説明

回転ドラム式吸着装置

【課題】吸着処理と脱着処理とを同一装置内で同時並行して行うことができ、連続稼動させ得る構成簡素でコンパクトな回転ドラム式吸着装置を提供すること。
【解決手段】周上に吸着剤層2を備え、両端に隔壁11を備え、回転可能に設けられた回転ドラム1と、回転ドラム1内へ原水Aを供給する原水供給手段5と、ドラム上部外側から吸着剤層2に再生液Cを供給する再生液供給手段6と、ドラム内で吸着剤層2を通過した再生液を回収する再生液回収手段7と、ドラム上部外側から吸着剤層2に洗浄水Dを供給する再生液供給手段8と、ドラム内で吸着剤層2を通過した洗浄水を回収する再生液回収手段9と、から回転ドラム式吸着装置10を構成した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば、産業廃水、家庭廃水、或いは富栄養化した河川水、湖沼水等の原水から、目的とする汚濁物質を吸着除去する吸着装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、活性炭やイオン交換樹脂を用いて廃水中の物質を吸着除去する技術としては、槽内に吸着剤を充填した吸着塔方式によるものが一般的である。しかしながら、吸着塔方式は、吸着剤層が破過した時点で吸着剤を取り替える必要があり、連続稼動できない難点があった。
【0003】
そこで、現在までに、複数の吸着塔を備え、各吸着塔において吸着処理と脱着再生処理とを交互に繰り返して連続稼動を可能にする多段吸着塔装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、この多段吸着塔装置は、構成が複雑になり、また、大型化せざるを得ない難点があった。
【特許文献1】特開平9−38451号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、従来の吸着塔方式の吸着装置に上記ような難点があったことに鑑みて為されたもので、吸着処理と脱着処理とを同一装置内で同時並行して行うことができ、連続稼動させ得る構成簡素でコンパクトな回転ドラム式吸着装置を提供することを技術的課題とする。
【0005】
また、本発明の他の技術的課題は、同一装置内で異なる吸脱着処理、或いは吸脱着処理の前処理として固液分離処理等を同時並行して行うことができる回転ドラム式吸着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、周上に吸着剤層を備え、両端に隔壁を備えて成る中空円筒体であって、円筒軸線と同軸の回転軸を水平にして回転可能に設けられた回転ドラムと、
前記回転ドラム内へ吸着処理すべき原水を供給する原水供給手段と、
前記回転ドラムの上部において、該回転ドラムの外側に配設された再生液ノズルから前記吸着剤層へ、吸着質を脱着させるための再生液を供給する再生液供給手段と、
前記回転ドラム内において、前記吸着剤層を通過した前記再生液を回収する再生液回収手段と、
前記回転ドラムの上部において、該回転ドラムの外側で、かつ、前記再生液ノズルよりも該回転ドラムの回転下流側に配設された洗浄水ノズルから前記吸着剤層へ洗浄水を供給する洗浄水供給手段と、
前記回転ドラム内において、前記吸着剤層を通過した前記洗浄水を回収する洗浄水回収手段と、を備えたことを特徴としている。
【0007】
また、本発明は、前記回転ドラムの回転軸と同軸上に隣接して他の回転ドラム式吸着装置を設け、該他の回転ドラム式吸着装置の吸着剤層を他の特性を有する吸着剤層または濾過材にしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明に係る回転ドラム式吸着装置にあっては、同一装置内において吸着処理、脱着処理、及び洗浄処理を行うことができるので、構成簡素でコンパクトでありながら連続稼動させることができる。従来の吸着塔方式の場合、吸着塔内に充填した吸着剤層に原水や再生液を供給して吸脱着処理を行うのに対し、本発明に係る回転ドラム式吸着装置の場合には、吸着剤層を回転ドラムの周上に設けて吸着剤層自体を循環移動可能に構成し、回転ドラムの周上の各位置で、吸着処理、脱着処理、及び洗浄処理を同時並行して行うことができるので、構成簡素でコンパクトな連続稼動可能な吸着装置を提供することができる。
