JP-2026514996-A - 廃水処理システム及び廃水処理の方法

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Abstract

廃水処理システム（１０）は、凝集剤がマイクロ粒子を含む廃水に添加される投与サブシステム（１２）を含む。投与サブシステム（１２）は、凝集したマイクロ粒子を含む凝集剤投与済み廃水を生成する。廃水処理システム（１０）はさらに、投与サブシステム（１２）と流体的に連通している混合及び滞留時間延長サブシステム（１４）を含む。混合及び滞留時間延長サブシステム（１４）は、凝集剤投与済み廃水を受け取りかつ凝集剤投与済み廃水のマイクロ粒子をさらに集めて集塊マイクロ粒子廃水を生成するように適合されている。廃水処理システム（１０）は、混合及び滞留時間延長サブシステム（１４）と流体的に連通している分離サブシステム（１６）を含む。分離サブシステム（１６）は、集塊マイクロ粒子廃水を受け取りかつ集塊マイクロ粒子を廃水から分離して、分離済マイクロ粒子及びろ過済み廃水を生成するように適合されている。【選択図】図１

Inventors

ステファヌスピーターズ
イアンバーン

Assignees

ペグラスアジアパシフィックプロプライアタリーリミティド

Dates

Publication Date: 20260513
Application Date: 20240424
Priority Date: 20230426

Claims (11)

廃水処理システムであって、以下のもの：投与サブシステムであって、凝集剤が、マイクロ粒子を含む廃水に添加され、前記投与サブシステムが、凝集したマイクロ粒子を含む凝集剤投与済み廃水を生成する、投与サブシステム；混合及び滞留時間延長サブシステムであって、前記投与サブシステムと流体的に連通しており、前記混合及び滞留時間延長サブシステムが、凝集剤投与済み廃水を受け取りかつ前記凝集剤投与済み廃水のマイクロ粒子をさらに集めて集塊マイクロ粒子廃水を生成するように適合されている、混合及び滞留時間延長サブシステム；分離サブシステムであって、前記混合及び滞留時間延長サブシステムと流体的に連通しており、前記分離サブシステムが、前記集塊マイクロ粒子廃水を受け取りかつ集塊マイクロ粒子を廃水から分離して、分離済みマイクロ粒子及びろ過済み廃水を生成するように適合されている、分離サブシステム、を含む、廃水処理システム。
前記分離サブシステムに関連付けられている、回収サブシステムを含み、前記回収サブシステムが、前記分離サブシステムによって生成される前記分離済み集塊マイクロ粒子及び前記ろ過済み廃水を別々に蓄積するように適合されている。請求項１に記載の廃水処理システム。
前記投与サブシステムが、凝集剤投与ユニットを含み、前記凝集剤投与ユニットが、廃水供給源からの廃水を受け取るように適合されている、廃水入口、及び凝集剤の供給源からの凝集剤を前記凝集剤投与ユニット内の廃水に添加するように適合されている、凝集剤入口を含む、請求項１又は２に記載の廃水処理システム。
前記混合及び滞留時間延長サブシステムが、前記凝集剤投与済み廃水を混合するよう適合されている、静的ミキサーを含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の廃水処理システム。
前記混合及び滞留時間延長サブシステムが、前記凝集剤投与済み廃水の混合を促進するように適合されている、配管ネットワークを含む、請求項４に記載の廃水処理システム。
前記分離サブシステムが、遠心密度分離アセンブリを含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の廃水処理システム。
前記遠心密度分離アセンブリが、高速ディスクスタック遠心分離装置を含む、請求項６に記載の廃水処理システム。
消毒サブシステムを含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の廃水処理システム。
前記消毒サブシステムが、細菌を殺すための紫外線ライトを含む、請求項８に記載の廃水処理システム。
廃水処理の方法であって、前記方法が、以下の工程：マイクロ粒子を含む廃水の供給源を提供すること；マイクロ粒子を含む前記廃水に凝集剤を投与して、凝集剤投与済み廃水を生成すること；前記凝集剤投与済み廃水を混合及び滞留時間延長サブシステムに送ること；前記凝集剤投与済み廃水の前記マイクロ粒子を凝集させて集塊マイクロ粒子を形成して、集塊マイクロ粒子廃水を生成すること；前記集塊マイクロ粒子廃水を分離サブシステムに供給する。前記集塊マイクロ粒子を前記廃水から分離して、前記集塊マイクロ粒子から分離されたろ過済み廃水を生成すること、を含む、方法。
分離工程の結果生じる前記集塊マイクロ粒子及び前記ろ過済み廃水を別々に回収する工程を含む、請求項１０に記載の方法。

