(57)【要約】【課題】ｐＨ調整や前処理を要することなく、また大きな高額な工作工事、設備投資も必要とせずに、汚濁された大水量の流動水を連続的に浄化させるとか、動きがない閉鎖系の広大な水域に、人為的な省エネルギーの消費で水流を強制的に起こし、汚濁物を凝集成長させて分離させて、浄化された良好な状況へと素早く浄化させる方法を提供する。【解決手段】天産性の無機系の凝集効果発揮物が持つ特性と、超省エネ型の揺動反転運動機構を有効に組み合わせた混合撹拌水流発生機能を有効に利用して、前記の凝集機能発揮剤と被処理水とを急速混合機能と渦巻き水流を生かし、大水量に全域に分散する汚濁分散物を揺動反転運動機構が造りだす渦巻き水流が効率的に混合撹拌凝集成長させて分離浄化する機能を生かし、流動する河川の汚濁水、および流動しない広大な汚染された閉鎖水域の浄化に適応させる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
期待する凝集浄化効果が得られるために、複合した鉱物質の配合の工夫を凝らした粉末状または、これらより抽出操作により得られた液状物を用い、汚染被処理対象水への添加体積比率が１／１００〜１／１００００の重量比での添加操作に際しては、
先ず第一段目に、汚染被処理対象水の一部（１／１０〜１／１００）を分割して供給できる副流入ラインを準備し、この分割ラインの流れの先に円筒型の螺旋状の上部より対象液を加速して流入する小型の反応槽に導き、その反応槽には、揺動反転運動機構下での懸架構造物に、より強い吸引渦巻き水流を発生機能を発揮させる揚力翼構造物を採用させることにより混合拡散効果を著しく向上させると共に、後段に必ず２段以上の多段の揺動反転運動機構物による混合槽を組み合わせる。
この混合拡散接触操作に要する消費動力効率を０．０１〜０．００００１ＫＷ／（ｍ３−汚染被処理水）で達成させられることを可能とする様に混合水槽容量と水流混合機および凝集効果発揮剤の供給装置を組み合わせることを特徴とする複合型凝集機能発揮剤を用いた汚染液の浄化法。
【請求項２】
前記［請求項１］に於ける多段の揺動反転運動機構による混合拡散接触操作の、第二段目の揺動反転運動機構に懸架された揚力翼構造物による、第一段目の凝集機能剤の混合親水化操作完了水と、更なる残りの汚染被処理対象水への拡散操作に際し、第三の混合拡散効果の促進作用として、気泡粒子の供給口を共存させることにより、前記する対象水と凝集効果発揮剤との混合接触液に、更に揺動反転運動機構に懸架された構造物の揚力混合機能に、供給された気泡粒子を共存させることにより、より凝集機能発揮剤成分の対象水側への拡散効果を促進させ得る事を特徴とする、複合型成分からなる凝集機能発揮剤を用いた汚染液の浄化法。
【請求項３】
前記［請求項１及び２］に於ける凝集効果発揮剤との混合接触拡散操作水の流れの効果を、より遠方にまで到達させようとする場合には、二段目以降の揺動反転運動機構物より発生する水流を更には拡散流動方向を広める目的のために、少なくとも揺動反転運動機構構造物の据付け幅の２〜５０倍以内の幅に保持して、水面下より許されるならば、出来るだけ底面に至る間を、すだれ又は膜状の如く機能構造物で、左右を目的とする遠方に迄、連続又は間欠的に、連続に囲いながら、凝集分散層の流動移動を維持させながら、出来るだけ幅広い領域まで、凝集機能を広めることを特徴とする複合凝集機能発揮剤を用いる汚染液の浄化法。
【請求項４】
前記［請求項１及び２，３］に於ける凝集機能発揮剤は、産地により変化する含有組成ではあるが、通称「貝化石」と呼ばれる鉱石物より得られる粉末状物か、または鉱物より抽出操作により得られる流動物を主成分として、適応条件に応じて、他の組成物を調整された複合型凝集機能発揮剤が、「クリスタル  メイク」と呼ばれる商品名の物質を用いることを特徴とする汚染液の浄化法。
【発明の詳細な説明】
【００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、閉鎖水系および汚染河川等の水質浄化効果を得ようとする際に、外部より目的のために添加する薬剤が、目的の通りに機能を発揮させることを期待する分野に適応される。
【００２】
【従来の技術】
「特開昭５１−１４１４５７  貝化石を使用して水質を改良する方法」とか「特開平７−１００４６０  天然カルシュウム水質、低質汚濁浄化剤」、「特開平９−１８７７７６  貝化石水質浄化剤およびその製造方法」などみられる様に、無機系の組成物を複合させることにより、好ましい凝集浄化効果を生み出すことが知られている。
【００３】
安価な天然より入手可能な鉱物原料を焼成後に粉末化することで強い凝集力を示し、更に凝集物の脱水性も良く、分離物を自然に放置しても、悪影響を及ぼす可能性が低い、等の有利点を生かした無機系の粉末凝集剤及び液状の凝集剤との併用による汚濁水域の浄化作業が行はれてきているが一方、対象水量が増したり、広い流域への応用に際しては、意図した様な応用方法が適応されず問題点が指摘されており、更に込みいった工夫の付加が要望されている。
【００４】
