(57)【要約】【課題】カルボン酸及び／又はアルコールを含む被処理水から、これらカルボン酸及び／又はアルコールを効率的に除去する水処理方法及び水処理システムを提供する。【解決手段】  被処理水にアルコール又はカルボン酸を注入することにより被処理水中のカルボン酸又はアルコールとの反応によりエステルを生成させる。この生成されたエステルを吸着剤によって吸着する。エステルを吸着した後の前記吸着剤を被処理水から分離することで被処理水中のカルボン酸又はアルコールを除去する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水にアルコール又はカルボン酸を注入することにより被処理水中のカルボン酸又はアルコールとの反応によりエステルを生成させる処理と、
この生成されたエステルを吸着剤によって吸着する処理と、
前記エステルを吸着した後の前記吸着剤を被処理水から分離する処理と、
を有することを特徴とする被処理水中のカルボン酸又はアルコールを除去する水処理方法。
【請求項２】
被処理水にアルコール及びカルボン酸を注入して被処理水中のカルボン酸及びアルコールと反応させ、それぞれエステルを生成させる処理と、
これらの生成されたエステルを吸着剤によって吸着する処理と、
前記エステルを吸着した後の前記吸着剤を被処理水から分離する処理と、
を有することを特徴とする被処理水中のカルボン酸及びアルコールを除去する水処理方法。
【請求項３】
エステル化を促進するための酵素や酸の触媒を被処理水に注入することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水処理方法。
【請求項４】
被処理水に注入されるアルコールが、所定数以上のＣを有する高級アルコールであり、被処理水に注入されるカルボン酸が所定数以上のＣを有する高級カルボン酸であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水処理方法。
【請求項５】
吸着剤が疎水性物質であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水処理方法。
【請求項６】
被処理水が導入される反応槽と、
この反応槽内に導入された前記被処理水へのアルコール注入装置及びカルボン酸注入装置と、
前記反応槽内に、その被処理水中で生成されたエステルを吸着する吸着剤を注入する吸着剤注入装置と、
前記反応槽内で被処理水からエステルを吸着した吸着剤を分離し、処理水とする吸着剤分離装置と、
を備えたことを特徴とする水処理システム。
【請求項７】
前記反応槽へ導入される被処理水中のカルボン酸濃度を測定するカルボン酸濃度測定手段及び前記被処理水中のアルコールの濃度を測定するアルコール酸濃度測定手段を有し、前記アルコール注入装置は、前記カルボン酸濃度測定手段で測定されたカルボン酸濃度に対応する量のアルコールを注入し、前記カルボン酸注入装置は、前記アルコール酸濃度測定手段で測定されたアルコール濃度に対応する量のカルボン酸を注入することを特徴とする請求項６に記載の水処理システム。
【請求項８】
前記吸着剤分離装置により分離されたエステルを吸着した吸着剤から、前記エステルを脱離させて前記吸着剤を再生する吸着剤再生装置をさらに備えたことを特徴とする請求項６に記載の水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、カルボン酸及び／又はアルコールを含む被処理水から、カルボン酸及び／又はアルコールを除去する水処理方法及び水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機物を含有する排水として、例えば、油田にて原油を採掘する際に随伴し排出される、所謂油田随伴水が知られている。この油田随伴水には、カルボン酸やアルコールに代表される水溶性有機物が多量に含まれている。これらの含有有機物は、水中のＢＯＤやＣＯＤを上昇させる要因となるので、この排水を外部環境にそのまま放出すると外部環境に多くの悪影響を与える。
【０００３】
したがって、有機物含有排水の処理において、カルボン酸やアルコールに代表される水溶性有機物の除去が大きな課題となっている。
【０００４】
このような水溶性有機物の除去には、一般的には活性汚泥法、または蒸留法が用いられている。しかし、活性汚泥法は処理設備が大型となり設置スペースの制約が大きいこと、及び大量に発生する余剰汚泥の処理費用がかかることが問題である。また、蒸留法は必要とする熱エネルギーが多大であり、費用がかかることが問題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２８３２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、有機物含有排水からカルボン酸やアルコールに代表される水溶性有機物の除去が大きな課題となっている。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、カルボン酸及び／又はアルコールを含む被処理水から、これらカルボン酸及び／又はアルコールを効率的に除去する水処理方法及び水処理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】
