スカム機構を具備したマイクロバブル下水再生装置
【課題】スカムを効果的に排出できるスカム機構を具備したマイクロバブル下水再生装置を提供する。
【解決手段】被処理水を流入する水処理槽１と、水処理槽１内に設置された複数の仕切板２と、水処理槽１内の被処理水の一部を抽水してオゾンガスと混合するオゾンガス注入装置４と、オゾンガス注入装置４により混合された気液二相流を昇圧する高圧ポンプ５と、高圧ポンプ５で昇圧された気液二相流を小さな複数の孔から噴出してマイクロバブルを発生する微細気泡生成装置６と、微細気泡生成装置６で生成されたマイクロバブルを水処理槽１内を流下させる際に発生するスカムを除去するための内側にらせん状の水流ガイドを設けたスカム排出口１０を備えた。
【解決手段】被処理水を流入する水処理槽１と、水処理槽１内に設置された複数の仕切板２と、水処理槽１内の被処理水の一部を抽水してオゾンガスと混合するオゾンガス注入装置４と、オゾンガス注入装置４により混合された気液二相流を昇圧する高圧ポンプ５と、高圧ポンプ５で昇圧された気液二相流を小さな複数の孔から噴出してマイクロバブルを発生する微細気泡生成装置６と、微細気泡生成装置６で生成されたマイクロバブルを水処理槽１内を流下させる際に発生するスカムを除去するための内側にらせん状の水流ガイドを設けたスカム排出口１０を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロバブル下水再生装置に付属したスカム排出口の壁面に付着したスカムや、肥大化して排出口の縁を乗り越えられないスカムを残存しないように除去できるスカム機構を具備したマイクロバブル下水再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロバブル下水再生装置は、オゾンを微細気泡にして処理水を浄化する装置である。
【０００３】
〔非特許文献１〕によれば、微細気泡は、直径が５０マイクロメータ以下の気泡のことであり、一般にマイクロバブルと呼ばれる。このようなサイズの気泡は、周囲の流体に溶け込み、液中で縮小していくことによって約２分で完全に溶解する。微細気泡は、周囲の液体に溶け込み、その直径が減少するため、表面張力が大きくなる効果により高温で高圧となる。又、気泡は微細になるほど体積に対する表面積比が大きくなるため、溶解効率が高くなり、気体の圧力に比例して溶解度が増加するヘンリーの法則にしたがって溶解がさらに促進される。微細気泡は、その消滅時に殺菌力を有するラジカルを発生し、このラジカルによって、殺菌，有機物の分解ができるため、浄化，殺菌，消毒できるとされている。
【０００４】
また、〔非特許文献２〕によれば、マイクロバブルの表面に油粒子が吸着され、油粒子とともに浮上していくことが報告されている。
【０００５】
マイクロバブルを用いた下水再生装置においても、下水中に含まれる細かな濁質の膜（以下、スカムという）が形成されるのが観測できる。良質な再生水を提供するためには、定期的にこのスカムを除去する必要がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「水の特性と新しい利用技術」、株式会社エヌ・ティー・エス、２００４年
【非特許文献２】「微細気泡の最新技術」、株式会社エン・ティー・エス、２００６年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
マイクロバブルを用いた下水再生装置では、スカム除去装置が設けられるが、スカム排出口では、処理水槽の壁面に付着したスカム、或いは肥大化したスカムが排出口を乗り越えられないという問題があり、スカムが残存し、スカム排出口付近に付着して排出できなくなるという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、スカムを効果的に排出できるスカム機構を具備したマイクロバブル下水再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明のスカム機構を具備したマイクロバブル下水再生装置は、被処理水を流入する水処理槽と、水処理槽内に設置された複数の仕切板と、水処理槽内の被処理水の一部を抽水してオゾンガスと混合するオゾンガス注入装置と、オゾンガス注入装置により混合された気液二相流を昇圧する高圧ポンプと、高圧ポンプで昇圧された気液二相流を小さな複数の孔から噴出してマイクロバブルを発生する微細気泡生成装置と、微細気泡生成装置で生成されたマイクロバブルを水処理槽内を流下させる際に発生するスカムを除去するための内側にらせん状の水流ガイドを設けたスカム排出口を備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、スカム排出口で、排水に渦流を発生させてスカム排出口付近のスカムを効果的に除去することができ、スカムをスムーズに排出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】マイクロバブル下水再生装置の構成図。
