(57)【要約】【課題】効率が良く、処理能力の大きな浄化装置を提供する。【解決手段】凝集剤粉末を連続的に投入可能な凝集剤投入機１０と、この凝集剤投入装置１０から連続的に投入される凝集剤と外部から導入される汚水とを攪拌する攪拌機２０と、撹凝集剤投入機１０及び攪拌機２０よって予備処理された汚水を導入し、汚水中の凝集された汚物を沈殿させる沈殿処理槽３０と、この沈殿処理槽３０内に設けられ汚水に多数の酸素気泡を供給する散気管３１と、を有する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝集剤粉末を連続的に投入可能な凝集剤投入機と、この凝集剤投入機から連続的に投入される凝集剤と外部から導入される汚水とを攪拌する攪拌機と、前記撹凝集剤投入機及び前記攪拌機によって予備処理された汚水を導入し、汚水中の凝集された汚物を沈殿させる沈殿処理槽とを有することを特徴とする浄化装置。
【請求項２】
この沈殿処理槽内に設けられ汚水に多数の酸素気泡を供給する散気管を有することを特徴とする請求項１記載の浄化装置。
【請求項３】
前記凝集剤投入機は、所定量の凝集剤粉末を収納する収納部と、この収納部の底部に開口された凝集剤粉末投下孔と、この凝集剤粉末投下孔上に回転駆動可能に設置された多角柱から成る攪拌用部材と、を有することを特徴とする請求項１記載の浄化装置。
【請求項４】
前記凝集剤粉末投下孔の周囲に前記凝集剤粉末を加熱することで乾燥させるヒーターを設けたことを特徴とする請求項３記載の浄化装置。
【請求項５】
前記攪拌機は、前記凝集剤投入機から連続的に投入される凝集剤粉末の導入口と、外部から汚水を導入する汚水導入管とを有する第１攪拌部と、前記第１攪拌部の下方に連結され、前記第１攪拌部から導入される汚水を攪拌するための複数の攪拌板が連設されて成る第２攪拌部と、前記第２の攪拌部の底部に設けられた汚水排出口と、を有することを特徴とする請求項１記載の浄化装置。
【請求項６】
前記複数の攪拌板は前記第２攪拌部の内壁に斜めに取り付けられていることを特徴とする請求項５記載の浄化装置。
【請求項７】
前記沈殿処理槽は、導入された汚水の水面より高い位置に設置された空気接触槽と、この空気接触槽に汚水を汲み上げるポンプと、を有し、前記空気接触槽から汚水をオーバーフローさせることで汚水を前記沈殿処理槽に連続的に落下させることを特徴とする請求項１記載の浄化装置。
【請求項８】
貯水槽に貯められた水を浄化する浄化装置であって、凝集剤粉末を連続的に投入可能な凝集剤投入機と、この凝集剤投入機から連続的に投入される凝集剤と前記貯水槽から導入される水とを攪拌する攪拌機と、前記撹凝集剤投入機及び前記攪拌機によって予備処理された予備処理水が導入され、該予備処理水中の凝集された汚物を濾過した濾過水を前記貯水槽に排出する濾過槽と、を有することを特徴とする浄化装置。
【請求項９】
前記濾過槽は、互いに隣接する第１の濾過槽と第２の濾過槽を備え、前記第１の濾過槽は前記予備処理水を前記第１の濾過槽に導入する導入管と、該導入管から導入された予備処理水を前記第１の濾過槽の上方に向けて通過させて濾過する第１の濾過層とを有し、
前記第２の濾過槽は、前記第１の濾過層によって濾過された濾過水を前記第２の濾過槽の上方に向けて通過させて濾過する第２の濾過層と、該第２の濾過層によって濾過された濾過水を排出する排出管とを有することを特徴とする請求項８記載の浄化装置。
【請求項１０】
前記濾過槽が複数個連結されたことを特徴とする請求項９記載の浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浄化装置に関し、特に凝集剤粉末を用いて汚水中の汚物を凝集、沈殿させる浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、浄化装置としてはフィルターや微生物を用いて汚水中の汚物や不純物を除去するシステムが採用されている。一方、近年では例えばゼオライト系の凝集剤粉末が開発されている。この凝集剤粉末を汚水に投入、攪拌することにより汚水中の汚物を凝集、沈殿させることができる。これにより、フィルター等を用いることなく浄化処理を行うことができるものと期待されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、そのような凝集剤粉末を用いて大規模で、しかも効率のよい浄化装置は開発されていない。本発明者が検討したところ、以下の点がその検討すべき課題である。第１に、効率的な汚水処理のためには凝集剤粉末を汚水に連続的に投入する必要がある。第２に、凝集剤粉末が投入された汚水を効率的に攪拌する必要がある。第３に、攪拌された汚水を効率的に凝集、沈殿させる必要がある。