【０００８】
本発明の実施の形態に係る水処理方法は、被処理水にアルコール又はカルボン酸を注入することにより被処理水中のカルボン酸又はアルコールとの反応によりエステルを生成させる処理と、この生成されたエステルを吸着剤によって吸着する処理と、前記エステルを吸着した後の前記吸着剤を被処理水から分離する処理とを有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の実施の形態に係る水処理システムは、被処理水が導入される反応槽と、この反応槽内に導入された前記被処理水へのアルコール注入装置及びカルボン酸注入装置と、前記反応槽内に、その被処理水中で生成されたエステルを吸着する吸着剤を注入する吸着剤注入装置と、前記反応槽内で被処理水からエステルを吸着した吸着剤を分離し、処理水とする吸着剤分離装置とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
これらの構成により、カルボン酸及び／又はアルコールを含む被処理水から、カルボン酸及び／又はアルコールを低エネルギーかつ低コストで除去することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る水処理システムを示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る水処理システムを示す機能ブロック図である。
【図３】本発明のさらに他の実施形態に係る水処理システムを示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
始に、この実施の形態にかかる水処理方法は、被処理水にカルボン酸が含まれる場合はアルコールを注入し、また、被処理水にアルコールが含まれる場合はカルボン酸を注入し、或いは、被処理水にカルボン酸とアルコールが含まれる場合は、アルコール及びカルボン酸を注入することにより、被処理水中のカルボン酸又はアルコールとの反応によりエステルを生成させる。そして、この生成されたエステルを吸着剤によって吸着し、さらにエステルを吸着した後の吸着剤を被処理水から分離することにより、被処理水中のカルボン酸及び／又はアルコールを除去するものである。
【００１４】
図１は、上述した水処理方法を実行する水処理システムの実施の形態を簡略的に示している。図１において、カルボン酸やアルコールに代表される水溶性有機物を含有する被処理水１は反応槽8に導入される。この反応槽内8に対してはアルコール注入装置２及びカルボン酸注入装置４が設けられ、反応槽８に導入された被処理水１へアルコール３及びカルボン酸４を注入する。また、この反応槽８に対しては吸着剤注入装置６も設け、被処理水中で生成されたエステルを吸着するための吸着剤７を注入する。
【００１５】
反応槽８の出口側管路上には吸着剤分離装置９を設け、反応槽８内で、被処理水１からエステルを吸着した吸着剤１０を分離し、処理水１１として後段に送出する。
【００１６】
上記構成において、被処理水１はカルボン酸及び／又はアルコールを含有しているものとする。この被処理水１を反応槽８に導入する。反応槽８内の被処理水１に対し、アルコール注入装置２からアルコール３が、カルボン酸注入装置４からカルボン酸５が注入される。このため、被処理水１に含まれるカルボン酸はアルコール３によってエステル化され、また被処理水１に含まれるアルコールはカルボン酸５によってエステル化される。以下に示す反応式はカルボン酸として酢酸：ＣＨ３ＣＯＯＨ、アルコールとしてエタノール：Ｃ２Ｈ５ＯＨを例示し、これらが脱水反応によりエステルを生成していることを表している。
【化１】
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【００１７】
このとき、エステル化を促進するため、反応槽８に、エステル化を促進するために酵素や酸の触媒を注入することが望ましい。これら酵素や触媒は図示しないが専用の注入装置により反応槽８内の被処理水に注入する。
【００１８】
また、被処理水１に注入されるアルコール３は、所定数以上のＣを有する高級アルコール（通常は炭素数Ｃが６以上）とする。同様に、被処理水１に注入されるカルボン酸５は、所定数以上のＣを有する高級カルボン酸（通常は炭素数Ｃが１２以上）とする。
【００１９】
上述した反応槽８の被処理水１へアルコール３及びカルボン酸４を注入することによりエステル化が行われ、被処理水中にエステルが生成されるので、このエステルを吸着するための吸着剤７を注入する。すなわち、吸着剤注入装置６から反応槽８へ注入された吸着剤７により、反応槽８内で生成されたエステルを吸着する。エステル化は加水分解との可逆反応であるため、エステル化してすぐに吸着除去する必要がある。よって吸着剤７はエステル化反応を行う反応槽８内に注入する。
【００２０】
吸着剤として、物理的に吸着を行うものとしては、例えば、活性炭やゼオライトなどを用いればよい。
【００２１】
