(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物を含む水を加圧し、この加圧された微生物を含む水を噴射して、微生物を含む水の噴流を形成し、その形成された噴流を、固体衝撃部材の衝撃面に当て、水中の微生物の細胞の一部を破壊し、衝撃面に当てられた細胞の少なくとも一部が破壊された微生物を含む水を、沈降槽に流入し、該沈降槽において、前記細胞の少なくとも一部が破壊された微生物を沈降させ、前記細胞の少なくとも一部が破壊され、沈降した微生物を含む水の少なくとも一部を繊維集合体を通して放流し、前記細胞の少なくとも一部が破壊され、沈降した微生物の少なくとも一部を繊維集合体に捕集することを特徴とする微生物を含む水の浄化方法。
【請求項２】
微生物を含む水を加圧し、この加圧された微生物を含む水を噴射して、微生物を含む水の噴流を形成し、その形成された噴流を、固体衝撃部材の衝撃面に当て、水中の微生物の細胞の一部を破壊し、衝撃面に当てられた細胞の少なくとも一部が破壊された微生物を含む水を、沈降槽に流入し、該沈降槽において、前記細胞の少なくとも一部が破壊された微生物の少なくとも一部を、微生物の走光性により、光源に向かわせて繊維集合体上に沈降させ、前記細胞の少なくとも一部が破壊されて沈降した微生物を含む水の少なくとも一部を繊維集合体を通して放流し、前記繊維集合体により、前記細胞の少なくとも一部が破壊された微生物の一部を、放流される水から捕集することを特徴とする微生物を含む水の浄化方法。
【請求項３】
前記衝撃面に当てられた細胞の少なくとも一部が破壊された微生物を含む水の少なくとも一部を、上部繊維集合体に受けて、前記破壊された細胞の少なくとも一部を前記上部繊維集合体により捕集し、前記上部繊維集合体から流れる水を前記沈降槽に流入させることを特徴とする請求項１又は２に記載の微生物を含む水の浄化方法。
【請求項４】
微生物を含む水の吸引口及び加圧された微生物を含む水の吐出口を備える微生物を含む水を加圧する水加圧装置と、この微生物を含む水の水加圧装置の加圧された水の吐出口に接続して設けられる微生物を含む水を噴射する水噴射ノズルと、該水噴射ノズルの噴射口の微生物を含む水の噴射方向の前方に、前記水噴射ノズルから離れて固体衝撃部材を備える微生物を含む水に衝撃を賦与する衝撃付与装置と、該衝撃付与装置の下端部に接続して設けられ、前記衝撃付与装置で衝撃処理されて破壊された微生物を含む噴流水の流入口、底部に繊維集合体が配設され、微生物が除去された水を排出する排出口、微生物が沈降分離される沈降分離部及び微生物が沈降分離されて浄化された水が流出する越流堰を備える沈降槽とを備えていることを特徴とする微生物を含む水の浄化装置。
【請求項５】
衝撃付与装置の下端部に接続して設けられ沈降槽が、その底部の排出口の繊維集合体の上方に光源を備えるものであることを特徴とする請求項４に記載の微生物を含む水の浄化装置。
【請求項６】
衝撃付与装置より下方で沈降槽より上方に、上部繊維集合体をさらに備えていることを特徴とする請求項４又は５に記載の微生物を含む水の浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、プランクトンや細菌等の微生物含む水の浄化方法及び装置に関し、特に、ダム、貯水池、湖沼、河川又は地下水等の水中に生存するプランクトンを破壊除去するプランクトンを含む水の浄化方法及びその装置に関する。また本発明は、水中に存在する微生物又は水中にフロック状に集積する微生物、特にプランクトンを効率的に殺藻及び殺菌処理する微生物、特にプランクトンを含むダム、貯水池、湖沼、河川又は地下水等の水の浄化方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプランクトンを含む水の浄化処理、例えば、ダム、貯水池、湖沼、河川又は地下水等の水中に浮遊微生物、即ちプランクトンを含む水の浄化処理は、水中に紫外線ランプ（主波長２５３．７ｎｍ）を設置しランプ近傍に通水して照射処理する方法、あるいはオゾン等の化学物質を水中に溶解させ、プランクトンに作用させて化学的に処理する方法、あるいは加圧した水をノズルから大気圧下に噴射して急激な圧力変化により物理的に処理する方法等によりプランクトンを破壊して、プランクトンを死滅させ、プランクトンの増殖を停止させる方法が取られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、いずれの方法もプランクトンの種類や特性によっては、プランクトンを死滅及び／又は破壊させる効果、即ち殺藻効果にバラツキが生じる場合があり、必ずしも効率的な処理とはいえない。例えば、ダムや貯水池や湖沼に多く見られるミクロシスティス（通称アオコ）は、水面近くに浮上集積しフロックを形成するプランクトンのため、フロック内部のプランクトンに対する紫外線照射やオゾンの作用が不十分となり、紫外線照射やオゾンによるプランクトンの死滅効率及び破壊効率が低下してしまう。また、加圧噴射による急激な圧力変化による、プランクトンの物理的な細胞破壊及び細胞破壊によるプランクトンの死滅も、プランクトンの種類によって、大きな差異が生じるなど、何れも非効率的な殺藻処理方法である。
