(57)【要約】【課題】マイクロバブルを用いて被処理水を効率的に処理できる水処理方法および水処理システムを提供する。【解決手段】本発明の水処理方法は、被処理水に分子状酸素またはオゾンのマイクロバブルを供給してマイクロバブル含有水を得る工程と、マイクロバブル含有水を加圧下に５秒以上保つ加圧工程とを有する。加圧工程では、マイクロバブル含有水を加圧下に２０秒以上保つことが好ましく、また、加圧圧力は１２０ｋＰａ（ゲージ圧）以上とすることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水に分子状酸素またはオゾンのマイクロバブルを供給して、マイクロバブル含有水を得る工程と、
前記マイクロバブル含有水を加圧下に５秒以上保つ加圧工程とを有することを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
前記加圧工程で、マイクロバブル含有水を１２０ｋＰａ（ゲージ圧）以上の加圧下に保つ請求項１に記載の水処理方法。
【請求項３】
前記加圧工程で、マイクロバブル含有水を加圧下に２０秒以上保つ請求項１または２に記載の水処理方法。
【請求項４】
前記マイクロバブル含有水を得る工程では、散気槽の被処理水にマイクロバブルが供給され、
マイクロバブル含有水は、前記散気槽から引き抜かれて、さらにガス供給されずに、前記加圧工程で加圧下に保たれる請求項１〜３のいずれか一項に記載の水処理方法。
【請求項５】
前記マイクロバブル含有水を得る工程では、散気槽の被処理水にマイクロバブルが供給され、
前記加圧工程では、マイクロバブル含有水を加圧下に保つことにより加圧処理水が得られ、
前記加圧処理水を前記散気槽に返送する請求項１〜４のいずれか一項に記載の水処理方法。
【請求項６】
マイクロバブル発生装置と、
被処理水が保持され、前記マイクロバブル発生装置から被処理水にマイクロバブルが供給されてマイクロバブル含有水を生成する散気槽と、
前記散気槽から引き抜いたマイクロバブル含有水を加圧下に保って加圧処理水を得る加圧部と、
前記散気槽と前記加圧部に連通し、マイクロバブル含有水を前記散気槽から前記加圧部に供給するとともに前記加圧部内のマイクロバブル含有水を加圧する加圧手段を備えた第１流路とを有する水処理システムであって、
前記加圧部は、マイクロバブル含有水が５秒以上滞留可能な容量を有することを特徴とする水処理システム。
【請求項７】
前記加圧部と前記散気槽に連通し、加圧処理水を前記加圧部から前記散気槽に返送する第２流路が設けられている請求項６に記載の水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロバブルを用いた水処理方法および水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロバブルを用いた水処理方法や水処理システムが知られている。マイクロバブルは通常の気泡と比べて気泡径が小さいため、被処理水にマイクロバブルを供給すると、マイクロバブルが自身の浮力で上昇して被処理水から脱離するよりも先に、マイクロバブルが被処理水に溶解して消滅（圧壊）する。この際、マイクロバブルの消滅（圧壊）に伴いフリーラジカルが発生するとされ、このフリーラジカルを利用して被処理水のＣＯＤ（化学的酸素要求量）を低減させたり、被処理水の殺菌を行うことができる。これまで、マイクロバブルによる水処理を効率的に行うための様々な検討がなされており、例えば特許文献１には、マイクロバブルを供給した被処理水に、放電、超音波照射、渦流、陽圧または陰圧の刺激を与える方法が開示され、特許文献２には、マイクロバブルを供給した被処理水に超音波を照射する方法が開示されている。このように、マイクロバブルを用いた水処理では効率的な処理を目指した様々検討がなされているが、さらなる処理性能の向上が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４３７８５４３号公報
