(57)【要約】 【課題】  無機化合物、有機塩素化合物等による、土壌、地下水の汚染及び窒素酸化物の処理を、その発生源において小規模で高度処理することの可能な多目的脱気装置を提供する。【解決手段】  高真空系の中で行われる高周波電解と、超音波によるキャビテイの種類を目的に合わせて選定し、キャビテイを圧縮破壊することにより、誘発する高熱エネルギーを利用して酸化力の高いキドロキシラジカルを生成し、無機、有機塩素化合物の分解と殺菌を無薬品で果たすことにより解決する。【選択図】  図２
2005238010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送水ポンプの両側に設けた一対の方向制御弁の間に、両制御弁の操作によって切り換わる主循環路と副循環路とを有し、前記主循環路には、電気エネルギーを付与することで被処理水をアルカリに傾ける高周波電解装置と、真空装置により減圧された脱気室内で被処理水を壁面に噴射衝突させて、衝突した被処理水の上方へ流れる水を、壁面から剥離することなく膜状に維持して流下させる脱気処理装置と、前記脱気処理装置内で超音波エネルギーの付与された被処理水に誘起される蒸気性キャビテイを圧縮して破壊する超音波照射装置とを備え、前記副循環路には、主循環路で脱気処理された処理水を貯水し、主循環路へ送水するためのタンクを備えていることを特徴とする多目的脱気装置。
【請求項２】
主循環路における脱気処理が、加圧された高圧の被処理水へ高周波電解装置により電気的エネルギーを与えてから、この被処理水を高真空に減圧された円筒状の脱気処理装置内へ供給して、脱気処理装置底部に設けられた超音波照射装置により超音波エネルギーを付与するとともに、この被処理水を脱気処理装置内中央部から脱気処理装置の内壁に向け噴射して、衝突によって上方へ流れる水を壁面から剥離することなく膜状に流下させることで、水中の揮発性物質を分離する脱気処理を、循環して連続的に繰返すことのできる構成を備えている請求項１に記載の多目的脱気装置。
【請求項３】
主循環路が、送水ポンプの両側に、給水／循環、の一次側方向制御弁と、循環／排水、の二次側方向制御弁を備え、始動時は一次側方向制御弁を、給水、二次側方向制御弁を、循環、として、原水槽からの被処理水を、高周波電解装置を通して脱気処理装置へ所定量供給して噴流処理を行う一次処理と、前記一次処理を終えた後、一次側方向制御弁を、循環、二次側方向制御弁を、循環、として、脱気処理装置による循環噴流処理を所定時間継続する二次処理とを行い、次に、一次側方向制御弁を、循環、二次側方向制御弁を、排水、として、副循環路により前記の脱気処理された処理水をバッファータンクへ移送し、このタンクからの溢流水を原水槽へ戻すための三次処理とを行える構成を備えている請求項１または２に記載の多目的脱気装置。
【請求項４】
主循環路に設けられる高周波電解装置が、金属を高級誘電体で被覆した駆動極と、この駆動極と所定の間隔を保持して同軸状に覆設した金属管状の裸電極とを対極とし、これらの電極の間に被処理水を通水している二極間に、交播電流を印加して構成する交流コンデンサー型の装置である請求項１乃至３のいずれかに記載の多目的脱気装置。
【請求項５】
主循環路に設けられ脱気処理装置が、円筒状の脱気室と、主循環路と接続されるようにして脱気処理装置内中央部に同軸状に設けられた円筒状の噴射室と、前記脱気室と噴射室との間に同軸状に設けられた内筒と、前記噴射室から放射状に突設された複数個の噴射ノズルとからなり、脱気室と、噴射室と、内筒の各上端は共通の上蓋により閉じられ、内筒は下端が貯留水面付近まで延びているような長さを有し、噴射ノズルが内筒を貫通して被処理水を脱気室内周面に噴射させるように構成されている請求項１乃至３のいずれかに記載の多目的脱気装置。
【請求項６】
