(57)【要約】【課題】イオン交換を用いて再利用に適した処理水を得ることを可能とした水処理方法及びシステムを提供する。【解決手段】廃水２０に含まれる除去対象物を電解処理により酸化分解する電解装置１と、陰イオン交換樹脂が充填され、前記電解装置１から流入する電解処理液２２をイオン交換して除去対象物を分離するイオン交換装置２と、を備えるとともに、前記陰イオン交換樹脂の再生排水２５を前記電解装置１の上流側に返送する返送ラインを備えた構成とする。【選択図】図１
2007185580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工場廃水を電解処理して除去対象物を酸化分解した後に、該電解処理により生じた電解処理液に含まれる除去対象物を陰イオン交換樹脂によりイオン交換して分離することを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
前記イオン交換により分離された除去対象物を前記陰イオン交換樹脂の再生処理により回収し、該除去対象物を高濃度で含む再生排水を前記電解処理に返送することを特徴とする請求項１記載の水処理方法。
【請求項３】
工場廃水に含まれる除去対象物を陰イオン交換樹脂によりイオン交換して分離した後に、該イオン交換により得られた透過液を電解処理することを特徴とする水処理方法。
【請求項４】
前記陰イオン交換樹脂の再生に塩素系再生剤を用い、前記イオン交換にて脱離した塩化物イオンを含む透過液を前記電解処理して次亜塩素酸を含む再利用処理水を生成することを特徴とする請求項３記載の水処理方法。
【請求項５】
工場廃水に含まれる除去対象物を陽イオン交換樹脂によりイオン交換して分離した後に、該イオン交換により得られた透過液を電解処理することを特徴とする水処理方法。
【請求項６】
前記電解処理にＮａ系薬剤を供給してｐＨ調整を行うようにし、該電解処理により生じた電解処理液を前記イオン交換に流入させることを特徴とする請求項５記載の水処理方法。
【請求項７】
工場廃水に含まれる除去対象物を電解処理により酸化分解する電解装置と、陰イオン交換樹脂が充填され、前記電解装置から流入する電解処理液をイオン交換して除去対象物を分離するイオン交換装置と、を備えるとともに、前記陰イオン交換樹脂の再生排水を前記電解装置の上流側に返送する返送ラインを備えたことを特徴とする水処理システム。
【請求項８】
陰イオン交換樹脂が充填され、工場廃水をイオン交換して除去対象物を分離するイオン交換装置と、該イオン交換装置からの透過液を電解処理する電解装置と、を備えたことを特徴とする水処理システム。
【請求項９】
前記陰イオン交換樹脂の再生に塩素系再生剤が用いられ、前記イオン交換装置ではイオン交換により塩化物イオンを含む透過液を得るようにし、前記電解装置では前記透過液を電解処理して次亜塩素酸を含む再利用処理水を生成することを特徴とする請求項８記載の水処理システム。
【請求項１０】
陽イオン交換樹脂が充填され、工場廃水を陽イオン交換して除去対象物を分離するイオン交換装置と、該除去対象物が分離された透過液を電解処理する電解装置と、を備え、前記電解装置からの電解処理液の少なくとも一部を前記イオン交換装置に流入させることを特徴とする水処理システム。
【請求項１１】
前記イオン交換装置が複数並列に配置され、該イオン交換装置のうち第１のイオン交換装置と第２のイオン交換とが交互にイオン交換と再生処理を行うように切り替え手段を設けたことを特徴とする請求項７乃至１０の何れかに記載の水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場廃水をイオン交換により高度処理する水処理技術に関し、特に、上水、用水、洗浄用水、冷却水等として再利用に適した水質の処理水を得ることができる水処理方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、化学工場、食品工場、或いは半導体工場等から排出される工場廃水はその水質性状、処理量に応じた水処理が行われているが、水資源の有効利用、河川や湖沼、海水等の水質汚染の防止のために、工場廃水を再利用することが求められている。例えば半導体工場においては、種々の工程で洗浄廃液が排出されるが、特に半導体集積回路製造のウェーハ洗浄工程やドライエッチング残留物の除去工程では強酸（塩酸、硫酸、硝酸等）や強アルカリ（苛性ソーダ、アンモニア、ヒドラジン、ヒドロキシルアミン等）、有機溶剤などを用いた洗浄が繰り返されるため、大量の洗浄廃液が発生する。洗浄廃液はそのまま廃棄すると環境面に大きな影響を与えるため、汚濁物質を除去して純水若しくは純水に近い水質まで処理した上で、場内で再利用することが望まれている。
