(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水が導入されると共に炭が充填された炭充填部を有する水処理水槽と、
上記被処理水にマイクロナノバブルを含有させるマイクロナノバブル発生部と、
上記水処理水槽内で上記被処理水の水流を発生させる水流発生部とを備え、
上記水流発生部は散気管を有し、
上記水処理水槽は、上記水流発生部と上記炭充填部とを仕切ると共に上下に延在する仕切板を有し、
上記マイクロナノバブル発生部は、上記水処理水槽内で上記仕切板上に配置されたことを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
被処理水が導入されると共に炭が充填された炭充填部を有する水処理水槽と、
上記被処理水にマイクロナノバブルを含有させるマイクロナノバブル発生部と、
上記水処理水槽内で上記被処理水の水流を発生させる水流発生部とを備え、
上記水流発生部は水中撹拌機を有し、
上記水処理水槽は、上記炭充填部と水流発生部とを仕切ると共に上下に延在する仕切板を有し、
上記マイクロナノバブル発生部を上記仕切板上に配置し、上記水中撹拌機を上記仕切板の下部に形成した貫通部に配置したことを特徴とする水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水処理装置に関し、一例として、半導体工場や液晶工場における水処理方法および水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水処理の対象となる被処理水が含有する化合物の一例である有機フッ素系化合物は、化学的に安定な物質である。特に、この有機フッ素系化合物は、耐熱性および耐薬品性の観点から優れた性質を有することから、界面活性剤等の用途に用いられている。
【０００３】
しかしながら、この有機フッ素系化合物は、化学的に安定な物質であるが故に微生物分解がしにくい。例えば、この有機フッ素系化合物としてのパーフルオロオクタスルホン酸(ＰＦＯＳ)やパーフルオロオクタン酸(ＰＦＯＡ)は、生態系での分解が進まないことから生態系への影響が懸念されている。
【０００４】
すなわち、上記パーフルオロオクタスルホン酸(ＰＦＯＳ)やパーフルオロオクタン酸(ＰＦＯＡ)は、化学的に安定なため、完全に熱分解させるためには、約１０００℃以上の高温が必要と言われている。また、ＰＦＯＳやＰＦＯＡは、従来の微生物や光触媒等による処理では分解が極めて困難であった。
【０００５】
ところで、従来技術として、ナノバブルの利用方法および装置が、特許文献１(特開２００４−１２１９６２号公報)に記載されている。
【０００６】
この従来技術では、ナノバブルが有する浮力の減少、表面積の増加、表面活性の増大、局所高圧場の生成、静電分極の実現による界面活性作用と殺菌作用などの特性を活用したものである。この従来技術では、より具体的には、それらが相互に関連することによって、汚れ成分の吸着機能、物体表面の高速洗浄機能、殺菌機能によって各種物体を高機能、低環境負荷で洗浄することができ、汚濁水の浄化を行うことができることを開示している。
【０００７】
また、今一つの従来技術としては、ナノ気泡の生成方法が、特許文献２(特開２００３−３３４５４８号公報)に記載されている。
【０００８】
この従来技術は、液体中において、(1) 液体の一部を分解ガス化する工程、(2) 液体中で超音波を印加する工程または、(3) 液体の一部を分解ガス化する工程および超音波を印加する工程から構成されていることを開示している。
【０００９】
また、別の従来技術としては、オゾンマイクロバブルを利用する廃液の処理装置が、特許文献３(特開２００４−３２１９５９号公報)に記載されている。
【００１０】
この従来技術では、マイクロバブル発生装置にオゾン発生装置より生成されたオゾンガスと処理槽の下部から抜き出された廃液を加圧ポンプを介して供給している。また、この従来技術では、生成されたオゾンマイクロバブルをガス吹き出しパイプの開口部より処理槽内の廃液中に通気することを開示している。
【００１１】
しかし、上述の従来技術では、有機フッ素系化合物を効果的に微生物分解することはできない。
【特許文献１】特開２００４−１２１９６２号公報
【特許文献２】特開２００３−３３４５４８号公報
