JP7484895B2 - 水処理システム - Google Patents
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Description
1.有機化合物を含有する被処理水を吸着素子に通流させて有機化合物を吸着させる吸着処理と、前記吸着素子に水蒸気を通流させて吸着された有機化合物を脱着して脱着ガスとして排出する脱着処理とを交互に行う処理槽、及び、前記脱着ガスを凝縮して凝縮水として排出する凝縮手段、を備えた水処理装置と、前記凝縮水を濃縮水として系外へ排出する系外ラインと、を備えた水処理システムにおいて、前記凝縮水を循環水として前記被処理水へ戻す循環ラインと、前記凝縮水を前記濃縮水として排出するか前記循環水として前記被処理水へ戻すかを振り分ける振分調整手段と、を備えている。
2.前記振分調整手段は、前記凝縮水の一部を前記濃縮水として排出し、残りの前記凝縮水を前記循環水として前記被処理水へ戻すよう調整する1に記載の水処理システム。
3.前記凝縮水を前記凝縮手段から排出する排出ラインに、または前記処理水を前記処理槽に導入する導入ラインに、有機化合物濃度を測定する測定手段を備え、前記振分調整手段は、前記測定手段にて測定した有機化合物濃度が所定値になると、前記循環水と前記濃縮水との割合を変更する1または2に記載の水処理システム。
4.前記処理槽を2つ以上備え、少なくとも1つの処理槽が前記吸着処理を実施する間に、別の少なくとも1つの処理槽が前記脱着処理を実施する1から3のいずれか1つに記載の水処理システム。
5.前記吸着素子は、活性炭・活性炭素繊維またはゼオライトの内、少なくとも一つを含む1から4のいずれか1つに記載の水処理システム。
6.前記吸着素子は、BET比表面積が700~2500m2/g、細孔容積が0.4~0. 9cm3/g、平均細孔径が15~18Åである活性炭素繊維を含む1から4のいずれか1つに記載の水処理システム。
7.前記吸着処理により前記吸着素子に付着した水を除去して除去水として排出する脱水手段を備えた1から6のいずれか1つに記載の水処理システム。
8.前記除去水が前記水処理装置に再度供給される再供給ラインを備えた7に記載の水処理システム。
以下に各構成について詳細に説明する。
吸着素子120は、有機化合物を吸着する吸着材を含んで構成される。吸着素子120は、活性炭、活性炭素繊維またはゼオライトの内、少なくとも一つの吸着材を含むことが好ましい。吸着材として、粒状、繊維状、ハニカム状等の活性炭やゼオライトが利用できるが、その中でも活性炭素繊維が好ましい。活性炭素繊維は表面にミクロ孔を有する繊維状構造を持ち、水との接触効率が高く、特に水中の有機化合物の吸着速度が速くなり、他の吸着材に比べて極めて高い吸着効率を実現可能な材料であるからである。
水処理装置100は、吸着素子120が収容された処理槽130を2つと、コンデンサ140とを備えている。
ンL3から導入した水蒸気を導入させて、吸着素子120に吸着した有機化合物を脱着する。脱着ガスは、配管ラインL4を通り、コンデンサ140に導入され、冷却凝縮され、
配管ラインL5から凝縮水として排出される。
配管ラインL6は、凝縮水を循環水として被処理水へ戻す循環ラインであり、配管ラインL7は、凝縮水を濃縮水として系外へ排出する系外ラインである。バルブ200は、凝縮水を循環させる循環水にするか、凝縮水を系外に排出する濃縮水にするか、を振り分ける。
なお、バルブ200の制御は、手動でも自動でもよい。
表面酸性基量はBoehm滴定法により測定した。活性炭試料約1gに対し0.01mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を60ml加え、25℃で約2時間浸透させた。活性炭試料と溶液をガラス濾過器で通過分離した濾液を25ml採取した。濾液に指示薬としてフェノールフタレインを適量加え、撹拌しながら0.01mol/L の塩酸を滴下して、中和した時点での残留塩基量を滴定し、以下の式で全酸性基量を算出した。
全酸性基量(meq/g)=(D×50×K)/(W×25)
D:吸着塩基性量(ml)
K:塩酸濃度(mol/L)
W:活性炭素試料
BET比表面積は、液体窒素の沸点(-195.8℃)雰囲気下、相対圧力0.0~0.15の範囲で上昇させたときの試料への窒素吸着量を数点測定し、BETプロットにより料単位質量あたりの表面積(m2/g)を求めた。
