水处理系统的制作方法

专利名称：水处理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及处理从工厂等排出的包含油分的被处理水的水处理系统。
背景技术：
在从食品工厂等工业领域系统排出的工厂排水中含有油分。该油分已经过了使用铁和铝盐的凝集剂处理和/或利用对微细气泡的附着性的加压上浮处理等。从而，该油分被作为含有油分的污泥而进行工业废弃物处理。从抑制污泥的产生和选择去除油分的必要性的观点出发，除了上述的油分去除技术以外，作为含有油分的水处理系统，还提出有使用了油分吸附剂的去除技术等。
专利文献1中提出了一种为了进行油分的选择去除，使具有与油分的亲和性高的表面特性的油水分离材料与被处理水接触，去除被处理水中包含的油分的技术。专利文献1中提出了一种通过向吸附油分后的油水分离材料中导入气泡，从被处理水中脱离所吸附的油分并回收油水分离材料的技术。
专利文献2中提出了一种利用吸附悬浮在水面上的油分的磁性体进行的油分去除方法以及使用了磁力的磁性体的回收方法。该技术可以成为在海洋等大范围的处理中回收油分的方法之一。
专利文献3中公开的技术在使用以磁性体为核心的疏水表面粒子吸附了油分之后，利用凝集剂凝集疏水表面粒子。之后，专利文献3的技术通过再生溶剂和/或燃烧来再利用吸附剂。
引用文献列表
专利文献
专利文献l:日本专利延迟公开第2004—305927号专利文献2:日本专利延迟公开第2000—176306号专利文献l:日本专利延迟公开第2005 — 177532号

发明内容
但是，利用上述的专利文献1 3中公开的技术去除的油分被作为污泥而废弃，没有将油分回收再利用。
本发明为了解决上述问题，目的在于提供一种在净化水质的同时再利用以往废弃的油分的水处理系统。
本发明的水处理系统的特征在于，具有油分去除装置，具有含有磁铁矿的基体构件，并包含固定床反应器，该固定床反应器利用磁力机构保持吸附粒子，该吸附粒子用于吸附被处理水中所含的油分；预处理装置，从上述油分去除装置送来的上述吸附粒子中回收油分；热能生成装置，从上述预处理装置所回收的油分中得到热能。
本发明的水处理系统还具有吸附粒子再生装置，该吸附粒子再生装置对被上述预处理装置去除了所吸附的油分的吸附粒子进行再生。
在本发明的水处理系统中，上述吸附粒子再生装置向上述油分去除装置供给所再生的吸附粒子。
在本发明的水处理系统中，上述预处理装置是有机溶剂抽取装置、水蒸气清洗装置或者超临界二氧化碳抽取装置中的某一种。
在本发明的水处理系统中，设置了多个上述油分去除装置。
在本发明的水处理系统中，述油分去除装置还具有计量机构，计量已去除了油分的处理水中所含的油分的量；阀门，根据上述计量机构计量的油分的量进行开闭。
在本发明的水处理系统中，上述磁力机构是电磁铁，为了保持或者排出上述吸附粒子，具有对上述磁力机构进行电控制的磁力控制机构。
在本发明的水处理系统中，上述磁力机构是永久磁铁，上述永久磁铁能够移动到能够保持上述吸附粒子的位置和能够排出上述吸附粒子的位置上。
本发明的水处理系统还具有流化催化反应机构，是搅拌上述吸附粒子和上述被处理水的流化催化反应机构，设置在上述油分去除装置的供给上述被处理水的区域；和吸附粒子供给机构，在上述油分去除装置供给上述被处理水的区域，向上述流化催化反应机构供给上述吸附粒子。
本发明的水处理系统还具有设置在上述油分去除装置下部的旋流器。在本发明的水处理系统中，上述固定床反应器具有网孔比上述吸附粒子细的保持网。
在本发明的水处理系统中，上述保持网可以拆卸，将上述保持网与上述吸附粒子一同拆下，并传送到上述预处理装置。
根据本发明，能够利用预处理装置从吸附粒子中回收油分，在净化水质的同时能够再利用。


图1是第一实施方式的水处理系统的整体结构图。
图2是油分去除装置的整体剖视图。
图3是吸附粒子的剖视图。
图4是说明油分去除装置的动作的图。
图5是说明油分去除装置的动作的图。
图6是第二实施方式的水处理系统的整体结构图。
