水処理装置および水処理方法
【課題】処理水を濾過するためのフィルターを効率的に洗浄することができる水処理技術を提供する。
【解決手段】処理水中にマイクロナノバブルまたはナノバブルを発生させるバブル発生手段（バブル発生部４２）と、前記マイクロナノバブルまたはナノバブルが発生した後の前記処理水を導入する処理槽（第２槽１５）と、前記処理槽内に導入される前記処理水と接触可能に設けられる、ポリビニルアルコールからなる、細孔を有する担体１６と、前記処理槽内に設けられるとともに、前記処理槽内の前記処理水を濾過して被処理水を作製するフィルター２５と、前記処理槽内に設けられるとともに、担体１６がフィルター２５に接触して流動するように担体１６を流動化させる流動化手段（第２散気手段１９および水中攪拌機５８）と、を備えている水処理装置を用いる。
【解決手段】処理水中にマイクロナノバブルまたはナノバブルを発生させるバブル発生手段（バブル発生部４２）と、前記マイクロナノバブルまたはナノバブルが発生した後の前記処理水を導入する処理槽（第２槽１５）と、前記処理槽内に導入される前記処理水と接触可能に設けられる、ポリビニルアルコールからなる、細孔を有する担体１６と、前記処理槽内に設けられるとともに、前記処理槽内の前記処理水を濾過して被処理水を作製するフィルター２５と、前記処理槽内に設けられるとともに、担体１６がフィルター２５に接触して流動するように担体１６を流動化させる流動化手段（第２散気手段１９および水中攪拌機５８）と、を備えている水処理装置を用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理水から有機物等の混入物を除去することができる水処理装置および水処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液体から有機物などの物質を除去する技術が、様々な分野で用いられている。例えば、廃液処理においては、廃水中の様々な物質を除去するために、微生物の物質分解能力を利用した技術が用いられている。
【０００３】
例えば、従来から、微生物固定化ゲル担体を用いる廃水処理装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。当該廃水処理装置は、浸漬膜濾過方式を採用した汚泥分離設備と、沈殿槽方式を採用した汚泥分離設備とを併用している。なお、当該廃水処理装置では、上記微生物固定化ゲル担体として、例えばポリビニルアルコール系含水ゲルが用いられている。
【０００４】
また、従来から、異なる機能を有する複数の槽を用いる廃水処理方法が用いられている（例えば、特許文献２参照）。当該廃水処理方法では、担体が流動している曝気槽、第１の活性汚泥槽、第２の活性汚泥槽、沈殿槽の順番で、廃水が様々な処理を受けている。なお、当該廃水処理方法では、上記担体として、例えばポリビニルアルコール架橋ゲル担体が用いられている。
【０００５】
また、従来から、微生物が固定化された担体が投入された廃水処理槽、および当該廃水処理槽から流出する処理水を濾過する膜モジュールを用いる廃水処理装置が用いられている（例えば、特許文献３参照）。なお、当該廃水処理装置では、上記担体としてポリビニルアルコール系含水ゲルが用いられている。
【０００６】
一方、従来から、小さな直径を有する気泡（バブル）には様々な作用があることが知られており、現在、このような気泡を様々な分野に利用する試みがなされている。
【０００７】
上記気泡は、その直径に応じて、マイクロバブル、マイクロナノバブルおよびナノバブルに分類することができる。具体的には、マイクロバブルは、その発生時において１０μｍ〜数十μｍの直径を有する気泡であり、マイクロナノバブルは、その発生時において数百ｎｍ〜１０μｍの直径を有する気泡であり、ナノバブルは、その発生時において数百ｎｍ以下の直径を有する気泡である。なお、マイクロバブルは、発生後の収縮運動によって、その一部がマイクロナノバブルに変化することがある。また、マイクロバブルの一部は水中にて収縮して、最後には消滅してしまうマイクロバブルもある。一方、ナノバブルは、長期に渡って液体中に存在することができるという性質を有している。
【０００８】
例えば、従来から、様々なナノバブルの利用方法、およびナノバブルを利用した各種装置が知られている（例えば、特許文献４参照）。より具体的には、特許文献４には、ナノバブルが、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、または静電分極の実現によって、界面活性作用および殺菌作用を示すことが記載されている。更に、特許文献４には、ナノバブルが有する界面活性作用および殺菌作用を用いて、各種対象を洗浄する技術および汚濁水を浄化する技術が記載されている。更に、特許文献４には、ナノバブルを用いて生体の疲労を回復する方法が記載されている。なお、特許文献４では、水を電気分解するとともに、当該水に超音波振動を加えることによって、ナノバブルを作製している。
【０００９】
また、従来から、液体を原料としてナノバブルを作製する方法が知られている（例えば、特許文献５参照）。上記作製方法は、液体中において、１）上記液体の一部を分解ガス化する工程、２）上記液体に超音波を印加する工程、または３）上記液体の一部を分解ガス化する工程および上記液体に超音波を印加する工程、からなるものである。なお、液体の一部を分解ガス化する工程として、電気分解法または光分解法を用いることができることが記載されている。
【００１０】
また、従来から、オゾンガスからなるマイクロバブル（オゾンマイクロバブル）を利用する廃液処理装置が用いられている（例えば、特許文献６参照）。上記廃液処理装置では、オゾン発生装置によって作製されたオゾンガスと廃液とを、加圧ポンプを用いて混合することによって、オゾンガスからなるマイクロバブルを作製している。そして、当該マイクロバブルが廃液中の有機物と反応することによって、廃液中の有機物が酸化分解される。なお、マイクロバブルを利用した洗浄装置も従来から用いられており、当該装置は、機械油等が付着した金属の洗浄、牡蠣の洗浄、または入浴時における人体の洗浄等に利用されている。
【特許文献１】特開２００７−１８５５９８号公報（平成１９年７月２６日公開）
【特許文献２】特開２００１−１４５８９４号公報（平成１３年５月２９日公開）
【特許文献３】特開平１１−４２４９７号公報（平成１１年２月１６日公開）
【特許文献４】特開２００４−１２１９６２号公報（平成１６年４月２２日公開）
【特許文献５】特開２００３−３３４５４８号公報（平成１５年１１月２５日公開）
【特許文献６】特開２００４−３２１９５９号公報（平成１６年１１月１８日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来技術に係る水処技術では、処理水を濾過するためのフィルターを用いたときに、当該フィルターを効率的に洗浄することが困難であった。
【００１２】
従来、フィルターの表面にこびり付いた物質を除去するためには、当該フィルターを水槽より引き上げて、高圧ジェット水等で膜表面を洗浄していたが、この作業は、煩雑なものであった。また、特許文献１には、散気装置から気体をフィルターにむけて散気することにより、当該フィルターを洗浄する技術が開示されているが、当該散気装置による洗浄は不十分なものであった。
【００１３】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、処理水を濾過するためのフィルターを効率的に洗浄することができる水処理技術を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る水処理装置は、上記課題を解決するために、処理水中にマイクロナノバブルまたはナノバブルを発生させるバブル発生手段と、前記マイクロナノバブルまたはナノバブルが発生した後の前記処理水を貯める処理槽と、前記処理槽内に導入された前記処理水と接触可能に配置され、細孔を有し、ポリビニルアルコールからなる担体と、前記処理槽内に設けられるとともに、前記処理槽内の前記処理水を濾過するフィルターと、前記担体を流動化させる流動化手段と、を備えていることを特徴としている。
【００１５】
上記の構成によれば、前記処理水は、マイクロナノバブルまたはナノバブルを含有した状態で前記処理槽に貯められる。前記処理槽にはまた、細孔を有し、ポリビニルアルコールからなる担体が、前記処理水と接触可能に配置される。前記処理槽内にはさらに、前記処理水を濾過して被処理水を作製するフィルターが設けられている。前記処理槽内にはなおさらに、前記担体を流動化させる流動化手段が設けられている。
【００１６】
ここで、前記処理槽内では、前記処理水が含有するマイクロナノバブルまたはナノバブルが、前記担体に付着することにより、当該担体は容易に流動するようになっている。これにより、前記流動化手段により、前記担体が前記処理槽内を流動して、前記フィルターに接触する。そして、前記担体が前記フィルターに接触して流動することにより、前記フィルターが効率的に洗浄される。
【００１７】
上記水処理装置では、前記細孔の孔径は、略２０μｍであることが好ましい。
【００１８】
上記の構成によれば、前記担体が略２０μｍの孔径を有しているため、マイクロナノバブルまたはナノバブルが付着することにより、好適に流動可能となる。
【００１９】
上記水処理装置では、前記フィルターは、中空糸タイプのフィルターであることが好ましい。
【００２０】
上記の構成によれば、前記フィルターが中空糸タイプのフィルターであるので、好適に前記処理水を濾過することができるとともに、本発明に係る水処理装置において、より効率的に洗浄することができる。
【００２１】
上記水処理装置では、前記流動化手段が、前記処理槽内に設けられていることが好ましい。
【００２２】
上記の構成によれば、前記流動化手段は、容易に前記処理槽内に配置された前記担体を流動化することができる。
【００２３】
上記水処理装置では、前記フィルターに空気を供給する第１散気手段をさらに備えていることが好ましい。
【００２４】
上記の構成によれば、第１散気手段によって、前記フィルターに空気が供給されるので、さらに好適に前記フィルターを洗浄することができる。
【００２５】
上記水処理装置では、前記流動化手段が、前記処理槽内に導入された前記処理水に対して気体を吐出する第２散気手段と、当該処理水を攪拌して水流を発生させるための攪拌手段との少なくとも何れか一方を備えていることが好ましい。
【００２６】
上記の構成によれば、容易に前記処理水を攪拌することができるので、前記担体が前記フィルターに接触して流動するように当該担体を流動化させることができる。
【００２７】
上記水処理装置では、前記流動化手段が、円筒状のドラフト内に設けられていることが好ましく、前記ドラフトの２つの開口は、それぞれ、前記処理槽の底面、または当該処理槽内に導入された前記前処理水の水面に対向するように配置されていることが好ましい。
【００２８】
上記構成によれば、第２散気手段および攪拌手段によって発生される水流の方向を規定することができる。その結果、処理槽内の担体を、より効果的に攪拌することができる。
【００２９】
上記水処理装置では、前記流動化手段が、前記第２散気手段と、前記攪拌手段との両方を備えていることが好ましく、前記ドラフト内にて、前記攪拌手段は、前記第１散気手段よりも前記処理槽の底面側に配置されていることが好ましい。
【００３０】
上記構成によれば、第２散気手段によって、上記ドラフト内に上向きの水流を発生させることができる。そしてこのとき、上記攪拌手段は上記第２散気手段よりも下側に配置されているので、上記第２散気手段によって発生した水流が、上記攪拌手段によって妨げられることがない。また、上記攪拌手段によって上向きの水流を発生させれば、上記第２散気手段によって生じる水流を増強することができる。一方、上記攪拌手段によって下向きの水流を発生させれば、上記第２散気手段によって生じる水流とは逆向きの水流を発生させることができる。したがって、上記構成によれば、上記処理槽内に効率よく水流を発生させることができる。
【００３１】
本発明の水処理装置では、前記攪拌手段は、前記処理槽の底面側に向かって水流を発生させるものであることが好ましい。
【００３２】
上記構成によれば、上記第２散気手段によって生じる水流とは逆向きの水流を発生させることができる。したがって、上記構成によれば、上記処理槽内（特に、処理槽の底部側）に効率よく水流を発生させることができる。
【００３３】
本発明の水処理装置では、前記攪拌手段は、水中エアレータであることが好ましい。
【００３４】
上記構成によれば、処理槽内の処理水を、水流による攪拌および空気曝気による攪拌の両方によって攪拌することができる。その結果、処理水の攪拌効果を増すことができるとともに、処理水中に気体を供給することができる。
【００３５】
上記水処理装置では、前記処理槽の横断面の形状が、長さがａ（ｍ）である第１辺、および、長さがｂ（ｍ）である第２辺を有する四角形にて規定されるとともに、前記処理槽の縦方向の深さが、ｃ（ｍ）にて規定され、ｃ：ａおよびｃ：ｂにて示される比が、共に１：１．０〜１．３であることが好ましい。
【００３６】
上記構成によれば、上記処理槽内の処理水を効果的に流動させることができるので、上記担体が沈殿することを防止することができる。その結果、より効果的に、処理水中に含有される混入物を処理することができる。
【００３７】
上記水処理装置では、前記処理槽の内側面には、当該処理槽の横断面の中央に向かって突出した凸部が設けられ、前記凸部の縦断面の形状は、三角形であることが好ましい。
【００３８】
上記の構成によれば、前記担体が前記処理槽内を好適に流動することができる。
【００３９】
本発明に係る水処理方法は、処理水中にナノバブルまたはマイクロナノバブルを発生させるバブル発生工程と、前記ナノバブルまたはマイクロナノバブルが発生した後の前記処理水を、処理槽内に導入する導入工程と、前記処理槽内に導入される前記処理水とポリビニルアルコールからなる、細孔を有する担体とを接触させる接触工程と、前記担体がフィルターに接触して流動するように当該担体を流動化させる流動化工程と、前記フィルターを通じて前記処理水をろ過する濾過工程とを包含することを特徴としている。
【００４０】
上記の構成によれば、本発明に係る水処理装置と同等の効果を得ることができる。
【００４１】
上記水処理方法では、前記液体は、有機フッ素化合物含有水、有機フッ素化合物含有廃水、工場廃水、再利用水、河川水、下水、生活廃水であることが好ましい。
【００４２】
上記構成によれば、処理水中に含有される混入物を効果的に除去することができる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明に係る水処理装置によれば、処理水を濾過するためのフィルターを効率的に洗浄することができる。
【００４４】
また、本発明に係る水処理方法によれば、処理水を濾過するためのフィルターを効率的に洗浄することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
（第１実施形態）
図１に、本実施の形態の水処理装置を示す。
【００４６】
