废水所含有机物的处理方法、装置、系统及沥青回收系统的制作方法

专利名称：废水所含有机物的处理方法、装置、系统及沥青回收系统的制作方法
废水所含有机物的处理方法、装置、系统及沥青回收系统技术领域解的有机物的处理方法、有机物的处理装置、有机物的处理系统以及沥青的回收系统。
背景技术：
作为处理废水中的有机物的例子，有如下方法向废水中投入活性炭，吸 附除去有机物，或者将废水通过填充有吸附剂的吸附槽，吸附除去有机物。在这些方法中，如果吸附剂达到饱和吸附，就不会进行在此以上的吸附， 需要追加或交换吸附剂，甚至取出吸附剂，进行加热再生。在交换时，作为吸 附剂的使用后的活性炭被当作废弃物处理。另外，在加热再生时，吸附着的有 机物会脱离下来，因此，有必要对其进行处理。另外，在再生时，活性炭的一 部分被氧化而产生损耗。另外，已知有采用由电解生成的活性氧来氧化分解废水中的有机物的方 法。作为该方法的一个例子，例示了如下内容使储存废液的废液储存槽中的 废液在电解槽之间循环，在电解槽内进行电解，使得在循环的废液中生成活性氧，通过生成的活性氧的氧化分解作用来氧化分解有机物(参照专利文献l)。 但是，在该专利文献l中，并没有涉及到吸附剂的使用。另外，作为使有机物吸附在活性炭上并电解的方法，有如下方法将粪便 排泄物二次处理水进行臭氧氧化后，向在阴阳两极之间填充了粒状活性炭的复 极活性炭填充电解装置通水、通电，将有机物吸纳、吸附使其电解氧化(参照 专利文献2)。在该专利文献2的方法中，吸附剂粒子也作为复极式的电极使 用，因此其不可缺少导电性。因而，作为吸附剂被限定为活性炭。另外，由于 活性炭成为电极，因此，在阳极侧产生活性炭的氧化，而逐渐地消耗活性炭。专利文献l:日本特开平8-192162号7>才艮发明内容在油田釆油时伴随产生的油田产出水或在从油砂提取重质油时使用的废 水等中，混入大量的油成分。因而，在将废水排放到海洋或江河时，必须除去油成分，使其达到排;改标准以下。由于近年的环境规章的强化，使得现在的情况是必须进一步降低油分的含 量。另外，在再循环利用废水时，由于油成分附着在配管等的恶劣影响，因此 有必要除去油成分。作为处理废水中的油分的方法，有生物处理，但在处理时要耗费时间，有 设备要大型化的缺点。在废水中的油中，有不溶于水而以油滴存在的物质(油 分)，还有像有机酸一样溶于水的物质。对于油分，可以相分离或添加凝集剂 作为絮凝体分离。对于溶于水的物质，有使其吸附于活性炭这样的吸附剂来分离的方法，但 当吸附达到饱和时，就需要交换新吸附剂，或者通过加热吸附剂使其脱离再生。 对于脱离的有机物，也需要使其伴随着燃料燃烧等的后处理。另外，在加热活 性炭再生时，存在活性炭的一部分被氧化或消耗的缺点。本发明的目的是提供一种废水中含有的有机物的处理方法、有机物的处理 装置、有机物的处理系统以及沥青回收系统，使得在分离废水中含有的有机物 时，能高效地脱离、分解吸附在吸附剂上的有机物，并能简单地进行吸附剂的 再生和有机物的分解。特征为，向填充吸附剂的吸附槽中供给废水，使废水中含有的有机物吸附于吸 附槽的吸附剂上，然后，在电解槽对阳极和阴极通电来电解含有电解质的水， 将由此得到的电解液供给于所述吸附槽的吸附剂，使与有机物和吸附剂接触， 从而使吸附于所述吸附剂的有机物脱离或分解。(2)实现上述目的的本发明所涉及的废水中含有的有机物的处理装置的 特征为，其具备填充了吸附剂的吸附槽以及电解槽，该电解槽含有阳极和阴极 并在该阳极和阴极之间进行通电来电解含有电解质的水，将含有有机物的废水 供给于所述吸附槽，使该有机物吸附于填充在所述吸附槽的吸附剂，设置将所 述电解槽的电解液循环供给于所述吸附槽的配管，使吸附于所述吸附剂的所述有机物脱离或分解。特征为，其具备填充了吸附剂的多个吸附槽以及多个电解槽，该电解槽含有阳 极和阴极并在该阳极和阴极之间进行通电来电解含有电解质的水，将含有有机 物的废水供给于所述吸附槽中的一个，使该有机物吸附于填充在所述这个吸附 槽中的吸附剂，检测所述这个吸附槽的出口的有机物浓度，在吸附性能下降时 由设置的切换供给设备将所述废水切换供给于其他的吸附槽，并由设置的配管 将所述电解槽的电解液循环供给于所述吸附性能下降的这个吸附槽，使吸附于 填充在这个吸附槽的吸附剂的有机物脱离或者分解。(4) 上述(2)或(3)中记载的废水中所含有的有机物的处理装置的特 征为，所述有机物以有机酸作为主成分。(5) 上述(2)或(3)中记载的废水中所含有的有机物的处理装置的特 征为，所述吸附剂是活性炭或沸石。(6) 上述(2)或(3)中记载的废水中所含有的有机物的处理装置的特 征为，所述阳极是由形成在钛基板上的含有白金、钌、铟、钇、铑中的至少一 种的层来构成的。(7) 上述(2)或(3)中记载的废水中所含有的有机物的处理装置的特 征为，所述电解质是氯化钠或氯化钾。(8) 实现上述目的本发明所涉及的废水中含有的有机物的处理系统的特 征为，其具备凝集槽和具有磁分离装置和旋转过滤膜的分离部，该凝集槽用来 在废水中添加凝集剂和磁性粉来形成含有所述磁性粉的絮凝体，该磁分离装置 是利用磁力来分离在废水中形成的所述絮凝体，该旋转过滤膜是从含有该絮凝 体的废水中过滤废水，在用所述旋转过滤膜过滤的废水流下的下游侧，设置有 吸附槽和电解槽，该吸附槽在内部填充有用于从废水中吸附分离有机物的吸附 剂该电解槽通过在阳极和阴极之间通电，电解含有电解质的水来生成电解液， 将源自所述电解槽的电解液供给填充在所述吸附槽的吸收废水中的有机物的 所述吸附剂，使两者接触，从而使吸附于该吸附剂的所述有机物脱离或分解。(9) 实现上述目的的本发明所涉及的沥青回收系统的特征为，其具有 将挖掘的油砂粉碎的粉碎机；向该粉碎的油砂供给温水来提取沥青的沥青提取装置；将由该沥青提取装置排放的废水净化的净化装置；将由所述净化装置净 化的废水中的有机物分解的有机物处理装置；将由该有机物处理装置处理的水 供给于所述沥青提取装置的配管系统。根据本发明，采用吸附剂能在短时间内分离废水中含有的有机物，使电解 槽的电解液循环使得吸附剂再生，因此不必移动吸附剂。另外，由于只在再生 时向水中添加盐，因此盐的使用量少，并且处理水中几乎不含盐，因此可以以 原状态排出或者再循环利用。