图7是第三实施方式的油分去除装置的整体剖视图。
图8是第四实施方式的油分去除装置的整体剖视图。
图9是第五实施方式的油分去除装置的整体剖视图。
图IO是第六实施方式的油分去除装置的整体剖视图。
附图标记
1、 1A水处理系统
2、 2a、 2b、 2A、 2B、 2C 油分去除装置3吸附粒子容器
4预处理装置
5热能生成装置
吸附粒子再生装置
11、 IIA、 11B 主体lla凹部
12、 12A固定床反应器13传感器
23排出口24补给口
25、26、 27、 28、 45 阀门
31吸附粒子
32保持网
33C永久磁铁
33、33A电磁铁
34磁力控制装置
35基体构件
36吸附剂
41吸附粒子筒
42流化催化反应器
43旋流器
46元件
51被处理水
52油分
53处理水
54热能
91被处理水生成设备
92热能交换设备
具体实施方式
(第一实施方式)
以下，参照附图，关于本发明涉及的第一实施方式进行说明。图1是
第一实施方式的水处理系统的整体结构图。图2是油分去除装置的整体剖视图。图3是吸附粒子的剖视图。
如图1所示，第一实施方式的水处理系统1从由被处理水生成设备91排出的被处理水51中回收油分52。此外，水处理系统1向热能交换设备92供给热能54。
水处理系统1具有油分去除装置2、吸附粒子容器3、预处理装置4、热能生成装置5和吸附粒子再生装置6。油分去除装置2用于从被处理水51中去除油分52,使油分52与处理 水53分离。如图2所示，油分去除装置2具有主体11、固定床反应器12 和传感器(相当于计量机构)13。
主体11用于收容固定床反应器12。主体11具有给水口 21、排水口 22、 排出口 23和补给口 24。给水口 21用于经由阀门25供给从被处理水生成设 备91排出的被处理水51。排水口 22用于排出已去除了油分52的处理水 53。再有，排水口 22通过阀门26与被处理水生成设备91连接。排出口 23 用于排出已吸附了油分52的吸附粒子31 。排出口 23通过阀门27与吸附粒 子容器3连接。补给口24用于向主体11补给所再生的吸附粒子31。补给 口24通过阀门28与吸附粒子再生装置6连接。在主体ll的中央部形成有 凹部lla，该凹部11a用于插入后述的电磁铁33。
固定床反应器12具有吸附粒子31、保持网32、电磁铁33和磁力控制 装置34。
吸附粒子31用于吸附被处理水51中包含的油分52。如图3所示，吸 附粒子31具有基体构件35和吸附剂36。基体构件35包含具有磁性的铁、 钴、镍等磁铁矿。基体构件35形成为球体等的颗粒状。吸附剂36由可吸 附油分52的材料构成。具体地说，吸附剂36由具有疏水性和亲油性的聚 丙烯等的聚烯烃类树脂等构成。吸附剂36被覆着基体构件35的表面。再 有，也可以取代吸附剂36，利用微细粒子的造粒物的细孔浸透作用。
保持网32用于抑制吸附粒子31与处理水53 —同从排水口 22排出。 从而，保持网32的网孔的粗细设定得比吸附粒子3细。保持网32设置在 主体11内部的凹部lla的外周部上。
电磁铁33用于利用磁力来将吸附粒子31保持在被处理水51流经的主 体11的凹部lla的周围。电磁铁33和保持网32共同用于抑制吸附粒子31 从排水口22中流出。电磁铁33形成为向上下方向延伸。电磁铁33插入到 凹部lla中。在从被处理水51中吸附油分52时，电磁铁33利用磁力在凹 部11a的周围保持吸附粒子31。再有，在从排出口 23排出吸附粒子31的 情况下，电磁铁33失去磁力，解除吸附粒子31的保持。
磁力控制装置34通过控制流向电磁铁33的电流来控制电磁铁33的磁 力。从而，磁力控制装置34控制利用电磁铁33进行的吸附粒子31的保持和保持的解除。
传感器13用于计量去除油分52后从排水口 22排出的处理水53内的 油分52的浓度。基于由传感器13计量的油分52的量，幵闭各阀门25、 26、 27、 28。