【０００３】
このような廃水の再利用に適した水処理技術としては、イオン交換による処理方法が知られている。これは、純水若しくは純水に近い水質まで廃水を処理することができるため、洗浄用水や冷却水等の再利用水として好適に用いられる。
イオン交換による水処理方法として、特許文献１（特開平１０−３０９５７２号公報）には、イオン交換体を用いて廃水中の硝酸イオンを除去する方法が開示されている。さらにこの方法においては、イオン交換体により濃縮された硝酸イオンを含む廃水を金属鉄と接触させて硝酸イオンを分解するようにしている。
しかし、このようなイオン交換による処理の問題点として、イオン交換では定期的な再生処理が必要とされ、また再生工程において排出される排出水の処理が必要となるとともに、処理水の回収率が低下するという課題があった。
【０００４】
一方、他の水処理技術として、処理速度が速く、電気を通じるだけで廃水中の被酸化物を容易に分解できるという利点から、電解処理が提案、実用化されている。電解処理法による被酸化物の除去は、廃水中に含有される塩化物イオン若しくは外部から添加した塩化物イオンから電解反応により次亜塩素酸を生成し、該次亜塩素酸の酸化力を利用して被酸化物を酸化分解するものである。
【０００５】
このような電解処理法を用いたアンモニア性窒素の除去技術として、特許文献２（特開２００１−３００５３８号公報）には、排水中に海水または塩化ナトリウムを添加して電解槽内へ導入し、排水を直接電解処理する構成としたアンモニウム塩又はアンモニアを含む排水の分解処理方法が開示されている。また、他の電解処理法として、廃水を直接電解するのではなく、電解により生成した酸化剤を廃水に添加し、電解槽とは別の反応槽内でこれらを混合して酸化分解を行う方法もある。
また、特許文献３（特許第３６９１４６１号公報）には、廃水を処理する方法として陰イオン交換にて窒素化合物を吸着除去し、窒素化合物が濃縮されたイオン交換樹脂の再生廃水を電解処理して次亜ハロゲン酸を生成し、これにより窒素化合物の除去処理を行う水浄化方法が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３０９５７２号公報
【特許文献２】特開２００１−３００５３８号公報
【特許文献３】特許第３６９１４６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１では、処理に伴い金属鉄が消耗されるため金属鉄を連続的に投入する必要があり、ランニングコストが嵩むという問題がある。また、廃水のｐＨが低いとアンモニアの生成比率が高くなり、生成したアンモニアを処理する設備が新たに必要となってしまう。
また、特許文献２では、廃水と海水を混合し電解処理する手法が示されているが、電解による酸化分解のみでは満足する値までアンモニア性窒素を除去することができないという問題があり、さらに電解処理する液中にＣａやＭｇ等のミネラル成分が含まれる場合には、スケール成分の付着により電解効率が低下してしまう。
【０００８】
また、特許文献３では、電解装置に廃液が流入する頻度はイオン交換樹脂の再生後のみであるため、電解装置内における電極が電位をかけていない状態で外気に触れる機会が多くなる。電解装置内における電極が外気に触れると電極が酸化し、劣化するため、設備寿命が短くなるという問題があった。また、廃水中の除去対象物が高濃度になると対応できないという問題もあった。
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、イオン交換を効果的に用いて再利用に適した処理水を得ることを可能とした水処理方法及びシステム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】
【０００９】
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、工場廃水を電解処理して除去対象物を酸化分解した後に、該電解処理により生じた電解処理液に含まれる除去対象物を陰イオン交換樹脂によりイオン交換して分離することを特徴とする。