【０００４】
したがって、以上のプランクトンの死滅処理技術は、何れも、プランクトンの種類や特性に関係しない一般的に対応した効率的なプランクトンの死滅処理法、即ち殺藻処理法ではない。また、特にフロック状に集積したプランクトンの場合は、紫外線の照射効率やオゾンの作用効率が悪く、噴水による物理的な破壊効率も十分ではない等、殺藻効率の低下という点から問題となってくる。
さらに、以上のようなプランクトンの死滅処理技術は、何れも、死滅処理したプランクトンを、その侭、ダム、貯水池又は湖沼に放流して、これらダム、貯水池又は湖沼の底に沈降させている。しかし、このように死滅処理したプランクトンは、ダム、貯水池又は湖沼の底で、腐敗分解してプランクトンの栄養源となる成分を形成して、プランクトンに摂取されることとなって問題である。
本発明は、従来の紫外線、オゾン、噴水及び衝撃板などによる殺藻処理により殺藻されてプランクトンの処理に係る問題点を解決することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上の問題点を解決するために、破壊された微生物の浮遊能力及び浮上能力及び走行生を調べて、浮遊能力及び浮上能力の喪失並びに正の走光性を有することを見いだして、完成したものであり、水中に存在する微生物の浮遊能力及び浮上能力を消失させるように微生物を破壊して、破壊された微生物及び破壊されない微生物を分離除去する微生物を含む水の浄化方法及びその装置を提供することを目的としている。
【０００６】
すなわち本発明は、微生物を含む水を加圧し、この加圧された微生物を含む水を噴射して、微生物を含む水の噴流を形成し、その形成された噴流を、固体衝撃部材の衝撃面に当て、水中の微生物の細胞の一部を破壊し、衝撃面に当てられた細胞の少なくとも一部が破壊された微生物を含む水を、沈降槽に流入し、該沈降槽において、前記細胞の少なくとも一部が破壊された微生物を沈降させ、前記細胞の少なくとも一部が破壊され、沈降した微生物を含む水の少なくとも一部を繊維集合体を通して放流し、前記細胞の少なくとも一部が破壊され、沈降した微生物の少なくとも一部を繊維集合体に捕集することを特徴とする微生物を含む水の浄化方法にあり、また、本発明は、微生物を含む水を加圧し、この加圧された微生物を含む水を噴射して、微生物を含む水の噴流を形成し、その形成された噴流を、固体衝撃部材の衝撃面に当て、水中の微生物の細胞の一部を破壊し、衝撃面に当てられた細胞の少なくとも一部が破壊された微生物を含む水を、沈降槽に流入し、該沈降槽において、前記細胞の少なくとも一部が破壊された微生物の少なくとも一部を、微生物の走光性により、光源に向かわせて繊維集合体上に沈降させ、前記細胞の少なくとも一部が破壊されて沈降した微生物を含む水の少なくとも一部を繊維集合体を通して放流し、前記繊維集合体により、前記細胞の少なくとも一部が破壊された微生物の一部を、放流される水から捕集することを特徴とする微生物を含む水の浄化方法にある。そして、本発明の微生物を含む水の浄化方法において、前記衝撃面に当てられた細胞の少なくとも一部が破壊された微生物を含む水の少なくとも一部を、上部繊維集合体に受けて、前記破壊された細胞の少なくとも一部を前記上部繊維集合体により捕集し、前記上部繊維集合体から流れる水を前記沈降槽に流入させることができる。さらに、本発明は、微生物を含む水の吸引口及び加圧された微生物を含む水の吐出口を備える微生物を含む水を加圧する水加圧装置と、この微生物を含む水の水加圧装置の加圧された水の吐出口に接続して設けられる微生物を含む水を噴射する水噴射ノズルと、該水噴射ノズルの噴射口の微生物を含む水の噴射方向の前方に、前記水噴射ノズルから離れて固体衝撃部材を備える微生物を含む水に衝撃を賦与する衝撃付与装置と、該衝撃付与装置の下端部に接続して設けられ、前記衝撃付与装置で衝撃処理されて破壊された微生物を含む噴流水の流入口、底部に繊維集合体が配設され、微生物が除去された水を排出する排出口、微生物が沈降分離される沈降分離部及び微生物が沈降分離されて浄化された水が流出する越流堰を備える沈降槽とを備えていることを特徴とする微生物を含む水の浄化装置にある。本発明の微生物を含む水の浄化装置において、衝撃付与装置の下端部に接続して設けられ沈降槽が、その底部の排出口の繊維集合体の上方に光源を備えるものとすることができ、また、衝撃付与装置より下方で沈降槽より上方に、上部繊維集合体をさらに備えることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明において、微生物とは、渦鞭毛藻、緑藻、藍藻、珪藻及びミドリムシ藻など及びその他所謂赤潮を引き起こす生物並びに病原微生物を意味する。これらの微生物の多くは、遊走性又は遊走子を有し、光走性即ち走光性を有するので、本発明においては、十分に破壊されない走光性を有する微生物が所定の箇所に集まるように、沈降槽内に、ランプ等の光源を配置して、渦鞭毛藻、緑藻、藍藻、珪藻及びミドリムシ藻などの微生物を、光により集合させるのが好ましい。
