(57)【要約】【課題】浄水処理現場の状況に適合した処理を行うことが可能な排水浄化処理装置及び排水浄化処理方法を提供すること。【解決手段】排水浄化処理装置に係る本発明は、浄化未処理排水の原水を導入する排水吸入部と、オゾン発生部にて発生させたオゾンと前記排水吸入部から送出された原水とを混合撹拌してオゾン化学反応を起こさせる反応処理部と、前記反応処理部でのオゾン化学反応が油脂分解の方向にあるか油脂合成の方向にあるかの度合いに対応して反応処理部での処理水の排出先を上流残飯溜網部、自己対流、下流放出のいずれかに決定する出力制御部とを具備することを特徴とする。【選択図】図１
2008110315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浄化未処理排水の原水を導入する排水吸入部と、
オゾン発生部にて発生させたオゾンと前記排水吸入部から送出された原水とを混合撹拌してオゾン化学反応を起こさせる反応処理部と、
前記反応処理部でのオゾン化学反応が油脂分解の方向にあるか油脂合成の方向にあるかの度合いに対応して反応処理部での処理水の排出先を上流残飯溜網部、自己対流、下流放出のいずれかに決定する出力制御部と
を具備することを特徴とする排水浄化処理装置。
【請求項２】
排水吸入を促進する吸入用プロペラと、オゾンと前記排水吸入部から送出された原水との混合撹拌を促進させる攪拌用円盤とを更に備え、該吸入用プロペラ及び攪拌用円盤は同軸で回転することを特徴とする請求項１記載の排水浄化処理装置。
【請求項３】
グリストラップ内の浄化未処理排水を導入し、
オゾン発生部にて発生させたオゾンと前記導入された浄化未処理排水とを混合撹拌してオゾン化学反応を起こさせ、
前記オゾン化学反応が油脂分解の方向にあるか油脂合成の方向にあるかの度合いに対応して該オゾン化学反応の処理水の排出先を上流残飯溜網部、自己対流、下流放出のいずれかに決定する
ことを特徴とする排水浄化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種工場、調理施設等から排出される排水や河川の汚水に気体のオゾンを混合撹拌して浄化する排水浄化処理装置及び排水浄化処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、食品工場などからの排水は浄化槽によって分解してきた。
本来微生物によって分解できるのはＢＯＤ（biological oxygen demand：生物的酸素要求量）の成分がほとんどで、浄化槽を汚す原因となる残飯、油脂はその上流にグリストラップを設置して浮上、沈殿分離を行ってとりのぞいてきた。
近年、グリストラップ内の油分を分解することをキャッチフレーズとして「グリストラップ浄化装置」なるものが販売され普及している。
その分解機構は以下のものがある。
（１）微生物
（２）酵素
（３）界面活性剤
（４）オゾン
本来、グリストラップ自体そこに排水が通過する時間が数時間であり、その間で油分を完全に分離するのは不可能である。
【０００３】
また、上記方法で油分を完全に分解することも不可能であった。従来方法では、油分を乳化して排水をエマールジョン化にして流出させているにすぎない。これでは、グリストラップの本来の目的である、油脂成分を分離させるという目的と矛盾してしまう。また、流出した油分は途中の配管、浄化槽、下水道、河川で再結合して不具合を起こしてきた。
油脂成分を測定する数値に「Ｈ−ＨＥＸ」がある。グリストラップから下流に流出する場合、「ＢＯＤ」「Ｈ−ＨＥＸ」は重要な要素である。
「ＢＯＤ」は「生物的酸素要求量」と言い、微生物によって排液を分離して、そのときの消費酸素量を数値化したものである。つまり、排水に含まれる微生物の餌の量を測定しているのが「ＢＯＤ」である。「Ｎ−ＨＥＸ」は「ノルマルヘキサン抽出物」と言い、有機溶剤であるノルマルヘキサンに溶ける物質の量を数値化したものである。つまり、排液に含まれる油分を測定しているのが「Ｎ−ＨＥＸ」である。
次にグリストラップから流出するルートを次の表１に分類表示する。
【０００４】
【表１】
2008110315.tif 000003