【図２】スカム排出口を拡大した斜視図。
【図３】スカムを排出する時の処理フロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施例を図１から図３を用いて説明する。図１は、本実施例の水処理設備の構成図である。
【００１３】
水処理槽１は、複数の仕切板２ａ〜２ｃが設置され、水処理槽１内が複数のゾーンに仕切られている。仕切板２は、上部を固定した仕切板２ａ，２ｃと下部を固定した仕切板２ｂが交互に設置され、仕切板２ａの上流側の水処理槽１の上部側から下水処理水（以下、被処理水という）が流入する。
【００１４】
水処理槽１の外部には、オゾン発生装置３、オゾン発生装置３で発生したオゾンガスをオゾンガス注入装置４に導くための配管１６、水処理槽１下部から一部抽水された被処理水を取り入れ、配管１６で導かれたオゾンガスを被処理水中に混合するオゾンガス注入装置４、オゾンガス注入装置４で混合された気液二相流を昇圧する高圧ポンプ５、高圧ポンプ５で昇圧された気液二相流を配管１７で導き、小さな複数の孔から噴出してマイクロバブルを発生する微細気泡生成装置６、微細気泡発生装置６で発生したマイクロバブルを水処理槽１の仕切板２ａの上流側に導く配管１８が設置されている。
【００１５】
ここで、オゾンガス注入装置４には、エゼクタ方式のもの、散気管方式のもの、直接混合する気液混合方式のものが適用され、高圧ポンプ５は、渦流ポンプが二相流吐き出し性能に優れるので望ましいが、一般のポンプも使用可能である。
【００１６】
仕切板２ａと仕切板２ｃとの間の仕切板２ｂの上部には、スカム排出口１０が設置され、スカム排出口１０の中央部には排出管２０が設けられ、排出管２０にはスカム排出弁１１が取り付けられている。スカム排出口１０には、図２に示すように、らせん状のガイド３０が設けられている。スカム排出弁１１は配管２２により排水ピット２４に接続されている。
【００１７】
又、仕切板２ａと仕切板２ｃとの間には、スカム排出口１０より高い位置にフロート式の水位計１３ａが設置されており、水位がスカム排出口位置１３ｂに達したかどうかを検出している。
【００１８】
水処理槽１の上部は、被処理水と反応しなかったオゾンを回収するための屋根（図示せず）が設けられており、集められた排オゾンは、排オゾン配管７を介して活性炭層８に導入され、活性炭で吸収させた後、排気ファン９により大気放出される。
【００１９】
水処理槽１で処理された処理水は、再生水弁１２，配管２３を介して再生水として貯留槽２５に貯留される。
【００２０】
制御装置１４には水位計１３ａの信号がフィードバックされ、高圧ポンプ５のインバータを駆動するための信号、スカム排出弁１１を開閉制御するための信号、再生水弁１２を開閉制御するための信号が出力するようになっている。
【００２１】
下水処理設備から被処理水が水処理槽１に注入され、オゾン発生装置３，高圧ポンプ５が駆動されると、水処理槽１の下部から一部抽水された被処理水に、オゾンガス注入装置４でオゾン発生装置３からのオゾンガスが混合されて気液二相流となって、高圧ポンプ５に吸い込まれ、昇圧された後、微細気泡生成装置６に流入する。
【００２２】
高圧ポンプ５から吐き出されたオゾンガスが混入した気液二相流は、昇圧されてオゾンガスの一部が液中に溶解しながら、微細気泡生成装置６に達し、微細気泡生成装置６に設けられた複数の小さな孔から流出する。この小さな孔部を通過する時に圧力損失が生じ、流速が増加するので、ベルヌーイの定理から分かるように、圧力が急激に低下して減圧されるので、加圧溶解していた気泡が微細気泡、いわゆるマイクロバブルとなって、水処理槽１内に吹き込まれる。なお、下流側では流路面積が増加するため、圧力は回復するが、急激な流路面積の変化によって圧力が不安定となり、気泡はさらに微細気泡へと崩壊する。
【００２３】
このようにして生成された微細気泡は、水処理槽１の壁面と仕切板２ａとの間、仕切板２ａと仕切板２ｂとの間、仕切板２ｂと仕切板２ｃとの間を順次流れる間に、被処理水に含まれる濁質に付着して水面へ浮上し、集積した濁質、すなわちスカムとして仕切板２ｂの上部に溜まる。
【００２４】