本実施の形態の水処理装置は、第１槽１、ナノバブル発生部４２（バブル発生手段）、および担体（ポリビニルアルコール担体）１６が配置された第２槽１５（処理槽）を備えている。そして、第２槽１５は、担体１６を流動化させる機構が設けられた流動部５６と、処理水を濾過するためのフィルターが設けられた液中膜部５７とから構成されている。以下に、各構成の詳細および動作について説明する。
【００４７】
本実施の形態の水処理装置では、まず、処理水としての有機フッ素化合物含有排水が、第１槽１内に導入される。
【００４８】
本実施の形態の水処理装置では、上記処理水として有機フッ素化合物含有排水を用いるが、これに限定されない。上記処理水としては、例えば、工場廃水、有機フッ素化合物含有廃水、工業用水、工場廃水処理水、地下水または上水（水道水）を用いることが好ましい。上記処理水として工場廃水を用いる場合には、例えば、有機物としての生物学的酸素要求量が３００ｐｐｍ以上、かつ化学的酸素要求量が２００ｐｐｍ以上の工場廃水を用いることが可能である。本実施の形態の水処理装置は、処理水内に含まれる混入物の除去効果が高いので、上述したような工場廃水も処理することができる。
【００４９】
次いで、上記第１槽１内に導入された処理水中に、ナノバブル発生部４２によってマイクロナノバブルまたはナノバブルが発生する。以下に、ナノバブル発生部４２について説明する。
【００５０】
ナノバブル発生部４２は、第１気体せん断部３を有する気液混合循環ポンプ２（過流ポンプ）、第２気体せん断部４、第３気体せん断部６、電気ニードルバルブ９などを含んでいる。
【００５１】
まず、管８を介して気体（例えば、酸素など）が第１気体せん断部３中に供給されるとともに、管７を介して処理水が第１気体せん断部３中に供給される。第１気体せん断部３中の気体と処理水とは、気液混合循環ポンプ２によって混合・せん断され、その結果、上記気体からなるマイクロバブルおよびマイクロナノバブルが形成される。
【００５２】
上記気液混合循環ポンプ２は高揚程のポンプであればよく、適宜公知のポンプを用いることができる。具体的には、上記気液混合循環ポンプ２は、揚程４０ｍ以上の高揚程のポンプ、換言すれば４ｋｇ／ｃｍ２以上の圧力で気液混合物を押し出すことができるポンプであることが好ましい。上記構成によれば、多量のマイクロバブルを作製することができる。さらに、気液混合循環ポンプ２は、２ポールを有するポンプであることが好ましい。ポンプには、２ポールを有するポンプと４ポールを有するポンプとが存在し、２ポールを有するポンプの方が、４ポールを有するポンプと比較してトルクが安定している。したがって、より安定に多量のマイクロバブルを作製することができる。
【００５３】
第１気体せん断部３の形状は特に限定されないが、当該第１気体せん断部３中にて回転せん断流を効率よく発生させるためにも、円筒形の流路を有するものであることが好ましい。なお、当該流路中を、上記バブル含有水が通過する。
【００５４】
第１気体せん断部３中の気体および処理水には気液混合循環ポンプ２によって圧力がかけられ、その結果、第１気体せん断部３中に、処理水および気体の混相旋回流が発生する。更に詳細には、気液混合循環ポンプ２にはインペラと呼ばれる羽根が備えられており、当該羽根を高速回転させることによって、混相旋回流が形成される。上記第１気体せん断部３の中心部には、上記混相旋回流が高速にて旋回する結果生じる気体空洞部が形成される。そして、気液混合循環ポンプ２によって更に気体空洞部に圧力を加えることによって、気体空洞部は竜巻状の細長い形状になる。その結果、より高速で旋回する回転せん断流を発生させることができる。なお、上記気体空洞部内は負圧となるので、当該負圧を利用すれば、外部から当該気体空洞部に対して気体を自給することが可能になる。
【００５５】
上記管８を介して、上記気体空洞部に気体（例えば、酸素など）を自給させながら混相旋回流を高速旋回させることによって、上記混相旋回流を切断・粉砕することができる。なお、切断・粉砕は、第１気体せん断部３の出口近傍における、第１気体せん断部３の内外の気液混合物の旋回速度の差によって生じる。
【００５６】
上記回転せん断流の回転速度は特に限定されないが、５００〜６００回転／秒であることが好ましい。なお、上記回転せん断流の回転速度は、上記羽根（インペラ）の回転速度を調節することによって設定することができる。上記構成によれば、上記第１気体せん断部３によって、多量のマイクロバブルを作製することができる。
【００５７】
すなわち、第１気体せん断部３において、流体力学的に気液混合物の圧力を制御することによって負圧形成部から気体（例えば、酸素など）を吸入し、気液混合循環ポンプ２によって上記気液混合物を高速流体運動させることによって負圧部を形成し、これによって、マイクロバブルを発生させることができる。換言すれば、気液混合循環ポンプ２によって処理水と気体とを効果的に自給混合溶解し、気液混合物を圧送することによって、マイクロバブル白濁水を製造することができる。そして、第１気体せん断部３にて作製されたマイクロバブルは、管を介して第２気体せん断部４に圧送される。つまり、上記マイクロバブル白濁水に圧力をかけた状態にて、当該マイクロバブル白濁水を第２気体せん断部４内に送り込む。このとき気液混合循環ポンプ２は高揚程のポンプであるので、揚程が４０ｍ以上であれば、４ｋｇ/ｃｍ２以上の圧力をかけた状態にて、マイクロバブル白濁水を第２気体せん断部４内に送り込むことができる。
【００５８】
第２気体せん断部４の形は特に限定されないが、当該第２気体せん断部４中にて回転せん断流を更に細くするためにも、円筒形の流路を有するものであることが好ましい。
【００５９】
上記構成によれば、第１気体せん断部３にて形成された回転せん断流を第２気体せん断部４に圧送することによって、第２気体せん断部４中にて、上記第１気体せん断部３にて形成された回転せん断流をより細くすることができるとともに、回転せん断流の回転速度を上昇させることができる。その結果、第１気体せん断部３にて形成されたマイクロバブルを用いてナノバブルおよびマイクロナノバブルを作製することができるとともに、超高温の極限反応場を形成することができる。
【００６０】
極限反応場では、局所的に高温高圧状態となる。そして、当該極限反応場では、フリーラジカルが発生する。フリーラジカルは安定化するために他の原子から電子を奪う性質があり、それ故に、強力な酸化作用を示す性質、および熱を発生する性質を有している。したがって、本実施の形態の水処理装置は、フリーラジカルに由来する酸化作用によっても、処理水中に含まれる混入物を酸化分解することができる。
なお、ナノバブルは水中に長時間存在することができる。具体的には、ナノバブルは２ヶ月以上、水中に存在し続けることができる。したがって、上記酸化作用および後段における微生物活性化作用は、長時間維持することができる。
【００６１】
上記第２気体せん断部４にて形成されたバブル含有水は、管５を介して第３気体せん断部６に供給される。上記第２気体せん断部４にて作製されたバブルは、当該第３気体せん断部６にて更にせん断されて、バブルサイズが更に小さくなる。なお、第３気体せん断部６としては、上記第２気体せん断部４と同じ構成を用いることが可能である。なお、第２気体せん断部４については既に説明したので、ここでは第３気体せん断部６の説明を省略する。
【００６２】
なお、本実施の形態の水処理装置におけるナノバブル発生部４２としては、市販されているものを用いることができる。具体的には、株式会社 協和機設の商品を用いることができる（例えば、バビダスＨＹＫ型など）が、これに限定されない。
【００６３】
上記第３気体せん断部６によって、マイクロナノバブルまたはナノバブルを含有する処理水が第１槽１内に、水流２６として吐出される。
【００６４】
なお、本実施の形態の水処理装置では、信号線１１を介して、シーケンサー１４によって、電気ニードルバルブ９の開閉動作および気液混合循環ポンプの動作が制御される。これによって、第３気体せん断部６から吐出されるナノバブルおよびマイクロナノバブルの量を調節することができる。
【００６５】
上記第１槽１内に吐出されたバブルを含有した処理水は、管１０を介して、第２槽１５（処理槽）内に導入される。第２槽１５内に導入された上記処理水は、当該第２槽１５内において、担体１６と接触することができる。当該担体１６には細孔が設けられているとともに、当該担体１６の表面上には多くの微生物が固定化されている。そして、当該微生物によって上記処理水に含有される様々な混入物（例えば、有機物など）が分解処理される。以下に、上記第２槽１５内にて行われる微生物を用いた分解処理に関して説明する。
【００６６】
上述したように、第２槽１５は、処理水中に含有される混入物を主として微生物によって分解処理するための処理槽として機能する。なお、処理水中には、ナノバブルまたはマイクロナノバブルが存在しているので、第２槽１５内においても当該バブルによってフリーラジカルが発生し、当該フリーラジカルによる混入物の酸化分解が続いている。
【００６７】
上記第２槽１５としては特に限定されず、適宜公知の槽を用いることができる。上記第２槽１５の形状としては特に限定されないが、例えば、上記第２槽１５における処理水の収容部の形状は、立方体または直方体であることが好ましい。このとき、上記第２槽１５の横断面の形状（上記収容部の横断面の形状）が、長さがａ（ｍ）である第１辺、および、長さがｂ（ｍ）である第２辺を有する四角形にて規定されるとともに、前記処理槽の縦方向の深さ（上記収容部の縦方向の深さ）が、ｃ（ｍ）にて規定され、ｃ：ａおよびｃ：ｂにて示される比が、共に１：１．０〜１．３であることが更に好ましい。
【００６８】
上記第２槽１５には、蓋が設けられていることが好ましい。上記蓋は、上記第２槽１５の内部を密閉構造にすることができるものであればよく、具体的な構成は特に限定されない。また、当該蓋には、空気抜きに用いられる管４６が設けられていることが好ましい。
【００６９】
上記構成によれば、上記第２槽１５内の処理水を外部環境から隔離することができるので、第２槽１５の内部を好気的条件または嫌気的条件に厳密に設定することができる。例えば、上記第２槽１５内を嫌気的条件に設定する場合には、第２槽１５内の処理水を外気から隔離することができるので、嫌気的条件をより厳密に制御することができる。また、上記第２槽１５内を好気的条件に設定する場合には、上記管４６によって過剰な気体（例えば、酸素など）を取り除くことができるので、好気的条件をより厳密に制御することができる。
【００７０】
また、上記第２槽１５には、当該第２槽１５内の処理水の酸化還元電位を測定するための酸化還元電位計４７が設けられていることが好ましい。酸化還元電位計４７としては特に限定されず、適宜公知の酸化還元電位計を用いることができる。なお、当該酸化還元電位計４７の機能については、後述する。
【００７１】
上記第２槽１５の内部、換言すれば、上記収容部には、ポリビニルアルコールからなる担体１６が設けられており、当該担体１６には細孔が設けられている。
【００７２】
上記担体１６の具体的な構成としては、ポリビニルアルコールによって形成されているとともに、当該担体１６に対して細孔が形成されているものであればよく、特に限定されない。例えば、上記担体１６としては、ポバール樹脂を用いることが好ましい。更に具体的には、上記担体１６としては、株式会社クラレ製のクラゲール（登録商標）を用いることが好ましい。例えば、上記クラゲールは、直径約４ｍｍ、比重１．０２５の粒子であって、１粒子あたり約１０億個の微生物を固定化することができる。したがって、上記構成によれば、担体１６の表面上に固定化される微生物の量を多くすることができる。
【００７３】
上記細孔の孔径としては特に限定されず、必要に応じて適宜設定することができる。例えば、上記孔径は、１９μｍ〜２１μｍであることが好ましい。更に好ましくは、略２０μｍである。上記構成によれば、上記担体１６の表面積を増すことができるとともに、当該細孔中に容易にマイクロナノバブルおよびナノバブルを拡散させることができる。また、ポリビニルアルコールの表面には、ナノバブルおよびマイクロナノバブルが付着しやすい。その結果、担体１６の表面に固定化された微生物を、より活性化させることができる。
【００７４】
また、上記担体１６の表面には、微生物が固定化されている。上記微生物としては特に限定されないが、好気性微生物または嫌気性微生物であることが好ましい。更に具体的には、上記微生物としては微小の糸ミミズ類、原生動物、またはバクテリア等であることが好ましいが、これらに限定されない。
【００７５】
上記担体１６の形状としては特に限定されず、適宜目的にあった形状であり得る。例えば、上記担体１６の形状は、粒子状であることが好ましい。上記構成によれば、担体１６は第２槽１５内を流動し易いので、弱い力によって上記担体１６を攪拌することができる。また、上記構成によれば、担体１６の表面積を増加させることができるので、担体１６の表面上により多くの微生物を固定化させることができる。
【００７６】
また、上記担体１６は、上記第２槽１５内を流動可能に備えられ得る。換言すれば、上記担体１６は第２槽１５の表面に固定されることなく、第２槽１５内の処理水中を浮遊するように設けられ得る。また、上記担体１６は、その一部が上記第２槽１５内を流動可能に備えられ、上記担体１６の残りが上記第２槽１５内に固定化されて備えられていてもよい。なお、担体１６の一部を流動可能とし、残りを固定化する場合には、全担体１６の量に対する固定化される担体１６の量の比率は特に限定されず、適宜設定することができる。このとき、固定化する担体１６の量が多いほど嫌気性微生物の量を増やすことができるので、所望とする好気性微生物と嫌気性微生物との量比を考慮して、全担体１６の量に対する固定化される担体１６の量の比率を決定すればよい。
【００７７】
上記第２槽１５内の流動部５６には、第２槽１５内に気体を吐出する散気管１９（第２散気手段）が設けられていることが好ましい。上記散気管１９によって第２槽１５内の処理水に対して気体（気泡１８）を吐出することによって、第２槽１５の内部を好気的条件に設定することができる。また上記気体は処理水中を水面に向かって上昇するので、上昇水流を発生させることができる。そして、これによって、第２槽１５内の処理水および担体１６を攪拌することができる。
【００７８】
上記散気管１９には、管１３を介してブロワー１２から気体が供給されており、当該気体が、散気管１９から第２槽１５内に吐出されている。上記散気管１９およびブロワー１２の具体的な構成としては特に限定されず、適宜公知の構成を用いることができる。また、ブロワー１２から散気管１９に対して供給される気体としても特に限定されない。例えば、空気または酸素などを用いることが可能であるが、これらに限定されない。
【００７９】
また、上記第２槽１５内には、第２槽１５内の処理水および担体１６を攪拌するために下向き（第２槽１５の底面に向かう方向）に水流を発生させる水中攪拌機５８（攪拌手段）が設けられている。水中攪拌機５８の具体的な構成としては特に限定されず、適宜公知の構成を用いることができる。例えば、上記水中攪拌機５８としては、処理水に対して気体を吐出しないものであることが好ましい。上記構成によれば、第２槽１５の内部を嫌気的条件に設定したままで、処理水および担体１６を攪拌することができる。更に具体的には、上記攪拌機５８としては、水中エアレータであることが好ましいが、これに限定されない。
