(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を流通させる流路と、
上面に開口部を備え、該開口部を前記流路に臨ませ該開口部において流路が急激に拡大するように設けられた薬剤装填部と、を備え、
液体を流し前記開口部において強制的に乱流を生じさせ、該乱流を利用し前記薬剤装填部に装填された薬剤を溶出させる薬剤供給装置であって、
前記薬剤及び／又は前記液体が粉粒状物を含み、前記薬剤が溶出することで放出された前記粉粒状物及び／又は前記液体に含まれる前記粉粒状物が、乱流の作用により前記薬剤の表面を侵食し、前記薬剤の溶出が促進されることを特徴とする薬剤供給装置。
【請求項２】
前記薬剤装填部に装填する薬剤が、難溶性の固形薬剤であることを特徴とする請求項１に記載の薬剤供給装置。
【請求項３】
前記開口部において乱流の発生を促進させる乱流発生促進手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の薬剤供給装置。
【請求項４】
前記乱流発生促進手段は、流路を流通する液体に圧力差を生じせしめ乱流を発生させることを特徴とする請求項３に記載の薬剤供給装置。
【請求項５】
前記乱流発生促進手段が、絞りであることを特徴とする請求項４に記載の薬剤供給装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の薬剤供給装置が、直列に複数配置され、配置する個数により薬剤の溶出量を調節することを特徴とする薬剤供給装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の薬剤供給装置が、並列に複数配置されていることを特徴とする薬剤供給装置。
【請求項８】
前記薬剤装填部が、隙間なく配置されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の薬剤供給装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の薬剤供給装置が、多段に積層されていることを特徴とする薬剤供給装置。
【請求項１０】
さらに前記流路に流す液体の流量を調節する流量調節手段を備え、該流量調節手段により流量を調節することで前記薬剤の溶出量を調節可能なことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の薬剤供給装置。
【請求項１１】
前記薬剤は、主剤の他、主剤の溶出量を調節する溶出量調節剤を含むことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の薬剤供給装置。
【請求項１２】
放出された前記粉粒状物は、前記薬剤装填部に止まり、前記薬剤装填部から流出しないことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の薬剤供給装置。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項に記載の薬剤供給装置を備え、前記薬剤供給装置に被処理物を除去するために必要な薬剤を装填し、前記薬剤供給装置に被処理水を供給し、被処理水中の被処理物に前記薬剤を作用させ該被処理物を除去することを特徴とする排水処理装置。
【請求項１４】
前記被処理物がリン酸、ホウ素、フッ素のうち、いずれか１種であり、前記薬剤が難水溶性カルシウム化合物を含み、
前記被処理物と、前記難水溶性カルシウム化合物から溶出したカルシウム分と、を反応させ、不水溶性カルシウム化合物を生成させ、被処理水中の被処理物を除去することを特徴とする請求項１３に記載の排水処理装置。
【請求項１５】
さらに前記薬剤が、ｐＨ調整剤を含むことを特徴とする請求項１４に記載の排水処理装置。
【請求項１６】
前記被処理物がリン酸であり、前記不水溶性カルシウム化合物がハイドロオキシアパタイトであり、
前記難水溶性カルシウム化合物と前記ｐＨ調整剤とが水酸化カルシウムであり、
前記薬剤は、少なくとも酸化カルシウムと、ハイドロオキシアパタイトからなる種晶と、水とを混練し、これを前記薬剤装填部に装填後、固化させたものであることを特徴とする請求項１５に記載の排水処理装置。
【請求項１７】
前記薬剤は、前記混練時、さらに溶出量調節剤を加えることを特徴とする請求項１６に記載の排水処理装置。
【請求項１８】
前記溶出量調節剤は、石膏及び／又は澱粉であることを特徴とする請求項１７に記載の排水処理装置。
【請求項１９】
前記種晶及び種晶を核に成長させたハイドロオキシアパタイトは、前記薬剤装填部から流出しないことを特徴とする請求項１６から１８のいずれか１項に記載の排水処理装置。
【請求項２０】
前記被処理物がリン酸、ホウ素、フッ素のうち２種以上を含み、前記薬剤が難水溶性カルシウム化合物を含み、リン酸、ホウ素、フッ素のうち２種以上と、前記難水溶性カルシウム化合物から溶出したカルシウム分と、を反応させ、不水溶性カルシウム化合物を生成させ、被処理水中の被処理物を同時処理することを特徴とする請求項１３に記載の排水処理装置。
【請求項２１】
さらに凝集剤又は凝集剤と凝集助剤とを添加し、被処理水中の被処理物を除去することを特徴とする請求項１４から２０のいずれか１項に記載の排水処理装置。
【請求項２２】
さらに吸着剤を添加し、被処理水中の被処理物を除去することを特徴とする請求項１４から２１のいずれか１項に記載の排水処理装置。
【請求項２３】
さらに前記被処理物が除去された後の被処理水のｐＨを測定するｐＨ計を備え、
前記被処理物がリン酸であり、前記ｐＨ計で被処理水中のｐＨを測定し、被処理水中のリン酸濃度を算出することを特徴とする請求項１４から２２のいずれか１項に記載の排水処理装置。
【請求項２４】
前記ｐＨ計の測定値から算出したリン酸濃度を基に前記流量調節手段により前記薬剤供給装置に供給する被処理水の流量を調節することを特徴とする請求項２３に記載の排水処理装置。
【請求項２５】
請求項１３から２４のいずれか１項に記載の排水処理装置を備え、前記薬剤供給装置が反応槽を兼用し、
さらに前記薬剤装填部で生成した反応生成物を沈殿分離する沈殿槽と、
前記沈殿槽の下流側に設置され、中和剤により被処理水のｐＨを調整するｐＨ調整槽と、
を含むことを特徴とする排水処理装置。
【請求項２６】
前記中和剤が、フミン酸であり、
前記ｐＨ調整槽に腐朽菌を保有するピートモスを充填し、該ピートモスに腐朽菌を作用させ前記フミン酸を生成させ、該ピートモスと被処理水とを接触させ、被処理水を前記フミン酸で中和しｐＨを調整することを特徴とする請求項２５に記載の排水処理装置。
【請求項２７】
前記被処理水を利用し、前記ピートモスを湿潤かつ好気状態とし、前記腐朽菌が良好に育成する高湿好気状態とする環境形成手段を備えることを特徴とする請求項２６に記載の排水処理装置。
【請求項２８】
さらに前記沈殿槽から排出され前記ｐＨ調整槽に流入する前の被処理水の一部を、前記薬剤供給装置に返送する循環手段を備えることを特徴とする請求項２５から２７のいずれか１項に記載の排水処理装置。
【請求項２９】
請求項１３から２８のいずれか１項に記載の排水処理装置と、
前記排水処理装置を収容する筐体と、
前記筐体を被処理水上に浮かべるフロートと、
前記排水処理装置に被処理水を供給する供給手段と、
を含むことを特徴とする排水処理設備。
【請求項３０】
前記供給手段は、水車又はポンプであり、
さらに前記水車又はポンプの駆動電源を供給する太陽電池発電装置を備えることを特徴とする請求項２９に記載の排水処理設備。
【請求項３１】
排水貯槽、湖沼又はダム湖に設置され、前記供給手段により移動可能なことを特徴とする請求項２９又は３０に記載の排水処理設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体に薬剤を溶出させる薬剤供給装置、該薬剤供給装置を用いた排水処理装置及び排水処理設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
湖水・ダムでは富栄養化、特にリン酸濃度が高くなりアオコが発生する事象がよく見られる。ダム湖等に流入する排水は、排水基準以下、一般排水基準では１６ｍｇ／Ｌ（日間平均８ｍｇ／Ｌ）、暫定排水基準（畜産業）では３０ｍｇ／Ｌ（日間平均２４８ｍｇ／Ｌ）に処理された水であるが、アオコの発生を抑制するためには、流入排水中のリン酸を１ｍｇ／Ｌ以下、ダム湖等においてリン酸を０．０１ｍｇ／Ｌ以下にする必要がある。【０００３】
