(57)【要約】【課題】廃水中に含まれる有機物を分離した吸着剤に吸着した有機物を効率よく脱離・分解することができる、廃水中に含まれる有機物の処理方法、処理装置、及び処理システム、並びにビチュメン回収システムを提供する。【解決手段】廃水中に含まれる有機物の処理方法であって、吸着剤３を充填した吸着槽２に廃水を供給して有機物を吸着剤３に吸着させ、この有機物を吸着させた吸着剤３に対して、電解槽６で陽極９と陰極８に通電して電解質を含む水を電気分解させて得た電解液を供給して接触させ、吸着剤３に吸着していた有機物を脱離あるいは分解する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃水中に含まれる有機物の処理方法であって、
吸着剤を充填した吸着槽に廃水を供給して有機物を前記吸着剤に吸着させた後に、
電解槽で陽極と陰極に通電して電解質を含む水を電気分解させて生成した電解液を、前記吸着剤に供給して、有機物を吸着した前記吸着剤と接触させることにより、前記吸着剤に吸着していた有機物を脱離あるいは分解させることを特徴とする廃水中に含まれる有機物の処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の廃水中に含まれる有機物の処理方法において、
前記電解液を前記電解槽と前記吸着槽との間に循環させて前記吸着剤に供給することを特徴とする廃水中に含まれる有機物の処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の廃水中に含まれる有機物の処理方法において、
廃水が供給される吸着槽を複数用い、
該複数の吸着槽のうち、第一の吸着槽に廃水を供給して該第一の吸着槽に充填された吸着剤に有機物を吸着させ、
該第一の吸着槽に充填された吸着剤の吸着性能が低下した場合に、
廃水の供給先を第二の吸着槽に切り替えて、該第二の吸着槽に充填された吸着剤に有機物を吸着させるとともに、前記第一の吸着槽の吸着剤に前記電解液を供給して、吸着性能が低下した吸着剤に吸着した有機物を脱離あるいは分解させることを特徴とする廃水中に含まれる有機物の処理方法。
【請求項４】
廃水中に含まれる有機物の処理装置であって、
吸着剤が充填され、廃水が供給される吸着槽と、
陽極と陰極を有し、該陽極と陰極の間に通電することで電解質を含む水を電気分解して電解液を生成する電解槽とを備え、
前記電解槽と前記吸着槽は、前記電解槽の電解液が前記電解槽と前記吸着槽とを循環可能なように配管により接続されていることを特徴とする廃水中に含まれる有機物の処理装置。
【請求項５】
廃水中に含まれる有機物の処理装置であって、
吸着剤が充填された複数の吸着槽と、
陽極と陰極を有し該陽極と陰極の間に通電することで電解質を含む水を電気分解して電解液を生成する少なくとも１つの電解槽と、
該電解槽中の電解液を前記複数の吸着槽のいずれかに循環供給する循環系統と、
前記複数の吸着槽のいずれかに接続され廃水を供給する廃水供給系統と、
該廃水供給系統が接続される吸着槽を切り替える切替手段とを備えることを特徴とする廃水中に含まれる有機物の処理装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の廃水中に含まれる有機物の処理装置において、
前記有機物が有機酸を主成分とすることを特徴とする廃水中に含まれる有機物の処理装置。
【請求項７】
請求項４又は５に記載の廃水中に含まれる有機物の処理装置において、
前記吸着剤が活性炭またはゼオライトであることを特徴とする廃水中に含まれる有機物の処理装置。
【請求項８】
請求項４又は５に記載の廃水中に含まれる有機物の処理装置において、
前記陽極が、チタン基板上に形成された白金、ルテニウム、イリジウム、パラジウム、ロジウムのうちの少なくとも一つを含む層からなることを特徴とする廃水中に含まれる有機物の処理装置。
【請求項９】
請求項４又は５に記載の廃水中に含まれる有機物の処理装置において、
前記電解質が塩化ナトリウム、または塩化カリウムであることを特徴とする廃水中に含まれる有機物の処理装置。
【請求項１０】
廃水中に含まれる有機物の処理システムであって、
廃水中に凝集剤と磁性粉を添加して該磁性粉を含むフロックを形成する凝集槽と、
該凝集槽からの廃水を濾過する回転濾過膜と、前記凝集槽からの廃水中に形成されたフロックを磁気によって分離する磁気分離装置とを有する分離部と、
前記回転濾過膜で濾過された廃水が供給され、該廃水中の有機物を吸着分離する吸着剤が充填された吸着槽と、
陽極と陰極の間に通電して電解質を含む水を電気分解して電解液を生成する電解槽とを備え、
前記回転濾過膜からの廃水中の有機物を吸着した前記吸着剤に前記電解槽からの電解液を供給して接触させ、前記吸着剤に吸着した有機物を脱離あるいは分解させることを特徴とする廃水中に含まれる有機物の処理システム。
【請求項１１】
採掘したオイルサンドを粉砕する粉砕機と、
該粉砕したオイルサンドに温水を供給してビチュメンを抽出するビチュメン抽出装置と、
該ビチュメン抽出装置から排出される廃水を浄化する浄化装置と、
該浄化装置で浄化された廃水中の有機物を分解する有機物の処理装置と、
該有機物の処理装置で処理された水を前記ビチュメン抽出装置に供給する給水系統とを有することを特徴とするビチュメン回収システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載されたビチュメン回収システムにおいて、
前記有機物の処理装置で処理された水を加熱して温水にする加熱装置をさらに備え、
前記有機物の処理装置は、吸着剤が充填された吸着槽、陽極と陰極を有し該陽極と陰極の間に通電することで電解質を含む水を電気分解して電解液を生成する電解槽、及び前記電解槽の電解液を前記吸着槽に循環供給する循環系統を備え、前記浄化装置からの有機物を含む廃水を前記吸着槽に供給して前記吸着剤に有機物を吸着させ、該吸着剤に吸着した有機物を前記循環系統からの電解液によって脱離あるいは分解することを特徴とするビチュメン回収システム。
【請求項１３】
蒸気発生機で発生させた蒸気をオイルサンド層に供給する蒸気供給系統と、
該蒸気供給系統から蒸気を供給されたオイルサンド層から、水、ビチュメン、及び有機物を含む混合物を回収するビチュメン回収系統と、
該ビチュメン回収系統で回収された混合物から、ビチュメンと、有機物を含む廃水とを分離する分離機と、
該分離機で分離された廃水中に含まれる有機物を処理する有機物の処理装置と、
該有機物の処理装置により処理された水を前記蒸気発生機に供給する給水系統とを備え、
前記廃水中に含まれる有機物の処理装置は請求項４に記載の廃水中に含まれる有機物の処理装置であることを特徴とするビチュメン回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃水中に含まれる有機酸のような水溶性有機物を酸化・分解するための処理方法、処理装置、及び処理システム、並びにビチュメン回収システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
廃水中の有機物を処理する例として、廃水中に活性炭を投入して、有機物を吸着除去したり、吸着剤を充填した吸着槽に廃水を通じて、有機物を除去する方法がある。
【０００３】
これらの方法の場合、吸着剤が飽和吸着に達すれば、これ以上の吸着はできず、吸着剤を追加するか、あるいは交換、さらには吸着剤を取り出して、加熱再生する。交換の場合には、使用済み活性炭は廃棄物処理となる。また、加熱再生の際には、吸着していた有機物が脱離してくるため、その処理が必要となる。また、再生時に活性炭の一部が酸化されて、消耗する。
【０００４】