本発明において、ダム、貯水池、湖沼、河川又は地下水等の微生物を含む水（以下水という）は、連続して送水するポンプにより加圧される。このように加圧された水は、噴射ノズルから外部空間に噴出させて噴流を形成し、この噴流を、固体衝撃面に衝突させる。本発明において、固体衝撃面は、該噴流に対して移動していても良く又は静止していても良い。
【０００８】
本発明においては、前記水の加圧過程において、また噴射ノズルからの噴出過程において、さらに固体衝撃面への衝突過程において、高い圧力と負圧といった急激な圧力変化を水中の微生物に与える。この水中での微生物に与える圧力変化は、微生物の個体内に存在する気胞に急激に膨張及び収縮を起こさせ、さらに噴流衝突過程においては、微生物の気胞及び細胞壁に急激な衝撃力及び摩擦力を与えて、微生物の気胞及び細胞壁を破壊して浮力調整能力を喪失させて、微生物を殺藻及び殺菌するものであり、また微生物の個体表面の鞭毛の一部を破壊して、微生物の浮遊能力及び浮上能力等の運動性を喪失させ、微生物を殺藻及び殺菌するものである。このような微生物の、浮力調整能力、浮上能力及び浮遊能力の喪失は、延いては、水中の微生物の殺藻及び殺菌を引き起こすと共に、微生物の沈降を容易にさせることとなる。また水中の圧力変化、並びに衝撃力及び摩擦力の付与は、微生物のフロックを効率良く破壊して、個々の微生物に効率良く分散させることとなる。
【０００９】
本発明において、水中微生物のフロックの破壊率は、水に加える圧力を大きくすることにより、また、微生物を含む水を噴射する噴射ノズルの口径を小さくすることによって増加させることができる。例えば、数１０ミクロン〜数１００ミクロンのフロック状に集積したプランクトン（ミクロシステイス）を含む水を加圧し、噴射し、固体衝撃部材の衝撃面に当てて、衝撃力及び摩擦力を加えることにより、９８％以上のフロックを１０ミクロン以下に破砕分散することができる。
【００１０】
水に圧力を加える場合において、口径が１．２ｍｍ以上の噴射ノズルでは、微生物を含む水に、０．４ＭＰａ以上の圧力を加えるのが好ましい。しかし、微生物を含む水に、０．５５ＭＰａ以上の圧力を加えると、フロックの破壊率をさらに高めることができるので好ましく、また、微生物を含む水に、０．７ＭＰａ以上の圧力を加えると、フロックの破壊率を十分に達成させることができるので好ましい。噴射ノズルの口径を小さくすると、水中微生物のフロックの破壊率を向上させることができるが、微生物等による開口部の閉塞を起こしやすくなるので、微生物除去のための前処理や除塵処理などを必要とし問題であり、３乃至３０ｍｍ程度とするのが好ましい。
【００１１】
本発明は、ダム、貯水池、湖沼、河川又は地下水等の水を加圧する加圧工程、加圧された水を大気中に噴射する噴射工程及び噴射された水の噴流を静止又は移動する固体衝撃部材の衝撃面上に当てる衝突工程の組合せにより、水の殺藻及び殺菌処理を行うが、従来の加圧された水を大気中に噴射する噴射工程及び噴射された水の噴流を静止する固体の衝撃面上に当てる衝突工程の組合せによる水の殺藻及び殺菌処理と比べて、非常に高い微生物の細胞破壊率を達成でき、水中の微生物の多くを比較的短時間で死滅させて、水中の微生物をより速やかに沈降させることができる。
【００１２】
本発明において、噴射工程で形成された水の噴流を移動する固体衝撃部材の衝撃面に当てる衝突工程は、水中の微生物に衝撃力及び摩擦力を与えて、鞭毛等の微生物の運動器官の破壊を行うと共に、衝撃面における水膜の形成を防止するものである。また本発明においては、高圧下に加圧された水の噴射流を至近距離で移動する固体衝撃部材の衝撃面に衝突させるのであるが、噴流が固体面を叩くというよりは、むしろ噴流が固体面に押し付けられる格好であり、固体衝撃部材を一方の方向に移動させると、衝撃面に衝突後の水の流れを固体衝撃部材の移動方向に指向させて、水膜の形成を防止するので好ましい。
【００１３】
本発明において、処理される水の噴流は高流速であるが、噴流を該噴流に対して移動する固体衝撃部材の衝撃面に当てることにより、衝撃面上の水膜の形成を防止できるので、水膜のクッション作用による衝撃作用の緩和を防止でき、衝撃力による微生物の破壊効果を高めることができる。噴流の撥ね返りによる噴射ノズル端部の微生物の付着を避けるために、固体衝撃部材の衝撃面を水の噴流に対して傾斜させることができる。