【特許文献３】特開２００４−３２１９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、この発明の課題は、被処理水に含有される有機物を微生物分解することができる水処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、一参考例の水処理方法は、炭が充填された炭充填部を有する水処理水槽に被処理水を導入する工程と、
上記被処理水にマイクロナノバブルを含有させる工程と、
上記炭に微生物を繁殖させる工程と、
上記炭に繁殖した微生物によって、上記被処理水を処理する工程とを備える。
【００１４】
この参考例によれば、炭に繁殖する微生物は、被処理水に含有されるマイクロナノバブルによって活性化される。この活性化した微生物を炭に繁殖させて水処理するので、処理が安定化すると同時に、炭に繁殖した活性化した微生物によって、炭が吸着した有機物を分解することができる。この微生物による有機物の分解により、あたかも炭が自動再生している状態となる。したがって、この発明によれば、炭の入れ替え作業をする必要がなくなり、ランニングコストを低減できる。したがって、この発明によれば、有機フッ素系化合物を効率よく微生物分解することができる水処理方法となる。
【００１５】
また、一参考例の水処理方法では、上記水処理水槽内で上記被処理水の水流を発生させる工程を備える。
【００１６】
この参考例によれば、水処理水槽内での被処理水に水流が発生することによって、微生物による有機物の分解を促進できる。
【００１７】
また、一参考例の水処理装置では、被処理水が導入されると共に炭が充填された炭充填部を有する水処理水槽と、
上記被処理水にマイクロナノバブルを含有させるマイクロナノバブル発生部とを備えた。
【００１８】
この参考例の水処理装置によれば、炭に繁殖する微生物は、被処理水に含有されるマイクロナノバブルによって活性化される。この活性化した微生物を炭に繁殖させて水処理するので、処理が安定化すると同時に、炭に繁殖した活性化した微生物によって、炭が吸着した有機物を分解することができる。この微生物による有機物の分解により、あたかも炭が自動再生している状態となる。したがって、この水処理装置によれば、炭の入れ替え作業をする必要がなくなり、ランニングコストを低減できる。したがって、この水処理装置によれば、有機フッ素系化合物を効率よく微生物分解することができる。
【００１９】
また、一参考例の水処理装置では、上記水処理水槽内で上記被処理水の水流を発生させる水流発生部を備えた。
【００２０】
この参考例によれば、水処理水槽内での被処理水に水流が発生することによって、微生物による有機物の分解を促進できる。したがって、有機フッ素系化合物を効率よく微生物分解できる。
【００２１】
また、一参考例の水処理装置では、上記炭は、木炭、活性炭、合成炭の３種類の炭のうちの少なくとも１種類の炭を含んでいる。
【００２２】
この参考例の水処理装置によれば、木炭、活性炭、合成炭は、いずれも、吸着作用があるので、有機物を吸着し、その後、活性化した微生物により、それら吸着した有機物を分解し、炭があたかも自動再生した様な状態を維持できる。
【００２３】
また、本発明の水処理装置では、被処理水が導入されると共に炭が充填された炭充填部を有する水処理水槽と、
上記被処理水にマイクロナノバブルを含有させるマイクロナノバブル発生部と、
上記水処理水槽内で上記被処理水の水流を発生させる水流発生部とを備え、
上記水流発生部は散気管を有し、上記水処理水槽は、上記水流発生部と上記炭充填部とを仕切ると共に上下に延在する仕切板を有し、上記マイクロナノバブル発生部は、上記水処理水槽内で上記仕切板上に配置された。
【００２４】
この発明の水処理装置によれば、水流発生部で散気管から発生する気泡が起こす水流が、マイクロナノバブル発生部が発生するマイクロナノバブルによって起こる水流を強める。よって、より強い水流で水処理水槽内を撹拌でき、有機物処理の効率を高めることができる。また、仕切板上にマイクロナノバブル発生部が設置されているので、マイクロナノバブル発生部が水処理水槽の水面近くに設置されたこととなり、水処理水槽でのマイクロナノバブルの発生状況を確認し易くなる。
【００２５】
また、一参考例の水処理装置では、上記炭充填部は、粒状活性炭が充填された第１の充填部と、木炭が充填された第２の充填部とを有する。
【００２６】
この参考例の水処理装置によれば、粒状活性炭と木炭の両方で有機物を吸着し、活性化した微生物で、それら吸着した有機物を分解処理できる。また、炭充填部が活性炭と木炭の組み合わせた構造であるので、対象とする有機物量が多い場合は、木炭に対する活性炭の量を増加させればよい。
【００２７】