本発明では、まず電解処理により工場廃水中の酸化性を有する除去対象物を酸化分解して除去した後に、電解処理により得られた電解処理液中に含まれる陰イオン性の除去対象物をイオン交換により分離する。陰イオン性の除去対象物は、電解処理により除去されなかった物質若しくは電解処理により発生した物質を含む。
このように、電解処理と陰イオン交換とを組み合わせることにより、夫々の単独処理では除去しきれなかった除去対象物を除去可能で、水質性状が高く再利用に適した処理水を得ることができる。
【００１０】
また、前記イオン交換により分離された除去対象物を前記陰イオン交換樹脂の再生処理により回収し、該除去対象物を高濃度で含む再生排水を前記電解処理に返送することを特徴とする。
前記陰イオン交換樹脂の再生処理では高濃度の除去対象物を含む再生排水が得られる。この再生排水を電解処理に返送することで、陰イオン性の除去対象物の還元を行うことができる。
本発明は、硝酸性窒素の除去に好適に適用でき、硝酸性窒素をイオン交換にて濃縮して回収し、該濃縮した硝酸性窒素を電解処理することにより最終的に窒素ガスまで分解することができる。
また、再生剤として塩化ナトリウムを用いた場合には、再生排水中に塩化物イオンが豊富に含まれるため、電解処理における電解電圧を低下させることができる。
【００１１】
尚、本発明において電解処理により除去される酸化性の除去対象物としては、アルコール類、フェノール類、炭化水素類、アルデヒド類、ケトン類、脂肪酸類、エステル類、アミン類、窒素酸化物、アンモニア、色度成分、臭気成分等がある。
本発明の水処理方法は、処理水が純水若しくは純水に近い水質となり、上水、洗浄用水、冷却水等として再利用に適した処理水が得られるため、例えば、硝酸性窒素等のイオン性物質の除去を目的とした上水処理、化学工場、食品工場における冷却水等への利用もしくは再利用を目的とした用水処理、半導体工場におけるウェーハ洗浄水等の純水精製を目的とした用水処理に好適に用いられる。
【００１２】
また、工場廃水に含まれる除去対象物を陰イオン交換樹脂によりイオン交換して分離した後に、該イオン交換により得られた透過液を電解処理することを特徴とする。
本発明では、まずイオン交換により陰イオン性を有する除去対象物を分離除去した後に、電解処理により工場廃水中の酸化性を有する除去対象物を酸化分解する。このように、イオン交換と電解処理を組み合わせることにより、夫々の単独処理では除去しきれなかった除去対象物を除去可能で、水質性状が高く再利用に適した処理水を得ることができる。
【００１３】
さらに、前記陰イオン交換樹脂の再生に塩素系再生剤を用い、前記イオン交換にて脱離した塩化物イオンを含む透過液を前記電解処理して次亜塩素酸を含む再利用処理水を生成することを特徴とする。
本発明によれば、イオン交換にて陰イオン性の汚濁物質を除去するとともに後段の電解処理に用いられる塩化物イオンを供給し、該塩化物イオンを電解することによって次亜塩素酸を生成することができる。次亜塩素酸を含む処理水は、洗浄用水、消毒用水、冷却水等として好適に再利用することができる。
また、陰イオン交換樹脂の再生処理にて回収された陰イオン性且つ酸化性を有する除去対象物を、前記電解処理にて生成した次亜塩素酸で酸化分解することが好ましく、これにより効率的な処理が可能となる。
【００１４】
さらにまた、工場廃水に含まれる除去対象物を陽イオン交換樹脂によりイオン交換して分離した後に、該イオン交換により得られた透過液を電解処理することを特徴とする。
このように、電解処理の前段で陽イオン交換樹脂によりイオン交換を行うことで、電極に付着するスケール源となるＣａ、Ｍｇ等の除去対象物を除去することができ、電解処理を効率良く行うことが可能となる。
また、前記電解処理にＮａ系薬剤を供給してｐＨ調整を行うようにし、該電解処理により生じた電解処理液を前記イオン交換に流入させることを特徴とする。
これは、電解処理にてｐＨ調整のためにＮａ系薬剤を添加する場合に、Ｎａが豊富に含まれる電解処理液をイオン交換に流入させることが好ましく、これにより陽イオン交換樹脂の再生を行うことができ、陽イオン交換樹脂のミネラル除去性能を長期間保つことができる。
【００１５】
