マイクロバブルを利用した水処理装置及び水処理方法
【目的】凝集剤の使用量を減じることができると共に、処理時間を短縮化することができ、更に、より細かな微粒子の分離除去が可能な水処理装置及び水処理方法を提供する。
【構成】被処理水である原水を貯溜するための原水槽（第１工程）と、該原水槽から導水可能に接続され、導水された水の浄化を行った後に該浄化済みの水を放流するための放流水槽（最終工程）と、を有する水処理装置であって、
前記原水槽と前記放流水槽との間に、凝集剤の投入手段、混合手段、フロック分離槽、スラッジ貯溜槽の如き中間工程が接続されており、
前記放流水槽内に、マイクロバブル発生手段、及び濾材又は及びその他の分離手段が配設されていることを特徴とするマイクロバブルを用いた水処理装置である。
【構成】被処理水である原水を貯溜するための原水槽（第１工程）と、該原水槽から導水可能に接続され、導水された水の浄化を行った後に該浄化済みの水を放流するための放流水槽（最終工程）と、を有する水処理装置であって、
前記原水槽と前記放流水槽との間に、凝集剤の投入手段、混合手段、フロック分離槽、スラッジ貯溜槽の如き中間工程が接続されており、
前記放流水槽内に、マイクロバブル発生手段、及び濾材又は及びその他の分離手段が配設されていることを特徴とするマイクロバブルを用いた水処理装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロバブルを利用した水処理装置及び水処理方法に関し、詳しくは、土木、建設工事の現場で発生する濁水や、その他の工場廃水・生活廃水等の濁水の浄化を行う水処理装置及び水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
土木、建設工事では地盤を掘削する際に地中から流出する水によって大量の濁水が発生する。発生した濁水をポンプ等で排水しながら工事は行われるが、排水される濁水には大量の土砂が含まれているため、環境保全の面からそのままの状態での排水は許されておらず、濁水の浄化処理を施して、土等と水とを分離する水処理作業が必要である。
【０００３】
一般に行われている水処理は、濁水中に懸濁している土等を浮遊・凝集させてフロック化し、凝集して大きくなったフロックを今度は沈殿させて固液分離を行って廃棄し、上澄みとなった水を排水するものである。凝集に用いられる凝集剤としては、例えば、無機凝集剤（ＰＡＣ：ポリ塩化アルミニウム）や高分子凝集剤（ポリアクリルアミド）が挙げられる。
【０００４】
近年では濁水の水処理技術として上記した浮遊・凝集等の一連の濁水処理を工程化した装置が用いられている（例えば、特許文献１〜６等参照。）。
【０００５】
特許文献１に記載の技術は、濁水中に炭酸ガスを吹き込み中和処理し、中和された濁水に凝集剤をラインミキサーで混合して濁水中の浮遊物を凝集させフロックの生成反応を促進させることで処理するものである。
【０００６】
特許文献２に記載の技術は、（１）濁水中に浮上性固体粒子及び有機高分子凝集剤を添加して濁水中の微粒子を浮上分離させ、分離水を濾過することで処理するもの、又は（２）濁水を濾過した後、濾過済みの流出水に浮上性固体粒子及び有機高分子凝集剤を添加して該流出水中の微粒子を浮上分離させることで処理するものである。
【０００７】
特許文献３に記載の技術は、濁水と無機凝集剤を混合攪拌した後、高分子凝集剤を添加して凝集反応させて上澄み水と分離沈降するフロックとに分離することで処理する構成に磁気装置を配置したものである。
【０００８】
特許文献４に記載の技術は、濁水に無機凝集剤を添加して強攪拌して反応させた後、反応液に高分子凝集剤を添加して緩速攪拌してフロックを生成させ、該フロック生成水に磁性体粉末を通過させて該磁性体粉末に前記フロックを補足した後、外字生体を回収すると共にフロックを除去することで処理するものである。
【０００９】
特許文献５に記載の技術は、濁水中にＰＡＣ（無機凝集剤）を投入し、ラインミキサーで攪拌混合した後、貯溜凝集槽にて貯溜・放置して凝集した粗フロックを粉砕し、次に高分子凝集剤を投入して乱流攪拌してフロックを凝集沈降させ上澄み水を放流することで処理するものである。
【００１０】
特許文献６に記載の技術は、濁水中にＰＡＣ（無機凝集剤）を投入し、ラインミキサーで攪拌混合した後、高分子凝集剤を投入して乱流攪拌してフロックを凝集沈降させ上澄み水を放流することで処理するものである。
【特許文献１】特開２００６−２３９６１９号公報
【特許文献２】特開２００４−０７３９８９号公報
【特許文献３】特開２００２−３０７０７１号公報
【特許文献４】特開平１１−０５７３１０号公報
【特許文献５】特開平０７−０００７１５号公報
【特許文献６】特開平０７−０００７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
凝集剤を用いた濁水処理技術について本発明者らは鋭意研究したところ、特許文献１〜６に記載のような従来の水処理装置では、濁水中の粒子の沈降を凝集剤による凝集に頼っているために大量の凝集剤が必要となり、また、凝集に時間を要するため処理時間が長く、更に、大きな微粒子を凝集させて捉えることはできたが細かな微粒子の分離除去が不充分であるという欠点を有している。
【００１２】
そこで本発明の課題は、凝集剤の使用量を減じることができると共に、処理時間を短縮化することができ、更に、より細かな微粒子の分離除去が可能な水処理装置及び水処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決する本発明は、下記構成を有する。
【００１４】
１．被処理水である原水を貯溜するための原水槽（第１工程）と、該原水槽から導水可能に接続され、導水された水の浄化を行った後に該浄化済みの水を放流するための放流水槽（最終工程）と、を有する水処理装置であって、
前記原水槽と前記放流水槽との間に、凝集剤の投入手段、混合手段、フロック分離槽、スラッジ貯溜槽の如き中間工程が接続されており、
前記放流水槽内に、マイクロバブル発生手段、及び濾材又はその他の分離手段が配設されていることを特徴とするマイクロバブルを用いた水処理装置。
【００１５】
２．前記第１工程である原水槽内でマイクロバブルを発生させて原水と混合させ、原水と混合した粒子を濾材を用いて吸着濾過を行う構成であることを特徴とする上記１に記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【００１６】
３．前記中間工程の凝集剤の投入が２段階で行われる構成であることを特徴とする上記１又は２に記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【００１７】
４．前記中間工程には、一つ又は二つ以上の混合装置が配設され、該混合装置の直前・間・直後の少なくとも何れか一箇所に凝集剤を投入する構成であることを特徴とする上記１〜３のいずれかに記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【００１８】
５．前記中間工程には、反応塔が配設され、該反応塔に高分子凝集剤が投入される構成であることを特徴とする上記１〜４のいずれかに記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【００１９】
６．前記反応塔が混合装置の後工程に配設される構成であることを特徴とする上記５に記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【００２０】
７．前記濾材を有する濾過工程が、濾材と汚泥沈積体とを交互に積層して粒子を分離する構成であることを特徴とする上記１〜６のいずれかに記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【００２１】
８．前記濾材が溶岩繊維接触材であることを特徴とする上記１〜７のいずれかに記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【００２２】
