(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水中の有機物と、光を照射して酸化力を発生させた光触媒粉末を接触させることにより有機物を酸化分解する水処理方法において、
前記光触媒粉末を混合した混合液を、膜ろ過装置で膜ろ過してチューブ形ろ過膜膜面の内側の圧力を外側の圧力より高くすることにより、前記光触媒粉末を前記ろ過膜の内側の膜面に保持し、前記ろ過膜の内側に配設された光源により前記光触媒粉末に対して光を照射し、この後に前記被処理水を膜ろ過装置で膜ろ過することにより前記被処理水中の有機物と前記光触媒粉末を接触させ、この後に前記膜面の圧力差をなくすことにより前記光触媒粉末を前記膜面から剥離して回収することを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
前記光触媒粉末を前記膜面から剥離して回収するとともに、前記膜面を逆洗又はエア洗浄することを特徴とする請求項１記載の水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水処理方法に係り、特に、被処理水中の有機物と、光を照射することにより酸化力を発生する光触媒とを接触させることにより有機物を酸化分解する水処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光触媒を用いて水中の有機物を酸化分解する方法としては、特開平１１─２６７５１４号公報、特開平１１─２６２７５９号公報に示されているように、光触媒を薄膜状に成型し、この成型した薄膜の上に被処理水を流して光を照射することにより有機物の酸化分解を行う方法である。
【０００３】
この光触媒を用いた有機物の分解は、有機物が光触媒に接触した場合にのみ生じる反応であるため、光触媒と有機物との接触効率が反応律速となる。従って、光触媒による有機物の酸化分解では、有機物と光触媒との接触効率を如何に大きくするかが重要なポイントになり、特に、被処理水中の有機物濃度が小さい場合には、接触効率を如何に上げるかが重要になる。
【０００４】
このような背景から、被処理水と光触媒との接触時間を確保するために被処理水の滞留時間を長くしたり、被処理水を薄い層にして流す方法が考案されているが、これらの方法は水処理量の効率が悪くなるので、水処理装置が大型化するという欠点がある。
【０００５】
ところで、光触媒を用いた水処理方法は、被処理水中のＳＯ4 2-、ＰＯ4 3-などが光触媒に吸着することにより光触媒が劣化して処理性能が低下する。従って、処理性能を回復するためには、薄膜状に成型された光触媒を交換する必要があるが、光触媒を薄膜状に成型するのは高価であると共に交換によるランニングコストが大きすぎるという問題がある。また、薄膜状に形成された光触媒は、交換のための自動化が困難で、手作業による交換をせざるを得ないと共に交換時間が長いので、交換コストが高く、水処理装置の稼働率が低下するという問題もある。
【０００６】
このことから、光触媒と有機物の接触効率を上げるために、特開平２−６８１９０号公報、特開平１０−４３７７５号公報に記載されるように、光触媒を担持した、又は光触媒を素材としたろ過膜により処理する方法が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平２−６８１９０号公報、特開平１０−４３７７５号公報の方法は、水処理効率を低下することなく、有機物と光触媒との接触効率を向上させることができるが、前記薄膜状に形成した光触媒の場合と同様に、光触媒が劣化した時に光触媒を交換するための費用が高く、且つ交換に要する時間が大きいという問題が依然として残る。
【０００８】
更に、光触媒粉末を被処理水中に高濃度に懸濁させて使用することで光触媒と有機物の接触効率を向上させ、かつ、光触媒粉末が低廉であることより、交換を安価で容易にするということも考えられるが、この場合には、照射した光が懸濁している光触媒により遮られて水槽の下方まで光が届きにくいために、有機物の分解効率が悪くなるという問題がある。また、光触媒粉末の濃度が高いので、光触媒粉末を被処理水から分離するための作業も困難である。
【０００９】
このように、光触媒を用いた水処理方法の場合には、水処理効率を低下することなく有機物と光触媒との接触効率を上げることができる以外に、光触媒が劣化した際の交換が容易で交換費用も安価であることが重要な要素になる。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、水処理効率を低下することなく有機物と光触媒との接触効率を上げることができ、しかも、光触媒が劣化した際の交換が容易で交換費用も安価な水処理方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するため手段】
