が浄化されるとともに、油分の堆積も無くメンテナンスが容易な排水処理とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明の水処理装置により、油脂を含んだ水の浄化処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る水処理装置１の構成を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る水処理装置２の構成を示す概略断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係る水処理装置３の構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００７８】
１、２、３  水処理装置
１１  通水路
１２  浄化材
１３  被処理水
１４  排水口
１５  被処理水流入バルブ
１６  酸化水供給手段
１７  酸化水
１８  酸化水供給バルブ
１９  浄化材保持具
２０  仕切り板
２１  電解水生成手段
２２  電解質を含む水
２３  陽極電解水
２４  陰極電解水
２５  電解槽
２６  隔膜
２７  電極
３０  通水制御手段
【図１】
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【図２】
2006334471.tif 000006
【図３】
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