また、廃水中の有機物を電気分解によって生成した活性酸素で酸化分解するという方法が知られている。その一例として、廃液を貯留する廃液貯留槽中の廃液を、電解槽との間で循環させ、循環する廃液中に活性酸素を生成せしめるように電解槽内で電気分解を行ない、生成した活性酸素の酸化分解作用によって有機物を酸化分解することが示されている（特許文献１参照。）。しかし、この特許文献１には、吸着剤の使用については触れられていない。
【０００５】
また、有機物を活性炭に吸着させ、かつ電気分解する方法として、し尿二次処理水をオゾン酸化した後、陰陽両極間に粒状活性炭を充填した複極活性炭充填電解装置に通水、通電して有機物を吸蔵・吸着し電解酸化させる、というものがある（特許文献２参照。）。この特許文献２の方法では、吸着剤粒子を複極式の電極としても使用するため、電気導電性が不可欠である。従って、吸着剤としては活性炭に限定される。また、活性炭が電極となるため、陽極側では活性炭の酸化が生じて、徐々に活性炭が消耗する。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１９２１６２号公報
【特許文献２】特開昭５９−１２７６９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
油田で採油の際に随伴してくる油田産出水や、オイルサンドから重質油を取り出す際に使用した廃水等には、多量の油成分が混入する。したがって、廃水を海洋や河川に排出する場合には、排出基準以下まで、油成分を除去しなければならない。
【０００８】
近年の環境規制強化により、油分の含有量をより一層低下しなければならない状況にある。また、廃水をリサイクル利用する際にも、油成分が配管等に付着する等の悪影響を及ぼすので、油成分の除去が必要である。
【０００９】
廃水中の油分を処理する方法として、生物処理があるが、処理に時間がかかるため、設備が大型化するという欠点がある。廃水中の油には、水に溶解せず油滴として存在するもの（油分）と、有機酸のように水に溶解しているものがある。油分については、相分離または凝集剤を添加してフロックとして分離することが可能である。
【００１０】
水に溶解するものについては、活性炭のような吸着剤に吸着させて分離する方法があるが、吸着が飽和に達すると、新吸着剤と交換、あるいは吸着剤の加熱による脱離再生が必要になる。脱離した有機物については、燃料とともに燃焼させる等の後処理も必要である。また、活性炭を加熱して再生する際には、活性炭の一部が酸化・消耗するという欠点があった。
【００１１】
本発明の目的は、廃水中に含まれる有機物を吸着剤により分離し、吸着した有機物を効率よく脱離あるいは分解して、吸着剤再生と有機物分解を同時に行うことができる、廃水中に含まれる有機物の処理方法、処理装置、及び処理システム、並びにビチュメン回収システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、廃水中に含まれる有機物の処理方法であって、吸着剤を充填した吸着槽に廃水を供給して有機物を前記吸着剤に吸着させた後に、電解槽で陽極と陰極に通電して電解質を含む水を電気分解させて生成した電解液を、前記吸着剤に供給して、有機物を吸着した前記吸着剤と接触させることにより、前記吸着剤に吸着していた有機物を脱離あるいは分解させるものとする。
【００１３】
（２）上記（１）は、好ましくは、前記電解液を前記電解槽と前記吸着槽との間に循環させて前記吸着剤に供給するものとする。
【００１４】
（３）上記（１）又は（２）は、好ましくは、廃水が供給される吸着槽を複数用い、該複数の吸着槽のうち、第一の吸着槽に廃水を供給して該第一の吸着槽に充填された吸着剤に有機物を吸着させ、該第一の吸着槽に充填された吸着剤の吸着性能が低下した場合に、廃水の供給先を第二の吸着槽に切り替えて、該第二の吸着槽に充填された吸着剤に有機物を吸着させるとともに、前記第一の吸着槽の吸着剤に前記電解液を供給して、吸着性能が低下した吸着剤に吸着した有機物を脱離あるいは分解させるものとする。
【００１５】
（４）上記目的を達成するために、本発明は、廃水中に含まれる有機物の処理装置であって、吸着剤が充填され、廃水が供給される吸着槽と、陽極と陰極を有し、該陽極と陰極の間に通電することで電解質を含む水を電気分解して電解液を生成する電解槽とを備え、前記電解槽と前記吸着槽は、前記電解槽の電解液が前記電解槽と前記吸着槽とを循環可能なように配管により接続されているものとする。
【００１６】
（５）上記目的を達成するために、本発明は、廃水中に含まれる有機物の処理装置であって、吸着剤が充填された複数の吸着槽と、陽極と陰極を有し該陽極と陰極の間に通電することで電解質を含む水を電気分解して電解液を生成する少なくとも一つの電解槽と、該電解槽中の電解液を前記複数の吸着槽のいずれかに循環供給する循環系統と、前記複数の吸着槽のいずれかに接続され廃水を供給する廃水供給系統と、該廃水供給系統が接続される吸着槽を切り替える切替手段とを備えるものとする。
【００１７】
（６）上記（４）又は（５）は、好ましくは、前記有機物が有機酸を主成分とするものとする。
【００１８】
（７）上記（４）又は（５）は、好ましくは、前記吸着剤が活性炭またはゼオライトであるものとする。
【００１９】
（８）上記（４）又は（５）は、好ましくは、前記陽極が、チタン基板上に形成された白金、ルテニウム、イリジウム、パラジウム、ロジウムのうちの少なくとも一つを含む層からなるものとする。
【００２０】
（９）上記（４）又は（５）は、好ましくは、前記電解質が塩化ナトリウム、または塩化カリウムであるものとする。
【００２１】
（１０）上記目的を達成するために、本発明は、廃水中に含まれる有機物の処理システムであって、廃水中に凝集剤と磁性粉を添加して該磁性粉を含むフロックを形成する凝集槽と、該凝集槽からの廃水を濾過する回転濾過膜と、前記凝集槽からの廃水中に形成されたフロックを磁気によって分離する磁気分離装置とを有する分離部と、前記回転濾過膜で濾過された廃水が供給され、該廃水中の有機物を吸着分離する吸着剤が充填された吸着槽と、陽極と陰極の間に通電して電解質を含む水を電気分解して電解液を生成する電解槽とを備え、
前記回転濾過膜からの廃水中の有機物を吸着した前記吸着剤に前記電解槽からの電解液を供給して接触させ、前記吸着剤に吸着した有機物を脱離あるいは分解させるものとする。
【００２２】
（１１）上記目的を達成するために、本発明は、採掘したオイルサンドを粉砕する粉砕機と、該粉砕したオイルサンドに温水を供給してビチュメンを抽出するビチュメン抽出装置と、該ビチュメン抽出装置から排出される廃水を浄化する浄化装置と、該浄化装置で浄化された廃水中の有機物を分解する有機物の処理装置と、該有機物の処理装置で処理された水を前記ビチュメン抽出装置に供給する給水系統とを有するものとする。
【００２３】
（１２）上記（１１）は、好ましくは、前記有機物の処理装置で処理された水を加熱して温水にする加熱装置をさらに備え、前記有機物の処理装置は、吸着剤が充填された吸着槽、陽極と陰極を有し該陽極と陰極の間に通電することで電解質を含む水を電気分解して電解液を生成する電解槽、及び前記電解槽の電解液を前記吸着槽に循環供給する循環系統を備え、前記浄化装置からの有機物を含む廃水を前記吸着槽に供給して前記吸着剤に有機物を吸着させ、該吸着剤に吸着した有機物を前記循環系統からの電解液によって脱離あるいは分解するものとする。
【００２４】
（１３）上記目的を達成するために、本発明は、蒸気発生機で発生させた蒸気をオイルサンド層に供給する蒸気供給系統と、該蒸気供給系統から蒸気を供給されたオイルサンド層から、水、ビチュメン、及び有機物を含む混合物を回収するビチュメン回収系統と、該ビチュメン回収系統で回収された混合物から、ビチュメンと、有機物を含む廃水とを分離する分離機と、該分離機で分離された廃水中に含まれる有機物を処理する有機物の処理装置と、該有機物の処理装置により処理された水を前記蒸気発生機に供給する給水系統とを備え、前記廃水中に含まれる有機物の処理装置は上記（４）の廃水中に含まれる有機物の処理装置であるものとする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、廃水中に含まれる有機物を吸着剤により分離し、吸着した有機物を効率よく脱離あるいは分解して、吸着剤再生と有機物分解を同時に行うことができる、廃水中に含まれる有機物の処理方法、処理装置、及び処理システム、並びにビチュメン回収システムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