複合する微粉体（例えば、石膏、炭酸カルシュウム、ケイ酸化化合物、貝化石等）、または単一組成の液状物および組成の粉体物との混合物からなり、特に汚染処理対象水との濡れ接触角が粉体の構成成分の各粒子成分毎に、更には粒子径も大きく異なる乾燥粉からなる無機系物を、多面積に広がった水域等に分散させることは、部分的に否均等な濡れ速度を示し、均等に分散させるためには、かなりの工夫と膨大な動力エネルギーの消費を伴なはなければ均等な状態は望めなく、この操作を具体化させるためには膨大な設備となり、実用化が望めないことが判明している。
【００５】
小型水槽での実施可能な強烈なる撹拌操作での、少ない凝集剤の添加効果の目的を果たしたとしても、実用的な大容量の対象水への効果的な適応策が無く、多分に添加凝集剤量は目的の設定濃度より格段と高い凝集剤の消費濃度でならなければ、効果的な凝集効果を引き出せず、対応設備の大型化と作動電気設備容量の大型化に繋がり、適応先でははかなりな制限が加わわり、要望される幅広い適応先での適応には、更なる効果的な省エネ化への操作法の改善の付加が望まれている。
【００６】
【発明が解決しようとする課題】
比重差もあり、粒子径も異なり、更には水との構成組成品別粒子物の、水層成分との濡れ角度が大きく異なり、更に親和熱量が異なる様な複合粉体を水面に落下させると、全体が急激に収縮して、不均等な膨張気泡を巻き込んだ凝集物になり、何か近くの壁面に付着して、簡単には離れず、中心部は全く濡れる様子は見られず、水面に浮上して水中に沈む様子が見られない。
【００７】
従って、この様に水との特異的な濡れ挙動を示す凝集粉末物を、均等に水中に分散させようとして、撹拌棒状の先端部に撹拌羽根を取り付け、急速に回転させても、撹拌棒の中心に付着し中心棒への上昇が見られるが、周辺への拡散する状況は簡単には見い出せないし、混合反応槽の水面上の壁面に付着成長し、周辺に均等に拡散する様な気配は見い出せない。
【００８】
また、前記する如く粉末状を親水化混合物に変化させれば、凝集物の沈降性に優れていることを応用出来るし、更には分離物の脱水性に優れている点を生かすことにも利点がある。
【００９】
しかし機能剤の供給方法には、粉体物の貯溜保存中での高い吸水性による問題点があり、安定した供給状況の維持には、供給設備への湿気の遮断対策など、複雑な管理設備を必要とするなど、使用上での制限事項が数々とあり、凝集性能を維持し、取扱が容易な液状体化への加工性が要望される。
【０１０】
【発明が解決するための手段】
一般的な、無機系の凝集剤の水分との接触には、特に大きい吸熱反応により高い凝結力を強め、吸着水分を含めた凝集剤の周辺の膨張効果が大きく、周辺への価電の拡散効果を高めていると言える。
この様な分散汚濁粒子成分の持つ価電子を中和凝集化して、汚濁物を凝集成長させる操作を効果的に行うためには、出来るだけ短い時間の内に、より広い領域の対象水と接触を促進することである。
【０１１】
しかし、無機系の粉末凝集剤が水に濡れる際には、強力な膨張発熱を発し、強い浮上力を発して、簡単には水層内に巻き込み分散させることは難しと言え、一軸型撹拌翼の操作に見られる様に、混合槽の壁や撹拌棒軸への付着が強く、多く、撹拌系への分散は思うように展開されていない。
【０１２】
この目的に合致させる為には、投入粉末を、急速に被対象処理水で覆うと同時に、速い速度で周辺の対象水域に拡散させて、凝集剤同志を接触させない様に、強い分散機能を持った撹拌機能翼で押し流す方法を採用する必要がある。
【０１３】
このためには図１に示す、特公平６−８６６２号に開示されている揺動反転運動機構の二本の回転伝動軸での先端部には、二個以上の回転可能な関節接合部を独立して持ち、揚力機能を持つ懸架構造が連続な回転を可能とするための製作寸法規則に従った懸架構造物＝翼構造物の駆動運動面と直角方向より、回転に伴う移動に必要な液量を吸い込み、交互に前面に押し出す操作で、強い混合特性が良い渦巻き水流を発生させることで、凝集機能発揮剤と水とを急速に水に濡らす特性を導けることにあると言える。
【０１４】
この懸架構造物は、その構造物表面の付着水膜を介して、水層を前に押し出す操作で水流を発生させるために、粘性があり付着し易い水に濡れた凝集機能発揮剤は懸架構造物には付着せず、翼構造物により発生された水流に乗って、前面に押し出され、処理対象水中に希釈拡散される。
【０１５】
図２に示す水表面に浮上しようとする無機凝集機能材を強い吸引力を発揮して、急速な撹拌混合効果を同時に発揮させるには、揺動反転運動機構を応用した、懸架構造物体を高速（１８０ｒｐｍ以上）な回転をさせねばならないが、この為に揺動反転運動を可能とする駆動軸間に懸架できる大きさは、最長が３００ｍｍＬ以下の小さい程、この要望には合致する。
更に、この揺動反転運動機構を動作させるために必要な動力電力消費量は約２５０Ｗであり、送液量は３００ｍ３／ｈｒであり、揺動反転運動機構１台当たりの動力電力消費効率は、０．０００８３ＫＷ／ｍ３−汚濁水で非常に少なく、撹拌棒によるプロペラ撹拌による送液機能に要する動力比は０．１ＫＷ／ｍ３−汚濁水と格段に大きな電力消費量を必要としている。
【０１６】
適応させる環境の水域が広く、流入してくる水量が大きい状況での混合水流の液量が多ければ、適応させる翼の投影面積が大きな翼（５００Ｌ）にする必要があり、翼面積が大きくなるほど、高速な回転操作は難しく，６０〜７０ｒｐｍ前後での運転で、送液水量機能を優先した選択となる。
