(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体に含まれた有機物を磁気作用によって凝集させる磁気凝集ユニットと、
前記有機物の凝集体を含んだ流体にオゾンガスを注入してからキャビテーションを生じさせるオゾン処理ユニットと、
タンク本体の上部に空間部、下部に活性炭フィルターを収蔵してなり、前記キャビテーションが消滅したあとの流体に残存しているオゾンバブルを、前記空間部を通じて気液分離によって除去し、更にその流体に溶存しているオゾンを前記活性炭フィルターによって吸着し分解する気液分離ユニットと、
前記有機物の凝集体を除去する濾過ユニットとが直列に配された管路を有し、
前記磁気凝集ユニットに原水を供給して前記濾過ユニットから、オゾンが除去されかつ酸素がナノバブルとして封じ込められた処理水を得ることを特徴とする原水処理装置。
【請求項２】
前記磁気凝集ユニットと、前記オゾン処理ユニットとが一体型処理ユニットに一体形成されていることを特徴とする請求項１に記載の原水処理装置。
【請求項３】
２以上の前記一体型処理ユニットが直列に配されていることを特徴とする請求項３に記載の原水処理装置。
【請求項４】
前記オゾン処理ユニットは、
流体を通じさせる流路が形成された本体と、
前記流路の上流側に設けられ、流体を旋回流にする固定プロペラと、
前記旋回流の中心部近傍にオゾンガスを放出するガス放出口と、
前記流路の下流側に設けられ、該流路を局所的又は部分的に規制することで流体を加速してキャビテーションを生じさせる流体加速構造とからなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の原水処理装置。
【請求項５】
前記気液分離ユニットは、オゾンを吸着分解する活性炭フィルターを備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の原水処理装置。
【請求項６】
前記原水は海水であって、前記処理水を淡水と濃塩水とに分離する逆浸透膜ユニットが前記管路の終端部に配されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の原水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原水に含まれている有機物を、薬剤の添加なしに浄化する原水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
前記のような原水処理装置の従来技術の例として次の特許文献には、被処理水に磁気力を作用させ、更にオゾンを注入して攪拌させる第１磁気処理反応器と、第１磁気処理反応器からの被処理水を導いて凝集物質を除去する第１濾過器と、第１濾過器からの被処理水を導いて磁気力を作用させ、更にオゾンを注入して攪拌させる第２磁気処理反応器と、第２磁気処理反応器からの被処理水を導いて活性炭からなる触媒層により酸化・分解を行わせる反応槽と、反応槽からの被処理水を導いて凝集物質を除去する第２濾過器と、第２濾過器から出た処理水を貯溜する処理水用貯溜タンクと、この処理水用貯溜タンク内の処理水を導き、逆浸透膜または限外濾過膜を通過させて飲料水を得る濾過ユニットを備えた造水システム（造水用車両）が記載されている。これにより有機物が完全に除去された飲料水が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許４４１２２７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで近時、酸素ナノバブルを含んだ水は、例えば淡水魚と海水魚とを同一の水槽で飼育可能になる等の特異な効果が見出されており、様々な応用が期待されている。しかしながら前記特許文献には酸素ナノバブルについての言及はない。またオゾンは人体、生物にとって一般に有害である。そして前記特許文献の構成では、被処理水に注入されたオゾンはバブルあるいは溶存オゾンとして残っていると考えられるのであるが、被処理水からのオゾン除去については詳細に記載されていない。