この溜まったスカムを定期的に除去する処理手順を図３に示す。ステップ１００で、制御装置１４は、再生水弁１２を閉じる。再生水弁１２を閉じることによって、水処理槽１内の水位が上昇する。
【００２５】
ステップ１０１で、水位計１３ａの信号をフィードバックした制御装置１４は、水位がスカム排出口１０より高いかどうかを判断する。水位がスカム排出口１０より高くなると、ステップ１０２で、制御装置１４は、スカム排出弁１１を開き、水処理槽１内の被処理水をスカム排出口１０から排水させる。スカム排出口１０には、らせん状のガイド３０が設けられているので、排水により渦流が発生して水処理槽１内の壁面及びスカム排出口付近に付着したスカムを渦流のエネルギーにより効果的に除去することができる。
【００２６】
制御装置１４は、ステップ１０３で、スカム排出時間を計測し、設定された時間が経過すると、ステップ１０４で、再生水弁１２を開いて水位を下げ、ステップ１０５で、スカム排出弁を閉じる。
【００２７】
このように、本実施例によれば、スカム排出口の内側にらせん状の水流ガイドを設けているので、排水時に渦流を発生させて、水処理槽壁面及びスカム排出口付近に付着するスカムを効果的に除去することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１ 水処理槽
２ 仕切板
３ オゾン発生装置
４ オゾンガス注入装置
５ 高圧ポンプ
６ 微細気泡生成装置
１０ スカム排出口
１１ スカム排出弁
１２ 再生水弁
１３ 水位計
１４ 制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロバブル下水再生装置に付属したスカム排出口の壁面に付着したスカムや、肥大化して排出口の縁を乗り越えられないスカムを残存しないように除去できるスカム機構を具備したマイクロバブル下水再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロバブル下水再生装置は、オゾンを微細気泡にして処理水を浄化する装置である。
【０００３】
〔非特許文献１〕によれば、微細気泡は、直径が５０マイクロメータ以下の気泡のことであり、一般にマイクロバブルと呼ばれる。このようなサイズの気泡は、周囲の流体に溶け込み、液中で縮小していくことによって約２分で完全に溶解する。微細気泡は、周囲の液体に溶け込み、その直径が減少するため、表面張力が大きくなる効果により高温で高圧となる。又、気泡は微細になるほど体積に対する表面積比が大きくなるため、溶解効率が高くなり、気体の圧力に比例して溶解度が増加するヘンリーの法則にしたがって溶解がさらに促進される。微細気泡は、その消滅時に殺菌力を有するラジカルを発生し、このラジカルによって、殺菌，有機物の分解ができるため、浄化，殺菌，消毒できるとされている。
【０００４】
また、〔非特許文献２〕によれば、マイクロバブルの表面に油粒子が吸着され、油粒子とともに浮上していくことが報告されている。
【０００５】
マイクロバブルを用いた下水再生装置においても、下水中に含まれる細かな濁質の膜（以下、スカムという）が形成されるのが観測できる。良質な再生水を提供するためには、定期的にこのスカムを除去する必要がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「水の特性と新しい利用技術」、株式会社エヌ・ティー・エス、２００４年
【非特許文献２】「微細気泡の最新技術」、株式会社エン・ティー・エス、２００６年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
マイクロバブルを用いた下水再生装置では、スカム除去装置が設けられるが、スカム排出口では、処理水槽の壁面に付着したスカム、或いは肥大化したスカムが排出口を乗り越えられないという問題があり、スカムが残存し、スカム排出口付近に付着して排出できなくなるという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、スカムを効果的に排出できるスカム機構を具備したマイクロバブル下水再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明のスカム機構を具備したマイクロバブル下水再生装置は、被処理水を流入する水処理槽と、水処理槽内に設置された複数の仕切板と、水処理槽内の被処理水の一部を抽水してオゾンガスと混合するオゾンガス注入装置と、オゾンガス注入装置により混合された気液二相流を昇圧する高圧ポンプと、高圧ポンプで昇圧された気液二相流を小さな複数の孔から噴出してマイクロバブルを発生する微細気泡生成装置と、微細気泡生成装置で生成されたマイクロバブルを水処理槽内を流下させる際に発生するスカムを除去するための内側にらせん状の水流ガイドを設けたスカム排出口を備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、スカム排出口で、排水に渦流を発生させてスカム排出口付近のスカムを効果的に除去することができ、スカムをスムーズに排出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】マイクロバブル下水再生装置の構成図。
