CN1286668A - 液体处理方法、液体处理装置及液体处理系统 - Google Patents

液体处理方法、液体处理装置及液体处理系统 Download PDF

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Abstract

本发明利用液体处理方法,通过微波形成的电场使液体中处于水合稳定状态和疏水准稳定状态的胶体粒子疏水化,从液体分子中分离出来,利用低频超声波的空穴作用使分离出来的胶体粒子互相撞击而凝集,同时利用高频电磁超声波对液体进行除臭处理。因此,不需要大规模的设备,就能够容易且有效地除去溶于液体的胶体粒子,同时还可进行除臭处理。对包含水溶性有机物和微生物等胶体粒子的液体发射电磁微波,使胶体粒子和液体分子分离后,对分离出胶体粒子的液体发射低频超声波使前述胶体粒子凝集,同时对前述液体发射高频电磁超声波对前述液体进行除臭处理。

Description

液体处理方法、液体处理装置及液体处理系统
技术领域
本发明涉及液体处理方法、液体处理装置及液体处理系统。特别涉及适用于以江河湖海的水为代表的畜产用排水和工业用排水等高浓度排水，以及包含其他水溶性有机物和微生物的液体的净化的液体处理方法、液体处理装置及液体处理系统。
背景技术
以往，提出了对包含牛和猪等的粪尿的畜产用排水或清洗液和工厂废液等包含化学物质的工业用排水进行净化处理方法及其净化系统。
以养猪排水处理为例对以往的液体处理系统进行说明，以往的养猪排水等水处理系统如图28所示，由使原水通过滤网135等除去固形浮游物的过滤处理装置131，利用需氧性微生物分解处理水溶性有机物等的活性淤泥处理装置132，利用上述分解使从原水中分离出的水溶液有机物沉淀、分离成水和沉淀物的沉淀分解处理装置133，从前述沉淀物脱水除去水分的脱水处理装置134构成。
对上述各种处理装置进行具体说明，前述过滤处理装置131中，包括粪尿等固形浮游物的原水在通过滤网135时，前述浮游物被滤网135捕获而除去。这种除去了浮游物的原水在储存槽136中暂时储存后，被移送入计量槽137，再根据活性淤泥需要的水量流入作为活性淤泥处理装置132的活性淤泥处理槽118。该活性淤泥处理槽118中，需氧性微生物对原水中的氮等水溶性有机物进行生物分解。在该处理装置中被生物分解的原水被送入作为沉淀分解处理装置133的沉淀槽139中。该沉淀槽139中，使水溶液有机物等沉淀于沉淀槽139的底部而与水分离，这种水在消毒后流入河川等，前述沉淀物被送入脱水处理装置134。在脱水处理装置134中，沉淀物经脱水机140脱水后变成固形物再排出。
为了避免以往水处理系统因前述活性淤泥处理槽118的大型化而出现的场地和建设费用增加的问题，在前述储存槽136中流入了前述脱水机140的净水。
由于利用前述脱水机140的净水稀释了含有较多有机物的所谓高浓度原水，所以，减轻了前述活性淤泥处理装置132中的需氧性衍生物对有机物分解的负担。
但是，以往的水处理系统中，仅用脱水机140的净水是不能够充分稀释高浓度原水的，需要更多的水。而且，如果用于原水稀释的水量越多，净化处理的水量也将有所增加，结果造成水处理设备的大型化，导致基本建设费用等和液体处理所需的电费和水费等运转费用的增加。
此外，对高浓度污水进行生物处理的情况下很难进行长期管理。一旦处理系统出现问题恢复需要几个月的时间，在这期间，净化处理不完全的处理水流入河川等，可能会造成环境污染问题。
针对上述问题，提出了使用高分子凝集剂等药品，使原水中的高分子有机物通过化学反应凝集分离，使浓度降低的处理方法。但是，根据有机物浓度设定药品的种类和投入量很困难，需要根据浓度变化而变化。此外，如果残留药物混入活性淤泥处理槽，则微生物不能够有效进行分解处理，出现微生物死亡等问题。
另外，还提出了用厌氧性微生物代替需氧性微生物进行分解处理的方法。但是，需要在大型槽中长期储存，所以，必须占用较大的地方，同时还需要对臭气进行处理。