【0009】
また、回転ドラムの回転軸と同軸上に隣接して他の回転ドラム式吸着装置を設け、この他の回転ドラム式吸着装置の吸着剤層を他の吸着剤層または濾過材にすれば、同一装置内で異なる吸脱着処理、或いは吸脱着処理の前処理としての固液分離処理等を同時並行して行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下、本実施形態の回転ドラム式吸着装置10について、図1〜図3を参照しながら説明する。
【0011】
回転ドラム式吸着装置10は、図1及び図2に示すように、主として、周上に吸着剤層2を備えた回転ドラム1と、回転ドラム1内へ吸着処理すべき原水Aを供給する原水供給手段5と、回転ドラム1の吸着剤層2へ脱着処理するための再生液Cを供給する再生液供給手段6と、吸着剤層2を通過した再生液Cを回収する再生液回収手段7と、回転ドラム1の吸着剤層2へ洗浄処理するための洗浄水Dを供給する洗浄水供給手段8と、吸着剤層2を通過した洗浄水Dを回収する洗浄水回収手段9と、から構成されている。
【0012】
回転ドラム1は、略中空円筒形状に構成されており、円筒周上に横並び状態で16分割に区分された複数の吸着剤層2を備えており、円筒両端にはそれぞれ、原水Aを通さない円板形状の隔壁11を備えている。各隔壁11の中央には、回転ドラム1の円筒軸線と同心の中空軸12がドラムの側方へ向けて突設されており、この中空軸12を通じて回転ドラム1の内側空間とドラム外部とが連通している。また、この中空軸12は、図示しない軸受手段により回転可能に軸受けされており、伝達ベルト13を介して原動機14に連結されている。このことで、回転ドラム1は、原動機14により駆動され、水平な円筒軸線回りに連続回転する。
【0013】
なお、本実施形態では、回転ドラム1の下方に、回転ドラム1の下部を囲むように、上方が開放した処理槽3が設けられている。この処理槽3は、回転ドラム1の吸着剤層2により吸着処理して得た処理水Bを一時的に貯留する。この処理槽3の側壁の所定高さ位置には、処理水Bを外部へ導くための処理水排出管31が接続されており、この処理水排出管31により処理水Bの貯留レベルを一定に保つことができる。
【0014】
吸着剤層2は、原水Aを通す網袋内に粒状の吸着剤を充填して、所定の厚みを保って構成されており、図1に示すように、隔壁11と仕切板21とによって区画された部分に着脱自在に固定されている。本実施形態では、吸着剤として、リン、窒素、フッ素等を吸着することができ、アルカリ溶液と接触させることにより容易にこれらの吸着質を脱着させ得る多孔質のオキシ水酸化鉄触媒を採用しているが、勿論これに限定されるものではなく、その他の多孔質金属酸化物や活性炭等を採用することもできる。また、例えば、金、銅等を吸着することができ、酸性溶液との接触によってこれらの吸着質を脱着させ得る有機高分子多孔質体を採用しても良い。このように、再生液との接触によって吸着質を脱着させ得る吸着剤であれば、吸着除去すべき吸着質に応じて、種々の吸着剤、イオン交換樹脂を採用することができる。
【0015】
また、本実施形態では、回転ドラム1の外周に、複数のガイド4が設けられている。本実施形態のガイド4は、図3に示すように、回転ドラム1が備える一対の隔壁11の外周部位111と、隣り合う一対の仕切板21の外側部位211とから構成されており、この仕切板21にて仕切られた複数の吸収剤層2毎に配設されている。このガイド4によって再生液供給手段6から供給される再生液C、または洗浄水供給手段8から供給される洗浄水Dを、吸着剤層2へ確実に導いて吸着剤層2と接触させることが可能となる。なお、本実施形態では、このようにガイド4を隔壁11及び仕切板21と一体に構成することによって構成の簡素化を図っているが、これら隔壁11及び仕切板21と別体のガイド板を配設することによってガイドを構成しても良い。また、必ずしも各吸収剤層2の位置に合わせてガイドを設けなくても良い。
