JP3621834B2 - 有害物質処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は有害物質処理装置に関し、被処理流体中に含まれる有害物質に対してオゾンによる酸化分解や殺菌等の処理を行う場合に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
貯水槽等の水（被処理水）を処理して浄化水を得る方法の一つとして、オゾンによる酸化処理方法がある。オゾンは強い酸化力を持つ気体であるため、このオゾンには被処理水中のレジオネラ菌やＯ−１５７等を殺菌する作用、被処理水に溶け込んで被処理水の濁りの原因となる有機物を分解して高い透明度を得る作用、着色成分の二重結合を切断して脱色する作用、悪臭の元となる臭いの分子を酸化分解して脱臭する作用等がある。
【０００３】
そして、従来、このオゾンにより被処理水を処理して浄化水を得る場合には、オゾン発生装置で発生したオゾンを被処理水に混合することにより行っていた。しかし、単にオゾンを被処理水に混合したただけでは、被処理水中に微量に含まれる有害物質の酸化分解や殺菌等に寄与する前に分解するオゾンの量も多く、処理効率が悪いという問題があった。
【０００４】
そこで、この問題を解決するため、現在、オゾンや被処理水中の有害物質を吸着する高シリカ吸着剤を内部に充填したセラミック反応器を備えた有害物質処理装置が開発されており、出願もされている。
【０００５】
図３は現在のセラミック反応器を備えた有害物質処理装置の一例を示す概略構成図である。同図に示すように、フィルタ２とセラミック反応器４とが連絡管３によって連結されており、この連絡管３の途中にはオゾンの供給管６が接続されている。また、フィルタ２の流入側（上流側）には被処理水の供給管８が接続され、セラミック反応器４の排出側（下流側）には被処理水（浄化水）の排出管５が接続されている。
【０００６】
従って、上記構成の有害物質処理装置１では、図示しない貯水槽等から供給管８を介して送られてきた被処理水が、まず、フィルタ２に通水され、ここで被処理水から主に目に見えるような粗ゴミ等の比較的大きなものが除去される。その後、連絡管３を流れる被処理水に対して、図示しないオゾン発生装置から供給管５を介して送られてきたオゾンが混合される。そして、このオゾンが混合された被処理水がセラミック反応器４内に流入し、このセラミック反応器４内では、オゾンと被処理水中の有害物質とが、セラミック反応器４内に充填されている高シリカ吸着剤７により吸着されて、当該オゾンによる当該有害物質の酸化分解や殺菌等の処理が効率的に行われる。かくして、被処理水は高効率で浄化されて浄化水となり、排出管５から排出されて所定の用途に利用される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の有害物質処理装置では、フィルタ２とセラミック反応器４とを個別に設置し、これらを連絡管３によって連結した構造であるため、装置全体が比較的大形のものとなって大きな設置スペースを要し、コストもかかる。
【０００８】
また、フィルタ２は粗ゴミ等がある程度溜まった時点で新たなフィルタ２に交換する必要があるため、比較的頻繁にフィルタ交換を行う必要があり、交換されたフィルタ２は廃棄物として廃棄される。
【０００９】
従って、本発明はこのような問題点に鑑み、コンパクト化（省スペース化）や低コスト化を図ることができる有害物質処理装置を提供することを第１課題とする。
また、フィルタの再生が可能な有害物質処理装置を提供することを第２課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記第１課題を解決する第１発明の有害物質処理装置は、被処理水にオゾンを混合し、このオゾンによって前記被処理水中に含まれる有害物質を処理して前記被処理水を浄化する有害物質処理装置であって、
前記被処理水の流入側にフィルタを配置し、前記被処理水の排出側に高シリカペンタシルゼオライト、脱アルミニウムフォージャサイト、メソポーラスシリケートの何れかからなり前記オゾンと前記有害物質とを吸着する吸着剤を内部に充填した反応器を配置した状態で前記フィルタと前記反応器とを結合して一体化し、前記フィルタと前記吸着剤との間の隙間に前記オゾンを注入して前記被処理水に前記オゾンを混合するようにした一体型の構成であることを特徴とする。
【００１１】
また、上記第２課題を解決する第２発明の有害物質処理装置は、第１発明の一体型の有害物質処理装置において、
逆洗水を前記隙間へ流入させて前記隙間から前記フィルタへと逆流させるように構成した逆洗ラインを有することを特徴とする。
【００１２】
また、上記第２課題を解決する第３発明の有害物質処理装置は、第２発明の一体型の有害物質処理装置において、
前記フィルタは前記オゾンに対して耐久性を有するフィルタとし、逆洗時にも前記隙間に前記オゾンを注入して前記逆洗水に混合するように構成したことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１４】
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係る有害物質処理装置の構成図である。
【００１５】
＜構成＞
図１に示すように、本実施の形態１に係る有害物質処理装置１１は、被処理水の流入側（上流側）にフィルタ１２を配置し、被処理水の排出側（下流側）にセラミック反応器１３を配置した状態でフィルタ１２とセラミック反応器１３とを直接的に結合して一体化した一体型の有害物質処理装置である。
【００１６】
フィルタ１２は糸巻フィルタ又はセラミックフィルタ等であり、市販品等、従来から知られているものを適宜利用することができる。一方、詳細は後述するが、セラミック反応器１３は内部に高シリカ吸着剤１４が充填されており、この高シリカ吸着剤１４よってオゾンと被処理水中の有害物質とを吸着することにより、当該オゾンによる当該有害物質の酸化分解や殺菌等の処理を効率的に行うことができるものである。