なお、粒状活性炭が充填された第１の充填部を水処理水槽内の上流側に配置し、木炭が充填された第２の充填部を水処理水槽内の下流側に配置した場合には、下流側の木炭に微生物がより繁殖し易くなる。
【００２８】
また、一参考例の水処理装置では、上記炭充填部は、上記炭に隣接して配置された網状管を有する。
【００２９】
この参考例の水処理装置によれば、炭充填部が炭に隣接して配置された網状管を有するので、微生物が万一異常繁殖した場合でも、炭に異常繁殖した微生物が網状管内に導入されることで、炭が微生物で閉塞しないようにできる。
【００３０】
また、一参考例の水処理装置では、上記炭充填部は、炭酸カルシウム鉱物が充填された第１充填部と、木炭が充填された第２充填部とを有する。
【００３１】
この参考例の水処理装置によれば、水処理水槽内の被処理水のｐＨが低下した場合に、炭充填部が有する第１充填部の炭酸カルシウム鉱物が溶解することにより、薬品を使用することなく、被処理水のｐＨを調整できる。すなわち、炭酸カルシウム鉱物が溶解することで、中和が可能となる。また、炭酸カルシウム鉱物の表面に生物膜が形成されるので、この生物膜によりさらなる有機物の処理ができる。
【００３２】
また、一参考例の水処理装置は、上記炭充填部は、ポリ塩化ビニリデン充填材を含む上部と、粒状活性炭を含む中間部と、木炭を含む下部とを有する。
【００３３】
この参考例によれば、水処理水槽内で微生物が多量発生した時に、上部のポリ塩化ビニリデン充填材に微生物が付着することで、中間部の粒状活性炭および下部の木炭が微生物で閉塞することがなく、水処理を継続できる。例えば、被処理水が半導体工場の再利用水である場合、被処理水に溶剤が時として混入して、微生物が多量に発生することがある。
【００３４】
また、一参考例の水処理装置は、上記水処理水槽からの被処理水が導入される活性炭吸着塔を備える。
【００３５】
この参考例によれば、被処理水が含有する有機物を、水処理水槽内の炭と活性炭吸着塔の活性炭の両方に吸着させることができる上に、上記炭と活性炭に繁殖した微生物はマイクロナノバブルによって活性化されるので、微生物処理が一層促進される。よって、被処理水が、一般に微生物分解性が極端に悪い有機フッ素系化合物を含有している２次処理水とした場合でも、微生物による分解処理ができる。
【００３６】
また、一実施形態の水処理装置は、被処理水が導入されると共に炭が充填された炭充填部を有する水処理水槽と、
上記被処理水にマイクロナノバブルを含有させるマイクロナノバブル発生部と、
上記水処理水槽内で上記被処理水の水流を発生させる水流発生部とを備え、
上記水流発生部は水中撹拌機を有し、
上記水処理水槽は、上記炭充填部と水流発生部とを仕切ると共に上下に延在する仕切板を有し、
上記マイクロナノバブル発生部を上記仕切板上に配置し、上記水中撹拌機を上記仕切板の下部に形成した貫通部に配置した。
【００３７】
この実施形態によれば、水処理水槽の仕切板上に配置したマイクロナノバブル発生部が発生するマイクロナノバブルによって、水処理水槽の上部において水流生成および撹拌がなされる。さらに、仕切板の下部に配置した水中撹拌機によって、水処理水槽の下部において水流生成および撹拌がなされる。すなわち、水処理水槽内の上下両方の箇所で水流生成と撹拌がなされるので、水処理水槽内での水流生成と撹拌とを円滑に行われ、水処理の効率を向上できる。
【００３８】
また、一参考例の水処理装置は、被処理水が導入されると共に炭が充填された炭充填部を有する水処理水槽と、上記被処理水にマイクロナノバブルを含有させるマイクロナノバブル発生部とを備え、上記水処理水槽に導入する被処理水が有機フッ素系化合物を含有する。
【００３９】
この参考例によれば、微生物分解が極めて困難な有機フッ素系化合物を、炭充填部に充填された炭に吸着させ、その後、この炭に繁殖した活性化した微生物によって、吸着した有機フッ素系化合物を分解することができる。これにより、従来は微生物分解できなかった有機フッ素系化合物を分解処理できる。
【００４０】
また、一参考例の水処理装置は、上記有機フッ素系化合物が、パーフルオロオクタスルホン酸またはパーフルオロオクタン酸、または、パーフルオロオクタスルホン酸とパーフルオロオクタン酸との混合物である。
【００４１】
この参考例によれば、従来は微生物分解できなかった有機フッ素系化合物としてのパーフルオロオクタスルホン酸(ＰＦＯＳ)またはパーフルオロオクタン酸(ＰＦＯＡ)、または、ＰＦＯＳとＰＦＯＡとの混合物を分解処理できる。
【発明の効果】
【００４２】
