JPS634442B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は水およびその他の流体から含有する
汚染物質を除去するための活性炭吸着装置に関
し、さらに詳しくは吸着塔のベツドとして用いら
れた活性炭を一定の時間間隔で部分的に取り出
し、これを再生して吸着塔へ補充する吸着剤によ
る吸着及び再生方法とその装置に関するものであ
る。

活性炭は多孔性、通気性に優れかつ表面の細孔
面積が大きな石炭、木炭およびその他の炭質材料
から得られる物質である。活性炭はこのように大
きな表面細孔面積を有することにより、水から溶
解有機物およびいくぶんかの無機混合物を吸着す
る優れた効果を有している。このような炭素親和
性を有する混合物は水を汚染するものであつて、
水を流動状態で層状もしくはスラリー状の活性炭
に接触させることのみにより除去されうるもので
ある。

層状の活性炭はまたその濾過作用によつて飲料
水および処理水からバクテリアを取り除く効果を
有している。しかし、当然のことながら活性炭層
で捕えられたバクテリアは成長しかつ繁殖するの
に都合の良い環境下に置かれることとなり、活性
炭層内で群体となつて水流を妨げかつ活性炭層か
らの流出水を汚染することとなる。

このようなバクテリアの成長を妨げるのに通常
使用される塩素、二酸化塩素およびクロラミンの
ような殺菌剤は、活性炭層では活性炭により中和
されるため効果がなくなる。

従つて活性炭層内におけるバクテリアの成長を
妨げるにはアルカリ洗を伴うバツクウオツシング
（backwashing）をしばしば行なつて滅菌を図り
うる手段が必要である。しかしながらこのような
バツクウオツシングは、開放状態の層すなわち槽
内に入れられた活性炭の接触容積が非常に大きな
場合にのみ利用できるものであつて、活性炭層が
槽内容積のほとんどを占めるような充填濾過層状
となつている場合には効果がない。このような場
合には蒸気もしくはアルカリが使用される。

充填層状の活性炭におけるバクテリアの本来の
位置における成長による閉塞と滅菌の問題とは別
に、活性炭の各粒子を単独の槽に例えることがで
きる。或る混合物に対し活性炭が親和性を有して
いたとしてもその容量は有限である。結局粒子槽
は充満状態すなわち飽和もしくは使用済と称され
る状態となる。このような状態に至ると粒子はも
はや吸着の役割を果たしえなくなり、交換もしく
は再生のいずれかが必要となる。

活性炭の再生は吸着混合物を活性炭から離脱さ
せること、すなわち粒子槽の内部を空にする工程
により行なわれる。熱による再生は可燃物が吸着
した活性炭を、吸着物を熱的に破壊しうるように
調節された雰囲気、例えば約815゜〜980℃（1500
〓〜1800〓）の温度下で加熱することにより行な
われる。滅菌に加えて蒸気による再生では、活性
炭層を吸着した汚染物の沸点まで加熱して活性炭
から汚染物を離脱させる。化学再生は使用済の活
性炭を強反応性の酸もしくはアルカリ水溶液に接
触させて吸着混合物を反応させ、ポンピング可能
な流体である溶液とすることにより行なわれる。

再生はこのように極めて熱的もしくは化学的な
反応環境下で行なわれるため、再生工程は吸着層
の槽内では通常行なわれない。標準的な水流の吸
着接触用の槽は軟鋼製とされ、かつ内面には安価
な耐摩耗および耐化学薬品性のライニングもしく
はコーテイングが施される。槽を充填活性炭の蒸
気通しによる再生に使用するならば槽全体を通
常、例えばステンレス鋼のような耐熱および耐化
学薬品性材料により構成する必要がある。さら
に、水を連続処理する必要がある場合は、吸着／
再生用の槽の数を複数として使用済の活性炭層を
再生している間に有効な活性炭層を通じて流水処
理をひき続き行なわねばならない。