【図２】スカム排出口を拡大した斜視図。
【図３】スカムを排出する時の処理フロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施例を図１から図３を用いて説明する。図１は、本実施例の水処理設備の構成図である。
【００１３】
水処理槽１は、複数の仕切板２ａ〜２ｃが設置され、水処理槽１内が複数のゾーンに仕切られている。仕切板２は、上部を固定した仕切板２ａ，２ｃと下部を固定した仕切板２ｂが交互に設置され、仕切板２ａの上流側の水処理槽１の上部側から下水処理水（以下、被処理水という）が流入する。
【００１４】
水処理槽１の外部には、オゾン発生装置３、オゾン発生装置３で発生したオゾンガスをオゾンガス注入装置４に導くための配管１６、水処理槽１下部から一部抽水された被処理水を取り入れ、配管１６で導かれたオゾンガスを被処理水中に混合するオゾンガス注入装置４、オゾンガス注入装置４で混合された気液二相流を昇圧する高圧ポンプ５、高圧ポンプ５で昇圧された気液二相流を配管１７で導き、小さな複数の孔から噴出してマイクロバブルを発生する微細気泡生成装置６、微細気泡発生装置６で発生したマイクロバブルを水処理槽１の仕切板２ａの上流側に導く配管１８が設置されている。
【００１５】
ここで、オゾンガス注入装置４には、エゼクタ方式のもの、散気管方式のもの、直接混合する気液混合方式のものが適用され、高圧ポンプ５は、渦流ポンプが二相流吐き出し性能に優れるので望ましいが、一般のポンプも使用可能である。
【００１６】
仕切板２ａと仕切板２ｃとの間の仕切板２ｂの上部には、スカム排出口１０が設置され、スカム排出口１０の中央部には排出管２０が設けられ、排出管２０にはスカム排出弁１１が取り付けられている。スカム排出口１０には、図２に示すように、らせん状のガイド３０が設けられている。スカム排出弁１１は配管２２により排水ピット２４に接続されている。
【００１７】
又、仕切板２ａと仕切板２ｃとの間には、スカム排出口１０より高い位置にフロート式の水位計１３ａが設置されており、水位がスカム排出口位置１３ｂに達したかどうかを検出している。
【００１８】
水処理槽１の上部は、被処理水と反応しなかったオゾンを回収するための屋根（図示せず）が設けられており、集められた排オゾンは、排オゾン配管７を介して活性炭層８に導入され、活性炭で吸収させた後、排気ファン９により大気放出される。
【００１９】
水処理槽１で処理された処理水は、再生水弁１２，配管２３を介して再生水として貯留槽２５に貯留される。
【００２０】
制御装置１４には水位計１３ａの信号がフィードバックされ、高圧ポンプ５のインバータを駆動するための信号、スカム排出弁１１を開閉制御するための信号、再生水弁１２を開閉制御するための信号が出力するようになっている。
【００２１】
下水処理設備から被処理水が水処理槽１に注入され、オゾン発生装置３，高圧ポンプ５が駆動されると、水処理槽１の下部から一部抽水された被処理水に、オゾンガス注入装置４でオゾン発生装置３からのオゾンガスが混合されて気液二相流となって、高圧ポンプ５に吸い込まれ、昇圧された後、微細気泡生成装置６に流入する。
【００２２】
高圧ポンプ５から吐き出されたオゾンガスが混入した気液二相流は、昇圧されてオゾンガスの一部が液中に溶解しながら、微細気泡生成装置６に達し、微細気泡生成装置６に設けられた複数の小さな孔から流出する。この小さな孔部を通過する時に圧力損失が生じ、流速が増加するので、ベルヌーイの定理から分かるように、圧力が急激に低下して減圧されるので、加圧溶解していた気泡が微細気泡、いわゆるマイクロバブルとなって、水処理槽１内に吹き込まれる。なお、下流側では流路面積が増加するため、圧力は回復するが、急激な流路面積の変化によって圧力が不安定となり、気泡はさらに微細気泡へと崩壊する。
【００２３】
このようにして生成された微細気泡は、水処理槽１の壁面と仕切板２ａとの間、仕切板２ａと仕切板２ｂとの間、仕切板２ｂと仕切板２ｃとの間を順次流れる間に、被処理水に含まれる濁質に付着して水面へ浮上し、集積した濁質、すなわちスカムとして仕切板２ｂの上部に溜まる。
