(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水が流入する流入口と、流入口から流入した被処理水を処理する処理槽と、処理槽で処理された処理水を排出する排出口と、を備える水質浄化装置であって、
前記水質浄化装置は、嫌気性発酵微生物群及び好気性発酵微生物群の少なくともいずれか一方を含有する活性液により分解、発酵させた木材チップからなる活性チップを具備し、
前記流入口の近傍には、前記活性チップを取り付けた水車が設けられており、
前記処理槽はその上面において上下方向に延びる長孔を有しており、前記水車の回転軸はスライド可能に前記長孔内に保持され、前記回転軸が前記長孔内を上下方向にスライドすることにより、前記水車は前記処理槽内の水位に応じて上下方向に可動するものである水質浄化装置。
【請求項２】
前記水車は、中心部に木炭を具備していることを特徴とする請求項１に記載の水質浄化装置。
【請求項３】
前記水車は、被処理水中に該水車の直径の３分の１程度、沈降させたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の水質浄化装置。
【請求項４】
前記処理槽は、該処理槽に流入してきた被処理水を吸引し、吸引した被処理水を放出する循環機能を備えたポンプと、該ポンプを覆うように設けられた濾過材と、を備えていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の水質浄化装置。
【請求項５】
前記濾過材は、花崗岩を具備するものであることを特徴とする請求項４に記載の水質浄化装置。
【請求項６】
前記濾過材は、麦飯岩を具備するものであることを特徴とする請求項４または５に記載の水質浄化装置。
【請求項７】
前記ポンプは、吸引した被処理水を、前記流入口の近傍に放出することを特徴とする請求項４に記載の水質浄化装置。
【請求項８】
前記ポンプは、吸引した被処理水を、前記水車に放出することにより、該水車を順方向に回転させることを特徴とする請求項４に記載の水質浄化装置。
【請求項９】
前記ポンプの放出口には、磁石が取り付けられていることを特徴とする請求項４、７または８に記載の水質浄化装置。
【請求項１０】
前記処理槽には、貝を生息させていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の水質浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水中の有害物質の分解、除去を図る水質浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
河川、用水路、湖水、池、貯水池等の他、下水、汚水は、種々の微生物が多数生息しているが、嫌気性条件下になるような箇所については、水質の汚濁、汚染が極めて著しいものであった。この水質汚濁は、魚の死滅を引き起こしたり、悪臭を放つものであった。このため、水質を浄化する装置が、種々研究されている。例えば、特開２０００−１２６７６１号公報には、多孔質焼結体の表面に光触媒粒子を坦持させた光触媒坦持体を具備してなる水質浄化装置に関する発明が開示されている。また、特開平１１−３４７５８０号公報には、処理部と、ポンプと、洗浄装置と、を備えた水質浄化装置において、被処理水の通過流量を調整することによって水質浄化する水質浄化装置に関する発明が開示されている。
【０００３】
ここで、水質汚濁を引き起こす要因の一つとして、太陽光が入り込まない箇所で、水や汚物が滞留し、酸素が入り込まない嫌気性の条件になり、水が酸化、腐敗することが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開２０００−１２６７６１号公報の発明では、光触媒を使用するため、必ずなんらかの光が必要となり、太陽光が届かないところでは、その効果が期待できるものではなかった。一方、太陽光が届かないところであっても、電気的手段を用い光を照射することも考えられるが、処理コストが高くなるという問題を有していた。
【０００５】