９．前記第１工程である原水槽で濾材の洗浄を行う構成であることを特徴とする上記１〜８のいずれかに記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【００２３】
１０．前記最終工程の放流水槽に用いられるマイクロバブル発生装置が、負圧型又は加圧型のいずれかであることを特徴とする上記１〜９のいずれかに記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【００２４】
１１．前記第１工程の原水槽に用いられるマイクロバブル発生装置が、負圧型又は加圧型のいずれかであることを特徴とする上記１〜１０のいずれかに記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【００２５】
１２．前記最終工程のその他の分離手段が、粒子を吸引する吸引手段であることを特徴とする上記１〜１１のいずれかに記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【００２６】
１３．上記１〜１２に記載のマイクロバブルを利用した水処理装置を用いて行う水処理方法であって、
第１工程である原水槽と最終工程である放流水槽の少なくとも２つの槽を有し、前記放流水槽内でマイクロバブルを発生させると共に濾材を用いて粒子を濾過し、中間工程に凝集剤を投入して混合・反応させてフロック分離・スラッジ貯溜を行うことを特徴とする水処理方法。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１又は１３に示す発明によれば、凝集剤の使用量を減じることができると共に、処理時間を短縮化することができ、更に、より細かな粒子の分離除去が可能な水処理装置及び水処理方法を提供することができる。
【００２８】
特に、最終工程である放流水槽内にマイクロバブル発生手段を配設した構成により、マイクロバブルの攪拌効果によって被処理水中の土等の粒子と凝集剤との接触をより促進することができるので、従来より凝集剤の使用量を減じても所定の凝集効果が得られるだけでなく処理時間の短縮化が可能であり、更に、マイクロバブルが極めて微細な気泡であるため、より細かな粒子をも逃さず捉えることができ、マイクロバブルが原水と混合することによって原水に混合した粒子が濾材に吸着され易くなる（付着性が向上する）ので、より細かな粒子の分離除去が可能となり水処理性能が極めて高い。
【００２９】
請求項２に示す発明によれば、最終工程に加えて第１工程においてもマイクロバブル発生手段を配設した構成により、マイクロバブルの攪拌効果による濁水中の土等の粒子と凝集剤との接触がより高められた水処理が行われるので、処理時間の短縮化がより可能であるだけでなく、最初の工程である第１工程で濁水中の土等の粒子のかなり部分を分離除去することが可能となるので、後工程を含む最終工程での被処理水中の粒子の分離除去の精度及び効率をより向上させることができる。
【００３０】
請求項３に示す発明によれば、凝集剤の被処理水中への混合をより確実とすることができるので凝集効率の向上が可能となる。
【００３１】
請求項４に示す発明によれば、凝集剤の投入が混合装置による攪拌直前・攪拌中・攪拌直後のいずれかで行われるため、被処理水中に投入された凝集剤が直ちに混合されるので凝集効率が高い。
【００３２】
請求項５に示す発明によれば、反応塔内の被処理水に高分子凝集剤を投入するので、単に水処理経路中に凝集剤を投入する場合に比して凝集反応効率が著しく向上する。
【００３３】
請求項６に示す発明によれば、混合装置によって攪拌された状態の被処理水が反応塔内に導水されるので、該反応塔内に投入される高分子凝集剤の被処理水への混合効率が高まり凝集反応効率がより向上することになる。
【００３４】
請求項７に示す発明によれば、被処理水を濾過する濾材と沈積する土等の粒子を受け止める汚泥沈積体とが交互に積層した多段構成であるので、濾材に濾別された土等の粒子が該濾材に付着することなく沈降してしまった場合でも、該濾材の下層に配設された汚泥沈積体が受け止めることができる。更に、下方から上昇する水流中に残存している土等の粒子を汚泥沈積体の下面が受け止めることで被処理水から分離させ、受け止められた粒子は該受け止めた汚泥沈積体の下層に配設された濾材に吸着することで濾過することができる。
【００３５】
請求項８に示す発明によれば、微粉砕した溶岩を練り込んだ繊維を構成素材に含む濾材により、汚泥から発生する硫化水素ガスに対しても有効に吸着作用を発揮することができる。
【００３６】
請求項９に示す発明によれば、最終工程で用い、被処理水の土等の粒子が付着した濾材を第１工程である原水槽で洗浄することができるので、格別の洗浄装置を別途用意することなく、濾材の繰り返し使用が可能となる。
【００３７】
請求項１０に示す発明によれば、最終工程の放流水槽に配設するマイクロバブル発生装置として、負圧型又は加圧型のいずれかを用いることにより凝集する被処理水中の土等の粒子が濾材に付着し易くなるので分離除去がより容易となる。
【００３８】
請求項１１に示す発明によれば、第１工程である原水槽に配設するマイクロバブル発生装置として、負圧型又は加圧型のいずれかを用いることにより凝集する濁水中の土等の粒子が濾材に付着し易くなるので容易に分離することができる。
【００３９】
請求項１２に示す発明によれば、凝集した粒子を吸引することで被処理水を浄化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明に係るマイクロバブルを利用した水処理装置及び水処理方法について、土木・建設現場等で発生する濁水の浄化処理の場合を実施例として詳細に説明する。
【００４１】
図１は本発明に係るマイクロバブルを利用した水処理装置の一実施例を示す概略構成図、図２は第１工程である原水槽をより詳細に説明するための構成図、図３は最終工程である放流水槽をより詳細に説明するための構成図、図４は最終工程である放流水槽に配設される濾材及び汚泥沈積体を説明する構成図、図５は図４の濾材及び汚泥沈積体の放流水槽内における配設状態を説明する一部省略平面構成図である。
【００４２】
図１に示すように、本発明に係るマイクロバブルを利用した水処理装置（以下、単に水処理装置とも言う。）は、
被処理水である原水（以下、本実施例では濁水と言う。）を貯溜するための原水槽１０を有する第１工程１と、
該第１工程の原水槽１０から導水可能に接続され、導水された濁水の浄化を行った後に該浄化済みの被処理水を放流するための放流水槽２０と、該放流水槽２０内に配設したマイクロバブル発生手段２１及び濾材２２とを有する最終工程２と、
前記第１工程１の原水槽１０と前記最終工程２の放流水槽２０との間に接続された中間工程３と、
を有して構成されている。
【００４３】
濁水は、先ず、第１工程１の原水槽１０に導水されて貯留し、該原水槽１０により最初の処理が行われる。即ち、図２に示すように、マイクロバブル発生手段１１によりマイクロバブル（例えば、数１０μｍ程度の微細気泡）を発生させ、濁水中に懸濁している土等の粒子に付着させることでマイクロバブルを濁水中に混合させ、濁水中にマイクロバブルが混合することによって土等の粒子が濾材１２に吸着し易くなり（付着性の向上）、この濾材１２への吸着によって最初の濾過処理が行われる。尚、本明細書では基本的に、この最初の濾過処理が行われる以前の水については「濁水」と言い、最初の濾過処理が行われた以降の水については濁水ではなく「被処理水」と言うこととする。
【００４４】
第１工程１に用いられるマイクロバブル発生手段１１としては、この種の水処理施設等に用いられる公知公用のものが特別の制限なく挙げられる。例えば、マイクロバブル発生部１１Ａに水中ポンプ１１Ｂを接続し、該水中ポンプ１１Ｂが原水槽１０内の濁水を強制的に送液することでマイクロバブル発生部１１Ａでキャビテーション（乱流）を生じさせてマイクロバブルを発生する構成等が挙げられる。尚、第１工程１の原水槽１０で用いられるマイクロバブル発生手段１１としては、負圧型と加圧型のいずれでもよいが、マイクロバブルと濁水とを混合させることを主眼にすれば、加圧供気装置が不要なコストの観点から負圧型であることが好ましい。
