(57)【要約】【課題】吸着剤を有効に活用できる不純物吸着方法及び吸着装置を提供する。【解決手段】吸着剤６が充填された吸着剤ケース７を吸着塔１に多段に装填し、次に前記吸着塔１の一方の端部に設けられた被処理液供給口２から被処理液９を導入して吸着処理を実施し、次に前記吸着塔１の他方の端部に設けられた処理済液排出口３から排出される処理済液１０の水質が所定の基準値に達した場合、前記被処理液供給口２側の吸着剤ケース７を前記吸着塔１から取り出すとともに前記処理済液排出口３側から新しい吸着剤ケース７を前記吸着塔１に装填する。【選択図】図４
2013226530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着剤が充填された吸着剤ケースを吸着塔に多段に装填し、次に前記吸着塔の一方の端部に設けられた被処理液供給口から被処理液を導入して吸着処理を実施し、次に前記吸着塔の他方の端部に設けられた処理済液排出口から排出される処理済液の水質が所定の基準値に達した場合、前記被処理液供給口側の吸着剤ケースを前記吸着塔から取り出すとともに前記処理済液排出口側から新しい吸着剤ケースを前記吸着塔に装填することを特徴とする不純物吸着方法。
【請求項２】
前記基準値は特定のイオンの成分濃度、処理済液の導電率、放射能濃度又は放射線線量に関する基準値であることを特徴とする請求項１記載不純物吸着方法。
【請求項３】
前記新しい吸着剤ケースを前記吸着塔の上部から装填することで、前記吸着塔の下部から前記被処理液供給口側の吸着剤ケースを取り出すことを特徴とする請求項１又は２記載の不純物吸着方法。
【請求項４】
吸着剤が充填された吸着剤ケースを多段に装填した吸着塔と、前記吸着塔の両端部にそれぞれ接続された被処理液供給口と処理済液排出口と、前記被処理液供給口側の吸着塔の端部に設けられた吸着剤ケース排出用蓋と、前記処理済液排出口側の吸着塔の端部に設けられた吸着剤ケース導入用蓋と、を備えることを特徴とする不純物吸着装置。
【請求項５】
前記吸着塔の周囲に加熱装置を配置したことを特徴とする請求項４記載の不純物吸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水道や食品加工工場等の一般産業における廃液処理又は原子力発電プラントや火力発電プラントにおける浄化処理に用いられる不純物吸着方法及び吸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般産業の廃液中や、原子力発電プラント又は火力発電プラントの循環水中に不純物として存在するイオンの分離回収技術として、イオン交換樹脂を用いた不純物除去方法が知られている。
【０００３】
また、廃液中の特定イオンを選択的に回収する方法として、吸着剤を充填した吸着装置も知られている。このような吸着装置は、吸着剤を充填した吸着塔を直列に並べ、廃液を順番に通液し、廃液を処理するのが一般的である。その際、吸着塔を並列に並べ、片方の吸着塔のみに廃液を通液し、その吸着塔の吸着性能が劣化したら、切り替え弁等によりもう一方の吸着塔のみに廃液を通液し、その間に劣化した吸着塔を新品に交換する処理方法も知られている。
【０００４】
上述した従来の不純物除去装置を図７により説明する。この不純物除去装置は、第１処理槽２０と第２処理槽２５を備え、第１処理槽２０は無機層状化合物に由来する粉末状のリン吸着剤の固定床２１を形成するための第１の支持体２２を有し、この固定床２１により、被処理水３０からリン及び固形物を分離し、リン吸着剤に吸着したままの状態で利用可能なリンを回収する。第２処理槽２５は、必要に応じて未使用の新鮮なリン吸着剤が供給タンク３５から供給され、無機層状化合物に由来する粉末状のリン吸着剤の流動床又は固定床２６を形成するための第２の支持体２７を有し、第１処理槽２０で処理された処理水３１からリンを分離し、リン吸着剤に吸着したままの状態で利用可能な形態でリンを回収する。リンが回収された被処理水は第２処理槽２５の下部の排出ライン３２を通って系外に排出される。また、第２処理槽２５内でリンを吸着させたリン吸着剤は三方弁３４からリン吸着剤移送経路３３を経由して第２処理槽から前記第１処理槽へ移送される。