排水など被処理水中のリン酸を除去する方法としては、被処理水中にカルシウム分を添加し、ハイドロオキシアパタイトを種晶としてリン酸を晶析させて除去する方法がある（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
さらに廃液中のリン分を除去する方法として、石膏等の難溶性カルシウム含有物を充填した充填槽に被処理水を通過させ、被処理水中にカルシウム分を継続的に溶出させることで薬剤の濃度管理及び補充のコストを低減させる技術もある（例えば、特許文献２参照）。【０００５】
なお排水処理以外の分野においても薬剤を液体中に溶出させるニーズは多く、例えば、シャワーヘッドが接続された配管に薬剤が充填された着脱式の混入容器を接続し、湯の放出に伴い薬剤を徐々に溶出させる技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２６１６４０号公報
【特許文献２】特開２００１−２７６８５０号公報
【特許文献３】特開平５−２９３０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
排水中のリン酸除去に限らず、一般的な排水処理装置では、反応槽の他、薬剤注入装置、計測、制御装置等が必要であり、排水処理装置が大掛りとなる。簡易な装置で安価に排水処理を行いたいとの要求は強く、排水基準内の水をさらに浄化するような場合にはなおさらである。【０００８】
特許文献２、３に記載の発明のように、難溶性の薬剤を使用することで一定の割合で薬剤を溶出させることが可能となり、薬剤の濃度管理や補充が容易となるが、処理速度を増加させるには薬剤を効率的に溶出させる必要が生じる。このとき特許文献３に記載の発明のように薬剤の表面積を増大させる方法では装置が巨大化してしまう。【０００９】
本発明の目的は、撹拌機等の機器を用いることなく、コンパクトで効率的に薬剤を溶出させ供給することができる薬剤供給装置、該薬剤供給装置を用いたメンテナンスフリー又はメンテナンスが簡単な排水処理装置、及び排水処理設備を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、液体を流通させる流路と、上面に開口部を備え、該開口部を前記流路に臨ませ該開口部において流路が急激に拡大するように設けられた薬剤装填部と、を備え、液体を流し前記開口部において強制的に乱流を生じさせ、該乱流を利用し前記薬剤装填部に装填された薬剤を溶出させる薬剤供給装置であって、前記薬剤及び／又は前記液体が粉粒状物を含み、前記薬剤が溶出することで放出された前記粉粒状物及び／又は前記液体に含まれる前記粉粒状物が、乱流の作用により前記薬剤の表面を侵食し、前記薬剤の溶出が促進されることを特徴とする薬剤供給装置である。
【００１１】
本発明によれば、薬剤装填部の開口部において流路を急激に拡大させ、液体を流し該開口部において強制的に乱流を生じさせ、この乱流を利用し薬剤装填部に装填された薬剤を溶出させるので薬剤の移送（供給）と撹拌とが一緒に行われ非常に効率的である。薬剤装填部の大きさを数ｍＬ〜数百ｍＬ程度の大きさとすれば、少ない流量でも容易に乱流を生じさせることができる。ここで乱流とは、渦流など液に大きな乱れが生じた流動状態を言う。上記の通り本発明の薬剤供給装置は、薬剤を溶出するための撹拌機等を必要としないため装置をコンパクトにすることができる。
また本発明によれば、薬剤供給装置は、薬剤及び／又は流路を流れる液体が粉粒状物を含み、薬剤が溶出することで放出された粉粒状物及び／又は液体に含まれる粉粒状物が、乱流の作用により薬剤の表面を侵食し、薬剤の溶出が促進されるので、より効率的に薬剤を溶出させることができる。
【００１２】
また本発明の薬剤供給装置は、前記薬剤装填部に装填する薬剤が、難溶性の固形薬剤であることを特徴とする。【００１３】
本発明によれば、薬剤装填部に装填する薬剤が、難溶性の固形薬剤なので、液体中に薬剤を長期間に亘って徐々に溶出させることが可能であり、長期間継続しての使用が可能となる。【００１４】
また本発明の薬剤供給装置は、前記開口部において乱流の発生を促進させる乱流発生促進手段を備えることを特徴とする。【００１５】
また本発明の薬剤供給装置は、流路を流通する液体に圧力差を生じせしめ乱流を発生させることを特徴とする。【００１６】
また本発明の薬剤供給装置は、前記乱流発生促進手段が、絞りであることを特徴とする。【００１７】
本発明によれば、薬剤供給装置は、開口部において乱流の発生を促進させる乱流発生促進手段を備えるので、開口部において確実に乱流を発生させることができ、また乱流を増大させることが可能となり、薬剤をより効率的に溶出させることができる。【００１８】
また本発明は、前記薬剤供給装置が、直列に複数配置され、配置する個数により薬剤の溶出量を調節することを特徴とする薬剤供給装置である。【００１９】
本発明によれば、薬剤供給装置が、直列に複数配置され、配置する個数により薬剤の溶出量を調節するので、薬剤の溶出量の調節が容易であり、薬剤の溶出量を調節するための計測機器、制御機器等が不要である。【００２０】
また本発明は、前記薬剤供給装置が、並列に複数配置されていることを特徴とする薬剤供給装置である。【００２１】
本発明によれば、薬剤供給装置が、並列に複数配置されているので、薬剤の供給量を容易に増加させることができる。さらにこのような薬剤供給装置を、排水処理装置の薬剤供給装置兼反応槽として使用する場合、一つの流路で目詰まりが発生したとしても他の流路で排水処理を行うことが可能であり使い勝手がよい。【００２２】
また本発明の薬剤供給装置は、前記薬剤装填部が、隙間なく配置されていることを特徴とする。【００２３】
本発明によれば、前記薬剤装填部が、隙間なく配置されているので、装置をコンパクト化することができる。【００２４】
また本発明は、前記薬剤供給装置が、多段に積層されていることを特徴とする薬剤供給装置である。【００２５】
本発明によれば、薬剤供給装置が、多段に積層されているので、薬剤の供給量を容易に増加させることができる。供給量が増加しても薬剤溶出の斑が少なく、薬剤を効率よく溶出させることができるため装置をコンパクト化することができる。【００２６】
また本発明の薬剤供給装置は、さらに前記流路に流す液体の流量を調節する流量調節手段を備え、該流量調節手段により流量を調節することで前記薬剤の溶出量を調節可能なことを特徴とする。【００２７】
本発明によれば、流量調節手段により流量を調節することで薬剤の溶出量を調節することができるので、薬剤の溶出量の調節を容易に行うことができる。【００２８】
また本発明の薬剤供給装置において、前記薬剤は、主剤の他、主剤の溶出量を調節する溶出量調節剤を含むことを特徴とする。【００２９】
本発明によれば、薬剤は、主剤の他、主剤の溶出量を調節する溶出量調節剤を含むので、薬剤の徐放性をコントロール可能であり、メンテナンス期間をある程度自由に設定することができる。【００３２】
また本発明の薬剤供給装置において、放出された前記粉粒状物は、前記薬剤装填部に止まり、前記薬剤装填部から流出しないことを特徴とする。【００３３】
本発明によれば、放出された粉粒状物は、薬剤装填部に止まり、薬剤装填部から流出しないので、薬剤が溶出し切るまで粉粒状物の効果を持続させることができる。【００３６】
また本発明は、前記薬剤供給装置を備え、前記薬剤供給装置に被処理物を除去するために必要な薬剤を装填し、前記薬剤供給装置に被処理水を供給し、被処理水中の被処理物に前記薬剤を作用させ該被処理物を除去することを特徴とする排水処理装置である。【００３７】
また本発明の排水処理装置において、前記被処理物がリン酸、ホウ素、フッ素のうち、いずれか１種であり、前記薬剤が難水溶性カルシウム化合物を含み、前記被処理物と、前記難水溶性カルシウム化合物から溶出したカルシウム分と、を反応させ、不水溶性カルシウム化合物を生成させ、被処理水中の被処理物を除去することを特徴とする。【００３８】
また本発明の排水処理装置において、前記排水処理装置は、さらに前記薬剤が、ｐＨ調整剤を含むことを特徴とする。【００３９】