この発明の水処理装置によれば、炭に繁殖する微生物は、被処理水に含有されるマイクロナノバブルによって活性化され、この活性化した微生物を炭に繁殖させて水処理するので、処理が安定化すると同時に、炭に繁殖した活性化した微生物によって、炭が吸着した有機物を分解することができる。この微生物による有機物の分解により、あたかも炭が自動再生している状態となる。したがって、この発明によれば、炭の入れ替え作業をする必要がなくなり、ランニングコストを低減できる。したがって、この発明によれば、有機フッ素系化合物を効率よく微生物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】
【００４３】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００４４】
(第１の実施の形態)
図１は、この発明の水処理装置の第１実施形態を模式的に示す図である。
【００４５】
図１において、符号１は、水処理水槽であり、被処理水つまり処理するべき水が導入される。
【００４６】
水処理水槽１は水流発生部２６と炭充填部２７とを備え、この水流発生部２６と炭充填部２７とはカギ型仕切板１１で仕切られている。このカギ型仕切板１１は、水槽１の底との間に所定の間隔を隔てており、仕切板１１と水槽１の底との間において、水流発生部２６と炭充填部２７が連通している。
【００４７】
水流発生部２６は、下部に散気管４が設置されており、散気管４は水槽１外に設置されたブロワー３に接続されている。散気管４は、バブル９(気泡)を吐出することで、水流発生部２６の被処理水に上昇流である水流８を発生させる。一方、カギ型仕切板１１は上端で水平に屈曲した水平部１１Ａを有し、この水平部１１Ａ上にマイクロナノバブル発生部としてマイクロナノバブル発生機７が設置されている。このマイクロナノバブル発生機７には配管Ｌ１が接続され、この配管Ｌ１は水槽１外に設置された循環ポンプ２に接続されている。このポンプ２は水流発生部２６内の被処理水を配管Ｌ２,Ｌ１を通してマイクロナノバブル発生機７に供給する。また、このマイクロナノバブル発生機７にはバルブ６を有する空気吸込管５が接続され、空気吸込管５からバルブ６を経由してマイクロナノバブル発生機７に空気が供給される。マイクロナノバブル発生機７に供給される空気量はバルブ６によって調節できる。このマイクロナノバブル発生機７が炭充填部２７に向かってマイクロナノバブル１０を発生している。このマイクロナノバブル１０は、散気管４が吐出するバブル９による水流と比較すると弱い水流を発生している。
【００４８】
なお、水流発生部２６内の水槽１の側壁の下端と水槽１の底とがなす角に三角部材２８Ａが設置され、水流発生部２６内の水槽１の側壁の上部にもう１つの三角部材２８Ｂが設置されている。この２つの三角部材２８Ａ,２８Ｂの斜面が、水流発生部２６内の水流に対して案内面の役目を果たし、水流発生部２６と炭充填部２７との間の被処理水の循環を促進できる。
【００４９】
この実施形態では、水処理水槽１において、散気管４が発生するバブル９とマイクロナノバブル発生機７が発生するマイクロナノバブルとで発生させる水流によって、水処理水槽１内での被処理水が効率的に撹拌されている。したがって、水処理水槽１において、被処理水と炭充填部２７に充填された木炭１３とが効率よく接触している状態になっている。
【００５０】
一方、炭充填部２７には、充填された複数の木炭１３を支持すると共に、下部に空間を設けるための網１２が設置されている。網１２は、当然のこととして、木炭１３の荷重を支えるための補強材(図示せず)が組み込まれている。
【００５１】
この実施形態では、被処理水としては、一例として。用水、排水および再利用水がある。
【００５２】
マイクロナノバブル発生機７はマイクロナノバブルによる水流を発生させて、被処理水と微生物が繁殖した木炭１３との接触効率を高めている。ただし、水処理水槽１内で、被処理水の循環流を発生させるには、マイクロナノバブル流だけに起因する水流では、循環水量が不足している。このため、水処理水槽１内での大部分の循環水量は、散気管４から吐出するバブル９が上昇する際に発生する上昇水流８に依存している。この上昇水流８は、いわゆる、エアーリフトによる循環流となる。散気管４は、配管によってブロワー３と連結しており、ブロワー３から供給される空気による通常のバブル９を発生し水流８を起こしている。
【００５３】
マイクロナノバブル発生機７へは、循環ポンプ２で必要量の循環水が供給されると共に、空気吸い込み管５とバルブ６により、マイクロナノバブル発生機７のための必要な空気量が調整されて、最適なマイクロナノバブルが発生する。