このような大きな翼を用いた水流発生機能では、７００Ｗの電力消費で、３０００ｍ３／ｈｒであるとすれば、動力電力消費効率は０．０００２８ＫＷ／ｍ３−汚濁水であり、渦巻きポンプで同様な仕事を補うとすれば、０．０１１ＫＷ／ｍ３−汚濁水であり、格段と電力消費が大きい。
更に準備すべき電気容量が小さいことは、風力発電とか太陽光発電とかの、送電設備がな所でも実用化設備を準備することで、目的を果たせる可能性が高いと言える。
【０１７】
従って、適応させる水域の広さ、流動させる水量に合わせて、１台のみでは、幾ら適応機種を大型を要望しても、全ての領域を賄うことは出来ず、複数台を組み合わせることが有効であると判断され、期待される浄化効果を十分に発揮させるためには、複数台を組み合わせる配置で対応させる。
図２に示す、凝集効果発揮剤物を水面よりの吸引混合操作と同時に一挙に処理水系に分散させた濃厚な凝集剤が分散する液を、多量な処理水系に拡散させる仕事機能を分担させて、機能的な効果を発揮できる様に組み合わせる。
【０１８】
大容量の対象処理水に対応させるためには、第一段目の凝集機能発揮剤との接触方法には、疎水性の浮上し易い凝集機能発揮剤を、被対象処理水の内部に引き込ませる任務を優先させ、均一に水系に分散した濃厚に凝集機能剤が分散した液を作り、次の第二段目では、この濃厚に凝集機能剤が分散する対象水を、直ちに大容量の処理対象水側に混合拡散させるためのために、第二段めの揺動反転運動機構の吸引側に導き、同時に吸引される処理対象水と希釈混合しながら、濃厚に分散した凝集機能剤が持つ、周辺の汚濁成分を凝集成長させながら、水流に乗せて遠方に拡散させることで、分散物が持つ凝集効果を有効に利用することで、凝集機能発揮剤の添加量が被処理水に対して１／１００〜１／１００００の体積比で目的とする浄化効果を発揮させる事を可能とさせる。
【０１９】
また、揺動反転運動により発生した撹拌混合効果を発揮する渦巻き流を効果的に遠方にまで到達させようとすれば、壁面を有効に利用し、流れの伝播の維持特性を利用しすることであり、水面上に浮かした壁面の支持物を連続的に連結状に維持すれば、３００〜５００メートルでも十分に伝達することが確認されている。
【０２０】
この壁を，左右に挟むことで、渦巻き水流の減衰速度が遅く、より遠方にまで撹拌混合効果を維持させることを目的としており、壁機能材は水面上に浮上する部材に懸架されても避ければ、底部部材に固定されても良い。
同様に揺動反転運動、水流発生機も同様に水面に浮上する固定材に懸架したり、底面に固定させる手法を試み、必要に応じて移動が可能であり、敷設のために大がかりな工事を伴はないことを特徴としている。
【０２１】
添加した凝集剤の汚染物の凝集補足効果は、水中に浮上させた状態で、より長時間を維持させ、遠方にまで流動させえられるなら、添加凝集剤の重量当たりの処理水量は大きくことが説明される。
これらの要望により効果的に答えるためには、凝集剤の注入時点で、水中に細かい気泡を吹き込みながら、水中に分散させた凝集剤を沈降させず、水流に乗せて浮上しながら、遠方にまで流動させることは、目的とする作用機構に沿った効果を発揮していると判断される。
【０２２】
無機系の鉱物質のなかには、１２００万年前に海生貝類、特二枚貝、巻き貝等および海棲生物の骨格、遺骨等我密集し埋没堆積し、地下の高い圧力に伴う高温度によって粒状または網片状に固まり近く変動、隆起によって地上に現れたものを対象として汚濁物質の凝集機能を発揮させることができることが確認されている。
【０２３】
採掘した貝化石塊は、日本では北海道産が好ましく、これを微粉砕し、貝化石に含まれるケイ素成分を水洗除去し、得られた貝化石粉末の定性分析結果によれば、洗浄前の成分元素の構成比は表１の通うりであった。
2004322068.tif 000002
【０２４】
主成分は、炭酸カルシュウムであるが、その他に微量の酸化マグネシュウム（ＭｇＯ）や酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を始め、各種の成分を含有し、通常の貝殻とは異なり、微細に粉砕したものは多孔質であり、比表面積が大きく、吸着質が強く、同容積の活性炭の１／５の吸着力が得られる。
【０２５】
前記の貝化石に類似した特性を持った無機凝集機能剤に麦飯石があり、同様に多孔質であり、強い吸着力を持ち、ミネラルを溶出することが出来、溶存酸素量の向上機能を有している。
【０２６】
これらの無機系の複合型凝集効果発揮剤は、前記する貝化石とか麦飯石の如き汚濁物を吸着内蔵したり、汚濁質側の持つ荷電しを中和させる荷電子を供給して中和させる等して汚濁成分を引きつける凝集核として作用する機能物とこれらの汚濁質を引きつけた凝集核類を集合させる凝集剤の働きをする成分（石膏とかケイ酸化合物、硫酸バンド、高分子凝集剤等）からなる。
【０２４】
これらの無機系凝集機能発揮剤を構成する凝集核と連結させる凝集剤との配分比を調整させることで、処理対象液中に除去すべき分散する汚濁成分の組成に合わせてフロック形勢能力を強調したり、吸着機能を調整したり、凝集物の脱水性を強調したり、沈降速度を速めることを強調したり、等の要望に合わせて、成分比を変えることで、幅広い特徴を強調させることができる。
