排水処理装置及び排水処理方法
【課題】吸着剤の吸着量の向上や、微水溶性の有機化合物を除去しうる排水処理装置及び排水処理方法を提供することにある。
【解決手段】有機化合物を含有する排水を供給する排水供給系と、イオン性物質を供給するイオン性物質供給系と、磁性体をポリマーで被覆したポリマー被覆磁性体を含む吸着材を供給する吸着材供給系と、排水、イオン性物質および吸着材を混合する混合装置１と、排水から、有機化合物を吸着した吸着材を分離するサイクロン９及び磁気分離装置１０とを具備することを特徴とする排水処理装置。
【解決手段】有機化合物を含有する排水を供給する排水供給系と、イオン性物質を供給するイオン性物質供給系と、磁性体をポリマーで被覆したポリマー被覆磁性体を含む吸着材を供給する吸着材供給系と、排水、イオン性物質および吸着材を混合する混合装置１と、排水から、有機化合物を吸着した吸着材を分離するサイクロン９及び磁気分離装置１０とを具備することを特徴とする排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、排水処理装置及び排水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、工業の発達や人口の増加により水資源の有効利用が求められている。そのためには、工業排水などの廃液の再利用が非常に重要である。これらを達成するためには廃液の浄化、すなわち廃液中から他の物質を分離することが必要である。
【０００３】
液体からほかの物質を分離する方法としては、各種の方法が知られており、例えば膜分離、遠心分離、活性炭吸着、オゾン処理、凝集、さらには所定の吸着材による浮遊物質の除去などが挙げられる。このような方法によって、水に含まれるリンや窒素などの環境に影響の大きい化学物質を除去したり、水中に分散した油類、クレイなどを除去したりすることができる。
【０００４】
これらのうち、膜分離はもっとも一般的に使用されている方法のひとつであるが、水中に分散した油類を除去する場合には膜の細孔に油が詰まり易く、膜の寿命が短くなりやすいという問題がある。このため、水中の油類を除去するには膜分離は適切でない場合が多い。
【０００５】
このような有機化合物を含有する排水の処理方法としては、２種類のブロックコポリマーを用いて油を吸着し、固化物の回収を容易にするまでに固めることで油を回収除去する方法が知られている。また、不純物を含んだ水に、ポリマーにより表面が被覆された磁性粉が凝集した２次凝集体を含む樹脂複合体を分散させ、この樹脂複合体の表面に前記不純物を吸着させ、吸着後の樹脂複合体を磁力により前記水から分離する水処理方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０７−１０２２３８号公報
【特許文献２】特開２００９−２６８９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、吸着剤の吸着量の向上や、微水溶性の有機化合物を除去しうる排水処理方法及び排水処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態によれば、有機化合物を含有する排水を供給する排水供給系と、イオン性物質を供給するイオン性物質供給系と、磁性体をポリマーで被覆したポリマー被覆磁性体を含む吸着材を供給する吸着材供給系と、排水、イオン性物質および吸着材を混合する混合装置と、排水から、有機化合物を吸着した吸着材を分離する固液分離装置とを具備することを特徴とする排水処理装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例に係る排水処理装置の説明図。
【図２】他の実施例に係る排水処理装置の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本実施形態に係る排水処理装置及び排水処理方法ついて説明する。
（ポリマーを被覆した吸着材）
最初に、本実施形態で用いる吸着材について説明する。ここで、吸着材としては、例えば複数のポリマー被覆磁性体が凝集した凝集体が挙げられる。
磁性体としては、後述する排水処理方法の磁気分離による回収を容易にすべく、室温領域において強磁性を示す物質であることが望ましい。しかしながら、本実施形態に当ってはこれらに限定されるものではなく、強磁性物質を全般的に用いることができ、例えば鉄、および鉄を含む合金、磁鉄鉱、チタン鉄鉱、磁硫鉄鉱、あるいはマグネシアフェライト，コバルトフェライト，ニッケルフェライト，バリウムフェライトなどのフェライト系化合物が挙げられる。
【００１１】
フェライト系化合物は、水中での安定性に優れているので、本実施形態のように、廃液から有機化合物を回収するような操作においては好適に用いることができる。特に、磁鉄鉱であるマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）は安価であるだけでなく、水中でも磁性体として安定し、元素としても安全であるため、水処理に使用しやすいので好ましい。
【００１２】
磁性体は、球状、多面体、不定形など任意の形状を取り得るが、形状は特に限定されない。望ましい磁性体コア粒子の粒径や形状は、製造コストなどを鑑みて適宜選択すればよく、特に球状または角が丸い多面体構造が好ましい。また、これらの磁性体には、必要に応じてＣｕメッキ、Ｎｉメッキなど、通常のメッキ処理を施すことができる。また、表面の腐食防止などの観点から表面処理することもできる。
【００１３】
磁性体の大きさは、特に限定されるものではないが、好ましくは平均粒子径０．５μｍ〜２０μｍになるようなものがよい。ここで、平均粒子径は、レーザー回折法により測定されたものである。具体的には、株式会社島津製作所製のＳＡＬＤ−ＤＳ２１型測定装置（商品名）などにより測定することができる。
【００１４】
前記ポリマーとしては、後述するイオン添加において、水中で一部凝集するようなＳＰ値（溶解度パラメータ）が１７〜３５（Ｊ／ｃｍ３）１／２を有するものを使用することが好ましい。なお、ＳＰ値はＦｅｄｏｒの推算法により求められるものと定義し、具体的には文献（ＳＰ値基礎・応用と計算方法 (株)情報機構発行 Ｐ．６６〜６７）に記載されるように、各置換基に対する凝集エネルギー密度とモル分子容から求めることができる。
【００１５】
前記ポリマーとしては、例えば、スチレン樹脂、水添加スチレン樹脂、ブタジエン樹脂、イソプレン樹脂、アクリロニトリル樹脂、シクロオレフィン樹脂、アルキルアクリレート樹脂、フェノール樹脂及びアルキルメタアクリレート樹脂、およびこれらの共重合体やポリマーアロイを用いることができる。
また、前記ポリマーは、カップリング剤の縮合物とすることができる。この場合、磁性体コア粒子の表面をカップリング剤で処理する。
【００１６】
