(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理水に活性炭を接触させる活性炭吸着手段を備えている水処理装置において、
該処理水中にナノバブルまたはマイクロナノバブルを発生させるバブル発生手段と、
処理水中の有機物を分解する微生物と、孔径が０．２μｍ以上０．４μｍ以下である細孔を有するフィルターとを備えた微生物槽と、
該フィルターによって濾過された処理水を上記活性炭吸着手段に輸送する処理水輸送手段と、をさらに備え、
該バブル発生手段は、該フィルターに向かうバブル流が発生するように、ナノバブルまたはマイクロナノバブルを含有する該処理水を該フィルターに向けて吐出するようになっていることを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
上記活性炭吸着手段が、上記活性炭を自槽内に備えている活性炭槽であることを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
上記バブル発生手段が、ナノバブルまたはマイクロナノバブルを含有する上記処理水を上記活性炭槽内に吐出するようになっていることを特徴とする請求項２に記載の水処理装置。
【請求項４】
上記吐出の流速が、３ｍ／秒以上であることを特徴とする請求項３に記載の水処理装置。
【請求項５】
上記活性炭槽が、底部に自槽内の処理水を排出するドレン手段を有していることを特徴とする請求項２〜４の何れか一項に記載の水処理装置。
【請求項６】
上記活性炭槽が、２槽に分割されていることを特徴とする請求項２〜５の何れか一項に記載の水処理装置。
【請求項７】
上記活性炭槽が、上記活性炭を入出するための活性炭入出口を有していることを特徴とする請求項２〜６の何れか一項に記載の水処理装置。
【請求項８】
上記活性炭槽が、上記活性炭を収納する活性炭収納手段をさらに備えていることを特徴とする請求項２〜７の何れか一項に記載の水処理装置。
【請求項９】
上記活性炭が球状であることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の水処理装置。
【請求項１０】
上記活性炭の粒径が５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の水処理装置。
【請求項１１】
処理水に活性炭を接触させる活性炭吸着工程を含んでいる水処理方法において、
該処理水中にナノバブルまたはマイクロナノバブルを発生させるバブル発生工程と、
該処理水を微生物によって処理する微生物処理工程と、
該微生物によって処理された該処理水を、孔径が０．２μｍ以上０．４μｍ以下である細孔を有するフィルターによって濾過する濾過工程と、をさらに含み、
該活性炭吸着工程では、該濾過工程において濾過された該処理水を活性炭に接触させ、
該バブル発生工程では、該フィルターに向かうバブル流が発生するように、ナノバブルまたはマイクロナノバブルを含有する該処理水を該フィルターに向けて吐出させることを特徴とする水処理方法。
【請求項１２】
上記活性炭吸着工程では、上記活性炭と接触している処理水中にナノバブルまたはマイクロナノバブルを発生させることを特徴とする請求項１１に記載の水処理方法。
【請求項１３】
破過した上記活性炭をセメント工場で焼却する焼却工程をさらに含んでいることを特徴とする請求項１１または１２に記載の水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水処理技術に関するものであり、特に、処理水を浄化するための水処理技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液体から有機物などの物質を除去する技術が、様々な分野で用いられている。例えば、廃液処理においては、廃水中の様々な物質を除去するために、微生物の物質分解能力を利用した技術が用いられている。
【０００３】
例えば、従来から、微生物固定化ゲル担体を用いる廃水処理装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。当該廃水処理装置は、浸漬膜濾過方式を採用した汚泥分離設備と、沈殿槽方式を採用した汚泥分離設備とを併用している。なお、当該廃水処理装置では、上記微生物固定化ゲル担体として、例えばポリビニルアルコール系含水ゲルが用いられている。
【０００４】
また、従来から、異なる機能を有する複数の槽を用いる廃水処理方法が用いられている（例えば、特許文献２参照）。当該廃水処理方法では、担体が流動している曝気槽、第１の活性汚泥槽、第２の活性汚泥槽、沈殿槽の順番で、廃水が様々な処理を受けている。なお、当該廃水処理方法では、上記担体として、例えばポリビニルアルコール架橋ゲル担体が用いられている。
【０００５】
また、従来から、微生物が固定化された担体が投入された廃水処理槽、および当該廃水処理槽から流出する処理水を濾過する膜モジュールを用いる廃水処理装置が用いられている（例えば、特許文献３参照）。なお、当該廃水処理装置では、上記担体としてポリビニルアルコール系含水ゲルが用いられている。
【０００６】
一方、従来から、小さな直径を有する気泡（バブル）には様々な作用があることが知られており、現在、このような気泡を様々な分野に利用する試みがなされている。
【０００７】
上記気泡は、その直径に応じて、マイクロバブル、マイクロナノバブルおよびナノバブルに分類することができる。具体的には、マイクロバブルは、その発生時において１０μｍ〜数十μｍの直径を有する気泡であり、マイクロナノバブルは、その発生時において数百ｎｍ〜１０μｍの直径を有する気泡であり、ナノバブルは、その発生時において数百ｎｍ以下の直径を有する気泡である。なお、マイクロバブルは、発生後の収縮運動によって、その一部がマイクロナノバブルに変化することがある。また、マイクロバブルの一部は水中にて収縮して、最後には消滅してしまうマイクロバブルもある。一方、ナノバブルは、長期に渡って液体中に存在することができるという性質を有している。
【０００８】
例えば、従来から、様々なナノバブルの利用方法、およびナノバブルを利用した各種装置が知られている（例えば、特許文献４参照）。より具体的には、特許文献４には、ナノバブルが、浮力の減少、表面積の増加、表面活性の増大、局所高圧場の生成、または静電分極の実現によって、界面活性作用および殺菌作用を示すことが記載されている。さらに、特許文献４には、ナノバブルが有する界面活性作用および殺菌作用を用いて、各種対象を洗浄する技術および汚濁水を浄化する技術が記載されている。さらに、特許文献４には、ナノバブルを用いて生体の疲労を回復する方法が記載されている。なお、特許文献４では、水を電気分解するとともに、当該水に超音波振動を加えることによって、ナノバブルを作製している。
【０００９】
また、従来から、液体を原料としてナノバブルを作製する方法が知られている（例えば、特許文献５参照）。上記作製方法は、液体中において、１）上記液体の一部を分解ガス化する工程、２）上記液体に超音波を印加する工程、または３）上記液体の一部を分解ガス化する工程および上記液体に超音波を印加する工程、からなるものである。なお、液体の一部を分解ガス化する工程として、電気分解法または光分解法を用いることができることが記載されている。
【００１０】
また、従来から、オゾンガスからなるマイクロバブル（オゾンマイクロバブル）を利用する廃液処理装置が用いられている（例えば、特許文献６参照）。上記廃液処理装置では、オゾン発生装置によって作製されたオゾンガスと廃液とを、加圧ポンプを用いて混合することによって、オゾンガスからなるマイクロバブルを作製している。そして、当該マイクロバブルが廃液中の有機物と反応することによって、廃液中の有機物が酸化分解される。なお、マイクロバブルを利用した洗浄装置も従来から用いられており、当該装置は、機械油等が付着した金属の洗浄、牡蠣の洗浄、または入浴時における人体の洗浄等に利用されている。
【特許文献１】特開２００７−１８５５９８号公報（平成１９年７月２６日公開）
【特許文献２】特開２００１−１４５８９４号公報（平成１３年５月２９日公開）
【特許文献３】特開平１１−４２４９７号公報（平成１１年２月１６日公開）
【特許文献４】特開２００４−１２１９６２号公報（平成１６年４月２２日公開）
【特許文献５】特開２００３−３３４５４８号公報（平成１５年１１月２５日公開）
