(57)【要約】【課題】浄水時の廃棄物の量を低減することのできる懸濁液処理装置および懸濁液処理方法を提供する。【解決手段】懸濁液処理装置を構成する分離槽３０に、互いに対向する超音波振動子３１と反射板３３とを設ける。超音波振動子３１と反射板３３との間に超音波を発生させて、撹拌槽２０から送液管６３，６４を通じて分離槽３０に送られた薬剤混合液２ａ（薬剤を混合した懸濁液１ａ）に超音波を照射し、懸濁液１ａ中の固体成分と液体成分とを分離する。超音波による固体成分の凝集・搬送作用と薬剤の凝集作用とを併用することにより、薬剤の投入量を抑えて、懸濁液１ａ中の固体成分と液体成分とを分離することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１成分および第２成分を含む処理液に凝集剤を混合する撹拌槽と、
前記凝集剤が混合された前記処理液が供給される分離槽と、
前記撹拌槽と前記分離槽とを繋ぐ送液管と、
を備える懸濁液処理装置であって、
前記分離槽は、互いに対向する超音波振動子と反射板とを備え、
前記超音波振動子と前記反射板との間に超音波を発生させて、前記処理液から前記第１成分を分離する、ことを特徴とする懸濁液処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の懸濁液処理装置において、
処理槽と、
前記分離槽と前記処理槽とを繋ぐ排液管と、
をさらに備え、
前記排液管は前記分離槽の上部に設けられ、
前記送液管は前記分離槽の下部に設けられる、ことを特徴とする懸濁液処理装置。
【請求項３】
請求項１記載の懸濁液処理装置において、
第１処理槽と、
第２処理槽と、
前記分離槽と前記第１処理槽とを繋ぐ第１排液管と、
前記分離槽と前記第２処理槽とを繋ぐ第２排液管と、
をさらに備え、
前記第１排液管は前記分離槽の上部に設けられ、
前記第２排液管は前記分離槽の下部に設けられ、
前記送液管は前記第１排液管より下方で、前記第２排液管より上方に設けられる、ことを特徴とする懸濁液処理装置。
【請求項４】
請求項１記載の懸濁液処理装置において、
前記分離槽内を複数の分離領域に仕切る複数のセパレーターと、
前記複数の分離領域のそれぞれに、互いに対向する前記超音波振動子と前記反射板と、
をさらに備え、
前記セパレーターの上部または下部には、開口部が設けられ、
前記セパレーターに設けられた前記開口部を介して、隣り合う前記分離領域の間で前記処理液が流れる、ことを特徴とする懸濁液処理装置。
【請求項５】
請求項４記載の懸濁液処理装置において、
隣り合うセパレーターを有しており、前記隣り合うセパレーターのうち一方のセパレーターの上部に前記開口部が設けられ、他方の前記セパレーターの下部に前記開口部が設けられる、ことを特徴とする懸濁液処理装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の懸濁液処理装置において、
前記超音波の周波数は１ＭＨｚ〜５ＭＨｚの範囲である、ことを特徴とする懸濁液処理装置。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の懸濁液処理装置において、
前記超音波の周波数は変調され、
前記超音波の周波数の変調の幅が、前記超音波の周波数の平均値の４０％未満である、ことを特徴とする懸濁液処理装置。
【請求項８】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の懸濁液処理装置において、
前記超音波の周波数は、増加と減少とを周期的に繰り返して変調される、ことを特徴とする懸濁液処理装置。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の懸濁液処理装置において、
前記超音波の周波数は、増加と減少とを周期的に繰り返して変調され、
前記超音波の周波数が増加する時間が、前記超音波の周波数が減少する時間よりも長い、ことを特徴とする懸濁液処理装置。
【請求項１０】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の懸濁液処理装置において、
前記超音波の周波数は、増加と減少とを周期的に繰り返して変調され、
