水処理方法および水処理装置
【課題】微生物による処理能力を格段に向上できる水処理方法および水処理装置を提供する。
【解決手段】この水処理装置によれば、磁気活水ナノバブル発生槽４０から栄養剤を含有していると共に磁気を作用させたナノバブル含有水が曝気槽６に導入される。これにより、例えば、液中膜３２の目詰まり等によって曝気槽６の処理能力が低下しても、上記栄養剤を含有していると共に磁気を作用させたナノバブル含有水によって、曝気槽６の処理能力を正常に戻すことができる。
【解決手段】この水処理装置によれば、磁気活水ナノバブル発生槽４０から栄養剤を含有していると共に磁気を作用させたナノバブル含有水が曝気槽６に導入される。これにより、例えば、液中膜３２の目詰まり等によって曝気槽６の処理能力が低下しても、上記栄養剤を含有していると共に磁気を作用させたナノバブル含有水によって、曝気槽６の処理能力を正常に戻すことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、磁気を作用させたナノバブル含有水に栄養剤を含有させて、被処理水の水処理に役立てる水処理方法および水処理装置に関する。例えば、この発明は、より具体的一例では、ナノバブル発生機でナノバブルを発生させ、かつ、磁力線を作用させて磁気活水を生成し、この磁気活水にミネラルをバランスよく含有した栄養剤としてのとうもろこし浸漬液(コーンスティープリカー)を含有させ、各種水処理における微生物の状態を最高レベルまで引き上げた水処理方法および水処理装置に関する。また、この発明は、別の一例では、栄養剤とナノバブルを含有した磁気活水を充填材としての活性炭の細孔から取り入れて、活性炭の細孔に繁殖する極小のバクテリアすなわち微生物の内で極小のバクテリアを活性化して、活性炭が吸着した有機物を微生物分解することができる水処理方法および水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロナノバブル発生機で発生させたマイクロナノバブルを利用して水処理を行う方法が提案されている。
【０００３】
例えば、従来技術としてのナノバブルの利用方法および装置が、特許文献１(特開２００４−１２１９６２号公報)で提案されている。この従来技術は、ナノバブルが有する浮力の減少、表面積の増加、表面活性の増大、局所高圧場の生成、静電分極の実現による界面活性作用と殺菌作用などの特性を活用している。より具体的には、それらが相互に関連することによって、汚れ成分の吸着機能、物体表面の高速洗浄機能、殺菌機能を発揮して、各種物体を高機能、低環境負荷で洗浄することができ、汚濁水の浄化を行うことができることを開示している。
【０００４】
また、もう一つの従来技術としてのナノ気泡の生成方法が、特許文献２(特開２００３−３３４５４８号公報)に示されている。この従来技術は、液体中において、(1)液体の一部を分解ガス化する工程、(2)液体中で超音波を印加する工程、または、(3)液体の一部を分解ガス化する工程および超音波を印加する工程から構成されている。
【０００５】
さらに、別の従来技術としてのオゾンマイクロバブルを利用する廃液の処理装置が、特許文献３(特開２００４−３２１９５９号公報)に示されている。この従来技術では、オゾン発生装置より生成されたオゾンガスと処理槽の下部から抜き出された廃液を加圧ポンプを介してマイクロバブル発生装置に供給している。また、生成されたオゾンマイクロバブルをガス吹き出しパイプの開口部より処理槽内の廃液中に通気することを開示している。
【０００６】
一方で、微生物を利用した従来の排水処理においては、次の(１)〜(７)のような問題があった。
【０００７】
(１) 季節による水温の変動などにより、微生物処理における処理が不安定になる。
【０００８】
(２) 特に半導体工場の有機物排水では、各種微生物が必要なミネラルが含有されていないので、微生物の安定した繁殖が困難であり、微生物処理が安定しない。
【０００９】
(３) 液中膜を利用した排水処理システムでは、微生物の状態が悪化すると、液中膜が閉塞して透過水量が減少し、処理能力が低下する。
【００１０】
(４) 微生物の状態が悪化すると、液中膜が閉塞するため、液中膜の薬品洗浄の必要性が増し、その結果、管理費用が増加する。
【００１１】
(５) 液中膜を利用した微生物処理システムにおいて、処理水質に関する品質の向上や排水処理装置における処理能力向上が難しい。
【００１２】
(６) 有機フッ素化合物含有水を簡単な方法で処理することができない。
【００１３】
(７) 液晶工場から多量に発生する有機物排水をコンパクトな設備でランニングコストを低減して合理的に処理できない。
【特許文献１】特開２００４−１２１９６２号公報
【特許文献２】特開２００３−３３４５４８号公報
【特許文献３】特開２００４−３２１９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで、この発明の課題は、微生物による処理能力を格段に向上できる水処理方法および水処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、この発明の水処理方法は、磁気を作用させたナノバブル含有水に栄養剤を含有させ、
この栄養剤を含有させたと共に磁気を作用させたナノバブル含有水を被処理水に添加して水処理することを特徴としている。
【００１６】
この発明の水処理方法によれば、磁気活水とナノバブルと栄養剤の効果が水処理に発揮され、特に、水処理として微生物処理が行われる場合、上記磁気活水とナノバブルおよび栄養剤によって、微生物が活性化され、従来に比べて処理能力を格段に向上できる。
【００１７】
また、一実施形態の水処理方法では、上記栄養剤は、農業産物浸漬液である。
【００１８】
この実施形態の水処理方法によれば、上記栄養剤が農業産物浸漬液であるので、各種のミネラルを含有しており、水処理として微生物処理が行われる場合、微生物の必須のミネラルとなり、微生物処理における正常なる機能を維持することができる。なお、上記農業産物浸漬液とは例えば農産物を水に浸漬させた液である。
【００１９】
また、一実施形態の水処理方法では、上記農業産物浸漬液は、とうもろこし浸漬液(コーンスティープリカー)である。
【００２０】
この実施形態の水処理方法によれば、上記栄養剤がとうもろこし浸漬液であることで、特にバランスのとれたミネラルを供給できる。
【００２１】
また、一実施形態の水処理方法では、上記栄養剤が、薬用植物浸漬液である。なお、上記薬用植物浸漬液とは例えば薬用植物を水に浸漬させた液である。
【００２２】
この実施形態の水処理方法によれば、上記薬用植物が含有する各種のミネラルと薬用植物由来の薬用成分を栄養剤として活用できる。
【００２３】
また、一実施形態の水処理装置では、液中ろ過膜が設置されていると共に被処理水が導入される曝気槽と、
磁気を作用させたナノバブル含有水を生成すると共にこの磁気を作用させたナノバブル含有水に栄養剤を含有させて、上記栄養剤を含有していると共に磁気を作用させたナノバブル含有水を上記曝気槽に導入する磁気活水ナノバブル発生槽と、
上記磁気活水ナノバブル発生槽に栄養剤を供給する栄養剤槽とを備える。
【００２４】
この実施形態の水処理装置によれば、上記磁気活水ナノバブル発生槽から上記栄養剤を含有していると共に磁気を作用させたナノバブル含有水が上記曝気槽に導入される。これにより、例えば、上記液中ろ過膜の目詰まり等によって上記曝気槽の状態が悪化しても、上記栄養剤を含有していると共に磁気を作用させたナノバブル含有水によって、上記曝気槽の状態を正常に戻すことができる。なお、上記液中ろ過膜とは、液中に配置されるろ過膜であり、一例として、液中膜(登録商標)がある。
【００２５】
また、一実施形態の水処理装置では、上記被処理水が、排水、再利用水、湖沼河川水および有機フッ素化合物含有水のうちのいずれかである。
【００２６】
この実施形態の水処理装置によれば、上記被処理水としての、排水、再利用水、湖沼河川水および有機フッ素化合物含有水のうちのいずれかを、効率よく、また合理的に処理できる。なお、湖沼河川水とは、湖沼水または河川水の少なくとも一方を表している。
【００２７】
また、一実施形態の水処理装置では、上記曝気槽に充填材を設置した。
【００２８】
この実施形態によれば、上記曝気槽に設置した上記充填材に、上記栄養剤を含有していると共に磁気を作用させたナノバブル含有水によるナノバブルを長く付着させて、微生物のうちで処理に役立つバクテリアを上記充填材に付着させ、このバクテリアの活性を高めて、水処理の能力を高めることができる。
【００２９】
また、一実施形態の水処理装置では、上記磁気活水ナノバブル発生槽は、導入された水に磁気を作用させる磁気活水器と、上記導入された水にナノバブルを発生させるナノバブル発生機とを有する。
【００３０】
この実施形態によれば、上記磁気活水ナノバブル発生槽で、上記磁気活水器からの磁力線と上記ナノバブル発生機からのナノバブルとが合わさって、磁気を作用させたナノバブル含有水を生成できる。また、上記栄養剤に含まれる塩類や有機物によって、ナノバブルが効率的に発生する。
【００３１】
また、一実施形態の水処理装置では、上記磁気活水ナノバブル発生槽が有しているナノバブル発生機が、２つ以上の気体せん断部を有している。
【００３２】
この実施形態の水処理装置によれば、上記ナノバブル発生機は、２つ以上の気体せん断部によって、多量のナノバブルを作製できると同時に、ナノバブルに付随するフリーラジカルによる酸化作用を高めることができる。
【００３３】
また、一実施形態の水処理装置では、上記栄養剤槽に、とうもろこし浸漬液(コーンスティープリカー)を上記栄養剤として添加する。
【００３４】
この実施形態の水処理装置によれば、上記とうもろこし浸漬液(コーンスティープリカー)によって、バランスのよいミネラルを容易に、水処理装置に添加することができる。すなわち、一方では、とうもろこし浸漬液の有効利用先とすることができ、資源の有効利用を可能とすることができる。
【００３５】
また、一実施形態の水処理装置では、上記曝気槽において上記液中ろ過膜でろ過した処理水を上記磁気活水ナノバブル発生槽に導入する処理水導入部を有する。
【００３６】
この実施形態の水処理装置によれば、上記液中ろ過膜でろ過した後の処理水を上記磁気活水ナノバブル発生槽に導入するから、ナノバブル発生機の弱点である浮遊物質によるナノバブル発生機自身の閉塞現象を防止できる。
【００３７】
また、一実施形態の水処理装置では、上記液中ろ過膜からろ過水を導出する液中ろ過膜ポンプと、
上記液中ろ過膜ポンプの操作圧力を検出する操作圧力計と、
上記操作圧力計が検出した上記操作圧力に基づいて、上記磁気活水ナノバブル発生槽が有する上記ナノバブル発生機の運転を制御する運転制御部とを有する。
【００３８】
この実施形態の水処理装置によれば、上記操作圧力計が検出した上記操作圧力でもって、上記曝気槽の異常を自動的に感知でき、上記運転制御部による上記ナノバブル発生機の運転制御によって、上記曝気槽の異常に対処可能となる。例えば、上記曝気槽における微生物の状態が悪化すると微生物の固まりによる微生物汚泥によって上記曝気槽の液中ろ過膜が閉塞する現象が発生する。そして、この液中ろ過膜が閉塞すると、上記操作圧力が上昇するので、上記操作圧力を検出することで、上記液中ろ過膜の閉塞現象を検出でき、この閉塞現象を検出したときに、上記運転制御部で上記ナノバブル発生機を稼動させるように制御することで、曝気槽での微生物状態の改善を図れる。
【００３９】
また、一実施形態の水処理装置では、被処理水が導入される調整槽と、
上記調整槽から上記曝気槽に上記被処理水を導入する調整槽ポンプと、
上記液中ろ過膜からろ過水を導出する液中ろ過膜ポンプと、
上記液中ろ過膜ポンプの操作圧力を検出する操作圧力計と、
上記操作圧力計が検出した上記操作圧力に基づいて、上記調整槽ポンプの運転を制御する運転制御部とを有する。
【００４０】
この実施形態の水処理装置によれば、上記運転制御部は、上記操作圧力計が検出した上記操作圧力に基づいて、上記調整槽ポンプの運転を制御するので、上記操作圧力が上昇した場合に、上記調整槽ポンプの吐出量を制御して、上記曝気槽への流入水量と上記曝気槽からの流出水量とがバランスするように自動的にコントロールできる。
【００４１】
また、一実施形態の水処理装置では、上記液中ろ過膜からろ過水を導出する液中ろ過膜ポンプと、
上記液中ろ過膜ポンプで導出したろ過水を処理水として流出させる第１動作と上記液中ろ過膜ポンプで導出したろ過水を上記磁気活水ナノバブル発生槽に返送する第２動作とが可能な流出返送部と、
上記液中ろ過膜ポンプの操作圧力を検出する操作圧力計と、
上記操作圧力計が検出した上記操作圧力に基づいて、上記第１動作と上記第２動作のうちのいずれかの動作を行うように上記流出返送部を制御する動作制御部とを有する。
【００４２】