【０００４】
そこで、本発明は係る課題を解決し、効率が良く、処理能力の大きな浄化装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の浄化装置は、凝集剤粉末を連続的に投入可能な凝集剤投入機と、この凝集剤投入装置から連続的に投入される凝集剤と外部から導入される汚水とを攪拌する攪拌機と、前記撹凝集剤投入機及び前記攪拌機によって予備処理された汚水を導入し、汚水中の凝集された汚物を沈殿させる沈殿処理槽とを有することを特徴とするものである。
【０００６】
また、貯水槽に貯められた水を浄化する浄化装置であって、凝集剤粉末を連続的に投入可能な凝集剤投入機と、この凝集剤投入機から連続的に投入される凝集剤と前記貯水槽から導入される水とを攪拌する攪拌機と、前記撹凝集剤投入機及び前記攪拌機によって予備処理された予備処理水が導入され、該予備処理水中の凝集された汚物を濾過した濾過水を前記貯水槽に排出する濾過槽と、を有することを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１に浄化装置のシステム全体の構成を示す。図２は、図１の浄化装置の沈殿処理槽３０を側面から見た図である。
【０００８】
この浄化装置は、大きく分けると、凝集剤投入機１０、攪拌機２０及び沈殿処理槽３０という３つの部分から構成されている。凝集剤投入機１０は、すり鉢状の容器形状を呈した凝集剤粉末の収納部１１と、この収納部１１の底部に回転駆動可能に設置された、例えば８角柱から成る攪拌用部材１２を具備しており、さらに収納部１１の底部には凝集剤粉末投下孔１３が開口され、攪拌用部材１２の回動に伴って凝集剤粉末が凝集剤粉末投下孔１３を通して連続的に、その下方に設置された攪拌機２０に投入される。凝集剤粉末としては、例えばゼオライト系の凝集剤粉末が、凝集効果が高いので適当であるが、本発明者の検討によれば、この凝集剤粉末を汚水に投下した後、十分に攪拌することが凝集効果を得る上で重要である。
【０００９】
そこで、攪拌機２０は、円筒状の第１の攪拌容器２１（第１の攪拌部）と、この第１の攪拌容器２１の底部と連結された直方体状の第２の攪拌容器２２（第２の攪拌部）から成る。第１の攪拌容器２１の側面には汚水の導入管２２が接続されている。また、第２の攪拌容器の内壁には４枚の攪拌板２３が連設されている。各攪拌板２３は一方の内壁に固定され、反対側の内壁との間に汚水が渋滞することなく落下できる程度の間隙が生じるように、交互に取り付けられている。
【００１０】
導入管１９から加圧された汚水が第１の攪拌容器２１に導入されると、汚水は第１の攪拌容器２１の内壁に沿って渦流を形成しながら落下する。この渦流の中に、上記の凝集剤投入機１０から凝集剤粉末が連続的に投入されるので、汚水と凝集剤粉末は攪拌され、第１の攪拌容器２１の底部の穴を通して、第２の攪拌容器２２の最上部に設けられた攪拌板２３上に案内される。
【００１１】
そして、凝集剤粉末を含んだ汚水はこの攪拌板２３上を流れて、第２の攪拌容器２２の内壁に衝突し、下方の攪拌板２３に流れ落ち、さらにこの攪拌板２３の上を流れて反対側の内壁に衝突することを繰り返す。すなわち、凝集剤粉末を含んだ汚水が加速されながら内壁に衝突・落下することを繰り返すことで、汚水と凝集剤粉末とはさらに攪拌され、第２の攪拌容器２２の底部に設けられた汚水排出口２４から排出管２５を通って、沈殿処理槽３０内に流れ落ちる。
【００１２】
そして、この沈殿処理槽３０は、凝集剤粉末によって凝集された汚水中の汚物を沈殿させるためのものであるが、これに加えて、汚水に多数の酸素気泡を供給する散気管３１が沈殿処理槽３０の底部に沿って配設されている。散気管３１には多数の散気孔が設けられており、沈殿処理槽３０に並設された酸素発生器３２から９５％以上の高純度酸素を散気管３１内に流入させることで、多数の酸素気泡を発生させることができる。
【００１３】
酸素発生器３２としては例えば酸素ボンベや市販の酸素発生器を用いることができる。この多数の酸素気泡が凝集剤粉末と攪拌された汚水に酸化作用を与えることで凝集・沈殿効果を促進する。本発明では酸素気泡を発生させているので、窒素を７５％含む空気に比べて汚水中のバクテリア等に対する酸化作用が強く、より効率的に汚物を凝集・沈殿効果を促進することができる。