処理は、乾式及び湿式のいずれであってもよい。カップリング剤としては、シランカップリング剤、すなわち、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、へキシルトリメトキシシラン、ドデカトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン等のアルキルシラン、フェニルトリメトキシシラン、ナフタレントリメトキシシラン等の芳香族シラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン等のエポキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシメトキシシラン等のビニルシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプトシランを挙げることができる。その他、チタネート，アルミキレート，ジルコアルミネート等のカップリング剤をも用いることができる。
【００１７】
ポリマーを被覆したポリマー被覆磁性体を単独で使用しても良いが、好ましくはポリマー被覆磁性体がこの被覆ポリマーで接着して凝集している凝集体が好ましい。例えば溶液中に磁性体コア粒子とバインダー成分とを混合し、噴霧乾燥することによって上記凝集体を得ることができる。なお、凝集体は、磁性体粒子が前記ポリマーで接着されて凝縮し、あるいは一部が溶融することによって接着されて凝集しているため、磁性体粒子間には、表面に開口した複数のポアが形成されている。なお、後述するように、排水中の有機化合物の吸着除去は、このポアを介して行われる。
【００１８】
前記凝集体の大きさは、特に限定されるものではないが、好ましくは平均粒子径０．５μｍ〜２０μｍの磁性体を用いた時に、平均凝集径１０μｍ〜１００μｍになるようなものがよい。凝集体径の測定方法は、前述した磁性体の平均粒子径の測定方法と同一である。平均粒子径と平均凝集径をこのような値にする理由は、大きさの異なるポアを磁性体間に形成させるためである。水中にイオン性物質を添加した場合、ＳＰ値が１７〜３５（Ｊ／ｃｍ３）１／２の表面を有する凝集体は、水中に単独で存在しにくくなり、一部水中で凝集体同士が２次凝集する。この時、凝集体間にやや大きなポアを形成し、水中の有機化合物を取り込む。一方、凝集体内には、磁性体の凝集時に形成した小さなポアが存在する。凝集体間のやや大きなポア内にある有機化合物は凝集体内にある小さなポアに取り込まれ、安定化する。凝集体内のポアが有機化合物で満たされた後に、凝集体間のポア内にも有機化合物が安定化し、結果として凝集体間も吸着可能域となるため、磁性体の有機化合物量が増大すると推測される。
【００１９】
ポリマー被覆磁性体の凝集体は、任意の方法により製造することができる。このような方法の一例として、ポリマーを溶解し得る有機溶媒または水系溶媒にポリマーを溶解させ、その溶液中に磁性粉を分散させた組成物を調整し、その組成物を噴霧することにより有機溶媒を除去するスプレードライ法が挙げられる。この方法によれば、スプレードライの環境温度や噴出速度などを調整することにより１次粒子が凝集した２次凝集体の平均粒子径が調整できる上、凝集した１次粒子の間から有機溶媒が除去される際に孔が形成され、好適な多孔質構造を容易に形成させることもできる。
【００２０】
(イオン性物質)
本発明の実施形態におけるイオン性物質は、水中で陽イオンと陰イオンに分かれるものであれば特に問わないが、好ましくは無機塩がよい。さらに好ましくは、水中でイオンになりやすいイオン化傾向の高い元素である、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウムがよい。また，陰イオンとしては，塩化物イオンや硫酸イオンなど、イオン化しやすく、有害性のないものが好ましい。これらを添加する方法としては、排水中に直接添加したり、水に溶かして高濃度の液として添加したりすることが挙げられる。また、海水や海水の濃縮水を添加することもできる。海水は容易に入手可能でイオン濃度も高く、安全性も高いため、容易なシステムを構築することができるためである。
【００２１】
このようなイオン性物質を添加することにより、前述した水中の磁性体（またはこれらの凝集体）の凝集を促し、磁性体間または凝集体間のポアを形成させ、このポア内に有機化合物を取り込むことにより磁性体の有機化合物吸着量を増大させることができる。さらに別の視点では、イオン濃度が高くなることにより水中に微量に溶けている物質が析出し、前記磁性体表面に吸着することにより吸着量が増える効果や、水中のエマルジョンをブレイクして磁性体表面に吸着しやすくする効果も得られる。
【００２２】
排水中のイオン濃度調整とポリマー被覆磁性体を加える順序については、水中でのポリマー被覆磁性体の混合が阻害されなければ特にどのような条件でも構わないが、概ね以下のような考え方の下で決定する。イオン濃度が予め高い排水（例えば１００ｇ／Ｌを超えるイオン濃度を有する排水）を対象にする場合、ポリマー被覆磁性体を先に加えてしまうと、この磁性体の凝集が促進されすぎて水中の分散が悪くなってしまい、処理効率が落ちる場合がある。この場合は、先に濃度調整をしてからポリマー被覆磁性体を加えるのが良い。また、イオン濃度がほとんどない場合は、予めポリマー被覆磁性体を加えても水中での分散が悪くならず、先に加えることができる。
【００２３】
また、ポリマー被覆磁性体が極度に凝集しない範囲まで調整して、後からポリマー被覆磁性体を加えることが可能である。また、ある程度イオン濃度を含んでいる場合（例えば０．１〜１００ｇ／Ｌ）の場合は、イオン濃度をモニタリングして微調整することでそのまま処理することができる。この場合は予めイオン濃度が調整されているため、後にポリマー被覆磁性体を加えることになる。この場合、イオン濃度の調整でポリマー被覆磁性体の初期分散状態をコントロールするのが難しいため、ポリマー被覆磁性体のポリマーのＳＰ値を調整することにより分散状態をコントロールする。具体的にはポリマー被覆磁性体の粒子径（又は凝集径）やポーラス構造の度合いにより異なるが、例えばイオン濃度が低い領域ではＳＰ値の低い疎水性のものを、イオン濃度が高い場合はＳＰ値の高いものを用いる。また、ポリマー被覆磁性体を添加後に再度イオン濃度を調整してもよい。
【００２４】
次に、本実施形態に係る排水処理装置について説明する。
（第１の排水処理装置）
第１の排水処理装置について図１を参照して説明する。
図中の符号１は、有機化合物を含有する排水と吸着材を混合する混合装置である。この混合装置１は、有機化合物を含有する排水を供給する排水供給口１ａと、イオン成分として塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を添加するイオン成分供給口１ｂと、吸着材を供給する吸着材供給口１ｃと、混合装置内の塩濃度を測定する塩濃度計２と、攪拌羽根３ａを備えた攪拌機３を具備している。前記吸着材は、複数のポリマー被覆磁性体が凝集した凝集体である。
