(57)【要約】【課題】水に酸素を含ませて光触媒反応を行うことができ、濁水に対する浄水性を高めることができる浄水装置を提供する。【解決手段】水圏外に配置された浄化容器５と、浄化容器５内に収容された光触媒フィルタ４と、浄化容器内の水を排水するための排水部６とを含む、光触媒ユニット２と、浄化容器５内に配設された出口、水圏中に配置された入口を有し、この入口からエアが供給されたとき、このエアとともに前記水圏中の前記濁水を前記浄化容器５内に供給する曝気配管９と、曝気配管９の入口内に一端を有するとともに水圏外に他端を有するエア供給管８と、エア供給管８の他端に接続され、エア供給管８を通じて曝気配管９内にエアを送り込むエアポンプ７とを含む、曝気ユニット７で構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物が繁殖して濁った水圏の濁水を浄化するための浄水装置において、
前記濁水中の前記微生物を分解する光触媒ユニットであって、
前記水圏外に配置された浄化容器と、
前記浄化容器内に収容された光触媒フィルタと、
前記浄化容器内の水を排水するための排水部とを含む、光触媒ユニットと、
前記光触媒ユニットに前記濁水とともにエアを送るための曝気ユニットであって、
前記浄化容器内に配設された出口、前記水圏中に配置された入口を有し、この入口からエアが供給されたとき、このエアとともに前記水圏中の前記濁水を前記浄化容器内に供給する曝気配管と、
前記曝気配管の入口内に一端を有するとともに前記水圏外に他端を有するエア供給管と、
前記エア供給管の他端に接続され、前記エア供給管を通じて前記曝気配管内にエアを送り込むエアポンプとを含む、曝気ユニットとからなることを特徴とする浄水装置。
【請求項２】
前記排水部は前記浄化容器の上面に設けられ、前記上面を全面開口させた排水開口であることを特徴とする請求項１に記載の浄水装置。
【請求項３】
前記排水部は前記浄化容器の側面を貫通する排水孔であることを特徴とする請求項１に記載の浄水装置。
【請求項４】
前記排水部は前記浄化容器の底を貫通する排水孔であり、
前記光触媒ユニットは、前記浄化容器の前記底を前記水圏の水面から離間して配するための浮き部材をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の浄水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光触媒を用いた浄水装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
深層水循環光触媒浄化装置が特許文献１に開示されている。この浄化装置は、深層水域の水を上昇水流により水面上に送出し、光触媒作用を用いて水質浄化を施すものである。
しかしながら、特許文献１の浄化装置では、上昇水流により水を送出する際に、水のみが上昇する。このため、光触媒による有機化合物の分解反応は光と水の作用で行われる。有害物質の濃度が高い濁水を浄化する際は、それに見合う多くの活性酸素が必要となる。活性酸素がないと、光触媒反応が止まってしまう。この活性酸素は、水に酸素を含ませることにより得ることができるが、特許文献１では、このことを考慮していないため、酸素が不足した場合、十分な浄化作用を施すことができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１４９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記従来技術を考慮したものであって、水に酸素を含ませて光触媒反応を行うことができ、濁水に対する浄水性を高めることができる浄水装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するため、請求項１の発明では、微生物が繁殖して濁った水圏の濁水を浄化するための浄水装置において、前記濁水中の前記微生物を分解する光触媒ユニットであって、前記水圏外に配置された浄化容器と、前記浄化容器内に収容された光触媒フィルタと、前記浄化容器内の水を排水するための排水部とを含む、光触媒ユニットと、前記光触媒ユニットに前記濁水とともにエアを送るための曝気ユニットであって、前記浄化容器内に配設された出口、前記水圏中に配置された入口を有し、この入口からエアが供給されたとき、このエアとともに前記水圏中の前記濁水を前記浄化容器内に供給する曝気配管と、前記曝気配管の入口内に一端を有するとともに前記水圏外に他端を有するエア供給管と、前記エア供給管の他端に接続され、前記エア供給管を通じて前記曝気配管内にエアを送り込むエアポンプとを含む、曝気ユニットとからなることを特徴とする浄水装置を提供する。