【００４５】
第１工程１に用いられる濾材１２としては、この種の水処理施設等に用いられる公知公用のものが特別の制限なく挙げられる。例えば、粉砕した溶岩を練り込んだ繊維を構成素材に含む溶岩繊維接触材から成る濾材が挙げられる。濾材１２の配設位置としては、原水槽１０内の中層域から水面にかけて配設することが好ましいが、原水槽１０内の中層域から底部にかけて配設してもよい。
【００４６】
上記した第１工程１で最初の処理が行われた被処理水は、原水槽１０内に配設された送水ポンプ１３により次の中間工程３に送水されて処理される。中間工程３への送水は、図２に示す本実施例のように、仕切り壁１４をオーバーフローした被処理水の上澄み水を送水ポンプ１３によって送水する構成であることが好ましい。尚、中間工程３への送水は、仕切り壁１４からのオーバーフローに限らず、原水槽１０の中層域や底面部分、或いはその他の部分からの送水であってもよいし、仕切り壁１４の無い構成であってもよい。
【００４７】
中間工程３としては、凝集剤投入手段３１、混合手段３２、フロック分離槽３３、スラッジ貯溜槽３４、その他の処理工程の少なくともいずれか一つの処理が行われる。本実施例では、凝集剤投入手段３１、混合手段３２、フロック分離槽３３、スラッジ貯溜槽３４、ｐＨ中和手段３５による処理が行われる構成を例示している。
【００４８】
中間工程３では、凝集剤投入手段３１によって凝集剤槽３１Ａから凝集剤が被処理水の通水経路中に投入される。ここで投入される凝集剤としては無機凝集剤が好ましく、より好ましくはＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）である。
【００４９】
この凝集剤の投入は１度での投入に限らず２段階以上の投入でもよく（本実施例では２段階）、かかる凝集剤の投入は混合手段３２である混合装置の前・後、或いは混合中、更には混合装置が複数配設されている構成（本実施例では２つ配設）では混合装置間の何れか少なくとも一箇所に投入される。本実施例では１つ目の混合装置３２Ａの前と２つ目の混合装置３２Ｂの後に投入する２段階投入構成となっている。混合手段３２としては、この種の水処理施設等に用いられる公知公用のものが特別の制限なく挙げられ、例えば、公知公用の混合装置やラインミキサー等の攪拌手段が好ましい。
【００５０】
凝集剤投入手段３１により凝集剤が投入され、混合手段３２により混合されることで、前記第１工程１で被処理水中の土等の粒子に付着していたマイクロバブルを剥離させて中和すると共に、被処理水に凝集剤を混合して凝集反応を生じさせる。
【００５１】
尚、凝集剤の投入前や混合途中において、炭酸ガスや希硫酸を添加するｐＨ中和手段３５を設けることが好ましい。炭酸ガス又は希硫酸を添加することで、被処理水の水素イオン濃度を調整して中性にすることで、水質汚濁防止法に基く一般排水基準値（ｐＨ５．８〜８．６）範囲内にｐＨを調整する。ｐＨ中和手段３５としては、この種の水処理施設等に用いられる公知公用のｐＨ中和処理装置（炭酸ガス型、或いは希硫酸型）が特別の制限なく挙げられる。
【００５２】
凝集剤手段３１による凝集剤の投入、混合手段３２による被処理水と凝集剤との混合の後、フロック分離槽３３でのフロックの分離及びフロック分離槽３３からスラッジ貯溜槽３４へのスラッジの貯溜が行われるが、フロック分離槽３３の前であって前記混合手段３２の後工程には反応塔３６を配設することが好ましい。反応塔３６には、該反応塔３６に接続される高分子凝集剤溶解槽３７から高分子凝集剤が投入される。高分子凝集剤としては、この種の水処理施設等に用いられる公知公用のものが特別の制限なく挙げられ、例えば、ポリアクリルアミドが好ましい。
【００５３】
前記混合手段３２によって攪拌された状態の被処理水が反応塔３６内に導水されるので、該反応塔３６内に投入される高分子凝集剤の被処理水への混合効率が高まることから凝集反応効率はより向上する。
【００５４】
高分子凝集剤による凝集反応、即ち、高分子凝集剤の鎖状の高分子が被処理水中の土等の粒子を吸着すること（架橋中和作用）により、土等の粒子の沈降速度が速まることになる。また、−（マイナス）に帯電して浮遊している粒子を凝集反応により中和すること（電荷中和作用）で粒子の結合が促進され、粒子の沈降速度が速まることになる。
【００５５】
反応塔３６を通過した被処理水は、該被処理水中の土等の粒子が凝集した状態となり沈降速度が大の状態となっているためフロック分離槽３３に導水され貯溜させることでフロック（懸濁物質の集合物）となって分離することになる。分離したフロックはスラッジ（沈降した汚泥）となり該フロック分離槽３３に接続されたスラッジ貯溜槽３４に貯留する。貯留したスラッジは廃棄又は再利用されることになる。尚、被処理水から分離したスラッジは有機物を含有していないため、コーン指数２００ｋＮ／ｍ２以上あれば建設発生土として再利用でき、産業廃棄物扱いにはならない。
【００５６】
フロック分離槽３３でフロックが分離した被処理水はその上澄み水が中間工程３の次の工程である最終工程２へ送水される。
【００５７】
最終工程２の放流水槽２０へ送水された被処理水は、第１工程及び中間工程３での処理によって土等の粒子の大部分が分離除去された状態にあるが、放流可能な水質となるように当該最終工程２で最終処理が行われる。
【００５８】
先ず、中間工程３から最終工程２の放流水槽２０に導水される際、放流水槽２０の前段にあるｐＨ・濁度測定部２１にてｐＨセンサー２１Ａや濁度センサー２１Ｂ等の測定手段によりｐＨ測定及び濁度測定されることが好ましい。ｐＨ測定により、第１工程１及び中間工程３により２段階で処理され、更には好ましく配設される構成のｐＨ中和手段３５によりｐＨ中和処理された被処理水が水質汚濁防止法に基く一般排水基準値（例えば、大阪府下水道放流基準ｐＨ５．８〜８．６、ＳＳ２００ｍｇ／ｌ、豊橋市役所水質汚濁防止法環境保全排水基準ｐＨ５．８〜８．６、ＳＳ３０ｍｇ／ｌ等）範囲内に調整された状態であるかの確認が行われる。この測定値を参考に最終工程２での処理時間等の処理条件を設定することが好ましい。
【００５９】
次に、放流水槽２０に導水された被処理水は該放流水槽２０内で最終工程の処理が行われる。即ち、図３に示すように、マイクロバブル発生手段２２によりマイクロバブルを発生させ、第１工程１及び中間工程３を経ても未だ被処理水中に残存している土等の粒子を被処理水と共に濾材２３に送り込んで該濾材２３に残存していた粒子を吸着させることで最終の濾過処理が行われる。
【００６０】
最終工程２に用いるマイクロバブル発生手段２２は、前述した第１工程１に用いられるマイクロバブル発生手段１１と同様に、この種の水処理施設等に用いられる公知公用のものが特別の制限なく挙げられ、負圧型、加圧型のいずれでもよいが、本最終工程２では水素や二酸化炭素といった気体を供気するのではなく、マイクロバブルと被処理水とを混合させる機能であれば加圧供気装置が不要であるという観点から負圧型であることが好ましい。マイクロバブル発生手段２２により、大量の気体（マイクロバブル）を被処理水に混入させることで該被処理水の粒子の付着性を向上させることができ濾材２３に吸着し易くなる。また、マイクロバブル発生による攪拌によって土等の粒子と高分子凝集剤との接触機会が増大することになり前述した架橋吸着作用をより促進させることができ、更に、マイクロバブル発生手段２２によって生じるキャビテーション（乱流）により被処理水が帯電することになり前述した電荷中和作用をより促進することができる。
【００６１】
最終工程２に用いられる濾材２３としては、前述した第１工程１に用いられる濾材１２と同様に、この種の水処理施設等に用いられる公知公用のものが特別の制限なく挙げられ、同じく、粉砕した溶岩を練り込んだ繊維を構成素材に含む溶岩繊維接触材から成る濾材が挙げられる。
【００６２】