前記超音波の周波数が増加する時間が、１００ミリ秒以上である、ことを特徴とする懸濁液処理装置。
【請求項１１】
第１成分および第２成分を含む処理液に凝集剤を混合する工程、
前記混合する工程の後、前記処理液に超音波を照射して、前記処理液から前記第１成分を分離する工程、
を有し、
前記超音波の周波数は１ＭＨｚ〜５ＭＨｚの範囲で変調される、ことを特徴とする懸濁液処理方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の懸濁液処理方法において、
前記超音波の周波数の変調の幅が、前記超音波の周波数の平均値の４０％未満である、ことを特徴とする懸濁液処理方法。
【請求項１３】
請求項１１記載の懸濁液処理方法において、
前記超音波の周波数は、増加と減少とを周期的に繰り返して変調される、ことを特徴とする懸濁液処理方法。
【請求項１４】
請求項１１記載の懸濁液処理方法において、
前記超音波の周波数は、増加と減少とを周期的に繰り返して変調され、
前記超音波の周波数が増加する時間が、前記超音波の周波数が減少する時間よりも長い、ことを特徴とする懸濁液処理方法。
【請求項１５】
請求項１１記載の懸濁液処理方法において、
前記超音波の周波数は、増加と減少とを周期的に繰り返して変調され、
前記超音波の周波数が増加する時間が、１００ミリ秒以上である、ことを特徴とする懸濁液処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、懸濁液処理装置および懸濁液処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２００５−２７９５１６号公報（特許文献１）がある。この公報には、原水に凝集剤および微粒砂（沈降促進材）を添加して沈降促進材含有フロックを形成することにより、原水中の懸濁成分を急速に沈降分離させる沈殿処理装置が記載されている。
【０００３】
また、本技術分野の背景技術として、特開２０１１−１３６２８９号公報（特許文献２）がある。この公報には、回収した磁性フロックを水熱処理する水熱処理機と、水熱処理した水熱分解物中の成分を比重差によって比重の重い重比重成分と比重の軽い軽比重成分とに分離処理する比重差分離槽と、比重差分離処理により分離された重比重成分の中から磁力によって磁性粒子を分離する磁性粒子分離機と、を備えた磁性粒子回収装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２７９５１６号公報
【特許文献２】特開２０１１−１３６２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１および２には、懸濁液処理に関する技術が記載されている。しかし、前記特許文献１および２の懸濁液処理では、凝集剤、および沈降促進剤または分離促進剤が浄水時に廃棄物となってしまうため、廃棄物の量が増大するという課題を有する。
【０００６】
そこで、本発明は、浄水時の廃棄物の量を低減することのできる懸濁液処理装置および懸濁液処理方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明では、固体成分および液体成分を含む懸濁液に凝集剤を混合する撹拌槽と、凝集剤が混合された懸濁液が供給される分離槽と、を備える懸濁液処理装置において、分離槽に、互いに対向する超音波振動子と反射板とを設けて、超音波振動子と反射板との間に超音波を発生させることにより、懸濁液を固体成分と液体成分とに分離する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、浄水時の廃棄物の量を低減することのできる懸濁液処理装置および懸濁液処理方法を提供することができる。
【０００９】
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１による懸濁液処理装置の概略図である。
【図２】実施例１による分離槽の概略図である。