脱気装置が、噴流室と、内筒とを、下端が貯留水面付近まで延びているような長さとして、噴射室から突出する長い噴射ノズルが内筒を貫通して被処理水を脱気室内周面へ噴射し、噴射室から突出する短い噴射ノズルが被処理水を内筒内周面へ噴射するように構成されている請求項１乃至３及び５のいずれかに記載の多目的脱気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場排水、廃棄物埋立地の浸出水、土壌、地下水等から、揮発性物質を除去することにより、汚染ガス成分を脱気した水溶液に置換するシステム装置に関するものであり、例えば、水中の重炭酸の分解による炭酸ガス除去効果に起因するアルカリ化、ヒドロキシラジカルの生成に起因する殺菌、及び、有機無機化合物の分解、脱臭除去効果によって得られる環境保全などを目的とした汎用型の多目的脱気装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、排水、用水の処理には、化学的処理による方法が一般的に用いられており、その単位的操作は、ｐＨの調整、薬品による凝集、酸化、還元、イオン交換、電解、抽出等による方法で、処理対象物により取捨選択して利用されている。
【０００３】
一般に、浮遊物の処理には、凝集沈殿、ろ過、マイクロスクリーニング、遠心分離、浮上分離等が主として利用されているが、処理に、時間と多量の薬品と動力とが費やされている。
【０００４】
有機物の処理には、活性汚泥法、瀑気ラグーン法がよく知られているが、安定した高度な浄化技術による汚泥の減量の追求が必要であり、また、細菌・藻類の共生の利用を必要とするために、設備に広大な用地が必要になるという問題がある。
【０００５】
さらに、無機物の処理には、蒸留法、電気透析法、イオン交換法、逆浸透法等が広く利用されているが、それらの処理法は排熱の利用可能な場所とか、含有イオンの多量に含まれた排水の場合等に有効であることが多いが、例えば、活性汚泥法では、多量の薬品と長時間の瀑気処理に労力と費用とを必要とし、また、イオン交換樹脂の場合には、樹脂の再生と交換とに費用を必要とし、さらに、中空糸膜による場合には、膜の汚染により早期の交換を余儀なくされるため、多量の産業廃棄物を発生するという問題を有している。
【０００６】
現在、上記のような処理方法を工夫することで、排水、放流水等を厳しく規制し、環境の保全に努めているが、この処理のなかに、難分解性有機塩素化合物の処理であるとか、重金属汚染物の処理を必要とする場合が多く、これらの処理については、特別な処理が必要となるため、多額の費用を必要とするという問題を有している。
【０００７】
この他、真空状態に減圧したタンク内で被処理水中の溶存ガスを脱気する処理と、被処理水中の未電解金属塩を振動電磁界によりイオン解離する処理とを組合せることによって、被処理水中のミネラル成分を非付着スケールとして析出除去する方法であるとか、超音波エネルギーの付与された被処理水を真空脱気装置で脱気処理するとともに、脱気された脱気水を加圧して減圧容器内で断熱膨張させることで脱気処理が付加されるようにした真空脱気方式も知られている。
【０００８】
【特許文献１】特公平２−１１３１９
【特許文献２】特公平２−１２６４０
【特許文献３】特公平６−３８９５９
【特許文献４】特開平９−２９９７０９
【特許文献５】特開２０００−３２５７０２
【特許文献６】特開２００１−２４６３６３
【特許文献７】特開２００３−１８１４４７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年における都市への人口集中化に起因する終末処理場の高負荷化、産業の急速な発達に起因する工場周辺地下水の環境汚染化、また、都市周辺の牛豚等畜産業による排水に起因する地下水の汚染化等の対策についての、これらの複雑な問題を解決する手段としては、汚染発生源において簡単に設置できる小規模で、しかも各種の汚染問題に対処できるような高精度な処理を期待できる脱気装置の開発が緊急な課題とされている。