最終工程２に用いられる濾材２３の配設構成としては、図４に示すように、被処理水を濾過する濾材２３と沈積する土等の粒子を受け止める汚泥沈積体２４とが交互に上下方向に積層（上下方向において傾斜させたり、或いはずらして積層した場合を含む）した多段構成となったものを一単位として、図５に示すように、平面方向の縦横に複数単位を並列させた構成（平面方向において縦横並列以外に斜めに並列させたり、或いは縦横をずらして並列した場合を含む。）となっている。尚、図５では、当該図５を正面視した際に上右側に位置する６個の単位については最上層の濾材２３を省略した状態で図示している。図３及び図４に示す符号２５は、マイクロバブル発生手段２２が作用する水域と濾材２３による濾過処理域とを隔てる仕切り壁であり、図４に示す符号２６は、濾材２３と汚泥沈積体２４とを多段構成に支持するためのワイヤーやチェーン部材から成る支持部材であり、同じく図４に示す符号２７は、濾材２３及び／又は汚泥沈積体２４の交換時等に止水するための止水栓である。
【００６３】
この構成により、マイクロバブル発生手段２２によって放流水槽２０内でマイクロバブルが混合した状態となった被処理水が、濾材２３及び汚泥沈積体２４の下方から送り込まれることで、該濾材２３及び汚泥沈積体２４によって濾過処理されることになる。
【００６４】
濾過処理において、濾材２３に濾別された土等の粒子が該濾材２３に付着することなく沈降してしまった場合でも、該濾材２３の下層に配設された汚泥沈積体２４が受け止めることができる。更に、下方から上昇する水流中に残存している土等の粒子を汚泥沈積体２４の下面が受け止めることで被処理水から分離させ、受け止められた粒子は該受け止めた汚泥沈積体２４の下層に配設された濾材２３に吸着することで濾過することができる。
【００６５】
かかる最終工程２の処理によって、第１工程１及び中間工程３での処理を経ても被処理水中の粒子が有った場合であっても、これらの残存する粒子を吸着濾過処理することができる。
【００６６】
以上のように最終工程２において最終処理された被処理水は、放流直前に放流水を濁度測定部２８により濁度測定を行い、基準値範囲内に浄化処理されたことを確認した後に放流前槽２９を経て放流される。
【００６７】
以上、本発明に係るマイクロバブルを利用した水処理装置及び水処理方法の実施例について説明したが、本発明は上記に限定されず本発明の範囲内において他の態様を採ることもでき、例えば、最終工程２の濾材２３に替えて又は加えて、粒子を分離するその他の分離手段を用いてもよい。その他の分離手段としては、例えば、粒子を吸引する吸引手段を挙げることができ、該吸引手段としてはこの種の水処理施設等に用いられる公知公用のバキューム装置等が特別の制限なく挙げられる。吸引手段を用いることで、凝集した粒子を吸引することで被処理水を浄化することができる。
【００６８】
また、本発明が適用される水処理分野も上記実施例の土木・建設現場で発生する濁水の浄化処理に限らず、本発明の範囲内で適用可能な水浄化処理に用いることができる。
【００６９】
更に、本発明に係る水処理装置は濁水の水処理を行うだけでなく、濾過処理に用いられた濾材の洗浄を行うこともできる。例えば、前記最終工程２の放流水槽２０に用いられた濾材２３を第１工程１である原水槽１０で洗浄することができる。使用済みの濾材の洗浄を行うことで、格別の洗浄装置を別途用意することなく、該濾材の繰り返し使用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係るマイクロバブルを利用した水処理装置の一実施例を示す概略構成図
【図２】第１工程である原水槽をより詳細に説明するための構成図
【図３】最終工程である放流水槽をより詳細に説明するための構成図
【図４】最終工程である放流水槽に配設される濾材及び汚泥沈積体を説明する構成図
【図５】図４の濾材及び汚泥沈積体の放流水槽内における配設状態を説明する一部省略平面構成図
【符号の説明】
【００７１】
１ 第１工程
１０ 原水槽
１１ マイクロバブル発生手段
１１Ａ マイクロバブル発生部
１１Ｂ 水中ポンプ
１２ 濾材
１３ 送水ポンプ
１４ 仕切り壁
２ 最終工程
２０ 放流水槽
２１ ｐＨ・濁度測定部
２１Ａ ｐＨセンサー
２１Ｂ 濁度センサー
２２ マイクロバブル発生手段
２３ 濾材
２４ 汚泥沈積体
２５ 仕切り壁
２６ 支持部材
２７ 止水栓
２８ 濁度測定部
２９ 放流前槽
３ 中間工程
３１ 凝集剤投入手段
３１Ａ 凝集剤槽
３２ 混合手段
３２Ａ １つ目の混合装置
３２Ｂ ２つ目の混合装置
３３ フロック分離槽
３４ スラッジ貯溜槽
３５ ｐＨ中和手段
３６ 反応塔
３７ 高分子凝集剤溶解槽
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロバブルを利用した水処理装置及び水処理方法に関し、詳しくは、土木、建設工事の現場で発生する濁水や、その他の工場廃水・生活廃水等の濁水の浄化を行う水処理装置及び水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
土木、建設工事では地盤を掘削する際に地中から流出する水によって大量の濁水が発生する。発生した濁水をポンプ等で排水しながら工事は行われるが、排水される濁水には大量の土砂が含まれているため、環境保全の面からそのままの状態での排水は許されておらず、濁水の浄化処理を施して、土等と水とを分離する水処理作業が必要である。
【０００３】
一般に行われている水処理は、濁水中に懸濁している土等を浮遊・凝集させてフロック化し、凝集して大きくなったフロックを今度は沈殿させて固液分離を行って廃棄し、上澄みとなった水を排水するものである。凝集に用いられる凝集剤としては、例えば、無機凝集剤（ＰＡＣ：ポリ塩化アルミニウム）や高分子凝集剤（ポリアクリルアミド）が挙げられる。
【０００４】
近年では濁水の水処理技術として上記した浮遊・凝集等の一連の濁水処理を工程化した装置が用いられている（例えば、特許文献１〜６等参照。）。
【０００５】
特許文献１に記載の技術は、濁水中に炭酸ガスを吹き込み中和処理し、中和された濁水に凝集剤をラインミキサーで混合して濁水中の浮遊物を凝集させフロックの生成反応を促進させることで処理するものである。
【０００６】
特許文献２に記載の技術は、（１）濁水中に浮上性固体粒子及び有機高分子凝集剤を添加して濁水中の微粒子を浮上分離させ、分離水を濾過することで処理するもの、又は（２）濁水を濾過した後、濾過済みの流出水に浮上性固体粒子及び有機高分子凝集剤を添加して該流出水中の微粒子を浮上分離させることで処理するものである。
【０００７】
特許文献３に記載の技術は、濁水と無機凝集剤を混合攪拌した後、高分子凝集剤を添加して凝集反応させて上澄み水と分離沈降するフロックとに分離することで処理する構成に磁気装置を配置したものである。
【０００８】
特許文献４に記載の技術は、濁水に無機凝集剤を添加して強攪拌して反応させた後、反応液に高分子凝集剤を添加して緩速攪拌してフロックを生成させ、該フロック生成水に磁性体粉末を通過させて該磁性体粉末に前記フロックを補足した後、外字生体を回収すると共にフロックを除去することで処理するものである。
【０００９】
特許文献５に記載の技術は、濁水中にＰＡＣ（無機凝集剤）を投入し、ラインミキサーで攪拌混合した後、貯溜凝集槽にて貯溜・放置して凝集した粗フロックを粉砕し、次に高分子凝集剤を投入して乱流攪拌してフロックを凝集沈降させ上澄み水を放流することで処理するものである。
【００１０】
特許文献６に記載の技術は、濁水中にＰＡＣ（無機凝集剤）を投入し、ラインミキサーで攪拌混合した後、高分子凝集剤を投入して乱流攪拌してフロックを凝集沈降させ上澄み水を放流することで処理するものである。
【特許文献１】特開２００６−２３９６１９号公報
【特許文献２】特開２００４−０７３９８９号公報
【特許文献３】特開２００２−３０７０７１号公報
【特許文献４】特開平１１−０５７３１０号公報
【特許文献５】特開平０７−０００７１５号公報
