再生装置、再生方法及び回収システム
【課題】有価物や有害物等の対象物を吸着した吸着材から容易に分離して吸着機能を再生する。
【解決手段】排水の対象物質を吸着材した吸着材から対象物質を分離して吸着材の吸着機能を再生する装置であり、通液管と、接続部と、回転機構とを備える。通液管は、対象物質を吸着した吸着材が存在する容器内に吸着材から対象物質を分離する洗浄液を注入し、当該容器から分離された対象物質及び使用後の洗浄液を排出する。接続部は、前記通液管が接続されるとともに、前記容器の内部に当該通液管の管口が位置するように当該容器と接続される。回転機構は、洗浄液の注入によって前記容器内で吸着材の層と対象物質を含む使用後の洗浄液の層とが形成されると、前記管口が前記吸着材の層よりも上に位置するように前記容器を傾斜させる。
【解決手段】排水の対象物質を吸着材した吸着材から対象物質を分離して吸着材の吸着機能を再生する装置であり、通液管と、接続部と、回転機構とを備える。通液管は、対象物質を吸着した吸着材が存在する容器内に吸着材から対象物質を分離する洗浄液を注入し、当該容器から分離された対象物質及び使用後の洗浄液を排出する。接続部は、前記通液管が接続されるとともに、前記容器の内部に当該通液管の管口が位置するように当該容器と接続される。回転機構は、洗浄液の注入によって前記容器内で吸着材の層と対象物質を含む使用後の洗浄液の層とが形成されると、前記管口が前記吸着材の層よりも上に位置するように前記容器を傾斜させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、有価物や有害物等の対象物質を吸着した吸着材から対象物を分離して吸着機能を再生する再生装置及び再生方法と、吸着材を利用して排水中の対象物を回収する回収システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業排水や公共排水には、フッ素、ホウ素、リン、希少金属等の有価物や、油分、重金属等の有害物が含まれていることがある。これら排水の排水処理として、排水から有価物や有害物の分離は一般的に行われている。
【０００３】
例えば、有価物や有害物の対象物質を分離するため、これらの対象物質を選択的に吸着する吸着材を使用して対象物質を回収することもある。具体的には、吸着材の再生方法にも様々あるが、対象物質を吸着した吸着材と洗浄液等の液体とを混合して吸着材から対象物質を剥離させて吸着材と対象物質を分離した後、対象物質を回収する。このような対象物質の回収には、複雑な装置や処理が利用されている。
【０００４】
また、吸着材には様々な種類があるが、近年では、再利用可能な吸着材も注目されている。この際、対象物質と分離された吸着材を容易に回収することが望ましいが、吸着材の回収は、複雑な装置や処理が利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−９９５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記課題に鑑み、本発明は、有価物や有害物等の対象物を吸着した吸着材から容易に分離して吸着機能を再生する再生装置及び再生方法と、吸着材を利用して排水中の対象物を容易に回収する回収システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の再生装置は、排水の対象物質を吸着材した吸着材から対象物質を分離して吸着材の吸着機能を再生する装置であり、通液管と、接続部と、回転機構とを備える。通液管は、対象物質を吸着した吸着材が存在する容器内に吸着材から対象物質を分離する洗浄液を注入し、当該容器から分離された対象物質及び使用後の洗浄液を排出する。接続部は、前記通液管が接続されるとともに、前記容器の内部に当該通液管の管口が位置するように当該容器と接続される。回転機構は、洗浄液の注入によって前記容器内で吸着材の層と対象物質を含む使用後の洗浄液の層とが形成されると、前記管口が前記吸着材の層よりも上に位置するように前記容器を傾斜させる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係る回収システムの概略図である。
【図２】第２実施形態に係る再生装置の概略図である。
【図３】図２の再生装置の動作を説明する図である。
【図４】図２の再生装置のＬ字管を説明する図である。
【図５】図２の再生装置における処理の一例を説明する図である。
【図６】変形例１に係る再生装置を説明する図である。
【図７】変形例２に係る再生装置を説明する図である。
【図８】変形例３に係る再生装置を説明する図である。
【図９】第３実施形態に係る再生装置の概略図である。
【図１０】吸着材の洗浄回数と脱離率の関係を説明する図である。
【図１１】洗浄液の使用方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る回収システムは、フッ素、ホウ素、リン、希少金属等の有価物や油分、重金属等の有害物等の対象物質を含む排水から、この対象物質を吸着する吸着材を利用して対象物質を回収するシステムである。また、本発明の実施形態に係る再生装置は、この回収システムで対象物質を吸着した吸着材の機能を再生する装置である。さらに、本発明の実施形態に係る再生方法は、この回収システムで対象物質を吸着した吸着材の機能を再生する方法である。この以下の説明では、回収システムの対象物質は有価物であるものとして説明するが、有害物に代えても同様である。また、以下の説明において、同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００１０】
〈第１実施形態〉
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る回収システム１は、排水Ｂを送水する送水ポンプ１０ａ，１０ｂと、有価物Ａと吸着材Ｃとを反応させる反応槽１１と、反応槽１１に吸着材Ｃを注入する注入装置１３と、注入装置１３を駆動する駆動装置１４と、有価物Ａを吸着した吸着材Ｃの分離に利用する遠心沈降装置１５と、吸着材Ｃの吸着機能の再生に利用する再生装置２とを備えている。また、注入装置１３と遠心沈降装置１５とには、それぞれカートリッジ１００が接続されている。
【００１１】
反応槽１１には、第１送水ポンプ１０ａによって、ラインＬ１を介して回収システム１の回収の対象物質である有価物Ａを含む排水Ｂが流入する。また、反応槽１１には、注入装置１３によって、排水中の有価物Ａを吸着する機能をもつ吸着材Ｃが注入される。反応槽１１は、攪拌機１２を有しており、この攪拌機１２で攪拌することで、吸着材Ｃに排水Ｂ中の有価物Ａを吸着させる。攪拌機１２によって攪拌されて有価物Ａを吸着した吸着材Ｃ（以下、「使用後吸着材Ｃ’」とする）を含む排水Ｂは、ラインＬ２に送出される。なお、攪拌機１２は、反応槽１１内に設置する方法の他、ラインミキサ等の攪拌方法を利用してもよい。
【００１２】
注入装置１３は、排水Ｂに注入する吸着材Ｃを貯留する容器であるカートリッジ１００ｃと接続されている。駆動装置１４に駆動された注入装置１３により、カートリッジ１００ｃ内の吸着材Ｃが反応槽１１に注入され、排水Ｂ中の有価物Ａと反応する。
【００１３】
