(57)【要約】     【課題】  マイクロナノバブルを安定的に発生させることができ、排水処理効率の向上を図れる排水処理装置を提供する。    【解決手段】  この排水処理装置は、界面活性剤添加部を構成する界面活性剤ポンプ８,界面活性剤タンク９によって界面活性剤をマイクロナノバブル反応槽３に添加する。これにより、マイクロナノバブル反応槽３においてマイクロナノバブル発生機４は界面活性剤を含有する被処理水を原水としてマイクロナノバブルを安定して効率よく発生できる。したがって、マイクロナノバブル反応槽に導入された排水をマイクロナノバブルでもって効率よく前処理でき、排水処理効率の向上を図れる上に、この前処理の次工程の排水処理装置１４の処理負荷を低減でき、排水処理装置１４の規模の縮小化を図れる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロナノバブル発生機を有するマイクロナノバブル反応槽に排水を導入する工程と、
上記マイクロナノバブル反応槽に界面活性剤を添加する工程とを備えることを特徴とする排水処理方法。
【請求項２】
排水が導入されると共にマイクロナノバブル発生機を有するマイクロナノバブル反応槽と、
上記マイクロナノバブル反応槽に界面活性剤を添加する界面活性剤添加部とを備えることを特徴とする排水処理装置。
【請求項３】
請求項１に記載の排水処理方法において、
上記マイクロナノバブル発生機に接続している空気吸込管から上記マイクロナノバブル発生機に空気が吸い込まれ、
界面活性剤ポンプから上記マイクロナノバブル反応槽に界面活性剤が添加され、
上記マイクロナノバブル反応槽の液面を液面計で検出し、この液面計が出力する液面検出信号に基づいて、上記空気吸込管の空気流量を調節する電磁バルブの開閉度または上記界面活性剤ポンプの吐出量のうちの少なくとも一方、又は両方を制御することを特徴とする排水処理方法。
【請求項４】
請求項２に記載の排水処理装置において、
上記界面活性剤添加部は界面活性剤ポンプを有し、
上記マイクロナノバブル発生機に接続された空気吸込管と、
上記空気吸込管の空気流量を調節する電磁バルブと、
上記マイクロナノバブル反応槽の液面を検出して液面検出信号を出力する液面計と、
上記液面計が出力する液面検出信号に基づいて、上記電磁バルブの開閉度と、上記界面活性剤ポンプの吐出量を制御する制御部とを備えたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項５】
請求項１に記載の排水処理方法において、
上記マイクロナノバブル反応槽に導入される排水が界面活性剤を含有していない場合には、上記マイクロナノバブル反応槽に界面活性剤を添加する一方、上記マイクロナノバブル反応槽に導入される排水が界面活性剤を含有している場合には、上記マイクロナノバブル反応槽に界面活性剤を添加しないことを特徴とする排水処理方法。
【請求項６】
請求項１に記載の排水処理方法において、
上記マイクロナノバブル反応槽に導入される排水が界面活性剤を所定量未満だけ含有している場合には、上記マイクロナノバブル反応槽に界面活性剤を添加する一方、上記マイクロナノバブル反応槽に導入される排水が上記界面活性剤を上記所定量以上含有している場合には、上記マイクロナノバブル反応槽に界面活性剤を添加しないことを特徴とする排水処理方法。
【請求項７】
請求項１に記載の排水処理方法において、
上記界面活性剤が、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、およびノニオン界面活性剤のうちの少なくとも１つであることを特徴とする排水処理方法。
【請求項８】
請求項１に記載の排水処理方法において、
上記界面活性剤は、上記マイクロナノバブル反応槽の次工程の排水処理部による排水処理によって分解される界面活性剤であることを特徴とする排水処理方法。
【請求項９】
請求項１に記載の排水処理方法において、
上記マイクロナノバブル反応槽からマイクロナノバブルを含んだ排水を、次工程の排水処理を行う次工程排水処理部に導入する工程を備え、
上記次工程排水処理部は、生物処理、化学処理、物理処理のうちの少なくとも１つの処理を行うことを特徴とする排水処理方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の排水処理方法において、
上記マイクロナノバブル反応槽での処理水中の溶存酸素濃度を上昇させて維持する工程を有することを特徴とする排水処理方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の排水処理方法において、
上記次工程排水処理部は、生物処理、化学処理、物理処理のうちの少なくとも２つ以上の処理を行うことを特徴とする排水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、排水処理装置および排水処理方法に関する。この発明は、例えば、マイクロナノバブルを効率的に発生させて、排水を前処理し、排水処理装置にかかる負荷を低減し、排水処理装置の全体としてのコンパクト化および処理水質の向上が可能な排水処理装置および排水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
排水処理方法や排水処理装置において、一般的な前処理方法や前処理装置としては、いくつかの方法や装置が従来から存在している。一例として、生物処理装置の前処理装置としては、沈澱、ろ過、ｐＨ調整、オゾン酸化、吸着等を行う前処理装置がある。この前処理装置の目的は、次工程における排水処理装置の生物学的、または化学的、物理学的な負荷を低減することであり、当該排水処理装置の規模の縮小、当該排水処理装置からの処理水の処理品質の向上等が期待できる。
【０００３】
ところで、特許文献１(特開２００４−１２１９６２号公報)には、従来技術としてのナノバブルを利用する方法および装置が記載されている。この技術は、ナノバブルが、浮力の減少、気泡表面積の増加、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有することを活用したものである。より具体的には、それらの特性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、殺菌機能を発揮することによって、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。
【０００４】
また、特許文献２(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記載されている。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液体中で超音波を印加する工程から構成されている。
【０００５】
ところで、マイクロナノバブルの作用や機能が調査研究されている中、マイクロナノバブルを効率的に発生する方法や装置が研究されている。一般に、マイクロバブルは、直径が５０ミクロン以下の微細気泡であり、ナノバブルは直径が１ミクロン未満の微細気泡と定義されている。
【０００６】
しかし、マイクロバブルとナノバブルの両方を同時に発生させることには、技術的課題があった。マイクロバブルは、水中に放出するとまるで白く牛乳のようになり、発生を止めても数分間は白濁したままである。しかし、発生の条件が適正でないと白濁しなくなり、ナノバブルは当然として、マイクロバブルも発生しなくなる現象が発生した。
【０００７】
排水処理に際して、水中に安定的にマイクロナノバブルを発生させることは、マイクロナノバブルが有する機能を効果的に発揮させる上で重要になる。
【特許文献１】特開２００４−１２１９６２号公報
【特許文献２】特開２００３−３３４５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、この発明の課題は、マイクロナノバブルを安定的に発生させることができ、排水処理効率の向上を図れる排水処理装置および排水処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、この発明の排水処理方法は、マイクロナノバブル発生機を有するマイクロナノバブル反応槽に排水を導入する工程と、
