(57)【要約】【課題】難分解性の有機物を効果的に分解処理することができる液体処理方法および液体処理装置を提供する。【解決手段】この液体処理装置は、第１磁力ナノバブル発生機５１が設置された原水槽１と第２磁力ナノバブル発生機５２が設置された処理水槽６２を備える。第１磁力ナノバブル発生機５１は磁気活水器１２,マイクロバブル発生部８,第１気体せん断部６,第２気体せん断部４を有し、第２磁力ナノバブル発生機５２は磁気活水器４８,マイクロバブル発生部４６,第１気体せん断部４３,第２気体せん断部４１を有する。原水槽１,処理水槽６２内に、磁気活水器１２,４８により磁力を作用させた水に発生させたナノバブルである磁力ナノバブル流３,４０が発生し、磁力の持つ電気エネルギーに関係するラジカルとナノバブルが有するラジカルの相乗効果により、難分解性の有機物等を分解可能になる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体に磁界を作用させる磁界発生部と、
上記磁界を作用させた液体にナノバブルを発生させるナノバブル発生機とを備えることを特徴とする液体処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液体処理装置において、
上記磁界発生部は、
磁石のＮ極とＳ極の間に磁力線を放出し、上記Ｎ極とＳ極の間に上記液体を通して上記液体に磁気を作用させる磁力活性器であることを特徴とする液体処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の液体処理装置において、
上記ナノバブル発生機は、マイクロバブル発生部と、このマイクロバブル発生部で発生したマイクロバブルをせん断してナノバブルを生成する気体せん断部を有することを特徴とする液体処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の液体処理装置において、
上記気体せん断部は、第１気体せん断機とこの第１気体せん断機の後段の第２気体せん断機とを含んでいることを特徴とする液体処理装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の液体処理装置において、
上記磁界発生部とナノバブル発生機とを有する第１の磁力ナノバブル発生機が設置された原液槽と、
上記原液槽からナノバブル含有液体が導入される急速ろ過機と、
上記急速ろ過機からの処理液が導入される活性炭吸着塔と、
上記急速ろ過機または上記活性炭吸着塔の少なくとも一方からの処理液が導入されると共に上記磁界発生部とナノバブル発生機とを有する第２の磁力ナノバブル発生機が設置された処理槽とを備えることを特徴とする液体処理装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の液体処理装置において、
導入される液体が水であることを特徴とする液体処理装置。
【請求項７】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の液体処理装置において、
導入される液体が上水であることを特徴とする液体処理装置。
【請求項８】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の液体処理装置において、
導入される液体が排水であることを特徴とする液体処理装置。
【請求項９】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の液体処理装置において、
導入される液体が有機フッ素化合物含有排水であることを特徴とする液体処理装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の液体処理装置において、
導入される液体が排水処理後の処理水、工業用水、飲料水、浴槽水のうちのいずれかであることを特徴とする液体処理装置。
【請求項１１】
請求項３または４に記載の液体処理装置において、
上記マイクロバブル発生部を有する気液循環混合ポンプを有し、
上記気液循環混合ポンプのサクション配管に上記磁力活性器を取付けたことを特徴とする液体処理装置。
【請求項１２】
請求項５に記載の液体処理装置において、
上記原液槽に木炭が充填されていることを特徴とする液体処理装置。
【請求項１３】
請求項５に記載の液体処理装置において、
上記原液槽に活性炭が充填されていることを特徴とする液体処理装置。
【請求項１４】
請求項５に記載の液体処理装置において、
上記原液槽にひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物が充填されていることを特徴とする液体処理装置。
【請求項１５】
請求項５に記載の液体処理装置において、
上記処理槽に界面活性剤が添加されることを特徴とする液体処理装置。
【請求項１６】
請求項５に記載の液体処理装置において、
上記原液槽内の液体の酸化還元電位を計測する第１の酸化還元電位計と、
上記処理槽の液体の酸化還元電位を計測する第２の酸化還元電位計と、
上記第１，第２の酸化還元電位計が計測した酸化還元電位を表す第１，第２の信号が入力されると共に上記入力された信号に基づいて制御信号を上記第１，第２の磁力ナノバブル発生機に出力して上記第１，第２の磁力ナノバブル発生機の運転をオンオフ制御する酸化還元電位調節計とを備えることを特徴とする液体処理装置。
【請求項１７】
請求項５に記載の液体処理装置において、
上記原液槽に上記第１の磁力ナノバブル発生機が複数台設置され、
上記処理槽に上記第２の磁力ナノバブル発生機が複数台設置され、
上記原液槽内の液体の酸化還元電位を計測する第１の酸化還元電位計と、
上記処理槽の液体の酸化還元電位を計測する第２の酸化還元電位計と、
上記第１，第２の酸化還元電位計が計測した酸化還元電位を表す第１，第２の信号が入力されると共に上記入力された信号に基づいて制御信号を上記複数台の第１，第２の磁力ナノバブル発生機に出力して上記第１，第２の磁力ナノバブル発生機の運転台数を制御する酸化還元電位調節計とを備えることを特徴とする液体処理装置。
【請求項１８】
磁界中に液体を通し、上記磁界を通した液体にナノバブルを発生させることを特徴とする液体処理方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の液体処理方法において、
磁界発生部とナノバブル発生機とが順に接続された磁力ナノバブル発生機に液体を通して、磁力ナノバブル含有液体を生成することを特徴とする液体処理方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の液体処理方法において、
上記ナノバブル発生機は、マイクロバブル発生部と、このマイクロバブル発生部で発生したマイクロバブルをせん断してナノバブルを生成する気体せん断部とを有することを特徴とする液体処理方法。
【請求項２１】
請求項１８から請求項２０までのいずれか一項に記載の液体処理方法において、
上記磁界を通すと共にナノバブルを発生させた液体を活性炭吸着塔で処理することを特徴とする液体処理方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の液体処理方法において、
逆洗浄液体にナノバブルを含有させたナノバブル含有逆洗浄液体もしくは上記ナノバブル含有逆洗浄液体に磁界を作用させた磁力ナノバブル含有逆洗浄液体で上記活性炭吸着塔を逆洗浄することを特徴とする液体処理方法。
【請求項２３】
請求項１８から請求項２０までのいずれか一項に記載の液体処理方法において、
上記磁界を通すと共にナノバブルを発生させた液体をろ過機もしくはろ過槽でろ過することを特徴とする液体処理方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の液体処理方法において、
逆洗浄液体にナノバブルを含有させたナノバブル含有逆洗浄液体もしくは上記ナノバブル含有逆洗浄液体に磁界を作用させた磁力ナノバブル含有逆洗浄液体で上記ろ過機もしくはろ過槽を逆洗浄することを特徴とする液体処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液体処理方法および液体処理装置に関し、一例として有機フッ素化合物を含有している液体の液体処理方法および液体処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機フッ素化合物は化学的に安定な物質である。この有機フッ素化合物は、特に、耐熱性および耐薬品性の観点から優れた性質を有することから、界面活性剤、反射防止膜等産業用材料として広く用いられている。
【０００３】