これに対して本発明者らは、原水の処理過程で酸素のナノバブルを生じさせる方法について鋭意研究し、その結果、前記特許文献の構成を改良することで、流体に酸素のナノバブルを生じさせることが可能であるという知見を得た。また同時に流体からオゾンバブルを略完全に除去することが可能なことも見出した。本発明は、これらの研究成果として、オゾンが除去されかつ酸素がナノバブルとして封じ込められた処理水が得られる原水処理装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による原水処理装置は、流体に含まれた有機物を磁気作用によって凝集させる磁気凝集ユニットと、前記有機物の凝集体を含んだ流体にオゾンガスを注入してからキャビテーションを生じさせるオゾン処理ユニットと、タンク本体の上部に空間部、下部に活性炭フィルターを収蔵してなり、前記キャビテーションが消滅したあとの流体に残存しているオゾンバブルを、前記空間部を通じて気液分離によって除去し、更にその流体に溶存しているオゾンを前記活性炭フィルターによって吸着し分解する気液分離ユニットと、前記有機物の凝集体を除去する濾過ユニットとが直列に配された管路を有し、前記磁気凝集ユニットに原水を供給して前記濾過ユニットから、オゾンが除去されかつ酸素がナノバブルとして封じ込められた処理水を得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明による原水処理装置は、気液分離ユニットによって流体からオゾンバブルを分離、除去する。また流体に含まれているバブルをキャビテーションの消滅時にナノバブルにまで粉砕する。その結果、オゾンが除去されかつ酸素がナノバブルとして封じ込められた処理水が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態の一例とされる原水処理装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２】磁気凝集ユニットの基本構成を示す縦断面図である。
【図３】（ａ）はオゾン処理ユニットの一例の基本構成を示す縦断面図、（ｂ）、（ｃ）いずれもその横断面図である。
【図４】キャビテーション現象を説明する流路の簡単な断面図である。
【図５】（ａ）はオゾン処理ユニットの変形例の基本構成を示す縦断面図、（ｂ）、（ｃ）はいずれもその横断面図である。
【図６】オゾン処理ユニットの他の変形例の基本構成を示す縦断面図、（ｂ）はその横断面図である。
【図７】気液分離ユニットの基本構成を示す縦断面図である。
【図８】濾過ユニットの基本構成を示す縦断面図である。
【図９】磁気凝集ユニットと、オゾン処理ユニットとを一体型させて形成した処理ユニットの縦断面図である。
【図１０】実施形態の他例とされる原水処理装置の基本構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、実施形態の一例とされる原水処理装置の基本構成を示すブロック図である。
原水処理装置１は、流体に含まれた有機物を磁気作用によって凝集させる磁気凝集ユニット１１と、有機物の凝集体を含んだ流体にオゾンガスを注入してからキャビテーションを生じさせるオゾン処理ユニット１２と、そのキャビテーションが消滅したあとに残存しているオゾンバブルを排出する気液分離ユニット１３と、有機物の凝集体を除去する濾過ユニット１４とが直列に配された管路１５を有している。
【０００９】
管路１５の上流側には原水を送水するためのポンプ装置１６が設けられている。ポンプ装置１６は、その種別に特段の制限はなく、例えば渦巻きポンプ、ピストンポンプ等、一般的なものを用いることができる。なおポンプ装置１６は流体の汚染源になり得るから、ポンプ装置１６のみで濾過ユニット１４まで送水が行えるように構成するとよい。