まず、本発明を実施するための最良の形態を説明するに先立って、本発明の処理原理を説明する。  
本発明において、有機物を含む廃水が、吸着剤層（粒状、球状、円柱状等の粒子を充填した層、あるいはハニカム構造等がある。特に形状を規定するものではない）を通過する間に、有機物が吸着剤表面に吸着される。吸着剤層を通過した水の有機物濃度が排出基準以下であれば、そのまま排出可能である。また、水がリサイクルの基準を満たしていればリサイクルが可能になる。
【００２７】
吸着剤には、有機物を吸着できる最大量（最大吸着量）があるため、飽和に達すると、それ以上は吸着できなくなる。そのため、吸着剤の新品への交換や再生プロセスが必要となる。
【００２８】
なお、最大吸着量は、吸着物質や吸着条件に依存し、吸着剤により異なる値となる。
【００２９】
本発明では、吸着剤の再生を、電気分解により生成した電解液によって行うものである。電解質、たとえば塩化ナトリウムが溶解した水を電気分解すると、電解液が酸性から中性の場合、次のような反応が生じると言われている。陽極では塩素ガス、次亜塩素酸または酸素が、陰極からは水素が発生するといわれている（神崎、電気化学，73（No.11），969（2005）に記載）。
陽極 ： 2Cl-  ＋  2e  →  Cl2  (pH < 3)                              （１）
Cl-  ＋  H2O  ＋  2e  →  HClO  ＋  H+  （pH > 3）          （２）
H2O  →  2H+  ＋  1/2 O2 ＋  2e                          （３）
陰極 ： 2H+  ＋  2e  →  H2                              （４）
これらの反応の起こりやすさは電極材料に依存し、たとえば白金は酸素過電圧が高いため、陽極に白金を使用すると、酸素の発生よりも、塩素あるいは次亜塩素酸の生成の方がまず進行する。生成した次亜塩素酸は酸化力が強く、有機物を二酸化炭素にまで酸化することができる。
【００３０】
電気分解で生成した次亜塩素酸を、有機物を吸着した吸着剤に接触させることにより、有機物を酸化でき、吸着剤の再生が可能と考えた。（１）式で生成した塩素も一部は水に溶解して、次亜塩素酸を生成する。また、次亜塩素酸以外にも、酸化剤としてオゾンや過酸化水素、活性酸素の生成も考えられる。
【００３１】
そこで、吸着剤に粒状の活性炭を用い、まず有機酸の一種である酢酸を吸着剤に吸着させた。一方、陽極および陰極に白金を用いた電解槽を作製し、塩化ナトリウム水溶液を電解液として電解した。電解しながら電解液を、酢酸が吸着した吸着剤に循環供給し、電解液中の酢酸濃度の経時変化を求めたところ、循環開始直後に一旦酢酸濃度が高くなり、その後低下するという現象が見られた。電解液と接触した際、酢酸が吸着剤から脱離する速度の方が、酸化分解の速度よりも大きいため、ます電解液中の酢酸濃度が上昇し、脱離する酢酸が減少すると、今度は酢酸の酸化分解が支配的となって酢酸濃度が低下したと考えられた。
【００３２】
電解液が吸着剤と接触したときに有機物が脱離する理由について考察した。  
電気分解の反応を見てみると、（１）式では水素イオンの生成がなく、（２）式では電子２個で水素イオンが1個生成している。一方、陰極の反応（４）式では電子2個で水素イオンが2個消滅している。すなわち、陽極で（１）式および（２）式の反応が、陰極で（４）式の反応が進行すると、全体としては水素イオンが消費され、ｐＨがアルカリ側にシフトする。すなわち、塩化ナトリウムを溶解させただけの中性に近い水を電気分解することで、アルカリ性の電解液が得られることになる。
【００３３】
アルカリ性の電解液を、有機物を吸着した吸着剤に接触させたため、有機物が脱離したと考えられた。従って、陽極室と陰極室を隔膜やイオン交換膜で分割し、陰極室の電解液のみを使用すれば、アルカリが強くなり、より効果的に脱離できるようになることも考えられる。また、電解液を、電解しながら供給するので、電解液の電気抵抗により温度が上昇する。この温度上昇によっても脱離が促進される。
【００３４】
本発明では、上述のように、吸着剤に吸着した有機物を脱離あるいは分解するために、電気分解で生成した、アルカリ性電解液と次亜塩素酸のような酸化剤を用いるものである。電気分解では、酸化剤の原料となり、かつ導電性を向上させるために塩化物を添加した電解液に、陽極および陰極を浸漬し、両者の間に直流電流を流す。電気分解中の電解液を吸着剤に接触させることにより、脱離あるいは分解によって、吸着剤から有機物が取り除かれるので、この吸着剤を用いて再び廃水中の有機物を吸着分離することが可能となる。また、電解液中に脱離した有機物は、電気分解で生成した酸化剤により分解されるので、有機物についての後処理も不要となる。
【００３５】
本発明によれば、吸着剤をアルカリ再生する場合、電気分解で生成したアルカリを使用するので、アルカリの購入は不要であり、かつ電気分解で生成した酸化剤で有機物を酸化分解するので、分解処理後の電解液を、アルカリ水として再利用することも可能となる。当然のことながら、酸の中和剤としての使用も可能である。
【００３６】
図１は、本発明の廃水中に含まれる有機物の処理装置の一実施の形態を示すもので、この図１において、１は有機物を含む廃水の供給配管（廃水供給系統）、２は吸着槽である。この吸着槽２内には、活性炭等の吸着剤３が充填されている。４は廃水排出配管、６は電解液が投入された電解槽で、この電解槽６内の電解液中に陰極８と陽極９とが配置されている。陰極８と陽極９とには、直流電源７が接続されている。
【００３７】
５は電解槽６内の電解液を吸着槽２に供給する電解液供給配管、１０は電解液供給配管５に設けたポンプ、１１は吸着槽２内の電解液を電解槽６に戻すための電解液戻し配管、１２は電解槽６内のアルカリ液を活用するために設けた抜き出し配管である。電解液供給配管５と、ポンプ１０と、電解液戻し配管１１は、電解槽６中の電解液を吸着槽２との間で循環供給する循環系統を構成している。なお、図中には吸着剤３を洗浄する配管系は記載されていない。
【００３８】
上述した本発明の廃水中に含まれる有機物の処理装置の一実施の形態においては、吸着剤３に有機物を吸着させたのち、吸着剤３に吸着した有機物を脱離あるいは分解するために、電気分解で生成した、アルカリ性電解液と次亜塩素酸のような酸化剤を用いるものである。電気分解では、酸化剤の原料となり、かつ導電性を向上させるために、塩化物を添加した電解槽６内の電解液に、陽極９および陰極８を浸漬し、両極９，８間に直流電源７から直流電流を流す。
【００３９】
電気分解中の電解液を吸着剤３に接触させることにより、脱離あるいは分解によって、吸着剤３から有機物が取り除かれるので、この吸着剤３を用いて再び廃水中の有機物を吸着分離することが可能となる。
【００４０】
また、電解液中に脱離した有機物は、電気分解で生成した酸化剤により分解されるので、有機物についての後処理も不要となる。吸着剤３をアルカリ再生する場合、電気分解で生成したアルカリを使用するので、アルカリの購入は不要であり、かつ電気分解で生成した酸化剤で有機物を酸化分解するので、分解処理後の電解液を、アルカリ水として再利用することも可能となる。当然のことながら、酸の中和剤としての使用も可能である。
【００４１】