【0016】
更にまた、本実施形態では、回転ドラム1の内周において、上記仕切板21の内側部位212を、回転ドラム1の軸心へ向けて吸着剤層2よりも突出させている。このことで、吸着剤層2を通過した再生液Cまたは洗浄水Dをそれぞれ、再生液回収手段7または洗浄水回収手段9へ導いて確実に回収させることが可能となる。
【0017】
原水供給手段5は、図1及び図2に示すように、上記回転ドラム1の中空軸12内に挿通された原水供給管51と、この原水供給管51に接続された図示しない原水ポンプとから構成されている。原水供給管51の先端の開口部は、回転ドラム1の内側空間に臨んでおり、後端側は回転ドラム1の外側で原水ポンプに接続されている。この原水ポンプを駆動することによって、原水Aを回転ドラム1内へ連続供給することができる。
【0018】
再生液供給手段6は、回転ドラム1の上部外側に配設された再生液ノズル61と、この再生液ノズル61に接続された再生液供給管62と、この再生液供給管62に接続された図示しない再生液ポンプと、から構成されている。この再生液ポンプを駆動することによって、再生液供給管62を通じて再生液Cを再生液ノズル61から吸着剤層2に散布することができる。
【0019】
再生液回収手段7は、回転ドラム1内に配設された再生液ホッパー71と、この再生液ホッパー71の下部に接続され、回転ドラム1の中空軸12内に挿通された再生液排出管72と、から構成されている。上記再生液供給手段6により供給され、吸着剤層2を通過して落下する再生液Cを、再生液ホッパー71で受け、そして、再生液排出管72を通じて回転ドラム1の外側へ導く。この再生液ホッパー71は、ドラム外部において固定された再生液排出管72の先端に支持されており、このことで、再生液ホッパー71は、連続回転する回転ドラム1の内側空間において、回転せずに位置固定されている。また、本実施形態では、図3に示すように、再生液ホッパー71は、その開口先端部を上記仕切板21の内側部位212に接近させて配設されており、吸着剤層2から落下する再生液Cを確実に再生液ホッパー71で受けることができる。
【0020】
洗浄水供給手段8は、図1及び図2に示すように、回転ドラム1の上部外側で、かつ、上記再生液供給手段6の再生液ノズル61よりも回転ドラム1の回転方向の下流側に配設された洗浄水ノズル81と、この洗浄水ノズル81に接続された洗浄水供給管82と、この洗浄水供給管82に接続された図示しない洗浄水ポンプと、から構成されている。この洗浄水ポンプを駆動することによって、洗浄水供給管82を通じて洗浄水Dを洗浄水ノズル81から吸着剤層2に散布することができる。
【0021】
洗浄水回収手段9は、回転ドラム1内に配設された洗浄水ホッパー91と、この洗浄水ホッパー91の下部に接続され、回転ドラム1の中空軸12内に挿通された洗浄水排出管92と、から構成されている。上記洗浄水供給手段8により供給され、吸着剤層2を通過して落下する洗浄液Dを、洗浄水ホッパー91で受け、そして、洗浄水排出管92を通じて回転ドラム1の外側へ導く。この洗浄水ホッパー91は、ドラム外部において固定された洗浄水排出管92の先端に支持されており、このことで、洗浄水ホッパー91もまた、連続回転する回転ドラム1の内側空間において、回転せずに位置固定されている。この洗浄水ホッパー91もまた、その開口先端部を上記仕切板21の内側部位212に接近させて配設されており、吸着剤層2から落下する洗浄水Dを確実に洗浄水ホッパー91で受けることができる。
【0022】
以下に、本実施形態の回転ドラム式吸着装置10による原水Aの吸着処理について説明する。
【0023】