【００２５】
前記排水は、排管４ａより排水供給口１ａを経て混合装置１に供給される。ここで、排管４ａと排水供給口１ａ等から排水供給系が構成されている。ＮａＣｌを添加する配管４ｂにはポンプ５が介装されており、前記塩濃度計２と電気的に接続されている。ここで、配管４ｂとイオン成分供給口１ｂとポンプ５等からイオン性物質供給系が構成されている。また、前記塩濃度計２とポンプ５により前記排水のイオン濃度を調整する調整装置６が構成されている。混合装置１と接続する配管４ｃには、吸着材を混合装置１へ添加する添加装置７が接続されている。ここで、配管４ｃと吸着材供給口１ｃと添加装置７等から吸着材供給系が構成されている。
【００２６】
前記混合装置１には、ポンプ８を介装した配管４ｄを介してサイクロン９及び磁気分離装置１０が順次介装されている。ここで、サイクロン９及び磁気分離装置１０を総称して固液分離装置と呼ぶ。前記サイクロン９は、排水から粒径約１０μｍ以上の吸着材と排水を分離する機能を有している。磁気分離装置１０は、筒状体（図示せず）中に水平方向に複数の鉄製の金網（図示せず）を配置し、外部から電磁石によって磁場をかけて金網を磁化し、粒径約１０μｍ未満の吸着材を金網に固定させる機能を有する。前記サイクロン９、磁気分離装置１０の下部側には回収タンク１１が接続されている。サイクロン９で分離された吸着材は回収タンク１１に回収される。磁気分離装置１０の上部には、水道水を供給するための水供給口１０ａが設けられている。
【００２７】
前記混合装置１の中で有機化合物や吸着材が均一にされた液体１２は、ポンプ８を経てサイクロン９へ供給される。サイクロン９では、大部分（粒径約１０μｍ以上）の吸着材が回収タンク１１に送られ、一部（粒径約１０μｍ未満）の吸着材が磁気分離装置１０へ送られる。磁気分離装置１０で、ほぼ全ての吸着材が回収され、処理水が排出される。磁気分離装置１０で、電磁石の磁場を解放後に水供給口１０ａから水道水を通水し、回収タンク１１に吸着材を回収するようになっている。
【００２８】
（第２の排水処理装置）
第２の排水処理装置について図２を参照して説明する。但し、図１と同部材は同符号を付して説明を省略する。
混合装置２１は、排水を供給する排水供給口１ａと、イオン成分として塩化ナトリウムを添加するイオン成分添加口１ｂと、吸着材を供給する吸着材供給口１ｃと、水道水を添加する水供給口１ｄを具備している。また、排水を供給する配管４ａには塩濃度計２が設置され、排水のイオン濃度を常時モニタリングしている。混合装置２１には、ポンプ８を介装した配管４ｄを介して固液分離装置としての水平濾過器２２が接続されている。水平濾過器２２は、地面に対して水平方向に配置されたフィルター２３を備えている。このフィルター２３には吸着材が堆積される。水平濾過器２２の排水投入側には水道水が供給され、フィルター２３に堆積した吸着材を剥がして除去し、断続的にフィルタ−２３を洗浄できるようになっている。水平濾過器２２には回収タンク１１が接続されている。
【００２９】
ところで、前記吸着材としては、例えば上述したようにポリマー被覆磁性体が凝集した凝集体が用いられる。ここで、吸着材を排水中から分離する方法としては、分離できればいかなる方法でも構わないが、第１の排水処理装置ではサイクロン及び磁気分離装置が使用され、第２の排水処理装置では水平濾過器が使用されているが、サイクロン、磁気分離装置及び水平濾過器の少なくともいずれかを用いてもよい。
【００３０】
また、ポリマー被覆磁性体が凝集した凝集体は、磁性体を含むため密度が高い。従って、サイクロンを用いた固液分離が可能である。サイクロンでは概ね１０μｍ以上の磁性体は補足できるが、これ以下のものは補足率が落ちてしまう。このため、サイクロンの他、磁気分離装置や濾過器を併用するのがよい。
【００３１】
更に、ポリマー被覆磁性体は、磁気回収することができる。具体的には、排水処理プロセス中の配管または槽に電磁石や移動可能な永久磁石を具備して回収する方法や、配管や槽の外から内部に設置された鉄球・金網などの磁性体に磁場をかけて磁化させて、回収する方法が挙げられる。この方法は、水中の磁性体濃度が低い場合に有効である。但し、磁性体濃度が高い場合に行うと、磁気分離装置の閉塞などを起こす場合がある。そのため、図１に示すように、予めサイクロンに通水して磁性体濃度を下げるなどの前処理を行うとよい。
【００３２】
さらには、ポリマー被覆磁性体は、ある程度の大きさを持つため、任意のろ過装置でも分離可能である。図２のように水平濾過器を使用した場合、他の濾過器（例えばろ面が地面と垂直な濾過器など）と比べて別の特徴的な効果も得られるので以下に説明する。水平濾過器においては、水平濾過器上に堆積した吸着材が重力の影響で崩れないため、排水は必ず磁性体の堆積した空間を通過する。このため、吸着材を回収するだけでなく、吸着材に吸着されなかった有機化合物を吸着材と強制的に接触させることができ、有機化合物の吸着率を向上させることができる。
【００３３】
以下、実施例を用いて詳細に説明する。
【実施例】
【００３４】
＜ポリマー被覆磁性体の作製＞
（第１の磁性体）
ポリメチルメタクリレート（ＳＰ値：２０．５Ｊ／ｃｍ３）１３８重量部を２４００ｍｌのアセトン中に溶解させて溶液とし、その溶液中に平均粒子径２０００ｎｍのマグネタイト粒子１５００重量部を分散させて溶液とした。この溶液をミニスプレードライヤー（柴田科学株式会社製、Ｂ−２９０型）を用いて噴霧し、球状に凝集した平均凝集径が４０μｍの磁性体の１次凝集体を作製した。
【００３５】
（第２の磁性体）
樹脂の種類をアクリロニトリルスチレン共重合体（ＡＳ樹脂、アクリロニトリル３０：スチレン７０の比率で重合，ＳＰ値：２２．６Ｊ／ｃｍ３）にしたこと以外は、第１の磁性体と同様に凝集体を作製した。平均凝集径は３５μｍであった。
【００３６】
（第３の磁性体）
レゾール型フェノール樹脂（硬化時のＳＰ値：３４．５Ｊ／ｃｍ３）１５０重量部を２４００ｍｌの水中に溶解させて溶液とし、その溶液中に平均粒子径５０００ｎｍのマグネタイト粒子１０００重量部を分散させて溶液とした。この溶液をミニスプレードライヤー（柴田科学株式会社製、Ｂ−２９０型）を用いて噴霧し、球状に凝集した平均凝集径が８０μｍの凝集体を作製した。
【００３７】
（第４の磁性体）
レゾール型フェノール樹脂をトリメトキシビニルシラン(硬化時のＳＰ値：１８．３Ｊ／ｃｍ３)とし、触媒として１５重量部の酢酸を加え、マグネタイト粒子径を０．５μｍにしたこと以外は、第３の磁性体と同様に凝集体を作製した。平均粒子径は４０μｍであった。
【００３８】
（第５の磁性体）
エタノール／水＝９５／５の混合溶媒を３Ｌ準備した。ここに、平均粒子径２０００ｎｍのマグネタイト粒子１０００重量部を分散させた後、エタノール／水で希釈したｎ-オクチルトリエトキシシランを２０重量部（固形分換算）添加し、1時間混合後ろ過して、１２０℃で２時間乾燥させて、表面にｎ-オクチルトリエトキシシラン縮合物（ＳＰ値：１７．５Ｊ／ｃｍ３）の被覆した磁性体を作製した。一部が凝集し、平均粒子径（凝集径）は２．２μｍであった。