しかしながら、上記有機フッ素化合物は、化学的に安定な物質であるが故に微生物分解がしにくい。有機フッ素化合物は、微生物分解がしにくい故、環境中に放出されると環境汚染の問題となっている。例えば、上記有機フッ素化合物としてのパーフルオロオクタスルホン酸(ＰＦＯＳ)やパーフルオロオクタン酸(ＰＦＯＡ)は、生態系での分解が進まないことから生態系への影響が懸念されている。すなわち、このパーフルオロオクタスルホン酸(ＰＦＯＳ)やパーフルオロオクタン酸(ＰＦＯＡ)は、化学的に安定なので、熱分解させるためには、約１０００℃以上の高温を必要とする一方、従来の微生物や従来の光触媒等による処理では分解が極めて困難である。
【０００４】
すなわち、有機フッ素化合物における化学構造式である炭素とフッ素の結合は、安定しているが故、強酸の中でも分解しない。それ故、環境中に放出されて、世界中を巡り、果てには、世界中のあらゆる生物に濃縮してきた。例えば、一例として北極熊、アザラシ、鯨からも検出されて、国際的環境汚染として、問題となっている。
【０００５】
しかし、有機フッ素化合物は安定的な化学物質であるので、微生物による分解が困難であり、含有している液体を１０００℃以上で焼却するしか処理方法は存在していない。
【０００６】
この焼却による方法は、従来、有機フッ素化合物の唯一の処分方法であるが、液体量が多い場合には、燃料も多く使用し、二酸化炭素の増加による地球温暖化の問題もあり、合理的処理方法ではない。
【０００７】
また、水道水，地下水等の有機フッ素化合物を処理することが必要であるが、合理的かつ経済的な処理方法が存在してない現状がある。すなわち、水道水、地下水等の有機フッ素化合物処理方法として、急速ろ過、活性炭吸着の水処理方法も存在するが、有機フッ素化合物の分解は、全く期待できない。
【０００８】
また、通常の急速ろ過、活性炭吸着の水処理方法は、吸着後の活性炭の取替えが必要で、その作業の手間と再生のためのランニングコストの増加という課題がある。特に、有機フッ素化合物含有排水を通常の急速ろ過、活性炭吸着の排水処理方法で処理した場合、活性炭の取替えが頻繁で、ランニングコストが高くなる課題があった。
【０００９】
ところで、従来、ナノバブルを利用した方法および装置としては、特開２００４−１２１９６２号公報(特許文献１)に記載されているものがある。ここで、この方法および装置は、ナノバブルが有する浮力の減少、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および殺菌作用等の特性を活用している。この方法および装置は、それらの作用を相互に関連させて、汚れ成分の吸着機能、物体表面の高速洗浄機能、および、殺菌機能を向上させるようにしている。そして、各種物体を、高機能、低環境負荷で洗浄し、汚濁水の浄化を行うようになっている。
【００１０】
また、従来、ナノ気泡を生成する方法としては、特開２００３−３３４５４８号公報(特許文献２)に記載されているものがある。
【００１１】
この方法は、液体中において、液体の一部を分解ガス化する工程、液体中で超音波を印加する工程、または、液体の一部を分解ガス化する工程及び超音波を印加する工程から構成されている。
【００１２】
また、従来、オゾンマイクロバブルを利用する廃液の処理装置としては、特開２００４−３２１９５９号公報(特許文献３)に記載されているものがある。
【００１３】
この処理装置は、オゾン発生装置より生成されたオゾンガスをマイクロナノバブル発生装置に供給すると共に、処理槽の下部から抜き出された廃液を加圧ポンプを介してマイクロナノバブル発生装置に供給している。また、生成されたオゾンマイクロバブルをガス吹き出しパイプの開口部より処理槽内の廃液中に通気している。
【００１４】
しかし、上述のナノバブルやオゾンマイクロバブルを利用する方法を用いても、上記課題を解決するには至っていない。
【特許文献１】特開２００４−１２１９６２号公報
【特許文献２】特開２００３−３３４５４８号公報
【特許文献３】特開２００４−３２１９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
そこで、この発明の課題は、有機フッ素系化合物等の難分解性の有機物を効果的に分解処理することができる液体処理方法および液体処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するため、この発明の液体処理装置は、液体に磁界を作用させる磁界発生部と、上記磁界を作用させた液体にナノバブルを発生させるナノバブル発生機とを備える。
【００１７】
この発明の液体処理装置によれば、磁力の持つ電気エネルギーに関係するラジカルとナノバブルが有するラジカルの相乗効果により、液体を強力に酸化分解できる。すなわち、液体を、磁界とナノバブルにより処理すると磁力線とナノバブルとの相乗効果により、不安定なフリーラジカルが、ナノバブルのみで処理した場合に比べて格段に多く発生することが判明した。不安定なフリーラジカルには、他の分子から電子を奪い取って安定化しようとする働きがある。よって、不安定なフリーラジカルが格段に多く発生することで、難分解性の有機フッ素化合物(一例としてＰＦＯＳ(パーフルオロオクタスルホン酸),ＰＦＯＡ(パーフルオロオクタン酸))を酸化分解すること可能になる。
【００１８】
また、一実施形態の液体処理装置では、上記磁界発生部は、磁石のＮ極とＳ極の間に磁力線を放出し、上記Ｎ極とＳ極の間に上記液体を通して上記液体に磁気を作用させる磁力活性器である。
【００１９】
この実施形態の液体処理装置によれば、磁力活性器が有する上記磁石によって、液体に磁力線を作用させて、磁力の持つ電気エネルギーによりラジカルを発生させることができる。
【００２０】
また、一実施形態の液体処理装置では、上記ナノバブル発生機は、マイクロバブル発生部と、このマイクロバブル発生部で発生したマイクロバブルをせん断してナノバブルを生成する気体せん断部を有する。
【００２１】
この実施形態の液体処理装置によれば、マイクロバブル発生部で発生したマイクロバブルを気体せん断部でせん断することにより、ナノバブルを生成できる。
【００２２】
また、一実施形態の液体処理装置では、上記気体せん断部は、第１気体せん断機とこの第１気体せん断機の後段の第２気体せん断機とを含んでいる。
【００２３】
この実施形態の液体処理装置によれば、上記気体せん断部は、第１気体せん断機とこの第１気体せん断機の後段の第２気体せん断機とで気泡をせん断するので、ナノバブルを確実に効率よく生成できる。
【００２４】
また、一実施形態の液体処理装置では、上記磁界発生部とナノバブル発生機とを有する第１の磁力ナノバブル発生機が設置された原液槽と、
上記原液槽からナノバブル含有液体が導入される急速ろ過機と、
上記急速ろ過機からの処理液が導入される活性炭吸着塔と、
上記急速ろ過機または上記活性炭吸着塔の少なくとも一方からの処理液が導入されると共に上記磁界発生部とナノバブル発生機とを有する第２の磁力ナノバブル発生機が設置された処理槽とを備える。
【００２５】
この実施形態の液体処理装置によれば、磁力を作用させた液体に発生させたナノバブル(磁力ナノバブル)は、液体中に長く持続するので、急速ろ過機や活性炭吸着塔にも持続して存在し、この磁力ナノバブルが有する酸化作用を急速ろ過機や活性炭吸着塔の中でも発揮することにより、液体を酸化処理できる。
【００２６】
また、一実施形態の液体処理装置では、導入される液体が水である。
【００２７】
この実施形態の液体処理装置によれば、各種水を磁力ナノバブルで酸化処理することができる。
【００２８】
また、一実施形態の液体処理装置では、導入される液体が上水である。
【００２９】
この実施形態の液体処理装置によれば、上水としての水道水中の難分解性物質(環境ホルモン、トリハロメタン、各種難分解性界面活性剤など)を酸化処理して、安全な上水とすることができる。
【００３０】
また、一実施形態の液体処理装置では、導入される液体が排水である。
【００３１】
この実施形態の液体処理装置によれば、排水中の難分解性物質(環境ホルモン、各種難分解性界面活性剤など)を酸化処理して、水質を向上させることができる。
【００３２】
また、一実施形態の液体処理装置では、導入される液体が有機フッ素化合物含有排水である。
【００３３】
この実施形態の液体処理装置によれば、上記排水に含まれる、難分解性である有機フッ素化合物を経済的に処理することができる。
【００３４】
また、一実施形態の液体処理装置では、導入される液体が排水処理後の処理水、工業用水、飲料水、浴槽水のうちのいずれかである。
【００３５】
この実施形態の液体処理装置によれば、排水処理後の処理水、工業用水、飲料水、浴槽水を確実に高度に処理でき、再利用率を改善することができる。
【００３６】
また、一実施形態の液体処理装置では、上記マイクロバブル発生部を有する気液循環混合ポンプを有し、上記気液循環混合ポンプのサクション配管に上記磁力活性器を取付けた。