【特許文献２】特開２００９−１３１８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、マイクロバブルを用いて被処理水を効率的に処理できる水処理方法および水処理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、前記課題を解決すべく、マイクロバブルによる水処理について簡便に処理性能を高める方法を検討したところ、マイクロバブルを供給した被処理水を加圧下で所定時間保持することで処理効率が飛躍的に高まることを見出して、本発明を完成させた。
【０００６】
すなわち本発明の水処理方法とは、被処理水に分子状酸素またはオゾンのマイクロバブルを供給して、マイクロバブル含有水を得る工程と、マイクロバブル含有水を加圧下に５秒以上保つ加圧工程とを有するところに特徴を有する。本発明の水処理方法によれば、マイクロバブル含有水を加圧下に保持することでマイクロバブルの消滅が加速され、それによってフリーラジカルの発生が促進され、被処理水を効率的に処理することができる。この際、マイクロバブル含有水を加圧下で５秒以上保つようにすることで、マイクロバブルによる処理性能を飛躍的に高めることができる。より高効率な処理性能を実現するためには、マイクロバブル含有水を加圧下で２０秒以上保持することが好ましい。また、マイクロバブル含有水は１２０ｋＰａ（ゲージ圧）以上の加圧下に保つことが好ましい。
【０００７】
マイクロバブル含有水を得る工程では散気槽の被処理水にマイクロバブルが供給され、マイクロバブル含有水は、散気槽から引き抜かれて、さらにガス供給されずに、加圧工程で加圧下に保たれることが好ましい。このようにマイクロバブル含有水を処理することにより、加圧工程に供されるマイクロバブル含有水には通常の気泡のような粗大気泡が多量に存在しなくなり、加圧工程でマイクロバブルが粗大気泡に接触して吸収されることが起こりにくくなる。そのため、マイクロバブルによる水処理を好適に行うことができるようになる。
【０００８】
加圧工程でマイクロバブル含有水を加圧下に保つことにより得られた加圧処理水は、散気槽に返送してもよい。このように処理することで、本発明の水処理方法により得られる処理水の水質を簡便に高めることができる。
【０００９】
本発明はまた、本発明の水処理方法に用いられる水処理システムも提供する。すなわち本発明の水処理システムは、マイクロバブル発生装置と、被処理水が保持され、マイクロバブル発生装置から被処理水にマイクロバブルが供給されてマイクロバブル含有水を生成する散気槽と、散気槽から引き抜いたマイクロバブル含有水を加圧下に保って加圧処理水を得る加圧部と、散気槽と加圧部に連通し、マイクロバブル含有水を散気槽から加圧部に供給するとともに加圧部内のマイクロバブル含有水を加圧する加圧手段を備えた第１流路とを有する水処理システムであって、加圧部は、マイクロバブル含有水が５秒以上滞留可能な容量を有するものである。このような水処理システムを用いれば、マイクロバブルによる水処理を高効率で行うことができる。本発明の水処理システムは、さらに、加圧部と散気槽に連通し、加圧処理水を加圧部から散気槽に返送する第２流路を設けてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の水処理方法および水処理システムによれば、マイクロバブル含有水を加圧下に５秒以上保持することでマイクロバブルの消滅が加速され、それによってフリーラジカルの発生が促進され、被処理水を効率的に処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の水処理方法で用いられる水処理システムの一例を表す。