また、特開平１１−３４７５８０号公報の発明では、被処理水の通過流量を調整するだけであるので、被処理水が滞留してしまうような入り組んだ箇所では、その効果が期待できるものではなかった。特にそのような入り組んだ箇所で、嫌気性状態になり腐敗臭が漂うため、依然として上記問題点を有したままであった。
【０００６】
このことから、本発明は、従来技術の問題点を解決することを課題とする。より特定すれば、この発明は、嫌気性条件下においても水質の浄化が図れ、その一方で好気性条件下を作り出し、一層の水質浄化の促進を図る水質浄化装置の提供を行うことを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、被処理水が流入する流入口と、流入口から流入した被処理水を処理する処理槽と、処理槽で処理された処理水を排出する排出口と、を備える水質浄化装置であって、前記水質浄化装置は、嫌気性発酵微生物群及び好気性発酵微生物群の少なくともいずれか一方を含有する活性液により分解、発酵させた木材チップからなる活性チップを具備し、前記流入口の近傍には、前記活性チップを取り付けた水車が設けられており、前記処理槽はその上面において上下方向に延びる長孔を有しており、前記水車の回転軸はスライド可能に前記長孔内に保持され、前記回転軸が前記長孔内を上下方向にスライドすることにより、前記水車は前記処理槽内の水位に応じて上下方向に可動するものである水質浄化装置を提供する。
活性チップを用いることにより、従来解決できなかった嫌気性または好気性条件下での水質浄化の促進を図ることができる。
【０００８】
活性チップとは、木材チップを、微生物群を含有する活性液により分解、発酵させたものをいう。活性チップを使用することにより、被処理水の強アルカリ性を中性にすることができる。これにより、嫌気性状態を防ぐことができる。また、この嫌気性状態を防ぐことにより有機物の分解を促進し、好気性の有効微生物群により好気分解することができる。この好気性発酵微生物群により好気分解した後の、細かい有機物を嫌気性の有効微生物群により嫌気分解することができる。従って、活性チップを用いた水質浄化装置は、このメカニズムにより、嫌気性発酵及び好気性発酵を繰り返しながら、水質の浄化を図ることができるものである。
【０００９】
また、下水、汚水には、土壌中に含まれている硫黄が流れだし、過酸化水素と結合した有害物質を生成する。これを活性チップに生息する硫黄分解菌が無害物質に変換することにより、有害物質の除去を図ることができる。例えば、有害物質である重金属を活性チップが陽イオン交換により吸着させることにより、その除去を図ることができる。
【００１０】
さらに、活性チップは、被処理水中に含有されている糖分を微生物増殖酵素として消費、または、タンパク質、澱粉の分解酵素、例えば、タンパク質の分解酵素であるプロテアーゼ、澱粉の分解酵素であるアミラーゼ、を分泌する。
【００１１】
活性チップは、嫌気性発酵微生物群を含有することにより、処理槽に滞留した有機物を分解し、嫌気性状態を防ぐことができる。あるいは、活性チップは、好気性発酵微生物群を含有することにより、流入口近傍の被処理水を好気性条件下で発酵させることができ、水質の浄化を促進するものである。あるいは、活性チップは、好気性及び嫌気性発酵微生物群を含有することにより、下水、汚水の酸化・変敗・腐敗を防止し、有害物質の除去を図ることができる。
【００１２】
好気性及び嫌気性発酵微生物群を用いた分解、発酵のプロセスを説明する。
【００１３】
従来の単発酵法、復発酵法、並行復発酵法では、｛好気性−明｝菌類、｛好気性−暗｝菌類、｛嫌気性−明｝菌類、｛嫌気性−暗｝菌類、の４つの群に分けられる微生物群を、一定の空間と人為的条件下で、共存、共栄、共生させることは不可能であるとされてきた。
【００１４】
しかし、本発明は、これら４つの群に分けられる微生物群を、フザリウムの占有率をゼロにし、すべての酸化・変敗・腐敗を断ち切り、発酵−分解−合成の還元作用及び抗酸化作用を起こさせることにより、共存、共栄、共生することを可能にした。これは、微生物の持つ機能、気質、情報を利用し、増殖法、誘導法、発酵法を用いることによるものである。