【００１７】
また、フィルタ１２の流入側（上流側）には、図示しない貯水槽等からフィルタ１２内へと被処理水を導くために、供給管１６が接続されており、セラミック反応器１３の排出側（下流側）には、セラミック反応器１３でオゾン処理されて浄化された被処理水（浄化水）を排出するために、排出管１７が接続されている。更に、フィルタ１２とセラミック反応器１３との結合部には、図示しないオゾン発生装置で発生したオゾンを前記結合部へと導いてフィルタ１２と高シリカ吸着剤１４との隙間１５に注入するために、供給管１８が接続されている。隙間１５に注入されたオゾンは、隙間１５を流れる被処理水に混合される。
【００１８】
ここで、セラミック反応器１３内に充填された高シリカ吸着剤１４について詳細に説明する。
【００１９】
本発明で使用する吸着剤はオゾンを吸着し、且つ、有害物質を吸着するものでなければならない。このような吸着剤の例として、シリカゲル、高シリカペンタシルゼオライト（シリカライト又はＳｉＯ２ ／Ａｌ２ Ｏ３ 比が高いＺＳＭ−５）、脱アルミニウムフォージャサイト（超安定Ｙ型ゼオライト：ＵＳＹ）、及びメソポーラスシリケート（ＭＣＭ−４１、ＦＳＭ−１６、テトラエトキシシランをシリカ源とする低温酸性合成メソポーラスシリケート▲１▼、又は低分子ケイ酸をシリカ源とする低温酸性合成メソポーラスシリケート▲２▼など）などの高シリカ吸着剤を挙げることができる。
【００２０】
これらの高シリカ吸着剤のうちシリカゲルはオゾンや有害物質の吸着能力がやや低く、水に対する耐性も低いが、他の高シリカペンタシルゼオライト、脱アルミニウムフォージャサイト及びメソポーラスシリケートなどはいずれもオゾンの吸着能力が高く、しかも吸着したオゾンの分解率が低く、かつ有害物質を吸着する特性を有するほか、水に対する耐性があり、水処理用に好適なものである。
【００２１】
また、前記高シリカ吸着剤のうち、高シリカペンタシルゼオライトは、シリカ源としてケイ酸ナトリウムやヒュームドシリカを使用し、有機テンプレートとしてテトラプロピルアンモニウムブロミドを使用して１５０〜１８０℃程度で水熱合成を行って得られるＳｉＯ２ ／Ａｌ２ Ｏ３ 比１０〜１０００程度のペンタシルゼオライトである。脱アルミニウムフォージャサイトは、ＳｉＯ２ ／Ａｌ２ Ｏ３ 比５程度のＮａ−Ｙ型ゼオライトをアンモニア水で処理することによりゼオライト骨格のＡｌの大半を除去して得られたＳｉＯ２ ／Ａｌ２ Ｏ３ 比１０〜４００の超安定Ｙ型ゼオライト（ＵＳＹ）である。
【００２２】
メソポーラスシリケートは１０〜１０００オングストロームのメソ孔を有するシリカ系多孔質体であって、種々の製造方法があり、製造条件等によりＳｉＯ２ ／Ａｌ２ Ｏ３ 比１０から実質的にＳｉＯ２ のみのものまで得られている。例えば、ＭＣＭ−４１はモービル社により開発された温度１４０℃、ｐＨ１３．５、シリカ源として水ガラス、ケイ酸ナトリウム、有機テンプレートとしてカチオン系界面活性剤（炭素数８以上）を使用して得られる比表面積１６００ｍ２ ／ｇ程度、ＳｉＯ２ ／Ａｌ２ Ｏ３ 比１０００程度のシリカ系多孔質体である。ＦＭＳ−１６は同じく黒田、稲垣等により開発されたカネマイトにカチオン系界面活性剤をインターカレーションして得られたＭＣＭ−４１と類似の構造のＳｉＯ２ ／Ａｌ２ Ｏ３ 比１０００程度のシリカ系多孔質体である。また、低温メソポーラスシリケート▲１▼はｓｔｕｃｋｙ等により提唱された方法、即ち、シリカ源としてテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を、有機テンプレートとしてカチオン系界面活性剤を使用して室温下にｐＨ１以下で合成するものであり、低温メソポーラスシリケート▲２▼は本出願人において開発した方法、即ち、シリカ源として縮重合したシリカを含まないケイ酸を、有機テンプレートとしてカチオン系界面活性剤を使用して室温ｐＨ１以下で合成するものである。これらの低温メソポーラスシリケートは製造条件等によりＳｉＯ２ ／Ａｌ２ Ｏ３ 比１０から実質的にＳｉＯ２ のみのものまで得ることができる。
【００２３】
また、本出願人における実験結果によれば、これらの高シリカ吸着剤の中でもＳｉＯ２ ／Ａｌ２ Ｏ３ 比７０以上の高シリカペンタシルゼオライト、ＳｉＯ２ ／Ａｌ２ Ｏ３ 比２０以上の脱アルミニウムフォージャサイト、ＳｉＯ２ ／Ａｌ２ Ｏ３ 比２０以上のメソポーラスシリケートが、オゾン吸着能が高く、吸着したオゾンの分解率も低いので好ましい吸着剤である。これらの中では高シリカペンタシルゼオライトはオゾン吸着能は高いがオゾン分解率が若干高い傾向にあり、オゾン吸着能及び分解率を勘案するとＳｉＯ２ ／Ａｌ２ Ｏ３ 比２０以上のメソポーラスシリケートが最も良好な性能を示し、次いでＳｉＯ２ ／Ａｌ２ Ｏ３ 比２０以上の脱アルミニウムフォージャサイト、ＳｉＯ２ ／Ａｌ２ Ｏ３ 比７０以上の高シリカペンタシルゼオライトの順である。
【００２４】
これらの吸着剤はそれぞれ使用目的に応じて単独又は混合物の形で粒状、ペレット状、ラシヒリング状、ハニカム状など任意の形状に成形して使用する。また、被処理水の入口側に高濃度オゾンの吸着性能の高いメソポーラスシリケートを、被処理水（浄化水）の出口側に低濃度オゾンの吸着性能の高い脱アルミニウムフォージャサイトを充填した２層構造の吸着剤層としてオゾンの使用効率を高めることもできる。
【００２５】
＜作用・効果＞
上記構成の有害物質処理装置１１では、貯水槽等から供給管１６を介して送られてきた被処理水が、まず、フィルタ１２に通水され、ここで被処理水から主に目に見えるような粗ゴミ等の比較的大きなものが除去される。その後、フィルタ１２から出て隙間１５を流れる被処理水に対し、オゾン発生装置から供給管１８を介して送られてきたオゾンが混合される。このオゾンが混合された被処理水はセラミック反応器１３内に流入し、このセラミック反応器１３内では、オゾンと被処理水中の有害物質とが高シリカ吸着剤１４により吸着されて、当該オゾンによる当該有害物質の酸化分解や殺菌等の処理が効率的に行われる。かくして、被処理水は高効率で浄化されて浄化水となり、排出管１７から排出されて所定の用途に利用される。