【図２】本発明の水処理方法で用いられる水処理システムの他の例を表す。
【図３】消費オゾン量に対するＣＯＤ残存率の変化を表し、加圧圧力の影響をみているグラフである。
【図４】消費オゾン量に対するＣＯＤ残存率の変化を表し、加圧下での保持時間の影響をみているグラフである。
【図５】加圧圧力と消費オゾン量当たりのＣＯＤ除去量との関係を表すグラフである。
【図６】加圧下での保持時間と消費オゾン量当たりのＣＯＤ除去量との関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、マイクロバブルを用いた水処理方法と水処理システムに関し、詳細には、被処理水に分子状酸素またはオゾンのマイクロバブルを供給してマイクロバブル含有水を得て、マイクロバブル含有水を加圧状態に保持することにより、被処理水を効率的に処理することを可能にする水処理方法と水処理システムに関する。
【００１３】
本発明の水処理方法は、被処理水に分子状酸素またはオゾンのマイクロバブルを供給してマイクロバブル含有水を得る工程と、マイクロバブル含有水を加圧下に５秒以上保つ加圧工程とを有する。マイクロバブルは通常の気泡と比べて気泡径が小さく、一般に発生時の気泡直径が１μｍ以上数十μｍ以下であるとされている。そのため、被処理水に供給されたマイクロバブルは通常の気泡と比べて上昇速度が遅く、逆に、被処理水中のマイクロバブルは自然溶解によって縮小し、やがて消滅（圧壊）する。マイクロバブルの消滅時にはヒドロキシラジカル等のフリーラジカルを発生することが知られており、このフリーラジカルを利用して被処理水に含まれる有機物や無機物といった物質を分解することができる。また、被処理水に細菌等の微生物が存在する場合には、これらの微生物の殺菌効果も期待できる。本発明では、マイクロバブル含有水を加圧下に保持することでマイクロバブルの消滅が加速され、それによってフリーラジカルの発生が促進されると考えられ、その結果、被処理水に含まれる物質を効率的に分解したり、殺菌することができる。
【００１４】
本発明において処理対象となる被処理水は特に限定されない。被処理水には有機物または無機物が含まれ、分子状酸素またはオゾンのマイクロバブルが供給されることにより、被処理水のＣＯＤ（化学的酸素要求量）等を低減できるものであればよい。被処理水には、例えば、難分解性有機化合物や易分解性有機化合物が含まれ、このような被処理水を用いれば、本発明の水処理方法または水処理システムにより被処理水中のＣＯＤを低減することができる。被処理水に難分解性有機化合物が含まれている場合は、被処理水中の難分解性有機化合物を易分解性有機化合物に変換することもでき、これをさらに活性汚泥処理等の生物処理に供してもよい。被処理水にはシアン化合物等の無機化合物が含まれていてもよく、本発明によればシアン化合物等を分解することも可能である。被処理水が上水の原水であるような場合は、鉄やマンガンが含まれる水を被処理水とすることで、本発明により除鉄や除マンガンを行うこともできる。なお、難分解性有機化合物および易分解性有機化合物とは、生物にとって難分解または易分解な有機化合物をそれぞれ意味する。
【００１５】
本発明で用いられる被処理水としては、製鉄、鉄鋼、非鉄金属、機械、金属加工、めっき、塗装、セメント等の工場からの排水；食品工場や製紙工場等からの排水；埋立浸出水；下水、し尿、畜産糞尿、厨房排水等の有機性排水等が挙げられる。この場合、本発明を排水処理に適用することができる。また、湖沼水や河川水、地下水等を被処理水として用いてもよい。この場合、本発明を環境浄化（汚染土壌浄化を含む）や浄水処理に適用することができる。
【００１６】
