JP2003010653A - 水処理装置 - Google Patents

水処理装置

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JP2003010653A
JP2003010653A JP2001199902A JP2001199902A JP2003010653A JP 2003010653 A JP2003010653 A JP 2003010653A JP 2001199902 A JP2001199902 A JP 2001199902A JP 2001199902 A JP2001199902 A JP 2001199902A JP 2003010653 A JP2003010653 A JP 2003010653A
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water
filtration membrane
photocatalyst
gas
mixed
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Sakae Fukunaga
栄 福永
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IHI Corp
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Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 濾過膜の目詰まりが少なく、有機物を含む水
を安定的に処理できる水処理装置を提供する。 【解決手段】 濾過膜11を用いて有機物を含む水を濾
過する装置であって、水に混合される粉末状の光触媒
(TiO2 )と、水と光触媒との混合水を照射する光を
発する光源17と、濾過膜11に気体を供給する気体供
給装置18とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、微生物などの有機
物を含む水を処理(殺菌、滅菌、除菌など)する装置に
関し、特に、濾過膜を用いて水を処理する装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、微生物などの有機物を含む水
を処理(殺菌、滅菌、除菌など)する装置としては、濾
過膜を用いて水に含まれる微生物などの有機物を分離除
去する装置が知られている。こうした装置は、薬剤や熱
源などの二次的影響の恐れがある手段を用いないため、
利用しやすいという利点がある一方、濾過膜に有機物
(微生物や有機性コロイド)が付着して目詰まりを起こ
しやすいという問題がある。
【0003】上記水処理装置において、紫外線照射によ
って水に含まれる有機物や濾過膜に付着した有機物を殺
菌あるいは光酸化分解する技術が提案されている。こう
した技術としては、例えば、濾過膜に供給される水を紫
外線照射する技術(特開昭60−023841号公
報)、循環供給される水を紫外線照射する技術(特開昭
57−144083号公報)、濾過膜を紫外線照射する
技術(特開昭63−291604号公報)などがある。
こうした技術では、有機物を殺菌あるいは光酸化分解す
ることにより、濾過膜の目詰まりを抑制できる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、紫外線照射
によって有機物を殺菌あるいは光酸化分解するには、多
量な照射エネルギーが必要となり、照射装置が大掛かり
となってコストアップにつながりやすい。
【0005】そのため、光触媒(TiO2 など)を用い
て、有機物の分解効率を高め、これにより濾過膜の目詰
まりを抑制する技術が提案されている。光触媒を用いる
技術としては、例えば、濾過膜に固定された光触媒を光
照射する技術(特開平10−071311号公報)など
がある。
【0006】しかしながら、こうした光触媒を用いた水
処理装置においても、濾過膜の目詰まりを十分に抑制で
きない場合が多い。
【0007】本発明は、上述する事情に鑑みてなされた
ものであり、濾過膜の目詰まりが少なく、有機物を含む
水を安定的に処理できる水処理装置を提供することを目
的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の水処理装置は、濾過膜を用いて有機物を含
む水を濾過する装置であって、前記水に混合される粉末
状の光触媒と、前記水と前記光触媒との混合水を照射す
る光を発する光源と、前記濾過膜に気体を供給する気体
供給装置とを備えることを特徴とする。この水処理装置
では、水と光触媒との混合水を光照射することにより、
有機物の分解が促進され、濾過膜への有機物の付着が抑
制される。また、濾過膜に供給される気体によって濾過
膜が洗浄される。これらにより、濾過膜の目詰まりが確
実に防止される。
【0009】この場合において、前記濾過膜を収容しか
つ前記混合水を貯溜する反応容器を備え、前記気体供給
装置は、前記反応容器の底部から前記濾過膜に向けて前
記気体を供給するとよい。この場合、反応容器の底部か
ら供給された気体により、反応容器内の混合水が攪拌さ