上記マイクロナノバブル反応槽に界面活性剤を添加する工程を備えることを特徴としている。
【００１０】
この発明の排水処理方法によれば、界面活性剤をマイクロナノバブル反応槽に添加することによって、マイクロナノバブル反応槽においてマイクロナノバブル発生機は界面活性剤を含有する被処理水を原水としてマイクロナノバブルを安定して効率よく発生できる。したがって、マイクロナノバブル反応槽に導入された排水をマイクロナノバブルでもって効率よく前処理できる。これにより、この前処理の次工程の排水処理部での処理負荷の軽減を図れ、次工程の排水処理部の規模の縮小化を図れる。
【００１１】
また、一実施形態の排水処理装置は、排水が導入されると共にマイクロナノバブル発生機を有するマイクロナノバブル反応槽と、上記マイクロナノバブル反応槽に界面活性剤を添加する界面活性剤添加部とを備える。
【００１２】
この実施形態の排水処理装置によれば、界面活性剤添加部が界面活性剤をマイクロナノバブル反応槽に添加することによって、マイクロナノバブル反応槽においてマイクロナノバブルを安定して効率よく発生できる。したがって、マイクロナノバブル反応槽に導入された排水をマイクロナノバブルでもって効率よく前処理でき、排水処理効率の向上を図れる上に、この前処理の次工程の排水処理部の処理負荷を低減でき、排水処理部の規模の縮小化を図れる。
【００１３】
また、一実施形態の排水処理方法は、上記マイクロナノバブル発生機に接続している空気吸込管から上記マイクロナノバブル発生機に空気が吸い込まれ、
界面活性剤ポンプから上記マイクロナノバブル反応槽に界面活性剤が添加され、
上記マイクロナノバブル反応槽の液面を液面計で検出し、この液面計が出力する液面検出信号に基づいて、上記空気吸込管の空気流量を調節する電磁バルブの開閉度または上記界面活性剤ポンプの吐出量のうちの少なくとも一方を制御する。
【００１４】
この実施形態の排水処理方法によれば、マイクロナノバブル反応槽において空気吸込管からマイクロナノバブル発生機に吸い込まれる空気の量が適正量でなく過多な場合には、マイクロナノバブル反応槽においてマイクロナノバブルよりも大きなバブルが発生する。この場合、マイクロナノバブル反応槽における泡面が上昇するので、液面計が泡面を感知し、液面計が出力する液面検出信号に基づいて、電磁バルブを絞ることで、空気吸込管からマイクロナノバブル発生機に吸い込まれる空気の量を適正にして、マイクロナノバブルを安定に発生させる。また、界面活性剤ポンプからマイクロナノバブル反応槽に添加される界面活性剤が適正量よりも少ない場合には、マイクロナノバブル反応槽においてマイクロナノバブルよりも大きなバブルが発生する。この場合、マイクロナノバブル反応槽における泡面が上昇するので、液面計が泡面を感知し、液面計が出力する液面検出信号に基づいて、界面活性剤ポンプの吐出量を増加させることで、マイクロナノバブルを安定に発生させる。したがって、この実施形態によれば、マイクロナノバブルを安定的に発生させることができ、排水処理効率の向上を図れる。
【００１５】
また、一実施形態の排水処理装置では、上記界面活性剤添加部は界面活性剤ポンプを有し、
上記マイクロナノバブル発生機に接続された空気吸込管と、
上記空気吸込管の空気流量を調節する電磁バルブと、
上記マイクロナノバブル反応槽の液面を検出して液面検出信号を出力する液面計と、
上記液面計が出力する液面検出信号に基づいて、上記電磁バルブの開閉度または上記界面活性剤ポンプの吐出量のうちの少なくとも一方または両方を制御する制御部とを備えた。
【００１６】
この実施形態の排水処理装置によれば、上記液面計が上記マイクロナノバブル反応槽の泡面を検出して出力する液面検出信号によって、マイクロナノバブル反応槽においてマイクロナノバブルが安定に発生しているか否かを検出できる。そして、制御部は、上記液面計が出力する液面検出信号に基づいて、上記電磁バルブの開閉度または上記界面活性剤ポンプの吐出量のうちの少なくとも一方または両方を制御する。これにより、マイクロナノバブルが安定に発生するように、マイクロナノバブル発生機へ供給される空気量やマイクロナノバブル反応槽へ供給される界面活性剤の量を制御可能となる。したがって、この実施形態によれば、マイクロナノバブルを安定的に発生させることができ、排水処理効率の向上を図れる。尚、マイクロナノバブルが適正に発生している場合は、泡面はマイクロナノバブル反応槽内を上昇しないことが実験により判明している。
【００１７】
また、一実施形態の排水処理方法では、上記マイクロナノバブル反応槽に導入される排水が界面活性剤を含有していない場合には、上記マイクロナノバブル反応槽に界面活性剤を添加する一方、上記マイクロナノバブル反応槽に導入される排水が界面活性剤を含有している場合には、上記マイクロナノバブル反応槽に界面活性剤を添加しない。
【００１８】
この実施形態の排水処理方法によれば、上記排水が、例えば半導体工場の現像廃液である場合のように、界面活性剤を充分に含有している場合には、マイクロナノバブル反応槽に界面活性剤を添加しないので、ランニングコストを低減できる。
【００１９】
また、一実施形態の排水処理方法では、上記マイクロナノバブル反応槽に導入される排水が界面活性剤を所定量未満だけ含有している場合には、上記マイクロナノバブル反応槽に界面活性剤を添加する一方、上記マイクロナノバブル反応槽に導入される排水が上記界面活性剤を上記所定量以上含有している場合には、上記マイクロナノバブル反応槽に界面活性剤を添加しない。
【００２０】
この実施形態の排水処理方法によれば、上記排水が、例えば半導体工場の酸排水やアルカリ排水のように界面活性剤が混入しているがマイクロナノバブルを充分に発生させるには不足である場合には、不足分の界面活性剤をマイクロナノバブル反応槽に添加する。これにより、マイクロナノバブル反応槽においてマイクロナノバブルを常に安定的に発生させることができる。
【００２１】
また、一実施形態の排水処理方法では、上記界面活性剤が、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、およびノニオン界面活性剤のうちの少なくとも１つである。
【００２２】
この実施形態の排水処理方法によれば、処理対象となる排水および排水処理の内容に応じて、上記各界面活性剤の中から所望の界面活性剤を選定できる。例えば、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、およびノニオン界面活性剤のうちから、次の排水処理工程で分解可能な界面活性剤を選定できる。
【００２３】
また、一実施形態の排水処理方法では、上記界面活性剤は、上記マイクロナノバブル反応槽の次工程の排水処理部による排水処理によって分解される界面活性剤である。
【００２４】
この実施形態によれば、上記界面活性剤は、マイクロナノバブル反応槽を出てから次工程の排水処理部において短時間で分解されるから、処理水に残存する界面活性剤を少なくすることができる。
【００２５】
また、一実施形態の排水処理方法では、上記マイクロナノバブル反応槽からマイクロナノバブルを含んだ排水を、次工程の排水処理を行う次工程排水処理部に導入する工程を備え、上記次工程排水処理部は、生物処理、化学処理、物理処理のうちの少なくとも１つの処理を行う。
【００２６】
この実施形態の排水処理方法によれば、生物処理、化学処理、物理処理のうちの少なくとも１つの処理を行う次工程排水処理部に対して、マイクロナノバブルを含んだ排水を安定供給できる。したがって、各種排水処理に対応して処理の効率向上を図れる。
【００２７】
また、一実施形態の排水処理方法では、上記マイクロナノバブル反応槽での処理水中の溶存酸素濃度を上昇させて維持する工程を有する。
【００２８】
この実施形態の排水処理方法によれば、次工程排水処理部が生物処理を行う場合、曝気槽の曝気量を削減でき、省エネルギーを図れる。
【００２９】
また、一実施形態の排水処理方法では、上記次工程排水処理部は、生物処理、化学処理、物理処理のうち少なくとも２つ以上の処理を行うことができる。