【００１４】
本発明において、前記加圧工程、噴射工程、並びに移動する固体衝撃部材の衝撃面への衝突工程の組み合わによる微生物処理は、微生物のフロック破壊による微生物の分散と、微生物の細胞破壊と、鞭毛等の運動器官の破壊を、効率よく達成させるものである。また、本発明の加圧工程、噴射工程、並びに移動する固体衝撃部材の衝撃面への衝突工程の組み合わせによる微生物処理で殺藻及び殺菌されずに生き残った微生物についても、フロックが破壊されて、微生物は個々に分散されると共に、気胞及び鞭毛等の浮力調整器官及び運動器官が破壊されて容易に沈降することとなるために、微生物の分離が容易に行うことができ、さらに微生物の殺藻及び殺菌することができる。
【００１５】
本発明においては、固体衝撃部材の衝撃面は種々の形態に形成することができる。例えば、固体衝撃部材の衝撃面を回転軸に垂直に取り付けられた回転円板上面に形成する場合は、微生物を含む水の噴射ノズルは、噴射ノズルからの噴流が、回転軸から離れた回転円板上面に当たる位置に設けられる。回転円板上面の噴流の衝突位置は回転軸からの距離が大きい程、微生物のフロックの破壊率が大きくなるので好ましい。
【００１６】
また、例えば、固体衝撃部材の衝撃面を静止又は回転円筒内面に形成し、静止又は回転円筒内にノズル孔を有する水噴射管を挿入して、噴流を静止又は回転円筒内面の衝撃面に当てる場合には、水噴射管は、静止円筒の中心軸又は回転円筒の回転軸に沿って延びて設けられ、この水噴射管には、その管壁に一又は複数のノズル用開口を形成することができる。この場合、前記高圧に加圧されている微生物を含む水は、水噴射管内に導いて、ノズル用開口から静止又は回転円筒内面に向けて前記微生物を含む水を噴射して、水の噴流を静止又は回転円筒内面に衝突させて、水中の圧力変化、並びに静止又は回転する円筒内面への衝突による衝撃力及び摩擦力より、水中の微生物を殺藻及び殺菌することができる。この場合においても、殺藻及び殺菌されずに生き残った微生物は、フロックが破壊されて、微生物は個々に分散されると共に、気胞及び鞭毛等の浮力調整器官及び運動器官が破壊されて容易に沈降することとなるために、微生物の沈降分離を容易に行うことができ、またさらに微生物の殺藻及び殺菌を行うことができる。
【００１７】
固体衝撃部材の衝撃面を静止又は回転円筒内面に形成する場合に、静止又は回転円筒内面に、円筒の中心軸に向けて仕切壁を突き出して設けると、噴射ノズルから出た噴流の回転円筒内面に衝突した流れが、仕切壁に当たって、再び加圧されることとなり、微生物のフロックの破壊率を大きくできるので好ましい。
【００１８】
さらに、例えば、固体衝撃部材の衝撃面を、上方から垂下し又は上方に突出る回転軸に放射状に突き出る平板状の回転翼面に形成することができる。この場合、回転翼面は、微生物を含む水の噴流を叩くように作用するので、噴流を形成する噴射ノズルは、噴射ノズルからの水の噴流が、平板状の回転翼面に垂直に当たるように、噴射ノズルの向きを、噴流の衝突位置に位置する平板状の回転翼面に対して垂直に向けて設けられる。平板状の回転翼面に噴流の衝突位置は回転軸から離れた距離に設けるのが、衝撃力が大きくなるので好ましい。
【００１９】
固体衝撃部材の衝撃面が、静止又は回転円盤面、静止又は回転円筒内面或いは回転翼の何れに形成される場合においても、固体衝撃部材の衝撃面と噴流の噴射ノズルの開口端部間の距離は２０ｃｍ以下であるのが、大きな衝撃力及び摩擦力が得られるので好ましい。また固体衝撃部材の衝撃面における水噴流の当たる位置は、回転中心から２０ｃｍ以下であるのが好ましい。
固体衝撃部材の衝撃面を移動させる場合は、画一的に移動が行えるところから、回転運動であるのが好ましい。この場合、回転速度は、１２００回転／分（ｒｐｍ）以上であり、水の噴流の当たる箇所は、半径２０ｃｍ以下の箇所であるのが好ましい。
【００２０】
本発明において、衝撃工程で移動する固体衝撃部材の衝撃面に衝突した噴流は、噴流の速度と固体衝撃部材の回転の作用により、案内壁を伝わって沈降槽に流れ、沈降槽内で沈降分離される。ここで使用される沈降槽としては、周知の沈降槽を使用することができる。本発明のダム、貯水池、湖沼、河川及び地下水等の水の浄化は、ダム、貯水池、湖沼、河川又は地下水等の水の中の微生物が繁殖する領域の水を浄化装置内に吸引して行われる。プランクトン等の微生物が繁殖する領域は、主に、水面から水面下５０ｃｍ〜１ｍの範囲であるので、水の吸引位置を調整するために、本発明において、水吸引部は微生物の繁殖領域内で、例えば上下方向及び垂直方向に移動可能に形成することが好ましい。
【００２１】