この実施形態の水処理装置によれば、上記液中ろ過膜ポンプの操作圧力のレベルにより、上記流出返送部を制御して、上記液中ろ過膜ポンプで導出したろ過水を処理水として流出させるのか、上記液中ろ過膜ポンプで導出したろ過水を上記磁気活水ナノバブル発生槽に返送するのかを選択できる。例えば、上記曝気槽で微生物の状態が急に悪化したことに起因して、上記液中ろ過膜ポンプの操作圧力が急に上昇した場合は、処理水質も悪化している。このため、上記動作制御部は、上記流出返送部を制御して、上記液中ろ過膜ポンプで導出したろ過水を上記磁気活水ナノバブル発生槽に返送する。一方、上記操作圧力が、設定値よりも低く、液中ろ過膜が殆ど閉塞していない場合は、処理水質も良好であるので、上記動作制御部は、上記流出返送部を制御して、上記液中ろ過膜ポンプで導出したろ過水を処理水として流出させる。これにより、上記曝気槽を含めた水処理装置全体を処理水の水質に合わせて、合理的に運用,維持,管理できる。
【００４３】
また、一実施形態の水処理装置では、上記曝気槽の後段に、活性炭が槽内に充填された接触曝気槽と、活性炭が塔内に部分的に充填された急速ろ過塔と、活性炭吸着塔とが、順に設置されている。
【００４４】
この実施形態によれば、上記曝気槽から、栄養剤を含むと共に磁気を作用させたナノバブル含有処理水が、順次、上記接触曝気槽、急速ろ過塔、活性炭吸着塔に導入され、ナノバブルが上記接触曝気槽、急速ろ過塔、活性炭吸着塔の活性炭にまで持続させて導入できる。よって、上記ナノバブルが上記活性炭に繁殖した微生物の活性を高めるので、処理効率を高めることができる。また、活性炭に繁殖した微生物が活性化して、活性炭に吸着して有機物を微生物学的に分解処理できる。また、それぞれの活性炭が吸着した有機物を、ナノバブルに付随するフリーラジカルによる酸化作用で、分解処理することができる。
【００４５】
また、一実施形態の水処理装置では、上記曝気槽に設置している上記充填材が、ポリ塩化ビニリデン充填物または活性炭である。
【００４６】
この実施形態の水処理装置によれば、上記ポリ塩化ビニリデン充填物または活性炭に、栄養剤を含むと共に磁気を作用させたナノバブル含有処理水のナノバブルが付着する。これにより、上記ポリ塩化ビニリデン充填物または活性炭に繁殖した微生物を活性化することができると同時に、水処理能力を向上できる。
【００４７】
また、一実施形態の水処理装置では、上記磁気活水器が、永久磁石または交流磁気発生部を有する。
【００４８】
この実施形態の水処理装置によれば、上記永久磁石を有する場合は、電源が必要でなく極が変化しない磁気を導入水に作用させることができる。一方、上記交流磁気発生部を有する場合は、電源が必要だが極(Ｓ極とＮ極)が変化する磁気を導入水に作用させることができる。
【発明の効果】
【００４９】
この発明の水処理方法は、磁気を作用させたナノバブル含有水に栄養剤を含有させ、この栄養剤を含有させたと共に磁気を作用させたナノバブル含有水を被処理水に添加して水処理するので、磁気活水とナノバブルと栄養剤の効果が水処理に発揮され、特に、水処理として微生物処理が行われる場合、上記磁気活水とナノバブルおよび栄養剤によって、微生物が活性化され、従来に比べて処理能力を格段に向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００５１】
(第１の実施の形態)
図１は、この発明の水処理装置の第１実施形態としての栄養剤含有磁気ナノバブル水処理装置４９を模式的に示す図である。
【００５２】
この栄養剤含有磁気活水ナノバブル水処理装置４９は、大きくは、調整槽１と磁気活水ナノバブル発生機４８を有する栄養剤含有磁気活水ナノバブル発生槽４０、栄養剤槽２４、曝気槽６等から構成されている。
【００５３】
最初に、被処理水としての排水は、流入配管２から調整槽１に導入される。この排水の種類は多種多様であるが、特に、半導体工場や液晶工場での有機物含有排水は、微生物処理するに際して、微生物にとって必要なミネラルを殆ど含有していないので、適合する排水の一つである。
【００５４】
いずれにしても、この実施形態は、排水を微生物処理する場合に、上記排水中の成分にミネラルが含有されていないか、含有されていても含有量が少ない場合に適合する。
【００５５】
調整槽１で、水量と水質を調整された被処理水は、調整槽ポンプ３によって、吐出配管４を経て曝気槽６に導入される。
【００５６】
曝気槽６は、通常の排水処理装置に使用されている曝気槽が該当し、この第１実施形態では、曝気槽６の水槽内部に、微生物と処理水を分離すなわち固液分離するための液中膜３２、液中膜(登録商標)３２を空気洗浄するための散気管３４、曝気槽６内を空気撹拌するための散気管３７、および、散気管３４とブロワー３６を接続するための空気配管３５、散気管３７とブロワー３６を接続するための空気配管３９から構成されている。なお、液中膜３２に替えて、タイプの異なる他のろ過膜(例えば、限外ろ過膜,精密ろ過膜等)を採用することもできる。
【００５７】
そして、通常は、曝気槽６内の微生物の状態が良いと、微生物の固まりである微生物汚泥は液中膜３２を閉塞させないで運用されている。すなわち、液中膜３２は水配管で液中膜ポンプ２９と連結され、かつ、操作圧力計２８が検出する液中膜ポンプ２９の操作圧力も所定値よりも低い状態で運用されている。
【００５８】
通常は、操作圧力計２８が検出する操作圧力が所定値よりも低い状態で運用されている。この場合は、操作圧力計２８が検出する操作圧力を表す圧力信号が制御部をなす操作圧力調節計２７に入力されることで、操作圧力調節計２７が出力する制御信号でもって、電動バルブ３０が閉、電動バルブ３１が開の状態で、処理水を外部に排出している。この電動バルブ３０,３１が流出返送部を構成している。
【００５９】
一方、曝気槽６内の微生物の状態が悪いと、微生物の固まりである微生物汚泥が液中膜３２を閉塞させる傾向となり、処理水の確保が困難となる。この場合には、操作圧力計２８で検出した液中膜ポンプ２９の操作圧力が所定値よりも高い状態となり、排水処理装置としての能力が低下する。
【００６０】
この操作圧力計２８が検出する液中膜ポンプ２９の操作圧力が所定値よりも高い場合、曝気槽６での微生物の状態が悪化したことが考えられる。微生物の状態が悪化する原因は、主に、排水中のミネラルが不足したこと、または、排水中にミネラルが存在していないことである。そこで、不足したミネラルを追加する必要がある。半導体工場や液晶工場での有機物排水には、ミネラルがバランスよく含有されていないので、この実施形態では、微生物の状態を改善するために、栄養剤を添加する。
【００６１】
例えば、経済的に低コストで、微生物が必要とするミネラルを殆ど含有している栄養剤として、とうもろこし浸漬液(コーンスティープリカー)がある。上記とうもろこし浸漬液(コーンスティープリカー)の原液の一例(株式会社 王子コーンスターチの製品)の組成は、一例として、ＴＯＣ(全有機炭素)が１６００００、Ｔ-Ｐ(全リン)が２３０００、Ｔ-Ｎ(全窒素)が４２０００、Ｋ(カリウム)が１８０００、Ｍｇ(マグネシウム)が１１０００、Ｎａ(ナトリウム)が２６００、Ｃａ(カルシウム)が４００、Ｓｉ(シリカ)が２００、Ｆｅ(鉄)が３２０である。上記各数値の単位は、ｍｇ/リットルである。
【００６２】
なお、上記栄養剤としての、とうもろこし浸漬液(コーンスティープリカー)は、あくまでも一例であり、他の農業産物浸漬液や薬用植物浸漬液でもよい。例えば、上記栄養剤としては、液体状であって、野菜や果物等の農産物であって、廃棄するようなものであっても良い。例えば、野菜のカス、廃棄すべき生ごみ等でも構わない。この場合には資源の有効使用になり、廃棄資源の望ましい使用方法になる。また、上記栄養剤としては、植物由来の材料であれば基本的には何でも良い。
【００６３】
元に戻るが、操作圧力計２８が検出した上記液中膜ポンプ２９の操作圧力が、所定値よりも高い場合、電動バルブ３１が閉、電動バルブ３０が開となり、液中膜３２でろ過された処理水は、液中膜水配管２２を通って栄養剤含有磁気活水ナノバブル発生槽４０に導入(返送)される。このことに伴って、上記操作圧力計２８は、栄養剤槽２４に付属して設置している栄養剤槽ポンプ２５を稼動させて、栄養剤槽２４に貯留してあったとうもろこし浸漬液が、水配管２６を通って栄養剤含有磁気活水ナノバブル発生槽４０に添加される。なお、栄養剤槽２４では、撹拌機２３により上記とうもろこし浸漬液が希釈,撹拌されて貯留されている。さらに、上記操作圧力計２８は、栄養剤含有磁気活水ナノバブル発生槽４０の外部に付属して設置されている磁気活水ナノバブル発生機４８を稼動させる。これにより、この栄養剤含有磁気活水ナノバブル発生槽４０では、曝気槽６から導入された液中膜処理水に栄養剤を含有させ、磁気を作用させると共にナノバブルを含有させて、ナノバブル含有磁気活水を発生させている。
【００６４】
この栄養剤含有磁気活水ナノバブル発生槽４０で発生させたナノバブル含有磁気活水は、オーバーフロー配管２１を通って、曝気槽６に導入される。
【００６５】
ここで、磁気活水のナノバブルや磁気活水のナノバブルの発生メカニズムについて説明する。上記ナノバブル含有磁気活水は、磁気活水器４７を有した磁気活水ナノバブル発生機４８によって作製できる。上記栄養剤含有磁気活水ナノバブル発生槽４０の外部に付属して設置された磁気活水ナノバブル発生機４８は、第１気体せん断部８を有する気液混合循環ポンプ７、第２気体せん断部９、磁気活水器４７、第３気体せん断部２０、空気を導入するための電動ニードルバルブ１７とそれらを連結する配管１６,１９,３９から構成されている。
【００６６】
また、磁気活水器４７は、フランジ１０とフランジ１５の間に設置されており、その磁気活水器４７の内部に厚み３０ｍｍ以下の液体通過部１４が、厚み３０ｍｍ以下の平板状に形成されている。また、平板状の液体通過部１４を挟んで磁石のＳ極１２とＮ極１１が、３つずつ設置され、Ｓ極１２とＮ極１１との間に磁力線１３が出ている。この磁力線の強さは、液体通過部１４の中心部で約１０００ガウスである。なお、ここでは、上記磁石を永久磁石としたが電磁石としてもよい。また、上記磁石に替えて、上記液体通過部１４に交流磁気を発生する交流磁気発生部としてもよい。
【００６７】
そして、第１気体せん断部８を有する気液混合循環ポンプ７が運転されることにより、液中膜３２からの処理水は、第１気体せん断部８から第２気体せん断部９に導入されて、気体がせん断すなわち、マイクロバブルがせん断されて一部でナノバブルが製造される。なお、ここで、電動ニードルバルブ１７が開の条件で、第１気体せん断部８に空気が導入されるが、この空気の導入は、気液混合循環ポンプ７が運転されてから６０秒以上後のことである。その理由は、気液混合循環ポンプ７の運転の最初から電動ニードルバルブ１７が開の条件で空気が導入されると、気液混合循環ポンプ７がキャビテーション現象を起こして、気液混合循環ポンプ７が損傷するからである。この気液混合循環ポンプ７を出た液体としての処理水は、第２気体せん断部９に導入されて、気体がせん断され、すなわち、マイクロバブルがせん断されて一部ナノバブルが製造される。
【００６８】
次に、磁気活水ナノバブル発生機４８のメカニズムを詳細に説明する。上述のように、磁気活水ナノバブル発生機４８は、気液混合循環ポンプ７、第１気体せん断部８、第２気体せん断部９、磁気活水器４７、第３気体せん断部２０、電動ニードルバルブ１７とそれらを連結する配管から構成されている。この磁気活水ナノバブル発生機４８において、ナノバブルは、大きくは、第１段階と第２段階を経て製造される。
【００６９】
まず、第１段階について簡単に説明する。第１気体せん断部８において、流体力学的に圧力を制御し、負圧形成部分から気体を吸入し、高速流体運動させて、負圧部を形成し、マイクロバブルを発生させる。より分かり易く簡単に説明すると、水と空気を効果的に自給,混合,溶解し、圧送することにより、有用物質含有マイクロバブル白濁水を製造することが、第１段階である。
【００７０】
続いて、第２段階について簡単に説明する。第２気体せん断部９と第３気体せん断部２０に水配管３９,１９を通じて上記有用物質含有マイクロバブルを導入し、第２気体せん断部９と第３気体せん断部２０において高速流体運動させて、負圧部を形成し、流体運動としてせん断することによって、マイクロバブルからナノバブルを発生させることになる。
【００７１】
次に、上記磁気活水ナノバブル発生機４８での第１段階と第２段階をさらにより詳細に説明する。
【００７２】
(第１段階)
磁気活水ナノバブル発生機４８に使用している気液混合循環ポンプ７は、揚程４０ｍ以上(つまり、４ｋｇ/ｃｍ２の高圧)の高揚程のポンプである。すなわち、第１気体せん断部８を有する気液混合循環ポンプ７は、高揚程のポンプであり、かつトルクが安定している２ポールのものを選定することが好ましい。ポンプには、２ポールと４ポールのものがあり、４ポールのポンプよりも２ポールのポンプの方が、トルクが安定している。
【００７３】
また、気液混合循環ポンプ７は圧力の制御が必要で、この高揚程のポンプの回転数を一般的にはインバーターと呼ばれている回転数制御機でもって目的にあった圧力に制御している。この目的にあった圧力で、バブルサイズが纏まったマイクロバブルを製造可能になる。ここで、第１気体せん断部８を有する気液混合循環ポンプ７でのマイクロバブル発生のメカニズムを説明する。第１気体せん断部８において、マイクロバブルを発生させるために、液体および気体の混相旋回流を発生させ、第１気体せん断部８の中心部に高速旋回する気体空洞部を形成する。次に、この気体空洞部を圧力で竜巻状に細くして、より高速で旋回する回転せん断流を発生させる。この空洞部に気体としての空気を、マイナス圧(負圧)を利用して、自動的に供給させ、さらに、切断,粉砕しながら混相流を回転する。この切断,粉砕は、装置出口付近における内外の気液２相流体の旋回速度差により起きる。その時の回転速度は、５００〜６００回転/秒である。なお、上記気体は、本実施形態では単に空気としたが、目的によって、炭酸ガス、窒素ガス、酸素ガス、オゾンガスも選定でき、その他の気体も選定可能である。