【特許文献６】特開２００４−３２１９５９号公報（平成１６年１１月１８日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来技術に係る水処理技術では、活性炭が破過し易いという問題があった。本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、活性炭の破過を抑制し得る水処理技術を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る水処理装置は、上記課題を解決するために、処理水に活性炭を接触させる活性炭吸着手段を備えている水処理装置において、該処理水中にナノバブルまたはマイクロナノバブルを発生させるバブル発生手段と、処理水中の有機物を分解する微生物と、孔径が０．２μｍ以上０．４μｍ以下である細孔を有するフィルターとを備えた微生物槽と、該フィルターによって濾過された処理水を上記活性炭吸着手段に輸送する処理水輸送手段と、をさらに備え、該バブル発生手段は、該フィルターに向かうバブル流が発生するように、ナノバブルまたはマイクロナノバブルを含有する該処理水を該フィルターに向けて吐出するようになっていることを特徴としている。
【００１３】
上記の構成によれば、活性炭に接触させる処理水にナノバブルまたはマイクロナノバブルを含有させることによって、活性炭の破過を抑制することができる。また、上記活性炭槽に導入される処理水から予め有機物等が除去されているために、活性炭の破過を抑制することができる。さらに、孔径が０．２μｍ以上０．４μｍ以下である細孔を有するフィルターにより、上記活性炭槽に導入される処理水から浮遊物等が除かれているため、急性濾過塔等を備える必要がない。さらに、ナノバブルまたはマイクロナノバブルを含むバブル流がフィルターに当たることにより、フィルターが洗浄され、フィルターの処理能力を長期間維持することができる。
【００１４】
上記水処理装置では、上記活性炭吸着手段が、上記活性炭を自槽内に備えている活性炭槽であることが好ましい。
【００１５】
上記の構成によれば、上記活性炭吸着手段による処理水の吸着を好適に行うことができる。
【００１６】
上記水処理装置では、上記バブル発生手段が、ナノバブルまたはマイクロナノバブルを含有する上記処理水を上記活性炭槽内に吐出するようになっていることが好ましい。
【００１７】
上記の構成によれば、活性炭と接触している処理水に直接ナノバブルまたはマイクロナノバブルを発生させることができる。また、上記活性炭槽を上記ナノバブルまたはマイクロナノバブルにより攪拌して、該活性炭槽全体に該ナノバブルまたはマイクロナノバブルを行き渡らせることができる。これにより、さらに好適に活性炭の破過を抑制することができる。
【００１８】
上記水処理装置では、上記吐出の流速が、３ｍ／秒以上であることが好ましい。
【００１９】
上記の構成によれば、さらに好適に上記活性炭槽全体に上記ナノバブルまたはマイクロナノバブルを行き渡らせることができる。
【００２０】
上記水処理装置では、上記活性炭槽が、底部に自槽内の処理水を排出するドレン手段を有していることが好ましい。
【００２１】
上記の構成によれば、上記活性炭槽から、容易に処理水を排出することができるので、上記活性炭を容易に乾燥させることができる。これにより、破過した活性炭を容易に処理することができる。
【００２２】
上記水処理装置では、上記活性炭槽が、２槽に分割されていることが好ましい。
【００２３】
上記の構成によれば、上記活性炭槽が２槽に分かれているため、片方を乾燥させている間も、もう片方の活性炭槽にて水処理することができる。よって、より効率的に水処理を行うことができる。
【００２４】
上記水処理装置では、上記活性炭槽が、上記活性炭を入出するための活性炭入出口を有していることが好ましい。
【００２５】
上記の構成によれば、破過した上記活性炭を容易に上記活性炭槽から搬出することができる。
【００２６】
上記水処理装置では、上記活性炭槽が、上記活性炭を収納する活性炭収納手段をさらに備えていることが好ましい。
【００２７】
上記の構成によれば、破過した上記活性炭をさらに容易に上記活性炭槽から搬出することができる。
【００２８】
上記水処理装置では、上記活性炭が球状であることが好ましい。
【００２９】
上記の構成によれば、上記ナノバブルまたはマイクロナノバブルにより上記活性炭がさらに好適に攪拌され、該活性炭槽全体に該ナノバブルまたはマイクロナノバブルを行き渡らせることができる。
【００３０】
上記水処理装置では、上記活性炭の粒径が５ｍｍ以上であることが好ましい。
【００３１】
上記の構成によれば、上記ナノバブルまたはマイクロナノバブルにより上記活性炭がさらに好適に攪拌され、該活性炭槽全体に該ナノバブルまたはマイクロナノバブルを行き渡らせることができる。
【００３６】
本発明に係る水処理方法は、処理水に活性炭を接触させる活性炭吸着工程を含んでいる水処理方法において、該処理水中にナノバブルまたはマイクロナノバブルを発生させるバブル発生工程と、該処理水を微生物によって処理する微生物処理工程と、該微生物によって処理された該処理水を、孔径が０．２μｍ以上０．４μｍ以下である細孔を有するフィルターによって濾過する濾過工程と、をさらに含み、該活性炭吸着工程では、該濾過工程において濾過された該処理水を活性炭に接触させ、該バブル発生工程では、該フィルターに向かうバブル流が発生するように、ナノバブルまたはマイクロナノバブルを含有する該処理水を該フィルターに向けて吐出させることを特徴としている。
【００３７】
上記の構成によれば、本発明に係る水処理装置と同様の効果を奏することができる。
【００３８】
上記水処理方法では、上記活性炭吸着工程では、上記活性炭と接触している処理水中にナノバブルまたはマイクロナノバブルを発生させることが好ましい。
【００３９】
上記の構成によれば、上記の構成によれば、活性炭と接触している処理水に直接ナノバブルまたはマイクロナノバブルを発生させることができる。また、上記活性炭槽を上記ナノバブルまたはマイクロナノバブルにより攪拌して、該活性炭槽全体に該ナノバブルまたはマイクロナノバブルを行き渡らせることができる。これにより、さらに好適に活性炭の破過を抑制することができる。
【００４２】
上記水処理方法では、破過した上記活性炭をセメント工場で焼却する焼却工程をさらに含んでいることが好ましい。
【００４３】
上記の構成によれば、破過した上記活性炭を１３００℃以上の高温で効率的に処理することができる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明に係る水処理装置および水処理方法では、活性炭の寿命を延ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る水処理装置の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施形態に係る水処理装置は、微生物槽１５、活性炭槽９２などを備えている。また、これらの槽間には、水流を制御するためのポンプ等の機構が備えられており、上記水処理装置には、当該ポンプ等を制御するためのシーケンサー１４が含まれている。以下、各部の構造および動作について詳細に説明する。
【００４６】
（微生物槽１５）
微生物槽１５は、微生物を固定化した担体１６を備えており、主として処理水中の有機物の微生物分解を行う槽である。微生物槽１５には、処理するべき処理水としての流入水が管２３より導入される。流入水としては、有機フッ素化合物含有水（有機フッ素化合物含有水道水、および有機フッ素化合物含有排水の両方を含む）、工業用水、工場排水、生活排水、工場排水処理水、地下水、上水および下水等広い範囲の処理水が該当する。例えば、特に有機物としての生物学的酸素要求量が３００ｐｐｍ以上、化学的酸素要求量２００ｐｐｍ以上の工場排水を本実施形態に係る水処理装置は処理可能である。
【００４７】
微生物を固定化する担体１６としては、ポリビニルアルコールによって形成されているとともに、当該担体１６に対して細孔が形成されているものが好ましい。ポリビニルアルコールからなる担体であれば、高含水、酸素透過性に優れ、微生物の内部棲息性が良好である。また、細孔を有する担体であれば、表面積が大きく、多数の微生物を繁殖させることができる上、当該細孔の内部に嫌気性細菌を繁殖させるとともに、当該担体の表面に好気性細菌を繁殖させることもできるため好ましい。さらに、担体１６は、化学架橋構造により不溶化していることが好ましく、そのような担体は生分解を受けにくいため、長期間使用することができる。
