(57)【要約】【課題】多量のナノバブルを低コストで発生可能であり、変動する排ガスの性状に合わせて、最適なナノバブル量を発生させることができる排ガス処理装置を提供する。【解決手段】この排ガス処理装置７７によれば、排ガス処理部７６からナノバブル製造部７４に導入された洗浄水をナノバブルを利用して処理し、洗浄水中の浮遊物質にナノバブルを付着させて第４槽(浮遊物質分離槽)４８で浮上させて、洗浄水から浮遊物質を分離して、洗浄水の水質を向上させる。この水質を向上させた洗浄水を再び排ガス処理部７６に再利用するので、排ガス処理装置７７の性能を向上させると共に洗浄水を節約することができる。また、マイクロバブル発生器６,１３,２２が設置された水槽５,１１,２０を３槽以上直列に配置し、排ガス処理部７６からの排ガス洗浄水を第１槽５から第３槽２０まで順次導入することにより、第３槽２０でナノバブル含有排ガス洗浄水を効率的に製造できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導入された排ガスを洗浄水で洗浄する排ガス処理部と、
上記排ガス処理部から上記排ガスを洗浄した洗浄水が導入されると共に上記洗浄水にナノバブルを含有させるナノバブル製造部と、
上記ナノバブル製造部から上記ナノバブルを含有した洗浄水をろ過処理して、上記排ガス処理部に導入する洗浄水処理部とを備え、
上記ナノバブル製造部は、
マイクロバブル発生器を有すると共に上記排ガス処理部から導入された洗浄水にマイクロバブルを含有させる第１槽と、
マイクロバブル発生器を有すると共に上記第１槽から導入された洗浄水にマイクロナノバブルを含有させる第２槽と、
マイクロバブル発生器を有すると共に上記第２槽から導入された洗浄水にナノバブルを含有させる第３槽と、
上記第３槽からナノバブル含有洗浄水が導入されると共に上記洗浄水中の浮遊物質を浮上させて分離する第４槽と、
上記第４槽から上記洗浄水が導入されると共に上記洗浄水のバブル含有量と相関関係がある電位を計測する電位計が設置されている第５槽とを有することを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排ガス処理装置において、
上記第１槽から第３槽のうちの少なくとも１槽に界面活性剤を添加する界面活性剤添加部と、上記第１槽から第３槽のうちの少なくとも１槽に無機塩類を添加する無機塩類添加部とのうちの少なくとも一方を備え、
さらに、上記第５槽に設置されている電位計が計測した電位に応じて上記界面活性剤添加部による界面活性剤の添加量と上記無機塩類添加部による無機塩類の添加量とのうちの少なくとも一方を制御する添加量制御部を備えることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の排ガス処理装置において、
上記界面活性剤添加部と無機塩類添加部の両方を備え、
上記添加量制御部は、上記電位計が計測した電位に応じて上記界面活性剤の添加量と上記無機塩類の添加量とを制御することを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の排ガス処理装置において、
上記電位計は、酸化還元電位計であることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項５】
請求項２または３に記載の排ガス処理装置において、
上記電位計は、ゼータ電位計であることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項６】
請求項２から５のいずれか１つに記載の排ガス処理装置において、
上記添加量制御部は、
上記第５槽に設置されている電位計が計測した電位を表す信号が入力されると共に上記信号に基づいて上記添加量を制御するための制御信号を生成するシーケンサーを有していることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項７】
請求項６に記載の排ガス処理装置において、
上記界面活性剤添加部は、界面活性剤タンクとこの界面活性剤タンクから上記第１〜第３槽の各槽へ界面活性剤を導入するための薬品配管とこの薬品配管に設けたポンプとを有し、
上記無機塩類添加部は、無機塩類タンクとこの無機塩類剤タンクから上記第１槽〜第３槽の各槽へ無機塩類を導入するための薬品配管とこの薬品配管に設けたポンプとを有し、
上記シーケンサーは、上記添加量を制御するための制御信号でもって上記界面活性剤添加部のポンプと上記無機塩類添加部のポンプとを制御することで、上記第１槽〜第３槽への界面活性剤と無機塩類の添加量を制御することを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１つに記載の排ガス処理装置において、
上記洗浄水処理部は、活性炭吸着塔を有していることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項９】
請求項８に記載の排ガス処理装置において、
上記洗浄水処理部は、上記活性炭吸着塔の前段に急速ろ過塔を有していることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の排ガス処理装置において、
上記洗浄水処理部は、上記活性炭吸着塔の後段に順に精密ろ過膜装置と逆浸透膜装置とを有していることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の排ガス処理装置において、
上記洗浄水処理部は、上記急速ろ過塔の前段に接触酸化槽を有していることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項１２】
請求項８から１１のいずれか１つに記載の排ガス処理装置において、
上記洗浄水処理部は、
上記活性炭吸着塔からの洗浄水が導入される処理水槽を有し、この処理水槽は上記洗浄水のＴＯＣを測定するＴＯＣ計を有し、
上記シーケンサーは、上記ＴＯＣ計から上記洗浄水のＴＯＣ濃度を表す信号を受け、この信号が表すＴＯＣ濃度が予め設定された設定値を超えたときに上記界面活性剤添加部のポンプと上記無機塩類添加部のポンプとを制御することで、上記第１〜第３槽への界面活性剤と無機塩類の添加量を増加させることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１つに記載の排ガス処理装置において、
上記第１〜第３槽の各槽が有するマイクロバブル発生器は、空気を自吸し、マイクロバブルを発生する渦流ポンプを有していることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の排ガス処理装置において、
上記洗浄水処理部は、
上記処理水槽に設置された処理水ポンプを有し、この処理水ポンプは空気を自吸してマイクロバブルを発生する加圧溶解ポンプであり、上記処理水ポンプで上記洗浄水を上記排ガス処理部へ返送することを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１つに記載の排ガス処理装置において、
上記排ガスが、揮発性有機化合物を含有する排ガスであることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか１つに記載の排ガス処理装置において、
上記第１槽と第２槽とは、槽の水面付近のオーバーフロー管と槽下部の連通管の２本の水配管で連結されており、
上記第２槽と第３槽とは、槽の水面付近のオーバーフロー管と槽下部の連通管の２本の水配管で連結されていることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項１７】
請求項２から１６のいずれか１つに記載の排ガス処理装置において、
上記洗浄水処理部は、
活性炭吸着塔と、
上記活性炭吸着塔から洗浄水が導入されると共にＣＯＤ計が設置された処理水槽とを有し、
上記添加量制御部は、
上記ＣＯＤ計が計測した上記洗浄水のＣＯＤ値が設定値を超えたときに上記添加量を増加させることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項１８】
請求項２から１６のいずれか１つに記載の排ガス処理装置において、
上記洗浄水処理部は、
活性炭吸着塔と、
上記活性炭吸着塔から洗浄水が導入されると共にＴＯＣ計とＣＯＤ計が設置された処理水槽とを有し、
上記添加量制御部は、
上記ＴＯＣ計が計測した上記洗浄水のＴＯＣ値が設定値を超えたとき、および上記ＣＯＤ計が計測した上記洗浄水のＣＯＤ値が設定値を超えたときに、上記添加量を増加させることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項１９】
請求項１から１８のいずれか１つに記載の排ガス処理装置において、
上記排ガス処理部は、
排ガスが導入される上部と、上記排ガスを洗浄した洗浄水が貯留される下部とを有し、
上記上部には、プラスチック充填材と気相用活性炭が配置され、上記下部には、液相用活性炭が配置されていることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項２０】
排ガス処理部に導入された排ガスを洗浄水で洗浄し、
上記排ガスを洗浄した洗浄水をナノバブル製造部の第１〜第５槽に順に導入して、第１槽に設置したマイクロバブル発生部で上記洗浄水にマイクロバブルを含有させ、第２槽に設置したマイクロバブル発生部で上記洗浄水にマイクロナノバブルを含有させ、第３槽に設置したマイクロバブル発生部で上記洗浄水にナノバブルを含有させ、第４槽ではナノバブルが付着した浮遊物質を浮上させて上記洗浄水から浮遊物質を分離させ、第５槽では上記洗浄水中のバブル含有量と相関関係がある電位を電位計で計測し、
さらに、上記第５槽からの上記ナノバブルを含有した洗浄水をろ過処理して、上記排ガス処理部に導入することを特徴とする排ガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、排ガス処理装置および排ガス処理方法に関し、排ガス処理後の洗浄水の水質を向上させて再び排ガス処理に再利用するイニシャルコストの安価な排ガス処理装置および排ガス処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ナノバブル含有液体の製造方法およびナノバブル含有液体の製造装置に関する技術は知られているが、従来のナノバブル発生器から発生するナノバブル量は、少ないことが一般的であった。
【０００３】