【００８０】
上記散気管１９および水中攪拌機５８は、上記第２槽１５内に設けられた水流発生管１７内（ドラフト）に設けられることが好ましい。
【００８１】
上記水流発生管１７が設けられる位置は特に限定されない。上記第２槽１５内のどの位置に設けられている場合であっても、上記水流発生管１７は第２槽１５内の処理水および担体１６を攪拌することができる。
【００８２】
上記水流発生管１７の形状としては特に限定されないが、例えば、円筒形状であることが好ましい。そして、このとき、上記水流発生管１７の２つの開口は、それぞれ、第２槽１５の底面、または当該第２槽１５内に導入された処理水の水面に対向するように配置されていることが好ましい。
【００８３】
また、上記水流発生管１７の内部には、上記水中攪拌機５８の下部に当該水中攪拌機５８を固定支持するため支持板２１が設けられていることが好ましい。更に、上記支持板２１には、担体１６が通過し得るサイズを有する複数の開口が設けられていることが好ましい。例えば、上記担体１６の形状が直径４ｍｍの略球形である場合には、上記開口の直径は６ｍｍであることが好ましい。上記構成によれば、上記開口を介して自由に担体１６が流動することができるので、第２槽１５内の処理水および担体１６を効果的に流動させることができる。
【００８４】
上記水中攪拌機５８および散気管１９の第２槽１５内の配置は特に限定されないが、両構成共に、上記水流発生管１７の内部に設けられることが好ましい。上記構成によれば、第２槽１５内の水流の方向を容易に制御することができる。
【００８５】
また、このとき水流発生管１７内における水中攪拌機５８の位置は、上記散気管１９よりも第２槽１５の底面側であることが好ましい。上記構成によれば、散気管１９によって形成される水流を、水中攪拌機５８によって妨げることを防止することができる。これによって、第２槽１５内の上側に存在する処理水および担体１６をより効果的に攪拌することができる。
【００８６】
上記第２槽１５内の液中膜部５７には、フィルター２５が備えられている。フィルター２５は、当該第１処理槽１５内で処理された後の処理水を濾過することができるものであればよく、適宜公知のフィルターを用いることができる。例えば、上記フィルター２５は、平膜、中空糸膜等の再考を有する膜を用いることができる。フィルター２５の小孔サイズは特に限定されないが、略０．２μｍであることが好ましい。ポンプ２８により、フィルター２５を介して管２７へと、処理水を吸引することにより、液体中の微生物等の浮遊物質を完全に物理的に固液分離して、被処理水とすることができる。
【００８７】
このとき、前述したように、第２槽１５内には、担体１６が流動化され、攪拌している。ここで、担体１６がフィルター２５に接触することにより、フィルター２５が効率的に洗浄される。これにより、浮遊物質等がフィルター２５に付着することに起因する、フィルター２５の透過量の低減を抑制することができる。
【００８８】
なお、上述したような、フィルター２５を洗浄するという効果は、担体１６が、ポリビニルアルコール以外の樹脂、例えば、活性炭、ポリエチレン樹脂、イオン交換樹脂、キレート樹脂、多孔質セラミックス等からなっていた場合であっても奏される。すなわち、他の実施形態において、担体１６を、ポリビニルアルコール、活性炭、ポリエチレン樹脂、イオン交換樹脂、キレート樹脂、および多孔質セラミックスからなる群より選ばれる一以上の樹脂から構成してもよい。
【００８９】
フィルター２５によって濾過された被処理水は、管２２を介して第３槽２９へと輸送される。第３槽２９では、第１槽１と同様に、ナノバブル発生部４３によって、マイクロバブルまたはナノバブルが、被処理水に導入される。ナノバブル発生部４３は、第１気体せん断部３６を有する気液混合循環ポンプ３５、第２気体せん断部３７、第３気体せん断部３８、電気ニードルバルブ３９などを含んでおり、ナノバブル発生部４２と同様の構成を有している。
【００９０】
第３槽２９においてマイクロバブルまたはナノバブルが導入された被処理水は、ポンプ３０により、管３２および３１を経て、活性炭吸着塔３３に輸送される。活性炭吸着塔３３では、被処理水の難分解性であるがゆえ、残存している有機フッ素化合物は活性炭に吸着されて処理される。また、活性炭には繁殖する好気性の微生物は、被処理水中の微量有機物を処理する。なお、一般的には、活性炭吸着塔前に必要である急速ろ過塔は、本実施形態においては、第２槽１５がフィルター２５を備えているため、被処理水の浮遊物質は確実に除去されているので、必要ない。
【００９１】
そして、有機フッ素化合物を吸着した活性炭は、活性炭が破過（吸着しなくなった時点）した時点で、セメント工場６０に導入されて、有機フッ素化合物の分解温度である１３００度C以上で焼却処分される。なお、元来、セメント工場６０では、燃料として石炭を多量に使用してきたので、容易に使用済みの活性炭を燃料の代替として有効利用することができる。
【００９２】
そして、活性炭吸着塔３３を経た被処理水は、管４５を経て第４槽４４に輸送され、管５０から、処理済の被処理水として供出される。
【００９３】
上述した気液混合循環ポンプ２、電動ニードルバルブ９・３９、ブロワー１２、散気管１９、水中攪拌機５８および酸化還元電位計４７は、信号線１１・４１を介してシーケンサー１４に接続されている。上記酸化還元電位計４７によって第２槽１５内の処理水の酸化還元電位が測定され、当該測定値は、酸化還元電位調節計４８に送られる。上記酸化還元電位調節計４８では、上記測定値に基づいて、第２槽１５内の処理水が好気的条件にあるのか嫌気的条件にあるのか判断する。なお、上記酸化還元電位調節計４８には、予め第２槽１５内の処理水の所望の状態（嫌気的または好気的）を記憶させておくことも可能である。なお、上記処理水の所望の状態は、経時的に変化するものであってもよい。例えば、好気的条件と嫌気的条件とを繰り返すものであってもよい。そして、上記酸化還元調節計４８から、各種情報がシーケンサー１４に伝達される。
【００９４】
上記シーケンサー１４は、上記酸化還元電位調節計４８の判断に基づいて、気液混合循環ポンプ２、電動ニードルバルブ９・３９、ブロワー１２、散気管１９および水中攪拌機５８の動作を制御することができる。これによって、第２槽１５内の状態を好気的条件または嫌気的条件に設定することができるので、担体１６の表面上に固定化される微生物の種類（好気性微生物または嫌気性微生物）を制御することができる。つまり、本実施の形態の水処理装置では、好気性微生物と嫌気性微生物の両方を同時に繁殖させて、両方の微生物によって混入物を処理（分解除去）することができる。すなわち、従来技術では１つの槽にて好気性微生物と嫌気性微生物との両方を充分に繁殖させることができなかったが、本実施の形態の水処理装置では、１つの槽にて好気性微生物と嫌気性微生物との両方を充分に繁殖させることができる。
【００９５】
酸化還元電位計４７の値がプラスである場合には、第２槽１５の内部は好気的条件であり、逆にマイナスである場合には、第２槽１５の内部は嫌気的条件である。そして、本実施の形態の水処理装置では、第２槽１５の内部条件を適切に制御することによって、好気性微生物と嫌気性微生物との両方が、適切に共存できる環境を生み出している。
【００９６】
シーケンサー１４による気液混合循環ポンプ２、電動ニードルバルブ９・３９、ブロワー１２、散気管１９、および水中攪拌機５８の動作の制御方法は特に限定されない。上記制御方法は、例えば、各構成の運転時間、および／または、運転する構成の組み合わせを適切に制御する方法であり得る。例えば、第２槽１５の内部を好気的条件に設定する場合には、ブロワー１２および散気管１９を駆動させればよい。一方、第２槽１５の内部を嫌気的条件に設定する場合には、ブロワー１２および散気管１９を停止させるとともに、水中攪拌機５８を駆動させればよい。また、上記第２槽１５の内部を、好気的条件と嫌気的条件とに連続的に変化させることも可能である。
【００９７】
（第２実施形態）
図２に、本実施の形態を示す。
【００９８】
本実施形態は、第１実施形態と比較して、下吐出水中撹拌機５８が上吐出水中撹拌機５９に置き換えられている。第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略する。第１実施形態と異なる部分のみ、説明する。
【００９９】
本実施形態では、第１実施形態における下吐出水中撹拌機５８が上吐出水中撹拌機５９に置き換えられているので、散気管１９による上昇水流による撹拌と同様に、上吐出水中撹拌機５９による上昇水流による撹拌方式である。よって、処理水槽１５の流動部５６の撹拌方式は、上昇水流のみのポバール樹脂１６の撹拌である。
【０１００】
担体１６は、ポリビニルアルコールからなり、比重１．０２５であるから処理水槽１５の流動部５６の底部に、比較的高密度に集まって流動するが、上吐出水中撹拌機５９を使用すれば、上昇水流による撹拌であるから、担体１６が水面近くまで上昇し、流動部５６の全容量を撹拌に使用でき、被処理水と担体１６との接触が最大となり、ポバール樹脂１６に固定化された微生物による被処理水中の有機物の処理が確実になる。
【０１０１】
第１実施形態では、下吐出水中撹拌機５８による撹拌は、担体１６が比重１．０２５であるから処理水槽１５の流動部５６の底部に、比較的高密度に担体１６を集めて流動させる状態である。
【０１０２】
下吐出水中撹拌機５８が良いか、上吐出撹拌機５９が良いかは、排水の種類によって選定すればよい。
【０１０３】
（第３実施形態）
図３に、本実施の形態を示す。
【０１０４】
本実施形態は、第１実施形態と比較して、第１実施形態における処理水槽１５の流動部５６と液中膜部５７に新たに活性炭５２が添加されており、この点のみが本実施形態と第１実施形態とで異なっている。第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略する。第１実施形態と異なる部分のみ、説明する。
【０１０５】
本実施形態は、第１実施形態における処理水槽１５に、活性炭５２が追加添加されているので、活性炭が有機フッ素化合物や有機物を吸着することできる。
【０１０６】
破過した使用済みの活性炭は取り出して、セメント工場で焼却処分することもできるので、焼却処分すれば、処理が確実となると同時に、後段の活性炭吸着塔３３の活性炭の寿命が延びることになる。
【０１０７】
また、液中膜２５は、担体１６と活性炭５２の両方から液中膜２５の膜表面が物理的に洗浄されることになる。
【０１０８】
（第４実施形態）
図４に、本実施の形態を示す。
【０１０９】
本実施形態は、第２の実施形態と比較して、第２の実施形態における処理水槽１５の流動部５６と液中膜部５７に新たに活性炭５２が添加されており、この点のみが本実施形態と第２実施形態とで異なっている。第２実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略する。第２の実施形態と異なる部分のみ、説明する。
【０１１０】
本実施形態は、第２実施形態における処理水槽１５に、活性炭５２が追加添加されているので、活性炭が有機フッ素化合物や有機物を吸着することできる。
【０１１１】
破過した使用済みの活性炭は取り出して、セメント工場で焼却処分することもできるので、焼却処分すれば、処理が確実となると同時に、後段の活性炭吸着塔３３の活性炭の寿命が延びることになる。
【０１１２】
また、液中膜２５は、担体１６と活性炭５２の両方から液中膜２５の膜表面が物理的に洗浄されることになる。
【０１１３】
（第５実施形態）
図５に、本実施の形態を示す。
【０１１４】
本実施形態は、第１実施形態における処理水槽１５の流動部５６の上部側面周囲に三角形の凸部５５が設置されており、この部分のみが、第１実施形態と異なっている。第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略する。第１の実施形態と異なる部分のみ、説明する。
【０１１５】
本実施形態では、処理水槽１５の流動部５６の上部側面周囲に三角形の凸部５５が設置されているので、水流の流れに変化が起き、その水流に従って、担体１６も流動部５６内の下部を中心に流動する様になる。
【０１１６】
従って、嫌気状態での処理を重要視する場合は、適合する内容となる。すなわち、担体１６が流動部５６の下部での流動状態となるので、空気と接触することなく、また担体１６が高密度となるので、嫌気状態が維持される。
【０１１７】
特に、下吐出水中撹拌機５８の運転時間を長くし、ブロワー１２の運転時間を短くすれば、より嫌気状態を維持できる。
【０１１８】
有機フッ素化合物含有排水の中でも窒素分が多く、脱窒が必要な嫌気性の微生物を主体に処理を実施する場合のシステムである。
【０１１９】
（第６実施形態）
図６に本実施の形態を示す。
【０１２０】
本実施形態は、第１の実施形態における処理水槽１５の上部に蓋としてのスラブ（コンクリート蓋のこと）が設置されていない。すなわち開放形である。本実施形態は、その点のみが、第１の実施形態と異なっている。第１の実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略する。第5の実施形態と異なる部分のみ、説明する。
【０１２１】
本実施形態は、第１の実施形態における処理水槽１５の上部に蓋としてのスラブ（コンクリート蓋のこと）が設置されていないので、嫌気性の処理よりも処理水槽１５が好気性処理が適合する。
【０１２２】
有機フッ素化合物含有排水中の有機物を処理して、最終的に活性炭吸着処理が最も可能性の高い合理的処理システムであるから、第６実施形態が最も採用されやすい排水処理システムとなる。
【０１２３】
すなわち、上部蓋の無い処理水槽１５で有機フッ槽化合物含有排水中の有機物を好気性微生物で効率的に処理することになる。
【０１２４】
（第７実施形態）
図７に、本実施の形態を示す。
【０１２５】
本実施形態は、第１の実施形態と比較して、第１の実施形態における処理水槽１５の上部に設置してある酸化還元電位計４７がｐＨ計５３に置き換わり、また酸化還元電位調節計４８がｐＨ調節計５４に置き換わっている。この点のみが、第１実施形態と異なっている。第１の実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略する。第１の実施形態と異なる部分のみ、説明する。
【０１２６】
本実施形態は、第1の実施形態における処理水槽１５の上部に設置してある酸化還元電位計４７がｐＨ計５３に置き換わり、また酸化還元電位調節計４８がｐＨ調節計５４に置き換わっているので、処理水槽１５のｐＨを測定して、そのｐＨ値によって、すなわちｐ
Ｈ調節計５４の信号で、シーケンサー１４を介して気液混合循環ポンプ２の運転時間やブロワー１２の運転時間を制御している。
【０１２７】
有機フッ素化合物含有排水中に窒素分が存在するとナノバブルや空気によって、窒素分が酸化されて、硝酸イオンを生成して、被処理水のｐＨを低下させる。
【０１２８】
よって、硝酸イオンを多量に生成しない様に、シーケンサー１４を介して気液混合循環ポンプ２の運転時間やブロワー１２の運転時間を制御している。
【０１２９】
尚、処理水槽１５の被処理水のｐＨが低下しても、処理上は気液混合循環ポンプ２の運転やブロワー１２の運転が必要な場合は、苛性ソーダ等のアルカリを添加（図示せず）している。すなわち、被処理水を中和して、上記ポンプ等の運転を維持する。