原水処理装置１をこのように構成とし、ポンプ装置１６によって磁気凝集ユニット１１に原水を供給すれば、濾過ユニット１４から、オゾンが除去されかつ酸素がナノバブルとして封じ込められた処理水が得られる。
【００１０】
オゾン供給装置１７は、オゾン処理ユニット１２にオゾンガスを供給する要素である。オゾン供給装置１７は、オゾンガスを予め充填したガスタンクで構成してもよいし、オゾン生成装置、すなわち紫外線又は放電等によって酸素ガス又は空気の一部をオゾンに変える装置であってもよい。なおここに云うオゾンガスは濃度１００％のものではなく、オゾンと酸素の混合ガス、オゾンを含んだ空気等、オゾン以外に少なくとも酸素を含むものである。
【００１１】
オゾン分解装置１８は、気液分離ユニット１３、濾過ユニット１４等から排出されたオゾンガスを分解してから空気中へ放出させる要素である。オゾン分解装置１８の構成は特に制限されない。例えば加熱によってオゾンを熱分解させてもよく、二酸化マンガン等の触媒によってオゾンを自己分解させてもよい。なおオゾン分解装置１８から一部のオゾンガスをオゾン供給装置１７に戻すような変形も考えられる。
【００１２】
ユニット間を連結する配管１９は、硬質塩化ビニルやポリエチレンからなる樹脂管、あるいはそのような樹脂でライニングされた鋼管等を用いて、流体の汚染等を抑えることが望ましい。
【００１３】
以下、前記ユニットの各々について図面を参照しながら構成と作用原理とを説明する。
図２は、磁気凝集ユニットの基本構成を示す縦断面図である。
磁気凝集ユニット１１は、流体を通じさせる流路１１ａが形成された本体１１ｂと、流路１１ａの中に配列された複数の永久磁石１１ｃ…からなる。
本体１１ｂは、基本的に管形状であるから、例えば硬質塩化ビニルからなる樹脂管、あるいは非磁性のステンレス鋼管等を用いて形成するとよい。
永久磁石１１ｃ…は、同極性の磁極同士が向かい合うように連結されて、流路１１ａの中心線上に配置されている。同極性の磁極同士を向かい合わせることで、磁石間の間隙から径方向に広がる磁界が得られる。永久磁石１１ｃ…をこのように連結するには、例えば永久磁石１１ｃ…の各々の中心線に貫通孔を設けておき、通しボルトによって永久磁石１１ｃ…全体を貫通してボルト止めすればよい。なおこの永久磁石１１ｃ…は両端部が支持部材１１ｄによって本体１１ｂに固定されている。
【００１４】
磁気凝集ユニット１１は磁気作用によって有機物を凝集させる。磁気作用による有機物凝集の原理は完全に解明されてはいないが、流体が磁界内を通過する際にコロイド（懸濁物質）の界面電位が低下して凝縮すると考えられる。発明者らの実験では、有機物凝集の効果が確実に得られている。
この磁気凝集ユニット１１では、流体は、流路１１ａの中心線部分から径方向に広がる２次元的な磁界に直交する方向に流れるので、磁界から受ける作用も大きくなり、有機物を効率的に凝集できる。このようにして有機物を凝集させて嵩を大きくすれば、後述する濾過ユニット１４によって有機物を捕集するのが容易になる。
【００１５】
図３（ａ）はオゾン処理ユニットの一例の基本構成を示す縦断面図、図３（ｂ）、（ｃ）はそのオゾン処理ユニットの断面を異ならせた横断面図である。図３（ａ）では、図３（ｂ）、（ｃ）に対応する断面I、IIを一点鎖線で表している。一点鎖線の両端矢印は視線方向である。
【００１６】
オゾン処理ユニット１２は、流体を通じさせる流路１２ａが形成された本体１２ｂと、流路１２ａの上流側に設けられ、流体を旋回流にする固定プロペラ１２ｃと、旋回流の中心部近傍にオゾンガスを放出するガス放出口１２ｄと、流路１２ａの下流側に設けられ、流路１２ａを局所的又は部分的に規制することで流体を加速してキャビテーションを生じさせる流体加速構造１２ｅとからなる。
【００１７】