ところで、ナノバブルをより多量に発生することができるナノバブル発生機は、株式会社協和機設から２００６年に販売が開始された。この株式会社協和機設のナノバブル発生装置を調査し、その構造を解析した結果、ナノバブルの特殊性から、ナノバブルを多量に製造するにはナノバブル発生機を構成する各種部品は、特製のものであった。このため、ナノバブル発生機の製造コストが高くなることのみならず、納期が長い状況であった。また、株式会社協和機設のナノバブル発生装置は、単品装置であるので、ナノバブルの発生量を目的に応じて自由に制御できないシステムであった。
【０００４】
ところで、特許文献１(特許第４１１８９３９号公報)には、微細気泡(ナノバブルを含めた微細気泡)の発生方法や発生装置が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２(特開２００４−１２１９６２号公報)には、従来技術としてのナノバブルの利用方法および装置が開示されている。この技術は、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たものである。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、殺菌機能によっ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。
【０００６】
また、特許文献３(特開２００３−３３４５４８号公報)には、従来技術としてのナノ気泡の生成方法が開示されている。この技術は、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ことを開示している。
【０００７】
また、特許文献４(特開２００４−３２１９５９号公報)では、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開示されている。この技術では、マイクロバブル発生装置に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。
【０００８】
ところで、ナノバブルに関する研究が進展するに従い、ナノバブルの作用効果が、各種分野において様々な研究者より報告されている。産業界では、当然のこととして、ナノバブルをいかに安価に、かつ安定的に多量に製造するかが今後必要となる。排ガス処理の分野においても、排ガス処理装置の洗浄水にナノバブルを含有させることによる作用効果が期待されている。特に、排ガス洗浄水の水質が悪化した場合は、一般的に排ガス処理装置とは別の場所に設置してある排水処理設備に上記排ガス洗浄水を導入して処理している。ここで、排ガス処理設備の近くに設置可能でコンパクトな排ガス再利用設備が望まれている。
【０００９】
また、上述したように、現在、株式会社協和機設のナノバブル発生装置が存在するが、該社は、ナノバブル発生装置を特注の部品を製作して組み合わせ、特別仕様で製作している。このため、現在では、株式会社協和機設のナノバブル発生装置は、特注部品が多いために、価格的に高コストになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４１１８９３９号公報
【特許文献２】特開２００４−１２１９６２号公報
【特許文献３】特開２００３−３３４５４８号公報
【特許文献４】特開２００４−３２１９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、この発明の課題は、多量のナノバブルを低コストで発生可能であり、変動する排ガスの性状に合わせて、最適なナノバブル量を発生させることができて、ナノバブル発生量を必要に応じて自由に調整できる排ガス処理装置および排ガス処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、この発明の排ガス処理装置は、導入された排ガスを洗浄水で洗浄する排ガス処理部と、
上記排ガス処理部から上記排ガスを洗浄した洗浄水が導入されると共に上記洗浄水にナノバブルを含有させるナノバブル製造部と、
上記ナノバブル製造部から上記ナノバブルを含有した洗浄水をろ過処理して、上記排ガス処理部に導入する洗浄水処理部とを備え、
上記ナノバブル製造部は、
マイクロバブル発生器を有すると共に上記排ガス処理部から導入された洗浄水にマイクロバブルを含有させる第１槽と、
マイクロバブル発生器を有すると共に上記第１槽から導入された洗浄水にマイクロナノバブルを含有させる第２槽と、
マイクロバブル発生器を有すると共に上記第２槽から導入された洗浄水にナノバブルを含有させる第３槽と、
上記第３槽からナノバブル含有洗浄水が導入されると共に上記洗浄水中の浮遊物質を浮上させて分離する第４槽と、
上記第４槽から上記洗浄水が導入されると共に上記洗浄水のバブル含有量と相関関係がある電位を計測する電位計が設置されている第５槽とを有することを特徴としている。
【００１３】
この発明によれば、上記排ガス処理部から上記ナノバブル製造部に導入された洗浄水をナノバブルを利用して処理し、洗浄水中の浮遊物質にナノバブルを付着させて第４槽(浮遊物質分離槽)で浮上させて、洗浄水から浮遊物質を分離して、洗浄水の水質を向上させる。そして、この水質を高めた洗浄水を再び排ガス処理部に再利用するので、排ガス処理装置の性能を向上させると共に洗浄水を節約することができる。
【００１４】
また、この発明では、マイクロバブル発生器が設置された水槽を３槽以上直列に配置し、排ガス処理部からの排ガス洗浄水を上記第１槽から第３槽まで順次導入すると同時に、それぞれの槽に配置されたマイクロバブル発生器を運転する。これにより、第３槽でナノバブル含有排ガス洗浄水を効率的に製造できることが判明した。すなわち、最初の第１槽で、マイクロバブルを製造し、上記マイクロバブルを次の第２槽に導入して、マイクロバブルとナノバブルの混合バブルであるマイクロナノバブルを製造し、さらに上記マイクロナノバブルを最終的な第３槽に導入してさらにせん断して、ナノバブルを含有する排ガス洗浄水を製造することができる。よって、この発明によれば、多量のナノバブルを低コストで発生可能である。また、第５槽に設置されている電位計は導入された洗浄水のバブル含有量と相関関係がある電位を計測するので、洗浄水のバブル含有量を検出できる。
【００１５】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記第１槽から第３槽のうちの少なくとも１槽に界面活性剤を添加する界面活性剤添加部と、上記第１槽から第３槽のうちの少なくとも１槽に無機塩類を添加する無機塩類添加部とのうちの少なくとも一方を備え、
さらに、上記第５槽に設置されている電位計が計測した電位に応じて上記界面活性剤添加部による界面活性剤の添加量と上記無機塩類添加部による無機塩類の添加量とのうちの少なくとも一方を制御する添加量制御部を備える。
【００１６】
この実施形態によれば、上記添加量制御部でもって、界面活性剤や無機塩類の添加量を制御することで、変動する排ガスの性状に合わせて、最適なナノバブル量を発生させることができて、ナノバブル発生量を必要に応じて自由に調整できる。
【００１７】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記界面活性剤添加部と無機塩類添加部の両方を備え、
上記添加量制御部は、上記電位計が計測した電位に応じて上記界面活性剤の添加量と上記無機塩類の添加量とを制御する。
【００１８】
この実施形態によれば、上記添加量制御部でもって、界面活性剤と無機塩類の両方の添加量を制御するので、ナノバブルを多量に発生させることも可能となりナノバブル発生量を効果的に調整できる。
【００１９】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記電位計は、酸化還元電位計である。
【００２０】
この実施形態によれば、上記酸化還元電位計が測定した洗浄水の酸化還元電位に基づいて、界面活性剤と無機塩類の添加量を管理できる。上記洗浄水の酸化還元電位は、洗浄水中のナノバブル量と相関関係があるので、酸化還元電位でナノバブル量を間接的に制御,管理できる。
【００２１】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記電位計は、ゼータ電位計である。
【００２２】
この実施形態によれば、上記ゼータ電位計が測定した洗浄水のゼータ電位に基づいて、界面活性剤と無機塩類の添加量を管理できる。上記洗浄水のゼータ電位は、洗浄水中のナノバブル量と相関関係があるので、ゼータ電位でナノバブル量を間接的に制御,管理できる。
【００２３】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記添加量制御部は、
上記第５槽に設置されている電位計が計測した電位を表す信号が入力されると共に上記信号に基づいて上記添加量を制御するための制御信号を生成するシーケンサーを有している。
【００２４】
この実施形態によれば、上記添加量制御部が有するシーケンサーが生成する制御信号によって界面活性剤や無機塩類の添加量を管理できる。
【００２５】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記界面活性剤添加部は、界面活性剤タンクとこの界面活性剤タンクから上記第１槽〜第３槽の各槽へ界面活性剤を導入するための薬品配管とこの薬品配管に設けたポンプとを有し、
上記無機塩類添加部は、無機塩類タンクとこの無機塩類剤タンクから上記第１槽〜第３槽の各槽へ無機塩類を導入するための薬品配管とこの薬品配管に設けたポンプとを有し、
上記シーケンサーは、上記添加量を制御するための制御信号でもって上記界面活性剤添加部のポンプと上記無機塩類添加部のポンプとを制御することで、上記第１〜第３槽への界面活性剤と無機塩類の添加量を制御する。
【００２６】
この実施形態によれば、上記シーケンサーは、上記両ポンプを制御することで、界面活性剤タンクと無機塩類タンクから第１〜第３槽へ添加される界面活性剤と無機塩類の添加量を制御できる。
【００２７】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記洗浄水処理部は、活性炭吸着塔を有している。
【００２８】
この実施形態によれば、洗浄水中に溶解している成分を活性炭吸着塔の活性炭で物理的に吸着処理できる。また、活性炭に繁殖する微生物をナノバブルで活性化して、活性炭が吸着した成分を生物学的に分解して、活性炭の破過までの時間を延ばすことができる。
【００２９】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記洗浄水処理部は、上記活性炭吸着塔の前段に急速ろ過塔を有している。
【００３０】
この実施形態によれば、急速ろ過塔で洗浄水中の浮遊物質を確実に処理し、活性炭吸着塔の前処理を果たすことができる。そして、活性炭は、洗浄水中に溶解している成分を活性炭吸着塔の活性炭で物理的に吸着処理できる。また、活性炭に繁殖する微生物をナノバブルで活性化して、活性炭が吸着した成分を生物学的に分解して、活性炭の破過までの時間を延ばすことができる。