【０１３０】
（第８実施形態）
図８に本実施の形態を示す。
【０１３１】
本実施形態は、第２の実施形態と比較して、第２の実施形態における処理水槽１５の上部に設置してある酸化還元電位計４７がｐＨ計５３に置き換わり、また酸化還元電位調節計４８がｐＨ調節計５４に置き換わっている。この点のみが、第１実施形態と異なっている。第１の実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略する。第１の実施形態と異なる部分のみ、説明する。
【０１３２】
本実施形態は、第２の実施形態における処理水槽１５の上部に設置してある酸化還元電位計４７がｐＨ計５３に置き換わり、また酸化還元電位調節計４８がｐＨ調節計５４に置き換わっているので、処理水槽１５のｐＨを測定して、そのｐＨ値によって、すなわちｐＨ調節計５４の信号で、シーケンサー１４を介して気液混合循環ポンプ２の運転時間やブロワー１２の運転時間を制御している。
【０１３３】
有機フッ素化合物含有排水中に窒素分が存在するとナノバブルや空気によって、窒素分が酸化されて、硝酸イオンを生成して、被処理水のｐＨを低下させる。
【０１３４】
よって、硝酸イオンを多量に生成しない様にシーケンサー１４を介して気液混合循環ポンプ２の運転時間やブロワー１２の運転時間を制御している。
【０１３５】
尚、処理水槽１５の被処理水のｐＨが低下しても、処理上は気液混合循環ポンプ２の運転やブロワー１２の運転が必要な場合は、苛性ソーダ等のアルカリを添加（図示せず）している。すなわち、被処理水を中和して、上記ポンプ等の運転を維持する。
【０１３６】
（実施例）
図１に示すような、第１実施形態に基づき、本発明に係る水処理装置を製作した。上記水処理装置における第１槽１の容量を約０．１ｍ３、第２槽１５の容量を６ｍ３、第２槽１５内に充填する担体（クラゲール、株式会社クラレ）１６の量を約１．２ｍ３（水槽容量の約２０％）とし、第１バブル発生機４２と第２ナノバブル発生機４３として、株式会社協和機設のバビタスＨＹＫ−３２を用いた。バビタスＨＹＫ−３２の気液混合循環ポンプと気液混合循環ポンプの動力は３．７ｋｗであった。
【０１３７】
又、下吐出水中撹拌機５８を新明和工業株式会社の水中エアレータＳＪ型を選定し、第３槽２９の容量を１ｍ３、活性炭吸着塔３３の容量を０．６ｍ３、第４槽４４の容量を０．７ｍ３とした。
【０１３８】
そして、有機フッ素化合物含有排水として、ＰＦＯＳ（パーフルオロオクタンスルホン酸）を含有する有機フッ素化合物含有排水を準備して、上記水処理装置に約２ヶ月導入した。
【０１３９】
そして２ヶ月の試運転後、流入水と処理水のＰＦＯＳ（パーフルオロオクタンスルホン酸）を３回計６検体側定して、処理水の流入水に対する除去率を求め、３回の平均値を算出したところ、９９％であった。
【０１４０】
また、本発明に係る水処理装置（実施例）におけるフィルター（５ヶ）表面の付着汚泥重量（乾燥後の汚泥重量 単位ｇ／ｍ２）と、一般的な従来技術に係る水処理装置（比較例）におけるフィルター表面の付着汚泥重量とを比較した。その結果を表１に示す。表１に示すように、本発明に係る水処理装置では、フィルター表面の付着汚泥重量が少なかった。
【０１４１】
【表１】
【０１４２】
本発明の構成はまた、以下（１）〜（２５）のようにも記載することができる。
【０１４３】
（１）液中膜が設置された槽にポリビニルアルコール担体を充填して流動状態とし、液中膜の膜表面にポバール樹脂を接触させて、液中膜の膜表面を洗浄する、水処理方法。
【０１４４】
（２）液中膜が設置された槽にポリビニルアルコール担体を充填して流動状態とし、液中膜の膜表面にポリビニルアルコール担体を接触させて、液中膜の膜表面を洗浄する、水処理装置。
【０１４５】
（３）液中膜が設置された槽にポリビニルアルコール担体を充填して流動状態とし、液中膜の膜表面にポリビニルアルコール担体と空気の混合物を接触させて、液中膜の膜表面を洗浄する、水処理方法。
【０１４６】
（４）液中膜が設置された槽にポリビニルアルコール担体を充填して流動状態とし、液中膜の膜表面にポリビニルアルコール担体と空気の混合物を接触させて、液中膜の膜表面を洗浄する、水処理装置。
【０１４７】
（５）被処理水にナノバブル含有させた後、ポリビニルアルコール担体が充填され、酸化還元電位計と液中膜が設置された密閉水槽に導入して被処理水を処理する、水処理方法。
【０１４８】
（６）被処理水にナノバブル含有させた後、ポリビニルアルコール担体が充填され、酸化還元電位計と液中膜が設置された密閉水槽に導入して被処理水を処理する、水処理装置。
【０１４９】
（７）被処理水にナノバブル含有させた後、ポリビニルアルコール担体が充填され、ｐＨ計と液中膜が設置された密閉水槽に導入して被処理水を処理する、水処理方法。
【０１５０】
（８）被処理水にナノバブル含有させた後、ポリビニルアルコール担体が充填され、ｐＨ計と液中膜が設置された密閉水槽に導入して被処理水を処理する、水処理装置。
【０１５１】
（９）被処理水にナノバブル含有させた後、ポリビニルアルコール担体が充填され、酸化還元電位計と液中膜が設置された密閉水槽に導入して処理し、さらにナノバブルを被処理水に追加含有させて、その後、活性炭吸着塔に導入して処理する、水処理方法。
【０１５２】
（１０）被処理水にナノバブル含有させた後、ポリビニルアルコール担体が充填され、酸化還元電位計と液中膜が設置された密閉水槽に導入して処理し、さらにナノバブルを被処理水に追加含有させて、その後、活性炭吸着塔に導入して処理する、水処理装置。
【０１５３】
（１１）被処理水にナノバブル含有させた後、ポリビニルアルコール担体が充填され、ｐＨ計と液中膜が設置された密閉水槽に導入して処理し、さらにナノバブルを被処理水に追加含有させて、その後、活性炭吸着塔に導入して処理する、水処理方法。
【０１５４】
（１２）被処理水にナノバブル含有させた後、ポリビニルアルコール担体が充填され、ｐＨ計と液中膜が設置された密閉水槽に導入して処理し、さらにナノバブルを被処理水に追加含有させて、その後、活性炭吸着塔に導入して処理する、水処理装置。
【０１５５】
（１３）（１）の水処理方法において、前記ポリビニルアルコール担体が充填され、酸化還元電位計と液中膜が設置された密閉水槽を好気状態又は嫌気状態とする、水処理方法。
【０１５６】
（１４）（２）の水処理装置において、前記ポリビニルアルコール担体が充填され、酸化還元電位計と液中膜が設置された密閉水槽を好気状態又は嫌気状態とする、水処理装置。
【０１５７】
（１５）（１）の水処理方法において、前記ポリビニルアルコール担体が充填され、酸化還元電位計と液中膜が設置された密閉水槽を好気状態と嫌気状態とを交互に経過させる、水処理方法。
【０１５８】
（１６）（１）の水処理方法において、前記ポリビニルアルコール担体が充填された密閉水槽の中心付近に上下が開放されている筒を配置し、その筒中に上昇流動水流を発生させる為の散気管と上昇流動水流を発生させる為の水中攪拌機を設置する、水処理装置。
【０１５９】
（１７）（１）の水処理方法において、前記ポリビニルアルコール担体が充填された密閉水槽の中心付近に上下が開放されている筒を配置し、その筒中に上昇流動水流を発生させる為の散気管と下降流動水流を発生させる為の水中攪拌機を設置する、水処理方法。
【０１６０】
（１８）（１）〜（１７）の水処理方法及び水処理装置において、前記被処理水が、有機フッ素化合物含有水、工業用水、工場排水、生活排水、工場排水処理水、地下水、上水及び下水である。
【０１６１】
（１９）（１）〜（１８）の水処理方法及び水処理装置において、前記密閉水槽が、通常の上部開放水槽である。
【０１６２】
（２０）（１）〜（１９）の水処理方法及び水処理装置において、前記密閉水槽における流動部の縦の寸法（深さ方向の寸法）と横の寸法（深さの寸法を除く二方向の寸法）の比率を１．０対１．０〜１．３とする。
【０１６３】
（２１）（１）〜（１９）の水処理方法及び水処理装置において、前記密閉水槽のポリビニルアルコール担体が、液中膜部に移動循環して、液中膜の表面を洗浄する。
【０１６４】
（２２）（１）〜（１９）の水処理方法及び水処理装置において、前記密閉水槽に設置する水中攪拌機が、下向き方向に水流を発生させる下吐出撹拌水流タイプである。
【０１６５】
（２３）（１）〜（１９）の水処理方法及び水処理装置において、前記前記密閉水槽に設置する水中攪拌機が、下向き方向に水流を発生させる下吐出撹拌水流タイプであり、かつ前記水中攪拌機に空気が供給される。
【０１６６】
（２４）（１）〜（１９）の水処理方法及び水処理装置において、前記密閉水槽四方の壁面に三角形状の凸部を設置する。
【０１６７】
（２５）（９）〜（１２）の水処理方法及び水処理装置において、前記活性炭吸着塔の使用済活性炭をセメント工場で１３００度Cで焼却処理する。
【産業上の利用可能性】
【０１６８】
本発明は、排水等の液体を処理する技術分野において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１６９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る水処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る水処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る水処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る水処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図５】本発明の第５実施形態に係る水処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図６】本発明の第６実施形態に係る水処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図７】本発明の第７実施形態に係る水処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図８】本発明の第８実施形態に係る水処理装置の概略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１７０】
１ 第１槽
２・３５ 気液混合循環ポンプ
３・３６ 第１気体せん断部
４・３７ 第２気体せん断部
６・３８ 第３気体せん断部
５・７・８・１０・１３・２２・２７・３１・３２・３４・４０・４５・４９・５０ 管
９・３９ 電気ニードルバルブ
１１・４１ 信号線
１２ ブロワー
１４ シーケンサー
１５ 第２槽（処理槽）
１６ 担体
１７ 水流発生管（ドラフト）
１８ 気泡
１９ 散気管（第２散気手段）
２０・５５ 凸部
２１ 支持板
２４ 散気管（第１散気手段）
２５ フィルター
２６ 水流
２８・３０ ポンプ
２９ 第３槽
３３ 活性炭吸着塔
４２ バブル発生部（バブル発生手段）
４３ バブル発生部
４４ 第４槽
４８ 酸化還元電位調節計
５１ 水流
５３ ｐＨ計
５４ ｐＨ調節計
５８・５９ 水中攪拌機（攪拌手段）
６０ セメント工場
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理水から有機物等の混入物を除去することができる水処理装置および水処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液体から有機物などの物質を除去する技術が、様々な分野で用いられている。例えば、廃液処理においては、廃水中の様々な物質を除去するために、微生物の物質分解能力を利用した技術が用いられている。
【０００３】
例えば、従来から、微生物固定化ゲル担体を用いる廃水処理装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。当該廃水処理装置は、浸漬膜濾過方式を採用した汚泥分離設備と、沈殿槽方式を採用した汚泥分離設備とを併用している。なお、当該廃水処理装置では、上記微生物固定化ゲル担体として、例えばポリビニルアルコール系含水ゲルが用いられている。
【０００４】
また、従来から、異なる機能を有する複数の槽を用いる廃水処理方法が用いられている（例えば、特許文献２参照）。当該廃水処理方法では、担体が流動している曝気槽、第１の活性汚泥槽、第２の活性汚泥槽、沈殿槽の順番で、廃水が様々な処理を受けている。なお、当該廃水処理方法では、上記担体として、例えばポリビニルアルコール架橋ゲル担体が用いられている。
【０００５】
また、従来から、微生物が固定化された担体が投入された廃水処理槽、および当該廃水処理槽から流出する処理水を濾過する膜モジュールを用いる廃水処理装置が用いられている（例えば、特許文献３参照）。なお、当該廃水処理装置では、上記担体としてポリビニルアルコール系含水ゲルが用いられている。
【０００６】
一方、従来から、小さな直径を有する気泡（バブル）には様々な作用があることが知られており、現在、このような気泡を様々な分野に利用する試みがなされている。
【０００７】
上記気泡は、その直径に応じて、マイクロバブル、マイクロナノバブルおよびナノバブルに分類することができる。具体的には、マイクロバブルは、その発生時において１０μｍ〜数十μｍの直径を有する気泡であり、マイクロナノバブルは、その発生時において数百ｎｍ〜１０μｍの直径を有する気泡であり、ナノバブルは、その発生時において数百ｎｍ以下の直径を有する気泡である。なお、マイクロバブルは、発生後の収縮運動によって、その一部がマイクロナノバブルに変化することがある。また、マイクロバブルの一部は水中にて収縮して、最後には消滅してしまうマイクロバブルもある。一方、ナノバブルは、長期に渡って液体中に存在することができるという性質を有している。
【０００８】
例えば、従来から、様々なナノバブルの利用方法、およびナノバブルを利用した各種装置が知られている（例えば、特許文献４参照）。より具体的には、特許文献４には、ナノバブルが、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、または静電分極の実現によって、界面活性作用および殺菌作用を示すことが記載されている。更に、特許文献４には、ナノバブルが有する界面活性作用および殺菌作用を用いて、各種対象を洗浄する技術および汚濁水を浄化する技術が記載されている。更に、特許文献４には、ナノバブルを用いて生体の疲労を回復する方法が記載されている。なお、特許文献４では、水を電気分解するとともに、当該水に超音波振動を加えることによって、ナノバブルを作製している。
【０００９】
また、従来から、液体を原料としてナノバブルを作製する方法が知られている（例えば、特許文献５参照）。上記作製方法は、液体中において、１）上記液体の一部を分解ガス化する工程、２）上記液体に超音波を印加する工程、または３）上記液体の一部を分解ガス化する工程および上記液体に超音波を印加する工程、からなるものである。なお、液体の一部を分解ガス化する工程として、電気分解法または光分解法を用いることができることが記載されている。
【００１０】
