排水処理装置

【課題】光を光触媒に効率よく照射し、排水中の有機物の分解性能を向上させた排水処理装置を提供する。
【解決手段】第1の排水処理装置10Aは、排水11中の有機物を処理する排水処理装置であって、排水11を貯留する排水処理槽12と、光源13と、排水処理槽12内に設けられ、光源13から照射された光14を導光しつつ漏洩させる漏洩導光体15の表面に光触媒を含む光触媒層16が被覆された光触媒被覆漏洩導光体17と、光源13から照射された光14を漏洩導光体15に導光させる光ファイバ18とを有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機物を含んだ排水の処理を行う排水処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
排水中の有機物を分解処理する方法として光触媒を利用した排水処理方法がある。例えば、光触媒を担持した活性炭などを吸着剤として用いて有機物等を吸着除去し、光触媒が担持されている活性炭に紫外線や可視光線などを照射して、有機物を処理する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、排水中の有機物の処理方法として光触媒を利用する他に、有機物を含有する排水中にオゾン(O3)を添加して紫外光を照射することで、排水中の有機物を分解し、処理する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。これらの処理方法は、排水の有効な排水処理技術として従来より排水処理設備において活性汚泥法や物理化学的処理方法の補完装置として用いられている。
【0003】
光触媒を用いて排水中の有機物を分解処理する際、光触媒を活性炭に担持させて使用する他に、例えば、吸着剤であるゼオライト等に光触媒を担持させて使用する方法も挙げられる。また、光透過性の高いガラス容器、プラスチック等に光触媒を担持させてチューブ構造に成型した組成物を使用する方法、ガラス容器、プラスチック等を用いて成型した光透過性を有する透明円筒体の表面、裏面に光触媒をコーティングして使用する方法などが挙げられる(例えば、特許文献3、4参照)。更に、管壁に複数の微細孔を有する中空管を円筒形に複数束ねて容器内に配置し、各々の中空管内に光触媒を充填するか、中空管の内壁及び外壁に光触媒を付着させ、光源の周囲に反射鏡を設け、光源からの光を複数の中空管に照射させる方法がある(例えば、特許文献5参照)。上記方法により光触媒を使用することで排水中の有機物を二酸化炭素と水とに分解することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平11−10136号公報
【特許文献2】特開平11−104618号公報
【特許文献3】特開2000−354762号公報
【特許文献4】特開2000−93952号公報
【特許文献5】特開平11−290656号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、光触媒をコーティングしたガラス容器等を収容する容器に外部から光を照射するようにしても内部のガラス容器等には外側に配置されるガラス容器等により光が遮断されたり、光触媒をコーティングしたガラス容器等が複数の場合、裏側の容器は陰になるため光が遮断されたり、容器中の水に濁りがあれば光が散乱されるために光が遮断されるため、容器内の全ての光触媒をコーティングしたガラス容器等に光を十分照射できない、という問題がある。そのため、容器内に設けたガラス容器等に被覆された光触媒の触媒機能が十分発揮されないので、排水中の有機物が十分に分解除去されず、十分な排水処理効果が得られなかった。
【0006】
そのため、光を光触媒に効率よく照射し、排水中の有機物を効率よく分解除去できる排水処理装置が求められている。
【0007】
本発明は、前記問題に鑑み、光を光触媒に効率よく照射し、排水中の有機物の分解性能を向上させた排水処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明者らは排水処理装置について鋭意研究をした。その結果、光を漏洩導光体を介して光触媒層の内側から外側に向かって照射することで、光を無駄なく効率よく光触媒層に照射することができるため、排水中の有機物を光触媒により効率よく分解除去することができ、排水中の有機物の分解性能を高めることができることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものである。
【0009】
