(57)【要約】【課題】単純な構成で大量の被処理水を高能率で処理することができる。【解決手段】被処理水２が流出入する処理槽１内に、超音波発振子を備えた複数個の超音波照射装置５が上下方向に離間して積層配置したものからなる。定在波を発生させた超音波照射装置５間に被処理水２を通して処理する。制御装置９によって超音波の発振条件を制御して、定在波を安定的に発生させる。さらに、必要に応じて薬剤供給装置１０を設けて、薬剤と超音波照射との相乗効果によって被処理水２を処理する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水が流出入する容器内に、１個以上の超音波発振子を備えた複数個の超音波照射装置が設けられ、前記超音波照射装置の各々は、超音波放射方向に離間して積層配置されていることを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
前記超音波照射装置の各々は、定在波が形成され得る間隔をあけて積層配置されていることを特徴とする、請求項１記載の水処理装置。
【請求項３】
前記超音波照射装置の各々の間隔および発振周波数の内の少なくとも１つを制御する制御手段を備えたことを特徴とする、請求項１または２記載の水処理装置。
【請求項４】
前記被処理水に薬剤を添加する薬剤添加手段を備えたことを特徴とする、請求項１から３の内の何れか１つの水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、水処理装置、特に、単純な構成で大量の被処理水を高能率で処理することが可能な、超音波を利用した水処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
飲料水、下水、排水などの水処理手段として、酸化剤等を用いる酸化処理、紫外線による処理、活性炭等の吸着剤による吸着処理、超音波による水処理等があり、それぞれ目的に応じて使い分けられている。
【０００３】
この内、超音波による水処理は、水に超音波を照射することにより生じるキャビテーションおよび振動加速度による攪拌作用を利用するものであり、キャビテーションの発生によるキャビティ内での有機物質の熱分解、ＯＨラジカル生成による酸化殺菌、キャビティ崩壊時の衝撃波による微生物細胞の破壊、振動加速度による攪拌効果等の作用によって水処理を行うものである。
【０００４】
上述した超音波処理法は、水に超音波を照射するのみで処理が可能であるので、装置構成を比較的単純にでき、しかも、殺菌と有機物質の分解等の複合処理が可能な手法である。さらに、超音波処理法は、従来行われている酸化処理、紫外線処理等の方法と併合することにより、処理能力がさらに向上することも確認されており、処理時間、処理コストの大幅な低減効果が期待できる。
【０００５】
特開２０００−１１７２４７に、超音波を利用した水処理装置が開示されている。この水処理装置は、図４に示すように、被処理水２１に照射される超音波２２の放射方向と超音波発振器２３の分極方向とが略同一になるように超音波発振器２３が被処理水の流通経路を有する容器２４の底部に配置され、超音波発振器２３の振動モードが横効果であると共に、超音波２２の放射方向と略平行な面に水が直接接触しない構造とした水処理装置が開示されている。入口２５から容器２４内に流入した被処理水は、容器２４内において超音波発振器２３から放射される超音波により処理された後、出口２６から容器２４外に流出する。
【０００６】
この水処理装置によれば、被処理水２１に照射される超音波２２の放射方向が超音波発振器２３の分極方向と同一になるように超音波発振器２３が配置され、超音波発振器２３の振動モードが横効果であると共に、超音波２２の放射方向と略平行な面に水が直接付着しない構造であるので、その基本振動方向の面には水が付着しない。従って、汚れ物質の付着や被処理水２１中の浮遊汚れ物質等の反射の影響がなく、また基本振動方向の面は、容器２４に密着させる必要もないため、容器２４の厚さを加えた新たな振動モードが存在せず、常に安定した超音波２２の発振状態を実現することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、超音波処理法は、多くのメリットを有するが、処理装置の大型化が大きな課題となっている。すなわち、超音波処理法を下水処理場等の大量処理を必要とする場所に適用する場合には、処理槽の体積を大きくするか、または、処理装置を複数基連結することが考えられる。
【０００８】
しかしながら、１つの発振子による超音波照射の効果は、水中での超音波の減衰等の影響から、照射体積が増加すると、その効果が減少することが知られている。従って、処理槽を大きくするには限界がある。また、複数基の処理装置を連結する場合、１０００ｍ３／日規模の下水処理場で考えると、約７００リットル／分の処理能力が必要であり、処理時間が１分と仮定した場合でも、７００リットル分の容積を確保するために大量の処理装置が必要になり、装置が複雑になるばかりか、維持管理にも手間がかかる。
【０００９】
従って、この発明の目的は、超音波により被処理水を処理するに際して、単純な構成で大量の被処理水を高能率で処理することが可能な水処理装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、被処理水が流出入する容器内に、１個以上の超音波発振子を備えた複数個の超音波照射装置が設けられ、前記超音波照射装置の各々は、超音波放射方向に離間して積層配置されていることに特徴を有するものである。
【００１１】
請求項２記載の発明は、前記超音波照射装置の各々は、定在波が形成され得る間隔をあけて積層配置されていることに特徴を有するものである。
