圧力式トルネード凝集沈澱装置
【課題】 汚泥を含む各種の原水を酸化効率の高い活性水とする圧力式トルネード凝集沈澱装置を提供する。
【解決手段】 沈澱槽１の外周に螺旋状に巻回したトルネード管３内に凝集剤等を含有させた原水を下方から導入し、渦流や乱流を発生せしめ、かつ圧力チャンバ２により導入された原水に圧力を与え、空気と水の分離と水内にナノバブ状の空気を閉じ込める作用をし、酸化効率の高い活性水を処理水として排出される。
【解決手段】 沈澱槽１の外周に螺旋状に巻回したトルネード管３内に凝集剤等を含有させた原水を下方から導入し、渦流や乱流を発生せしめ、かつ圧力チャンバ２により導入された原水に圧力を与え、空気と水の分離と水内にナノバブ状の空気を閉じ込める作用をし、酸化効率の高い活性水を処理水として排出される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各所にから排出される主に井戸水、沈澱原水を浄化して排水する装置に係り、特に、トルネード管を用いて管内の流れの内に渦流を発生させて空気を超微粉化すると共に沈澱槽内に圧力を負荷し水の中に微細な空気をとじ込めて水に含まれる酸素量を増大せしめて酸化効率の高い活性処理水を作り、かつ余分な空気や不要物を槽外に排気や排出するようにした圧力式トルネード凝集沈澱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トルネード管を用いて沈澱原水を浄化する装置としては従来より各種のものがあり、例えば、「特許文献１」の如きものや、同一出願人によるトルネード式凝集沈澱装置（未公開）等がある。前者の「特許文献１」はトルネード式のものであるが、構成としては本発明とはかなり相異するものであり、後者のトルネード式凝集沈澱装置は常圧のものであり、本発明の圧力式のものとは構成において相違する。
【特許文献１】特開２００３−１７５４３７号（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般的に水の活性化や浄化作用において必要不可欠なことは水の含有物質の酸化に必要な溶存酸素量を有することであり、酸素を如何に多く水に溶存させて溶存酸素を長期間持続させることが必要である。そのためには超音波等を利用して超微細体（ナノバブル）を発生させてこれを水中に送り込み、水の表面張力で酸素を包み込む手段があるが、この手段は、常圧，常温の開放状態で処理が行われるため、もともと気体と液体との相反する物質の結びつきを安定化させることは難しい。
【０００４】
一方、沈澱槽に螺旋状に巻回されているトルネード管内に原水を導入し、原水に螺旋状の動きを与えると共に槽内を加圧することにより、トルネード管の流れの内で水と空気との交差が発生し空気のミクロバブが破壊され、空気の一部はナノバブとなって表面張力のある水内に包み込まれる現象があることがわかった。この場合、余分の空気は排気されるが水に包み込まれた空気は長時間その状態を維持できることができ、酸素効率の高い活性水を作ることができる。
【０００５】
本発明は、以上の事情に鑑みて発明されたものであり、原水を浄化すると共に浄化水内に多くの酸素を含有させるようにして酸化効率の高い活性水を作ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以上の目的を達成するために請求項１の圧力式トルネード凝集沈澱装置は、筒状の沈澱槽と、この外壁又は内壁に沿って下から上に向かって螺旋状に巻回されるトルネード管と、該トルネード管の下端側に連結される原水導入管と、該原水導入管に連結され凝集剤や空気又はオゾンや薬剤等を投入する投入管と、前記沈澱槽の上部側に連結され前記沈澱槽の内部を加圧する機能を有する圧力チャンバと、処理水出口部及び排水出口部を設けることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の請求項２は、前記原水導入管には磁石が配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の請求項１の圧力式トルネード凝集沈澱装置によれば、トルネード管都圧力チャンバを沈澱槽に設けることにより、空気がナノバブとなり、空気が水内に長期間溶存される。これにより、酸化効率の高い活性水を得ることができる。また、余分の空気や不要汚水は適宜排出され活性水の作成に寄与する。