【図３】実施例１による超音波（周波数の変調なし）を照射した分離槽で、アルミナ粒子を含むサンプル液を処理した場合の処理結果を説明する写真およびグラフ図である。（ａ）は、超音波照射前の分離槽内の写真である。（ｂ）は、超音波照射後の分離槽内の写真である。（ｃ）は、分離槽から排出されたサンプル液の濁度とアルミナ粒子の粒子径との関係を示すグラフ図である。
【図４】実施例１による超音波（周波数の変調あり）を照射した分離槽で、アルミナ粒子を含むサンプル液を処理した場合の処理結果を説明するグラフ図である。（ａ）は、周波数の変調幅（Δｆ）と処理時間との関係を示すグラフ図である。（ｂ）は、分離槽から排出されたサンプル液（排出液）の濁度と周波数の変調幅（Δｆ）との関係を示すグラフ図である。（ｃ）は、分離槽から排出されたサンプル液（排出液）の濁度と周波数の変調時間（Δｔ）との関係を示すグラフ図である。（ｄ）は、分離槽から排出されたサンプル液（排出液）の濁度と処理時間との関係を示すグラフ図である。
【図５】実施例２による懸濁液処理装置の概略図である。
【図６】実施例３による懸濁液処理装置の概略図である。
【図７】実施例３による懸濁液処理装置の変形例の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の実施の形態において、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００１２】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【００１３】
また、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００１４】
また、「Ａからなる」、「Ａよりなる」、「Ａを有する」、「Ａを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００１５】
また、以下の実施の形態においては、説明上の方向として、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向を用いる。Ｘ方向とＹ方向とは互いに直交し、水平面を構成する方向であり、Ｚ方向はこの水平面に対して鉛直の方向である。また、以下の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
懸濁液処理装置は、固体成分と液体成分とを含む懸濁液に凝集剤を投入し、撹拌する撹拌槽と、懸濁液から固体成分を分離する分離槽とを有する。懸濁液中の固体成分は、投入された凝集剤によって凝集し、大きな集合体を形成する。質量が大きくなった固体成分の集合体は沈殿し、分離槽の底に堆積する。これにより、懸濁液から固体成分が分離される。しかし、固体成分の集合体は沈殿速度が遅いため、懸濁液の処理流量を向上するには、その沈殿速度を速くする必要がある。そこで、例えば前述の特許文献１および２に記載されているように、凝集剤と一緒に沈降促進剤または分離促進剤を懸濁液に投入し、固体成分の沈殿速度を向上させている。
【００１７】
しかし、前述したように、凝集剤、および沈降促進剤または分離促進剤が浄水時に廃棄物となってしまうため、廃棄物の量が増大するという課題を有する。
【実施例１】
【００１８】
［懸濁液処理装置の構成］
実施例１による固体成分と液体成分とを含む懸濁液を処理する懸濁液処理装置の構成を図１を用いて説明する。図１は、実施例１による懸濁液処理装置の概略図である。
【００１９】
懸濁液処理装置は、懸濁液１ａを撹拌する撹拌槽２０と、撹拌した懸濁液１ａ（薬剤混合液２ａ）を固体成分と液体成分とに分離する分離槽３０と、懸濁液１ａを撹拌槽２０に供給するため、および撹拌した懸濁液１ａ（薬剤混合液２ａ）を分離槽３０に供給するための送液ポンプ７０と、を有する。
【００２０】
懸濁液槽１０内の懸濁液１ａは、送液ポンプ７０により汲み上げられ、給液管６１，６２を通じて、撹拌槽２０に送られる。
【００２１】
撹拌槽２０は、薬剤を撹拌槽２０内に供給する薬剤供給部２１と、薬剤を投入した懸濁液１ａ（薬剤混合液２ａ）を撹拌する撹拌部２２と、撹拌部２２を駆動する駆動部２３と、を備える。給液管６２から撹拌槽２０内に供給された懸濁液１ａは、薬剤供給部２１から薬剤が供給された後に撹拌され、その後、送液管６３に排出される。
【００２２】
