(57)【要約】【課題】有機物を３次元層状波攪拌により効率良く光触媒表面に運送し、分解・洗浄する事ができる攪拌促進酸化水処理装置を提供する。【解決手段】酸化を行うオゾン微細気泡発生装置と、活性酸素種による酸化・還元を行う高活性な光触媒、および固液の接触・洗浄効果を上げる層状波発生攪拌装置を具備する。【選択図】  図２
2005021794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
層状波発生装置からの３次元波動流により、微細気泡発生装置から生成されたオゾン気泡と被分解物質が接触し、且つ揺動可能な光触媒の表面にオゾン気泡と被分解物質が接触し、さらに光源により光触媒表面で生成される活性酸素種による酸化・還元作用を利用した、層状波攪拌促進酸化水処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載した層状波発生装置が、多段に設けられたフィンと波動流を発生する機構、駆動源を有する事を特徴とする層状波攪拌促進酸化水処理装置。
【請求項３】
インバーターにより０．１〜３回／秒の振動数を振幅１５〜１００ｍｍで上下振動させることを特徴とする、請求項１乃至２いずれかに記載の層状波攪拌促進酸化水処理装置。
【請求項４】
光触媒が、シリカゲル球体担体の表面を腐食溶解処理し、シリカゲル表面の細孔を無くするか又は小さくした担体に酸化チタンを担体したことを特徴とする、請求項１乃至３いずれかに記載の層状波攪拌促進酸化水処理装置。
【請求項５】
光源として、高圧水銀ランプ、発光ダイオード、ブラックライトのうち少なくとも１種を使用したことを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の層状波攪拌促進酸化水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オゾンと光触媒および攪拌装置を用いた水処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、排水中の被処理物質を処理する技術としては濾過、遠心分離などの分離技術が主である。一方、分解技術としては現在多くの要素技術が提案されている。
【０００３】
近年、環境ホルモン（内分泌かく乱化学物質）などの生物処理できない難分解物質が、環境に排出され問題となっている。現在、これを分解する要素技術として光触媒が提案されているが、光触媒の表面に汚れが付着し急激に失活してしまう為、効率良く分解する有効な技術は実用化されていない。
【０００４】
例えば振動攪拌翼を使用した排水中の有機物を処理する技術として滅菌用振動攪拌装置（特許文献１）がある。この方法は光源、及び光触媒を翼に付着させた振動攪拌装置との組み合わせによる滅菌を目的としている。この装置を濃度１０００ｍｇ／Ｌ以下の有機物の分解装置として使用した場合、翼表面に付着させた光触媒へ光源から有効に光エネルギーが到着せず、光触媒周囲に汚れが蓄積し光触媒への光および酸素の供給を阻害する為、分解を継続する事は困難である。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２８２６６９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、有機物を分解する層状波攪拌促進酸化水処理装置において、有機物が滞留することなく攪拌され、微細な光触媒結晶表面まで送り込まれる事によって接触・分解され、分解物質は速やかに光触媒表面を離れる事によって表面に蓄積・付着せず、且つ光触媒が揺動するため、光触媒に近接配置された固定光源からの光エネルギーを効果的に吸収できる事を特徴とする層状波攪拌促進酸化水処理装置を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以下に本発明にかかる課題を解決する為の手段を説明する。
【０００８】