发明的揭示
本发明是鉴于以上问题完成的发明。其目的是提供能使液体处理设备小规模化，建设费用和运转费用低廉化，并能够通过简单操作有效除去液体中的水溶性有机物和微生物等，且能够进行除臭、脱色、杀菌、液体的细分化处理和氧化还原处理的液体处理方法、液体处理装置及液体处理系统。
为达到前述目的，本发明的液体处理方法的特征是，对包含水溶性有机物和微生物等胶体粒子的液体发射电磁微波，使胶体粒子和液体分子分离后，对分离出胶体粒子的液体发射低频超声波，使前述胶体粒子凝集，再对前述液体发射高频电磁超声波，对前述液体进行除臭处理。
这里，电磁超声波是指永久磁石和电磁石发出的磁能量和超声波发射器发出的超声波在空间组合而得的电磁波。胶体粒子是指分散在液体中的水溶性有机物微粒和微生物、微小藻类等液体分子以外的物质，它们在液体中处于水合稳定状态和疏水胶体准稳定状态。
通过上述方法，由微波形成的电场使液体中处于水合稳定状态和疏水胶体准稳定状态的胶体粒子疏水化，与液体分子分离，利用低频超声波的空穴作用使分离的胶体粒子互相撞击而凝集，同时利用高频电磁超声波使液体除臭。因此，不需要大规模的设备就能够容易地除去溶于液体的胶体粒子，还可除臭。
此外，本发明的液体方法的特征是，低频超声波的频率在100kHz以下，高频电磁超声波的频率在3M～300MHz的范围内。采用这种方法，超声波和电磁超声波能够以更有效的频率对液体进行照射，使分离出的液体中的微细胶体粒子更迅速且有效地凝集而除去，并能够更有效地进行液体的除臭处理。
本发明的液体处理方法的特征还包括对包含胶体粒子的液体照射电磁微波和低频超声波，进行浮游物的分离凝集处理的同时，发射高频电磁超声波进行除臭处理。然后，对液体施加高电压脉冲分离除去氮，同时产生臭氧对前述液体进行脱色和杀菌处理。所以，通过采用此方法，在由高压脉冲产生的电场对胶体粒子加速凝集分离处理的同时，能容易地一并进行液体的氮分离和脱色除臭。
本发明的液体处理方法的特征还包括对液体施加高电压脉冲后，前述液体通过强磁场中使液体细分化。通过这种方法，强磁场使液体带电，分子间的键被切得更细，这样就能够提高处理液的质量，使其能够在更广的领域内得到再利用。
本发明的液体处理装置的特征是，具备发射出电磁微波使包含胶体粒子的液体分离成胶体粒子和液体分子的微波发射体，发射出低频超声波使前述胶体粒子凝集的低频超声波发射体，发射出高频电磁超声波除去前述液体的恶臭的高频电磁超声波发射体。利用上述构成，由微波发射体形成的微波电场可使液体中处于水合稳定状态和疏水胶体准稳定状态的胶体粒子疏水化，使其从液体分子中分离出来，利用低频超声波发射体发出的超声波的空穴作用，使分离出的胶体粒子互相撞击而凝集的同时，利用高频电磁超声波发射体发出的高频电磁超声波对液体进行除臭处理。因此，不需要大规模的设备，就能够容易且有效地除去溶于液体的胶体粒子，同时还可除臭。
本发明的液体处理装置的特征还包括低频超声波发射体发出的低频超声波的频率在100kHz以下，高频电磁超声波发射体发出的高频电磁超声波的频率在3M～300MHz的范围内。采用这种构成，超声波和电磁超声波能够以更有效的频率对液体进行照射，使分离出的液体中的微细胶体粒子更迅速且有效地凝集而除去，并能够更有效地进行液体的除臭处理。
本发明的液体处理装置的特征还包括具备从液体中除去氮，同时产生臭氧对前述液体进行脱色和杀菌处理的高电压脉冲发生体。采用这种构成，可加速高电压脉冲形成的电场对胶体粒子的分离凝集处理，同时能够利用简单的装置分离除去包含在液体中的氮，并能够容易地进行液体的脱色和杀菌。
本发明的液体处理装置的特征还包括具备形成液体细分化所需的磁场的磁场形成体。通过这种方法，由磁场形成体形成的强磁场使液体带电，分子间的键被切得更细，这样就能够提高处理液的质量，使处理后的液体能够在更广的领域内得到再利用。