【０２５】
更に最終的な、汚濁物をどの様な処置をもくろむかによっては、処理対象水域の底に沈降体積させるか？、または、水域の底部より吹き込まれた微細気泡により、水面状に浮上させながら、すくい取る手法を用いるか？は、要望に応じて処理法は選択が可能になる。
【０２６】
【発明の実施の形態】
【実施例  １】
北海道阿寒湖産の貝化石を焼成、乾燥後、粉砕した。
この貝化石の粉末を北海道立中央農業試験場で分析した所、水銀、砒素、カドミュウーム及び鉛のいずれも検出されないん物であった。
この貝化石粉末  ７０重量％と硫酸アルミニュウム粉末３０重量％とを混合して水質浄化剤とした。
【０２７】
【実施例  ２】
滋賀県守山市赤野井湾隔離水塊実験施設内の隔離水塊槽（縦横１０ｍ，水深１．５ｍ，水量１５０ｍ３）に湖水と汚泥を入れて、更に３．７ＫＷプロワーを入れ、空気量を毎分４ｍ３として、空気配管を槽底に配置させて汚泥を均一に分散させた後、ブロワーを停止しても濁水は２４ｈｒ放置後でも底を見通す様な透明にならないことを確認した。
【０２８】
その後、再度の同様な混合撹拌により、底部の汚泥を混合させることで、汚液状態を再現した。
その後、水槽の角の隅に、懸架構造物の翼の長さが３０ｃｍで、駆動消費電力が１２０Ｗで、揺動反転運動機構を維持し、揺動反転運動により発生する移動可能水量は、主水流が３００ｍ３／ｈｒであり、この主水流が引き起こす付搬副水流が８００〜１０００ｍ３／ｈｒであることが知られている機材を槽の底に設置して作動させた。
【０２９】
更に、この揺動反転運動回転翼の上部にて作り出される渦巻き水流の中に、
【実施例１】に記載する無機系の凝固機能発揮剤を、５０ｇｒ／ｍｉｎの割りで連続的に３０分を投下させ後に、１０分間を連続運転後、揺動反転運動機構の稼働電源を切り、自然の循環水流に任した。
回転を停止した後、２時間の経過の後には、分散した泥汚成分が大きく凝固成長し、自重により底に沈降を開始して、６時間の後には底部が明確に見通し出来る所まで、透視度が得られる様になった。
【０３０】
この時の無機系凝集機能発揮剤の消費量は、１．５ｋｇであり、処理対象水１５０ｍ３にたいしては、１／０．００００１であり、水流を起こさせるために消費して電力は、０．１２ｋ×０ｏ５÷１５０ｍ３＝０．０００４ＫＷ／ｍ３であることが算出される。
【０３１】
更に、他の汚濁物質の除去状態は、
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上記の結果に示すごとく、原水が著しき浄化されていることが明らかである。
【０３２】
【実施例３】
横幅２０ｍ，長さ１１２ｍ、深さ２．５ｍの長方形の貯溜水槽があり、この水槽には深さ２．０ｍであり保有液量は４５００ｍ３であり、この水槽水には、アオコが繁殖しており、全く透明度が得られない状態であった。
そこで、前記する
【実施例２】に示す要領に従い、
【実施例１】に示す無機系凝集機能発揮剤の注入混合送液操作を水槽の一方の隅でおこなった。
【０３３】
この凝集剤の混合注入操作には、水槽容量が大きいために、第一段目には１８ｃｍの小さな翼で、高速で（２１０ｒｐｍで）凝集機能剤の強力な吸引操作による水への浸漬分散操作を中心に濃厚な分散液を作る操作と、第二段目には、この一次分散の濃厚液を、第二段の大型翼（５０ｃｍ）を搭載した大水量（一次主水流：３０００ｍ３）の送液機能を有した揺動反転運動機構の吸引側に導き，凝集機能剤を拡散させようとする被処理対象液への希釈拡散させることで、遠くへの拡散と、大水量の送液で、凝集機能発揮剤の効果を必要とする全領域に、渦巻きを伴う混合水流として、水槽内の上下に混合操作を行き渡らせるために、壁面を利用した混合波動の伝達効果を利用を生かすこで、大型翼を有する揺動反転運動機構１基で十分に水槽全域を壁面に沿って、全周（２６５ｍ）を、流れが約１．５ｈｒで１周することが確認され、凝集機能剤の注入速度を１２０ｇｒ／ｍｉｎの割合いで、３ｈｒを連続的に続けることで、アオコが筋状に凝集状態で浮上し、筋状の間では、水槽の下部が見通しが出来る様な浄化状態にまで、水槽内に分散していたアオコが全て凝集分離ができた。
【０３４】
この様に凝集の完了での消費した凝集機能剤は２１．６ｋｇであり、全水量体積比は、０．０２１／４５００＝０．０００００４６と非常に少なく効果的に作用していると言える。
更に凝集状態のアオコ成長粒子は、全周する水流帯に、水槽の端の底より、微細な気泡発生させる分離操作を併用することで、微細な気泡が成長したアオコ粒子に付着して、水面上に浮上することより、凝集機能発揮剤の注入された流れとは逆方向の水面に、集合棒を敷設して、流れに沿って浮上した凝集アオコ群を集める操作を行い、集合物を水面吸引操作などで除去することができる。
この様な浮上分離操作を併用することで、運転開始後約８ＨＲ後には全水域面を清浄水で満たす事に成功した。
【０３５】
2004322068.tif 000004
【０３６】