層状波発生装置からの３次元波動流により、微細気泡発生装置から生成された微細オゾン気泡と被分解物質の接触を促進し、且つ近接した位置に光源を配置し固定された容器に入った揺動可能な光触媒の表面にオゾン気泡と被分解物質を接触させ、光触媒表面で生成される活性酸素種による酸化・還元作用によって効果的に分解、洗浄する事が出来る層状波攪拌促進酸化水処理装置において、被処理物質は平行に配置されたゆっくりと上下振動する攪拌翼により、層状に発生する津波のような攪拌により反応槽の壁に反射され、光触媒表面へ３次元方向から搬送され、同時に搬送されるオゾン微細気泡と接触し効果的に分子が切断・分解され無害物質に変換される。層状波攪拌翼の振動数はインバーターにより可変であり、０．１〜３回／秒の振動数を振幅１５〜１００ｍｍで上下振動でき、反応槽の横軸方向に層状波流を発生させ、反応槽の壁に衝突した波は複雑に反復し、固定された容器に入った光触媒酸化チタン結晶の数μｍの隙間に侵入し、効果的に吸着・分解を起すことが出来、且つ分解物質は３次元方向からの動圧による洗浄効果により、速やかに光触媒表面を離れ、蓄積を防ぐことが出来る。同時に光触媒が層状波の動圧によって揺動され、位置が変わることにより近接位置にある光源にまんべんなく照射される。更に、残留オゾンは紫外線ランプからのエネルギーにより原子酸素と酸素分子に分解され、原子酸素は被処理物質の分解に使用され、生成した酸素分子は層状波攪拌による脱気作用によって速やかに気相に排出される。
【０００９】
本願発明に記載した光触媒において、シリカゲル球体担体の表面を弗化水素酸で腐食溶解処理し、シリカゲル表面の細孔を無くするか又は小さくした担体を酸化チタン溶液に浸漬、乾燥、洗浄した後真空下で焼成した可視光域での活性度の高い、光透過性のある光触媒は、シリカゲル球体担体の表面を弗化水素酸で腐食溶解処理するに当たり、シリカゲル球体は富士シリシア化学製のものを使用した。弗化水素酸の濃度は０．１％から５％の範囲であり、トレーの下部にろ紙を敷き、その上に当該シリカゲル球体を重ならないように乗せる。上部からプラスチック製のピぺットで弗化水素酸を添加・塗布する。５秒から１分浸漬後、引き上げそのまま０．１時間から８時間乾燥させ、乾燥後表面の弗化水素酸をエタノール等のアルコールで洗浄、再度乾燥させ担体を製造する。この処理によりシリカゲル表面がガラス化され細孔が無くなるか又は小さくなり内部に細孔が残りポーラス状になった担体を酸化チタン溶液に５秒から１時間、浸漬する。酸化チタン溶液はサステナブルテクノロジー社製のものを使用した。その後乾燥し真空下２５０℃から６００℃の範囲で１時間から８時間焼成すると表面及び細孔を閉止する位置に酸化チタンの薄膜が形成される。昇温速度は１０℃／時間から５０℃／時間の範囲であり、最高温度に達した時点で５分から３時間保持することが望ましい。この製造方法により酸化チタン結晶体はアナタース型となり真空で焼成する事により酸素欠陥が生じたと思われる結晶構造の活性点が、可視光域で活性化する。
【００１０】
本願発明に記載した光触媒において、シリカゲル球体担体の表面を水酸化ナトリウム等のアルカリ性薬品で腐食溶解処理するに当たり、シリカゲル球体は富士シリシア化学製のものを使用した。水酸化ナトリウムの濃度は０．１％から５％の範囲であり、トレーの下部にろ紙を敷き、その上に当該シリカゲル球体を重ならないように乗せる。上部からガラス製のピぺットで水酸化ナトリウムを添加・塗布する。５秒から１分浸漬後、引き上げそのまま０．１時間から８時間乾燥させ、乾燥後表面の水酸化ナトリウムをエタノール等のアルコールで洗浄、再度乾燥させ担体を製造する。この処理によりシリカゲル表面がガラス化され細孔が無くなるか又は小さくなった担体を酸化チタン溶液に５秒から１時間、浸漬する。酸化チタン溶液はサステナブルテクノロジー社製のものを使用した。その後乾燥し真空下２５０℃から６００℃の範囲で１時間から８時間焼成すると表面及び細孔を閉止する位置に酸化チタンの薄膜が形成される。昇温速度は１０℃／時間から５０℃／時間の範囲であり、最高温度に達した時点で５分から３時間保持することが望ましい。この製造方法により酸化チタン結晶体はアナタース型となり真空で焼成する事により酸素欠陥が生じたと思われる結晶構造の活性点が、可視光域で活性化する。
【００１１】
本願発明に記載した光源において、高圧水銀ランプ、発光ダイオード、ブラックライトの波長範囲は２００ｎｍから６００ｎｍであり、  エネルギー効率が良く、耐久性が有り、安全性の高い発光ダイオードを使用することが望ましい。
【００１２】