【００１５】
これにより、前記微生物群の共存、共栄、共生の状態が継続することにより、１ｍｌあたりの生菌類の数が１０7〜１０8程度になる。そして１０9を超えると、微生物の大きさが縮小し、球形状に成り、凝集効果による菌類の固形化が生じ、菌の死滅がなくなり、さらに生菌類の数が増え続け、微生物の高密度化による酵素結合結晶が生じる。これより、全ての微生物を有効に働かせることができる。これを複合発酵法という。この複合発酵法を用いることにより、好気性及び嫌気性発酵微生物群が木材チップを培養し、発酵させた活性チップが、下水、汚水を分解し、有害物質の除去を図り、併せて、嫌気性状態を防ぎ、好気性状態の発酵を行うことができるものである。
【００１６】
前記流入口の近傍には、前記活性チップを取り付けた水車が設けられている。活性チップを、被処理水中に浸積し続けた場合は、その活性作用が劣化するため、適度の酸素供給が必要となることから、活性チップを取り付けた水車を設けたものである。
【００１７】
前記水車は、中心部に木炭を具備していることを特徴とする水質浄化装置であることが好ましい。水車の中心部に木炭を具備することにより、被処理水と接触する部分においては、木炭から遠赤外線が放出され、水の粒子を細かくすることができる。水の粒子を細かくすることにより、被処理水中の酸素含有率を高めることができる。
【００１８】
前記処理槽はその上面において上下方向に延びる長孔を有しており、前記水車の回転軸はスライド可能に前記長孔内に保持され、前記回転軸が前記長孔内を上下方向にスライドすることにより、前記水車は前記処理槽内の水位に応じて上下方向に可動する。下水、汚水の水量は、日によって上下するものであり、水車を固定式としたのでは、浄化作用が不十分になるおそれがあるためである。そこで、水車を可動式とすることにより、汚水の水量に応じて沈降を一定の深さに保つことができる。
【００１９】
前記水車は、被処理水中に該水車の直径の３分の１程度、沈降させたものであることを特徴とする水質浄化装置であることが好ましい。沈降の深さを水車の直径の３分の１程度とすることにより、水車の回転を促し、かつ、被処理水中への酸素供給を行うことができるものである。
【００２０】
前記処理槽は、該処理槽に流入してきた被処理水を吸引し、吸引した被処理水を放出する循環機能を備えたポンプと、該ポンプを覆うように設けられた濾過材と、を備えていることを特徴とする水質浄化装置であることが好ましい。嫌気性状態は、微生物の光合成発酵が行われない光の届かない場所で起こりやすいため、処理槽の下部に溜まった被処理水を、活性チップの近傍に放出することにより、処理槽の浄化作用を高めるものである。このポンプにより放出された被処理水は、放出時に酸素に暴露させることにより好気性状態にするものである。
【００２１】
ポンプは、水中ポンプや、サンドポンプなどを用いることができる。
【００２２】
また、ポンプを覆うように設けられた濾過材は、処理槽の下部に溜まった沈降物の濾過を行い、ポンプの詰まりを防止するものである。濾過材は、処理槽の下部に、素焼きの陶器を置いてもよいし、適当な大きさの岩石や鉱物を敷き詰めてもよい。
【００２３】
ポンプの大きさは、処理槽の規模に応じて適宜変更することが好ましい。また、その稼働は、電気代などの稼働コストの面から、所定の時間間隔で稼働させることもできるが、連続稼働であることが好ましい。
【００２４】
濾過材は、ポンプの全体を覆うように設けられていてもよいが、処理槽の下部にポンプを設け、その上部を濾過材で覆うようにしてもよい。また、ポンプの上部は、保守のため開放式であってもよい。
【００２５】
前記濾過材は、花崗岩を具備するものであることを特徴とする水質浄化装置であることが好ましい。花崗岩は、天然ミネラル成分を豊富に含有しており、微生物が生息しやすい環境をつくりだすものである。
【００２６】
前記濾過材は、麦飯石を具備するものであることを特徴とする水質浄化装置であることが好ましい。麦飯石は磁場を持つため、水の粒子を細かくすることができる。磁場で水の粒子を細かくすることにより、濾過材に浸透する速度を速め、有機物などを容易に濾過材に付着させることができる。