本発明によれば、廃水中に含まれる有機物を、吸着剤を用いて短時間で分離でき、吸着剤の再生に電解槽の電解液を循環させるので、吸着剤を移動する必要がない。また、再生時のみ塩を水に添加するので、塩の使用量が少なく、かつ処理水には塩はほとんど含まれないので、そのまま放出、あるいはリサイクル利用が可能となる。
【実施例１】
【００４２】
次に、上述した本発明の廃水中に含まれる有機物の処理装置の一実施の形態の処理方法の実施例を説明する。  
吸着槽２（内径40mm、長さ200mm、ガラス製）の内部には、吸着剤３として活性炭（クラレ製、クラレコールkw10/32、粒子径150〜250μｍ）50mL（約28g）を充填した。
【００４３】
酢酸10g/Lを含有する模擬廃水を、SV（空間速度）19h-1で、吸着槽２の下部から上部に向けて供給し、廃水中に含まれる酢酸を、室温で吸着剤３に、吸着させた。
【００４４】
吸着槽２出口で酢酸濃度を分析したところ、供給初期には酢酸はほとんど検出されず、吸着剤３に酢酸が吸着されていた。模擬廃水をしばらく供給すると、酢酸濃度が上昇し始め、模擬廃水約400mLを供給すると、酢酸濃度が入口濃度とほぼ同一となった。すなわち、吸着が飽和に達した。
【００４５】
なお、濃度と供給量の積分値を求め、酢酸の吸着量を求めると70mg/g-吸着剤であった。吸着槽２出口における廃水中の有機物濃度の変化を模式的に表した図を図２に示す。この状態で吸着槽２から水を排出した。
【００４６】
次に、電解槽６（200mL、ガラス製）に陽極９と陰極８を設置した。一方、精製水に塩化ナトリウム（NaCl）を溶解させて、NaCl濃度1.6wt％電解液を調製して、電解槽６に入れた。陽極９、陰極８ともにチタン基板上に白金をコーティングした電極（40mm×40mm、厚さ1mm）を用い、電極間距離を５mmとして、電流密度125mA/cm2で電気分解した。電気分解しながら、電解液を吸着槽２に16ml/minで供給した。そのときの電解液温度は約30℃であった。
【００４７】
吸着槽２を出た電解液は、再び電解槽６に戻るように循環させた。電解液は、初期pHは6.1であったが、電解するにつれてアルカリ側にシフトし、かつ酢酸濃度の上昇が見られた。すなわち、吸着剤３から酢酸が脱離した。しかし、その後酢酸濃度は低下し始め、120分後には100mg/L以下となった。なお、このときのpHは13であった。電解液中の有機物濃度の循環時の変化を模式的に表した図を図３に示す。
【００４８】
これらのことから、酢酸を吸着した吸着剤３に、電解液を循環すると、吸着剤３から酢酸が脱離し、脱離した酢酸が電気分解によって生成した次亜塩素酸、活性酸素等によって酸化分解されたと考えられた。これを確かめるため、希塩酸（濃度約1%）で吸着剤３を洗浄した後、水で洗浄し、吸着槽２に再び10g/Lの酢酸を含有する模擬廃水を流通させ、酢酸の吸着を調べた。その結果、再び酢酸が吸着することがわかった。
【実施例２】
【００４９】
上述した図１に示す本発明の廃水中に含まれる有機物の処理装置の一実施の形態と同じ装置を用い、吸着剤３として活性炭の代わりにゼオライト（H-ZSM-5、粒子径φ1.5mm、長さ10〜20mm、SiO2/Al2O3比=40、90および190の３種）を用いて同様の試験を実施した。吸着剤容積を50ｍLとし、そのときの重量は30gであった。
【００５０】
試験の結果、SiO2/Al2O3比=40、90および190のゼオライトの酢酸吸着量は、それぞれ42、78および95mg/gであった。実施例１と同様に、吸着していた酢酸の脱離と酸化分解が生じることを確認し、脱離、酸化分解後に再び酢酸を吸着することを確認した。
【実施例３】
【００５１】
上述した図１に示す本発明の廃水中に含まれる有機物の処理装置の一実施の形態実施における陽極９として、チタン基板上に酸化ルテニウム、酸化イリジウムをコーティングした電極を用いた場合について調べた。陰極８は、図１に示す本発明の廃水中に含まれる有機物の処理装置の一実施の形態実施におけるものと同じである。
【００５２】
この場合においても。吸着していた酢酸の脱離と酸化分解が生じることを確認した。
【００５３】
図４は、本発明の廃水中に含まれる有機物の処理装置の他の実施の形態を示すもので、この図４において、図１に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明を省略する。  
この実施の形態は、図１に示す本発明の廃水中に含まれる有機物の処理装置の一実施の形態において、電解槽６にて消費される薬剤を追加・供給できるようにするために、例えば、容量50mLの薬液タンク１３を設けたものである。薬液タンク１３内の薬液は、配管１４によって電解槽６に供給されるようにしたものである。
【実施例４】
【００５４】
前述した薬液タンク１３内の薬剤として塩化ナトリウムの代わりに、塩化カリウム（KC
l）を用いた。20wt%KCl水溶液を薬液タンク１３内に充填した。電解槽６内には水のみを入れておき、電解前に薬液タンク１３から塩化カリウムを電解槽６に濃度が1.0wt%になるように注入し、攪拌（攪拌器は記載していない）して均一にした後に、陽極９と陰極８とに通電した。その結果、吸着していた酢酸の脱離と酸化分解が生じることを確認した。
【００５５】
図５は、本発明の廃水中に含まれる有機物の処理装置の更に他の実施の形態を示すもので、この図５において、図４に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明を省略する。  
この実施の形態は、図４に示す本発明の廃水中に含まれる有機物の処理装置の他の実施の形態において、電解槽６から吸着槽２への循環ライン、即ち電解液供給配管５に、熱交換器１５を設けて、電解槽６と吸着槽２の電解液循環系を構成したものである。また、廃水を保持する廃水槽１６を設けている。この廃水槽１６内の廃水は、ポンプ１７により配管１を通して吸着槽２に供給される。
【００５６】
この実施の形態によれば、電解槽６内の電解液の温度が低い場合には、その温度を上昇させて、有機物の脱離を促進させ、また、電解液の温度が高くなりすぎた場合には、熱交換器１４によって電解液冷却することが可能となり、装置を効率よく運転することができる。
【００５７】
この実施の形態では、電解液の温度を60℃まで昇温した。それ以外については、図４に示す本発明の廃水中に含まれる有機物の処理装置の他の実施の形態と同様に実験したところ、吸着していた酢酸の脱離と酸化分解が生じることを確認した。電解液の温度を高めたことで、酢酸の吸着剤からの脱離が促進された。  
図６は、本発明の廃水中に含まれる有機物の処理装置の他の実施の形態を示すもので、この図６において、図４に示す符号と同符号のものは同一部分又は相当する部分であるので、その詳細な説明を省略する。  
この実施の形態は、廃水中の有機物を処理する別の方策として、電解槽６を吸着槽２の内部に設けたもので、具体的には、吸着槽２の下部側（廃水の供給側）に陽極９と陰極８とを、廃水流入方向に対して直交するように配置し、また、吸着槽２に電解液が充填されたのち、循環ポンプ１８を起動して、電解液が吸着槽２内の下から上に循環するようにしたものである。
【００５８】
この実施の形態においても、前述した実施の形態と同様に、廃水中に含まれる有機物を排出基準以下に低減することができる。
【実施例５】
【００５９】
上述した図６に示す本発明の廃水中に含まれる有機物の処理装置の他の実施の形態での実験例を説明すると、吸着槽２（内径40mm、長さ200mm、ガラス製）の下側の内部に陽極９と陰極８を設置した。陽極９、陰極８ともにチタン基板上に白金をコーティングしたメッシュ状の円形電極（径30mm、厚さ1mm）を用い、電極間距離を5mmとした。その上部に吸着剤３として活性炭（クラレ製、クラレコールkw10/32、粒子径150〜250μｍ）50mL（約28g）を充填した。
【００６０】