吸附粒子容器3用于暂时收容吸附油分52后失去了吸附功能的吸附粒 子31。从油分去除装置2的排出口 23向吸附粒子容器3供给吸附粒子31。 吸附粒子容器3具有吸引吸附粒子31的泵(图示省略)。此外，吸附粒子 容器3还向预处理装置4供给吸附粒子31。再有，既可以断续地向预处理 装置4供给吸附粒子31，也可以连续地向预处理装置4供给吸附粒子31。
预处理装置4是从已吸附了油分52的吸附粒子31中分离油分52并进 行回收的有机溶剂抽取装置。预处理装置4通过使用了甲醇等乙醇的清洗 处理来进行油分52和基体构件35的脱离。在此，吸附粒子31的吸附剂36 与油分52—同从基体构件35脱离。再有，也可以取代乙醇，使用饱和烃、 高压下的液态二氧化碳即超临界二氧化碳、或者水蒸气等可燃烧的介质或 容易与回收的油分分离的介质进行清洗处理。预处理装置4利用固液分离 机构(图示省略)分离液体的油分52、乙醇和吸附剂36、固体的基体构件 35。预处理装置4将分离的油分52与吸附剂36和乙醇一同供给到热能生 成装置5。此外，预处理装置4向吸附粒子再生装置6供给基体构件35。
热能生成装置5用于使从预处理装置4供给的油分52等燃烧，得到热 能54。热能生成装置5是内燃机。也可以构成为与从预处理装置4供给的 油分52—同向热能生成装置5供给其他燃料。此外，也可以构成为在热能 生成装置5中，利用水蒸气改性装置中的原料、热分解装置、生物发酵槽 等使油分52发热，得到热能54。热能生成装置5向热能交换设备92和吸 附粒子再生装置6供给所得到的热能54。
吸附粒子再生装置6用于再生从预处理装置4供给的基体构件35作为 吸附粒子31。吸附粒子再生装置6由喷雾干燥器构成。吸附粒子再生装置 6在基体构件35的表面上被覆吸附剂36。吸附粒子再生装置6利用从热能 生成装置5供给的热能54，再生吸附粒子31。
下面，关于上述第一实施方式的水处理系统1涉及的水处理的流程进 行说明。参照附图进行说明。图4是说明油分去除装置的动作的图。图5
9是说明油分去除装置的动作的图。
首先，开放给水口 21的阀门25，从工厂等被处理水生成设备91向油 分去除装置2供给包含油分52的被处理水51。
在此，在油分去除装置2中，利用磁力控制装置34向电磁铁33供给 电流。从而，吸附粒子31被电磁铁33保持在设置于主体11的凹部lla的 外周部上的保持网32的内部。此外，开放排水口22的阀门25，并关闭排 出口 23的阀门27和补给口 24的阀门28。从而，被处理水51流经保持于 保持网32内部的吸附粒子31的周围。其结果，被处理水51中包含的油分 52，被吸附粒子31的吸附剂36吸附。然后，已去除了油分52的被处理水 51就成为处理水53，被从排水口22排出。从排水口22排出的处理水53， 被送到被处理水生成设备91中再利用。继续进行该被处理水51的处理， 直到吸附粒子31失去吸附油分52的功能。
接着，吸附粒子31的吸附油分52的功能一降低，处理水53中包含的 油分52就增加。传感器13 —检测到该情况，磁力控制装置34就停止对电 磁铁33供给电流。此外，关闭给水口 21的阀门25和排水口 22的阀门26， 并开放排出口23的阀门27。从而，如图4所示，解除了电磁铁33对吸附 粒子31的保持，吸附粒子31向主体11的下部落下。之后，吸附粒子31 从排出口 23排出。然后，将吸附粒子31暂时收容在吸附粒子容器3中之 后，供给到预处理装置4。
在预处理装置4中，利用乙醇清洗吸附粒子31。从而，被吸附粒子31 吸附的油分52与吸附粒子31的吸附剂36 —同从基体构件35脱离。之后， 利用固液分离装置(图示省略)，将乙醇、吸附剂36和油分52从基体构件 35分离。
接着，将分离后的油分52与吸附剂36和乙醇一同从预处理装置4供 给到热能生成装置5。然后，在热能生成装置5中，油分52燃烧后变换为 热能54。将该热能54的一部分供给到吸附粒子再生装置6，并且，将热能 54的剩余部分供给到热能交换设备92。