【００３７】
この実施形態の液体処理装置によれば、磁力活性器によって磁力を作用させた液体に、マイクロバブル発生部によってマイクロバブルを発生させ、さらに、このマイクロバブルをせん断してナノバブルを発生させる。これにより、磁力を作用させたナノバブル含有液体を発生させることができ、磁力ナノバブルを有する液体を製造できる。
【００３８】
また、一実施形態の液体処理装置では、上記原液槽に木炭が充填されている。
【００３９】
この実施形態の液体処理装置によれば、上記原液槽で発生させた磁力ナノバブルによって活性化させた微生物を木炭に繁殖させることができる。また、磁力ナノバブルが木炭の小孔に入り込んで、木炭が吸着した有機物を酸化分解することができる。また、木炭に繁殖した微生物による微生物処理は、急速ろ過機や活性炭吸着塔に対する前処理となり、急速ろ過機や活性炭吸着塔に対する有機物負荷を低減できる。
【００４０】
また、一実施形態の液体処理装置では、上記原液槽に活性炭が充填されている。
【００４１】
この実施形態の液体処理装置によれば、原液槽で発生させる磁力ナノバブルが有する(１)フリーラジカルによる酸化作用、(２)活性炭に繁殖した微生物の活性化作用、(３)活性炭が吸着した液体成分の分解作用、(４)活性炭表面の洗浄作用等を期待することができる。これらの作用によって、処理液質の向上および活性炭の交換までの寿命を延長できる。
【００４２】
また、一実施形態の液体処理装置では、上記原液槽にひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物が充填されている。
【００４３】
この実施形態の液体処理装置によれば、原液槽において発生させた磁力ナノバブルによって活性化させた微生物をひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物に繁殖させることができる。また、ひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物に繁殖した微生物による処理は、急速ろ過機や活性炭吸着塔に対する前処理となり、急速ろ過機や活性炭吸着塔に対する有機物負荷を低減できる。
【００４４】
また、一実施形態の液体処理装置では、上記処理槽に界面活性剤が添加される。
【００４５】
この実施形態の液体処理装置によれば、上記処理槽に、少量の分解性の良い界面活性剤を添加することによって、上記処理槽において多量の磁力ナノバブルを製造でき、急速ろ過機や活性炭吸着塔の逆洗を短時間で、かつ効率的に実施することができる。
【００４６】
なお、界面活性剤を添加することは、界面活性剤による汚染を進めることの様にも考えられるが、微生物分解性の良い界面活性剤も多く市販されていることにより、多量のナノバブルを製造する場合には、分解性の良い界面活性剤の添加は有効となる。環境汚染で問題となっている界面活性剤は、有機フッ素化合物などの難分解性界面活性剤である。
【００４７】
また、一実施形態の液体処理装置では、上記原液槽内の液体の酸化還元電位を計測する第１の酸化還元電位計と、
上記処理槽の液体の酸化還元電位を計測する第２の酸化還元電位計と、
上記第１，第２の酸化還元電位計が計測した酸化還元電位を表す第１，第２の信号が入力されると共に上記入力された信号に基づいて制御信号を上記第１，第２の磁力ナノバブル発生機に出力して上記第１，第２の磁力ナノバブル発生機の運転をオンオフ制御する酸化還元電位調節計とを備える。
【００４８】
この実施形態の液体処理装置によれば、原液槽での酸化還元電位と処理槽での酸化還元電位とに基づいて第１，第２の磁力ナノバブル発生機の運転をオンオフ制御するので、原液槽と処理槽での液体の性状、液質に合わせて、第１磁力ナノバブル発生機と第２磁力ナノバブル発生機の運転を制御できる。
【００４９】
すなわち、各槽(原液槽と処理槽)において、磁力ナノバブルの発生量と酸化還元電位とが相関関係にあり、上記酸化還元電位調節計が出力する制御信号によって、第１磁力ナノバブル発生機と第２磁力ナノバブル発生機の運転がオンオフ制御される。つまり、上記酸化還元電位調節計は自動制御により、各槽に流入する液体の液質に合った磁力ナノバブル発生量を制御できる。また、逆洗工程での液質に合致した磁力ナノバブル発生量を制御できる。このように、第１，第２の磁力ナノバブル発生機の運転を制御することで、各槽において、磁力ナノバブル量を最適量に制御することが可能となる。
【００５０】
また、一実施形態の液体処理装置では、上記原液槽に上記第１の磁力ナノバブル発生機が複数台設置され、
上記処理槽に上記第２の磁力ナノバブル発生機が複数台設置され、
上記原液槽内の液体の酸化還元電位を計測する第１の酸化還元電位計と、
上記処理槽の液体の酸化還元電位を計測する第２の酸化還元電位計と、
上記第１，第２の酸化還元電位計が計測した酸化還元電位を表す第１，第２の信号が入力されると共に上記入力された信号に基づいて制御信号を上記複数台の第１，第２の磁力ナノバブル発生機に出力して上記第１，第２の磁力ナノバブル発生機の運転台数を制御する酸化還元電位調節計とを備える。
【００５１】
この実施形態の液体処理装置によれば、原液槽での酸化還元電位と処理槽での酸化還元電位とに基づいて第１，第２の磁力ナノバブル発生機の運転台数を制御するので、原液槽と処理槽での液体の性状、液質に合わせて、第１および第２の磁力ナノバブル発生機の運転を制御できる。すなわち、各槽(原液槽と処理槽)において、磁力ナノバブルの発生量と酸化還元電位とが相関関係にあり、上記酸化還元電位調節計が出力する制御信号によって、第１および第２の磁力ナノバブル発生機の運転台数を制御できる。このように、酸化還元電位調節計が各槽の酸化還元電位に基づく自動制御を行うことにより、第１，第２の磁力ナノバブル発生機の運転台数を制御して、各槽に流入する液体の液質に合った磁力ナノバブル発生量を制御できる。また、逆洗工程での液質に合致した磁力ナノバブル発生量を制御できる。このように、第１，第２の磁力ナノバブル発生機の運転台数を制御することで、各槽において、磁力ナノバブル量を最適量に制御することが可能となる。
【００５２】
また、一実施形態の液体処理方法は、磁界中に液体を通し、上記磁界を通した液体にナノバブルを発生させることを特徴としている。
【００５３】
この実施形態の液体処理方法によれば、磁力の持つ電気エネルギーに関係するラジカルとナノバブルが有するラジカルの相乗効果により、液体を強力に酸化分解できる。すなわち、液体を磁界とナノバブルにより処理すると、磁力線とナノバブルとの相乗効果により、不安定なフリーラジカルが、ナノバブルのみで処理した場合に比べて格段に多く発生することが判明した。そして、この格段に多く発生した不安定なフリーラジカルは、他の分子から電子を奪い取って、安定化しようとする働きから、難分解性の有機フッ素化合物を酸化分解することが判明した。
【００５４】
また、一実施形態の液体処理方法は、磁界発生部とナノバブル発生機とが順に接続された磁力ナノバブル発生機に液体を通して、磁力ナノバブル含有液体を生成する。
【００５５】
この実施形態の液体処理方法によれば、磁力ナノバブル発生機に液体を通して磁力ナノバブル含有液体を生成することで、上述の如く、難分解性の有機フッ素化合物を酸化分解することができる。
【００５６】
また、一実施形態の液体処理方法では、上記ナノバブル発生機は、マイクロバブル発生部と、このマイクロバブル発生部で発生したマイクロバブルをせん断してナノバブルを生成する気体せん断部とを有する。
【００５７】
この実施形態の液体処理方法によれば、マイクロバブル発生部で発生したマイクロバブルを気体せん断部でせん断することにより、ナノバブルを生成できる。
【００５８】
また、一実施形態の液体処理方法では、上記磁界を通すと共にナノバブルを発生させた液体を活性炭吸着塔で処理する。
【００５９】
この実施形態の液体処理方法によれば、磁力ナノバブルが有する(１)フリーラジカルによる酸化作用、(２)活性炭に繁殖した微生物の活性化作用、(３)活性炭が吸着した液体成分の分解作用、(４)活性炭表面の洗浄作用等を期待できる。これらの作用により、処理液質の向上および活性炭の交換までの寿命延長を達成できる。
【００６０】
また、一実施形態の液体処理方法では、逆洗浄液体にナノバブルを含有させたナノバブル含有逆洗浄液体もしくは上記ナノバブル含有逆洗浄液体に磁界を作用させた磁力ナノバブル含有逆洗浄液体で上記活性炭吸着塔を逆洗浄する。
【００６１】
この実施形態の液体処理方法によれば、上記磁力ナノバブルが有する上記(１)〜(４)の酸化，活性化，分解，洗浄作用により、活性体吸着塔の逆洗浄の能力を向上でき、処理液質の向上および活性炭の交換までの寿命延長を達成できる。
【００６２】