【００３１】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記洗浄水処理部は、上記活性炭吸着塔の後段に順に精密ろ過膜装置と逆浸透膜装置とを有している。
【００３２】
この実施形態によれば、洗浄水中の溶解成分を活性炭吸着塔、精密ろ過膜装置、逆浸透膜装置で処理して、洗浄水の水質を高度に高め、排ガス処理部での排ガス処理の性能を向上させることができる。
【００３３】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記洗浄水処理部は、上記急速ろ過塔の前段に接触酸化槽を有している。
【００３４】
この実施形態によれば、洗浄水中の溶解有機物濃度が高い場合、接触酸化槽で溶解有機物を微生物学的に経済的に処理することができる。そして、残存浮遊物質は、急速ろ過塔でろ過処理され、また残存溶解有機物は、活性炭吸着塔の活性炭でろ過処理できる。
【００３５】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記洗浄水処理部は、
上記活性炭吸着塔からの洗浄水が導入される処理水槽を有し、この処理水槽は上記洗浄水のＴＯＣを測定するＴＯＣ計を有し、
上記シーケンサーは、上記ＴＯＣ計から上記洗浄水のＴＯＣ濃度を表す信号を受け、この信号が表すＴＯＣ濃度が予め設定された設定値を超えたときに上記界面活性剤添加部のポンプと上記無機塩類添加部のポンプとを制御することで、上記第１〜第３槽への界面活性剤と無機塩類の添加量を増加させる。
【００３６】
この実施形態によれば、活性炭吸着塔で洗浄水中の溶解有機物を処理できると同時に、処理水槽にＴＯＣ(全有機炭素)計が設置されているので、処理水槽の洗浄水の水質をＴＯＣ(全有機炭素)で測定することができる。すなわち、洗浄水をＴＯＣ(全有機炭素)で評価して、ナノバブル量が適正か否かを判断できる。
【００３７】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記第１〜第３槽の各槽が有するマイクロバブル発生器は、空気を自吸し、マイクロバブルを発生する渦流ポンプを有している。
【００３８】
この実施形態によれば、渦流ポンプ(加圧溶解ポンプ)が合計３台設置されているので、汎用ポンプである渦流ポンプ(加圧溶解ポンプ)で  ナノバブルを経済的に製造することができる。また、渦流ポンプは、加圧して空気と水を混合するので、よりサイズの小さいバブルを製造することができる。
【００３９】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記洗浄水処理部は、上記処理水槽に設置された処理水ポンプを有し、この処理水ポンプは空気を自吸してマイクロバブルを発生する加圧溶解ポンプであり、上記処理水ポンプで上記洗浄水を上記排ガス処理部へ返送する。
【００４０】
この実施形態によれば、洗浄水を洗浄水処理部から排ガス処理部に送水する直前で、マイクロバブルを発生する渦流ポンプ(加圧溶解ポンプ)を使用するので、マイクロバブルが洗浄水に充分に残存している状態で、マイクロバブル含有洗浄水として利用でき、排ガスの処理効率を向上させることができる。
【００４１】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記排ガスが、揮発性有機化合物を含有する排ガスである。
【００４２】
この実施形態によれば、揮発性有機化合物を含有する排ガスを効率的に、また洗浄水を垂れ流すことなく有効利用することができる。すなわち、洗浄水を揮発性有機化合物の処理においても再利用することができる。
【００４３】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記第１槽と第２槽とは、槽の水面付近のオーバーフロー管と槽下部の連通管の２本の水配管で連結されており、
上記第２槽と第３槽とは、槽の水面付近のオーバーフロー管と槽下部の連通管の２本の水配管で連結されている。
【００４４】
この実施形態によれば、第１〜第３槽は、槽の水面近くのオーバーフロー管と槽下部の連通管の２本で連結されているので、水槽下部の連通管を通過した洗浄水をマイクロバブル発生器に導入することで、浮遊物質によるマイクロバブル発生器の閉塞現象を回避できる。
【００４５】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記洗浄水処理部は、
活性炭吸着塔と、
上記活性炭吸着塔から洗浄水が導入されると共にＣＯＤ計が設置された処理水槽とを有し、
上記添加量制御部は、
上記ＣＯＤ計が計測した上記洗浄水のＣＯＤ値が設定値を超えたときに上記添加量を増加させる。
【００４６】
この実施形態によれば、活性炭吸着塔で処理した後の洗浄水をＣＯＤ計で評価して、ナノバブル製造部におけるナノバブル発生量に反映することができる。
【００４７】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記洗浄水処理部は、活性炭吸着塔と、上記活性炭吸着塔から洗浄水が導入されると共にＴＯＣ計とＣＯＤ計が設置された処理水槽とを有し、
上記添加量制御部は、
上記ＴＯＣ計が計測した上記洗浄水のＴＯＣ値が設定値を超えたとき、および上記ＣＯＤ計が計測した上記洗浄水のＣＯＤ値が設定値を超えたときに、上記添加量を増加させる。
【００４８】
この実施形態によれば、活性炭吸着塔で処理した後の洗浄水をＴＯＣ計およびＣＯＤ計で評価して、ナノバブル製造部におけるナノバブル発生量に反映することができる。
【００４９】
また、一実施形態の排ガス処理装置では、上記排ガス処理部は、排ガスが導入される上部と、上記排ガスを洗浄した洗浄水が貯留される下部とを有し、
上記上部には、プラスチック充填材と気相用活性炭が配置され、上記下部には、液相用活性炭が配置されている。
【００５０】
この実施形態によれば、排ガス処理部の上部にプラスチック充填材と気相用活性炭を充填し、かつ、下部に液相用活性炭を充填しているので、洗浄水の処理を上部の気相用活性炭と下部の液相用活性炭とで物理的に、また生物学的に処理でき、洗浄水の水質を向上させることができる。
【００５１】
また、一実施形態の排ガス処理方法では、排ガス処理部に導入された排ガスを洗浄水で洗浄し、
上記排ガスを洗浄した洗浄水をナノバブル製造部の第１〜第５槽に順に導入して、第１槽に設置したマイクロバブル発生部で上記洗浄水にマイクロバブルを含有させ、第２槽に設置したマイクロバブル発生部で上記洗浄水にマイクロナノバブルを含有させ、第３槽に設置したマイクロバブル発生部で上記洗浄水にナノバブルを含有させ、第４槽ではナノバブルが付着した浮遊物質を浮上させて上記洗浄水から浮遊物質を分離させ、第５槽では上記洗浄水中のバブル含有量と相関関係がある電位を電位計で計測し、
さらに、上記第５槽からの上記ナノバブルを含有した洗浄水をろ過処理して、上記排ガス処理部に導入する。
【００５２】
この実施形態の排ガス処理方法によれば、排ガスを洗浄した洗浄水にナノバブルを含有させて浮遊物質を分離したのち、再び排ガス処理部に再利用するので、洗浄水を節約することができる。
【発明の効果】
【００５３】
この発明の排ガス処理装置によれば、排ガス処理部からナノバブル製造部に導入された洗浄水をナノバブルを利用して処理し、洗浄水中の浮遊物質にナノバブルを付着させて第４槽(浮遊物質分離槽)で浮上させて、洗浄水から浮遊物質を分離して、洗浄水の水質を向上させる。そして、この水質を高めた洗浄水を再び排ガス処理部に再利用するので、排ガス処理装置の性能を向上させると共に洗浄水を節約することができる。また、この発明では、マイクロバブル発生器が設置された水槽を３槽以上直列に配置し、排ガス処理部からの排ガス洗浄水を上記第１槽から第３槽まで順次導入すると同時に、それぞれの槽に配置されたマイクロバブル発生器を運転する。これにより、第３槽でナノバブル含有排ガス洗浄水を効率的に製造できることが判明した。すなわち、最初の第１槽で、マイクロバブルを製造し、上記マイクロバブルを次の第２槽に導入して、マイクロバブルとナノバブルの混合バブルであるマイクロナノバブルを製造し、さらに上記マイクロナノバブルを最終的な第３槽に導入してさらにせん断して、ナノバブルを含有する排ガス洗浄水を製造することができる。よって、この発明によれば、多量のナノバブルを低コストで発生可能である。また、第５槽に設置されている電位計は導入された洗浄水のバブル含有量と相関関係がある電位を計測するので、洗浄水のバブル含有量を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】この発明の排ガス処理装置の第１実施形態を模式的に示す図である。
【図２】この発明の排ガス処理装置の第２実施形態を模式的に示す図である。
【図３】この発明の排ガス処理装置の第３実施形態を模式的に示す図である。
【図４】この発明の排ガス処理装置の第４実施形態を模式的に示す図である。
【図５】この発明の排ガス処理装置の第５実施形態を模式的に示す図である。
【図６】この発明の排ガス処理装置の第６実施形態を模式的に示す図である。
【図７】この発明の排ガス処理装置の第７実施形態を模式的に示す図である。
【図８】この発明の排ガス処理装置の第８実施形態を模式的に示す図である。
【図９】この発明の排ガス処理装置の第９実施形態を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
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。
【００５６】
(第１の実施の形態)
図１は、この発明に係る排ガス処理装置の第１実施形態を模式的に示す図である。すなわち、この第１実施形態は、ナノバブルを製造し、製造したナノバブルを利用して排ガスを処理する排ガス処理装置７７である。
【００５７】
この排ガス処理装置７７は、排ガス１が導入される排ガス処理部７６と、この排ガス処理部７６からの洗浄水が導入されるナノバブル製造部７４と、このナノバブル製造部７４からの洗浄水が導入されると共に上記洗浄水を処理して上記排ガス処理部７６へ導入する洗浄水処理部７５とを備えている。
【００５８】
最初に、上記排ガス処理部７６について説明する。
【００５９】
排ガス１は、排気ファン２により、排気ダクト５２を通過して、排ガス処理部３に導入される。なお、図１では、符号７６でも排ガス処理部３を示しており、符号３は排ガス処理部の図１における縦方向の範囲を示し、符号７６は排ガス処理部の図１における横方向の範囲を示している。
【００６０】