另一方面，将分离后的基体构件35从预处理装置4送向吸附粒子再生 装置6。然后，基体构件35被吸附粒子再生装置6被覆吸附剂36，再生成 为吸附粒子31。在此，在吸附粒子再生装置6中，被覆吸附剂36时，利用从热能生成装置5供给的热能54。
接着，如图5所示，在油分去除装置2中，关闭阀门27,并开放阀门 28。此外，在油分去除装置2中，利用磁力控制装置34向电磁铁33供给 电流，使其产生磁力。在该状态下，由吸附粒子再生装置6再生的吸附粒 子31，经由补给口 24补给到油分去除装置2中。在此，由于电磁铁33具 有磁力，因此，被补给的吸附粒子31被保持在电磁铁33的外周附近的保 持网32上。
之后，供给被处理水51，反复进行上述的水处理。
如上所述，第一实施方式的水处理系统1能够利用预处理装置4回收 由油分去除装置2吸附在吸附粒子31上的油分52。从而，在热能生成装置 5中，能够再利用回收的油分52，使其产生热能。因此，能够提高能量效 率。另外，由于不需要废弃油分52作为工业废弃物，因此，能够提高水质 和降低废弃污泥的产生量。
在此，被处理水51中的油分52若是矿物油，则矿物燃料是主要原料， 若是植物油，则谷类是主要原料。日本的这些主要原料大部分依赖进口。 当前，被处理水51中的油分52被作为污泥而废弃掉。水处理系统1再利 用了被处理水51中的油分52。从而，水处理系统1能够提高国内外对进口 碳的总利用率。其结果，水处理系统1能够削减二氧化碳排出量，通过被 处理水51中的油分52的能量的再利用，也能够发现其兼具净化环境的优 点。
此外，由于水处理系统l能够再利用已去除了油分52的处理水53，因 此，能够进一步降低水的利用和污染。
此外，由于水处理系统1再生吸附粒子31并再利用，因此，能够降低 水处理的成本。
此外，在水处理系统l中，利用保持网42和电磁铁33来保持吸附粒 子31。从而，水处理系统1能够抑制吸附粒子31通过阀门26后与处理水 53 —同排出。特别是在使用小径的吸附粒子31的情况下保持网32十分有 效。
此外，在水处理系统1中，由于被处理水51通过保持了吸附粒子31 的区域，因此，也能够吸附并回收乳化后存在于水中的油分52。
ii此外，由于水处理系统1不利用旋流器和超滤等去除油分，因此，不 需要用于增大吸附粒子的凝集剂。其结果，水处理系统1能够降低排水处 理的成本。
(第二实施方式)
下面，参照附图，关于变更了上述实施方式的一部分的第二实施方式 进行说明。图6是第二实施方式的水处理系统的整体结构图。再有，对与 上述实施方式相同的结构标注相同附图标记，并省略说明。
如图6所示，第二实施方式的水处理系统1A具有2个油分去除装置 2a、 2b。再有，油分去除装置2a、 2b具有与第一实施方式的油分去除装置 2相同的结构。2个油分去除装置2a、 2b并列设置在被处理水生成设备91 和吸附粒子容器3之间。从而，可以由一个油分去除装置2a (2b)从被处 理水51中去除油分52，同时另一个油分去除装置2b (2a)排出已使用完 的吸附粒子31。其结果，水处理系统1A能够不停地连续进行被处理水51 的处理。
再有，在第二实施方式中示出了并列设置2个油分去除装置2a、 2b的 例子，但也可以并列设置3个以上的油分去除装置2。此外，在被处理水 51很多的情况下，或者在含有的油分52很多的情况下，也可以串联配置多 个油分去除装置2。
(第三实施方式)
下面，参照附图，关于变更了上述实施方式的油分去除装置的第三实 施方式进行说明。图7是第三实施方式的油分去除装置的整体剖视图。再 有，对与上述实施方式相同的结构标注相同附图标记，并省略说明。
如图7所示，在第三实施方式的油分去除装置2A中，电磁铁33A设 置在主体11A的外周。此外，在主体11A的中央部的上部设置着向被处理 水生成设备91排出处理水53的排水口 22A。
在第三实施方式的油分去除装置2A中，通过在外周部设置电磁铁33A， 能够容易设置大型的电磁铁33A。从而，油分去除装置2A能够利用电磁铁 33A的磁力更可靠地保持吸附粒子31。(第四实施方式)