本発明は前記目的を達成するために、被処理水中の有機物と、光を照射して酸化力を発生させた光触媒粉末とを接触させることにより有機物を酸化分解する水処理方法において、前記光触媒粉末を混合した混合液を膜ろ過装置で膜ろ過してチューブ形ろ過膜膜面の内側の圧力を外側の圧力より高くすることにより、前記光触媒粉末を前記ろ過膜の内側の膜面に保持し、前記ろ過膜の内側に配設された光源により前記光触媒粉末に対して光を照射し、この後に前記被処理水を、膜ろ過装置で膜ろ過することにより前記被処理水中の有機物と前記光触媒粉末を接触させたのち、前記膜面の前記圧力差をなくすことにより前記光触媒粉末を前記膜面から剥離することを特徴とする。さらに前記光触媒粉末を前記膜面から剥離して回収するとともに、前記膜面を逆洗又はエア洗浄することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、膜ろ過装置で光触媒粉末を膜ろ過してチューブ形ろ過膜膜面の内側の圧力を外側の圧力より高くすることにより、前記ろ過膜の内側の膜面に光触媒粉末を保持させておき、前記ろ過膜の内側に配設された光源により前記光触媒粉末に対して光を照射し、この後に被処理水を膜ろ過装置で膜ろ過するので、前記ろ過膜を通過する被処理水中の有機物は必ず光りが照射された光触媒に接触することになり、光触媒と有機物の接触効率を向上させることができる。また、光触媒粉末を回収する場合には、光触媒粉末は膜面に圧力差で保持されているだけなので、膜面の加圧差をなくすことにより簡単に剥離し、回収が容易になる。この回収の際に、膜の逆洗或いは膜のエア洗浄を行うと、剥離が一層容易となる。更には、膜ろ過装置として回転平膜ろ過装置を用いて膜を回転させれば、更に剥離し易くなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って、本発明の水処理方法の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１４】
図１は、本発明の水処理方法を適用するための水処理装置を模式的に示した構成図である。
【００１５】
図１に示すように、水処理装置１０は、主として、原水管１２から被処理水Ｗが流入する原水槽１４と、膜モジュール１６と、光触媒粉末１８に酸化力を発生させるための光源２０と、膜モジュール１６のろ過膜２２面を物理的に洗浄する物理的洗浄装置とで構成され、膜モジュール１６として加圧ろ過式の膜モジュール１６を使用した例で説明する。
【００１６】
原水槽１４は、供給管２４を介して膜モジュール１６の原水部２６側に接続されると共に、供給管２４には加圧供給ポンプ２８が設けられる。膜モジュール１６で処理水部３０側に膜ろ過されたろ過水Ｓは、処理水管３２を通って処理水槽３４に一旦貯留されてから系外に排出される。ろ過膜２２としては、精密ろ過膜、限外ろ過膜等を使用することができ、ろ過膜２２の形状としては、チューブラ、モノリス等を使用することができる。また、膜材質としては、金属、セラミックなどの無機物が好ましい。また、処理水管３２の途中から前記原水槽１４に循環管３６が延設され、被処理水を膜モジュール１６に複数回通すことができるように構成される。
【００１７】
膜モジュール１６の原水部２６側には、光触媒粉末１８に酸化力を発生させるための光源２０が配設される。ここで用いる光源２０は光触媒粉末１８に応じて、低圧／高圧紫外線ランプ、太陽光、ブラックライト、蛍光灯、水銀灯等どのようなものでもよい。また、光源２０は、各種光源から照射されたを光ファイバー、鏡、レンズなどにより集光したものを導いたものでもよい。特に太陽光を利用する場合は光ファイバー、鏡、レンズなどを単独又は組合せて利用することが好ましい。
【００１８】
物理的洗浄装置としては、逆洗ラインと、エア洗浄ラインの２つで構成され、逆洗ラインは、処理水槽３４と膜モジュール１６の処理水部３０側とを接続する逆洗管３８と、逆洗管３８に設けられた逆洗ポンプ４０とで構成される。一方、エア洗浄ラインは、膜モジュール１６の原水部２６側にエアを供給するブロア４２で構成され、ブロア４２からのエアによる気泡がろ過膜２２の膜面に沿って上昇することで、膜面を擦るように構成される。
【００１９】
次に、上記の如く構成された水処理装置１０を使用して、本発明の水処理方法を説明する。
【００２０】
先ず、ろ過処理を行う前に、原水槽１４内で、光触媒粉末１８と、原水管１２から供給される被処理水Ｗ、又は膜モジュール１６でろ過処理した処理水Ｓ、或いは水道水とを混合して懸濁液を調製する。調製した懸濁液は、加圧供給ポンプ２８により膜モジュール１６の原水部２６側に供給され、膜モジュール１６のろ過膜２２でろ過される。これにより、ろ過膜２２の膜面の外側（原水側）に加圧供給ポンプ２８による圧力がかかり、膜面の内側（処理水側）よりも圧力が高くなっているので、光触媒粉末１８が膜面外側に圧着保持される。尚、膜モジュール１６として、吸引ろ過式のものを使用した場合には、ろ過膜２２は、膜面の内側に吸引ポンプ（図示せず）による負圧が形成され、膜面の外側よりも圧力が低くなるので、光触媒粉末１８は膜面外側に吸引保持されることになる。