【００３９】
（実施例１）
本実施例１では、上述した図１の排水処理装置を用いた。
模擬排水として、イオン交換水に有機化合物としてミシン油を５０００ｐｐｍ加えたものを作製した。イオン濃度は、実質０ｇ／Ｌであった。この模擬排水を混合装置１に入れ、塩化ナトリウム濃度が１．１７ｇ／Ｌ（２０ｍｍｏｌ／Ｌ）となるよう添加し、１０分混合後に５０００ｐｐｍの前記第１の磁性体を加えてさらに１０分混合した。この混合液をサイクロン９と磁気分離装置１０に送り、処理後の液中のミシン油の濃度を測定したところ、１０ｐｐｍであった。
【００４０】
（実施例２）
塩化ナトリウムの濃度を４．３９ｇ／Ｌ（７５ｍｍｏｌ／Ｌ）としたこと以外は実施例１と同様に試験を行なったところ、処理液中のミシン油の濃度は５ｐｐｍ以下であった。
【００４１】
（実施例３）
塩化ナトリウムの濃度を１１．１２ｇ／Ｌ（１９０ｍｍｏｌ／Ｌ）としたこと以外は実施例１と同様に試験を行なったところ、処理液中のミシン油の濃度は５ｐｐｍ以下であった。
【００４２】
（比較例１）
塩化ナトリウムを添加しないこと以外は実施例１と同様に試験を行なったところ、処理後の液中のミシン油の濃度は４５ｐｐｍであった。
以上のことから、２０ｍｍｏｌ／Ｌ以上（１．１７ｇ／Ｌ）の塩化ナトリウムを加えた場合、ミシン油の濃度は１０ｐｐｍ以下となり、低濃度の油分を効率よく回収していることを確認した。
【００４３】
（実施例４）
磁性体の種類を前記第２の磁性体に、イオン濃度を１１．１２ｇ／Ｌにしたこと以外は、実施例１と同様に試験を行なったところ、処理液中のミシン油の濃度は１０ｐｐｍであった。同様に、塩化ナトリウムを加えないで試験を行なったところ、処理液中のミシン油の濃度は６５ｐｐｍであり、イオンを添加した効果を確認した。
【００４４】
（実施例５）
磁性体の種類を前記第３の磁性体に、イオン濃度を１１．１２ｇ／Ｌに、油分添加量を２５００ｐｐｍにしたこと以外は、実施例１と同様に試験を行なったところ、処理液中のミシン油の濃度は１０ｐｐｍであった。同様に、塩化ナトリウムを加えないで試験を行なったところ、処理液中のミシン油の濃度は１００ｐｐｍであり、イオンを添加した効果を確認した。
【００４５】
（実施例６）
磁性体の種類を前記第４の磁性体に、イオン濃度を１１．１２ｇ／Ｌに、油分添加量を２５００ｐｐｍにしたこと以外は、実施例１と同様に試験を行なったところ、処理液中のミシン油の濃度は５ｐｐｍであった。同様に、塩化ナトリウムを加えないで試験を行なったところ、処理液中のミシン油の濃度は７０ｐｐｍであり、イオンを添加した効果を確認した。
【００４６】
（実施例７）
磁性体の種類を前記第５の磁性体に、イオン濃度を１１．１２ｇ／Ｌに、油分添加量を２０００ｐｐｍにしたこと以外は、実施例１と同様に試験を行なったところ、処理液中のミシン油の濃度は１０ｐｐｍであった。同様に、塩化ナトリウムを加えないで試験を行なったところ、処理液中のミシン油の濃度は１０５ｐｐｍであり、イオンを添加した効果を確認した。
【００４７】
（実施例８）
本実施例８では、上述した図２の排水処理装置を用いた。
混合装置２１には、海水を主成分とした平均塩濃度３４ｇ／Ｌの鉱物油約２０００ｐｐｍを含む排水が供給される。図２の装置では、イオン濃度をモニタリングして、排水中の塩濃度が３０ｇ／Ｌを下回る場合は塩化ナトリウムを、塩濃度が４０ｇ／Ｌを上回る場合は水道水を混合装置２１に供給するようなシステムとなっている。
【００４８】
この混合装置２１の中で均一にされた液体は、ポンプ８を経て水平濾過器２２に送られ、フィルター２３で分離され、処理水として排出される。水平濾過器２２の排水投入側（図２の左側）からは水道水が供給され、フィルター２３上に堆積した吸着材を剥がして除去し、断続的にフィルター２３を洗浄できるようになっている。図２の装置において、吸着材を用いて、磁性体濃度４０００ｐｐｍとなるような条件でこのシステムを動かしたところ、処理水中の油分濃度の平均が１０ｐｐｍ以下となることを確認した。
【００４９】
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】
【００５０】
１，２１…混合装置、２…塩濃度計、３…攪拌機、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ…配管、５，８…ポンプ、６…調整装置、７…添加装置、９…サイクロン、１０…磁気分離装置、１１…回収タンク、２２…水平濾過器、２３…フィルター。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、排水処理装置及び排水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、工業の発達や人口の増加により水資源の有効利用が求められている。そのためには、工業排水などの廃液の再利用が非常に重要である。これらを達成するためには廃液の浄化、すなわち廃液中から他の物質を分離することが必要である。
【０００３】
液体からほかの物質を分離する方法としては、各種の方法が知られており、例えば膜分離、遠心分離、活性炭吸着、オゾン処理、凝集、さらには所定の吸着材による浮遊物質の除去などが挙げられる。このような方法によって、水に含まれるリンや窒素などの環境に影響の大きい化学物質を除去したり、水中に分散した油類、クレイなどを除去したりすることができる。
【０００４】
これらのうち、膜分離はもっとも一般的に使用されている方法のひとつであるが、水中に分散した油類を除去する場合には膜の細孔に油が詰まり易く、膜の寿命が短くなりやすいという問題がある。このため、水中の油類を除去するには膜分離は適切でない場合が多い。
【０００５】
このような有機化合物を含有する排水の処理方法としては、２種類のブロックコポリマーを用いて油を吸着し、固化物の回収を容易にするまでに固めることで油を回収除去する方法が知られている。また、不純物を含んだ水に、ポリマーにより表面が被覆された磁性粉が凝集した２次凝集体を含む樹脂複合体を分散させ、この樹脂複合体の表面に前記不純物を吸着させ、吸着後の樹脂複合体を磁力により前記水から分離する水処理方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０７−１０２２３８号公報