撹拌槽２０から排出された薬剤混合液２ａは、送液ポンプ７０により、送液管６３，６４を通じて、分離槽３０に送られる。
【００２３】
分離槽３０は、超音波を照射する超音波振動子３１と、超音波を反射する反射板３３と、超音波振動子３１を駆動する振動子制御部３２と、を備えている。超音波振動子３１と反射板３３とは、互いに向かい合うようにＺ方向に配置されており、超音波振動子３１は、振動面（または照射面）が−Ｚ方向を向くように、反射板３３は、超音波を反射する面が＋Ｚ方向を向くようにそれぞれ配置されている。送液管６４から分離槽３０内に供給された薬剤混合液２ａは、分離槽３０内において超音波を照射されることで薬剤混合液２ａ中の固体成分が分離されて、分離水４ａとなり、その後、分離水４ａは排液管６５に排出される。
【００２４】
分離槽３０から排出された分離水４ａは、送液ポンプ７０により、排液管６５，６６を通じて、処理水槽４０に送られる。
【００２５】
［動作および処理］
懸濁液中に固形物として分散する固体成分は、その表面荷電によりお互いに反発するため、安定化している。固体成分は、表面荷電を中和することで、固体成分同士が会合して、大きな集合体となる（凝集現象）。凝集現象により集合体となった固体成分は、質量が大きくなるため、懸濁液中に沈殿する。さらに、凝集剤である薬剤を懸濁液に投入することで、浮遊する固体成分の表面荷電を中和して、凝集現象を促進することができる。薬剤は多価の陽イオンを発生する電解質などであり、投入する薬剤の量を増やすことで、高速かつ確実に懸濁液中の固体成分と液体成分とを分離することができる。しかし、薬剤の投入量の増大は廃棄物の量の増大につながるため、環境負荷の低減または浄水コストの低減を考慮すると、薬剤の投入量はできるだけ抑える必要がある。
【００２６】
次に、図２を用いて分離槽の動作原理を説明する。図２は、実施例１による分離槽の概略図である。
【００２７】
懸濁液に超音波を照射すると、音圧の高い領域と音圧の低い領域とが周期的に発現し、懸濁液中の固体成分は、音圧の高い領域に向かう力（音響放射力）を受ける。この音響放射力によって、懸濁液中の固体成分は、音圧の高い領域に凝集する。懸濁液中に浮遊する固体成分は凝集することで質量が増すため、反射板３３へ向かう方向（−Ｚ方向）に沈降する。このように、超音波を照射された懸濁液は、懸濁液中の固体成分が凝集・沈降して、固体成分と液体成分とに分離される。
【００２８】
しかし、この超音波を用いた分離手法では、固体成分の凝集作用が時間とともに低下してしまう。この経時劣化は、音圧の高い領域に過度に凝集した固体成分が、超音波を反射する事に起因する音圧の低下が原因である。そのため、経時劣化を抑制するには、音圧の高い領域に固体成分が過度に凝集されないように、音圧の高い領域から固体成分を搬送して、除去する必要がある。
【００２９】
音圧の高い領域に捕捉された固体成分は、超音波振動子３１に入力する超音波の周波数を変調させることで、任意方向に搬送することができる。周波数が低減するように変調した場合は、捕捉された固体成分は超音波振動子３１へ向かう方向（＋Ｚ方向）に搬送される。逆に、周波数が増大するように変調した場合は、捕捉された固体成分は反射板３３へ向かう方向（−Ｚ方向）に搬送される。この超音波による固体成分の搬送作用を用いて、音圧の高い領域に凝集した固体成分を搬送することで、固体成分の凝集作用の経時劣化を抑制することができる。
【００３０】
このように、超音波による固体成分の凝集作用と、薬剤の凝集作用とを併用することにより、薬剤の投入量を抑えて、懸濁液中の固体成分を分離することができる。また、超音波振動子３１に入力する超音波の周波数を変調させることにより、凝集した固体成分の搬送を促進させて、固体成分の凝集作用の経時劣化を抑制することができる。また、分離槽３０において、送液管６４を分離槽３０の下部に、排液管６５を分離槽３０の上部に配置することにより、固体成分の分離性能を向上させることができる。
【００３１】
従って、実施例１によれば、薬剤の投入量を減らし、沈降促進剤または分離促進剤を使用しなくても、懸濁液中の固体成分を分離することができるので、浄水時の廃棄物の量を低減することができる。
【００３２】