【００４８】
そのような担体１６としては、特に限定されないが、例えば、ポバール樹脂を用いることが好ましい。さらに具体的には、上記担体１６としては、株式会社クラレ製のクラゲール（登録商標）を用いることが好ましい。例えば、上記クラゲールは、直径約４ｍｍ、比重１．０２５の粒子であって、１粒子あたり約１０億個の微生物を固定化することができる。したがって、上記構成によれば、担体１６の表面上に固定化される微生物の量を多くすることができる。
【００４９】
上記細孔の孔径としては特に限定されず、必要に応じて適宜設定することができる。例えば、上記孔径は、１９μｍ〜２１μｍであることが好ましい。さらに好ましくは、略２０μｍである。また、細孔は、担体１６内を全通していることが好ましい。
【００５０】
担体１６の形状としては特に限定されず、適宜目的にあった形状であり得る。例えば、上記担体１６の形状は、粒子状であることが好ましい。上記構成によれば、担体１６は微生物槽１５内を流動し易いので、弱い力によって担体１６を攪拌することができる。また、上記構成によれば、担体１６の表面積を増加させることができるので、担体１６の表面上により多くの微生物を固定化させることができる。
【００５１】
また、上記担体１６は、微生物槽１５内を流動可能に備えられ得る。換言すれば、上記担体１６は微生物槽１５の表面に固定されることなく、微生物槽１５内の処理水中を浮遊するように設けられ得る。また、上記担体１６は、その一部が微生物槽１５内を流動可能に備えられ、担体１６の残りが微生物槽１５内に固定化されて備えられていてもよい。なお、担体１６の一部を流動可能とし、残りを固定化する場合には、全担体１６の量に対する固定化される担体１６の量の比率は特に限定されず、適宜設定することができる。このとき、固定化する担体１６の量が多いほど嫌気性微生物の量を増やすことができるので、所望とする好気性微生物と嫌気性微生物との量比を考慮して、全担体１６の量に対する固定化される担体１６の量の比率を決定すればよい。
【００５２】
微生物槽１５は、大きくは流動水流発生部４９と樹脂接触部５０とから構成されている。流動水流発生部４９と樹脂接触部５０との間には、仕切り板３３が設置されていることが好ましい。また、仕切り板３３は、微生物槽１５の断面縦方向に設けられていることが好ましい。さらに、微生物槽１５の上部水平方向に、穴あき板３４が設置されていることが好ましい。仕切り板３３と穴あき板３４の材質は、特に限定しないが、ナノバブルやマイクロナノバブルで腐蝕しない様、金属としてはステンレス板や、合成樹脂製品としては、プラスチック板や塩ビ板を用いることができる。穴あき板３４における穴の大きさは、例えば１０ｍｍとすることができるがこれに限定されない。
【００５３】
微生物槽１５の流動水流発生部４９には、バブル発生部５１において発生したナノバブルまたはマイクロナノバブルが吐出されることが好ましい。なお、本明細書において、マイクロバブルとは、直径が５０ミクロン（μｍ）以下の微細気泡が意図される。マイクロバブルは、通常、水中で縮小していき、ついには消滅（完全溶解）してしまう。また、ナノバブルは、マイクロバブルよりさらに小さいバブル（直径が１ミクロン以下の１００〜２００ｎｍ）が意図される。ナノバブルは、通常、いつまでも水の中に存在することが可能である。マイクロナノバブルとは、マイクロバブルとナノバブルとが混合したバブルが意図される。
【００５４】
これにより、微生物槽１５中に、ナノバブルに起因する不安定なフリーラジカルが発生して、安定化するために流入水中の有機物である汚濁物質中の電子を奪いとって、処理水中の有機物等の汚濁物質を酸化する。その結果、処理水が酸化処理される。また、上記バブルが、流動水流発生部４９の上方向に吐出されることにより、バブル流３２が発生する。バブル流３２は、担体１６をバブル流３２の中に巻き込んで上昇させることにより、担体１６を微生物槽１５中において攪拌することができる。
【００５５】
バブル発生部５１は、第１気体せん断部３を有する気液混合循環ポンプ２（過流ポンプ）、第２気体せん断部４、第３気体せん断部６、電気ニードルバルブ９、第２および第３気体せん断部を繋ぐ管５、気体を取り込むための管８、処理水を取り込むための管４６などを含んでいる。
【００５６】
まず、管８を介して気体（例えば、酸素など）が第１気体せん断部３中に供給されるとともに、管４６を介して処理水が第１気体せん断部３中に供給される。第１気体せん断部３中の気体と処理水とは、気液混合循環ポンプ２によって混合・せん断され、その結果、上記気体からなるマイクロバブルおよびマイクロナノバブルが形成される。
【００５７】
上記気液混合循環ポンプ２は高揚程のポンプであればよく、適宜公知のポンプを用いることができる。具体的には、上記気液混合循環ポンプ２は、揚程４０ｍ以上の高揚程のポンプ、換言すれば４ｋｇ／ｃｍ２以上の圧力で気液混合物を押し出すことができるポンプであることが好ましい。上記構成によれば、多量のマイクロバブルを作製することができる。さらに、気液混合循環ポンプ２は、２ポールを有するポンプであることが好ましい。ポンプには、２ポールを有するポンプと４ポールを有するポンプとが存在し、２ポールを有するポンプの方が、４ポールを有するポンプと比較してトルクが安定している。したがって、より安定に多量のマイクロバブルを作製することができる。
【００５８】
第１気体せん断部３の形状は特に限定されないが、当該第１気体せん断部３中にて回転せん断流を効率よく発生させるためにも、円筒形の流路を有するものであることが好ましい。なお、当該流路中を、上記バブル含有水が通過する。
【００５９】
第１気体せん断部３中の気体および処理水には気液混合循環ポンプ２によって圧力がかけられ、その結果、第１気体せん断部３中に、処理水および気体の混相旋回流が発生する。さらに詳細には、気液混合循環ポンプ２にはインペラと呼ばれる羽根が備えられており、当該羽根を高速回転させることによって、混相旋回流が形成される。上記第１気体せん断部３の中心部には、上記混相旋回流が高速にて旋回する結果生じる気体空洞部が形成される。そして、気液混合循環ポンプ２によってさらに気体空洞部に圧力を加えることによって、気体空洞部は竜巻状の細長い形状になる。その結果、より高速で旋回する回転せん断流を発生させることができる。なお、上記気体空洞部内は負圧となるので、当該負圧を利用すれば、外部から当該気体空洞部に対して気体を自給することが可能になる。
【００６０】
上記管８を介して、上記気体空洞部に気体（例えば、酸素など）を自給させながら混相旋回流を高速旋回させることによって、上記混相旋回流を切断・粉砕することができる。なお、切断・粉砕は、第１気体せん断部３の出口近傍における、第１気体せん断部３の内外の気液混合物の旋回速度の差によって生じる。
【００６１】
上記回転せん断流の回転速度は特に限定されないが、５００〜６００回転／秒であることが好ましい。なお、上記回転せん断流の回転速度は、上記羽根（インペラ）の回転速度を調節することによって設定することができる。上記構成によれば、上記第１気体せん断部３によって、多量のマイクロバブルを作製することができる。
【００６２】
すなわち、第１気体せん断部３において、流体力学的に気液混合物の圧力を制御することによって負圧形成部から気体（例えば、酸素など）を吸入し、気液混合循環ポンプ２によって上記気液混合物を高速流体運動させることによって負圧部を形成し、これによって、マイクロバブルを発生させることができる。換言すれば、気液混合循環ポンプ２によって処理水と気体とを効果的に自給混合溶解し、気液混合物を圧送することによって、マイクロバブル白濁水を製造することができる。そして、第１気体せん断部３にて作製されたマイクロバブルは、管を介して第２気体せん断部４に圧送される。つまり、上記マイクロバブル白濁水に圧力をかけた状態にて、当該マイクロバブル白濁水を第２気体せん断部４内に送り込む。このとき気液混合循環ポンプ２は高揚程のポンプであるので、揚程が４０ｍ以上であれば、４ｋｇ／ｃｍ２以上の圧力をかけた状態にて、マイクロバブル白濁水を第２気体せん断部４内に送り込むことができる。
【００６３】