【００３０】
マイクロナノバブルは、通常のバブルが水面に上昇して、破裂することなく、水中に継続的に持続される特徴がある。一実験例では、マイクロバブルが水中で維持される時間は３分から４分間程度であり、ナノバブルは、１ケ月間も長く水中に維持されている。したがって、マイクロナノバブルには、水中の溶存酸素を上昇させて維持する機能を有している。例えば、生物処理装置の曝気槽において、水中の溶存酸素を上昇させて維持することによって、曝気槽における省エネルギーを図れる。また、ナノバブルは、直径が１ミクロン以下のバブルであるので、生物の細胞レベルの直接的な作用を行って、特に、微生物の活性を増加させることができる。
【発明の効果】
【００３１】
この発明の排水処理方法によれば、界面活性剤をマイクロナノバブル反応槽に添加することによって、マイクロナノバブル反応槽においてマイクロナノバブル発生機は界面活性剤を含有する被処理水を原水としてマイクロナノバブルを安定して効率よく発生できる。したがって、マイクロナノバブル反応槽に導入された排水をマイクロナノバブルでもって効率よく前処理でき、排水処理効率の向上を図れる上に、この前処理の次工程の排水処理部での処理負荷の軽減を図れ、次工程の排水処理部の規模の縮小化を図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
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。
【００３３】
(第１の実施の形態)
図１に、この発明の排水処理装置の第１実施形態を模式的に示す。この第１実施形態は、調整槽１と、マイクロナノバブル発生機４を有するマイクロナノバブル反応槽３と、界面活性剤添加部を構成する界面活性剤ポンプ８,界面活性剤タンク９と、次工程排水処理部としての次工程排水処理装置１４とを備える。
【００３４】
この実施形態では、調整槽１に、一例として各種半導体工場排水が導入され、調整槽１において、この各種半導体工場排水の水量と水質が調整される。この調整槽１に導入される半導体工場排水としては、現像廃液のように有機物含有廃液である場合もあれば、酸排水としてのフッ素含有排水、アルカリ排水としてのアンモニア排水等である場合もあり、半導体工場の排水ならば特に限定しない。このような半導体工場の排水の特徴としては、各種様々な薬品が混入した排水であるが、クリーンルームで薬品を主としてウエハなどの洗浄に使用するので、一般的に浮遊物質が少ない。上記マイクロナノバブル発生機４に導入される供給水に、１ｍｍ以上の浮遊物質が存在すると、マイクロナノバブル発生口が小さいことに起因して、詰まり等のトラブルが発生するが、半導体工場排水は、浮遊物質が少ないので、浮遊物質が原因で、詰まり等のトラブルが発生する可能性は少ない。すなわち、半導体工場の排水は、浮遊物質が殆ど含有されていないことから、マイクロナノバブル発生機に導入する供給水としては適している。
【００３５】
調整槽１には調整槽ポンプ２が設置されており、この調整槽ポンプ２は、処理対象である半導体工場排水を調整槽１からマイクロナノバブル反応槽３に導入する。このマイクロナノバブル反応槽３は、その内部に、マイクロナノバブル発生機４が設置されている。このマイクロナノバブル発生機４には、空気吸込管６と、送水側配管１３が接続されている。この送水側配管１３には循環ポンプ５が連結されている。上記マイクロナノバブル発生機４は空気吸込管６から空気が供給され、送水側配管１３から循環ポンプ５によってマイクロナノバブル反応槽３の下部からの処理水が供給水として供給される。上記マイクロナノバブル発生機４は、供給された空気と供給水とを使用して、マイクロナノバブルを発生する。
【００３６】
上記空気吸込管６には、空気流量調整バルブ７が取り付けられている。この空気流量調整バルブ７は液面計１０からの液面検出信号が入力される制御部としての調節計Ｒ１によって、開度が調節される。この空気流量調整バルブ７を絞り、開度を少なくすると、空気流量が減少してマイクロナノバブルが発生しやすくなる。逆に、この空気流量調整バルブ７の開度を大きくすると、マイクロナノバブルは発生せずに、一般の大きなバブルが発生する。この大きなバブルは、マイクロナノバブル反応槽３において水面の上部に泡となって溜まって行くが、マイクロナノバブルは、この水面上に溜まって行くことは少ない。
【００３７】
また、マイクロナノバブル反応槽３には、界面活性剤タンク９に接続された界面活性剤ポンプ８と界面活性剤配管Ｌ８とを経由して、界面活性剤が添加される。この界面活性剤の添加によって、マイクロナノバブル反応槽３において、マイクロナノバブルの発生を高める効果がある。このマイクロナノバブル反応槽３に対する界面活性剤の添加と空気流量調整バルブ７の開閉度調整とによって、マイクロナノバブル反応槽３に導入された被処理水において、マイクロナノバブルが適正に発生することとなる。なお、上記界面活性剤としては、例えば、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、およびノニオン界面活性剤が挙げられるが、次の排水処理工程で分解可能な界面活性剤を選定することが望ましい。
【００３８】
マイクロナノバブル反応槽３において、被処理水に界面活性剤を含有している場合と被処理水に界面活性剤を含有していない場合とを比較すると、界面活性剤を含有している場合の方が格段にマイクロナノバブルの発生効率が良い。
【００３９】
そこで、この実施形態では、マイクロナノバブル反応槽３での被処理水の液面においてマイクロナノバブルよりも大きなバブルが発生して液面計１０に接触すると、この液面計１０が液面検出信号となる電気的信号を出力する。この液面計１０が出力する液面検出信号は制御部としての調節計Ｒ２に入力され、この調節計Ｒ２の制御により、界面活性剤タンク９に付属設置されている界面活性剤ポンプ８が作動する。これにより、マイクロナノバブルが安定に発生するように、マイクロナノバブル反応槽３へ供給される界面活性剤の量を自動的に制御している。
【００４０】
この液面計１０は、上部電極棒１１と下部電極棒１２と電極棒アース１８とを有している。上述の通常の大きなバブル(マイクロナノバブルではない通常のバブル)が発生した場合は、被処理水液面でバブルが上昇して、まず、下部電極棒１２に接して通電状態となる。すると、この液面計１０は第１の液面検出信号を出力し、調節計Ｒ１は空気流量調整バルブ７に対して第１回目の絞り制御を行って、マイクロナノバブル発生機４の吸込空気量を減少させる。同時に、上記液面計１０からの上記第１の液面検出信号によって、調節計Ｒ２は界面活性剤ポンプ８に対して第１回目の制御を行い、界面活性剤の添加量が増量される。
【００４１】
しかし、この第１回目の制御にもかかわらず、処理水液面においてさらに通常の大きなバブルが発生して、ついには上部電極棒１１に接して通電状態となった場合、液面計１０は第２の液面検出信号を出力する。この第２の液面検出信号によって、調節計Ｒ１は空気流量調整バルブ７に対して第２回目の絞り制御を行って、マイクロナノバブル発生機４の吸込空気量を減少させる。同時に、上記液面計１０からの上記第２の液面検出信号によって、調節計Ｒ２は界面活性剤ポンプ８に対して第２回目の制御を行い、界面活性剤の添加量が増量される。
【００４２】
逆に、上記第１回目の制御の結果、被処理水液面において、上記通常の大きなバブルが少なくなり、上部電極棒１１と下部電極棒１２に大きなバブルが接しなくなった場合は、上記液面計１０は第３の液面検出信号を出力する。この第３の液面検出信号が入力された調節計Ｒ１は空気流量調整バルブ７の開度を広げることにより、マイクロナノバブルの相対的な量を増加させる。同時に、上記第３の液面検出信号が入力された調節計Ｒ２は、界面活性剤ポンプ８を制御して、界面活性剤の添加量を減少させる。
【００４３】
上述のように、マイクロナノバブル発生機４へ供給される空気量やマイクロナノバブル反応槽３へ供給される界面活性剤の量を制御することによって、マイクロナノバブルの発生は適正に維持されることとなる。