【特許文献６】特開平０７−０００７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
凝集剤を用いた濁水処理技術について本発明者らは鋭意研究したところ、特許文献１〜６に記載のような従来の水処理装置では、濁水中の粒子の沈降を凝集剤による凝集に頼っているために大量の凝集剤が必要となり、また、凝集に時間を要するため処理時間が長く、更に、大きな微粒子を凝集させて捉えることはできたが細かな微粒子の分離除去が不充分であるという欠点を有している。
【００１２】
そこで本発明の課題は、凝集剤の使用量を減じることができると共に、処理時間を短縮化することができ、更に、より細かな微粒子の分離除去が可能な水処理装置及び水処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決する本発明は、下記構成を有する。
【００１４】
１．被処理水である原水を貯溜するための原水槽（第１工程）と、該原水槽から導水可能に接続され、導水された水の浄化を行った後に該浄化済みの水を放流するための放流水槽（最終工程）と、を有する水処理装置であって、
前記原水槽と前記放流水槽との間に、凝集剤の投入手段、混合手段、フロック分離槽、スラッジ貯溜槽の如き中間工程が接続されており、
前記放流水槽内に、マイクロバブル発生手段、及び濾材又はその他の分離手段が配設されていることを特徴とするマイクロバブルを用いた水処理装置。
【００１５】
２．前記第１工程である原水槽内でマイクロバブルを発生させて原水と混合させ、原水と混合した粒子を濾材を用いて吸着濾過を行う構成であることを特徴とする上記１に記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【００１６】
３．前記中間工程の凝集剤の投入が２段階で行われる構成であることを特徴とする上記１又は２に記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【００１７】
４．前記中間工程には、一つ又は二つ以上の混合装置が配設され、該混合装置の直前・間・直後の少なくとも何れか一箇所に凝集剤を投入する構成であることを特徴とする上記１〜３のいずれかに記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【００１８】
５．前記中間工程には、反応塔が配設され、該反応塔に高分子凝集剤が投入される構成であることを特徴とする上記１〜４のいずれかに記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【００１９】
６．前記反応塔が混合装置の後工程に配設される構成であることを特徴とする上記５に記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【００２０】
７．前記濾材を有する濾過工程が、濾材と汚泥沈積体とを交互に積層して粒子を分離する構成であることを特徴とする上記１〜６のいずれかに記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【００２１】
８．前記濾材が溶岩繊維接触材であることを特徴とする上記１〜７のいずれかに記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【００２２】
９．前記第１工程である原水槽で濾材の洗浄を行う構成であることを特徴とする上記１〜８のいずれかに記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【００２３】
１０．前記最終工程の放流水槽に用いられるマイクロバブル発生装置が、負圧型又は加圧型のいずれかであることを特徴とする上記１〜９のいずれかに記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【００２４】
１１．前記第１工程の原水槽に用いられるマイクロバブル発生装置が、負圧型又は加圧型のいずれかであることを特徴とする上記１〜１０のいずれかに記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【００２５】
１２．前記最終工程のその他の分離手段が、粒子を吸引する吸引手段であることを特徴とする上記１〜１１のいずれかに記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【００２６】
１３．上記１〜１２に記載のマイクロバブルを利用した水処理装置を用いて行う水処理方法であって、
第１工程である原水槽と最終工程である放流水槽の少なくとも２つの槽を有し、前記放流水槽内でマイクロバブルを発生させると共に濾材を用いて粒子を濾過し、中間工程に凝集剤を投入して混合・反応させてフロック分離・スラッジ貯溜を行うことを特徴とする水処理方法。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１又は１３に示す発明によれば、凝集剤の使用量を減じることができると共に、処理時間を短縮化することができ、更に、より細かな粒子の分離除去が可能な水処理装置及び水処理方法を提供することができる。
【００２８】
特に、最終工程である放流水槽内にマイクロバブル発生手段を配設した構成により、マイクロバブルの攪拌効果によって被処理水中の土等の粒子と凝集剤との接触をより促進することができるので、従来より凝集剤の使用量を減じても所定の凝集効果が得られるだけでなく処理時間の短縮化が可能であり、更に、マイクロバブルが極めて微細な気泡であるため、より細かな粒子をも逃さず捉えることができ、マイクロバブルが原水と混合することによって原水に混合した粒子が濾材に吸着され易くなる（付着性が向上する）ので、より細かな粒子の分離除去が可能となり水処理性能が極めて高い。
【００２９】
請求項２に示す発明によれば、最終工程に加えて第１工程においてもマイクロバブル発生手段を配設した構成により、マイクロバブルの攪拌効果による濁水中の土等の粒子と凝集剤との接触がより高められた水処理が行われるので、処理時間の短縮化がより可能であるだけでなく、最初の工程である第１工程で濁水中の土等の粒子のかなり部分を分離除去することが可能となるので、後工程を含む最終工程での被処理水中の粒子の分離除去の精度及び効率をより向上させることができる。
【００３０】
請求項３に示す発明によれば、凝集剤の被処理水中への混合をより確実とすることができるので凝集効率の向上が可能となる。
【００３１】
請求項４に示す発明によれば、凝集剤の投入が混合装置による攪拌直前・攪拌中・攪拌直後のいずれかで行われるため、被処理水中に投入された凝集剤が直ちに混合されるので凝集効率が高い。
【００３２】
請求項５に示す発明によれば、反応塔内の被処理水に高分子凝集剤を投入するので、単に水処理経路中に凝集剤を投入する場合に比して凝集反応効率が著しく向上する。
【００３３】
請求項６に示す発明によれば、混合装置によって攪拌された状態の被処理水が反応塔内に導水されるので、該反応塔内に投入される高分子凝集剤の被処理水への混合効率が高まり凝集反応効率がより向上することになる。
【００３４】
請求項７に示す発明によれば、被処理水を濾過する濾材と沈積する土等の粒子を受け止める汚泥沈積体とが交互に積層した多段構成であるので、濾材に濾別された土等の粒子が該濾材に付着することなく沈降してしまった場合でも、該濾材の下層に配設された汚泥沈積体が受け止めることができる。更に、下方から上昇する水流中に残存している土等の粒子を汚泥沈積体の下面が受け止めることで被処理水から分離させ、受け止められた粒子は該受け止めた汚泥沈積体の下層に配設された濾材に吸着することで濾過することができる。
【００３５】
請求項８に示す発明によれば、微粉砕した溶岩を練り込んだ繊維を構成素材に含む濾材により、汚泥から発生する硫化水素ガスに対しても有効に吸着作用を発揮することができる。
【００３６】
請求項９に示す発明によれば、最終工程で用い、被処理水の土等の粒子が付着した濾材を第１工程である原水槽で洗浄することができるので、格別の洗浄装置を別途用意することなく、濾材の繰り返し使用が可能となる。