【００７４】
このように、第１気体せん断部８において、流体力学的に圧力を制御することで、負圧形成部分から気体を吸入し、高揚程ポンプで高速流体運動させて、負圧部を形成し、マイクロバブルを発生させる。より解り易く簡単に説明すると、高揚程ポンプで水と空気を効果的に自給,混合,溶解し、圧送することにより、マイクロバブル白濁水を製造することが、第１段階である。
【００７５】
なお、上記気液混合循環ポンプ７の運転は、シーケンサー(図示せず)から入力される制御信号により制御している。また、第１気体せん断部３５の内部形状は、一例として楕円形であるが、最大の効果を発揮できる形状としては真円形である。さらに、第１気体せん断部３５は内部摩擦を小さくするために鏡面仕上げとしている。また、この実施形態では、第１気体せん断部３５の内部に流体の旋回乱流を制御するために溝深さ０.３ｍｍ〜０.６ｍｍ、溝幅０.８ｍｍ以内の溝を設けている。
【００７６】
(磁気活水ナノバブル発生機での第２段階)
上記第１気体せん断部８を有する気液混合循環ポンプ７で発生させたマイクロバブルを、第２気体せん断部９に水配管３９を通じて圧送する。前述の第１段階の後の第２気体せん断部９と第３気体せん断部２０においては、さらに配管サイズを細くして、かつ、高速流体運動させて、気体空洞部を竜巻状に細くして、より高速で旋回する回転せん断流を発生させる。これによって、マイクロバブルからナノバブルが発生すると同時に、超高温の極限反応場が形成される。この第２気体せん断部９と第３気体せん断部２０を構築している理由は、気体せん断部を１段階で構築する場合よりも、気体せん断部を２段階で構築する方が、ナノバブルを多量に発生できるからである。すなわち、超高温の極限反応場が形成されると、局部的に高温高圧状態となり、不安定なフリーラジカルができ、同時に熱を発生することとなる。
【００７７】
なお、第２気体せん断部９と第３気体せん断部２０はステンレス製とするのが一般であり、その形状は、楕円形、好ましくは真円形である。また、第２気体せん断部９と第３気体せん断部２０には、小孔が開いているが、その吐出口径は、４ｍｍ〜９ｍｍが最適である。
【００７８】
次に、上述した第１段階での高速流体運動について説明する。第１気体せん断部８において、マイクロバブルを発生させるために、まず「高速流体運動」として、ポンプのインペラと呼ばれている羽を超高速で回転させて、液体および気体の混相旋回流を発生させ、第１気体せん断部８の中心部に高速旋回する気体空洞部を形成する。次に、この気体空洞部を圧力で竜巻状に細くして、より高速で旋回する回転せん断流を発生させる。この気体空洞部に気体としての空気を自給させる。上記気体を、酸素ガスとする場合もある。さらに、この気体空洞部を切断,粉砕しながら混相流を回転させる。この切断,粉砕は、装置出口付近における内外の気液２相流体の旋回速度差により起きる。回転速度は、５００〜６００回転/秒であることが判明している。なお、第１気体せん断部８を構成する金属の厚みが薄いと、気液混合循環ポンプ７が運転されることにより、振動が発生し、流体運動エネルギーが、振動として外部に伝播して逃げ、そのことが、必要な高速流動運動すなわち、高速旋回とせん断エネルギーを低下させる。よって、第１気体せん断部８を構成する金属の厚みは、６ｍｍ〜１２ｍｍの範囲が好ましい。
【００７９】
次に、「流体運動としてせん断すること」について説明する。第１気体せん断部８を有する気液混合循環ポンプ７で発生させたマイクロバブルを、第２気体せん断部９と第３気体せん断部２０に水配管３９,１９を通じて圧送する。上記第１段階後の第２気体せん断部９と第３気体せん断部２０においては、配管サイズを細くしており、かつ高速流体運動させて、気体空洞部を竜巻状に細くして、より高速で旋回する回転せん断流を発生させる。
【００８０】
次に、「負圧形成部分」について説明する。「負圧形成部分」とは、装置出口付近における内外の気液２相流体の旋回速度差により発生する。上述したように、回転速度は５００〜６００回転/秒である。また、次に「負圧部」について説明する。この「負圧部」とは、気体液体混合物中で周りと比較して圧力が小さな領域を意味する。以上が、磁気活水ナノバブル発生機４８のメカニズムである。
【００８１】
また、この第１実施形態では、上記操作圧力計２８が検出した上記液中膜３２の操作圧力に基づいて、信号線５を介して調整槽ポンプ３に制御信号を出力して上記調整槽ポンプ３の吐出量を制御することにより、調整槽１から曝気槽６への流入水量と曝気槽６からの流出水量とをバランスさせるように自動制御している。
【００８２】
また、磁気活水ナノバブル発生機４８としては、市販されているものを採用できるがメーカーを限定するものではなく、具体的一例としては、磁気活水器４７は株式会社ビー・シー・オーのＢＫタイプＢＫ−５０を採用できる。また、ナノバブル発生機としては、株式会社 協和機設の商品であるバビタスＨＹＫ―３２を採用できる。
【００８３】
ここで、３種類のバブルについて説明する。
【００８４】
(1) 通常のバブル(気泡)は水の中を上昇して、ついには表面でパンとはじけて消滅する。
【００８５】
(2) マイクロバブルは、その発生時において、１０〜数１０μｍの気泡径を有する微細気泡で、水中で縮小していき、ついには消滅(完全溶解)してしまう。マイクロバブルは、発生後に収縮運動により『マイクロナノバブル』に変化する。
【００８６】
(3) ナノバブルは、マイクロバブルよりさらに小さいバブル(直径が数１００ｎｍ以下)でいつまでも水の中に存在することが可能なバブル。と言われている。
【００８７】
マイクロナノバブルとは、マイクロバブルとナノバブルとが混合したバブルと説明でき、１０μｍから数１００ｎｍ前後の直径を有する気泡である。
【００８８】
(第２の実施の形態)
次に、図２にこの発明の水処理装置の第２実施形態を示す。この第２実施形態は、前述の第１実施形態の栄養剤含有磁気活水ナノバブル水処理装置４９の曝気槽６の後段に、順に、接触曝気槽５０、急速ろ過塔５１、活性炭吸着塔５２を設置した点だけが、前述の第１実施形態と異なっている。よって、この第２実施形態では、前述の第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略し、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。
【００８９】
この第２実施形態では、上記曝気槽６からの処理水を、順に、接触曝気槽５０、急速ろ過塔５１、活性炭吸着塔５２に導入して、処理水をさらに高度処理している。したがって、この第２実施形態によれば、放流規制が相当厳しい地域での排水処理装置を構築することができる。
【００９０】
すなわち、この実施形態によれば、上記曝気槽６から、栄養剤を含むと共に磁気を作用させたナノバブル含有処理水が、順次、上記接触曝気槽５０、急速ろ過塔５１、活性炭吸着塔５２に導入され、ナノバブルが上記接触曝気槽５０、急速ろ過塔５１、活性炭吸着塔５２の活性炭にまで持続させて導入できる。
【００９１】
例えば、活性炭が接触曝気槽５０、急速ろ過塔５１、活性炭吸着塔５２のそれぞれに充填されておれば、従来の接触曝気槽、急速ろ過塔、活性炭吸着塔と比較して、処理性能が向上する。その理由は、活性炭に繁殖した微生物が活性化して、活性炭に吸着して有機物を微生物学的に分解処理できるからである。一例として、活性炭の細孔と処理に寄与する微生物とはサイズが、ほぼ同じ大きさである。このように、上記ナノバブルが上記活性炭に繁殖した微生物の活性を高めるので、処理効率を高めることができる。また、活性炭の細孔に磁気活水ナノバブルが入り込んで、活性炭が吸着した有機物をナノバブルに付随するフリーラジカルによる酸化作用で分解できる。
【００９２】
また、この第２実施形態では、被処理水を高度に処理しているので、別の用途に再利用することもできる。特に、この第２実施形態では、処理水中には、磁気活水ナノバブル(磁気を作用させた水中に存在するナノバブル)が残存しており、この磁気活水ナノバブルは、水中に４週間以上継続して存在するので、後段の処理設備にも影響を与えることができる。
【００９３】
(第３の実施の形態)
次に、図３にこの発明の水処理装置の第３実施形態を示す。この第３実施形態では、前述の第１実施形態における流入水である排水が、再利用水に置き換えられている点だけが、前述の第１実施形態と異なっている。よって、この第３実施形態では、前述の第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略し、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。
【００９４】
この第３実施形態では、流入水が再利用水であるので、再利用水中の有機物濃度が急激に上昇した場合や、微生物にとって有害な物質が流入して、曝気槽６内の微生物の状況が悪化した場合に対応できる対応水処理装置となる。この第３実施形態では、このような対応水処理装置となることができるので、流入再利用水の水質が変化しても、処理水の水質を安定化でき、処理水を再利用可能となる。この再利用水の具体的一例としては、再利用水が多量に存在する半導体工場や液晶工場での有機物含有再利用水が該当する。
【００９５】
(第４の実施の形態)
次に、図４に、この発明の水処理装置の第４実施形態を示す。この第４実施形態は、前述の第１実施形態における流入水である排水が、湖沼河川水に置き換えられている点だけが、前述の第１実施形態と異なっている。よって、この第４実施形態では、前述の第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略し、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。
【００９６】
この第４実施形態では、流入水が湖沼河川水であるので、湖沼河川水中の有機物濃度が何らかの理由で急激に上昇した場合や、微生物にとって有害が物質が流入して、曝気槽６内の微生物の状況が悪化した場合に対応できる対応水処理装置となる。この第４実施形態は、このような対応水処理装置となることができるので、流入湖沼河川水の水質が変化しても、処理水の水質を安定化でき、処理水を利用可能となる。すなわち、この第４実施形態によれば、具体的一例として、浄水場での水処理装置を実現できる。
【００９７】
(比較例)
次に、図５にこの発明の水処理装置の比較例を示す。この比較例では、前述の第１実施形態における磁気活水器４７が削除されている点が先述の第１実施形態と異なる。よって、この比較例では、前述の第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて詳細説明を省略し、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。
【００９８】
この比較例では、前述の第１実施形態における磁気活水器４７が削除されているので、磁気活水器４７の効果が期待できない。しかし、この比較例によれば、イニシャルコストがかなり低減できる効果がある。
【００９９】
磁気活水器４７の効果としては、磁気活水器４７の液体通過部１４の内部に磁力線１３が出ているが、この磁力線の中を液体が流れると、微弱な電流が発生する。そして、この微弱電流を含む水などの液体を曝気槽６に導入して、微生物を磁力線の力で活性化させる内容である。
【０１００】
この比較例では、この磁気活水器４７の効果が期待できない。よって、この比較例では、ナノバブル発生機による栄養剤含有ナノバブルによる作用のみが発揮されるが、排水の水質内容によっては、充分な水処理装置となる場合もある。
【０１０１】
(第５の実施の形態)
次に、図６にこの発明の第５実施形態を示す。この第５実施形態は、前述の第１実施形態における曝気槽６の水槽内部に充填材としてのひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物４１が充填されている点だけが、前述の第１実施形態と異なる。よって、この第５実施形態では、前述の第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略し、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。
【０１０２】
この第５実施形態では、曝気槽６の水槽内部に充填材としてのひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物４１が取付金具４３に取付けられて充填されている。これにより、栄養剤を含有していると共に磁気を作用させたナノバブル含有水によるナノバブル(栄養剤含有磁気活水ナノバブル)がひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物４１に付着して、固定化され長く持続することになる。また、処理に有効な微生物としてのバクテリアもひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物４１に付着繁殖することになる。