被処理水のｐＨは特に限定されないが、ｐＨは７以上が好ましく、８以上がより好ましい。被処理水のｐＨが７以上であれば、被処理水に分子状酸素またはオゾンのマイクロバブルを供給した際にヒドロキシラジカルの発生量を高めることができ、処理効率の向上につながる。
【００１７】
被処理水には、分子状酸素またはオゾンを含有するガスがマイクロバブルとして供給される。分子状酸素またはオゾンを含有するガスをマイクロバブル発生装置により被処理水に供給することにより、マイクロバブルが被処理水に供給され、マイクロバブル含有水が得られる。
【００１８】
被処理水に供給される分子状酸素またはオゾンのマイクロバブルは、分子状酸素またはオゾンを含むガスから構成されるマイクロバブルであればよく、分子状酸素やオゾン以外のガスが含まれていてもよい。例えば、分子状酸素を含むガスとして空気を用いてもよい。もちろん、分子状酸素とオゾンの両方が含まれるガスを用いてもよい。分子状酸素またはオゾンをマイクロバブルとして用いれば、マイクロバブル含有水中でマイクロバブルが消滅する際にヒドロキシラジカルが発生して、被処理水（マイクロバブル含有水）に含まれる有機物や無機物等の物質を分解することができる。例えば、工場排水を処理する場合などは、処理効率を高めて処理システムのコンパクト化を図るために、より酸化力の強いオゾンをマイクロバブルとして供給することが好ましい。一方、本発明を環境浄化に適用する場合などは、より低コストで処理を行うことが望まれる場合が多く、そのような場合は空気をマイクロバブルとして供給することが好ましい。
【００１９】
本発明において、マイクロバブルとは気泡径が１００μｍ以下の微小気泡を意味する。マイクロバブル含有水には、マイクロバブルに加えて気泡径が１００μｍ超の気泡が存在していてもよい。好ましくは、マイクロバブル含有水には、気泡径が１μｍ以上５０μｍ以下の微小気泡が存在する。なお、この場合でも、マイクロバブル含有水に気泡径が１μｍ未満の極微小気泡が存在することが除外されるものではない。マイクロバブルの気泡径は、液中パーティクルカウンターの光遮断法により測定することができる。
【００２０】
マイクロバブル発生装置は公知の装置を用いればよい。マイクロバブルを発生させる方法としては、水流や機械撹拌により渦流を発生させ、発生した渦流を利用して気泡を細分化する気液二相流旋回方式や、加圧状態でガスを被処理水に溶解させた後に減圧することにより、被処理水に溶解したガスをマイクロバブルとして再気化させる加圧溶解方式の、大きく２つの方法が知られている。気液二相流旋回方式を利用したマイクロバブル発生装置は、アクアエアー社、バイクリーン社、バイコム社、スキルキット社、ナノプラネット研究所社等が製造しており、加圧溶解方式を利用したマイクロバブル発生装置は資源開発研究所社等が製造している。
【００２１】
マイクロバブル含有水を得る工程では、散気槽の被処理水にマイクロバブルを供給する。つまり、散気槽に貯められた被処理水に、マイクロバブル発生装置からマイクロバブルが供給される。気液二相流旋回方式のマイクロバブル発生装置を用いる場合は、マイクロバブルは、マイクロバブルを含んだ水として散気槽に供給される。加圧溶解方式のマイクロバブル発生装置を用いる場合は、散気槽内に供給された気体を過飽和に溶解した水が散気槽で圧力開放されるときに、マイクロバブルが発生する。マイクロバブル発生装置からマイクロバブルを含んだ水または気体を過飽和に溶解した水が供給される供給口は、散気槽の被処理水中に開口して設けられることが好ましい。
【００２２】
散気槽では、マイクロバブル含有水から粗大気泡がある程度除去されることが好ましい。なお粗大気泡とは、マイクロバブルではない通常の気泡を意味し、自身の浮力により上昇してマイクロバブル含有水から脱離する気泡を意味する。マイクロバブル含有水から粗大気泡を除去することにより、引き続き行われる加圧工程でマイクロバブルが粗大気泡に接触して吸収されることが起こりにくくなり、その結果、マイクロバブルによる処理が好適に行われやすくなる。従って、散気槽は、マイクロバブル含有水から粗大気泡が抜けやすくするために、被処理水の上部の気相部が大気開放または減圧されていることが好ましい。