本発明の第1の発明は、排水中の有機物を処理する排水処理装置であって、前記排水を貯留する排水処理槽と、光源と、前記排水処理槽内に少なくとも一つ設けられ、前記光源から照射された光を導光しつつ漏洩させる漏洩導光体の表面に光触媒を含む光触媒層が被覆された光触媒被覆漏洩導光体と、前記光源から照射された光を前記光触媒被覆漏洩導光体に導光させる導光体とを有し、前記排水中の有機物を前記光触媒により分解除去することを特徴とする排水処理装置である。
【0010】
第2の発明は、第1の発明において、前記漏洩導光体が、前記光を導光する導光部を有する排水処理装置である。
【0011】
第3の発明は、第2の発明において、前記漏洩導光体が、更に、光の屈折率が前記導光部と同じかそれ以上であり、前記導光部から漏洩した光を漏洩させる漏洩部を有する排水処理装置である。
【0012】
第4の発明は、第1乃至3の何れか一つの発明において、前記光触媒層が、多孔質である排水処理装置である。
【0013】
第5の発明は、第4の発明において、前記排水処理槽内に前記光触媒被覆漏洩導光体に向けて酸素を供給する酸素供給部を有する排水処理装置である。
【0014】
第6の発明は、第1乃至5の何れか一つの発明において、前記光源から照射された光を集光する光集光手段と、前記集光レンズから反射した光を受光し、前記導光体に導光する分配手段とを有する排水処理装置である。
【0015】
第7の発明は、第1乃至6の何れか一つの発明において、前記光源が、可視光、紫外光又は太陽光である排水処理装置である。
【0016】
第8の発明は、第1乃至7の何れか一つの発明において、前記導光部が、石英ガラス、プラスチックの少なくとも一つ以上を含んで形成されてなる排水処理装置である。
【0017】
第9の発明は、第1乃至8の何れか一つの発明において、前記光触媒が、酸化チタン、酸化亜鉛、硫化カドミウム、酸化鉄の少なくとも一つを含むものである排水処理装置にある。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、光を漏洩導光体を介して光触媒層の内側から外側に向かって照射することで、光を無駄なく効率よく光触媒層に照射することができるため、排水中の有機物を光触媒により効率よく分解除去することができる。このため、光を光触媒に効率よく照射し、排水中の有機物の分解性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】図1は、本発明の実施例1に係る第1の排水処理装置の概略図である。
【図2】図2は、光触媒被覆漏洩導光体の断面図である。
【図3】図3は、漏洩導光体の構成の一例を簡略に示す断面図である
【図4】図4は、漏洩導光体内の光の漏洩状態を模式的に示す図である。
【図5】図5は、光触媒層の膜厚と光触媒の性能との関係を示す説明図である。
【図6】図6は、漏洩導光体の構成の他の一例を示す断面図である。
【図7】図7は、光触媒被覆漏洩導光体の配置の一例を示す図である。
【図8】図8は、光触媒被覆漏洩導光体の他の配置の一例を示す図である。
【図9】図9は、本発明の実施例2に係る第2の排水処理装置の構成を簡略に示す図である。
【図10】図10は、本発明の実施例3に係る第3の排水処理装置の構成を簡略に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に記載した内容により限定されるものではない。また、以下に記載した実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下に記載した実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【実施例1】
【0021】
本発明の実施例1に係る第1の排水処理装置について、図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施例1に係る第1の排水処理装置の概略図である。図1に示すように、本実施例に係る第1の排水処理装置10Aは、排水11中の有機物を処理する排水処理装置であって、排水11を貯留する排水処理槽12と、光源13と、排水処理槽12内に設けられ、光源13から照射された光14を導光しつつ漏洩させる漏洩導光体15の表面に光触媒を含む光触媒層16が被覆された光触媒被覆漏洩導光体17と、光源13から照射された光14を漏洩導光体15に導光させる光ファイバ(導光体)18とを有するものである。
【0022】
排水処理槽12には、例えば工場等から排出される排水11が排水供給管21を介して送給され、貯留される。排水処理槽12に送給される排水11の供給量は、調節弁V11により調節される。また、排水処理槽12に送給される排水11は、例えば工場等から排出される排水等であるため、固形物や油等の光触媒を劣化させる物質等が含有されている。そのため、工場等から排出される排水中に含有されている光触媒を劣化させる原因となる物質等は、予め沈殿槽あるいはろ過装置等を用いて除去し、上記物質等の除去された排水11が排水処理槽12に送給される。