また、一実施形態の液体処理方法では、上記磁界を通すと共にナノバブルを発生させた液体をろ過機もしくはろ過槽でろ過する。
【００６３】
この実施形態の液体処理方法によれば、ナノバブルまたは磁力ナノバブルが有する(１)フリーラジカルによる酸化作用、(２)ろ材表面の洗浄作用等を期待できる。
【００６４】
また、一実施形態の液体処理方法では、逆洗浄液体にナノバブルを含有させたナノバブル含有逆洗浄液体もしくは上記ナノバブル含有逆洗浄液体に磁界を作用させた磁力ナノバブル含有逆洗浄液体で上記ろ過機もしくはろ過槽を逆洗浄する。
【００６５】
この実施形態の液体処理方法によれば、ナノバブルまたは磁力ナノバブルが有する(１)フリーラジカルによる酸化作用、(２)ろ材表面の洗浄作用等によって、ろ過機もしくはろ過槽を逆洗浄する能力の向上を期待できる。
【発明の効果】
【００６６】
この発明の液体処理装置によれば、磁力の持つ電気エネルギーに関係するラジカルとナノバブルが有するラジカルの相乗効果により、液体を強力に酸化分解できる。すなわち、液体を磁界とナノバブルにより処理すると磁力線とナノバブルとの相乗効果により、不安定なフリーラジカルが、ナノバブルのみで処理した場合に比べて格段に多く発生することが判明した。不安定なフリーラジカルには、他の分子から電子を奪い取って安定化しようとする働きがある。よって、不安定なフリーラジカルが格段に多く発生することで、難分解性の有機フッ素化合物を酸化分解すること可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６７】
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。
【００６８】
(第１の実施の形態)
図１はこの発明の液体処理装置の第１実施形態を模式的に示す図である。
【００６９】
符号１は、原水槽であり、処理するべき液体としての水が導入される。なお、この水としては、上水、地下水、再利用水、排水、工業用水、飲料水、浴槽水などが該当する。この原水槽１には、第１磁力ナノバブル発生機５１が設置されている。この第１磁力ナノバブル発生機５１は、サクション配管１４に接続された磁界発生部としての磁気活水器１２と、磁気活水器１２にサクション配管１１で接続されたマイクロバブル発生部８を有する気液混合循環ポンプ１０とを備える。また、第１磁力ナノバブル発生機５１は、気液混合循環ポンプ１０に接続された第１気体せん断部６と、配管５で第１気体せん断部６に接続された第２気体せん断部４とを有する。また、マイクロバブル発生部８には、空気取り込み配管１３が接続され、この空気取り込み配管１３に電動ニードルバルブ７が取り付けられている。
【００７０】
この第１磁力ナノバブル発生機５１は、原水槽１に導入された水をサクション配管１４から磁気活水器１２に導入して、上記水に磁界を作用させ、この磁界を作用させた水にマイクロバブル発生部８でマイクロバブルを発生させ、さらに、第１,第２の気体せん断部４,６によって上記マイクロバブルをせん断して第２の気体せん断部４から磁力ナノバブルによる磁力ナノバブル流３を発生している。なお、磁力ナノバブルとは、磁力を作用させた液体に発生させたナノバブルを言う。
【００７１】
原水槽１内に磁力ナノバブルが吐出することにより、原水槽１内の水に磁力ナノバブルに起因する不安定なフリーラジカルが発生する。このフリーラジカルは、自身が安定化するために上記水に含有される汚濁物質中の電子を奪いとって、被処理水中の汚濁物質を酸化する。その結果、被処理水が酸化処理される。また、磁力ナノバブルは被処理水中に長く持続することにより、被処理水に含有されることになる。
【００７２】
そして、電動バルブ１５が開であると共に電動バルブ１６が閉の条件下で、原水槽１に設置されている原水槽ポンプ２を運転することにより、被処理水を原水槽１から電動バルブ１５と配管１８を経由して急速ろ過機１９に導入している。
【００７３】
急速ろ過機１９には、石炭系のろ過材としてのアンスラサイトが充填されている。この急速ろ過機１９の目的は、被処理水の浮遊物質のろ過である。そして、急速ろ過機１９を出た被処理水は、電動バルブ２１,２５および電動バルブ２７を経由して第１活性炭吸着塔２９に導入され、続いて、電動バルブ３１および２８を経由して第２活性炭吸着塔３０に導入される。
【００７４】
上記動作の条件としては、電動バルブ２１が開、電動バルブ２５が開、電動バルブ２７が開、電動バルブ３１が開、電動バルブ２８が開、電動バルブ３２が開、電動バルブ３６が開である一方、電動バルブ２２が閉、電動バルブ２４が閉、電動バルブ６３が閉、電動バルブ６４が閉、電動バルブ３５が閉の条件である。これらの具体的制御は、制御盤(図示せず)内のシーケンサー(図示せず)によって、自動的に実施される。
【００７５】
そして、第１活性炭吸着塔２９、および第２活性炭吸着塔３０には活性炭が充填されているので、被処理水中の有機物が活性炭に吸着処理される。活性炭の種類としては、ここでは一例として粒状ヤシガラ活性炭を採用した。石炭系の活性炭も販売されているが、過去の実績から粒状ヤシガラ活性炭を採用した。  ただし、活性炭の種類は、液体の内容や予備実験によって最終的に決定すればよい。
【００７６】
そして、第１活性炭吸着塔２９、および第２活性炭吸着塔３０に被処理水を通水する運転を継続していると、活性炭に微生物が自然に繁殖する。ここで、被処理水中に磁力ナノバブルを含有しているので、第１活性炭吸着塔２９や第２活性炭吸着３０内に繁殖している微生物をより強力に活性化して、活性炭が吸着した有機物を生物学的に分解処理できる。特に、磁力ナノバブルはマイクロバブルよりもはるかに被処理水中に長く持続するので、第２活性炭吸着塔３０に至るまで持続して、活性炭に繁殖した微生物を強力に活性化して活性炭が吸着した有機物を合理的に分解処理する。
【００７７】
また、磁力ナノバブルは、フリーラジカルを発生することより、微生物を活性化すると同時に、被処理水中の有機物をも酸化処理して、被処理水中の有機物濃度を低減化する作用もある。また、上述の如く、活性炭が物理的に吸着した被処理水中の有機物を、活性炭に繁殖した微生物が分解処理することにより、活性炭が自動的に再生された状態となり、いわゆる生物活性炭の状況となる。
【００７８】
なお、生物活性炭は、上水の原水を浄化する場合等の流入有機物負荷が少ない場合には従来から存在していたが、有機物負荷が多い排水では生物活性炭の現象は稀であった。これに対して、磁力ナノバブルを含有した被処理水の場合は、浄化能力が格段に増加していることによって、生物活性炭の現象、すなわち活性炭の自動再生が起きることになる。
【００７９】
また、上述の如く、被処理水中に磁力ナノバブルを含有していると、磁力ナノバブルは被処理水中の有機物を酸化しながら、活性炭中を通過するので、活性炭の有機物によって活性炭同士が閉塞することが殆ど無くなる現象がある。
【００８０】
次に、活性炭の逆洗浄について説明する。この逆洗浄は、業界では逆洗というため以後、逆洗と表現する。活性炭の通水を長く実施している場合や、被処理水の有機物濃度が上昇した時に、第１活性炭吸着塔２９および第２活性炭吸着塔３０の抵抗、すなわち圧力損失が増加する。その場合は、第１活性炭吸着塔および第２活性炭吸着塔３０を逆洗する。各電動バルブは、通水と逆洗とで、その開と閉の条件が異なる。
【００８１】
第１活性炭吸着塔２９および第２活性炭吸着塔３０の逆洗作業は、原水槽ポンプ２を停止して、活性炭吸着塔逆洗ポンプ３７を運転して行なう。逆洗浄の時間は、活性炭の通水抵抗の程度によっても異なるが、一般に１０分間から２０分間の範囲である。
【００８２】
この逆洗作業では、活性炭吸着塔逆洗ポンプ３７付近の電動バルブ３５を開とし、逆洗水貯槽(図示せず)へ配管２３で接続される電動バルブ２４を開とした。より詳細な電動バルブ操作は、電動バルブ２１を閉とし、電動バルブ２５を開とし、電動バルブ２７を開とし、電動バルブ３１を開とし、電動バルブ２８を開とし、電動バルブ３２を開とし、電動バルブ３６を閉とし、電動バルブ２２を閉とし、電動バルブ２４を開とし、電動バルブ６３を開とし、電動バルブ６４を開とし、電動バルブ３５を開とした。これらの電動バルブの開閉条件は、２塔同時逆洗の場合である。ただし、１塔づつ逆洗する場合もある。この場合は、各電動バルブを１塔づつ逆洗する場合に合った開閉条件とすればよい。なお、図１において、２６,３３,３４は配管である。
【００８３】
そして、活性炭の逆洗をする前に、処理水槽６２に貯留されている逆洗水の準備をする。第１活性炭吸着塔２９や第２活性炭吸着塔３０の逆洗水および急速ろ過機１９の逆洗水に磁力ナノバブルを含有させた例は従来は存在しない。第１活性炭吸着塔２９や第２活性炭吸着塔３０の逆洗水および急速ろ過機１９の逆洗水に磁力ナノバブルを含有させると、ナノバブルが本来有する洗浄力によって、ろ剤表面の洗浄効果が増加して、逆洗時間を短縮できる。
