JP2018118191A - 水処理システム - Google Patents
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Abstract
Description
[2] 前記原水槽に導入された前記原水と、これに混合された前記薬液との混合液が導入され、前記混合液に含まれるポリ乳酸多孔質粒子と上澄み液とを分離する濁水処理装置と、前記混合液を前記原水槽から前記濁水処理装置へ送液する混合液送液部と、を備えることを特徴とする[1]に記載の水処理システム。
[3] 前記ポリ乳酸多孔質粒子を凝集させる凝集剤を保持する第三貯留槽と、前記凝集剤を前記第三貯留槽から前記濁水処理装置へ供給する凝集剤供給部と、を備えることを特徴とする[2]に記載の水処理システム。
[4] 前記上澄み液を受け入れて一時的に貯留する放流槽と、前記上澄み液を前記濁水処理装置から前記放流槽へ送液する上澄み液送液部と、を備えることを特徴とする[2]に記載の水処理システム。
[5] 前記濁水処理装置から前記ポリ乳酸多孔質粒子を含む沈殿物を受け入れる貯泥槽と、前記沈殿物を前記濁水処理装置から前記貯泥槽へ移送する沈殿物第一移送部と、を備えることを特徴とする[2]〜[4]の何れか一項に記載の水処理システム。
[6] 前記沈殿物を脱水する脱水装置と、前記沈殿物を前記貯泥槽から前記脱水装置へ移送する沈殿物第二移送部と、を備えることを特徴とする[5]に記載の水処理システム。
本発明の第一態様の水処理システムは、無機化合物の陰イオンを含む原水が導入される原水槽と、前記原水に混合して用いる、ポリ乳酸多孔質粒子が含まれる薬液を保持する薬品槽と、前記薬液を前記薬品槽から前記原水槽へ供給する薬液供給部と、を備える。この水処理システムの一例を図1に示す。
薬液供給部2aは、薬品槽2と原水槽1を接続する配管、ポンプ及びバルブによって構成されている。
濁水処理装置5には、前記凝集剤を第三貯留槽6から濁水処理装置5へ供給する凝集剤供給部6aが接続されている。
放流槽7には、前記上澄み液を濁水処理装置5から放流槽7へ送液する上澄み液送液部5aが接続されている。
貯泥槽8には、前記沈殿物を濁水処理装置5から貯泥槽8へ移送する沈殿物第一移送部5bが接続されている。
脱水装置9には、前記沈殿物を貯泥槽8から脱水装置9へ移送する沈殿物第二移送部8aが接続されている。
上記の接続を行う各部は、配管、バルブ、ポンプ等の公知の接続部材によって構成されている。
以下に説明する水処理方法は、前述した第一態様の水処理システムを利用して、原水(被処理水)に含まれる無機化合物の陰イオンを低減する方法である。この水処理方法によって清浄な処理水が得られる。以下に、水処理システム10を利用した方法を説明する。
次いで、薬液供給部2aを介して薬品槽2から原水槽1へ、ポリ乳酸多孔質粒子が含まれた薬液を導入し、原水と薬液とを混合する(混合工程)。この混合液においてポリ乳酸多孔質粒子に前記無機化合物の陰イオンが接触し、吸着する。その後、混合液送液部1aを介して原水槽1から濁水処理装置5へ、ポリ乳酸多孔質粒子を含む混合液を移送する。
前記薬液におけるポリ乳酸多孔質粒子の分散媒としては、例えば水が好ましい。
原水槽1において、無機化合物の陰イオンを含む原水をポリ乳酸多孔質粒子に接触させることにより、前記陰イオンを前記ポリ乳酸多孔質粒子に吸着させることができる。
前記混合液が弱酸性側であると、無機化合物の陰イオンの吸着力がより高まるメカニズムは不明であるが、次のことが要因として考えられる。すなわち、(1)pHが多孔質構造に影響を与えること、(2)ポリ乳酸の主鎖を構成するエステル結合の一部が多孔質構造の形成時に切断されており、その切断で生じたカルボキシル基及び水酸基のプロトンの脱離(負電荷の形成)が抑制されること、等が考えられる。
上記温度範囲であると、ポリ乳酸多孔質粒子による無機化合物の陰イオンの吸着力を高めることができる。上記温度範囲の下限値以上であると、前記混合液中における無機化合物の陰イオンの拡散速度が高まり、ポリ乳酸多孔質粒子に接触して吸着する効率がより高められる。上記温度範囲の上限値以下であると、ポリ乳酸多孔質粒子の加水分解を抑制し、ポリ乳酸多孔質粒子による無機化合物の陰イオンの吸着力を高めることができる。
通常、接触させるポリ乳酸多孔質粒子の量を多くすれば、吸着可能な陰イオンの量も多くなり、例えば、ポリ乳酸多孔質粒子による無機オキソ酸イオンの吸着量として0.45〜1.5mol/kgが挙げられる。
本発明で用いるポリ乳酸多孔質粒子は公知の方法で化学合成されたものであり、特開2009−242728号公報に開示されたポリ乳酸多孔質粒子の製造方法によって得られたものが好ましい。
本発明で用いるポリ乳酸多孔質粒子の群の上記変動係数は、25%以下が好ましく、20%以下が好ましく、15%以下がさらに好ましい。均一な粒子径を有するポリ乳酸多孔質粒子を用いることによって、安定して均質な吸着性能が得られる。
本発明で用いるポリ乳酸多孔質粒子の上記変動係数は、45%以下が好ましく、35%以下が好ましく、25%以下がさらに好ましい。均一な孔径を有するポリ乳酸多孔質粒子を用いることによって、安定して均質な吸着性能が得られる。
(式) χc(%)=ΔHm÷ΔHf×100
上式中ΔHmはDSC装置で実測したサンプルの融解熱を示し、ΔHfは100%結晶ポリ乳酸の平衡融解熱を示す。
本発明で用いるポリ乳酸多孔質粒子の結晶化度は、50%以上が好ましく、60%以上がより好ましい。結晶化度が高いほど、ポリ乳酸多孔質粒子の靱性などの機械的強度が高まり、本発明の陰イオン吸着方法を実施する際の取り扱いや操作が容易になる。