また本発明の排水処理装置において、前記被処理物がリン酸であり、前記不水溶性カルシウム化合物がハイドロオキシアパタイトであり、前記難水溶性カルシウム化合物とｐＨ調整剤とが水酸化カルシウムであり、前記薬剤は、少なくとも酸化カルシウムと、ハイドロオキシアパタイトからなる種晶と、水とを混練し、これを前記薬剤装填部に装填後、固化させたものであることを特徴とする。【００４０】
また本発明の排水処理装置において、前記薬剤は、前記混練時、さらに溶出量調節剤を加えることを特徴とする。【００４１】
また本発明の排水処理装置において、前記溶出量調節剤は、石膏及び／又は澱粉であることを特徴とする。【００４２】
また本発明の排水処理装置において、前記種晶及び種晶を核に成長させたハイドロオキシアパタイトは、前記薬剤装填部から流出しないことを特徴とする。【００４３】
本発明によれば、薬剤供給装置は、排水処理装置の薬剤供給装置として、さらには薬剤供給装置兼反応槽として好適に使用可能である。特に被処理物がリン酸である場合、種晶及び種晶を核に成長させたハイドロオキシアパタイトが薬剤装填部から流出しないので、薬剤が溶出し切った後、ハイドロオキシアパタイトが薬剤装填部に残留しており回収が非常に容易である。【００４４】
また本発明の排水処理装置において、前記被処理物がリン酸、ホウ素、フッ素のうち２種以上を含み、前記薬剤が難水溶性カルシウム化合物を含み、リン酸、ホウ素、フッ素のうち２種以上と、前記難水溶性カルシウム化合物から溶出したカルシウム分と、を反応させ、不水溶性カルシウム化合物を生成させ、被処理水中の被処理物を同時処理することを特徴とする。【００４５】
また本発明の排水処理装置において、さらに凝集剤又は凝集剤と凝集助剤とを添加し、被処理水中の被処理物を除去することを特徴とする。【００４６】
また本発明の排水処理装置において、さらに吸着剤を添加し、被処理水中の被処理物を除去することを特徴とする。【００４７】
また本発明の排水処理装置において、さらに前記被処理物が除去された後の被処理水のｐＨを測定するｐＨ計を備え、前記被処理物がリン酸であり、前記ｐＨ計で被処理水中のｐＨを測定し、被処理水中のリン酸濃度を算出することを特徴とする。【００４８】
また本発明の排水処理装置は、前記ｐＨ計の測定値から算出したリン酸濃度を基に前記流量調節手段により前記薬剤供給装置に供給する被処理水の流量を調節することを特徴とする。【００４９】
本発明によれば、ｐＨ計の測定値から算出したリン酸濃度を基に前記流量調節手段により流量を調節するので、被処理水中のリン酸濃度が所定の濃度になるように、比較的安価なｐＨ計を用いて自動制御を行うことができる。【００５０】
また本発明は、前記排水処理装置を備え、前記薬剤供給装置が反応槽を兼用し、さらに前記薬剤装填部で生成した反応生成物を沈殿分離する沈殿槽と、前記沈殿槽の下流側に設置され、中和剤により被処理水のｐＨを調整するｐＨ調整槽と、を含むことを特徴とする排水処理装置である。【００５１】
また本発明の排水処理装置は、前記中和剤が、フミン酸であり、前記ｐＨ調整槽に腐朽菌を保有するピートモスを充填し、該ピートモスに腐朽菌を作用させ前記フミン酸を生成させ、該ピートモスと被処理水とを接触させ、被処理水を前記フミン酸で中和しｐＨを調整することを特徴とする。【００５２】
また本発明の排水処理装置は、前記被処理水を利用し、前記ピートモスを湿潤かつ好気状態とし、前記腐朽菌が良好に育成する高湿好気状態とする環境形成手段を備えることを特徴とする。【００５３】
本発明によれば、排水処理装置は、反応槽に薬剤を長期間に亘って徐々に溶出可能な薬剤供給装置を用いており、ｐＨ調整槽に腐朽菌が良好に育成可能なピートモスを用いており、反応槽及びｐＨ調整槽が長期間メンテナンスを行うことなく継続運転可能なので、装置全体としても長期間メンテナンスを行うことなく継続運転することが可能である。また本発明の排水処理装置は、反応槽及びｐＨ調整槽に特別な撹拌機器や計測機器、制御機器等を必要としないので、コンパクトにすることができる。【００５４】
また本発明の排水処理装置は、さらに前記沈殿槽から排出され前記ｐＨ調整槽に流入する前の被処理水の一部を、前記薬剤供給装置に返送する循環手段を備えることを特徴とする。【００５５】
本発明によれば、沈殿槽から排出されｐＨ調整槽に流入する前の被処理水の一部を、薬剤供給装置に返送する循環手段を備えるので、被処理物を十分に除去することができる。また粉粒状物を含有する液体を用いる場合、粉粒状物を循環して再利用することができるので、粉粒状物の使用量を低減させることができる。【００５６】
また本発明は、前記排水処理装置と、前記排水処理装置を収容する筐体と、前記筐体を被処理水上に浮かべるフロートと、前記排水処理装置に被処理水を供給する供給手段と、を含むことを特徴とする排水処理設備である。【００５７】
また本発明の排水処理設備において、前記供給手段は、水車又はポンプであり、前記水車又はポンプの駆動電源を供給する太陽電池発電装置を備えることを特徴とする。【００５８】
また本発明の排水処理設備は、排水貯槽、湖沼又はダム湖に設置され、前記供給手段により移動可能なことを特徴とする。【００５９】
本発明によれば、排水処理設備は、排水処理装置と、排水処理装置を収容する筐体と、筐体を被処理水上に浮かべるフロートと、排水処理装置に被処理水を供給する供給手段と、を含み、供給手段は、水車又はポンプであり、水車又はポンプの駆動電源を供給する太陽電池発電装置を備えるので、湖沼又はダム湖に設置した後は、長期間メンテナンスフリーで排水処理を継続して行うことができる。
【発明の効果】
【００６０】
本発明によれば、撹拌機等の機器を用いることなく、コンパクトで効率的に薬剤を溶出させ供給することができる薬剤供給装置を提供することができる。このような薬剤供給装置は、排水処理装置及び排水処理設備に好適に用いることができる。また薬剤供給装置、これを使用した排水処理装置及び排水処理設備は、長期間メンテナンスを行うことなく、又は簡単なメンテナンスだけで継続して運転することが可能なので湖沼又はダム湖の水の浄化等に好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１実施形態であるセル薬剤供給装置１の要部断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態であるセル薬剤供給装置２の要部断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態である直列セル薬剤供給装置３の要部断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態である直列セル薬剤供給装置４の要部断面図である。
【図５】粒状物３３が添加された薬剤３１を装填した第４実施形態の直列セル薬剤供給装置４を示す要部断面図である。
【図６】粒状物３５が添加された液体９１を流通させた第４実施形態の直列セル薬剤供給装置４を示す要部断面図である。
【図７】本発明の第５実施形態であるユニット薬剤供給装置５ａ、５ｂの概略構成図である。
【図８】薬剤装填部２３を複数配置するときの配置例を示す平面視における薬剤供給装置の断面図である。
【図９】本発明の第６実施形態である多段ユニット薬剤供給装置６の斜視図である。
【図１０】本発明の第７実施形態である多段ユニット薬剤供給装置７の斜視図である。
【図１１】本発明の第８実施形態である排水処理設備８の概略構成図である。
【図１２】ｐＨとリン酸濃度との関係を示すグラフである。
【図１３】本発明の第９実施形態である排水処理設備９の概略構成図である。
【図１４】本発明の第１０実施形態である排水処理設備１０の概略構成図である。
【図１５】図１４の排水処理設備１０の平面図である。
【図１６】本発明の第１１実施形態である排水処理設備１１の概略構成図である。
【図１７】本発明の薬剤供給装置の試験装置１００の概略構成図である。
【図１８】実施例１、２における反応時間と被処理溶液１１５のリン酸濃度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