【００２３】
散気槽で生成したマイクロバブル含有水は、引き続き行われる加圧工程で、加圧下に５秒以上保持される。マイクロバブル含有水を加圧下に保持することでマイクロバブルの消滅が加速され、それによってフリーラジカルの発生が促進され、被処理水を効率的に処理できる。このとき、マイクロバブル含有水を加圧下に５秒以上保持することで、マイクロバブル含有水を加圧下に置かなかった場合と比較して、マイクロバブルによる処理性能が飛躍的に高まる。具体的な改善効果としては、ＣＯＤ、ＢＯＤ、シアン等の除去にかかる処理効率（処理速度）の向上等が挙げられる。加圧工程でマイクロバブル含有水を加圧下に保つことにより、加圧処理水が得られる。
【００２４】
加圧工程では、マイクロバブル含有水は、気泡径が１００μｍ以下の微小気泡が存在する状態で加圧される。好ましくは、マイクロバブル含有水は、気泡径が１μｍ以上５０μｍ以下の微小気泡が存在する状態で加圧される。
【００２５】
加圧工程では、マイクロバブル含有水を大気圧より高い圧力で保持すればよいが、マイクロバブル含有水を加圧下に保つ圧力は１２０ｋＰａ（ゲージ圧）以上が好ましく、１５０ｋＰａ（ゲージ圧）以上がより好ましく、３００ｋＰａ（ゲージ圧）以上がさらに好ましく、４００ｋＰａ（ゲージ圧）以上が特に好ましい。加圧工程で、マイクロバブル含有水を１２０ｋＰａ（ゲージ圧）以上の加圧下に保つことにより、マイクロバブルによる処理性能の明らかな改善が見られるようになる。また、マイクロバブル含有水を加圧下に保つ圧力を３００ｋＰａ（ゲージ圧）以上または４００ｋＰａ（ゲージ圧）以上とすれば、より高効率にマイクロバブルによる水処理を行うことができる。マイクロバブル含有水を加圧する際の圧力の上限は特に限定されないが、圧力が高すぎてもマイクロバブルによる処理性能の改善効果が飽和し、マイクロバブル含有水を加圧下に保つための装置や設備の仕様が過剰になることから、マイクロバブル含有水を加圧下に保つ圧力は１ＭＰａ（ゲージ圧）以下が好ましく、８００ｋＰａ（ゲージ圧）以下がより好ましい。
【００２６】
加圧工程において、マイクロバブル含有水を加圧下に保持する時間は５秒以上であり、１０秒以上が好ましく、２０秒以上がより好ましく、４０秒以上が特に好ましい。特に、マイクロバブル含有水を加圧下に保持する時間を２０秒以上または４０秒以上とすることで、より高効率にマイクロバブルによる水処理を行うことができる。マイクロバブル含有水を加圧下に保持する時間の上限は特に限定されないが、加圧下での保持時間を長くしすぎてもマイクロバブルによる処理性能の改善効果が飽和することから、マイクロバブル含有水を加圧下に保持する時間は１２０秒未満が好ましく、１００秒以下がより好ましく、８０秒以下がさらに好ましく、６０秒以下が特に好ましい。
【００２７】
マイクロバブル含有水を加圧する方法としては、例えば、マイクロバブル含有水を散気槽から引き抜いて、マイクロバブル含有水を加圧タンク等の加圧部に導入すればよい。この際、マイクロバブル含有水をポンプ等の加圧手段により散気槽から引き抜いて加圧部に導入して、加圧部内のマイクロバブル含有水を加圧することが好ましい。加圧部は加圧タンクに限定されず、例えば散気槽に連通した流路でもよく、この場合は、流路内のマイクロバブル含有水が加圧手段により加圧されることとなる。
【００２８】