第２気体せん断部４の形は特に限定されないが、当該第２気体せん断部４中にて回転せん断流をさらに細くするためにも、円筒形の流路を有するものであることが好ましい。
【００６４】
上記構成によれば、第１気体せん断部３にて形成された回転せん断流を第２気体せん断部４に圧送することによって、第２気体せん断部４中にて、上記第１気体せん断部３にて形成された回転せん断流をより細くすることができるとともに、回転せん断流の回転速度を上昇させることができる。その結果、第１気体せん断部３にて形成されたマイクロバブルを用いてナノバブルおよびマイクロナノバブルを作製することができるとともに、超高温の極限反応場を形成することができる。
【００６５】
極限反応場では、局所的に高温高圧状態となる。そして、当該極限反応場では、フリーラジカルが発生する。フリーラジカルは安定化するために他の原子から電子を奪う性質があり、それ故に、強力な酸化作用を示す性質、および熱を発生する性質を有している。したがって、本実施の形態の水処理装置は、フリーラジカルに由来する酸化作用によっても、処理水中に含まれる混入物を酸化分解することができる。
【００６６】
なお、ナノバブルは水中に長時間存在することができる。具体的には、ナノバブルは２ヶ月以上、水中に存在し続けることができる。したがって、上記酸化作用および後段における微生物活性化作用を、長時間維持することができる。
【００６７】
上記第２気体せん断部４にて形成されたバブル含有水は、管５を介して第３気体せん断部６に供給される。上記第２気体せん断部４にて作製されたバブルは、当該第３気体せん断部６にてさらにせん断されて、バブルサイズがさらに小さくなる。なお、第３気体せん断部６としては、上記第２気体せん断部４と同じ構成を用いることが可能である。なお、第２気体せん断部４については既に説明したので、ここでは第３気体せん断部６の説明を省略する。
【００６８】
なお、本実施の形態の水処理装置におけるバブル発生部５１としては、市販されているものを用いることができる。具体的には、株式会社  協和機設の商品を用いることができる（例えば、バビダスＨＹＫ型など）が、これに限定されない。
【００６９】
微生物槽１５の樹脂接触部５０には、担体１６が、例えば水槽容量の約２０％充填されている。また、上記流入水は、樹脂接触部５０の上部に導入される。さらに、樹脂接触部５０の水槽上部には、ｐＨ計２９が設置されており、処理水のｐＨを測定している。また、樹脂接触部５０の最下部には、担体１６が混入しないように上部にスクリーン３５を有するサクションピット２４が設置されている。スクリーン３５の網目は、例えば、担体１６の直径が４ｍｍである場合には、例えば、３ｍｍ角の網で腐蝕しないステンレス製の製品を、用いればよい。
【００７０】
ｐＨ計２９は、信号線１１でｐＨ調節計３０と連結しており、ｐＨ調節計３０は、さらにシーケンサー１４と信号線１１で接続されている。
【００７１】
流動水流発生部４９には、上部に中空糸型フィルター１が設置されている。中空糸型フィルター１の上部には、中空糸型フィルター１とフィルター配管１０で連結している電動バルブ２１、およびフィルターポンプ２０がさらに設置されている。
【００７２】
フィルターポンプ２０は、吸込配管４６が設置してあり、吸込配管４６は、サクションピット２４内の処理水を吸い込み、ナノバブル発生機５１でナノバブルを発生させて、第３気体せん断部６からナノバブルを含むバブル流３２を発生させる。
【００７３】
中空糸型フィルター１の下部には、散気管１９が設置してあり、ブロワー１２からの空気を吐出して、気泡１８を生成させ、中空糸型フィルター１の膜面を気泡１８で空気洗浄している。
【００７４】
また、散気管１９のさらに下部には、ナノバブル発生機５１の一部構成機器である第３気体せん断部６が設置されてバブル流３２を吐出している。
【００７５】
バブル流３２は、気泡１８が上昇する際に発生する水流よりも、数段強力であり、担体１６をバブル流３２の中に巻き込み、上昇する。
【００７６】
その結果、バブル流３２が、ナノバブルのみならず、担体１６を含有することになる。そして、中空糸型フィルター１の膜面の洗浄をバブル流３２で合理的に実施することになる。
【００７７】
この膜面の洗浄方法は、従来には全く存在しないばかりか、洗浄効果が従来方法よりも向上した洗浄方法である。特に、粘着性の汚泥が中空糸型フィルター１の膜面に付着した場合は、従来の空気だけの洗浄方法と比較して、洗浄がより確実となって、中空糸型フィルター１の処理能力を長期間維持することができる。
【００７８】
また、中空糸型フィルター１には、中空糸型フィルター１内部から逆洗浄するための、フィルター逆洗ポンプ２５が設置されている。フィルター逆洗ポンプ２５は、サクションピット２４内の処理水を中空糸型フィルター１内部に導入することができる。ナノバブルを含む処理水を中空糸型フィルター１内部に導入するので、ナノバブルにより中空糸型フィルター１内部を洗浄することができる。
【００７９】
なお、フィルター逆洗ポンプ２５とフィルターポンプ２０の運転は同時に行うことができる。それらの逆洗浄に関する運転時間は、中空糸型フィルター１の膜面の閉塞状態によって、自由に選定変更可能である。
【００８０】
散気管１９から吐出した無数の気泡１８が上昇する際に上昇水流を発生させて、微生物槽１５内に充填されている担体１６を流動状態とする。散気管１９は、好気状態での上昇水流を起こすことができ、また第３気体せん断部６は、第３気体せん断部６から吐出するバブル３２による強力な上昇水流を起こすことができる。
【００８１】
なお、気液混合循環ポンプ２、電動ニードルバルブ９、ブロワー１２、フィルターポンプ２０、フィルター逆洗ポンプ２５、電動バルブ１７、電動バルブ２１およびｐＨ計２９は、シーケンサー１４と信号線１１とで結線されており、ｐＨ計２９と連動しているｐＨ調節計３０の信号を受けたシーケンサー１４の信号で自由に運転方法が制御される。
【００８２】
すなわち、微生物槽１５のｐＨが低下した場合、ナノバブル発生機５１から発生するナノバブルの量が多く酸化力が強い為にｐＨが低下したと考えられるため、ナノバブル量を少なくすることが好ましい。その際は、ｐＨ計２９と連動しているｐＨ調節計３０の信号を受けたシーケンサー１４の信号で、気液混合循環ポンプ２のポンプ回転数が制御されることになる。その場合は電動バルブ２１は開けられており、電動バルブ１７は閉じられている。
【００８３】
フィルターポンプ２０に取り付けてある差圧計（図示せず）。差圧計は、フィルターポンプ２０の吸引状態を差圧により示すものであり、中空糸型フィルター１が閉塞状態となると差圧が大きくなり、その信号がシーケンサー１４に伝送されて、電動バルブ２１閉、電動バルブ１７が開けられる。その数十秒経過後、フィルター逆洗ポンプ２５が運転されて、中空糸型フィルター１の内部にナノバブルを含む処理水が導入されて内部から中空糸型フィルター１の膜面を洗浄し、差圧を適正な状態にする。
【００８４】
フィルター逆洗ポンプ２５が運転されている時、ナノバブル発生機５１も運転されることになるので、中空糸型フィルター１の膜面は、内部からの洗浄と外部からの両方の洗浄により、膜面の閉塞がなくなり、差圧が適正となる。
【００８５】
差圧が適正になれば、電動バルブ１７は閉じられ、電動バルブ２１は開けられて、フィルターポンプ２０のみの運転となって、フィルター逆洗ポンプ２５は停止する。この様にして、流入水としての工場排水に対する微生物槽１５の処理は実施される。
【００８６】
さらに排水処理の観点から説明すると、担体１６を微生物槽１５内に充填しているので、担体１６特有の表面に好気性菌と担体１６内部に嫌気性菌の固定化が充分に行われ、さらに微生物が高濃度となり工場排水に対する処理効率が向上する。
【００８７】
ナノバブルと担体１６を微生物槽１５内に導入することにより、多量の活性度の高い好気性菌と嫌気性菌の両方を充分に繁殖させることができ、それゆえ、工場排水を効率的に処理できる。
【００８８】
本実施形態はまた、図１の内容のごとく、水槽が１槽と後は付属機器であり、シンプルな設備で、イニシャルコストの低減には有効な排水処理システムとなる。特に、微小なナノバブルが水中に長く持続すること、担体１６が細孔を有していることが巧に活用している。
【００８９】
また、中空糸型フィルター１としては、株式会社クラレの浸漬膜ユニット（膜の材質は強度のあるＰＶＤＦで公称孔径が０．２μｍの製品）を好ましく用いることができる。
【００９０】