【００３７】
請求項１０に示す発明によれば、最終工程の放流水槽に配設するマイクロバブル発生装置として、負圧型又は加圧型のいずれかを用いることにより凝集する被処理水中の土等の粒子が濾材に付着し易くなるので分離除去がより容易となる。
【００３８】
請求項１１に示す発明によれば、第１工程である原水槽に配設するマイクロバブル発生装置として、負圧型又は加圧型のいずれかを用いることにより凝集する濁水中の土等の粒子が濾材に付着し易くなるので容易に分離することができる。
【００３９】
請求項１２に示す発明によれば、凝集した粒子を吸引することで被処理水を浄化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明に係るマイクロバブルを利用した水処理装置及び水処理方法について、土木・建設現場等で発生する濁水の浄化処理の場合を実施例として詳細に説明する。
【００４１】
図１は本発明に係るマイクロバブルを利用した水処理装置の一実施例を示す概略構成図、図２は第１工程である原水槽をより詳細に説明するための構成図、図３は最終工程である放流水槽をより詳細に説明するための構成図、図４は最終工程である放流水槽に配設される濾材及び汚泥沈積体を説明する構成図、図５は図４の濾材及び汚泥沈積体の放流水槽内における配設状態を説明する一部省略平面構成図である。
【００４２】
図１に示すように、本発明に係るマイクロバブルを利用した水処理装置（以下、単に水処理装置とも言う。）は、
被処理水である原水（以下、本実施例では濁水と言う。）を貯溜するための原水槽１０を有する第１工程１と、
該第１工程の原水槽１０から導水可能に接続され、導水された濁水の浄化を行った後に該浄化済みの被処理水を放流するための放流水槽２０と、該放流水槽２０内に配設したマイクロバブル発生手段２１及び濾材２２とを有する最終工程２と、
前記第１工程１の原水槽１０と前記最終工程２の放流水槽２０との間に接続された中間工程３と、
を有して構成されている。
【００４３】
濁水は、先ず、第１工程１の原水槽１０に導水されて貯留し、該原水槽１０により最初の処理が行われる。即ち、図２に示すように、マイクロバブル発生手段１１によりマイクロバブル（例えば、数１０μｍ程度の微細気泡）を発生させ、濁水中に懸濁している土等の粒子に付着させることでマイクロバブルを濁水中に混合させ、濁水中にマイクロバブルが混合することによって土等の粒子が濾材１２に吸着し易くなり（付着性の向上）、この濾材１２への吸着によって最初の濾過処理が行われる。尚、本明細書では基本的に、この最初の濾過処理が行われる以前の水については「濁水」と言い、最初の濾過処理が行われた以降の水については濁水ではなく「被処理水」と言うこととする。
【００４４】
第１工程１に用いられるマイクロバブル発生手段１１としては、この種の水処理施設等に用いられる公知公用のものが特別の制限なく挙げられる。例えば、マイクロバブル発生部１１Ａに水中ポンプ１１Ｂを接続し、該水中ポンプ１１Ｂが原水槽１０内の濁水を強制的に送液することでマイクロバブル発生部１１Ａでキャビテーション（乱流）を生じさせてマイクロバブルを発生する構成等が挙げられる。尚、第１工程１の原水槽１０で用いられるマイクロバブル発生手段１１としては、負圧型と加圧型のいずれでもよいが、マイクロバブルと濁水とを混合させることを主眼にすれば、加圧供気装置が不要なコストの観点から負圧型であることが好ましい。
【００４５】
第１工程１に用いられる濾材１２としては、この種の水処理施設等に用いられる公知公用のものが特別の制限なく挙げられる。例えば、粉砕した溶岩を練り込んだ繊維を構成素材に含む溶岩繊維接触材から成る濾材が挙げられる。濾材１２の配設位置としては、原水槽１０内の中層域から水面にかけて配設することが好ましいが、原水槽１０内の中層域から底部にかけて配設してもよい。
【００４６】
上記した第１工程１で最初の処理が行われた被処理水は、原水槽１０内に配設された送水ポンプ１３により次の中間工程３に送水されて処理される。中間工程３への送水は、図２に示す本実施例のように、仕切り壁１４をオーバーフローした被処理水の上澄み水を送水ポンプ１３によって送水する構成であることが好ましい。尚、中間工程３への送水は、仕切り壁１４からのオーバーフローに限らず、原水槽１０の中層域や底面部分、或いはその他の部分からの送水であってもよいし、仕切り壁１４の無い構成であってもよい。
【００４７】
中間工程３としては、凝集剤投入手段３１、混合手段３２、フロック分離槽３３、スラッジ貯溜槽３４、その他の処理工程の少なくともいずれか一つの処理が行われる。本実施例では、凝集剤投入手段３１、混合手段３２、フロック分離槽３３、スラッジ貯溜槽３４、ｐＨ中和手段３５による処理が行われる構成を例示している。
【００４８】
中間工程３では、凝集剤投入手段３１によって凝集剤槽３１Ａから凝集剤が被処理水の通水経路中に投入される。ここで投入される凝集剤としては無機凝集剤が好ましく、より好ましくはＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）である。
【００４９】
この凝集剤の投入は１度での投入に限らず２段階以上の投入でもよく（本実施例では２段階）、かかる凝集剤の投入は混合手段３２である混合装置の前・後、或いは混合中、更には混合装置が複数配設されている構成（本実施例では２つ配設）では混合装置間の何れか少なくとも一箇所に投入される。本実施例では１つ目の混合装置３２Ａの前と２つ目の混合装置３２Ｂの後に投入する２段階投入構成となっている。混合手段３２としては、この種の水処理施設等に用いられる公知公用のものが特別の制限なく挙げられ、例えば、公知公用の混合装置やラインミキサー等の攪拌手段が好ましい。
【００５０】
凝集剤投入手段３１により凝集剤が投入され、混合手段３２により混合されることで、前記第１工程１で被処理水中の土等の粒子に付着していたマイクロバブルを剥離させて中和すると共に、被処理水に凝集剤を混合して凝集反応を生じさせる。
【００５１】
尚、凝集剤の投入前や混合途中において、炭酸ガスや希硫酸を添加するｐＨ中和手段３５を設けることが好ましい。炭酸ガス又は希硫酸を添加することで、被処理水の水素イオン濃度を調整して中性にすることで、水質汚濁防止法に基く一般排水基準値（ｐＨ５．８〜８．６）範囲内にｐＨを調整する。ｐＨ中和手段３５としては、この種の水処理施設等に用いられる公知公用のｐＨ中和処理装置（炭酸ガス型、或いは希硫酸型）が特別の制限なく挙げられる。
【００５２】
凝集剤手段３１による凝集剤の投入、混合手段３２による被処理水と凝集剤との混合の後、フロック分離槽３３でのフロックの分離及びフロック分離槽３３からスラッジ貯溜槽３４へのスラッジの貯溜が行われるが、フロック分離槽３３の前であって前記混合手段３２の後工程には反応塔３６を配設することが好ましい。反応塔３６には、該反応塔３６に接続される高分子凝集剤溶解槽３７から高分子凝集剤が投入される。高分子凝集剤としては、この種の水処理施設等に用いられる公知公用のものが特別の制限なく挙げられ、例えば、ポリアクリルアミドが好ましい。
【００５３】
前記混合手段３２によって攪拌された状態の被処理水が反応塔３６内に導水されるので、該反応塔３６内に投入される高分子凝集剤の被処理水への混合効率が高まることから凝集反応効率はより向上する。
【００５４】
高分子凝集剤による凝集反応、即ち、高分子凝集剤の鎖状の高分子が被処理水中の土等の粒子を吸着すること（架橋中和作用）により、土等の粒子の沈降速度が速まることになる。また、−（マイナス）に帯電して浮遊している粒子を凝集反応により中和すること（電荷中和作用）で粒子の結合が促進され、粒子の沈降速度が速まることになる。
【００５５】