また、この第１実施形態では、一例として、排ガス１を半導体工場での揮発性有機化合物を含有する排ガスとした。具体的には、半導体工場での揮発性有機化合物としては、イソプロピールアルコールが代表的成分である。イソプロピールアルコール以外の成分としてはアセトンや酢酸ブチルなどがある。
【００６１】
排ガス処理部３は、縦方向での区分で排気ファン２を境に合成樹脂製充填材６１が充填されている上部４と、排ガスを洗浄した後の洗浄水が一時的に貯留される下部５６とを有している。
【００６２】
合成樹脂製充填材６１としては、この実施形態では具体的一例として、月島環境エンジニアリング株式会社の商品名テラレットＳ−II型を採用した。この商品テラレットは、洗浄水を利用する排ガス処理装置には広く採用されており、(1)死面を形成しないので有効面積が大きい、(2)線構造で空間率が大きいので、圧力損失が小さい、(3)材質が合成樹脂であるので軽量で化学的腐食や機械的衝撃に強いといった利点を持っている。
【００６３】
合成樹脂製充填材６１は、排ガス処理部３の縦方向の観点から見て、中央部付近に設置されている下部穴あき板６３の上に充填されている。この下部穴あき板６３の穴は、排ガスの全量が効率的に通過するだけの開口面積を有しているならば、形状は限定しないが、丸形状が一般的である。
【００６４】
排ガス１は、排気ファン２によって、排ガス処理部３の上部４に導入されて、洗浄水配管５９に取り付けられた散水ノズル６０から散水される洗浄水１０９によるシャワー水で洗浄されて、排ガス１中の成分が気液の接触により、洗浄水１０９に移行し、処理されることになる。その気液の接触効率を増加させる役目をするのが、合成樹脂製充填材６１である。
【００６５】
排ガス１を処理する処理効率の観点で言えば、合成樹脂製充填材６１と洗浄水の水質がポイントとなり、特に洗浄水の水質は、処理効率に対する影響が最も大きい。すなわち、洗浄水の水質がよい程、排ガス１の成分が洗浄水に効率よく移行して、処理効率を増加させることができる。
【００６６】
したがって、洗浄水を再利用するためには、洗浄水を水処理する設備、すなわち再利用設備の性能が最重要ポイントである。
【００６７】
そして、この第１実施形態では、排ガス１中の成分がイソプロピールアルコールであり、イソプロピールアルコールは水溶性であることから、排ガス１中のイソプロピールアルコールは、上部４において洗浄水１０９中に容易に移行して、排ガス処理部３の下部５６に貯留されることになる。
【００６８】
排ガス処理部３の下部５６に貯留されたイソプロピールアルコール洗浄水(被処理水)は、吸い込み配管６５から吸い込まれて移送ポンプ６６にて、水配管６７を経由して、第１槽(マイクロバブル発生槽)５に移送される。
【００６９】
一方、排ガス処理部３で処理されたガスは、処理ガス５７となって、排ガス処理部３の最上部の煙突５８から排出される。
【００７０】
次に、ナノバブル製造部７４について詳細に説明する。そして、その後で洗浄水処理部７５を詳細に説明する。
【００７１】
ナノバブル製造部７４は、大きくは、第１槽(マイクロバブル発生槽)５、第２槽(マイクロナノバブル発生槽)１１、第３槽(ナノバブル発生槽)２０、第４槽(浮遊物質分離槽)４８、第５槽(測定槽)２９、界面活性剤タンク３２、無機塩類タンク３７および各種ポンプ等から構成されている。
【００７２】
そして、第１槽５には、必要に応じて、界面活性剤タンク３２からの界面活性剤が第１定量ポンプ３３により薬品配管４３を経由して添加される。そして、第１槽５には、必要に応じて、無機塩類タンク３７からの無機塩類が第４定量ポンプ３８により、薬品配管４２を経由して添加される。
【００７３】
それら界面活性剤と無機塩類の添加量は、第１槽５でのマイクロバブルの発生量で決定される。
【００７４】
１次的には、マイクロバブル発生量としてのマイクロバブルの個数は、ベックマン・コールター株式会社のコールターカウンターで試験することができる。
【００７５】
この第１実施形態の排ガス処理装置７７による排ガス処理システムの全体としては、測定槽である第５槽２９に取り付けられた酸化還元電位計で測定した酸化還元電位測定値に応じて、上記界面活性剤と無機塩類の添加量が制御されて、この酸化還元電位測定値と相関関係にあるナノバブル発生量が制御されることになる。なお、上記酸化還元電位計は、酸化還元電位検出部３０と酸化還元電位調節計６２とで構成される。また、上記界面活性剤と無機塩類の添加量は、ナノバブル発生量と相関関係にある。そして、上記酸化還元電位測定値でもって界面活性剤と無機塩類の添加量を制御している。
【００７６】
そして、第１槽(マイクロバブル発生槽)５の内部には、マイクロバブル発生装置７８を構成する水中ポンプ型マイクロバブル発生機６が設置されている。また、第１槽５の外部には小型ブロワー７が設置されている。すなわち、マイクロバブル発生装置７８は、水中ポンプ型マイクロバブル発生機６、小型ブロワー７、気体配管８から構成されている。この水中ポンプ型マイクロバブル発生機６には、小型ブロワー７から吐出する気体としての空気が、気体配管８を経由して供給され、バブル水流９を発生している。
【００７７】
上述したように、上記第１槽５には、必要に応じて、界面活性剤タンク３２から界面活性剤が第１定量ポンプ３３により、薬品配管４３を経由して添加される。また、第１槽５には、必要に応じて、無機塩類タンク３７から無機塩類が第４定量ポンプ３８により、薬品配管４２を経由して添加される。
【００７８】
これら界面活性剤や無機塩類の添加量は、上記したが、システムの観点からより詳細に記載すると、後で述べる第５槽(測定槽)２９に設置されている酸化還元電位検出部３０と酸化還元電位調節計６２からの信号をシーケンサー３１で受けて、その信号により連携して、第１定量ポンプ３３や第４定量ポンプ３８の吐出量が調整され、第５槽(測定槽)２９における設定された酸化還元電位が維持される。
【００７９】
マイクロバブル、マイクロナノバブルおよびナノバブルが多量に存在すると酸化還元電位の値がプラスのミリボルトを示す。この第１実施形態では、一例として、第５槽(測定槽)２９での酸化還元電位の設定値を２０ミリボルト(ｍＶ)以上とした。つまり、この第５槽(測定槽)での酸化還元電位の値が２０ミリボルト(ｍＶ)以上となるように、シーケンサー３１により第１槽５への界面活性剤や無機塩類の添加量が制御される。ここで、例えば、第１,第２,第３槽５,１１,２０の各槽に酸化還元電位計を設置してこの酸化還元電位計からの信号をシーケンサーに入力しシーケンサーで界面活性剤や無機塩類の添加量を制御することで、第１槽５での酸化還元電位を５ｍＶ以上とし、第２槽１１での酸化還元電位を１０ｍＶ以上とし、最終的に第３槽２０での酸化還元電位を２０ｍＶ以上とすることもできる。
【００８０】
上記第５槽(測定槽)２９での酸化還元電位の設定値は、被処理水である原水の水質、成分によって決定することができる。また、第１槽(マイクロバブル発生槽)５でのマイクロバブルの発生量は、界面活性剤と無機塩類が有る無しでは相当異なり、界面活性剤と無機塩類が有るとマイクロバブルの発生量が極端に増大する。また、上記界面活性剤は、例えば、原水の水質やバブル発生量の実験を行って、それらのデータにより市販品の中からカチオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤の中から適当なものを選定すればよい。また、上記無機塩類としては、例えば、カルシウム塩、ナトリウム塩、マグネシウム塩等の中から原水の水質やバブル発生量の実験を行って、それらのデータにより適当なものを選定すればよい。
【００８１】
なお、界面活性剤タンク３２には、タンク内を撹拌する目的で、第１撹拌機３６が設置され、また同様に無機塩類タンク３７には第２撹拌機４１がタンク内を撹拌する目的で設置されている。
【００８２】
第１槽(マイクロバブル発生槽)５に設置されている水中ポンプ型マイクロバブル発生機６は、一般的な水中ポンプと同様であり、高速回転するインペラ部分に小型ブロワー７からの空気が供給され、高速回転するインペラによって小型ブロワー７からの空気がせん断されてマイクロバブルを発生する。この水中ポンプ型マイクロバブル発生機６の特徴は、液中に３６０度方向すなわち水中ポンプ型マイクロバブル発生機６の全周囲方向にマイクロバブルを噴射することができることである。また、小型ブロワー７から水中ポンプ型マイクロバブル発生機６に供給する空気量は、２〜５リットル/分である。なお、この水中ポンプ型マイクロバブル発生機６と小型ブロワー７および空気配管８を合わせてマイクロバブル発生装置７８としている。
【００８３】
上記したように、第１槽５へ界面活性剤と無機塩類を添加すると、添加量により異なるが、被処理水が牛乳のように白濁する。
【００８４】
次に、第１槽５からオーバーフローで流出した被処理水(すなわち第１槽５の水面近くの被処理水)は、第１槽５と第２槽１１の間に設置されたオーバーフロー配管１０を経て第２槽１１に流入する。このオーバーフロー配管１０を経て第２槽(マイクロナノバブル発生槽)１１に流入する洗浄水としての被処理水は、被処理水中の浮遊物質を浮上させたスカム(浮上した汚泥)を含んでいる。排ガス１中のイソプロピールアルコールを、洗浄水に移行させて排ガス処理装置７７の全体システムで循環させると、イソプロピールアルコールの濃度が１００ｐｐｍ以下であっても、洗浄水中にスカムが発生する。スカムが発生したままの洗浄水を排ガス処理部３で使用すると排ガス処理能力が大幅に低下して、イソプロピールアルコールの除去率が３０％以下となった。したがって、洗浄水としての被処理水中から浮上させたスカム(浮上した汚泥)を除去する必要がある。
【００８５】
また、第１槽５と第２槽１１の間には、槽の下部に下部マイクロバブル配管５０が設置され、浮遊物質を含まない被処理水が第２槽１１に流入する。この第２槽１１に設置されたマイクロナノバブル発生装置７９の吸い込み配管１４に、浮遊物質を含まない被処理水を流入させることで、マイクロナノバブルを多量に発生させることができる。一方、第１槽５の上部の浮遊物質すなわちスカムを含む被処理水が、マイクロナノバブル発生装置７９に流入した場合は、マイクロナノバブル発生器１３の閉塞を起こして性能が劣化する。
【００８６】
そして、上記したように、マイクロナノバブル発生槽である第２槽(マイクロナノバブル発生槽)１１には、マイクロナノバブル発生装置７９が設置されている。この第２槽１１のマイクロナノバブル発生装置７９は、循環ポンプ１５、部品としてのマイクロナノバブル発生器１３、吸い込み配管１４、空気配管１６、空気ニードルバルブ１７、水配管１８より構成され、バブル水流１２を発生する。また、この第２槽(マイクロナノバブル発生槽)１１には、界面活性剤タンク３２からの界面活性剤が薬品配管４４を経由して第２定量ポンプ３４により必要に応じて添加される。また、第２槽１１には、無機塩類タンク３７からの無機塩類が第５定量ポンプ３９により、薬品配管４６を経由して必要に応じて添加される。