本体１２ｂは基本的に管形状であるから、例えば硬質塩化ビニルからなる樹脂管、そのような樹脂でライニングされた普通鋼管、あるいはステンレス鋼管等を用いて形成するとよい。
固定プロペラ１２ｃは、流路１２ａを通じる流体を旋回流として加速できれば、その構成すなわち翼の数、形状は問わない。この例では、固定プロペラ１２ｃは４翼のものを用いている。固定プロペラ１２ｃの素材としては、ステンレス系スチール等が適している。
ガス管１２ｆは、流路１２ａ内にオゾンガスを導入するための管路であって、ガス放出口１２ｄは、固定プロペラ１２ｃの中心線上の下流側に設けられている。固定プロペラ１２ｃは、流路１２ａの壁面に固定されていてもよいし、ガス管１２ｆに固定されていてもよい。
流体加速構造１２ｅは、流路１２ａを局所的又は部分的に規制することで流体を加速することができれば、その構造、形状は問わない。この例の流体加速構造１２ｅは流路１２ａの壁面から中心線に向けて立設された複数の円柱体１２ｇ…としている。複数の円柱体１２ｇ…は、流路１２ａの同一横断面上で９０度毎の放射状に配置されている４本を一組とし、その複数組を４５度ずつずらしながら直列させるように、配置されている。
【００１８】
オゾン処理ユニット１２の作用原理は次のようなものである。
オゾン処理ユニット１２の流路１２ａに流入した流体は固定プロペラ１２ｃによって進行方向が変えられて、固定プロペラ１２ｃの下流側で旋回流になる。旋回流の中心線付近の流体は遠心力を受けて圧力が低くなる。このため、その領域にガス放出口１２ｄを設けておけば、オゾンガスを加圧しなくても流体中にオゾンガスを自然放出することが可能になる。流体に注入されたオゾンガスはオゾンと酸素を含んでいるので、そこから形成されたオゾンバブルも成分としてオゾンと酸素を含んでいる。
【００１９】
旋回流は均一な流れではないので、オゾンバブルはその流れの中で引き伸ばされたり千切られたりして微細化される。旋回流は下流側にある流体加速構造１２ｅに到達すると、その旋回が急速に弱められるため強いせん断力を受け、オゾンバブルが微細化されてマイクロバブル（直径数十ミクロン）になる。この時点で、流体にはオゾンや酸素が略飽和状態まで溶解すると考えられる。オゾンは強い酸化力を有しており、有機物を酸化分解し、微生物を殺菌する作用がある。固定プロペラ１２ｃと流体加速構造１２ｅとの間の領域では、基本的にオゾンを主体とする有機物の酸化、分解が行われる。
【００２０】
その後流体が流体加速構造１２ｅを通過するときにはキャビテーション現象が発生する。
図４は、流体加速構造によって生じるキャビテーション現象を説明する簡単な断面図である。ここでは流体加速構造１２ｅを単純化して球体としている。流体は流体加速構造１２ｅの近傍を通過するとき、迂回のために進行方向が変わりかつ流路１２ａも狭められるため加速される。この加速によって水圧が飽和蒸気圧よりも低くなると局所的な沸騰が生じる。このような局所的な沸騰がキャビテーション現象であって、これによって微小な蒸気バブルが多量に発生する。蒸気バブルは水圧に応じて拡大あるいは縮小されるが、流体加速構造１２ｅから遠ざかって水圧が飽和水蒸気圧以上になると急速に圧縮されて崩壊する。この圧縮は断熱圧縮であって、１００ＭＰｓ、５０００Ｋ程に達する高エネルギー場が局所的に形成される。そのため水分子が熱分解されてヒドラキシラジカル（ＯＨ）等が生成される。ヒドラキシラジカルは最も強力な酸化剤の一つであって、有機物の酸化を著しく促進するので、通常ではオゾンと反応し難い例えば農薬のような難分解性物質でも効率的な酸化が可能になる。すなわち流体加速構造１２ｅの領域では、オゾンとヒドラキシラジカルとが協働した有機物の酸化、分解が行われる。また蒸気バブルの崩壊によって放射された衝撃波によって、オゾンバブルが粉砕されてナノバブルが発生する。
【００２１】