吸着剤３に、酢酸10g/Lを含有する模擬廃水を、SV（空間速度）19h-1で、吸着槽２の下部から上部に向けて供給し、廃水中に含まれる酢酸を吸着させた。吸着槽２出口で酢酸濃度を分析したところ、供給初期には酢酸はほとんど検出されず、吸着剤３に酢酸が吸着されていた。模擬廃水をしばらく供給すると、除々に酢酸濃度が上昇し、模擬廃水を約400mLを供給すると、酢酸濃度が入口濃度とほぼ同一となった。すなわち、吸着が飽和に達した。
【００６１】
なお、濃度と供給量の積分値を求め、酢酸の吸着量を求めると70mg/g-吸着剤であった。この状態で模擬廃水の供給を停止して、吸着槽２の廃水を取り除いた（廃水を抜き取るための配管は記載していない）。
【００６２】
次に、薬液タンク１３に入れておいたNaCl濃度1.6wt％電解液を吸着槽に供給した。吸着槽２に電解液が充填されたのち、循環ポンプ１８を起動して、電解液が16ml/minの流量で循環するようにした。その後、陽極９と陰極８の間に通電して、電気分解した。その際の電流密度は250mA/cm2（見かけの面積）とした。電解液はアルカリ側にシフトして行き、かつ酢酸濃度の上昇が見られたが、その後、酢酸濃度は低下し始め、120分後には100mg
/L以下となった。なお、このときのpHは13であった。
【００６３】
その後、電解液を抜き取り、吸着槽２に再び10g/Lの酢酸を含有する模擬廃水を流通させ、酢酸の吸着を調べた。その結果、再び酢酸が吸着することがわかった。
【００６４】
図７は、本発明の廃水中に含まれる有機物の処理装置の更に他の実施の形態を示すもので、この図７において、図６に示す符号と同符号のものは同一部分又は相当する部分であるので、その詳細な説明を省略する。  
この実施の形態は、図６に示す本発明の廃水中に含まれる有機物の処理装置の他の実施の形態を、２系列（A系とB系）として並設して構成し、一方の系統（廃水処理系統）が吸着により廃水中の有機物を除去している間に、他方の系統（廃水処理系統）では吸着した有機物を電解液で脱離・酸化分解することにより、連続的に廃水を処理できるようにしたものである。
【００６５】
この実施の形態においては、前述した図６の実施の形態の条件と同様にして、まず、バルブ１９（切替手段）によって、Ｂ系に廃水を流して酢酸を吸着させた後、バルブ１９によって、廃水をＡ系に切り替えた。Ｂ系で吸着している間に、Ａ系から廃水を抜き出し、バルブ２０，２１を切り替えて、薬液タンク１３に入っている1.6wt%NaCl水溶液を、Ａ系吸着剤に供給後、循環ポンプ１８を起動して、電解液を循環させた。その後、陽極９と陰極８に通電を開始した。一定期間通電した後に、電解液をＢ系から抜き取り、廃水をＡ系に切り替えられる。
【００６６】
この実施の形態は、廃水の処理を連続的に行う場合についてのものであるが、ある吸着槽２の吸着剤３を再生している間には別の吸着槽２に廃水を通じて処理する。ここでは、吸着槽２が２つの場合について説明する。まず、一方の吸着槽２（Ｂ系）に廃水を流して有機物を吸着させる。吸着槽２（Ｂ系）の出口の有機物濃度を測定すると、最初のうちは濃度がゼロに近い値を示すが、吸着量が多くなるに従い、出口有機物濃度が上昇を始める。出口有機物濃度が所定濃度（排水基準値やリサイクル基準値を基にして決められた濃度）に達すると、廃水は他方の吸着槽２（Ａ系）に切り替えられ、吸着が継続される。一方、先に吸着した吸着槽２（Ｂ系）は再生処理される。
【００６７】
再生処理は、電解槽６の電解液を循環して行われる。再生処理の状況についても、電解液中の有機物濃度を測定することで知ることができる。既に述べたように、有機物が吸着剤３から脱離することにより、電解液中の有機物濃度が一旦増大し、その後酸化されて低下して行く。有機物濃度が十分に低下した時点が再生終了となり、電解液の循環を停止する。このとき、吸着槽３にはアルカリ性の電解液が充填されているので、必要によってはこのアルカリ水を排出し、吸着剤３を洗浄する。吸着剤３の洗浄は、酸による洗浄または水による洗浄がある。ここでは、アルカリで脱離させたので、まず酸洗浄し、その後に水洗浄する方法が好ましい。これによって、再生後の吸着剤３の有機物吸着量の増大を図ることができる。
【００６８】
なお、有機物濃度の測定方法としては、全有機炭素（TOC）、化学的酸素要求量（COD)や吸光度等のほか、間接的に導電率、pH等の物理量で代替することも可能である。また、廃水中の有機物濃度の変動が少ない場合には、吸着剤通過量によって操作することも可能である。
【００６９】
また、図７の例は、電解槽６が吸着槽２に含まれる構成であったが、図１等の例のように吸着槽２から電解槽６を独立させても勿論良い。この場合には、複数の吸着槽２と電解槽６とを切替可能に接続し、電解槽６から電解液が循環供給される吸着槽２を適宜選択できるようにすることが好ましい。このように構成すれば、少なくとも１つの電解槽６で複数の吸着槽２の吸着剤３を再生できるので、有機物の処理装置の製造コストを低減することができる。
【００７０】
図８は、本発明の廃水中に含まれる有機物の処理装置の他の実施の形態を示すもので、この図８において、図６に示す符号と同符号のものは同一部分又は相当する部分であるので、その詳細な説明を省略する。  
この実施の形態は、陽極９と陰極８の配置を、廃水流入方向と平行に配置して構成したものである。
【００７１】
この実施の形態においては、図６に示す本発明の廃水中に含まれる有機物の処理装置の他の実施の形態と同じ条件で実験したところ、図６に示す本発明の廃水中に含まれる有機物の処理装置の他の実施の形態と同様の結果が得られた。
【００７２】
図９は、本発明の廃水中に含まれる有機物の処理装置を備えた処理システムの一実施の形態を示すもので、この図９において、図１に示す符号と同符号のものは同一部分又は相当する部分であるので、その詳細な説明を省略する。  
この実施の形態は、分離部５９の下流側に、有機物吸着槽２と電解槽６を設けたシステムである。廃水中に凝集剤５５と磁性粉（磁性粒子）５４を添加して、油成分とフロックを形成させる凝集槽５６と、フロックを磁気によって分離する磁気分離装置７０とから排出される廃水には、有機酸のような水に対する溶解度の大きい有機物が残留している。つまり、凝集剤５５と磁性粉５４が添加された廃水（被処理水５１）には凝集槽５６で油成分とフロックが形成され、この廃水に形成されたフロックは回転濾過膜６０を有する分離部５９で分離される。このようにフロックが分離されて排出される廃水（中間水６１）には、有機酸のような水に対する溶解度の大きい有機物が残留している。本実施の形態は、この有機物を吸着剤３で吸着分離し、有機物を吸着した吸着剤３を電解液で再生するシステムを構築したものである。
【００７３】
この実施の形態においては、油を含んだ被処理水（油田産出水であり、原水と称す）５１は、配管５２中を流れる過程で薬剤注入設備５３により磁性粉５４と凝集剤５５を添加される。
【００７４】
ここで、凝集剤５５は、鉄やアルミニウムの塩、例えば硫酸第２鉄や塩化第１鉄、ポリ塩化アルミニウム等を用いるのが良い。磁性粉５４としては、強磁性体、例えばマグネタイト（Fe3O4）やγヘマタイト（Fe2O3）が適している。
【００７５】
凝集槽５６内では、油エマルジョン粒子、水中の固形浮遊物質、添加した磁性粒子等が、凝集剤５５により凝集して多数のフロックを形成する。この時、水酸化ナトリウム等のpH調整剤５７によりｐＨを最適値に調整することにより、凝集能力を高めることが可能である。このpH調整剤５７の供給調整は、例えば、凝集槽５６内のｐＨ検出器６７と、このｐＨ検出器６７からの信号により制御される弁６８との構成により調整可能である。
【００７６】
また、凝集槽５６内にアニオン系高分子ポリマー等の凝集助剤５８を注入することによってフロックを大きく強固にすることが可能である。このフロックを多数含む水を分離部５９に通水する。分離部５９には、回転濾過膜６０が存在し、この回転濾過膜６０によって濾過することで回転濾過膜６０内部に濾過水６１（以下、中間水と称す）を得ることができる。濾過膜６０のメッシュはフロックの除去率を考慮すると10〜50μｍ程度が望ましい。