本発明において、衝撃工程で、静止又は移動する固体衝撃部材の衝撃面に衝突した噴流は、沈降槽に送られて微生物を沈降分離し、上澄み液を放水する。しかし、微生物をより高い効率で殺藻及び殺菌するために、衝撃工程で移動する固体衝撃部材の衝撃面に衝突した噴流は、沈降槽に送られる前に、紫外線照射領域に送って、紫外線照射することもできる。
本発明において、殺藻装置は、台船等の船体、浮き等に支持させて、又は陸上に配置して、ダム、貯水池、湖沼、河川又は地下水等の水の浄化を行うことができる。
【００２２】
本発明において、渦鞭毛藻、緑藻、藍藻、珪藻及びミドリムシ藻などの微生物の多くは、走光性、即ち光走性を有しており、光の刺激により光の方向に移動するので、加圧衝撃処理された噴流の流入する沈降槽の底部の繊維集合体が配置される排出口近傍には、ランプ等の光源を配置して、光源の周囲に微生物を移動させて、繊維集合体の上に沈降させることができる。破壊された微生物で走光性を失わない微生物及び破壊されない微生物ついては、走光性により移動させて繊維集合体に沈降させて捕集することができる。
本発明において、繊維集合体は、微生物及び破壊された微生物の少なくとも一部について捕集できるが、水は通過するように、金網で形成されている容器内に可燃性又は難燃性の繊維物質或いは多孔質物質等を詰めて形成される。本発明においては、繊維集合体を使用して、微生物及び破壊された微生物の少なくとも一部を捕集するので、加圧衝撃された噴流に含まれる微生物及び破壊された微生物は、貯水池、湖沼、河川又は地下水等の水に戻すことなく分離して、焼却等の処理をすることができ、貯水池、湖沼、河川又は地下水等の水の加圧衝撃処理されたる。
【００２３】
本発明において、衝撃工程で、静止又は移動する固体衝撃部材の衝撃面に衝突した噴流は、沈降槽に流入する前に、上部繊維集合体に流入させて、前記噴流中の微生物及び破壊された微生物の少なくとも一部を捕集することができる。この場合、衝撃面に衝突した噴流を沈降槽内に流入させる前に中の微生物の一部は、繊維集合体に捕集されて集められるので、沈降槽における繊維集合体の処理能力を軽減でき、沈降槽における繊維集合体の取り替え回数を減らすことができる。本発明においては、噴流を形成する噴射ノズルは、固体衝撃部材の衝撃面に面して設けられ、繊維集合体は、衝撃面に衝突した噴流が落下する箇所に設けられる。固体衝撃部材の両面に衝撃面が形成するときは、繊維集合体は、固体衝撃部材の配置箇所の両側に設けられる。
【００２４】
【作用】
本発明は、微生物を含む水を加圧し、この加圧された微生物を含む水を噴射して、微生物を含む水の噴流を形成し、その形成された噴流を、該噴流に対して静止又は移動する固体面に当てて、水中の微生物の細胞の一部を破壊し沈降させるので、フロック状に集積した微生物をバラバラに分散させ、また細胞を破壊させ、鞭毛等を除去することができ、浮力調整能力、浮遊能力、浮上能力を喪失させて、高い効率で微生物の少なくとも一部を、殺藻又は殺菌でき、このように殺藻又は殺菌された微生物を、繊維集合体等に捕集又は沈降後捕集して、浄化された水を分離することができる。
【００２５】
また本発明によると、フロック及び微生物の破壊を、高い破壊率で効率よく行うことができるので、微生物の分離を高い効率で容易に行うことができ、微生物を含有する水の浄化を簡単且つ容易に行うことがきる。また本発明の加圧工程、噴射工程及び静止又は移動する固体衝撃部材の衝撃面による衝撃工程を繰り返すことにより、その微生物の殺藻確度を高めることができ、また、紫外線照射による殺藻及び殺菌処理を組み合わせることにより、微生物をより高い破壊率で容易に破壊することができ、また、紫外線照射後、繊維集合体により捕集して、比較的短時間に、微生物を含む水の浄化を行うことができる。
【００２６】
本発明は、水加圧装置、水噴射ノズル及び水衝撃装置を備えるという簡単な構造で、フロック状に集積した微生物を含む水を加圧し、移動する固体衝撃部材の衝撃面に向けて噴射して、その衝撃により、微生物のフロックを破壊して、個々の微生物をバラバラの状態に分散させると共に、気胞及び鞭毛等を破壊することができるので、微生物の浮上及び浮遊能力を喪失させて、沈降速度を大きくすることができる。本発明においては、該水衝撃装置の固体衝撃部材の衝撃面の下方に繊維集合体を配置して、微生物及び破壊された微生物を捕集して分離することができる。水衝撃装置の水出口に沈降槽を接続して、簡単に微生物を沈降分離することができ、沈降槽の水排出口に繊維集合体を配置して、高い殺藻率及び殺菌率で殺藻処理された微生物を捕集して、貯水池、湖沼、河川又は地下水等に排出される水から除去することができ、貯水池、湖沼、河川又は地下水等の水の汚染を避けることができる。さらに、本発明においては、光源を繊維集合体が配置されている排出口付近に配置するので、走光性を有する微生物又は少なくとも一部細胞が破壊された微生物を光源近傍に遊走させて沈降捕集することができる。さらに、水の紫外線照射装置を備えることにより、紫外線照射による殺藻及び殺菌処理が効率的に実施でき、さらに高い殺藻率が達成される。このように、殺藻処理された微生物を繊維集合体に捕集して、沈降槽の排出口から貯水池、湖沼、河川又は地下水等に排出される水から分離することができ、貯水池、湖沼、河川又は地下水等の水の汚染を防止することができる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明を添付図面を参照して具体的に説明するが、本発明は以下の説明及び例示によって何ら限定されるものではない。