れ、混合水中での光触媒の沈下が防止されるとともに、
この気体によって水中に光触媒が均質に分散し、光照射
に伴う有機物の分解が安定的に行われる。
【0010】また、前記濾過膜は、中空糸膜からなると
よい。この場合、気体供給装置から供給された気体によ
って混合水中で透過膜が揺れ動き、透過膜が効果的に洗
浄される。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る水処理装置に
ついて図面を参照して説明する。図1は、本発明に係る
水処理装置の実施の形態の一例を示す概略的な構成図で
ある。この水処理装置10は、家庭用水、浄水、工業用
水など、微生物などの有機物を含む水を、濾過膜11を
用いて濾過処理するものである。濾過膜11は、筒状に
形成された反応容器12内に収容され、この反応容器1
2内に処理対象の水が流入するようになっている。
【0012】反応容器12は、その中心軸線が垂直とな
る姿勢に配置され、その上部側面には、処理対象の水が
流入する流入口13が設けられている。反応容器12に
は、反応容器12内の水面高さを計測するレベル計14
が設置されており、このレベル計14の計測結果に基づ
いて、反応容器12内の水面高さが所定の範囲に収まる
ように、濾過膜11に接続された吸引用のポンプ15が
駆動制御される。流入口13から反応容器12内に流入
した処理対象の水は、ポンプ15が駆動されることによ
り、濾過膜11、及び排出配管16を介して、反応容器
12の外部に排出される。
【0013】また、反応容器12に流入した処理対象の
水には、粉末状の光触媒(光触媒作用を有する粉末)が
混入される。光触媒としては、例えば TiO2 ,Zn
O等を用いることができる。本例では、光触媒として、
粒径1μm程度の TiO2が採用される。なお、光触媒
が反応容器12から排出されないように、上記濾過膜1
1は、有機物及び光触媒を分離可能な開口(例えば開口
径0.05〜0.5μm程度)を有している。また、濾
過膜11として、本例では中空糸膜(中空糸膜モジュー
ル)が採用される。
【0014】反応容器12の上部には、上記光触媒(T
iO2 )を励起する光を発する光源として、紫外域(波
長400nm程度以下)の波長の光を発する紫外線ラン
プ17が配置されている。紫外線ランプ17は、反応容
器12に固定された石英管17aの内部に着脱自在に固
定されるとともに、光触媒と処理対象の水とが混合され
た反応容器12内の混合水を広範囲に亙って光照射する
ように、濾過膜11と流入口13との間に複数配置され
ている。
【0015】また、本例の反応容器12には、反応容器
12内に気体を供給する気体供給装置18が接続されて
いる。気体供給装置18は、空気を圧縮する圧縮装置1
9と、圧縮装置19からの空気を反応容器12内に送出
する散気管20とを備えて構成されている。
【0016】散気管20は、反応容器12の底部に配置
され、圧縮装置19から送られた空気を反応容器12中
に送出するための複数の送出口20aを有している。本
例では、送出口20aは濾過膜11に向けられており、
圧縮装置19からの空気を濾過膜11に向けて送出す
る。
【0017】次に、上記構成の水処理装置10の作用に
ついて説明する。上記水処理装置10において、反応容
器12内に流入した処理対象の水は、濾過膜11を介し
て外部に排出される。濾過膜11を処理対象の水が通過
することにより、その水に含まれる有機物が濾過膜11
によって分離除去される。
【0018】また、反応容器12内に流入した水は、光
触媒(TiO2 )と混合される。水と光触媒との混合水
(懸濁水)は、紫外線ランプ17により光照射され、こ
の光照射により、水に含まれる有機物が分解される。す
なわち、光照射により、混合水中のTiO2 の電子が励
起して、正孔(ホール)が生じ、この正孔が水と反応し
て、強力な酸化力を有するOHラジカルが生じる。そし
て、OHラジカルが水中の有機物から電子を奪うこと
で、有機物が分解される。このように、処理対象の水に
含まれる多くの有機物が分解されることで、濾過膜11
への有機物(微生物や有機性コロイド)の付着が抑制さ
れる。
【0019】このとき、濾過膜11には、気体供給装置
18によって気体が供給されており、濾過膜11に付着
した有機物の一部は、この気体(気泡)の力を受けて濾
過膜11から離れる。特に、本例では、濾過膜11とし
て中空糸膜が採用されていることから、濾過膜11が水
中で揺れ動くことで、有機物が濾過膜11から離れやす
い。このように、気体供給装置18から供給される気体
によって濾過膜11が洗浄されることにより、濾過膜1
1の目詰まりが確実に防止される。
【0020】また、気体供給装置18からの気体は、反
応容器12の底部から混合水中に供給されているので、
その気体によって、混合水が攪拌される。これにより、
混合水中での光触媒の沈下が防止され、混合水中に光触
媒が均質に分散する。このように、混合水中に光触媒が
均質に分散することにより、光照射に伴って有機物の分
解が効果的に進行する。
【0021】本例の水処理装置10では、濾過膜11の
目詰まりが確実に防止されるとともに、光照射に伴って
有機物が効果的に分解される。したがって、有機物を含