また、システムの発明として、工場廃水に含まれる除去対象物を電解処理により酸化分解する電解装置と、陰イオン交換樹脂が充填され、前記電解装置から流入する電解処理液をイオン交換して除去対象物を分離するイオン交換装置と、を備えるとともに、前記陰イオン交換樹脂の再生排水を前記電解装置の上流側に返送する返送ラインを備えたことを特徴とする。
また、陰イオン交換樹脂が充填され、工場廃水をイオン交換して除去対象物を分離するイオン交換装置と、該イオン交換装置からの透過液を電解処理する電解装置と、を備えたことを特徴とする。
さらに、前記陰イオン交換樹脂の再生に塩素系再生剤が用いられ、前記イオン交換装置ではイオン交換により塩化物イオンを含む透過液を得るようにし、前記電解装置では前記透過液を電解処理して次亜塩素酸を含む再利用水を生成することを特徴とする。
【００１６】
また、陽イオン交換樹脂が充填され、工場廃水を陽イオン交換して除去対象物を分離するイオン交換装置と、該除去対象物が分離された透過液を電解処理する電解装置と、を備え、前記電解装置からの電解処理液の少なくとも一部を前記イオン交換装置に流入させることを特徴とする。
さらに、前記イオン交換装置が複数並列に配置され、該イオン交換装置のうち第１のイオン交換装置と第２のイオン交換とが交互にイオン交換と再生処理を行うように切り替え手段を設けたことを特徴とする。これにより、電解装置を連続的に稼動することが可能となる。
【００１７】
さらにまた、陽イオン交換樹脂が充填された陽イオン交換装置と、陰イオン交換樹脂が充填された陰イオン交換装置とが夫々一又は複数設けられるとともに、電解装置が設けられ、陽イオン交換装置と陰イオン交換装置と電解装置とを接続した構成とすることが好ましい。夫々の配置構成は特に限定されない。これにより、イオン交換装置の再生処理を抑制ないし不要化しつつ、スケール成分除去による電解装置の長寿命化、除去対象物の除去による処理水の高度化を連続的に行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上記載のごとく本発明によれば、電解処理の適用により工場廃水中の除去対象物の分解除去を行うため、従来のイオン交換単独による分離処理と比較して、再生排水の処理を効果的に行うことができ、処理水の回収率の向上を図ることができる。
また、陰イオン交換樹脂によるイオン交換に塩素系再生剤を用いることにより、イオン交換の透過液に含まれる塩化物イオンを電解処理に活用でき、電解処理において塩化物イオンを外部添加する必要がなくなり、ランニングコストの低減が図れる。
さらに、陽イオン交換樹脂によるイオン交換と電解処理を組み合わせることにより、電解処理の阻害となる廃水中のＣａやＭｇ等のスケール成分を除去することができるため、電解処理を効率良く行うことが可能となる。
さらにまた、複数のイオン交換装置を並列に配置してイオン交換と再生処理を交互に行わせることにより連続処理が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は陰イオン交換装置を備えた実施例１に係る水処理システムの構成図、図２は陰イオン交換装置を備えた実施例２に係る水処理システムの構成図、図３は陽イオン交換装置を備えた実施例３に係る水処理システムの構成図、図４は複数の陽イオン交換装置を備えた実施例４に係る水処理システムの構成図、図５は複数の陽イオン交換装置及び陰イオン交換装置を備えた実施例５に係る水処理システムの構成図である。
【実施例１】
【００２０】
図１に本実施例１に係る水処理システムを示す。本実施例１にて処理対象とされる廃水２０は、酸化性の除去対象物を含有する工場廃水とする。除去対象物としては、例えば、アルコール類、フェノール類、炭化水素類、アルデヒド類、ケトン類、脂肪酸類、エステル類、アミン類、窒素酸化物、アンモニア、色度成分、臭気成分などが挙げられる。尚、前記廃水はＳＳ成分を殆ど含有しない、若しくはＳＳ成分を前処理により除去したものである。
【００２１】
図１に示されるように本実施例１に係る水処理システムは、電解装置１と、陰イオン交換装置２とを順に直列に配設した構成となっている。
電解装置１は、少なくとも一対以上の電極が電解槽内に浸漬配置された構成を有し、塩化物イオン存在下で電解することにより次亜塩素酸を生成する装置である。図７に電解反応の原理を示す。同図に示されるように電解装置５０は、塩化物イオンを含む処理対象水が投入される電解処理槽５１と、該電解処理槽５１の処理水内に対向して浸漬配置された陽極５２と陰極５３からなる電極と、該電極に接続される電源装置５４とを主要構成とする。