Description

本発明は、廃水処理システム及び廃水処理の方法に関する。非排他的な一態様において、本発明は、廃水処理システム及び廃水処理の方法に関し、これによって、マイクロ粒子、例えばマイクロプラスチック粒子などを除去する。マイクロ粒子は、マイクロスフィアとも知られ、マイクロメートル範囲、典型的には０．１～１００マイクロメートル（μｍ）の、直径を有する微小な粒子を指す。それらは、様々な材料、例えばポリマー、セラミックス、金属、又は複合材料などから構成されてよく、それらの組成及び意図されている用途によって多様な特性を有する。マイクロ粒子に関する重要なポイントとして、以下のことが挙げられる：製造及び組成：マイクロ粒子は、幅広い範囲の材料、例えば合成ポリマー（例：ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート）、天然ポリマー（例：ゼラチン、アルギン酸塩）、セラミックス（例：シリカ）、及び金属などから設計されうる。材料の選択は、用途に依存し、要因、例えば生体適合性、分解性、及び機械的強度などを考慮する。特性：マイクロ粒子の、サイズ、表面電荷、及び形態（形状及び表面構造）は、様々な環境及び用途におけるそれらの挙動に大きく影響しうる。これらの特性は、それらの製造プロセスの際に精密に調整されうる。用途：マイクロ粒子は、多様な分野にわたって幅広い用途を有する：医療及び製薬：薬物送達システムにおいて、マイクロ粒子は、薬剤を封入して、分解からそれらを保護しかつ時間経過に伴うそれらの放出を制御するために用いられる。それらはまた、診断及び組織工学において用いられ、画像診断における造影剤としても用いられる。化粧品：マイクロ粒子が、化粧物品では、様々な目的のために用いられ、例えば、有効成分の担体として用いられ、日焼け止め剤中に用いられ、テクスチャリング剤として用いられる。環境：環境用途では、マイクロ粒子が、水質浄化及び汚染制御のために用いられてよく、環境モニタリング用センサーとして用いられてよい。食品産業：マイクロ粒子は、香料、ビタミン、又はプロバイオティクスの封入に用いられて、食品の栄養価、安定性、及び風味を向上させうる。環境問題：合成マイクロ粒子、特にはパーソナルケア物品中に用いられるプラスチックマイクロビーズは、環境中でのそれらの残留性及び水生生物への危害の可能性によって環境問題を引き起こしている。これにより、多くの国でそれらの使用制限に向けた規制努力が行われている。研究開発：マイクロ粒子分野は、絶えず進化しており、研究は新しい材料の開発、製造技術、及び応用に焦点を当てており、例えば、外部刺激に応じてそれらの特性を変化させうる応答性システムが挙げられる。マイクロ粒子は、用途の幅広い分布範囲にわたって革新的な解決策を提供する一方で、それらは、特にはそれらの環境への影響に関して、慎重な検討を要する課題も抱えている。プラスチックには様々なタイプがあり、それぞれがその特有の性質及び用途を有する。中でもポリエチレン（ＰＥ）は、その耐薬品性及び柔軟性を理由に、広く用いられるプラスチックとして位置づけられており、これによって、それは包装及び家庭用品に理想的となっている。一方、ポリプロピレン（ＰＰ）は、耐久性及び耐熱性に優れ、自動車部品及び医療機器に活用される。また、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）は、高い汎用性を示し、これによって、建築材料、電気ケーブル、及び医療用品にも用いられる。軽量プラスチックの分野では、ポリスチレン（ＰＳ）が、その遮断特性（絶縁特性）で存在感を示し、多くの場合、包装及び使い捨て食器に利用される。ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）は、その透明性及び防湿性で知られており、飲料ボトル及び食品容器の定番のプラスチックとしてその地位を確立している。