【００５４】
上述の如く、マイクロナノバブル発生機７は、カギ型の仕切板１１の上部をなす水平部１１Ａに設置されている。このカギ型の仕切板１１は、水流の流れ方向を水流発生部２６から炭充填部２７への一定の方向に導く作用をすると同時に、マイクロナノバブル発生機７の設置場所にもなっている。マイクロナノバブル発生機７は、カギ型の仕切板１１の上部をなす水平部１１Ａに設置されていることで、水槽１の水面に近くなり、マイクロナノバブルの発生状態を肉眼で確認することができるメリットがある。
【００５５】
この実施形態では、被処理水としての有機物を含有する水を、水処理水槽１に導入して、マイクロナノバブルを発生させて、運転する。これにより、時間の経過とともに、炭充填部２７の木炭１３に活性化した微生物が繁殖する。木炭１３は、元来、有機物を吸着する能力があるが、有機物を吸着した木炭１３には活性化した微生物が繁殖しているので、木炭１３に吸着された有機物を活性化した微生物によって分解処理することができる。特に、微生物分解が困難と言われていた有機フッ素系化合物は、最初に木炭１３に吸着され、その後、活性化した微生物により分解されることとなる。このようにして、有機フッ素系化合物などの有機物が分解処理される。また、水処理水槽１の炭充填部２７では、有機物の吸着と分解とが、短時間のうちに繰り返される。よって、木炭１３は、常に再生された状態となる。
【００５６】
尚、マイクロナノバブル発生機７は、市販されているものならば、メーカーを限定するものではなく、この実施形態では、具体的には、一例として、株式会社ナノプラネット研究所と株式会社オーラテックのものを採用した。他の商品としては、一例として、西華産業株式会社のマイクロバブル水製造装置や資源開発株式会社のマイクロバブル水製造装置があるが、目的にしたがって選定すればよい。
【００５７】
水処理水槽１では被処理水が含有する有機物が上述の如く合理的に処理されて、ピット１４に流入し、続いて、ピット１４に設置してある移送ポンプ１５によって、次工程処理装置１６に導入される。次工程処理装置１６には、目的に応じて、例えば、更なる高度処理の一例としての活性炭吸着塔(図示せず)や膜分離装置(図示せず)を設置することが考えられるが、目的に従い各種処理装置を選定すればよい。
【００５８】
ここで、３種類のバブルについて説明する。
【００５９】
(ｉ)  通常のバブル(気泡)は水の中を上昇して、ついには表面でパンとはじけて消滅する。
【００６０】
(ii)  マイクロバブルは、直径が５０ミクロン(μｍ)以下の微細気泡で、一部のマイクロバブルは水中で収縮していき、ついには消滅(完全溶解)してしまう。
【００６１】
(iii)  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)でいつまでも水の中に存在することが可能なバブルといわれている。
【００６２】
そして、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と言える。
【００６３】
なお、上記実施形態では、炭として木炭１３を採用したが、木炭に替えて活性炭や合成炭としてもよく、木炭、活性炭、合成炭のうちから２種以上の炭を選定して組み合わせてもよい。また、上記実施形態では、仕切板１１をカギ型としたが、仕切板１１の形状はカギ型に限らないのは勿論であり、ストレートな形状やＴ字型の形状であってもよい。また、マイクロナノバブル発生機７の配置箇所は仕切板１１上に限らないのは勿論であり、水流発生部２６または炭充填部２７に配置してもよい。
【００６４】
(第２の実施の形態)
次に、図２に、この発明の水処理装置の第２実施形態を示す。この第２実施形態は、被処理水が用水である。また、この第２実施形態では、炭充填部２７に替えて、上部充填部２７Ａ-１と下部充填部２７Ａ-２を有する炭充填部２７Ａを備えた点、および、次工程処理装置１６に替えて用水処理装置１７を備えた点が、前述の第１実施形態と異なる。よって、この第２実施形態では、第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略し、第１実施形態と異なる部分を説明する。
【００６５】
この第２実施形態では、水処理水槽１が有する炭充填部２７Ａは、第１実施形態での炭の全量が木炭１３である炭充填部２７とは異なり、粒状活性炭２１が充填された第１の充填部としての上部充填部２７Ａ-１と、木炭１３が充填された第２の充填部としての下部充填部２７Ａ-２とを有する。