【００４４】
一般に、半導体工場の各種排水は、量的に差はあるものの、界面活性剤を含有しているが、この排水に含有される界面活性剤の量が適正な界面活性剤量でない場合には、マイクロナノバブルの発生量は極端に減少する。
【００４５】
すなわち、マイクロナノバブル反応槽３において、排水が界面活性剤を含む成分の変化によって、マイクロナノバブル反応槽３において、マイクロナノバブルの発生量が変化することとなる。よって、上述のように、空気流量調整バルブ７の開度調整と界面活性剤ポンプ８による界面活性剤の添加量の調整によって、マイクロナノバブルの発生量を必要分だけ確保している。したがって、この実施形態によれば、半導体工場排水の水質上の変化が仮に起きても、マイクロナノバブル反応槽３において、マイクロナノバブルを安定的に発生することが可能となる。
【００４６】
なお、マイクロナノバブル発生機４は、市販されているものならば、メーカーを限定するものではなく、具体的一例として、株式会社ナノプラネット研究所のものを採用できる。また、マイクロナノバブル発生機４の他の一例としては、西華産業株式会社のマイクロバブル水製造装置や資源開発株式会社のマイクロバブル水製造装置を採用してもよい。このマイクロナノバブル発生機４は、目的にしたがって選定すれば良い。
【００４７】
マイクロナノバブル反応槽３においては、マイクロナノバブル発生機４から発生したマイクロナノバブルによって、被処理水がマイクロバブル処理される。そして、マイクロナノバブル反応槽３のマイクロナノバブル発生機４から発生したマイクロナノバブルで処理された被処理水は、次工程排水処理部である次工程排水処理装置１４に導入される。上記マイクロナノバブル反応槽３におけるマイクロナノバブル処理は、この次工程排水処理装置１４に対する負荷を軽減している。
【００４８】
ここで３種類のバブルについて説明する。
【００４９】
(ｉ) 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。
【００５０】
(ii)  マイクロバブルは、直径が５０ミクロン(μｍ)以下の微細気泡で、水中で縮小していき、ついには消滅(完全溶解)してしまう。
【００５１】
(iii)  ナノバブルは、マイクロバブルよりさらに小さいバブルで直径が１ミクロン以下(例えば直径が１００〜２００ｎｍ)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。
【００５２】
したがって、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である。
【００５３】
この実施形態によれば、上述の如く、界面活性剤添加部を構成する界面活性剤ポンプ８,界面活性剤タンク９が界面活性剤をマイクロナノバブル反応槽３に添加することによって、マイクロナノバブル反応槽３においてマイクロナノバブルを安定して効率よく発生できる。したがって、マイクロナノバブル反応槽３に導入された排水をマイクロナノバブルでもって効率よく前処理できる。これにより、次工程排水処理装置１４の負荷を低減して規模の縮小化を図れる。
【００５４】
(第２の実施の形態)
次に、図２に、この発明の排水処理装置の第２実施形態を示す。この第２実施形態は、前述の第１実施形態のマイクロナノバブル反応槽３の後段に次工程排水処理装置１４に替えて生物処理装置１５を設置した点だけが前述の第１実施形態と異なる。よって、この第２実施形態では、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、第１の実施形態と異なる部分を説明する。
【００５５】
マイクロナノバブルは、有機物の酸化に加えて、特に、ナノバブルによる水中の溶存酸素の継続的な維持作用がある。よって、この実施形態によれば、マイクロナノバブル反応槽３の後段に設置されている生物処理装置１５に対する有機物処理の負荷を減少できる。また、この実施形態によれば、生物処理装置１５が備える生物処理槽としての曝気槽等の曝気空気量を節約することができる。特に、ナノバブルは、処理水中に１ケ月以上存在するといわれているので、ナノバブルが溶解して、曝気槽内の溶存酸素を維持し、曝気空気量を節約することができる。より具体的には、この実施形態は、半導体工場排水としての現像廃液の生物処理装置に利用できる。
【００５６】
尚、現像廃液の生物処理装置としては、通常の曝気槽と沈澱槽との組み合わせと、沈澱槽が無い液中膜を利用した曝気槽があるが、本実施形態はどちらにも採用可能である。
【００５７】
(第３の実施の形態)
次に、図３に、この発明の排水処理装置の第３実施形態を示す。この第３実施形態は、上述した第１実施形態のマイクロナノバブル反応槽３の後段に次工程排水処理装置１４に替えて化学処理装置１６を備えた点だけが第１実施形態と異なる。よって、この第２実施形態では、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、第１実施形態と異なる部分を説明する。
【００５８】
マイクロナノバブルの作用として、化学反応に触媒的に作用することが判明している。よって、この第３実施形態によれば、マイクロナノバブルの触媒作用によって、マイクロナノバブル反応槽３の後段に設置されている化学処理装置１６での化学反応を通常の化学反応以上に進行させることができる。
【００５９】
マイクロバブルは被処理水中において数分間継続存在するし、ナノバブルは処理水中に１ケ月以上存在するといわれているので、化学処理装置１６での化学反応に対する効果的な触媒作用を実現できることとなる。この化学処理装置１６としては、より具体的には、半導体工場排水としてのフッ酸排水の化学処理装置などが該当する。この第３実施形態によれば、化学処理装置１６を、一例として、フッ酸排水に水酸化カルシウム(消石灰)を添加して、フッ化カルシウムを形成させて、フッ酸排水中のフッ素を処理する化学処理装置とした場合、この化学処理装置での化学反応に有効となる。
【００６０】
(第４の実施の形態)
次に、図４に、この発明の排水処理装置の第４実施形態を示す。この第４実施形態は、上述した第１実施形態のマイクロナノバブル反応槽３の後段に次工程排水処理装置１４に替えて物理処理装置１７を備えた点だけが第１実施形態と異なる。よって、この第４実施形態では、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、第１実施形態と異なる部分を説明する。
【００６１】
マイクロナノバブルの作用として、液体中の汚れ成分の吸着作用がある。よって、この第４実施形態によれば、マイクロナノバブルの吸着作用によってマイクロナノバブル反応槽３の後段に設置されている物理処理装置１７が備える例えば急速濾過等に対する汚れとしての有機物の負荷を減少させて、急速濾過塔の逆洗の単位期間当りの回数を減少させることができる。また、この実施形態によれば、処理水中の汚れ成分をマイクロナノバブルで吸着処理できるので、急速濾過器における濾過材の交換頻度を減少できる。
【００６２】
(第５の実施の形態)
次に、図５に、この発明の排水処理装置の第５実施形態を示す。この第５実施形態は、前述の第１の実施形態のマイクロナノバブル反応槽３の後段に次工程排水処理装置１４に替えて、物理処理装置１７、化学処理装置１６および生物処理装置１５が設置されている点だけが、第１実施形態と異なる。よって、この第５実施形態では、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、第１実施形態と異なる部分を説明する。
【００６３】
マイクロナノバブルは、液体中の成分に対して、吸着作用、化学反応に対する触媒作用、有機物に対する酸化作用を有する。よって、この第５実施形態では、マイクロナノバブル反応槽３の後段に設置されている物理処理装置１７、化学処理装置１６および生物処理装置１５に対する処理負荷を減少させて、全体的には物理処理装置１７、化学処理装置１６および生物処理装置１５の規模の縮小化を計ることができる。
【００６４】
(実験例)