懸濁液処理装置における固体成分の凝集・搬送効果について、以下に説明する。懸濁液処理装置の処理性能は、分離槽に繋がる排液管（前述の図１に示す排液管６５）から排出されるサンプル液の濁度で評価した。サンプル液の濁度が小さいほど、超音波の固体成分の凝集性能が高いことを意味する。サンプル液および超音波の出力条件は、以下の通りである。
【００３３】
＜サンプル液＞
純水にアルミナ粒子を分散させた懸濁液（平均濁度：１７度）を用いた。
【００３４】
＜超音波＞
周波数が１ＭＨｚ〜５ＭＨｚの範囲（最も好適な範囲としては２ＭＨｚ〜３ＭＨｚ）で連続変調する正弦波を信号発生器で作製する。その後、この正弦波をパワーアンプで増幅した後、超音波振動子に入力する。超音波振動子の固有周波数に対応する共振周波数は２．０１ＭＨｚである。
【００３５】
図３に、実施例１による超音波（周波数の変調なし）を照射した分離槽で、アルミナ粒子を含むサンプル液を処理した場合の処理結果を示す。図３（ａ）は、超音波照射前の分離槽内の写真である。図３（ｂ）は、超音波照射後の分離槽内の写真である。図３（ｃ）は、分離槽から排出されたサンプル液（排出液）の濁度とアルミナ粒子の粒子径との関係を示すグラフ図である。ここでは、サンプル液に超音波を照射しているが、超音波振動子に入力した超音波の周波数は変調していない。
【００３６】
図３（ａ）および（ｂ）に示すように、超音波を照射することにより、サンプル液中のアルミナ粒子は凝集し、点在している。
【００３７】
これにより、超音波を照射した場合は、薬剤を投入しなくても、超音波によるアルミナ粒子の凝集作用により、サンプル液中のアルミナ粒子が分離できることが分かる。
【００３８】
しかし、図３（ｃ）に示すように、排出液の濁度はアルミナ粒子の粒子径に依存し、粒子径が小さくなるに従って高くなる。特に粒子径が２μｍ〜３μｍのアルミナ粒子では、排出液の濁度は急激に高くなっていることから、２μｍ〜３μｍの粒子径のアルミナ粒子は、超音波を照射しても、沈降が促進されるほどの凝集が起こらず、そのまま排出されてしまうと考えられる。
【００３９】
すなわち、超音波を照射するだけでは、サンプル液中の微小なアルミナ粒子を分離できないことが分かる。従って、サンプル液中のアルミナ粒子を、薬剤の凝集作用により１０μｍ以上の粒子径のアルミナ粒子になるまで凝集させ、その後、サンプル液に超音波を照射すれは、サンプル液中のアルミナ粒子を効率的に分離することができる。
【００４０】
図４に、実施例１による超音波（周波数の変調あり）を照射した分離槽で、アルミナ粒子を含むサンプル液を処理した場合の処理結果を示す。図４（ａ）は、周波数の変調幅（Δｆ）と処理時間との関係を示すグラフ図である。図４（ｂ）は、分離槽から排出されたサンプル液（排出液）の濁度と周波数の変調幅（Δｆ）との関係を示すグラフ図である。図４（ｃ）は、分離槽から排出されたサンプル液（排出液）の濁度と周波数の変調時間（Δｔ）との関係を示すグラフ図である。図４（ｄ）は、分離槽から排出されたサンプル液（排出液）の濁度と処理時間との関係を示すグラフ図である。ここでは、サンプル液に超音波を照射し、超音波振動子に入力した超音波の周波数を変調している。また、超音波の周波数の平均値は２ＭＨｚである。
【００４１】
図４（ａ）に示すように、周波数を上昇させる変調時間（Δｔ）が、周波数を下降させる時間（例えば１０ミリ秒）よりも十分長くなるように周波数を変調させることで、アルミナ粒子を反射板の方向、すなわち、前述の図２において反射板３３へ向かう方向（−Ｚ方向）に搬送することができる。
【００４２】
図４（ｂ）に示すように、周波数の変調幅（Δｆ）が増加するに従って、排出液の濁度は上昇するが、周波数の変調幅（Δｆ）が０．８ＭＨｚ（超音波の周波数の平均値の４０％）以上になると、排出液の濁度はほぼ一定となる。このことから、周波数の変調幅（Δｆ）は０．８ＭＨｚ（超音波の周波数の平均値の４０％）未満とすることが、周波数の変調によるアルミナ粒子の凝集・搬送には効果的であることが分かる。
【００４３】
図４（ｃ）に示すように、変調時間（Δｔ）が５０ミリ秒のときに、排出液の濁度が最も高く、変調時間（Δｔ）が１００ミリ秒以上になると、排出液の濁度が緩やかに減少する。このことから、変調時間（Δｔ）は１００ミリ秒以上とすることが、周波数の変調によるアルミナ粒子の凝集・搬送には効果的であることが分かる。