用途での比類なき柔軟性に関して、ポリウレタン（ＰＵ）は、家具、遮断（絶縁）、及び履物でもその適応性を発揮する。強靭かつ透明なポリカーボネート（ＰＣ）は、その耐衝撃性及び耐熱性で一歩進んでおり、眼鏡レンズ、安全ゴーグル、及び自動車コンポーネントに活用される。アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）は、硬いかつ剛性の高いプラスチックであり、その優れた耐衝撃性及び表面仕上げによって、消費財、自動車部品、及び電子機器などで広く用いられている。プラスチックの汎用性の中で、差し迫った懸念が生じている－マイクロプラスチックである。これらの微小なプラスチック粒子は、５ミリメートル未満のサイズであり、一次マイクロプラスチック及び二次マイクロプラスチックを包含する。一次マイクロプラスチックは、例えばマイクロビーズ及びプラスチックペレットなどであり、意図的に製造され、物品、例えばパーソナルケアアイテム及び工業プロセスなどにおいて用いられる。一方、二次マイクロプラスチックは、環境中で比較的大きなプラスチックアイテムが徐々に分解されることで生じる。プラスチックの多様な種類を理解することは、それらの機能性だけでなく、それらのライフサイクルの責任ある管理のためにも極めて重要である。ポリエチレンマイクロプラスチックに関する環境問題からＰＥＴボトルのリサイクル可能性まで、適切な廃棄物管理及びリサイクル手法が、プラスチック汚染の抑制及び持続可能性の促進において極めて重要な役割を果たす。様々なプラスチックタイプの特性及び影響を理解しかつマイクロプラスチックの問題に取り組むことによって、プラスチックの利点と、それらの使用及び処分に対する責任ある姿勢とのバランスが取れた未来を目指すことが可能となる。マイクロプラスチックとは、５ミリメートル未満のサイズの小さなプラスチック粒子である。それらは、以下の２つの主なタイプに分類されうる：一次マイクロプラスチック及び二次マイクロプラスチック。一次マイクロプラスチック：これらは、特定の目的のために小さなプラスチック粒子として製造される。それらは、意図的に生成され、様々な物品に用いられる。例として、パーソナルケア物品、例えば洗顔スクラブ及び歯磨き粉などに含まれる、マイクロビーズ、又は工業プロセスで用いられるプラスチックペレットが挙げられる。二次マイクロプラスチック：これらは、比較的大きなプラスチックアイテム、又は材料の分解によって形成される。時間経過に伴って、環境中の比較的大きなプラスチック残骸、例えばビニール袋、ボトル、及び漁網などが、日光、風、及び波の影響で分解される場合があり、これによって、比較的小さな破片となる。これらの破片が、二次マイクロプラスチックと考えられる。マイクロプラスチックは、様々なサイズがあり、例えば以下のものが挙げられる：マクロプラスチック：これらは、比較的大きなプラスチックアイテム、例えばボトル、バッグ、及び包装などである。それらは、最終的に比較的小さな一片に分解され、マイクロプラスチックとなる。メソプラスチック：これらは、５ミリメートル～１ミリメートルサイズの範囲である中間的なサイズのプラスチック破片である。マイクロプラスチック：これらは、１ミリメートル未満のサイズの微小なプラスチック粒子である。それらは、さらに以下の２つのサブタイプに分類されうる：一次マイクロプラスチック：例えばマイクロビーズ及び他の小さなプラスチック粒子が挙げられ、これらは特定の目的のために、例えばパーソナルケア物品中の角質除去剤、又は洗浄物品中の研磨剤添加物として、意図的に生成される。二次マイクロプラスチック：これらは、環境中で比較的大きなプラスチックアイテムが分解かつ破砕された結果生じる。ナノプラスチック：これらは、さらに比較的小さな粒子であり、１００ナノメートル（０．１マイクロメートル）未満のサイズである。