【００１４】
また、導入された汚水の水面３３より高い位置に空気接触槽３４が設置され、この空気接触槽３４に汚水を汲み上げる水中ポンプ３５が設けられている。汚水は水中ポンプ３５によって配管３６を通して空気接触槽３４に汲み上げられる。そして空気接触槽３４から汚水をオーバーフローさせることで汚水を沈殿処理槽３０に連続的に落下させる。これにより、汚水は滝のように沈殿処理槽３０の水面３３に落下し、さらに気泡を発生するため、空気との接触を多く得ることができ、空気によるバクテリア等に対する酸化作用により凝集・沈殿効果が促進される。
【００１５】
また、沈殿処理槽３０の底には、凝集・沈殿された汚物を沈殿するため沈殿溝３８が設けられ、さらにこの沈殿溝３８の底部に排出配管３９が設けられており、バルブ４０を開くことで、汚物を外部に排出することができる。また、沈殿処理槽３０には汚物が凝集・沈殿された後の上澄み水を排出するための排出配管４１が設けられ、バルブ４２を開くことで、浄化された上澄み水を外部へ排出することができる。
【００１６】
上述した構成の浄化装置では、攪拌機２０を経由して一定量の汚水を沈殿処理槽３０に約２４時間貯留した状態で、散気管３１及び空気接触槽３４を働かせる。これにより、沈殿処理槽３０の底には汚物が凝集・沈殿される。
【００１７】
図３に浄化装置の他のシステム構成を示す。なお、図１と同一の構成部分については同一の符号を付して説明を省略する。この浄化装置では、攪拌機２０によって凝集剤粉末と攪拌された汚水は排出管２５を通って、攪拌機２０の斜め下方に設置された空気接触槽３４に導入される。そして、この汚水は空気接触槽３４からオーバーフローして、下方に隣接する沈殿処理槽３０に滝のように落下し、汚水と空気とが接触する。これにより、図１のシステムと異なり、水中ポンプ３５等を不要にできる利点がある。
【００１８】
また、浄化槽３０からの上澄み水は、攪拌機３０の導入管１９に合流する配管４６及びポンプ４７を設けて攪拌機２０に循環させることもできる。これにより、汚水は攪拌機２０で再度攪拌され、空気接触槽３４から沈殿処理槽３０に導入されることを繰り返し、この過程でさらに汚物を凝集・沈殿させることができる。なお、この浄化装置では、散気管３１から酸素気泡を発生させることは必ずしも必要ではない。
【００１９】
図４に浄化装置のさらに他のシステム構成を示す。なお、図１と同一の構成部分については同一の符号を付して説明を省略する。この浄化装置は貯水槽５０に貯えられた水（汚水）を浄化するものである。貯水槽５０には、プール、池、湖などが含まれる。貯水槽５０の水は配管５１を通してポンプ５２によって汲み上げられ、導入管１９から攪拌機２０に導入される。
【００２０】
そして、凝集剤投入機１０から凝集剤粉末が攪拌機２０に連続投入される。攪拌機２０に導入された水と凝集剤粉末は攪拌機２０によって攪拌される。この攪拌機２０によって予備処理された予備処理水は、攪拌機２０の排出管２５を通って流れ落ち、攪拌機２０の斜め下方に設置された濾過槽６０に導入される。そして、この濾過槽６０を通された濾過水は貯水槽５０に排出される。このようにして、貯水槽５０の水はこの浄化装置内を一定時間循環されることで浄化される。
【００２１】
図５は、上記の濾過槽６０の詳細な構造を示す断面図である。この濾過槽６０は、基本的には濾過槽６０内に導入された水を濾過層６６，７１の下方から上方に通して濾過するものである。第１の濾過槽６１と第２の第１の濾過槽６３は、濾過槽６０の底部から所定の高さまで立設された第１の隔壁６２によって隔てられている。導入管６４は第１の濾過槽６１の側壁に取り付けられ、攪拌機２０の排出管２５と接続される。従って、予備処理水は排出管２５中を流れ落ちて付勢され、導入管６４から第１の濾過槽６１内に流入する。第１の濾過槽６１の内壁に、この導入管６４より高い位置に第１の金網６５が取り付けられ、この第１の金網６５上に第１の濾過層６６が設けられている。第１の濾過槽６１内に流入した予備処理水の水位が上がると、予備処理水は第１の濾過層６６の下方から上方に定常的に通過するようになる。
【００２２】
この第１の濾過層６６は、濾過材の層から成り、例えば細かく砕石された火山石のように表面に多数の凹凸がある粒子を所定の厚さに積層したものが適当である。その厚さは例えば２０ｃｍ程度である。凝集剤粉末と攪拌された予備処理水中の汚物は凝集剤粉末によって凝集され、その凝集物がこの第１の濾過層６６の中に付着されることで第１段階の水の濾過がなされる。
【００２３】