图l是表示作为本发明的第1实施例的废水中所含有的有机物的处理装置 的概略结构图。图2是模式地表示本发明的处理装置的吸附槽出口的有机物浓度变化的 特性图。图3是模式地表示本发明的处理装置的再生时循环电解液时的有机物浓 度的特性图。图4是表示作为本发明的第2实施例的废水中所含有的有机物的处理装置 的概略结构图。图5是表示作为本发明的第3实施例的废水中所含有的有机物的处理装置 的概略结构图。图6是表示作为本发明的第4实施例的废水中所含有的有机物的处理装置 的概略结构图。图7是表示作为本发明的第5实施例的废水中所含有的有机物的处理装置 的概略结构图。图8是表示作为本发明的第6实施例的废水中所含有的有机物的处理装置 的概略结构图。图9是表示作为本发明的第7实施例的废水中所含有的有机物的处理装置 系统的概略结构图。图10是表示利用露天挖掘的沥青回收系统的比较例的概略结构图。 图11是表示作为本发明的第8实施例的沥青回收系统的概略结构图。 图12是表示作为本发明的第9实施例的沥青回收系统的概略结构图。图13是表示作为本发明的第10实施例的沥青回收系统的概略结构图。图14是表示作为本发明的第11实施例的沥青回收系统的概略结构图。 图15是表示利用SAGD法的沥青回收方法的比较例的概略结构图。 图16是表示作为本发明的第12实施例的沥青回收系统的概略结构图。 图17是表示作为本发明的第13实施例的沥青回收系统的概略结构图。 符号说明1:废水供给配管，2:吸附槽，3:吸附剂，4:废水排出配管，6:电解 槽，7:直流电源，8:阴极，9:阳极，13:药液箱，15:热交换器，16:废 水槽，51:被处理水，53:药剂注入设备，54:磁性粒子，55:凝集剂，56: 凝集槽，57: pH调节剂，58:凝集助剂，59:分离部，60:旋转过滤膜，61: 过滤水，62:清洗装置，63:旋转圓筒体，64:磁场产生设备，65:污泥回收 板，66:污泥箱，101:油砂，104:沥青提取工序，108:净化处理工序，110: 储水池，130:有机物的处理装置，140:电解系统，150:蒸气生成器，160: 分离机，170:净化装置。
具体实施方式
首先，在说明用于实施本发明的最佳方式之前，先说明本发明的处理原理。 在本发明中，含有有机物的废水在通过吸附剂层(具有填充了粒状、球状、 圆柱状等的粒子的层或者蜂巢结构等，并没有特别规定形状)之时，有机物被 吸附于吸附剂表面。如果通过吸附剂层的水的有机物浓度达到排;改标准以下， 就可于该状态排放。另外，如果水满足再循环的标准，就可以再循环。由于吸附剂具有能够吸附有机物的最大量(最大吸附量)，因此，在达到 饱和时，就不能够吸附在此以上的量。因此，需要将吸附剂更换成新品或再生 工序。最大吸附量取决于吸附物质和吸附条件，因吸附剂的不同而有不同的值。 在本发明中，利用由电解生成的电解液进行吸附剂的再生。如果电解溶解电解质如氯化钠的水，电解液由酸性变为中性时， 一般认为会产生如下的反应。在阳极有氯气、次氯酸或氧产生，由阴极产生氢(神崎，电气化学，73(No.U)，969 (2005)中记载)。阳极2C1—+2e—Cl2(pH<3)……(1)<formula>formula see original document page 10</formula>
这些反应的发生难易度取决于电极材料，例如，由于白金的氧过电压高， 因此，在将白金用作阳极时，比起氧的生成会先进行氯或次氯酸的生成。生成 的次氯酸的氧化力强，能够将有机物氧化成二氧化石友。使在电解中生成的次氯酸与吸附有机物的吸附剂接触，从而能够氧化有机 物，实现吸附剂的再生。在(1)式中生成的氯也有一部分溶解在水中，生成 次氯酸。另外，次氯酸之外，也认为生成作为氧化剂的臭氧或过氧化氢、活性 氧。在此，将粒状活性炭用于吸附剂，首先使有机酸的一种即醋酸吸附于吸附 剂上。另一方面，制作将白金用于阳极和阴极的电解槽，将氯化钠水溶液作为 电解液来电解。 一边电解一边将电解液循环供给于吸附了醋酸的吸附剂，在求 得电解液中的醋酸浓度的随时间的变化时，会发现在循环开始之后醋酸浓度暂 时升高，此后降低的现象。与电解液接触时，醋酸从吸附剂脱离的速度比氧化 分解的速度大，因而，电解液中的醋酸浓度先上升，当脱离的醋酸减少时，就 以醋酸的氧化分解为主，因而醋酸浓度降低。电解液与吸附剂接触时，对有机物脱离的理由进行考察。从电解的反应来看，在(1)式中没有氬离子的生成，在(2)式中用2 个电子生成l个氢离子。另一方面，在阴极的反应(4)式中，用2个电子消 灭2个氢离子。即，当在阳极进行(1)式和(2)式的反应，在阴极进行(4) 式的反应时，作为整体消耗氢离子，pH向碱性一侧移动。即，通过电解仅溶 解氯化钠的近于中性的水，得到碱性的电解液。将碱性的电解液与吸附了有机物的吸附剂接触，使有机物脱离。