【実施の形態】
以下本発明の一実施例を添付の図１，図２に示し説明する。液中に拡散した濃度１０００ｍｇ／Ｌ以下の有機物質を分解処理する装置として、反応槽に入れられた被分解物質を含む液２５Ｌは循環経路のポンプ１３の吸込み側に移動し、オゾン１１を注入され、ポンプ内部で気液混合されながら入口８から微細気泡発生装置１２により微細オゾン気泡として反応槽内に吹込まれ、再び出口９からポンプ１３に戻る。津波発生攪拌翼４とその駆動機構１、モーター６からなる津波攪拌装置を配置し、その位置は反応槽のどの位置でも攪拌効果は壁からの反復波により反応槽全体に行き渡る。反応槽の一方に高活性光触媒を入れた固定された中空円筒型の金網３と光源の発光部２を入れた石英ガラス保護管を配置し電源５に接続する。津波発生攪拌翼と光源を作動させると被分解物質は光触媒表面に発生するヒドロキシラジカルとオゾン分子が解離して発生した原子酸素等の活性酸素種により、酸化・還元され最終的に無害な炭酸ガスと水に分解される。又、残留オゾンは紫外線により分解され酸素分子となり、更に攪拌による相乗効果により液相から気相へ速やかに脱気され、仕切板７から活性炭吸着装置１０を通り無害化されたガスとして、環境へ放出される。
【００１３】
［実施例１］
図１，図２の装置に請求項―２の光触媒１０００ｍＬと光源として４００Ｗの高圧水銀ランプを配置し、メチレンブルー濃度が１０ｍｇ／Ｌ、液相オゾン濃度が３ｍｇ／Ｌになるように供給オゾン濃度を調整した２５Ｌの溶液を入れ、１回／秒の振動数を振幅２０ｍｍで上下振動させ５分間、層状波攪拌を行った結果、メチレンブルー濃度が１／１０に減少し、気相オゾンは紫外線オゾン濃度計で０．１ｍｇ／Ｌ以下に減少した。
［実施例２］
図１，図２の装置から津波攪拌翼を外しプロペラ回転攪拌翼を配置し、請求項―２の光触媒１０００ｍＬと光源として４００Ｗの高圧水銀ランプを配置し、メチレンブルー濃度が１０ｍｇ／Ｌ、液相オゾン濃度が３ｍｇ／Ｌになるように供給オゾン濃度を調整した２５Ｌの溶液を入れ、１回／秒の振動数を振幅２０ｍｍで上下振動させ、５分間プロペラ回転攪拌を行った結果メチレンブルー濃度１／５に減少し、気相オゾンは紫外線オゾン濃度計で０．５ｍｇ／Ｌ以下に減少した。
［実施例３］
図１，図２の装置に請求項―２の光触媒１０００ｍＬと光源として４００Ｗの高圧水銀ランプを配置し、フェノール濃度が１ｍｇ／Ｌ、液相オゾン濃度が３ｍｇ／Ｌになるよう供給オゾン濃度を調整した２５Ｌの溶液を入れ、１回／秒の振動数を振幅２０ｍｍで上下振動させ５分間、層状波攪拌を行った結果フェノール濃度が１／１０に減少し、気相オゾンは紫外線オゾン濃度計で０．１ｍｇ／Ｌ以下に減少した。
［実施例４］
図１，図２の装置から振動攪拌翼を外しプロペラ回転攪拌翼を配置し、請求項―２の光触媒１０００ｍＬと光源として４００Ｗの高圧水銀ランプを配置し、フェノール濃度が１ｍｇ／Ｌ、液相オゾン濃度が３ｍｇ／Ｌになるように供給オゾン濃度を調整した２５Ｌの溶液を入れ、１回／秒の振動数を振幅２０ｍｍで上下振動させ５分間プロペラ回転攪拌を行った結果フェノール濃度が１／５に減少し、気相オゾンは紫外線オゾン濃度計で０．５ｍｇ／Ｌ以下に減少した。
【００１４】
【発明の効果】
以上のように、請求項記載の発明によれば、層状波攪拌の方が効果的にメチレンブルーのような有機物はもとより、ベンゼン環を有するフェノールのような難分解物質を短時間で分解する事が出来る。又、余剰オゾンは分解され処理液の安全性を高めることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】液中に拡散した濃度１０００ｍｇ／Ｌ以下の有機物質と残留オゾンを処理する装置である。（上面図）
【図２】液中に拡散した濃度１０００ｍｇ／Ｌ以下の有機物質と残留オゾンを処理する装置である。（側面図）
【符号の説明】
１    駆動機構
２    光源発光部
３    光触媒入り金網
４    層状波発生翼
５    電源
６    駆動源
７    仕切板
８    入口
９    出口
１０    活性炭吸着装置
１１    オゾン
１２    微細気泡発生装置
１３    ポンプ
【図１】
2005021794.tif 000003
【図２】
2005021794.tif 000004