ラインＬ２上には第２送水ポンプ１０ｂが設置されており、反応槽１１から送出された排水Ｂは、第２送水ポンプ１０ｂによってラインＬ２と接続される遠心沈降装置１５に流入する。この遠心沈降装置１５は、流入した排水Ｂを内部で旋回し、遠心力を利用して水より比重差が大きい使用後吸着材Ｃ’を沈降させて処理水Ｄと使用後吸着材Ｃ’とに分離する。したがって、第２送水ポンプ１０ｂは、遠心沈降装置１５内で排水Ｂが旋回するような圧力にして排水Ｂを送水する必要がある。なお、遠心沈降装置１５に限られず、排水Ｂを旋回させて使用後吸着材Ｃ’と処理水Ｄとに分離することができれば、サイクロン等他の形態であってもよい。
【００１４】
この遠心沈降装置１５には、沈降した使用後吸着材Ｃ’を排出する吸着材排出管１６と、使用後吸着材Ｃ’が分離された後の処理水Ｄを排出する処理水排出管１７とが接続されている。吸着材排出管１６には、遠心沈降装置１５から排出される使用後吸着材Ｃ’を回収する容器であるカートリッジ１００と接続されている。一定量の使用後吸着材Ｃ’を貯留した場合等、所定の条件に適合するカートリッジ１００は、再生装置２に移動される。
【００１５】
再生装置２は、使用後吸着材Ｃ’から吸着している有価物Ａを脱離して、吸着材Ｃの吸着機能を再生する装置である。再生装置２は、吸着材Ｃから有価物Ａを脱離すると、有価物Ａをカートリッジ１００から排出させる。吸着材Ｃは、排水に含まれる対象物質に応じて異なるが、例えば、吸着材Ｃが、無機粒子等をコアとし、その表面がポリマーで被覆されているものを利用してもよい。このような機能性粒子の場合、このポリマーで捕捉した排水の対象物質を脱離することで、再利用可能となる。再生装置２は、薬品等の対象物質を脱離させる液体を利用して機能性粒子から排水中の対象物質を除去して、吸着材Ｃの機能を再生する。この再生装置２については、図２等を用いて後述する。
【００１６】
吸着機能が再生された吸着材Ｃが内部に残ったカートリッジ１００は、その後、注入装置１３まで移動される。注入装置１３では、このカートリッジ１００から、吸着機能が再生された吸着材Ｃを排水Ｂに注入する。
【００１７】
上述したように、回収システム１では、カートリッジ１００を利用することで、カートリッジ１００内の吸着材Ｃを排水Ｂに注入して有価物Ａを吸着させ、使用後吸着材Ｃ’を空のカートリッジ１００に回収する（吸着工程）。さらに、カートリッジ１００内で使用後吸着材Ｃ’から有価物Ａを分離して吸着材Ｃの吸着機能を再生するとともに分離した有価物Ａをカートリッジ１００から排出する（脱離・再生工程）。こうしてカートリッジ１００内に吸着材Ｃのみが残ると、この吸着材Ｃを再び排水Ｂへの注入に利用する。
【００１８】
このように、カートリッジ１００を利用して吸着工程における吸着材Ｃの注入、脱離・再生工程における吸着材Ｃの回収及び再生を繰り返し、回収システム１の運転、すなわち吸着材Ｃの利用を容易にすることができる。また、有価物や有害物等の対象物質の回収に利用する吸着材Ｃを容易に再利用することができるために回収システム１で使用する吸着材Ｃの量を軽減することができる。さらに、回収システム１を容易に運転し、吸着材Ｃの使用量を軽減することで、回収システム１の運転コストを軽減することができる。
【００１９】
〈第２実施形態〉
図２に示すように、第２実施形態に係る再生装置２は、架台２１と、テーブル２２と、接続部２３と、回転軸２４と、回転機構２５と、通液管２６と、センサ２７と、攪拌機２８と、移動機構２９と、バルブ３０と、捕捉装置３１と、センサ３２とを備えている。図２（ａ）は正面図を示し、図２（ｂ）は側面図を示している。この再生装置２は、例えば、図１を用いて上述した回収システム１で使用される装置であり、回収システム１で有価物や有害物等の対象物質の回収に使用した使用後吸着材Ｃ’の吸着機能を再生する装置である。
【００２０】
再生装置２では、通液管２６、センサ２７及び攪拌機２８を備える接続部２３が、回転軸２４を介してテーブル２２に支持されている。また、このテーブル２２は、移動機構２９を介して架台２１に支持されている。
【００２１】
接続部２３は、固定具（図示せず）を利用して使用後吸着材Ｃ’を貯留する容器であるカートリッジ１００と接続され、吸着材Ｃから脱離された有価物Ａをカートリッジ１００から排出するため、カートリッジ１００を傾斜させる。例えば、図３（ａ）に示すように接続されるカートリッジ１００を、図３（ｂ）に示すように回転軸２４（回転軸Ｘ１）を軸としてＡ１方向に回転させてカートリッジ１００を傾斜させる。なお、図３に示す再生装置２では、架台２１、テーブル２２、接続部２３、回転軸２４及び移動機構２９以外の構成は図示を省略している。なお、カートリッジ１００の形状は特定されないが、円柱形や角柱形であることが考えられる。
【００２２】
移動機構２９は、テーブル２２を架台２１の長軸方向にスライド自在に設置されており、カートリッジ１００の傾斜時等に、テーブル２２をスライドさせる。例えば、図３（ａ）に示すようにカートリッジ１００と接続された接続部２３を支えるテーブル２２を、図３（ｂ）に示すようにＢ１方向に移動させる。
【００２３】
通液管２６は、カートリッジ１００が接続部２３に接続された状態で、カートリッジ１００内に吸着材Ｃの吸着機能の再生に利用する洗浄液を注入したり、カートリッジ１００から吸着材Ｃの再生で生じた脱離液を排出する。通液管２６のカートリッジ１００内に挿入される一端は、図４（ａ）に示すようなＬ字管３３に形成されて、Ｌ字管３３の管口３３ａは、カートリッジ１００と対向していることが好ましい。図４に示す例では、Ｌ字管３３は、通液管２６に沿って駆動手段（図示せず）によってＢ２方向に移動させることができるとともに、回転軸Ｘ２を軸として、Ａ２方向に回転させてＬ字管３３の管口３３ａの位置を移動させることができる。例えば、図４（ｂ）に示すように、排出対象の有価物Ａが深さｈ１より浅くなった場合には回転軸Ｘ２を軸として駆動手段によってＬ字管３３をα２°回転させて管口３３ａの位置を移動させると、有価物Ａが深さｈ２になるまで排出可能となる。また、回転軸Ｘ２を軸として駆動手段によってＬ字管３３をα３°回転させて管口３３ａの位置を移動させると、有価物Ａが深さｈ３になるまで排出可能となる。
【００２４】
図５を用いて再生装置２における再生処理について説明する。図５に示す再生装置２では、架台２１、テーブル２２、回転軸２４、回転機構２５及び移動機構２９については図示を省略している。
【００２５】
まず、使用後吸着材Ｃ’が貯留されているカートリッジ１００が、図５（ａ）に示すように、接続部２３に接続される。その後、この再生装置２では、バルブ３０を開にして通液管２６を介してカートリッジ１００内に洗浄液Ｅを注入する。洗浄液Ｅは、使用後吸着材Ｃ’から有価物Ａを脱離させる機能を有する液体である。再生装置２では、洗浄液Ｅをカートリッジ１００に注入しながら又は注入後に、攪拌機２８によって使用後吸着材Ｃ’と洗浄液Ｅとを攪拌する。これにより、吸着材Ｃから有価物Ａを脱離することができる。なお、バルブ３０は、洗浄液Ｅの注入が終了すると、閉にされる。
【００２６】
ここで、吸着材Ｃは有価物Ａや洗浄液Ｅよりも重い。そのため、洗浄液Ｅの効果によって吸着材Ｃから有価物Ａが脱離されて攪拌によるカートリッジ１００内で液体の動きが収まると、図５（ｂ）に示すように、カートリッジ１００内では吸着材Ｃの層と吸着材Ｃの層上に位置する有価物Ａを含む洗浄液Ｅ（以下、「脱離液Ｅ’」とする）の層とができる。
【００２７】