【０１０３】
これらのことにより、バクテリアと栄養剤含有磁気ナノバブルの両方が、ひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物４１に付着し、処理に有効なバクテリアの活性が増加するので、曝気槽６の処理能力が向上することになる。
【０１０４】
(第６の実施の形態)
次に、図７にこの発明の水処理装置の第６実施形態を示す。この第６実施形態は、前述の第５実施形態における流入水である排水が、再利用水に置き換えられている点のみが、前述の第５実施形態と異なっている。よって、この第６実施形態では、前述の第５実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略し、前述の第５実施形態と異なる部分を説明する。
【０１０５】
この第６実施形態では、流入水が再利用水であるので、再利用水中の有機物濃度が急激に上昇した場合や、微生物にとって有害な物質が流入して、曝気槽６内の微生物の状況が悪化した場合に対応可能な対応水処理装置となる。この第６実施形態では、このような対応水処理装置となることができるので、流入再利用水の水質が変化しても、処理水の水質を安定化できて、処理水を再利用可能となる。上記再利用水の具体的一例としては、多量に再利用水が存在する半導体工場や液晶工場での有機物含有再利用水が該当する。
【０１０６】
(第７の実施の形態)
次に、図８にこの発明の第７実施形態を示す。この第８実施形態は、前述の第４実施形態における曝気槽６の水槽内部に充填材としてのリング型ポリ塩化ビニリデン充填物４２を網目状容器４４の中に充填した点のみが、前述の第７実施形態と異なっている。よって、この第７実施形態では、前述の第４実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略し、前述の第４実施形態と異なる部分を説明する。
【０１０７】
この第７実施形態は、曝気槽６の水槽内部に充填材としてのリング型ポリ塩化ビニリデン充填物４２が充填されている。したがって、この第７実施形態では、上記栄養剤含有磁気活水ナノバブルがリング型ポリ塩化ビニリデン充填物４２に付着して、固定化され長く持続することになる。また、処理に有効な微生物としてのバクテリアも、リング型ポリ塩化ビニリデン充填物４２に付着繁殖することになる。これらのことにより、バクテリアと栄養剤含有磁気ナノバブルの両方が、リング型ポリ塩化ビニリデン充填物４２に付着し、処理に有効なバクテリアの活性が増加するので、曝気槽６の処理能力が向上することになる。
【０１０８】
(第８の実施の形態)
次に、図９にこの発明の水処理装置の第８実施形態を示す。この第８実施形態では、前述の第７実施形態における流入水としての湖沼河川水を、有機フッ素化合物含有水に置き換えた点が前述の第７実施形態と異なる。また、前述の第７実施形態では曝気槽６内に網目状容器４４に充填されたリング型ポリ塩化ビニリデン充填材４２が配置されていたのに対し、この第８実施形態では、網袋４５に収容された活性炭４６が曝気槽６内に充填されている点が、前述の第７実施形態と異なる。よって、この第８実施形態では、前述の第７実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略して、前述の第７実施形態と異なる部分を説明する。
【０１０９】
この第８実施形態では、活性炭４６を網袋４５に収容して、曝気槽６内に設置している。この第８実施形態では、流入水としての有機フッ素化合物含有水中の有機フッ素化合物が、上記活性炭４６に吸着されることが実験により判明した。
【０１１０】
したがって、この第８実施形態では、有機フッ素化合物含有水中の有機フッ素化合物が活性炭４６に吸着され、また、磁気活水ナノバブル中のナノバブルが活性炭に繁殖した微生物を活性化して、活性炭が吸着した有機フッ素化合物を分解処理できる。また、磁気を作用させた水中に存在するナノバブル(磁気活水ナノバブル)に付随して発生するフリーラジカルによる酸化作用で、活性炭が吸着した有機フッ素化合物を分解処理できる。
【０１１１】
よって、この第８実施形態によれば、有機フッ素化合物含有水を処理することができる。
【０１１２】
(実験例)
図１に示した第１実施形態の水処理装置に対応して、調整槽１の容量が２ｍ３であり、曝気槽６の容量が４ｍ３であり、栄養剤含有磁気活水ナノバブル発生槽４０の容量が１ｍ３であり、栄養剤槽２４の容量が０.８ｍ３であり、気液混合循環ポンプ７の電動機を２.２ｋｗの仕様として、栄養剤含有磁気活水ナノバブル水処理装置４９を製作した。そして、この栄養剤含有磁気活水ナノバブル水処理装置４９に、半導体工場から排出される現像液含有排水を導入して処理実験を実施した。なお、この半導体工場から排出される現像液含有排水は、微生物が必要とする各種ミネラルは含有していない。
【０１１３】
そして、栄養剤含有磁気活水ナノバブル発生槽４０を稼動させない場合、上記栄養剤含有磁気活水ナノバブル水処理装置４９の試運転を開始して、約４ヶ月後、液中膜３２の処理能力が、試運転開始当初の処理能力の約５０％(０.６ｍ３/日)まで低下し、かつ液中膜ポンプ２９の操作圧力が開始当初の圧力と比較して、１６０％まで上昇した。この時の曝気槽６の微生物汚泥をサンプルＡとしてサンプリングした。
【０１１４】
そして、次に、この栄養剤含有磁気活水ナノバブル水処理装置４９において、栄養剤含有磁気活水ナノバブル発生槽４０を稼動させて、液中膜ポンプ２９の操作圧力が、開始当初の圧力と比較して、１５０％(３０キロパスカル・３０ｋＰａ)を越えた場合は、栄養剤含有磁気活水ナノバブルが、栄養剤含有磁気活水ナノバブル発生槽４０から曝気槽６に自動的に添加されるようにシステムを構成した。このため、運転後、数日で、操作圧力(２０キロパスカル・２０ｋＰａ)と処理能力の回復(１.２ｍ３/日)の傾向が現れ、１２日目からは、略正常の操作圧力と処理能力が復帰した。この時の曝気槽６の微生物汚泥をサンプルＢとしてサンプリングした。
【０１１５】
そして、微生物汚泥サンプルＡと微生物汚泥サンプルＢのろ過性能を比較するため、一定時間(５分間)当りのろ紙での微生物汚泥のろ過量とろ液の水質を測定して比較した。その結果、曝気槽６の異常時の微生物汚泥サンプルＡは、５分間でのろ紙によるろ過量が８ｍｌ、ろ液の水質としての全有機炭素(ＴＯＣ)が９６ｐｐｍであった。一方、正常時の微生物汚泥サンプルＢは、５分間でのろ紙によるろ過量が１６ｍｌ、ろ液の水質としての全有機炭素(ＴＯＣ)が４２ｐｐｍであった。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】この発明の水処理装置の第１実施形態を模式的に示す図である。
【図２】この発明の水処理装置の第２実施形態を模式的に示す図である。
【図３】この発明の水処理装置の第３実施形態を模式的に示す図である。
【図４】この発明の水処理装置の第４実施形態を模式的に示す図である。
【図５】この発明の水処理装置の比較例を模式的に示す図である。
【図６】この発明の水処理装置の第５実施形態を模式的に示す図である。
【図７】この発明の水処理装置の第６実施形態を模式的に示す図である。
【図８】この発明の水処理装置の第７実施形態を模式的に示す図である。
【図９】この発明の水処理装置の第８実施形態を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１ 調整槽
２ 流入配管
３ 調整槽ポンプ
４ 吐出配管
５ 信号線
６ 曝気槽
７ 気液混合循環ポンプ
８ 第１気体せん断部
９ 第２気体せん断部
１０ フランジ
１１ Ｎ極
１２ Ｓ極
１３ 磁力線
１４ 液体通過部
１５ フランジ
１６ 空気配管
１７ 電動ニードルバルブ
１８ 吸込み配管
１９ 水配管
２０ 第３気体せん断部
２１ オーバーフロー配管
２２ 液中膜水配管
２３ 撹拌機
２４ 栄養剤槽
２５ 栄養剤槽ポンプ
２６ 水配管
２７ 操作圧力調節計
２８ 操作圧力計
２９ 液中膜ポンプ
３０ 電動バルブ
３１ 電動バルブ
３２ 液中膜
３３ 気泡
３４ 散気管
３５ 空気配管
３６ ブロワー
３７ 散気管
３８ 水流
３９ 空気配管
４０ 栄養剤含有磁気活水ナノバブル発生槽
４１ ひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物
４２ リング型ポリ塩化ビニリデン充填物
４３ 取付金具
４４ 網目状容器
４５ 網袋
４６ 活性炭
４７ 磁気活水器
４８ 磁気活水ナノバブル発生機
４９ 栄養剤含有磁気活水ナノバブル水処理装置
５０ 接触曝気槽
５１ 急速ろ過塔
５２ 活性炭吸着塔
【技術分野】
【０００１】
この発明は、磁気を作用させたナノバブル含有水に栄養剤を含有させて、被処理水の水処理に役立てる水処理方法および水処理装置に関する。例えば、この発明は、より具体的一例では、ナノバブル発生機でナノバブルを発生させ、かつ、磁力線を作用させて磁気活水を生成し、この磁気活水にミネラルをバランスよく含有した栄養剤としてのとうもろこし浸漬液(コーンスティープリカー)を含有させ、各種水処理における微生物の状態を最高レベルまで引き上げた水処理方法および水処理装置に関する。また、この発明は、別の一例では、栄養剤とナノバブルを含有した磁気活水を充填材としての活性炭の細孔から取り入れて、活性炭の細孔に繁殖する極小のバクテリアすなわち微生物の内で極小のバクテリアを活性化して、活性炭が吸着した有機物を微生物分解することができる水処理方法および水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロナノバブル発生機で発生させたマイクロナノバブルを利用して水処理を行う方法が提案されている。
【０００３】
例えば、従来技術としてのナノバブルの利用方法および装置が、特許文献１(特開２００４−１２１９６２号公報)で提案されている。この従来技術は、ナノバブルが有する浮力の減少、表面積の増加、表面活性の増大、局所高圧場の生成、静電分極の実現による界面活性作用と殺菌作用などの特性を活用している。より具体的には、それらが相互に関連することによって、汚れ成分の吸着機能、物体表面の高速洗浄機能、殺菌機能を発揮して、各種物体を高機能、低環境負荷で洗浄することができ、汚濁水の浄化を行うことができることを開示している。
【０００４】
また、もう一つの従来技術としてのナノ気泡の生成方法が、特許文献２(特開２００３−３３４５４８号公報)に示されている。この従来技術は、液体中において、(1)液体の一部を分解ガス化する工程、(2)液体中で超音波を印加する工程、または、(3)液体の一部を分解ガス化する工程および超音波を印加する工程から構成されている。
【０００５】
さらに、別の従来技術としてのオゾンマイクロバブルを利用する廃液の処理装置が、特許文献３(特開２００４−３２１９５９号公報)に示されている。この従来技術では、オゾン発生装置より生成されたオゾンガスと処理槽の下部から抜き出された廃液を加圧ポンプを介してマイクロバブル発生装置に供給している。また、生成されたオゾンマイクロバブルをガス吹き出しパイプの開口部より処理槽内の廃液中に通気することを開示している。
【０００６】
一方で、微生物を利用した従来の排水処理においては、次の(１)〜(７)のような問題があった。
【０００７】
(１) 季節による水温の変動などにより、微生物処理における処理が不安定になる。
【０００８】
(２) 特に半導体工場の有機物排水では、各種微生物が必要なミネラルが含有されていないので、微生物の安定した繁殖が困難であり、微生物処理が安定しない。
【０００９】
(３) 液中膜を利用した排水処理システムでは、微生物の状態が悪化すると、液中膜が閉塞して透過水量が減少し、処理能力が低下する。
【００１０】
(４) 微生物の状態が悪化すると、液中膜が閉塞するため、液中膜の薬品洗浄の必要性が増し、その結果、管理費用が増加する。
【００１１】
(５) 液中膜を利用した微生物処理システムにおいて、処理水質に関する品質の向上や排水処理装置における処理能力向上が難しい。
【００１２】
(６) 有機フッ素化合物含有水を簡単な方法で処理することができない。
【００１３】
(７) 液晶工場から多量に発生する有機物排水をコンパクトな設備でランニングコストを低減して合理的に処理できない。
【特許文献１】特開２００４−１２１９６２号公報
【特許文献２】特開２００３−３３４５４８号公報
【特許文献３】特開２００４−３２１９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで、この発明の課題は、微生物による処理能力を格段に向上できる水処理方法および水処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、この発明の水処理方法は、磁気を作用させたナノバブル含有水に栄養剤を含有させ、
この栄養剤を含有させたと共に磁気を作用させたナノバブル含有水を被処理水に添加して水処理することを特徴としている。
【００１６】
この発明の水処理方法によれば、磁気活水とナノバブルと栄養剤の効果が水処理に発揮され、特に、水処理として微生物処理が行われる場合、上記磁気活水とナノバブルおよび栄養剤によって、微生物が活性化され、従来に比べて処理能力を格段に向上できる。