2004322068.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成15年7月29日(2003.7.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】期待する凝集浄化効果が得られるために、複合した鉱物質の配合の工夫を凝らした粉末状または、これらより抽出操作により得られた液状物を用い、汚染被処理対象水への添加体積比率が１／１００〜１／１００００の重量比での添加操作に際しては、
先ず第一段目に、汚染被処理対象水の一部（１／１０〜１／１００）を分割して供給できる副流入ラインを準備し、この分割ラインの流れの先に円筒型の螺旋状の上部より対象液を加速して流入する小型の反応槽に導き、その反応槽には、揺動反転運動機構下での懸架構造物に、より強い吸引渦巻き水流を発生機能を発揮させる揚力翼構造物を採用させることにより混合拡散効果を著しく向上させると共に、後段に必ず２段以上の多段の揺動反転運動機構物による混合槽を組み合わせる。
この混合拡散接触操作に要する消費動力効率を０．０１〜０．００００１ＫＷ／（ｍ３−汚染被処理水）で達成させられることを可能とする様に混合水槽容量と水流混合機および凝集効果発揮剤の供給装置を組み合わせることを特徴とする複合型凝集機能発揮剤を用いた汚染液の浄化法。
【請求項２】前記【請求項１】に於ける多段の揺動反転運動機構による混合拡散接触操作の、第二段目の揺動反転運動機構に懸架された揚力翼構造物による、第一段目の凝集機能剤の混合親水化操作完了水と、更なる残りの汚染被処理対象水への拡散操作に際し、第三の混合拡散効果の促進作用として、気泡粒子の供給口を共存させることにより、前記する対象水と凝集効果発揮剤との混合接触液に、更に揺動反転運動機構に懸架された構造物の揚力混合機能に、供給された気泡粒子を共存させることにより、より凝集機能発揮剤成分の対象水側への拡散効果を促進させ得る事を特徴とする、複合型成分からなる凝集機能発揮剤を用いた汚染液の浄化法。
【請求項３】前記【請求項１及び２】に於ける凝集効果発揮剤との混合接触拡散操作水の流れの効果を、より遠方にまで到達させようとする場合には、二段目以降の揺動反転運動機構物より発生する水流を更には拡散流動方向を広める目的のために、少なくとも揺動反転運動機構構造物の据付け幅の２〜５０倍以内の幅に保持して、水面下より許されるならば、出来るだけ底面に至る間を、すだれ又は膜状の如く機能構造物で、左右を目的とする遠方に迄、連続又は間欠的に、連続に囲いながら、凝集分散層の流動移動を維持させながら、出来るだけ幅広い領域まで、凝集機能を広めることを特徴とする複合凝集機能発揮剤を用いる汚染液の浄化法。
【請求項４】前記【請求項１及び２，３】に於ける凝集機能発揮剤は、産地により変化する含有組成ではあるが、通称『貝化石』と呼ばれる鉱石物より得られる粉末状物か、または鉱物より抽出操作により得られる流動物を主成分として、適応条件に応じて、他の組成物を調整された複合型凝集機能発揮剤が、『クリスタル  メイク』と呼ばれる商品名の物質を用いることを特徴とする汚染液の浄化法。
【発明の詳細な説明】
【００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、閉鎖水系および汚染河川等の水質浄化効果を得ようとする際に、外部より目的のために添加する薬剤が、目的の通りに機能を発揮させることを期待する分野に適応される。
【００２】
【従来の技術】
『特開昭５１−１４１４５７  貝化石を使用して水質を改良する方法』とか『特開平７−１００４６０  天然カルシュウム水質、低質汚濁浄化剤』、『特開平９−１８７７７６  貝化石水質浄化剤およびその製造方法』などみられる様に、無機系の組成物を複合させることより、好ましい凝集浄化効果を生み出すことが知られている。
【００３】
安価な天然より入手可能な鉱物原料を焼成後に粉末化することで強い凝集力を示し、更に凝集物の脱水性も良く、分離物を自然に放置しても、悪影響を及ぼす可能性が低い、等の有利点を生かした無機系の粉末凝集剤及び液状の凝集剤との併用による汚濁水域の浄化作業が行はれてきているが一方、対象水量が増したり、広い流域への応用に際しては、意図した様な応用方法が適応されず問題点が指摘されており、更に込みいった工夫の付加が要望されている。
【００４】
複合する微粉体（例えば、石膏、炭酸カルシュウム、ケイ酸化化合物、貝化石等）、または単一組成の液状物および組成の粉体物との混合物からなり、特に汚染処理対象水との濡れ接触角が粉体の構成成分の各粒子成分毎に、更には粒子径も大きく異なる乾燥粉からなる無機系物を、多面積に広がった水域等に分散させることは、部分的に否均等な濡れ速度を示し、均等に分散させるためには、かなりの工夫と膨大な動力エネルギーの消費を伴なはなければ均等な状態は望めなく、この操作を具体化させるためには膨大な設備となり、実用化が望めないことが判明している。
【００５】
小型水槽での実施可能な強烈なる撹拌操作での、少ない凝集剤の添加効果の目的を果たしたとしても、実用的な大容量の対象水への効果的な適応策が無く、多分に添加凝集剤量は目的の設定濃度より格段と高い凝集剤の消費濃度でならなければ、効果的な凝集効果を引き出せず、対応設備の大型化と作動電気設備容量の大型化に繋がり、適応先でははかなりな制限が加わわり、要望される幅広い適応先での適応には、更なる効果的な省エネ化への操作法の改善の付加が望まれている。