【００１０】
このような高精度な処理装置に要求される事項をまとめると、
１．通性嫌気性菌や、全く酸素の無い状態で生育する偏性嫌気性菌等によって生ずる蛋白、含水炭素、脂肪等を低分子化できるように分解する完全腐敗機構の提供。
２．各工場にて排出される有機性廃棄物を簡単に気化し、ＢＯＤ、ＣＯＤを低減できる処理機構の提供。
３．水域の富栄養化を防止でき、食品工場・畜産豚舎等の排水及びその周辺の地下水の窒素化合物を簡単に分解できる高精度処理機構の提供。
【００１１】
これらの要求事項を総合すると、その要求は、単一の処理機構で複合的な処理機能を発揮でき、しかも、汚染の発生源において最小時間内に処理できる小規模で高精度の処理を期待でき、かつ、産業廃棄物を排出せず、設備費及び稼働費も低廉で、環境保全の面からも有効であるということである。しかしながら、現在では、こような要求を満たすことのできる装置はいまだ実現されていない。
【００１２】
このように広範な種々の分野において要求される多目的の脱気処理作業については、前記の特許文献に例示されたような各種の脱気処理技術が有効であるが、これらの脱気処理装置にも、未だに解決されなければならない幾つかの課題が指摘される。
【００１３】
これらの課題の一例として、脱気処理装置で処理される前と処理された後の給排水系の問題がある。一般的にこれらの脱気処理装置では、被処理水が真空脱気装置で脱気処理された後、この処理水は、脱気処理装置の外部に設けられた貯水タンクへ送られて貯留され、この貯水タンクからボイラー等のような各種の用途に順次使用されていく。
【００１４】
そのため、脱気処理装置には外部から新たな被処理水を補充して継続的に脱気処理を進めることになる。しかし、これらの新たな被処理水は脱気処理装置によって適切な脱気処理が行われてから外部の貯水タンクへ送られればよいが、完全に脱気処理されていない状態で被処理水が送り出されると、貯水タンク内で処理水と被処理水とが混ざり合ってしまい、不適切な処理水が供給されてしまうという問題がある。
【００１５】
また、別の例として、真空脱気装置における高真空に減圧された脱気室内で、被処理水を室内の壁に向けて噴射衝突させる噴流処理の問題がある。従来のこの種の噴流処理では、円筒状の噴射室から複数個の噴射ノズルを放射状に突設して、これらの噴射ノズルから被処理水を脱気室内の壁に向けて噴射衝突させる。すると、水中に溶存する気泡が衝突による衝撃力と瞬間的な断熱膨張によって瞬時に破壊され、気体となって脱気室の上方に配置された真空ポンプにより捕集除去される。
【００１６】
この噴射ノズルから被処理水を室内の壁に向けて噴射衝突させるということを考慮した場合、確かに、水中に溶存する気泡が衝突による衝撃力と瞬間的な断熱膨張によって瞬時に破壊されるものと思われる。しかしながら、実際には、衝突した水の全てから、気泡が破壊されているとはいえない、という疑問が考えられる。そこで、脱気室内の壁面に衝突した水の流れを分析すると、まず、衝突した水は、壁面に沿って上下方向に分かれ、下方へ流れる水は壁面に沿って薄膜状に流れるが、上方へ流れた水は脱気室内の天井に沿って天井の中央部方向へ流れた後に、脱気室内中央部を滝にように流れ下ることが判明した。
【００１７】
この場合、衝突面から下方へ流れる水は、室内の壁面に沿って薄い膜を形成しながら流れることと、衝突の衝撃力による断熱膨張と低温沸騰によって気泡が的確に分離し易い状態となっている。これに対して、衝突面から上方へ流れた水は、室内の天井に沿って天井の中央部方向へ流れた後は、伝わって流れ下るような壁面がないので、水だけで滝のような状態で室内下方へて落下することになり、水中の気泡が表面に浮き上がりにくい状態となっている。このような理由から、衝突面から下方へ流れる水は有効な脱気処理を行えるが、衝突面から上方へ流れる水については有効な脱気処理が行われていないという事実が判明した。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、従来における上記のような脱気装置の問題点に鑑み、単一の処理機構で複合的な処理機能を発揮でき、しかも、汚染の発生源において最小時間内に処理できる小規模で高精度の処理を期待でき、かつ、産業廃棄物を排出せず、設備費及び稼働費も低廉で、環境保全の面からも有効であるような脱気装置の提供を目的としたものである。