【００２７】
前記ポンプは、吸引した被処理水を、前記流入口の近傍に放出することを特徴とする水質浄化装置であることが好ましい。流入口の近傍には、活性チップが備え付けられており、被処理水の分解を最も効果的に行っている箇所だからである。また、酸素が豊富な好気性状態になっているものだからである。
【００２８】
前記ポンプは、吸引した被処理水を、前記水車に放出することにより、該水車を順方向に回転させることを特徴とする水質浄化装置であることが好ましい。これにより、水車に取り付けられた活性チップが酸素を取り込み好気性条件下で被処理水を分解することができるためである。また、水車の羽根により被処理水中にも酸素を取り込むことができる。さらに、流入口より流入してくる被処理水の水量が少ないため、水車の回転が行われない場合であっても、ポンプで強制的に水を吸引、放出するため、被処理水中に、酸素供給を行うことができるものである。
【００２９】
前記ポンプの放出口には、磁石が取り付けられていることを特徴とする水質浄化装置であることが好ましい。これにより、水の粒子をより細かくすることができる。麦飯石を使用した濾過材と組み合わせることにより、効果的に磁場を発生させ、水の粒子を細かくする効果を上げることができる。
【００３０】
前記処理槽には、貝を生息させていることを特徴とする水質浄化装置であることが好ましい。これにより、被処理水中に含まれる濾過材に付着しなかった比較的大きな有機物を貝が食べ、酸素、キトサンを作ることにより嫌気性状態を好気性状態に導くことにより、嫌気性状態を防ぐことができる。また、その貝の排泄物を微生物群が分解することにより、水質の浄化を図ることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について説明するが、本発明の範囲はこれに限定されるわけではない。
【００３２】
図１は、本発明の水質浄化装置の一形態例及び使用例を示す概略図である。
【００３３】
水質浄化装置は、流入口１と、処理槽２と、排出口５とを有する容器３を備えている。
【００３４】
容器３は、樹脂、鋼鉄製、アルミニウム、ステンレスなどを用いることができるが、ステンレスを用いることが好ましい。処理槽２は、長期間使用するものであるので、耐候性に優れているものであることが要求される。また、耐熱性に優れていることや、容器が耐食されないこと、コスト面など種々の性質が要求される。この要求を満足することができるものとしては、ステンレスが最も優れているからである。
【００３５】
処理槽２の上面４は、開放されていてもよいし、容器で覆われていてもよいが、開放されていることが好ましい。上面４を開放しておくことにより、太陽光が入射され、処理槽２内の被処理水に含有されている微生物群が光合成を行い、好気性状態を保持することができるからである。
【００３６】
また、処理槽２の上面４は、水車９の上下方向の可動を保持する水車保持部４ａを有する。この水車保持部４ａは、処理槽２に設けられており、水車９の中心部１１ａを保持し、被処理水２３の水量に応じて上下方向に可動するようになっている。
【００３７】
水中ポンプ６は、図示していないがスイッチをいれることにより、被処理水を吸引し、処理槽２の流入口１の近傍に放出する。水中ポンプ６は、放出口７を有し、放出口７には磁石８が取り付けられている。水中ポンプ６は、常に稼働状態であってもよいが、電気代などのコスト、被処理水の流量に応じて所望により稼働させる方が効率的である。
【００３８】
水車９は、羽根部１０と胴体部１１とを備えている。羽根部１０には、活性チップが入った容器が設けられており、流入口１から流入される被処理水２１が羽根部１０に衝突することにより、また、水中ポンプ６から放出された被処理水が羽根部１０に衝突することにより、水車９を順方向に回転させるものである。水車９の胴体部１１は、その中が空洞になった浮き具になっていることが好ましい。これにより、水車９本体を処理槽内の水量に応じて浮き沈みさせることができる。胴体部１１の浮力は、適宜調節するものであってもよいが、水車９本体は、３分の１程度沈降させたものであることが好ましい。この程度の沈降が、活性チップを最適に作用させることとなるからである。