水流処理システムにおける吸着・再生兼用槽の
複数化は、活性炭層から非吸着濾過物をバツクウ
オツシユにより除去するためおよび蒸気による滅
菌加熱期間では槽を処理管路から取り出すことそ
の他を考慮するとしばしば必要となる。吸着槽
を、すべてバツクウオツシユ可能な大容量として
複数備えた場合の費用に、このような槽を全てス
テンレス鋼により形成したことによるコストが加
わる場合、元の活性炭容量では経済的な合理化を
もたらすことはできない。

以上の理由により、この発明の目的は単一の軟
鋼製吸着槽と、定位置で活性炭を洗浄し、滅菌
し、再生するための一対の比較的小さなステンレ
ス鋼製再生容器（ブローケースともいう。）とそ
れらの間の活性炭輸送管路とを最少限必要として
実質的に連続可能な活性炭吸着装置の構造と操作
を教示することにある。

この発明のもう一つの目的は、活性炭処理層を
十分支持しうる蒸気滅菌および再生プラントに必
要とされる支持設備のサイズとコストを最小限と
することにある。

この発明のさらにもう一つの目的は単一の吸着
槽により実質的に連続した吸着操作を可能とする
ことにある。

この発明の吸着及び再生装置は、粒状の吸着剤
を充填した耐圧性の垂直吸着槽と、吸着槽の一方
端部に弁機構を介して接続された被処理流体の流
入導管と他方端部に別の弁機構を介して接続され
た処理済の流体の流出導管と、吸着槽よりも小さ
い容量の少なくとも２基の吸着剤再生容器と、吸
着槽の一方端面部を複数の再生容器に選択的に連
結する仕切弁付きの要再生吸着剤用輸送管路と、
吸着槽の他方端面部を複数の再生容器に選択的に
連結する仕切弁付きの再生済吸着剤用供給管路
と、各再生容器に接続可能とされた吸着剤再生用
媒体の供給ならびに回収機構とからなる。そし
て、この装置を用いて実施例される本発明の、吸
着剤による吸着及び再生方法は、吸着剤を充填し
た垂直吸着槽の一方端部に被処理流体を流入し、
同吸着槽の他方端部から吸着処理された流体を流
出させ、この間に性能の低下した一部の吸着剤を
吸着槽の一方端面部から所定の時間間隔で流動状
に取り出すとともにこれを一方の再生容器に移入
し、次に取り出したのと同量の再生済吸着剤を他
方の再生容器から垂直吸着槽の他方端面部へ補充
し、前記一方の再生容器に移入された一部の吸着
剤を再生用媒体を用いて前記の時間間隔より短い
時間内に再生し、かくてこの再生された吸着剤は
垂直吸着槽への次回の補充用に充当され、このよ
うにして連続使用の垂直吸着槽に対して性能低下
吸着剤の取り出しと再生済吸着剤の補充とが少な
くとも２つの付属再生容器における交互の再生処
理に連係されて所定の時間間隔毎に行なわれるこ
とを特徴とする。

次にこの発明の一実施例を図面に従つて説明す
る。

図示した配管図において、吸着処理用の軟鋼製
の耐圧槽１０は少なくとも１個設けられるもの
で、上向き流用の層状粒状活性炭を受け入れるた
め適当なライナが施されている。１日に約1514m²
（400000ガロン）の工業廃水を30分の接触時間で
吸着するために耐圧槽１０内に収容される活性炭
の量は一般に約18144Kg（40000ポンド）とされ
る。

耐圧槽１０にはその底部および頂部の近傍に、
原水の流入流１００用の導管および処理済の流出
流２００用の導管用の接続具をそれぞれ備えてい
る。耐圧槽１０にはまた活性炭輸送管２０と活性
炭供給管３０とが底部および頂部にそれぞれ連結
されている。