洗浄液Ｅによって有価物Ａが吸着材Ｃから脱離されてカートリッジ１００内で吸着材Ｃの層と洗浄液Ｅの層とに分離されると、再生装置２は、図５（ｃ）に示すように、回転機構２５によってカートリッジ１００を傾斜させる。傾斜されたカートリッジ１００内でも、吸着材Ｃの層の上に脱離液Ｅ’の層ができる。したがって、再生装置２では、Ｌ字管３３の管口３３ａを吸着材Ｃの深さよりも上に位置するようにすることで、脱離液Ｅ’のみをカートリッジ１００内から排出することができる。すなわち、傾斜されたカートリッジ１００内で液体の動きが収まると、再生装置２は、図５（ｄ）に示すように、回転軸Ｘ２を軸としてＬ字管３３の管口３３ａが吸着材Ｃと脱離液Ｅ’の境界である深さｈ２になるまで、Ａ２の方向にＬ字管３３を傾斜させる。その後、再生装置２は、バルブ３０を開にし、通液管２６を介してカートリッジ１００から脱離液Ｅ’を排出する。これにより、再生装置２では、吸着材Ｃのみをカートリッジ１００内に残留させることができる。なお、図５（ｄ）では、カートリッジ１００及びＬ字管３３以外の構成については、図示を省略している。
【００２８】
このとき、吸着材Ｃと脱離液Ｅ’との境界は、センサ２７によって測定することができるため、このセンサ２７の測定結果に応じてＬ字管３３を調整すればよい。なお、例えば、カートリッジ１００が透明や半透明で内部の状態が視認可能な場合には、センサ２７を使用せずに目視により判断させることもできる。
【００２９】
また、センサ３２は、濁度計等であって、通液管２６を流れる脱離液Ｅ’に吸着材Ｃが含まれるか否かを検出する。センサ３２によって、脱離液Ｅ’に吸着材Ｃが含まれると検出された場合にはバルブ３０を閉にする。これにより、カートリッジ１００からの吸着材Ｃの流出を防止することができる。
【００３０】
さらに、再生装置２では、捕捉装置３１を利用して通液管２６を流れる吸着材Ｃの流出を防止するようにしてもよい。例えば、吸着材Ｃが磁性体である場合には、捕捉装置３１として磁石を利用することができる。また、吸着材Ｃのサイズが有価物Ａのサイズよりも大きい場合には、有価物Ａを通すことができるが、吸着材Ｃを通すことのできないフィルタを捕捉装置３１として利用することができる。捕捉装置３１によって捕捉された吸着材Ｃは、次に別のカートリッジ１００が接続部２３に接続されて洗浄液Ｅが注入される際に、洗浄液Ｅとともにカートリッジ１００内に投入されるため、吸着材Ｃを有効に利用することができる。
【００３１】
上述したように、再生装置２では、再生対象の使用後吸着材Ｃ’を貯留するカートリッジ１００内に再生に使用する洗浄液Ｅを注入し、カートリッジ１００を傾斜させて再生処理で得られた脱離液Ｅ’のみをカートリッジ１００から排出する。これにより、再生装置２では、容易な構成で吸着材Ｃの吸着効果を再生することができる。
【００３２】
《変形例１》
吸着材Ｃや脱離液Ｅ’の性状やカートリッジ１００の傾斜等により、図６（ａ）に示すように吸着材Ｃと脱離液Ｅ’の境界が傾斜をなすことがある。このような場合には、吸着材Ｃと脱離液Ｅ’との境界の高さが浅いＢ２の方向にＬ字管３３をスライドさせる。また、Ｌ字管３３をスライドさせた後、図６（ｂ）に示すように、回転軸Ｘ２を軸としてＬ字管３３の管口３３ａを吸着材Ｃと脱離液Ｅ’の境界である高さｈ４になるまで傾斜させて脱離液Ｅ’を排出する。このように、Ｌ字管３３をスライドすることで、より多くの脱離液Ｅ’をカートリッジ１００から排出することができる。
【００３３】
なお、図６に示すようにＬ字管３３をスライドさせるのではなく、吸着材Ｃと脱離液Ｅ’の境界面が傾斜する場合には、傾斜しないようにカートリッジ１００を傾斜するようにしても良い。
【００３４】
《変形例２》
吸着材Ｃと脱離液Ｅ’の性状やカートリッジ１００の傾斜等により、吸着材Ｃと脱離液Ｅ’の境界が傾斜をなす場合には、図７に示すように、カートリッジ１００内に堰３４を設置しておいてもよい。このように堰３４を設けることで、吸着材Ｃの脱離液Ｅ’への混入を防止し、吸着材Ｃのカートリッジ１００からの流出を防止することができる。
【００３５】
《変形例３》
また、Ｌ字管３３の傾きを傾斜させるのではなく、図８に示すように、カートリッジ１００を接続する接続部２３を、カートリッジ１００の中心を通る回転軸Ｘ３を軸として回転可能にし、Ｌ字管３３の管口３３ａが吸着材Ｃと脱離液Ｅ’の境界面の高さｈ５になるようにカートリッジ１００を回転させてもよい。図８（ｂ）に示すように、Ｌ字管３３の管口３３ａよりも境界面の高さｈ５が高く、十分に脱離液Ｅ’を排出できないとする。この場合、図８（ｃ）に示すように、回転軸Ｘ３を軸として、駆動装置（図示せず）によって接続部２３をカートリッジ１００をＡ３の方向にα５°回転させる。これにより、接続部２３と通水管２６の位置関係は固定であるため、Ｌ字管３３の管口３３ａを境界面の高さｈ５に合わせて、脱離液Ｅ’を排出することができる。
【００３６】
〈第３実施形態〉
図９に示すように、第３実施形態に係る再生装置３は、接続部２３と、通液管２６と、攪拌機２８と、バルブ３０と、捕捉装置３１と、センサ３２と、加圧装置３６と、直管３７とを備えている。この再生装置３も、第２実施形態に係る再生装置２と同様に、図１を用いて上述した回収システム１で使用することができる装置であり、回収システム１で対象物の回収に使用した使用後吸着剤Ｃ’の吸着機能を再生する装置である。
【００３７】
加圧装置３６は、接続部２３と接続されているカートリッジ１００内に空気圧を与える装置である。また、直管３７は、Ｂ３の方向にスライド可能に通液管２６に接続されている。
【００３８】
この再生装置３では、接続部２３に使用後吸着材Ｃ’が貯留されているカートリッジ１００が接続され、バルブ３０が開のとき、図３（ａ）に示すように、通液管２６を介して使用後吸着材Ｃ’に洗浄液Ｅを注入する。また、再生装置３では、洗浄液Ｅをカートリッジ１００に注入しながら又は注入後に、攪拌機２８によって使用後吸着材Ｃ’と洗浄液Ｅとを攪拌する。
【００３９】
使用後吸着材Ｃ’と洗浄液Ｅとが攪拌された後にカートリッジ１００内で液体の動きが収まると、図９（ｂ）に示すように、カートリッジ１００内では、吸着材Ｃの層と吸着材Ｃの層上に位置する脱離液Ｅ’の層とができる。
【００４０】
図９（ｂ）に示すようにカートリッジ１００内で吸着材Ｃの層と脱離液Ｅ’の層とに分離されると、再生装置３は、加圧装置３６でカートリッジ１００内に圧力をかける。このとき、バルブ３０は開にされている。再生装置３では、カートリッジ１００内に圧力がかけられたことにより、通液管２６から脱離液Ｅ’が排出される。すなわち、再生装置２と異なり、再生装置３では、脱離液Ｅ’の排出時にカートリッジ１００を傾斜させる必要がない。
【００４１】
ここで、再生装置３では、排出する前又は排出しながら、駆動手段（図示せず）によって、吸着材Ｃと脱離液Ｅ’との境界面付近に直管３７の管口３７ａが位置するように直管３７をＢ３の方向にスライドさせる。これにより、カートリッジ１００内からの脱離液Ｅ’の排出率を向上させることができる。
【００４２】
また、再生装置３でも、捕捉装置３１やセンサ３２を使用してカートリッジ１００からの吸着材Ｃの排出を防止する。
【００４３】
上述したように、再生装置３では、再生対象の使用後吸着材Ｃ’を貯留するカートリッジ１００内に再生に使用する洗浄液Ｅを注入し、カートリッジ１００内に圧力をかけて再生処理で得られた脱離液Ｅ’のみをカートリッジ１００から排出する。これにより、再生装置３では、容易な構成で吸着材Ｃの吸着効果を再生することができる。
【００４４】
〈第４実施形態〉
続いて、図１０及び図１１を用いて第４実施形態に係る再生方法について説明する。図１０は、再生装置２又は再生装置３における洗浄液Ｅを用いた使用後吸着材Ｃ’の洗浄回数と、各洗浄における使用後吸着材Ｃ’からの有価物Ａの脱離率の関係を示している。図１０は、１つのカートリッジ１００内の使用後吸着材Ｃ’について４回の洗浄を行った場合の一例である。図１０に示す例では、１回目の洗浄では、使用後吸着材Ｃ’からの有価物Ａの脱離は６５％程度であったのに対し、洗浄を４回した後には、１００％に近い有価物Ａを脱離することができたことが分かる。