散気槽から引き抜いたマイクロバブル含有水は、加圧工程やそれよりも前で、通常の散気手段（すなわちマイクロバブル発生装置によらない散気手段）により新たにガスが供給されないことが好ましい。すなわち、散気槽から引き抜いたマイクロバブル含有水は、さらにガス供給されずに加圧工程で加圧下に保たれることが好ましい。このようにマイクロバブル含有水を処理することにより、加圧工程に供されるマイクロバブル含有水には通常の気泡のような粗大気泡が多量に存在しなくなり、加圧工程でマイクロバブルが粗大気泡に接触して吸収されることが起こりにくくなる。その結果、マイクロバブルによる処理を好適に行えるようになる。
【００２９】
加圧工程はバッチで行ってもよく連続で行ってもよい。加圧工程を連続で行う場合は、加圧タンク等の加圧部にマイクロバブル含有水が供給される供給口と加圧処理水が排出される排出口を設け、加圧部の排出口の流路を狭めて形成すればよい。このとき、加圧部の排出口にバルブを設けることが好ましく、バルブを設けることにより加圧部内の圧力や滞留時間を調整することができる。
【００３０】
加圧工程を連続で行う場合は、マイクロバブル含有水の加圧下での保持時間は、マイクロバブル含有水の加圧部の滞留時間（ＨＲＴ）に相当する。マイクロバブル含有水の加圧部の滞留時間は、（加圧部の容積）／（マイクロバブル含有水の時間当たりの加圧部への流入水量）により求めることができる。
【００３１】
加圧工程で得られた加圧処理水はそのまま放流してもよいし、さらに処理を行う場合は、加圧処理水に分子状酸素またはオゾンのマイクロバブルを供給して、マイクロバブル含有水を得る工程に再び供してもよい。また加圧処理水を、生物処理（活性汚泥処理）等の他の処理工程に供してもよい。
【００３２】
加圧処理水に再びマイクロバブルを供給する場合は、加圧処理水を散気槽に返送することが好ましい。この場合は、被処理水（マイクロバブル含有水）が散気槽と加圧部との間を循環することとなる。このように処理することで、本発明の水処理方法により得られる処理水の水質を簡便に高めることができる。
【００３３】
次に、本発明の水処理方法と処理システムの構成例について、図１および図２を参照して説明する。なお、本発明は、図１および図２に示した実施態様に限定されるものではない。
【００３４】
図１には、気液二相流旋回方式のマイクロバブル発生装置を用いた水処理システムを示している。散気槽１５内には被処理水１６が保持され、マイクロバブル発生装置１１が散気槽１５内の被処理水１６に浸漬して設けられている。オゾン発生装置１２で発生させたオゾンがマイクロバブル発生装置１１に供給されるとともに、ポンプ１４が備えられた循環流路１３を通して散気槽１５から引き抜かれた被処理水１６がマイクロバブル発生装置１１に供給されることにより、オゾンがマイクロバブル発生装置１１内で剪断されて微細化し、散気槽１５内の被処理水１６にオゾンのマイクロバブルが供給される。マイクロバブル発生装置１１から被処理水１６にマイクロバブルが供給されることにより、マイクロバブル含有水１７が得られる。
【００３５】
マイクロバブル発生装置１１は、分子状酸素またはオゾンのマイクロバブルを供給できるものであればよい。分子状酸素のマイクロバブルを供給する場合は、オゾン発生装置１２の代わりに分子状酸素供給手段（例えば、空気取り込み口やブロワ、酸素ボンベ等）を設けてもよい。
【００３６】
散気槽１５には、加圧手段２０を備えた第１流路１９が連通して設けられ、第１流路１９はさらに加圧部１８に連通している。つまり、第１流路１９は、散気槽１５と加圧部１８に連通している。加圧手段２０（図１ではポンプ）は、散気槽１５からマイクロバブル含有水１７を引き抜いて加圧部１８に供給するとともに、加圧部１８内のマイクロバブル含有水を加圧する。加圧部１８では、マイクロバブル含有水が加圧下に保たれ、加圧処理水２３が得られる。加圧部１８では、マイクロバブル含有水中が加圧下におかれることによりマイクロバブルの消滅（圧壊）が促進され、それによりマイクロバブルによる処理性能が向上する。
【００３７】