活性炭貯蔵槽１１は装置から取り除かれて廃棄
されもしくはこの発明を利用できないような再生
処理を行なわれる使用済の活性炭用の非圧力型容
器を提供している。活性炭貯蔵槽１１と活性炭輸
送管２０とは管路２２を介して連結されている。
排出機構６１は水圧機構６０を駆動源として活性
炭を活性炭貯蔵槽１１から排出可能となつてい
る。

活性炭貯蔵槽１２は消耗して失なわれた分の活
性炭を補い、もしくは取り除かれた活性炭の代わ
りに装置に加えられる全く新しいが十分に再生さ
れた活性炭用の非圧力型容器を提供している。活
性炭貯蔵槽１２には管路３２を介して新しい活性
炭用の活性炭供給管３０が連結されており、排出
機構６２によつて活性炭の給送が可能となつてい
る。

二基のブローケース１３および１４はほぼ同一
のステンレス鋼製耐圧槽であり、これらの活性炭
容量は圧力槽１０の容量の約５〜25％にバツクウ
オツシングによる膨脹体積を加えた容積とされ
る。ブローケース１３および１４はそれぞれ弁機
構を備えた管路２３および２４を介して活性炭輸
送管２０に連結されており、またそれぞれ弁機構
を備えた管路３３および３４を介して活性炭供給
管３０に連結されている。

ブローケース１３および１４は、例えば蒸気、
溶剤、酸もしくはアルカリのような適当な再生媒
体を供給する管路４０にともに選択的に接続され
る。図示した装置は上向きに流れる再生媒体経路
を有するが、或る条件もしくは装置環境によつて
は下向きに流れる経路を有して構成されることを
理解されたい。再生媒体排出管路５０には、例え
ば復水器のような使用済の再生媒体を回収するた
めの回収槽１５が設けられている。このような機
構は環境に悪影響を及ぼす或る熱的に気化した混
合物を回収するのに極めて有用である。再生用の
蒸気は活性炭からこのような混合物を奪つて回収
槽１５へ導く。また混合物蒸気を含んだ蒸気流か
ら熱を奪うことにより溶解状態もしくは混合状態
にあつた有害な混合物が凝縮されるので廃棄管理
を行なうことができる。

この装置を正常にすなわち定常的に運転するに
は耐圧槽１０の底部への原水の流入流１００の流
量調節が必要である。処理後の流出流２００は耐
圧槽１０の頂部から排出される。

流入流１００用の弁を常に開状態として活性炭
取り出し側の仕切弁２１を定期的に例えば毎日開
くことにより、使用者の活性炭を耐圧槽１０の下
方端面部から流入水の乱流にのせて輸送可能とな
つている。このような使用済の活性炭は活性炭輸
送管２０を経て二基のブローケース１３，１４の
うち空のブローケース例えばブローケース１３へ
送られる。ブローケース１３に活性炭が完全に充
填された状態になると仕切弁２１が閉じられて仕
切弁３１が開かれ、同等量の再生活性炭がもう一
方のブローケース１４から供給される。このよう
な輸送が完了すると仕切弁３１は再び閉じられて
耐圧槽１０および処理された水の流れは通常運転
状態に戻る。

性能の低下した一部の使用済活性炭がブローケ
ース１３に移動、充填されると、ブローケース１
３は活性炭輸送管２０及び活性炭供給管３０から
弁により仕切られて再生工程が開始される。１回
の充填量、ケース内での支承状態及び活性炭の吸
着物飽和度にもよるが、再生工程には１〜10時間
の操作が必要とされる。多くの場合、再生工程は
化学薬品すなわち再生用溶剤による脱着
（desorption）をもつて行なわれる。しかし一般
に最も多く利用されるのは単に蒸気のみによる再
生である。いずれにしても、各ブローケースにお
いて再生に要する時間は、耐圧槽１０から使用済
の活性炭が周期的に取り出される予め設定された
時間間隔より短くされている。一方のブローケー
スにおいて再生作業が終了すると、再生された活
性炭はそのケース内に一時保管され、次回に使用
済活性炭が耐圧槽１０の下部から取り出されて他
方のブローケースに充填される時期に、耐圧槽１
０の上部に補充される。