【０００９】
また、本発明の請求項２の圧力式トルネード凝集沈澱装置によれば、磁石を配置することにより活性化，イオン化が促進され、凝集作用がより効果的に行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の圧力式トルネード凝集沈澱装置の実施の形態を図面を参照して詳述する。
まず、図１により本発明の圧力式トルネード凝集沈澱装置１００の全体構造を説明する。沈澱槽１は中空円筒体からなり、その頂部にはドーム状の蓋体１ａが形成され下方にはテーパ状の底体１ｂが形成される。ドーム状蓋体１ａには圧力チャンバ２が空気排気管９（バルブ１０付）を介して連結され、圧力チャンバ２の下部には排気管１１及び排気管１１と沈澱槽１とに架設される排水管１２が設けられている。なお、排気管１１にはバルブ１３が設けられている。また、ドーム状蓋体１ａには蓋付きの沈澱槽１の清掃のための開口蓋１８が形成されている。
また、沈澱槽１の内部のほぼ中央部には処理水を排出する処理水排水管１４が設けられ処理水出口部１５に連結する。また、テーパ状の底体１ｂの底部には残渣を排出するための排水出口管１６が設けられ排水出口部１７に連結される。
【００１１】
沈澱槽１の外面には中空のトルネード管３が螺旋状に密に巻回している。このトルネード管３は沈澱槽１の下方から上面に向けて巻回され、その下方側には原水５側に連結する原水導入管４が連結される。また、原水導入管４には凝集剤を投入するための凝集剤投入管６や空気又はオゾンを投入するための空気又はオゾン投入管７や薬剤を投入するための薬剤投入管８が連結される。なお、投入されるものは凝集剤や空気又はオゾンや薬剤に限定するものではなく、原水の浄化に効果的の他の投入剤が採用されることは勿論である。
【００１２】
次に、以上の構造の圧力式トルネード凝集沈澱装置１００による原水の浄化作用について説明する。
原水導入管４から凝集剤や空気又はイオンや薬剤を含んだ原水がトルネード管３の下方に導入されると、この原水はトルネード管３内を下から上に向かって旋廻しながら流れる。原水は旋廻している速度に比例して水そのものは放射状に出ようとする力が働き、水流自体が渦巻現象を起して乱流状態の流れを形成する。一方、原水の内に取り込まれた空気は水流が上に向かって流れるため散逸する事なく、また、空気溜まりが出来る事も無く水と撹拌され溶け込み、水圧による空気の圧縮とトルネード乱流により比重の重い水は放射線状に沿い外側に移動しようと力が働き、比重の軽い空気は内側に寄ろうとする力が働き互いに交差する際の摩擦によりミクロバブが圧壊され、ある程度の空気量は超微粒子（ナノバブ）の状態と成り、水の表面張力により包まれ安定する。旋廻流動状態で上昇流れにそって上部に達した際、余分の空気と水が分離し、分離され余分の空気は圧力チャンバ２に排出され、水は有機物を凝集酸化しながら下降に旋廻流動し凝集沈澱槽下部口から側壁に沿い旋廻しながら凝集沈澱槽に送り込まれる。沈澱槽１には圧力チャンバ２によりそれ自体に圧力が掛っているため溶存酸素量が高い状態で安定に推移するので水が活性化されると共に水中に現存する各種のイオン、有機物の酸化分解を促進する。また、処理された水がタンクより外部常圧帯に流出しても、空気のナノバブは空気容量が超微少なので気圧の低下変化による空気の膨張力より水の表面張力のほうが強いので、全体的に空気のナノバブが水の分子に包まれ安定し、ある程度の時間を掛けて分離し散逸する。その間は非常に溶存酸素の高い水の状態で推移するため酸化効率が高い活性水が形成され、処理水排水管１４を介して処理水排出口１５から排出される。また、長い距離のトルネード管２内を流れることにより空気オゾンは細分化されミクロバブ化され凝集剤も完全に撹拌されアンモニア性化合物，窒素性化合物，フミン酸，鉄等のイオンは酸化分解され浮遊物は凝集する。混入された気体は上昇最上部に達した際分離され排気され、下降しながら凝集を促進させ沈澱槽１に入り側壁に沿って旋廻しながら流れ比重の差により凝集物を分解する。凝集沈澱した残渣、排水出口管１６から排水出口部１７を介して排水される。