アンプル管中のフタル酸ジエチルに、高純度のポリL−乳酸(分子量10〜30万)を濃度10質量%となるように添加した。アンプル管内の空気を窒素で置換し、ガスバーナーを用いてアンプル管を封管した後、アンプル管を160℃のオイルバス中に10分間浸し、ポリL−乳酸を溶融させ、さらに0℃のウォーターバス中に20分間浸漬した。この冷却によってアンプル管内にポリ乳酸の粒子が生成した。
上記の粒子をアンプル管から取り出してろ過法によって粒子を回収した。得られた粒子の約10gに対して1000mlのメタノールを添加して洗浄した後、ろ過法によって粒子を回収した。この粒子を真空乾燥によって乾燥し、目的のポリ乳酸多孔質粒子を得た。
作製したポリ乳酸多孔質粒子の一部について金スパッタリングを行い、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、その粒子径等を測定した。
測定の結果、作製したポリ乳酸多孔質粒子の平均粒子径は約40μmであり、その変動係数は約25%であり、平均孔径は約0.4μmであり、その変動係数は約40%であった。
セレンを10mg/L含むセレン酸ナトリウム水溶液(pH6)を調製した。上記合成で得たポリ乳酸多孔質粒子を用いて、以下の実験を行った。
セレン酸イオンを含む上記水溶液に、上記で合成したポリ乳酸多孔質粒子を、0.015、0.025、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0(単位:w/w%)の各濃度で添加した。この水溶液を20℃で1時間撹拌した後に、ポリ乳酸多孔質粒子をろ過法で回収し、ポリ乳酸多孔質粒子が除かれた濾液のセレン酸イオン濃度をJIS K0102:2013年の「67.セレンの水素化合物発生ICP発光分光分析法」によって測定した。
上記試験によって、ポリ乳酸多孔質粒子のセレン酸イオンに対する吸着等温線を得た(図2)。図2に示す結果から、ポリ乳酸多孔質粒子の添加によって、溶存セレン酸イオンの平衡濃度が環境基準(0.01 mg/L)以下になることが確認された。工事現場の排水中に含まれるセレン濃度は0.03〜0.1mg/L程度であることを考慮すると、本発明によってセレンを含む排水を充分に処理できることが理解される。
ポリ乳酸多孔質粒子に代えて、市販の架橋型アクリル樹脂粒子(平均粒子径約20μm、非多孔質)を用いた以外は、実施例1と同様に実験した。
その結果、上記水溶液のセレン酸イオン濃度は、試験前と同じ10mg/Lであった。
Claims (6)
- 無機化合物の陰イオンを含む原水が導入される原水槽と、
ポリ乳酸多孔質粒子が含まれる薬液を保持する薬品槽と、
前記薬液を前記薬品槽から前記原水槽へ供給する薬液供給部と、
を備えることを特徴とする水処理システム。 - 前記原水槽に導入された前記原水と、これに混合された前記薬液との混合液が導入され、前記混合液に含まれるポリ乳酸多孔質粒子と上澄み液とを分離する濁水処理装置と、
前記混合液を前記原水槽から前記濁水処理装置へ送液する混合液送液部と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の水処理システム。 - 前記ポリ乳酸多孔質粒子を凝集させる凝集剤を保持する第三貯留槽と、
前記凝集剤を前記第三貯留槽から前記濁水処理装置へ供給する凝集剤供給部と、
を備えることを特徴とする請求項2に記載の水処理システム。 - 前記上澄み液を受け入れて一時的に貯留する放流槽と、
前記上澄み液を前記濁水処理装置から前記放流槽へ送液する上澄み液送液部と、
を備えることを特徴とする請求項2に記載の水処理システム。 - 前記濁水処理装置から前記ポリ乳酸多孔質粒子を含む沈殿物を受け入れる貯泥槽と、
前記沈殿物を前記濁水処理装置から前記貯泥槽へ移送する沈殿物第一移送部と、
を備えることを特徴とする請求項2〜4の何れか一項に記載の水処理システム。 - 前記沈殿物を脱水する脱水装置と、
前記沈殿物を前記貯泥槽から前記脱水装置へ移送する沈殿物第二移送部と、
を備えることを特徴とする請求項5に記載の水処理システム。
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| JP2017010165A JP2018118191A (ja) | 2017-01-24 | 2017-01-24 | 水処理システム |
Applications Claiming Priority (1)
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002086160A (ja) * | 2000-09-18 | 2002-03-26 | Takuma Co Ltd | フッ素を含む排水の処理方法 |
| JP2006297266A (ja) * | 2005-04-20 | 2006-11-02 | Minowa Koki Kk | 排水処理装置 |
| JP2009242728A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Ryukoku Univ | ポリ乳酸多孔質粒子およびその製造方法 |
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2017
- 2017-01-24 JP JP2017010165A patent/JP2018118191A/ja active Pending
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