む水を長期に渡り安定的に処理(殺菌、滅菌、除菌な
ど)できる。
【0022】さらに、紫外線照射によって有機物を光酸
化分解するのに比べて、光触媒(Ti2 )を用いること
で、少ないエネルギーで効果的に有機物を分解できる。
なお、混合水中の光触媒は、濾過膜11で分離され、反
応容器12中に新たに流入する処理対象の水に繰り返し
混合されて利用される。また、光触媒としてのTiO 2
は、人体に対して有害性は極めて低く、わずかに濾過膜
11を通過しても有害にはなりにくい。
【0023】また、混合水中の光触媒が濾過膜11で分
離されることで、濾過膜11の表面に光触媒が付着し、
濾過膜11の表面を光触媒が覆うようになる。この光触
媒が濾過膜11の表面を覆うことによって、物理的に有
機物の濾過膜11への付着が抑制される。また、濾過膜
11の表面及びその近傍での有機物の分解が促進され、
これによっても有機物の濾過膜11への付着が抑制され
る。
【0024】以上、添付図面を参照しながら本発明に係
る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例
に限定されないことは言うまでもない。上述した例にお
いて示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例で
あって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計
要求等に基づき種々変更可能である。
【0025】例えば、上述した例では、濾過膜として中
空糸膜を採用しているが、濾過膜はこれに限定されな
い。濾過膜は、有機物及び光触媒を分離可能であればよ
く、セラミックフィルタや他のメンブレンフィルタなど
でもよい。
【0026】また、上述した例では、反応容器内に紫外
線ランプを挿入しているが、反応容器を透明体(石英ガ
ラスなど)で構成し紫外線ランプを反応容器の周囲に配
置してもよい。あるいは、上面を開放し、上面から紫外
線ランプあるいは太陽光を光源として照射しても良い。
【0027】また、上述した例では、反応容器の底部に
配置された送出口から気体を供給し、この気体によって
混合水を攪拌するとともに、送出口の上方に配置された
濾過膜を洗浄している。つまり、反応容器の底部から気
体を供給することで、同じ送出口から送出された気体に
2つの働きを兼用させている。この場合、主として気体
の浮力を利用することになる。そのため、水処理装置全
体の省スペース化が図れるという利点がある。しかしな
がら、気体の供給方法は、これに限定されるものではな
く、混合水の攪拌用の気体と濾過膜の洗浄用の気体とを
分けて供給してもよい。例えば、底部に配置される気体
の送出口に加え、濾過膜に近い位置に気体の送出口を配
置し、送出された勢いで濾過膜を効果的に洗浄するよう
にしてもよい。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の水処理装
置によれば、光触媒を用いて有機物を分解するととも
に、濾過膜に供給される気体によってその濾過膜を洗浄
することにより、濾過膜の目詰まりが少なく、有機物を
含む水を安定的に処理できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る水処理装置の実施の形態の一例
を示す概略的な構成図である。
【符号の説明】
10 水処理装置 11 濾過膜(中空糸膜) 12 反応容器 17 紫外線ランプ (光源) 18 気体供給装置 20 散気管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C02F 1/72 101 C02F 1/72 101 Fターム(参考) 4D006 HA01 KA12 KA44 KE21P KE23Q MA01 MC03 PA01 PB02 PB24 4D037 AA01 AB02 AB03 BA16 BA18 BB05 CA12 4D050 AA01 AB06 AB11 BB01 BC06 BC09 BD02 BD08 4G069 AA02 BA04A BA04B BA48A CA01 CA05 CA11 EA01X EA01Y EB18Y

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 濾過膜を用いて有機物を含む水を濾過す
    る装置であって、 前記水に混合される粉末状の光触媒と、 前記水と前記光触媒との混合水を照射する光を発する光
    源と、 前記濾過膜に気体を供給する気体供給装置とを備えるこ
    とを特徴とする水処理装置。
  2. 【請求項2】 前記濾過膜を収容しかつ前記混合水を貯
    溜する反応容器を備え、 前記気体供給装置は、前記反応容器の底部から前記濾過
    膜に向けて前記気体を供給することを特徴とする請求項
    1に記載の水処理装置。
  3. 【請求項3】 前記濾過膜は、中空糸膜からなることを
    特徴とする請求項1または請求項2に記載の水処理装
    置。
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