【００４４】
図４（ｄ）に示すように、周波数を変調しない場合は、処理時間が経過するに従って、排出液の濁度が上昇する。これに対して、周波数を変調する場合は、処理時間が経過しても排出液の濁度が上昇しない。
【００４５】
このように、周波数の変調幅（Δｆ）を０．８ＭＨｚ（超音波の周波数の平均値の４０％）未満とし、変調時間（Δｔ）を１００ミリ秒以上として超音波の周波数を変調することにより、経時劣化を抑制して、アルミナ粒子の凝集作用を効率的に用いることができる。
【００４６】
本検証結果に示すように、超音波による固体成分の凝集・搬送作用のみでも、ある程度の大きさの固体成分を懸濁液から分離することができる。従って、撹拌槽において懸濁液に投入する薬剤の量を抑えて、薬剤による固体成分の凝集を十分に行わなくても、分離槽において懸濁液に超音波を照射することにより、固体成分の凝集をさらに促進させて、固体成分を懸濁液から分離することができる。さらに、超音波の周波数の変調条件、例えば周波数の変調幅（Δｆ）および変調時間（Δｔ）を最適化することにより、超音波による固体成分の凝縮、搬送作用を効率的に用いることができる。
【実施例２】
【００４７】
水性成分と油性成分とからなるエマルジョン溶液を、水性成分と油性成分とに分離する際にも、前述の実施例１に記載した懸濁液中の固体成分と液体成分との分離と同様に、薬剤を用いた処理が行われる。そこで、実施例２では、懸濁液処理装置を用いたエマルジョン溶液中の水性成分と油性成分との分離について説明する。
【００４８】
［懸濁液処理装置の構成］
実施例２による水性成分と油性成分とからなるエマルジョン溶液を処理する懸濁液処理装置の構成を図５を用いて説明する。図５は、実施例２による懸濁液処理装置の概略図である。
【００４９】
懸濁液処理装置は、エマルジョン溶液１ｂを撹拌する撹拌槽２０と、撹拌したエマルジョン溶液１ｂ（薬剤混合液２ｂ）を水性成分と油性成分とに分離する分離槽３０と、エマルジョン溶液１ｂを撹拌槽２０に供給するため、および撹拌したエマルジョン溶液１ｂ（薬剤混合液２ｂ）を分離槽３０に供給するための送液ポンプ７０と、を有する。
【００５０】
懸濁液槽１０内のエマルジョン溶液１ｂは、送液ポンプ７０により汲み上げられ、給液管６１、６２を通じて、撹拌槽２０に送られる。
【００５１】
撹拌槽２０は、薬剤を撹拌槽２０内に供給する薬剤供給部２１と、薬剤を投入したエマルジョン溶液１ｂ（薬剤混合液２ｂ）を撹拌する撹拌部２２と、撹拌部２２を駆動する駆動部２３と、を備える。給液管６２から撹拌槽２０内に供給されたエマルジョン溶液１ｂは、薬剤供給部２１から薬剤が供給された後に撹拌され、その後、送液管６３に排出される。
【００５２】
撹拌槽２０から排出された薬剤混合液２ｂは、送液ポンプ７０により、送液管６３、６４を通じて、分離槽３０に送られる。
【００５３】
分離槽３０は、超音波を照射する超音波振動子３１と、超音波を反射する反射板３３と、超音波振動子３１を駆動する振動子制御部３２と、を備えている。超音波振動子３１と反射板３３とは、互いに向かい合うようにＺ方向に配置されており、超音波振動子３１は、振動面（または照射面）が−Ｚ方向を向くように、反射板３３は、超音波を反射する面が＋Ｚ方向を向くようにそれぞれ配置されている。送液管６４から分離槽３０内に供給された薬剤混合液２ｂは、分離槽３０内において超音波が照射されることで水性成分と油性成分とに分離され、その後、油性成分は排液管６５へ、水性成分は排液管６７へ、それぞれ排出される。
【００５４】
分離槽３０から排出された分離油５ｂは、送液ポンプ７０により、排液管６５，６６を通じて、処理油槽５０に送られる。また、分離槽３０から排出された分離水４ｂは、送液ポンプ７０により、排液管６７，６８を通じて、処理水槽４０に送られる。
【００５５】
［動作、処理、および効果］