図１に示す第１実施形態と同様の構成の実験装置を製作した。この実験装置にいて、調整槽１の容量は１０００リットル、マイクロナノバブル反応槽３の容量は１０００リットル、界面活性剤タンク９の容量は２００リットルである。
【００６５】
この実験装置の約２日間の試運転後、半導体工場から排水される溶存酸素濃度が１.２ｐｐｍである現像廃液を調整槽１に連続的に導入した。その後、３日間水質が安定するのを待って、マイクロナノバブル反応槽３の出口の被処理水の溶存酸素濃度を測定したところ、６ｐｐｍであった。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】この発明の排水処理装置の第１実施形態を模式的に示す図である。
【図２】この発明の排水処理装置の第２実施形態を模式的に示す図である。
【図３】この発明の排水処理装置の第３実施形態を模式的に示す図である。
【図４】この発明の排水処理装置の第４実施形態を模式的に示す図である。
【図５】この発明の排水処理装置の第５実施形態を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１  調整槽
２  調整槽ポンプ
３  マイクロナノバブル反応槽
４  マイクロナノバブル発生機
５  循環ポンプ
６  空気吸込管
７  空気流量調整バルブ
８  界面活性剤ポンプ
９  界面活性剤タンク
１０  液面計
１１  上部電極棒
１２  下部電極棒
１３  送水側配管
１４  次工程排水処理装置
１５  生物処理装置
１６  化学処理装置
１７  物理処理装置
１８  電極棒アース
【図１】
2006239584.tif 000003
【図２】
2006239584.tif 000004
【図３】
2006239584.tif 000005
【図４】
2006239584.tif 000006
【図５】
2006239584.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成18年6月27日(2006.6.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロナノバブル発生機を有するマイクロナノバブル反応槽に排水を導入する工程と、
上記マイクロナノバブル反応槽に界面活性剤を添加する工程とを備え、
上記マイクロナノバブル発生機に接続している空気吸込管から上記マイクロナノバブル発生機に空気が吸い込まれ、
界面活性剤ポンプから上記マイクロナノバブル反応槽に界面活性剤が添加され、
上記マイクロナノバブル反応槽の液面を液面計で検出し、この液面計が出力する液面検出信号に基づいて、上記空気吸込管の空気流量を調節する電磁バルブの開閉度または上記界面活性剤ポンプの吐出量のうちの少なくとも一方、又は両方を制御することを特徴とする排水処理方法。
【請求項２】
排水が導入されると共にマイクロナノバブル発生機を有するマイクロナノバブル反応槽と、
上記マイクロナノバブル反応槽に界面活性剤を添加する界面活性剤添加部とを備え、
上記界面活性剤添加部は界面活性剤ポンプを有し、
上記マイクロナノバブル発生機に接続された空気吸込管と、
上記空気吸込管の空気流量を調節する電磁バルブと、
上記マイクロナノバブル反応槽の液面を検出して液面検出信号を出力する液面計と、
上記液面計が出力する液面検出信号に基づいて、上記電磁バルブの開閉度と、上記界面活性剤ポンプの吐出量を制御する制御部とを備えたことを特徴とする排水処理装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、排水処理装置および排水処理方法に関する。この発明は、例えば、マイクロナノバブルを効率的に発生させて、排水を前処理し、排水処理装置にかかる負荷を低減し、排水処理装置の全体としてのコンパクト化および処理水質の向上が可能な排水処理装置および排水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
排水処理方法や排水処理装置において、一般的な前処理方法や前処理装置としては、いくつかの方法や装置が従来から存在している。一例として、生物処理装置の前処理装置としては、沈澱、ろ過、ｐＨ調整、オゾン酸化、吸着等を行う前処理装置がある。この前処理装置の目的は、次工程における排水処理装置の生物学的、または化学的、物理学的な負荷を低減することであり、当該排水処理装置の規模の縮小、当該排水処理装置からの処理水の処理品質の向上等が期待できる。
【０００３】
ところで、特許文献１(特開２００４−１２１９６２号公報)には、従来技術としてのナノバブルを利用する方法および装置が記載されている。この技術は、ナノバブルが、浮力の減少、気泡表面積の増加、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有することを活用したものである。より具体的には、それらの特性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、殺菌機能を発揮することによって、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。
【０００４】
また、特許文献２(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記載されている。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液体中で超音波を印加する工程から構成されている。
【０００５】
ところで、マイクロナノバブルの作用や機能が調査研究されている中、マイクロナノバブルを効率的に発生する方法や装置が研究されている。一般に、マイクロバブルは、直径が５０ミクロン以下の微細気泡であり、ナノバブルは直径が１ミクロン未満の微細気泡と定義されている。
【０００６】
しかし、マイクロバブルとナノバブルの両方を同時に発生させることには、技術的課題があった。マイクロバブルは、水中に放出するとまるで白く牛乳のようになり、発生を止めても数分間は白濁したままである。しかし、発生の条件が適正でないと白濁しなくなり、ナノバブルは当然として、マイクロバブルも発生しなくなる現象が発生した。
【０００７】
排水処理に際して、水中に安定的にマイクロナノバブルを発生させることは、マイクロナノバブルが有する機能を効果的に発揮させる上で重要になる。
【特許文献１】特開２００４−１２１９６２号公報
【特許文献２】特開２００３−３３４５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、この発明の課題は、マイクロナノバブルを安定的に発生させることができ、排水処理効率の向上を図れる排水処理装置および排水処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、この発明の排水処理方法は、マイクロナノバブル発生機を有するマイクロナノバブル反応槽に排水を導入する工程と、
上記マイクロナノバブル反応槽に界面活性剤を添加する工程とを備え、
上記マイクロナノバブル発生機に接続している空気吸込管から上記マイクロナノバブル発生機に空気が吸い込まれ、
界面活性剤ポンプから上記マイクロナノバブル反応槽に界面活性剤が添加され、
上記マイクロナノバブル反応槽の液面を液面計で検出し、この液面計が出力する液面検出信号に基づいて、上記空気吸込管の空気流量を調節する電磁バルブの開閉度または上記界面活性剤ポンプの吐出量のうちの少なくとも一方、又は両方を制御することを特徴としている。
【００１０】
この発明の排水処理方法によれば、界面活性剤をマイクロナノバブル反応槽に添加することによって、マイクロナノバブル反応槽においてマイクロナノバブル発生機は界面活性剤を含有する被処理水を原水としてマイクロナノバブルを安定して効率よく発生できる。したがって、マイクロナノバブル反応槽に導入された排水をマイクロナノバブルでもって効率よく前処理できる。これにより、この前処理の次工程の排水処理部での処理負荷の軽減を図れ、次工程の排水処理部の規模の縮小化を図れる。
【００１１】
また、一実施形態の排水処理装置は、排水が導入されると共にマイクロナノバブル発生機を有するマイクロナノバブル反応槽と、