【００１２】
請求項３記載の発明は、前記超音波照射装置の各々の間隔および発振周波数の内の少なくとも１つを制御する制御手段を備えたことに特徴を有するものである。
【００１３】
請求項４記載の発明は、前記被処理水に薬剤を添加する薬剤添加手段を備えたことに特徴を有するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明の水処理装置の一実施態様を、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は、この発明の水処理装置を示す概略断面図、図２は、超音波照射装置を示す概略断面図、図３は、定在波の発生状況を示す図である。
【００１６】
図１において、１は、被処理水２が流入する容器としての処理槽、３は、被処理水２の入口、４は、被処理水２の出口、５は、処理槽１内に設けられた複数個の超音波照射装置である。超音波照射装置５の各々は、図２に示すように、筐体６Ｂ内に１個以上（この例では６個）の超音波発振子６を筐体６Ｂの長手方向に間隔をあけて設けたものからなっていて、超音波発振子６は、振動面６Ａに固定されている。超音波照射装置５の各々は、処理槽１内にフレーム７を介して超音波発振方向（上下方向）に離間して互いに平行に積層配置されている。超音波照射装置５間の間隔は、定在波が形成される間隔である。定在波については後述する。８は、超音波駆動用電源、９は、電源８の制御装置、１０は、薬剤供給装置、１１は、薬剤供給ノズル、そして、１２は、最上段の超音波照射装置５の上方に設けられた反射板である。最上段の超音波照射装置５と反射板１２との間隔は、下段の超音波照射装置５の間隔と同じである。反射板１２の作用については後述する。
【００１７】
このように構成されている、この発明の水処理装置によれば、以下のようにして、被処理水が処理される。
【００１８】
入口３から処理槽１内に流入した被処理水２は、超音波照射装置５間を通過して、出口４から処理槽１外に流出する。被処理水２が超音波照射装置５間を通過する過程で次のような処理がなされる。すなわち、制御装置９からの指令により電源８から超音波照射装置５に高周波電流が供給されると、交流電流の振幅に応じた変位が各超音波発振子６に生じて、振動面６Ａが振動し、これにより生じた超音波１３が被処理水２に向けて放射される。
【００１９】
超音波照射装置５から放射された超音波１３は、被処理水２中を伝播し、上段の超音波照射装置５に到達し、そこで反射し、再び下段の超音波照射装置５の振動面６Ａに戻る。このとき、振動面６Ａから発生する波と反射した波とが互いに干渉する結果、超音波照射装置５間で合成波が形成される。この合成波は、超音波照射装置５間の間隔を適正に維持すると共振状態となる。このとき、図３に示すように、定在波と呼ばれる波が形成されて、波が互いに強め合う状態になり、超音波の上述した効果を最大限に活用することができる。最上段の超音波照射装置５からの超音波は、反射板１２によって反射し、最上段の超音波照射装置５と反射板１２との間で定在波が形成される。
【００２０】
なお、定在波の形成は、被処理水２の温度等の条件により変化する。このために、条件が変化しても常時、定在波が安定的に形成されるように、制御装置９によって超音波発振子６の発振周波数を制御する。発振周波数を制御する他、超音波照射装置５の間隔を定在波が形成される間隔に調整する別の制御装置を設けても良い。発振周波数および超音波照射装置５の間隔の両方を制御しても良い。
【００２１】
定在波が形成されている部分の被処理水は、上述した超音波の効果により効果的に浄化される。なお、超音波の照射と同時に、薬剤供給装置１０から薬剤供給ノズル１１を介して薬剤を供給すれば、超音波照射との相乗効果によって一層、効率的に被処理水の浄化が行われる。
【００２２】
以上の例は、超音波照射装置５を処理槽１内に上下方向に積層したものであるが、水平方向に積層しても良い。また、積層した超音波照射装置５を複数個設けても良い。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、被処理水が流出入する容器内に、１個以上の超音波発振子を備えた複数個の超音波照射装置を設け、前記波照射装置の各々を、超音波放射方向に離間して積層配置し、特に、前記波照射装置間で定在波を発生させることによって、単純な構成で大量の被処理水を高能率で処理することができる。また、制御装置によって超音波の発振条件あるいは前記波照射装置の間隔を制御して定在波を常時安定的に発生させることによって、より効率的に水処理が行える。さらに、薬剤供給装置を設けることにより、薬剤と超音波照射との相乗効果によってさらに効果的な水処理が行えるといった有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の水処理装置を示す概略断面図である。
【図２】超音波照射装置を示す概略断面図である。
【図３】定在波の発生状況を示す図である。
【図４】従来の、超音波を利用した水処理装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１：処理槽
２：被処理水
３：入口
４：出口
５：超音波照射装置
６：超音波発振子
６Ａ：振動面
７：フレーム
８：電源
９：制御装置
１０：薬剤供給装置
１１：薬剤供給ノズル
１２：反射板
１３：超音波
２１：処理槽
２２：超音波
２３：超音波発振器
２４：容器
２５：入口
２６：出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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