【特許文献２】特開２００９−２６８９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、吸着剤の吸着量の向上や、微水溶性の有機化合物を除去しうる排水処理方法及び排水処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態によれば、有機化合物を含有する排水を供給する排水供給系と、イオン性物質を供給するイオン性物質供給系と、磁性体をポリマーで被覆したポリマー被覆磁性体を含む吸着材を供給する吸着材供給系と、排水、イオン性物質および吸着材を混合する混合装置と、排水から、有機化合物を吸着した吸着材を分離する固液分離装置とを具備することを特徴とする排水処理装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例に係る排水処理装置の説明図。
【図２】他の実施例に係る排水処理装置の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本実施形態に係る排水処理装置及び排水処理方法ついて説明する。
（ポリマーを被覆した吸着材）
最初に、本実施形態で用いる吸着材について説明する。ここで、吸着材としては、例えば複数のポリマー被覆磁性体が凝集した凝集体が挙げられる。
磁性体としては、後述する排水処理方法の磁気分離による回収を容易にすべく、室温領域において強磁性を示す物質であることが望ましい。しかしながら、本実施形態に当ってはこれらに限定されるものではなく、強磁性物質を全般的に用いることができ、例えば鉄、および鉄を含む合金、磁鉄鉱、チタン鉄鉱、磁硫鉄鉱、あるいはマグネシアフェライト，コバルトフェライト，ニッケルフェライト，バリウムフェライトなどのフェライト系化合物が挙げられる。
【００１１】
フェライト系化合物は、水中での安定性に優れているので、本実施形態のように、廃液から有機化合物を回収するような操作においては好適に用いることができる。特に、磁鉄鉱であるマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）は安価であるだけでなく、水中でも磁性体として安定し、元素としても安全であるため、水処理に使用しやすいので好ましい。
【００１２】
磁性体は、球状、多面体、不定形など任意の形状を取り得るが、形状は特に限定されない。望ましい磁性体コア粒子の粒径や形状は、製造コストなどを鑑みて適宜選択すればよく、特に球状または角が丸い多面体構造が好ましい。また、これらの磁性体には、必要に応じてＣｕメッキ、Ｎｉメッキなど、通常のメッキ処理を施すことができる。また、表面の腐食防止などの観点から表面処理することもできる。
【００１３】
磁性体の大きさは、特に限定されるものではないが、好ましくは平均粒子径０．５μｍ〜２０μｍになるようなものがよい。ここで、平均粒子径は、レーザー回折法により測定されたものである。具体的には、株式会社島津製作所製のＳＡＬＤ−ＤＳ２１型測定装置（商品名）などにより測定することができる。
【００１４】
前記ポリマーとしては、後述するイオン添加において、水中で一部凝集するようなＳＰ値（溶解度パラメータ）が１７〜３５（Ｊ／ｃｍ３）１／２を有するものを使用することが好ましい。なお、ＳＰ値はＦｅｄｏｒの推算法により求められるものと定義し、具体的には文献（ＳＰ値基礎・応用と計算方法 (株)情報機構発行 Ｐ．６６〜６７）に記載されるように、各置換基に対する凝集エネルギー密度とモル分子容から求めることができる。
【００１５】
前記ポリマーとしては、例えば、スチレン樹脂、水添加スチレン樹脂、ブタジエン樹脂、イソプレン樹脂、アクリロニトリル樹脂、シクロオレフィン樹脂、アルキルアクリレート樹脂、フェノール樹脂及びアルキルメタアクリレート樹脂、およびこれらの共重合体やポリマーアロイを用いることができる。
また、前記ポリマーは、カップリング剤の縮合物とすることができる。この場合、磁性体コア粒子の表面をカップリング剤で処理する。
【００１６】
処理は、乾式及び湿式のいずれであってもよい。カップリング剤としては、シランカップリング剤、すなわち、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、へキシルトリメトキシシラン、ドデカトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン等のアルキルシラン、フェニルトリメトキシシラン、ナフタレントリメトキシシラン等の芳香族シラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン等のエポキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシメトキシシラン等のビニルシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプトシランを挙げることができる。その他、チタネート，アルミキレート，ジルコアルミネート等のカップリング剤をも用いることができる。
【００１７】
ポリマーを被覆したポリマー被覆磁性体を単独で使用しても良いが、好ましくはポリマー被覆磁性体がこの被覆ポリマーで接着して凝集している凝集体が好ましい。例えば溶液中に磁性体コア粒子とバインダー成分とを混合し、噴霧乾燥することによって上記凝集体を得ることができる。なお、凝集体は、磁性体粒子が前記ポリマーで接着されて凝縮し、あるいは一部が溶融することによって接着されて凝集しているため、磁性体粒子間には、表面に開口した複数のポアが形成されている。なお、後述するように、排水中の有機化合物の吸着除去は、このポアを介して行われる。
【００１８】
前記凝集体の大きさは、特に限定されるものではないが、好ましくは平均粒子径０．５μｍ〜２０μｍの磁性体を用いた時に、平均凝集径１０μｍ〜１００μｍになるようなものがよい。凝集体径の測定方法は、前述した磁性体の平均粒子径の測定方法と同一である。平均粒子径と平均凝集径をこのような値にする理由は、大きさの異なるポアを磁性体間に形成させるためである。水中にイオン性物質を添加した場合、ＳＰ値が１７〜３５（Ｊ／ｃｍ３）１／２の表面を有する凝集体は、水中に単独で存在しにくくなり、一部水中で凝集体同士が２次凝集する。この時、凝集体間にやや大きなポアを形成し、水中の有機化合物を取り込む。一方、凝集体内には、磁性体の凝集時に形成した小さなポアが存在する。凝集体間のやや大きなポア内にある有機化合物は凝集体内にある小さなポアに取り込まれ、安定化する。凝集体内のポアが有機化合物で満たされた後に、凝集体間のポア内にも有機化合物が安定化し、結果として凝集体間も吸着可能域となるため、磁性体の有機化合物量が増大すると推測される。
【００１９】
ポリマー被覆磁性体の凝集体は、任意の方法により製造することができる。このような方法の一例として、ポリマーを溶解し得る有機溶媒または水系溶媒にポリマーを溶解させ、その溶液中に磁性粉を分散させた組成物を調整し、その組成物を噴霧することにより有機溶媒を除去するスプレードライ法が挙げられる。この方法によれば、スプレードライの環境温度や噴出速度などを調整することにより１次粒子が凝集した２次凝集体の平均粒子径が調整できる上、凝集した１次粒子の間から有機溶媒が除去される際に孔が形成され、好適な多孔質構造を容易に形成させることもできる。