【００２６】
そして、本有害物質処理装置１１はフィルタ１２とセラミック反応器とを一体化して一体型の有害物質処理装置としたため、装置全体をコンパクト化することができて省スペース化を図ることができ、また、低コスト化を図ることもできる。
【００２７】
［実施の形態２］
図２は本発明の実施の形態２に係る有害物質処理装置の構成図であり、同図（ａ）には通常時の状態を示し、同図（ｂ）には逆洗時の状態を示す。
【００２８】
＜構成＞
図２に示すように、本実施の形態２に係る有害物質処理装置２１は、上記実施の形態１の有害物質処理装置１１と同様に、被処理水の流入側（上流側）にフィルタ１２を配置し、被処理水の排出側（下流側）にセラミック反応器１３を配置した状態でフィルタ１２とセラミック反応器１３とを直接的に結合して一体化した一体型の有害物質処理装置である。
【００２９】
フィルタ１２は糸巻フィルタ又はセラミックフィルタ等であり、市販品等、従来から知られているものを適宜利用することができる。但し、詳細は後述するが、フィルタ１２の逆洗時にオゾンを注入しない場合には、フィルタ１２として糸巻フィルタ等のようなオゾンに対して耐久性のないものを用いてもよいが、前記逆洗時にオゾンを注入する場合には、フィルタ１２としてセラミックフィルタ等のようなオゾンに対して耐久性を有するものを用いなければならない。
【００３０】
セラミック反応器１３は内部に高シリカ吸着剤１４が充填されており、この高シリカ吸着剤１４よってオゾンと被処理水中の有害物質とを吸着することにより、当該オゾンによる当該有害物質の酸化分解や殺菌等の処理を効率的に行うことができるものである（高シリカ吸着剤の詳細は上記実施の形態１参照）。
【００３１】
また、フィルタ１２の流入側（上流側）には、図示しない貯水槽等からフィルタ１２内へと被処理水を導くために、供給管１６が接続されており、セラミック反応器１３の排出側（下流側）には、セラミック反応器１３でオゾン処理されて浄化された被処理水（浄化水）を排出するために、排出管１７が接続されている。更に、フィルタ１２とセラミック反応器１３との結合部には図示しないオゾン発生装置で発生したオゾンを前記結合部へと導いてフィルタ１２と高シリカ吸着剤１４との隙間１５に注入するために、供給管１８が接続されている。隙間１５に注入されたオゾンは、隙間１５を流れる被処理水に混合される。
【００３２】
そして、供給管１６には電磁弁２２が設けられており、この電磁弁２２の上流側においてバイパス管２６が接続されている。このバイパス管２６はフィルタ１２をバイパスしてフィルタ１２とセラミック反応器１３との結合部に接続されている。バイパス管２６には電磁弁２３が設けられている。更に、フィルタ１２側には逆洗水を排出するために排出管２７が接続されており、この排出管２７には電磁弁２４が設けられている。また、セラミック反応器１３側の排出管１７には電磁弁２５が設けられている。
【００３３】
電磁弁２２，２３，２４，２５の開閉状態は、図示しない切り替え回路によって自動的に又は手動操作により、通常状態と逆洗状態とに切り替えられる。即ち、通常時には、図２（ａ）に示すように電磁弁２２，２５を開けて電磁弁２３，２４を閉める一方、逆洗時には、図２（ｂ）に示すように電磁弁２２，２５を閉じて電磁弁２３，２４を開ける。
【００３４】
＜作用・効果＞
上記構成の有害物質処理装置２１では、通常時は、図２（ａ）に示すように電磁弁２２，２５が開けられ電磁弁２３，２４が閉じられた状態で上記実施の形態１の有害物質処理装置１１と同様に、貯水槽等から供給管１６を介して送られてきた被処理水が、まず、フィルタ１２に通水され、ここで被処理水から主に目に見えるような粗ゴミ等の比較的大きなものが除去される。その後、フィルタ１２を通過して隙間１５を流れる被処理水に対し、オゾン発生装置から供給管１８を介して送られてきたオゾンが混合される。このオゾンが混合された被処理水はセラミック反応器１３内に流入し、このセラミック反応器１３内では、オゾンと被処理水中の有害物質とが高シリカ吸着剤１４により吸着されて、当該オゾンによる当該有害物質の酸化分解や殺菌等の処理が効率的に行われる。かくして、被処理水は高効率で浄化されて浄化水となり、排出管１７から排出されて所定の用途に利用される。
【００３５】
一方、逆洗時には、電磁弁２２，２５が閉じられ電磁弁２３，２４が開けられる。この状態で、供給管１６により送られてきた被処理水は、バイパス管２６によりフィルタ１２をバイパスして隙間１５へ流入し、この隙間１５からフィルタ１２へと逆流する。その結果、フィルタ１２は逆洗され、フィルタ１２に付着していた粗ゴミ等が除去されて再生される。その後、被処理水（逆洗水）は排出管２４から排出されて廃棄される。
【００３６】
このように、本有害物質処理装置２１では、被処理水をフィルタ１２をバイパスさせて隙間１５へ流入させ、この隙間１５からフィルタ１２へと逆流させる逆洗ラインを設けたことにより、フィルタ１２を逆洗して再生させることができる。このため、フィルタ１２を交換せずに長期間利用することができるようになり、フィルタ交換を頻繁に行う必要がなくなる。
【００３７】
そして、フィルタ１２をセラミックフィルタ等のようなオゾンに対して耐久性を有するフィルタとした場合には、逆洗時にも、隙間１５にオゾンを注入して逆洗水（バイパスした被処理水）に混合することができる。
【００３８】
オゾンを混合させた逆洗水によってフィルタ１２を逆洗した場合には、フィルタ１２にこびりついた有機物等、オゾンを混合しない逆洗水で単に逆洗しただけでは除去できないようなものもオゾンによる酸化分解によって除去することができるようになる。従って、フィルタ１２をより確実に再生させることができるようになり、フィルタ交換をせずにより長期間利用することができるようになるため、メンテナンスフリー化を図ることができる。メンテナンスフリーになれば、フィルタ交換の手間が不要になるばかりでなく、交換したフィルタを廃棄物として廃棄することもなくなる。