また、図１に示すように原水導入管４に磁石１９を配置することにより、水の活性化やイオン化が促進され、凝集，沈澱がより効果的に行われる。
以上により、原水は酸化効率の高い活性水となり、次工程側で多目的に有効に使用され、かつ薬剤等各種の含有物を含んでいるため殺菌された清浄水として使用される。
本発明は、以上に説明した通りであるが各構成要素については前記説明の内容に限定するものではなく、同一の技術的範疇のものが適用されることは勿論である。
【産業上の利用分野】
【００１３】
浄化される原水としては地下水，湖水，排水等地下水に含まれるフミン酸，亜硝酸 窒素，ヨードマンガン鉄その他各種のものでよくトンネル等の建造物，構造物の洗浄によって生ずるものやパーキングエリアやサービスエリアからの排水や工場等からの排液や沼や湖水におけるアオコ処理等のすべての汚水に適用されその利用範囲は広い。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の圧力式トルネード凝集沈澱装置の全体概要構造を示す構成図。
【符号の説明】
【００１５】
１ 沈澱槽
１ａ 蓋体
１ｂ 底体
２ 圧力チャンバ
３ トルネード管
４ 原水導入管
５ 原水
６ 凝集剤投入管
７ 空気又はオゾン投入管
８ 薬剤投入管
９ 空気排気管
１０ バルブ
１１ 排気管
１２ 排水管
１３ バルブ
１４ 処理水排水管
１５ 処理水出口部
１６ 排水出口管
１７ 排出出口部
１８ 開口蓋
１９ 磁石
１００ 圧力式トルネード凝集沈澱装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各所にから排出される主に井戸水、沈澱原水を浄化して排水する装置に係り、特に、トルネード管を用いて管内の流れの内に渦流を発生させて空気を超微粉化すると共に沈澱槽内に圧力を負荷し水の中に微細な空気をとじ込めて水に含まれる酸素量を増大せしめて酸化効率の高い活性処理水を作り、かつ余分な空気や不要物を槽外に排気や排出するようにした圧力式トルネード凝集沈澱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トルネード管を用いて沈澱原水を浄化する装置としては従来より各種のものがあり、例えば、「特許文献１」の如きものや、同一出願人によるトルネード式凝集沈澱装置（未公開）等がある。前者の「特許文献１」はトルネード式のものであるが、構成としては本発明とはかなり相異するものであり、後者のトルネード式凝集沈澱装置は常圧のものであり、本発明の圧力式のものとは構成において相違する。
【特許文献１】特開２００３−１７５４３７号（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般的に水の活性化や浄化作用において必要不可欠なことは水の含有物質の酸化に必要な溶存酸素量を有することであり、酸素を如何に多く水に溶存させて溶存酸素を長期間持続させることが必要である。そのためには超音波等を利用して超微細体（ナノバブル）を発生させてこれを水中に送り込み、水の表面張力で酸素を包み込む手段があるが、この手段は、常圧，常温の開放状態で処理が行われるため、もともと気体と液体との相反する物質の結びつきを安定化させることは難しい。
【０００４】
一方、沈澱槽に螺旋状に巻回されているトルネード管内に原水を導入し、原水に螺旋状の動きを与えると共に槽内を加圧することにより、トルネード管の流れの内で水と空気との交差が発生し空気のミクロバブが破壊され、空気の一部はナノバブとなって表面張力のある水内に包み込まれる現象があることがわかった。この場合、余分の空気は排気されるが水に包み込まれた空気は長時間その状態を維持できることができ、酸素効率の高い活性水を作ることができる。
【０００５】