因而，如 果用隔膜或离子交换膜分割阳极室和阴极室，并仅使用阴极室的电解液，则碱 性增强，能够以更好的效果进行脱离。另外，由于一对电解液进行电解一边供 给电解液，因此，由于电解液的电阻而使温度上升。该温度上升还能促进脱离。在本发明中，如上所述，为了脱离或分解吸附于吸附剂的有机物，使用在 电解中生成的碱性电解液和次氯酸这样的氧化剂。在电解中，作为氧化剂的原料，并且为了提高导电性而添加氯化物，将阳极和阴极浸渍在该电解液中，在 两者之间流通直流电。通过使电解中的电解液与吸附剂接触，利用脱离或分解， 从吸附剂中去除有机物，因此，能够使用该吸附剂再次吸附分离废水中的有机 物。另外，脱离到电解液中的有机物被在电解中生成的氧化剂分解，因此不需 要对有机物进行后处理。采用本发明，用碱再生吸附剂时，使用在电解中生成的碱，因此，不需要 购买碱，并且用在电解中生成的氧化剂氧化分解有机物，因此，也能够将分解 处理后的电解液作为碱水再利用。当然，也可以作为酸的中和剂使用。实施例1下面，对作为上述本发明的第1实施例的废水中含有的有机物的处理装置 进行说明。在由图1所示的第1实施例的有机物的处理装置中，l是含有有机物的废水的供给配管，2是吸附槽。在该吸附槽2内，填充活性炭等吸附剂3。 4是废水排出配管，6是投入电解液的电解槽，在该电解槽6内的电解液中配 置阴极8和阳极9。阴极8和阳极9连接直流电源7。5是将电解槽6内的电解液供给于吸附槽2的电解液供给配管，10是设置 在电解液供给配管5上的泵，11是用于将吸附槽2内的电解液回流到电解槽6 的电解液回流配管，12是为了有效利用电解槽6内的碱液而设置的排出配管。 在图中，没有记载清洗吸附剂3的配管系统。在作为上述第1实施例的有机物的处理装置中，使吸附剂3吸附有机物后， 为了脱离或分解吸附于吸附剂3的有机物，使用在电解中生成碱性电解液和次 氯酸这样的氧化剂。在电解中，作为氧化剂的原料并且为了提高导电性，添加氯化物，在添加 氯化物的电解槽6内的电解液中浸渍阳极9和阴极8，在两极9、 8之间由直 流电源7流通直流电。通过使电解中的电解液与吸附剂3接触，利用脱离或分解，从吸附剂3 除去有机物，因此，能够采用该吸附剂3再次吸附分离废水中的有机物。另外，脱离到电解液中的有机物被在电解中生成的氧化剂分解，因此，也 不需要对有机物的后处理。用碱再生吸附剂3时，使用在电解中生成的碱，因 此不需要购买碱，并且用在电解中生成的氧化剂氧化分解有机物，因此也可以将分解处理后的电解液作为碱水再利用。当然，也能够作为酸中和剂使用。 下面，对用上述第l实施例的有机物的处理装置实施的试验进行说明。在图1所示的第1实施例中，在吸附槽2 (内径40mm，长度200mm，玻 璃制造)的内部，填充50mL (约28g)作为吸附剂3的活性炭(可乐丽制造， 夕，L zr —》kwl0/32,粒径150~250|im )。将含有10g/L醋酸的模拟废水，以SV (空间速度)19h",通过供给配管 1从吸附槽2的下部向上部供给，使废水中含有的醋酸在室温下吸附于吸附剂 3上。在吸附槽2的出口分析醋酸浓度，在供给初期几乎片全测不出醋酸，醋酸被 吸附在吸附剂3上。当供给一段时间的模拟废水时，醋酸浓度开始上升，当供 给大约400mL的模拟废水时，醋酸浓度与入口浓度大致相同。即，吸附达到 饱和。求出浓度和供给量的积分值，求得醋酸的吸附量为70mg/g的吸附量。将 模式地表示上述状况中的吸附槽2出口的废水中的有机物浓度的变化的图示 于图2中。以这种状态通过排出配管4从吸附槽2排出废水。接着，在电解槽6 (200mL,玻璃制造)中设置阳极9和阴极8。另一方 面，使氯化钠(NaCl)溶解于精制水中，调制NaCl浓度为1.6wt。/。的电解液， 加入到电解槽6中。阳极9、阴极8都使用在钛基板上被覆白金的电极 (40mmx40mm,厚度lmm),使电极之间的距离为5mm，在电流密度为 125mA/ct^的条件下进行电解。 一边电解， 一边将电解液以16ml/min的速度 供给于吸附槽2中。此时的电解温度约为30°C。为了使离开吸附槽的电解液再次回流到电解槽6中，通过设置于吸附槽2 和电解槽6之间的电解液供给配管5和电解液回流配管11使电解液循环。电 解液初期pH为6.1，但随着电解而向碱性一侧移动，可以看出醋酸浓度的上 升。即，醋酸^A吸附剂3上脱离。但是，此后的醋酸浓度开始下降，在120 分钟后达到100mg/L以下。此时的pH为13。将模式地表示上述状况的电解 液中的有机物浓度的循环时的变化的图示于图3中。由此可以认为，当在吸附醋酸的吸附剂3上循环电解液时，醋酸从吸附剂3上脱离，脱离的醋酸被由电解生成的次氯酸、活性氧等氧化分解。为了确认此假设，用稀盐酸(浓度约为1%)清洗吸附剂3后，用水清洗，向吸附槽2 再次流通含有10g/L醋酸的模拟废水，检验醋酸的吸附。从其结果看出再次吸 附醋酸。与上述图l所示的本发明的第1实施例的有机物的处理装置相同结构的有 机物的处理装置中，作为吸附剂3采用沸石(H-ZSM-5，粒径fl.5mm,长度 10~20 mm， Si02/Al203比=40、 90和190这3种)代替活性炭，实施与第1实 施例情况相同的试验。使吸附剂容积为50mL，此时的重量为30g。试验的结果为，Si02/Al203比=40、 90和190的沸石的醋酸吸附量分别为 42、 78和95mg/g。与实施例1 一样，确认产生吸附的醋酸的脱离和氧化分解， 确认出脱离、氧化分解后再次吸附醋酸。