【００６６】
この第２実施形態では、被処理水を用水とした。すなわち、用水とは、たとえば、半導体工場や液晶工場で使用する用水であり、一例として、超純水を製造する前の原水としている。また、被処理水を超純水用の用水とする場合に対処するために、炭の全量を木炭１３とするのではなく、上部充填部２７Ａ-１では粒状活性炭２１を充填し、下部充填部２７Ｂ-１では木炭１３を充填している。
【００６７】
上部充填部２７Ａ-１に充填された粒状活性炭２１は、木炭に比べて、被処理水中の有機物を吸着する能力が高い。また、この第２実施形態では、第１実施形態での次工程処理装置１６をより具体的な用水処理装置１７としている。そして、水処理水槽１は用水処理装置１７の前処理水槽となっている。
【００６８】
この第２実施形態では、水処理水槽１に導入された被処理水としての用水が含有する有機物は、炭充填部２７Ａの粒状活性炭２１や木炭１３に吸着される。そして、マイクロナノバブルによって活性化した微生物が粒状活性炭２１や木炭１３にも繁殖しているので、粒状活性炭２１や木炭１３に吸着された有機物が活性化した微生物によって分解処理される。すなわち、炭充填部２７Ａでは、粒状活性炭２１や木炭１３において、有機物の吸着と分解とが短時間のうちに繰り返される。よって、炭充填部２７Ａの粒状活性炭２１や木炭１３は、常に再生された状態となる。そして、水処理水槽１で処理された被処理水は、移送ポンプ１５によって、さらに用水処理装置１７に導入されて処理される。
【００６９】
なお、この第２実施形態では、炭充填部２７において、粒状活性炭２１を上部に配置し木炭１３を下部に配置したが、逆に、木炭１３を上部に配置し粒状活性炭２１を下部に配置してもよい。
【００７０】
(第３の実施の形態)
次に、図３に、この発明の水処理装置の第３実施形態を示す。この第３実施形態は、図１の炭充填部２７に替えて炭充填部２７Ｂを備えた点と、図１の次工程処理装置１６に替えて排水処理装置１８を備えた点と、被処理水を排水とした点とが、先述の第１実施形態と異なる。よって、この第３実施形態では、先述の第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し、先述の第１の実施形態と異なる部分を説明する。
【００７１】
この第３実施形態では、水処理水槽１の炭充填部２７Ｂは、木炭１３と、木炭１３に隣接するように配置された網状管２２を有する。この木炭１３と網状管２２は、網１２上において、横方向に交互に配設されている。
【００７２】
この第３実施形態のように、被処理水が排水である場合、排水には一般に浮遊物質が含まれている場合が多いので、炭充填部２７Ｂに充填された木炭１３が浮遊物質によって閉塞することに対する対策を講じる必要がある。
【００７３】
この第３実施形態では、この閉塞への対策として、炭充填部２７Ｂにおいて、水流と同じ方向である縦方向(上下方向)に延在する網状管２２を木炭１３に隣接して設置した。この炭充填部２７Ｂでは、上記排水に含まれる浮遊物質を網状管２２内を通して流動させることができるので、木炭１３が浮遊物質で閉塞するのを防止できる。また、木炭１３において、微生物が万一異常繁殖した場合でも、木炭１３に異常繁殖した微生物が網状管２２内に導入されることで、木炭１３が微生物で閉塞しないようにできる。
【００７４】
この網状管２２は、排水処理分野での接触材として使用されており、材質としては塩化ビニル製やポリエチレン製などいくつかの商品が販売されている。なお、網状管２２の表面にも、マイクロナノバブルによって活性化した微生物が繁殖して生物膜を構成して、排水中の有機物の処理をすることとなる。そして、水処理水槽１で処理された被処理水は、移送ポンプ１５によって、さらに排水処理装置１８に導入されて所定の水処理がなされる。
【００７５】
(第４の実施の形態)
次に、図４に、この発明の水処理装置の第４実施形態を示す。この第４実施形態は、先述の第１実施形態の炭充填部２７に替えて炭充填部２７Ｃを備えた点と、次工程処理装置１６に替えて排水処理装置１８を備えた点と、被処理水を排水とした点とが、先述の第１実施形態と異なる。よって、この第４実施形態では、先述の第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し、先述の第１の実施形態と異なる部分を説明する。
【００７６】