本実施形態において、薬剤装填部が１つの薬剤装填部からなる薬剤供給装置をセル薬剤供給装置、セル薬剤供給装置が複数直列に配置された薬剤供給装置を直列セル薬剤供給装置、直列セル薬剤供給装置を複数配置した薬剤供給装置をユニット薬剤供給装置、ユニット薬剤供給装置を多段に積層してなる薬剤供給装置を多段ユニット薬剤供給装置と言う。
【００６３】
図１は、本発明の第１実施形態であるセル薬剤供給装置１の要部断面図である。セル薬剤供給装置１は、液体９０を流通させる流路２１と、薬剤３１を装填する１つの薬剤装填部２３とを備え、薬剤装填部２３の上面２６が流路２１に臨む開口部２７となっており、開口部２７において強制的に乱流を生じさせ、この乱流を利用し薬剤装填部２３に装填された薬剤３１を溶出（溶解）させる。ここで乱流とは、液に大きな乱れが生じた流動状態を言い、渦流９５が代表される。本発明においては、渦流９５が形成される乱流状態が好ましく、以下、乱流を渦流９５として説明する。
【００６４】
薬剤装填部２３は、流路２１に直交するように取付けられており、薬剤３１は、薬剤装填部２３の全深さ未満、つまり薬剤装填部２３に対して上部に空間部が残るように充填される。このため薬剤装填部２３において、断面積が前後の流路２１の断面積に比較して急激に大きくなる。このような形状を有するセル薬剤供給装置１に液体９０を流すと、薬剤装填部２３において急激に流速が低下するため、薬剤装填部２３の前後において液体に圧力差が生じ、図１に示すような流速分布９６となり、薬剤３１の表面付近での液体９０の流れ方向が、流路２１を流れる液体９０の流れ方向とは反対方向になり、渦流９５が発生する。
【００６５】
セル薬剤供給装置１の形状は、特定の形状に限定されるものではなく、用途に応じて適宜決めることができる。セル薬剤供給装置１の大きさを例示すれば、流路２１の幅が数ｍｍ〜数十ｍｍ程度、又は薬剤装填部２３の容量が数ｍＬ〜数百ｍＬ程度である。薬剤装填部２３の深さは、渦流９５が届く範囲とする。渦流９５が届く範囲は、渦流９５の大きさに影響され、渦流９５の大きさは、流路２１を流れる液体９０の流速、開口部２７の長さ、深さに依存する。
【００６６】
薬剤装填部２３の深さを必要以上に深くすると、薬剤装填部２３の上部では渦流９５が形成されるものの、その渦流９５が薬剤装填部２３の下部まで届かなくなるので好ましくない。セル薬剤供給装置１は、液体９０と接する薬剤３１の表面において、液体９０を積極的に流動させることで薬剤３１を溶出させようとするものであるから、薬剤３１の残量が少なくなった状態においても、薬剤３１の表面に渦流９５が直接接触するようにすることが重要である。
【００６７】
薬剤装填部２３の長さは、渦流９５が形成される長さとし、極端に長くすべきではない。さらには渦流９５が薬剤３１の表面において均一に形成されるように薬剤装填部２３の全長を決めることが好ましい。
【００６８】
セル薬剤供給装置１の材質は、特定の材質に限定されるものではなく、流通する液体や装填する薬剤、使用環境等によって適宜決めることができる。
【００６９】
セル薬剤供給装置１は、流路２１と薬剤装填部２３とが着脱可能に構成（着脱式）されていてもよく、流路２１と薬剤装填部２３とが着脱不能に固定（一体型）されていてもよい。さらに天井部２２を別体としてもよい（別体型）。
【００７０】
液体９０は、特定のものに限定されるものではなく、用途に応じて適宜決めることができる。
【００７１】
薬剤３１は、特定のものに限定されるものではなく、用途に応じて適宜決めることができるが、固形状で難溶性のものを用いると薬剤３１の表面が液体９０内に徐々に溶出し、長期間継続的に使用することができるので好ましい。特に本発明のセル薬剤供給装置１は、積極的に渦流９５を発生させ、この渦流９５を利用し薬剤装填部２３に装填された薬剤３１を溶出させるものであるから、固形状で難溶性の薬剤３１の溶出に好適に使用することができる。渦流９５は、拡散性能に優れることはもちろん、薬剤３１の表面を浸食する作用も期待できるので、薬剤３１の溶出速度を大きくすることができる。なお、難溶性の薬剤３１は、微溶性の薬剤、遅溶性の薬剤と捉えることもできる。
【００７２】
また薬剤３１に固形状のものを用いる場合は、継続的に使用可能なように、液体９０の流れにより薬剤装填部２３から流出しないように装填されていることが好ましい。
【００７３】
薬剤３１の装填は、以下の要領で行うことができる。薬剤装填部２３が着脱式の場合、薬剤装填部２３に薬剤３１を装填後、薬剤装填部２３を流路２１に取付ければよい。天井部２２が別体型の場合、薬剤３１を薬剤装填部２３に装填した後に天井部２２を取付ければよい。セル薬剤供給装置１が一体型の場合、流路２１から薬剤３１を流し込んでもよく、セル薬剤供給装置１の天井部２２又は薬剤装填部２３の底部から注入した後に注入孔（図示省略）を塞ぐような方法を採用することができる。
【００７４】
セル薬剤供給装置１に薬剤３１を装填し、流路２１を所定の速度で液体９０を流通させると、薬剤装填部２３の開口部２７において渦流９５が自然に発生し、薬剤３１の液体９０への溶解が促進される。ここで所定の速度とは、薬剤装填部２３の開口部２７において渦流９５が発生する速度である。液体９０に溶解した薬剤３１は、下流側に運ばれるので、種々の用途に使用することができる。
【００７５】
以上のようにセル薬剤供給装置１は、供給する液体９０の流れに強制的に乱れを生じさせ、その乱れを利用し薬剤を溶出（溶解）させるフローミキシングを利用した装置である。このようなセル薬剤供給装置１は、薬剤の溶出（溶解）能力に優れ、さらに薬剤３１の移送（供給）と撹拌とが一緒に行われるので非常に効率的である。また薬剤３１の溶出（溶解）に撹拌機等の機器を用いる必要がないので装置をコンパクトにすることができる。
【００７６】
またセル薬剤供給装置１は、液体９０の流量が一定であれば薬剤３１の溶出（溶解）量もほぼ一定に保たれるので、高価な計測機器等を用いることなく濃度管理を行うことができる。また薬剤３１が溶出（溶解）し切るまではメンテナンスは不要であり、薬剤３１が溶出（溶解）し切った後は、薬剤３１を再度装填すれば繰返し使用することができるので使い勝手がよい。
【００７７】
セル薬剤供給装置１の用途は、特定の用途に限定されるものではなく、例えば、排水処理、水道水の改質、洗剤の溶解等、薬剤を液体に溶出（溶解）させる種々の用途に用いることができ、特に液体に薬剤を徐々に溶出（溶解）させるような用途に好適に用いることができる。薬剤の溶出（溶解）に着目すれば、セル薬剤供給装置１は、薬剤溶解装置とも言える。
【００７８】
図２は、本発明の第２実施形態であるセル薬剤供給装置２の要部断面図である。第１実施形態に示すセル薬剤供給装置１と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。第２実施形態のセル薬剤供給装置２は、第１実施形態のセル薬剤供給装置１と基本的構成は同じであるが、薬剤装填部２３の開口部２７において渦流９５を発生させる渦流発生促進手段を備える。
【００７９】
図２（ａ）は、渦流発生促進手段として薬剤装填部２３の上流側にフィン４１が設けられたセル薬剤供給装置２を示す要部断面図である。フィン４１は、平板状で開口部の上流側に設けられ、先端が下流側へ傾いた状態で流路２１の一部を幅方向に亘って遮蔽するように設けられており、流路２１を局所的に絞っている。フィン４１は、セル薬剤供給装置２に一体的に形成されていてもよく、別途接着剤等で接着されていてもよい。
【００８０】
フィン４１の角度、高さ及び厚みは、特定のものに限定されるものではなく、渦流９５が薬剤３１の表面において効果的に発生するように適宜決めることができる。またフィン４１は、流路２１の全幅に亘ってではなく、一部のみに設けられていてもよい。さらにフィン４１の形状は、特定の形状に限定されるものではなく、例えば、Ｖ字状や波状等に湾曲した形状でもよい。フィン４１の材質は、第１実施形態のセル薬剤供給装置１と同様、液体、薬剤、使用環境等に合わせて適宜決めることができる。
【００８１】
流路２１又は薬剤装填部２３内にフィン４１を設けることで、フィン４１の前後において圧力差を生じせしめ、薬剤装填部２３の開口部２７において積極的に渦流９５を発生させ、薬剤３１の液体９０への溶出を促進することができる。以下に渦流発生促進手段の変形例を示す。以下に示す渦流発生促進手段のメカニズムは、図２（ａ）に示す渦流発生促進手段と同じである。
【００８２】