また、従来から、オゾンガスからなるマイクロバブル（オゾンマイクロバブル）を利用する廃液処理装置が用いられている（例えば、特許文献６参照）。上記廃液処理装置では、オゾン発生装置によって作製されたオゾンガスと廃液とを、加圧ポンプを用いて混合することによって、オゾンガスからなるマイクロバブルを作製している。そして、当該マイクロバブルが廃液中の有機物と反応することによって、廃液中の有機物が酸化分解される。なお、マイクロバブルを利用した洗浄装置も従来から用いられており、当該装置は、機械油等が付着した金属の洗浄、牡蠣の洗浄、または入浴時における人体の洗浄等に利用されている。
【特許文献１】特開２００７−１８５５９８号公報（平成１９年７月２６日公開）
【特許文献２】特開２００１−１４５８９４号公報（平成１３年５月２９日公開）
【特許文献３】特開平１１−４２４９７号公報（平成１１年２月１６日公開）
【特許文献４】特開２００４−１２１９６２号公報（平成１６年４月２２日公開）
【特許文献５】特開２００３−３３４５４８号公報（平成１５年１１月２５日公開）
【特許文献６】特開２００４−３２１９５９号公報（平成１６年１１月１８日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来技術に係る水処技術では、処理水を濾過するためのフィルターを用いたときに、当該フィルターを効率的に洗浄することが困難であった。
【００１２】
従来、フィルターの表面にこびり付いた物質を除去するためには、当該フィルターを水槽より引き上げて、高圧ジェット水等で膜表面を洗浄していたが、この作業は、煩雑なものであった。また、特許文献１には、散気装置から気体をフィルターにむけて散気することにより、当該フィルターを洗浄する技術が開示されているが、当該散気装置による洗浄は不十分なものであった。
【００１３】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、処理水を濾過するためのフィルターを効率的に洗浄することができる水処理技術を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る水処理装置は、上記課題を解決するために、処理水中にマイクロナノバブルまたはナノバブルを発生させるバブル発生手段と、前記マイクロナノバブルまたはナノバブルが発生した後の前記処理水を貯める処理槽と、前記処理槽内に導入された前記処理水と接触可能に配置され、細孔を有し、ポリビニルアルコールからなる担体と、前記処理槽内に設けられるとともに、前記処理槽内の前記処理水を濾過するフィルターと、前記担体を流動化させる流動化手段と、を備えていることを特徴としている。
【００１５】
上記の構成によれば、前記処理水は、マイクロナノバブルまたはナノバブルを含有した状態で前記処理槽に貯められる。前記処理槽にはまた、細孔を有し、ポリビニルアルコールからなる担体が、前記処理水と接触可能に配置される。前記処理槽内にはさらに、前記処理水を濾過して被処理水を作製するフィルターが設けられている。前記処理槽内にはなおさらに、前記担体を流動化させる流動化手段が設けられている。
【００１６】
ここで、前記処理槽内では、前記処理水が含有するマイクロナノバブルまたはナノバブルが、前記担体に付着することにより、当該担体は容易に流動するようになっている。これにより、前記流動化手段により、前記担体が前記処理槽内を流動して、前記フィルターに接触する。そして、前記担体が前記フィルターに接触して流動することにより、前記フィルターが効率的に洗浄される。
【００１７】
上記水処理装置では、前記細孔の孔径は、略２０μｍであることが好ましい。
【００１８】
上記の構成によれば、前記担体が略２０μｍの孔径を有しているため、マイクロナノバブルまたはナノバブルが付着することにより、好適に流動可能となる。
【００１９】
上記水処理装置では、前記フィルターは、中空糸タイプのフィルターであることが好ましい。
【００２０】
上記の構成によれば、前記フィルターが中空糸タイプのフィルターであるので、好適に前記処理水を濾過することができるとともに、本発明に係る水処理装置において、より効率的に洗浄することができる。
【００２１】
上記水処理装置では、前記流動化手段が、前記処理槽内に設けられていることが好ましい。
【００２２】
上記の構成によれば、前記流動化手段は、容易に前記処理槽内に配置された前記担体を流動化することができる。
【００２３】
上記水処理装置では、前記フィルターに空気を供給する第１散気手段をさらに備えていることが好ましい。
【００２４】
上記の構成によれば、第１散気手段によって、前記フィルターに空気が供給されるので、さらに好適に前記フィルターを洗浄することができる。
【００２５】
上記水処理装置では、前記流動化手段が、前記処理槽内に導入された前記処理水に対して気体を吐出する第２散気手段と、当該処理水を攪拌して水流を発生させるための攪拌手段との少なくとも何れか一方を備えていることが好ましい。
【００２６】
上記の構成によれば、容易に前記処理水を攪拌することができるので、前記担体が前記フィルターに接触して流動するように当該担体を流動化させることができる。
【００２７】
上記水処理装置では、前記流動化手段が、円筒状のドラフト内に設けられていることが好ましく、前記ドラフトの２つの開口は、それぞれ、前記処理槽の底面、または当該処理槽内に導入された前記前処理水の水面に対向するように配置されていることが好ましい。
【００２８】
上記構成によれば、第２散気手段および攪拌手段によって発生される水流の方向を規定することができる。その結果、処理槽内の担体を、より効果的に攪拌することができる。
【００２９】
上記水処理装置では、前記流動化手段が、前記第２散気手段と、前記攪拌手段との両方を備えていることが好ましく、前記ドラフト内にて、前記攪拌手段は、前記第１散気手段よりも前記処理槽の底面側に配置されていることが好ましい。
【００３０】
上記構成によれば、第２散気手段によって、上記ドラフト内に上向きの水流を発生させることができる。そしてこのとき、上記攪拌手段は上記第２散気手段よりも下側に配置されているので、上記第２散気手段によって発生した水流が、上記攪拌手段によって妨げられることがない。また、上記攪拌手段によって上向きの水流を発生させれば、上記第２散気手段によって生じる水流を増強することができる。一方、上記攪拌手段によって下向きの水流を発生させれば、上記第２散気手段によって生じる水流とは逆向きの水流を発生させることができる。したがって、上記構成によれば、上記処理槽内に効率よく水流を発生させることができる。
【００３１】
本発明の水処理装置では、前記攪拌手段は、前記処理槽の底面側に向かって水流を発生させるものであることが好ましい。
【００３２】
上記構成によれば、上記第２散気手段によって生じる水流とは逆向きの水流を発生させることができる。したがって、上記構成によれば、上記処理槽内（特に、処理槽の底部側）に効率よく水流を発生させることができる。
【００３３】
本発明の水処理装置では、前記攪拌手段は、水中エアレータであることが好ましい。
【００３４】
上記構成によれば、処理槽内の処理水を、水流による攪拌および空気曝気による攪拌の両方によって攪拌することができる。その結果、処理水の攪拌効果を増すことができるとともに、処理水中に気体を供給することができる。
【００３５】
上記水処理装置では、前記処理槽の横断面の形状が、長さがａ（ｍ）である第１辺、および、長さがｂ（ｍ）である第２辺を有する四角形にて規定されるとともに、前記処理槽の縦方向の深さが、ｃ（ｍ）にて規定され、ｃ：ａおよびｃ：ｂにて示される比が、共に１：１．０〜１．３であることが好ましい。
【００３６】
上記構成によれば、上記処理槽内の処理水を効果的に流動させることができるので、上記担体が沈殿することを防止することができる。その結果、より効果的に、処理水中に含有される混入物を処理することができる。
【００３７】
上記水処理装置では、前記処理槽の内側面には、当該処理槽の横断面の中央に向かって突出した凸部が設けられ、前記凸部の縦断面の形状は、三角形であることが好ましい。
【００３８】
上記の構成によれば、前記担体が前記処理槽内を好適に流動することができる。
【００３９】
本発明に係る水処理方法は、処理水中にナノバブルまたはマイクロナノバブルを発生させるバブル発生工程と、前記ナノバブルまたはマイクロナノバブルが発生した後の前記処理水を、処理槽内に導入する導入工程と、前記処理槽内に導入される前記処理水とポリビニルアルコールからなる、細孔を有する担体とを接触させる接触工程と、前記担体がフィルターに接触して流動するように当該担体を流動化させる流動化工程と、前記フィルターを通じて前記処理水をろ過する濾過工程とを包含することを特徴としている。
【００４０】
上記の構成によれば、本発明に係る水処理装置と同等の効果を得ることができる。
【００４１】
上記水処理方法では、前記液体は、有機フッ素化合物含有水、有機フッ素化合物含有廃水、工場廃水、再利用水、河川水、下水、生活廃水であることが好ましい。
【００４２】
上記構成によれば、処理水中に含有される混入物を効果的に除去することができる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明に係る水処理装置によれば、処理水を濾過するためのフィルターを効率的に洗浄することができる。
【００４４】
また、本発明に係る水処理方法によれば、処理水を濾過するためのフィルターを効率的に洗浄することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
（第１実施形態）
図１に、本実施の形態の水処理装置を示す。
【００４６】
本実施の形態の水処理装置は、第１槽１、ナノバブル発生部４２（バブル発生手段）、および担体（ポリビニルアルコール担体）１６が配置された第２槽１５（処理槽）を備えている。そして、第２槽１５は、担体１６を流動化させる機構が設けられた流動部５６と、処理水を濾過するためのフィルターが設けられた液中膜部５７とから構成されている。以下に、各構成の詳細および動作について説明する。
【００４７】
本実施の形態の水処理装置では、まず、処理水としての有機フッ素化合物含有排水が、第１槽１内に導入される。
【００４８】
本実施の形態の水処理装置では、上記処理水として有機フッ素化合物含有排水を用いるが、これに限定されない。上記処理水としては、例えば、工場廃水、有機フッ素化合物含有廃水、工業用水、工場廃水処理水、地下水または上水（水道水）を用いることが好ましい。上記処理水として工場廃水を用いる場合には、例えば、有機物としての生物学的酸素要求量が３００ｐｐｍ以上、かつ化学的酸素要求量が２００ｐｐｍ以上の工場廃水を用いることが可能である。本実施の形態の水処理装置は、処理水内に含まれる混入物の除去効果が高いので、上述したような工場廃水も処理することができる。
【００４９】
次いで、上記第１槽１内に導入された処理水中に、ナノバブル発生部４２によってマイクロナノバブルまたはナノバブルが発生する。以下に、ナノバブル発生部４２について説明する。
【００５０】
ナノバブル発生部４２は、第１気体せん断部３を有する気液混合循環ポンプ２（過流ポンプ）、第２気体せん断部４、第３気体せん断部６、電気ニードルバルブ９などを含んでいる。
【００５１】
まず、管８を介して気体（例えば、酸素など）が第１気体せん断部３中に供給されるとともに、管７を介して処理水が第１気体せん断部３中に供給される。第１気体せん断部３中の気体と処理水とは、気液混合循環ポンプ２によって混合・せん断され、その結果、上記気体からなるマイクロバブルおよびマイクロナノバブルが形成される。
【００５２】
上記気液混合循環ポンプ２は高揚程のポンプであればよく、適宜公知のポンプを用いることができる。具体的には、上記気液混合循環ポンプ２は、揚程４０ｍ以上の高揚程のポンプ、換言すれば４ｋｇ／ｃｍ２以上の圧力で気液混合物を押し出すことができるポンプであることが好ましい。上記構成によれば、多量のマイクロバブルを作製することができる。さらに、気液混合循環ポンプ２は、２ポールを有するポンプであることが好ましい。ポンプには、２ポールを有するポンプと４ポールを有するポンプとが存在し、２ポールを有するポンプの方が、４ポールを有するポンプと比較してトルクが安定している。したがって、より安定に多量のマイクロバブルを作製することができる。
【００５３】
第１気体せん断部３の形状は特に限定されないが、当該第１気体せん断部３中にて回転せん断流を効率よく発生させるためにも、円筒形の流路を有するものであることが好ましい。なお、当該流路中を、上記バブル含有水が通過する。
【００５４】
第１気体せん断部３中の気体および処理水には気液混合循環ポンプ２によって圧力がかけられ、その結果、第１気体せん断部３中に、処理水および気体の混相旋回流が発生する。更に詳細には、気液混合循環ポンプ２にはインペラと呼ばれる羽根が備えられており、当該羽根を高速回転させることによって、混相旋回流が形成される。上記第１気体せん断部３の中心部には、上記混相旋回流が高速にて旋回する結果生じる気体空洞部が形成される。そして、気液混合循環ポンプ２によって更に気体空洞部に圧力を加えることによって、気体空洞部は竜巻状の細長い形状になる。その結果、より高速で旋回する回転せん断流を発生させることができる。なお、上記気体空洞部内は負圧となるので、当該負圧を利用すれば、外部から当該気体空洞部に対して気体を自給することが可能になる。
【００５５】
上記管８を介して、上記気体空洞部に気体（例えば、酸素など）を自給させながら混相旋回流を高速旋回させることによって、上記混相旋回流を切断・粉砕することができる。なお、切断・粉砕は、第１気体せん断部３の出口近傍における、第１気体せん断部３の内外の気液混合物の旋回速度の差によって生じる。
【００５６】
上記回転せん断流の回転速度は特に限定されないが、５００〜６００回転／秒であることが好ましい。なお、上記回転せん断流の回転速度は、上記羽根（インペラ）の回転速度を調節することによって設定することができる。上記構成によれば、上記第１気体せん断部３によって、多量のマイクロバブルを作製することができる。
【００５７】
すなわち、第１気体せん断部３において、流体力学的に気液混合物の圧力を制御することによって負圧形成部から気体（例えば、酸素など）を吸入し、気液混合循環ポンプ２によって上記気液混合物を高速流体運動させることによって負圧部を形成し、これによって、マイクロバブルを発生させることができる。換言すれば、気液混合循環ポンプ２によって処理水と気体とを効果的に自給混合溶解し、気液混合物を圧送することによって、マイクロバブル白濁水を製造することができる。そして、第１気体せん断部３にて作製されたマイクロバブルは、管を介して第２気体せん断部４に圧送される。つまり、上記マイクロバブル白濁水に圧力をかけた状態にて、当該マイクロバブル白濁水を第２気体せん断部４内に送り込む。このとき気液混合循環ポンプ２は高揚程のポンプであるので、揚程が４０ｍ以上であれば、４ｋｇ/ｃｍ２以上の圧力をかけた状態にて、マイクロバブル白濁水を第２気体せん断部４内に送り込むことができる。
【００５８】
第２気体せん断部４の形は特に限定されないが、当該第２気体せん断部４中にて回転せん断流を更に細くするためにも、円筒形の流路を有するものであることが好ましい。