水性成分と油性成分とからなるエマルジョン溶液を分離する際にも、懸濁液の分離と同様に、薬剤を用いた処理が行われる。エマルジョン溶液の分離を行う場合は、撹拌槽２０でエマルジョン溶液の分離を促進する薬剤を投入した後に、分離槽３０で水性成分と油性成分とに分離する。超音波を照射することにより、エマルジョン溶液中の液滴は音圧の高い領域または音圧の低い領域に凝集する。その際、超音波の周波数を変調させることで、凝集した液滴を任意方向に搬送することができる。液滴が油性成分である場合、液滴を超音波振動子３１へ向かう方向（＋Ｚ方向）に搬送するように、超音波振動子３１に超音波を入力することで、水性成分よりも密度が小さい油性成分は超音波振動子３１へ向かう方向（＋Ｚ方向）に搬送され、水性成分と油性成分とが分離される。
【００５６】
また、分離槽３０において送液管６４を分離槽３０の中心部近傍に設け、油性成分が排出される排液管６５を分離槽３０の上部（送液管６４よりも上方）に、水性成分が排出される排液管６７を分離槽３０の下部（送液管６４よりも下方）に設けることで、水性成分と油性成分とを効率的に分離することができる。
【００５７】
前述の実施例１で説明した、超音波による固体成分の凝集作用は、分離した液摘にも作用する。そのため、水性成分と油性成分とからなるエマルジョン溶液の分離においても、超音波による凝集作用は有効である。つまり、エマルジョン溶液中の水性成分と油性成分との分離においても、超音波による液滴の凝集作用と、薬剤の凝集作用とを併用することにより、薬剤の投入量を抑えて、エマルジョン溶液を水性成分と油性成分とに分離することができる。従って、実施例１と同様に、薬剤の投入量を減らすことにより、浄水時の廃棄物の量を低減することができる。
【実施例３】
【００５８】
実施例３では、懸濁液の清澄効果を向上することのできる懸濁液処理装置について説明する。
【００５９】
［懸濁液処理装置の構成］
実施例３による固体成分と液体成分とを含む懸濁液を処理する懸濁液処理装置の構成を図６を用いて説明する。図６は、実施例３による懸濁液処理装置の概略図である。
【００６０】
懸濁液処理装置は、懸濁液１ａを撹拌する撹拌槽２０と、撹拌した懸濁液１ａ（薬剤混合液２ａ）を清澄化する分離槽３０と、懸濁液１ａを撹拌槽２０に供給するため、および撹拌した懸濁液１ａ（薬剤混合液２ａ）を分離槽３０に供給するための送液ポンプ７０と、を有する。
【００６１】
懸濁液槽１０内の懸濁液１ａは、送液ポンプ７０により汲み上げられ、給液管６１、６２を通じて、撹拌槽２０に送られる。
【００６２】
撹拌槽２０は、薬剤を撹拌槽２０内に供給する薬剤供給部２１と、薬剤を投入した懸濁液１ａ（薬剤混合液２ａ）を撹拌する撹拌部２２と、撹拌部２２を駆動する駆動部２３と、を備える。給液管６２から撹拌槽２０内に供給された懸濁液１ａは、薬剤供給部２１から薬剤が供給された後に撹拌され、その後、送液管６３に排出される。
【００６３】
撹拌槽２０から排出された薬剤混合液２ａは、送液ポンプ７０により、送液管６３，６４を通じて、分離槽３０に送られる。
【００６４】
分離槽３０は、超音波を照射する複数（図６では４つ）の超音波振動子３１と、超音波を反射する複数（図６では４つ）の反射板３３と、複数の超音波振動子３１を駆動する振動子制御部３２と、を備えている。振動子制御部３２は１つであってもよく、また、超音波振動子３１をそれぞれ独立して動作させてもよい。また、実施例３に記載された振動子制御部３２は、複数の超音波振動子３１のそれぞれに対応するように複数備えてもよい。また、複数の超音波振動子３１のそれぞれに入力する超音波の周波数は、分離槽３０に適した互いに異なる周波数であってもよい。
【００６５】
また、分離槽３０内は、複数（図６では３つ）のセパレーター３４によって複数（図６では４つ）の分離領域に分割されており、複数の分離領域のそれぞれに、互いに向かい合う１つの超音波振動子３１と１つの反射板３３とが配置されている。超音波振動子３１は、振動面（または照射面）が−Ｚ方向を向くように、反射板３３は、超音波を反射する面が＋Ｚ方向を向くようにそれぞれ配置されている。
【００６６】
分離槽３０の一方の端に位置する分離領域の下部に薬剤混合液２ａを供給する送液管６４が配置され、分離槽３０の他方の端に位置する分離領域の上部に分離水４ａを排出する排液管６５が配置されている。
【００６７】