図２（ｂ）は、渦流発生促進手段として薬剤装填部２３の下流側にフィン４１が設けられたセル薬剤供給装置２を示す要部断面図である。図２（ｃ）は、渦流発生促進手段として薬剤装填部２３の上流側における流路２１の天井部２２にフィン４１が設けられたセル薬剤供給装置２を示す要部断面図である。このようにフィン４１を設ける位置は、特定の位置に限定されるものではなく、渦流９５が薬剤３１の表面において効果的に発生するように適宜決めることができる。
【００８３】
図２（ｄ）〜図２（ｆ）は、渦流発生促進手段として流路２１の天井部２２に流路２１に直交する角度でフィン４２がそれぞれ薬剤装填部２３の上流側、中央、下流側に設けられたセル薬剤供給装置２を示す要部断面図である。このようにフィン４２の取付け位置は、特定の位置に限定されるものではなく、渦流９５が薬剤３１の表面において効果的に発生するように適宜決めることができる。
【００８４】
図２（ｇ）は、渦流発生促進手段として流路２１の天井部２２に凸部４３が設けられたセル薬剤供給装置２を示す要部断面図である。凸部４３は、薬剤装填部２３の中央においてドーム状に形成されているが、これに限定されるものではなく、位置、形状、幅、高さ、材質等は、フィン４１、４２と同様、渦流９５が薬剤３１の表面において効果的に発生するように適宜決めることができる。
【００８５】
以上のように第２実施形態のセル薬剤供給装置２は、渦流発生促進手段により流路２１を局所的に絞り、液体９０に圧力差を生じせしめ薬剤装填部２３の開口部２７における渦流９５の発生を促進させ、または渦流を増大させることで薬剤３１の溶出を促進させることができる。なお複数の渦流発生促進手段を組合せて用いてもよい。
【００８６】
図３は、本発明の第３実施形態である直列セル薬剤供給装置３の要部断面図である。なお図３（ａ）は、各薬剤装填部２３が隣り合う状態で直列配置された直列セル薬剤供給装置３を示す要部断面図であり、図３（ｂ）は、各薬剤装填部２３が距離を隔てた状態で直列配置された直列セル薬剤供給装置３を示す要部断面図である。第１実施形態に示すセル薬剤供給装置１と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
【００８７】
第３実施形態の直列セル薬剤供給装置３は、薬剤装填部２３が直列に複数配置されており、各薬剤装填部２３に薬剤３１が装填されている。各薬剤装填部２３では、液体９０の流通に伴い、渦流９５が発生することで薬剤３１の溶解が促進される。
【００８８】
第３実施形態の直列セル薬剤供給装置３では、基本的に直列配置される薬剤装填部２３の個数に比例して液体９０への薬剤３１の溶出量が増える。このため薬剤装填部２３の個数を変更することで、液体９０への薬剤３１の溶出量を容易に調節することができる。
【００８９】
各薬剤装填部２３同士の距離は、特定の距離に限定されるものではないが、図３（ａ）に示すように、薬剤装填部２３間に隙間がない場合、直列セル薬剤供給装置３の全長を短くすることができる。一方、図３（ｂ）に示すように、薬剤装填部２３間に距離を置いた状態で直列配置すると、全長が長くなるが、各薬剤装填部２３において前後の薬剤装填部２３での流れの影響を受け難く、各薬剤装填部２３で流路２１との圧力差を確保することができ、確実に渦流９５を生じさせることができる。
【００９０】
また薬剤装填部２３の大きさ及び開口部２７の長さは、各薬剤装填部２３で同一でなくてもよい。
【００９１】
図４は、本発明の第４実施形態である直列セル薬剤供給装置４の要部断面図である。第２実施形態に示すセル薬剤供給装置２と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。第４実施形態の直列セル薬剤供給装置４では、第２実施形態のセル薬剤供給装置２で用いたフィン４１を有する状態で第３実施形態の直列セル薬剤供給装置３と同様に、薬剤装填部２３が直列に複数配置されている。
【００９２】
このように渦流発生促進手段を有する直列セル薬剤供給装置４においても、薬剤装填部２３を直列に複数配置することで、液体９０への薬剤３１の溶出量を容易に調節することができる。なお第４実施形態の直列セル薬剤供給装置４においても、各薬剤装填部２３同士の距離、各薬剤装填部２３の大きさ、開口部２７の長さは、第３実施形態の直列セル薬剤供給装置３と同様の考え方で適宜決めることができる。
【００９３】
また第２実施形態のセル薬剤供給装置２と同様、渦流発生促進手段は、特定のものに限定されるものではなく、技術的に矛盾しない範囲で位置、形状、幅、高さ、材質等を適宜決めることができる。
【００９４】
図５は、粒状物３５が添加された薬剤３２を装填した第４実施形態の直列セル薬剤供給装置４を示す要部断面図である。本発明の薬剤供給装置では、粒状物３５が添加された薬剤３２を装填することで薬剤３２をより効率的に溶出させることができる。
【００９５】
粒状物３５が添加された薬剤３２を薬剤装填部２３に装填すると、薬剤３２の溶出に伴い、粒状物３５が放出され、放出された粒状物３５が渦流９５の作用により薬剤３２の表面を侵食することで、薬剤３２の溶出が促進される。つまり粒状物３５は、研磨剤として作用する。
【００９６】
粒状物３５は、特定のものに限定されるものではないが、不水溶性で固形状のものが好ましく、例えば、種晶、砂、鉄粉等を用途に応じて適宜選択して用いることができる。例えば、後述の排水処理のように被処理水に含まれる被処理物と薬剤３２とを反応させ、晶析物を得るような場合には、晶析物の核となる種晶を用いればよい。単に薬剤３２の溶出促進に使用するのであれば、後処理が簡単で安価な砂等を使用すればよい。
【００９７】
粒状物３５の大きさ、形状、比重、添加量は、溶出速度に影響を与えるので、用途に応じて適宜選択して使用すればよい。なお粒状物３５の大きさ及び／又は比重が小さいと液体９０の流れとともに流路２１へ流出する可能性が高まるので、例えば、粒状物３５を種晶として用いる場合等には、液体９０の流通時に薬剤装填部２３に止まるような大きさ、比重のものを使用することが好ましい。
【００９８】
液体９０の流通時に粒状物３５が薬剤装填部２３から流出される場合は、流出した粒状物３５を循環させるようにしてもよい。但し、この場合にはポンプや配管等の摩耗に注意する必要がある。
【００９９】
このように直列セル薬剤供給装置４に装填する薬剤３２に粒状物３５を添加することで、薬剤３２の溶出を容易に促進させることができる。
【０１００】
図６は、粒状物３５が添加された液体９１を流通させた第４実施形態の直列セル薬剤供給装置４を示す要部断面図である。本発明の薬剤供給装置では、粒状物３５が添加された液体９１を流通させることによっても、薬剤３１の溶出を促進することができる。粒状物３５は、上記の薬剤３２に添加されたものと同様のものを用いることができる。
【０１０１】
粒状物３５が添加された液体９１を流通させると、粒状物３５が添加された薬剤３２を用いたときと同様、粒状物３５が渦流９５の作用により薬剤３１の表面を侵食することで、薬剤３１の溶出が促進される。
【０１０２】
液体９１の流通時において粒状物３５は、一部が入れ替わりながら薬剤装填部２３に止まり、その他は液体９１とともに流路２１を流通する。これは、小さい粒状物３５が添加された薬剤３２を薬剤装填部２３に装填したときとほぼ同じ挙動であり、この場合も粒状物３５を循環させるようにしてもよい。
【０１０３】
このように直列セル薬剤供給装置４に流通させる液体９１に粒状物３５を添加することでも、薬剤３１の溶出速度を容易に高めることができる。なお、上記図５及び図６に示す直列セル薬剤供給装置４において、粒状物３５に代えて粉状物を使用することも可能であり、粉状物を使用する場合も粒状物３５を使用する場合と同様に考えることができる。
【０１０４】
図７は、本発明の第５実施形態であるユニット薬剤供給装置５ａ、５ｂの概略構成図である。第４実施形態に示す直列セル薬剤供給装置４と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。第５実施形態のユニット薬剤供給装置５ａ、５ｂは、薬剤装填部２３が直列及び並列に複数配置されている。
【０１０５】