細孔容積は、相対圧0.95における窒素ガスの気体吸着法により測定した。
平均細孔径は、以下の式で求めた。
dp=40000Vp/S(ただし、dp:平均細孔径(Å))
Vp:細孔容積(cc/g)
S:BET比表面積(m2/g)
被処理水、処理水及び濃縮水中の有機化合物濃度はガスクロマトグラフ法により測定した。
実施例1として、図1に示す水処理システム1を用いた。
吸着素子120として、全酸性基量が0.06meq/g、平均細孔径17Å、BET比表面積2000m2/g、全細孔容積0.85cm3/g、質量140g/m2、厚さ2mmの活性炭素繊維を各処理槽130に充填し、内径φ23mm、全長150mmの筒状処理槽を作成した。その時の充填した活性
炭素繊維の重量は6.4gであった。
度は57mg/Lであり、13サイクルの間に排出された濃縮水の総量は0.195Lであった。
比較例1として、図1に示す水処理システム1において配管ラインL6の無い、従来の水処理システムを用いた。この比較例1の従来システムでは、凝縮水は循環せず濃縮水として系外に排出される。比較例1の従来システムを用いて、被処理水として5mg/Lの1,4-ジオキサンを36cc/minで処理槽130に20min間通液した後、120℃の水蒸気で1.4-ジオキサンの脱着を行い、脱着した脱着ガスを10℃のコンデンサ140で冷却凝縮した。処理槽130通液後の処理水濃度は0.01mg/L以下、濃縮水濃度は17mg/Lであり、吸着処理、脱着処理、凝縮処理、濃縮水の排出処理を1サイクルとしたとき、13サイクルの間に排出された濃縮水の総量は1.95Lであった。
100 水処理装置
120 吸着素子
130 処理槽
140 コンデンサ
200 バルブ(切替調整手段)
L1~L7 配管ライン
Claims (7)
- 有機化合物を含有する被処理水を吸着素子に通流させて有機化合物を吸着させる吸着処理と、前記吸着素子に水蒸気を通流させて吸着された有機化合物を脱着して脱着ガスとして排出する脱着処理とを交互に行う処理槽、及び、前記脱着ガスを凝縮して凝縮水として排出する凝縮手段、を備えた水処理装置と、前記凝縮水を濃縮水として系外へ排出する系外ラインと、を備えた水処理システムにおいて、
前記凝縮水を循環水として前記被処理水へ戻す循環ラインと、
前記凝縮水を前記濃縮水として排出するか前記循環水として前記被処理水へ戻すかを振り分ける振分調整手段と、を備え、
さらに、前記凝縮水を前記凝縮手段から排出する排出ラインに、または前記被処理水を前記処理槽に導入する導入ラインに、有機化合物濃度を測定する測定手段を備え、
前記振分調整手段は、前記測定手段にて測定した有機化合物濃度が所定値になると、前記循環水と前記濃縮水との割合を変更する水処理システム。 - 前記振分調整手段は、前記吸着処理、前記脱着処理、前記脱着ガスを凝縮する凝縮処理、前記循環水の循環及び前記濃縮水の排出の処理、を1サイクルとして、所定のサイクル数までは、全ての凝縮水を循環水として循環させ、所定のサイクル数を超えると、凝縮水の一部を濃縮水として排出し、残りの凝縮水を循環水として被処理水へ循環させる、あるいは、所定のサイクル数を超えると、全ての凝縮水を濃縮水として系外に排出する、あるいは、段階的に循環水を減らして濃縮水を増やすように調整する請求項1に記載の水処理システム。
- 前記処理槽を2つ以上備え、少なくとも1つの処理槽が前記吸着処理を実施する間に、別の少なくとも1つの処理槽が前記脱着処理を実施する請求項1または2に記載の水処理システム。
- 前記吸着素子は、活性炭・活性炭素繊維またはゼオライトの内、少なくとも一つを含む請求項1から3のいずれか1項に記載の水処理システム。
- 前記吸着素子は、BET比表面積が700~2500m2/g、細孔容積が0.4~0.9cm3/g、平均細孔径が15~18Åである活性炭素繊維を含む請求項1から3のいずれか1項に記載の水処理システム。
- 前記吸着処理により前記吸着素子に付着した水を除去して除去水として排出する脱水手段を備えた請求項1から5のいずれか1項に記載の水処理システム。
- 前記除去水が前記水処理装置に再度供給される再供給ラインを備えた請求項6に記載の水処理システム。
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