【００５９】
上記構成によれば、第１気体せん断部３にて形成された回転せん断流を第２気体せん断部４に圧送することによって、第２気体せん断部４中にて、上記第１気体せん断部３にて形成された回転せん断流をより細くすることができるとともに、回転せん断流の回転速度を上昇させることができる。その結果、第１気体せん断部３にて形成されたマイクロバブルを用いてナノバブルおよびマイクロナノバブルを作製することができるとともに、超高温の極限反応場を形成することができる。
【００６０】
極限反応場では、局所的に高温高圧状態となる。そして、当該極限反応場では、フリーラジカルが発生する。フリーラジカルは安定化するために他の原子から電子を奪う性質があり、それ故に、強力な酸化作用を示す性質、および熱を発生する性質を有している。したがって、本実施の形態の水処理装置は、フリーラジカルに由来する酸化作用によっても、処理水中に含まれる混入物を酸化分解することができる。
なお、ナノバブルは水中に長時間存在することができる。具体的には、ナノバブルは２ヶ月以上、水中に存在し続けることができる。したがって、上記酸化作用および後段における微生物活性化作用は、長時間維持することができる。
【００６１】
上記第２気体せん断部４にて形成されたバブル含有水は、管５を介して第３気体せん断部６に供給される。上記第２気体せん断部４にて作製されたバブルは、当該第３気体せん断部６にて更にせん断されて、バブルサイズが更に小さくなる。なお、第３気体せん断部６としては、上記第２気体せん断部４と同じ構成を用いることが可能である。なお、第２気体せん断部４については既に説明したので、ここでは第３気体せん断部６の説明を省略する。
【００６２】
なお、本実施の形態の水処理装置におけるナノバブル発生部４２としては、市販されているものを用いることができる。具体的には、株式会社 協和機設の商品を用いることができる（例えば、バビダスＨＹＫ型など）が、これに限定されない。
【００６３】
上記第３気体せん断部６によって、マイクロナノバブルまたはナノバブルを含有する処理水が第１槽１内に、水流２６として吐出される。
【００６４】
なお、本実施の形態の水処理装置では、信号線１１を介して、シーケンサー１４によって、電気ニードルバルブ９の開閉動作および気液混合循環ポンプの動作が制御される。これによって、第３気体せん断部６から吐出されるナノバブルおよびマイクロナノバブルの量を調節することができる。
【００６５】
上記第１槽１内に吐出されたバブルを含有した処理水は、管１０を介して、第２槽１５（処理槽）内に導入される。第２槽１５内に導入された上記処理水は、当該第２槽１５内において、担体１６と接触することができる。当該担体１６には細孔が設けられているとともに、当該担体１６の表面上には多くの微生物が固定化されている。そして、当該微生物によって上記処理水に含有される様々な混入物（例えば、有機物など）が分解処理される。以下に、上記第２槽１５内にて行われる微生物を用いた分解処理に関して説明する。
【００６６】
上述したように、第２槽１５は、処理水中に含有される混入物を主として微生物によって分解処理するための処理槽として機能する。なお、処理水中には、ナノバブルまたはマイクロナノバブルが存在しているので、第２槽１５内においても当該バブルによってフリーラジカルが発生し、当該フリーラジカルによる混入物の酸化分解が続いている。
【００６７】
上記第２槽１５としては特に限定されず、適宜公知の槽を用いることができる。上記第２槽１５の形状としては特に限定されないが、例えば、上記第２槽１５における処理水の収容部の形状は、立方体または直方体であることが好ましい。このとき、上記第２槽１５の横断面の形状（上記収容部の横断面の形状）が、長さがａ（ｍ）である第１辺、および、長さがｂ（ｍ）である第２辺を有する四角形にて規定されるとともに、前記処理槽の縦方向の深さ（上記収容部の縦方向の深さ）が、ｃ（ｍ）にて規定され、ｃ：ａおよびｃ：ｂにて示される比が、共に１：１．０〜１．３であることが更に好ましい。
【００６８】
上記第２槽１５には、蓋が設けられていることが好ましい。上記蓋は、上記第２槽１５の内部を密閉構造にすることができるものであればよく、具体的な構成は特に限定されない。また、当該蓋には、空気抜きに用いられる管４６が設けられていることが好ましい。
【００６９】
上記構成によれば、上記第２槽１５内の処理水を外部環境から隔離することができるので、第２槽１５の内部を好気的条件または嫌気的条件に厳密に設定することができる。例えば、上記第２槽１５内を嫌気的条件に設定する場合には、第２槽１５内の処理水を外気から隔離することができるので、嫌気的条件をより厳密に制御することができる。また、上記第２槽１５内を好気的条件に設定する場合には、上記管４６によって過剰な気体（例えば、酸素など）を取り除くことができるので、好気的条件をより厳密に制御することができる。
【００７０】
また、上記第２槽１５には、当該第２槽１５内の処理水の酸化還元電位を測定するための酸化還元電位計４７が設けられていることが好ましい。酸化還元電位計４７としては特に限定されず、適宜公知の酸化還元電位計を用いることができる。なお、当該酸化還元電位計４７の機能については、後述する。
【００７１】
上記第２槽１５の内部、換言すれば、上記収容部には、ポリビニルアルコールからなる担体１６が設けられており、当該担体１６には細孔が設けられている。
【００７２】
上記担体１６の具体的な構成としては、ポリビニルアルコールによって形成されているとともに、当該担体１６に対して細孔が形成されているものであればよく、特に限定されない。例えば、上記担体１６としては、ポバール樹脂を用いることが好ましい。更に具体的には、上記担体１６としては、株式会社クラレ製のクラゲール（登録商標）を用いることが好ましい。例えば、上記クラゲールは、直径約４ｍｍ、比重１．０２５の粒子であって、１粒子あたり約１０億個の微生物を固定化することができる。したがって、上記構成によれば、担体１６の表面上に固定化される微生物の量を多くすることができる。
【００７３】
上記細孔の孔径としては特に限定されず、必要に応じて適宜設定することができる。例えば、上記孔径は、１９μｍ〜２１μｍであることが好ましい。更に好ましくは、略２０μｍである。上記構成によれば、上記担体１６の表面積を増すことができるとともに、当該細孔中に容易にマイクロナノバブルおよびナノバブルを拡散させることができる。また、ポリビニルアルコールの表面には、ナノバブルおよびマイクロナノバブルが付着しやすい。その結果、担体１６の表面に固定化された微生物を、より活性化させることができる。
【００７４】
また、上記担体１６の表面には、微生物が固定化されている。上記微生物としては特に限定されないが、好気性微生物または嫌気性微生物であることが好ましい。更に具体的には、上記微生物としては微小の糸ミミズ類、原生動物、またはバクテリア等であることが好ましいが、これらに限定されない。
【００７５】
上記担体１６の形状としては特に限定されず、適宜目的にあった形状であり得る。例えば、上記担体１６の形状は、粒子状であることが好ましい。上記構成によれば、担体１６は第２槽１５内を流動し易いので、弱い力によって上記担体１６を攪拌することができる。また、上記構成によれば、担体１６の表面積を増加させることができるので、担体１６の表面上により多くの微生物を固定化させることができる。
【００７６】
また、上記担体１６は、上記第２槽１５内を流動可能に備えられ得る。換言すれば、上記担体１６は第２槽１５の表面に固定されることなく、第２槽１５内の処理水中を浮遊するように設けられ得る。また、上記担体１６は、その一部が上記第２槽１５内を流動可能に備えられ、上記担体１６の残りが上記第２槽１５内に固定化されて備えられていてもよい。なお、担体１６の一部を流動可能とし、残りを固定化する場合には、全担体１６の量に対する固定化される担体１６の量の比率は特に限定されず、適宜設定することができる。このとき、固定化する担体１６の量が多いほど嫌気性微生物の量を増やすことができるので、所望とする好気性微生物と嫌気性微生物との量比を考慮して、全担体１６の量に対する固定化される担体１６の量の比率を決定すればよい。
【００７７】
上記第２槽１５内の流動部５６には、第２槽１５内に気体を吐出する散気管１９（第２散気手段）が設けられていることが好ましい。上記散気管１９によって第２槽１５内の処理水に対して気体（気泡１８）を吐出することによって、第２槽１５の内部を好気的条件に設定することができる。また上記気体は処理水中を水面に向かって上昇するので、上昇水流を発生させることができる。そして、これによって、第２槽１５内の処理水および担体１６を攪拌することができる。
【００７８】
上記散気管１９には、管１３を介してブロワー１２から気体が供給されており、当該気体が、散気管１９から第２槽１５内に吐出されている。上記散気管１９およびブロワー１２の具体的な構成としては特に限定されず、適宜公知の構成を用いることができる。また、ブロワー１２から散気管１９に対して供給される気体としても特に限定されない。例えば、空気または酸素などを用いることが可能であるが、これらに限定されない。
【００７９】
また、上記第２槽１５内には、第２槽１５内の処理水および担体１６を攪拌するために下向き（第２槽１５の底面に向かう方向）に水流を発生させる水中攪拌機５８（攪拌手段）が設けられている。水中攪拌機５８の具体的な構成としては特に限定されず、適宜公知の構成を用いることができる。例えば、上記水中攪拌機５８としては、処理水に対して気体を吐出しないものであることが好ましい。上記構成によれば、第２槽１５の内部を嫌気的条件に設定したままで、処理水および担体１６を攪拌することができる。更に具体的には、上記攪拌機５８としては、水中エアレータであることが好ましいが、これに限定されない。
【００８０】
上記散気管１９および水中攪拌機５８は、上記第２槽１５内に設けられた水流発生管１７内（ドラフト）に設けられることが好ましい。
【００８１】
上記水流発生管１７が設けられる位置は特に限定されない。上記第２槽１５内のどの位置に設けられている場合であっても、上記水流発生管１７は第２槽１５内の処理水および担体１６を攪拌することができる。
【００８２】
上記水流発生管１７の形状としては特に限定されないが、例えば、円筒形状であることが好ましい。そして、このとき、上記水流発生管１７の２つの開口は、それぞれ、第２槽１５の底面、または当該第２槽１５内に導入された処理水の水面に対向するように配置されていることが好ましい。
【００８３】
また、上記水流発生管１７の内部には、上記水中攪拌機５８の下部に当該水中攪拌機５８を固定支持するため支持板２１が設けられていることが好ましい。更に、上記支持板２１には、担体１６が通過し得るサイズを有する複数の開口が設けられていることが好ましい。例えば、上記担体１６の形状が直径４ｍｍの略球形である場合には、上記開口の直径は６ｍｍであることが好ましい。上記構成によれば、上記開口を介して自由に担体１６が流動することができるので、第２槽１５内の処理水および担体１６を効果的に流動させることができる。
【００８４】
上記水中攪拌機５８および散気管１９の第２槽１５内の配置は特に限定されないが、両構成共に、上記水流発生管１７の内部に設けられることが好ましい。上記構成によれば、第２槽１５内の水流の方向を容易に制御することができる。
【００８５】
また、このとき水流発生管１７内における水中攪拌機５８の位置は、上記散気管１９よりも第２槽１５の底面側であることが好ましい。上記構成によれば、散気管１９によって形成される水流を、水中攪拌機５８によって妨げることを防止することができる。これによって、第２槽１５内の上側に存在する処理水および担体１６をより効果的に攪拌することができる。
【００８６】
上記第２槽１５内の液中膜部５７には、フィルター２５が備えられている。フィルター２５は、当該第１処理槽１５内で処理された後の処理水を濾過することができるものであればよく、適宜公知のフィルターを用いることができる。例えば、上記フィルター２５は、平膜、中空糸膜等の再考を有する膜を用いることができる。フィルター２５の小孔サイズは特に限定されないが、略０．２μｍであることが好ましい。ポンプ２８により、フィルター２５を介して管２７へと、処理水を吸引することにより、液体中の微生物等の浮遊物質を完全に物理的に固液分離して、被処理水とすることができる。
【００８７】
このとき、前述したように、第２槽１５内には、担体１６が流動化され、攪拌している。ここで、担体１６がフィルター２５に接触することにより、フィルター２５が効率的に洗浄される。これにより、浮遊物質等がフィルター２５に付着することに起因する、フィルター２５の透過量の低減を抑制することができる。
【００８８】
なお、上述したような、フィルター２５を洗浄するという効果は、担体１６が、ポリビニルアルコール以外の樹脂、例えば、活性炭、ポリエチレン樹脂、イオン交換樹脂、キレート樹脂、多孔質セラミックス等からなっていた場合であっても奏される。すなわち、他の実施形態において、担体１６を、ポリビニルアルコール、活性炭、ポリエチレン樹脂、イオン交換樹脂、キレート樹脂、および多孔質セラミックスからなる群より選ばれる一以上の樹脂から構成してもよい。
【００８９】
フィルター２５によって濾過された被処理水は、管２２を介して第３槽２９へと輸送される。第３槽２９では、第１槽１と同様に、ナノバブル発生部４３によって、マイクロバブルまたはナノバブルが、被処理水に導入される。ナノバブル発生部４３は、第１気体せん断部３６を有する気液混合循環ポンプ３５、第２気体せん断部３７、第３気体せん断部３８、電気ニードルバルブ３９などを含んでおり、ナノバブル発生部４２と同様の構成を有している。
【００９０】
第３槽２９においてマイクロバブルまたはナノバブルが導入された被処理水は、ポンプ３０により、管３２および３１を経て、活性炭吸着塔３３に輸送される。活性炭吸着塔３３では、被処理水の難分解性であるがゆえ、残存している有機フッ素化合物は活性炭に吸着されて処理される。また、活性炭には繁殖する好気性の微生物は、被処理水中の微量有機物を処理する。なお、一般的には、活性炭吸着塔前に必要である急速ろ過塔は、本実施形態においては、第２槽１５がフィルター２５を備えているため、被処理水の浮遊物質は確実に除去されているので、必要ない。
【００９１】
そして、有機フッ素化合物を吸着した活性炭は、活性炭が破過（吸着しなくなった時点）した時点で、セメント工場６０に導入されて、有機フッ素化合物の分解温度である１３００度C以上で焼却処分される。なお、元来、セメント工場６０では、燃料として石炭を多量に使用してきたので、容易に使用済みの活性炭を燃料の代替として有効利用することができる。
【００９２】
そして、活性炭吸着塔３３を経た被処理水は、管４５を経て第４槽４４に輸送され、管５０から、処理済の被処理水として供出される。
【００９３】