第１の濾過層６６は第１の隔壁６２の高さより若干低い高さまで形成されており、第１の濾過層６６の表面には、予備処理水が第１の濾過層６６を通過する結果、濾過水６７が湧き上がる。この濾過水６７は隔壁６２上の排出口６８からオーバーフローして、隣接する第２の濾過槽６３に導入される。
【００２４】
第２の濾過槽６２には第２の隔壁６９がその深さの途中まで設けられており、第１の濾過槽６１からの濾過水はこの第２の隔壁６９の一方の壁に沿って一旦下降し、その後隔壁６９の他方の壁に沿って上昇し、第２の濾過層７１を下方から上方に向けて通過する。この第２の濾過層７１は第２の隔壁６９に設けられた第２の金網７０上に設けられている。ここで、第２の濾過層７１は第１の濾過層６６と同様に構成されている。そして、第２の濾過層７１を下方から上方に通され、湧き上がった濾過水は排出口７２からオーバーフローして、排出管７３を通って外部に排出される。第１の濾過槽６１からの濾過水は、上記と同様のメカニズムでこの第２の濾過槽６３によって更に濾過される。
【００２５】
また、第１の濾過槽６１の第１の濾過層６６の下方には多数の気泡を発生する散気管７４が設けられ、気泡が第１の濾過層６６の表面に当てられるように構成されている。この散気管７４には外部より空気が供給されている。これにより、第１の濾過層６６の表面に付着する汚物等から成る膜は常に除去され、濾過機能が低下することが防止される。
【００２６】
また、第１の濾過槽６１の底には第１の排出配管７５が設けられており、第１のバルブ７６を開くことで、第１の濾過槽６１中の汚水を排出できるようにしている。また、同様に、第２の濾過槽６３の底には第２の排出配管７７が設けられており、第２のバルブ７８を開くことで、第２の濾過槽６３中の汚水を排出できるようにしている。なお、上述した実施形態では第１の濾過槽６１及び第２の濾過槽６３を用いて２段階の濾過を行っているが、濾過能力はこれより劣るものの第１の濾過槽６１だけを用いることも可能である。
【００２７】
図６は濾過槽の他の詳細な構造を示す断面図である。この濾過槽は、上述した図５の濾過槽６０を２つ連結したものである。すなわち、濾過槽６０の排出管７３を連結用配管８０を介して次の濾過槽６０の導入管６４に接続したものである。このように、濾過槽６０を２個以上連結することで、更に濾過能力を向上させることができる。
【００２８】
なお、浄化装置の更に他のシステムとしては、凝集剤投入機１０及び攪拌機２０を用いないで、上記構成の濾過槽６０に水を循環させて通すだけの浄化装置である。この浄化装置の場合でも長時間をかければ水の浄化を行うことが十分可能である。
【００２９】
次に、上記の凝集剤投入機１０の構成について、図７〜図９を参照して更に詳しく説明する。図７は凝集剤投入機１０の上面図、図８は図７のＡ−Ａ線に沿った断面図、図９は図７のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。この凝集剤投入機１０は、すり鉢状の容器形状を呈しており、凝集剤粉末１００の収納部１１の底部には、８角柱から成る攪拌用部材１２が設けられている。攪拌用部材１２は８角柱に限らず、６角柱や１２角柱、さらに多角柱であってもよいが、本発明者の実験によれば８角柱が適当である。
【００３０】
凝集剤粉末１００は収納部１１の上方から投入される。収納部１１の底部には凝集剤粉末投下孔１３が開口され、攪拌用部材１２の回動に伴って凝集剤粉末が凝集剤粉末投下孔１３を通して連続的に、その下方に設置された攪拌機２０に投入される。ここで、８角柱から成る攪拌用部材１２は回転軸１４に取り付けられており、回転軸１４にはさらに複数の攪拌片１５が取り付けられている。攪拌片１４はＬ字形状や、ループ形状のものが適している。攪拌用部材１２及び攪拌片１５が回動することで、底部に収納された凝集剤粉末が攪拌されるため、いわゆるブリッジが発生して凝集剤粉末１００が連続的に投下できなくなるという不具合が防止される。
【００３１】
回転軸１４は収納部１１の側面に設けられた案内管１６を通されて外部に取り出され、その末端にモーターの回転軸を取り付けるか、あるいは手動ハンドルを取り付けることで回転駆動される。
【００３２】
また、本体外部の凝集剤粉末投下孔１３の周囲には、凝集剤粉末１００を加熱し、乾燥させるためのヒーター１７が取り付けられている。ヒーター１７を設ける理由は、凝集剤投入機１０は上記の攪拌機２０上に設置されると、攪拌機２０から蒸発する水分により凝集剤粉末１００が湿り、粘りを帯びようになる。そうすると、凝集剤粉末投下孔１３が詰まったり、凝集剤粉末１００そのものの凝集効果が失われたりするためである。