図７（ａ）に示すユニット薬剤供給装置５ａは、第４実施形態の直列セル薬剤供給装置４が並列に複数配置されている。このためユニット薬剤供給装置５ａは、液体、薬剤の供給量を容易に増加させることができるとともに、一部の流路２１で目詰まりが発生したとしても他の流路２１が引き続き液体を流通可能なので、容易にバックアップが可能である。なお並列に配置される各直列セル薬剤供給装置４同士は、それぞれが接着剤等で固定されていてもよく、一体的に製造されていてもよい。
【０１０６】
図７（ｂ）に示すユニット薬剤供給装置５ｂは、流路２１に仕切が無い状態で薬剤装填部２３が直列及び並列に複数配置されている。この場合、製造コストを抑えることができるが、ユニット薬剤供給装置５の容積が大きくなるにつれて流速に斑が生じ易くなり、薬剤の溶出量が不安定になり易い。また薬剤の消耗量が場所によって不均一となり易い。よって薬剤の溶出量を安定化させ、薬剤の消耗量を均一化させる場合には図７（ａ）に示すように、流路２１に仕切がある方が好ましい。
【０１０７】
なお薬剤装填部２３の並べ方は、特定の並べ方に限定されるものではない。以下に薬剤装填部２３を複数配置した実施例をいくつか示す。
【０１０８】
図８は、薬剤装填部２３を複数配置するときの配置例を示す平面視における薬剤供給装置の断面図である。図８（ａ）で示すユニット薬剤供給装置では、薬剤装填部２３が平面視において正方形であり、流れ方向に対して２辺が直交する向きで隙間なく配置されている。
【０１０９】
図８（ｂ）で示すユニット薬剤供給装置では、薬剤装填部２３が平面視において正方形であり、流れ方向に対して各辺が４５度傾いた向きで隙間なく配置されている。
【０１１０】
図８（ｃ）で示すユニット薬剤供給装置では、薬剤装填部２４が平面視において円形であり、流れ方向に対して平行な方向及び直交する方向ともに各薬剤装填部２４同士が整列するように配置されている。
【０１１１】
図８（ｄ）で示すユニット薬剤供給装置では、薬剤装填部２４が平面視において円形であり、各薬剤装填部２４同士の隙間が最小となるように配置されている。
【０１１２】
図８（ｅ）で示すユニット薬剤供給装置では、薬剤装填部２５が平面視において正六角形であり、各薬剤装填部２３が隙間なく配置されている。
【０１１３】
このように薬剤装填部２３、２４、２５の並べ方は、特定の並べ方に限定されるものではないが、各薬剤装填部２３、２４、２５を隙間なく配置するとユニット薬剤供給装置をコンパクト化することができ、好ましい。
【０１１４】
図９は、本発明の第６実施形態である多段ユニット薬剤供給装置６の斜視図である。図７に示す第５実施形態のユニット薬剤供給装置５ａと同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。第６実施形態の多段ユニット薬剤供給装置６は、第５実施形態のユニット薬剤供給装置５ａが多段に配置されている。
【０１１５】
多段ユニット薬剤供給装置６は、第５実施形態のユニット薬剤供給装置５ａが多段に配置されており、液体、薬剤の供給量を容易に増加させることができるとともに、一部の流路２１で目詰まりが発生したとしても他の流路２１が引き続き液体を流通可能なので、容易にバックアップが可能となる。なお多段に配置されるユニット薬剤供給装置５ａは、それぞれが接着剤等で固定されていてもよく、一体的に製造されていてもよい。
【０１１６】
図１０は、本発明の第７実施形態である多段ユニット薬剤供給装置７の斜視図である。第７実施形態の多段ユニット薬剤供給装置７は、薬剤の装填が容易なように、天井部のないユニット薬剤供給装置５ｃが多段に配置されている。
【０１１７】
多段ユニット薬剤供給装置７は、天井部のないユニット薬剤供給装置５ｃと、ユニット薬剤供給装置５ｃを多段にスライドさせて収納可能な箱体４５とを備え、ユニット薬剤供給装置５ｃをスライドさせて箱体４５へ収納し、又は取り出すことができる。
【０１１８】
ユニット薬剤供給装置５ｃは、第５実施形態のユニット薬剤供給装置５ａの天井部を取り除いたものである。
【０１１９】
箱体４５は、幅及び奥行がユニット薬剤供給装置５ｃの幅及び全長と略同一で前面及び後面が開放された直方体であり、ユニット薬剤供給装置５ｃの高さと略同一の間隔で上面と平行に仕切４６が設けられている。箱体４５の高さは、ユニット薬剤供給装置５ｃを収納する段数によって決まり、ユニット薬剤供給装置５ｃの段数は、特定の段数に限定されるものではない。
【０１２０】
また箱体４５は、液体の流通時にユニット薬剤供給装置５ｃが動かないように固定手段（図示省略）を備える。固定手段は、種々の公知の固定手段を用いればよい。
【０１２１】
多段ユニット薬剤供給装置７では、ユニット薬剤供給装置５ｃを箱体４５から取り出して薬剤を装填することができるので、薬剤の装填が容易である。多段ユニット薬剤供給装置７は、特に、薬剤が溶出し切った後に再度ユニット薬剤供給装置５ｃに薬剤を装填して繰返し使用する場合に好適に用いることができる。
【０１２２】
なお多段ユニット薬剤供給装置７では、ユニット薬剤供給装置５ｃの流路２１の天井面は仕切４６の下面となる。また仕切４６は必ずしも設けなくてもよく、ユニット薬剤供給装置５ｃをそのまま多段積みにして仕切のない箱体（図示省略）へ収納するようにしてもよい。この場合は、ユニット薬剤供給装置５ｃの底面が流路２１の天井面となる。また仕切４６の代わりに、箱体４５の両側にユニット薬剤供給装置５を支持する突起（図示省略）を設け、この突起によりユニット薬剤供給装置５ｃを支持し、ユニット薬剤供給装置５ｃの底面が流路２１の天井面となるようにしてもよい。
【０１２３】
図１１は、本発明の第８実施形態である排水処理設備８の概略構成図である。図１０に示す第７実施形態の多段ユニット薬剤供給装置７と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。第８実施形態の排水処理設備８は、多段ユニット薬剤供給装置７を使用した排水処理設備である。
【０１２４】
排水処理設備８は、被処理水９３に含まれる被処理物（目的物）と薬剤とを反応させる反応槽５１と、被処理水９３中の固形分を沈降分離する沈殿槽５２と、固形分を除去した後の被処理水９３のｐＨを調整するｐＨ調整槽５３とを含み、反応槽５１として第７実施形態の多段ユニット薬剤供給装置７が直列に２つ配置されている。また排水処理設備８は、被処理水９３を供給するとともに、その流量を調節可能な給水ポンプ６１と、反応槽５１の出口部に設置され、被処理水９３のｐＨを測定するｐＨ計６３とを備える。
【０１２５】
反応槽５１は、ユニット薬剤供給装置５ｃが多段に配置された第７実施形態の多段ユニット薬剤供給装置７であり、多段ユニット薬剤供給装置７の薬剤装填部２３において反応が進行する。本実施形態では、２つの多段ユニット薬剤供給装置７で反応槽５１を形成するが、多段ユニット薬剤供給装置７を長くして、１つの多段ユニット薬剤供給装置７で反応槽を形成してもよい。
【０１２６】
また２つの多段ユニット薬剤供給装置７を直列に配置して使用する場合には、前段を反応槽、後段を凝集槽としてもよい。この場合には、後段の多段ユニット薬剤供給装置７に凝集剤を装填すればよい。さらに後段を凝集槽として使用する場合には、必要に応じて外部から後段の多段ユニット薬剤供給装置７に凝集助剤を添加するようにしてもよい。１つの多段ユニット薬剤供給装置７を反応槽及び凝集槽として使用する場合には、多段ユニット薬剤供給装置７の薬剤装填部２３に装填する薬剤を前方（上流側）と後方（下流側）で変えればよい。
【０１２７】
沈殿槽５２は、一般的な排水処理設備における沈殿槽と同様に、反応槽５１から排出される被処理水９３に含まれる浮遊性固形分を沈降分離させる。
【０１２８】
ｐＨ調整槽５３は、槽内に中和剤を装填し、これに被処理水９３が接触することでｐＨが調整される。アルカリを中和する場合は、腐朽菌を保有するピートモス５５を充填したｐＨ調整槽５３を用いることができる。この方式の場合、腐朽菌の作用により中和剤として機能するフミン酸を継続的に生成することができるため、基本的にメンテナンスは不要である。フミン酸は、アルカリ性の溶液に溶解し易いのでアルカリ性溶液の中和剤として好ましい。また酸を中和する場合は、中和剤として、例えば、炭酸カルシウム（石灰砂、サンゴ砂等）を好適に用いることができる。なお一般的な排水処理設備で使用される外部から中和剤を添加する方法も採用することもできる。
【０１２９】