【００８７】
上記界面活性剤や無機塩類の添加量は、水処理装置における全体的な観点から記載すると、後で述べる第５槽(測定槽)２９に設置されている酸化還元電位検出部３０と酸化還元電位調節計６２(２つ合わせて酸化還元電位計)の信号をシーケンサー３１で受ける。そして、このシーケンサー３１によって、第２定量ポンプ３４や第５定量ポンプ３９の吐出量が調整される。上述したように、ここで、界面活性剤と無機塩類の作用は、マイクロナノバブル発生装置７９が発生するマイクロナノバブルの発生量を飛躍的に増大させる添加剤である。マイクロナノバブルの発生量は、界面活性剤と無機塩類の添加の有る無しでは、相当異なり、添加が有ると極端に発生量が増大する。
【００８８】
次に、第２槽１１からオーバーフローで流出した被処理水は、オーバーフロー配管１９を経て第３槽(ナノバブル発生槽)２０に流入する。この第３槽２０には、ナノバブル発生装置８０が設置されている。この第３槽２０のナノバブル発生装置８０は、循環ポンプ２４、部品としてのナノバブル発生器２２、吸い込み配管２３、空気配管２５、空気ニードルバルブ２６、水配管２７より構成され、バブル水流２１を発生する。また、この第３槽(ナノバブル発生槽)２０には、界面活性剤タンク３２からの界面活性剤が第３定量ポンプ３５により薬品配管４５を経由して、必要に応じて添加される。また、第３槽２０には、無機塩類タンク３７から無機塩類が第６定量ポンプ４０により、薬品配管４７を経由して、必要に応じて添加される。
【００８９】
界面活性剤や無機塩類の添加量は、装置の観点から記載すると、先で述べる第５槽(測定槽)に設置されている酸化還元電位検出部３０と酸化還元電位調節計６２(２つ合わせて酸化還元電位計)の信号をシーケンサー３１で受けて、第３定量ポンプ３５や第６定量ポンプ４０の吐出量が調整される。上述したように、界面活性剤と無機塩類の作用は、ナノバブル発生装置８０が発生するナノバブルの発生量を飛躍的に増大させる添加剤としての作用である。上記ナノバブルの発生量は、界面活性剤と無機塩類の添加の有る無しでは、相当異なる。つまり、上記添加が有るとナノバブル発生量が極端に増大する。
【００９０】
なお、第２槽１１と第３槽２０の間には、槽の下部に下部マイクロバブル配管５１が設置され、浮遊物質を含まない被処理水が第３槽２０に流入する。この第３槽２０に設置されたナノバブル発生装置８０の吸い込み配管２３に、浮遊物質を含まない被処理水を流入させることで、ナノバブルを多量に発生させることができる。
【００９１】
次に、第３槽(ナノバブル発生槽)２０から流出した被処理水は、オーバーフロー配管２８を経由して、第４槽(浮遊物質分離槽)４８に流入する。この第４槽４８は、浮遊物質分離槽である。第１槽(マイクロバブル発生槽)５におけるマイクロバブル、第２槽１１におけるマイクロナノバブル、第３槽２０におけるナノバブルは、被処理水中の浮遊物質に付着することによって、第１槽５〜第３槽２０までの３つの水槽内で浮遊物質が浮上し、分離される。そして、第４槽(浮遊物質分離槽)４８に浮遊物質が流入した時点で、第４槽４８の水面４９の部分に集積し、高濃度浮遊物質排水配管５３から系外に排出される。
【００９２】
一方、第４槽４８において、浮遊物質が浮上して分離された洗浄水としての被処理水は、この第４槽４８と第５槽(測定槽)２９との間を連結している下部連通配管５４を通過して、第５槽２９に流入する。この第５槽２９には、上述したように、水中の酸化還元電位を測定するための酸化還元電位検出部３０が設置されている。この酸化還元電位検出部３０は、ナノバブルが有する酸化力を測定するための検出部であり、ナノバブル量と酸化還元電位は相関関係がある。
【００９３】
ここで、酸化還元電位検出部３０と酸化還元電位調節計６２とで構成した酸化還元電位計、第１定量ポンプ３３、第２定量ポンプ３４、第３定量ポンプ３５、第４定量ポンプ３８、第５定量ポンプ３９、第６定量ポンプ４０を信号線５５によって、シーケンサー３１に連結している。そして、上記シーケンサー３１は、上記酸化還元電位計から入力された信号に基づいて、信号線５５に第１〜第６定量ポンプ３３,３４,３５,３８,３９,４０を制御するための制御信号を出力する。これにより、界面活性剤タンク３２,無機塩類タンク３７から第１,第２,第３槽５,１１,２０への界面活性剤と無機塩類の添加量を、測定槽である第５槽２９において、設定した酸化還元電位が確保できるように、各定量ポンプ３３,３４,３５,３８,３９,４０が連携運転される。この運転により、水処理装置を構成する第５槽２９における洗浄水としての被処理水において、設定した酸化還元電位が確保される。
【００９４】
この第５槽(測定槽)２９において、洗浄水としての被処理水は、酸化還元電位が確保されるが、被処理水に溶解している成分は、充分処理されていない。つまり、この被処理水は、水質の指標であるＴＯＣ(全有機炭素)の項目は、充分処理されていない状態であり、さらに次段の洗浄水処理部７５において処理されることになる。
【００９５】
なお、ナノバブルは、物質に対する酸化力がある。ナノバブルは、物質に対する酸化力があることから、酸化還元電位は、プラスミリボルトで測定されるが、液体の種類や浴槽水における溶解成分、ナノバブル数、ナノバブルの密度により異なる。
【００９６】
そして、第５槽(測定槽)２９での酸化還元電位検出部３０による酸化還元電位に関する測定値を、酸化還元電位調節計６２で受けて調節し、シーケンサー３１に信号を送って、このシーケンサー３１によって各定量ポンプ３３、３４、３５、３８、３９、４０のそれぞれの吐出量を制御している。すなわち、酸化還元電位検出部３０、酸化還元電位調節計６２、およびシーケンサー３１による定量ポンプ３３、３４、３５、３８、３９、４０の吐出流量の調整,制御である。
【００９７】
この第１実施形態では、第５槽２９における被処理水の酸化還元電位を、例えば、＋(プラス)２０ｍＶ〜＋４０ｍＶの範囲で運転した。一般的なことであるが、排水処理の脱窒槽(すなわち還元槽)では、酸化に対して還元槽であるので、酸化還元電位はマイナスミリボルトで−５０ｍＶ〜−４００ｍＶの範囲であることが多い。
【００９８】
なお、酸化還元電位検出部３０および酸化還元電位調節計６２のメーカーとしては、特に限定しないが、この第１実施形態では、東亜ＤＫＫ株式会社の製品を採用した。
【００９９】
ここで、整理のため、ナノバブル製造部７４を構成している第１槽(マイクロバブル発生槽)５、第２槽(マイクロナノバブル発生槽)１１、第３槽(ナノバブル発生槽)２０、第４槽(浮遊物質分離槽)４８、第５槽(測定槽)２９での役割を纏めると以下の内容である。
【０１００】
(１) 第１槽(マイクロバブル発生槽)５：マイクロバブル発生装置７８と、界面活性剤と無機塩類の添加とによって、被処理水にマイクロバブルを多量に発生させるための槽
(２) 第２槽(マイクロナノバブル発生槽)１１：マイクロナノバブル発生装置７９と、界面活性剤と無機塩類の添加とによって、被処理水にマイクロナノバブルを多量に発生させるための槽
(備考) マイクロナノバブル発生装置７９は、装置単体としては正確に表現すると、マイクロバブル発生装置である。しかし、第２槽１１へ下部マイクロバブル配管５０から第１槽(マイクロバブル発生槽)５で形成されたマイクロバブル含有被処理水が流入する。よって、第２槽１１では、マイクロバブルを含有した被処理水をさらにマイクロナノバブル発生装置(マイクロバブル発生装置)７９でせん断することで、マイクロバブルとナノバブルの混合物(マイクロナノバブル)が発生する。そして、第２槽１１へ界面活性剤と無機塩類を添加することで、マイクロバブルとナノバブルの混合物すなわちマイクロナノバブルが多量に発生する。
【０１０１】
(３) 第３槽(ナノバブル発生槽)２０：ナノバブル発生装置８０は、装置単体として正確に表現すると、マイクロバブル発生装置である。しかし、下部マイクロナノバブル配管５１より、第２槽１１で形成されたマイクロナノバブル含有被処理水が第３槽２０に流入する。よって、このマイクロナノバブルを含有した被処理水をさらにナノバブル発生装置(マイクロバブル発生装置)８０でせん断することで、ナノバブルを中心としたマイクロバブルとの混合物(ナノバブル等)が発生する。さらに、第３槽２０に界面活性剤と無機塩類とを添加することで、被処理水(洗浄水)にはナノバブルを中心としたマイクロバブルの混合物すなわちナノバブル等が多量に発生する。
【０１０２】
(４) 第４槽(浮遊物質分離槽)４８：第１槽５〜第３槽２０において、各種バブルが付着することによって浮上した浮遊物質の集合体は、第４水槽４８において、物理的に浮遊物質集合体と被処理水とに分離され、浮遊物質集合体は、高濃度浮遊物質排水配管５３から排出される。
【０１０３】
(５) 第５槽(測定槽)２９：第１槽(マイクロバブル発生槽)５から第３槽(ナノバブル発生槽)２０までで発生し、第４槽(浮遊物質分離槽)４８を経由した被処理水(洗浄水)におけるナノバブルの量を、ナノバブルが有する酸化還元電位に基づき測定するための槽である。洗浄水におけるナノバブル量が不足している場合、すなわち酸化還元電位が設定値よりも低い場合は、シーケンサー３１が信号線５５に出力する信号により、界面活性剤タンク３２と無機塩類タンク３７から第１〜第３槽へ界面活性剤と無機塩類を添加して、酸化還元電位が設定値となる様にナノバブル量を増加させることができる。なお、界面活性剤と無機塩類のそれぞれの添加量、もしくは単独の添加量は、個々の被処理水それぞれ固有の条件に応じた値となる。また、界面活性剤と無機塩類のそれぞれの被処理水への添加量は、あらかじめの実験により確認できる内容である。
【０１０４】
次に、第１槽５、第２槽１１、第３槽２０でのマイクロバブル発生装置７８、マイクロナノバブル発生装置７９、ナノバブル発生装置８０、のメカニズムを詳細に説明する。このマイクロバブル発生装置７８、マイクロナノバブル発生装置７９、およびナノバブル発生装置８０は、正確には、装置としての性能は単独で使用した場合は、全てマイクロバブル発生装置である。
【０１０５】
上記マイクロバブル発生装置７８は、マイクロナノバブル発生装置７９およびナノバブル発生装置８０と比較して、使用空気量が２〜５リットル/分で多く、バブルのサイズも大きい。一方、マイクロナノバブル発生装置７９およびナノバブル発生装置８０の使用空気量は、１リットル/分で少なく、バブルのサイズもマイクロバブル発生装置７８と比較して小さい。
【０１０６】
ナノバブル製造部７４では、最終的に、ナノバブル含有被処理水を製造することが目的である。よって、はじめの第１槽５に設置したマイクロバブル発生装置７８で発生させるバブルサイズが大きくても、第３槽２０でナノバブルを含有した洗浄水を製造できれば目的を達成できる。よって、このナノバブル製造部７４では、第１,第２,第３の３段階の各槽５,１１,２０を経て、第１槽５,第２槽１１,第３槽２０による３段階のせん断でもってナノバブルを製造する。