図１では、加圧部１８に、第１流路１９に加えて第２流路２１が連通して設けられている。第２流路２１にはバルブ２２が備わっており、バルブの開度を調整することにより、加圧部１８内の圧力や滞留時間を調整することができる。図１では、ポンプ２０からバルブ２２に至る部分が加圧部１８となる。
【００３８】
マイクロバブル含有水は加圧部１８で５秒以上加圧下に保持される。従って、加圧部１８は、マイクロバブル含有水が５秒以上滞留可能な容量を有する。
【００３９】
図１では、第２流路２１が加圧部１８と散気槽１５に連通して設けられ、加圧処理水２３が第２流路２１を通って加圧部１８から散気槽１５に返送される。このように加圧処理水２３を散気槽１５に返送し、散気槽１５と加圧部１８との間を循環させることで、最終的に得られる処理水質を高めることができる。
【００４０】
図１において、処理をバッチで行う場合は、最終的に得られた処理水を、例えば流路２４を通して散気槽１５から排出すればよい。処理を連続で行う場合は、被処理水１６を散気槽１５に供給しつつ、処理水を流路２５を通して散気槽１５から排出すればよい。
【００４１】
図２には、図１に示した水処理システムの変形例を示す。なお図２に示した処理システムに関する下記の説明では、図１の説明と重複する説明を省く。
【００４２】
図２に示した水処理システムでは、オゾン発生装置１２の代わりに空気導入管２６をマイクロバブル発生装置１１に接続して設け、空気導入管２６を通してマイクロバブル発生装置１１に空気を供給している。空気はマイクロバブル発生装置１１内で剪断されて微細化し、散気槽１５内の被処理水１６に分子状酸素のマイクロバブルが供給される。一方、加圧処理水２３は散気槽１５に返送せず、処理水として排出している。
【００４３】
例えば、本発明を湖沼や河川等の環境浄化に適用する場合は、図２に示すように、湖沼や河川等から直接被処理水１６を散気槽１５に取り込み、加圧処理水２３を湖沼や河川等に直接戻すことが、水処理システムをコンパクト化できるため好ましい。また、マイクロバブルを発生させるのにオゾンではなく分子状酸素を用いることで、処理を低コストで行うことができる。
【００４４】
なお、図面には示していないが、加圧処理水２３は活性汚泥処理等の生物処理に供してもよい。加圧処理水２３は、散気槽１５と加圧部１８との間を循環させた後に生物処理に供してもよく、散気槽１５に戻さずに直接生物処理に供してもよい。本発明によれば、被処理水１６に含まれていた難分解性有機化合物を易分解性有機化合物に変換することができるため、加圧処理水２３を生物処理に供することで、被処理水１６を直接生物処理する場合と比べて、生物処理により得られる処理水質の高度化を図ることができる。
【実施例】
【００４５】
以下に、実施例を示すことにより本発明を更に詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。
【００４６】
（１）実験方法
図１に示した処理システムを用いて、生物処理後の水溶性切削油排水を被処理水としてマイクロバブルによる処理（バッチ処理）を行った。被処理水は生物難分解性有機物を含有しており、ＣＯＤ／ＢＯＤ比が１００以上であった。気液二相流旋回方式のマイクロバブル発生装置（ナノプラネット研究所社製）を用いて、散気槽中の被処理水にマイクロバブルをオゾン濃度１００ｍｇ／Ｌ、ガス流量０．５Ｌ／分で供給した。加圧部にはＳＵＳ３０４製の圧力タンク（耐圧：１ＭＰａ（ゲージ圧））を用い、圧力タンクにマイクロバブル含有水を供給するポンプの回転数と、圧力タンクの出側に設けられたバルブの開度を調節して、圧力タンク内のマイクロバブル含有水の圧力と滞留時間を調整した。加圧処理水は散気槽に返送して再びオゾンのマイクロバブルを供給し、散気槽と圧力タンクとの間を循環させた。このように切削油排水を循環させながら、マイクロバブルによる処理を４時間行った。処理の際、供給オゾン濃度と排出オゾン濃度を測定して実際に切削油排水に消費されたオゾン量を計算し、所定時間ごとに散気槽から切削油排水をサンプリングしてＣＯＤCrを測定した。