【００４５】
これは、使用後吸着材Ｃ’を洗浄液Ｅで洗浄する場合、使用後吸着材Ｃ’と洗浄液Ｅの境界面での有価物Ａの濃度が平衡になる点で、使用後吸着材Ｃ’からの有価物Ａの脱離が見かけ上停止（脱離量と吸収量がつりあう）し、それ以上は攪拌を続けても有価物Ａを脱離することができなくなるためである。したがって、使用後吸着材Ｃ’からの有価物Ａの脱離率を向上させるためには、図１０に示すように、洗浄を複数回繰り返すことが望ましい。
【００４６】
再生装置２又は再生装置３において洗浄を複数回繰り返す場合、毎回新しい洗浄液Ｅを用いる場合には洗浄液の使用量が多くなるため、同一の洗浄液を複数回繰り返し使用することが望ましい。図１１に、使用後吸着材Ｃ’に対して洗浄を４回繰り返す場合の洗浄液Ｅの使用例を示す。
【００４７】
１回目に洗浄される使用後吸着材Ｃ’の洗浄で得られた脱離液Ｅ’には、多量の有価物Ａが含まれることとなる（重汚濁）。したがって、重汚濁の脱離液Ｅ’を次に洗浄液Ｅとして使用するためには、脱離液Ｅ’から有価物Ａを分離する再生処理を行ない、再生後に新たに使用する。この脱離液Ｅ’の再生方法は、沸点の差を利用した蒸留方法など、一般に使用している方法でよい。なお、再生することができない場合には、新たな洗浄液Ｅを利用してもよい。
【００４８】
また、１回洗浄された使用後吸着材Ｃ’は、１回も洗浄されていない使用後吸着材Ｃ’よりも吸着している有価物Ａの量が少ないため、２回目に洗浄される使用後吸着材Ｃ’の洗浄で得られる脱離液Ｅ’は、１回目の洗浄で得られた脱離液Ｅ’よりも含有する有価物Ａの量は少ない（中汚濁）。したがって、この脱離液Ｅ’は、今回洗浄した使用後吸着材Ｃ’よりも多量の有価物Ａを吸着している使用後吸着材Ｃ’の洗浄に使用することができる。すなわち、中汚濁の脱離液Ｅ’は、まだ洗浄処理が一度も施されていない使用後吸着材Ｃ’の洗浄液Ｅとして使用することができる。
【００４９】
さらに、２回洗浄された使用後吸着材Ｃ’は、１回洗浄された使用後吸着材Ｃ’よりもさらに吸着している有価物Ａの量が少ないため、３回目に洗浄される使用後吸着材Ｃ’の洗浄で得られる脱離液Ｅ’は、２回目の洗浄で得られた脱離液Ｅ’よりも含有する有価物Ａの量は少ない（軽汚濁）。したがって、この脱離液Ｅ’は、今回洗浄した使用後吸着材Ｃ’よりも多量の有価物Ａを吸着している使用後吸着材Ｃ’の洗浄に使用することができる。すなわち、軽汚濁の脱離液Ｅ’は、１回洗浄された使用後吸着材Ｃ’の洗浄液Ｅとして使用することができる。
【００５０】
また、３回洗浄された使用後吸着材Ｃ’は、２回洗浄された使用後吸着材Ｃ’よりもさらに吸着している有価物Ａの量が少ないため、４回目に洗浄される使用後吸着材Ｃ’の洗浄で得られる脱離液Ｅ’は、３回目の洗浄で得られた脱離液Ｅ’よりも含有する有価物Ａの量は少ない（微汚濁）。したがって、この脱離液Ｅ’は、今回洗浄した使用後吸着材Ｃ’よりも多量の有価物Ａを吸着している使用後吸着材Ｃ’の洗浄に使用することができる。すなわち、微汚濁の脱離液Ｅ’は、２回洗浄された使用後吸着材Ｃ’の洗浄液Ｅとして使用することができる。
【００５１】
このように、洗浄を複数回繰り返す際には、最終回の洗浄に新しい洗浄液を使用すればよく、それより前の段階では、前回の洗浄より有価物Ａの吸着量が少ない使用後吸着材Ｃ’の洗浄に使用することができる。すなわち、図１１に示すように１つのカートリッジ１００内の使用後吸着材Ｃ’の洗浄に４回の洗浄を繰り返す場合、４回目の洗浄で得られた脱離液Ｅ’を３回目の洗浄液Ｅとし、３回目の洗浄で得られた脱離液Ｅ’を２回目の洗浄液Ｅとし、２回目の洗浄で得られた脱離液Ｅ’を１回目の洗浄液Ｅとし、１回目の洗浄で得られた脱離液Ｅ’は再生処理の後に１回目の洗浄液Ｅとする。このようにすることで、脱離液Ｅ’の再生回数を軽減することができるとともに、洗浄液Ｅの使用量も低減して有効利用することができる。
【００５２】
本発明の各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、書き換え、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】
【００５３】
１…回収システム
１０ａ，１０ｂ…送水ポンプ
１１…反応槽
１２…攪拌機
１３…注入装置
１４…駆動装置
１５…遠心沈降装置
１６…吸着材排出管
１７…処理水排出管
１００，１００ｃ…カートリッジ
Ｌ１，Ｌ２…ライン
２，３…再生装置
２１…架台
２２…テーブル
２３…接続部
２４…回転軸
２５…回転機構
２６…通液管
２７…センサ
２８…攪拌機
２９…移動機構
３０…バルブ
３１…捕捉装置
３２…センサ
３３…Ｌ字管
３４…堰
３６…加圧装置
３７…直管
Ａ…有価物
Ｂ…排水
Ｃ…吸着材
Ｃ’…使用後吸着材
Ｄ…処理水
Ｅ…洗浄液
Ｅ’…脱離液
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、有価物や有害物等の対象物質を吸着した吸着材から対象物を分離して吸着機能を再生する再生装置及び再生方法と、吸着材を利用して排水中の対象物を回収する回収システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業排水や公共排水には、フッ素、ホウ素、リン、希少金属等の有価物や、油分、重金属等の有害物が含まれていることがある。これら排水の排水処理として、排水から有価物や有害物の分離は一般的に行われている。
【０００３】
例えば、有価物や有害物の対象物質を分離するため、これらの対象物質を選択的に吸着する吸着材を使用して対象物質を回収することもある。具体的には、吸着材の再生方法にも様々あるが、対象物質を吸着した吸着材と洗浄液等の液体とを混合して吸着材から対象物質を剥離させて吸着材と対象物質を分離した後、対象物質を回収する。このような対象物質の回収には、複雑な装置や処理が利用されている。
【０００４】
また、吸着材には様々な種類があるが、近年では、再利用可能な吸着材も注目されている。この際、対象物質と分離された吸着材を容易に回収することが望ましいが、吸着材の回収は、複雑な装置や処理が利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−９９５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記課題に鑑み、本発明は、有価物や有害物等の対象物を吸着した吸着材から容易に分離して吸着機能を再生する再生装置及び再生方法と、吸着材を利用して排水中の対象物を容易に回収する回収システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の再生装置は、排水の対象物質を吸着材した吸着材から対象物質を分離して吸着材の吸着機能を再生する装置であり、通液管と、接続部と、回転機構とを備える。通液管は、対象物質を吸着した吸着材が存在する容器内に吸着材から対象物質を分離する洗浄液を注入し、当該容器から分離された対象物質及び使用後の洗浄液を排出する。接続部は、前記通液管が接続されるとともに、前記容器の内部に当該通液管の管口が位置するように当該容器と接続される。回転機構は、洗浄液の注入によって前記容器内で吸着材の層と対象物質を含む使用後の洗浄液の層とが形成されると、前記管口が前記吸着材の層よりも上に位置するように前記容器を傾斜させる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係る回収システムの概略図である。