【００３９】
水車９は、処理槽２の流入口１の近傍に設けることが好ましい。これにより流入口１から流入されてきた被処理水２１により水車９を回転させることができるからである。
【００４０】
濾過材１２は、水中ポンプ６の周囲を覆うように、備えられていることが好ましい。濾過材１２は、岩石または鉱物であることが好ましい。濾過材１２は、その内側に大きな塊群を配置し、外側にいくにつれて小さな塊、砂を配置していくことが好ましいが、大きな塊群だけでもよく、また、砂だけでもよい。
【００４１】
処理槽２の下部には、貝１３を生息させていることが好ましい。貝１３は、比較的大きい貝であることが好ましい。貝１３の数は、処理槽２の大きさや、被処理水の水量等に応じて適宜変更することが好ましい。
【００４２】
以下、図面を参照して本発明の実施例について具体的に説明する。
【００４３】
【実施例１】
図１は、本発明の水質浄化装置の一形態例及び使用例を示す概略図である。
【００４４】
流入口１から流入されてきた被処理水２１は、流入口１の近傍で、水車９に取り付けられた活性チップにより好気性発酵分解される。この近傍での被処理水２２では、酸素を多く含んだ被処理水であるため、好気性発酵分解が行われる。また、この流入口１から流入されてきた被処理水２１により水車９が回転される。
【００４５】
次に、被処理水２２は、処理槽２の内部に流入してくる。この内部に流入してきた被処理水２３は、処理槽２の上部から入射される太陽光により微生物群の光合成が行われ、好気性状態が保持される。
【００４６】
処理槽２の内部に貯留された被処理水２３のうち、一部は排出口５より排出される。排出された被処理水２６は、次の水質浄化槽へと送られ多段的に水質浄化が行われる。また、処理水２３の一部は濾過材１２を通って水中ポンプ６へと送られる。濾過材１２は、麦飯石１２ａと、花崗岩１２ｂから構成されており、麦飯石１２ａは比較的大きめの石を敷き詰めており、花崗岩１２ｂは、細かく砕いた砂を用いている。これにより、被処理水２３中の固形物を濾過することができる。従って、濾過材１２を通過した被処理水２４は、固形物を含まず、液体のみが水中ポンプ６の吸引口へと導かれる。濾過された被処理水２４は、水中ポンプ６により吸引されパイプを通って、処理槽２の上部に送られ、放出口７より被処理水が放出される。放出された被処理水は、水車９の羽根部１０に衝突し、水車９を回転させる。放出口７より放出された被処理水は、酸素を吸収し、また、放出に伴い、流入口１の近傍の被処理水２２に酸素を供給する。また、水車９の回転により被処理水２２に酸素を供給している。水車９の羽根部１０に取り付けられた活性チップは、該羽根部１０が空気中にあるときに酸素を吸収するため、活性化状態が保持される。この工程により、被処理水の水質の浄化が図られる。
【００４７】
処理槽２の内部に滞留された被処理水２５は、太陽光が入射されない場合もあり、嫌気性状態になりやすい。このため、被処理水２３中に含有する有機物を貝が食べ、酸素、キトサンをつくり、嫌気性状態を好気性状態に導くことができるため、貝１３を生息させておく。また、貝１３の排泄物や、小さい有機物を微生物群が分解する。
【００４８】
以上の水質浄化装置により、水質の浄化の促進が図られた。
【００４９】
【実施例２】
図２は、本発明の水質浄化装置の一形態例及び使用例を示す概略図である。実施例１に使用されている符号を一部用いる。
【００５０】
本水質浄化装置は、処理槽Ａ３１と処理槽Ｂ３４との２槽から成る。流入口１から流入されてきた被処理水２１は、流入口１の近傍で、水車の羽根部１０に取り付けられた活性チップにより好気性発酵分解される。この近傍での被処理水２２では、酸素を多く含んでいるため、好気性発酵分解が行われる。また、この流入口１から流入されてきた被処理水２１により水車９が回転される。
【００５１】
次に、被処理水２２は、処理槽Ａ３１の内部に流入してくる。この内部に流入してきた被処理水は、処理槽Ａ３１の上部から入射される太陽光により微生物群の光合成が行われ、好気性状態が保持される。そのため、処理槽Ａ３１と処理槽Ｂ３４の上部は、開放されている。