【０１０７】
そして、上記第１槽５、第２槽１１、第３槽２０でのバブル含有被処理水をさらに循環ポンプ１５,２４、バブル発生器１３,２２へ導入することによって、マイクロバブル、マイクロナノバブル、およびナノバブルが形成されることになる。なお、この実施形態では、マイクロバブル発生器が設置された第１〜第３の３槽を直列に配置したが、マイクロバブル発生器が設置された４槽以上の槽を直列に配置して各マイクロバブル発生器を運転してもよい。
【０１０８】
次に、マイクロバブル発生装置７８、マイクロナノバブル発生装置７９、およびナノバブル発生装置８０のメカニズムについて説明する。
【０１０９】
マイクロバブル発生装置７８は、水中ポンプ型マイクロバブル発生機６と小型ブロワー７、空気配管８から構成されている。解りやすく言えば、水中ポンプにおけるインプラを高速回転させて、その部分に気体としての空気を小型ブロワーから供給して空気をせん断してマイクロバブルを発生させている。
【０１１０】
一方、マイクロナノバブル発生装置７９とナノバブル発生装置８０は、全く同じ構造,構成である。ただし、マイクロナノバブル発生装置７９は、マイクロバブル含有被処理水を吸い込み、ナノバブル発生装置８０は、マイクロナノバブル含有被処理水を吸い込んでいる点が異なる。マイクロナノバブル発生装置７９は、マイクロナノバブル発生器１３、吸い込み配管１４、循環ポンプ１５、空気配管１６、空気ニードルバルブ１７、水配管１８から構成されている。また、ナノバブル発生装置８０は、ナノバブル発生器２２、吸い込み配管２３、循環ポンプ２４、空気配管２５、空気ニードルバルブ２６、水配管２７から構成されている。
【０１１１】
そして、マイクロナノバブル発生器１３やナノバブル発生器２２において、流体力学的に圧力を制御し、負圧形成部分から空気を吸入し、高速流体運動させて、負圧部を形成し、バブルを発生させる。より解かりやす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、マイクロナノバブルやナノバブルを製造することができる。
【０１１２】
さらに詳細に説明する。マイクロナノバブル発生装置７９とナノバブル発生装置８０に使用している循環ポンプ１５と２４は、揚程１５ｍ以上(すなわち、１.５ｋｇ/ｃｍ２の高圧)の高揚程のポンプである。すなわち、この実施形態では、循環ポンプ１５と２４は、高揚程のポンプであり、かつトルクが安定している２ポールのポンプを選定することが望ましいが絶対的条件ではない。ポンプには、２ポールと４ポールがあり、２ポールのポンプが、トルクが安定している。また、循環ポンプ１５と２４は圧力の制御が望ましい。この高揚程のポンプの回転数を回転数制御器(一般的にはインバーターと呼ばれている)で目的にあった圧力とすることも可能である。循環ポンプ１５と２４を、目的にあった圧力とすれば、バブルサイズが纏まったバブルを製造できる。ここで、循環ポンプ１５と２４に接続したバブル発生器１３,２２によるバブル発生のメカニズムを記述する。
【０１１３】
マイクロナノバブル発生器１３とナノバブル発生器２２において、それぞれの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、発生器中心部に高速旋回させる気体空洞部を形成させる。次に、この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(オゾン、炭酸ガス、窒素ガス、酸素ガス、の場合もある)を、マイナス圧(負圧)を利用して、自動的に供給させる。この実施形態では、上記気体を単に空気としたが、目的によって、他の気体を選定してもよい。
【０１１４】
さらに、上記回転せん断流を切断,粉砕しながら混相流を回転させる。この切断,粉砕は、発生器出口付近における内外の気液二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。すなわち、マイクロナノバブル発生器１３とナノバブル発生器２２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、マイクロナノバブルやナノバブルを発生させる。より解かりやす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,溶解して圧送することにより、マイクロナノバブルやナノバブルを製造することができるのである。以上が、マイクロナノバブル発生装置７９とナノバブル発生装置８０のバブル発生のメカニズムである。
【０１１５】
次に、界面活性剤や無機塩類の作用について説明する。上述したように、界面活性剤や無機塩類の添加は、バブルの発生量を増大させる効果がある。
【０１１６】
(１) 界面活性剤：例えば、界面活性剤を含む洗剤の水溶液は、良く泡立つ。この現象は、空気と水との間の界面張力(表面張力とも言う)が低下するためである。このため、界面張力が低下して泡立ち、その結果として界面活性剤を添加するとナノバブル(マイクロバブル)を多量に発生させることができる。すなわち、水と空気が接触すると２相界面の面積をできるだけ小さくする力である界面張力が働くことになる。この界面張力を低下させる作用を界面活性と称し、少量で著しい効果を持つ物質を界面活性剤と言っている。
【０１１７】
(２) 無機塩類：例えば、淡水の滝での発泡よりも、海での海岸における発泡の方が良く観察できる。特に、冬の日本海での海岸での発泡は、広く知られている。すなわち、無機塩類を多く含む海水の方が、発泡は良く発生する。よって、結果として無機塩類を添加すると液の性質が電解質となり、泡の発生について好条件となり、ナノバブル(マイクロバブル)を多量に発生させることがでる。なお、この実施形態では、マイクロバブル発生装置７８は、具体的一例として、野村電子工業株式会社のマイクロバブラーＭＢ−４００を採用した。また、ナノバブル発生装置７９、およびナノバブル発生装置８０におけるバブル発生器１３,２２は、株式会社ナノプラネット研究所の製品であるマイクロバブル発生器Ｍ２型を採用した。
【０１１８】
ここで、３種類のバブルについて説明する。
【０１１９】
(ｉ) マイクロバブルは、その発生時において、１０〜数１０μｍの気泡径を有する気泡で、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。
【０１２０】
(ii) マイクロナノバブルは、１０μｍから数１００ｎｍ前後の直径を有する気泡であり、マイクロバブルとナノバブルの混合物とも言える。
【０１２１】
(iii) ナノバブルは、数１００ｎｍ以下の直径を有する気泡である。
【０１２２】
次に、洗浄水処理部７５について説明する。洗浄水処理部７５は、大きくは活性炭吸着塔７２と処理水槽８２から構成されている。洗浄水としての被処理水は、第５槽２９から吸い込み配管６８で活性炭吸着塔移送ポンプ６９に吸い込まれて、水配管７１を経由して活性炭吸着塔７２に導入される。この活性炭吸着塔７２に内蔵される活性炭としては、クラレケミカル株式会社の活性炭、商品名クラレコールの液相用活性炭ＫＷを採用した。この液相用活性炭ＫＷは、石炭ベースの活性炭で上水処理や排水処理に使用されている。活性炭は、元来被処理水中の有機物の物理的な吸着が主作用であるが、被処理水である洗浄水にナノバブルを含有していると、活性炭に繁殖した微生物が従来技術では考えられない程に活性化して、被処理水である洗浄水中の有機物であるイソプロピールアルコールや活性炭が吸着したイソプロピールアルコールを分解処理する。そして、洗浄水中のイソプロピールアルコール濃度が１００ｐｐｍ以下の２桁の濃度の場合、イソプロピールアルコールを活性炭吸着塔７２で確実に処理することになる。
【０１２３】
なお、この時の活性炭吸着塔７２での通水速度は、活性炭量１ｍ３当り、時間当たり１ｍ３の洗浄水を通水した。この通水速度は、水処理分野では、一般的な数値であるが、洗浄水中のイソプロピールアルコール濃度が１００ｐｐｍ以下の２桁の濃度の場合において、イソプロピールアルコール(ＩＰＡ)を活性炭吸着塔７２で確実に処理することができることが驚異的なことである。通常、水処理分野では、ＩＰＡの１桁のｐｐｍか多くても２０ｐｐｍ以下の被処理水を通水し、一定時間後に、例えば３ヶ月ごとに活性炭を交換するが、この第１実施形態では、活性炭の寿命を１.５年以上継続維持することができる。
【０１２４】
そして、活性炭吸着塔７２を出た被処理水としての洗浄水は、水配管８１を経て処理水槽８２に流入する。この処理水槽８２には、ＴＯＣ検出部８３が設置されており、設定値よりも洗浄水のＴＯＣ濃度が高い場合は、ナノバブル量が不足している。このとき、ＴＯＣ調節計８４が出力する調節信号を信号線８８を通してシーケンサー３１で受け、シーケンサー３１は上記調節信号に応じて、信号線５５に制御信号を出力し、界面活性剤や無機塩類の添加量を増加させる。これにより、発生するナノバブル量を増加させて洗浄水のＴＯＣ濃度を設定値以下にする制御を行う。なお、酸化還元電位調節計６２とＴＯＣ調節計８４とは、洗浄水の酸化還元電位、ＴＯＣ濃度を調節するために設けられており、この酸化還元電位,ＴＯＣ濃度に連携して、シーケンサー３１で界面活性剤,無機塩類の添加量を調整する。このシーケンサー３１は、最終的には、設定された酸化還元電位の値を確保し、かつ、設定されたＴＯＣ濃度以下となるように、第１〜第３定量ポンプ３３〜３５,第４〜第６定量ポンプ３８〜４０を制御することになる。なお、上記シーケンサー３１が信号線５５に出力する制御信号によって、第１撹拌機３６や第２撹拌機４１の運転を制御するようにしてもよい。
【０１２５】
この処理水槽８２の洗浄水は、吸い込み配管８５から処理水槽ポンプ８６で水配管８７を経由して、排ガス処理部７６の上部４の洗浄水配管５９に送出され、この洗浄水配管５９の散水ノズル６０から洗浄水１０９として散水される。
【０１２６】
なお、上記洗浄水処理部７５は、上記活性炭吸着塔７２の後段に順に精密ろ過膜装置と逆浸透膜装置とを有してよい。この場合には、洗浄水中の溶解成分を活性炭吸着塔７２、精密ろ過膜装置、逆浸透膜装置で処理して、洗浄水の水質を高度に高め、排ガス処理部での排ガス処理の性能を向上させることができる。
【０１２７】
また、上記洗浄水処理部７５は、上記処理水槽８２に設置された処理水ポンプを有してもよい。この処理水ポンプは空気を自吸してマイクロバブルを発生する加圧溶解ポンプであり、上記処理水ポンプで上記洗浄水を上記排ガス処理部へ返送する。この場合には、洗浄水を洗浄水処理部７５から排ガス処理部７６に送水する直前で、マイクロバブルを発生する渦流ポンプ(加圧溶解ポンプ)を使用するので、マイクロバブルが洗浄水に充分に残存している状態で、マイクロバブル含有洗浄水として利用でき、排ガスの処理効率を向上させることができる。