また、セパレーター３４の左端部および右端部は分離槽３０と接続しているが、上端部または下端部は分離槽３０と接続しておらず、薬剤混合液２ａが隣り合う分離領域に流入するように、セパレーター３４には開口部が設けられている。セパレーター３４の開口部は、分離槽３０の一方の端に位置する分離領域から分離槽３０の他方の端に位置する分離領域に向かって、セパレーター３４の上部、下部、上部と、上下交互に設けられている。このように、分離槽３０内を複数の分離領域に分割することにより、分離槽３０内における流路が長くなるので、固体成分の分離性能を向上させることができる。
【００６８】
送液管６４から分離槽３０内に供給された薬剤混合液２ａは、分離槽３０内のそれぞれの分離領域において超音波を照射されることで薬剤混合液２ａ中の固体成分が分離され、清澄化されて、分離水４ａとなり、その後、分離水４ａは排液管６５に排出される。
【００６９】
分離槽３０から排出された分離水４ａは、送液ポンプ７０により、排液管６５，６６を通じて、処理水槽４０に送られる。
【００７０】
実施例３による懸濁液処理装置の変形例の構成を図７を用いて説明する。図７は、実施例３による懸濁液処理装置の変形例の概略図である。
【００７１】
前述の図６に示した懸濁液処理装置では、分離槽３０内に複数（図６では３つ）のセパレーター３４を配置して、複数（図６では４つ）の分離領域を形成することにより、分離槽３０内における流路を長くした。
【００７２】
これに対して、図７に示す懸濁液処理装置では、複数（図７では４つ）の分離槽３０を配置して、隣り合う分離槽３０を送液管６９で繋ぐことにより、流路を長くしている。薬剤混合液２ａを供給する送液管６４が繋がる分離槽３０では、分離槽３０の下部に送液管６４が配置されており、分離水４ａを排出する排液管６５が繋がる分離槽３０では、分離槽３０の上部に排液管６５が配置されている。そして、隣り合う分離槽３０を繋ぐ送液管６９は、薬剤混合液２ａを供給する送液管６４が繋がる分離槽３０から、分離水４ａを排出する排液管６５が繋がる分離槽３０に向かって、上部、下部、上部と、上下交互に設けられている。
【００７３】
また、複数の分離槽３０のそれぞれには、互いに向かい合う１つの超音波振動子３１と１つの反射板３３とが配置されている。
【００７４】
このように、図７に示す懸濁液処理装置では、清澄化に必要な数の分離槽３０を繋げることができるので、図６に示す懸濁液処理装置よりも汎用性が向上する。
【００７５】
［動作、処理、および効果］
前述の実施例１と同様に、薬剤の投入量を減らし、沈降促進剤または分離促進剤を使用しなくても、懸濁液中の固体成分を分離することができるので、浄水時の廃棄物の量を低減することができる。また、分離槽３０内の流路を長くすることにより、前述の実施例１よりもさらに懸濁液の清澄化の向上を図ることができる。
【００７６】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００７７】
前述した実施の形態では、例えば懸濁液処理装置によって処理される処理液として、固体成分と液体成分とを含む懸濁液、および水性成分と油性成分とからなるエマルジョン溶液について説明したが、処理液はこれに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７８】
１ａ  懸濁液
１ｂ  エマルジョン溶液
２ａ，２ｂ  薬剤混合液
４ａ，４ｂ  分離水
５ｂ  分離油
１０  懸濁液槽
２０  撹拌槽
２１  薬剤供給部
２２  撹拌部
２３  駆動部
３０  分離槽
３１  超音波振動子
３２  振動子制御部
３３  反射板
３４  セパレーター
４０  処理水槽
５０  処理油槽
６１，６２  給液管
６３，６４  送液管
６５，６６，６７，６８  排液管
６９  送液管
７０  送液ポンプ
【図１】
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【図２】
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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３】
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