【００６】
【発明が解決しようとする課題】
比重差もあり、粒子径も異なり、更には水との構成組成品別粒子物の、水層成分との濡れ角度が大きく異なり、更に親和熱量が異なる様な複合粉体を水面に落下させると、全体が急激に収縮して、不均等な膨張気泡を巻き込んだ凝集物になり、何か近くの壁面に付着して、簡単には離れず、中心部は全く濡れる様子は見られず、水面に浮上して水中に沈む様子が見られない。
【００７】
従って、この様に水との特異的な濡れ挙動を示す凝集粉末物を、均等に水中に分散させようとして、撹拌棒状の先端部に撹拌羽根を取り付け、急速に回転させても、撹拌棒の中心に付着し中心棒への上昇が見られるが、周辺への拡散する状況は簡単には見い出せないし、混合反応槽の水面上の壁面に付着成長し、周辺に均等に拡散する様な気配は見い出せない。
【００８】
また、前記する如く粉末状を親水化混合物に変化させれば、凝集物の沈降性に優れていることを応用出来るし、更には分離物の脱水性に優れている点を生かすことにも利点がある。
【００９】
しかし機能剤の供給方法には、粉体物の貯溜保存中での高い吸水性による問題点があり、安定した供給状況の維持には、供給設備への湿気の遮断対策など、複雑な管理設備を必要とするなど、使用上での制限事項が数々とあり、凝集性能を維持し、取扱が容易な液状体化への加工性が要望される。
【０１０】
【発明が解決するための手段】
一般的な、無機系の凝集剤の水分との接触には、特に大きい吸熱反応により高い凝結力を強め、吸着水分を含めた凝集剤の周辺の膨張効果が大きく、周辺への価電の拡散効果を高めていると言える。
この様な分散汚濁粒子成分の持つ価電子を中和凝集化して、汚濁物を凝集成長させる操作を効果的に行うためには、出来るだけ短い時間の内に、より広い領域の対象水と接触を促進することである。
【０１１】
しかし、無機系の粉末凝集剤が水に濡れる際には、強力な膨張発熱を発し、強い浮上力を発して、簡単には水層内に巻き込み分散させることは難しと言え、一軸型撹拌翼の操作に見られる様に、混合槽の壁や撹拌棒軸への付着が強く、多く、撹拌系への分散は思うように展開されていない。
【０１２】
この目的に合致させる為には、投入粉末を、急速に被対象処理水で覆うと同時に、速い速度で周辺の対象水域に拡散させて、凝集剤同志を接触させない様に、強い分散機能を持った撹拌機能翼で押し流す方法を採用する必要がある。
【０１３】
このためには図１に示す、特公平６−８６６２号に開示されている揺動反転運動機構の二本の回転伝動軸での先端部には、二個以上の回転可能な関節接合部を独立して持ち、揚力機能を持つ懸架構造が連続な回転を可能とするための製作寸法規則に従った懸架構造物＝翼構造物の駆動運動面と直角方向より、回転に伴う移動に必要な液量を吸い込み、交互に前面に押し出す操作で、強い混合特性が良い渦巻き水流を発生させることで、凝集機能発揮剤と水とを急速に水に濡らす特性を導けることにあると言える。
【０１４】
この懸架構造物は、その構造物表面の付着水膜を介して、水層を前に押し出す操作で水流を発生させるために、粘性があり付着し易い水に濡れた凝集機能発揮剤は懸架構造物には付着せず、翼構造物により発生された水流に乗って、前面に押し出され、処理対象水中に希釈拡散される。
【０１５】
図２に示す水表面に浮上しようとする無機凝集機能材を強い吸引力を発揮して、急速な撹拌混合効果を同時に発揮させるには、揺動反転運動機構を応用した、懸架構造物体を高速（１８０ｒｐｍ以上）な回転をさせねばならないが、この為に揺動反転運動を可能とする駆動軸間に懸架できる大きさは、最長が３００ｍｍＬ以下の小さい程、この要望には合致する。
更に、この揺動反転運動機構を動作させるために必要な動力電力消費量は約２５０Ｗであり、送液量は３００ｍ３／ｈｒであり、揺動反転運動機構１台当たりの動力電力消費効率は、０．０００８３ＫＷ／ｍ３−汚濁水で非常に少なく、撹拌棒によるプロペラ撹拌による送液機能に要する動力比は０．１ＫＷ／ｍ３−汚濁水と格段に大きな電力消費量を必要としている。
【０１６】
適応させる環境の水域が広く、流入してくる水量が大きい状況での混合水流の液量が多ければ、適応させる翼の投影面積が大きな翼（５００Ｌ）にする必要があり、翼面積が大きくなるほど、高速な回転操作は難しく，６０〜７０ｒｐｍ前後での運転で、送液水量機能を優先した選択となる。
このような大きな翼を用いた水流発生機能では、７００Ｗの電力消費で、３０００ｍ３／ｈｒであるとすれば、動力電力消費効率は０．０００２８ＫＷ／ｍ３−汚濁水であり、渦巻きポンプで同様な仕事を補うとすれば、０．０１１ＫＷ／ｍ３−汚濁水であり、格段と電力消費が大きい。
更に準備すべき電気容量が小さいことは、風力発電とか太陽光発電とかの、送電設備がな所でも実用化設備を準備することで、目的を果たせる可能性が高いと言える。
【０１７】
従って、適応させる水域の広さ、流動させる水量に合わせて、１台のみでは、幾ら適応機種を大型を要望しても、全ての領域を賄うことは出来ず、複数台を組み合わせることが有効であると判断され、期待される浄化効果を十分に発揮させるためには、複数台を組み合わせる配置で対応させる。