【００１９】
本発明は、そのための具体的手段として、送水ポンプの両側に設けた一対の方向制御弁の間に、両制御弁の操作によって切り換わる主循環路と副循環路とを有し、前記主循環路には、電気エネルギーを付与することで被処理水を電気分解して、アルカリに傾ける高周波電解装置と、真空装置により減圧された脱気室内で被処理水を壁面に噴射衝突させて、被処理水を壁面から剥離することなく流下させる脱気処理装置と、前記脱気処理装置内で超音波エネルギーの付与された被処理水に誘起される蒸気性キャビテイを圧縮して破壊する超音波照射装置とを備え、前記副循環路には、主循環路で脱気処理された処理水を貯水し、主循環路へ送水するためのタンクを備えていることを特徴とする。
【００２０】
主循環路における脱気処理は、加圧された高圧の被処理水へ、高周波電解装置により電気的エネルギーを与えてから、この被処理水を高真空に減圧された円筒状の脱気処理装置内へ供給して、脱気処理装置底部に設けられた超音波照射装置により超音波エネルギーを付与するとともに、この被処理水を脱気処理装置内中央部から脱気処理装置の内壁に向け噴射して、衝突によって上方へ流れる水を壁面から剥離することなく流下させることにより、水中の揮発性物質を分離する脱気処理を、循環して連続的に繰返すことのできる構成を備えていることが好ましい。
【００２１】
また、主循環路は、送水ポンプの両側に、給水／循環、の一次側方向制御弁と、循環／排水、の二次側方向制御弁を備え、始動時は一次側方向制御弁を、給水、二次側方向制御弁を、循環、として、原水タンクからの被処理水を、高周波電解装置を通して脱気処理装置へ所定量供給して噴流処理を行う一次処理と、前記一次処理を終えた後、一次側方向制御弁を、循環、二次側方向制御弁を、循環、として、脱気処理装置による循環噴流処理を所定時間継続する二次処理とを行い、次に、一次側方向制御弁を、循環、二次側方向制御弁を、排水、として、副循環路により前記の脱気処理された処理水をバッファータンクへ移送し、このタンクからの溢流水を原水槽へ戻すための三次処理とを行えるような構成とすることが好ましい。
【００２２】
主循環路に設けられる高周波電解装置としては、金属を高級誘電体で被覆した駆動極と、この駆動極と所定の間隔を保持して同軸状に覆設した金属管状の裸電極とを対極とし、これらの電極の間に被処理水を通水している二極間に、交播電流を印加して構成する交流コンデンサー型の装置であることが好ましい。
【００２３】
主循環路に設けられ脱気処理装置は、円筒状の脱気室と、主循環路路と接続されるようにして脱気処理装置内中央部に同軸状に設けられた円筒状の噴射室と、前記脱気室と噴射室との間に同軸状に設けられた内筒と、前記噴射室から放射状に突設された複数個の噴射ノズルとからなり、脱気室と、噴射室と、内筒の各上端は共通の上蓋により閉じられ、内筒は下端が貯留水面付近まで延びているような長さを有し、噴射ノズルが内筒を貫通して被処理水を脱気室内周面に噴射させるように構成されていることが好ましい。
【００２４】