反応塔３６を通過した被処理水は、該被処理水中の土等の粒子が凝集した状態となり沈降速度が大の状態となっているためフロック分離槽３３に導水され貯溜させることでフロック（懸濁物質の集合物）となって分離することになる。分離したフロックはスラッジ（沈降した汚泥）となり該フロック分離槽３３に接続されたスラッジ貯溜槽３４に貯留する。貯留したスラッジは廃棄又は再利用されることになる。尚、被処理水から分離したスラッジは有機物を含有していないため、コーン指数２００ｋＮ／ｍ２以上あれば建設発生土として再利用でき、産業廃棄物扱いにはならない。
【００５６】
フロック分離槽３３でフロックが分離した被処理水はその上澄み水が中間工程３の次の工程である最終工程２へ送水される。
【００５７】
最終工程２の放流水槽２０へ送水された被処理水は、第１工程及び中間工程３での処理によって土等の粒子の大部分が分離除去された状態にあるが、放流可能な水質となるように当該最終工程２で最終処理が行われる。
【００５８】
先ず、中間工程３から最終工程２の放流水槽２０に導水される際、放流水槽２０の前段にあるｐＨ・濁度測定部２１にてｐＨセンサー２１Ａや濁度センサー２１Ｂ等の測定手段によりｐＨ測定及び濁度測定されることが好ましい。ｐＨ測定により、第１工程１及び中間工程３により２段階で処理され、更には好ましく配設される構成のｐＨ中和手段３５によりｐＨ中和処理された被処理水が水質汚濁防止法に基く一般排水基準値（例えば、大阪府下水道放流基準ｐＨ５．８〜８．６、ＳＳ２００ｍｇ／ｌ、豊橋市役所水質汚濁防止法環境保全排水基準ｐＨ５．８〜８．６、ＳＳ３０ｍｇ／ｌ等）範囲内に調整された状態であるかの確認が行われる。この測定値を参考に最終工程２での処理時間等の処理条件を設定することが好ましい。
【００５９】
次に、放流水槽２０に導水された被処理水は該放流水槽２０内で最終工程の処理が行われる。即ち、図３に示すように、マイクロバブル発生手段２２によりマイクロバブルを発生させ、第１工程１及び中間工程３を経ても未だ被処理水中に残存している土等の粒子を被処理水と共に濾材２３に送り込んで該濾材２３に残存していた粒子を吸着させることで最終の濾過処理が行われる。
【００６０】
最終工程２に用いるマイクロバブル発生手段２２は、前述した第１工程１に用いられるマイクロバブル発生手段１１と同様に、この種の水処理施設等に用いられる公知公用のものが特別の制限なく挙げられ、負圧型、加圧型のいずれでもよいが、本最終工程２では水素や二酸化炭素といった気体を供気するのではなく、マイクロバブルと被処理水とを混合させる機能であれば加圧供気装置が不要であるという観点から負圧型であることが好ましい。マイクロバブル発生手段２２により、大量の気体（マイクロバブル）を被処理水に混入させることで該被処理水の粒子の付着性を向上させることができ濾材２３に吸着し易くなる。また、マイクロバブル発生による攪拌によって土等の粒子と高分子凝集剤との接触機会が増大することになり前述した架橋吸着作用をより促進させることができ、更に、マイクロバブル発生手段２２によって生じるキャビテーション（乱流）により被処理水が帯電することになり前述した電荷中和作用をより促進することができる。
【００６１】
最終工程２に用いられる濾材２３としては、前述した第１工程１に用いられる濾材１２と同様に、この種の水処理施設等に用いられる公知公用のものが特別の制限なく挙げられ、同じく、粉砕した溶岩を練り込んだ繊維を構成素材に含む溶岩繊維接触材から成る濾材が挙げられる。
【００６２】
最終工程２に用いられる濾材２３の配設構成としては、図４に示すように、被処理水を濾過する濾材２３と沈積する土等の粒子を受け止める汚泥沈積体２４とが交互に上下方向に積層（上下方向において傾斜させたり、或いはずらして積層した場合を含む）した多段構成となったものを一単位として、図５に示すように、平面方向の縦横に複数単位を並列させた構成（平面方向において縦横並列以外に斜めに並列させたり、或いは縦横をずらして並列した場合を含む。）となっている。尚、図５では、当該図５を正面視した際に上右側に位置する６個の単位については最上層の濾材２３を省略した状態で図示している。図３及び図４に示す符号２５は、マイクロバブル発生手段２２が作用する水域と濾材２３による濾過処理域とを隔てる仕切り壁であり、図４に示す符号２６は、濾材２３と汚泥沈積体２４とを多段構成に支持するためのワイヤーやチェーン部材から成る支持部材であり、同じく図４に示す符号２７は、濾材２３及び／又は汚泥沈積体２４の交換時等に止水するための止水栓である。
【００６３】
この構成により、マイクロバブル発生手段２２によって放流水槽２０内でマイクロバブルが混合した状態となった被処理水が、濾材２３及び汚泥沈積体２４の下方から送り込まれることで、該濾材２３及び汚泥沈積体２４によって濾過処理されることになる。
【００６４】
濾過処理において、濾材２３に濾別された土等の粒子が該濾材２３に付着することなく沈降してしまった場合でも、該濾材２３の下層に配設された汚泥沈積体２４が受け止めることができる。更に、下方から上昇する水流中に残存している土等の粒子を汚泥沈積体２４の下面が受け止めることで被処理水から分離させ、受け止められた粒子は該受け止めた汚泥沈積体２４の下層に配設された濾材２３に吸着することで濾過することができる。
【００６５】
かかる最終工程２の処理によって、第１工程１及び中間工程３での処理を経ても被処理水中の粒子が有った場合であっても、これらの残存する粒子を吸着濾過処理することができる。
【００６６】
以上のように最終工程２において最終処理された被処理水は、放流直前に放流水を濁度測定部２８により濁度測定を行い、基準値範囲内に浄化処理されたことを確認した後に放流前槽２９を経て放流される。
【００６７】
以上、本発明に係るマイクロバブルを利用した水処理装置及び水処理方法の実施例について説明したが、本発明は上記に限定されず本発明の範囲内において他の態様を採ることもでき、例えば、最終工程２の濾材２３に替えて又は加えて、粒子を分離するその他の分離手段を用いてもよい。その他の分離手段としては、例えば、粒子を吸引する吸引手段を挙げることができ、該吸引手段としてはこの種の水処理施設等に用いられる公知公用のバキューム装置等が特別の制限なく挙げられる。吸引手段を用いることで、凝集した粒子を吸引することで被処理水を浄化することができる。
【００６８】
また、本発明が適用される水処理分野も上記実施例の土木・建設現場で発生する濁水の浄化処理に限らず、本発明の範囲内で適用可能な水浄化処理に用いることができる。
【００６９】
更に、本発明に係る水処理装置は濁水の水処理を行うだけでなく、濾過処理に用いられた濾材の洗浄を行うこともできる。例えば、前記最終工程２の放流水槽２０に用いられた濾材２３を第１工程１である原水槽１０で洗浄することができる。使用済みの濾材の洗浄を行うことで、格別の洗浄装置を別途用意することなく、該濾材の繰り返し使用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係るマイクロバブルを利用した水処理装置の一実施例を示す概略構成図
【図２】第１工程である原水槽をより詳細に説明するための構成図
【図３】最終工程である放流水槽をより詳細に説明するための構成図
【図４】最終工程である放流水槽に配設される濾材及び汚泥沈積体を説明する構成図
【図５】図４の濾材及び汚泥沈積体の放流水槽内における配設状態を説明する一部省略平面構成図
【符号の説明】
【００７１】
１ 第１工程
１０ 原水槽
１１ マイクロバブル発生手段
１１Ａ マイクロバブル発生部
１１Ｂ 水中ポンプ
１２ 濾材
１３ 送水ポンプ
１４ 仕切り壁
２ 最終工程
２０ 放流水槽
２１ ｐＨ・濁度測定部
２１Ａ ｐＨセンサー
２１Ｂ 濁度センサー
２２ マイクロバブル発生手段
２３ 濾材
２４ 汚泥沈積体
２５ 仕切り壁
２６ 支持部材
２７ 止水栓
２８ 濁度測定部
２９ 放流前槽
３ 中間工程
３１ 凝集剤投入手段
３１Ａ 凝集剤槽
３２ 混合手段
３２Ａ １つ目の混合装置
３２Ｂ ２つ目の混合装置
３３ フロック分離槽
３４ スラッジ貯溜槽
３５ ｐＨ中和手段
３６ 反応塔
３７ 高分子凝集剤溶解槽