図１は、本発明の水浄化装置の一実施例について、その吸引工程、加圧工程、噴射工程及び衝撃工程並びに沈降分離工程を中心に示す部分的説明図である。図２は、図１の実施例とは異なる実施例における移動固体衝撃部材の衝撃面について、その概略を説明する説明図である。図３は、図１及び図２の実施例とは異なる実施例における移動固体衝撃部材の衝撃面について、その概略を説明する説明図である。図１乃至図３において対応する箇所には同一の符号が付されている。
【００２８】
図１において、水浄化装置１は、ダム、貯水池や湖沼の水面上に、移動可能な台船（図示されていない）の基台２に支持されている。水浄化装置１は、取水口３が水面に開口して設けられており、該取水口３には、貯水池や湖沼の水中の雑物を除去するために、除塵機又はストレーナ４が設けられている。
除塵機又はストレーナ４が設けられている採水槽５には、貯水池や湖沼の水を加圧して圧送するための加圧ポンプ６が設けられている。
【００２９】
本例においては、この加圧ポンプ６の吐出口７は、管路８が接続しており、該管路８は二つの管路に分岐し、一方は開閉弁９を備える管路１０であって、衝撃付与装置１１の第一噴射ノズル１２に接続し、他方は開閉弁１３を備える管路１４であって、衝撃付与装置１１の第二噴射ノズル１５に接続している。第一噴射ノズル１２と第二噴射ノズル１５は対向して設けられており、夫々の噴射口１６及び１７の間には、静止衝撃板１８が設けられている。
本例において、静止衝撃板１８は衝撃付与装置１１の天井部１９に固設されており、本例において、第一及び第二噴射ノズル１２及び１５の噴射口１６及び１７の孔径は、夫々１０ｍｍとされているが、噴射ノズルの噴射口の孔径は３ｍｍ以上とすることができる。本例において、第一及び第二噴射ノズル１２及び１５から噴射される噴流は、夫々、水の圧力が３〜１０ｋｇ／ｃｍ2で、噴射された噴流の速度は２０〜３０ｍ／秒である。
【００３０】
静止衝撃板１８は、第一及び第二噴射ノズル１２及び１５の中間に設けられ、衝撃室２０を二分するように配置されている。第一及び第二噴射ノズル１２及び１５は、夫々の噴射ノズルの噴射口１６及び１７から噴射される噴流が、静止衝撃板１８の所定の箇所に衝突するように配設されている。本例において、第一及び第二噴射ノズル１２及び１５は、夫々、噴射口１６及び１７を静止衝撃板１８に対し２０ｃｍ離れて設けられており、噴流の衝突箇所は静止衝撃板１８の中心部に設定されている。この静止衝撃板１８への噴流の衝突箇所の調整は、第一及び第二噴射ノズル１２及び１５の向き又はその支持位置を変えることにより行われる。本例における、この第一及び第二噴射ノズル１２及び１５の支持位置及び支持角度を適宜調整することによって、噴射ノズル１２及び１５の噴射口１６及び１７の向きを静止衝撃板１８に対して傾斜させて設けることができる。この場合は、静止衝撃板１８に当たって跳ね返る噴流の向きを下方に向けることができるので、噴射ノズル１２及び１５の噴射口１６及び１７に跳ね返った噴流が当たることがなくすことができる。
【００３１】
本例において、該衝撃付与装置１１の静止衝撃板１８に対し下方には、衝撃破壊された微生物を捕集するための板状に形成されている繊維集合体２１及び２２が、衝撃室２０の内側に向けて突き出て設けられている。
前記衝撃付与装置１１の下端部は、開口されており、該衝撃付与装置１１の下端開口部２２は、沈降槽２３の上部に接続している。
【００３２】
したがって、本例において、静止衝撃板１８に衝突した衝撃処理された噴流は、その一部が、板状繊維集合体２１，２２に流下し、残りの衝撃処理された噴流は、その侭、沈降槽内に流下する。板状繊維集合体２１，２２に流下した衝撃処理された噴流は、板状繊維集合体２１，２２により、噴流に含まれている微生物が捕集され、この微生物の捕集により微生物が除去された噴流水は、板状繊維集合体２１から沈降槽２３に流下する。
【００３３】
本例において、衝撃付与装置１１の壁部２４は、沈降槽２３の外壁２５及び内部仕切壁２６と一体に形成されている。内部仕切壁２６は、沈降槽２３内に垂下して、沈降槽２３内に、導入部２７と沈降分離部２８とを仕切り形成している。本例において、内部仕切壁２６の下端と沈降槽２３の底部２９との間には、流入口３０が形成されており、衝撃処理されて破壊された微生物を含む噴流水は、衝撃付与装置１１から沈降槽２３の導入部２７に流入し、流入口３０を経て沈降分離部２８に流入する。