【０１２８】
また、上記処理水槽８２は、上記ＴＯＣ計に替えてＣＯＤ計を有し、このＣＯＤ計が計測した洗浄水のＣＯＤ値が設定値を超えたときにシーケンサー３１による制御でもって界面活性剤タンク３２や無機塩類タンク３７からの界面活性剤や無機塩類の添加量を増加させるようにしてもよい。なお、上記ＴＯＣ計に加えて上記ＣＯＤ計を備えてもよい。
【０１２９】
(第２の実施の形態)
次に、図２に、この発明の排ガス処理装置の第２実施形態を示す。この第２実施形態は、前述の第１実施形態の排ガス処理装置が有していた無機塩類タンク３７,第４定量ポンプ３８,第５定量ポンプ３９,第６定量ポンプ４０を有していない点だけが、前述の第１実施形態と異なる。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。
【０１３０】
前述の第１実施形態では、無機塩類タンク３７、第４定量ポンプ３８、第５定量ポンプ３９、第６定量ポンプ４０が設置されていた。しかし、被処理水としての洗浄水の水質によっては、それらの設備は必要なく、バブル発生量を増加させるためには、界面活性剤のみでも充分な被処理水としての洗浄水も存在する。
【０１３１】
要は、排ガス処理装置７７として、第５槽２９におけるナノバブルによる酸化還元電位の値や処理水槽８２におけるＴＯＣ濃度の値を設定値にすることが目的である。したがって、この第２実施形態は、目的とした酸化還元電位の設定値が低い場合やＴＯＣ濃度が低い場合に適合する。より具体的には、界面活性剤の添加のみでもって第５槽２９での酸化還元電位や処理水槽８２におけるＴＯＣ濃度の設定値を容易に満足できる場合、ナノバブル製造部７４でナノバブルが発生し易く、また、処理水槽８２でのＴＯＣ濃度が容易に設定値を確保できるような被処理水としての洗浄水が選定されている場合にこの第２実施形態が適合する。
【０１３２】
(第３の実施の形態)
次に、図３に、この発明の排ガス処理装置の第３実施形態を示す。この第３実施形態は、前述の第１実施形態が有していた界面活性剤タンク３２,第１定量ポンプ３３,第２定量ポンプ３４,第３定量ポンプ３５を有していない点だけが、前述の第１実施形態と異なる。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。
【０１３３】
前述の第１実施形態では、界面活性剤タンク３２、第１定量ポンプ３３、第２定量ポンプ３４、第３定量ポンプ３５が設置されていた。しかし、被処理水の水質によっては、それらの設備は必要なく、バブル発生量を増加させるためには、無機塩類のみでも充分な被処理水も存在する。
【０１３４】
要は、排ガス処理装置７７として、第５槽２９におけるナノバブルによる酸化還元電位の値や処理水槽８２におけるＴＯＣ濃度の値を設定値にすることが目的である。したがって、この第３実施形態は、目的とした酸化還元電位の設定値が低い場合やＴＯＣ濃度が低い場合に適合する。より具体的には、無機塩類の添加のみでもって、第５槽２９での酸化還元電位や処理水槽８２におけるＴＯＣ濃度の設定値を容易に満足できる場合、ナノバブル製造部７４でナノバブルが発生し易く、また、処理水槽８２でのＴＯＣ濃度が容易に設定値を確保できるような被処理水としての洗浄水が選定されている場合にこの第３実施形態が適合する。
【０１３５】
(第４の実施の形態)
次に、図４に、この発明の排ガス処理装置の第４実施形態を示す。この第４実施形態は、前述の第１実施形態が有していた酸化還元電位検出部３０と酸化還元電位調節計６２の代替として、ゼータ電位検出部９０とゼータ電位調節計７０が設置されている点だけが、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。
【０１３６】
ゼータ電位とは一般に、「表面電位によって形成された電気二重層の、滑り面での電位」と定義されている。ナノバブルの発生量とゼータ電位とは、相関関係があるので、酸化還元電位と同様に、このゼータ電位を、ナノバブル量を管理する手段として利用することができる。
【０１３７】
このナノバブルの発生量と相関関係があるゼータ電位の設定値は、被処理水の種類によって異なるが、例えば、−３０ｍＶ〜−７０ｍＶの範囲となる。
【０１３８】
なお、上記ゼータ電位検出部９０とゼータ電位調節計７０のメーカーは特に限定しないが、この実施形態では、一例として、日本ルフト株式会社のゼータ電位測定装置ＤＴ型におけるゼータ電位検出部９０とゼータ電位調節計７０を選定した。
【０１３９】
(第５の実施の形態)
次に、図５に、この発明の排ガス処理装置の第５実施形態を示す。この第５実施形態は、前述の第１実施形態における水中ポンプ型マイクロバブル発生機６等から構成されるマイクロバブル発生装置７８に替えて、マイクロバブル発生器９２、循環ポンプ９４等から構成されるマイクロバブル発生装置７８Ｚを有している点だけが、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、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。
【０１４０】
この第５実施形態では、第１槽(マイクロバブル発生槽)５に上記マイクロバブル発生装置７８Ｚが設置されている。このマイクロバブル発生装置７８Ｚは、マイクロバブル発生器９２と循環ポンプ９４等から構成され、吸い込み配管９３が循環ポンプ９４に接続され、循環ポンプ９４からの水配管９７がマイクロバブル発生器９２に接続されている。また、このマイクロバブル発生器９２に空気を供給する気体配管９５が接続され、この気体配管９５に気体ニードルバルブ９６が接続されている。
【０１４１】
この第５実施形態では、上記マイクロバブル発生装置７８Ｚが第１槽５に設置されているので、第１槽５において、前述の第１実施形態における水中ポンプ型マイクロバブル発生機６よりも細かい(すなわちサイズの小さい)マイクロバブルを発生させることができる。そして、最終的に、第５槽(測定槽)２９でのナノバブルのサイズを、より小さくすることができる。その結果、サイズがより小さいナノバブルでもって、フリーラジカル起因の酸化力や微生物活性化作用等の作用効果を向上できる。
【０１４２】
(第６の実施の形態)
次に、図６に、この発明の排ガス処理装置の第６実施形態を示す。この第６実施形態は、排気ファン２が排ガス処理部３に導入する排ガスを揮発性有機化合物(ＶＯＣ)含有排ガス９９とした点のみが、前述の第１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。
【０１４３】
前述の第１実施形態では、排気ファン２が排ガス処理部３に導入するべきガスが単に排ガス１であったが、この第６実施形態では、排ガス１を揮発性有機化合物(ＶＯＣ)含有排ガス９９に限定して排ガス処理部３に導入している。
【０１４４】
したがって、この第６実施形態では、まず最初に、排ガス処理部３において、揮発性有機化合物(ＶＯＣ)含有排ガス９９中の揮発性有機化合物を洗浄水に移行させる。続いて、ナノバブル製造部７４において、洗浄水中の浮遊物資を除去し、かつナノバブルを被処理水としての洗浄水中に含有させることができ、かつ、洗浄水処理部７５で、被処理水としての洗浄水中の揮発性有機化合物成分を分解処理することができる。
【０１４５】
その結果、洗浄水処理部７５で処理した洗浄水を再び排ガス処理部３に導入して、排ガス処理部３の性能を低下させることなく、処理した洗浄水を再使用することができる。
【０１４６】
(第７の実施の形態)
次に、図７に、この発明の排ガス処理装置の第７実施形態を示す。この第７実施形態は、次の(1),(2)の点だけが、前述の第６実施形態と異なる。
【０１４７】
(1) 排ガス処理部３の上部４に配置されている合成樹脂製充填材６１の上方に活性炭袋８９に収容された気相用活性炭９８が追加充填されていると共にこの気相用活性炭９８が上部穴あき板１００上に載置されている点。
【０１４８】
(2) 排ガス処理部３の下部５６の液相中に穴あき容器１０２に充填されている液相用活性炭１０３が配置されている点。
【０１４９】
よって、この第７実施形態では、前述の第６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６実施形態と異なる部分を説明する。
【０１５０】
この第７実施形態では、気相用活性炭９８としては、具体的な一例として、クラレケミカル株式会社のクラレコールＧＳを選定している。また、この第７実施形態では、液相用活性炭１０３としては、具体的一例として、クラレケミカル株式会社のクラレコールＫＷを選定している。
【０１５１】
この第７実施形態では、合成樹脂製充填材６１が排ガス処理部３の上部４に配置されているだけでなく、合成樹脂製充填材６１の上方に活性炭袋８９に収容された気相用活性炭９８が追加充填されている。よって、この第７実施形態では、排ガス中の成分を気相用活性炭９８で吸着処理することができる。また、時間の経過とともに気相用活性炭９８に微生物が繁殖し、洗浄水中のナノバブルにより、上記微生物が活性化して気相用活性炭９８が吸着した排ガス中の成分を分解することになる。その結果、気相用活性炭９８においては、吸着と再生が繰り返し行われ、取り替えの必要がなくなる。
【０１５２】
一方、排ガス処理部３の下部５６においても、この第７実施形態では、液相中に穴あき容器１０２に充填された液相用活性炭１０３が配置されている。したがって、排ガス処理部３の下部５６においても、時間の経過とともに液相用活性炭１０３に微生物が繁殖し、洗浄水中のナノバブルにより、上記微生物が活性化して液相用活性炭１０３が吸着した排ガス中の成分を分解することになる。
【０１５３】
このように、この第７実施形態によれば、排ガス処理部３において、上部４の気相用活性炭９８と下部５６の液相用活性炭１０３の両方の作用により、前述した第６実施形態と比較して、排ガス処理部３の下部５６から流出する時点で被処理水としての洗浄水の水質が向上する。
【０１５４】
(第８の実施の形態)
次に、図８に、この発明の排ガス処理装置の第８実施形態を示す。この第８実施形態は、活性炭吸着塔移送ポンプ６９と活性炭吸着塔７２との間に水配管７１,１１１で接続された急速ろ過塔１０１を備えた点だけが、前述の第６実施形態と異なっている。すなわち、この第８実施形態は、洗浄水処理部７５が活性炭吸着塔７２と処理水槽８２だけでなく急速ろ過塔１０１も有している点が、前述の第６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６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６実施形態と異なる部分を説明する。
【０１５５】