【００５２】
処理槽Ａ３１に流入してきた被処理水は、麦飯石１２ａの隙間を通過し、処理槽Ａの底面部３２から底部３３へと浸透していく。麦飯石１２ａを通過することにより濾過が行われる。麦飯石１２ａは比較的大きめの石を敷き詰めておく。処理槽Ａの底部３３に貯留した被処理水の一部は、処理槽Ｂ３４へと浸透していく。被処理水は、処理槽Ｂの底部３６、底面部３５、麦飯石１２ａ、花崗岩１２ｂの順に通過し、処理槽Ｂ３４の内部へと浸透していく。麦飯石１２ａは比較的大きめの石を敷き詰めており、花崗岩１２ｂは、細かく砕いた砂を用いている。従って、麦飯石１２ａおよび花崗岩１２ｂを通過した処理水は、固形物を含まない。この処理水は処理槽の排出口５から排出される。排出された処理水２６は、次の水質浄化槽へと送られ多段的に水質浄化が行われる。
【００５３】
一方、サンドポンプ３７により底部３３に貯留した被処理水は、汲み上げられパイプ３８を通って、処理槽Ａに再び戻る。サンドポンプの放出口４０から放出された被処理水は、処理槽Ａへと導く向きに設置されており、サンドポンプ３７から排出された被処理水の流速により水車９を回転させる。水車９は、中心部４１を中心に回転するように、水車支持部４３により支持されている。放出口４０より放出された被処理水は、酸素を吸収し、また、放出に伴い、流入口１の近傍の被処理水２２に酸素を供給する。また、水車９の回転により被処理水２２に酸素を供給している。水車９の羽根部１０に取り付けられた活性チップは、該羽根部１０が空気中にあるときに酸素を吸収するため、活性化状態が保持される。水車９に取り付けられた木炭４２は、被処理水と接触し、木炭４２から放出される遠赤外線により被処理水の粒子を細かくすることができる。これにより、被処理水中の酸素含有率を高めることができる。また、サンドポンプの放出口４０に取り付けられた磁石８によっても、被処理水中の粒子を細かくすることができ、酸素含有率を高めることができる。この工程により、被処理水の水質の浄化が図られる。サンドポンプ３７の保守のため、処理槽の上部３９は開放している。
【００５４】
処理槽Ａの内部に滞留された被処理水は、太陽光が入射されない場合もあり、嫌気性状態になりやすい。このため、被処理水中に含有する有機物を貝が食べ、酸素、キトサンをつくり、嫌気性状態を好気性状態に導くことができるため、貝１３を生息させておく。また、貝１３の排泄物や、小さい有機物を微生物群が分解する。
【００５５】
以上の水質浄化装置により、水質の浄化の促進が図られた。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、嫌気性条件下においても水質の浄化が図れ、その一方で好気性条件下を作り出し、一層の水質浄化の促進を図る水質浄化装置の提供を行うことをできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  水質浄化装置の一形態例を示す概略図
【図２】  水質浄化装置の一形態例を示す概略図
【符号の説明】
１  処理槽の流入口
２  処理槽
３  処理槽の容器
４  処理槽の上面
４ａ  処理槽に取り付けられた水車保持部
５  処理槽の排出口
６  水中ポンプ
７  水中ポンプの放出口
８  磁石
９  水車
１０  水車の羽根部
１１  水車の胴体部
１１ａ  水車の中心部
１２  濾過材
１２ａ  麦飯石
１２ｂ  花崗岩
１３  貝
２１  流入されてきた被処理水
２２  流入口の近傍の被処理水
２３  処理槽の内部に貯留された被処理水
２４  濾過材を通過した被処理水
２５  処理槽の内部に滞留された被処理水
２６  排出された処理水
３１  処理槽Ａ
３２  処理槽Ａの底面部
３３  処理槽Ａの底部
３４  処理槽Ｂ
３５  処理槽Ｂの底面部
３６  処理槽Ｂの底部
３７  サンドポンプ
３８  サンドポンプのパイプ
３９  処理槽の上部
４０  サンドポンプの放出口
４１  水車の中心
４２  木炭
４３  水車支持部
【図１】
0004502492.tif 000002
【図２】
0004502492.tif 000003