【００８４】
上記処理水槽６２には、活性炭吸着塔逆洗ポンプ３７と、急速ろ過機逆洗ポンプ３８が設置されている。この活性炭吸着塔逆洗ポンプ３７によって、逆洗量を調整することでもって、第１活性炭吸着塔２９と第２活性炭吸着塔３０を同時に逆洗することも可能である。さらには、１塔づつ単独に逆洗することも可能である。これらの逆洗条件は、液体の内容や運転状況によって決定すればよい。
【００８５】
一方、急速ろ過機１９の逆洗は、急速ろ過機逆洗ポンプ３８を運転すると共に配管２０に接続された電動バルブ２２を開とし、電動バルブ２１を閉とし、配管１８に接続された電動バルブ１５を開とし、配管１７に接続された電動バルブ１６を開とする条件で、シーケンサー(図示せず)により、自動的に実施する。この逆洗の開始は、急速ろ過機１９の圧力損失が設定以上となった場合に行うか、もしくは、予めタイマーにより設定しておいて逆洗を行うかのいずれかを選定できる。いずれを行うかの選定は、液体の水質等により決定すればよい。さらには、上記圧力損失の設定とタイマー設定の２つの条件の内のどちらか１つの条件が満たされたときに、逆洗を行うシステムとすることもできる。これらの条件設定はケースバイケースで選定すればよい。
【００８６】
なお、第１活性炭吸着塔２９と第２活性炭吸着塔３０の逆洗の開始の条件についても、上記急速ろ過機１９の逆洗の開始条件と同様の条件で開始することができる。
【００８７】
次に、処理水槽６２における逆洗水の生成等について具体的に説明する。この処理水槽６２には、第２の磁力ナノバブル発生機５２が設置されている。この第２磁力ナノバブル発生機５２は、サクション配管５０に接続された磁界発生部としての磁気活水器４８と、この磁気活水器４８にサクション配管４９で接続されたマイクロバブル発生部４６を有する気液混合循環ポンプ４７とを備える。また、この第２磁力ナノバブル発生機５２は、気液混合循環ポンプ４７に接続された第１気体せん断部４３と、配管４２で第１気体せん断部４３に接続された第２気体せん断部４１とを有する。また、マイクロバブル発生部４６には、空気取り込み配管４４が接続され、この空気取り込み配管４４に電動ニードルバルブ４５が取り付けられている。
【００８８】
この処理水槽６２には、第１活性炭吸着塔２９や第２活性炭吸着塔２９からの被処理水が、配管３３,３４および電動バルブ３６が取り付けられた配管３９を経由して導入される。
【００８９】
上記第２磁力ナノバブル発生機５２は、第２気体せん断部４１から処理水槽６２内に磁力ナノバブルを吐出して、磁力ナノバブル流４０を発生している。処理水槽６２内に磁力ナノバブルが吐出することによって、処理水槽６２内の被処理水に磁力ナノバブルに起因する不安定なフリーラジカルが発生する。このフリーラジカルは、自身が安定化するために上記被処理水中の汚濁物質中の電子を奪いとって、被処理水中の汚濁物質を酸化する。その結果、被処理水が酸化処理される。また、磁力ナノバブルは水中に長く持続することにより、逆洗水に含有されることになる。なお、磁力ナノバブルとは、磁力を作用させた液体に発生させたナノバブルを言う。
【００９０】
こうして、逆洗水に磁力ナノバブルが含有されることにより、逆洗時に急速ろ過機１９のろ材の閉塞に対して、洗浄効果を効果的に発揮することとなる。また、第１活性炭吸着塔２９および第２活性炭吸着塔３０の活性炭の閉塞に対して、効果的に洗浄効果を発揮することとなる。また、その結果、逆洗時間を短縮できる効果がある。
【００９１】
次に、磁力ナノバブルについて、説明する。
【００９２】
磁力ナノバブルの説明として、最初に、第１磁力ナノバブル発生機５１と第２磁力ナノバブル発生機５２を説明することになるが、まず最初にナノバブル発生機を説明して、後で、追加された磁力発生部としての磁気活水器について、説明する。また、ナノバブル発生機についても、第１磁力ナノバブル発生機５１と第２磁力ナノバブル発生機５２における２つのナノバブル発生機が存在するが、原理は共通である。よって、第１磁力ナノバブル発生機５１を構成するナノバブル発生機のメカニズムを説明する。このナノバブル発生機は、気液混合循環ポンプ１０、マイクロバブル発生部８、第１気体せん断部６、第２気体せん断部４、電動ニードルバルブ７とそれらを連結する配管から構成されている。
【００９３】
上記ナノバブル発生機において、ナノバブルは、大きくは、第１段階と第２段階を経て、製造される。
【００９４】
第１段階について簡単に説明する。マイクロバブル発生部８において、流体力学的に圧力を制御し、負圧形成部分から気体を吸入し、高速流体運動させて、負圧部を形成し、マイクロバブルを発生させる。より解り易く簡単に説明すると、水と空気を効果的に自給混合溶解し、圧送することにより、マイクロバブル白濁水を製造することが、第１段階である。
【００９５】
続いて、第２段階について簡単に説明する。第１気体せん断部６と第２せん断部４において、高速流体運動させて、負圧部を形成し、マイクロバブルを発生させて、第１気体せん断部６と第２気体せん断部４に、液体配管を通じて導入し、流体運動としてせん断することによって、マイクロバブルからナノバブルを発生させることになる。
【００９６】
次に、上記第１段階と第２段階をより詳細に説明する。
【００９７】
(ナノバブル発生機における第１段階)
上記ナノバブル発生機に使用している気液混合循環ポンプ１０は、一例として、揚程４０ｍ以上(すなわち、４ｋｇ/ｃｍ２の高圧)の高揚程のポンプである。  すなわち、マイクロバブル発生部８を有する気液混合循環ポンプ１０は、多くの場合に高揚程のポンプであり、かつトルクが安定している２ポールのものを選定することが必要になる。なお、ポンプには、２ポールのものと４ポールのものとがあり、２ポールのポンプの方が４ポールのものよりもトルクが安定している。また、気液混合循環ポンプ１０は圧力の制御が必要でり、この高揚程のポンプの回転数を回転数制御器(一般的にはインバーターと呼ばれている)で目的にあった圧力としている。こうして、目的にあった圧力で、バブルサイズが纏まったマイクロバブルを製造することができる。
【００９８】
ここで、マイクロバブル発生部８を有する気液混合循環ポンプ１０のマイクロバブル発生のメカニズムを記載する。
【００９９】
マイクロバブル発生部８において、マイクロバブルを発生させるために、まず液体および気体の混相旋回流を発生させ、マイクロバブル発生部８の中心部に高速旋回させる気体空洞部を形成する。次に、この気体空洞部を圧力で竜巻状に細くして、より高速で旋回する回転せん断流を発生させる。この気体空洞部に気体としての空気(炭酸ガスの場合もある)を、マイナス圧(負圧)を利用して、自動的に供給させる。さらに、切断,粉砕しながら混相流を回転する。この切断,粉砕は、装置出口付近における内外の気液二相流体の旋回速度差により起きる。その時の回転速度は、５００〜６００回転/秒である。
【０１００】
すなわち、マイクロバブル発生部８において、流体力学的に圧力を制御することで、負圧形成部分から気体を吸入し、高揚程ポンプで高速流体運動させて、負圧部を形成し、マイクロバブルを発生させる。より解かりやすく簡単に説明すると、高揚程ポンプで水と空気を効果的に自給混合溶解し、圧送することにより、マイクロバブル白濁水を製造することが、第１段階である。なお、気液混合循環ポンプ１０の運転は、シーケンサー(図示せず)の信号により設定している。マイクロバブル発生部８の内部形状は、たとえば楕円形であり、最大の効果の形状は、真円形であり、更に内部摩擦を小さくするために鏡面仕上げとしている。また、流体の旋回乱流を制御するために、マイクロバブル発生部８の内部に溝深さ０.３ｍｍ〜０.６ｍｍ、溝幅０.８ｍｍ以内の溝を設けている。
【０１０１】
(ナノバブル発生機での第２段階)
マイクロバブル発生部８を有する気液混合循環ポンプ１０で発生させたマイクロバブルを、第１気体せん断部６に液体配管を通じて圧送する際、第１気体せん断部６と第２気体せん断部４においては、第１段階後さらに、配管サイズを細くしていると共に、高速流体運動させて、竜巻状に細くして、より高速で旋回する回転せん断流を発生させる。よって、マイクロバブルからナノバブルが発生すると同時に、超高温の極限反応場が形成される。
【０１０２】
ここで、第１気体せん断部６と第２気体せん断部４の２つの気体せん断部を構成している理由は、ナノバブル量をより多く発生させるためである。気体せん断部を２段階で構成することで、気体せん断部を１段階で構成するよりも、ナノバブル量を多量に生成できるからである。こうして、超高温の極限反応場が形成されると、局部的に高温高圧状態となり、不安定なフリーラジカルが多量にでき、同時に熱を発生する。
【０１０３】