【0023】
光ファイバ18と光触媒被覆漏洩導光体17とは、ファイバアダプタ22により連結されている。光源13から照射された光14は光ファイバ18を介して光触媒被覆漏洩導光体17の漏洩導光体15に導光される。
【0024】
排水処理槽12内には、複数(本実施例では、10個)の光触媒被覆漏洩導光体17が垂下して簾状に設けられている。図2は、光触媒被覆漏洩導光体17の断面図である。図2に示すように、光触媒被覆漏洩導光体17は、漏洩導光体15と光触媒層16とからなり、漏洩導光体15は円柱状に形成され、その外壁の表面に光触媒を積層し、光触媒層16を薄膜として形成したものである。
【0025】
漏洩導光体15は、光14を導光しつつ漏洩させるものである。漏洩導光体15は、光の透過性に優れた石英(SiO2)ガラス、プラスチックの少なくとも一つ以上を含んで形成されている。漏洩導光体15は、SiO2ガラス、プラスチックの少なくとも一つ以上を含む材料を融解、牽引して繊維状にして成形される。図3は、漏洩導光体15の構成の一例を簡略に示す断面図である。図3に示すように、漏洩導光体15は、光14を導光する導光部15aと、導光部15aから漏洩した光を漏洩させる漏洩部15bとの2層構造からなる。漏洩部15bの光の屈折率は導光部15aと同等かそれ以上である。例えば、漏洩導光体15の導光部15aの内径をamm、軸方向の長さをLmm、導光部15aの屈折率をn1、漏洩部15bの屈折率をn2としたとき、導光部15aの屈折率の差n1−n2(Δn)は、下記関係式(A)を満たすようにする。
Δn>n2(a/L)2 ・・・(A)
【0026】
導光部15aの光の屈折率が漏洩部15bの光の屈折率より大きい場合には、導光部15aから漏洩部15bに向けて進行した光14は漏洩部15bで反射され、導光部15a内で反射を繰り返しながら導光部15aを進行していくことになる。しかし、漏洩部15bの光の屈折率は導光部15aと同等かそれ以上としているため、導光部15aから漏洩部15bに向けて進行した光14は漏洩部15bで反射されず漏洩導光体15の外部に放出されることになる。
【0027】
図4は、漏洩導光体15内の光14の漏洩状態を模式的に示す図である。図4に示すように、漏洩導光体15に導光された光14は導光部15a内を進行しつつ、光14の一部は漏洩光14bとして導光部15aから漏洩部15bに向かった時、漏洩光14bは漏洩部15bで反射されることなく漏洩部15bを通過して、漏洩導光体15は漏洩光14bを漏洩導光体15の外部に漏洩させることができる。これにより、漏洩光14bを光触媒層16に照射させることができる。
【0028】
漏洩導光体15から光触媒層16に向けて漏洩光14bが照射されることで、光触媒層16の表面では空気に由来する酸素(O2)と排水11に由来する水(H2O)とが、光触媒により下記式(1)、(2)のように反応して酸化剤を発生させる。
2 → O2- ・・・(1)
2O → OH- ・・・(2)
【0029】
光触媒層16に含まれる光触媒により光触媒層16に付着した排水11中の有機物(Cmn)を排水11中に生じたOH-により、下記式(3)のように、酸化して、排水11中に溶解させ、分解処理することができる。
mn+OH- → Cmn+1O ・・・(3)
【0030】
排水11中のCo2+、Hg2+、Fe2+などの重金属イオンは、光触媒により還元され、排水11中に含めることができる。
【0031】
排水11中の有機物が光触媒により分解された後、処理水23として排出管24を介して排水処理槽12から排出され、排水11中に含まれる重金属が除去された後、外部へ排出される。排水処理槽12内の排水11は排出管24に設けた調節弁V12により外部への排出量が調整される。
【0032】
光源13から照射された光14は全ての漏洩導光体15に均一に照射することができ、各々の漏洩導光体15を介して光触媒層16の内側から外側に向かって照射することができる。よって、光源13から照射された光14は全ての漏洩導光体15を介して光触媒層16の内側から外側に向かって照射することができるため、光14を無駄なく効率よく光触媒層16に照射することができる。これにより、光14を光触媒に効率よく照射し、排水11中の有機物を光触媒により効率よく分解除去することができるため、排水11中の有機物の分解性能を向上させることができる。
【0033】