【００２４】
この溜まったスカムを定期的に除去する処理手順を図３に示す。ステップ１００で、制御装置１４は、再生水弁１２を閉じる。再生水弁１２を閉じることによって、水処理槽１内の水位が上昇する。
【００２５】
ステップ１０１で、水位計１３ａの信号をフィードバックした制御装置１４は、水位がスカム排出口１０より高いかどうかを判断する。水位がスカム排出口１０より高くなると、ステップ１０２で、制御装置１４は、スカム排出弁１１を開き、水処理槽１内の被処理水をスカム排出口１０から排水させる。スカム排出口１０には、らせん状のガイド３０が設けられているので、排水により渦流が発生して水処理槽１内の壁面及びスカム排出口付近に付着したスカムを渦流のエネルギーにより効果的に除去することができる。
【００２６】
制御装置１４は、ステップ１０３で、スカム排出時間を計測し、設定された時間が経過すると、ステップ１０４で、再生水弁１２を開いて水位を下げ、ステップ１０５で、スカム排出弁を閉じる。
【００２７】
このように、本実施例によれば、スカム排出口の内側にらせん状の水流ガイドを設けているので、排水時に渦流を発生させて、水処理槽壁面及びスカム排出口付近に付着するスカムを効果的に除去することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１ 水処理槽
２ 仕切板
３ オゾン発生装置
４ オゾンガス注入装置
５ 高圧ポンプ
６ 微細気泡生成装置
１０ スカム排出口
１１ スカム排出弁
１２ 再生水弁
１３ 水位計
１４ 制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水を流入する水処理槽と、該水処理槽内に設置された複数の仕切板と、前記水処理槽内の被処理水の一部を抽水してオゾンガスと混合するオゾンガス注入装置と、該オゾンガス注入装置により混合された気液二相流を昇圧する高圧ポンプと、該高圧ポンプで昇圧された気液二相流を小さな複数の孔から噴出してマイクロバブルを発生する微細気泡生成装置と、該微細気泡生成装置で生成されたマイクロバブルを前記水処理槽内を流下させる際に発生するスカムを除去するための内側にらせん状の水流ガイドを設けたスカム排出口を備えたスカム機構を具備したマイクロバブル下水再生装置。
【請求項２】
前記水処理槽が、再生水を排出する配管を開閉制御する再生水弁と、水位を検出する水位計と、前記スカム排出口に接続される排出管を開閉制御するスカム排出弁を具備し、前記スカムを除去する時には、制御装置は、前記再生水弁を閉じ、前記水位計により計測された水位が前記スカム排出口より高いと判断されたときに、前記スカム排出弁を設定時間開状態に制御する請求項１に記載のスカム機構を具備したマイクロバブル下水再生装置。
【請求項１】
被処理水を流入する水処理槽と、該水処理槽内に設置された複数の仕切板と、前記水処理槽内の被処理水の一部を抽水してオゾンガスと混合するオゾンガス注入装置と、該オゾンガス注入装置により混合された気液二相流を昇圧する高圧ポンプと、該高圧ポンプで昇圧された気液二相流を小さな複数の孔から噴出してマイクロバブルを発生する微細気泡生成装置と、該微細気泡生成装置で生成されたマイクロバブルを前記水処理槽内を流下させる際に発生するスカムを除去するための内側にらせん状の水流ガイドを設けたスカム排出口を備えたスカム機構を具備したマイクロバブル下水再生装置。
【請求項２】
前記水処理槽が、再生水を排出する配管を開閉制御する再生水弁と、水位を検出する水位計と、前記スカム排出口に接続される排出管を開閉制御するスカム排出弁を具備し、前記スカムを除去する時には、制御装置は、前記再生水弁を閉じ、前記水位計により計測された水位が前記スカム排出口より高いと判断されたときに、前記スカム排出弁を設定時間開状態に制御する請求項１に記載のスカム機構を具備したマイクロバブル下水再生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２１８２６６（Ｐ２０１１−２１８２６６Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８８２５１（Ｐ２０１０−８８２５１）
【出願日】平成２２年４月７日（２０１０．４．７）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月７日（２０１０．４．７）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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