下面，参照附图，关于变更了上述实施方式的油分去除装置的第四实 施方式进行说明。图8是第四实施方式的油分去除装置的整体剖视图。再 有，对与上述实施方式相同的结构标注相同附图标记，并省略说明。
如图8所示，第四实施方式的油分去除装置2B具有主体11B、固定床 反应器12、吸附粒子筒(相当于吸附粒子供给机构)41、流化催化反应器 42、旋流器43。
吸附粒子筒41用于连续地向流化催化反应器42供给吸附粒子31。吸 附粒子筒41设置在油分去除装置2B的供给被处理水51的给水口 21上。 吸附粒子筒41具有能够通过控制机构(图示省略)进行开闭控制的阀门45。 吸附粒子筒41构成为能够拆卸。
流化催化反应器42设置在给水口 21上。流化催化反应器42具有元件 46。利用该元件46改变被处理水51的流动方向，搅拌被处理水51和吸附 粒子31。从而，提高了利用吸附粒子31去除被处理水51内的油分52的效 率。
旋流器43设置在主体11B的下部。旋流器43对被处理水51给予以上 下方向为旋转轴的流动。从而，吸附了被处理水51中包含的油分52的重 的吸附粒子31，聚集在旋流器43的外壁周边。然后，将吸附粒子31向吸 附粒子容器3排出。其结果，旋流器43能够提高液体中吸附粒子31的浓 度后向吸附粒子容器3排出。
再有，第四实施方式的主体11B在旋流器43的下部设有排出口23。 在利用第四实施方式的油分去除装置2B的水处理中， 一供给被处理水 51，就供给与该被处理水51的流量相对应的吸附粒子31。供给的吸附粒子 31和被处理水51被流化催化反应器42进行搅拌。从而，油分去除装置2B 能够提高吸附粒子31的油分52的吸附率。之后，在利用旋流器43降低了 含水率之后，将吸附粒子31的一部分向预处理设备4排出。从而，油分去 除装置2B能够降低排出到预处理设备4的被处理水51的含有率。另一方 面， 一部分吸附粒子31被保持在保持网32上，继续吸附油分52。在此， 在由传感器13测定的油分52的量增加了的情况下，与第一实施方式同样地，停止被处理水51的供给，开放被保持在电磁铁33上的吸附粒子31。
再有，在上述第四实施方式的油分去除装置2B中，示出了仅设置了一 个吸附粒子筒41的例子，但也可以配合被处理水51的流量和/或油分52 的含有率设置多个吸附粒子筒41。从而，油分去除装置2B就能够一面交 换吸附粒子筒41， 一面利用其他吸附粒子筒41继续进行水处理。
此外，最好通过利用传感器13测定油分52，由此利用阀门适当地控制 吸附粒子31的供给量，来降低预处理装置4和吸附粒子再生装置6中的负 荷。
(第五实施方式)
下面，参照附图，关于变更了上述实施方式的油分去除装置的第五实 施方式进行说明。图9是第五实施方式的油分去除装置的整体剖视图。再 有，对与上述实施方式相同的结构标注相同附图标记，并省略说明。
如图9所示，第五实施方式的油分去除装置2C取代电磁铁，具有永久 磁铁33C。该永久磁铁33C构成为可以从主体11的凹部lla而进行装卸。 从而，在处理被处理水51时，永久磁铁33C插入到能保持吸附粒子31的 凹部lla (参照图9的实线)中。另一方面，在排出吸附粒子31的情况下， 永久磁铁33C为了移动到能排出的位置上而从凹部lla脱离(参照图9的 虚线)。
(第六实施方式)
下面，参照附图，关于变更了上述实施方式的油分去除装置的第六实 施方式进行说明。图IO是第六实施方式的油分去除装置的整体剖视图。再 有，对与上述实施方式相同的结构标注相同附图标记，并省略说明。
如图10所示，在第六实施方式的固定床反应器12A中构成为保持网 32能拆卸。从而，在固定床反应器12吸附了油分52之后，可以拆下固定 床反应器12A的保持网32后传送到预处理装置4中。再有，在第六实施方 式中，可以省略吸附粒子容器3。
以上使用实施方式详细地说明了本发明，但本发明不限定于本说明书 中说明的实施方式。根据专利请求范围的记载和与专利请求范围的记载均等的范围来决定本发明的范围。以下，关于变更了上述实施方式的一部分 的变形方式进行说明。