なお、第１気体せん断部６と第２気体せん断部４はステンレス製であることが一般的である、その形状は、楕円形か、好ましくは、真円形である。また、第１気体せん断部６と第２気体せん断部４には小孔が開いているが、その吐出口径は４ｍｍ〜９ｍｍが最適である。
【０１０４】
次に、上述の第１段階での「高速流体運動」について説明する。マイクロバブル発生部８において、マイクロバブルを発生させるために、まず、「高速流体運動」として、ポンプのインペラと呼ばれている羽を超高速で回転させて、液体および気体の混相旋回流を発生させ、マイクロバブル発生部８の中心部に高速旋回させる気体空洞部を形成させる。次に、この空洞部を圧力で竜巻状に細くして、より高速で旋回する回転せん断流を発生させる。この空洞部に気体としての空気(炭酸ガスの場合もある)を自給させる。さらに、空洞部を切断,粉砕しながら混相流を回転する。この切断,粉砕は、マイクロバブル発生装置の出口付近における内外の気液二相流体の旋回速度差により起きる。また、回転速度は、５００〜６００回転/秒であることが判明している。
【０１０５】
また、マイクロバブル発生部８を構成する金属の厚みが薄いと、気液混合循環ポンプ１０が運転されることにより、振動が発生し、流体運動エネルギーが、振動として外部に伝播して逃げ、そのことが、必要な高速流動運動すなわち、高速旋回とせん断エネルギーを低下させる。このため、マイクロバブル発生部８を構成する金属の厚みは、一例として６ｍｍ〜１２ｍｍとしている。
【０１０６】
次に、上記第２段階における「流体運動としてせん断すること」について説明する。マイクロバブル発生部８を有する気液混合循環ポンプ１０で発生させたマイクロバブルを、第１気体せん断部６と第２気体せん断部６に液体配管を通じて圧送する際に、第１気体せん断部６と第２気体せん断部４においては、上記第１段階の後、さらに、配管サイズを細くして、かつ高速流体運動させて、竜巻状に細くしたより高速で旋回する回転せん断流を発生させる。
【０１０７】
次に、上記第２段階における「負圧形成部分」について説明する。「負圧形成部分」とは、装置出口付近における内外の気液ニ相流体の旋回速度差により発生する。上述したように、回転速度は５００〜６００回転/秒である。また、「負圧部」について説明する。「負圧部」とは、気体液体混合物中で、周りと比較して圧力が小さな領域を意味する。
【０１０８】
以上が、第１磁力ナノバブル発生機５１におけるナノバブル発生機のメカニズムである。第２磁力ナノバブル発生機５２におけるナノバブル発生機も原理は第１磁力ナノバブル発生機５１におけるナノバブル発生機と同様の内容である。
【０１０９】
次に、第１磁力ナノバブル発生機５１および第２磁力ナノバブル発生機５２における磁界発生部としての磁気活水器１２,４８が発生する磁力について説明する。磁気活水器１２,４８が発生する磁力は、磁石のＮ極とＳ極の間に、液体を通過させることによって、液体に磁力を与える内容である。液体に磁力を与える機器の一例として磁気活水器を採用した。液体は、磁気活水処理すなわち磁力を与えられると、液体の分子のカタマリ(クラスター)は、細分化されて１/１０程度の大きさになると言われている。この時に、同時に磁力の影響を受けて、液体分子中の酸素分子や水素分子等の結合角度が通常の角度から様々な角度に変化し、元の状態に戻ろうとする中で、激しいスピン運動を始める。このスピン運動により、空気中の酸素や遠赤外線が液体中に取り込まれ、液体における殺菌作用が発生する。その結果、液体は、クラスター(カタマリ)が小さく、分子の運動が活発で、かつ、酸素分子と遠赤外線を多く含有した状態となり、微生物濃度が低い場合では殺菌効果を示す。逆に、微生物濃度が高濃度の場合は、微生物の活性化に有効となる。この現象は、マイクロバブルやナノバブルと同様の現象である。
【０１１０】
また、磁力により、水分子に電気エネルギーの作用を与えることにより、強力な活性物質であるラジカルが発生する。このラジカルは、不安定なため、安定化するために電子を奪って安定化しようとする。その際に、酸化作用を示すことになる。この酸化作用は水の中の有機物に対する処理となる。
【０１１１】
よって、磁力とナノバブルとを組み合わせることにより、微生物が少ない状況での殺菌性の増加、微生物が高濃度である条件での微生物の強力なる活性化(この現象はマイクロバブルやナノバブルと同様の現象)が起こり、ろ過機１９や活性炭吸着塔２９,３０におけるろ材の洗浄が強力に実施される。特に、活性炭吸着塔２９,３０においては、活性炭への有機物の吸着と活性炭に繁殖した微生物の繁殖と活性化により、吸着物質の微生物分解が強力に実施されて、活性炭があたかも自動再生された状態となり、各種液体に対する生物活性炭となる。この生物活性炭は、活性炭が吸着した有機物を活性炭に繁殖した微生物が分解処理してあたかも自動再生された状態となる。
【０１１２】
この第１実施形態では、一例として、上記第１の活性炭吸着塔２９,電動バルブ３１,電動バルブ２８,第２の活性炭吸着塔３０,電動バルブ３２を経由した処理水は、配管３４,電動バルブ３６,配管３９を経由して、処理水槽６２に導入される。この処理水槽６２では、前述の磁力ナノバブルに起因して、不安定なフリーラジカルが格段に多く発生することで、処理水に有機フッ素化合物等の難分解性の有機物が含まれていても、分解可能となる。
【０１１３】
なお、第１,第２の磁力ナノバブル発生機５１,５２におけるナノバブル発生機は、市販されているものを採用できるが、メーカーを限定するものではない。具体的一例としては、株式会社協和機設の商品(具体的商品名 バビダスHYK型)を採用できる。また、磁気活性器１２,４８としては、一例として株式会社ビー・シー・オーの商品(具体的商品名 BCO ハピネス BK型)を採用した。
磁気活性器１２,４８としての商品名 BCO ハピネス BK型のＮ極とＳ極との間の距離は、３０ｍｍ以下に構成した。また、Ｎ極とＳ極の磁石の総重量が６０ｋｇとなるように構成した。この商品名 BCO ハピネス BK型の磁気活性器は、配管内の水の流れに対し、垂直方向に磁力線が加わるように磁石が配置されている。また、このBK型の磁気活性器では、上記磁力線の中を水が流れると、フレミングの法則により、微弱な電流が発生する。この微弱電流の作用で、水分子同士の結合が崩れ、クラスター(分子のカタマリ)が細分化する。また、上記BK型の磁気活性器では、水を細分化して、酸素を吸収する作用を高め、外気から大量の酸素を吸収するため、溶存酸素量を高めることができる。
【０１１４】
ここで、３種類のバブルについて説明する。
【０１１５】
(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。
【０１１６】
(ii) マイクロバブルは、その発生時において、直径が１０〜数１０ミクロン(μｍ)の微細気泡で、発生後に収縮運動により一部マイクロナノバブルに変化する。
【０１１７】
(iii) ナノバブルは、マイクロバブルよりさらに小さい数百ｎｍ以下の直径を有するバブル(代表的には直径が１ミクロン以下の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いわれている。
【０１１８】
そして、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と説明できる。
【０１１９】
(第２の実施の形態)
次に、図２に、この発明の液体処理装置の第２実施形態を示す。この第２実施形態は、前述の第１実施形態では原水槽１に導入される水が、この第２実施形態では上水に置き換えられている点が第１実施形態と異なる。よって、この第２実施形態では、前述の第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、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。
【０１２０】
この第２実施形態では、水の一例としての上水が原水槽１に導入されている。最近、上水である水道水中に難分解性の有機フッ素化合物が検出されたことが報告された。検出された有機フッ素化合物としては微量であるが、有機フッ素化合物は微量であっても、その性状、人体における蓄積性、濃縮性、難分解性から判断して、甚だ大きな課題であり、また問題でもある。
【０１２１】
そこで、この第２実施形態では、上水中の有機フッ素化合物を処理する内容である。すなわち、この第２実施形態の液体処理設備は、浄水場に設置する設備となる。
【０１２２】
この第２実施形態によれば、上水中の有機フッ素化合物を磁力ナノバブルで効率的に分解し、分解できなかった有機フッ素化合物は、最終的には活性炭に吸着させて、吸着後の活性炭を取り出し、別の場所に搬入して１０００℃以上で焼却処理すれば、処理処分の方法が確立する。
【０１２３】