【００３４】
本例において、沈降分離部２８内には、複数個の傾斜板３１が適当な間隔、例えば等間隔に配設されており、沈降分離部２８に流入した衝撃処理されて、少なくとも一部が破壊された微生物を含む水は、沈降槽２３の導入部に流入し、流入口３０を経て沈降分離部２８に流入して、傾斜板３１の下端を潜り込む過程又は傾斜板３１の上端を乗り越える過程で、沈降分離される。
【００３５】
本例において、沈降槽２３の沈降分離部２８側の外壁部３２には、越流堰３３が設けられており、微生物が沈降分離されて、浄化された水は、越流堰３３から流出する。沈降分離部２８の底部には、繊維集合体３４が取り付けられている排出口３５が設けられてにおり、その上方には、微生物をその走光性により排出口３５の上に遊走させるために、棒状ランプの光源３６が設けられている。沈降分離部２８において、光源３６の下方に遊走して沈降した微生物は、繊維集合体３４に捕集される。微生物が繊維集合体３４に捕集されて微生物が除去された水は、排出口３５から流出する。
【００３６】
本例は以上のように構成されているので、ダム、貯水槽、湖沼又は地下水の微生物を含む水は、加圧ポンプ６により汲み上げられ、０．７ＭＰａの圧力に加圧されて、噴射衝撃用の噴射ノズル１２及び１５から、静止衝撃板１８に向けて噴射される。この噴射ノズル１２及び１５からの噴流は、０．７ＭＰａの高圧領域から、常圧に低下されて圧力変動による細胞破壊を行うものであり、静止衝撃板１４への噴流の衝突は、衝撃力及び摩擦力による微生物のフロックの破壊分散、細胞破壊及び鞭毛等の運動器官を破壊する。微生物の破壊及び微生物のフロックの分散の程度が最適となるように、噴射ノズル１０内の圧力及び噴射速度を、予め又は適宜調整して行う。
【００３７】
このように、噴射及び衝撃によって分散、破壊された微生物を含む噴流水は、沈降槽２３に導入され、流入口３０より沈降分離部２８に流入する。沈降分離部２８には、傾斜板３１が設けられているので、運動能力を喪失した微生物、並びに殺藻及び殺菌された微生物は、沈降槽２３の底部２９に沈降して分離され、微生物が分離除去された水は、底部２９をの繊維集合体３４を通って放流され、一方、沈降槽２３の上澄み液は、沈降槽２３の越流堰３３から放流される。本例において、越流堰３３から越流した微生物が分離された清澄水はそのまま、ダム、貯水槽、湖沼又は地下水に排出される。本例において、ダム、貯水池、湖沼、河川又は地下水の水の浄化は、８０％以上の高い効率で微生物の細胞破壊を行うことができた。
【００３８】
図２に、図１に示す実施例における衝撃部材と相違する、回転翼形状の衝撃部材を示している。
本例の衝撃部材を使用する実施例においては、使用する衝撃部材が相違するに止まり、その他の点は図１の実施例の場合と同様である。
回転翼部材３７は、衝撃付与装置の側壁部に、駆動装置の駆動により回転するように、回動可能に取り付けられている回転軸３８に取付けられている。
【００３９】
本例において、第一噴射ノズル３９及び第二噴射ノズル４０は、噴射口を互いに逆の方向に向けて設けられ、回転翼部材３７の平板状の衝突面に噴流が垂直に当たるように設けられている。平板状の回転翼部材３７は、回転軸３８に、該回転軸３７の軸線に沿って取付けられている。本例において、回転翼部材３７の回転速度は、１２００ｒｐｍであり、回転速度が大きくなるほど、微生物の破壊効果は増加する。本例において、水の噴流４１及び４２が当たる箇所は、回転翼部材の、例えば回転軸から夫々１５ｃｍ離れた所となっている。
【００４０】
本例においては、回転翼部材３７の回転方向４３は、水の噴流に対して衝撃力が増す方向であって、水の噴流の向きと反対でありである。回転翼部材３７を回転方向４３に回転させると、反対方向に回転させた場合に比して、水中の微生物の破壊が、より効果的となる。
本例において、回転する回転翼部材３７に、噴射ノズル３９及び４０から噴出する微生物を含む水の噴流を衝突させて、水中の微生物を、水中の圧力変動、衝撃力及び摩擦力により破壊して、高い割合で殺藻及び殺菌することができる。
本例においても、水中の微生物は鞭毛等の運動器官が破壊され、微生物の浮上及び浮遊能力を喪失させるので、沈殿剤を使用しないでも、微生物の沈降を容易にすることができる。
【００４１】
前記図１に示す実施例においては、基台は船体等に設けられた事例であり、吊り具部材４４及び４５が設けられており、吊り綱を吊り具部材４４及び４５に掛けて吊り、水中に沈降槽を浸して水の浄化を行うことができ、吊り上げて繊維集合体を取り替えることができる。
また本例においては、排出口３５の上方に棒状ランプの光源３６が設けられているが、棒状ランプ以外のランプを光源とすることができる。しかし、この光源３６を設けると、破壊された微生物を分離を行う上で好ましいか、この光源を設けなくても、ある程度の微生物の分離を行うことができる。