【０００６】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記排水部は前記浄化容器の上面に設けられ、前記上面を全面開口させた排水開口であることを特徴としている。
請求項３の発明では、前記排水部は前記浄化容器の側面を貫通する排水孔であることを特徴としている。
請求項４の発明では、請求項１の発明において、前記排水部は前記浄化容器の底を貫通する排水孔であり、前記光触媒ユニットは、前記浄化容器の前記底を前記水圏の水面から離間して配するための浮き部材をさらに含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１の発明によれば、濁水内の微生物をエアポンプによるエアとともに光触媒ユニットの浄化容器内に供給するため、浄化容器内で光触媒による微生物の分解反応が行われる際に、エア中の酸素が十分に供給されるので、光触媒による分解を効率よく活発に反応させることができる。
請求項２の発明によれば、浄化容器内で微生物から分解された有機物は、浄化容器内の水とともに浄化容器上面からあふれ出る。これにより、簡単な構造で効率よく有機物を濁水内に投入することができる。
【０００８】
請求項３の発明によれば、排水孔を浄化容器の側面に設けて、排水を確実なものとすることができる。
請求項４の発明によれば、浄化容器内で微生物から分解された有機物は、浄化容器底板の排水部から水とともに排水される。このとき、浮き部材により排水部が濁水水面から離間して配されているので、確実に有機物を濁水内に投入することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る浄水装置の概略図である。
【図２】本発明に係る別の浄水装置の概略図である。
【図３】光触媒フィルタの有無による濁水中の微生物の数と処理時間の関係を比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は本発明に係る浄水装置の概略図である。
図示したように、本発明に係る浄水装置１は、光触媒ユニット２と曝気ユニット３で構成される。光触媒ユニット２は、光触媒フィルタ４と、これを収容する浄化容器５と、排水部６で構成されている。曝気ユニット３は、エアポンプ７と、エア供給管８と、曝気配管９で構成されている。浄水装置１は、自然池や養殖池、あるいは湖、沼等の水圏において、青子等の微生物が繁殖して濁っている濁水に設置するものである。
【００１１】
エアポンプ７は陸地１０に設置され、エア供給管８を介して曝気配管９と接続される。エアポンプ７は、図示しない電源に接続され、エアをエア供給管８に送出する。曝気配管９は、エアリフタ１１と上昇配管１２を連結して構成されている。曝気配管９（上昇配管１２）の出口側は光触媒ユニット２の浄化容器内に入り込んでいる。曝気配管９（エアリフタ１１）の入口側は、濁水内に配設されている。エアポンプ７から供給されたエアは、エアリフタ１１のリフタ本体１３にエア供給管８から供給される。エアがリフタ本体に導入されるときの負圧により、リフタ本体１３の下側に連なった導入スカート１４から濁水が取り込まれ、リフタ本体１３に流入する。エアと濁水は、リフタ本体１３内で微細化して撹拌され、上下方向に延びる上昇配管１２を通って浄化容器４内に供給される。リフタ本体１３内での微細化を促進するため、エアと濁水の混合流を高速旋回する機構にするか、又は、リフタ本体内側に突出する突起を複数個設けるか、又は、その両方を備えてもよい。
【００１２】
水面上に設置された浄化容器５内に、エアとともに汲み上げられた濁水が流入し、浄化容器５内に敷き詰められた光触媒フィルタ４を通過する。光触媒フィルタ４は、例えば複数の球状のセラミックス多孔質体や、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、あるいはＺｎＳ等をメッシュ素材の袋や浄化容器に充填したもの等を用いる。この光触媒フィルタ４を濁水が通過するとき、濁水中の微生物と、光触媒と、太陽光（紫外線）と、エア中の酸素により、微生物の分解反応が行われる。すなわち、反応により発生するスーパーラジカル（ＯＨ−）により、微生物は有機物になる。さらに分解されて水と二酸化炭素になる場合もある。