【００３９】
なお、上記実施の形態２では、被処理水をフィルタ１２をバイパスさせてフィルタ１２と高シリカ吸着剤１４との間の隙間１５に流入することにより、逆洗水としても有効に利用しているが、必ずしも、このように被処理水を逆洗水として利用する場合に限定するものではなく、被処理水以外の水（例えば貯溜した浄化水等）を隙間１５に流入し、逆洗水として利用するように構成してもよい。特に、浄化水等の清浄な水によって逆洗する場合には、フィルタ１２或いはセラミック反応器１３に粗ゴミ等が付着する虞がなくなる。
【００４１】
また、上記実施の形態１、２では、フィルタ１２と高シリカ吸着剤１４との間の隙間１５にオゾンを注入しているが、フィルタ１２がセラミックフィルタ等のようにオゾンに対して耐久性のあるものであれば、このフィルタ１２の上流側からオゾンを注入して被処理水に混合させることも考えられる。しかし、この場合には、注入したオゾンのほとんどがフィルタ１２に溜まった粗ゴミ等の酸化分解等を行うことにより消費されてしまい、オゾンの本来の目的である被処理水中に微量に含まれる有害物質の酸化分解等が有効に行われなくなってしまう。このため、オゾンはフィルタ１２と高シリカ吸着剤１４との間の隙間１５に注入したほうがよい。
【００４２】
また、上記実施の形態１、２では、フィルタ１２を上流側に配置し、セラミック反応器１３を下流側に配置しているが、逆に、セラミック反応器１３を上流側に配置し、フィルタ１２を下流側に配置することも考えられる。しかし、この場合には、粗ゴミ等の比較的大きなものまでセラミック反応器１３内に溜まって高シリカ吸着剤１４の充填層が詰まってしまい、オゾン等を吸着することができなくなってしまうことがある。従って、セラミック反応器１３の本来の目的である被処理水中に微量に含まれる有害物質のオゾン処理が有効に行われなくなってしまう。このため、フィルタ１２を上流側に配置し、セラミック反応器１３を下流側に配置したほうがよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上、発明の実施の形態と共に具体的に説明したように、第１発明の有害物質処理装置は、被処理水にオゾンを混合し、このオゾンによって前記被処理水中に含まれる有害物質を処理して前記被処理水を浄化する有害物質処理装置であって、
前記被処理水の流入側にフィルタを配置し、前記被処理水の排出側に高シリカペンタシルゼオライト、脱アルミニウムフォージャサイト、メソポーラスシリケートの何れかからなり前記オゾンと前記有害物質とを吸着する吸着剤を内部に充填した反応器を配置した状態で前記フィルタと前記反応器とを結合して一体化し、前記フィルタと前記吸着剤との間の隙間に前記オゾンを注入して前記被処理水に前記オゾンを混合するようにした一体型の構成であることを特徴とする。
【００４４】
従って、この第１発明の有害物質処理装置によれば、フィルタと反応器とを一体化して一体型の有害物質処理装置としたため、装置全体をコンパクト化することができて省スペース化を図ることができ、また、低コスト化を図ることもできる。
【００４５】
また、第２発明の有害物質処理装置は、第１発明の一体型の有害物質処理装置において、
逆洗水を前記隙間へ流入させて前記隙間から前記フィルタへと逆流させるように構成した逆洗ラインを有することを特徴とする。
【００４６】
従って、この第２発明の有害物質処理装置によれば、逆洗ラインを設けたことにより、フィルタを逆洗して再生させることができるため、フィルタを交換せずに長期間利用することができるようになり、フィルタ交換を頻繁に行う必要がなくなる。
【００４７】
また、第３発明の有害物質処理装置は、第２発明の一体型の有害物質処理装置において、
前記フィルタは前記オゾンに対して耐久性を有するフィルタとし、逆洗時にも前記隙間に前記オゾンを注入して前記逆洗水に混合するように構成したことを特徴とする。
【００４８】
従って、この第３発明の有害物質処理装置によれば、フィルタをオゾンに対して耐久性を有するフィルタ（セラミックフィルタ等）とし、逆洗時にも隙間にオゾンを注入して逆洗水に混合するようにしたため、フィルタにこびりついた有機物等、オゾンを混合しない逆洗流体で単に逆洗しただけでは除去できないようなものもオゾンによる酸化分解によって除去することができるようになる。従って、フィルタをより確実に再生させることができるようになり、フィルタ交換をせずにより長期間利用することができるようになるため、メンテナンスフリー化を図ることができる。メンテナンスフリーになれば、フィルタ交換の手間が不要になるばかりでなく、交換したフィルタを廃棄物として廃棄することもなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る有害物質処理装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る有害物質処理装置の構成図である。
【図３】現在の有害物質処理装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１１，２１ 一体型の有害物質処理装置
１２ フィルタ
１３ セラミック反応器
１４ 高シリカ吸着剤
１５ 隙間
１６，１８ 供給管
１７，２７ 排出管
２２，２３，２４，２５ 電磁弁
２６ バイパス管
【発明の属する技術分野】
本発明は有害物質処理装置に関し、被処理流体中に含まれる有害物質に対してオゾンによる酸化分解や殺菌等の処理を行う場合に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
貯水槽等の水（被処理水）を処理して浄化水を得る方法の一つとして、オゾンによる酸化処理方法がある。オゾンは強い酸化力を持つ気体であるため、このオゾンには被処理水中のレジオネラ菌やＯ−１５７等を殺菌する作用、被処理水に溶け込んで被処理水の濁りの原因となる有機物を分解して高い透明度を得る作用、着色成分の二重結合を切断して脱色する作用、悪臭の元となる臭いの分子を酸化分解して脱臭する作用等がある。