本発明は、以上の事情に鑑みて発明されたものであり、原水を浄化すると共に浄化水内に多くの酸素を含有させるようにして酸化効率の高い活性水を作ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以上の目的を達成するために請求項１の圧力式トルネード凝集沈澱装置は、筒状の沈澱槽と、この外壁又は内壁に沿って下から上に向かって螺旋状に巻回されるトルネード管と、該トルネード管の下端側に連結される原水導入管と、該原水導入管に連結され凝集剤や空気又はオゾンや薬剤等を投入する投入管と、前記沈澱槽の上部側に連結され前記沈澱槽の内部を加圧する機能を有する圧力チャンバと、処理水出口部及び排水出口部を設けることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の請求項２は、前記原水導入管には磁石が配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の請求項１の圧力式トルネード凝集沈澱装置によれば、トルネード管都圧力チャンバを沈澱槽に設けることにより、空気がナノバブとなり、空気が水内に長期間溶存される。これにより、酸化効率の高い活性水を得ることができる。また、余分の空気や不要汚水は適宜排出され活性水の作成に寄与する。
【０００９】
また、本発明の請求項２の圧力式トルネード凝集沈澱装置によれば、磁石を配置することにより活性化，イオン化が促進され、凝集作用がより効果的に行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の圧力式トルネード凝集沈澱装置の実施の形態を図面を参照して詳述する。
まず、図１により本発明の圧力式トルネード凝集沈澱装置１００の全体構造を説明する。沈澱槽１は中空円筒体からなり、その頂部にはドーム状の蓋体１ａが形成され下方にはテーパ状の底体１ｂが形成される。ドーム状蓋体１ａには圧力チャンバ２が空気排気管９（バルブ１０付）を介して連結され、圧力チャンバ２の下部には排気管１１及び排気管１１と沈澱槽１とに架設される排水管１２が設けられている。なお、排気管１１にはバルブ１３が設けられている。また、ドーム状蓋体１ａには蓋付きの沈澱槽１の清掃のための開口蓋１８が形成されている。
また、沈澱槽１の内部のほぼ中央部には処理水を排出する処理水排水管１４が設けられ処理水出口部１５に連結する。また、テーパ状の底体１ｂの底部には残渣を排出するための排水出口管１６が設けられ排水出口部１７に連結される。
【００１１】
沈澱槽１の外面には中空のトルネード管３が螺旋状に密に巻回している。このトルネード管３は沈澱槽１の下方から上面に向けて巻回され、その下方側には原水５側に連結する原水導入管４が連結される。また、原水導入管４には凝集剤を投入するための凝集剤投入管６や空気又はオゾンを投入するための空気又はオゾン投入管７や薬剤を投入するための薬剤投入管８が連結される。なお、投入されるものは凝集剤や空気又はオゾンや薬剤に限定するものではなく、原水の浄化に効果的の他の投入剤が採用されることは勿論である。
【００１２】
次に、以上の構造の圧力式トルネード凝集沈澱装置１００による原水の浄化作用について説明する。
原水導入管４から凝集剤や空気又はイオンや薬剤を含んだ原水がトルネード管３の下方に導入されると、この原水はトルネード管３内を下から上に向かって旋廻しながら流れる。原水は旋廻している速度に比例して水そのものは放射状に出ようとする力が働き、水流自体が渦巻現象を起して乱流状態の流れを形成する。一方、原水の内に取り込まれた空気は水流が上に向かって流れるため散逸する事なく、また、空気溜まりが出来る事も無く水と撹拌され溶け込み、水圧による空気の圧縮とトルネード乱流により比重の重い水は放射線状に沿い外側に移動しようと力が働き、比重の軽い空気は内側に寄ろうとする力が働き互いに交差する際の摩擦によりミクロバブが圧壊され、ある程度の空気量は超微粒子（ナノバブ）の状態と成り、水の表面張力により包まれ安定する。旋廻流動状態で上昇流れにそって上部に達した際、余分の空気と水が分離し、分離され余分の空気は圧力チャンバ２に排出され、水は有機物を凝集酸化しながら下降に旋廻流動し凝集沈澱槽下部口から側壁に沿い旋廻しながら凝集沈澱槽に送り込まれる。沈澱槽１には圧力チャンバ２によりそれ自体に圧力が掛っているため溶存酸素量が高い状態で安定に推移するので水が活性化されると共に水中に現存する各種のイオン、有機物の酸化分解を促進する。また、処理された水がタンクより外部常圧帯に流出しても、空気のナノバブは空気容量が超微少なので気圧の低下変化による空気の膨張力より水の表面張力のほうが強いので、全体的に空気のナノバブが水の分子に包まれ安定し、ある程度の時間を掛けて分離し散逸する。