腐朽菌を保有するピートモス５５を充填したｐＨ調整槽５３を用いる場合は、ピートモス５５を高湿好気状態とし、腐朽菌が良好に育成する状態を形成する必要がある。ｐＨ調整槽５３に、ピートモス５５を高湿好気状態に保つ環境形成手段としてサイホン５６を設け、被処理水９３が一定の高さに達すると処理水槽５７へ流れ込み、ピートモス５５が大気中に露出されるように構成することで、被処理水９３の充填と排出とにより干満を繰返し、ピートモス５５を常に湿潤かつ好気状態にすることができる。このようにするとｐＨ調整槽５３は、長期間メンテナンスを行うことなく継続して使用することができる。なおｐＨ調整槽５３で中和された被処理水９３は、処理水槽５７から系外へ放流される。
【０１３０】
給水ポンプ６１は、被処理水９３の供給流量を調節可能であり、単独で、又はｐＨ計６３と連動して供給流量を調節することができる。これにより被処理水９３への薬剤の溶出量を調節することができる。
【０１３１】
以上のように、排水処理設備８は、外部からの薬剤供給の必要がない薬剤を自給する方式の排水処理設備であるので、機器構成が非常に簡素化され、制御系統も殆ど必要としない。このため安価に製造可能であり、保守点検も殆ど必要ない。
【０１３２】
排水処理設備８で処理可能な被処理水９３は、特定の被処理水に限定されるものではなく、例えば、リン酸含有排水、フッ素含有排水、ホウ素含有排水、又はこれらの複合排水等を処理することができる。排水以外に、廃液を処理可能なことは当然であるが、純水製造装置、さらには水溶液中の有価物を回収する装置としても使用することができる。よって本実施形態に示す排水処理設備８は、広く水処理設備と言うことができる。
【０１３３】
以下、排水処理設備８を用いて、リン酸含有排水の処理例を示す。リン酸含有排水を被処理水９３とする場合、多段ユニット薬剤供給装置７の薬剤装填部２３に装填する薬剤としては、不水溶性の粒状物３５を含み、固形状で難水溶性の薬剤３２を用いる。薬剤３２は、主剤であるカルシウム供給源のカルシウム化合物と、種晶（粒状物３５）である不水溶性のハイドロオキシアパタイト（以下、ＨＡＰと記す）とを含む。カルシウム化合物とＨＡＰは、必須であり、必要に応じてｐＨ調整剤、主剤の溶出量を抑制する溶出量調節剤、水溶性成形剤等を添加することができる。
【０１３４】
主剤であるカルシウム化合物には、水酸化カルシウム（消石灰）、酸化カルシウム（生石灰）を好適に用いることができる。この他、硫酸カルシウム（石膏）等をカルシウム化合物として使用することもできる。
【０１３５】
ｐＨ調整剤としては、水酸化カルシウムを好適に使用することができる。水酸化カルシウムを用いた場合、水酸化カルシウムは、カルシウム供給源でありかつｐＨ調整剤となる。
【０１３６】
溶出量調節剤は、主剤の溶出量を抑制するための薬剤であり、主剤であるカルシウム化合物と一緒に使用することで、主剤の含有量（濃度）を相対的に低下させる。このような溶出量調節剤は、主剤、リン酸の除去プロセスに悪影響を与えず、さらに被処理水９３に悪影響を与えないものが好ましい。このような溶出量調節剤としては、硫酸カルシウム（石膏）や澱粉、その混合物等が例示される。
【０１３７】
リン酸含有排水の処理手順は以下の通りである。主剤である酸化カルシウムと種晶であるＨＡＰとに水を加え、これを混練し、多段ユニット薬剤供給装置７の各薬剤装填部２３に装填する。ｐＨ調整槽５３には、腐朽菌を保有するピートモス５５を充填する。
【０１３８】
薬剤３２を装填した多段ユニット薬剤供給装置７を所定の位置にセットし、被処理水９３を供給する。被処理水９３が供給されると薬剤装填部２３において渦流９５が発生し、薬剤３２が徐々に溶出する。薬剤３２が溶出すると、被処理水９３中のカルシウムイオン濃度及び水酸化イオン濃度（ｐＨ）が上昇するとともに、薬剤３２からＨＡＰが放出される。粒状物３５であるＨＡＰが放出されると、渦流９５の作用によりＨＡＰが薬剤３２の表面を侵食し、薬剤３２の溶出が促進される。
【０１３９】
薬剤３２が溶出し、被処理水９３中のカルシウムイオン濃度及びｐＨが十分に上昇すると被処理水９３中のリン酸イオン、カルシウムイオン及び水酸化イオンが反応し、不水溶性のＨＡＰとして晶析することで被処理水９３中のリン酸イオンが除去される。このとき薬剤３２から放出されたＨＡＰが種晶となり、晶析が促進される。つまり薬剤３２に元々含まれていたＨＡＰは、薬剤３２の溶出及びＨＡＰの晶析を促進させる。
【０１４０】
このとき給水ポンプ６１の流量を調節すれば、被処理水９３と薬剤３２との接触時間及び渦流９５の強度が調節され、薬剤３２の溶出量を調節することができる。また図１２に示すｐＨとリン酸イオン濃度（リン酸濃度）との検量線を元にｐＨ計６３の測定値により給水ポンプ６１の流量を自動制御するようにしてもよい。図１２は、後述の実施例に記載の実験により得られたデータであり、被処理水中のリン酸イオン濃度と被処理水のｐＨとの関係を示す。この図からｐＨが高くなるに従って、リン酸イオン濃度が低くなることが分かる。
【０１４１】
被処理水９３中のリン酸イオンの除去が進み、薬剤３２が溶出し切ると、カルシウムイオン濃度及びｐＨが下がり晶析反応が停止する。ｐＨ計６３によりｐＨが下がったことが確認されると被処理水９３の供給を停止し、多段ユニット薬剤供給装置７からユニット薬剤供給装置５ｃを取り外し、回収する。回収後のユニット薬剤供給装置５ｃの各薬剤装填部２３には、高純度のＨＡＰ結晶のみが残留しているので、これらを回収し、再度、薬剤３２を装填すればユニット薬剤供給装置５ｃを繰返し使用することができる。
【０１４２】
リン酸が除去された後の被処理水９３は、沈殿槽５２で浮遊性の固形分、具体的には、薬剤装填部２３に止まることができず流出したＨＡＰの小さな結晶が除去され、その後、ｐＨ調整槽５３に送られる。ｐＨ調整槽５３に送られる被処理水９３は、アルカリ性であるのでピートモス５５に含まるフミン酸で中和される。中和された被処理水９３は系外へ排出される。
【０１４３】
フッ素含有排水を処理する場合は、ＨＡＰに代えてフルオロアパタイトやフッ化カルシウムを種晶として薬剤３２に添加することでリン酸含有排水と同様の処理でフッ素を除去することができる。またＨＡＰは、吸着剤として薬剤３２に添加されていてもよい。
【０１４４】
ホウ素含有排水を処理する場合は、ＨＡＰに代えて珪酸カルシウム水和物を種晶として薬剤３２に添加することでリン酸含有排水と同様の処理でホウ素を除去することができる。なお必要に応じて、凝集剤を添加してもよい。またＨＡＰは、吸着剤として薬剤３２に添加されていてもよい。
【０１４５】
またリン酸、フッ素、ホウ素のうち、２種以上を含む被処理水を処理する場合は、リン酸含有排水と同様の処理を行うことで、薬剤３２に添加されているＨＡＰが種晶及び吸着剤として働き、リン酸、フッ素、ホウ素のうち２種以上を同時に除去することができる。
【０１４６】
以上のように、本発明の多段ユニット薬剤供給装置７を用いた反応槽５１は、多段ユニット薬剤供給装置７により薬剤３２を被処理水９３中に徐々に溶出させることができるので、長期間継続して使用することができる。またｐＨ調整槽５３についても上記の通りメンテナンスを行うことなく継続して使用可能であり、本発明の排水処理設備８は、全体として長期間メンテナンスを行うことなく継続運転することができる。
【０１４７】
また反応槽５１は、薬剤３２が溶出し切った後には各薬剤装填部２３に高純度のＨＡＰのみが残留するので、容易に回収可能であり、再度、各薬剤装填部２３に薬剤３２を装填すれば繰返し使用することができる。また回収したＨＡＰも再利用することが可能である。
【０１４８】
さらに反応槽５１での薬剤３２の溶出量は、被処理水９３の流量により容易に調節可能であり、また多段ユニット薬剤供給装置７又は多段ユニット薬剤供給装置７の薬剤装填部２３の直列設置数を変えることでも調節可能である。
【０１４９】
また被処理水９３の処理量を増やすときには多段ユニット薬剤供給装置７の並列設置数又は段数を増やすことで容易に対応することができる。
【０１５０】
図１３は、本発明の第９実施形態である排水処理設備９の概略構成図である。図１１に示す第８実施形態の排水処理設備８と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。第９実施形態の排水処理設備９は、第８実施形態の排水処理設備８と基本的構成は同じであるが、沈殿槽５２から反応槽５１へ被処理水９３を循環させる循環ライン６４を備える。