グリストラップから流出する排水について、下流の設備で絶対起きてならないのは「油脂が分離して設備に付着する」ということである。
下流に浄化槽及び週末処理場があるところは「ＢＯＤ」の成分はそこで分解できるが「Ｎ−ＨＥＸ」の成分は分解できないので「Ｎ−ＨＥＸ」の成分は決して流出できない。
グリストラップに流入する排水は現場によって色々であって、単一の方法で処理できる物ではない。
ここで、油脂とは、グリセリンと脂肪酸とがエステル反応して生成される。ここで注目すべきは、油脂は「Ｎ−ＨＥＸ」の成分であるが「ＢＯＤ」の成分ではなく、またそれが分解してできた脂肪酸、グリセリンは「ＢＯＤ」の成分であり「Ｎ−ＨＥＸ」の成分ではないということである。
次に、油脂の分解反応及び合成反応を決定する要素を「オゾン」を使った処理で検証する。
オゾン反応は従来、一般的には「酸化分解反応」であると思われている。実際のところ、オゾンは反応の始まりに用いられるものではあっても、油脂のエステル反応の主役ではない。排液中ではオゾンに関しては次の化１に掲げるような分解反応が起きる。
【０００５】
【化１】
2008110315.tif 000004
つまり、酸性中ではオゾンは油脂合成の方向に反応が進む。よって、酸性排水中では油脂の浮上分離が起きるが排水は綺麗になる。
アルカリ中では油脂分解が起き「Ｎ−ＨＥＸ」が下がる。一方で「ＢＯＤ」は上がるがこれによって油脂に分離は起きない。
【特許文献１】特開２００６―０００７３７号公報
【特許文献２】特開２００５―０２８３２２号公報
【特許文献３】特開２００３―１２６８７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、現場の周辺の環境及び排液の液の性質に合った処理をグリストラップに施さないと効果がないばかりか、逆に多大な迷惑を受けることになる。
【０００７】
化１の（１）の反応は排水は綺麗になるが油脂成分がグリストラップ内に溜まる為その掃除が必要となる。逆に化１の（２）の反応はグリストラップ内は綺麗になるが、ＢＯＤが増加するため下流に浄化槽等がある設備が必要となる。
【０００８】
本発明は上記の従来技術の問題を解決するためになされたもので、現場に適合した設備を提供できる為の方法及び構造を提供することを目的とするもので、具体的には、浄水処理現場の状況に適合した処理を行うことが可能な排水浄化処理装置及び排水浄化処理方法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】
【０００９】
かかる課題を解決するため、排水浄化処理装置に係る本発明は、浄化未処理排水の原水を導入する排水吸入部と、オゾン発生部にて発生させたオゾンと前記排水吸入部から送出された原水とを混合撹拌してオゾン化学反応を起こさせる反応処理部と、前記反応処理部でのオゾン化学反応が油脂分解の方向にあるか油脂合成の方向にあるかの度合いに対応して反応処理部での処理水の排出先を上流残飯溜網部、自己対流、下流放出のいずれかに決定する出力制御部とを具備することを特徴とする。
【００１０】
かかる構成を備える本発明によれば、排水吸入部から流入された浄化未処理排水の原水が、オゾン発生部にて発生されたオゾンと反応処理部にて混合撹拌されオゾン化学反応が促される。しかる後に出力制御部が、このオゾン化学反応が油脂分解の方向にあるか油脂合成の方向にあるかの度合いに対応して処理水の排出先を上流残飯溜網部、自己対流、下流放出のいずれかに決定するので、たとえば排水を綺麗にする場合には油脂合成の方向に処理し、油脂成分がグリストラップ内に溜まる為その掃除を行い排出先を下流放出とすりるように制御し、たとえばグリストラップ内を綺麗にする必要がある場合には油脂分解の方向に処理し下流に浄化槽等の設備を設けるなどの制御を行うことが可能となる。
【００１１】