【００２１】
ここで用いる光触媒粉末１８は、Ｔｉ０2 及びＴｉ０2 に各種金属を担持させたものをはじめ、光照射（紫外光線、可視光線を問わず）によって酸化力を生じる触媒粉末であれば特に制限はないが、好ましくは安全かつ安価であり酸化力の高い、Ｔｉ０2 をベースとするものがよい。また、波長４００ｎｍ以上の可視光線により酸化反応を生じる光触媒粉末１８を使用することが検討されている。
【００２２】
次に、原水管１２から原水槽１４に供給された被処理水Ｗが、加圧供給ポンプ２８により膜モジュール１６の原水部２６側に送られる。膜モジュール１６では、被処理水Ｗをろ過膜２２でろ過しつつ、光源２０によりろ過膜２２の内側の表面に保持した光触媒粉末１８に酸化力を与えうる波長、強度の光線を照射する。光線を照射された光触媒粉末１８は強い酸化力を発生する。被処理水Ｗはろ過膜２２を通過する際、ろ過膜２２の表面に保持され、前記光源２０から光を照射された光触媒粉末１８の層を必ず通過する。これにより、被処理液Ｗに含まれる有機物４４も非常に効率よく前記光触媒粉末１８に接触するので、前記光触媒粉末１８に生じた強い酸化力によって有機物４４を効果的に酸化分解することができる。この場合、被処理水Ｗに過酸化水素を添加することにより、有機物４４の酸化促進を図ることができる。
【００２３】
有機物４４が酸化分解された処理水Ｓは、膜モジュール１６の処理水部３０側から排出される。ここで、処理水Ｓの水質によって、例えば、処理水Ｓ中の有機物含有基準が厳しい場合には、処理水Ｓの一部を循環管３６より原水槽１４に返送し循環処理を行ってもよい。
【００２４】
一定時間の処理を行い、光触媒粉末１８の触媒性能が低下または透過圧力が上昇した場合は、加圧供給ポンプ２８を停止して、ろ過膜２２の外側と内側の圧力差をなくすと共に、ろ過膜２２を物理洗浄することで、光触媒粉末１８をろ過膜２２の表面から剥離させる。即ち、光触媒粉末１８を交換する場合には、光触媒粉末１８はろ過膜２２の膜面に圧力差で保持されているだけなので、膜面の加圧差をなくすことにより簡単に剥離し、回収が容易になる。ろ過膜２２から剥離された光触媒粉末１８は、排水管４６から排出する一方、再び新品の又は再生した光触媒粉末１８を上記と同様の方法でろ過膜２２の膜面の外側に保持して引き続き処理を行う。
【００２５】
物理洗浄としては、得られた処理水Ｓの一部を処理水槽３４に貯留して、逆洗ポンプ４０によって逆洗してもよく、ブロア４２から膜モジュール１６に洗浄用エアを供給してエア洗浄を行ってもよい。更には、膜モジュール１６の原水部２６側にスポンジボールなどを供給して擦り洗いしてもよく、被処理水Ｗを流動またはろ過膜２２を動かすことで剪断力を与えて光触媒粉末１８を剥離してもよい。また、これらの方法を組合せて剥離してもよい。剥離させた光触媒粉末１８は、少量、安価であるため、再利用しないで処分することも可能であるが、膜分離、沈殿分離、遠心分離等により分離し、適当な方法で再生して再利用することもできる。
【００２６】
このように、本発明の水処理方法は、有機物４４とろ過膜２２の内側の膜面に保持され前記光源２０により光を照射された光触媒粉末１８との接触効率を向上させるだけでなく、従来の回収の問題をも解決することができ、更には、性能を回復した光触媒粉末１８をろ過膜２２の内側の膜面に再び保持する場合にも極めて簡単なので、光触媒粉末１８の交換を短時間、安価、且つ容易に行うことができる。
【００２７】
尚、膜モジュール１６として、回転平膜ろ過装置を用いて膜を回転させれば、膜面から光触媒粉末１８を更に剥離し易くなる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の水処理方法によれば、水処理効率を低下することなく有機物とチューブ形ろ過膜の内側の膜面に保持され前記ろ過膜の内側に配設された光源により光りを照射された光触媒との接触効率を上げることができ、しかも、光触媒が劣化した際の回収が容易で回収費用も安価な方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水処理方法を適用するための水処理装置を模式的に示した構成図
【符号の説明】
１０…水処理装置、１２…原水管、１４…原水槽、１６…膜モジュール、１８…光触媒粉末、２０…光源、２２…ろ過膜、２８…加圧供給ポンプ、３２…処理水管、３４…処理水槽、３６…循環管、３８…逆洗管、４０…逆洗ポンプ、４２…ブロア、４４…有機物
【図１】
0004058876.tif 000002