図２に示す、凝集効果発揮剤物を水面よりの吸引混合操作と同時に一挙に処理水系に分散させた濃厚な凝集剤が分散する液を、多量な処理水系に拡散させる仕事機能を分担させて、機能的な効果を発揮できる様に組み合わせる。
【０１８】
大容量の対象処理水に対応させるためには、第一段目の凝集機能発揮剤との接触方法には、疎水性の浮上し易い凝集機能発揮剤を、被対象処理水の内部に引き込ませる任務を優先させ、均一に水系に分散した濃厚に凝集機能剤が分散した液を作り、次の第二段目では、この濃厚に凝集機能剤が分散する対象水を、直ちに大容量の処理対象水側に混合拡散させるためのために、第二段めの揺動反転運動機構の吸引側に導き、同時に吸引される処理対象水と希釈混合しながら、濃厚に分散した凝集機能剤が持つ、周辺の汚濁成分を凝集成長させながら、水流に乗せて遠方に拡散させることで、分散物が持つ凝集効果を有効に利用することで、凝集機能発揮剤の添加量が被処理水に対して１／１００〜１／１００００の体積比で目的とする浄化効果を発揮させる事を可能とさせる。
【０１９】
また、揺動反転運動により発生した撹拌混合効果を発揮する渦巻き流を効果的に遠方にまで到達させようとすれば、壁面を有効に利用し、流れの伝播の維持特性を利用しすることであり、水面上に浮かした壁面の支持物を連続的に連結状に維持すれば、３００〜５００メートルでも十分に伝達することが確認されている。
【０２０】
この壁を，左右に挟むことで、渦巻き水流の減衰速度が遅く、より遠方にまで撹拌混合効果を維持させることを目的としており、壁機能材は水面上に浮上する部材に懸架されても避ければ、底部部材に固定されても良い。
同様に揺動反転運動、水流発生機も同様に水面に浮上する固定材に懸架したり、底面に固定させる手法を試み、必要に応じて移動が可能であり、敷設のために大がかりな工事を伴はないことを特徴としている。
【０２１】
添加した凝集剤の汚染物の凝集補足効果は、水中に浮上させた状態で、より長時間を維持させ、遠方にまで流動させえられるなら、添加凝集剤の重量当たりの処理水量は大きくことが説明される。
これらの要望により効果的に答えるためには、凝集剤の注入時点で、水中に細かい気泡を吹き込みながら、水中に分散させた凝集剤を沈降させず、水流に乗せて浮上しながら、遠方にまで流動させることは、目的とする作用機構に沿った効果を発揮していると判断される。
【０２２】
無機系の鉱物質のなかには、１２００万年前に海生貝類、特二枚貝、巻き貝等および海棲生物の骨格、遺骨等我密集し埋没堆積し、地下の高い圧力に伴う高温度によって粒状または網片状に固まり近く変動、隆起によって地上に現れたものを対象として汚濁物質の凝集機能を発揮させることができることが確認されている。
【０２３】
採掘した貝化石塊は、日本では北海道産が好ましく、これを微粉砕し、貝化石に含まれるケイ素成分を水洗除去し、得られた貝化石粉末の定性分析結果によれば、洗浄前の成分元素の構成比は表１の通うりであった。
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【０２４】
主成分は、炭酸カルシュウムであるが、その他に微量の酸化マグネシュウム（ＭｇＯ）や酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を始め、各種の成分を含有し、通常の貝殻とは異なり、微細に粉砕したものは多孔質であり、比表面積が大きく、吸着質が強く、同容積の活性炭の１／５の吸着力が得られる。
【０２５】
前記の貝化石に類似した特性を持った無機凝集機能剤に麦飯石があり、同様に多孔質であり、強い吸着力を持ち、ミネラルを溶出することが出来、溶存酸素量の向上機能を有している。
【０２６】
これらの無機系の複合型凝集効果発揮剤は、前記する貝化石とか麦飯石の如き汚濁物を吸着内蔵したり、汚濁質側の持つ荷電しを中和させる荷電子を供給して中和させる等して汚濁成分を引きつける凝集核として作用する機能物とこれらの汚濁質を引きつけた凝集核類を集合させる凝集剤の働きをする成分（石膏とかケイ酸化合物、硫酸バンド、高分子凝集剤等）からなる。
【０２４】
これらの無機系凝集機能発揮剤を構成する凝集核と連結させる凝集剤との配分比を調整させることで、処理対象液中に除去すべき分散する汚濁成分の組成に合わせてフロック形勢能力を強調したり、吸着機能を調整したり、凝集物の脱水性を強調したり、沈降速度を速めることを強調したり、等の要望に合わせて、成分比を変えることで、幅広い特徴を強調させることができる。
【０２５】
更に最終的な、汚濁物をどの様な処置をもくろむかによっては、処理対象水域の底に沈降体積させるか？、または、水域の底部より吹き込まれた微細気泡により、水面状に浮上させながら、すくい取る手法を用いるか？は、要望に応じて処理法は選択が可能になる。
【０２６】
【発明の実施の形態】
【実施例１】
北海道阿寒湖産の貝化石を焼成、乾燥後、粉砕した。
この貝化石の粉末を北海道立中央農業試験場で分析した所、水銀、砒素、カドミュウーム及び鉛のいずれも検出されないん物であった。
この貝化石粉末  ７０重量％と硫酸アルミニュウム粉末３０重量％とを混合して水質浄化剤とした。
【０２７】
【実施例２】