オゾン処理ユニット１２はこのような作用原理であり、溶存オゾンによって有機物を効果的に酸化分解し、微生物を殺菌することが可能である。溶存オゾンは有機物の酸化や自己分解によって消耗するが、その消耗分はオゾンバブルからの溶解によって補充される。すなわちオゾンバブルは溶存オゾンの供給源として機能するので、溶存オゾンの濃度は略一定に保たれる。このようにしてオゾンバブルからオゾンが溶解していけば、そのバブル内の酸素比率が高くなるので、オゾンバブルは徐々に酸素バブルに変化していく。この結果、オゾン処理ユニット１２を通過した流体は、酸素マイクロバブル、ナノバブルを含んだものになる。
【００２２】
なおオゾン処理ユニット１２に注入されたオゾンガスを固定プロペラ１２ｃで生じさせた旋回流によってマイクロバブルまで微細化するためには、固定プロペラ１２ｃの形状、固定プロペラ１２ｃと流体加速構造１２ｅとの間隔等を吟味し、固定プロペラ１２ｃ部分での流速、水圧等を最適化する必要がある。また流体加速構造１２ｅによってキャビテーション現象を生じさせるには、流体加速構造１２ｅの形状、配置を吟味し、更に流体加速構造１２ｅの部分における流速、水圧等を最適化する必要がある。
オゾン処理ユニット１２において、オゾンガスをマイクロバブルまで微細化すること、及びキャビテーション現象を生じさせることは、酸素ナノバブルを得るための非常に重要な鍵となっている。
【００２３】
オゾン処理ユニット１２は、以下に説明するように様々な変形が可能であるが、有機物を効果的に酸化分解し、微生物を殺菌する等の効果を得るため、実験によって、良好な固定プロペラ１２ｃの形状、固定プロペラ１２ｃと流体加速構造１２ｅとの間隔、流速、水圧等を求めることが重要である。
【００２４】
以下、オゾン処理ユニットの変形例を説明する。
図５（ａ）はオゾン処理ユニットの変形例の基本構成を示す縦断面図、図５（ｂ）、（ｃ）はそのオゾン処理ユニットの断面を異ならせた横断面図である。図５（ａ）では、図５（ｂ）、（ｃ）に対応する断面III、IVを一点鎖線で表している。なお図３（ａ）…（ｃ）に示した例に共通する要素には同一の参照符号を付けて説明を省略する。
この例では、固定プロペラ１２ｃは、２翼のものを用いている。また流体加速構造１２ｅは、流路の壁面から中心線に向けて立設された複数の円柱体１２ｇ…とし、円柱体の各々に円盤型の頭部１２ｈを設けている。複数の円柱体１２ｇ…は、流路の同一横断面上で９０度毎の放射状に配置されている４本を一組とし、背の高い円柱体１２ｇ…からなる組と、背の低い円柱体１２ｇ…からなる組とを、４５度ずつずらしながら直列させるように、配置されている。
【００２５】
図６（ａ）はオゾン処理ユニットの他の変形例の基本構成を示す縦断面図、図６（ｂ）はそのオゾン処理ユニットの横断面図である。図６（ａ）では、図６（ｂ）に対応する断面Vを一点鎖線で表している。なお図３（ａ）…（ｃ）に示した例に共通する要素には同一の参照符号を付けて説明を省略する。
この例では、流体加速構造１２ｅは、オリフィス１２ｈが形成された複数の隔壁１２ｉ…で構成されている。複数の隔壁１２ｉ・・・は流路を遮断するように所定間隔で配置されている。オリフィス１２ｈは先細りの円錐面になっている。
【００２６】
図７は、気液分離ユニットの基本構成を示す縦断面図である。
気液分離ユニット１３は、タンク型の本体１３ａを有している。本体１３ａは、ステンレス鋼等で形成するとよい。あるいは普通鋼材で形成し樹脂等でライニングしてもよい。
本体１３ａの側面上部に給水口１３ｂ、上端部に気体放出口１３ｃ、下端部に出水口１３ｄが設けられている。
給水口１３ｂは分散ノズル１３ｅに連通されている。分散ノズル１３ｅは送水されてきた流体をシャワー状にして斜め下方に放出させる。
分散ノズル１３ｅの下方には、分散ノズル１３ｅから放出された水滴を受ける受板１３ｆが固定されている。受板１３ｆは、本体１３ａよりも僅かに小径であって、平坦な底面と、数センチ程度の高さを有する周壁からなる盆形状の板体である。受板１３ｆは例えばステンレス鋼等で形成するとよい。受板１３ｆの底面には小孔を複数設けてもよい。