この第８実施形態では、前述の第６実施形態での洗浄水処理部７５が有していた活性炭吸着塔７２と処理水槽８２だけでなく、急速ろ過塔１０１をも有している。すなわち、活性炭吸着塔７２の前段に設置されている急速ろ過塔１０１によって、被処理水としての洗浄水中の浮遊物質を、浮遊物質分離槽である第４槽４８で除去したよりも、より確実に除去してから、被処理水としての洗浄水を活性炭吸着塔７２に導入することができる。その結果、活性炭吸着塔７２を出た処理水の水質は、前述の第６実施形態よりも向上する。
【０１５６】
なお、上記急速ろ過塔１０１の前段に接触酸化槽を有してもよい。この場合には、洗浄水中の溶解有機物濃度が高い場合、接触酸化槽で溶解有機物を微生物学的に経済的に処理することができる。そして、残存浮遊物質は、急速ろ過塔１０１でろ過処理され、また残存溶解有機物は、活性炭吸着塔７２の活性炭でろ過処理できる。
【０１５７】
(第９の実施の形態)
次に、図９に、この発明の排ガス処理装置の第９実施形態を示す。この第９実施形態は、第１槽５に、マイクロバブル発生装置７８に替えてマイクロバブル発生装置７８Ｗを設置した点だけが、前述の第６実施形態と異なる。よって、この第９実施形態では、前述の第６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６実施形態と異なる部分を説明する。
【０１５８】
前述の第６実施形態では、第１槽５に設置されているマイクロバブル発生装置７８が水中ポンプ型マイクロバブル発生機６を有していたが、この第９実施形態では、第１槽５にマイクロバブル発生装置７８Ｗが設置されており、このマイクロバブル発生装置７８Ｗは、渦流ポンプ１０５およびこの渦流ポンプ１０５に関係する配管等で構成されている。この渦流ポンプ１０５には吸い込み配管１０４と吐出配管１０６と空気配管１０８が接続され、空気配管１０８にはニードルバルブ１０７が取り付けられている。
【０１５９】
この第９実施形態と前述の第６実施形態との性能差は、渦流ポンプ１０５と水中ポンプ型マイクロバブル発生機６との性能差に相当している。この第９実施形態では、渦流ポンプ１０５の具体的一例として、株式会社ニクニの渦流ポンプＮＰＤ型を採用した。この渦流ポンプ１０５は、空気と水の両方を吸い込んでマイクロバブルを製造できるポンプであるが、量産化されていることから、水中ポンプ型マイクロバブル発生機６に比べて価格が少し高い程度である。
【０１６０】
また、渦流ポンプ１０５は、一般に高揚程であり、株式会社ニクニの渦流ポンプＮＰＤ型も最大揚程は、６０ｍである。マイクロバブルを発生させる原理は、水と空気をポンプのケーシング内部に吸い込み、外周に放射状の溝をもつ羽根車の回転により、ポンプのケーシング内壁に沿って渦を発生させて繰り返し加圧して、マイクロバブルを発生させる内容である。そのため、水中ポンプ型マイクロバブル発生機６が加圧しないで単に水と空気を混合して高速撹拌でマイクロバブルを発生させていたのに対し、渦流ポンプ１０５は、水と空気を加圧してマイクロバブルを発生させている。すなわち、渦流ポンプ１０５は、加圧することにより、水中ポンプ型マイクロバブル発生機６よりも微細なマイクロバブルを発生させることができる。
【０１６１】
よって、この第９実施形態によれば、第１水槽(マイクロバブル発生槽)５でより微細なマイクロバブルを発生させるので、結果としてナノバブル製造部７４でナノバブルの量を多く製造することができる。このことは、排ガス処理装置７７の全体的な性能を向上させることができる。
【０１６２】
なお、この第９実施形態の第１水槽(マイクロバブル発生槽)５における渦流ポンプ１０５周辺の状況について説明する。第１水槽５での被処理水としての洗浄水は、吸い込み配管１０４により渦流ポンプ１０５に吸い込まれる。また、空気は空気配管１０８から吸い込まれてニードルバルブ１０７により空気量が正確に制御されて渦流ポンプ１０５へ吸い込まれる。この渦流ポンプ１０５では、洗浄水と空気が加圧されて混合,高速撹拌されてマイクロバブルを発生し、吐出配管１０６からマイクロバブルが吐出する。
【０１６３】
尚、上記第１槽５だけでなく第２,第３槽の各槽が循環ポンプ１５,２４に替えて空気を自吸してマイクロバブルを発生する渦流ポンプを有してもよい。この場合には、渦流ポンプ(加圧溶解ポンプ)が合計３台設置されているので、汎用ポンプである渦流ポンプ(加圧溶解ポンプ)で  ナノバブルを経済的に製造することができる。また、渦流ポンプは、加圧して空気と水を混合するので、よりサイズの小さいバブルを製造することができる。
【０１６４】
(実験例)
図６に示した第６実施形態に基づいて、排ガス処理装置７７を排ガス処理部７６、ナノバブル製造部７４および洗浄水処理部７５から構成して、実験装置を製作した。
【０１６５】
この実験装置では、排ガス処理部７６の容量を２ｍ３とし、ナノバブル製造部７４における第１槽５の容量を０.４ｍ３とし、第２槽１１の容量を０.４ｍ３とし、第３槽２０の容量を０.４ｍ３とした。また、第４槽４８の容量を０.６ｍ３とし、第５槽２９の容量を０.２ｍ３とした。また、洗浄水処理部７５における活性炭吸着塔７２の容量を１.２ｍ３とし、処理水槽８２の容量を０.５ｍ３とした。
【０１６６】
そして、第１槽５に設置するマイクロバブル発生装置７８として野村電子工業株式会社の製品であるマイクロバブラＭＤ−４００を選定した。また、第２槽１１に設置するマイクロナノバブル発生装置７９および第３槽２０に設置するナノバブル発生装置として、同一の株式会社ナノプラネット研究所の製品Ｍ２型を選定した。
【０１６７】
また、第５槽２９に設置する酸化還元電位検出部３０と酸化還元電位調節計６２としては東亜ＤＫＫの製品を採用した。また、界面活性剤タンク３２に人体に影響しないカチオン界面活性剤を投入して第１撹拌機３６を運転して撹拌し、さらに無機塩類タンク３７に塩化ナトリウムを投入して第２撹拌機４１を運転して撹拌した。
【０１６８】
そして、排ガス処理部７６に半導体工場から発生するイソプロピールアルコールを主成分とする揮発性有機化合物含有排ガス９９を排気ファン２により排ガス処理部７６内に導入した。そして、２週間経過して実験装置が安定した後に排ガス処理部７６の入口である排気ダクト５２と排ガス処理部７６の出口である煙突５８出口での揮発性有機化合物の濃度を測定した。この濃度測定の結果を下記に示す。
(揮発性有機化合物濃度)
(排ガス処理部７６の入口) ……………  １７１ｐｐｍＣ
(排ガス処理部７６の出口) ……………   ５１ｐｐｍＣ
よって、この排ガス処理部７６による揮発性有機化合物の除去率は、７１％であった。
【０１６９】
なお、この濃度測定における試料採取では、補集バック(テドラーバック)を使用した。また、この濃度測定における分析方法としては、水素イオン化形分析計(ＦＩＤ)にて分析を行った。また、ｐｐｍＣの値は、炭素数が１のＶＯＣの容量に換算した。
【０１７０】
また、排ガス処理部３の下部５６の洗浄水と処理水槽８２の洗浄水の水質を測定したところ、下記の表１に示す内容であった。
(表１)
2010162519.tif 000003
【０１７１】
この表１の水質の中でＴＯＣおよびＣＯＤの除去率が５０％以下で一見悪いように見えるが、洗浄水は、排ガス処理装置７７内の排ガス処理部７６、ナノバブル製造部７４の各槽、および洗浄水処理部７５内を繰り返し循環しているので、この様な結果となる。この循環をせずに、洗浄水を排ガス処理装置７７にワンパスで通過させると、除去率は格段に向上する。ただし、ＳＳ(浮遊物質)の除去率は、９３％で高い除去率を維持しているが、第４槽４８で浮上分離により、浮遊物質としてのＳＳが確実に除去されるからである。
【０１７２】
また、第５槽(測定槽)２９での洗浄水をベックマン・コールター株式会社のコールターカウンターにて測定したところ、サイズが１８０ｎｍ付近を中心に１８６０００個/ｍｌのナノバブルを確認できた。また、その時の第５槽２９の洗浄水の酸化還元電位を測定したところ、＋３２ｍＶであった。
【符号の説明】
【０１７３】
１  排ガス
２  排気ファン
３  排ガス処理部
４  上部
５  第１槽
６  水中ポンプ型マイクロバブル発生機
７  小型ブロワー
８  空気配管
９  バブル水流
１０  最上部オーバーフロー配管
１１  第２槽
１２  バブル水流
１３  マイクロナノバブル発生器
１４  吸い込み配管
１５  循環ポンプ
１６  空気配管
１７  空気ニードルバルブ
１８  水配管
１９  最上部オーバーフロー配管
２０  第３槽
２１  バブル水流
２２  ナノバブル発生器
２３  吸い込み配管
２４  循環ポンプ
２５  空気配管
２６  空気ニードルバルブ
２７  水配管
２８  オーバーフロー配管
２９  第５槽
３０  酸化還元電位検出部
３１  シーケンサー
３２  界面活性剤タンク
３３   第１定量ポンプ
３４  第２定量ポンプ
３５  第３定量ポンプ
３６  第１撹拌機
３７  無機塩類タンク
３８  第４定量ポンプ
３９  第５定量ポンプ
４０  第６定量ポンプ
４１  第２撹拌機
４２〜４７  薬品配管
４８  第４槽
４９  第４槽水面
５０  下部マイクロバブル配管
５１  下部マイクロナノバブル配管
５２  排気ダクト
５３  高濃度浮遊物質排水配管
５４  下部連通配管
５５  信号線
５６  下部
５７  処理ガス
５８  煙突
５９  洗浄水配管
６０  散水ノズル
６１  合成樹脂製充填材
６２  酸化還元電位調節計
６３  下部穴あき板
６４  水面
６５  吸い込み配管
６６  移送ポンプ
６７  水配管
６８  吸い込み配管
６９  活性炭吸着塔移送ポンプ
７０  ゼータ電位調節計
７１  水配管
７２  活性炭吸着塔
７３  処理水配管
７４  ナノバブル製造部
７５  洗浄水処理部
７６  排ガス処理部
７７  排ガス処理装置
７８  マイクロバブル発生装置
７９  マイクロナノバブル発生装置
８０  ナノバブル発生装置
８１  水配管
８２  処理水槽
８３  ＴＯＣ(全有機炭素)検出部
８４  ＴＯＣ(全有機炭素)調節計
８５  吸い込み配管
８６  処理水槽ポンプ
８７  水配管
８８  信号線
８９  活性炭袋
９０  ゼータ電位検出部
９１  バブル水流
９２  マイクロバブル発生器
９３  吸い込み配管
９４  循環ポンプ
９５  気体配管
９６  気体ニードルバルブ
９７  水配管
９８  気相用活性炭
９９  揮発性有機化合物(ＶＯＣ)含有排ガス
１００  上部穴あき板
１０１  急速ろ過塔
１０２  穴あき容器
１０３  液相用活性炭
１０４  吸い込み配管
１０５  渦流ポンプ
１０６  吐出配管
１０７  ニードルバルブ
１０８  空気配管
１０９  洗浄水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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