【００２２】
除去対象物を窒素成分とした場合、各電極での代表的な反応として、処理対象水中に含有される塩化物イオン及び水により下記の反応が起こる。
（陽極）  ２Ｃｌ−  →  Ｃｌ２＋２ｅ
Ｃｌ２＋Ｈ２Ｏ  →  ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ
（陰極）  ＮＯ３−Ｈ２Ｏ＋２ｅ−  →  ＮＯ２−＋２ＯＨ−
ＮＯ２−＋５Ｈ２Ｏ＋６ｅ−  →  ＮＨ３＋７ＯＨ−
２Ｈ２Ｏ＋２ｅ  →  ２ＯＨ−＋Ｈ２↑
陽極５２では塩素が発生し、さらにその塩素が水と反応し、強力な酸化力を有する次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）が生成される。一方、陰極では溶液中に硝酸イオンが含まれる場合は、アンモニアへ還元される。また、硝酸イオンが含まれない場合は、水の電解により水素が発生する。アンモニアは下記反応式により無害な窒素ガスとして除去される。
２ＮＨ３＋３ＨＣｌＯ  →  Ｎ２↑＋３ＨＣｌ＋３Ｈ２Ｏ
【００２３】
電解装置１では、電解処理により廃水中のｐＨが酸側に移行するため、必要に応じてＮａＣｌ、ＮａＯＨ等のアルカリ剤２１を添加して電解に適したｐＨに調整する。尚、電解に適したｐＨ範囲は５〜８程度である。また、電解にて消費される塩化物イオンが不足する場合には塩化物イオン源を添加する。
【００２４】
陰イオン交換装置２は、陰イオン交換樹脂が充填され、廃水中に含まれる陰イオン性の除去対象物を吸着し、分離する装置である。
陰イオン交換樹脂は、一定時間経過後に吸着能が低下したら再生処理を行う。再生剤としては、ＮａＣｌ等が用いられる。再生処理で得られる再生排水２５は、イオン交換により吸着した除去対象物を高濃度で含む。
【００２５】
ここで、一例として硝酸性窒素（除去対象物）を含有する廃水１０の処理フローにつき以下に示す。廃水１０は電解装置１にて電解処理され、下記反応式に示されるように、電解装置１の陰極反応でＮＯ３が還元されてＮＨ３となり、窒素ガスまで分解される。
ＮＯ３−＋Ｈ２Ｏ＋２ｅ−  →  ＮＯ２−２ＯＨ−
ＮＯ２−＋５Ｈ２Ｏ＋６ｅ−  →  ＮＨ３＋７ＯＨ−
しかし、電解装置１にて除去しきれないＮＯ３−は電解処理液２２に残存して排出される。これは、高濃度のＮＯ３−は電解処理によりアンモニアを経て脱窒されるが、低濃度のＮＯ３−は電解によっても除去されないため電解処理液２２中に残存するためである。
【００２６】
残存したＮＯ３−を含む電解処理液２２は、陰イオン交換装置２に導入され、イオン交換される。即ち、図６（Ａ）に示されるように、ＮＯ３−は陰イオン交換樹脂に吸着され、下記反応により塩化物イオンが放出される。
Ｒ−Ｃｌ＋ＮａＮＯ３  →  Ｒ−ＮＯ３＋ＮａＣｌ
ここで、Ｒはイオン交換樹脂の母体を現す。
このようにして、陰イオン交換装置２を透過した処理水２４からは硝酸性窒素が除去される。
【００２７】
さらに、一定期間使用した後、陰イオン交換樹脂の吸着能が低下したらイオン交換樹脂の再生工程を行う。再生工程は、再生剤２３としてＮａＣｌを用い、該再生剤２３を陰イオン交換装置２に供給し、陰イオン交換樹脂を通過させると、ＮＯ３−が陰イオン交換樹脂より脱離して濃縮された再生排水２５が得られる。
再生排水２５はＮＯ３−を高濃度で含んでおり、該再生排水２５を電解装置１若しくは該電解装置１より上流側に返送することが好ましい。
再生排水２５に含まれるＮＯ３−は、電解装置１にて電解処理により還元され、最終的に窒素ガスとすることができる。電解装置１では、高濃度の硝酸性窒素を電解処理することになるため、電解効率を高く維持でき窒素除去効率が向上する。また、再生排水２５には塩化物イオンが豊富に含まれるため、電解装置１での電解電圧を低下させることができる。
【００２８】
本実施例では、電解処理により発生した陰イオン性の除去対象物を陰イオン交換樹脂によるイオン交換により分離するとともに濃縮を行い、高濃度の除去対象物を含む再生排水を電解処理に返送することで、陰イオン性の除去対象物の還元を行うことができる。
また本実施例は、硝酸性窒素の除去に好適に適用でき、硝酸性窒素をイオン交換にて濃縮して回収し、該濃縮した硝酸性窒素を電解処理することにより最終的に窒素ガスまで分解することができる。
【００２９】