更に受板１３ｆの下方に、活性炭フィルター１３ｇが設けられている。活性炭フィルター１３ｇは、受板１３ｆとの間に所定の間隔があり、かつ本体１３ａの周壁との間には隙間がないように配置されている。活性炭フィルター１３ｇは予め成形されたものでもよいし、金網等の支持材１３ｈを本体１３ａの下部に配置し、その上に粒状活性炭１３ｉを堆積させて構成してもよい。
気体放出口１３ｃにはフロート弁１３ｊが設けられている。フロート弁１３ｊは、下方に延ばしたフロート部１３ｋの上下動に従って閉、開弁する。
出水口１３ｄには、調圧弁１３ｍが設けられている。調圧弁１３ｍは弁位置の水圧に従って開、閉弁するタイプである。
【００２７】
気液分離ユニット１３の作用原理は次のようである。
事前調節として、受板１３ｆと活性炭フィルター１３ｇとの間にフロート弁１３ｊ、調圧弁１３ｍの開、閉弁のための基準水位を定め、フロート弁１３ｊは、水位がその基準水位を超えていれば閉弁し、基準水位以下であれば開弁するように、フロート部１３ｋの高さを調節しておく。一方調圧弁１３ｍは、本体１３ａの空間が大気圧であるとき、水位がその基準水位を超えていれば開弁し、基準水位以下であれば閉弁するように、作動点を調節しておく。このようにフロート弁１３ｊ、調圧弁１３ｍの作動点を事前調節しておけば、本体１３ａの水位を略その基準水位に保つことができる。なお調圧弁１３ｍの作動点とする水位は、その基準水位よりも幾分高くしてもよい。
気液分離ユニット１３は、送られてきた流体を分散ノズル１３ｅによってシャワー状にして受板１３ｆに衝突させ、受板１３ｆによって跳ね返させることで、本体１３ａの空間に水滴が充満した状態とし、水滴からオゾンバブルが放出されるようにする。水滴は小さくなるほど体積当たりの表面積が大きくなるので、オゾンバブルを容易に脱出させることができる。また受板１３ｆは流体が低水位に溜まった状態になるが、そのためにその流体の体積当たりの表面積が大きくなるので、そこから脱出するオゾンバブルも多くなる。
受板１３ｆの周壁から溢れた流体は下方に落下して、その下に溜まっている水面を攪拌する。これによってその水面付近にあるオゾンバブルの脱出も促される。これらの結果、流体からオゾンバブルの大半が除去される。こうして除去されたオゾンガスはフロート弁１３ｊが開弁したときに気体放出口１３ｃから放出される。
活性炭フィルター１３ｇは、溶存オゾンやオゾンバブルを吸着、蓄積して分解する作用を有している。具体的には、活性炭がオゾンを吸着、蓄積し、そのため高濃度になったオゾンが活性炭と反応してＣＯ２が生成される。また高濃度のオゾンは有機物と反応してその有機物を酸化、分解する。なお活性炭による反応は低温では不活発になるので、ヒーター等によって気液分離ユニット１３を保温、加熱するとよい。
このようにして流体から溶存オゾン、オゾンバブルが略完全に除去される。一方溶存酸素や酸素ナノバブルは、溶存オゾン、オゾンバブルと比べると活性炭フィルター１３ｇに吸着され難い。そのため、活性炭フィルター１３ｇを通過した後の流体は溶存酸素と酸素ナノバブルを多く含んだものになる。
【００２８】
気液分離ユニット１３はこのような作用原理であり、流体は、オゾンバブル、溶存オゾンが略完全に除かれているので、生物や環境に対して安全なものになる。なおオゾンバブルや溶存オゾンは水面から自然に蒸発していくので、注水口から送られてくる時間当たりの水量を勘案し、流体が気液分離ユニット１３に一定時間（５〜１０分）以上滞留するようにすれば、流体からオゾンを除去する作用が強化できる。
【００２９】
図８は濾過ユニットの基本構成を示す縦断面図である。
濾過ユニット１４は、タンク型の本体１４ａを有している。本体１４ａは、ステンレス鋼等で形成するとよい。あるいは一般鋼材で形成し樹脂等でライニングしてもよい。