まず、回転ドラム1を一方向へ連続回転させながら原水供給手段5により回転ドラム1内へ原水Aを連続的に供給する。ドラム内に供給された原水Aは、回転ドラム1の下部に一時的に溜まり、図1に示すように、原水Aの水面レベルと処理水Bの貯留レベルとのレベル差Hに応じて吸着剤層2を通って回転ドラム1の内側から外側へ移動する。このように、回転ドラム1の下部において原水Aが吸着剤層2を通過する過程で、吸着剤層2によって原水A中の吸着質を吸着し、原水Aから吸着質を除去する。吸着質を除去して得られた処理水Bは、処理槽3に一時貯留され、処理水排出管31を通して外部へ導かれる。
【0024】
次に、回転ドラム1の上部において、再生液供給手段6により供給された再生液Cが吸着剤層2を通過する過程で、再生液Cによって吸着剤層2から吸着質を脱着し、この吸着質を再生液Cと共に再生液回収手段7により回収する。即ち、ドラム下部で吸着質を吸着した吸着剤層2は、回転ドラム1の連続回転運動によってドラム上部へ移動し、再生液供給手段6の再生液ノズル61から連続散布されている再生液Cと接触する。このように、回転ドラム1の上部において供給された再生液Cが吸着剤層2を通過する過程で、この再生液Cにより吸着剤層2から吸着質を脱着させる。吸着剤層2から脱着した吸着質は、再生液Cと共に吸着剤層2を通過してドラム内へ落下し、再生液回収手段7によって回収される。なお、本実施形態では、吸着剤として、リン、窒素、フッ素等を吸着可能な多孔質オキシ水酸化鉄を使用しているので、吸着剤層2を脱着再生させる再生液Cとして、アルカリ溶液を用いることができる。吸着剤として、金、銅等を吸着可能な有機高分子多孔質体を使用する場合は、再生液として、酸性溶液を用いることができる。
【0025】
次に、回転ドラム1の上部において、洗浄水供給手段8により供給された洗浄水Dが吸着剤層2を通過する過程で、洗浄水Dによって吸着剤層2から再生液Cを洗い落とし、再生液Cを洗浄水Dと共に洗浄水回収手段9により回収する。即ち、脱着処理された吸着剤層2は、回転ドラム1の連続回転運動によってドラム上部を更に移動し、洗浄水供給手段8の洗浄水ノズル81から連続散布されている洗浄水Dと接触する。回転ドラム1の上部において供給された洗浄水Dが吸着剤層2を通過する過程で、この洗浄水Dにより吸着剤層2から上記再生液Cを洗い落とす。吸着剤層2から洗い落とされた再生液Cは、洗浄水Dと共に吸着剤層2を通過してドラム内へ落下し、洗浄水回収手段9により回収される。この洗浄水Dとしては、上述した処理水Bを用いることができる。
【0026】
再生液Cにより再生処理され、その後、洗浄水Dにより洗浄処理された吸着剤層2は、回転ドラム1の連続回転運動によってドラム下部へ移動し、再び原水Aと接触し吸着処理が行われる。
【0027】
このように、本実施形態の回転ドラム式吸着装置10にあっては、同一装置内において吸着処理、脱着処理、及び洗浄処理を行うことができるので、構成簡素でコンパクトでありながら連続稼動させることができる。従来の吸着塔方式の場合、吸着塔内に充填した吸着剤層に原水や再生液を供給して吸脱着処理を行うのに対し、本実施形態の回転ドラム式吸着装置の場合には、吸着剤層を回転ドラム1の周上に設けることで吸着剤層自体を循環移動可能に構成し、回転ドラムの周上の各位置で、吸着処理、脱着処理、及び洗浄処理を同時並行的に行うことができるので、構成簡素でコンパクトな連続稼動可能な吸着装置を提供することができる。
【0028】
また、本実施形態の回転ドラム式吸着装置10にあっては、回転ドラム1の外周にガイド4を設けているので、再生液ノズル61から供給散布された再生液Cや、洗浄水ノズル81から供給散布された洗浄水Dが、回転ドラム1の外周や隔壁11等を伝って処理槽3の処理水Bに混入したり、回転ドラム1内の原水Aに混入したりすることを確実に防止することができる。
【0029】