【０００５】
また、第１処理槽２０及び第２処理槽２５はそれぞれ並列に２つ以上設置してもよく、第１処理槽２０又は第２処理槽２５の性能が劣化したら、劣化した処理槽と並列に設置されている別の処理槽へ通水されるようにバルブ等で流路を切り換えて運転する。これにより吸着剤は有効に使用され、被処理水中の不純物を効率的に除去することができる（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４７０３７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来の不純物除去装置において、処理槽が固定床である場合は、吸着剤への不純物の吸着は吸着帯で行われる。この吸着帯の長さは処理槽の吸着剤充填高さよりも短く、吸着帯での吸着が飽和に達すると吸着帯は徐々に処理槽の出口側へ移動する。吸着帯の出口側が処理槽の出口に到達すると（いわゆる破過点）、処理槽の出口側から出てくる処理済水中の除去対象物濃度が急激に上昇し、吸着剤を新品と交換することなり、使用していた吸着剤は廃棄物となる。
【０００８】
しかしながら、吸着剤を交換する時点で処理槽の出口側にある吸着剤は未だ吸着能力を有しており、このような有効活用できる吸着剤も廃棄することは資源の有効利用の観点から好ましくない。
【０００９】
本発明は、上述課題を解決するためになされたもので、吸着剤を有効に活用できる不純物吸着方法及び吸着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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る不純物吸着方法は、吸着剤が充填された吸着剤ケースを吸着塔に多段に装填し、次に前記吸着塔の一方の端部に設けられた被処理液供給口から被処理液を導入して吸着処理を実施し、次に前記吸着塔の他方の端部に設けられた処理済液排出口から排出される処理済液の水質が所定の基準値に達した場合、前記被処理液供給口側の吸着剤ケースを前記吸着塔から取り出すとともに前記処理済液排出口側から新しい吸着剤ケースを前記吸着塔に装填することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る不純物吸着装置は、吸着剤が充填された吸着剤ケースを多段に装填した吸着塔と、前記吸着塔の両端部にそれぞれ接続された被処理液供給口と処理済液排出口と、前記被処理液供給口側の吸着塔の端部に設けられた吸着剤ケース排出用蓋と、前記処理済液排出口側の吸着塔の端部に設けられた吸着剤ケース導入用蓋と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、破過していない吸着剤を廃棄物として排出することがないので、吸着剤を有効に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は吸着剤ケースが未充填の第１の実施形態に係る吸着装置の模式的断面図、（ｂ）は吸着塔を上方から見た図、（ｃ）は吸着塔を下方から見た図。
【図２】（ａ）は第１の実施形態に係る吸着剤ケースの平面図、（ｂ）はその側面図。
【図３】吸着剤ケースが装填された第１の実施形態に係る吸着装置の模式的断面図。
【図４】（ａ）は第１の実施形態に係る吸着剤ケースの交換作業時の吸着装置の模式的断面図、（ｂ）は吸着剤ケース導入用蓋の開状態を示す図、（ｃ）は吸着剤ケース排出用蓋の開状態を示す図。
【図５】（ａ）は吸着剤ケースが未充填の第２の実施形態に係る吸着装置の模式的断面図、（ｂ）は吸着塔を上方から見た図、（ｃ）は吸着塔を下方から見た図。