【００１７】
また、一実施形態の水処理方法では、上記栄養剤は、農業産物浸漬液である。
【００１８】
この実施形態の水処理方法によれば、上記栄養剤が農業産物浸漬液であるので、各種のミネラルを含有しており、水処理として微生物処理が行われる場合、微生物の必須のミネラルとなり、微生物処理における正常なる機能を維持することができる。なお、上記農業産物浸漬液とは例えば農産物を水に浸漬させた液である。
【００１９】
また、一実施形態の水処理方法では、上記農業産物浸漬液は、とうもろこし浸漬液(コーンスティープリカー)である。
【００２０】
この実施形態の水処理方法によれば、上記栄養剤がとうもろこし浸漬液であることで、特にバランスのとれたミネラルを供給できる。
【００２１】
また、一実施形態の水処理方法では、上記栄養剤が、薬用植物浸漬液である。なお、上記薬用植物浸漬液とは例えば薬用植物を水に浸漬させた液である。
【００２２】
この実施形態の水処理方法によれば、上記薬用植物が含有する各種のミネラルと薬用植物由来の薬用成分を栄養剤として活用できる。
【００２３】
また、一実施形態の水処理装置では、液中ろ過膜が設置されていると共に被処理水が導入される曝気槽と、
磁気を作用させたナノバブル含有水を生成すると共にこの磁気を作用させたナノバブル含有水に栄養剤を含有させて、上記栄養剤を含有していると共に磁気を作用させたナノバブル含有水を上記曝気槽に導入する磁気活水ナノバブル発生槽と、
上記磁気活水ナノバブル発生槽に栄養剤を供給する栄養剤槽とを備える。
【００２４】
この実施形態の水処理装置によれば、上記磁気活水ナノバブル発生槽から上記栄養剤を含有していると共に磁気を作用させたナノバブル含有水が上記曝気槽に導入される。これにより、例えば、上記液中ろ過膜の目詰まり等によって上記曝気槽の状態が悪化しても、上記栄養剤を含有していると共に磁気を作用させたナノバブル含有水によって、上記曝気槽の状態を正常に戻すことができる。なお、上記液中ろ過膜とは、液中に配置されるろ過膜であり、一例として、液中膜(登録商標)がある。
【００２５】
また、一実施形態の水処理装置では、上記被処理水が、排水、再利用水、湖沼河川水および有機フッ素化合物含有水のうちのいずれかである。
【００２６】
この実施形態の水処理装置によれば、上記被処理水としての、排水、再利用水、湖沼河川水および有機フッ素化合物含有水のうちのいずれかを、効率よく、また合理的に処理できる。なお、湖沼河川水とは、湖沼水または河川水の少なくとも一方を表している。
【００２７】
また、一実施形態の水処理装置では、上記曝気槽に充填材を設置した。
【００２８】
この実施形態によれば、上記曝気槽に設置した上記充填材に、上記栄養剤を含有していると共に磁気を作用させたナノバブル含有水によるナノバブルを長く付着させて、微生物のうちで処理に役立つバクテリアを上記充填材に付着させ、このバクテリアの活性を高めて、水処理の能力を高めることができる。
【００２９】
また、一実施形態の水処理装置では、上記磁気活水ナノバブル発生槽は、導入された水に磁気を作用させる磁気活水器と、上記導入された水にナノバブルを発生させるナノバブル発生機とを有する。
【００３０】
この実施形態によれば、上記磁気活水ナノバブル発生槽で、上記磁気活水器からの磁力線と上記ナノバブル発生機からのナノバブルとが合わさって、磁気を作用させたナノバブル含有水を生成できる。また、上記栄養剤に含まれる塩類や有機物によって、ナノバブルが効率的に発生する。
【００３１】
また、一実施形態の水処理装置では、上記磁気活水ナノバブル発生槽が有しているナノバブル発生機が、２つ以上の気体せん断部を有している。
【００３２】
この実施形態の水処理装置によれば、上記ナノバブル発生機は、２つ以上の気体せん断部によって、多量のナノバブルを作製できると同時に、ナノバブルに付随するフリーラジカルによる酸化作用を高めることができる。
【００３３】
また、一実施形態の水処理装置では、上記栄養剤槽に、とうもろこし浸漬液(コーンスティープリカー)を上記栄養剤として添加する。
【００３４】
この実施形態の水処理装置によれば、上記とうもろこし浸漬液(コーンスティープリカー)によって、バランスのよいミネラルを容易に、水処理装置に添加することができる。すなわち、一方では、とうもろこし浸漬液の有効利用先とすることができ、資源の有効利用を可能とすることができる。
【００３５】
また、一実施形態の水処理装置では、上記曝気槽において上記液中ろ過膜でろ過した処理水を上記磁気活水ナノバブル発生槽に導入する処理水導入部を有する。
【００３６】
この実施形態の水処理装置によれば、上記液中ろ過膜でろ過した後の処理水を上記磁気活水ナノバブル発生槽に導入するから、ナノバブル発生機の弱点である浮遊物質によるナノバブル発生機自身の閉塞現象を防止できる。
【００３７】
また、一実施形態の水処理装置では、上記液中ろ過膜からろ過水を導出する液中ろ過膜ポンプと、
上記液中ろ過膜ポンプの操作圧力を検出する操作圧力計と、
上記操作圧力計が検出した上記操作圧力に基づいて、上記磁気活水ナノバブル発生槽が有する上記ナノバブル発生機の運転を制御する運転制御部とを有する。
【００３８】
この実施形態の水処理装置によれば、上記操作圧力計が検出した上記操作圧力でもって、上記曝気槽の異常を自動的に感知でき、上記運転制御部による上記ナノバブル発生機の運転制御によって、上記曝気槽の異常に対処可能となる。例えば、上記曝気槽における微生物の状態が悪化すると微生物の固まりによる微生物汚泥によって上記曝気槽の液中ろ過膜が閉塞する現象が発生する。そして、この液中ろ過膜が閉塞すると、上記操作圧力が上昇するので、上記操作圧力を検出することで、上記液中ろ過膜の閉塞現象を検出でき、この閉塞現象を検出したときに、上記運転制御部で上記ナノバブル発生機を稼動させるように制御することで、曝気槽での微生物状態の改善を図れる。
【００３９】
また、一実施形態の水処理装置では、被処理水が導入される調整槽と、
上記調整槽から上記曝気槽に上記被処理水を導入する調整槽ポンプと、
上記液中ろ過膜からろ過水を導出する液中ろ過膜ポンプと、
上記液中ろ過膜ポンプの操作圧力を検出する操作圧力計と、
上記操作圧力計が検出した上記操作圧力に基づいて、上記調整槽ポンプの運転を制御する運転制御部とを有する。
【００４０】
この実施形態の水処理装置によれば、上記運転制御部は、上記操作圧力計が検出した上記操作圧力に基づいて、上記調整槽ポンプの運転を制御するので、上記操作圧力が上昇した場合に、上記調整槽ポンプの吐出量を制御して、上記曝気槽への流入水量と上記曝気槽からの流出水量とがバランスするように自動的にコントロールできる。
【００４１】
また、一実施形態の水処理装置では、上記液中ろ過膜からろ過水を導出する液中ろ過膜ポンプと、
上記液中ろ過膜ポンプで導出したろ過水を処理水として流出させる第１動作と上記液中ろ過膜ポンプで導出したろ過水を上記磁気活水ナノバブル発生槽に返送する第２動作とが可能な流出返送部と、
上記液中ろ過膜ポンプの操作圧力を検出する操作圧力計と、
上記操作圧力計が検出した上記操作圧力に基づいて、上記第１動作と上記第２動作のうちのいずれかの動作を行うように上記流出返送部を制御する動作制御部とを有する。
【００４２】
この実施形態の水処理装置によれば、上記液中ろ過膜ポンプの操作圧力のレベルにより、上記流出返送部を制御して、上記液中ろ過膜ポンプで導出したろ過水を処理水として流出させるのか、上記液中ろ過膜ポンプで導出したろ過水を上記磁気活水ナノバブル発生槽に返送するのかを選択できる。例えば、上記曝気槽で微生物の状態が急に悪化したことに起因して、上記液中ろ過膜ポンプの操作圧力が急に上昇した場合は、処理水質も悪化している。このため、上記動作制御部は、上記流出返送部を制御して、上記液中ろ過膜ポンプで導出したろ過水を上記磁気活水ナノバブル発生槽に返送する。一方、上記操作圧力が、設定値よりも低く、液中ろ過膜が殆ど閉塞していない場合は、処理水質も良好であるので、上記動作制御部は、上記流出返送部を制御して、上記液中ろ過膜ポンプで導出したろ過水を処理水として流出させる。これにより、上記曝気槽を含めた水処理装置全体を処理水の水質に合わせて、合理的に運用,維持,管理できる。
【００４３】
また、一実施形態の水処理装置では、上記曝気槽の後段に、活性炭が槽内に充填された接触曝気槽と、活性炭が塔内に部分的に充填された急速ろ過塔と、活性炭吸着塔とが、順に設置されている。
【００４４】
この実施形態によれば、上記曝気槽から、栄養剤を含むと共に磁気を作用させたナノバブル含有処理水が、順次、上記接触曝気槽、急速ろ過塔、活性炭吸着塔に導入され、ナノバブルが上記接触曝気槽、急速ろ過塔、活性炭吸着塔の活性炭にまで持続させて導入できる。よって、上記ナノバブルが上記活性炭に繁殖した微生物の活性を高めるので、処理効率を高めることができる。また、活性炭に繁殖した微生物が活性化して、活性炭に吸着して有機物を微生物学的に分解処理できる。また、それぞれの活性炭が吸着した有機物を、ナノバブルに付随するフリーラジカルによる酸化作用で、分解処理することができる。
【００４５】
また、一実施形態の水処理装置では、上記曝気槽に設置している上記充填材が、ポリ塩化ビニリデン充填物または活性炭である。
【００４６】
この実施形態の水処理装置によれば、上記ポリ塩化ビニリデン充填物または活性炭に、栄養剤を含むと共に磁気を作用させたナノバブル含有処理水のナノバブルが付着する。これにより、上記ポリ塩化ビニリデン充填物または活性炭に繁殖した微生物を活性化することができると同時に、水処理能力を向上できる。
【００４７】
また、一実施形態の水処理装置では、上記磁気活水器が、永久磁石または交流磁気発生部を有する。
【００４８】
この実施形態の水処理装置によれば、上記永久磁石を有する場合は、電源が必要でなく極が変化しない磁気を導入水に作用させることができる。一方、上記交流磁気発生部を有する場合は、電源が必要だが極(Ｓ極とＮ極)が変化する磁気を導入水に作用させることができる。
【発明の効果】
【００４９】
この発明の水処理方法は、磁気を作用させたナノバブル含有水に栄養剤を含有させ、この栄養剤を含有させたと共に磁気を作用させたナノバブル含有水を被処理水に添加して水処理するので、磁気活水とナノバブルと栄養剤の効果が水処理に発揮され、特に、水処理として微生物処理が行われる場合、上記磁気活水とナノバブルおよび栄養剤によって、微生物が活性化され、従来に比べて処理能力を格段に向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００５１】
(第１の実施の形態)
図１は、この発明の水処理装置の第１実施形態としての栄養剤含有磁気ナノバブル水処理装置４９を模式的に示す図である。
【００５２】
この栄養剤含有磁気活水ナノバブル水処理装置４９は、大きくは、調整槽１と磁気活水ナノバブル発生機４８を有する栄養剤含有磁気活水ナノバブル発生槽４０、栄養剤槽２４、曝気槽６等から構成されている。
【００５３】
最初に、被処理水としての排水は、流入配管２から調整槽１に導入される。この排水の種類は多種多様であるが、特に、半導体工場や液晶工場での有機物含有排水は、微生物処理するに際して、微生物にとって必要なミネラルを殆ど含有していないので、適合する排水の一つである。
【００５４】
いずれにしても、この実施形態は、排水を微生物処理する場合に、上記排水中の成分にミネラルが含有されていないか、含有されていても含有量が少ない場合に適合する。
【００５５】
調整槽１で、水量と水質を調整された被処理水は、調整槽ポンプ３によって、吐出配管４を経て曝気槽６に導入される。
【００５６】
曝気槽６は、通常の排水処理装置に使用されている曝気槽が該当し、この第１実施形態では、曝気槽６の水槽内部に、微生物と処理水を分離すなわち固液分離するための液中膜３２、液中膜(登録商標)３２を空気洗浄するための散気管３４、曝気槽６内を空気撹拌するための散気管３７、および、散気管３４とブロワー３６を接続するための空気配管３５、散気管３７とブロワー３６を接続するための空気配管３９から構成されている。なお、液中膜３２に替えて、タイプの異なる他のろ過膜(例えば、限外ろ過膜,精密ろ過膜等)を採用することもできる。
【００５７】
そして、通常は、曝気槽６内の微生物の状態が良いと、微生物の固まりである微生物汚泥は液中膜３２を閉塞させないで運用されている。すなわち、液中膜３２は水配管で液中膜ポンプ２９と連結され、かつ、操作圧力計２８が検出する液中膜ポンプ２９の操作圧力も所定値よりも低い状態で運用されている。
【００５８】
通常は、操作圧力計２８が検出する操作圧力が所定値よりも低い状態で運用されている。この場合は、操作圧力計２８が検出する操作圧力を表す圧力信号が制御部をなす操作圧力調節計２７に入力されることで、操作圧力調節計２７が出力する制御信号でもって、電動バルブ３０が閉、電動バルブ３１が開の状態で、処理水を外部に排出している。この電動バルブ３０,３１が流出返送部を構成している。
【００５９】
一方、曝気槽６内の微生物の状態が悪いと、微生物の固まりである微生物汚泥が液中膜３２を閉塞させる傾向となり、処理水の確保が困難となる。この場合には、操作圧力計２８で検出した液中膜ポンプ２９の操作圧力が所定値よりも高い状態となり、排水処理装置としての能力が低下する。