【００７７】
回転濾過膜６０に堆積したフロックは洗浄装置６２による洗浄水によって剥がされ、磁気分離装置７０を形成する回転円筒体６３近傍に落とされる。磁気分離装置７０の回転円筒体６３の内側には、永久磁石、超電導バルク磁石、あるいは電磁石等の磁場発生手段６４が取り付けられており、この磁場発生手段６４の磁気力によって吸引され、回転円筒体６３の表面に沿って汚泥回収板６５によって掻き取られて汚泥タンク６６に溜められる。汚泥回収板６５による掻き取りは、水中でなく大気中で行われるので、ある程度の水分は下に落下し、含水率の低い油汚泥を得ることができる。
【００７８】
これにより、汚泥を処分する際のコストが低減でき、場合によっては燃料を新たにほとんど加えなくても燃焼させることができる。油を中心とするフロックは比重が軽いため水に浮くものが多い。しかし、水中の固形物の影響や凝集剤の量によっては比重が重くなり水に沈むフロックも存在し、比重差による水からの高除去率分離は難しい。この点、磁気力による分離は容易に高除去率を得ることが可能である。
【００７９】
この実施の形態では、回転膜と磁気分離の組み合わせによる分離の例を示したが、凝集沈殿方式や凝集加圧浮上方式等の他の分離方式を用いた場合でも、本発明の効果は同等である。
【００８０】
この分離部５９で得られる中間水６１は、含有油分とともに浮遊物質は劇的に低減しているが、もともと原水５１に含まれていた非常に細かな微小粒子である有機物やイオン化した物質、いわゆる水溶性のCOD成分が、CODMn値で約350mg/L含まれていた。この中間水６１を吸着槽２に送水し、以下は前述した実施例１と同様の方法で処理した。但し、有機物の濃度は、化学的酸素要求量（CODMn）で評価した。その結果、実施例１と同様の結果が得られた。本実施の形態における凝集・分離装置では、あらかじめ油分や浮遊物質がほとんど除去されているため，吸着剤３の表面劣化を引き起こす心配が無い。
【００８１】
なお、上述した本発明の実施の形態において、廃水中の対象となる有機物有機物として、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸のような有機酸を主成分とし、これら以外に乳酸、グリコール類、コハク酸、メタノールのような有機物を含有する廃水を処理することが可能である。
【００８２】
また、吸着剤３としては、疎水性の吸着剤である活性炭（原料により、石炭系活性炭、ヤシ殻活性炭のように称される）が使用できる。細孔分布や疎水性の違う多くの種類の活性炭があり、対象となる有機物の種類によって使い分ける。形状についても、粒状、球状等の形が異なるもの、サイズの異なるものがあり、プロセスに適したものを選択して使用する。
【００８３】
一方、活性炭以外の吸着剤としてゼオライトを挙げることができる。ゼオライトには、製造方法や原料によって、天然ゼオライト、合成ゼオライト、および人工ゼオライトに分類される。また、構造やSiO2/Al2O3比の異なる多くの種類のものが知られており、骨格中のイオン種によって、Na型、H型のように分けることもできる。構造によってZSM-5、モルデナイト、L型、フェリエライト、Y型等に分類される。細孔径は0.4〜1.0nmであり、ゼオライト種により異なるので、対象とする分子のサイズにより、最適な材料を選択することになる。さらに、SiO2/Al2O3比によって疎水性が変化し、SiO2/Al2O3比が大きいほど疎水性が強くなると言われている。従って、有機酸のような水溶性の有機物を吸着する際には、SiO2/Al2O3比の大きいゼオライトの使用が好ましい。
【００８４】
吸着剤３の使用形態としては、粒状、球状、円柱状のものを吸着槽に充填して用いる方法と、ハニカム状に成型、あるいはハニカム状の基材に吸着剤をコーティングして使用することも可能である。
【００８５】
また、電気分解するための電極について、既に述べたように、陽極９では前述した（１）式あるいは（２）式および（３）式の反応が進行する。ここでは、pHが３以上の場合について説明することにすると、（２）式の反応と、（３）式の反応のどちらの反応が主として進むかどうか、によって酸化剤である次亜塩素酸の生成量が異なってくる。主として進行する反応が（２）式であれば、主として次亜塩素酸が生成し、かつ電解液pHがアルカリ側にシフトすることになり、本プロセスにとって好ましい。
【００８６】
このため、本発明では、陽極９として、白金、ルテニウム、イリジウム、パラジウム、ロジウムの単独あるいは複合体または合金の適用が可能である。また、基板（たとえばチタン）上に白金、ルテニウム、イリジウム、パラジウム、ロジウムの単独あるいは複合体または合金の層を設けて使用してもよい。また、酸素発生の過電圧が大きいダイヤモンド電極を用いると、次亜塩素酸が効率よく生成し、かつ有機酸を直接酸化分解することも可能である。
【００８７】
陰極８は、水素を効率よく発生し、かつ安定な材料であればよく、陽極と同じ白金、イリジウムのほか、中性からアルカリの範囲では鉄やニッケルも使用可能である。基板上にコーティングした電極を使用してもよい。
【００８８】
陽極９および陰極８のいずれにおいてもプレート状、メッシュ状のいずれも使用可能である。また、陽極９と陰極８の間に隔膜やイオン交換膜を挟んでもよいが、その場合には、陰極室の電解液を脱離に用い、陽極室の電解液を酸化分解に用いて、吸着剤を再生することになる。電極を積層して使用する場合、単極式、複極式のどちらも適用可能である。
【００８９】
また、電解液に添加する電解質については、電解で生成した次亜塩素酸を主な酸化剤とするので、塩化物の存在が必要である。また、電気導電率を高めて液抵抗を小さくする役割も有する。そこで、塩化ナトリウムまたは塩化カリウムを添加する。添加量は0.5〜3wt%、さらに好ましくは1から2wt%である。なお、既に塩化物が含まれている水を用いる場合には、添加量を少量にしたり、また添加する必要がない場合もある。
【００９０】
次に、図１０から図１７を用いて、図１等を用いて説明した前述の有機物の処理装置をオイルサンドにおけるビチュメンの生産に適用した実施の形態について説明する。
【００９１】
カナダでは、採掘したオイルサンドからビチュメンを生産している。オイルサンドは、粘度質の黒いアスファルト状の炭化水素であるビチュメンと砂・粘土の混合物である。現在、ビチュメンの生産は露天掘りによるものが主流である。
【００９２】
そこで、下記に説明する各実施の形態の比較例として、一般例な露天掘りによるビチュメン回収方法について説明する。図１０は、一般的な露天掘りによるビチュメン回収システムの概略構成図である。
【００９３】
図１０に示されたシステムは、採掘したオイルサンド１０１を粉砕する粉砕機１０２と、粉砕したオイルサンド１０１に温水を供給してビチュメン１０５を抽出するビチュメン抽出装置１０４と、ビチュメン抽出装置１０４から排出される廃水１０６を浄化する浄化装置１０８と、浄化装置１０８からの廃水１０９が貯められる貯水池１１０と、貯水池１１０の上澄み液をボイラ１２０で加熱してビチュメン抽出装置１０４に供給する給水系統１０３を備えている。
【００９４】
図１０に示したシステムにおいて、採掘されたオイルサンド１０１は、粉砕機１０２で粉砕された後、ボイラ１２０からの温水（例えば、６０℃程度）を加えられてビチュメン抽出装置１０４に輸送される。ビチュメン抽出装置１０４に送られたオイルサンド１０１は、さらにボイラ１２０からの温水を供給され、ビチュメン１０５を抽出される。このビチュメン抽出装置１０４で使用された温水は廃水１０６となる。この廃水１０６には、水中に浮遊または懸濁している浮遊物質であるＳＳ（suspended  solids）、残油、COD成分が含まれている。廃水１０６中の一部のＳＳ、残油１０７は、浄化装置１０８において処理されるが、ここで処理しきれないＳＳ、残油１０７を含む廃水１０９は、貯水池１１０に送られる。貯水池１１０では、廃水１０９中に残留したＳＳ、残油１０７が時間をかけて沈降される。