光触媒層16の膜厚が、厚くなると、光触媒層16を通過する光14の光量が低下するため、光触媒層16の光触媒の機能が低下していく。そのため、光触媒層16の膜厚は、光触媒層16を光14が通過可能となるようにして光触媒層16の触媒機能を有効に発揮できるようにするという観点から、0μmよりも大きく0.5μm以下であることが好ましく、0μmよりも大きく0.3μm以下であることがより好ましい。図5は、光触媒層16の膜厚と光触媒の性能との関係を示す説明図である。図5に示すように、光触媒層16の膜厚が0.3μmまでは光触媒の性能を低下しないが、光触媒層16の膜厚が0.3μmから0.5μmまでは、光触媒の性能が低下するが、排水11中の有機物を分解処理するために必要な光触媒の性能を有効に保つことができる。光触媒層16の膜厚が0.5μmを超えると、光触媒の性能は更に低下し、排水11中の有機物を分解処理するのに必要な光触媒の性能を有効に保つことができない。これは、光触媒層16の膜厚に応じて光触媒層16を通過する光14の光量が変化するが、光触媒層16の膜厚が0.5μmを超えると、光14が光触媒層16の表面を十分通過できず、光触媒層16の表面の光触媒機能を十分発揮できないからである。また、光触媒層16の膜厚が、0.3μm以下の場合、光14が光触媒層16の表面をほとんど通過させることができるため、光触媒の性能の低下を殆ど生じさせないからである。よって、光触媒層16の膜厚は、0μmよりも大きく0.5μm以下とすることが好ましく、0μmよりも大きく0.3μm以下とすることがより好ましい。
【0034】
光触媒として使用する材料としては、酸化チタン(TiO2)、酸化亜鉛(ZnO)、硫化カドミウム(CdS)、酸化鉄などを挙げることができる。光触媒として使用する材料は、それぞれ単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。光触媒として使用する材料としては、特にTiO2を用いるのが好ましい。光触媒としてTiO2を用いる場合、触媒性能に優れたアナターゼ型の結晶構造を有するTiO2を用いるのが特に好ましい。
【0035】
光触媒被覆漏洩導光体17の作製方法としては、例えば漏洩導光体15をTiO2など光触媒の原料となる溶液に浸漬し、引上げた後、熱処理等を行なう方法などがある。
【0036】
光触媒層16は、複数の空孔を有する多孔質体に光触媒を充填するようにしてもよい。これにより、光触媒層16の表面積は大きくなり、排水11と光触媒層16との接触効率を更に大きくすることができるため、更に効率よく排水11中の有機物を光触媒層16により分解処理することができる。このとき、漏洩導光体15に多孔質体となる材料をコーティングして得られる積層体を焼成して複数の空孔を有する多孔質体を形成し、この多孔質体に光触媒を担持して光触媒層を生成する。
【0037】
漏洩導光体15は、光14を透過すると共に、光触媒として用いられる材料をコーティングすることが可能なものであれば特に限定されるものでない。
【0038】
漏洩導光体15は、導光部15aと漏洩部15bとの2層構造としているが、本実施形態は、これに限定されるものではなく、漏洩導光体15は、光14を漏洩導光体15の先端部分にまで導光しつつ、漏洩導光体15の外部に漏洩させ、光触媒層16に照射させることができればよい。図6は、漏洩導光体15の構成の他の一例を示す断面図である。図6に示すように、漏洩導光体15は、導光部15aのみとし、光ファイバ18から入射した光14を漏洩導光体15の先端部分にまで導光しつつ、漏洩導光体15の外部に向かった光14はそのまま光触媒層16に照射させるようにしてもよい。
【0039】
漏洩導光体15の形状は円柱状としているが、これに限定されるものではなく、円柱状の他に例えば漏洩導光体15の軸方向から見たときの断面形状を三角形状、四角形状など多角形状としてもよいし、螺旋状などにしてもよい。漏洩導光体15の形状を螺旋状とすることで、漏洩導光体15の表面積を増大させることができるので、漏洩導光体15の表面にコーティングできる光触媒の量を増大させることができる。このため、排水11中の有機物の分解性能を向上させることができる。
【0040】
複数の光触媒被覆漏洩導光体17は、光触媒被覆漏洩導光体17同士が接触しないように配列している。図7は、光触媒被覆漏洩導光体17の配置の一例を示す図である。図7に示すように、複数の光触媒被覆漏洩導光体17は、排水処理槽12内に六方格子状に配列してもよい。複数の光触媒被覆漏洩導光体17は、排水処理槽12内に六方状に配置することで、排水11と光触媒被覆漏洩導光体17との接触効率が、各々の光触媒被覆漏洩導光体17でほぼ均一にできるため、排水11中の有機物を光触媒被覆漏洩導光体17で更に効率よく処理することができる。図8は、光触媒被覆漏洩導光体17の他の配置の一例を示す図である。図8に示すように、複数の光触媒被覆漏洩導光体17は排水処理槽12内に等間隔で四方に配列してもよい。また、光触媒被覆漏洩導光体17の配置の方法については、特に限定されるものではなく、光触媒被覆漏洩導光体17同士が接触しないように配列すればよく、図7、8に示すように規則的に配列する必要はない。