つまり、回転ドラム1の吸着剤層2において、吸着脱着処理を連続的に行うためには、再生液Cを各吸着剤層2へ供給する再生液供給手段6だけでなく、この再生液Cを洗い落とす洗浄水Dを供給する洗浄水供給手段8を設ける必要があり、しかも、吸着剤層2での最小限の脱着時間を確保するために、再生液供給手段6に対し、ある程度の間隔をあけて回転下流側に洗浄水供給手段8を設けなければならない。したがって、回転ドラム1を余程、大径化しない限り、再生液供給手段6及び洗浄水供給手段8の少なくとも何れか一方は、回転ドラム1の傾斜周面に対向させて配置しなければならず、ガイド4を設けていないと、処理能力を向上させるべく吸着剤層2に充分な量の再生液C等を供給しようとする場合ほど、再生液C等が回転ドラム1の傾斜外周面上を流下してしまい、処理槽3の処理水Bに混入する弊害があったのである。本実施形態では、回転ドラム1の外周にガイド4を設けることによって、再生液C等の処理水Bや原水Aへの混入を解決し、更に再生液C等の供給時の飛散を防止している。また、本実施形態では、このガイド4を回転ドラム1の隔壁11及び仕切板21と一体に構成しているので、構成の簡素化を図ると同時に、回転ドラム1の強度を向上させることができる。
【0030】
更にまた、本実施形態では、仕切板21の内側部位212を吸着剤層2よりも突出させているので、吸着剤層2を通過した再生液C等が回転ドラム1内の原水Aに混入するのを防ぐことができる。また、この突出した仕切板21の内側部位212が、回転ドラム1の回転運動によってドラム下部の原水Aを積極的に攪拌するので、原水Aと吸着剤層2とを効率的に接触させることができ、吸着処理能率を向上させることができる。
【0031】
更にまた、本実施形態では、再生液回収手段7の再生液ホッパー71の先端、及び洗浄水回収手段8の洗浄水ホッパー81の先端を、仕切板21の内側部位212に接近させて配設しているので、吸着剤層2を通過して落下する再生液C等を確実に回収することができ、このことによっても、再生液C等の原水Aへの混入を防ぐことができる。
【0032】
以上、本実施形態の回転ドラム式吸着装置10について説明したが、本発明は、その他の形態でも実施することができる。
【0033】
例えば、回転ドラム式吸着装置10の回転ドラム1の回転軸である中空軸12と同軸上に隣接して他の回転ドラム式吸着装置を設け、他の回転ドラム式吸着装置の吸着剤層を、他の吸着特性を有する吸着剤層にしても良い。このことで、装置全体として異なる吸脱着処理を同時並行して行うことが可能となる。また、複数の回転ドラムの回転軸を共通化できるので、この共通の中空軸を、伝達ベルト等を介して一台の原動機で回転駆動すれば、更なる構成の簡素化、コンパクト化を図ることができ、動力エネルギーの節約になる。
【0034】
また、図4に示すように、回転ドラム式吸着装置10の回転ドラム1の回転軸である中空軸12と同軸上に隣接して他の回転ドラム式固液分離装置20を設けても良い。図4に示す固液分離装置20は、回転ドラム式吸着装置10による原水Aの吸着処理の前処理として、廃水Eから浮遊物等を濾過除去するものであり、固液分離装置20により濾過処理された濾過水Fが、原水Aとして回転ドラム式吸着装置10へ供給される。この固液分離装置20は、回転ドラム式吸着装置10の回転ドラム1の吸着剤層2の代わりに、一般的布帛等から成る濾過材202を設けたものであり、回転ドラム201の構成は、回転ドラム式吸着装置10のものと同様である。図4において、符号205は、回転ドラム201内へ廃水Eを供給する廃水供給手段の供給管であり、符号208は、ドラム上部においてドラム外側から濾過材202に対し逆洗水を噴射する逆洗水供給手段であり、符号209は、逆洗水の噴射により濾過材202から脱離した固体成分を回収するための逆洗水回収手段の排出管である。なお、回転ドラム式の固液分離装置として、例えば、特公平4−9081号公報、特開平7−136418号公報等に記載の従来公知の固液分離装置を適用することもできる。
【0035】
このことによって、装置全体として吸脱着処理の前処理としての固液分離処理を同時並行して行うことが可能となり、エネルギー的、敷地面積的、操作性等の面で有利となる。ここでは、二つの回転ドラムを隣接させた例を説明しているが、勿論、三つ以上の回転ドラムを設けても良く、各回転ドラムによって浮遊物除去、アニオン除去、カチオン除去等を同時並行処理するようにしても良い。本発明に係る回転ドラム式吸着装置は、その構成が極めて簡素でコンパクトであるので、他の廃水処理装置との組み合わせも容易であり、多目的の用途展開が可能である。