また、本発明は、グリストラップ内の浄化未処理排水を導入し、オゾン発生部にて発生させたオゾンと前記導入された浄化未処理排水とを混合撹拌してオゾン化学反応を起こさせ、前記オゾン化学反応が油脂分解の方向にあるか油脂合成の方向にあるかの度合いに対応して該オゾン化学反応の処理水の排出先を上流残飯溜網部、自己対流、下流放出のいずれかに決定することを特徴とする排水浄化処理方法として実現してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、出力制御部により、このオゾン化学反応が油脂分解の方向にあるか油脂合成の方向にあるかの度合いに対応して処理水の排出先を上流残飯溜網部、自己対流、下流放出のいずれかに決定するので、たとえば排水を綺麗にする場合には油脂合成の方向に処理し、油脂成分がグリストラップ内に溜まる為その掃除を行い排出先を下流放出とするように制御し、たとえばグリストラップ内を綺麗にする必要がある場合には油脂分解の方向に処理し下流に浄化槽等の設備を設けるなどの制御を行うことで、浄水処理現場の状況に適合した処理を行うことが可能となる、という利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態を説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る排水浄化処理装置の構成を示すブロック図である。なお、以下では、本願発明の目的の達成のために説明に必要な範囲を模式的に示し、本願発明の該当部分の説明に必要な範囲を主に説明することとし、説明を省略する箇所に付いては公知技術によるものとする。
【００１５】
同図に示すように、本発明の一実施形態に係る排水浄化処理装置１は、浄化未処理排水の原水を導入する排水吸入部１０と、オゾンを発生させるオゾン発生部２０と、オゾン発生部２０の電源を供給する電源部３０と、オゾン発生部２０にて発生されたオゾンと排水吸入部１０から送出された原水とを混合撹拌してオゾン化学反応を起こさせる反応処理部４０と、反応処理部４０でのオゾン化学反応が油脂分解の方向にあるか油脂合成の方向にあるかの度合いに対応して反応処理部４０での処理水の排出先を上流残飯溜網部、自己対流、下流放出のいずれかに決定する出力制御部５０（ただし本実施例においては出力制御部５０は排水浄化処理装置１の外部に配置する例を示している）と、電源部３０及び出力制御部５０を制御する制御回路６０とを具備して構成される。
【００１６】
グリストラップ内の排水は吸入部１０より吸入され反応処理部４０でオゾンと混合され、効率良く混合され化学反応を起こさせる。その後本体装置１から流出し外部にある出力制御部５０によって排出先が決定される。
【００１７】
図２は、グリストラップ１００内に本体装置１が設置された場合を概念的に示した図である。同図においては、出力制御部５０は排水浄化処理装置１の外部に配置する例を示している。同図に示すように、本体装置１（本体反応機１ともいう）の反応処理部４０でのオゾン化学反応が油脂分解の方向にあるか油脂合成の方向にあるかの度合いに対応して、出力制御部５０が反応処理部４０での処理水の排出先を上流残飯溜網部（戻り経路とも表現される）、自己対流、下流放出（排出経路とも表現される）のいずれかに決定することで、現場状況、設備環境等に応じた浄水処理が可能となっている。
【００１８】
上記説明した本発明によれば、出力制御部により、このオゾン化学反応が油脂分解の方向にあるか油脂合成の方向にあるかの度合いに対応して処理水の排出先を上流残飯溜網部、自己対流、下流放出のいずれかに決定するので、たとえば排水を綺麗にする場合には油脂合成の方向に処理し、油脂成分がグリストラップ内に溜まる為その掃除を行い排出先を下流放出とするように制御し、たとえばグリストラップ内を綺麗にする必要がある場合には油脂分解の方向に処理し下流に浄化槽等の設備を設けるなどの制御を行うことで、浄水処理現場の状況に適合した処理を行うことが可能となる。
【００１９】
次に、本発明の原理を構成するワックス廃液の界面活性剤を利用した合成ゼオライトの生成方法について説明する。
【００２０】
まず、化学的に見たゼオライト合成過程について説明する。
【００２１】
次に、シリカゲルとゼオライトの結晶構造を示す。
【００２２】
【化２】
2008110315.tif 000005
【００２３】
【化３】
2008110315.tif 000006