例如，可以适当变更上述各实施方式的形状、数值和材料等。
此外，也可以组合上述各实施方式。
工业实用性
本发明能够适用在处理包含油分的被处理水的水处理系统中。
权利要求
1、一种水处理系统，其特征在于，具有油分去除装置，具有含有磁铁矿的基体构件，并包含固定床反应器，该固定床反应器利用磁力机构保持吸附粒子，该吸附粒子用于吸附被处理水中所含的油分；预处理装置，从上述油分去除装置送来的上述吸附粒子中回收油分；热能生成装置，从上述预处理装置所回收的油分中得到热能。
2、 根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于， 还具有吸附粒子再生装置，该吸附粒子再生装置对被上述预处理装置去除了所吸附的油分的吸附粒子进行再生。
3、 根据权利要求2所述的水处理系统，其特征在于， 上述吸附粒子再生装置向上述油分去除装置供给所再生的吸附粒子。
4、 根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于， 上述预处理装置是有机溶剂抽取装置、水蒸气清洗装置或者超临界二氧化碳抽取装置中的某一种。
5、 根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于， 设置了多个上述油分去除装置。
6、 根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于， 上述油分去除装置还具有计量机构，计量已去除了油分的处理水中所含的油分的量；阀门，根据上述计量机构计量的油分的量进行开闭。
7、 根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于， 上述磁力机构是电磁铁，为了保持或者排出上述吸附粒子，具有对上述磁力机构进行电控制的 磁力控制机构。
8、 根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于， 上述磁力机构是永久磁铁，上述永久磁铁能够移动到能够保持上述吸附粒子的位置和能够排出上 述吸附粒子的位置上。
9、 根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，还具有-流化催化反应机构，是搅拌上述吸附粒子和上述被处理水的流化催化反应机构，设置在上述油分去除装置供给上述被处理水的区域；和吸附粒子供给机构，在上述油分去除装置供给上述被处理水的区域， 向上述流化催化反应机构供给上述吸附粒子。
10、 根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于， 还具有设置在上述油分去除装置下部的旋流器。
11、 根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于， 上述固定床反应器具有网孔比上述吸附粒子细的保持网。
12、 根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于， 上述保持网可以拆卸，将上述保持网与上述吸附粒子一同拆下，并传送到上述预处理装置。
全文摘要
本发明的水处理系统具有油分去除装置，具有含有磁铁矿的基体构件和疏水性的吸附剂，并包含固定床反应器，该固定床反应器利用磁力机构保持吸附粒子，该吸附粒子用于吸附被处理水中所含的油分；预处理装置，从上述油分去除装置送来的上述吸附粒子中回收油分；热能生成装置，使由预处理装置回收的油分燃烧，得到热能；吸附粒子再生装置，再生吸附粒子。
文档编号C02F1/28GK101671064SQ20091016700
公开日2010年3月17日 申请日期2009年8月12日 优先权日2008年9月11日
发明者仕入英武, 木内智明, 海老原聪美, 茂庭忍, 足利伸行 申请人:株式会社东芝