【００２０】
(イオン性物質)
本発明の実施形態におけるイオン性物質は、水中で陽イオンと陰イオンに分かれるものであれば特に問わないが、好ましくは無機塩がよい。さらに好ましくは、水中でイオンになりやすいイオン化傾向の高い元素である、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウムがよい。また，陰イオンとしては，塩化物イオンや硫酸イオンなど、イオン化しやすく、有害性のないものが好ましい。これらを添加する方法としては、排水中に直接添加したり、水に溶かして高濃度の液として添加したりすることが挙げられる。また、海水や海水の濃縮水を添加することもできる。海水は容易に入手可能でイオン濃度も高く、安全性も高いため、容易なシステムを構築することができるためである。
【００２１】
このようなイオン性物質を添加することにより、前述した水中の磁性体（またはこれらの凝集体）の凝集を促し、磁性体間または凝集体間のポアを形成させ、このポア内に有機化合物を取り込むことにより磁性体の有機化合物吸着量を増大させることができる。さらに別の視点では、イオン濃度が高くなることにより水中に微量に溶けている物質が析出し、前記磁性体表面に吸着することにより吸着量が増える効果や、水中のエマルジョンをブレイクして磁性体表面に吸着しやすくする効果も得られる。
【００２２】
排水中のイオン濃度調整とポリマー被覆磁性体を加える順序については、水中でのポリマー被覆磁性体の混合が阻害されなければ特にどのような条件でも構わないが、概ね以下のような考え方の下で決定する。イオン濃度が予め高い排水（例えば１００ｇ／Ｌを超えるイオン濃度を有する排水）を対象にする場合、ポリマー被覆磁性体を先に加えてしまうと、この磁性体の凝集が促進されすぎて水中の分散が悪くなってしまい、処理効率が落ちる場合がある。この場合は、先に濃度調整をしてからポリマー被覆磁性体を加えるのが良い。また、イオン濃度がほとんどない場合は、予めポリマー被覆磁性体を加えても水中での分散が悪くならず、先に加えることができる。
【００２３】
また、ポリマー被覆磁性体が極度に凝集しない範囲まで調整して、後からポリマー被覆磁性体を加えることが可能である。また、ある程度イオン濃度を含んでいる場合（例えば０．１〜１００ｇ／Ｌ）の場合は、イオン濃度をモニタリングして微調整することでそのまま処理することができる。この場合は予めイオン濃度が調整されているため、後にポリマー被覆磁性体を加えることになる。この場合、イオン濃度の調整でポリマー被覆磁性体の初期分散状態をコントロールするのが難しいため、ポリマー被覆磁性体のポリマーのＳＰ値を調整することにより分散状態をコントロールする。具体的にはポリマー被覆磁性体の粒子径（又は凝集径）やポーラス構造の度合いにより異なるが、例えばイオン濃度が低い領域ではＳＰ値の低い疎水性のものを、イオン濃度が高い場合はＳＰ値の高いものを用いる。また、ポリマー被覆磁性体を添加後に再度イオン濃度を調整してもよい。
【００２４】
次に、本実施形態に係る排水処理装置について説明する。
（第１の排水処理装置）
第１の排水処理装置について図１を参照して説明する。
図中の符号１は、有機化合物を含有する排水と吸着材を混合する混合装置である。この混合装置１は、有機化合物を含有する排水を供給する排水供給口１ａと、イオン成分として塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を添加するイオン成分供給口１ｂと、吸着材を供給する吸着材供給口１ｃと、混合装置内の塩濃度を測定する塩濃度計２と、攪拌羽根３ａを備えた攪拌機３を具備している。前記吸着材は、複数のポリマー被覆磁性体が凝集した凝集体である。
【００２５】
前記排水は、排管４ａより排水供給口１ａを経て混合装置１に供給される。ここで、排管４ａと排水供給口１ａ等から排水供給系が構成されている。ＮａＣｌを添加する配管４ｂにはポンプ５が介装されており、前記塩濃度計２と電気的に接続されている。ここで、配管４ｂとイオン成分供給口１ｂとポンプ５等からイオン性物質供給系が構成されている。また、前記塩濃度計２とポンプ５により前記排水のイオン濃度を調整する調整装置６が構成されている。混合装置１と接続する配管４ｃには、吸着材を混合装置１へ添加する添加装置７が接続されている。ここで、配管４ｃと吸着材供給口１ｃと添加装置７等から吸着材供給系が構成されている。
【００２６】
前記混合装置１には、ポンプ８を介装した配管４ｄを介してサイクロン９及び磁気分離装置１０が順次介装されている。ここで、サイクロン９及び磁気分離装置１０を総称して固液分離装置と呼ぶ。前記サイクロン９は、排水から粒径約１０μｍ以上の吸着材と排水を分離する機能を有している。磁気分離装置１０は、筒状体（図示せず）中に水平方向に複数の鉄製の金網（図示せず）を配置し、外部から電磁石によって磁場をかけて金網を磁化し、粒径約１０μｍ未満の吸着材を金網に固定させる機能を有する。前記サイクロン９、磁気分離装置１０の下部側には回収タンク１１が接続されている。サイクロン９で分離された吸着材は回収タンク１１に回収される。磁気分離装置１０の上部には、水道水を供給するための水供給口１０ａが設けられている。
【００２７】
前記混合装置１の中で有機化合物や吸着材が均一にされた液体１２は、ポンプ８を経てサイクロン９へ供給される。サイクロン９では、大部分（粒径約１０μｍ以上）の吸着材が回収タンク１１に送られ、一部（粒径約１０μｍ未満）の吸着材が磁気分離装置１０へ送られる。磁気分離装置１０で、ほぼ全ての吸着材が回収され、処理水が排出される。磁気分離装置１０で、電磁石の磁場を解放後に水供給口１０ａから水道水を通水し、回収タンク１１に吸着材を回収するようになっている。
【００２８】
（第２の排水処理装置）
第２の排水処理装置について図２を参照して説明する。但し、図１と同部材は同符号を付して説明を省略する。
混合装置２１は、排水を供給する排水供給口１ａと、イオン成分として塩化ナトリウムを添加するイオン成分添加口１ｂと、吸着材を供給する吸着材供給口１ｃと、水道水を添加する水供給口１ｄを具備している。また、排水を供給する配管４ａには塩濃度計２が設置され、排水のイオン濃度を常時モニタリングしている。混合装置２１には、ポンプ８を介装した配管４ｄを介して固液分離装置としての水平濾過器２２が接続されている。水平濾過器２２は、地面に対して水平方向に配置されたフィルター２３を備えている。このフィルター２３には吸着材が堆積される。水平濾過器２２の排水投入側には水道水が供給され、フィルター２３に堆積した吸着材を剥がして除去し、断続的にフィルタ−２３を洗浄できるようになっている。水平濾過器２２には回収タンク１１が接続されている。
【００２９】