上述した気液混合循環ポンプ２、電動ニードルバルブ９・３９、ブロワー１２、散気管１９、水中攪拌機５８および酸化還元電位計４７は、信号線１１・４１を介してシーケンサー１４に接続されている。上記酸化還元電位計４７によって第２槽１５内の処理水の酸化還元電位が測定され、当該測定値は、酸化還元電位調節計４８に送られる。上記酸化還元電位調節計４８では、上記測定値に基づいて、第２槽１５内の処理水が好気的条件にあるのか嫌気的条件にあるのか判断する。なお、上記酸化還元電位調節計４８には、予め第２槽１５内の処理水の所望の状態（嫌気的または好気的）を記憶させておくことも可能である。なお、上記処理水の所望の状態は、経時的に変化するものであってもよい。例えば、好気的条件と嫌気的条件とを繰り返すものであってもよい。そして、上記酸化還元調節計４８から、各種情報がシーケンサー１４に伝達される。
【００９４】
上記シーケンサー１４は、上記酸化還元電位調節計４８の判断に基づいて、気液混合循環ポンプ２、電動ニードルバルブ９・３９、ブロワー１２、散気管１９および水中攪拌機５８の動作を制御することができる。これによって、第２槽１５内の状態を好気的条件または嫌気的条件に設定することができるので、担体１６の表面上に固定化される微生物の種類（好気性微生物または嫌気性微生物）を制御することができる。つまり、本実施の形態の水処理装置では、好気性微生物と嫌気性微生物の両方を同時に繁殖させて、両方の微生物によって混入物を処理（分解除去）することができる。すなわち、従来技術では１つの槽にて好気性微生物と嫌気性微生物との両方を充分に繁殖させることができなかったが、本実施の形態の水処理装置では、１つの槽にて好気性微生物と嫌気性微生物との両方を充分に繁殖させることができる。
【００９５】
酸化還元電位計４７の値がプラスである場合には、第２槽１５の内部は好気的条件であり、逆にマイナスである場合には、第２槽１５の内部は嫌気的条件である。そして、本実施の形態の水処理装置では、第２槽１５の内部条件を適切に制御することによって、好気性微生物と嫌気性微生物との両方が、適切に共存できる環境を生み出している。
【００９６】
シーケンサー１４による気液混合循環ポンプ２、電動ニードルバルブ９・３９、ブロワー１２、散気管１９、および水中攪拌機５８の動作の制御方法は特に限定されない。上記制御方法は、例えば、各構成の運転時間、および／または、運転する構成の組み合わせを適切に制御する方法であり得る。例えば、第２槽１５の内部を好気的条件に設定する場合には、ブロワー１２および散気管１９を駆動させればよい。一方、第２槽１５の内部を嫌気的条件に設定する場合には、ブロワー１２および散気管１９を停止させるとともに、水中攪拌機５８を駆動させればよい。また、上記第２槽１５の内部を、好気的条件と嫌気的条件とに連続的に変化させることも可能である。
【００９７】
（第２実施形態）
図２に、本実施の形態を示す。
【００９８】
本実施形態は、第１実施形態と比較して、下吐出水中撹拌機５８が上吐出水中撹拌機５９に置き換えられている。第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略する。第１実施形態と異なる部分のみ、説明する。
【００９９】
本実施形態では、第１実施形態における下吐出水中撹拌機５８が上吐出水中撹拌機５９に置き換えられているので、散気管１９による上昇水流による撹拌と同様に、上吐出水中撹拌機５９による上昇水流による撹拌方式である。よって、処理水槽１５の流動部５６の撹拌方式は、上昇水流のみのポバール樹脂１６の撹拌である。
【０１００】
担体１６は、ポリビニルアルコールからなり、比重１．０２５であるから処理水槽１５の流動部５６の底部に、比較的高密度に集まって流動するが、上吐出水中撹拌機５９を使用すれば、上昇水流による撹拌であるから、担体１６が水面近くまで上昇し、流動部５６の全容量を撹拌に使用でき、被処理水と担体１６との接触が最大となり、ポバール樹脂１６に固定化された微生物による被処理水中の有機物の処理が確実になる。
【０１０１】
第１実施形態では、下吐出水中撹拌機５８による撹拌は、担体１６が比重１．０２５であるから処理水槽１５の流動部５６の底部に、比較的高密度に担体１６を集めて流動させる状態である。
【０１０２】
下吐出水中撹拌機５８が良いか、上吐出撹拌機５９が良いかは、排水の種類によって選定すればよい。
【０１０３】
（第３実施形態）
図３に、本実施の形態を示す。
【０１０４】
本実施形態は、第１実施形態と比較して、第１実施形態における処理水槽１５の流動部５６と液中膜部５７に新たに活性炭５２が添加されており、この点のみが本実施形態と第１実施形態とで異なっている。第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略する。第１実施形態と異なる部分のみ、説明する。
【０１０５】
本実施形態は、第１実施形態における処理水槽１５に、活性炭５２が追加添加されているので、活性炭が有機フッ素化合物や有機物を吸着することできる。
【０１０６】
破過した使用済みの活性炭は取り出して、セメント工場で焼却処分することもできるので、焼却処分すれば、処理が確実となると同時に、後段の活性炭吸着塔３３の活性炭の寿命が延びることになる。
【０１０７】
また、液中膜２５は、担体１６と活性炭５２の両方から液中膜２５の膜表面が物理的に洗浄されることになる。
【０１０８】
（第４実施形態）
図４に、本実施の形態を示す。
【０１０９】
本実施形態は、第２の実施形態と比較して、第２の実施形態における処理水槽１５の流動部５６と液中膜部５７に新たに活性炭５２が添加されており、この点のみが本実施形態と第２実施形態とで異なっている。第２実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略する。第２の実施形態と異なる部分のみ、説明する。
【０１１０】
本実施形態は、第２実施形態における処理水槽１５に、活性炭５２が追加添加されているので、活性炭が有機フッ素化合物や有機物を吸着することできる。
【０１１１】
破過した使用済みの活性炭は取り出して、セメント工場で焼却処分することもできるので、焼却処分すれば、処理が確実となると同時に、後段の活性炭吸着塔３３の活性炭の寿命が延びることになる。
【０１１２】
また、液中膜２５は、担体１６と活性炭５２の両方から液中膜２５の膜表面が物理的に洗浄されることになる。
【０１１３】
（第５実施形態）
図５に、本実施の形態を示す。
【０１１４】
本実施形態は、第１実施形態における処理水槽１５の流動部５６の上部側面周囲に三角形の凸部５５が設置されており、この部分のみが、第１実施形態と異なっている。第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略する。第１の実施形態と異なる部分のみ、説明する。
【０１１５】
本実施形態では、処理水槽１５の流動部５６の上部側面周囲に三角形の凸部５５が設置されているので、水流の流れに変化が起き、その水流に従って、担体１６も流動部５６内の下部を中心に流動する様になる。
【０１１６】
従って、嫌気状態での処理を重要視する場合は、適合する内容となる。すなわち、担体１６が流動部５６の下部での流動状態となるので、空気と接触することなく、また担体１６が高密度となるので、嫌気状態が維持される。
【０１１７】
特に、下吐出水中撹拌機５８の運転時間を長くし、ブロワー１２の運転時間を短くすれば、より嫌気状態を維持できる。
【０１１８】
有機フッ素化合物含有排水の中でも窒素分が多く、脱窒が必要な嫌気性の微生物を主体に処理を実施する場合のシステムである。
【０１１９】
（第６実施形態）
図６に本実施の形態を示す。
【０１２０】
本実施形態は、第１の実施形態における処理水槽１５の上部に蓋としてのスラブ（コンクリート蓋のこと）が設置されていない。すなわち開放形である。本実施形態は、その点のみが、第１の実施形態と異なっている。第１の実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略する。第5の実施形態と異なる部分のみ、説明する。
【０１２１】
本実施形態は、第１の実施形態における処理水槽１５の上部に蓋としてのスラブ（コンクリート蓋のこと）が設置されていないので、嫌気性の処理よりも処理水槽１５が好気性処理が適合する。
【０１２２】
有機フッ素化合物含有排水中の有機物を処理して、最終的に活性炭吸着処理が最も可能性の高い合理的処理システムであるから、第６実施形態が最も採用されやすい排水処理システムとなる。
【０１２３】
すなわち、上部蓋の無い処理水槽１５で有機フッ槽化合物含有排水中の有機物を好気性微生物で効率的に処理することになる。
【０１２４】
（第７実施形態）
図７に、本実施の形態を示す。
【０１２５】
本実施形態は、第１の実施形態と比較して、第１の実施形態における処理水槽１５の上部に設置してある酸化還元電位計４７がｐＨ計５３に置き換わり、また酸化還元電位調節計４８がｐＨ調節計５４に置き換わっている。この点のみが、第１実施形態と異なっている。第１の実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略する。第１の実施形態と異なる部分のみ、説明する。
【０１２６】
本実施形態は、第1の実施形態における処理水槽１５の上部に設置してある酸化還元電位計４７がｐＨ計５３に置き換わり、また酸化還元電位調節計４８がｐＨ調節計５４に置き換わっているので、処理水槽１５のｐＨを測定して、そのｐＨ値によって、すなわちｐ
Ｈ調節計５４の信号で、シーケンサー１４を介して気液混合循環ポンプ２の運転時間やブロワー１２の運転時間を制御している。
【０１２７】
有機フッ素化合物含有排水中に窒素分が存在するとナノバブルや空気によって、窒素分が酸化されて、硝酸イオンを生成して、被処理水のｐＨを低下させる。
【０１２８】
よって、硝酸イオンを多量に生成しない様に、シーケンサー１４を介して気液混合循環ポンプ２の運転時間やブロワー１２の運転時間を制御している。
【０１２９】
尚、処理水槽１５の被処理水のｐＨが低下しても、処理上は気液混合循環ポンプ２の運転やブロワー１２の運転が必要な場合は、苛性ソーダ等のアルカリを添加（図示せず）している。すなわち、被処理水を中和して、上記ポンプ等の運転を維持する。
【０１３０】
（第８実施形態）
図８に本実施の形態を示す。
【０１３１】
本実施形態は、第２の実施形態と比較して、第２の実施形態における処理水槽１５の上部に設置してある酸化還元電位計４７がｐＨ計５３に置き換わり、また酸化還元電位調節計４８がｐＨ調節計５４に置き換わっている。この点のみが、第１実施形態と異なっている。第１の実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略する。第１の実施形態と異なる部分のみ、説明する。
【０１３２】
本実施形態は、第２の実施形態における処理水槽１５の上部に設置してある酸化還元電位計４７がｐＨ計５３に置き換わり、また酸化還元電位調節計４８がｐＨ調節計５４に置き換わっているので、処理水槽１５のｐＨを測定して、そのｐＨ値によって、すなわちｐＨ調節計５４の信号で、シーケンサー１４を介して気液混合循環ポンプ２の運転時間やブロワー１２の運転時間を制御している。
【０１３３】
有機フッ素化合物含有排水中に窒素分が存在するとナノバブルや空気によって、窒素分が酸化されて、硝酸イオンを生成して、被処理水のｐＨを低下させる。
【０１３４】
よって、硝酸イオンを多量に生成しない様にシーケンサー１４を介して気液混合循環ポンプ２の運転時間やブロワー１２の運転時間を制御している。
【０１３５】
尚、処理水槽１５の被処理水のｐＨが低下しても、処理上は気液混合循環ポンプ２の運転やブロワー１２の運転が必要な場合は、苛性ソーダ等のアルカリを添加（図示せず）している。すなわち、被処理水を中和して、上記ポンプ等の運転を維持する。
【０１３６】
（実施例）
図１に示すような、第１実施形態に基づき、本発明に係る水処理装置を製作した。上記水処理装置における第１槽１の容量を約０．１ｍ３、第２槽１５の容量を６ｍ３、第２槽１５内に充填する担体（クラゲール、株式会社クラレ）１６の量を約１．２ｍ３（水槽容量の約２０％）とし、第１バブル発生機４２と第２ナノバブル発生機４３として、株式会社協和機設のバビタスＨＹＫ−３２を用いた。バビタスＨＹＫ−３２の気液混合循環ポンプと気液混合循環ポンプの動力は３．７ｋｗであった。
【０１３７】
又、下吐出水中撹拌機５８を新明和工業株式会社の水中エアレータＳＪ型を選定し、第３槽２９の容量を１ｍ３、活性炭吸着塔３３の容量を０．６ｍ３、第４槽４４の容量を０．７ｍ３とした。
【０１３８】
そして、有機フッ素化合物含有排水として、ＰＦＯＳ（パーフルオロオクタンスルホン酸）を含有する有機フッ素化合物含有排水を準備して、上記水処理装置に約２ヶ月導入した。
【０１３９】
そして２ヶ月の試運転後、流入水と処理水のＰＦＯＳ（パーフルオロオクタンスルホン酸）を３回計６検体側定して、処理水の流入水に対する除去率を求め、３回の平均値を算出したところ、９９％であった。
【０１４０】
また、本発明に係る水処理装置（実施例）におけるフィルター（５ヶ）表面の付着汚泥重量（乾燥後の汚泥重量 単位ｇ／ｍ２）と、一般的な従来技術に係る水処理装置（比較例）におけるフィルター表面の付着汚泥重量とを比較した。その結果を表１に示す。表１に示すように、本発明に係る水処理装置では、フィルター表面の付着汚泥重量が少なかった。
【０１４１】
【表１】
【０１４２】
本発明の構成はまた、以下（１）〜（２５）のようにも記載することができる。
【０１４３】
（１）液中膜が設置された槽にポリビニルアルコール担体を充填して流動状態とし、液中膜の膜表面にポバール樹脂を接触させて、液中膜の膜表面を洗浄する、水処理方法。
【０１４４】
（２）液中膜が設置された槽にポリビニルアルコール担体を充填して流動状態とし、液中膜の膜表面にポリビニルアルコール担体を接触させて、液中膜の膜表面を洗浄する、水処理装置。
【０１４５】
（３）液中膜が設置された槽にポリビニルアルコール担体を充填して流動状態とし、液中膜の膜表面にポリビニルアルコール担体と空気の混合物を接触させて、液中膜の膜表面を洗浄する、水処理方法。
【０１４６】
（４）液中膜が設置された槽にポリビニルアルコール担体を充填して流動状態とし、液中膜の膜表面にポリビニルアルコール担体と空気の混合物を接触させて、液中膜の膜表面を洗浄する、水処理装置。
【０１４７】
（５）被処理水にナノバブル含有させた後、ポリビニルアルコール担体が充填され、酸化還元電位計と液中膜が設置された密閉水槽に導入して被処理水を処理する、水処理方法。
【０１４８】
（６）被処理水にナノバブル含有させた後、ポリビニルアルコール担体が充填され、酸化還元電位計と液中膜が設置された密閉水槽に導入して被処理水を処理する、水処理装置。
【０１４９】
（７）被処理水にナノバブル含有させた後、ポリビニルアルコール担体が充填され、ｐＨ計と液中膜が設置された密閉水槽に導入して被処理水を処理する、水処理方法。
【０１５０】
（８）被処理水にナノバブル含有させた後、ポリビニルアルコール担体が充填され、ｐＨ計と液中膜が設置された密閉水槽に導入して被処理水を処理する、水処理装置。
【０１５１】
（９）被処理水にナノバブル含有させた後、ポリビニルアルコール担体が充填され、酸化還元電位計と液中膜が設置された密閉水槽に導入して処理し、さらにナノバブルを被処理水に追加含有させて、その後、活性炭吸着塔に導入して処理する、水処理方法。
【０１５２】
（１０）被処理水にナノバブル含有させた後、ポリビニルアルコール担体が充填され、酸化還元電位計と液中膜が設置された密閉水槽に導入して処理し、さらにナノバブルを被処理水に追加含有させて、その後、活性炭吸着塔に導入して処理する、水処理装置。