【図６】（ａ）は第２の実施形態に係る吸着剤ケースの交換作業時の吸着装置の模式的断面図、（ｂ）は吸着剤ケース導入用蓋の開状態を示す図、（ｃ）は吸着剤ケース排出用蓋の開状態を示す図。
【図７】従来の吸着装置の概要図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る不純物吸着方法及び吸着装置の実施形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
第１の実施形態に係る不純物吸着方法及び吸着装置を、図１乃至図４を参照して説明する。
【００１５】
（全体構成）
第１の実施形態に係る不純物吸着装置は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、吸着塔１と、吸着塔１の一方の端面に設けられた被処理液供給口２と、他方の端面に設けられた処理済液排出口３と、被処理液供給口２側の吸着塔１の端部側面に設けられた吸着剤ケース排出用蓋４ａと、処理済液排出口３側の吸着塔１の端部側面に設けられた吸着剤ケース導入用蓋５ａと、から構成される。
【００１６】
また、吸着塔１の周囲には吸着塔１の内部を適切な温度に制御するために加熱装置１１が設置されているが、この加熱装置１１は省略することも可能である。
なお、吸着塔１の設置方向に特に制限はなく、吸着塔１の長手方向が吸着塔１の接地面に対して垂直でも平行でもよい。
【００１７】
（吸着塔）
吸着塔１は、その内部に空洞８を有し、図２に示すように吸着剤６を充填した吸着剤ケース７が複数多段で装填される。吸着剤ケース導入用蓋５ａは、図１（ｂ）、（ｃ）及び図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、高さが吸着剤ケース７の高さ略等しい半円筒状で、一端部が蝶番等で吸着塔１の端部側面に回動可能に取り付けられている。同様に、吸着剤ケース排出用蓋４ａも、高さが吸着剤ケース７の高さ略等しい半円筒状で、一端部が蝶番等で吸着塔１の端部側面に回動可能に取り付けられている。
【００１８】
（吸着剤ケース）
吸着剤ケース７は、その内部に被処理液９を通水でき、かつ吸着剤６を充填した際に吸着剤６が流出しないように、例えば、吸着剤６の粒子径ｄよりも小さい網目状からなるケースが用いられる。
【００１９】
なお、図１乃至図４に示す吸着塔１、吸着剤ケース排出用蓋４、吸着剤ケース導入用蓋５及び吸着剤ケース７は、断面形状が円形又は半円形状であるが、吸着塔１の空洞８に吸着剤ケース７を配置可能なものであればどんな形状でもよく、例えば楕円形又は多角形状であってもよい。
また、図３に示す例では、吸着剤ケース７は吸着塔１内で６段に積まれているが、これに限定されず、段数は適宜増減することができる。
【００２０】
（吸着剤）
吸着剤ケース７に充填される吸着剤６は、天然ゼオライトや合成ゼオライトが用いられるが、その他の吸着剤、例えば、チタンケイ酸塩造粒体などを使用してもよく、プロセス条件の温度において固体であれば何でも使用できる。
【００２１】
また、ハンドリングの利便性や吸着塔１内での吸着反応の制御の容易性を考慮すると、吸着剤６を形や大きさを揃えた成型体とすることが好ましい。成型体の形状としては、例えば、略球状等が挙げられる。
【００２２】
また、吸着剤６が略球状の成型体であれば、表面に角がなく表面の反応性が均一であることから、ハンドリングや吸着塔１内での吸着反応の制御をより容易に実施することができるとともに、ある程度の流動性も有することから損傷する可能性も低くなるのでさらに好適である。
【００２３】
（被処理液）
本実施形態において、被処理液９は除去対象となる不純物としてのイオンを含む水溶液、有機溶媒、又はこれらの混合溶液である。また、有機溶媒としては、例えば、エタノールが挙げられる。
【００２４】
被処理液９がイオンを含む水溶液である場合は、除去対象となるイオンは、例えばＨ＋、ＯＨ−以外のイオンとなる。また、被処理液９がイオンを含む有機溶媒である場合は、除去対象となるイオンは、例えば全てのイオンとなる。