このように、本発明においては連続使用の垂直
吸着槽に対して、性能の低下した吸着剤（活性
炭）の取り出しと再生済吸着剤の補充とが、少な
くとも２つの付属再生容器（ブローケース）にお
ける交互の再生処理に連係されて所定の時間間隔
毎に行なわれる。要処理水流に対する本発明の吸
着及び再生方法は、常に吸着槽の処理能力を良好
に維持するとともに１基の吸着槽による流水浄化
作業を実質的に連続化することができる。また装
置としては連続操業される大型の吸着専用槽を比
較的安価な軟鋼製とし、これに比較してはるかに
小型の付属再生容器のみを耐蝕性のステンレス鋼
とすればよいので、装置全体の建設費が少なくて
済み、吸着及び再生の方法と装置が合理化され
る。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の一実施例を示す吸着活性炭再生
装置の配管図である。 １０……耐圧槽、１３，１４……ブローケー
ス、２０……活性炭輸送管、２１，３１……仕切
弁、２２，２３，２４，３２，３３，３４……管
路、１００……流入流、２００……流出流。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸着剤を充填した垂直吸着槽の一方端部に被
   処理流体を流入し、同吸着槽の他方端部から吸着
   処理された流体を流出させ、この間に性能の低下
   した一部の吸着剤を吸着槽の一方端面部から所定
   の時間間隔で流動状に取り出すとともにこれを一
   方の再生容器に移入し、次に取り出したのと同量
   の再生済吸着剤を他方の再生容器から垂直吸着槽
   の他方端面部へ補充し、前記一方の再生容器に移
   入された一部の吸着剤を再生用媒体を用いて前記
   の時間間隔より短い時間内に再生し、かくてこの
   再生された吸着剤は垂直吸着槽への次回の補充用
   に充当され、このようにして連続使用の垂直吸着
   槽に対して性能低下吸着剤の取り出しと再生済吸
   着剤の補充とが少なくとも２つの付属再生容器に
   おける交互の再生処理に連係されて所定の時間間
   隔毎に行なわれることを特徴とする吸着剤による
   吸着およびその再生方法。 ２ 再生装置における吸着剤再生操作が蒸気によ
   る減菌操作を含み、再生用媒体がこの蒸気の凝集
   とともに回収されることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の吸着剤による吸着およびその再
   生方法。 ３ 流体流から含有物を連続的に吸着除去しかつ
   その吸着剤を再生して繰返し使用するための装置
   であつて、粒状の吸着剤を充填した耐圧性の垂直
   吸着槽と、吸着槽の一方端部に弁機構を介して接
   続された被処理流体の流入導管と他方端部に別の
   弁機構を介して接続された処理済の流体の流出導
   管と、吸着槽よりも小さい容量の少なくとも２基
   の吸着剤再生容器と、吸着槽の一方端面部を複数
   の再生容器に選択的に連結する仕切弁付きの要再
   生吸着剤用輸送管路と、吸着槽の他方端面部を複
   数の再生容器に選択的に連結する仕切弁付きの再
   生済吸着剤用供給管路と、各再生容器に接続可能
   とされた吸着剤再生用媒体の供給ならびに回収機
   構とからなることを特徴とする吸着剤による吸着
   およびその再生装置。 ４ 前記再生用媒体の回収機構が、温度の上昇さ
   れた再生用媒体の蒸気を凝縮するための密閉容器
   からなる熱交換機構を有していることを特徴とす
   る特許請求の範囲第３項記載の吸着剤による吸着
   およびその再生装置。 ５ 前記吸着槽が軟鋼製で、内面に耐摩耗および
   耐化学薬品性の被覆が施されている特許請求の範
   囲第３項記載の吸着剤による吸着およびその再生
   装置。 ６ 前記再生容器がステレンレス鋼製である特許
   請求の範囲第３項記載の吸着剤による吸着および
   その再生装置。