作为上述图1所示的本发明的第1实施例的有机物的处理装置的电解槽6 中设置的阳极9，对使用在钛基板上被覆氧化钌、氧化铟的电极的情形进行了 研究。另外，阴极8与图l所示的本发明的第1实施例的有机物的处理装置的 阴极相同。在此情形下，也确认出吸附的醋酸产生了脱离和氧化分解。 实施例2图4是表示作为本发明的第2实施例的废水中含有的有机物的处理装置， 在该图4所示的第2实施例中，图1所示的第1实施例的有机物的处理装置的 结构和符号为同符号的是同一部分，因此，这里省略对其详细的说明。该第2实施例为，在图1所示的第1实施例的有机物的处理装置中，为了 能追加、供给被电解槽6消耗的药剂，设置了容量为50mL的药液箱13。药 液箱13内的药液由配管14被供给到电解槽6内。实施例3图5是表示在作为本发明的第3实施例的废水中含有的有机物的处理装置 中实施的试-验的图，作为前述的第2实施例的药液箱13内的药剂，使用氯化 钾(KC1)来代替氯化钠。将20wt。/。KCl水溶液填充到药液箱13内。在电解槽6内先只加入水，电解前从药液箱13向电解槽6中注入氯化钾 使其浓度为1.0wt%，搅拌(未记载搅拌器)均一化后，在阳极9和阴极8之间通电。其结果，确认出吸附的醋酸产生了脱离和氧化分解。作为图5所示的第3实施例的有机物的处理装置，图4所示的第2实施例 的有机物的处理装置的结构和符号为同符号的是同一部分，因此，这里省略对 其详细的说明。该第3实施例为，图4所示的第2实施例中从电解槽6向吸附槽2的循环 线，即电解液供给配管5上设置热交换器15，构成电解槽6和吸附槽2的电 解液循环系。另外，设置保持废水的废水槽16。该废水槽16内的废水由泵17 通过配管1供给到吸附槽2中。根据该第3实施例，在电解槽6内的电解液的温度低的情形中，通过用热 交换器15加热使电解液的温度上升来促进有机物的脱离，另外，在电解液的 温度过高的情形中，能够通过用热交换器15冷却使电解液冷却，可以高效率 地运转装置。实施例4图6是表示作为本发明的第4实施例的废水中含有的有机物的处理装置的 图。在该图6所示的第4实施例中，将电解液的温度升温至60。C。除此之外， 进行与图4所示的第2实施例相同的实验，确认出吸附的醋酸产生了脱离和氧 化分解。提高电解液的温度能促进醋酸从吸附剂脱离。图6所示的第4实施例，图4所示的第2实施例的结构和符号为同符号的 是同一部分或相当的部分，因此这里省略对其详细的"i兌明。在该第4实施例中，作为处理废水中的有机物的别的对策，是将电解槽6 设置在吸附槽2的内部，具体来讲，是在吸附槽2的下部侧(废水的供给侧) 上配置阳极9和阴极8，使其相对于废水流入方向垂直，另外，在吸附槽2中 填充电解液之后，起动循环泵18，使电解液从吸附槽2的下方至上方循环。在该第4实施例中，与所述的实施例一样，能够将废水中含有的有机物降 低至排放标准以下。对用作为上述图6所示的第4实施例的废水中所含有的有机物的处理装置 实施的试验进行说明，在吸附槽2 (内径40mm,长度200mm,玻璃制造)的 下侧的内部中设置阳极9和阴极8。阳极9、阴极8都使用在钛基板上被覆白金的网状的圆形电极(直径30mm，厚度lmm),电极之间距离为5mm。在其上部填充50mL (约28g)作为吸附 剂3的活性炭(可乐丽制造，夕，k - 一/L kwl0/32,粒径150 250pm )。对吸附剂3，以SV (空间速度)19h-',从吸附槽2的下部至上部供给含 有10g/L醋酸的模拟废水，吸附废水中含有的醋酸。在吸附槽2的出口，分析 醋酸浓度，在供给初期几乎检测不出醋酸，醋酸被吸附在吸附剂3上。当供给一段时间模拟废水时，醋酸浓度逐渐上升，当供给大约400mL的 模拟废水时，醋酸浓度变得大致与入口浓度相同。即，吸附达到饱和。求浓度和供给量的积分值，求醋酸的吸附量为70mg/g-吸附剂。在此状态 下停止模拟废水的供给，去除吸附槽2的废水(未记载用于排去废水的配管)。接着，将放入药液箱13的浓度为1.6wt。/。的NaCl电解液供给于吸附槽中。 电解液填充到吸附槽2后，起动循环泵18，电解液以16ml/min的流量循环。然后，在阳极9和阴极8之间通电，进行电解。此时的电流密度为 250mA/cm2 (表观面积)。电解液向石威性一侧移动，并且发现醋酸浓度上升， 但之后，醋酸浓度开始降低，120分钟后，为100mg/L以下。此时的pH为13。然后，排出电解液，再次向吸附槽2中流通含有10g/L的醋酸的模拟废水， 检验醋酸的吸附。从其结果得知醋酸被再次吸附。实施例5图7是表示作为本发明的第5实施例的废水中含有有机物的处理装置的 图，在该图7的第5实施例中，图6所示的第4实施例的结构和符号为同符号 的是同一部分或相当的部分，因此这里省略对其详细的说明。在该第5实施例中，将图6所示的第4实施例的有机物的处理装置作为2 系列(A系和B系)并列设置而构成，在由填充于一个系统的吸附槽内的填 充剂所产生的吸附除去废水中的有机物的时候，填充于另 一个系统的吸附槽的 吸附剂用电解液脱离或氧化分解吸附的有机物，从而能够连续地处理废水。在该图7所示的第5实施例中，与前述图6所示的第4实施例的有机物的 处理装置的条件相同，首先，操作进行废水供给切换的阀门19,使废水流入B 系吸附槽2,使醋酸吸附在填充的吸附剂3上后，对阀门19实施反向的操作 进行切换，使废水供给于A系的吸附槽2。在用B系将醋酸吸附于填充在吸附槽2的吸附剂3的期间，从A系的吸附槽2排出废水，切换阀门20、 21,将加入药液箱13的1.6wt%NaCl水溶液 供给于填充在A系的吸附槽2的吸附剂3后，起动循环泵18使电解液循环。 