【００２５】
なお、被処理液９がイオンを含む水溶液である場合は、特定のイオンのみ、例えば、Ｃｓ＋、Ｓｒ２＋、Ｃｏ２＋のみを除去するようにしてもよい。
【００２６】
（作用）
このように構成された不純物除去装置において、装置稼働前に吸着塔１の内部に吸着剤６を充填した吸着剤ケース７を複数多段に充填しておく。
【００２７】
この状態で、被処理液供給口２から吸着塔１内に導入された被処理液９は、被処理液９中の不純物が吸着剤ケース７内の吸着剤６に吸着されるとともに、吸着剤６から不純物が溶出されることもないため、清浄な処理済液１０が所定の滞留時間を経た後、処理済液排出口３から排出される。
【００２８】
被処理液９の吸着槽１内での反応時間は、被処理液９の滞留時間に略一致する。このため、所定の滞留時間を満たすように被処理液９の導入量を適宜調整することが望ましい。
【００２９】
また、必要により加熱装置１１を稼働させて吸着塔１の内部温度を調整する。吸着剤６は温度によって吸着容量が変化するため、吸着塔１内の被処理液９の温度を最適に制御することにより、吸着容量を向上させ吸着剤ケース７の交換頻度を減らすことが可能になる。
【００３０】
そして、処理済液排出口３から排出される処理済液１０の水質をセンサ（図示せず）で監視し、処理済液１０の水質、例えば除去対象のイオンの成分濃度が所定の基準値に達した場合、吸着剤ケース７の交換を行う。なお、センサによる監視対象としては、特定のイオンの成分濃度に限らず、処理済液１０の導電率、又は被処理液９が放射性物質を含む場合は、排出される処理済液１０中の放射能濃度もしくは吸着塔１表面での放射線線量を用いてもよく、それぞれ吸着剤ケース７を交換する際の基準値が設定される。
【００３１】
吸着剤ケース７を交換する際は、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、吸着剤ケース排出用蓋４ａと吸着剤ケース導入用蓋５ａを開放し、吸着剤ケース排出口１２ａから１段分の使用済みの吸着剤ケース７を取り出し、吸着剤ケース導入口１３ａから１段分の新品の吸着剤ケース７を導入した後、吸着剤ケース排出用蓋４ａと吸着剤ケース導入用蓋５ａを閉じて完了する。
【００３２】
（効果）
本実施形態によれば、吸着剤ケース７を吸着塔１内に多段に装填し、各吸着剤ケース７において被処理液９中の不純物を吸着反応により吸着剤６の表面に吸着除去するとともに、吸着剤ケースを１段毎に交換することで吸着剤６を有効に活用することができる。
また、吸着塔１の両端に蓋４ａ、５ａを設けたことで吸着剤ケース７を簡便に交換することができる。
【００３３】
［第２の実施形態］
第２の実施形態に係る不純物吸着装置及び吸着方法を、図５及び図６参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一又は類似の構成には同一の符号を付し、重複説明を省略する。
【００３４】
第２の実施形態では、被処理液供給口２と処理済液排出口３が吸着塔１の両端部の側面に設けられ、吸着剤ケース排出用蓋４ｂは被処理液供給口２側の吸着塔１の一方の端面を覆うように設けられ、吸着剤ケース導入用蓋５ｂは処理済液排出口３側の吸着塔１の他方の端面を覆うように設けられている。この吸着剤ケース排出用蓋４ｂ及び吸着剤ケース導入用蓋５ｂは吸着塔１のそれぞれの端面に、例えばスライド自在に又は蝶番等によって回動自在に取り付けられる。
なお、本実施形態では、図６（ａ）に示すように、吸着塔１に３段の吸着剤ケース７を装填した例を説明しているが、これに限定されず、段数は適宜変更可能である。
【００３５】
吸着剤ケース７を交換する際には、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、吸着剤ケース排出用蓋４ｂと吸着剤ケース導入用蓋５ｂを開放し、吸着剤ケース排出口１２ｂから使用済みの吸着剤ケース７を取り出し、吸着剤ケース導入口１３ｂから新品の吸着剤ケース７を導入した後、吸着剤ケース排出用蓋４ｂと吸着剤ケース導入用蓋５ｂを閉じて完了する。