【図２】第２実施形態に係る再生装置の概略図である。
【図３】図２の再生装置の動作を説明する図である。
【図４】図２の再生装置のＬ字管を説明する図である。
【図５】図２の再生装置における処理の一例を説明する図である。
【図６】変形例１に係る再生装置を説明する図である。
【図７】変形例２に係る再生装置を説明する図である。
【図８】変形例３に係る再生装置を説明する図である。
【図９】第３実施形態に係る再生装置の概略図である。
【図１０】吸着材の洗浄回数と脱離率の関係を説明する図である。
【図１１】洗浄液の使用方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る回収システムは、フッ素、ホウ素、リン、希少金属等の有価物や油分、重金属等の有害物等の対象物質を含む排水から、この対象物質を吸着する吸着材を利用して対象物質を回収するシステムである。また、本発明の実施形態に係る再生装置は、この回収システムで対象物質を吸着した吸着材の機能を再生する装置である。さらに、本発明の実施形態に係る再生方法は、この回収システムで対象物質を吸着した吸着材の機能を再生する方法である。この以下の説明では、回収システムの対象物質は有価物であるものとして説明するが、有害物に代えても同様である。また、以下の説明において、同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００１０】
〈第１実施形態〉
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る回収システム１は、排水Ｂを送水する送水ポンプ１０ａ，１０ｂと、有価物Ａと吸着材Ｃとを反応させる反応槽１１と、反応槽１１に吸着材Ｃを注入する注入装置１３と、注入装置１３を駆動する駆動装置１４と、有価物Ａを吸着した吸着材Ｃの分離に利用する遠心沈降装置１５と、吸着材Ｃの吸着機能の再生に利用する再生装置２とを備えている。また、注入装置１３と遠心沈降装置１５とには、それぞれカートリッジ１００が接続されている。
【００１１】
反応槽１１には、第１送水ポンプ１０ａによって、ラインＬ１を介して回収システム１の回収の対象物質である有価物Ａを含む排水Ｂが流入する。また、反応槽１１には、注入装置１３によって、排水中の有価物Ａを吸着する機能をもつ吸着材Ｃが注入される。反応槽１１は、攪拌機１２を有しており、この攪拌機１２で攪拌することで、吸着材Ｃに排水Ｂ中の有価物Ａを吸着させる。攪拌機１２によって攪拌されて有価物Ａを吸着した吸着材Ｃ（以下、「使用後吸着材Ｃ’」とする）を含む排水Ｂは、ラインＬ２に送出される。なお、攪拌機１２は、反応槽１１内に設置する方法の他、ラインミキサ等の攪拌方法を利用してもよい。
【００１２】
注入装置１３は、排水Ｂに注入する吸着材Ｃを貯留する容器であるカートリッジ１００ｃと接続されている。駆動装置１４に駆動された注入装置１３により、カートリッジ１００ｃ内の吸着材Ｃが反応槽１１に注入され、排水Ｂ中の有価物Ａと反応する。
【００１３】
ラインＬ２上には第２送水ポンプ１０ｂが設置されており、反応槽１１から送出された排水Ｂは、第２送水ポンプ１０ｂによってラインＬ２と接続される遠心沈降装置１５に流入する。この遠心沈降装置１５は、流入した排水Ｂを内部で旋回し、遠心力を利用して水より比重差が大きい使用後吸着材Ｃ’を沈降させて処理水Ｄと使用後吸着材Ｃ’とに分離する。したがって、第２送水ポンプ１０ｂは、遠心沈降装置１５内で排水Ｂが旋回するような圧力にして排水Ｂを送水する必要がある。なお、遠心沈降装置１５に限られず、排水Ｂを旋回させて使用後吸着材Ｃ’と処理水Ｄとに分離することができれば、サイクロン等他の形態であってもよい。
【００１４】
この遠心沈降装置１５には、沈降した使用後吸着材Ｃ’を排出する吸着材排出管１６と、使用後吸着材Ｃ’が分離された後の処理水Ｄを排出する処理水排出管１７とが接続されている。吸着材排出管１６には、遠心沈降装置１５から排出される使用後吸着材Ｃ’を回収する容器であるカートリッジ１００と接続されている。一定量の使用後吸着材Ｃ’を貯留した場合等、所定の条件に適合するカートリッジ１００は、再生装置２に移動される。
【００１５】
再生装置２は、使用後吸着材Ｃ’から吸着している有価物Ａを脱離して、吸着材Ｃの吸着機能を再生する装置である。再生装置２は、吸着材Ｃから有価物Ａを脱離すると、有価物Ａをカートリッジ１００から排出させる。吸着材Ｃは、排水に含まれる対象物質に応じて異なるが、例えば、吸着材Ｃが、無機粒子等をコアとし、その表面がポリマーで被覆されているものを利用してもよい。このような機能性粒子の場合、このポリマーで捕捉した排水の対象物質を脱離することで、再利用可能となる。再生装置２は、薬品等の対象物質を脱離させる液体を利用して機能性粒子から排水中の対象物質を除去して、吸着材Ｃの機能を再生する。この再生装置２については、図２等を用いて後述する。
【００１６】
吸着機能が再生された吸着材Ｃが内部に残ったカートリッジ１００は、その後、注入装置１３まで移動される。注入装置１３では、このカートリッジ１００から、吸着機能が再生された吸着材Ｃを排水Ｂに注入する。
【００１７】
上述したように、回収システム１では、カートリッジ１００を利用することで、カートリッジ１００内の吸着材Ｃを排水Ｂに注入して有価物Ａを吸着させ、使用後吸着材Ｃ’を空のカートリッジ１００に回収する（吸着工程）。さらに、カートリッジ１００内で使用後吸着材Ｃ’から有価物Ａを分離して吸着材Ｃの吸着機能を再生するとともに分離した有価物Ａをカートリッジ１００から排出する（脱離・再生工程）。こうしてカートリッジ１００内に吸着材Ｃのみが残ると、この吸着材Ｃを再び排水Ｂへの注入に利用する。
【００１８】
このように、カートリッジ１００を利用して吸着工程における吸着材Ｃの注入、脱離・再生工程における吸着材Ｃの回収及び再生を繰り返し、回収システム１の運転、すなわち吸着材Ｃの利用を容易にすることができる。また、有価物や有害物等の対象物質の回収に利用する吸着材Ｃを容易に再利用することができるために回収システム１で使用する吸着材Ｃの量を軽減することができる。さらに、回収システム１を容易に運転し、吸着材Ｃの使用量を軽減することで、回収システム１の運転コストを軽減することができる。
【００１９】
〈第２実施形態〉
図２に示すように、第２実施形態に係る再生装置２は、架台２１と、テーブル２２と、接続部２３と、回転軸２４と、回転機構２５と、通液管２６と、センサ２７と、攪拌機２８と、移動機構２９と、バルブ３０と、捕捉装置３１と、センサ３２とを備えている。図２（ａ）は正面図を示し、図２（ｂ）は側面図を示している。この再生装置２は、例えば、図１を用いて上述した回収システム１で使用される装置であり、回収システム１で有価物や有害物等の対象物質の回収に使用した使用後吸着材Ｃ’の吸着機能を再生する装置である。
【００２０】
再生装置２では、通液管２６、センサ２７及び攪拌機２８を備える接続部２３が、回転軸２４を介してテーブル２２に支持されている。また、このテーブル２２は、移動機構２９を介して架台２１に支持されている。
【００２１】
接続部２３は、固定具（図示せず）を利用して使用後吸着材Ｃ’を貯留する容器であるカートリッジ１００と接続され、吸着材Ｃから脱離された有価物Ａをカートリッジ１００から排出するため、カートリッジ１００を傾斜させる。例えば、図３（ａ）に示すように接続されるカートリッジ１００を、図３（ｂ）に示すように回転軸２４（回転軸Ｘ１）を軸としてＡ１方向に回転させてカートリッジ１００を傾斜させる。なお、図３に示す再生装置２では、架台２１、テーブル２２、接続部２３、回転軸２４及び移動機構２９以外の構成は図示を省略している。なお、カートリッジ１００の形状は特定されないが、円柱形や角柱形であることが考えられる。