さらに、再生剤として塩化ナトリウム等の塩素系再生剤を用いた場合には、再生排水中に塩化物イオンが豊富に含まれるため、電解処理における電解電圧を低下させることができる。
このように、本実施例の水処理システムは、処理水が純水若しくは純水に近い水質となり、上水、洗浄用水、冷却水等として再利用に適した処理水が得られるため、例えば、硝酸性窒素等のイオン性物質の除去を目的とした上水処理、化学工場、食品工場における冷却水等への利用もしくは再利用を目的とした用水処理、半導体工場におけるウエハー洗浄水等の純水精製を目的とした用水処理に好適に用いられる。
【実施例２】
【００３０】
図２に本実施例２に係る水処理システムを示す。尚、以下の実施例２乃至実施例５において、上記した実施例１と同様の構成についてはその詳細な説明を省略する。
図２に示されるように本実施例２に係る水処理システムは、陰イオン交換装置２と、電解装置１とを順に直列に配設した構成となっている。
本実施例２では、廃水２０を陰イオン交換装置２に供給して陰イオン交換樹脂によりイオン交換した後に、該陰イオン交換装置２にて得られた透過液２６を電解装置１に供給して電解処理するようにしている。本実施例にて処理対象とされる廃水２０は、陰イオン性の除去対象物を含む工場廃水であり、さらに酸化性の除去対象物を含んでいてもよい。勿論、陰イオン性且つ酸化性の除去対象物を含む。好適には低濃度の陰イオン性の除去対象物を含む廃水２０とする。
【００３１】
本実施例では、陰イオン交換装置２にて陰イオン性の除去対象物を吸着分離した後、透過液２６を電解装置１に流入させ、該電解装置１にて電解処理を行う。電解装置１ではアルカリ剤２１の添加によりｐＨ調整されながら電解処理が行われ、透過液２６中に酸化性の除去対象物が含まれる場合には、電解により生成した次亜塩素酸によって該除去対象物を酸化分解する。
【００３２】
さらに、本実施例２の特徴的な構成として、ＮａＣｌ等の塩素系再生剤２３を用いた場合に、陰イオン交換装置２におけるイオン交換時に塩化物イオンを含む透過液２６が得られる。塩化物イオンを含む透過液２６は電解装置１に流入するため、電解処理にて消費される塩化物イオン源の添加を抑制ないし不要化することが可能となる。
電解装置１にて生成された次亜塩素酸を含む処理水２７は、各種機器の洗浄用水、消毒用水、冷却水等の再利用水として用いられる他、取水口に供給して藻や生物の付着を防止したり、スライムの除去などに再利用できる。
【００３３】
また、陰イオン交換装置２の再生工程にて回収された高濃度の除去対象物を含む再生排水２５は、生物処理設備等の他の処理設備にて処理してもよいし、電解装置１に導入して電解処理により酸化分解してもよい。このとき、再生排水２５と、上記した電解装置１にて生成した次亜塩素酸を含む処理水２７とを混合して、再生排水２５に含まれる除去対象物を酸化処理するようにしてもよい。
【００３４】
本実施例によれば、廃水を陰イオン交換した後に電解処理する構成としたため、陰イオン交換にて、陰イオン性の除去対象物を分離除去するとともに後段の電解処理に用いられる塩化物イオンを供給し、該塩化物イオンを電解することによって次亜塩素酸を生成することができる。次亜塩素酸を含む処理水２７は、洗浄用水、消毒用水、冷却水等として好適に再利用される。
また、陰イオン交換樹脂の再生工程において回収された高濃度の除去対象物を含む再生排水２５は、電解処理で生成した次亜塩素酸で酸化分解することができ、効率的な処理が可能となる。
【００３５】
実施例１及び実施例２において、陰イオン交換装置２は一又は複数設けることができる。一台の陰イオン交換装置２により処理を行う場合には、陰イオン除去工程と再生工程を一定時間毎に切り替えて運転を行う。また、２以上の陰イオン交換装置２により処理を行う場合には、該陰イオン交換装置２のうち、第１の陰イオン交換装置と第２の陰イオン交換装置が互いに異なる工程を行うようにし、一定時間毎に夫々の工程を切り替えて連続的に運転を行うようにする。
また、上記した実施例１及び実施例２を組み合わせたシステム構成とすることもできる。即ち、電解装置１と、該電解装置１の上流側に一又は複数の陰イオン交換装置２を配置し、該電解装置１の下流側に一又は複数の陰イオン交換装置２を配置する構成とする。
【実施例３】
【００３６】