上記マイクロナノバブル反応槽に界面活性剤を添加する界面活性剤添加部とを備え、
上記界面活性剤添加部は界面活性剤ポンプを有し、
上記マイクロナノバブル発生機に接続された空気吸込管と、
上記空気吸込管の空気流量を調節する電磁バルブと、
上記マイクロナノバブル反応槽の液面を検出して液面検出信号を出力する液面計と、
上記液面計が出力する液面検出信号に基づいて、上記電磁バルブの開閉度と、上記界面活性剤ポンプの吐出量を制御する制御部とを備える。
【００１２】
この実施形態の排水処理装置によれば、界面活性剤添加部が界面活性剤をマイクロナノバブル反応槽に添加することによって、マイクロナノバブル反応槽においてマイクロナノバブルを安定して効率よく発生できる。したがって、マイクロナノバブル反応槽に導入された排水をマイクロナノバブルでもって効率よく前処理でき、排水処理効率の向上を図れる上に、この前処理の次工程の排水処理部の処理負荷を低減でき、排水処理部の規模の縮小化を図れる。
【００１３】
この発明の排水処理方法によれば、マイクロナノバブル反応槽において空気吸込管からマイクロナノバブル発生機に吸い込まれる空気の量が適正量でなく過多な場合には、マイクロナノバブル反応槽においてマイクロナノバブルよりも大きなバブルが発生する。この場合、マイクロナノバブル反応槽における泡面が上昇するので、液面計が泡面を感知し、液面計が出力する液面検出信号に基づいて、電磁バルブを絞ることで、空気吸込管からマイクロナノバブル発生機に吸い込まれる空気の量を適正にして、マイクロナノバブルを安定に発生させる。また、界面活性剤ポンプからマイクロナノバブル反応槽に添加される界面活性剤が適正量よりも少ない場合には、マイクロナノバブル反応槽においてマイクロナノバブルよりも大きなバブルが発生する。この場合、マイクロナノバブル反応槽における泡面が上昇するので、液面計が泡面を感知し、液面計が出力する液面検出信号に基づいて、界面活性剤ポンプの吐出量を増加させることで、マイクロナノバブルを安定に発生させる。したがって、この実施形態によれば、マイクロナノバブルを安定的に発生させることができ、排水処理効率の向上を図れる。
【００１４】
上記実施形態の排水処理装置によれば、上記液面計が上記マイクロナノバブル反応槽の泡面を検出して出力する液面検出信号によって、マイクロナノバブル反応槽においてマイクロナノバブルが安定に発生しているか否かを検出できる。そして、制御部は、上記液面計が出力する液面検出信号に基づいて、上記電磁バルブの開閉度または上記界面活性剤ポンプの吐出量のうちの少なくとも一方または両方を制御する。これにより、マイクロナノバブルが安定に発生するように、マイクロナノバブル発生機へ供給される空気量やマイクロナノバブル反応槽へ供給される界面活性剤の量を制御可能となる。したがって、この実施形態によれば、マイクロナノバブルを安定的に発生させることができ、排水処理効率の向上を図れる。尚、マイクロナノバブルが適正に発生している場合は、泡面はマイクロナノバブル反応槽内を上昇しないことが実験により判明している。
【００１５】
また、一実施形態の排水処理方法では、上記マイクロナノバブル反応槽に導入される排水が界面活性剤を含有していない場合には、上記マイクロナノバブル反応槽に界面活性剤を添加する一方、上記マイクロナノバブル反応槽に導入される排水が界面活性剤を含有している場合には、上記マイクロナノバブル反応槽に界面活性剤を添加しない。
【００１６】
この実施形態の排水処理方法によれば、上記排水が、例えば半導体工場の現像廃液である場合のように、界面活性剤を充分に含有している場合には、マイクロナノバブル反応槽に界面活性剤を添加しないので、ランニングコストを低減できる。
【００１７】
また、一実施形態の排水処理方法では、上記マイクロナノバブル反応槽に導入される排水が界面活性剤を所定量未満だけ含有している場合には、上記マイクロナノバブル反応槽に界面活性剤を添加する一方、上記マイクロナノバブル反応槽に導入される排水が上記界面活性剤を上記所定量以上含有している場合には、上記マイクロナノバブル反応槽に界面活性剤を添加しない。
【００１８】
この実施形態の排水処理方法によれば、上記排水が、例えば半導体工場の酸排水やアルカリ排水のように界面活性剤が混入しているがマイクロナノバブルを充分に発生させるには不足である場合には、不足分の界面活性剤をマイクロナノバブル反応槽に添加する。これにより、マイクロナノバブル反応槽においてマイクロナノバブルを常に安定的に発生させることができる。
【００１９】
また、一実施形態の排水処理方法では、上記界面活性剤が、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、およびノニオン界面活性剤のうちの少なくとも１つである。
【００２０】
この実施形態の排水処理方法によれば、処理対象となる排水および排水処理の内容に応じて、上記各界面活性剤の中から所望の界面活性剤を選定できる。例えば、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、およびノニオン界面活性剤のうちから、次の排水処理工程で分解可能な界面活性剤を選定できる。
【００２１】
また、一実施形態の排水処理方法では、上記界面活性剤は、上記マイクロナノバブル反応槽の次工程の排水処理部による排水処理によって分解される界面活性剤である。
【００２２】
この実施形態によれば、上記界面活性剤は、マイクロナノバブル反応槽を出てから次工程の排水処理部において短時間で分解されるから、処理水に残存する界面活性剤を少なくすることができる。
【００２３】
また、一実施形態の排水処理方法では、上記マイクロナノバブル反応槽からマイクロナノバブルを含んだ排水を、次工程の排水処理を行う次工程排水処理部に導入する工程を備え、上記次工程排水処理部は、生物処理、化学処理、物理処理のうちの少なくとも１つの処理を行う。
【００２４】
この実施形態の排水処理方法によれば、生物処理、化学処理、物理処理のうちの少なくとも１つの処理を行う次工程排水処理部に対して、マイクロナノバブルを含んだ排水を安定供給できる。したがって、各種排水処理に対応して処理の効率向上を図れる。
【００２５】
また、一実施形態の排水処理方法では、上記マイクロナノバブル反応槽での処理水中の溶存酸素濃度を上昇させて維持する工程を有する。
【００２６】
この実施形態の排水処理方法によれば、次工程排水処理部が生物処理を行う場合、曝気槽の曝気量を削減でき、省エネルギーを図れる。
【００２７】
また、一実施形態の排水処理方法では、上記次工程排水処理部は、生物処理、化学処理、物理処理のうち少なくとも２つ以上の処理を行うことができる。
【００２８】
マイクロナノバブルは、通常のバブルが水面に上昇して、破裂することなく、水中に継続的に持続される特徴がある。一実験例では、マイクロバブルが水中で維持される時間は３分から４分間程度であり、ナノバブルは、１ケ月間も長く水中に維持されている。したがって、マイクロナノバブルには、水中の溶存酸素を上昇させて維持する機能を有している。例えば、生物処理装置の曝気槽において、水中の溶存酸素を上昇させて維持することによって、曝気槽における省エネルギーを図れる。また、ナノバブルは、直径が１ミクロン以下のバブルであるので、生物の細胞レベルの直接的な作用を行って、特に、微生物の活性を増加させることができる。
【発明の効果】
【００２９】
この発明の排水処理方法によれば、界面活性剤をマイクロナノバブル反応槽に添加することによって、マイクロナノバブル反応槽においてマイクロナノバブル発生機は界面活性剤を含有する被処理水を原水としてマイクロナノバブルを安定して効率よく発生できる。したがって、マイクロナノバブル反応槽に導入された排水をマイクロナノバブルでもって効率よく前処理でき、排水処理効率の向上を図れる上に、この前処理の次工程の排水処理部での処理負荷の軽減を図れ、次工程の排水処理部の規模の縮小化を図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
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。