【００２２】
移動機構２９は、テーブル２２を架台２１の長軸方向にスライド自在に設置されており、カートリッジ１００の傾斜時等に、テーブル２２をスライドさせる。例えば、図３（ａ）に示すようにカートリッジ１００と接続された接続部２３を支えるテーブル２２を、図３（ｂ）に示すようにＢ１方向に移動させる。
【００２３】
通液管２６は、カートリッジ１００が接続部２３に接続された状態で、カートリッジ１００内に吸着材Ｃの吸着機能の再生に利用する洗浄液を注入したり、カートリッジ１００から吸着材Ｃの再生で生じた脱離液を排出する。通液管２６のカートリッジ１００内に挿入される一端は、図４（ａ）に示すようなＬ字管３３に形成されて、Ｌ字管３３の管口３３ａは、カートリッジ１００と対向していることが好ましい。図４に示す例では、Ｌ字管３３は、通液管２６に沿って駆動手段（図示せず）によってＢ２方向に移動させることができるとともに、回転軸Ｘ２を軸として、Ａ２方向に回転させてＬ字管３３の管口３３ａの位置を移動させることができる。例えば、図４（ｂ）に示すように、排出対象の有価物Ａが深さｈ１より浅くなった場合には回転軸Ｘ２を軸として駆動手段によってＬ字管３３をα２°回転させて管口３３ａの位置を移動させると、有価物Ａが深さｈ２になるまで排出可能となる。また、回転軸Ｘ２を軸として駆動手段によってＬ字管３３をα３°回転させて管口３３ａの位置を移動させると、有価物Ａが深さｈ３になるまで排出可能となる。
【００２４】
図５を用いて再生装置２における再生処理について説明する。図５に示す再生装置２では、架台２１、テーブル２２、回転軸２４、回転機構２５及び移動機構２９については図示を省略している。
【００２５】
まず、使用後吸着材Ｃ’が貯留されているカートリッジ１００が、図５（ａ）に示すように、接続部２３に接続される。その後、この再生装置２では、バルブ３０を開にして通液管２６を介してカートリッジ１００内に洗浄液Ｅを注入する。洗浄液Ｅは、使用後吸着材Ｃ’から有価物Ａを脱離させる機能を有する液体である。再生装置２では、洗浄液Ｅをカートリッジ１００に注入しながら又は注入後に、攪拌機２８によって使用後吸着材Ｃ’と洗浄液Ｅとを攪拌する。これにより、吸着材Ｃから有価物Ａを脱離することができる。なお、バルブ３０は、洗浄液Ｅの注入が終了すると、閉にされる。
【００２６】
ここで、吸着材Ｃは有価物Ａや洗浄液Ｅよりも重い。そのため、洗浄液Ｅの効果によって吸着材Ｃから有価物Ａが脱離されて攪拌によるカートリッジ１００内で液体の動きが収まると、図５（ｂ）に示すように、カートリッジ１００内では吸着材Ｃの層と吸着材Ｃの層上に位置する有価物Ａを含む洗浄液Ｅ（以下、「脱離液Ｅ’」とする）の層とができる。
【００２７】
洗浄液Ｅによって有価物Ａが吸着材Ｃから脱離されてカートリッジ１００内で吸着材Ｃの層と洗浄液Ｅの層とに分離されると、再生装置２は、図５（ｃ）に示すように、回転機構２５によってカートリッジ１００を傾斜させる。傾斜されたカートリッジ１００内でも、吸着材Ｃの層の上に脱離液Ｅ’の層ができる。したがって、再生装置２では、Ｌ字管３３の管口３３ａを吸着材Ｃの深さよりも上に位置するようにすることで、脱離液Ｅ’のみをカートリッジ１００内から排出することができる。すなわち、傾斜されたカートリッジ１００内で液体の動きが収まると、再生装置２は、図５（ｄ）に示すように、回転軸Ｘ２を軸としてＬ字管３３の管口３３ａが吸着材Ｃと脱離液Ｅ’の境界である深さｈ２になるまで、Ａ２の方向にＬ字管３３を傾斜させる。その後、再生装置２は、バルブ３０を開にし、通液管２６を介してカートリッジ１００から脱離液Ｅ’を排出する。これにより、再生装置２では、吸着材Ｃのみをカートリッジ１００内に残留させることができる。なお、図５（ｄ）では、カートリッジ１００及びＬ字管３３以外の構成については、図示を省略している。
【００２８】
このとき、吸着材Ｃと脱離液Ｅ’との境界は、センサ２７によって測定することができるため、このセンサ２７の測定結果に応じてＬ字管３３を調整すればよい。なお、例えば、カートリッジ１００が透明や半透明で内部の状態が視認可能な場合には、センサ２７を使用せずに目視により判断させることもできる。
【００２９】
また、センサ３２は、濁度計等であって、通液管２６を流れる脱離液Ｅ’に吸着材Ｃが含まれるか否かを検出する。センサ３２によって、脱離液Ｅ’に吸着材Ｃが含まれると検出された場合にはバルブ３０を閉にする。これにより、カートリッジ１００からの吸着材Ｃの流出を防止することができる。
【００３０】
さらに、再生装置２では、捕捉装置３１を利用して通液管２６を流れる吸着材Ｃの流出を防止するようにしてもよい。例えば、吸着材Ｃが磁性体である場合には、捕捉装置３１として磁石を利用することができる。また、吸着材Ｃのサイズが有価物Ａのサイズよりも大きい場合には、有価物Ａを通すことができるが、吸着材Ｃを通すことのできないフィルタを捕捉装置３１として利用することができる。捕捉装置３１によって捕捉された吸着材Ｃは、次に別のカートリッジ１００が接続部２３に接続されて洗浄液Ｅが注入される際に、洗浄液Ｅとともにカートリッジ１００内に投入されるため、吸着材Ｃを有効に利用することができる。
【００３１】
上述したように、再生装置２では、再生対象の使用後吸着材Ｃ’を貯留するカートリッジ１００内に再生に使用する洗浄液Ｅを注入し、カートリッジ１００を傾斜させて再生処理で得られた脱離液Ｅ’のみをカートリッジ１００から排出する。これにより、再生装置２では、容易な構成で吸着材Ｃの吸着効果を再生することができる。
【００３２】
《変形例１》
吸着材Ｃや脱離液Ｅ’の性状やカートリッジ１００の傾斜等により、図６（ａ）に示すように吸着材Ｃと脱離液Ｅ’の境界が傾斜をなすことがある。このような場合には、吸着材Ｃと脱離液Ｅ’との境界の高さが浅いＢ２の方向にＬ字管３３をスライドさせる。また、Ｌ字管３３をスライドさせた後、図６（ｂ）に示すように、回転軸Ｘ２を軸としてＬ字管３３の管口３３ａを吸着材Ｃと脱離液Ｅ’の境界である高さｈ４になるまで傾斜させて脱離液Ｅ’を排出する。このように、Ｌ字管３３をスライドすることで、より多くの脱離液Ｅ’をカートリッジ１００から排出することができる。
【００３３】
なお、図６に示すようにＬ字管３３をスライドさせるのではなく、吸着材Ｃと脱離液Ｅ’の境界面が傾斜する場合には、傾斜しないようにカートリッジ１００を傾斜するようにしても良い。
【００３４】
《変形例２》
吸着材Ｃと脱離液Ｅ’の性状やカートリッジ１００の傾斜等により、吸着材Ｃと脱離液Ｅ’の境界が傾斜をなす場合には、図７に示すように、カートリッジ１００内に堰３４を設置しておいてもよい。このように堰３４を設けることで、吸着材Ｃの脱離液Ｅ’への混入を防止し、吸着材Ｃのカートリッジ１００からの流出を防止することができる。
【００３５】
《変形例３》
また、Ｌ字管３３の傾きを傾斜させるのではなく、図８に示すように、カートリッジ１００を接続する接続部２３を、カートリッジ１００の中心を通る回転軸Ｘ３を軸として回転可能にし、Ｌ字管３３の管口３３ａが吸着材Ｃと脱離液Ｅ’の境界面の高さｈ５になるようにカートリッジ１００を回転させてもよい。図８（ｂ）に示すように、Ｌ字管３３の管口３３ａよりも境界面の高さｈ５が高く、十分に脱離液Ｅ’を排出できないとする。この場合、図８（ｃ）に示すように、回転軸Ｘ３を軸として、駆動装置（図示せず）によって接続部２３をカートリッジ１００をＡ３の方向にα５°回転させる。これにより、接続部２３と通水管２６の位置関係は固定であるため、Ｌ字管３３の管口３３ａを境界面の高さｈ５に合わせて、脱離液Ｅ’を排出することができる。