【００６０】
この操作圧力計２８が検出する液中膜ポンプ２９の操作圧力が所定値よりも高い場合、曝気槽６での微生物の状態が悪化したことが考えられる。微生物の状態が悪化する原因は、主に、排水中のミネラルが不足したこと、または、排水中にミネラルが存在していないことである。そこで、不足したミネラルを追加する必要がある。半導体工場や液晶工場での有機物排水には、ミネラルがバランスよく含有されていないので、この実施形態では、微生物の状態を改善するために、栄養剤を添加する。
【００６１】
例えば、経済的に低コストで、微生物が必要とするミネラルを殆ど含有している栄養剤として、とうもろこし浸漬液(コーンスティープリカー)がある。上記とうもろこし浸漬液(コーンスティープリカー)の原液の一例(株式会社 王子コーンスターチの製品)の組成は、一例として、ＴＯＣ(全有機炭素)が１６００００、Ｔ-Ｐ(全リン)が２３０００、Ｔ-Ｎ(全窒素)が４２０００、Ｋ(カリウム)が１８０００、Ｍｇ(マグネシウム)が１１０００、Ｎａ(ナトリウム)が２６００、Ｃａ(カルシウム)が４００、Ｓｉ(シリカ)が２００、Ｆｅ(鉄)が３２０である。上記各数値の単位は、ｍｇ/リットルである。
【００６２】
なお、上記栄養剤としての、とうもろこし浸漬液(コーンスティープリカー)は、あくまでも一例であり、他の農業産物浸漬液や薬用植物浸漬液でもよい。例えば、上記栄養剤としては、液体状であって、野菜や果物等の農産物であって、廃棄するようなものであっても良い。例えば、野菜のカス、廃棄すべき生ごみ等でも構わない。この場合には資源の有効使用になり、廃棄資源の望ましい使用方法になる。また、上記栄養剤としては、植物由来の材料であれば基本的には何でも良い。
【００６３】
元に戻るが、操作圧力計２８が検出した上記液中膜ポンプ２９の操作圧力が、所定値よりも高い場合、電動バルブ３１が閉、電動バルブ３０が開となり、液中膜３２でろ過された処理水は、液中膜水配管２２を通って栄養剤含有磁気活水ナノバブル発生槽４０に導入(返送)される。このことに伴って、上記操作圧力計２８は、栄養剤槽２４に付属して設置している栄養剤槽ポンプ２５を稼動させて、栄養剤槽２４に貯留してあったとうもろこし浸漬液が、水配管２６を通って栄養剤含有磁気活水ナノバブル発生槽４０に添加される。なお、栄養剤槽２４では、撹拌機２３により上記とうもろこし浸漬液が希釈,撹拌されて貯留されている。さらに、上記操作圧力計２８は、栄養剤含有磁気活水ナノバブル発生槽４０の外部に付属して設置されている磁気活水ナノバブル発生機４８を稼動させる。これにより、この栄養剤含有磁気活水ナノバブル発生槽４０では、曝気槽６から導入された液中膜処理水に栄養剤を含有させ、磁気を作用させると共にナノバブルを含有させて、ナノバブル含有磁気活水を発生させている。
【００６４】
この栄養剤含有磁気活水ナノバブル発生槽４０で発生させたナノバブル含有磁気活水は、オーバーフロー配管２１を通って、曝気槽６に導入される。
【００６５】
ここで、磁気活水のナノバブルや磁気活水のナノバブルの発生メカニズムについて説明する。上記ナノバブル含有磁気活水は、磁気活水器４７を有した磁気活水ナノバブル発生機４８によって作製できる。上記栄養剤含有磁気活水ナノバブル発生槽４０の外部に付属して設置された磁気活水ナノバブル発生機４８は、第１気体せん断部８を有する気液混合循環ポンプ７、第２気体せん断部９、磁気活水器４７、第３気体せん断部２０、空気を導入するための電動ニードルバルブ１７とそれらを連結する配管１６,１９,３９から構成されている。
【００６６】
また、磁気活水器４７は、フランジ１０とフランジ１５の間に設置されており、その磁気活水器４７の内部に厚み３０ｍｍ以下の液体通過部１４が、厚み３０ｍｍ以下の平板状に形成されている。また、平板状の液体通過部１４を挟んで磁石のＳ極１２とＮ極１１が、３つずつ設置され、Ｓ極１２とＮ極１１との間に磁力線１３が出ている。この磁力線の強さは、液体通過部１４の中心部で約１０００ガウスである。なお、ここでは、上記磁石を永久磁石としたが電磁石としてもよい。また、上記磁石に替えて、上記液体通過部１４に交流磁気を発生する交流磁気発生部としてもよい。
【００６７】
そして、第１気体せん断部８を有する気液混合循環ポンプ７が運転されることにより、液中膜３２からの処理水は、第１気体せん断部８から第２気体せん断部９に導入されて、気体がせん断すなわち、マイクロバブルがせん断されて一部でナノバブルが製造される。なお、ここで、電動ニードルバルブ１７が開の条件で、第１気体せん断部８に空気が導入されるが、この空気の導入は、気液混合循環ポンプ７が運転されてから６０秒以上後のことである。その理由は、気液混合循環ポンプ７の運転の最初から電動ニードルバルブ１７が開の条件で空気が導入されると、気液混合循環ポンプ７がキャビテーション現象を起こして、気液混合循環ポンプ７が損傷するからである。この気液混合循環ポンプ７を出た液体としての処理水は、第２気体せん断部９に導入されて、気体がせん断され、すなわち、マイクロバブルがせん断されて一部ナノバブルが製造される。
【００６８】
次に、磁気活水ナノバブル発生機４８のメカニズムを詳細に説明する。上述のように、磁気活水ナノバブル発生機４８は、気液混合循環ポンプ７、第１気体せん断部８、第２気体せん断部９、磁気活水器４７、第３気体せん断部２０、電動ニードルバルブ１７とそれらを連結する配管から構成されている。この磁気活水ナノバブル発生機４８において、ナノバブルは、大きくは、第１段階と第２段階を経て製造される。
【００６９】
まず、第１段階について簡単に説明する。第１気体せん断部８において、流体力学的に圧力を制御し、負圧形成部分から気体を吸入し、高速流体運動させて、負圧部を形成し、マイクロバブルを発生させる。より分かり易く簡単に説明すると、水と空気を効果的に自給,混合,溶解し、圧送することにより、有用物質含有マイクロバブル白濁水を製造することが、第１段階である。
【００７０】
続いて、第２段階について簡単に説明する。第２気体せん断部９と第３気体せん断部２０に水配管３９,１９を通じて上記有用物質含有マイクロバブルを導入し、第２気体せん断部９と第３気体せん断部２０において高速流体運動させて、負圧部を形成し、流体運動としてせん断することによって、マイクロバブルからナノバブルを発生させることになる。
【００７１】
次に、上記磁気活水ナノバブル発生機４８での第１段階と第２段階をさらにより詳細に説明する。
【００７２】
(第１段階)
磁気活水ナノバブル発生機４８に使用している気液混合循環ポンプ７は、揚程４０ｍ以上(つまり、４ｋｇ/ｃｍ２の高圧)の高揚程のポンプである。すなわち、第１気体せん断部８を有する気液混合循環ポンプ７は、高揚程のポンプであり、かつトルクが安定している２ポールのものを選定することが好ましい。ポンプには、２ポールと４ポールのものがあり、４ポールのポンプよりも２ポールのポンプの方が、トルクが安定している。
【００７３】
また、気液混合循環ポンプ７は圧力の制御が必要で、この高揚程のポンプの回転数を一般的にはインバーターと呼ばれている回転数制御機でもって目的にあった圧力に制御している。この目的にあった圧力で、バブルサイズが纏まったマイクロバブルを製造可能になる。ここで、第１気体せん断部８を有する気液混合循環ポンプ７でのマイクロバブル発生のメカニズムを説明する。第１気体せん断部８において、マイクロバブルを発生させるために、液体および気体の混相旋回流を発生させ、第１気体せん断部８の中心部に高速旋回する気体空洞部を形成する。次に、この気体空洞部を圧力で竜巻状に細くして、より高速で旋回する回転せん断流を発生させる。この空洞部に気体としての空気を、マイナス圧(負圧)を利用して、自動的に供給させ、さらに、切断,粉砕しながら混相流を回転する。この切断,粉砕は、装置出口付近における内外の気液２相流体の旋回速度差により起きる。その時の回転速度は、５００〜６００回転/秒である。なお、上記気体は、本実施形態では単に空気としたが、目的によって、炭酸ガス、窒素ガス、酸素ガス、オゾンガスも選定でき、その他の気体も選定可能である。
【００７４】
このように、第１気体せん断部８において、流体力学的に圧力を制御することで、負圧形成部分から気体を吸入し、高揚程ポンプで高速流体運動させて、負圧部を形成し、マイクロバブルを発生させる。より解り易く簡単に説明すると、高揚程ポンプで水と空気を効果的に自給,混合,溶解し、圧送することにより、マイクロバブル白濁水を製造することが、第１段階である。
【００７５】
なお、上記気液混合循環ポンプ７の運転は、シーケンサー(図示せず)から入力される制御信号により制御している。また、第１気体せん断部３５の内部形状は、一例として楕円形であるが、最大の効果を発揮できる形状としては真円形である。さらに、第１気体せん断部３５は内部摩擦を小さくするために鏡面仕上げとしている。また、この実施形態では、第１気体せん断部３５の内部に流体の旋回乱流を制御するために溝深さ０.３ｍｍ〜０.６ｍｍ、溝幅０.８ｍｍ以内の溝を設けている。
【００７６】
(磁気活水ナノバブル発生機での第２段階)
上記第１気体せん断部８を有する気液混合循環ポンプ７で発生させたマイクロバブルを、第２気体せん断部９に水配管３９を通じて圧送する。前述の第１段階の後の第２気体せん断部９と第３気体せん断部２０においては、さらに配管サイズを細くして、かつ、高速流体運動させて、気体空洞部を竜巻状に細くして、より高速で旋回する回転せん断流を発生させる。これによって、マイクロバブルからナノバブルが発生すると同時に、超高温の極限反応場が形成される。この第２気体せん断部９と第３気体せん断部２０を構築している理由は、気体せん断部を１段階で構築する場合よりも、気体せん断部を２段階で構築する方が、ナノバブルを多量に発生できるからである。すなわち、超高温の極限反応場が形成されると、局部的に高温高圧状態となり、不安定なフリーラジカルができ、同時に熱を発生することとなる。
【００７７】
なお、第２気体せん断部９と第３気体せん断部２０はステンレス製とするのが一般であり、その形状は、楕円形、好ましくは真円形である。また、第２気体せん断部９と第３気体せん断部２０には、小孔が開いているが、その吐出口径は、４ｍｍ〜９ｍｍが最適である。
【００７８】
次に、上述した第１段階での高速流体運動について説明する。第１気体せん断部８において、マイクロバブルを発生させるために、まず「高速流体運動」として、ポンプのインペラと呼ばれている羽を超高速で回転させて、液体および気体の混相旋回流を発生させ、第１気体せん断部８の中心部に高速旋回する気体空洞部を形成する。次に、この気体空洞部を圧力で竜巻状に細くして、より高速で旋回する回転せん断流を発生させる。この気体空洞部に気体としての空気を自給させる。上記気体を、酸素ガスとする場合もある。さらに、この気体空洞部を切断,粉砕しながら混相流を回転させる。この切断,粉砕は、装置出口付近における内外の気液２相流体の旋回速度差により起きる。回転速度は、５００〜６００回転/秒であることが判明している。なお、第１気体せん断部８を構成する金属の厚みが薄いと、気液混合循環ポンプ７が運転されることにより、振動が発生し、流体運動エネルギーが、振動として外部に伝播して逃げ、そのことが、必要な高速流動運動すなわち、高速旋回とせん断エネルギーを低下させる。よって、第１気体せん断部８を構成する金属の厚みは、６ｍｍ〜１２ｍｍの範囲が好ましい。
【００７９】
次に、「流体運動としてせん断すること」について説明する。第１気体せん断部８を有する気液混合循環ポンプ７で発生させたマイクロバブルを、第２気体せん断部９と第３気体せん断部２０に水配管３９,１９を通じて圧送する。上記第１段階後の第２気体せん断部９と第３気体せん断部２０においては、配管サイズを細くしており、かつ高速流体運動させて、気体空洞部を竜巻状に細くして、より高速で旋回する回転せん断流を発生させる。
【００８０】
次に、「負圧形成部分」について説明する。「負圧形成部分」とは、装置出口付近における内外の気液２相流体の旋回速度差により発生する。上述したように、回転速度は５００〜６００回転/秒である。また、次に「負圧部」について説明する。この「負圧部」とは、気体液体混合物中で周りと比較して圧力が小さな領域を意味する。以上が、磁気活水ナノバブル発生機４８のメカニズムである。
【００８１】
また、この第１実施形態では、上記操作圧力計２８が検出した上記液中膜３２の操作圧力に基づいて、信号線５を介して調整槽ポンプ３に制御信号を出力して上記調整槽ポンプ３の吐出量を制御することにより、調整槽１から曝気槽６への流入水量と曝気槽６からの流出水量とをバランスさせるように自動制御している。
【００８２】
また、磁気活水ナノバブル発生機４８としては、市販されているものを採用できるがメーカーを限定するものではなく、具体的一例としては、磁気活水器４７は株式会社ビー・シー・オーのＢＫタイプＢＫ−５０を採用できる。また、ナノバブル発生機としては、株式会社 協和機設の商品であるバビタスＨＹＫ―３２を採用できる。
【００８３】
ここで、３種類のバブルについて説明する。
【００８４】
(1) 通常のバブル(気泡)は水の中を上昇して、ついには表面でパンとはじけて消滅する。
【００８５】