【0041】
よって、複数の光触媒被覆漏洩導光体17を排水処理槽12内に互いに接触しないように配置しつつ排水11と各々の光触媒被覆漏洩導光体17との接触効率をほぼ均一とすることで、各々の光触媒被覆漏洩導光体17で排水11中の有機物を効率良く分解することができる。
【0042】
また、複数の光触媒被覆漏洩導光体17を排水処理槽12中に垂下して設けるだけであり、設置が容易であり、メンテナンスの必要も少ないため、設備に要する運転費用を低くすることができると共に、装置の操作を簡単に行なうことができる。
【0043】
更に、TiO2の光触媒効果によって光触媒被覆漏洩導光体17の表面には微生物や水垢等が付着することがないうえ、光触媒の光触媒性能の劣化はないため、装置の維持、管理などを容易に行なうことができる。
【0044】
排水処理槽12に垂下して設けられる光触媒被覆漏洩導光体17の数、外径、長さは、排水処理槽12内の排水11中に光触媒被覆漏洩導光体17の一部又は全部が浸漬されていればよく、排水11の流量、排水11中に含まれる有機物の濃度に応じて適宜変更可能なものである。
【0045】
排出管24には、処理水23を抜出して排水処理槽12に循環させる循環通路を設けるようにしてもよい。処理水23中に有機物等が残っている場合には、前記循環通路から処理水23を抜出して排水処理槽12に循環させることで、光触媒被覆漏洩導光体17により、再度、排水11中に含まれる有機物を分解処理することができる。光触媒被覆漏洩導光体17により、排水11中に含まれる有機物を、再度、分解することで、処理水23中に含まれる有機物濃度を更に低くして排出することができる。
【0046】
本実施例に係る第1の排水処理装置10Aにおいては、排水11を排水処理槽12に直接貯留するようにしているが、排水供給管21中の排水11に予めオゾン(O3)または過酸化水素(H22)を供給するようにしてもよい。また、排水処理槽12内に貯留されている排水11にO3またはH22を供給するようにしてもよい。排水11にO3またはH22を混合しておくことで、排水11中の酸化剤を増加させることができるため、排水11中の有機物の分解を更に促進することができる。
【0047】
このように、本実施例に係る第1の排水処理装置10Aによれば、光触媒被覆漏洩導光体17の漏洩導光体15を介して光14を光触媒層16の内側から照射することで、光14を無断なく効率よく利用することができるため、光触媒層16の光触媒機能を十分発揮させることができ、排水11中の有機物の分解性能を向上させることができる。
【0048】
本実施例に係る第1の排水処理装置10Aにおいては、光源13からの光14が可視光の場合について説明したが、本実施形態は、これに限定されるものではなく、水銀(Hg)ランプなどからの紫外光(UV)や太陽光など光触媒の光触媒性能が有効に発揮できる光であればよい。
【0049】
光触媒層16をTiO2からなるTiO2層とした場合、光源13からUVを照射させた場合でも、空気に由来する酸素(O2)と排水11に由来する水(H2O)から酸化剤が発生し、有機物を酸化分解できる。TiO2を活性化させるためには380nmより波長が短いUVでなければならないので、光源13からの光14を使用するよりも、UVを使用する方がより多くの酸化剤を発生させることができる。よって、光触媒層16をTiO2層とする場合、光源13としてUVランプを用い、漏洩導光体15からUVを排水11に向けて照射することで、TiO2の触媒効率を向上させることができるため、有機物の分解能力を更に向上させ、十分な排水11の処理効果を得ることができる。このため、排水11中の有機物の濃度が高い場合であっても有機物を効率良く分解除去し、処理水23として排出することができる。
【0050】
本実施例に係る第1の排水処理装置10Aにおいては、工場等から排出される排水を対象として説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、有機物濃度が比較的低い家庭用排水等にも用いることができる。
【実施例2】
【0051】
本発明の実施例2に係る第2の排水処理装置について、図9を参照して説明する。図9は、本発明の実施例2に係る第2の排水処理装置の構成を簡略に示す図である。なお、実施例1と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。図9に示すように、本実施例に係る第2の排水処理装置10Bは、図1に示す実施例1に係る第1の排水処理装置10Aの排水処理槽12内に光触媒被覆漏洩導光体17に向けて酸素(O2)31を供給する酸素供給部32を有するものである。酸素供給部32は、光触媒被覆漏洩導光体17の下端側から光触媒被覆漏洩導光体17に向けて酸素31を排水11中に供給するようにしている。排水処理槽12内に供給される酸素31の供給量は、調節弁V13により調節される。