滋賀県守山市赤野井湾隔離水塊実験施設内の隔離水塊槽（縦横１０ｍ，水深１．５ｍ，水量１５０ｍ３）に湖水と汚泥を入れて、更に３．７ＫＷブロワーを入れ、空気量を毎分４ｍ３として、空気配管を槽底に配置させて汚泥を均一に分散させた後、ブロワーを停止しても濁水は２４ｈｒ放置後でも底を見過す様な透明にならないことを確認した。
【０２８】
その後、再度の同様な混合撹拌により、底部の汚泥を混合させることで、汚液状態を再現した。
その後、水槽の角の隅に、懸架構造物の翼の長さが３０ｃｍで、駆動消費電力が１２０Ｗで、揺動反転運動機構を維持し、揺動反転運動により発生する移動可能水量は、主水流が３００ｍ３／ｈｒであり、この主水流が引き起こす付搬副水流が８００〜１０００ｍ３／ｈｒであることが知られている機材を槽の底に設置して作動させた。
【０２９】
更に、この揺動反転運動回転翼の上部にて作り出される渦巻き水流の中に、【実施例１】に記載する無機系の凝固機能発揮剤を、５０ｇｒ／ｍｉｎの割りで連続的に３０分を投下させ後に、１０分間を連続運転後、揺動反転運動機構の稼働電源を切り、自然の循環水流に任した。
回転を停止した後、２時間の経過の後には、分散した泥汚成分が大きく凝固成長し、自重により底に沈降を開始して、６時間の後には底部が明確に見通し出来る所まで、透視度が得られる様になった。
【０３０】
この時の無機系凝集機能発揮剤の消費量は、１．５ｋｇであり、処理対象水１５ｍ３にたいしては、１／０．００００１であり、水流を起こさせるために消費して電力は、０．１２ｋｗ×０ｏ５÷１５０ｍ３＝０．０００４ＫＷ／ｍ３であることが算出される。
【０３１】
更に、他の汚濁物質の除去状態は、
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上記の結果に示すごとく、原水が著しき浄化されていることが明らかである。
【０３２】
【実施例３】
横幅２０ｍ，長さ１１２ｍ、深さ２．５ｍの長方形の貯溜水槽があり、この水槽には深さ２．０ｍであり保有液量は４５００ｍ３であり、この水槽水には、アオコが繁殖しており、全く透明度が得られない状態であった。
そこで、前記する【実施例２】に示す要領に従い、【実施例１】に示す無機系凝集機能発揮剤の注入混合送液操作を水槽の一方の隅でおこなった。
【０３３】
この凝集剤の混合注入操作には、水槽容量が大きいために、第一段目には１８ｃｍの小さな翼で、高速で（２１０ｒｐｍで）凝集機能剤の強力な吸引操作による水への浸漬分散操作を中心に濃厚な分散液を作る操作と、第二段目には、この一次分散の濃厚液を、第二段の大型翼（５０ｃｍ）を搭載した大水量（一次主水流：３０００ｍ３）の送液機能を有した揺動反転運動機構の吸引側に導き，凝集機能剤を拡散させようとする被処理対象液への希釈拡散させることで、遠くへの拡散と、大水量の送液で、凝集機能発揮剤の効果を必要とする全領域に、渦巻きを伴う混合水流として、水槽内の上下に混合操作を行き渡らせるために、壁面を利用した混合波動の伝達効果を利用を生かすこで、大型翼を有する揺動反転運動機構１基で十分に水槽全域を壁面に沿って、全周（２６５ｍ）を、流れが約１．５ｈｒで１周することが確認され、凝集機能剤の注入速度を１２０ｇｒ／ｍｉｎの割合いで、３ｈｒを連続的に続けることで、アオコが筋状に凝集状態で浮上し、筋状の間では、水槽の下部が見通しが出来る様な浄化状態にまで、水槽内に分散していたアオコが全て凝集分離ができた。
【０３４】
この様に凝集の完了での消費した凝集機能剤は２１．６  ｋｇであり、全水量体積比は、０．０２１／４５００＝０．０００００４６と非常に少なく効果的に作用していると言える。
更に凝集状態のアオコ成長粒子は、全周する水流帯に、水槽の端の底より、微細な気泡発生させる分離操作を併用することで、微細な気泡が成長したアオコ粒子に付着して、水面上に浮上することより、凝集機能発揮剤の注入された流れとは逆方向の水面に、集合棒を敷設して、流れに沿って浮上した凝集アオコ群を集める操作を行い、集合物を水面吸引操作などで除去することができる。
この様な浮上分離操作を併用することで、運転開始後約８ＨＲ後には全水域面を清浄水で満たす事に成功した。
【図面の簡単な説明】
【０３５】
【図１】：揺動反転運動機構  超省エネでの送液運動を可能とする運動機構を説明するものである。相互の、駆動伝達軸（２）の、相反する方向の回転により、互いの先端部（３）が、交互に、位置を上下と、左右に移動しながら、揚力翼を回転させながら、前面に送水を開始する。
【図２】：揺動反転運動機構に伴う吸引混合撹拌水流  揺動反転運動により発生された水流が、幅広い面積の水域に、拡散させようとする、無機系の凝集剤を渦巻き水流に乗って、微細に拡散されながら、幅広い分野に拡散されることを示す。
【０３６】
【符号の説明】
図１：揺動反転運動機構
１：揚力翼＝懸架構造物
２：回転伝達棒＝駆動伝達軸
３：回転伝達棒の互いの先端部
４：二個以上の間接接合部


【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】追加
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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