(2) マイクロバブルは、その発生時において、１０〜数１０μｍの気泡径を有する微細気泡で、水中で縮小していき、ついには消滅(完全溶解)してしまう。マイクロバブルは、発生後に収縮運動により『マイクロナノバブル』に変化する。
【００８６】
(3) ナノバブルは、マイクロバブルよりさらに小さいバブル(直径が数１００ｎｍ以下)でいつまでも水の中に存在することが可能なバブル。と言われている。
【００８７】
マイクロナノバブルとは、マイクロバブルとナノバブルとが混合したバブルと説明でき、１０μｍから数１００ｎｍ前後の直径を有する気泡である。
【００８８】
(第２の実施の形態)
次に、図２にこの発明の水処理装置の第２実施形態を示す。この第２実施形態は、前述の第１実施形態の栄養剤含有磁気活水ナノバブル水処理装置４９の曝気槽６の後段に、順に、接触曝気槽５０、急速ろ過塔５１、活性炭吸着塔５２を設置した点だけが、前述の第１実施形態と異なっている。よって、この第２実施形態では、前述の第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略し、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。
【００８９】
この第２実施形態では、上記曝気槽６からの処理水を、順に、接触曝気槽５０、急速ろ過塔５１、活性炭吸着塔５２に導入して、処理水をさらに高度処理している。したがって、この第２実施形態によれば、放流規制が相当厳しい地域での排水処理装置を構築することができる。
【００９０】
すなわち、この実施形態によれば、上記曝気槽６から、栄養剤を含むと共に磁気を作用させたナノバブル含有処理水が、順次、上記接触曝気槽５０、急速ろ過塔５１、活性炭吸着塔５２に導入され、ナノバブルが上記接触曝気槽５０、急速ろ過塔５１、活性炭吸着塔５２の活性炭にまで持続させて導入できる。
【００９１】
例えば、活性炭が接触曝気槽５０、急速ろ過塔５１、活性炭吸着塔５２のそれぞれに充填されておれば、従来の接触曝気槽、急速ろ過塔、活性炭吸着塔と比較して、処理性能が向上する。その理由は、活性炭に繁殖した微生物が活性化して、活性炭に吸着して有機物を微生物学的に分解処理できるからである。一例として、活性炭の細孔と処理に寄与する微生物とはサイズが、ほぼ同じ大きさである。このように、上記ナノバブルが上記活性炭に繁殖した微生物の活性を高めるので、処理効率を高めることができる。また、活性炭の細孔に磁気活水ナノバブルが入り込んで、活性炭が吸着した有機物をナノバブルに付随するフリーラジカルによる酸化作用で分解できる。
【００９２】
また、この第２実施形態では、被処理水を高度に処理しているので、別の用途に再利用することもできる。特に、この第２実施形態では、処理水中には、磁気活水ナノバブル(磁気を作用させた水中に存在するナノバブル)が残存しており、この磁気活水ナノバブルは、水中に４週間以上継続して存在するので、後段の処理設備にも影響を与えることができる。
【００９３】
(第３の実施の形態)
次に、図３にこの発明の水処理装置の第３実施形態を示す。この第３実施形態では、前述の第１実施形態における流入水である排水が、再利用水に置き換えられている点だけが、前述の第１実施形態と異なっている。よって、この第３実施形態では、前述の第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略し、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。
【００９４】
この第３実施形態では、流入水が再利用水であるので、再利用水中の有機物濃度が急激に上昇した場合や、微生物にとって有害な物質が流入して、曝気槽６内の微生物の状況が悪化した場合に対応できる対応水処理装置となる。この第３実施形態では、このような対応水処理装置となることができるので、流入再利用水の水質が変化しても、処理水の水質を安定化でき、処理水を再利用可能となる。この再利用水の具体的一例としては、再利用水が多量に存在する半導体工場や液晶工場での有機物含有再利用水が該当する。
【００９５】
(第４の実施の形態)
次に、図４に、この発明の水処理装置の第４実施形態を示す。この第４実施形態は、前述の第１実施形態における流入水である排水が、湖沼河川水に置き換えられている点だけが、前述の第１実施形態と異なっている。よって、この第４実施形態では、前述の第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略し、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。
【００９６】
この第４実施形態では、流入水が湖沼河川水であるので、湖沼河川水中の有機物濃度が何らかの理由で急激に上昇した場合や、微生物にとって有害が物質が流入して、曝気槽６内の微生物の状況が悪化した場合に対応できる対応水処理装置となる。この第４実施形態は、このような対応水処理装置となることができるので、流入湖沼河川水の水質が変化しても、処理水の水質を安定化でき、処理水を利用可能となる。すなわち、この第４実施形態によれば、具体的一例として、浄水場での水処理装置を実現できる。
【００９７】
(比較例)
次に、図５にこの発明の水処理装置の比較例を示す。この比較例では、前述の第１実施形態における磁気活水器４７が削除されている点が先述の第１実施形態と異なる。よって、この比較例では、前述の第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて詳細説明を省略し、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。
【００９８】
この比較例では、前述の第１実施形態における磁気活水器４７が削除されているので、磁気活水器４７の効果が期待できない。しかし、この比較例によれば、イニシャルコストがかなり低減できる効果がある。
【００９９】
磁気活水器４７の効果としては、磁気活水器４７の液体通過部１４の内部に磁力線１３が出ているが、この磁力線の中を液体が流れると、微弱な電流が発生する。そして、この微弱電流を含む水などの液体を曝気槽６に導入して、微生物を磁力線の力で活性化させる内容である。
【０１００】
この比較例では、この磁気活水器４７の効果が期待できない。よって、この比較例では、ナノバブル発生機による栄養剤含有ナノバブルによる作用のみが発揮されるが、排水の水質内容によっては、充分な水処理装置となる場合もある。
【０１０１】
(第５の実施の形態)
次に、図６にこの発明の第５実施形態を示す。この第５実施形態は、前述の第１実施形態における曝気槽６の水槽内部に充填材としてのひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物４１が充填されている点だけが、前述の第１実施形態と異なる。よって、この第５実施形態では、前述の第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略し、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。
【０１０２】
この第５実施形態では、曝気槽６の水槽内部に充填材としてのひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物４１が取付金具４３に取付けられて充填されている。これにより、栄養剤を含有していると共に磁気を作用させたナノバブル含有水によるナノバブル(栄養剤含有磁気活水ナノバブル)がひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物４１に付着して、固定化され長く持続することになる。また、処理に有効な微生物としてのバクテリアもひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物４１に付着繁殖することになる。
【０１０３】
これらのことにより、バクテリアと栄養剤含有磁気ナノバブルの両方が、ひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物４１に付着し、処理に有効なバクテリアの活性が増加するので、曝気槽６の処理能力が向上することになる。
【０１０４】
(第６の実施の形態)
次に、図７にこの発明の水処理装置の第６実施形態を示す。この第６実施形態は、前述の第５実施形態における流入水である排水が、再利用水に置き換えられている点のみが、前述の第５実施形態と異なっている。よって、この第６実施形態では、前述の第５実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略し、前述の第５実施形態と異なる部分を説明する。
【０１０５】
この第６実施形態では、流入水が再利用水であるので、再利用水中の有機物濃度が急激に上昇した場合や、微生物にとって有害な物質が流入して、曝気槽６内の微生物の状況が悪化した場合に対応可能な対応水処理装置となる。この第６実施形態では、このような対応水処理装置となることができるので、流入再利用水の水質が変化しても、処理水の水質を安定化できて、処理水を再利用可能となる。上記再利用水の具体的一例としては、多量に再利用水が存在する半導体工場や液晶工場での有機物含有再利用水が該当する。
【０１０６】
(第７の実施の形態)
次に、図８にこの発明の第７実施形態を示す。この第８実施形態は、前述の第４実施形態における曝気槽６の水槽内部に充填材としてのリング型ポリ塩化ビニリデン充填物４２を網目状容器４４の中に充填した点のみが、前述の第７実施形態と異なっている。よって、この第７実施形態では、前述の第４実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略し、前述の第４実施形態と異なる部分を説明する。
【０１０７】
この第７実施形態は、曝気槽６の水槽内部に充填材としてのリング型ポリ塩化ビニリデン充填物４２が充填されている。したがって、この第７実施形態では、上記栄養剤含有磁気活水ナノバブルがリング型ポリ塩化ビニリデン充填物４２に付着して、固定化され長く持続することになる。また、処理に有効な微生物としてのバクテリアも、リング型ポリ塩化ビニリデン充填物４２に付着繁殖することになる。これらのことにより、バクテリアと栄養剤含有磁気ナノバブルの両方が、リング型ポリ塩化ビニリデン充填物４２に付着し、処理に有効なバクテリアの活性が増加するので、曝気槽６の処理能力が向上することになる。
【０１０８】
(第８の実施の形態)
次に、図９にこの発明の水処理装置の第８実施形態を示す。この第８実施形態では、前述の第７実施形態における流入水としての湖沼河川水を、有機フッ素化合物含有水に置き換えた点が前述の第７実施形態と異なる。また、前述の第７実施形態では曝気槽６内に網目状容器４４に充填されたリング型ポリ塩化ビニリデン充填材４２が配置されていたのに対し、この第８実施形態では、網袋４５に収容された活性炭４６が曝気槽６内に充填されている点が、前述の第７実施形態と異なる。よって、この第８実施形態では、前述の第７実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略して、前述の第７実施形態と異なる部分を説明する。
【０１０９】
この第８実施形態では、活性炭４６を網袋４５に収容して、曝気槽６内に設置している。この第８実施形態では、流入水としての有機フッ素化合物含有水中の有機フッ素化合物が、上記活性炭４６に吸着されることが実験により判明した。
【０１１０】
したがって、この第８実施形態では、有機フッ素化合物含有水中の有機フッ素化合物が活性炭４６に吸着され、また、磁気活水ナノバブル中のナノバブルが活性炭に繁殖した微生物を活性化して、活性炭が吸着した有機フッ素化合物を分解処理できる。また、磁気を作用させた水中に存在するナノバブル(磁気活水ナノバブル)に付随して発生するフリーラジカルによる酸化作用で、活性炭が吸着した有機フッ素化合物を分解処理できる。
【０１１１】
よって、この第８実施形態によれば、有機フッ素化合物含有水を処理することができる。
【０１１２】
(実験例)
図１に示した第１実施形態の水処理装置に対応して、調整槽１の容量が２ｍ３であり、曝気槽６の容量が４ｍ３であり、栄養剤含有磁気活水ナノバブル発生槽４０の容量が１ｍ３であり、栄養剤槽２４の容量が０.８ｍ３であり、気液混合循環ポンプ７の電動機を２.２ｋｗの仕様として、栄養剤含有磁気活水ナノバブル水処理装置４９を製作した。そして、この栄養剤含有磁気活水ナノバブル水処理装置４９に、半導体工場から排出される現像液含有排水を導入して処理実験を実施した。なお、この半導体工場から排出される現像液含有排水は、微生物が必要とする各種ミネラルは含有していない。
【０１１３】
そして、栄養剤含有磁気活水ナノバブル発生槽４０を稼動させない場合、上記栄養剤含有磁気活水ナノバブル水処理装置４９の試運転を開始して、約４ヶ月後、液中膜３２の処理能力が、試運転開始当初の処理能力の約５０％(０.６ｍ３/日)まで低下し、かつ液中膜ポンプ２９の操作圧力が開始当初の圧力と比較して、１６０％まで上昇した。この時の曝気槽６の微生物汚泥をサンプルＡとしてサンプリングした。
【０１１４】