【００３６】
〈第３実施形態〉
図９に示すように、第３実施形態に係る再生装置３は、接続部２３と、通液管２６と、攪拌機２８と、バルブ３０と、捕捉装置３１と、センサ３２と、加圧装置３６と、直管３７とを備えている。この再生装置３も、第２実施形態に係る再生装置２と同様に、図１を用いて上述した回収システム１で使用することができる装置であり、回収システム１で対象物の回収に使用した使用後吸着剤Ｃ’の吸着機能を再生する装置である。
【００３７】
加圧装置３６は、接続部２３と接続されているカートリッジ１００内に空気圧を与える装置である。また、直管３７は、Ｂ３の方向にスライド可能に通液管２６に接続されている。
【００３８】
この再生装置３では、接続部２３に使用後吸着材Ｃ’が貯留されているカートリッジ１００が接続され、バルブ３０が開のとき、図３（ａ）に示すように、通液管２６を介して使用後吸着材Ｃ’に洗浄液Ｅを注入する。また、再生装置３では、洗浄液Ｅをカートリッジ１００に注入しながら又は注入後に、攪拌機２８によって使用後吸着材Ｃ’と洗浄液Ｅとを攪拌する。
【００３９】
使用後吸着材Ｃ’と洗浄液Ｅとが攪拌された後にカートリッジ１００内で液体の動きが収まると、図９（ｂ）に示すように、カートリッジ１００内では、吸着材Ｃの層と吸着材Ｃの層上に位置する脱離液Ｅ’の層とができる。
【００４０】
図９（ｂ）に示すようにカートリッジ１００内で吸着材Ｃの層と脱離液Ｅ’の層とに分離されると、再生装置３は、加圧装置３６でカートリッジ１００内に圧力をかける。このとき、バルブ３０は開にされている。再生装置３では、カートリッジ１００内に圧力がかけられたことにより、通液管２６から脱離液Ｅ’が排出される。すなわち、再生装置２と異なり、再生装置３では、脱離液Ｅ’の排出時にカートリッジ１００を傾斜させる必要がない。
【００４１】
ここで、再生装置３では、排出する前又は排出しながら、駆動手段（図示せず）によって、吸着材Ｃと脱離液Ｅ’との境界面付近に直管３７の管口３７ａが位置するように直管３７をＢ３の方向にスライドさせる。これにより、カートリッジ１００内からの脱離液Ｅ’の排出率を向上させることができる。
【００４２】
また、再生装置３でも、捕捉装置３１やセンサ３２を使用してカートリッジ１００からの吸着材Ｃの排出を防止する。
【００４３】
上述したように、再生装置３では、再生対象の使用後吸着材Ｃ’を貯留するカートリッジ１００内に再生に使用する洗浄液Ｅを注入し、カートリッジ１００内に圧力をかけて再生処理で得られた脱離液Ｅ’のみをカートリッジ１００から排出する。これにより、再生装置３では、容易な構成で吸着材Ｃの吸着効果を再生することができる。
【００４４】
〈第４実施形態〉
続いて、図１０及び図１１を用いて第４実施形態に係る再生方法について説明する。図１０は、再生装置２又は再生装置３における洗浄液Ｅを用いた使用後吸着材Ｃ’の洗浄回数と、各洗浄における使用後吸着材Ｃ’からの有価物Ａの脱離率の関係を示している。図１０は、１つのカートリッジ１００内の使用後吸着材Ｃ’について４回の洗浄を行った場合の一例である。図１０に示す例では、１回目の洗浄では、使用後吸着材Ｃ’からの有価物Ａの脱離は６５％程度であったのに対し、洗浄を４回した後には、１００％に近い有価物Ａを脱離することができたことが分かる。
【００４５】
これは、使用後吸着材Ｃ’を洗浄液Ｅで洗浄する場合、使用後吸着材Ｃ’と洗浄液Ｅの境界面での有価物Ａの濃度が平衡になる点で、使用後吸着材Ｃ’からの有価物Ａの脱離が見かけ上停止（脱離量と吸収量がつりあう）し、それ以上は攪拌を続けても有価物Ａを脱離することができなくなるためである。したがって、使用後吸着材Ｃ’からの有価物Ａの脱離率を向上させるためには、図１０に示すように、洗浄を複数回繰り返すことが望ましい。
【００４６】
再生装置２又は再生装置３において洗浄を複数回繰り返す場合、毎回新しい洗浄液Ｅを用いる場合には洗浄液の使用量が多くなるため、同一の洗浄液を複数回繰り返し使用することが望ましい。図１１に、使用後吸着材Ｃ’に対して洗浄を４回繰り返す場合の洗浄液Ｅの使用例を示す。
【００４７】
１回目に洗浄される使用後吸着材Ｃ’の洗浄で得られた脱離液Ｅ’には、多量の有価物Ａが含まれることとなる（重汚濁）。したがって、重汚濁の脱離液Ｅ’を次に洗浄液Ｅとして使用するためには、脱離液Ｅ’から有価物Ａを分離する再生処理を行ない、再生後に新たに使用する。この脱離液Ｅ’の再生方法は、沸点の差を利用した蒸留方法など、一般に使用している方法でよい。なお、再生することができない場合には、新たな洗浄液Ｅを利用してもよい。
【００４８】
また、１回洗浄された使用後吸着材Ｃ’は、１回も洗浄されていない使用後吸着材Ｃ’よりも吸着している有価物Ａの量が少ないため、２回目に洗浄される使用後吸着材Ｃ’の洗浄で得られる脱離液Ｅ’は、１回目の洗浄で得られた脱離液Ｅ’よりも含有する有価物Ａの量は少ない（中汚濁）。したがって、この脱離液Ｅ’は、今回洗浄した使用後吸着材Ｃ’よりも多量の有価物Ａを吸着している使用後吸着材Ｃ’の洗浄に使用することができる。すなわち、中汚濁の脱離液Ｅ’は、まだ洗浄処理が一度も施されていない使用後吸着材Ｃ’の洗浄液Ｅとして使用することができる。
【００４９】
さらに、２回洗浄された使用後吸着材Ｃ’は、１回洗浄された使用後吸着材Ｃ’よりもさらに吸着している有価物Ａの量が少ないため、３回目に洗浄される使用後吸着材Ｃ’の洗浄で得られる脱離液Ｅ’は、２回目の洗浄で得られた脱離液Ｅ’よりも含有する有価物Ａの量は少ない（軽汚濁）。したがって、この脱離液Ｅ’は、今回洗浄した使用後吸着材Ｃ’よりも多量の有価物Ａを吸着している使用後吸着材Ｃ’の洗浄に使用することができる。すなわち、軽汚濁の脱離液Ｅ’は、１回洗浄された使用後吸着材Ｃ’の洗浄液Ｅとして使用することができる。
【００５０】
また、３回洗浄された使用後吸着材Ｃ’は、２回洗浄された使用後吸着材Ｃ’よりもさらに吸着している有価物Ａの量が少ないため、４回目に洗浄される使用後吸着材Ｃ’の洗浄で得られる脱離液Ｅ’は、３回目の洗浄で得られた脱離液Ｅ’よりも含有する有価物Ａの量は少ない（微汚濁）。したがって、この脱離液Ｅ’は、今回洗浄した使用後吸着材Ｃ’よりも多量の有価物Ａを吸着している使用後吸着材Ｃ’の洗浄に使用することができる。すなわち、微汚濁の脱離液Ｅ’は、２回洗浄された使用後吸着材Ｃ’の洗浄液Ｅとして使用することができる。
【００５１】
このように、洗浄を複数回繰り返す際には、最終回の洗浄に新しい洗浄液を使用すればよく、それより前の段階では、前回の洗浄より有価物Ａの吸着量が少ない使用後吸着材Ｃ’の洗浄に使用することができる。すなわち、図１１に示すように１つのカートリッジ１００内の使用後吸着材Ｃ’の洗浄に４回の洗浄を繰り返す場合、４回目の洗浄で得られた脱離液Ｅ’を３回目の洗浄液Ｅとし、３回目の洗浄で得られた脱離液Ｅ’を２回目の洗浄液Ｅとし、２回目の洗浄で得られた脱離液Ｅ’を１回目の洗浄液Ｅとし、１回目の洗浄で得られた脱離液Ｅ’は再生処理の後に１回目の洗浄液Ｅとする。このようにすることで、脱離液Ｅ’の再生回数を軽減することができるとともに、洗浄液Ｅの使用量も低減して有効利用することができる。
【００５２】