上記に示すように、シリカゲルの結晶は珪素が４価の元素であるので酸素を挟んだ結晶となり、最外郭にはＯＨが結合している。また、ゼオライトは珪素の一部がアルミニウムと置換した構造である。しかし、アルミニウムは３価の元素なので、置換された場合一個の酸素原子が結合できずマイナスの電荷を持つ。
【００２４】
水酸化ナトリウムの水溶液はアルカリになる。シリカゲルは良く溶けケイ酸ナトリウムになる。また、アルミニウムは両性金属なのでアルカリにもよく溶ける。その反応式は、
【００２５】
【化４】
2008110315.tif 000007
となる。また、この反応は発熱反応である。
【００２６】
この状態で塩酸（ＨＣｌ）で中和すると界面活性剤のミセルを骨格としてゼオライトが合成される。
【００２７】
ケイ酸ナトリウムの結晶格子、ＮａＡｌＯ２の結晶格子を次に示す。
【００２８】
【化５】
2008110315.tif 000008
【００２９】
【化６】
2008110315.tif 000009
次に、構造的に見たゼオライト合成過程を説明する。
【００３０】
図３は、構造的に見たゼオライト合成過程を説明するための図である。同図ａは、ワックスを除去した状態を示す。同図ｂは、Ｃ．Ｍ．Ｃ．（臨海ミセル濃度：critical micelle concentration）付近において、水分の除去により界面活性剤がミセル構造を形成しだす様子を示す。同図ｃは、Ｃ．Ｍ．Ｃ．より高い濃度において、さらに水分を除去するとミセルが多数生成される様子を示す。
【００３１】
図４は、構造的に見たゼオライト合成過程を説明するための図である。同図ａに示されるように、中性にすると、中性にすることで、アルカリ溶液に溶けていたＮａＡｌＯ２とＮａＳｉＯ２が結合しゼオライト構造を作る。このときミセルを鋳型とする。同図ｂに示されるように、ミセル（界面活性剤）を除去するとゼオライトのフレームが残る。
【００３２】
次に、ワックス廃液を使ったゼオライトの合成について説明する。
【００３３】
図５は、ワックス除去について説明するための図である。ワックス除去の目的は、強アルカリにして、シリカゲル及びアルミニウムが溶けやすくすることである。まず、同図ａにあるように、容器にワックス廃液をとる。次に、同図ｂにあるように、その中にＮａＯＨを固形物のまま加える。かき混ぜながら加えると適量になった時ワックスはゴム性の沈殿になる。次に、同図ｃにあるように、取り出す。
【００３４】
図６は、アルミニウム、シリカゲルの溶解について説明するための図である。同図ａにあるように、まず、分子量は、Ａｌ＝２７、ＳｉＯ２＝６０ＮＡ  なので重量比でアルミ：シリカゲル＝１：２  の割合で溶かす。このときアルミニウムによって溶液は急激に沸騰し液温は約９０℃に達する。また、水素ガス不要な有機ガスを発生するので共に燃焼する。この反応で水分が減少する。溶液内の界面活性剤は濃縮されミセルを形成する。次に、同図ｂにあるように、塩酸を加え中和する。残留物を焼く６００℃で加熱乾燥させる。
【００３５】
以上説明したように、本願発明の生成方法によれば、ワックス廃液の界面活性剤を利用して合成ゼオライトが効率よく生成されることができる。
【実施例】
【００３６】
次に、本発明に係る実施例を図を用いて説明する。
【００３７】
図７は、本発明の排水浄化処理装置の一実施例の断面ブロック図である。同図においては、本体装置（排水浄化処理装置）１０１は、水中ポンプ方式を採用した場合を示している。グリストラップ１００内に投げ込まれた本体装置１０１は下方より（吸入部１１０を介して）原水を吸入し、この吸入された原水は反応処理部１４０での処理を経て外部に排出される。このとき(図示しないが)、反応処理部１４０ではオゾンが注入されている。
【００３８】
図８は、本発明の排水浄化処理装置の詳細な斜視図である。特に、同図は、吸入部（給水部ともいう）１１０での吸入促進のために給水用プロペラ１７０、及び反応部１４０での反応促進のための攪拌用円板１８０を設けた例を示す。
【００３９】
同図に示されるように、給水用プロペラ１７０及び攪拌用円板１８０が同軸で回転し、その間よりオゾン注入口１２０によりオゾンが注入される。