【００１３】
この分解反応に、エアリフタ１１を用いてエアポンプ７からのエア中の酸素を送り込んで用いることにより、濁水中に十分な酸素が含まれることになる。光触媒は、紫外線からの光子が１個当たることにより電子と正孔ができ、それによって活性酸素が２個でき、有害物質の分子の中の結合を２個切断して分解する。このとき、酸素がないと、光触媒に電子がたまってしまい、正孔と反応して消滅するため、光触媒反応が止まってしまう。したがって、酸素をエアリフタ１１で送り込むことにより、酸素が十分に供給されるので、光触媒による分解を効率よく活発に反応させることができる。
【００１４】
このようにして微生物から分解された有機物は、浄化容器５内の水とともに浄化容器５からあふれ出す。すなわち、浄化容器５の上面は全面開口し、この開口部分が浄化容器内の水を排水する排水部６となる。微生物を含む浄化容器内の水は、この排水部６から水圏たる池や湖等に流入する。このように簡単な構造で排水部を設けることができ、効率よく有機物を池や湖に投入することができる。浄化容器５の開口上面は、水が流通可能であって、光触媒フィルタ４を保護するためのメッシュ布１５で覆ってもよい。
【００１５】
池や湖に投入された微生物は、水中に生息する好気性バクテリア等の餌となり、水の浄化が始まる。このとき、好気性バクテリアの活動を活発にするために、水中に曝気処理を施すことが好ましい。以上の動作を連続して繰り返すことにより、池や湖等の水環境が改善され、濁水の浄化を行うことができる。また、光触媒フィルタ４による分解反応は浄化容器内で行われるため、水中に生息する魚等に接触することはなく、そのような生態系に影響を与えることはない。また、光触媒フィルタ４自体も、太陽光と水による反応で表面が浄化されるので、永久使用が可能である。
【００１６】
図２は本発明に係る別の浄水装置の概略図である。
図示したように、浄化容器５の底に排水孔１６が形成されている。浄化容器５の下側には浮き部材１７が備わり、浄化容器５の下面が水面に接触しない高さに保持されている。したがって、この排水孔１６も、水面から離間して配されている。これにより、浄化容器５内の光触媒フィルタ４で微生物から分解された有機物は、排水孔１６（排水部６）から水とともに確実に排水され、池や湖等の水圏に投入される。このような構成にしても、濁水の浄化を図ることができる。その他の構成、作用、効果は図１と同様である。
【００１７】
なお、排水孔は浄化容器５の側面に形成してもよい（図の排水孔１６ａ）。側面に設けた排水孔１６ａを光触媒フィルタ４よりも下（例えば孔の下面が、浄化容器５の底面と面一）に設ければ、濁水中の微生物を確実に光触媒フィルタ４に接触させて分解させながら、光触媒フィルタ４がその重みで排水孔１６ａを塞ぐことを極力防止できるので、確実に排水することができる。この排水孔１６ａは、浄化容器５に単独で設けてもよいし、浄化容器５の下面に形成した排水孔１６と組み合わせて設けてもよい。
【００１８】
図３は光触媒フィルタの有無による濁水中の微生物の数と処理時間の関係を比較したグラフである。
グラフ中、実線Ａは光触媒有りの浄化容器を用いた場合を示し、点線Ｂは光触媒無しの浄化容器を用いた場合を示す。なお、光触媒有りのほうは分解反応の際にエアリフタ等にて曝気を行っているが、光触媒無しのほうは曝気を行っていない。グラフが示すように、光触媒有りにすることで、時間経過とともに微生物が減少していることがわかる。なお、実験では微生物の数として、藻の数を数えている。一方で、光触媒無しにすると、微生物の数は変わらない。したがって、光触媒フィルタを浄化容器に敷き詰め、さらにエアリフタ等にて曝気を行ったほうが、効率よく浄水作用を行うことができることが確認できた。
【符号の説明】
【００１９】
１  浄水装置
２  光触媒ユニット
３  曝気ユニット
４  光触媒フィルタ
５  浄化容器
６  排水部
７  エアポンプ
８  エア供給管
９  曝気配管
１０  陸地
１１  エアリフタ
１２  上昇配管
１３  リフタ本体
１４  導入スカート
１５  メッシュ布
１６  排水孔
１６ａ  排水孔
【図１】
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【図２】
2011025103.tif 000004
【図３】
2011025103.tif 000005