ところで、前記吸着材としては、例えば上述したようにポリマー被覆磁性体が凝集した凝集体が用いられる。ここで、吸着材を排水中から分離する方法としては、分離できればいかなる方法でも構わないが、第１の排水処理装置ではサイクロン及び磁気分離装置が使用され、第２の排水処理装置では水平濾過器が使用されているが、サイクロン、磁気分離装置及び水平濾過器の少なくともいずれかを用いてもよい。
【００３０】
また、ポリマー被覆磁性体が凝集した凝集体は、磁性体を含むため密度が高い。従って、サイクロンを用いた固液分離が可能である。サイクロンでは概ね１０μｍ以上の磁性体は補足できるが、これ以下のものは補足率が落ちてしまう。このため、サイクロンの他、磁気分離装置や濾過器を併用するのがよい。
【００３１】
更に、ポリマー被覆磁性体は、磁気回収することができる。具体的には、排水処理プロセス中の配管または槽に電磁石や移動可能な永久磁石を具備して回収する方法や、配管や槽の外から内部に設置された鉄球・金網などの磁性体に磁場をかけて磁化させて、回収する方法が挙げられる。この方法は、水中の磁性体濃度が低い場合に有効である。但し、磁性体濃度が高い場合に行うと、磁気分離装置の閉塞などを起こす場合がある。そのため、図１に示すように、予めサイクロンに通水して磁性体濃度を下げるなどの前処理を行うとよい。
【００３２】
さらには、ポリマー被覆磁性体は、ある程度の大きさを持つため、任意のろ過装置でも分離可能である。図２のように水平濾過器を使用した場合、他の濾過器（例えばろ面が地面と垂直な濾過器など）と比べて別の特徴的な効果も得られるので以下に説明する。水平濾過器においては、水平濾過器上に堆積した吸着材が重力の影響で崩れないため、排水は必ず磁性体の堆積した空間を通過する。このため、吸着材を回収するだけでなく、吸着材に吸着されなかった有機化合物を吸着材と強制的に接触させることができ、有機化合物の吸着率を向上させることができる。
【００３３】
以下、実施例を用いて詳細に説明する。
【実施例】
【００３４】
＜ポリマー被覆磁性体の作製＞
（第１の磁性体）
ポリメチルメタクリレート（ＳＰ値：２０．５Ｊ／ｃｍ３）１３８重量部を２４００ｍｌのアセトン中に溶解させて溶液とし、その溶液中に平均粒子径２０００ｎｍのマグネタイト粒子１５００重量部を分散させて溶液とした。この溶液をミニスプレードライヤー（柴田科学株式会社製、Ｂ−２９０型）を用いて噴霧し、球状に凝集した平均凝集径が４０μｍの磁性体の１次凝集体を作製した。
【００３５】
（第２の磁性体）
樹脂の種類をアクリロニトリルスチレン共重合体（ＡＳ樹脂、アクリロニトリル３０：スチレン７０の比率で重合，ＳＰ値：２２．６Ｊ／ｃｍ３）にしたこと以外は、第１の磁性体と同様に凝集体を作製した。平均凝集径は３５μｍであった。
【００３６】
（第３の磁性体）
レゾール型フェノール樹脂（硬化時のＳＰ値：３４．５Ｊ／ｃｍ３）１５０重量部を２４００ｍｌの水中に溶解させて溶液とし、その溶液中に平均粒子径５０００ｎｍのマグネタイト粒子１０００重量部を分散させて溶液とした。この溶液をミニスプレードライヤー（柴田科学株式会社製、Ｂ−２９０型）を用いて噴霧し、球状に凝集した平均凝集径が８０μｍの凝集体を作製した。
【００３７】
（第４の磁性体）
レゾール型フェノール樹脂をトリメトキシビニルシラン(硬化時のＳＰ値：１８．３Ｊ／ｃｍ３)とし、触媒として１５重量部の酢酸を加え、マグネタイト粒子径を０．５μｍにしたこと以外は、第３の磁性体と同様に凝集体を作製した。平均粒子径は４０μｍであった。
【００３８】
（第５の磁性体）
エタノール／水＝９５／５の混合溶媒を３Ｌ準備した。ここに、平均粒子径２０００ｎｍのマグネタイト粒子１０００重量部を分散させた後、エタノール／水で希釈したｎ-オクチルトリエトキシシランを２０重量部（固形分換算）添加し、1時間混合後ろ過して、１２０℃で２時間乾燥させて、表面にｎ-オクチルトリエトキシシラン縮合物（ＳＰ値：１７．５Ｊ／ｃｍ３）の被覆した磁性体を作製した。一部が凝集し、平均粒子径（凝集径）は２．２μｍであった。
【００３９】
（実施例１）
本実施例１では、上述した図１の排水処理装置を用いた。
模擬排水として、イオン交換水に有機化合物としてミシン油を５０００ｐｐｍ加えたものを作製した。イオン濃度は、実質０ｇ／Ｌであった。この模擬排水を混合装置１に入れ、塩化ナトリウム濃度が１．１７ｇ／Ｌ（２０ｍｍｏｌ／Ｌ）となるよう添加し、１０分混合後に５０００ｐｐｍの前記第１の磁性体を加えてさらに１０分混合した。この混合液をサイクロン９と磁気分離装置１０に送り、処理後の液中のミシン油の濃度を測定したところ、１０ｐｐｍであった。
【００４０】
（実施例２）
塩化ナトリウムの濃度を４．３９ｇ／Ｌ（７５ｍｍｏｌ／Ｌ）としたこと以外は実施例１と同様に試験を行なったところ、処理液中のミシン油の濃度は５ｐｐｍ以下であった。
【００４１】
（実施例３）
塩化ナトリウムの濃度を１１．１２ｇ／Ｌ（１９０ｍｍｏｌ／Ｌ）としたこと以外は実施例１と同様に試験を行なったところ、処理液中のミシン油の濃度は５ｐｐｍ以下であった。
【００４２】
（比較例１）
塩化ナトリウムを添加しないこと以外は実施例１と同様に試験を行なったところ、処理後の液中のミシン油の濃度は４５ｐｐｍであった。
以上のことから、２０ｍｍｏｌ／Ｌ以上（１．１７ｇ／Ｌ）の塩化ナトリウムを加えた場合、ミシン油の濃度は１０ｐｐｍ以下となり、低濃度の油分を効率よく回収していることを確認した。
【００４３】
（実施例４）
磁性体の種類を前記第２の磁性体に、イオン濃度を１１．１２ｇ／Ｌにしたこと以外は、実施例１と同様に試験を行なったところ、処理液中のミシン油の濃度は１０ｐｐｍであった。同様に、塩化ナトリウムを加えないで試験を行なったところ、処理液中のミシン油の濃度は６５ｐｐｍであり、イオンを添加した効果を確認した。
【００４４】
（実施例５）
磁性体の種類を前記第３の磁性体に、イオン濃度を１１．１２ｇ／Ｌに、油分添加量を２５００ｐｐｍにしたこと以外は、実施例１と同様に試験を行なったところ、処理液中のミシン油の濃度は１０ｐｐｍであった。同様に、塩化ナトリウムを加えないで試験を行なったところ、処理液中のミシン油の濃度は１００ｐｐｍであり、イオンを添加した効果を確認した。
【００４５】
（実施例６）
磁性体の種類を前記第４の磁性体に、イオン濃度を１１．１２ｇ／Ｌに、油分添加量を２５００ｐｐｍにしたこと以外は、実施例１と同様に試験を行なったところ、処理液中のミシン油の濃度は５ｐｐｍであった。同様に、塩化ナトリウムを加えないで試験を行なったところ、処理液中のミシン油の濃度は７０ｐｐｍであり、イオンを添加した効果を確認した。
【００４６】
（実施例７）
磁性体の種類を前記第５の磁性体に、イオン濃度を１１．１２ｇ／Ｌに、油分添加量を２０００ｐｐｍにしたこと以外は、実施例１と同様に試験を行なったところ、処理液中のミシン油の濃度は１０ｐｐｍであった。同様に、塩化ナトリウムを加えないで試験を行なったところ、処理液中のミシン油の濃度は１０５ｐｐｍであり、イオンを添加した効果を確認した。
【００４７】