【００９５】
ビチュメンの回収には多量の水を使用する。そのため、貯水池１１０に貯められた水のうち上澄み液１１１は汲み取られ、ボイラ１２０へ送られて加熱され温水として再利用される。しかし、廃水１０９中のCOD成分は、貯水池１１０で沈降することなく上澄み液１１１中に含有されている。そのため、ボイラ１２０に供給する前に上澄み液１１１に対して河川水１１２を導入することで、ボイラ１２０へ供給される水のCOD含有濃度を低下させている。
【００９６】
このようにビチュメンの回収には多量の水を使用するため、比較例の方法では、人工貯水池拡大による環境破壊や、取水河川の枯渇が大きな問題となる。
【００９７】
次に、図１１を用いて本発明のビチュメン回収システムの一実施の形態について説明する。
【００９８】
図１１は、露天掘りからのビチュメンを回収するビチュメン回収システムの概略構成図である。この図において、先の図に示す符号と同符号のものは同一部分であり、その詳細な説明を省略する。なお、後の図についても同様とする。
【００９９】
図１１に示したビチュメン回収システムは、図１０で示した比較例のビチュメン回収システムの貯水池１１０と給水系統１０３の間において、図１に示した有機物の処理装置１３０を備えている。この有機物の処理装置１３０には貯水池１１０の上澄み液１１１が供給されており、処理装置１３０は処理した上澄み液１１１を給水系統１０３に供給している。
【０１００】
このように貯水池１１０の下流に有機物の処理装置１３０を導入すると、貯水池１１０の上澄み液１１１中のCOD成分を分解除去することが可能となる。したがって、本実施例によれば、河川水１１２の供給を停止もしくは減らすことが可能となり、環境負荷を低減できる。
【０１０１】
次に、図１２を用いて本発明のビチュメン回収システムの他の実施の形態について説明する。
【０１０２】
図１２に示したビチュメン回収システムは、図１１に示したビチュメン回収システムにおいて浄化装置１０８と処理装置１３０を直接接続したものに相当する。
【０１０３】
図１２に示したビチュメン回収システムでは、廃水中のＳＳ、残油を高レベルで処理できる浄化装置１０８と処理装置１３０を組み合わせることによって、貯水池１１０を設けずに、有機物の処理装置１３０に廃水１０９を直接供給することができる。これにより人工貯水池１１０を省略できるので、図１１のシステムより更に環境破壊を抑制することができる。
【０１０４】
次に、図１３を用いて本発明のビチュメン回収システムの更に他の実施の形態について説明する。
【０１０５】
大量の温水を使うオイルサンド処理では、先に示した例のように、ボイラ１２０で水を温水にしてビチュメンの生産に使用しているため、多量なエネルギーが消費されている。
【０１０６】
これに対して、図１３に示したビチュメン回収システムは、貯水池１１０の下流側に設けられた電気分解システム１４０を備えている。
【０１０７】
電気分解システム１４０は、図１に示した有機物の処理装置１３０から吸着槽２を省略したものに相当し、貯水池１１０から供給される上澄み液１１１を電解槽６に通して給水系統１０３に供給するものである。図１に示した有機物の処理装置は、廃水中の有機物を処理するために吸着槽２を備える必要があったが、上澄み液１１１に含まれるCOD成分は、電解槽６に通されるのみで分解されるので吸着槽２を設ける必要がない。
【０１０８】
このビチュメン回収システムにおいて、貯水池１１０の上澄み液１１１は、電気分解システム１４０に供給され、電気分解処理によってCOD成分を分解されるとともに加熱される。電気分解システム１４０でCOD成分を分解された温水（例えば、６０℃程度）は、給水系統１０３を介してビチュメン抽出装置１０４等に供給されて再利用される。
【０１０９】
このように本実施の形態によれば、ボイラ１２０を省略することができるので、ボイラ１２０での温水製造にかかるコストを削減することができる。すなわち、本実施の形態によれば、廃水の処理ができるとともに、ビチュメン生産に要するエネルギーコストを低減することができる。
【０１１０】
次に、図１４を用いて本発明のビチュメン回収システムのまた更に他の実施の形態について説明する。
【０１１１】
図１４に示したビチュメン回収システムは、図１３に示したビチュメン回収システムにおいて浄化装置１０８と電気分解システム１４０を直接接続したものに相当する。
【０１１２】
このビチュメン回収システムは、図１２に示したビチュメン回収システムと同様に、廃水中のＳＳ、残油１０７を高レベルで処理できる浄化装置１０８を電気分解システム１４０と組み合わせることによって、貯水池１１０を設けずに、電気分解システム１４０に廃水１０９を直接供給することができる。
【０１１３】
浄化装置１０８においてＳＳ、残油１０７が処理された廃水１０９は、吸着槽２に通されることなく電気分解システム１４０に供給され、そこで直接電気分解処理されることによりCOD成分が分解される。また、この水は、電気分解処理の時に電気分解システム１４０で温められて、温水として給水系統１０３に供給される。
【０１１４】
このように本実施の形態のビチュメン回収システムにおいても、ボイラ１２０を省略することができるので、ボイラ１２０での温水製造にかかるコストを削減することができる。すなわち、本実施の形態によれば、廃水の処理ができるとともに、ビチュメン生産に要するエネルギーコストを低減することができる。
【０１１５】
また、本実施の形態によれば、図１３に示したビチュメン回収システムと同様に、貯水池１１０を介することなく廃水を電気分解システム１４０に直接供給できるようになるため、貯水池１１０を省略することができる。したがって、本実施の形態によれば、貯水池１１０の建設に伴う環境破壊を抑制することができる。
【０１１６】
なお、上記以外の廃水処理方法として生物処理方法があるが、カナダのオイルサンド地帯は極寒冷地（冬季は気温が−４０度程度まで低下する）であり、生物の活動効果が低下するので効率的な処理は期待できない。これに対し、上述の各システムは、気候条件に左右されずに処理性能を維持できる点にメリットがある。
【０１１７】
ところで、ビチュメンの生産方法としては、上記の露天掘りの他に、SAGD法(Steam Assisted Gravity Drainage)がある。次に、前述の有機物の処理装置１３０及び電気分解システム１４０をSAGD法に適用した実施の形態について説明する。
【０１１８】
まず、下記に説明する各実施の形態の比較例として、一般的なSAGD法によるビチュメン回収方法について説明する。SAGD法では、水蒸気を利用し、ビチュメンの粘度を下げ回収する。図１５は、一般的なSAGD法によるビチュメン回収システムの概略構成図である。
【０１１９】
図１５に示したシステムは、蒸気供給系統２００と、ビチュメン回収系統２１０と、分離機１６０と、浄化装置１７０と、給水系統２２０を備えている。
【０１２０】
蒸気供給系統２００は、オイルサンド層１５５に蒸気を供給するもので、蒸気発生機１５０と、オイルサンド層１５５の中に掘られた水平杭井１５１を有している。蒸気発生機１５０は、水平杭井１５１と接続されている。
【０１２１】
ビチュメン回収系統２１０は、オイルサンド層１５５から、水、ビチュメン１６１、及び有機物を含む混合物を回収するもので、水平杭井１５１の下方に間隔を介して設けられた水平杭井１５２を有している。
【０１２２】
分離器１６０は、ビチュメン回収系統２１０によって回収された混合物から、ビチュメン１６１と、有機物を含む廃水１６３とを分離するものであり、水平杭井１５２と接続されている。
【０１２３】