そして、次に、この栄養剤含有磁気活水ナノバブル水処理装置４９において、栄養剤含有磁気活水ナノバブル発生槽４０を稼動させて、液中膜ポンプ２９の操作圧力が、開始当初の圧力と比較して、１５０％(３０キロパスカル・３０ｋＰａ)を越えた場合は、栄養剤含有磁気活水ナノバブルが、栄養剤含有磁気活水ナノバブル発生槽４０から曝気槽６に自動的に添加されるようにシステムを構成した。このため、運転後、数日で、操作圧力(２０キロパスカル・２０ｋＰａ)と処理能力の回復(１.２ｍ３/日)の傾向が現れ、１２日目からは、略正常の操作圧力と処理能力が復帰した。この時の曝気槽６の微生物汚泥をサンプルＢとしてサンプリングした。
【０１１５】
そして、微生物汚泥サンプルＡと微生物汚泥サンプルＢのろ過性能を比較するため、一定時間(５分間)当りのろ紙での微生物汚泥のろ過量とろ液の水質を測定して比較した。その結果、曝気槽６の異常時の微生物汚泥サンプルＡは、５分間でのろ紙によるろ過量が８ｍｌ、ろ液の水質としての全有機炭素(ＴＯＣ)が９６ｐｐｍであった。一方、正常時の微生物汚泥サンプルＢは、５分間でのろ紙によるろ過量が１６ｍｌ、ろ液の水質としての全有機炭素(ＴＯＣ)が４２ｐｐｍであった。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】この発明の水処理装置の第１実施形態を模式的に示す図である。
【図２】この発明の水処理装置の第２実施形態を模式的に示す図である。
【図３】この発明の水処理装置の第３実施形態を模式的に示す図である。
【図４】この発明の水処理装置の第４実施形態を模式的に示す図である。
【図５】この発明の水処理装置の比較例を模式的に示す図である。
【図６】この発明の水処理装置の第５実施形態を模式的に示す図である。
【図７】この発明の水処理装置の第６実施形態を模式的に示す図である。
【図８】この発明の水処理装置の第７実施形態を模式的に示す図である。
【図９】この発明の水処理装置の第８実施形態を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１ 調整槽
２ 流入配管
３ 調整槽ポンプ
４ 吐出配管
５ 信号線
６ 曝気槽
７ 気液混合循環ポンプ
８ 第１気体せん断部
９ 第２気体せん断部
１０ フランジ
１１ Ｎ極
１２ Ｓ極
１３ 磁力線
１４ 液体通過部
１５ フランジ
１６ 空気配管
１７ 電動ニードルバルブ
１８ 吸込み配管
１９ 水配管
２０ 第３気体せん断部
２１ オーバーフロー配管
２２ 液中膜水配管
２３ 撹拌機
２４ 栄養剤槽
２５ 栄養剤槽ポンプ
２６ 水配管
２７ 操作圧力調節計
２８ 操作圧力計
２９ 液中膜ポンプ
３０ 電動バルブ
３１ 電動バルブ
３２ 液中膜
３３ 気泡
３４ 散気管
３５ 空気配管
３６ ブロワー
３７ 散気管
３８ 水流
３９ 空気配管
４０ 栄養剤含有磁気活水ナノバブル発生槽
４１ ひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物
４２ リング型ポリ塩化ビニリデン充填物
４３ 取付金具
４４ 網目状容器
４５ 網袋
４６ 活性炭
４７ 磁気活水器
４８ 磁気活水ナノバブル発生機
４９ 栄養剤含有磁気活水ナノバブル水処理装置
５０ 接触曝気槽
５１ 急速ろ過塔
５２ 活性炭吸着塔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気を作用させたナノバブル含有水に栄養剤を含有させ、
この栄養剤を含有させたと共に磁気を作用させたナノバブル含有水を被処理水に添加して水処理することを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の水処理方法において、
上記栄養剤は、農業産物浸漬液であることを特徴とする水処理方法。
【請求項３】
請求項２に記載の水処理方法において、
上記農業産物浸漬液は、とうもろこし浸漬液であることを特徴とする水処理方法。
【請求項４】
請求項１に記載の水処理方法において、
上記栄養剤が、薬用植物浸漬液であることを特徴とする水処理方法。
【請求項５】
液中ろ過膜が設置されていると共に被処理水が導入される曝気槽と、
磁気を作用させたナノバブル含有水を生成すると共にこの磁気を作用させたナノバブル含有水に栄養剤を含有させて、上記栄養剤を含有していると共に磁気を作用させたナノバブル含有水を上記曝気槽に導入する磁気活水ナノバブル発生槽と、
上記磁気活水ナノバブル発生槽に栄養剤を供給する栄養剤槽とを備えることを特徴とする水処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の水処理装置において、
上記被処理水が、排水、再利用水、湖沼河川水および有機フッ素化合物含有水のうちのいずれかであることを特徴とする水処理装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の水処理装置において、
上記曝気槽に充填材を設置したことを特徴とする水処理装置。
【請求項８】
請求項５から７のいずれか１つに記載の水処理装置において、
上記磁気活水ナノバブル発生槽は、
導入された水に磁気を作用させる磁気活水器と、
上記導入された水にナノバブルを発生させるナノバブル発生機とを有することを特徴とする水処理装置。
【請求項９】
請求項８に記載の水処理装置において、
上記磁気活水ナノバブル発生槽が有しているナノバブル発生機が、２つ以上の気体せん断部を有していることを特徴とする水処理装置。
【請求項１０】
請求項５から９のいずれか１つに記載の水処理装置において、
上記栄養剤槽に、とうもろこし浸漬液を上記栄養剤として添加することを特徴とする水処理装置。
【請求項１１】
請求項５から１０のいずれか１つに記載の水処理装置において、
上記曝気槽において上記液中ろ過膜でろ過した処理水を上記磁気活水ナノバブル発生槽に導入する処理水導入部を有することを特徴とする水処理装置。
【請求項１２】
請求項８から１１のいずれか１つに記載の水処理装置において、
上記液中ろ過膜からろ過水を導出する液中ろ過膜ポンプと、
上記液中ろ過膜ポンプの操作圧力を検出する操作圧力計と、
上記操作圧力計が検出した上記操作圧力に基づいて、上記磁気活水ナノバブル発生槽が有する上記ナノバブル発生機の運転を制御する運転制御部とを有することを特徴とする水処理装置。
【請求項１３】
請求項８から１２のいずれか１つに記載の水処理装置において、
被処理水が導入される調整槽と、
上記調整槽から上記曝気槽に上記被処理水を導入する調整槽ポンプと、
上記液中ろ過膜からろ過水を導出する液中ろ過膜ポンプと、
上記液中ろ過膜ポンプの操作圧力を検出する操作圧力計と、
上記操作圧力計が検出した上記操作圧力に基づいて、上記調整槽ポンプの運転を制御する運転制御部とを有することを特徴とする水処理装置。
【請求項１４】
請求項５から１３のいずれか１つに記載の水処理装置において、
上記液中ろ過膜からろ過水を導出する液中ろ過膜ポンプと、
上記液中ろ過膜ポンプで導出したろ過水を処理水として流出させる第１動作と上記液中ろ過膜ポンプで導出したろ過水を上記磁気活水ナノバブル発生槽に返送する第２動作とが可能な流出返送部と、
上記液中ろ過膜ポンプの操作圧力を検出する操作圧力計と、
上記操作圧力計が検出した上記操作圧力に基づいて、上記第１動作と上記第２動作のうちのいずれかの動作を行うように上記流出返送部を制御する動作制御部とを有することを特徴とする水処理装置。
【請求項１５】
請求項５から１４のいずれか１つに記載の水処理装置において、
上記曝気槽の後段に、活性炭が槽内に充填された接触曝気槽と、活性炭が塔内に部分的に充填された急速ろ過塔と、活性炭吸着塔とが、順に設置されていることを特徴とする水処理装置。
【請求項１６】
請求項７から１５のいずれか１つに記載の水処理装置において、
上記曝気槽に設置している上記充填材が、ポリ塩化ビニリデン充填物または活性炭であることを特徴とする水処理装置。
【請求項１７】
請求項８から１６のいずれか１つに記載の水処理装置において、
上記磁気活水器が、永久磁石または交流磁気発生部を有することを特徴とする水処理装置。
【請求項１】
磁気を作用させたナノバブル含有水に栄養剤を含有させ、
この栄養剤を含有させたと共に磁気を作用させたナノバブル含有水を被処理水に添加して水処理することを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の水処理方法において、
上記栄養剤は、農業産物浸漬液であることを特徴とする水処理方法。
【請求項３】
請求項２に記載の水処理方法において、
上記農業産物浸漬液は、とうもろこし浸漬液であることを特徴とする水処理方法。
【請求項４】
請求項１に記載の水処理方法において、
上記栄養剤が、薬用植物浸漬液であることを特徴とする水処理方法。
【請求項５】
液中ろ過膜が設置されていると共に被処理水が導入される曝気槽と、
磁気を作用させたナノバブル含有水を生成すると共にこの磁気を作用させたナノバブル含有水に栄養剤を含有させて、上記栄養剤を含有していると共に磁気を作用させたナノバブル含有水を上記曝気槽に導入する磁気活水ナノバブル発生槽と、
上記磁気活水ナノバブル発生槽に栄養剤を供給する栄養剤槽とを備えることを特徴とする水処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の水処理装置において、
上記被処理水が、排水、再利用水、湖沼河川水および有機フッ素化合物含有水のうちのいずれかであることを特徴とする水処理装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の水処理装置において、
上記曝気槽に充填材を設置したことを特徴とする水処理装置。
【請求項８】
請求項５から７のいずれか１つに記載の水処理装置において、
上記磁気活水ナノバブル発生槽は、
導入された水に磁気を作用させる磁気活水器と、
上記導入された水にナノバブルを発生させるナノバブル発生機とを有することを特徴とする水処理装置。
【請求項９】
請求項８に記載の水処理装置において、
上記磁気活水ナノバブル発生槽が有しているナノバブル発生機が、２つ以上の気体せん断部を有していることを特徴とする水処理装置。
【請求項１０】
請求項５から９のいずれか１つに記載の水処理装置において、
上記栄養剤槽に、とうもろこし浸漬液を上記栄養剤として添加することを特徴とする水処理装置。
【請求項１１】
請求項５から１０のいずれか１つに記載の水処理装置において、
上記曝気槽において上記液中ろ過膜でろ過した処理水を上記磁気活水ナノバブル発生槽に導入する処理水導入部を有することを特徴とする水処理装置。
【請求項１２】
請求項８から１１のいずれか１つに記載の水処理装置において、
上記液中ろ過膜からろ過水を導出する液中ろ過膜ポンプと、
上記液中ろ過膜ポンプの操作圧力を検出する操作圧力計と、
上記操作圧力計が検出した上記操作圧力に基づいて、上記磁気活水ナノバブル発生槽が有する上記ナノバブル発生機の運転を制御する運転制御部とを有することを特徴とする水処理装置。
【請求項１３】
請求項８から１２のいずれか１つに記載の水処理装置において、
被処理水が導入される調整槽と、
上記調整槽から上記曝気槽に上記被処理水を導入する調整槽ポンプと、
上記液中ろ過膜からろ過水を導出する液中ろ過膜ポンプと、
上記液中ろ過膜ポンプの操作圧力を検出する操作圧力計と、
上記操作圧力計が検出した上記操作圧力に基づいて、上記調整槽ポンプの運転を制御する運転制御部とを有することを特徴とする水処理装置。
【請求項１４】
請求項５から１３のいずれか１つに記載の水処理装置において、
上記液中ろ過膜からろ過水を導出する液中ろ過膜ポンプと、
上記液中ろ過膜ポンプで導出したろ過水を処理水として流出させる第１動作と上記液中ろ過膜ポンプで導出したろ過水を上記磁気活水ナノバブル発生槽に返送する第２動作とが可能な流出返送部と、
上記液中ろ過膜ポンプの操作圧力を検出する操作圧力計と、
上記操作圧力計が検出した上記操作圧力に基づいて、上記第１動作と上記第２動作のうちのいずれかの動作を行うように上記流出返送部を制御する動作制御部とを有することを特徴とする水処理装置。
【請求項１５】
請求項５から１４のいずれか１つに記載の水処理装置において、
上記曝気槽の後段に、活性炭が槽内に充填された接触曝気槽と、活性炭が塔内に部分的に充填された急速ろ過塔と、活性炭吸着塔とが、順に設置されていることを特徴とする水処理装置。
【請求項１６】
請求項７から１５のいずれか１つに記載の水処理装置において、
上記曝気槽に設置している上記充填材が、ポリ塩化ビニリデン充填物または活性炭であることを特徴とする水処理装置。
【請求項１７】
請求項８から１６のいずれか１つに記載の水処理装置において、
上記磁気活水器が、永久磁石または交流磁気発生部を有することを特徴とする水処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−８２８１３（Ｐ２００９−８２８１３Ａ）
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５５０６４（Ｐ２００７−２５５０６４）
【出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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