【００４７】
実験１として、圧力タンクでの加圧圧力の影響を検討し、実験２として、マイクロバブル含有水の加圧部（加圧タンクを含むポンプからバルブまでの部分）での滞留時間の影響を検討した。実験１では、加圧部での滞留時間を４０秒に固定し、圧力（ゲージ圧）を０ｋＰａ、１５０ｋＰａ、３００ｋＰａ、４００ｋＰａ、８００ｋＰａにそれぞれ調整した。実験２では、圧力（ゲージ圧）を４００ｋＰａに固定し、加圧部の滞留時間を１０秒、２０秒、４０秒、８０秒、１６０秒にそれぞれ調整した。この際、圧力タンクを取り除き、循環のみをさせた処理もあわせて行い、滞留時間０秒の結果として用いた。
【００４８】
（２）実験結果
図３に実験１の処理結果を示し、図４に実験２の処理結果を示す。図３，４は消費オゾン量に対するＣＯＤ残存率の変化を表し、図３では加圧圧力の影響をみており、図４では圧力部での滞留時間（加圧下での保持時間）の影響をみている。なお図３，４において、消費オゾン量は、被処理水（原水）のＣＯＤ １ｍｇ当たりの消費オゾン量を意味し、以下の式で表される。
Ｏ3(util)＝（Ｐin−Ｐout）×ＱG×ｔ／（Ｖ×Ｃ0）
Ｏ3(util)：消費オゾン量（ｍｇ／Ｌ）
Ｐin：供給オゾンガス濃度（ｍｇ／Ｌ）
Ｐout：排出オゾンガス濃度（ｍｇ／Ｌ）
ＱG：オゾンガス流量（Ｌ／分）
Ｖ：被処理水量（Ｌ）
Ｃ0：被処理水の初期ＣＯＤ（ｍｇ／Ｌ）
【００４９】
図３，４から、同じ消費オゾン量であっても、加圧部の圧力と滞留時間が増えるほどＣＯＤ残存率がより減少し、効率的にＣＯＤの除去が行えることが分かる。このことから、加圧部での圧力を高くし、加圧時間を長くすると、より多くのヒドロキシラジカルが発生すると推察される。
【００５０】
図５には、図３の結果に基づき、加圧圧力と消費オゾン量当たりのＣＯＤ除去量（ＣＯＤ除去効率）との関係を表した。図５はいわば、図３に示したＣＯＤ残存率のグラフの傾き（絶対値）を、加圧圧力との関係からプロットしたものである。図５から分かるように、加圧圧力を１５０ｋＰａ（ゲージ圧）とすることで、加圧しない場合と比べて、ＣＯＤ除去効率が約２．５倍も高くなり、加圧圧力４００ｋＰａ（ゲージ圧）までは圧力を高めることによるＣＯＤ除去効率の顕著な向上効果が見られた。
【００５１】
図６には、図４の結果に基づき、圧力部での滞留時間と消費オゾン量当たりのＣＯＤ除去量（ＣＯＤ除去効率）との関係を表した。図６はいわば、図４に示したＣＯＤ残存率のグラフの傾き（絶対値）を、滞留時間との関係からプロットしたものである。図６から分かるように、加圧下に１０秒保持するだけで、加圧しない場合と比べて、ＣＯＤ除去効率が約３倍も高くなり、滞留時間４０秒までは加圧下での保持時間を長くすることによるＣＯＤ除去効率の顕著な向上効果が見られた。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、排水処理や殺菌処理、環境浄化等に適用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１１：  マイクロバブル発生装置
１２：  オゾン発生装置
１５：  散気槽
１６：  被処理水
１７：  マイクロバブル含有水
１８：  加圧部
１９：  第１流路
２０：  加圧手段
２１：  第２流路
２２：  バルブ
２３：  加圧処理水
２６：  空気導入管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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