また、中空糸型フィルター１としては、三菱レイヨン株式会社の浸漬膜ユニット（膜の材質は強度のあるＰＶＤＦで公称孔径が０．４μｍの製品）を好ましく用いることができる。上記浸漬膜ユニットは、塩素化ポリエチレンを原料とした公称孔径０．４μｍの微多孔性膜である。
【００９１】
次に、フィルターポンプ２０により、フィルター出口配管２２を経由した処理水は、活性炭槽９２に導入される。
【００９２】
（活性炭槽９２）
活性炭槽９２は、活性炭吸着および活性炭搬出設備９５内に設けられており、活性炭吸着および活性炭搬出設備９５は、大きくは、上部と下部から構成されている。
【００９３】
上部は、活性炭槽９２であり、活性炭槽９２は、第１活性炭槽９３と第２活性炭槽９４から構成されている。
【００９４】
このように本実施形態では、活性炭槽を２槽有しているため、１槽を通水している時は、別の１槽は、活性炭収納袋８６の活性炭８７を自然乾燥して、可能な限り水分を除去することができる。水分を除去した活性炭８７は、重量が軽減すると同時にセメント工場での燃料として利用しやすくなる。第１活性炭槽と第２活性炭槽の構造は略同様で、さらに上部と下部に開口台８５で区分されている。
【００９５】
開口台８５は、活性炭収納袋８６の活性炭８７を支持可能で、処理水通水時において第３気体せん断部７４と第３せん断部７５から吐出するバブル流９０とバブル流９１により、第１活性炭槽９３または第２活性炭槽８４の水流８４または水流８３が円滑に発生し、循環する様な開口ならば、形状は特に限定しない。
【００９６】
例えば、１０ｍｍ程度以上の無数の円形状の開口を有するものを、開口台として好ましく用いることができる。そのような開口台であれば、第１活性炭槽９３または第２活性炭槽９４の内部の循環水流を妨げない。
【００９７】
そして、さらに第１活性炭槽９３または第２活性炭槽９４の下部には、第３気体せん断部７４と第３せん断部７５が槽の片面に近い位置に、循環水流が発生しやすい位置に配置されていることが好ましい。また第１活性炭槽９３または第２活性炭槽９４の下部には、活性炭収納袋８６の活性炭８７を容易に下部より、取り出す為の開口蓋８２と開口蓋８１が設置されていることが好ましい。
【００９８】
開口蓋８２と開口蓋８１を開ける時は、ドレンバルブ６３またはドレンバルブ６４により、処理水を完全に抜いて、活性炭収納袋８６の活性炭８７を自然乾燥した後に行うことが好ましい。ドレンバルブ６３または６４から抜かれた処理水は処理水配管６２を介して処理水槽６１に貯められたのち、ポンプ６０によって、管５９を介して微生物槽１５に戻される。
【００９９】
自然乾燥後の活性炭収納袋８６の活性炭８７は、重量も減量しており、取り扱いも容易となっている為、開口蓋８２または開口蓋８１より、取り出して、重力で容易に搬出用トラック６５に積み込むことができる。
【０１００】
搬出用トラック６５は、積み込んだ自然乾燥後の活性炭収納袋８６の活性炭８７を契約しているセメント工場に搬入する。
【０１０１】
セメント工場では、セメントを製造する場合の燃料としての石炭の一部の燃料として、自然乾燥後の活性炭収納袋８６の活性炭８７を扱う。そして、活性炭８７が吸着している有機物も含めて焼却処分される。
【０１０２】
尚、槽の片面に近い位置に配置されている、第３気体せん断部７４と第３せん断部７５は、第２ナノバブル発生機７０の一部である。第２ナノバブル発生機７０は、気液混合循環ポンプ７１、第１気体せん断部７２、第２気体せん断部７３、第３気体せん断部７４と第３気体せん断部７５、ニードルバルブ７６とそれらを連結する配管すなわち吸い込み配管７８や水配管７９や空気配管７７から構成されている。また、第２ナノバブル発生機７０は、強固な台６９の上に固定されていることが好ましい。そして、第３気体せん断部７４と第３気体せん断部７５のバルブ切り替えは、バルブ６７とバルブ６８で行うことになる。
【０１０３】
第１ナノバブル発生機５１と第２ナノバブル発生機７０は、構造や仕様は同様であり、ナノバブル発生の原理等も同様である。ただし、発生する水槽の容量、すなわち第１ナノバブル発生機５１は大容量の微生物槽１５に吐出し、第２ナノバブル発生機７０は、小容量の第１活性炭槽９３または第２活性炭槽９４に吐出している。
【０１０４】
微生物槽１５の容量に対し、第１活性炭槽９３と第２活性炭槽９４の合計容量は、約１／１０以下である。
【０１０５】
従って、小容量の第１活性炭槽９３および第２活性炭槽９４では、ナノバブルの密度が高くなり、酸化力も格段に効率的となり、あらゆる有機物を酸化分解することになる。その為、活性炭収納袋８６の活性炭８７の寿命が相当の延びる結果となる。それらのことにより、活性炭８７の破過までの期間が格段に長くなることより、活性炭槽９２の価値が発揮されることになる。
【０１０６】
微生物槽１５は、主として、処理水中の有機物の微生物分解、そして、活性炭吸着および活性炭搬出設備９５は、ナノバブルによる難分解性有機フッ素化合物のナノバブル密度を高めての強力な酸化分解および、微量の難分解性有機フッ素化合物の活性炭８７による物理的な吸着処理である。
【０１０７】
そして、処理水の活性炭８７による吸着処理後、処理水配管８０から処理水を得ている。
【０１０８】
一方、有機フッ素化合物吸着により、破過した活性炭は、搬出用トラック６５に波過した活性炭８７が積み込まれ、セメント工場まで輸送されて、セメント工場における燃料の石炭と同様、燃料の１部として、１４００度Ｃの高温で処分利用される。有機フッ素化合物は、１２５０度Ｃ以上で分解されるので、セメント工場で好適に焼却分解される事になる。
【０１０９】
〔第２実施形態〕
本発明の第２の実施形態を図２に示す。
【０１１０】
図２に示す第２の実施形態は、第１の実施形態と比較して、第１の実施形態における微生物槽１５に付属しているフィルター逆洗ポンプ２５が削除され、あらたに、微生物槽１５とは別に、小容量の逆洗水槽３８と逆洗ポンプ３９が設置されている。
【０１１１】
フィルター逆洗ポンプ２５が削除されているので、吸い込み配管７、逆洗配管２６も削除されている。
【０１１２】
また、フィルター出口配管２２から逆洗水槽３８への分岐配管の追加されているとともに、常時、逆洗水槽３８の水位を確保する為に、逆洗水槽３８内には、レベル計５３が、フィルター出口配管２２には、電動バルブ４１、電動バルブ５４が追加設置されている。
【０１１３】
そして、また、逆洗水槽３８に設置されている逆洗ポンプ３９から、中空糸型フィルター１に、逆洗水を移送するための逆洗配管４０と電動バルブ５５とが追加設置されている。
【０１１４】
第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略する。第１実施形態と異なる部分のみ、説明する。
【０１１５】
第２実施形態は、中空糸型フィルター１の膜面の洗浄をより確実にする為に、第１実施形態におけるフィルター逆洗ポンプ２５が削除され、あらたに、微生物槽１５とは別に、水質の良い逆洗水を貯留できる小容量の逆洗水槽３８と、逆洗水を送水する為の逆洗ポンプ３９が設置されている。
【０１１６】
よって、中空糸型フィルター１の内部からの膜面逆洗浄を、小容量の逆洗水槽３８に貯留した水質の良い安定的な処理水で、中空糸型フィルター１の膜面が閉塞して差圧が生じた時に、シーケンサー１４からの信号で実施することができる。
【０１１７】
すなわち、フィルターポンプが有する差圧計（図示せず）からの信号をシーケンサー１４で受けて、逆洗ポンプ３９運転、電動バルブ５５開、電動バルブ２４閉となり、膜面の内側からナノバブルを含有する水で逆洗を実施することができる。
【０１１８】
また、逆洗水槽３８に、常時逆洗水槽３８の水位を確保する為に、レベル計５３が設置されており、逆洗水槽３８の水位が低下すると電動バルブ４１が閉、電動バルブ５４開となって常時、逆洗水槽３８の水位が維持されることになる。
【０１１９】
前記した様に、水質の良い逆洗水槽３８の逆洗水は、逆洗ポンプ３９が運転されて、逆洗水は、逆洗配管４０を通って、電動バルブ５５開の条件で、中空糸型フィルター１の内部からの膜面逆洗浄を実施することができる。
【０１２０】
これらのことにより、中空糸型フィルター１が閉塞することを防止できると同時に、処理能力を長く維持できる。
【０１２１】