【０１５１】
排水処理設備９は、循環ライン６４を備えるので、被処理水９３を繰返し処理可能であり、被処理水９３中に含まれる被処理物の濃度をさらに低減することができる。循環ライン６４は、処理水槽５７に設けることも可能であるが、被処理水９３がリン酸含有排水の場合、被処理水９３のｐＨが高い程、反応が進み易いのでｐＨ調整槽５３の前から反応槽５１へ返送することが好ましい。
【０１５２】
また被処理水９３中に粒状物３５を添加する場合、反応槽５１を通過した粒状物３５を循環して使用可能なので、粒状物３５の添加量を低減することができる。
【０１５３】
図１４は、本発明の第１０実施形態である排水処理設備１０の概略構成図である。図１５は、図１４の排水処理設備１０の平面図である。図１１に示す第８実施形態の排水処理設備８と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。第１０実施形態の排水処理設備１０は、湖沼やダム湖等に設置可能な浮遊型の排水処理設備である。
【０１５４】
排水処理設備１０は、反応槽５１と、ｐＨ調整槽５８と、反応槽５１及びｐＨ調整槽５８を収容する筐体７１と、筐体７１を被処理水９４中に浮かべるフロート７２と、反応槽５１に被処理水９４を供給する供給手段としての水車７３と、水車７３の駆動電源を供給する太陽電池発電装置７４と、排水処理設備１０の漂流を防止すべく水底８０に設けられた固定部に係留する係留手段７５とを備え、被処理水９４上を浮遊し、被処理水９４の排水処理を行う。
【０１５５】
ｐＨ調整槽５８には、ピートモス５９が充填されており、含有するフミン酸を使い切るとピートモス５９を交換する必要があるが、ピートモス５９の交換時期と多段ユニット薬剤供給装置７に装填する薬剤の消耗期間とが同時期になるように設定することでメンテナンスの頻度を少なくすることができる。
【０１５６】
排水処理設備１０の排水処理方法は、第８実施形態の排水処理設備８と同様であるため説明を省略する。
【０１５７】
排水処理設備１０は、長期間メンテナンスが不要である反応槽５１と、ｐＨ調整槽５８とで排水処理を行い、また水車７３の駆動電源が太陽電池発電装置７４であるので、湖沼等に設置した後には長期間メンテナンスを行うことなく継続して排水処理を行うことができる。また水車７３が駆動せずとも自然流により排水処理を行うことができるので悪天候時にも問題なく排水処理を行うことができる。
【０１５８】
図１６は、本発明の第１１実施形態である排水処理設備１１の概略構成図である。図１４に示す第１０実施形態の排水処理設備１０と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。第１１実施形態の排水処理設備１１は、排水貯槽８１に設置される排水処理設備である。
【０１５９】
排水処理設備１１は、反応槽５１と、ｐＨ調整槽５８と、反応槽５１及びｐＨ調整槽５８を収容する筐体７６と、放流用兼循環用の水中ポンプ７７とを備え、排水貯槽８１の水面付近に設置され、排水貯槽８１内の被処理水９３の処理を行う。
【０１６０】
排水処理設備１１の排水処理方法は、第８実施形態の排水処理設備８と同様であるため説明を省略する。
【０１６１】
このように本発明の排水処理設備１１は、排水貯槽８１内に設置することもでき、他の実施形態の排水処理設備と同様、長期間メンテナンスを行うことなく継続して排水処理を行うことができる。このような排水処理設備１１は、時間をかけて排水を処理することができるので通常の排水処理装置で処理された後の排水、濃度の低い汚染水等をさらに処理する場合に好適に使用することができる。他の排水処理設備８、９、１０も同様である。
【０１６２】
図面を参照しながら好適な薬剤供給装置、排水処理装置及び排水処理設備について説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。従って、そのような変更及び修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。
【実施例】
【０１６３】
＜実施例１＞
図１７に示す直列セル薬剤供給装置１０１を用いた試験装置１００を用いてリン酸含有溶液のリン酸を除去する試験を実施した。直列セル薬剤供給装置１０１の流路１０２は、幅１０ｍｍ、高さ３ｍｍである。また直列セル薬剤供給装置１０１の薬剤装填部１０３は、幅１０ｍｍ、長さ（開口部）２０ｍｍ、深さ１５ｍｍであり、薬剤装填部１０３が１０個直列に並んでいる。【０１６４】
薬剤１１０は、粒状物１１１であるＨＡＰを１％含む酸化カルシウムを水と混練したものを使用した。【０１６５】
被処理溶液１１５は、リン酸濃度５０ｍｇ／Ｌの水溶液３００ｍＬである。これを循環ポンプ１０４により２０ｍＬ／ｍｉｎで循環させ、０．５、１、２、４、８、２４時間後にサンプルを１０ｍＬ採取し、リン酸濃度を測定した。【０１６６】
＜実施例２＞
実施例１の試験装置１００を用いて薬剤１２０の組成のみを変更し、同条件のもと試験を行った。薬剤１２０は、ＨＡＰを１％、澱粉を１％含む酸化カルシウムを水と混練したものを使用した。結果を図１８に示す。【０１６７】
図１８に示すように実施例１及び実施例２の両方において、反応時間の経過とともにリン酸濃度が低下した。また実施例１に比べ実施例２の方がリン酸濃度の低下速度が遅い。これは澱粉の添加により、主剤である酸化カルシウム（実際には水と反応し水酸化カルシウムに変化）の溶出量が制限されたことによるものと推察される。このため澱粉等により主剤の溶出量を調節することができると考えられる。
【符号の説明】
【０１６８】
１、２                      セル薬剤供給装置
３、４、１０１              直列セル薬剤供給装置
５ａ、５ｂ、５ｃ            ユニット薬剤供給装置
６、７                      多段ユニット薬剤供給装置
８、９、１０、１１          排水処理設備
２１、１０２                流路
２３、２４、２５、１０３    薬剤装填部
２６                        （薬剤装填部）上面
２７                        開口部
３１、３２、１１０、１２０  薬剤
３５、１１１                粒状物
４１、４２                  フィン
４３                        凸部
５１                        反応槽
５２                        沈殿槽
５３                        ｐＨ調整槽
５５                        ピートモス
５６                        サイホン
６１                        給水ポンプ
６３                        ｐＨ計
６４                        循環ライン
７１、７６                  筐体
７２                        フロート
７３                        水車
７４                        太陽電池発電装置
７７                        水中ポンプ
８１                        排水貯槽
９０、９１                  液体
９３、９４                  被処理水
９５                        渦流
１０４                      循環ポンプ
１１５                      被処理溶液
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0005788628.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
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