図３に本実施例３に係る水処理システムを示す。本実施例にて処理対象とされる廃水２０は、陽イオン性の除去対象物を含む工場廃水である。陽イオン性の除去対象物は、Ｍｇ、Ｃａ等のミネラル成分である。
図３に示されるように本実施例３に係る水処理システムは、陽イオン交換装置３と、電解装置１とを順に直列に配設した構成となっている。
陽イオン交換装置３は、陽イオン交換樹脂が充填され、廃水中に含まれるミネラル成分を吸着し、分離する装置である。陽イオン交換装置３では、図６（Ｂ）に示されるように、陽イオン性の除去対象物であるＣａ、Ｍｇ等のミネラル成分が陽イオン交換樹脂に吸着され、以下の反応によりナトリウムイオンが放出される。
２Ｒ−Ｎａ＋ＣａＣｌ２  →  Ｒ−Ｃａ３＋２ＮａＣｌ
ここで、Ｒはイオン交換樹脂の母体を現す。
陽イオン交換樹脂は、一定時間経過後に吸着能が低下したら再生処理を行う。再生剤としては、ＮａＣｌ等が用いられる。
【００３７】
本実施例３では、廃水２０を陽イオン交換装置３に供給して陽イオン交換樹脂によりイオン交換し、廃水２０中のＣａ、Ｍｇ等のミネラル成分を吸着分離し、該ミネラル成分が除去された透過液１８は電解装置１に供給される。電解装置１には、ｐＨ調整用のアルカリ剤２１が供給されるとともに、塩化物イオンを含む電解促進剤２８が供給される。
電解装置１では、透過液１８中に酸化性の除去対象物を含む場合には該除去対象物が酸化分解される。
【００３８】
前記アルカリ剤２１は、ＮａＯＨ等のＮａ系薬剤であることが好ましく、この場合、電解処理液１９の少なくとも一部を陽イオン交換装置３に流入させるとよい。このように、Ｎａが豊富に含まれる電解処理液１９を陽イオン交換装置３に流入させることにより、陽イオン交換樹脂の再生を行うことができ、イオン交換樹脂のミネラル除去性能を長期間保つことができる。
また、電解促進剤２８としてＮａＣｌを用い、同様に電解処理液１９の少なくとも一部を陽イオン交換装置３に流入させるとよい。これにより、ＮａＣｌが再生剤の機能も担うこととなり、再生剤兼電解促進剤２８として作用する。
尚、再生工程で得られる再生排水（処理水２９）は、イオン交換により吸着した分離したミネラル成分を高濃度で含む硬水となる。
【００３９】
本実施例３では、電解装置１の前段で陽イオン交換装置３により陽イオン交換を行うことで、電極スケール源となるＣａ、Ｍｇ等のミネラル成分を除去でき、電解装置１における電解効率を向上できる。さらに、Ｎａが豊富に含まれる電解処理液１９を陽イオン交換装置３に流入させることで、陽イオン交換樹脂の再生をおこなうことができ、陽イオン交換樹脂のミネラル除去性能を長期間保つことが可能となる。
【実施例４】
【００４０】
図４に本実施例４に係る水処理システムを示す。
本実施例４は、上記した実施例３を応用したものであり、複数の陽イオン交換装置３が並列に配置された構成を有する。以下、一例として２台の陽イオン交換装置３Ａ、３Ｂを設けた構成につき説明する。廃水２０の経路は、陽イオン交換装置３Ａを経て電解装置に流入する経路と、陽イオン交換装置３Ｂを経て電解装置に流入する経路とが存在する。夫々の経路には、バルブ３０、３２及びバルブ３１、３３が設けられている。
また、電解装置１から排出される電解処理液１９の経路は、陽イオン交換装置３Ａを経て処理水２９として排出される経路と、陽イオン交換装置３Ｂを経て処理水２９として排出される経路とが存在する。夫々の経路には、バルブ３５、３７及びバルブ３４、３６が設けられている。
【００４１】
一方の陽イオン交換装置３Ａがミネラル除去工程を行う場合には、他方の陽イオン交換装置３Ｂは再生工程を行うようにし、一定時間経過後に各バルブの開閉を制御することによりこれらの工程を切り替えるようになっている。
即ち、廃水２０が陽イオン交換装置３Ａを経て電解装置１に流入する経路上のバルブ３０、３２を開とし、陽イオン交換装置３Ｂを経て電解装置１に流入する経路上のバルブ３１、３３を閉とすることにより、陽イオン交換装置３Ａには廃水２０が流入してミネラル除去が行われる。
【００４２】
また、電解装置１からの電解処理液１９が、陽イオン交換装置３Ａを経て排出される経路上のバルブ３５、３７を閉とし、陽イオン交換装置３Ｂを経て排出される経路上のバルブ３４、３６を開とすることにより、陽イオン交換装置３Ｂには電解処理液１９が流入して再生工程が行われる。
そして、一定時間経過後に陽イオン交換装置３Ａの吸着能が低下したら、夫々の工程を切り替えるように各バルブを操作する。