本体１４ａの下端部に給水口１４ｂ、上端部に気体放出口１４ｃ、側面上部に出水口１４ｄが設けられている。
気体放出口１４ｃにはフロート弁１４ｅが設けられている。フロート弁１４ｅは、下方に延ばしたフロート部１４ｆの上下動に従って閉、開弁するようになっている。
出水口１４ｄは、オーバーフローによって出水が制御されるようにしている。ただしオーバーフロー中に出水口１４ｄを通じて本体１４ａの空間と外部とが連通しないように、出水口１４ｄは本体１４ａの内側で下方に屈曲されている。更に出水口１４ｄにはサイホン現象を防ぐための通気口１４ｇも設けている。吸気口１４ｇは流体の噴出しを防止するための逆止弁を設けてもよい（図示なし）。
濾過フィルター１４ｈは、金網等の支持材１４ｉを本体１４ａの下部に配置し、その上に粒径が異なる複数種別の粗砂乃至細砂１４ｊ、ｋ、ｍを上にいくほど粒径が小さくなるように層状に堆積させることで構成されている。最も粒径の小さな砂種としてはガーネット砂を用いてもよい。
濾過ユニット１４の作用原理は次のようである。
事前調節として、フロート弁１４ｅは、開、閉弁のための基準水位が出水口１４ｄのオーバーフロー水位よりも高い水準になるようにフロート部１４ｆの高さを調節しておく。これによりロート弁１４ｅは基本的に開弁した状態のままになる。
濾過ユニット１４に送られてくる流体は、磁気凝集ユニット１１で凝集された粗大な有機物を含んでいる。このような有機物は、本体１４ａを上昇していく途中で濾過フィルター１４ｈによって容易に捕集される。こうして捕集された有機物の一部は、流体に僅かに残っている溶存オゾンやオゾンバブルによって酸化分解される。これにより流体に残っている溶存オゾン、オゾンバブルが更に減少する。一方、溶存酸素や酸素ナノバブルは濾過フィルター１４ｈではそれほど吸着されない。
濾過ユニット１４は、このような作用原理になっているので、流体に含まれている有機物を効率的に捕集して酸化分解することができる。
なお濾過ユニット１４でも、送られてくる時間当たりの水量を勘案して、流体が濾過ユニット１４に一定時間（５〜１０分）以上滞留するように本体１４ａの容量を定めれば、流体に僅かに残っているオゾンを除去する作用が強化できる。
【００３０】
本実施形態の基本構成及び作用原理は前記の通りであり、磁気凝集ユニット１１に原水を供給すれば、何ら薬剤を添加することなしに、濾過ユニット１４から有機物が除去され、かつ酸素がナノバブルとして封じ込められた処理水が得られる。この処理水は非常に衛生的であり、例えば食品の洗浄、魚類等の飼育等に好適に用いることができる。
【００３１】
図９は磁気凝集ユニットと、オゾン処理ユニット１２とを一体型させて形成した一体型処理ユニットの縦断面図である。図２に示した磁気凝集ユニット１１、図３（ａ）…（ｃ）に示したオゾン処理ユニット１２に共通する要素には同一の参照符号を付けて説明を省略する。
前記のように磁気凝集ユニット１１、オゾン処理ユニット１２は、本体１１ｂ、１２ｂが管形状なので、これらを一体型処理ユニット２０として形成するのは比較的容易である。これに対して気液分離ユニット１３、濾過ユニット１４は、本体１３ａ、１３ｂがタンク型なので、他のユニットと一体的に形成するのは難しい。
一体型処理ユニット２０は特に機能が追加されるわけではないが、ユニット間を連結するための配管が不要になり圧力損失が抑えられる。また配管コストも抑えられ、原水処理装置１の組立て作業も容易になる。なお磁気凝集ユニット１１と、オゾン処理ユニット１２とを一体に形成する場合、本体２０ｂに形成する流路２０ａを全体で共通とせず、部位毎に異ならせてもよい。例えば磁気凝集ユニット１１の流路１１ａは永久磁石１１ｃ…の分だけ狭くなるので、一体型処理ユニット２０では磁気凝集ユニット１１に相当する部分の流路２０ａを広くする等が考えられる。
【００３２】
図１０は、実施形態の他例とされる原水処理装置の基本構成を示すブロック図である。図１に示した例に共通する要素には同一の参照符号を付けて説明を省略する。