然后，在阳极9和阴极8之间开始通电。在通电一定期间后，从B系的吸附 槽2中排出电解液，将废水的供给切换至A系的吸附槽2。该实施方式是连续进行废水处理时的方式，在对一个吸附槽2中所填充的 吸附剂3进行再生时，对另外的吸附槽2供给废水来进行处理。对设置2个吸附槽2的情况进行说明，首先，操作阀门19使废水流入一 个吸附槽2，使有机物吸附于填充在吸附槽2的吸附剂3。当用未图示的有机物浓度计测定这个吸附槽2的出口的有机物浓度时，最 初的浓度显示出接近于零的值，但随着吸附量的增多，出口有机物浓度开始上 升。这个吸附槽2的出口的有机物浓度达到规定浓度(基于排水标准值或再循 环标准值决定的浓度)时，通过反向切换操作阀门19,废水被切换至另一个 吸附槽2的供给方向，由被填充于该另一个吸附槽2的吸附剂3来继续吸附废 水中含有的有机物。另一方面，对填充了吸附先前废水中的有机物的吸附剂3 的那个吸附槽2进行再生处理。填充于吸附槽2的吸附剂3的再生处理为，通过使与图1所示相同的电解 槽6的电解液循环供给于填充在该吸附槽2的吸附剂3来进行。对于再生处理 的情况，可以通过测定电解液中的有机物浓度来得知。如前所述，由于有机物从吸附剂3上脱离，使得电解液中的有机物浓度暂 时增大，然后有机物被氧化而使浓度降低。有机物浓度足够低的时候就是吸附 槽2的吸附剂3再生结束的时候，此时便停止电解液的循环。此时，在吸附槽2中填充着碱性的电解液，需要排出该碱水，清洗被填充 的吸附剂3。吸附剂3的清洗有用酸清洗或用水清洗。由于是用碱脱离，因此，优选先 用酸清洗，然后再用水清洗的方法。这样，能够增大再生后的吸附剂3的有机 物吸附量。作为有机物浓度的测定方法，除了总有机碳(TOC)、化学需氧量(COD) 或吸光度等，也可以以间接的用导电率、pH等物理量来代替。另外，在废水中的有机物浓度的变动少时，也可以用通过吸附剂3的通过量来操作。 实施例6图8是表示本发明的第6实施例的废水中所含有机物的处理装置的图，该 图8所示的第6实施例中，与图6所示的第4实施例的结构和符号为同符号的 是同一部分或相当的部分，因此这里省略对其详细的说明。该第6实施例是将设置在吸附槽2的下侧的内部的阳极9和阴极8，配置 成平行于废水的流入方向来构成的。在该第6实施例中，用与图6所示的第4实施例相同的条件进行实3全，得 到与第4实施例相同的结果。实施例7图9是表示本发明的第7实施例的废水中所含有机物的处理系统的图。该 图9所示的第7实施例的有机物的处理系统中，与图1所示的第1实施例的结 构和符号为同符号的是同一部分或相当的部分，因此这里省略对其详细的说 明。该第7实施例是在油水分离装置的尾流侧设置有机物吸附槽2和电解槽6 的有机物的处理系统。在图9所示的第7实施例中，油水分离装置具备凝集槽56和分离部59, 该凝集槽56是由药剂注入设备53向被处理水51中添加凝集剂55和磁性粉 54，来形成油成分和絮凝体，该分离部59具有旋转圆筒体63和旋转过滤膜 60,该旋转圆筒体63具有用磁力将形成的含有磁性粉54的絮凝体分离的磁力 生成设备64，在通过该旋转过滤膜60来排出的废水中，残留有向有机酸一样 对水溶解度大的有机物。构建这样的处理系统，即，用在油水分离装置的尾流侧上设置的有机物吸 附槽2的吸附剂3吸附分离该废水中的有机物，用电解槽6的电解液再生吸附 有机物的吸附剂3。在该第7实施例中，含油的被处理水(油田产出水，称为原水)51,在流 经向凝集槽56供给的配管52中的过程中，由药剂注入设备53添加磁性粒子 54和凝集剂55。这里，凝集剂55可以使用铁或铝的盐，例如硫酸铁或氯化亚铁，聚合氯化铝等。作为磁性粒子，使用强磁性体，例如^兹铁矿(Fe304 )或赤铁矿(Fe203 )。在凝集槽56内，油乳剂粒子、水中的固形浮游物质、添加的磁性粒子等 由凝集剂55凝集起来，形成多个絮凝体。此时，通过用氢氧化钠等pH调节 剂57将pH调节到最适值，能够提高凝集能力。该pH调节剂57的供给调节是通过例如设置在凝集槽56内的pH检测器 67和阀68的结构来实现调节，该阀68根据该pH检测器67的检测信号来控 制pH调节剂57的供给量。另外，通过向凝集槽56内注入阴离子系高分子聚合物等的凝集助剂58, 能够大幅度强化絮凝体。将大量含有该絮凝体的水通过分离部59。在分离部59中，设置旋转过滤 膜60，大量含有絮凝体的水用旋转过滤膜60的过滤膜来过滤，作为过滤水61 (以下，称为中间水)能够流入旋转过滤膜60内部。如果考虑絮凝体的去除 率，则旋转过滤膜60的网目最好是10~50(im。含有堆积于旋转过滤膜60的表面的磁性粉54的絮凝体，利用由设置在旋 转过滤膜60的内侧的清洗装置62所喷出的清洗水来剥离，落在旋转圆筒体 63的附近。在旋转圆筒体63的内侧，安装了永久磁石、超导块状磁石或者电 磁石的磁场产生设备64，由该磁场产生设备64的磁力吸引含有磁粉54的絮 凝体，沿着旋转圆筒体63的表面由污泥回收板65刮取，回收积存到污泥箱 66中。利用污泥回收板65的刮取，不在水中而是在大气中进行，因此，会有某 种程度的水分下降，能得到含水率低的油污泥。这样，能够降低处理污泥时的成本，在有些场合中，几乎不用新加燃料也 能够燃烧。以油为中心的絮凝体由于比重轻而多浮于水上。但是，由于水中的 固形物的影响或凝集的量使比重增重而沉于水中的絮凝体也存在，难以利用比 重差从水中高除去率地分离。在这方面，利用^ 兹力的分离能够容易地得到高除 去率。