本実施例のごとく、陽イオン交換装置３Ａ、３Ｂを複数並列に配置し、交互にイオン交換工程（ミネラル除去工程）と再生工程を行うように切り替えることにより、電解装置１を連続的に稼動することが可能となる。
尚、本実施例４では陽イオン交換装置３Ａ、３Ｂにつき記載したが、陰イオン交換装置においても同様の構成とすることが可能である。
【実施例５】
【００４３】
図５に本実施例５に係る水処理システムを示す。
本実施例５は、上記した実施例４を応用したものであり、複数の陽イオン交換装置が並列に配置されるとともに、複数の陰イオン交換装置が並列に配置した構成を有する。
以下、一例として２台の陽イオン交換装置３Ａ、３Ｂと、２台の陰イオン交換装置２Ａ、２Ｂを設けた構成につき説明する。
【００４４】
廃水２０の経路は、陽イオン交換装置３Ａを経て電解装置に流入する経路と、陽イオン交換装置３Ｂを経て電解装置に流入する経路とが存在する。夫々の経路には、バルブ３０、３２及びバルブ３１、３３が設けられている。
また、電解装置１から排出される電解処理液１９の経路は、陰イオン交換装置２Ａを経て陽イオン交換側へ送給される経路と、陰イオン交換装置２Ｂを経て陽イオン交換側へ送給される経路とが存在し、夫々の経路には、バルブ４０、４２及びバルブ４１、４３が設けられている。
また、陰イオン交換装置２Ａ、２Ｂを透過した透過液２６は、陽イオン交換装置３Ａを経て処理水２９として排出される経路と、陽イオン交換装置３Ｂを経て処理水として排出される経路とが存在し、夫々の経路には、バルブ３５、３７及びバルブ３４、３６が設けられている。
【００４５】
さらに、ＮａＣｌ等の再生剤兼電解処理剤２８の供給経路は、陰イオン交換装置２Ａを経て電解装置１に供給される経路と、陰イオン交換装置２Ｂを経て電解装置１に供給される経路とが存在し、夫々の経路にはバルブ４５、４７及びバルブ４４、４６が設けられている。
このとき、前記処理水２９の少なくとも一部を返送した返送処理水２９’を、再生剤兼電解処理剤２８とともに陰イオン交換装置２Ａ、２Ｂに供給するようにしてもよい。
【００４６】
本実施例では、一方の陽イオン交換装置３Ａに廃水２０を流入させてミネラル除去工程を行う場合には、他方の陽イオン交換装置３Ｂには陰イオン交換側からの透過液２６を流入させてよう再生工程を行い、陽イオン交換装置３Ａを透過した透過液１８を電解装置１に供給して電解処理を行う。電解処理液１９は、一方の陰イオン交換装置２Ａに流入させて陰イオン除去工程を行い、他方の陰イオン交換装置２Ａには再生剤兼電解促進剤２８を流入させて再生工程を行うようにしている。
【００４７】
このように、陽イオン交換装置と陰イオン交換装置とを夫々一又は複数設けるとともに電解装置を設け、陽イオン交換装置と陰イオン交換装置と電解装置とを接続した構成とすることにより、イオン交換装置の再生処理を抑制ないし不要化しつつ、スケール成分除去による電解装置の長寿命化、除去対象物の除去による処理水の高度化を連続的に行うことができる。また、処理水を返送することで再生剤兼電解促進剤（ＮａＣｌ）２８の使用量を抑制ないし不要化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施例１に係る水処理システムの構成図である。
【図２】本発明の実施例２に係る水処理システムの構成図である。
【図３】本発明の実施例３に係る水処理システムの構成図である。
【図４】本発明の実施例４に係る水処理システムの構成図である。
【図５】本発明の実施例５に係る水処理システムの構成図である。
【図６】イオン交換の原理を示し、（Ａ）は陰イオン交換樹脂を用いた硝酸性窒素の除去を示す説明図、（Ｂ）は陽イオン交換樹脂を用いたミネラル除去を示す説明図である。
【図７】電解反応の原理を示す概念図である。
【符号の説明】
【００４９】
１      電解装置
２、２Ａ、２Ｂ  陰イオン交換装置
３、３Ａ、３Ｂ  陽イオン交換装置
１８、２６  透過液
１９、２２  電解処理液
２０    廃水
２１    アルカリ剤
２３    再生剤
２５    再生排水
２８    再生剤兼電解促進剤
３０〜３７  バルブ
４０〜４７  バルブ
【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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