そして、微生物槽１５で、有機物を確実に処理された処理水は、フィルターポンプ２０で、フィルター出口配管２２を経由して、バルブ８８またはバルブ８９の選択により、活性炭槽９２の第１活性炭槽９３または第２活性炭槽９４のどちらかに導入されて、さらに残存している難分解性有機物である有機物が、ナノバブルにより酸化され、さらに残っている微量の有機物が、活性炭８７に吸着処理されることになる。
【０１２２】
〔第３実施形態〕
本発明の第３実施形態を図３に示す。
【０１２３】
図３に示す第３実施形態は、第１実施形態と比較して、第１実施形態における流動水流発生部４９に設置してある中空糸型フィルター１が平膜型フィルター４２に置き換えられている。この点のみが、第１実施形態と異なっている。よって、第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略する。第１実施形態と異なる部分のみ、説明する。
【０１２４】
第３実施形態は、第１実施形態における中空糸型フィルター１が平膜型フィルター４２に置き換えられているので平膜型フィルター４２と、ナノバブルによるバブル流３２および担体１６との関係を中心に説明する。
【０１２５】
平膜型フィルター４２としては、例えば、膜が塩素化ポリエチレンを原料とした公称孔径０．４μｍの微多孔性膜を用いることができる。
【０１２６】
従来より、粘度の高い微生物汚泥の場合、平膜型フィルター４２についても、膜面が閉塞する課題があった。膜面の洗浄は、通常は空気洗浄であるが、有機系の閉塞に対しては次亜塩素酸ソーダ、無機系の閉塞に対してはシュウ酸などで、膜面を洗浄していた。それらの作業は従来の活性汚泥法と比較すると安定しており、小スペースでもあるが、大変時間のかかる作業である。一方、第３実施形態では、ナノバブルを含むバブル流３２と担体１６を含む水流で平膜型フィルター４２の膜面を効率的に洗浄できるので、従来の閉塞現象を防止することが出来る。
【０１２７】
本実施形態によれば、平膜型フィルター４２の膜面を効率的に洗浄できる。また、平膜型フィルター４２は約１０年以上の使用実績があり、水処理業界を中心に世間に認識されてきた。水処理業界を中心に世間に認識されてきたが故、さらにこの技術の課題である閉塞現象をさらに第３実施形態で解決できるので、第３実施形態は。価値ある内容となる。
【０１２８】
そして、微生物槽１５で、有機物を確実に処理された処理水は、フィルターポンプ２０で、フィルター出口配管２２を経由して、バルブ８８またはバルブ８９の選択により、活性炭槽９２の第１活性炭槽９３または第２活性炭槽９４のどちらかに導入されて、さらに残存している難分解性有機物である有機物が、ナノバブルにより酸化され、さらに残っている微量の有機物が、活性炭８７に吸着処理されることになる。
【０１２９】
〔第４実施形態〕
本発明の第４実施形態を図４に示す。
【０１３０】
図４に示す第４実施形態は、第１実施形態と比較して、第１実施形態における微生物槽１５に設置されていたｐＨ計２９が酸化還元電位計４３に、またｐＨ調節計３０が、酸化還元電位調節計５６に置き換わっている。その点のみが、第１実施形態と異なっている。よって、第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略する。第１実施形態と異なる部分のみ、説明する。
【０１３１】
本実施形態によれば、微生物槽１５内の酸化還元電位を酸化還元電位計４３で測定することができる。
【０１３２】
酸化還元電位は、言い換えれば、微生物槽１５内の嫌気状態（マイナスの電位）または好気状態(プラスの電位)を計測できるので、結果として、微生物槽１５内を嫌気状態または好気状態として、嫌気性微生物や好気性微生物の両方を繁殖させて、各種微生物により、処理効率を高めることが出来る。
【０１３３】
すなわち、酸化還元電位計４３で微生物槽１５内の嫌気状態を計測して、より嫌気状態が必要ならば、シーケンサー１４の信号で、ブロワー１２を停止して嫌気状態を維持する。
【０１３４】
ブロワー１２を停止するだけで、微生物槽１５内の担体１６に多数の微生物が繁殖しているので、残存している溶存酸素は、短時間の内に好気性微生物によって消費され嫌気性となる。
【０１３５】
一方、より好気状態が必要ならば、ブロワー１２を連続的に運転すれば目的である好気状態を達成できる。
【０１３６】
また、担体１６の表面には、好気性微生物を固定化して繁殖させ、また一方、担体１６の小孔内部には、嫌気性微生物を多量に繁殖させて、工場排水の処理に対する処理効率を高めることができる。
【０１３７】
そして、微生物槽１５で、有機物を確実に処理された処理水は、フィルターポンプ２０で、フィルター出口配管２２を経由して、バルブ８８またはバルブ８９の選択により、活性炭槽９２の第１活性炭槽９３または第２活性炭槽９４のどちらかに導入されて、さらに残存している難分解性有機物である有機物が、ナノバブルにより酸化され、さらに残っている微量の有機物が、活性炭８７に吸着処理されることになる。
【０１３８】
〔第５実施形態〕
本発明の第５実施形態を図５に示す。
【０１３９】
図５に示す第５実施形態は、第４実施形態における微生物槽１５内に設置されている中空糸型フィルター１が平膜型フィルター４２に置き換えられている。この点のみが、第４実施形態と異なっている。よって、第４実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略する。第４実施形態と異なる部分のみ、説明する。
【０１４０】
第５実施形態は、第４実施形態における中空糸型フィルター１が平膜型フィルター４２に置き換えられている。ここでは、平膜型フィルター４２と、ナノバブルによるバブル流３２および担体１６との関係を中心に説明する。
【０１４１】
平膜型フィルター４２としては、膜が塩素化ポリエチレンを原料とした公称孔径０．４μｍの微多孔性膜を好ましく用いることができる。
【０１４２】
従来より、粘度の高い微生物汚泥の場合、平膜型フィルター４２についても、膜面が閉塞する課題があった。膜面の洗浄は、通常は空気洗浄であるが、有機系の閉塞に対しては次亜塩素酸ソーダ、無機系の閉塞に対してはシュウ酸などで、膜面を洗浄していた。それらの作業は従来の活性汚泥法と比較すると安定しており、小スペースでもあるが、大変時間のかかる作業である。一方、第５実施の形態では、ナノバブルを含むバブル流３２と担体１６を含む水流で平膜型フィルター４２の膜面を効率的に洗浄できるので、従来の閉塞現象を防止することができる。
【０１４３】
本実施形態によれば、平膜型フィルター４２の膜面を効率的に洗浄できる。平膜型フィルター４２は約１０年以上の使用実績があり、水処理業界を中心に世間に認識されてきた。水処理業界を中心に世間に認識されてきたが故、さらにこの技術の課題である閉塞現象をさらに第５実施形態で解決できるので、第５実施形態は。価値ある内容となる。
【０１４４】
そして、微生物槽１５で、有機物を確実に処理された処理水は、フィルターポンプ２０で、フィルター出口配管２２を経由して、バルブ８８またはバルブ８９の選択により、活性炭槽９２の第１活性炭槽９３または第２活性炭槽９４のどちらかに導入されて、さらに残存している難分解性有機物である有機物が、ナノバブルにより酸化され、さらに残っている微量の有機物が、活性炭８７に吸着処理されることになる。
【０１４５】
〔第６実施形態〕
本発明の第６実施形態を図６に示す。
【０１４６】
第６実施形態は、第１実施形態と比較して、第１実施形態における第１ナノバブル発生機５１が、マイクロナノバブル発生機５２に置き換えられている。よって、第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略する。第１実施形態と異なる部分のみ、説明する。
【０１４７】
マイクロナノバブル発生機５２は、マイクロナノバブルを発生することができる。マイクロナノバブルは、処理水中の有機物に対しては、ナノバブルの様な強力なフリーラジカルによる酸化作用は期待できない。しかし、マイクロバブルは微生物の活性化には有効であるので、担体１６に固定化される微生物の活性化に寄与し、従来の水処理方法や水処理装置と比較して、性能を向上させることができる。
【０１４８】
次にマイクロナノバブル発生機５２を詳細に説明する。マイクロナノバブル発生機５２は、気体せん断部４５、水配管５、循環ポンプ４４、吸込水配管４６、空気配管４８、および電動ニードルバルブ４７から構成されている。マイクロナノバブル発生機５２は、多量のマイクロナノバブルと極少量のナノバブルを発生している。すなわち、微生物槽１５内部には、気体せん断部４５が、また微生物槽１５外部に循環ポンプ４４、空気を取り入れて空気量を正確に調整可能な電動ニードルバルブ４７とそれらを連結する空気配管４８が設置されている。