この第４実施形態では、水処理水槽１の炭充填部２７Ｃは、炭酸カルシウム鉱物２３が充填された第１充填部としての上部２７Ｃ−１と、木炭１３が充填された第２充填部としての下部２７Ｃ−２とを有する。この下部２７Ｃ−２と上部２７Ｃ−１は、網１２上に順に積層されている。
【００７７】
この第４実施形態で、炭充填部２７Ｃにおいて、木炭１３に繁殖すると共にマイクロナノバブルによって活性化した微生物が排水中の窒素を含む有機物を酸化した場合、硝酸性窒素が増加して、被処理水のｐＨが低下するので、その中和剤として、炭充填部２７Ｃに炭酸カルシウム鉱物２３を設置している。
【００７８】
マイクロナノバブルによって活性化した微生物は炭酸カルシウム鉱物２３の表面にも繁殖することで、炭酸カルシウム鉱物２３の表面に生物膜が形成され、この生物膜によって有機物の処理を行うこととなる。そして、水処理水槽１で処理された被処理水は、移送ポンプ１５によって、さらに排水処理装置１８に導入され、さらなる処理が行われる。
【００７９】
なお、炭酸カルシウム鉱物２３としては、具体的には、大理石、寒水石、牡蠣殻、サンゴ等があり目的に応じて選定すればよい。また、炭充填部２７Ｃの炭酸カルシウム鉱物２３は、木炭１３と網１２との間に配置してもよい。つまり、炭充填部２７Ｃにおいて、木炭１３を下部に配置し、炭酸カルシウム鉱物２３を上部に配置してもよい。また、炭酸カルシウム鉱物２３と木炭１３の充填比率は、被処理水のｐＨによって決定すればよい。
【００８０】
(第５の実施の形態)
次に、図５にこの発明の第５の実施形態を示す。この第５実施形態は、図１の炭充填部２７に替えて炭充填部２７Ｄを備えた点と、図１の次工程処理装置１６に替えて再利用水処理装置１９を備えた点と、被処理水を再利用水とした点とが、先述の第１実施形態と異なる。よって、この第５実施形態では、先述の第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し、先述の第１の実施形態と異なる部分を説明する。
【００８１】
この第５実施形態では、水処理水槽１の炭充填部２７Ｄは、ポリ塩化ビニリデン充填材２４が充填された上部２７Ｄ−１と、粒状活性炭２１が充填された中間部２７Ｄ−２と、木炭１３が充填された下部２７Ｄ−３とを有する。
【００８２】
一例として、半導体工場において、再利用水にイソプロピルアルコールが混入して流入した場合には、先述の第１実施形態のように、炭としての木炭１３のみが充填された炭充填部２７では、微生物が異常繁殖することがある。この第５実施形態は、上記微生物の異常繁殖に対処するものである。
【００８３】
すなわち、この第５実施形態では、炭充填部２７Ｄが、上部２７Ｄ−１のポリ塩化ビニリデン充填材２４、中間部２７Ｄ−２の粒状活性炭２１、下部２７Ｄ−３の木炭１３を備えている。このため、再利用水にイソプロピルアルコールが混入して流入してきて微生物が異常繁殖したとしても、その微生物がポリ塩化ビニリデン充填材２４に付着する。よって、上記微生物の異常繁殖が、中間部２７Ｄ−２の粒状活性炭２１、および下部２７Ｄ−３の木炭１３に影響することはない。また、ポリ塩化ビニリデン充填材２４に付着し繁殖した微生物による微生物処理が、中間部２７Ｄ−２の粒状活性炭２１、下部２７Ｄ−３の木炭１３に対する前処理となるので、粒状活性炭２１および木炭１３が微生物で閉塞される現象を防止できる。
【００８４】
そして、この第５実施形態では、水処理水槽１で処理された被処理水は、移送ポンプ１５によって、再利用水処理装置１９に導入されてさらなる水処理がなされる。
【００８５】
(第６の実施の形態)
次に、図６にこの発明の水処理装置の第６実施形態を示す。この第６実施形態は、水処理水槽１に導入される被処理水が有機フッ素系化合物含有排水の２次処理水である点と、次工程処理装置１６に換えて活性炭吸着塔２０を備えた点とが先述の第１実施形態と異なっている。よって、この第６実施形態では先述の第１実施形態と異なる点を説明する。
【００８６】
この第６実施形態における被処理水である有機フッ素系化合物含有排水の２次処理水としては、例えば、半導体工場における現像排水の２次処理水がある。有機フッ素系化合物は、微生物分解が極端に困難である。よって、従来、有機フッ素系化合物含有排水の処理方法としては、１０００℃以上の条件で焼却する方法しか確実な方法は存在していなかった。
【００８７】