【０００３】
そして、従来、このオゾンにより被処理水を処理して浄化水を得る場合には、オゾン発生装置で発生したオゾンを被処理水に混合することにより行っていた。しかし、単にオゾンを被処理水に混合したただけでは、被処理水中に微量に含まれる有害物質の酸化分解や殺菌等に寄与する前に分解するオゾンの量も多く、処理効率が悪いという問題があった。
【０００４】
そこで、この問題を解決するため、現在、オゾンや被処理水中の有害物質を吸着する高シリカ吸着剤を内部に充填したセラミック反応器を備えた有害物質処理装置が開発されており、出願もされている。
【０００５】
図３は現在のセラミック反応器を備えた有害物質処理装置の一例を示す概略構成図である。同図に示すように、フィルタ２とセラミック反応器４とが連絡管３によって連結されており、この連絡管３の途中にはオゾンの供給管６が接続されている。また、フィルタ２の流入側（上流側）には被処理水の供給管８が接続され、セラミック反応器４の排出側（下流側）には被処理水（浄化水）の排出管５が接続されている。
【０００６】
従って、上記構成の有害物質処理装置１では、図示しない貯水槽等から供給管８を介して送られてきた被処理水が、まず、フィルタ２に通水され、ここで被処理水から主に目に見えるような粗ゴミ等の比較的大きなものが除去される。その後、連絡管３を流れる被処理水に対して、図示しないオゾン発生装置から供給管５を介して送られてきたオゾンが混合される。そして、このオゾンが混合された被処理水がセラミック反応器４内に流入し、このセラミック反応器４内では、オゾンと被処理水中の有害物質とが、セラミック反応器４内に充填されている高シリカ吸着剤７により吸着されて、当該オゾンによる当該有害物質の酸化分解や殺菌等の処理が効率的に行われる。かくして、被処理水は高効率で浄化されて浄化水となり、排出管５から排出されて所定の用途に利用される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の有害物質処理装置では、フィルタ２とセラミック反応器４とを個別に設置し、これらを連絡管３によって連結した構造であるため、装置全体が比較的大形のものとなって大きな設置スペースを要し、コストもかかる。
【０００８】
また、フィルタ２は粗ゴミ等がある程度溜まった時点で新たなフィルタ２に交換する必要があるため、比較的頻繁にフィルタ交換を行う必要があり、交換されたフィルタ２は廃棄物として廃棄される。
【０００９】
従って、本発明はこのような問題点に鑑み、コンパクト化（省スペース化）や低コスト化を図ることができる有害物質処理装置を提供することを第１課題とする。
また、フィルタの再生が可能な有害物質処理装置を提供することを第２課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記第１課題を解決する第１発明の有害物質処理装置は、被処理水にオゾンを混合し、このオゾンによって前記被処理水中に含まれる有害物質を処理して前記被処理水を浄化する有害物質処理装置であって、
前記被処理水の流入側にフィルタを配置し、前記被処理水の排出側に高シリカペンタシルゼオライト、脱アルミニウムフォージャサイト、メソポーラスシリケートの何れかからなり前記オゾンと前記有害物質とを吸着する吸着剤を内部に充填した反応器を配置した状態で前記フィルタと前記反応器とを結合して一体化し、前記フィルタと前記吸着剤との間の隙間に前記オゾンを注入して前記被処理水に前記オゾンを混合するようにした一体型の構成であることを特徴とする。
【００１１】
また、上記第２課題を解決する第２発明の有害物質処理装置は、第１発明の一体型の有害物質処理装置において、
逆洗水を前記隙間へ流入させて前記隙間から前記フィルタへと逆流させるように構成した逆洗ラインを有することを特徴とする。
【００１２】
また、上記第２課題を解決する第３発明の有害物質処理装置は、第２発明の一体型の有害物質処理装置において、
前記フィルタは前記オゾンに対して耐久性を有するフィルタとし、逆洗時にも前記隙間に前記オゾンを注入して前記逆洗水に混合するように構成したことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１４】
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係る有害物質処理装置の構成図である。
【００１５】
＜構成＞
図１に示すように、本実施の形態１に係る有害物質処理装置１１は、被処理水の流入側（上流側）にフィルタ１２を配置し、被処理水の排出側（下流側）にセラミック反応器１３を配置した状態でフィルタ１２とセラミック反応器１３とを直接的に結合して一体化した一体型の有害物質処理装置である。
【００１６】
フィルタ１２は糸巻フィルタ又はセラミックフィルタ等であり、市販品等、従来から知られているものを適宜利用することができる。一方、詳細は後述するが、セラミック反応器１３は内部に高シリカ吸着剤１４が充填されており、この高シリカ吸着剤１４よってオゾンと被処理水中の有害物質とを吸着することにより、当該オゾンによる当該有害物質の酸化分解や殺菌等の処理を効率的に行うことができるものである。
【００１７】
また、フィルタ１２の流入側（上流側）には、図示しない貯水槽等からフィルタ１２内へと被処理水を導くために、供給管１６が接続されており、セラミック反応器１３の排出側（下流側）には、セラミック反応器１３でオゾン処理されて浄化された被処理水（浄化水）を排出するために、排出管１７が接続されている。更に、フィルタ１２とセラミック反応器１３との結合部には、図示しないオゾン発生装置で発生したオゾンを前記結合部へと導いてフィルタ１２と高シリカ吸着剤１４との隙間１５に注入するために、供給管１８が接続されている。隙間１５に注入されたオゾンは、隙間１５を流れる被処理水に混合される。
【００１８】