【０１４９】
符号４６は循環ポンプ４４に水を吸込む為の吸込水配管４６であり、符号５は、吐出する水配管５であり、符号４８は、空気導入の為の空気配管４８である。循環ポンプ４４によって、圧力の高まった水は、空気と共に気体せん断部４５に導入されて、マイクロナノバブルを発生する。
【０１５０】
マイクロナノバブル発生機５２としては、例えば、ナノプラネット研究所の製品（Ｍ２−ＬＭ型）を好ましく用いることができるが、特に限定されず、目的に従って選定すれば良い。
【０１５１】
そして、微生物槽１５で、有機物を確実に処理された処理水、フィルターポンプ２０で、フィルター出口配管２２を経由して、バルブ８８またはバルブ８９の選択により、活性炭槽９２の第１活性炭槽９３または第２活性炭槽９４のどちらかに導入されて、さらに残存している難分解性有機物である有機物が、ナノバブルにより酸化され、さらに残っている微量の有機物が、活性炭８７に吸着処理されることになる。
【０１５２】
〔実施例〕
図１に基づき、本発明に係る水処理装置を製作した。上記水処理装置における微生物槽１５の容量を５ｍ３とし、微生物槽１５内に充填する担体（ポバール樹脂、株式会社クラレのクラゲール）１６の量を約１ｍ３（水槽容量の約２０％）とし、第１ナノバブル発生機５１として株式会社協和機設のバビタスＨＹＫ−３２を用いた。バビタスＨＹＫ−３２の第１気液混合循環ポンプ２の動力は３．７ｋｗであった。
【０１５３】
また、中空糸型フィルター１として、株式会社クラレの浸漬膜ユニット（浸漬膜エレメント１２．５ｍ２×８枚）を用い、フィルターポンプ２０として、株式会社イワキ自吸式マグネットポンプＳＭＸ動力０．７５ｋｗを用いた。また、フィルター逆洗ポンプ２５として、株式会社イワキマグネットポンプＭＸＭ動力２．２ｋｗを用いた。
【０１５４】
また、第２ナノバブル発生機７０として、株式会社協和機設のバビタスＨＹＫ−３２を用いた。バビタスＨＹＫ−３２の第２気液混合循環ポンプ７１の動力は３．７ｋｗであった。
【０１５５】
そして、活性炭槽９２の容量を１．５ｍ３とし、すなわち、第１活性炭槽９３を０．７５ｍ３、第２活性炭槽９４を０．７５ｍ３とし、活性炭８７として株式会社クラレの活性炭（クラレコールＫＷ）を用いて、それぞれ、槽容量の３０％ずつ充填した。
【０１５６】
そして、有機物を含有した排水を導入して２ヶ月間試運転を実施した。
【０１５７】
有機物としては、半導体工場から排出される有機物含有排水を流入水として用い、流入配管２３のところで採水した流入水のＴＯＣ（全有機炭素）と処理水配管８０における処理水のＴＯＣ値を側定したところ、流入配管２３のところで採水した流入水のＴＯＣ（全有機炭素）が８６ｐｐｍに対し、処理水配管８０における処理水のＴＯＣ値は、６ｐｐｍであった。すなわち、第１形態の実験設備である微生物槽１５と活性炭槽９２での処理で、少ない設備で効率的にＴＯＣ（全有機炭素）を低減できる結果となった。
【０１５８】
また、本発明に係る水処理装置と、一般的な従来の水処理装置とにおける、活性炭が破過するまでの日数を比較したところ、表１のような結果となった。なお、処理水としては、半導体工場現像廃液の生物処理水を用いた。表１に示すように、本発明に係る水処理装置では、活性炭の破過が抑制されていた。
【０１５９】
【表１】
0005250284.tif 000002
【０１６０】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１６１】
また、本明細書中に記載された学術文献および特許文献の全てが、本明細書中において参考として援用される。
【０１６２】
本発明はまた、下記（１）〜（３１）のようにも表すことができる。
【０１６３】
（１）処理水を、ポリビニルアルコール樹脂が充填され、かつ液中膜が設置されたポリビニルアルコール樹脂槽で１次処理し、前記液中膜から得た処理水を活性炭が充填され、ナノバブルが吐出する活性炭延命槽で２次処理する、水処理方法。
【０１６４】
（２）処理水を、ポリビニルアルコール樹脂が充填され、かつ液中膜が設置されたポリビニルアルコール樹脂槽で１次処理し、前記液中膜から得た処理水を活性炭が充填され、ナノバブルが吐出する活性炭延命槽で２次処理する、水処理装置。
【０１６５】
（３）処理水を、第１に、ナノバブルまたはマイクロナノバブルの吐出口が設置された流動水流発生部とポリビニルアルコール樹脂接触部から構成されるポリビニルアルコール樹脂槽に導入し、流動水流発生部から発生する水流でポリビニルアルコール樹脂接触部を流動循環させ、かつ前記ポリビニルアルコール樹脂槽にｐＨ計を設置して処理水を処理し、その処理水を、第２に、活性炭が充填され、かつナノバブルが吐出している活性炭延命槽に導入して処理する、水処理方法。
【０１６６】
（４）処理水を、第１に、ナノバブルまたはマイクロナノバブルの吐出口が設置された流動水流発生部とポリビニルアルコール樹脂接触部から構成されるポリビニルアルコール樹脂槽に導入し、流動水流発生部から発生する水流でポリビニルアルコール樹脂接触部を流動循環させ、かつ前記ポリビニルアルコール樹脂槽にｐＨ計を設置して処理水を処理し、その処理水を、第２に、活性炭が充填され、かつナノバブルが吐出している活性炭延命槽に導入して処理する、水処理装置。
【０１６７】
（５）処理水を、ポリビニルアルコール樹脂槽内部が、マイクロナノバブル発生機またはナノバブル発生機のバブル吐出口、バブル吐出口上部に散気管、さらに上部に液中膜が設置された流動水流発生部、およびポリビニルアルコール樹脂が処理水と接触するポリビニルアルコール樹脂接触部から構成され、流動水流発生部から発生する水流でポリビニルアルコール樹脂接触部のポリビニルアルコール樹脂を流動循環させ、かつポリビニルアルコール樹脂接触部にｐＨ計が設置されたポリビニルアルコール樹脂槽に、処理水を導入して処理する、水処理方法。
【０１６８】
（６）処理水を、ポリビニルアルコール樹脂槽内部が、マイクロナノバブル発生機またはナノバブル発生機のバブル吐出口、バブル吐出口上部に散気管、さらに上部に液中膜が設置された流動水流発生部、およびポリビニルアルコール樹脂が処理水と接触するポリビニルアルコール樹脂接触部から構成され、流動水流発生部から発生する水流でポリビニルアルコール樹脂接触部のポリビニルアルコール樹脂を流動循環させ、かつポリビニルアルコール樹脂接触部ｐＨ計が設置されたポリビニルアルコール樹脂槽に、処理水を導入して処理する、水処理装置。
【０１６９】
（７）（４）の水処理装置において、前記流動水流発生部とポリビニルアルコール樹脂接触部との間に縦方向に仕切り板、横方向に穴あき板を設置する、水処理装置。
【０１７０】
（８）（４）の水処理装置において、前記ポリビニルアルコール樹脂槽に酸化還元電位計を設置する、水処理装置。
【０１７１】
（９）（４）の水処理装置において、前記ポリビニルアルコール樹脂槽を好気状態または嫌気状態として使用する、水処理方法。
【０１７２】
（１０）（４）の水処理装置において、前記ポリビニルアルコール樹脂槽を好気状態または嫌気状態として使用する、水処理装置。
【０１７３】
（１１）（４）の水処理装置において、前記ポリビニルアルコール樹脂槽を好気状態と嫌気状態とを交互に経過させる、水処理方法。
【０１７４】
（１２）（４）の水処理装置において、前記流動水流発生部に液中膜を設置する、水処理装置。
【０１７５】
（１３）（１２）の水処理装置において、前記ポリビニルアルコール樹脂槽の液中膜が、平膜型液中膜または中空糸型液中膜のどちらかである、水処理装置。
【０１７６】
（１４）（１２）の水処理装置において、前記ポリビニルアルコール樹脂槽の液中膜の内部を、ナノバブル含有水またはマイクロナノバブル含有水で洗浄する工程と、前記液中膜の外部を空気とナノバブル含有水またはマイクロナノバブル含有水で洗浄する工程を有する、水処理方法。
【０１７７】
（１５）（４）の水処理装置において、前記ポリビニルアルコール樹脂槽の下部にポンプ吸い込み配管用の直径６ｍｍ開口を無数に有するスクリーンが上部に設置されたサクションピットを設置する、水処理装置。
【０１７８】