本发明的液体处理系统的特征是，具备对包含胶体粒子的液体发射电磁微波分离出胶体粒子和液体分子的分离处理装置，对分离出胶体粒子的液体发射低频超声波使前述胶体粒子凝集的凝集处理装置，对液体发射高频电磁超声波使前述液体除臭的除臭处理装置，对前述液体施加高电压脉冲从前述液体分离出氮、同时产生臭氧对前述液体进行脱色和杀菌处理的高电压脉冲处理装置，利用磁力吸附排出前述胶体粒子凝集物的凝集物排出处理装置。通过这种构成，由分离处理装置发射的微波形成的电场使液体中处于水合稳定状态和疏水胶体准稳定状态的胶体粒子疏水化，从液体分子中分离处理。利用凝集处理装置发射出的超声波空穴作用使分离出的胶体粒子互相撞击而凝集，同时利用除臭处理装置发射出的高频电磁超声波对液体进行除臭处理。由高电压脉冲处理装置施加的高电压脉冲形成的电场加快了胶体粒子的分离凝集处理，同时利用简单的装置分离除去包含在液体中的氮，同时产生臭氧容易地进行液体的脱色和杀菌处理。因此，能够使液体处理系统小规模化，使基本建设费用和运转费用低廉化，并可有效除去液体中的胶体粒子，同时可进行除臭、脱色和杀菌处理。
本发明的液体处理系统的特征还包括具备将液体通过强磁场中，使液体细分化的细分化处理装置。采用这种构成，强磁场使液体微细化，提高了品质，处理后的液体能够在更广泛的领域内得到再利用。
本发明的液体处理系统的特征还包括具备使带电液体授受电子进行氧化还原反应的氧化还原处理装置。采用这种构成，能够使容易进行化学反应的带电状态液体回复到难以进行化学反应的稳定的液体状态。
本发明的液体处理系统的特征还包括凝集处理装置发射出的低频超声波的频率在100kHz以下，除臭处理装置发射出的高频电磁超声波的频率在3M～300MHz的范围内。采用这种构成，可使超声波和电磁超声波以更有效的频率对液体进行照射，所以，分离出的液体中的微细胶体粒子能够更迅速且有效地凝集除去，并能够更有效地进行液体的除臭处理。
本发明的液体处理系统的特征还包括具备从包含水溶性有机物和微生物等胶体粒子的液体中分离出胶体粒子并凝集，同时为破坏微生物等的细胞而施加高频高电压脉冲的交流高电压电极。采用这种构成，由高频高电压脉冲产生的电场可使液体中的胶体粒子带电，破坏胶体粒子的水合稳定状态和疏水胶体准稳定状态，并可使胶体粒子疏水化而分离凝集，同时能够破坏杀灭微胞藻类和大肠菌等微生物的细胞。此外，由于利用上述构成从液体分子中分离出了胶体粒子，所以还可进行除臭和脱色处理。
本发明的液体处理系统的特征是包括以下3种装置。即，具备带有从包含水溶性有机物和微生物等胶体粒子的液体中分离出胶体粒子并使其凝集，同时破坏细胞而施加高频高电压脉冲的交流高电压电极的带电细胞破坏处理手段的凝集装置；具备对前述液体发射电磁微波使胶体粒子和液体分子分离的微波分离处理手段，对照射了前述微波后的液体发射频率为40k～1200kHz的超声波使前述胶体粒子凝集的第1超声波凝集处理手段，以及对前述液体发射高频电磁超声波的除臭处理手段的凝集加速装置；具备使前述包含胶体粒子的凝集物的液体通过施加了高电压的格子状电分离膜，使前述凝集物吸附在前述电分离膜中，同时改变前述高电压的施加方向，使前述凝集物沉淀的凝集物沉淀处理手段的沉淀装置。采用上述构成，由凝集装置发射出的高频高电压脉冲产生的电场使液体中的胶体粒子带电，破坏了胶体粒子的水合稳定状态和疏水胶体的准稳定状态使其疏水化而凝集，同时破坏杀灭了微胞藻类和大肠菌等微生物的细胞。此外，凝集加速装置发射出的微波和超声波加快了胶体粒子的分离凝集。凝集装置发射出的电磁超声波主要粉碎了胶体粒子的氨基酸，使胶体粒子主动除臭，能够完全除去液体的恶臭。另外，凝集物沉淀处理装置中，施加了高电压的电分离膜有效吸附了胶体粒子的凝集物，同时通过改变电压，可使凝集物迅速沉淀。
本发明的液体处理系统的特征还包括凝集装置中设置了具备对包含胶体粒子的液体施加直流高电压，促进液体的氧化还原反应的同时使碳分解的直流高电压电极的氧化还原处理装置。采用这种构成，通过促进氧化还原反应，可促进液体的带电，加快胶体粒子的分离凝集处理。此外，通过分解碳可防止液体中出现短路，这样就能够顺利地施加高电压。