また、吸着メカニズムとして疎水性相互作用を利用する場合、前述のようにアルコール３およびカルボン酸５が高級アルコールおよび高級カルボン酸であれば、吸着剤７は疎水性物質であることが望ましい。このような疎水性物質の吸着剤としては、例えば、東芝レビューVol．65  No．5（2010）第55頁−第59頁中に記載された「機能粉」と呼ばれる新素材を用いればよい。
【００２２】
このように反応槽8内でエステルを吸着済みの吸着剤は被処理水と共に反応槽８から排出され、吸着剤分離装置９で被処理水から分離されることにより、カルボン酸／アルコールが除去された処理水１１を得ることができる。吸着剤分離装置９は、個体である吸着剤１０と液体である処理水１１とを分離するものであるから、吸着剤１０の粒径が大きければ、金網状のものを用いたり、粒径が小さければ膜状のものやサイクロン機能など、公知の固液分離装置を用いればよい。
【００２３】
これらの結果、カルボン酸及び／又はアルコールを含む被処理水から、カルボン酸及び／又はアルコールを低エネルギーかつ低コストで除去することが可能である。
【００２４】
なお、上述の説明では、反応槽８に導入された被処理水１に対してアルコール３及びカルボン酸５をそれぞれ注入しているが、被処理水１がカルボン酸のみを含有するものであればアルコール３のみを注入し、反対に被処理水がアルコールのみを含有するものであればカルボン酸５のみを注入するようにしてもよい。
【００２５】
図２で示す実施の形態は、アルコール３、カルボン酸５、および吸着剤７の注入量を最適化するために、アルコール濃度測定手段／カルボン酸濃度測定手段（以下、アルコール／カルボン酸濃度測定手段）１２、および注入制御手段１３を設けている。アルコール／カルボン酸濃度測定手段１２は、被処理水１中のアルコールおよびカルボン酸の濃度を測定する。具体的には、ＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフィー）などにより測定すればよい。測定されたカルボン酸およびアルコールの濃度は、注入制御手段１３に入力される。
【００２６】
注入制御手段１３は、入力されたカルボン酸およびアルコールの濃度や、反応槽８に導入される被処理水量に基づき、予め設定した関係式により、必要最低限のアルコール３、カルボン酸５、および吸着剤７の注入量を演算する。そして、演算結果を、アルコール注入装置２、カルボン酸注入装置４、および吸着剤注入装置６への制御信号１４、１５、１６としてそれぞれ出力する。アルコール注入装置２、カルボン酸注入装置４、および吸着剤注入装置６はそれぞれ制御信号１４、１５、１６に基づき、アルコール３、カルボン酸５、および吸着剤７を注入する。よって処理水１１にアルコール３、カルボン酸５、および吸着剤７の余剰分は最小化されるため、良好な処理水水質が得られ、かつ運転コストが最適化される。
【００２７】
図３で示す実施の形態は、吸着剤７の再利用のため吸着剤再生手段１７を設けている。この吸着剤再生手段１７は、吸着剤分離装置９により処理水１１と分離された、エステルを吸着した吸着剤１０を受け入れ、この吸着剤１０から、エステル１９を脱離させて再生するものである。再生された吸着剤１８は吸着剤注入装置６に送られ、この吸着剤注入装置６から再び反応槽８内に注入される。吸着剤再生手段１７では、吸着剤１０からエステル１９を脱離させることにより吸着剤１８を再生する。
【００２８】
脱離手法としては、吸着剤７より更に疎水性の高い物質と吸着剤１０を接触させることにより、エステルを疎水性の高い物質のほうへ吸着させることが考えられる。例えば、吸着材を溶媒で洗浄して吸着した油分を除去する。この溶媒は、例えば、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、ヘキシルアルコール、シクロヘキサノールや、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、ジエチルエーテル、イソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、シクロヘキサン、クロロホルム、ジメチルアニリン、フロン、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサノン、トルエン、キシレンなどが挙げられる。この中でも、特に非極性の溶媒が好ましい。非極性の溶媒は疎水性を示し、吸着材１０に吸着したエステル油分の洗浄を簡易かつ効率的に行うことができる。
【００２９】
このようにして再生された吸着剤１８は再び吸着剤注入手段６に戻り、新たな吸着剤７として再利用することで運転コストの低減が図られる。
【００３０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３１】
１…被処理水
２…アルコール注入装置
３…アルコール
４…カルボン酸注入装置
５…カルボン酸
６…吸着剤注入装置
７…吸着剤
８…反応槽
９…吸着剤分離装置
１０…エステル吸着後の吸着剤
１１…処理水
１２…アルコール／カルボン酸濃度測定手段
１３…注入制御手段
１７…吸着剤再生手段
１８…再生後の吸着剤
１９…エステル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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