【００３３】
次に、上記の攪拌機２０の構成について図１０及び図１１を参照して更に詳しく説明する。図１０は攪拌機２０の上面図、図１１は図１０のＡ−Ａ線に沿った断面図である。この攪拌機２０は、上述したように、円筒状の第１の攪拌容器２１（第１の攪拌部）と、この第１の攪拌容器２１の底部と連結された直方体状の第２の攪拌容器２２（第２の攪拌部）から成る。ここで、汚水の導入管１９は図７に示すように、第１の攪拌容器２１の円周に沿った方向から汚水が導入されるように第１の攪拌容器２１の側面に接合されている。これにより、汚水は第１の攪拌容器２１内で渦流となって効率よく攪拌される。
【００３４】
また、攪拌板２３は第２の攪拌容器２２の内壁に斜め下方に傾けて取り付けられている。これにより、第１の攪拌容器２１からの凝集剤粉末を含んだ汚水はこの攪拌板２３上を加速されて流れ、第２の攪拌容器２２の内壁に勢い良く衝突し、下方の攪拌板２３に流れ落ち、さらにこの攪拌板２３の上を加速されて流れ、反対側の内壁に勢い良く衝突することを繰り返す。これにより、更に効率よく攪拌が行われる。なお、攪拌板２３の枚数は４枚には限られず、浄化装置の処理能力に応じて適宜増減することができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の浄化装置は、例えば畜産センターからの排水や、各種の工業廃水、家庭や店舗からの排水、トイレの排水、家畜の屎尿等の様々な汚水、あるいは池や湖の汚水を効率的にしかも大量に浄化することができるものである。
【００３６】
特に、本発明者が行った実験によれば、畜産センターからの排水については、従来の浄化装置で処理した水は、処理後１週間後に「あおこ」や悪臭が発生したのに対して、本発明の浄化装置で処理後の水は「あおこ」の発生は見られず、無色透明であり、悪臭も発生しないことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る浄化装置のシステム構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る浄化装置のシステム構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る浄化装置の他のシステム構成を示す図である。
【図４】凝集剤投入機１０の平面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る浄化装置の他のシステム構成を示す図である。
【図７】図６の浄化装置に用いられた濾過槽の詳細な構造を示す断面図である。
【図８】濾過槽の他の構造を示す断面図である。
【図９】図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図１０】攪拌機２０の平面図である。
【図１１】図７のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１０　凝集剤投入機　　　　１１　収納部　　　　　　１２　攪拌用部材
１３　凝集剤粉末投下孔　　１４　回転軸　　　　　　１５　攪拌片
１６　案内管　　　　　　　１７　ヒーター　　　　　１９　導入管
２０　攪拌機　　　　　　　２１　第１の攪拌容器　　２２　第２の攪拌容器
２３　攪拌板　　　　　　　２４　汚水排出口　　　　２５　排出管
３０　沈殿処理槽　　　　　３１　散気管　　　　　　３２　酸素発生器
３３　水面　　　　　　　　３４　空気接触槽　　　　３５　水中ポンプ
３６　配管　　　　　　　　３８　沈殿溝　　　　　　３９　排出配管
４１　排出配管　　　　　　６０　濾過槽　　　　　　６１　第１の濾過槽
６２　第１の隔壁　　　　　６３　第２の濾過槽　　　６４　導入管
６５　第１の金網　　　　　６６　第１の濾過層　　　６７　濾過水
６８　排出口　　　　　　　６９　第２の隔壁　　　　７０　第２の金網
７１　第２の濾過層　　　　７２　排出口　　　　　　７３　排出管
７４　散気管　　　　　　　７５　第１の排出配管　　７６　第１のバルブ
７７　第２の排出配管　　　７８　第２のバルブ　　　８０　連結用配管
【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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