（１６）（５）の水処理方法において、前記ポリビニルアルコール樹脂槽の前記流動水流発生部に液中膜ポンプ、ブロワー、および気液混合循環ポンプ、および各種電動バルブを設置して、かつポリビニルアルコール樹脂接触部のｐＨ計の信号と連動しているｐＨ調節計の信号を受けたシーケンサーによって、前記液中膜ポンプ、ブロワー、および気液混合循環ポンプ、および各種電動バルブを制御する、水処理方法。
【０１７９】
（１７）処理水を、ポリビニルアルコール樹脂槽内部が、マイクロナノバブル発生機またはナノバブル発生機のバブル吐出口、バブル吐出口上部に散気管、さらに上部に液中膜が設置された流動水流発生部、およびポリビニルアルコール樹脂が処理水と接触するポリビニルアルコール樹脂接触部から構成され、流動水流発生部から発生する水流でポリビニルアルコール樹脂接触部のポリビニルアルコール樹脂を流動循環させ、かつポリビニルアルコール樹脂接触部に酸化還元電位計が設置されたポリビニルアルコール樹脂槽に、処理水を導入して処理する、水処理方法。
【０１８０】
（１８）（１７）の水処理方法において、前記ポリビニルアルコール樹脂槽の前記流動水流発生部に液中膜ポンプ、ブロワー、および気液混合循環ポンプ、および各種電動バルブを設置して、かつポリビニルアルコール樹脂接触部の酸化還元電位計の信号と連動している酸化還元電位調節計の信号を受けたシーケンサーによって、前記液中膜ポンプ、ブロワー、および気液混合循環ポンプ、および各種電動バルブを制御する、水処理方法。
【０１８１】
（１９）（１）の水処理方法において、前記活性炭延命槽は、２槽以上で構成され、前記槽は開口台で上部と下部に区分され、上部に袋詰めされた活性炭、下部にナノバブルの吐出口が設置され、ナノバブルの吐出口から発生するバブル流で槽内が循環混合されている、水処理方法。
【０１８２】
（２０）（２）の水処理装置において、前記活性炭延命槽は、２槽以上で構成され、前記槽は無数の小孔を有する開口台で上部と下部に区分され、上部に袋詰めされた活性炭、下部にナノバブルの吐出口が設置され、ナノバブルの吐出口から発生するバブル流で槽内が循環混合されている、水処理装置。
【０１８３】
（２１）（２０）の水処理装置において、前記２槽以上の活性炭延命槽の最下部に、それぞれの槽にドレン設備およびそれぞれの槽の袋詰めされた活性炭を取りだす為の開口蓋が設置されている、水処理装置。
【０１８４】
（２２）（２０）の水処理装置において、前記２槽以上の活性炭延命槽の上部と下部を区分する無数の小孔を有する開口台には、前記袋詰めされた上部の活性炭を下部に移動可能な開口を有する、水処理装置。
【０１８５】
（２３）（２０）の水処理装置において、前記袋詰めされた上部の活性炭は、活性炭形状およびサイズがバブル流による処理水の循環混合が円滑となる形状およびサイズである、水処理装置。
【０１８６】
（２４）（２２）の水処理装置において、前記袋詰めされた上部の活性炭の形状およびサイズが、球状および５ｍｍ以上である、水処理装置。
【０１８７】
（２５）（２０）〜（２４）の水処理装置において、前記袋詰めされた活性炭延命槽の上部の袋詰め活性炭を自然乾燥後、セメント工場における燃料として有効利用する、水処理方法。
【０１８８】
（２６）（１）〜（１７）の水処理方法および水処理装置において、前記ポリビニルアルコール樹脂槽の縦の寸法（深さ方向の寸法）と横の寸法（深さの寸法を除く２方向寸法）の比率を１対１．０から１．３とする、水処理方法および水処理装置。
【０１８９】
（２７）（１）〜（１７）の水処理方法および水処理装置において、前記ポリビニルアルコール樹脂槽の底部四方の角を傾斜面とする、水処理方法および水処理装置。
【０１９０】
（２８）（５）および（６）の水処理方法および水処理装置において、前記液中膜の材質をポリ塩化ビニリデンとする、水処理方法および水処理装置。
【０１９１】
（２９）（５）および（６）の水処理方法および水処理装置において、前記液中膜の膜材の孔径を０．２μｍとする、水処理方法および水処理装置。
【０１９２】
（３０）（１）および（２）の水処理方法および水処理装置において、前記ポリビニルアルコール樹脂槽のナノバブル吐出口またはマイクロバブル吐出口から吐出するバブル流の流速を３ｍ／秒以上、６ｍ／秒以下とする、水処理方法および水処理装置。
【０１９３】
（３１）（１）および（２）の水処理方法および水処理装置において、前記活性炭延命槽のナノバブル吐出口から吐出するバブル流の流速を３ｍ／秒以上とする、水処理方法および水処理装置。
【産業上の利用可能性】
【０１９４】
本発明によれば、処理水中に含まれる混入物（例えば、有機物）を効果的に除去することができる。そのため、本発明は、廃水処理装置および水浄化装置に代表される各種水処理装置やその部品を製造する分野に利用することができるだけでなく、さらには、混入物が除去された純度の高い液体を用いる必要がある分野に、広く応用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１９５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る水処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る水処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る水処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る水処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図５】本発明の第５実施形態に係る水処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図６】本発明の第６実施形態に係る水処理装置の概略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１９６】
１  中空糸型フィルター
２  気液混合循環ポンプ
３  第１気体せん断部
４  第２気体せん断部
５  水配管
６  第３気体せん断部
７  吸い込み配管
８  空気配管
９  電動ニードルバルブ
１０  フィルター配管
１１  信号線
１２  ブロワー
１３  空気配管
１４  シーケンサー
１５  微生物槽
１６  担体
１７  電動バルブ
１８  気泡
１９  散気管
２０  フィルターポンプ
２１  電動バルブ
２２  フィルター出口配管
２３  流入配管
２４  サクションピット
２５  フィルター逆洗ポンプ
２６  逆洗配管
２７  傾斜面１
２８  傾斜面２
２９  ｐＨ計
３０  ｐＨ調節計
３１  水流
３２  バブル流
３３  仕切り板
３４  穴あき板
３５  スクリーン
３６  出口配管部
３７  逆洗配管部  
３８  逆洗水槽
３９  逆洗ポンプ
４０  逆洗配管
４１  電動バルブ
４２  平膜型フィルター
４３  酸化還元電位計
４４  循環ポンプ
４５  気体せん断部
４６  吸込配管
４７  電動バルブ
４８  空気配管
４９  流動水流発生部
５０  樹脂接触部
５１  第１ナノバブル発生機
５２  マイクロナノバブル発生機
５３  レベル計
５４  電動バルブ
５５  電動バルブ
５６  酸化還元電位調節計
５７  活性炭吸着塔
５８  イオン交換樹脂塔
５９  水配管
６０  ドレンポンプ
６１  ドレンピット
６２  ドレン配管
６３、６４  ドレンバルブ
６５  搬出用トラック
６６  コンクリート土間
６７、６８  バルブ
６９  台
７０  第２ナノバブル発生機
７１  第２気液混合循環ポンプ
７２  第１気体せん断部
７３  第２気体せん断部
７４、７５  第３気体せん断部
７６  ニードルバルブ
７７  空気配管
７８  吸い込み配管
７９  水配管
８０  処理水配管
８１、８２  開口蓋
８３、８４  水流
８５  開口台
８６  活性炭収納袋
８７  活性炭
８８、８９  バルブ
９０、９１  バブル流
９２  活性炭槽（活性炭吸着手段）
９３  第１活性炭槽
９４  第２活性炭槽
９５  活性炭吸着及び活性炭搬出設備
【図１】
0005250284.tif 000003
【図２】
0005250284.tif 000004
【図３】
0005250284.tif 000005
【図４】
0005250284.tif 000006
【図５】
0005250284.tif 000007
【図６】
0005250284.tif 000008