（実施例８）
本実施例８では、上述した図２の排水処理装置を用いた。
混合装置２１には、海水を主成分とした平均塩濃度３４ｇ／Ｌの鉱物油約２０００ｐｐｍを含む排水が供給される。図２の装置では、イオン濃度をモニタリングして、排水中の塩濃度が３０ｇ／Ｌを下回る場合は塩化ナトリウムを、塩濃度が４０ｇ／Ｌを上回る場合は水道水を混合装置２１に供給するようなシステムとなっている。
【００４８】
この混合装置２１の中で均一にされた液体は、ポンプ８を経て水平濾過器２２に送られ、フィルター２３で分離され、処理水として排出される。水平濾過器２２の排水投入側（図２の左側）からは水道水が供給され、フィルター２３上に堆積した吸着材を剥がして除去し、断続的にフィルター２３を洗浄できるようになっている。図２の装置において、吸着材を用いて、磁性体濃度４０００ｐｐｍとなるような条件でこのシステムを動かしたところ、処理水中の油分濃度の平均が１０ｐｐｍ以下となることを確認した。
【００４９】
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】
【００５０】
１，２１…混合装置、２…塩濃度計、３…攪拌機、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ…配管、５，８…ポンプ、６…調整装置、７…添加装置、９…サイクロン、１０…磁気分離装置、１１…回収タンク、２２…水平濾過器、２３…フィルター。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機化合物を含有する排水を供給する排水供給系と、
イオン性物質を供給するイオン性物質供給系と、
磁性体をポリマーで被覆したポリマー被覆磁性体を含む吸着材を供給する吸着材供給系と、
排水、イオン性物質および吸着材を混合する混合装置と、
排水から、有機化合物を吸着した吸着材を分離する固液分離装置と
を具備することを特徴とする排水処理装置。
【請求項２】
前記ポリマーは１７〜３５（Ｊ／ｃｍ３）１／２の溶解度パラメータ値を有することを特徴とする請求項１に記載の排水処理装置。
【請求項３】
前記ポリマーは、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、及びこれらの共重合体、トリアルコキシシラン縮合物、フェノール樹脂から選ばれることを特徴とする請求項１若しくは２に記載の排水処理装置。
【請求項４】
前記吸着材は複数のポリマー被覆磁性体が凝集した凝集体であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の排水処理装置。
【請求項５】
前記イオン性物質は、ナトリウムイオン、マグネシウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオンのいずれかを含有する物質であることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の排水処理方法。
【請求項６】
前記固液分離装置は、サイクロン、磁気分離装置もしくは水平濾過器の少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載の排水処理装置。
【請求項７】
有機化合物を含有する排水にイオン性物質を供給して混合し、排水中のイオン性物質の濃度を調整する工程と、
前記排水に磁性体をポリマーで被覆したポリマー被覆磁性体を含む吸着材を供給して混合する工程と、
前記排水から、有機化合物を吸着した吸着材を分離する工程と
を具備することを特徴とする排水処理方法。
【請求項８】
排水に供給するイオン性物質が、海水又は海水の濃縮水であることを特徴とする請求項７に記載の排水処理方法。
【請求項９】
前記吸着材を分離する工程にサイクロン、磁気分離装置もしくは水平濾過器の少なくともいずれか一つ用いることを特徴とする請求項７若しくは８項記載の排水処理方法。
【請求項１】
有機化合物を含有する排水を供給する排水供給系と、
イオン性物質を供給するイオン性物質供給系と、
磁性体をポリマーで被覆したポリマー被覆磁性体を含む吸着材を供給する吸着材供給系と、
排水、イオン性物質および吸着材を混合する混合装置と、
排水から、有機化合物を吸着した吸着材を分離する固液分離装置と
を具備することを特徴とする排水処理装置。
【請求項２】
前記ポリマーは１７〜３５（Ｊ／ｃｍ３）１／２の溶解度パラメータ値を有することを特徴とする請求項１に記載の排水処理装置。
【請求項３】
前記ポリマーは、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、及びこれらの共重合体、トリアルコキシシラン縮合物、フェノール樹脂から選ばれることを特徴とする請求項１若しくは２に記載の排水処理装置。
【請求項４】
前記吸着材は複数のポリマー被覆磁性体が凝集した凝集体であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の排水処理装置。
【請求項５】
前記イオン性物質は、ナトリウムイオン、マグネシウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオンのいずれかを含有する物質であることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の排水処理方法。
【請求項６】
前記固液分離装置は、サイクロン、磁気分離装置もしくは水平濾過器の少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載の排水処理装置。
【請求項７】
有機化合物を含有する排水にイオン性物質を供給して混合し、排水中のイオン性物質の濃度を調整する工程と、
前記排水に磁性体をポリマーで被覆したポリマー被覆磁性体を含む吸着材を供給して混合する工程と、
前記排水から、有機化合物を吸着した吸着材を分離する工程と
を具備することを特徴とする排水処理方法。
【請求項８】
排水に供給するイオン性物質が、海水又は海水の濃縮水であることを特徴とする請求項７に記載の排水処理方法。
【請求項９】
前記吸着材を分離する工程にサイクロン、磁気分離装置もしくは水平濾過器の少なくともいずれか一つ用いることを特徴とする請求項７若しくは８項記載の排水処理方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−６３３６３（Ｐ２０１３−６３３６３Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０１９２４（Ｐ２０１１−２０１９２４）
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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