在该实施方式中，表示了利用旋转膜和磁分离的组合来分离的例子，但在 采用凝集沉淀方式或凝集加压浮上方式等其他分离方式的情形中，本发明的效 果相同。在该分离部59得到的中间水61中，含有的油分和浮游物质急剧减少，原 来的原水51中含有的非常细小的微小粒子即有机物或离子化物质，所谓的水 溶性COD成分的CODMn值约为350mg/L。将该中间水61送至吸附槽2，以下按照与前述的实施例1相同的方法处 理。其中，有机物的浓度用化学耗氧量(CODMn)评价。其结果为得到与实 施例l相同的效果。在本实施方式的凝集、分离装置中，预先除去了大部分油 分和浮游物质，因此不用担心引起吸附剂3的表面恶化。在上述的本发明的实施方式中，能够处理这样的废水，即，作为成为废水 中的对象的有机物，以曱酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸这样的有机酸为主成分， 此外，还含有乳酸、乙二醇、琥珀酸、曱醇这样的有^L物。另外，作为吸附剂3，可以使用作为疏水性的吸附剂的活性炭(由于原料 而可称为石炭系活性炭、棕榈壳活性炭)。根据作为对象的有机物的种类而分 别使用有细孔分布或疏水性不同的多种的活性炭。对于形状，有粒状、球状等 形状不同的活性炭和尺寸不同的活性炭，选择适于工艺的活性炭来使用。另一方面，作为活性炭以外的吸附剂可以用沸石。沸石^^据制造方法或原 料，可以分类为天然沸石、合成沸石和人工沸石。另外，已知构造或Si02/Al203 比不同的多种的沸石，根据骨架中的离子种，也可以分为Na型、H型。根据构造，可以分类为ZSM-5、发光沸石、L型、镁y喊沸石，Y型等。细 孔径为0.4 1.0nm,由沸石种而不同，因此能够根据作为对象的分子的尺寸， 来选择最合适的材料。此外，由于Si(VAl203比而使疏水性变化，Si02/Al203 比越大疏水性越强。因而，在吸附有机酸这样的水溶性有机物时，优选使用 Si02/Al203比大的沸石。作为吸附剂3的使用方式，有将粒状、球状、圓柱状的吸附剂填充于吸附 槽使用的方法，也可以蜂巢状地成型，或者将吸附剂被覆在蜂巢状的基材上来 使用。另外，对于用于电解的电极，如前所述，在阳才及9上进行前述的(1)式 或(2)式和(3)式的反应。这里，对pH为3以上的情况进行说明，根据主 要进行(2)式的反应和(3)式的反应的哪个反应，作为氧化剂的次氯酸的生 成量而不同。主要进行的反应是(2)式的话，则主要生成次氯酸，并且由于电解液pH 向碱性一侧移动，因此对本工艺来说是优选的。因此，在本发明中，作为阳极9，可以使用白金、钌、铟、4巴、铑的单独或者复合体或合金。另外，也可以在基板(例如钛)上设置白金、釕、铟、钇、 铑的单独或者复合体或合金的层。另外，当使用氧生成的过电压大的金刚石电 极时，能够高效地生成次氯酸，并且能够直接氧化分解有机酸。阴极8只要是高效地生成氢，并且是稳定的材料就行，除了是与阳极相同 的白金、铟之外，在从中性到碱性的范围内，也可以使用铁或镍。可以使用在 基板上被覆的电极。阳极9和阴极8两种电极都可以使用盘状、网状中的任一种。另外，可以 在阳极9和阴极8之间夹入隔膜或离子交换膜，在此时，将阴极室的电解液用 于脱离，将阳极室的电解液用于氧化分解，再生吸附剂。将电极层叠使用时， 可以使用单极式、复极式中的任一种。另夕卜，对于添加于电解液的电解质，由于是将由电解生成的次氯酸作为主 要的氧化剂，因此需要有氯化物。另外，也具有提高电导率、减小溶液电阻的 作用。因此，添加氯化钠或氯化钾。添加量优选0.5 3wt%，进一步优选1 2 wt%。 在使用已经含有氯化物的水的情形中，减小添加量，另外也有时不须添加。接着，采用图10~图17，对将用前述第1实施例说明的废水中所含有的有 机物的处理装置，应用于油砂的沥青的生产的各实施例进行说明。在加拿大，挖掘油砂，生产沥青。油砂是粘度质黑的柏油状的烃即沥青和 砂、粘土的混合物。现在，沥青的生产是以露天挖掘为主流。因此，先采用图10,对作为比较例的利用露天挖掘的沥青回收系统进行 说明。在图10的比较例中，挖掘的油砂101用破碎机102粉碎后，用温水103 输送至沥青提取工序104。在作为沥青提取工序104的沥青105的提取也使用 温水。在沥青105的提取中所使用的温水103成为废水106。在该废水106中， 包含浮游或悬浊在水中的浮游物质即SS (suspended solids,悬浮固体)、残油、 COD成分。一部分SS、残油用净化处理工序108净化处理，含有未处理完全的SS、 残油107的废水109净皮送至储水池110中。在该处水池110中经过一段时间使 SS、残油107沉降。在沥青的回收中使用大量的水。储存于储水池110的水，取其上清夜111, 送至锅炉120，作为加热的温水103来利用。但是，COD成分不沉降而含有 于上清夜111中，因此导入江河水112，使供给于锅炉120的水的COD含有 浓度降低。这样，在沥青的回收中使用大量的水，因此在比较例的方法中，存在因人 工储水池的扩大而造成的环境破坏或江河枯竭的大问题。 实施例8采用图11,对作为本发明的第8实施例的沥青回收系统进行说明。 图11表示利用露天挖掘回收沥青的第8实施例的沥青回收系统，在该第 8实施例的沥青回收系统中，用图10表示的比较例的沥青回收系统的结构和符号为同符号的是同一部分或相当的部分，因此这里省略对其详细说明。在图11所示的第8实施例的沥青回收系统中，结构如下将储水池110的上清液111供给于图1所示的有机物的处理装置130,将用该有机物的处理装置130生成的水供给于锅炉120。