【0052】
水中の水分子は、光触媒により上記式(2)のように、分解することで、OHラジカル(OH-)が発生するが、酸素31を排水11中に供給することで、光触媒により下記式(4)のように、更に排水11中にOH-を発生させることができる。
1/2O2+H+ → OH- ・・・(4)
【0053】
排水11中に生じたOH-により、上記式(3)のように、排水11中の固形分また光触媒表面に付着した有機物(Cmn)を排水11中に溶解させることができる。
【0054】
排水11中のCo2+、Hg2+、Fe2+などの重金属イオンは、光触媒により還元され、光触媒層16の表面に付着するが、酸素31を排水11中に供給することで、光触媒層16の表面に付着した重金属イオンを酸素31により酸化して排水11中に溶解して除去することができる。
【0055】
また、酸素31を排水11中に供給することで排水11中に気泡が生じるため、気泡により光触媒層16に付着した有機物や重金属を除去するのを促進することができる。
【0056】
よって、本実施例に係る第2の排水処理装置10Bによれば、酸素供給部32から排水11中に光触媒被覆漏洩導光体17に向けて供給した酸素31により、光触媒層16に付着した有機物や重金属を除去することができるため、光触媒層16の光触媒機能の性能低下を防止することができる。
【0057】
本実施例に係る第2の排水処理装置10Bにおいては、漏洩導光体15に光源13から光14として可視光を照射するようにしているが、本実施例は、これに限定されるものではなく、光源13からUVを照射するようにしてもよい。光源13からUVを照射する場合、酸素供給部32から供給された酸素31は光源13のUVに含まれる185nmから250nm程度の波長の光を吸収すると、下記式(5)のようにオゾン(O3)を生成する。
2+O → O3 ・・・(5)
【0058】
光源13からUVを照射することで、漏洩導光体15を介して排水11中にUVが照射される。光触媒層16として、TiO2からなるTiO2層とした場合、185nmの波長の光を受けて排水11中の酸素から生成されたオゾン(O3)は、TiO2層の表面において下記式(6)のように反応して酸化剤を生成し、有機物を酸化分解する。また、光触媒層16の担体を多孔質体とすることで、TiO2層の表面積が増大し、TiO2層の表面において更に多くの酸化剤を生成することができるため、有機物の酸化分解を促進し、更に効率よく有機物を酸化分解することができる。
3 → O・+O2- ・・・(6)
【0059】
よって、光源13からUVを照射することで、排水処理槽12内に供給した酸素31から生成されたオゾンが光触媒層16の表面で分解し、O・及びO2-を生成する。これにより、排水11に接触する酸化剤を増加させ、有機物の酸化分解を促進することができるため、有機物の分解効率を更に向上させ、排水11中の有機物を更に効率良く分解することができ、十分な排水11の処理効果を得ることができる。また、オゾンに変化しなかった酸素も光触媒層16の光触媒により酸化剤を生成するため、有機物の分解に使用することができる。更に、オゾンを発生させるための装置を用いることなく使用することができるため、コストを更に低く抑えることができる。
【実施例3】
【0060】
本発明の実施例3に係る第3の排水処理装置について、図面を参照して説明する。図10は、本発明の実施例3に係る第3の排水処理装置の構成を簡略に示す図である。なお、実施例1、2と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。図10に示すように、本実施例に係る第3の排水処理装置10Cは、図1に示す実施例1に係る第1の排水処理装置10Aに、太陽からの太陽光41を集光する反射板(光集光手段)42と、反射板42で反射した太陽光41を受光し、複数の光ファイバ18に導光する分配器(分配手段)43とを有するものである。なお、複数の光ファイバ18は、ホルダー44で束ねるようにしている。
【0061】
反射板42は、太陽光41が照射される方向に湾曲した放物曲面を有する反射板である。反射板42に入射した太陽光41は反射板42によって分配器43の受光面の面上の一点又はその周辺に集光され、分配器43で受光される。分配器43は、複数の光ファイバ18と連結され、反射板42により集光した太陽光41を分配器43と連結する各々の光ファイバ18に伝達し、光ファイバ18を介して光触媒被覆漏洩導光体17に導光する。
【0062】