本発明の各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、書き換え、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】
【００５３】
１…回収システム
１０ａ，１０ｂ…送水ポンプ
１１…反応槽
１２…攪拌機
１３…注入装置
１４…駆動装置
１５…遠心沈降装置
１６…吸着材排出管
１７…処理水排出管
１００，１００ｃ…カートリッジ
Ｌ１，Ｌ２…ライン
２，３…再生装置
２１…架台
２２…テーブル
２３…接続部
２４…回転軸
２５…回転機構
２６…通液管
２７…センサ
２８…攪拌機
２９…移動機構
３０…バルブ
３１…捕捉装置
３２…センサ
３３…Ｌ字管
３４…堰
３６…加圧装置
３７…直管
Ａ…有価物
Ｂ…排水
Ｃ…吸着材
Ｃ’…使用後吸着材
Ｄ…処理水
Ｅ…洗浄液
Ｅ’…脱離液
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水の対象物質を吸着材した吸着材から対象物質を分離して吸着材の吸着機能を再生する再生装置であって、
対象物質を吸着した吸着材が存在する容器内に吸着材から対象物質を分離する洗浄液を注入し、当該容器から分離された対象物質及び使用後の洗浄液を排出する通液管と、
前記通液管が接続されるとともに、前記容器の内部に当該通液管の管口が位置するように当該容器と接続される接続部と、
洗浄液の注入によって前記容器内で吸着材の層と対象物質を含む使用後の洗浄液の層とが形成されると、前記管口が前記吸着材の層よりも上に位置するように前記容器を傾斜させる回転機構と、
を備えることを特徴とする再生装置。
【請求項２】
前記通水管は、前記管口が前記容器の側面に対向するようなＬ字形に形成されるとともに、対象物質及び使用後の洗浄液の排出時に当該管口が使用後の洗浄液の層の底面に合わせて傾斜されることを特徴とする請求項１に記載の再生装置。
【請求項３】
前記接続部は、対象物質及び使用後の洗浄液の排出時には、前記管口が使用後の洗浄液の層の底面に合うように、傾斜された前記容器を回転することを特徴とする請求項１に記載の再生装置。
【請求項４】
排水の対象物質を吸着材した吸着材から対象物質を分離して吸着材の吸着機能を再生する再生装置であって、
対象物質を吸着した吸着材が存在する容器内に吸着材から対象物質を分離する洗浄液を注入し、当該容器から分離された対象物質及び使用後の洗浄液を排出する通液管と、
洗浄液の注入によって前記容器内で吸着材の層と対象物質を含む使用後の洗浄液の層とが形成されると、前記容器内に圧力をかけて圧力によって対象物質を含む使用後の洗浄液を排出させる加圧装置と、
を備えることを特徴とする再生装置。
【請求項５】
排水の対象物質を吸着材した吸着材から対象物質を分離して吸着材の吸着機能を再生する再生方法であって、
対象物質を吸着した吸着材が存在する容器内に吸着材から対象物質を分離する洗浄液を注入するステップと、
当該容器から分離された対象物質及び使用後の洗浄液を排出するステップとを備え、
前記容器に洗浄液を複数回繰り返し、
当該容器内で貯留している吸着材が吸着する対象物質量より少ない量の対象物質を含む使用後の洗浄液を再利用可能であることを特徴とする再生方法。
【請求項６】
排水に注入された吸着材で排水中の有価物を吸着して回収する回収システムであって、
移動可能な容器内に貯留される吸着材を排水に注入する注入装置と、
吸着材が注入された排水を、処理水と吸着材で吸着された有価物とに分離し、移動可能な容器内に分離された吸着材及び有価物を排出する分離装置と、
前記分離装置から排出された吸着材及び有価物が貯留される容器内の吸着材の吸着機能を再生する請求項１乃至４のいずれか１に記載の再生装置とを備える、
ことを特徴とする回収システム。
【請求項７】
前記容器は、
前記注入装置で吸着材を注入後に空になると、前記分離装置と接続されて吸着材及び有価物の排出に使用され、
前記再生装置で吸着材再生されると、前記注入装置に接続されて吸着材の注入に使用される
ことを特徴とする請求項６に記載の回収システム。
【請求項１】
排水の対象物質を吸着材した吸着材から対象物質を分離して吸着材の吸着機能を再生する再生装置であって、
対象物質を吸着した吸着材が存在する容器内に吸着材から対象物質を分離する洗浄液を注入し、当該容器から分離された対象物質及び使用後の洗浄液を排出する通液管と、
前記通液管が接続されるとともに、前記容器の内部に当該通液管の管口が位置するように当該容器と接続される接続部と、
洗浄液の注入によって前記容器内で吸着材の層と対象物質を含む使用後の洗浄液の層とが形成されると、前記管口が前記吸着材の層よりも上に位置するように前記容器を傾斜させる回転機構と、
を備えることを特徴とする再生装置。
【請求項２】
前記通水管は、前記管口が前記容器の側面に対向するようなＬ字形に形成されるとともに、対象物質及び使用後の洗浄液の排出時に当該管口が使用後の洗浄液の層の底面に合わせて傾斜されることを特徴とする請求項１に記載の再生装置。
【請求項３】
前記接続部は、対象物質及び使用後の洗浄液の排出時には、前記管口が使用後の洗浄液の層の底面に合うように、傾斜された前記容器を回転することを特徴とする請求項１に記載の再生装置。
【請求項４】
排水の対象物質を吸着材した吸着材から対象物質を分離して吸着材の吸着機能を再生する再生装置であって、
対象物質を吸着した吸着材が存在する容器内に吸着材から対象物質を分離する洗浄液を注入し、当該容器から分離された対象物質及び使用後の洗浄液を排出する通液管と、
洗浄液の注入によって前記容器内で吸着材の層と対象物質を含む使用後の洗浄液の層とが形成されると、前記容器内に圧力をかけて圧力によって対象物質を含む使用後の洗浄液を排出させる加圧装置と、
を備えることを特徴とする再生装置。
【請求項５】
排水の対象物質を吸着材した吸着材から対象物質を分離して吸着材の吸着機能を再生する再生方法であって、
対象物質を吸着した吸着材が存在する容器内に吸着材から対象物質を分離する洗浄液を注入するステップと、
当該容器から分離された対象物質及び使用後の洗浄液を排出するステップとを備え、
前記容器に洗浄液を複数回繰り返し、
当該容器内で貯留している吸着材が吸着する対象物質量より少ない量の対象物質を含む使用後の洗浄液を再利用可能であることを特徴とする再生方法。
【請求項６】
排水に注入された吸着材で排水中の有価物を吸着して回収する回収システムであって、
移動可能な容器内に貯留される吸着材を排水に注入する注入装置と、
吸着材が注入された排水を、処理水と吸着材で吸着された有価物とに分離し、移動可能な容器内に分離された吸着材及び有価物を排出する分離装置と、
前記分離装置から排出された吸着材及び有価物が貯留される容器内の吸着材の吸着機能を再生する請求項１乃至４のいずれか１に記載の再生装置とを備える、
ことを特徴とする回収システム。
【請求項７】
前記容器は、
前記注入装置で吸着材を注入後に空になると、前記分離装置と接続されて吸着材及び有価物の排出に使用され、
前記再生装置で吸着材再生されると、前記注入装置に接続されて吸着材の注入に使用される
ことを特徴とする請求項６に記載の回収システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１９２３１４（Ｐ２０１２−１９２３１４Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５６６９５（Ｐ２０１１−５６６９５）
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]