本実施形態は、海水を処理することを想定したもので、図８に示した一体型処理ユニット１５を複数用いることが特徴である。
【００３３】
原水処理装置１は、第１の一体型処理ユニット２０（１）と、第１の濾過ユニット１４（１）と、第２の一体型処理ユニット２０（２）と、気液分離ユニット１３と、第２の濾過ユニット１４（２）とが直列に配された一次管路１５を有している。つまり第１の複合処理ユニット２０（１）と、第２の複合処理ユニット２０（２）が、第１の濾過ユニット１４（１）を介して直列に配された一次管路１５を有する。一次管路１５の上流側には原水を送水するためのポンプ装置１６が設けられている。ポンプ装置１６は、第２の濾過ユニット１４（２）まで単独で送水が行えるものを用いる。
一次管路１５をこのような構成とすれば、磁気凝集、オゾン処理、濾過からなる一連の処理が２回行われることになるので、原水に含まれていた有機物をより完全に除去して、処理水の品質を食品関係、医療関係に用いることが可能なレベルまで高めることができる。
【００３４】
原水処理装置１は、一次管路１５で処理された処理水を溜める処理水タンク２１と、高圧ポンプ装置２２と、処理水を淡水と濃塩水とに分離する逆浸透膜ユニット２３とが直列に配された二次管路２４を更に有している。
処理水タンクは、一次管路１５から排出された処理水を貯留できればよく、その素材、構成は特に制限されない。その素材としては、樹脂、樹脂ライニングされた普通鋼、ステンレス鋼等を用いればよい。
高圧ポンプ装置２２は、逆浸透膜ユニット２３での処理水逆浸透に要する水圧５〜１０ＭＰｓ程度を発生できれば、その種別は特に制限されない。例えばタービンポンプ、プランジャーポンプ等が考えられる。
逆浸透膜ユニット２３は、公知のクロスフロー方式のものである。この方式では逆浸透膜の表面に沿って一定方向に処理水を流し続け、処理水から淡水を濾過した後の濃塩水を連続的に排出することで、微粒子や不純物の膜への付着を抑えて膜の寿命を長くする。逆浸透膜ユニット２３に送られてくる処理水は一次管路１５の処理によって既に有機物が略完全に除去されているので、膜の寿命が一層長くなる。
【００３５】
本実施形態では、一次管路１５において磁気凝集、オゾン処理、濾過からなる浄水処理が２回行われることになり、原水に含まれていた有機物が前記実施形態よりも更に除去される。処理水からオゾンバブルが完全に除去される点は前記実施形態と同様である。また処理水に含まれる酸素ナノバブルは前記実施形態よりも多くなると考えられる。
【００３６】
二次管路２４で処理水は淡水と濃塩水とに分離されるが、逆浸透膜で濾過された淡水は有機物、微生物等が完全に除去されており、ミネラル成分もほとんど残っていない。ただし溶存酸素や酸素ナノバブルは逆浸透膜で阻止されず一部が透過する。こうして生成された淡水は飲料用に適しており、また食料関係、医療関係にも好適であり、更に酸素ナノバブルによる特異な効果も期待できる。
一方、分離された濃塩水も浄化用薬剤等を全く含んでいないので、食料関係に用いることが可能であり、また海洋に投棄した場合でも環境に悪影響を与えない。
【符号の説明】
【００３７】
１        原水処理装置
１１      磁気凝集ユニット
１２      オゾン処理ユニット
１２ａ    流路
１２ｂ    本体
１２ｃ    固定プロペラ
１２ｄ    ガス放出口
１２ｅ    流体加速構造
１３      気液分離ユニット
１３ｇ    活性炭フィルター
１４      濾過ユニット
１５      管路
２０      一体型処理ユニット
２３      逆浸透膜ユニット
【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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