よって、本実施例に係る第3の排水処理装置10Cによれば、太陽光41の受光量を増大させ、光触媒被覆漏洩導光体17に導光する導光量を増加させることができる。このため、漏洩導光体15から光触媒層16に漏洩する光量を増大させることができるため、光触媒層16における光触媒の反応効率を向上させ、排水11中の有機物、金属イオンの除去効率を向上させることができる。
【0063】
本実施例に係る第3の排水処理装置10Cにおいては、光集光手段として、太陽光41を反射して分配器43に集光させる反射板42を用いているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、光集光手段は、太陽光41など光源からの光を分配器43に集光させることができるものであればよい。光集光手段として、例えば、太陽光41が透過可能な集光レンズを用い、集光レンズを透過した太陽光41を分配器43に集光させるようにしてもよい。
【0064】
本実施例に係る第3の排水処理装置10Cにおいては、太陽光41を1つの反射板42で分配器43に集光するようにしているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、複数の反射板42を用いて分配器43に集光させるようにしてもよい。
【0065】
本実施例に係る第3の排水処理装置10Cにおいては、装置全体を反射率の高い反射鏡などで囲み、反射板42に受光させ、太陽光41を集光するようにしてもよい。反射板42の回りを反射率の高い反射鏡などで囲むことにより、太陽光41の集光効率を向上させ、外部の太陽光41を更に効率良く利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【0066】
以上のように、本発明に係る排水処理装置は、排水中の有機物を効率的に分解することができるため、排水中に含まれる有機物を分解処理する排水処理装置として用いるのに適している。
【符号の説明】
【0067】
10A〜10C 第1〜第3の排水処理装置
11 排水
12 排水処理槽
13 光源
14 光
15 漏洩導光体
15a 導光部
15b 漏洩部
16 光触媒層
17 光触媒被覆漏洩導光体
18 光ファイバ(導光体)
21 排水供給管
22 ファイバアダプタ
23 処理水
024 排出管
31 酸素(O2
32 酸素供給部
41 太陽光
42 反射板(光集光手段)
43 分配器(分配手段)
44 ホルダー

【特許請求の範囲】
【請求項1】
排水中の有機物を処理する排水処理装置であって、
前記排水を貯留する排水処理槽と、
光源と、
前記排水処理槽内に少なくとも一つ設けられ、前記光源から照射された光を導光しつつ漏洩させる漏洩導光体の表面に光触媒を含む光触媒層が被覆された光触媒被覆漏洩導光体と、
前記光源から照射された光を前記光触媒被覆漏洩導光体に導光させる導光体とを有し、
前記排水中の有機物を前記光触媒により分解除去することを特徴とする排水処理装置。
【請求項2】
請求項1において、
前記漏洩導光体が、前記光を導光する導光部を有する排水処理装置。
【請求項3】
請求項2において、
前記漏洩導光体が、更に、光の屈折率が前記導光部と同じかそれ以上であり、前記導光部から漏洩した光を漏洩させる漏洩部を有する排水処理装置。
【請求項4】
請求項1乃至3の何れか一つにおいて、
前記光触媒層が、多孔質である排水処理装置。
【請求項5】
請求項4において、
前記排水処理槽内に前記光触媒被覆漏洩導光体に向けて酸素を供給する酸素供給部を有する排水処理装置。
【請求項6】
請求項1乃至5の何れか一つにおいて、
前記光源から照射された光を集光する光集光手段と、
前記集光レンズから反射した光を受光し、前記導光体に導光する分配手段とを有する排水処理装置。
【請求項7】
請求項1乃至6の何れか一つにおいて、
前記光源が、可視光、紫外光又は太陽光である排水処理装置。
【請求項8】
請求項1乃至7の何れか一つにおいて、
前記導光部が、石英ガラス、プラスチックの少なくとも一つ以上を含んで形成されてなる排水処理装置。
【請求項9】
請求項1乃至8の何れか一つにおいて、
前記光触媒が、酸化チタン、酸化亜鉛、硫化カドミウム、酸化鉄の少なくとも一つを含むものである排水処理装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【公開番号】特開2012−20219(P2012−20219A)
【公開日】平成24年2月2日(2012.2.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−159180(P2010−159180)
【出願日】平成22年7月13日(2010.7.13)
【出願人】(000006208)三菱重工業株式会社 (10,378)
【Fターム(参考)】