【0036】
本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内で、当業者の知識に基づいて種々の改良、修正、変形を加えた態様で実施し得るものである。同一の作用または効果が生じる範囲内でいずれかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良く、また、一体に構成されている発明特定事項を複数の部材から構成したり、複数の部材から構成されている発明特定事項を一体に構成した形態で実施しても良い。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】本発明に係る回転ドラム式吸着装置の一部破断側面図である。
【図2】同装置の概略平面図である。
【図3】同装置の回転ドラムの一部破断拡大側面図である。
【図4】本発明に係る他の回転ドラム式吸着装置の概略平面図である。
【符号の説明】
【0038】
10 回転ドラム式吸着装置
1 回転ドラム
11 隔壁
111 隔壁の外周部位
12 中空軸(回転軸)
2 吸着剤層
202 濾過材
21 仕切板
211 仕切板の外側部位
212 仕切板の内側部位
3 処理槽
4 ガイド
5 原水供給手段
6 再生液供給手段
61 再生液ノズル
7 再生液回収手段
71 再生液ホッパー
8 洗浄水供給手段
81 洗浄水ノズル
9 洗浄水回収手段
91 洗浄水ホッパー
A 原水
B 処理水
C 再生液
D 洗浄水

【特許請求の範囲】
【請求項1】
周上に吸着剤層を備え、両端に隔壁を備えて成る中空円筒体であって、円筒軸線と同軸の回転軸を水平にして回転可能に設けられた回転ドラムと、
前記回転ドラム内へ吸着処理すべき原水を供給する原水供給手段と、
前記回転ドラムの上部において、該回転ドラムの外側に配設された再生液ノズルから前記吸着剤層へ、吸着質を脱着させるための再生液を供給する再生液供給手段と、
前記回転ドラム内において、前記吸着剤層を通過した前記再生液を回収する再生液回収手段と、
前記回転ドラムの上部において、該回転ドラムの外側で、かつ、前記再生液ノズルよりも該回転ドラムの回転下流側に配設された洗浄水ノズルから前記吸着剤層へ洗浄水を供給する洗浄水供給手段と、
前記回転ドラム内において、前記吸着剤層を通過した前記洗浄水を回収する洗浄水回収手段と、を備えたことを特徴とする回転ドラム式吸着装置。
【請求項2】
前記回転ドラムの回転軸と同軸上に隣接して他の回転ドラム式吸着装置を設け、該他の回転ドラム式吸着装置の吸着剤層を他の特性を有する吸着剤層または濾過材にした請求項1記載の回転ドラム式吸着装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2007−130576(P2007−130576A)
【公開日】平成19年5月31日(2007.5.31)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−326204(P2005−326204)
【出願日】平成17年11月10日(2005.11.10)
【新規性喪失の例外の表示】特許法第30条第1項適用申請有り 平成17年11月2日 独立行政法人科学技術振興機構主催の「地域結集型発研究成果移転フェア」において文書をもって発表
【新規性喪失の例外の表示】特許法第30条第3項適用申請有り 2005年10月19日から21日 滋賀環境ビジネスメッセ実行委員会主催の「びわ湖環境ビジネスメッセ2005(第8回滋賀環境ビジネスメッセ)」に出品
【出願人】(599100198)財団法人 滋賀県産業支援プラザ (12)
【出願人】(503360115)独立行政法人科学技術振興機構 (1,734)
【Fターム(参考)】