ここで、セラミック反応器１３内に充填された高シリカ吸着剤１４について詳細に説明する。
【００１９】
本発明で使用する吸着剤はオゾンを吸着し、且つ、有害物質を吸着するものでなければならない。このような吸着剤の例として、シリカゲル、高シリカペンタシルゼオライト（シリカライト又はＳｉＯ２ ／Ａｌ２ Ｏ３ 比が高いＺＳＭ−５）、脱アルミニウムフォージャサイト（超安定Ｙ型ゼオライト：ＵＳＹ）、及びメソポーラスシリケート（ＭＣＭ−４１、ＦＳＭ−１６、テトラエトキシシランをシリカ源とする低温酸性合成メソポーラスシリケート▲１▼、又は低分子ケイ酸をシリカ源とする低温酸性合成メソポーラスシリケート▲２▼など）などの高シリカ吸着剤を挙げることができる。
【００２０】
これらの高シリカ吸着剤のうちシリカゲルはオゾンや有害物質の吸着能力がやや低く、水に対する耐性も低いが、他の高シリカペンタシルゼオライト、脱アルミニウムフォージャサイト及びメソポーラスシリケートなどはいずれもオゾンの吸着能力が高く、しかも吸着したオゾンの分解率が低く、かつ有害物質を吸着する特性を有するほか、水に対する耐性があり、水処理用に好適なものである。
【００２１】
また、前記高シリカ吸着剤のうち、高シリカペンタシルゼオライトは、シリカ源としてケイ酸ナトリウムやヒュームドシリカを使用し、有機テンプレートとしてテトラプロピルアンモニウムブロミドを使用して１５０〜１８０℃程度で水熱合成を行って得られるＳｉＯ２ ／Ａｌ２ Ｏ３ 比１０〜１０００程度のペンタシルゼオライトである。脱アルミニウムフォージャサイトは、ＳｉＯ２ ／Ａｌ２ Ｏ３ 比５程度のＮａ−Ｙ型ゼオライトをアンモニア水で処理することによりゼオライト骨格のＡｌの大半を除去して得られたＳｉＯ２ ／Ａｌ２ Ｏ３ 比１０〜４００の超安定Ｙ型ゼオライト（ＵＳＹ）である。
【００２２】
メソポーラスシリケートは１０〜１０００オングストロームのメソ孔を有するシリカ系多孔質体であって、種々の製造方法があり、製造条件等によりＳｉＯ２ ／Ａｌ２ Ｏ３ 比１０から実質的にＳｉＯ２ のみのものまで得られている。例えば、ＭＣＭ−４１はモービル社により開発された温度１４０℃、ｐＨ１３．５、シリカ源として水ガラス、ケイ酸ナトリウム、有機テンプレートとしてカチオン系界面活性剤（炭素数８以上）を使用して得られる比表面積１６００ｍ２ ／ｇ程度、ＳｉＯ２ ／Ａｌ２ Ｏ３ 比１０００程度のシリカ系多孔質体である。ＦＭＳ−１６は同じく黒田、稲垣等により開発されたカネマイトにカチオン系界面活性剤をインターカレーションして得られたＭＣＭ−４１と類似の構造のＳｉＯ２ ／Ａｌ２ Ｏ３ 比１０００程度のシリカ系多孔質体である。また、低温メソポーラスシリケート▲１▼はｓｔｕｃｋｙ等により提唱された方法、即ち、シリカ源としてテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を、有機テンプレートとしてカチオン系界面活性剤を使用して室温下にｐＨ１以下で合成するものであり、低温メソポーラスシリケート▲２▼は本出願人において開発した方法、即ち、シリカ源として縮重合したシリカを含まないケイ酸を、有機テンプレートとしてカチオン系界面活性剤を使用して室温ｐＨ１以下で合成するものである。これらの低温メソポーラスシリケートは製造条件等によりＳｉＯ２ ／Ａｌ２ Ｏ３ 比１０から実質的にＳｉＯ２ のみのものまで得ることができる。
【００２３】
また、本出願人における実験結果によれば、これらの高シリカ吸着剤の中でもＳｉＯ２ ／Ａｌ２ Ｏ３ 比７０以上の高シリカペンタシルゼオライト、ＳｉＯ２ ／Ａｌ２ Ｏ３ 比２０以上の脱アルミニウムフォージャサイト、ＳｉＯ２ ／Ａｌ２ Ｏ３ 比２０以上のメソポーラスシリケートが、オゾン吸着能が高く、吸着したオゾンの分解率も低いので好ましい吸着剤である。これらの中では高シリカペンタシルゼオライトはオゾン吸着能は高いがオゾン分解率が若干高い傾向にあり、オゾン吸着能及び分解率を勘案するとＳｉＯ２ ／Ａｌ２ Ｏ３ 比２０以上のメソポーラスシリケートが最も良好な性能を示し、次いでＳｉＯ２ ／Ａｌ２ Ｏ３ 比２０以上の脱アルミニウムフォージャサイト、ＳｉＯ２ ／Ａｌ２ Ｏ３ 比７０以上の高シリカペンタシルゼオライトの順である。
【００２４】
これらの吸着剤はそれぞれ使用目的に応じて単独又は混合物の形で粒状、ペレット状、ラシヒリング状、ハニカム状など任意の形状に成形して使用する。また、被処理水の入口側に高濃度オゾンの吸着性能の高いメソポーラスシリケートを、被処理水（浄化水）の出口側に低濃度オゾンの吸着性能の高い脱アルミニウムフォージャサイトを充填した２層構造の吸着剤層としてオゾンの使用効率を高めることもできる。
【００２５】
＜作用・効果＞
上記構成の有害物質処理装置１１では、貯水槽等から供給管１６を介して送られてきた被処理水が、まず、フィルタ１２に通水され、ここで被処理水から主に目に見えるような粗ゴミ等の比較的大きなものが除去される。その後、フィルタ１２から出て隙間１５を流れる被処理水に対し、オゾン発生装置から供給管１８を介して送られてきたオゾンが混合される。このオゾンが混合された被処理水はセラミック反応器１３内に流入し、このセラミック反応器１３内では、オゾンと被処理水中の有害物質とが高シリカ吸着剤１４により吸着されて、当該オゾンによる当該有害物質の酸化分解や殺菌等の処理が効率的に行われる。かくして、被処理水は高効率で浄化されて浄化水となり、排出管１７から排出されて所定の用途に利用される。
【００２６】
そして、本有害物質処理装置１１はフィルタ１２とセラミック反応器とを一体化して一体型の有害物質処理装置としたため、装置全体をコンパクト化することができて省スペース化を図ることができ、また、低コスト化を図ることもできる。
【００２７】
［実施の形態２］
図２は本発明の実施の形態２に係る有害物質処理装置の構成図であり、同図（ａ）には通常時の状態を示し、同図（ｂ）には逆洗時の状態を示す。
【００２８】
＜構成＞