浄化装置１７０は、分離器１６０で混合物から分離された廃水１６３を浄化処理するもので、分離器１６０と接続されている。また、浄化装置１７０は、蒸気発生機１５０に水を供給する給水系統２２０と接続されている。
【０１２４】
このように構成されたシステムにおいて、蒸気発生機１５０で発生された蒸気１５３は、水平杭井１５１に圧入されて、オイルサンド層１５５内のビチュメン１６１を溶かす。蒸気１５３によって溶けたビチュメン１６１は、水及び有機物を含む混合物となり、ビチュメン回収系統２１０によって水平杭井１５２を介して回収される。水平杭井１５２から回収された混合物は、分離機１６０に供給され、ビチュメン１６１と、廃水１６３と、ガス１６２とに分離される。分離機１６０で分離された廃水１６３は、浄化装置１７０に供給されて浄化処理され、給水系統２２０を介して蒸気発生機１５０に供給される。すなわち、蒸気発生機１５０に供給された水は、水蒸気１５３としてリサイクル利用される。なお、廃水１６３が１００％リサイクルされない場合には、河川水１１２を引き込んで蒸気発生機１５０に供給する水を適宜補充する。
【０１２５】
ところで、１バレルのビチュメン１６１を生産するためには、その３倍の水が必要であるが、こうした大量の水の使用は、環境破壊や取水河川の枯渇といった環境負荷につながる。環境負荷を減らすためには、廃水１６３をリサイクルして使うことが好ましい。しかし、廃水１６３中には有機物であるCOD成分が含まれているため、廃水１６３のリサイクル率が上がる程、廃水１６３中のCOD成分は濃縮される。特にSAGD法では、水蒸気を使用するため、廃水１６３中のCOD成分が高濃度になると、システムを構成する設備機器に与えるダメージが大きくなる。
【０１２６】
次に、図１６を用いて本発明のSAGD法によるビチュメン回収システムの一実施の形態について説明する。
【０１２７】
図１６は本発明のSAGD法によるビチュメン回収システムの概略構成図である。この図に示したビチュメン回収システムは、図１５に示した比較例のビチュメン回収システムの浄化装置１７０と給水系統２２０の間において、図１に示した有機物の処理装置１３０を備えている。この有機物の処理装置１３０には、浄化装置１７０で浄化処理された処理水が供給されている。処理装置１３０は、浄化装置１７０からの水に含まれる有機物を処理して給水系統２２０に供給している。
【０１２８】
このように浄化装置１７０の下流に有機物の処理装置１３０を導入すると、浄化装置１７０からの水に含まれるCOD成分を除去・分解することができるので、設備機器へ与えるダメージを低減できる。これにより設備機器の点検整備が低減可能となり、装置の運転稼動時間を増やすことができる。
【０１２９】
また、このビチュメン回収システムは、図１７に示すように構成してもよい。図１７は本発明のSAGD法によるビチュメン回収システムの他の実施の形態の概略構成図である。
【０１３０】
この図に示したシステムは、図１６に示したシステムにおいて、処理装置１３０の代わりに電気分解システム１４０を備えたものである。すなわち、本実施の形態のビチュメン回収システムは、図１に示した有機物の処理装置１３０の吸着槽２を用いずに、有機物を分解するための電解槽６を備えた電気分解システム１４０だけに浄化装置１７０で処理した処理水を通過させるように構成されている。なお、図１７に示した実施例の場合、図中には示していないが、電気分解に必要な塩を添加しているので、蒸気発生機へ供給する前に、逆浸透膜や蒸留等による脱塩装置の設置が好ましい。他の場合においても、リサイクル利用により塩分濃度が上昇する際には、脱塩が必要となる場合がある。
【０１３１】
このように電気分解システム１４０を利用して浄化装置１７０で処理した処理水を処理すると、COD成分の除去・分解だけでなく、電気分解処理時に当該処理水を温めることができる。これにより水蒸気発生機１５０での蒸気製造にかかるエネルギーコストを削減できるので、廃水の処理及びリサイクル利用とともに、生産コストの低減を同時に達成できる。
【０１３２】
なお、上記のビチュメン回収システムに係る各実施の形態では、図１に示した有機物の処理装置１３０を利用した例について説明したが、図４から図８に示した有機物の処理装置を代替して用いても構わない。
【０１３３】
以上の各実施の形態で説明したように、本発明は、廃水あるいは排水中の有機物を分離し、かつ酸化分解して、CODやTOCを排水基準値以下にする水処理に適用可能である。また、本発明によれば、廃水をリサイクル利用することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明の廃水中に含まれる有機物の処理装置の一実施の形態を示す構成図である。
【図２】本発明の処理装置における吸着槽出口の有機物濃度変化を模式的に表した特性図である。
【図３】本発明の処理装置における再生時に電解液を循環させたときの有機物濃度を模式的に表した特性図である。
【図４】本発明の廃水中に含まれる有機物の処理装置の他の実施の形態を示す構成図である。
【図５】本発明の廃水中に含まれる有機物の処理装置の更に他の実施の形態を示す構成図である。
【図６】本発明の廃水中に含まれる有機物の処理装置の他の実施の形態を示す構成図である。
【図７】本発明の廃水中に含まれる有機物の処理装置の更に他の実施の形態を示す構成図である。
【図８】本発明の廃水中に含まれる有機物の処理装置の他の実施の形態を示す構成図である。
【図９】本発明の廃水中に含まれる有機物の処理装置を備えた処理システムの一実施の形態を示す構成図である。
【図１０】一般的な露天掘りによるビチュメン回収システムの概略構成図。
【図１１】本発明のビチュメン回収システムの一実施の形態の概略構成図。
【図１２】本発明のビチュメン回収システムの他の実施の形態の概略構成図。
【図１３】本発明のビチュメン回収システムの更に他の実施の形態の概略構成図。
【図１４】本発明のビチュメン回収システムのまた更に他の実施の形態の概略構成図。
【図１５】一般的なSAGD法によるビチュメン回収のシステムの概略構成図。
【図１６】本発明のSAGD法によるビチュメン回収システムの一実施の形態の概略構成図。
【図１７】本発明のSAGD法によるビチュメン回収システムの他の実施の形態の概略構成図。
【符号の説明】
【０１３５】
１          廃水の供給配管
２          吸着槽
３          吸着剤
４          廃水排出配管
６          電解槽
７          直流電源
８          陰極
９          陽極
１３        薬液タンク
１５        熱交換器
１６        廃水槽
５１        被処理水
５３        薬剤注入設備
５４        磁性粉（磁性粒子）
５５        凝集剤
５６        凝集槽
５７        pH調整剤
５８        凝集助剤
５９        分離部
６０        回転濾過膜
６１        濾過水
６２        洗浄装置
６３        回転円筒体
６４        磁場発生手段
６５        汚泥回収板
６６        汚泥タンク
７０        磁気分離装置
１０２      粉砕機
１０３      給水系統
１０４      ビチュメン抽出装置
１０８      浄化装置
１１０      貯水池
１２０      ボイラ
１３０      有機物の処理装置
１４０      電気分解システム
１５０      蒸気発生機
１６０      分離器
１７０      浄化装置
２００      蒸気供給系統
２１０      ビチュメン回収系統
２２０      給水系統
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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