【００３１】
(第１の実施の形態)
図１に、この発明の排水処理装置の第１実施形態を模式的に示す。この第１実施形態は、調整槽１と、マイクロナノバブル発生機４を有するマイクロナノバブル反応槽３と、界面活性剤添加部を構成する界面活性剤ポンプ８,界面活性剤タンク９と、次工程排水処理部としての次工程排水処理装置１４とを備える。
【００３２】
この実施形態では、調整槽１に、一例として各種半導体工場排水が導入され、調整槽１において、この各種半導体工場排水の水量と水質が調整される。この調整槽１に導入される半導体工場排水としては、現像廃液のように有機物含有廃液である場合もあれば、酸排水としてのフッ素含有排水、アルカリ排水としてのアンモニア排水等である場合もあり、半導体工場の排水ならば特に限定しない。このような半導体工場の排水の特徴としては、各種様々な薬品が混入した排水であるが、クリーンルームで薬品を主としてウエハなどの洗浄に使用するので、一般的に浮遊物質が少ない。上記マイクロナノバブル発生機４に導入される供給水に、１ｍｍ以上の浮遊物質が存在すると、マイクロナノバブル発生口が小さいことに起因して、詰まり等のトラブルが発生するが、半導体工場排水は、浮遊物質が少ないので、浮遊物質が原因で、詰まり等のトラブルが発生する可能性は少ない。すなわち、半導体工場の排水は、浮遊物質が殆ど含有されていないことから、マイクロナノバブル発生機に導入する供給水としては適している。
【００３３】
調整槽１には調整槽ポンプ２が設置されており、この調整槽ポンプ２は、処理対象である半導体工場排水を調整槽１からマイクロナノバブル反応槽３に導入する。このマイクロナノバブル反応槽３は、その内部に、マイクロナノバブル発生機４が設置されている。このマイクロナノバブル発生機４には、空気吸込管６と、送水側配管１３が接続されている。この送水側配管１３には循環ポンプ５が連結されている。上記マイクロナノバブル発生機４は空気吸込管６から空気が供給され、送水側配管１３から循環ポンプ５によってマイクロナノバブル反応槽３の下部からの処理水が供給水として供給される。上記マイクロナノバブル発生機４は、供給された空気と供給水とを使用して、マイクロナノバブルを発生する。
【００３４】
上記空気吸込管６には、空気流量調整バルブ７が取り付けられている。この空気流量調整バルブ７は液面計１０からの液面検出信号が入力される制御部としての調節計Ｒ１によって、開度が調節される。この空気流量調整バルブ７を絞り、開度を少なくすると、空気流量が減少してマイクロナノバブルが発生しやすくなる。逆に、この空気流量調整バルブ７の開度を大きくすると、マイクロナノバブルは発生せずに、一般の大きなバブルが発生する。この大きなバブルは、マイクロナノバブル反応槽３において水面の上部に泡となって溜まって行くが、マイクロナノバブルは、この水面上に溜まって行くことは少ない。
【００３５】
また、マイクロナノバブル反応槽３には、界面活性剤タンク９に接続された界面活性剤ポンプ８と界面活性剤配管Ｌ８とを経由して、界面活性剤が添加される。この界面活性剤の添加によって、マイクロナノバブル反応槽３において、マイクロナノバブルの発生を高める効果がある。このマイクロナノバブル反応槽３に対する界面活性剤の添加と空気流量調整バルブ７の開閉度調整とによって、マイクロナノバブル反応槽３に導入された被処理水において、マイクロナノバブルが適正に発生することとなる。なお、上記界面活性剤としては、例えば、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、およびノニオン界面活性剤が挙げられるが、次の排水処理工程で分解可能な界面活性剤を選定することが望ましい。
【００３６】
マイクロナノバブル反応槽３において、被処理水に界面活性剤を含有している場合と被処理水に界面活性剤を含有していない場合とを比較すると、界面活性剤を含有している場合の方が格段にマイクロナノバブルの発生効率が良い。
【００３７】
そこで、この実施形態では、マイクロナノバブル反応槽３での被処理水の液面においてマイクロナノバブルよりも大きなバブルが発生して液面計１０に接触すると、この液面計１０が液面検出信号となる電気的信号を出力する。この液面計１０が出力する液面検出信号は制御部としての調節計Ｒ２に入力され、この調節計Ｒ２の制御により、界面活性剤タンク９に付属設置されている界面活性剤ポンプ８が作動する。これにより、マイクロナノバブルが安定に発生するように、マイクロナノバブル反応槽３へ供給される界面活性剤の量を自動的に制御している。
【００３８】
この液面計１０は、上部電極棒１１と下部電極棒１２と電極棒アース１８とを有している。上述の通常の大きなバブル(マイクロナノバブルではない通常のバブル)が発生した場合は、被処理水液面でバブルが上昇して、まず、下部電極棒１２に接して通電状態となる。すると、この液面計１０は第１の液面検出信号を出力し、調節計Ｒ１は空気流量調整バルブ７に対して第１回目の絞り制御を行って、マイクロナノバブル発生機４の吸込空気量を減少させる。同時に、上記液面計１０からの上記第１の液面検出信号によって、調節計Ｒ２は界面活性剤ポンプ８に対して第１回目の制御を行い、界面活性剤の添加量が増量される。
【００３９】
しかし、この第１回目の制御にもかかわらず、処理水液面においてさらに通常の大きなバブルが発生して、ついには上部電極棒１１に接して通電状態となった場合、液面計１０は第２の液面検出信号を出力する。この第２の液面検出信号によって、調節計Ｒ１は空気流量調整バルブ７に対して第２回目の絞り制御を行って、マイクロナノバブル発生機４の吸込空気量を減少させる。同時に、上記液面計１０からの上記第２の液面検出信号によって、調節計Ｒ２は界面活性剤ポンプ８に対して第２回目の制御を行い、界面活性剤の添加量が増量される。
【００４０】
逆に、上記第１回目の制御の結果、被処理水液面において、上記通常の大きなバブルが少なくなり、上部電極棒１１と下部電極棒１２に大きなバブルが接しなくなった場合は、上記液面計１０は第３の液面検出信号を出力する。この第３の液面検出信号が入力された調節計Ｒ１は空気流量調整バルブ７の開度を広げることにより、マイクロナノバブルの相対的な量を増加させる。同時に、上記第３の液面検出信号が入力された調節計Ｒ２は、界面活性剤ポンプ８を制御して、界面活性剤の添加量を減少させる。
【００４１】
上述のように、マイクロナノバブル発生機４へ供給される空気量やマイクロナノバブル反応槽３へ供給される界面活性剤の量を制御することによって、マイクロナノバブルの発生は適正に維持されることとなる。
【００４２】
一般に、半導体工場の各種排水は、量的に差はあるものの、界面活性剤を含有しているが、この排水に含有される界面活性剤の量が適正な界面活性剤量でない場合には、マイクロナノバブルの発生量は極端に減少する。
【００４３】
すなわち、マイクロナノバブル反応槽３において、排水が界面活性剤を含む成分の変化によって、マイクロナノバブル反応槽３において、マイクロナノバブルの発生量が変化することとなる。よって、上述のように、空気流量調整バルブ７の開度調整と界面活性剤ポンプ８による界面活性剤の添加量の調整によって、マイクロナノバブルの発生量を必要分だけ確保している。したがって、この実施形態によれば、半導体工場排水の水質上の変化が仮に起きても、マイクロナノバブル反応槽３において、マイクロナノバブルを安定的に発生することが可能となる。
【００４４】
なお、マイクロナノバブル発生機４は、市販されているものならば、メーカーを限定するものではなく、具体的一例として、株式会社ナノプラネット研究所のものを採用できる。また、マイクロナノバブル発生機４の他の一例としては、西華産業株式会社のマイクロバブル水製造装置や資源開発株式会社のマイクロバブル水製造装置を採用してもよい。このマイクロナノバブル発生機４は、目的にしたがって選定すれば良い。
【００４５】