【００４０】
図９は本発明の一実施例の排水浄化処理装置において、給水用プロペラ１７０及び攪拌用円板１８０が同軸で回転し、オゾンと攪拌される様子を模式的に示した断面図である。
【００４１】
同図に示すように、油脂成分を含んだ排水は、本体装置１０１の下方から吸入され側面より押し出されるが、その途中で反応室内でオゾンと混合され攪拌され化学反応が起きる。
【００４２】
なお、本発明は、上述した実施形態および実施例には限定されず、本発明の技術思想の範囲内で様々な変形が可能である。たとえば、上記の説明では、水中ポンプ方式を採用した場合を示している場合を説明したが、その他の態様を用いて本願に係る技術思想を実現することが可能である。
【００４３】
さらに本願発明は、その技術思想の同一及び等価に及ぶ範囲において様々な変形、追加、置換、拡大、縮小等を許容するものである。また、本願発明を用いて生産される装置、方法、システムが、その２次的生産品に登載されて商品化された場合であっても、本願発明の価値は何ら減ずるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明によれば、出力制御部により、このオゾン化学反応が油脂分解の方向にあるか油脂合成の方向にあるかの度合いに対応して処理水の排出先を上流残飯溜網部、自己対流、下流放出のいずれかに決定するので、たとえば排水を綺麗にする場合には油脂合成の方向に処理し、油脂成分がグリストラップ内に溜まる為その掃除を行い排出先を下流放出とするように制御し、たとえばグリストラップ内を綺麗にする必要がある場合には油脂分解の方向に処理し下流に浄化槽等の設備を設けるなどの制御を行うことで、浄水処理現場の状況に適合した処理を行うことが可能となる、という利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態に係る排水浄化処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るグリストラップ１００内に本体装置１が設置された場合を概念的に示した図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る構造的に見たゼオライト合成過程を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る構造的に見たゼオライト合成過程を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るワックス除去について説明するための図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るアルミニウム、シリカゲルの溶解について説明するための図である。
【図７】本発明の排水浄化処理装置の一実施例の断面ブロック図である。
【図８】本発明の排水浄化処理装置の詳細な斜視図である。
【図９】本発明の一実施例の排水浄化処理装置において、給水用プロペラ１７０及び攪拌用円板１８０が同軸で回転し、オゾンと攪拌される様子を模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  排水浄化処理装置
１０  排水吸入部
２０  オゾン発生部
３０  電源部
４０  反応処理部
５０  出力制御部
６０  制御回路
１００  グリストラップ
１０１  排水浄化処理装置
１１０  吸入部（給水部ともいう）
１２０  オゾン注入口
１４０  反応処理部
１７０  給水用プロペラ
１８０  攪拌用円板
【図１】
2008110315.tif 000010
【図２】
2008110315.tif 000011
【図３】
2008110315.tif 000012
【図４】
2008110315.tif 000013
【図５】
2008110315.tif 000014
【図６】
2008110315.tif 000015
【図７】
2008110315.tif 000016
【図８】
2008110315.tif 000017
【図９】
2008110315.tif 000018