通过将有机物的处理装置130导入储水池110的下流，可以分解除去储水池110的上清夜111中的COD成分。因此，能够停止或者减少江河水112的供给，能够降低环境负荷。 实施例9接着，采用图12 ,对作为本发明的第9实施例的沥青回收系统进行说明。图12所示的第9实施例的沥青回收系统，在图11所示的第8实施例的沥 青回收系统的结构中，是未使用储水池110的结构的沥青回收系统。在图12所示的第9实施例的沥青回收系统中，通过将废水106中的SS、 残油与能高水平处理的净化处理工序108组合，而能够不用设置储水池110由 净化处理工序直接将废水109供给于有机物的处理装置130。并且，将用该有机物的处理装置130生成的水供给于锅炉120。这样，由 于削减人工储水池110，而能够抑制环境破坏。实施例10接着，采用图13,对作为本发明的第10实施例的沥青回收系统进行说明。图13所示的第10实施例的沥青回收系统，是在图11所示的第8实施例 的沥青回收系统中未使用锅炉120的结构的沥青回收系统。在使用大量温水的油砂处理中，用锅炉120将水加热成温水，用于生产沥 青，因此要消耗大量的能量。图1所示的有机物的处理装置中，具备填充吸附剂3的吸附槽2，但即使 不通过该吸附槽2只通过电解槽6,也能分解含有COD成分的废水。在图13所示的第10实施例的沥青回收系统，是在储水池110的下流不使 用锅炉120，使上清液111通过电解系统140的电解槽6的沥青回收系统。不将储水池no的上清液111通过吸附槽2而供给于电解系统140,直接 电解处理，分解COD成分。此时，将用电解系统140加温的处理水作为温水103来供给。这样，能够 削减由锅炉120的温水制造所造成的成本。本实施例的沥青回收系统是能同时 降低用于废水处理和生产的能量成本的处理系统。实施例11接着，采用图14,对作为本发明的第11实施例的沥青回收系统进行说明。图14所示的第11实施例是图11所示的沥青回收系统中不使用锅炉120 的结构的沥青回收系统。图14所示的沥青回收系统与图12所示的沥青回收系统一样，是通过与高 水平处理废水中106的SS、残油的净化处理工序108相组合，不使用储水池 110的沥青回收系统。不将由处理SS、残油的净化处理工序108排出的废水109通过吸附槽2 而只是通过电解槽6，也能够分解含有COD成分的废水，因此供给于电解系 统140的电解槽6直接电解处理来分解COD成分。此时，将用电解系统140 加温的处理水作为温水来供给。在该沥青回收系统中，能削减用锅炉120的温水制造所引起的成本。是能 同时削减用于废水处理和生产的能量成本的处理系统。另外，与图13所示的沥青回收系统一样，不设置储水池110,能够直接供给废水，因此由于削减人工储水池110能够抑制环境破坏。作为废水处理方法，还有生物处理方法，但加拿大的油砂地带是极寒冷地 (冬季_40度)，生物活动效果降低，无法期待有效的处理。与此相对，上述各 系统不被气候条件左右，能够维持性能。作为沥青的生产方法，除了露天挖掘，还有SAGD法(Steam Assisted Gravity Drainage，蒸汽寿甫助重力泄油)。对利用SAGD法的沥青回收方法的比较例进行说明。在SAGD法中，利 用水蒸气，降低沥青的粘度来回收。将比较例2的利用SAGD法的沥青回收 系统的图示于图15中。如图15的比较例所示，在油砂层155中，上下分离地挖掘2个水平坑井 151、 152, /人上面的水平坑井151压入水蒸气153来溶化沥青161,通过下面 的水平坑井152收集溶化的沥青161来回收。回收的沥青161包含废水163、气体162，用分离机160分离。废水163 用净化装置170净化处理，可以再循环利用。在不能100%再循环的时候，引入利用江河水112。生产1桶沥青161，需要其3倍的水。使用大量的水会引起环境破坏或江 河枯竭这样的环境负荷。为了减少环境负荷，优选将废水163再循环系来使用。 但是，再循环率越高，废水中的COD成分就越浓缩。特别是在SAGD法中， 由于使用水蒸气，因此当废水中的COD成分为高浓度时，对设备机器造成的 损害也增大。实施例12对利用SAGD法的本发明的第12实施例的沥青回收系统进行说明。图16 表示第12实施例的利用SAGD法的沥青回收系统，在该第12实施例的沥青 回收系统中，用图15表示的比较例的沥青回收系统的结构和符号为同符号的 是同 一部分或相当的部分，因此省略对其详细的说明。图16所示的第12实施例的沥青回收系统的结构如下，是将用图15所示 的比较例的沥青回收系统的净化装置170净化处理后的处理水用图1所示的有 机物的处理装置130进行处理，将用该有机物的处理装置130处理的水供给于 蒸气生成器150。如果使用图16所示的第12实施例的沥青回收系统，除去或分解废水中的COD成分，则能够减少对设备机器造成的损伤。这样，能够减少设备机器的检查设备，也能够增加装置的运转工作时间。 实施例13采用图17，对作为本发明的第13实施例的沥青回收系统进行说明。 在图17所示的第13实施例的沥青回收系统是以如下方式构成，图16所 示的有机物的处理装置的130之中，不使用吸附槽2，将用净化处理装置170 处理的处理水通过只具备用于分解有机物的电解槽6的电解系统140,这样构 成的话，在用电解系统140电解处理时，处理水被加温来供给于蒸气生成器 150。这样，能够削减水蒸气生成器150的蒸气制造所产生的能量成本，因此， 能够同时实现废水处理以及再循环利用和生产成本的降低。另外，在上述实施例12和实施例13中，对利用图1所示的有机物的处理 装置的沥青回收系统进行说明，也可以使用由其他的实施例表示的处理装置。工业上的应用性分离并且氧化分解废水或排水中的有机物，能够适用于将COD或TOC 降低至排水标准值以下的水处理。另外，能够再循环利用废水。