これに対して、この第６実施形態のごとく、マイクロナノバブル発生機７と木炭１３を有する水処理水槽１と活性炭吸着塔２０との２つの水処理ユニットを備えることで確実な対処が可能となる。すなわち、排水中の有機フッ素系化合物は、先ず、木炭１３に吸着して、マイクロナノバブルによって活性化した微生物による微生物分解(１次処理)がなされる。その後、さらに、被処理水は水処理水槽１から移送ポンプ１５によって、活性炭吸着塔２０に導入されて、有機フッ素系化合物が活性炭で吸着され、その後、活性炭塔２０の活性炭に繁殖し活性化した微生物によって、有機フッ素系化合物が確実に分解処理されることとなる。この第６実施形態では、燃料の消費が全くないので、従来の焼却方法と比較して、環境に優しい画期的な排水処理装置となる。
【００８８】
(第７の実施の形態)
次に、図７に、この発明の水処理装置の第７実施形態を示す。この第７実施形態は、水処理水槽１が先述の第１実施形態の仕切板１１に替えて仕切板１１Ｆを有する点と、水流発生部２６に替えて水流発生部２６Ｆを有する点とが先述の第１実施形態と異なる。よって、この第７実施形態は、先述の第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し、第１実施形態と異なる点を主に説明する。
【００８９】
この第７実施形態では、水流発生部２６Ｆは、散気管４とブロワー３に替えて水中撹拌機２５を有する。この水中撹拌機２５は、仕切板１１Ｆの下部に形成した貫通部１１Ｆ−１に配置した。この貫通部１１Ｆ−１は、水流発生部２６Ｆと炭充填部２７に連通している。
【００９０】
この第７実施形態では、先述の第１実施形態のような散気管４が吐出する空気の上昇流による撹拌とは異なり、カギ型仕切板１１Ｆの下部の貫通部１１Ｆ−１に配置した水中撹拌機２５による撹拌によって、水流発生部２６Ｆと炭充填部２７とを循環する水流が発生される。
【００９１】
なお、撹拌効率としては、散気管が吐出する空気による撹拌と水中撹拌機による撹拌のどちらも略同程度の撹拌作用を示すが、消費するエネルギーとしては、散気管による撹拌方式を採用する第１実施形態の方がより少ないエネルギーで対応できる。したがって、水処理水槽１内での水処理に際して酸素を嫌う場合など目的に対応して、水中撹拌機２５を選定することが望ましい。
【００９２】
(実験例)
図１の第１実施形態の水処理装置に対応する実験装置を製作した。ただし、次工程処理装置１６は活性炭吸着塔２０とした。この実験装置では、水処理水槽１の容量を約４ｍ３とし、ピット１４の容量を約０.２ｍ３とし、活性炭吸着塔２０の容量を０.６ｍ３とした。そして、この実験装置において、水処理水槽１、ピット１４、活性炭吸着塔２０に工業用水を導入して試運転を１ケ月の間行った。この試運転後、水処理水槽１への入口でのＴＯＣ(トータル・オーガニック・カーボン)濃度と活性炭吸着塔２０の出口でのＴＯＣ(トータル・オーガニック・カーボン)の濃度を測定し、ＴＯＣの除去率を測定したところ、８５％であった。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】この発明の水処理装置の第１実施形態を模式的に示す図である。
【図２】この発明の水処理装置の第２実施形態を模式的に示す図である。
【図３】この発明の水処理装置の第３実施形態を模式的に示す図である。
【図４】この発明の水処理装置の第４実施形態を模式的に示す図である。
【図５】この発明の水処理装置の第５実施形態を模式的に示す図である。
【図６】この発明の水処理装置の第６実施形態を模式的に示す図である。
【図７】この発明の水処理装置の第７実施形態を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００９４】
１  水処理水槽
２  循環ポンプ
３  ブロワー
４  散気管
５  空気吸込管
６  バルブ
７  マイクロナノバブル発生機
８  水流
９  通常のバブル
１０  マイクロナノバブル
１１、１１Ｆ  仕切板
１２  網
１３  木炭
１４  ピット
１５  移送ポンプ
１６  次工程処理装置
１７  用水処理装置
１８  排水処理装置
１９  再利用水処理装置
２０  活性炭吸着塔
２１  粒状活性炭
２２  網状管
２３  炭酸カルシウム鉱物
２４  ポリ塩化ビニリデン充填材
２５  水中撹拌機
２６、２６Ｆ  水流発生部
２７、２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ、２７Ｄ  炭充填部
２８Ａ、２８Ｂ  三角部
【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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