図２に示すように、本実施の形態２に係る有害物質処理装置２１は、上記実施の形態１の有害物質処理装置１１と同様に、被処理水の流入側（上流側）にフィルタ１２を配置し、被処理水の排出側（下流側）にセラミック反応器１３を配置した状態でフィルタ１２とセラミック反応器１３とを直接的に結合して一体化した一体型の有害物質処理装置である。
【００２９】
フィルタ１２は糸巻フィルタ又はセラミックフィルタ等であり、市販品等、従来から知られているものを適宜利用することができる。但し、詳細は後述するが、フィルタ１２の逆洗時にオゾンを注入しない場合には、フィルタ１２として糸巻フィルタ等のようなオゾンに対して耐久性のないものを用いてもよいが、前記逆洗時にオゾンを注入する場合には、フィルタ１２としてセラミックフィルタ等のようなオゾンに対して耐久性を有するものを用いなければならない。
【００３０】
セラミック反応器１３は内部に高シリカ吸着剤１４が充填されており、この高シリカ吸着剤１４よってオゾンと被処理水中の有害物質とを吸着することにより、当該オゾンによる当該有害物質の酸化分解や殺菌等の処理を効率的に行うことができるものである（高シリカ吸着剤の詳細は上記実施の形態１参照）。
【００３１】
また、フィルタ１２の流入側（上流側）には、図示しない貯水槽等からフィルタ１２内へと被処理水を導くために、供給管１６が接続されており、セラミック反応器１３の排出側（下流側）には、セラミック反応器１３でオゾン処理されて浄化された被処理水（浄化水）を排出するために、排出管１７が接続されている。更に、フィルタ１２とセラミック反応器１３との結合部には図示しないオゾン発生装置で発生したオゾンを前記結合部へと導いてフィルタ１２と高シリカ吸着剤１４との隙間１５に注入するために、供給管１８が接続されている。隙間１５に注入されたオゾンは、隙間１５を流れる被処理水に混合される。
【００３２】
そして、供給管１６には電磁弁２２が設けられており、この電磁弁２２の上流側においてバイパス管２６が接続されている。このバイパス管２６はフィルタ１２をバイパスしてフィルタ１２とセラミック反応器１３との結合部に接続されている。バイパス管２６には電磁弁２３が設けられている。更に、フィルタ１２側には逆洗水を排出するために排出管２７が接続されており、この排出管２７には電磁弁２４が設けられている。また、セラミック反応器１３側の排出管１７には電磁弁２５が設けられている。
【００３３】
電磁弁２２，２３，２４，２５の開閉状態は、図示しない切り替え回路によって自動的に又は手動操作により、通常状態と逆洗状態とに切り替えられる。即ち、通常時には、図２（ａ）に示すように電磁弁２２，２５を開けて電磁弁２３，２４を閉める一方、逆洗時には、図２（ｂ）に示すように電磁弁２２，２５を閉じて電磁弁２３，２４を開ける。
【００３４】
＜作用・効果＞
上記構成の有害物質処理装置２１では、通常時は、図２（ａ）に示すように電磁弁２２，２５が開けられ電磁弁２３，２４が閉じられた状態で上記実施の形態１の有害物質処理装置１１と同様に、貯水槽等から供給管１６を介して送られてきた被処理水が、まず、フィルタ１２に通水され、ここで被処理水から主に目に見えるような粗ゴミ等の比較的大きなものが除去される。その後、フィルタ１２を通過して隙間１５を流れる被処理水に対し、オゾン発生装置から供給管１８を介して送られてきたオゾンが混合される。このオゾンが混合された被処理水はセラミック反応器１３内に流入し、このセラミック反応器１３内では、オゾンと被処理水中の有害物質とが高シリカ吸着剤１４により吸着されて、当該オゾンによる当該有害物質の酸化分解や殺菌等の処理が効率的に行われる。かくして、被処理水は高効率で浄化されて浄化水となり、排出管１７から排出されて所定の用途に利用される。
【００３５】
一方、逆洗時には、電磁弁２２，２５が閉じられ電磁弁２３，２４が開けられる。この状態で、供給管１６により送られてきた被処理水は、バイパス管２６によりフィルタ１２をバイパスして隙間１５へ流入し、この隙間１５からフィルタ１２へと逆流する。その結果、フィルタ１２は逆洗され、フィルタ１２に付着していた粗ゴミ等が除去されて再生される。その後、被処理水（逆洗水）は排出管２４から排出されて廃棄される。
【００３６】
このように、本有害物質処理装置２１では、被処理水をフィルタ１２をバイパスさせて隙間１５へ流入させ、この隙間１５からフィルタ１２へと逆流させる逆洗ラインを設けたことにより、フィルタ１２を逆洗して再生させることができる。このため、フィルタ１２を交換せずに長期間利用することができるようになり、フィルタ交換を頻繁に行う必要がなくなる。
【００３７】
そして、フィルタ１２をセラミックフィルタ等のようなオゾンに対して耐久性を有するフィルタとした場合には、逆洗時にも、隙間１５にオゾンを注入して逆洗水（バイパスした被処理水）に混合することができる。
【００３８】
オゾンを混合させた逆洗水によってフィルタ１２を逆洗した場合には、フィルタ１２にこびりついた有機物等、オゾンを混合しない逆洗水で単に逆洗しただけでは除去できないようなものもオゾンによる酸化分解によって除去することができるようになる。従って、フィルタ１２をより確実に再生させることができるようになり、フィルタ交換をせずにより長期間利用することができるようになるため、メンテナンスフリー化を図ることができる。メンテナンスフリーになれば、フィルタ交換の手間が不要になるばかりでなく、交換したフィルタを廃棄物として廃棄することもなくなる。
【００３９】
なお、上記実施の形態２では、被処理水をフィルタ１２をバイパスさせてフィルタ１２と高シリカ吸着剤１４との間の隙間１５に流入することにより、逆洗水としても有効に利用しているが、必ずしも、このように被処理水を逆洗水として利用する場合に限定するものではなく、被処理水以外の水（例えば貯溜した浄化水等）を隙間１５に流入し、逆洗水として利用するように構成してもよい。特に、浄化水等の清浄な水によって逆洗する場合には、フィルタ１２或いはセラミック反応器１３に粗ゴミ等が付着する虞がなくなる。
【００４１】