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水である原水を貯溜するための原水槽（第１工程）と、該原水槽から導水可能に接続され、導水された水の浄化を行った後に該浄化済みの水を放流するための放流水槽（最終工程）と、を有する水処理装置であって、
前記原水槽と前記放流水槽との間に、凝集剤の投入手段、混合手段、フロック分離槽、スラッジ貯溜槽の如き中間工程が接続されており、
前記放流水槽内に、マイクロバブル発生手段、及び濾材又は及びその他の分離手段が配設されていることを特徴とするマイクロバブルを用いた水処理装置。
【請求項２】
前記第１工程である原水槽内でマイクロバブルを発生させて原水と混合させ、原水と混合した粒子を濾材を用いて吸着濾過を行う構成であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【請求項３】
前記中間工程の凝集剤の投入が２段階で行われる構成であることを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【請求項４】
前記中間工程には、一つ又は二つ以上の混合装置が配設され、該混合装置の直前・間・直後の少なくとも何れか一箇所に凝集剤を投入する構成であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【請求項５】
前記中間工程には、反応塔が配設され、該反応塔に高分子凝集剤が投入される構成であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【請求項６】
前記反応塔が混合装置の後工程に配設される構成であることを特徴とする請求項５に記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【請求項７】
前記濾材を有する濾過工程が、濾材と汚泥沈積体とを交互に積層して粒子を分離する構成であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【請求項８】
前記濾材が溶岩繊維接触材であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【請求項９】
前記第１工程である原水槽で濾材の洗浄を行う構成であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【請求項１０】
前記最終工程の放流水槽に用いられるマイクロバブル発生装置が、負圧型又は加圧型のいずれかであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【請求項１１】
前記第１工程の原水槽に用いられるマイクロバブル発生装置が、負圧型又は加圧型のいずれかであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【請求項１２】
前記最終工程のその他の分離手段が、粒子を吸引する吸引手段であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２に記載のマイクロバブルを利用した水処理装置を用いて行う水処理方法であって、
第１工程である原水槽と最終工程である放流水槽の少なくとも２つの槽を有し、前記放流水槽内でマイクロバブルを発生させると共に濾材を用いて粒子を濾過し、中間工程に凝集剤を投入して混合・反応させてフロック分離・スラッジ貯溜を行うことを特徴とする水処理方法。
【請求項１】
被処理水である原水を貯溜するための原水槽（第１工程）と、該原水槽から導水可能に接続され、導水された水の浄化を行った後に該浄化済みの水を放流するための放流水槽（最終工程）と、を有する水処理装置であって、
前記原水槽と前記放流水槽との間に、凝集剤の投入手段、混合手段、フロック分離槽、スラッジ貯溜槽の如き中間工程が接続されており、
前記放流水槽内に、マイクロバブル発生手段、及び濾材又は及びその他の分離手段が配設されていることを特徴とするマイクロバブルを用いた水処理装置。
【請求項２】
前記第１工程である原水槽内でマイクロバブルを発生させて原水と混合させ、原水と混合した粒子を濾材を用いて吸着濾過を行う構成であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【請求項３】
前記中間工程の凝集剤の投入が２段階で行われる構成であることを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【請求項４】
前記中間工程には、一つ又は二つ以上の混合装置が配設され、該混合装置の直前・間・直後の少なくとも何れか一箇所に凝集剤を投入する構成であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【請求項５】
前記中間工程には、反応塔が配設され、該反応塔に高分子凝集剤が投入される構成であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【請求項６】
前記反応塔が混合装置の後工程に配設される構成であることを特徴とする請求項５に記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【請求項７】
前記濾材を有する濾過工程が、濾材と汚泥沈積体とを交互に積層して粒子を分離する構成であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【請求項８】
前記濾材が溶岩繊維接触材であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【請求項９】
前記第１工程である原水槽で濾材の洗浄を行う構成であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【請求項１０】
前記最終工程の放流水槽に用いられるマイクロバブル発生装置が、負圧型又は加圧型のいずれかであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【請求項１１】
前記第１工程の原水槽に用いられるマイクロバブル発生装置が、負圧型又は加圧型のいずれかであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【請求項１２】
前記最終工程のその他の分離手段が、粒子を吸引する吸引手段であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のマイクロバブルを利用した水処理装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２に記載のマイクロバブルを利用した水処理装置を用いて行う水処理方法であって、
第１工程である原水槽と最終工程である放流水槽の少なくとも２つの槽を有し、前記放流水槽内でマイクロバブルを発生させると共に濾材を用いて粒子を濾過し、中間工程に凝集剤を投入して混合・反応させてフロック分離・スラッジ貯溜を行うことを特徴とする水処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−７２７４７（Ｐ２００９−７２７４７Ａ）
【公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２４６９１８（Ｐ２００７−２４６９１８）
【出願日】平成１９年９月２５日（２００７．９．２５）
【出願人】（０００１７２８１３）佐藤工業株式会社 (73)
【出願人】（５０４１７１１３４）国立大学法人 筑波大学 (510)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２５日（２００７．９．２５）
【出願人】（０００１７２８１３）佐藤工業株式会社 (73)
【出願人】（５０４１７１１３４）国立大学法人 筑波大学 (510)
【Ｆターム（参考）】
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