なお、脱気装置の噴射室と、内筒とを、いずれも下端が貯留水面付近まで延びているような長さとして、噴射室から突出する長い噴射ノズルが内筒を貫通して被処理水を脱気室内周面へ噴射し、噴射室から突出する短い噴射ノズルが被処理水を内筒内周面へ噴射するような構成とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明では、脱気装置により脱気処理された処理水は、副循環路によって、バッファタンク内に貯留され、満水になると、その一部が溢流して原水槽に戻るので、原水槽内の水は処理水と未処理水の混合されたものとなるが、この原水槽内の水は、再び脱気処理装置により循環脱気処理されてバッファタンクへ送られるので、バッファタンク内に未処理の水が送り込まれて、処理水と未処理水とが混ざり合うことがなく、適正な脱気処理を期待できる。
【００２６】
また、脱気処理装置では、脱気室内で被処理水を壁面に噴射衝突させると、衝突した水のうち、衝突部の下方へ流れる水は壁面に沿って薄膜状に流れるので、水面に気泡が浮き上がって水中から除去し易い状態となる。一方、衝突部の上方へ流れた水は、勢いで壁面に沿って天井まで流れたのち、脱気室壁面と噴射室との間に設けられた内筒の外周面を伝わって、膜面の状態を維持しながら下方へ流下させることができるので、衝突部の上方へ流れた水からも水中から気泡を的確に除去することができ、脱気処理を効率よく行うことができる。
【００２７】
高周波電解装置は、２極間に交播電流を印加すると、裸電極の近傍では、溶存酸素が真空負圧によりガス化されているため、容易に励起されてスーパーオキサイドイオンに変わり、駆動極の近傍では静電反応により水素イオンは還元されるために、結果として、水中の水素イオンは減少し、水はアルカリに傾く。
【００２８】
さらに、超音波照射装置は、超音波の蒸気制御キャビテイションの気泡を、真空中で水中に誘発させるために、例えば、槽内の水深を、超音波の波長の整数倍＋３／４程度の波長に調整すると、水中の蒸気性気泡は、粗密波のそれぞれの圧縮点で圧縮され、その時気泡は、断熱圧縮状態になるために、気泡内は、高温高圧となって、遂には押し潰される。その押し潰される瞬間に周囲の水が一斉に気泡の中心に向かって突入し、水の衝突が、強い衝撃性の音波を水中に発射する。
【００２９】
その際に生ずる高熱エネルギーは、また、前記の高周波電解装置により形成された多量の水酸イオンを不対電子状態の・ＯＨラジカルに励起する反応を結果的に与えることとなり、その・ＯＨラジカルの強力な酸化力が殺菌力となって、少ないエネルギーにより水を浄化する。
【００３０】
また、超音波照射装置における槽内の水深を、例えば、超音波の波長の整数倍＋１／２程度の波長に調整すると、気体性キャビテイションの造る気泡に水中の揮発性気体は捕捉され、気泡は水面で壊れるため、揮発性気体は真空空間に拡散する。この反応は、水温を高めることなしに脱気するための手段として好適である。つまり、水深を処理目的に応じて調整する手段は、処理装置を加熱型とすべきか、あるいは低温型とすべきかという選択を可能とするもので、例えば、生牛乳の殺菌処理等として、新商品の開発に繋がる有効な手段を提供する。
【００３１】
本発明の多目的脱気装置によると、嫌気性発酵の前処理段階で、例えば、脱酸素処理工程を取り入れることは、嫌気性発酵を熟成させて、汚泥を減量化することに役立つ。また、気相のアンモニアの「結合・解離」のエネルギーは、ＮＨ３
→３Ｈ，Ｎ・・・・・１８．４ｋｊ／ｍｏｌであり、液相の水の解離エネルギーは１４．２ｋｊ／ｍｏｌであることから、水の解離エネルギー以上のエネルギーになるように電解エネルギーを目的物の濃度に合わせて調整して、その分解エネルギー以上のエネルギーを供給すれば、目的とする無機・有機化合物を直接分解して、その分解で酸素が生成される結果、酸素の補充を必要としない経済価値の高い手段を提供することができる。
【００３２】
また、本発明の多目的脱気装置によると、高周波電解装置と超音波の蒸気性
キャビテイションの破壊に伴う高圧高熱のエネルギーにより生成された・ＯＨラジカルの強力な酸化力を得られるので、この酸化力により窒素酸化物から直接水素を分離脱気して窒素化することができ、処理工程の短縮と悪臭を最小限に抑え、薬物不要の経済効果の高い脱気システムを提供することができる。