マイクロナノバブル反応槽３においては、マイクロナノバブル発生機４から発生したマイクロナノバブルによって、被処理水がマイクロバブル処理される。そして、マイクロナノバブル反応槽３のマイクロナノバブル発生機４から発生したマイクロナノバブルで処理された被処理水は、次工程排水処理部である次工程排水処理装置１４に導入される。上記マイクロナノバブル反応槽３におけるマイクロナノバブル処理は、この次工程排水処理装置１４に対する負荷を軽減している。
【００４６】
ここで３種類のバブルについて説明する。
【００４７】
(ｉ) 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。
【００４８】
(ii)  マイクロバブルは、直径が５０ミクロン(μｍ)以下の微細気泡で、水中で縮小していき、ついには消滅(完全溶解)してしまう。
【００４９】
(iii)  ナノバブルは、マイクロバブルよりさらに小さいバブルで直径が１ミクロン以下(例えば直径が１００〜２００ｎｍ)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。
【００５０】
したがって、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である。
【００５１】
この実施形態によれば、上述の如く、界面活性剤添加部を構成する界面活性剤ポンプ８,界面活性剤タンク９が界面活性剤をマイクロナノバブル反応槽３に添加することによって、マイクロナノバブル反応槽３においてマイクロナノバブルを安定して効率よく発生できる。したがって、マイクロナノバブル反応槽３に導入された排水をマイクロナノバブルでもって効率よく前処理できる。これにより、次工程排水処理装置１４の負荷を低減して規模の縮小化を図れる。
【００５２】
(第２の実施の形態)
次に、図２に、この発明の排水処理装置の第２実施形態を示す。この第２実施形態は、前述の第１実施形態のマイクロナノバブル反応槽３の後段に次工程排水処理装置１４に替えて生物処理装置１５を設置した点だけが前述の第１実施形態と異なる。よって、この第２実施形態では、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、第１の実施形態と異なる部分を説明する。
【００５３】
マイクロナノバブルは、有機物の酸化に加えて、特に、ナノバブルによる水中の溶存酸素の継続的な維持作用がある。よって、この実施形態によれば、マイクロナノバブル反応槽３の後段に設置されている生物処理装置１５に対する有機物処理の負荷を減少できる。また、この実施形態によれば、生物処理装置１５が備える生物処理槽としての曝気槽等の曝気空気量を節約することができる。特に、ナノバブルは、処理水中に１ケ月以上存在するといわれているので、ナノバブルが溶解して、曝気槽内の溶存酸素を維持し、曝気空気量を節約することができる。より具体的には、この実施形態は、半導体工場排水としての現像廃液の生物処理装置に利用できる。
【００５４】
尚、現像廃液の生物処理装置としては、通常の曝気槽と沈澱槽との組み合わせと、沈澱槽が無い液中膜を利用した曝気槽があるが、本実施形態はどちらにも採用可能である。
【００５５】
(第３の実施の形態)
次に、図３に、この発明の排水処理装置の第３実施形態を示す。この第３実施形態は、上述した第１実施形態のマイクロナノバブル反応槽３の後段に次工程排水処理装置１４に替えて化学処理装置１６を備えた点だけが第１実施形態と異なる。よって、この第２実施形態では、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、第１実施形態と異なる部分を説明する。
【００５６】
マイクロナノバブルの作用として、化学反応に触媒的に作用することが判明している。よって、この第３実施形態によれば、マイクロナノバブルの触媒作用によって、マイクロナノバブル反応槽３の後段に設置されている化学処理装置１６での化学反応を通常の化学反応以上に進行させることができる。
【００５７】
マイクロバブルは被処理水中において数分間継続存在するし、ナノバブルは処理水中に１ケ月以上存在するといわれているので、化学処理装置１６での化学反応に対する効果的な触媒作用を実現できることとなる。この化学処理装置１６としては、より具体的には、半導体工場排水としてのフッ酸排水の化学処理装置などが該当する。この第３実施形態によれば、化学処理装置１６を、一例として、フッ酸排水に水酸化カルシウム(消石灰)を添加して、フッ化カルシウムを形成させて、フッ酸排水中のフッ素を処理する化学処理装置とした場合、この化学処理装置での化学反応に有効となる。
【００５８】
(第４の実施の形態)
次に、図４に、この発明の排水処理装置の第４実施形態を示す。この第４実施形態は、上述した第１実施形態のマイクロナノバブル反応槽３の後段に次工程排水処理装置１４に替えて物理処理装置１７を備えた点だけが第１実施形態と異なる。よって、この第４実施形態では、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、第１実施形態と異なる部分を説明する。
【００５９】
マイクロナノバブルの作用として、液体中の汚れ成分の吸着作用がある。よって、この第４実施形態によれば、マイクロナノバブルの吸着作用によってマイクロナノバブル反応槽３の後段に設置されている物理処理装置１７が備える例えば急速濾過等に対する汚れとしての有機物の負荷を減少させて、急速濾過塔の逆洗の単位期間当りの回数を減少させることができる。また、この実施形態によれば、処理水中の汚れ成分をマイクロナノバブルで吸着処理できるので、急速濾過器における濾過材の交換頻度を減少できる。
【００６０】
(第５の実施の形態)
次に、図５に、この発明の排水処理装置の第５実施形態を示す。この第５実施形態は、前述の第１の実施形態のマイクロナノバブル反応槽３の後段に次工程排水処理装置１４に替えて、物理処理装置１７、化学処理装置１６および生物処理装置１５が設置されている点だけが、第１実施形態と異なる。よって、この第５実施形態では、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、第１実施形態と異なる部分を説明する。
【００６１】
マイクロナノバブルは、液体中の成分に対して、吸着作用、化学反応に対する触媒作用、有機物に対する酸化作用を有する。よって、この第５実施形態では、マイクロナノバブル反応槽３の後段に設置されている物理処理装置１７、化学処理装置１６および生物処理装置１５に対する処理負荷を減少させて、全体的には物理処理装置１７、化学処理装置１６および生物処理装置１５の規模の縮小化を計ることができる。
【００６２】
(実験例)
図１に示す第１実施形態と同様の構成の実験装置を製作した。この実験装置にいて、調整槽１の容量は１０００リットル、マイクロナノバブル反応槽３の容量は１０００リットル、界面活性剤タンク９の容量は２００リットルである。
【００６３】
この実験装置の約２日間の試運転後、半導体工場から排水される溶存酸素濃度が１.２ｐｐｍである現像廃液を調整槽１に連続的に導入した。その後、３日間水質が安定するのを待って、マイクロナノバブル反応槽３の出口の被処理水の溶存酸素濃度を測定したところ、６ｐｐｍであった。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】この発明の排水処理装置の第１実施形態を模式的に示す図である。
【図２】この発明の排水処理装置の第２実施形態を模式的に示す図である。
【図３】この発明の排水処理装置の第３実施形態を模式的に示す図である。
【図４】この発明の排水処理装置の第４実施形態を模式的に示す図である。
【図５】この発明の排水処理装置の第５実施形態を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１  調整槽
２  調整槽ポンプ
３  マイクロナノバブル反応槽
４  マイクロナノバブル発生機
５  循環ポンプ
６  空気吸込管
７  空気流量調整バルブ
８  界面活性剤ポンプ
９  界面活性剤タンク
１０  液面計
１１  上部電極棒
１２  下部電極棒
１３  送水側配管
１４  次工程排水処理装置
１５  生物処理装置
１６  化学処理装置
１７  物理処理装置
１８  電極棒アース