【００３６】
本実施形態によれば、上記第１の実施形態の効果に加え、吸着剤導入口１３ｂから吸着剤排出口１２ｂの方向へ吸着剤ケース７を押圧することにより、又は自重により使用済みの吸着剤ケース７を吸着剤排出口１２ｂから排出することが可能となる。これにより、吸着剤ケース７の交換をさらに簡便に実施することができる。
【００３７】
［性能確認試験］
以下に、上記第１又は第２の実施形態の不純物吸着装置を用い性能確認試験結果を説明する。
【００３８】
（従来の不純物吸着装置による性能確認試験）
吸着剤としてゼオライト系チャバサイト（ＩＥ−９６）を２７０ｇ充填した吸着塔１（容積３６０ｃｍ３）に、Ｃｓ＋（セシウムイオン）を１０００ｐｐｂとなるように海水に溶かした溶液を１１０ｍｌ／分で供給し、被処理液が吸着塔１に供給され始めた時点を０として吸着塔出口で回収した処理済液１０中のセシウムイオン濃度の経時変化を測定した。
【００３９】
測定結果を表１に示す。Ｎ．Ｄは検出下限値以下の値のことである。
【表１】
2013226530.tif 000003
【００４０】
表１に示すように、経過時間３ｈまでは処理済液１０中にセシウムイオンは検出されず、ほぼ全量が除去された。例えば除去率９８％以上を要求する場合、１５ｈ経過時において処理済液１０中セシウムイオン濃度が２０ｐｐｂとなり、入口濃度１０００ｐｐｂの２％となる。即ちこの時点で吸着剤を交換する必要がある。
【００４１】
（本実施形態の不純物吸着装置による性能確認試験）
吸着塔１に上記と同様の成分からなる吸着剤を充填した３段の吸着剤ケース７を装填し、処理済液１０中のセシウムイオン濃度が２０ｐｐｂになった時に入口側の吸着剤ケース７を排出し、出口側に新品の吸着剤ケース７を導入した。
【００４２】
本実施形態による１００００ＢＶの処理量を達成するまでに要した吸着剤使用量を従来の装置によるものと比較すると表２のようになる。なお、ＢＶとはベッドボリューム（吸着剤充填容積と等しい処理量）を示す。
【表２】
2013226530.tif 000004
【００４３】
表２から本実施形態の吸着装置を用いると不純物の除去に用いる吸着剤の使用量を大幅に低減することができることがわかる。
このように、吸着剤ケースを吸着塔に多段に装填し、処理済液の水質等に応じて吸着剤ケースを１段毎に交換することで、不純物の除去効率を高く維持したまま吸着剤の使用量を低減することができる。
【００４４】
また、吸着塔の両端に蓋を設けることにより、他の配管、機器等に影響を与えることなく吸着剤ケースを簡便に交換することができる。
【００４５】
以上、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、その他の様々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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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】
【００４６】
１…吸着塔、２…被処理液供給口、３…処理済液排出口、４ａ，４ｂ…吸着剤ケース排出用蓋、５ａ，５ｂ…吸着剤ケース導入用蓋、６…吸着剤、７…吸着剤ケース、８…空洞、９…被処理液、１０…処理済液、１１…加熱装置、１２ａ，１２ｂ…吸着剤ケース排出口、１３ａ，１３ｂ…吸着剤ケース導入口。
【図１】
2013226530.tif 000005
【図２】
2013226530.tif 000006
【図３】
2013226530.tif 000007
【図４】
2013226530.tif 000008
【図５】
2013226530.tif 000009
【図６】
2013226530.tif 000010
【図７】
2013226530.tif 000011