また、上記実施の形態１、２では、フィルタ１２と高シリカ吸着剤１４との間の隙間１５にオゾンを注入しているが、フィルタ１２がセラミックフィルタ等のようにオゾンに対して耐久性のあるものであれば、このフィルタ１２の上流側からオゾンを注入して被処理水に混合させることも考えられる。しかし、この場合には、注入したオゾンのほとんどがフィルタ１２に溜まった粗ゴミ等の酸化分解等を行うことにより消費されてしまい、オゾンの本来の目的である被処理水中に微量に含まれる有害物質の酸化分解等が有効に行われなくなってしまう。このため、オゾンはフィルタ１２と高シリカ吸着剤１４との間の隙間１５に注入したほうがよい。
【００４２】
また、上記実施の形態１、２では、フィルタ１２を上流側に配置し、セラミック反応器１３を下流側に配置しているが、逆に、セラミック反応器１３を上流側に配置し、フィルタ１２を下流側に配置することも考えられる。しかし、この場合には、粗ゴミ等の比較的大きなものまでセラミック反応器１３内に溜まって高シリカ吸着剤１４の充填層が詰まってしまい、オゾン等を吸着することができなくなってしまうことがある。従って、セラミック反応器１３の本来の目的である被処理水中に微量に含まれる有害物質のオゾン処理が有効に行われなくなってしまう。このため、フィルタ１２を上流側に配置し、セラミック反応器１３を下流側に配置したほうがよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上、発明の実施の形態と共に具体的に説明したように、第１発明の有害物質処理装置は、被処理水にオゾンを混合し、このオゾンによって前記被処理水中に含まれる有害物質を処理して前記被処理水を浄化する有害物質処理装置であって、
前記被処理水の流入側にフィルタを配置し、前記被処理水の排出側に高シリカペンタシルゼオライト、脱アルミニウムフォージャサイト、メソポーラスシリケートの何れかからなり前記オゾンと前記有害物質とを吸着する吸着剤を内部に充填した反応器を配置した状態で前記フィルタと前記反応器とを結合して一体化し、前記フィルタと前記吸着剤との間の隙間に前記オゾンを注入して前記被処理水に前記オゾンを混合するようにした一体型の構成であることを特徴とする。
【００４４】
従って、この第１発明の有害物質処理装置によれば、フィルタと反応器とを一体化して一体型の有害物質処理装置としたため、装置全体をコンパクト化することができて省スペース化を図ることができ、また、低コスト化を図ることもできる。
【００４５】
また、第２発明の有害物質処理装置は、第１発明の一体型の有害物質処理装置において、
逆洗水を前記隙間へ流入させて前記隙間から前記フィルタへと逆流させるように構成した逆洗ラインを有することを特徴とする。
【００４６】
従って、この第２発明の有害物質処理装置によれば、逆洗ラインを設けたことにより、フィルタを逆洗して再生させることができるため、フィルタを交換せずに長期間利用することができるようになり、フィルタ交換を頻繁に行う必要がなくなる。
【００４７】
また、第３発明の有害物質処理装置は、第２発明の一体型の有害物質処理装置において、
前記フィルタは前記オゾンに対して耐久性を有するフィルタとし、逆洗時にも前記隙間に前記オゾンを注入して前記逆洗水に混合するように構成したことを特徴とする。
【００４８】
従って、この第３発明の有害物質処理装置によれば、フィルタをオゾンに対して耐久性を有するフィルタ（セラミックフィルタ等）とし、逆洗時にも隙間にオゾンを注入して逆洗水に混合するようにしたため、フィルタにこびりついた有機物等、オゾンを混合しない逆洗流体で単に逆洗しただけでは除去できないようなものもオゾンによる酸化分解によって除去することができるようになる。従って、フィルタをより確実に再生させることができるようになり、フィルタ交換をせずにより長期間利用することができるようになるため、メンテナンスフリー化を図ることができる。メンテナンスフリーになれば、フィルタ交換の手間が不要になるばかりでなく、交換したフィルタを廃棄物として廃棄することもなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る有害物質処理装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る有害物質処理装置の構成図である。
【図３】現在の有害物質処理装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１１，２１ 一体型の有害物質処理装置
１２ フィルタ
１３ セラミック反応器
１４ 高シリカ吸着剤
１５ 隙間
１６，１８ 供給管
１７，２７ 排出管
２２，２３，２４，２５ 電磁弁
２６ バイパス管
Claims (3)
- 被処理水にオゾンを混合し、このオゾンによって前記被処理水中に含まれる有害物質を処理して前記被処理水を浄化する有害物質処理装置であって、
前記被処理水の流入側にフィルタを配置し、前記被処理水の排出側に高シリカペンタシルゼオライト、脱アルミニウムフォージャサイト、メソポーラスシリケートの何れかからなり前記オゾンと前記有害物質とを吸着する吸着剤を内部に充填した反応器を配置した状態で前記フィルタと前記反応器とを結合して一体化し、前記フィルタと前記吸着剤との間の隙間に前記オゾンを注入して前記被処理水に前記オゾンを混合するようにした一体型の構成であることを特徴とする有害物質処理装置。 - 請求項１に記載する一体型の有害物質処理装置において、
逆洗水を前記隙間へ流入させて前記隙間から前記フィルタへと逆流させるように構成した逆洗ラインを有することを特徴とする有害物質処理装置。 - 請求項２に記載する一体型の有害物質処理装置において、
前記フィルタは前記オゾンに対して耐久性を有するフィルタとし、逆洗時にも前記隙間に前記オゾンを注入して前記逆洗水に混合するように構成したことを特徴とする有害物質処理装置。
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