また、活性炭に繁殖した微生物を磁力ナノバブルにより活性化し、活性炭に吸着した有機フッ素化合物の一部が分解する現象も発生する。この場合は、有機フッ素化合物が比較的微生物分解容易な有機フッ素化合物である場合である。どちらにしても、磁力ナノバブルによる(１)酸化分解、(２)活性炭吸着、(３)活性炭吸着後は、微生物による分解が行われ、(４)最後は吸着後の活性炭は取り出して焼却処理することとなる。
【０１２４】
(第３の実施の形態)
次に、図３に、この発明の液体処理装置の第３実施形態を示す。この第３実施形態は、前述の第１実施形態における原水槽１に導入される水が、この第３実施形態では排水に置き換えられている点が第１実施形態と異なる。よって、この第３実施形態では、前述の第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、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。
【０１２５】
この第３実施形態では、前述の第１実施形態における原水槽１に水の一例としての排水が導入されている。
【０１２６】
一般的に排水の中には各種の成分が含有されている。特に、排水規制の厳しい場合や、排水を再利用する場合には、急速ろ過機１９や活性炭吸着塔２９の設備を設置している。特に、活性炭は、絶対量としての有機物に対する吸着能力を超えると、性能が急激に悪化する。そして、活性炭塔から活性炭を取り出して、別の場所で再生し、再生後の活性炭を再度活性炭塔に充填して、排水処理設備を運用している。
【０１２７】
これに対して、この第３実施形態では、排水中の有機物を処理する内容である。すなわち、この第３実施形態の処理設備は、工場等の排水処理場に設置する設備となる。この第３実施形態では、排水中の有機物を磁力ナノバブルで、効率的に分解し、分解できなかった有機物は、最終的には活性炭に吸着させて、吸着後の活性炭を取り出し、別の場所に搬入して１０００℃以上で焼却処理することにより、処理処分の方法が確立する。
【０１２８】
また、活性炭に繁殖した微生物を磁力ナノバブルにより活性化し、活性炭に吸着した有機物の一部が分解する現象も発生する。この場合は、有機物が、比較的微生物分解容易な有機物の場合である。どちらにしても、磁力ナノバブルによる(１)酸化分解、(２)活性炭吸着、(３)活性炭吸着後は、微生物による分解が行われ、(４)最後は、吸着後の活性炭は取り出して焼却処理することとなる。
【０１２９】
この第３実施形態では、磁力ナノバブルによって、活性炭に繁殖している微生物を活性化することができる。また、磁力ナノバブルに起因して発生するフリーラジカルによって、活性炭が吸着した排水中の有機物を酸化分解して、活性炭の寿命(業界では活性炭のライフという)を伸ばすことができる。
【０１３０】
(第４の実施の形態)
次に、図４に、この発明の液体処理装置の第４実施形態を示す。この第４実施形態は、前述の第１実施形態における原水槽１に導入される水が、この第４実施形態では有機フッ素化合物含有排水に置き換えられている点が、前述の第１実施形態と異なる。よって、この第４実施形態では、前述の第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、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。
【０１３１】
この第４実施形態では、水の替わりに有機フッ素化合物含有排水が原水槽１に導入されている。
【０１３２】
最近、排水中の有機フッ素化合物が、河川の上流で排水され、河川の浄化作用では分解されない状態で、下流の水道の取水口から取り入れられて、上水となり水道水に難分解性の有機フッ素化合物が検出されたことが報告された。
【０１３３】
検出された有機フッ素化合物としては微量であるが、有機フッ素化合物は微量であっても、その性状、人体における蓄積性、濃縮性、難分解性から判断して、はなはだ大きな課題であり、また問題でもある。
【０１３４】
そこで、被処理水としての有機フッ素化合物含有排水を確実に処理する必要がある。すなわち、この第４実施形態では、磁力ナノバブルで、排水中の有機フッ素化合物を効率的に酸化分解し、酸化分解できなかった有機フッ素化合物は、最終的には活性炭に吸着させて、吸着後の活性炭を１０００℃以上で焼却処理すれば、有機フッ素化合物の処理処分の方法が確立する。
【０１３５】
また、磁力ナノバブルにより活性化した微生物を活性炭に繁殖させることにより、この微生物分解能力の優れた微生物によって、活性炭に吸着された有機フッ素化合物の一部が分解する現象も発生する。この場合は、有機フッ素化合物が、比較的、微生物分解が容易な有機フッ素化合物である場合である。どちらにしても、磁力ナノバブルによる(１)酸化分解、(２)活性炭吸着、(３)活性炭吸着後は、微生物による分解が行われて、(４)最後は、吸着後の活性炭は取り出して焼却処理する。また、磁力ナノバブルが活性炭の細部にも入り込んで、磁力ナノバブルの不安定な酸化作用により、活性炭に吸着した有機フッ素化合物が一部分解される。
【０１３６】
(第５の実施の形態)
次に、図５に、この発明の液体処理装置の第５実施形態を示す。この第５実施形態は、前述の第４実施形態における原水槽１に木炭が充填されている点だけが、前述の第４実施形態と異なっている。よって、この第５実施形態では、前述の第４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、前述の第４実施形態と異なる部分を説明する。
【０１３７】
この第５実施形態では、原水槽１に、例えば備長炭などの活性炭ほど吸着能力はないが、多少吸着能力のある木炭５４が収容かご５３に充填されている。これにより、原水槽１は、活性炭吸着塔２９や活性炭吸着塔３０に対する前処理水槽となり、活性炭吸着塔２９や活性炭吸着塔３０に充填されている活性炭の寿命を延ばすことができる。すなわち、有機フッ素化合物含有排水中の有機物を木炭５４が吸着したり、磁力ナノバブルで活性化した微生物が、木炭５４に繁殖して、上記有機物を処理することになる。
【０１３８】
(第６の実施の形態)
次に、図６にこの発明の液体処理装置の第６実施形態を示す。この第６実施形態は、前述の第４実施形態における原水槽１に、木炭５４に替えてひも状型のポリ塩化ビニリデン充填物５８が充填されている点だけが、前述の第４実施形態と異なっている。よって、この第６実施形態では、前述の第４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、前述の第４実施形態と異なる部分を説明する。
【０１３９】
この第６実施形態では、原水槽１に、固定金具５７に取り付けられたひも状型のポリ塩化ビニリデン充填物５８が充填されている。よって、この原水槽１は、活性炭吸着塔２９や活性炭吸着塔３０に対する前処理水槽となり、活性炭吸着塔２９や活性炭吸着塔３０に充填されている活性炭の寿命を延ばすことができる。すなわち、有機フッ素化合物含有排水中の有機物を磁力ナノバブルで活性化した微生物がひも状型のポリ塩化ビニリデン充填物５８に繁殖して、上記有機物を処理することになる。
【０１４０】
(第７の実施の形態)
次に、図７にこの発明の液体処理装置の第７実施形態を示す。この第７実施形態は、前述の第１実施形態における原水槽１に導入される液体が、この第７実施形態では排水処理後の処理水に置き換えられている点だけが第１実施形態と異なる。よって、この第７実施形態では、前述の第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、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。
【０１４１】
この第７実施形態は、液体の替わりに排水処理水が、原水槽１に導入されている。したがって、この第７実施形態では、排水処理後の処理水を、原水槽１に導入して、急速ろ過機１９、活性炭吸着塔２９、活性炭吸着塔３０で高度に処理する内容である。
【０１４２】
この第７実施形態によって、排水処理後の処理水を高度に処理できるので、処理水槽６２からは再利用できる水質の処理水が得られる。また、放流する場合においても、放流規制が相当厳しい地域へ対応できる水質となる。再利用先としては、各種工場の工程用水、各種ビルの雑用水、各種工場での冷却塔の冷却水、スクラバー用水、排水処理設備の薬品用水などが該当する。
【０１４３】
(第８の実施の形態)
次に、図８に、この発明の液体処理装置の第８実施形態を示す。この第８実施形態は、前述の第１実施形態と比較して、界面活性剤タンク５９および定量ポンプ６０を新たに設置して、界面活性剤を処理水槽６２に添加する点が、前述の第１実施形態と異なる。よって、この第８実施形態では、前述の第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、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。