その間は非常に溶存酸素の高い水の状態で推移するため酸化効率が高い活性水が形成され、処理水排水管１４を介して処理水排出口１５から排出される。また、長い距離のトルネード管２内を流れることにより空気オゾンは細分化されミクロバブ化され凝集剤も完全に撹拌されアンモニア性化合物，窒素性化合物，フミン酸，鉄等のイオンは酸化分解され浮遊物は凝集する。混入された気体は上昇最上部に達した際分離され排気され、下降しながら凝集を促進させ沈澱槽１に入り側壁に沿って旋廻しながら流れ比重の差により凝集物を分解する。凝集沈澱した残渣、排水出口管１６から排水出口部１７を介して排水される。
また、図１に示すように原水導入管４に磁石１９を配置することにより、水の活性化やイオン化が促進され、凝集，沈澱がより効果的に行われる。
以上により、原水は酸化効率の高い活性水となり、次工程側で多目的に有効に使用され、かつ薬剤等各種の含有物を含んでいるため殺菌された清浄水として使用される。
本発明は、以上に説明した通りであるが各構成要素については前記説明の内容に限定するものではなく、同一の技術的範疇のものが適用されることは勿論である。
【産業上の利用分野】
【００１３】
浄化される原水としては地下水，湖水，排水等地下水に含まれるフミン酸，亜硝酸 窒素，ヨードマンガン鉄その他各種のものでよくトンネル等の建造物，構造物の洗浄によって生ずるものやパーキングエリアやサービスエリアからの排水や工場等からの排液や沼や湖水におけるアオコ処理等のすべての汚水に適用されその利用範囲は広い。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の圧力式トルネード凝集沈澱装置の全体概要構造を示す構成図。
【符号の説明】
【００１５】
１ 沈澱槽
１ａ 蓋体
１ｂ 底体
２ 圧力チャンバ
３ トルネード管
４ 原水導入管
５ 原水
６ 凝集剤投入管
７ 空気又はオゾン投入管
８ 薬剤投入管
９ 空気排気管
１０ バルブ
１１ 排気管
１２ 排水管
１３ バルブ
１４ 処理水排水管
１５ 処理水出口部
１６ 排水出口管
１７ 排出出口部
１８ 開口蓋
１９ 磁石
１００ 圧力式トルネード凝集沈澱装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の沈澱槽と、この外壁又は内壁に沿って下から上に向かって螺旋状に巻回されるトルネード管と、該トルネード管の下端側に連結される原水導入管と、該原水導入管に連結され凝集剤や空気又はオゾンや薬剤等を投入する投入管と、前記沈澱槽の上部側に連結され前記沈澱槽の内部を加圧する機能を有する圧力チャンバと、処理水出口部及び排水出口部を設けることを特徴とする圧力式トルネード凝集沈澱装置。
【請求項２】
前記原水導入管には磁石が配置されることを特徴とする請求項１に記載の圧力式トルネード凝集沈澱装置。
【請求項１】
筒状の沈澱槽と、この外壁又は内壁に沿って下から上に向かって螺旋状に巻回されるトルネード管と、該トルネード管の下端側に連結される原水導入管と、該原水導入管に連結され凝集剤や空気又はオゾンや薬剤等を投入する投入管と、前記沈澱槽の上部側に連結され前記沈澱槽の内部を加圧する機能を有する圧力チャンバと、処理水出口部及び排水出口部を設けることを特徴とする圧力式トルネード凝集沈澱装置。
【請求項２】
前記原水導入管には磁石が配置されることを特徴とする請求項１に記載の圧力式トルネード凝集沈澱装置。
【図１】
【公開番号】特開２００８−２９９７１（Ｐ２００８−２９９７１Ａ）
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２０７２７２（Ｐ２００６−２０７２７２）
【出願日】平成１８年７月２９日（２００６．７．２９）
【出願人】（５９１１６３５９１）協伸工業株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月２９日（２００６．７．２９）
【出願人】（５９１１６３５９１）協伸工業株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
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