【０１５３】
（１１）被処理水にナノバブル含有させた後、ポリビニルアルコール担体が充填され、ｐＨ計と液中膜が設置された密閉水槽に導入して処理し、さらにナノバブルを被処理水に追加含有させて、その後、活性炭吸着塔に導入して処理する、水処理方法。
【０１５４】
（１２）被処理水にナノバブル含有させた後、ポリビニルアルコール担体が充填され、ｐＨ計と液中膜が設置された密閉水槽に導入して処理し、さらにナノバブルを被処理水に追加含有させて、その後、活性炭吸着塔に導入して処理する、水処理装置。
【０１５５】
（１３）（１）の水処理方法において、前記ポリビニルアルコール担体が充填され、酸化還元電位計と液中膜が設置された密閉水槽を好気状態又は嫌気状態とする、水処理方法。
【０１５６】
（１４）（２）の水処理装置において、前記ポリビニルアルコール担体が充填され、酸化還元電位計と液中膜が設置された密閉水槽を好気状態又は嫌気状態とする、水処理装置。
【０１５７】
（１５）（１）の水処理方法において、前記ポリビニルアルコール担体が充填され、酸化還元電位計と液中膜が設置された密閉水槽を好気状態と嫌気状態とを交互に経過させる、水処理方法。
【０１５８】
（１６）（１）の水処理方法において、前記ポリビニルアルコール担体が充填された密閉水槽の中心付近に上下が開放されている筒を配置し、その筒中に上昇流動水流を発生させる為の散気管と上昇流動水流を発生させる為の水中攪拌機を設置する、水処理装置。
【０１５９】
（１７）（１）の水処理方法において、前記ポリビニルアルコール担体が充填された密閉水槽の中心付近に上下が開放されている筒を配置し、その筒中に上昇流動水流を発生させる為の散気管と下降流動水流を発生させる為の水中攪拌機を設置する、水処理方法。
【０１６０】
（１８）（１）〜（１７）の水処理方法及び水処理装置において、前記被処理水が、有機フッ素化合物含有水、工業用水、工場排水、生活排水、工場排水処理水、地下水、上水及び下水である。
【０１６１】
（１９）（１）〜（１８）の水処理方法及び水処理装置において、前記密閉水槽が、通常の上部開放水槽である。
【０１６２】
（２０）（１）〜（１９）の水処理方法及び水処理装置において、前記密閉水槽における流動部の縦の寸法（深さ方向の寸法）と横の寸法（深さの寸法を除く二方向の寸法）の比率を１．０対１．０〜１．３とする。
【０１６３】
（２１）（１）〜（１９）の水処理方法及び水処理装置において、前記密閉水槽のポリビニルアルコール担体が、液中膜部に移動循環して、液中膜の表面を洗浄する。
【０１６４】
（２２）（１）〜（１９）の水処理方法及び水処理装置において、前記密閉水槽に設置する水中攪拌機が、下向き方向に水流を発生させる下吐出撹拌水流タイプである。
【０１６５】
（２３）（１）〜（１９）の水処理方法及び水処理装置において、前記前記密閉水槽に設置する水中攪拌機が、下向き方向に水流を発生させる下吐出撹拌水流タイプであり、かつ前記水中攪拌機に空気が供給される。
【０１６６】
（２４）（１）〜（１９）の水処理方法及び水処理装置において、前記密閉水槽四方の壁面に三角形状の凸部を設置する。
【０１６７】
（２５）（９）〜（１２）の水処理方法及び水処理装置において、前記活性炭吸着塔の使用済活性炭をセメント工場で１３００度Cで焼却処理する。
【産業上の利用可能性】
【０１６８】
本発明は、排水等の液体を処理する技術分野において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１６９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る水処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る水処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る水処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る水処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図５】本発明の第５実施形態に係る水処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図６】本発明の第６実施形態に係る水処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図７】本発明の第７実施形態に係る水処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図８】本発明の第８実施形態に係る水処理装置の概略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１７０】
１ 第１槽
２・３５ 気液混合循環ポンプ
３・３６ 第１気体せん断部
４・３７ 第２気体せん断部
６・３８ 第３気体せん断部
５・７・８・１０・１３・２２・２７・３１・３２・３４・４０・４５・４９・５０ 管
９・３９ 電気ニードルバルブ
１１・４１ 信号線
１２ ブロワー
１４ シーケンサー
１５ 第２槽（処理槽）
１６ 担体
１７ 水流発生管（ドラフト）
１８ 気泡
１９ 散気管（第２散気手段）
２０・５５ 凸部
２１ 支持板
２４ 散気管（第１散気手段）
２５ フィルター
２６ 水流
２８・３０ ポンプ
２９ 第３槽
３３ 活性炭吸着塔
４２ バブル発生部（バブル発生手段）
４３ バブル発生部
４４ 第４槽
４８ 酸化還元電位調節計
５１ 水流
５３ ｐＨ計
５４ ｐＨ調節計
５８・５９ 水中攪拌機（攪拌手段）
６０ セメント工場
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理水中にマイクロナノバブルまたはナノバブルを発生させるバブル発生手段と、
前記マイクロナノバブルまたはナノバブルが発生した後の前記処理水を貯める処理槽と、
前記処理槽内に導入された前記処理水と接触可能に配置され、細孔を有し、ポリビニルアルコールからなる担体と、
前記処理槽内に設けられるとともに、前記処理槽内の前記処理水を濾過するフィルターと、
前記担体を流動化させる流動化手段と、を備えていることを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
前記細孔の孔径は、略２０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
前記フィルターは、中空糸タイプのフィルターであることを特徴とする請求項１または２に記載の水処理装置。
【請求項４】
前記流動化手段が、前記処理槽内に設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の水処理装置。
【請求項５】
前記フィルターに空気を供給する第１散気手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜４に記載の水処理装置。
【請求項６】
前記流動化手段が、前記処理槽内に導入された前記処理水に対して気体を吐出する第２散気手段と、当該処理水を攪拌して水流を発生させるための攪拌手段との少なくとも何れか一方を備えていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の水処理装置。
【請求項７】
前記流動化手段が、円筒状のドラフト内に設けられていることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の水処理装置。
【請求項８】
前記ドラフトの２つの開口は、それぞれ、前記処理槽の底面、または当該処理槽内に導入された前記前処理水の水面に対向するように配置されていることを特徴とする請求項７に記載の水処理装置。
【請求項９】
前記流動化手段が、前記第２散気手段と、前記攪拌手段との両方を備えていることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の水処理装置。
【請求項１０】
前記流動化手段が、前記第２散気手段と、前記攪拌手段との両方を備えており、
前記ドラフト内にて、前記攪拌手段は、前記第２散気手段よりも前記処理槽の底面側に配置されていることを特徴とする請求項７または８に記載の水処理装置。
【請求項１１】
前記攪拌手段は、前記処理槽の底面側に向かって水流を発生させるものであることを特徴とする請求項６〜１０の何れか一項に記載の水処理装置。
【請求項１２】
前記攪拌手段は、水中エアレータであることを特徴とする請求項６〜１１の何れか１項に記載の水処理装置。
【請求項１３】
前記処理槽の横断面の形状が、長さがａ（ｍ）である第１辺、および、長さがｂ（ｍ）である第２辺を有する四角形にて規定されるとともに、前記処理槽の縦方向の深さが、ｃ（ｍ）にて規定され、
ｃ：ａおよびｃ：ｂにて示される比が、共に１：１．０〜１．３であることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の水処理装置。
【請求項１４】
前記処理槽の内側面には、当該処理槽の横断面の中央に向かって突出した凸部が設けられ、
前記凸部の縦断面の形状は、三角形であることを特徴とする請求項１〜１３の何れか一項に記載の水処理装置。
【請求項１５】
処理水中にナノバブルまたはマイクロナノバブルを発生させるバブル発生工程と、
前記ナノバブルまたはマイクロナノバブルが発生した後の前記処理水を、処理槽内に導入する導入工程と、
前記処理槽内に導入される前記処理水とポリビニルアルコールからなる、細孔を有する担体とを接触させる接触工程と、
前記担体がフィルターに接触して流動するように当該担体を流動化させる流動化工程と、
前記フィルターを通じて前記処理水をろ過する濾過工程とを包含することを特徴とする水処理方法。
【請求項１６】
前記液体は、有機フッ素化合物含有水、有機フッ素化合物含有廃水、工場廃水、再利用水、河川水、下水、生活廃水であることを特徴とする請求項１５に記載の水処理方法。
【請求項１】
処理水中にマイクロナノバブルまたはナノバブルを発生させるバブル発生手段と、
前記マイクロナノバブルまたはナノバブルが発生した後の前記処理水を貯める処理槽と、
前記処理槽内に導入された前記処理水と接触可能に配置され、細孔を有し、ポリビニルアルコールからなる担体と、
前記処理槽内に設けられるとともに、前記処理槽内の前記処理水を濾過するフィルターと、
前記担体を流動化させる流動化手段と、を備えていることを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
前記細孔の孔径は、略２０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
前記フィルターは、中空糸タイプのフィルターであることを特徴とする請求項１または２に記載の水処理装置。
【請求項４】
前記流動化手段が、前記処理槽内に設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の水処理装置。
【請求項５】
前記フィルターに空気を供給する第１散気手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜４に記載の水処理装置。
【請求項６】
前記流動化手段が、前記処理槽内に導入された前記処理水に対して気体を吐出する第２散気手段と、当該処理水を攪拌して水流を発生させるための攪拌手段との少なくとも何れか一方を備えていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の水処理装置。
【請求項７】
前記流動化手段が、円筒状のドラフト内に設けられていることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の水処理装置。
【請求項８】
前記ドラフトの２つの開口は、それぞれ、前記処理槽の底面、または当該処理槽内に導入された前記前処理水の水面に対向するように配置されていることを特徴とする請求項７に記載の水処理装置。
【請求項９】
前記流動化手段が、前記第２散気手段と、前記攪拌手段との両方を備えていることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の水処理装置。
【請求項１０】
前記流動化手段が、前記第２散気手段と、前記攪拌手段との両方を備えており、
前記ドラフト内にて、前記攪拌手段は、前記第２散気手段よりも前記処理槽の底面側に配置されていることを特徴とする請求項７または８に記載の水処理装置。
【請求項１１】
前記攪拌手段は、前記処理槽の底面側に向かって水流を発生させるものであることを特徴とする請求項６〜１０の何れか一項に記載の水処理装置。
【請求項１２】
前記攪拌手段は、水中エアレータであることを特徴とする請求項６〜１１の何れか１項に記載の水処理装置。
【請求項１３】
前記処理槽の横断面の形状が、長さがａ（ｍ）である第１辺、および、長さがｂ（ｍ）である第２辺を有する四角形にて規定されるとともに、前記処理槽の縦方向の深さが、ｃ（ｍ）にて規定され、
ｃ：ａおよびｃ：ｂにて示される比が、共に１：１．０〜１．３であることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の水処理装置。
【請求項１４】
前記処理槽の内側面には、当該処理槽の横断面の中央に向かって突出した凸部が設けられ、
前記凸部の縦断面の形状は、三角形であることを特徴とする請求項１〜１３の何れか一項に記載の水処理装置。
【請求項１５】
処理水中にナノバブルまたはマイクロナノバブルを発生させるバブル発生工程と、
前記ナノバブルまたはマイクロナノバブルが発生した後の前記処理水を、処理槽内に導入する導入工程と、
前記処理槽内に導入される前記処理水とポリビニルアルコールからなる、細孔を有する担体とを接触させる接触工程と、
前記担体がフィルターに接触して流動するように当該担体を流動化させる流動化工程と、
前記フィルターを通じて前記処理水をろ過する濾過工程とを包含することを特徴とする水処理方法。
【請求項１６】
前記液体は、有機フッ素化合物含有水、有機フッ素化合物含有廃水、工場廃水、再利用水、河川水、下水、生活廃水であることを特徴とする請求項１５に記載の水処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２３３５４８（Ｐ２００９−２３３５４８Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８１６４４（Ｐ２００８−８１６４４）
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【出願人】（０００２４５５３１）野村マイクロ・サイエンス株式会社 (116)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【出願人】（０００２４５５３１）野村マイクロ・サイエンス株式会社 (116)
【Ｆターム（参考）】
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