【０１４４】
この第８実施形態では、活性炭吸着塔３０を逆洗する時は、配管３３に設けた電動バルブ６４を閉とする一方、電動バルブ３５,３２を開として、活性炭吸着塔３０の逆洗を実施している。また、処理水槽６２に、逆洗用水として、工業用水などを補給している。そして、定量ポンプ６０を稼動させることで界面活性剤タンク５９から薬注配管６１を経由して、界面活性剤を処理水槽６２に添加して、ナノバブルの発生効率を格段に高めている。これは、水質が良いとナノバブルの発生効率が低下することに対する対策であり、界面活性剤の添加量は極微量の２ｐｐｍ以下を基準とする。
【０１４５】
そして、逆洗水に界面活性剤が含まれていると、活性炭の洗浄効率が増加し、活性炭を長期に使用したときに活性炭へ付着した有機物を効率的に洗浄することができる。
【０１４６】
なお、活性炭塔吸着塔２９を逆洗するときは、電動バルブ６４,３５を開とする一方、電動バルブ３２を閉として、活性炭吸着塔２９の逆洗を実施できる。また、電動バルブ６４と３６を開にして、活性炭吸着塔２９からの処理水を処理水槽６２に導入することができる。
【０１４７】
(第９の実施の形態)
次に、図９に、この発明の液体処理装置の第９実施形態を示す。この第９実施形態は、前述の第１実施形態における原水槽１と処理水槽６２にＯＲＰ計(酸化還元電位計)が設置された点と、酸化還元電位調節計６５が追加設置されている点が、前述の第１実施形態と異なる。よって、この第９実施形態では、前述の第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、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。
【０１４８】
この第９実施形態では、原水槽１に設置されているＯＲＰ計(酸化還元電位計)６６で計測した原水槽１内の水の酸化還元電位を表す信号が、酸化還元電位調節計６５に入力される。この酸化還元電位調節計６５は上記ＯＲＰ計６６から入力された信号に基づいて、気液混合循環ポンプ１０の運転を制御している。また、この第９実施形態では、処理水槽６２に設置されているＯＲＰ計(酸化還元電位計)６７で計測した処理水槽６２内の処理水の酸化還元電位を表す信号が、酸化還元電位調節計６５に入力される。この酸化還元電位調節計６５は、上記ＯＲＰ計６７から入力された信号に基づいて、気液混合循環ポンプ４７の運転を制御している。
【０１４９】
この第９実施形態では、ナノバブルの発生量を原水槽１に設置されているＯＲＰ計(酸化還元電位計)６６と処理水槽６２に設置されているＯＲＰ計(酸化還元電位計)６７からの信号を酸化還元電位調節計６５で受けて、気液混合循環ポンプ１０および気液混合循環ポンプ４７の運転を制御している内容である。原水槽１および処理水槽６２において、酸化還元電位とナノバブルの発生量とは相関関係にある。よって、上記酸化還元電位に基づくポンプ１０,４７の運転制御によって、ナノバブルの発生量を制御できる。
【０１５０】
なお、ナノバブルは、マイナスの電荷を有することによって、マイナスの電位を示す。そして、運転方法としては、オンオフ運転が一般的であるが、回転数制御も当然可能である。また、第１,第２の磁力ナノバブル発生機５１,５２を複数台備える場合は、運転台数を制御してもよい。
【０１５１】
このことにより、処理水質に合わせて、第１磁力ナノバブル発生機５１と第２磁力ナノバブル発生機５２を運転制御することが可能となる。また、第１磁力ナノバブル発生機５１と第２磁力ナノバブル発生機５２の運転には、ある程度の電力を必要とする。よって、省エネルギーを達成するには、ＯＲＰ計(酸化還元電位計)６６とＯＲＰ計(酸化還元電位計)６７および酸化還元調節計６５等によって、必要な時だけに第１,第２の磁力ナノバブル発生機５１,５２を運転する等の間欠運転を行うことが望ましい。また、第１,第２の磁力ナノバブル発生機５１,５２のうちの第１の磁力ナノバブル発生機５１だけを運転させる場合は、電動バルブ３６を閉とすると共に、電動バルブ３６Ａを開として、活性炭吸着塔２９,３０からの処理水を処理水槽６２を通さずに、電動バルブ３６Ａから流出させるようにしてもよい。
【０１５２】
(実験例)
図１に示した第１実施形態に基づいて、液体処理装置の実験装置を製作した。この実験装置における原水槽１の容量を約４ｍ３とし、急速ろ過機４の容量を１ｍ３とし、第１活性炭吸着塔２９の容量４ｍ３とし、第２活性炭吸着塔３０の容量を４ｍ３、処理水槽６２の容量を８ｍ３とした。また、第１磁力ナノバブル発生機５１の気液混合循環ポンプの動力を３.７ｋｗとし、第２磁力ナノバブル発生機５２の動力を３.７ｋｗとして、実験装置を製作した。
【０１５３】
そして、有機物を含有した排水を原水槽１に導入して１ケ月の間、試運転を実施した。そして、原水槽１へ導入した流入水のＴＯＣ(全有機炭素)と処理水槽６２のＴＯＣ値を測定したところ、原水槽１への流入水が８６ｐｐｍであるのに対して、処理水槽６２の処理水は８ｐｐｍであった。
【０１５４】
また、活性炭の寿命は、一般的寿命が３ヶ月であるのに対し、本実験装置では、１１ヶ月であった。また、急速ろ過機１９、第１活性炭吸着塔２９、第２活性炭吸着塔３０の逆洗作業は、円滑にできた。すなわち、一般的な逆洗時間が１５分であるのに対し、この実験装置では、５分で逆洗ができた。この５分の逆洗により、急速ろ過機１９、第１活性炭吸着塔２９、第２活性炭吸着塔３０における圧力損失を回復することができた。
【０１５５】
また、流入水に有機フッ素化合物含有排水として、ＰＦＯＳ(パーフルオロオクタンスルホン酸)を添加し、運転後の処理水槽６２のＰＦＯＳ(パーフルオロオクタンスルホン酸)を測定して、除去率を求めたところ、９４％であった。尚、ＰＦＯＳの測定は、株式会社東レリサーチセンターで行い、測定機器は、液体クロマトグラフ・タンデム型質量分析計で測定した。
【図面の簡単な説明】
【０１５６】
【図１】この発明の水処理装置の第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】この発明の水処理装置の第５実施形態を模式的に示す図である。
【図６】この発明の水処理装置の第６実施形態を模式的に示す図である。
【図７】この発明の水処理装置の第７実施形態を模式的に示す図である。
【図８】この発明の水処理装置の第８実施形態を模式的に示す図である。
【図９】この発明の水処理装置の第９実施形態を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【０１５７】
１  原水槽
２  原水槽ポンプ
３  磁力ナノバブル流
４  第２気体せん断部
５  配管
６  第１気体せん断部
７  電動ニードルバルブ
８  マイクロバブル発生部
９  サクション配管
１０  気液混合循環ポンプ
１１、１４  サクション配管
１２  磁気活水器
１３  空気取り込み配管
１５、１６  電動バルブ
１７、１８、２０、２３、２６、３３、３４、３９、４２  配管
１９  急速ろ過機
２１、２２、２４、２５、２７、２８  電動バルブ
２９  第１活性炭吸着塔
３０  第２活性炭吸着塔
３１、３２、３５、３６  電動バルブ
３７  活性炭吸着塔逆洗ポンプ
３８  急速ろ過機逆洗ポンプ
４０  ナノバブル流
４１  第２気体せん断部
４３  第１気体せん断部
４４  空気取り込み配管
４５  電動ニードルバルブ
４６  マイクロバブル発生部
４７  気液混合循環ポンプ
４８  磁気活水機
４９  サクション配管
５０  サクション配管
５１  第１磁力ナノバブル発生機
５２  第２磁力ナノバブル発生機
５３  収容かご
５４  木炭
５５  固定金具
５６  ブロワー
５７  固定金具
５８  ひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物
５９  界面活性剤タンク
６０  定量ポンプ
６１  薬注配管
６２  処理水槽
６３  電動バルブ
６４  電動バルブ
６５  酸化還元電位調節計
６６  ＯＲＰ計(酸化還元電位計)
６７  ＯＲＰ計(酸化還元電位計)
【図１】
2008296073.tif 000003
【図２】
2008296073.tif 000004
【図３】
2008296073.tif 000005
【図４】
2008296073.tif 000006
【図５】
2008296073.tif 000007
【図６】
2008296073.tif 000008
【図７】
2008296073.tif 000009
【図８】
2008296073.tif 000010
【図９】
2008296073.tif 000011