【００３３】
さらに、従来では、地下水の汚染物質として、工場周辺における浸出水中のトリハロメタン（ＴＨＭ）やテトラクロロエチレンなどの有機塩素化合物の分解、また、都市周辺地下水に混入して感染症の脅威となったクリプトスポリジュウム等の原虫耐塩素性菌（家畜糞尿等が排出源とされている）等の処理が問題とされているが、本発明の脱気装置によれば、超音波の蒸気性キャビテイを水中で圧縮破壊して誘発する衝撃波の高圧と高熱の衝撃力と・ＯＨラジカルの強力な酸化力によってトリハロメタンやテトラクロロエチレンを炭酸ガスに分解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
主循環路に設けられ脱気処理装置は、噴射室から噴射ノズルが放射状に突設されるが、これらの噴射ノズルとしては、噴射室から長い噴射ノズルと短い噴射ノズルとを突設して、長い噴射ノズルは内筒を貫通して被処理水を脱気室内周面に向けて噴射し、また、短いノズルは被処理水を内筒の内周面に向けて噴射するように構成し、長短いずれのノズルから噴射されて、壁面に衝突したのち上方へ流れる水が、下方へ流下し終えるまで、内筒や噴射室の壁面に沿って膜の状態を維持しながら流れて、気泡がよく分離できるようにすることが好ましい。
【実施例】
【００３５】
図１は、本発明に係る多目的脱気装置の好適な実施形態を主循環路Ａと副循環路Ｂに示すフロー、図２は、形態を模式的に示した図であって、この多目的脱気装置は、管路２に配置した送水ポンプ１の両側に、一次側方向制御弁３と二次側方向制御弁４とを設けて、これらの方向制御弁３，４の操作によって切り換わる主循環路Ａと副循環路Ｂとを形成し、前記主循環路Ａには、高周波電解装置５と、水位レベル装置７を備えた脱気処理装置６と、真空ポンプ８と、超音波照射装置９とが設けられ、また、副循環路Ｂには、バッファータンク１０と、原水槽１１とが配置され、さらに、これらの装置を総括して制御する図示しない制御装置が設けられることにより構成されている。
【００３６】
主循環路Ａに設けられる脱気処理装置６は、内部に所定の量の被処理水１３を貯留できるとともに、上端が上蓋１４により閉じられていて、外部の真空ポンプ８によって内部が減圧されるようになっている脱気室１２と、上蓋１４の下面から脱気室１２内の中央部に突設された円筒状の噴射室１５と、この噴射室１５から脱気室１２の内周面に向けて噴射室１５内の水を噴射する、複数本のいずれも噴射口を扁平とした長い噴射ノズル１６ａ及び短い噴射ノズル１６ｂと、脱気室１２の底部に設けられた超音波照射装置９とから構成されている。
【００３７】
この脱気処理装置６では、脱気室１２と、この脱気室１２内の噴射室１５との間に、上端を上蓋１４に接続した内筒１７が設けられていて、この内筒１７と噴射室１５の下端は、脱気室１２内に貯留される被処理水１３の所定量水面近くにまで延びている。また、噴射室１５から突出する長い噴射ノズル１６ａは、内筒１７を貫通して内筒の外側へ延び、水を脱気室１２の内周面に向けて噴射するようになっており、一方、短い噴射ノズル１６ｂは水を内筒１７の内周面に向けて噴射するようになっている。
【００３８】
脱気室１２内には、吸気孔が室内上部に位置するような排気管１８が設けられて、この排気管１８が脱気室１２の外部に設けられた真空ポンプ８と接続され、この真空ポンプ８により脱気室１２内が高真空の負圧状態におかれている。
【００３９】
送水ポンプ１から送られる被処理水１３を主循環路Ａへ流して、脱気室１２内筒に所定量の被処理水１３を貯留するための一次処理について説明すると、一次側方向制御弁３を給水ポート、二次側方向制御弁４を循環ポートに切り換えて、原水槽１１からの被処理水１３を、主循環路Ａにおける高周波電解装置５へ送り込んで電気分解処理しながら、脱気室１２内に所定水位レベルに達するまで貯水する。