权利要求
1.一种废水中含有的有机物的处理方法，其特征在于，将废水供给于填充有吸附剂的吸附槽，使废水中含有的有机物吸附在吸附槽的吸附剂上后，将在电解槽对阳极和阴极通电来电解含有电解质的水而得到的电解液供给于所述吸附槽的吸附剂，使有机物和吸附剂接触，从而将吸附于所述吸附剂上的有机物脱离或分解。
2. 如权利要求1所述的废水中含有的有机物的处理方法，其特征在于，在将由电解槽电解的电解液供给于所述吸附槽的吸附剂时，使该电解液在电解 槽和吸附槽之间循环来供给于该吸附剂。
3. 如权利要求1或2所述的废水中含有的有机物的处理方法，其特征在 于，有多个被供给废水的吸附槽，将废水供给于被设置多个的吸附槽之中的一所述那一吸附槽的出口的有机物浓度，当吸附性能降低了时，将废水的供给方 向切换至另 一吸附槽来供给，使废水中含有的有机物吸附于被填充在该另 一吸 附槽的吸附剂上，将由电解槽电解的电解液供给于停止废水供给的那一吸附槽 的吸附剂上，使吸附于吸附性能降低了的吸附剂上的有机物脱离或分解。
4. 一种废水中含有的有机物的处理装置，其特征在于，具备填充有吸附有电解质的水的电解槽，向所述吸附槽供给含有有机物的废水，使该有机物吸 附于填充在所述吸附槽的吸附剂上，所述处理装置设置有将所述电解槽的电解 液循环供给于所述吸附槽的配管，使吸附于所述吸附剂上的所述有机物脱离或 分解。
5. —种废水中含有的有机物的处理装置，其特征在于，具备填充有吸附 剂的多个吸附槽以及多个电解槽，该电解槽含有阳极和阴极，通过在该阳极和 阴极之间通电来电解含有电解质的水，将含有有机物的废水供给于所述吸附槽 之中的一个吸附槽，使该有机物吸附于填充在所述那一吸附槽中的吸附剂上， 所述处理装置设置有当检测所述那一吸附槽的出口的有机物浓度而吸附性能 下降了时，将所述废水切换至另一吸附槽来供给的切换供给设备和将所述电解槽的电解液循环供给于所述吸附性能下降了的那一吸附槽的配管，从而使吸附 于填充在那一吸附槽的吸附剂上的有机物脱离或者分解。
6. 如权利要求4或5所述的废水中含有的有机物的处理装置，其特征在于，所述有机物以有才几酸为主成分。
7. 如权利要求4或5所述的废水中含有的有机物的处理装置，其特征在 于，所述吸附剂是活性炭或沸石。
8. 如权利要求4或5所述的废水中含有的有机物的处理装置，其特征在 于，所述阳极是由形成在钬基板上的含有白金、钌、铟、钇、铑中的至少一种 的层来构成的。
9. 如权利要求4或5所述的废水中含有的有^l4勿的处理装置，其特征在 于，所述电解质是氯化钠或氯化钾。
10. —种废水中含有的有机物的处理系统，其特征在于，具备凝集槽以及 具有磁分离装置和旋转过滤膜的分离部，该凝集槽用来在废水中添加凝集剂和 磁性粉来形成含有所述磁性粉的絮凝体，该磁分离装置是利用磁力来分离在废 水中形成的所述絮凝体，该旋转过滤膜是从含有该絮凝体的废水中过滤废水； 在用所述旋转过滤膜过滤的废水流下的下游侧，设置有吸附槽和电解槽，该吸 附槽在内部填充有用于从废水中吸附分离有机物的吸附剂，该电解槽是通过在 阳极和阴极之间通电，电解含有电解质的水来生成电解液；对于填充在所述吸 附槽中而吸收了废水中的有机物的该吸附剂，从所述电解槽供给电解液进行接 触，从而使吸附于该吸附剂上的所述有机物脱离或分解。
11. 一种沥青回收系统，其特征在于，具有将挖掘的油砂粉碎的粉碎机； 向该粉碎的油砂供给温水来提取沥青的沥青提取装置；对由该沥青提取装置排 放的废水进行净化的净化装置；对由所述净化装置净化的废水中的有机物进行 分解的有机物处理装置；将用该有机物处理装置处理的水供给于所述沥青提取 装置的配管系统。
12. 如权利要求11所述的沥青回收系统，其特征在于，具备将由所述有 机物处理装置处理的水加热成为温水的加热装置；所述有机物处理装置具备填 充有吸附剂的吸附槽以及电解槽，该电解槽具有阳极和阴极，通过在该阳极和 阴极之间通电来电解含有电解质的水；将含有有机物的废水供给于所述吸附槽，使该有机物吸附于填充在所述吸附槽的吸附剂上；所述沥青回收系统还设 置有将所述电解槽的电解液循环供给于所述吸附槽的配管，使吸附于所述吸附 剂上的所述有机物脱离或分解。
全文摘要
本发明提供一种废水中含有的有机物的处理装置，在分离废水中含有的有机物时，该装置能高效地脱离或分解吸附于吸附剂的有机物，并能简单地进行吸附剂的再生和有机物的分解。本发明的废水中含有的有机物的处理装置的特征为，其具备填充吸附剂(3)的吸附槽(2)以及电解槽(6)，该电解槽含有阳极(9)和阴极(8)，通过在该阳极和阴极之间通电来电解含有电解质的水，向所述吸附槽(2)供给含有有机物的废水，使该有机物吸附于填充在所述吸附槽(2)的吸附剂(3)上，其设置将所述电解槽(6)的电解液循环供给于所述吸附槽(2)的配管(5、11)，使吸附于所述吸附剂(3)的所述有机物脱离或分解。
文档编号C02F9/06GK101284704SQ200810005520
公开日2008年10月15日 申请日期2008年2月4日 优先权日2007年4月9日
发明者佐保典英, 望月明, 本地章夫, 津山努, 石井走者, 矶上尚志 申请人:株式会社日立制作所;日立协和技术工程公司