【００４２】
図３に示す回転衝撃部材は、円筒形状に形成されている事例であり、その他の点は図１の実施例の場合と同様である。
回転衝撃部材の回転円筒４６は、端部において回転軸（図示されていない）に支持されている。本例において、円筒内面４７は衝突面に形成されており、円筒内面４７から中央部４８に向けて内側に棚状に突き出る衝突補助壁部材４９が形成されている。本例において、二つの噴射ノズル５０及び５１は、円筒の回転中心軸に沿って設けられており、１８０°の角度で、放射方向に形成されている。
【００４３】
本例は以上のように形成されているので、回転円筒４６を回転方向５２の方に回転させ、この回転する円筒内面４７に、噴射ノズル５０及び５１から噴出する微生物を含む水の噴流を衝突させて、水中の微生物を、水中の圧力変動、衝撃力及び摩擦力により破壊して、高い割合で殺藻及び殺菌することができる。衝突補助壁部材４９は、高速で回転する円筒内面４７の回転方向に流れる流れを遮って付加的な衝撃を与え、微生物の鞭毛等の破壊を行い、微生物の浮上及び浮遊能力を喪失させて、沈殿剤を使用しないでも、微生物の沈降を容易にすることができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明は、微生物を含む水を加圧し、この加圧された微生物を含む水を噴射して、微生物を含む水の噴流を形成し、その形成された噴流を静止又は移動する固体衝撃部材の衝撃面に当てて、水中の微生物に衝撃を与えて、フロック状に集積した微生物をバラバラの状態に分散させると共に、微生物をの細胞膜を破壊し、また鞭毛等の運動器官を破壊するので、従来の微生物を含むダム、貯水池、湖沼、河川又は地下水等の水の浄化方法及び装置と比較して、処理後の微生物の細胞膜破壊等による細胞破壊数を高率で行うことができ、微生物の沈降分離を容易とすることができ、ダム、貯水池、湖沼、河川又は地下水等の水の浄化が比較的短期間に行うことができ、微生物による貯水池や湖沼の水等の水の汚れを解消することができる。また、従来方法に比して、微生物の種類や特性によって微生物除去効率が影響されることなく、経済的に優れ且つ高効率で、ダム、貯水池、湖沼又は地下水等の水の浄化処理が可能となる。
【００４５】
本発明は、水加圧装置、水噴射ノズル及び水衝撃装置を備えるという簡単な構造で、微生物のフロックを破壊して、個々の微生物をバラバラの状態に分散させることができるので、さらに該水衝撃装置の水出口に接続して水紫外線照射装置を備えるという簡単な構造で、微生物に対する殺藻処理が効率的に実施でき、従来の装置に比して、安価であり、しかも高い殺藻率で微生物の除去処理を達成されることになって、経済的に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水浄化装置の一実施例について、その吸引工程、加圧工程、噴射工程及び衝撃工程並びに沈降分離工程を中心に示す部分的説明図である。
【図２】図１の実施例とは異なる実施例における移動固体衝撃部材の衝撃面について、その概略を説明する説明図である。
【図３】図１及び図２の実施例と異なる実施例における移動固体衝撃部材の衝撃面について、その概略を説明する説明図である。
【符号の説明】
１  水浄化装置
２  基台
３  取水口
４  除塵器又はストレーナ衝撃殺藻装置
５  採水槽
６  加圧ポンプ
７  加圧ポンプ５の吐出口
８、１０、１４  管路
９、１３  開閉弁
１１  衝撃付与装置
１２  第一噴射ノズル
１５  第二噴射ノズル
１６  第一噴射ノズルの噴射口
１７  第二噴射ノズルの噴射口
１８  静止衝撃板
１９  天井部
２０  衝撃室
２１、２２  板状繊維集合体
２３  沈降槽
２４  衝撃付与装置１１の壁部
２５  沈降槽２３の外壁
２６  内部仕切壁
２７  沈降槽２３の導入部
２８  沈降槽２３の沈降分離部
２９  沈降槽２３の底部
３０  流入口
３１  傾斜部
３２  沈降槽２３の沈降分離部２８側の外壁部
３３  越流堰
３４  繊維集合体
３５  排出口
３６  光源
３７  回転翼部材
３８  回転軸
３９  第一噴射ノズル
４０  第二噴射ノズル
４１、４２  噴流
４３  回転方向
４４、４５  吊り具部材
４６  回転円筒
４７  円筒内面
４８  中央部
４９  衝突補助壁部材
５０、５１  噴射ノズル
５２  回転方向
【図１】
0004137268.tif 000002
【図２】
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【図３】
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