【００４０】
この高周波電解装置５は、図３に示すように、電気分解を必要とする目的物の分解電圧を設定するための参照電極１９が入力端子２０から十分離した位置に設けるように配置されており、入力端子２０とリード線２１を通じて交播電流の印加されるテフロン（登録商標）系の誘電体２２により銅板２３が被覆される駆動極２４の表面と、この駆動極２４と所定の間隔を保持して同軸状に配列されたＳＵＳ３０４または銅金属からなる対極２６の表面との間に、入口２８と出口２９とを有する水路２７が形成された交流コンデンサー型の装置からなっている。
【００４１】
上記の高周波電解装置５は、脱気処理装置６のような高真空負圧の系の中に設けられているため、装置内を通過する水は、水中の揮発性気体成分が概ね気体になって循環する。ここで、駆動極の印加電圧を標準電位２．０７Ｖ以上にすると、水は電解し、次のように反応することが知られている。
Ｏ３（ｇ）＋２Ｈ＋  ＋２ｅ−  ⇔  Ｏ２（ｇ）＋Ｈ２Ｏ  ・・・  ＋２．０７Ｖ
【００４２】
従って、上式の反応を左に進ませるために、電極制御電位をＥ＞２．０７以上に制御し、かつ、脱気室内を高真空に保ち、水の循環する系全体を高度の真空負圧に維持し、水中の気体成分、例えば、溶存酸素成分を水中でガス化する必要がある。その上で上式の反応を左に進行させると、水中にスーパーオキサイドイオンが生成し、最終的には、オゾンガスを紫外線の照射なしに生成することができる。
【００４３】
このとき、真空ポンプの排気量が大きくなるように制御すると、水中の酸素濃度は下がり、それを少なくするように制御すると、酸素の濃度を多くすることができる。このことから、上の式の反応が左に進みやすい酸素濃度を維持するように真空度を調整する必要があるが、本装置では、真空ポンプ８の排気弁の開度調整により、容易に調整することができる。
【００４４】
高周波電解装置５で処理された被処理水は、管路３０を通って脱気処理装置６の噴射室１５内へ送られ、噴射ノズル１６ａ，１６ｂから脱気室１２内へ高圧噴射される。図４に示すように、噴射ノズルによる水の噴射のうち、長い噴射ノズル１６ａから噴射される水は、脱気室１２の内周面に衝突してから、衝突部の下方へ流れる水と、上方へ流れる水とに分かれる。
【００４５】
下方へ流れた水は、脱気室１２の内周面に沿って薄い膜状に流れて脱気室１２の底部に落下する。一方、上方へ流れた水は、脱気室１２の内周面に沿って上方へ流れてから、いったん上蓋１４に沿って噴射室１５の方向へ向きを変えた後、次に内筒１７の外周面に沿って下方へ薄い膜面を維持しながら流下する。
【００４６】
また、短い噴射ノズル１６ｂから噴射される水は、内筒１７の内周面に衝突してから、衝突部の下方へ流れる水と、上方へ流れる水とに分かれ、下方へ流れた水は、内筒１７の内周面に沿って薄い膜状に流れて脱気室１２の底部に落下し、上方へ流れた水は、内筒１７の内周面に沿って上方へ流れてから、いったん上蓋１４に沿って噴射室１５の方向へ向きを変えた後、次に、噴射室１５の外周面に沿って下方へ薄い膜面を維持しながら流下する。
【００４７】
つまり、この噴射ノズルによる処理では、脱気室１２の内周面と内筒１７の内周内で、衝突した水のうち、衝突部の下方へ流れる水はいずれも壁面に沿って的確に薄膜状に流下させることができ、衝突部の上方へ流れた水でさえも、勢いで壁面に沿って上蓋１４の下面から内筒１７の外周面と噴射室１５の外周面を伝わって、膜面の状態を維持しながら下方へ流下させることができる。その結果、噴射ノズル１６ａ，１６ｂから噴射した全ての被処理水を無駄なく薄膜状に拡張して、水中の気体成分を気圧の低い脱気室１２内で容易に水から分離拡散し、真空ポンプ８を通して排気される。
【００４８】