ナノプラスチックへの懸念が、海洋生物による摂取が比較的容易である可能性、及び生物組織への浸透能力を理由に、高まっている。環境中、例えば淡水システム、海洋、及び大気中などの、マイクロプラスチックの存在について、生態系及び人間の健康へのそれらの潜在的影響を理由に懸念が生じている。それらは、様々な生物によって摂取されうるし、これらの組織内に蓄積し、食物連鎖を通じて移動しうる。マイクロプラスチックの発生源、分布、並びに環境及び人間健康の両方への潜在的影響を、より深く理解するための研究が、進行中である。重要でありながら多くの場合見過ごされるマイクロプラスチックの発生源が、洗濯プロセスである。合成繊維、例えばポリエステル、ナイロン、及びアクリルなどでできている衣類及び他の繊物は、洗濯のたびに数千本のマイクロプラスチック繊維を放出する。これらのマイクロファイバーは、二次マイクロプラスチックの一形態であり、これらは、この場合、合成繊物という、比較的大きなプラスチックアイテムの分解に由来する。典型的な洗濯サイクルの際、攪拌及び摩擦によって、微小な繊維が布から剥離し、廃水と共に流出する。小さなサイズを理由に、これらの繊維は、水処理施設を容易に通過しうるし、自然水域、例えば河川、湖沼、及び海洋中などに到達しうる。これらの繊維の環境への影響は、水生生態系における既に深刻なプラスチック汚染負荷にそれらが加わるので、甚大である。織物産業は、マイクロプラスチック汚染の１つの主要な原因とされており、毎日数十億本の合成繊維が世界中の水システムに入っている。この影響は多面的であり、海洋生物だけでなく、比較的広範な環境、及び潜在的には人間の健康にも影響を及ぼし、なぜなら、これらのマイクロプラスチックは、食物連鎖に入りうるからである。洗濯からのマイクロプラスチック放出を軽減する取り組みとして、これらの繊維を捕捉するよう設計されている洗濯機フィルターの開発、繊維の抜けを最小限にする洗濯バッグの使用の促進、及び合成繊維よりも天然繊維を選ぶことの推奨が挙げられる。さらに、織物製造における技術革新は、発生源での繊維抜け低減を目指すものである。洗濯におけるマイクロプラスチック問題を理解しかつ対処することは、環境中へのマイクロプラスチック放出全体を削減するための重要な一歩である。それは、個人の行動、例えば洗濯習慣の変更及び衣類に関する情報に基づいた選択などの必要性、並びに製造及び廃棄物管理の実践における比較的広範なシステム変化の必要性を示しており、これによってプラスチック汚染という複雑な課題に取り組む。廃水からマイクロプラスチックを除去する様々な方法が提案されている。このような方法として、物理的、化学的、かつ生物学的な処理が挙げられる。物理的処理、例えばろ過及び沈殿などが、典型的には、比較的大きなプラスチック粒子を除去するために利用される。物理的処理法は、比較的小さな寸法のマイクロプラスチック粒子を除去する効果が乏しいという欠点を有する。したがって、化学的かつ生物学的処理方法が、比較的小さなサイズのマイクロプラスチック粒子を除去する目的で開発されてきた。しかしながら、化学的かつ生物学的処理方法は、複雑な処理システムを必要とするという欠点を有する。このような処理システムは、生成及び運用に多額の費用がかかる。図１は、廃水からマイクロ粒子を除去する際に用いられるための第１の実施形態の廃水処理システムの概略図である。図２は、廃水からマイクロ粒子を除去するための第１の実施形態の廃水処理の方法の概略図である。図３は、廃水からマイクロ粒子を除去する際に用いられるための第２の実施形態の廃水処理システムの概略図である。図１は、第１の実施形態の廃水処理システムの概略図を提供し、これは、全体として参照番号１０で示され、具体的には、洗濯廃水を処理してマイクロ粒子、例えばマイクロプラスチック粒子などを除去する、廃水処理システムである。廃水処理システム１０は、投与サブシステ