脱気室１２内に所定量の被処理水１３が貯留された後は、図示外の制御装置が作動して、一次側方向制御弁３を循環ポートに切り換え、原水槽１１からの被処理水１３の供給を止め、脱気室１２内の被処理水１３を配管３０を通して送水ポンプ１から、主循環路Ａに送り込んで循環を繰り返するための二次処理を行う。
【００４９】
脱気室１２内の所定量の被処理水１３が、循環により所定の脱気工程を終えたのちは、図示外の制御装置が作動して、一次側方向制御弁３は循環ポート、二次側方向制御弁４を排水ポートに切り換え、主循環路Ａにより処理された被処理水１３を副循環路Ｂのバッファータンク１０へ移送し、さらに、このタンクからの溢流水を配管３１により原水槽１１へ戻すための三次処理を行う。
【００５０】
本発明の多目的脱気装置では、上記のように、高真空負圧の系の中で作動する高周波電解装置と超音波の振動波を、蒸気性キャビテイションが水中に誘起されるように調整することによって、それらの相乗効果により、水中に多数の・ＯＨラジカルを生成させ、その強力な酸化力を利用して殺菌することができる。また、水中に混入している無機・有機塩素化合物などを電気分解によりガス化して、汚泥等の排出物の発生を最小にし、かつ、無薬品で排出水中のＢＯＤ，ＣＯＤを最小に低減する高度で小規模な装置を提供することができる。
【００５１】
また、本発明の多目的脱気装置では、超音波の付与方法を気体性キャビテイション誘起型に調整することにより、水中の気泡の破壊を少なくすることができ、その結果、あまり水温を上昇することなしに、水中の有害な揮発性気体成分を脱気することができ、化学工場、食品工場等のプロセス水からの脱気を可能とすることができる。
【００５２】
さらに、嫌気性発酵の前処理として脱酸素工程を組み入れることは、発酵の完熟を成功させる効果があり、また、好気性発酵の後処理では、水の分解により酸素の補充にメタノール等の添加を省くことができるので、多大な省エネをもたらす効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
この脱気処理装置では、長い噴射ノズルと短い噴射ノズルから噴射した被処理水を全て無駄なく薄膜状に拡張して、水中の気体成分を気圧の低い脱気室１２内で容易に水から分離拡散できることと、脱気処理装置で脱気処理された処理水は、副循環路Ｂによって、バッファタンクに貯留した時の溢流を原水槽に貯留して、この原水槽内の既に脱気処理された水を循環脱気処理するので、バッファタンク内には常に確実に脱気処理された水を送り込むことができ、バッファタンクに未処理の水が送り込まれて、処理水と未処理水とが混ざり合うという弊害を生じないという点で利用性の高いものである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る多目的脱気装置の構成を示すフロー図。
【図２】本発明に係る多目的脱気装置の好適な実施形態の系統説明図。
【図３】この多目的脱気装置に使用される高周波電解装置の説明図。
【図４】脱気室内で噴射された水の流れの状態を説明する部分断面図。
【符号の説明】
【００５５】
１：送水ポンプ、
２：管路、
３：一次側方向制御弁、
４：二次側方向制御弁、
５：高周波電解装置、
６：脱気処理装置、
７：水位レベル装置、
８：真空ポンプ、
９：超音波照射装置、
１０：バッファタンク、
１１：原水槽、
１２：脱気室、
１３：被処理水、
１４：上蓋、
１５：噴射室、
１６ａ：長い噴射ノズル、
１６ｂ：短い噴射ノズル、
１７：内筒、
１８：排気管、
１９：参照電極、
２０：入力端子、
２１：リード線、
２２：誘電体、
２３：銅板、
２４：駆動極、
２６：対極、
２７：水路、
２８：入口、
２９：出口、
３０，３１：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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