本发明的液体处理系统的特征还包括凝集加速装置中设置了利用在形成磁场的管内的液体流向上埋设了多个磁石的叶轮搅拌流过的包含胶体粒子的液体，使液体分子和胶体粒子细分化并带电，同时，使胶体粒子互相吸附的细分带电处理装置。采用这种构成，通过使液体乳化的乳化效果进一步使液体分子和胶体粒子微细化且带电，这样可使相同电位的胶体粒子牢固地吸附。
本发明的液体处理系统的特征还包括凝集加速装置中设置了对包含胶体粒子的液体发射出频率为28kHz、40kHz和48kHz的纵波产生的超声波和频率为100kHz的横波产生的超声波的第2超声波凝集处理装置。通过这种构成，利用具有对应于原水浓度的频率的超声波的空穴作用，使处于分离状态的胶体粒子凝集，同时可使其凝集物从液体分子分离出来。
本发明的液体处理系统的特征还包括凝集加速装置中设置了对包含胶体粒子的液体发射频率为100M～500MHz的电磁波，产生电感等离子体，使前述胶体粒子完全从液体分子分离出来的完全分离处理装置。通过这种构成，电磁波产生的电感等离子体可使胶体粒子的凝集物完全从液体分子中分离出来，即使对其进行搅拌等处理，也不会再次溶解。
本发明的液体处理系统的特征还包括交流高电压电极由两个阳极和一个阴极这样的三电极方式构成。采用这种构成，通过在规定周期内改变电极的极性，可防止交流高电压电极的损耗，延长电极的使用寿命，同时可使交流高电压在较广的范围内施加，并可扩大凝集处理的范围。
本发明的液体处理系统的特征还包括直流高电压电极由两个阳极和一个阴极这样的三电极方式构成。采用这种构成，通过改变电极极性，能够防止直流高电压电极的损耗，使电极寿命有所延长，同时可使直流高电压在较广的范围内施加，并可扩大氧化还原处理的范围。
本发明的液体处理系统的特征还包括用镁系材料制得交流高电压电极的阴极。采用这种构成时，由于镁熔于液体中，所以，能够进一步促进被分离的胶体粒子的凝集。
本发明的液体处理系统的特征还包括用镁系材料制得直流高电压电极的阴极。采用这种构成时，由于镁熔于液体中，所以，能够进一步促进被分离的胶体粒子的凝集。
本发明的液体处理系统的特征还包括用铂和钛的合金材料制得交流高电压电极。采用这种构成时，在抑制电极损耗的同时，电子的授受比一般情况快10倍，这样可进一步促进液体带电。
本发明的液体处理系统的特征还包括用铜和钨的合金材料制得直流高电压电极。采用这种构成时，在抑制电极损耗的同时，电子的授受比一般情况快10倍，这样可进一步促进液体带电。
本发明的液体处理系统的特征还包括凝集加速装置发射的前述微波的频率为2.4G～10.5GHz。采用这种构成时，由于以更有效的频率对胶体粒子发射微波，所以，能够进一步有效分离胶体粒子和液体分子。
对附图的简单说明
图1为本发明的液体处理系统的实施状态1的流程图。
图2为表示本发明的液体处理系统的实施状态1的主要部分的平面图。
图3为图2的Ⅰ-Ⅰ剖面图。
图4为图2的Ⅱ-Ⅱ方向的说明图。
图5为图2的Ⅲ-Ⅲ方向的说明图。
图6为图2的Ⅳ-Ⅳ剖面图。
图7为本发明的液体处理系统的实施状态1的第1分离处理装置和第1凝集处理装置的模拟图。
图8为实施状态1和实施状态2的细分带电处理装置的主要部分的说明图。
图9为实施状态1和实施状态2的除臭处理装置的主要部分的说明图。
图10为本发明的液体处理系统的实施状态1的高电压脉冲处理装置的说明图。
图11为实施状态1的高电压脉冲处理装置中施加的电压的特性曲线说明图。
图12为实施状态1的高电压脉冲处理装置中施加的电压的特性曲线说明图。
图13为实施状态1中利用高电压脉冲处理装置进行处理的水的分子状态示意图。
图14为实施状态1的集中控制装置的示意图。
图15为本发明的液体处理系统的实施状态2的示意图。
图16为本发明的液体处理系统的实施状态2的主要部分的正面图。
图17为图16的平面图。
图18为图16的左侧面图。
图19为图16的右侧面图。
图20为图16的背面图。
图21为实施状态2的利用凝集装置和凝集加速装置使胶体粒子分离凝集的原理说明图。
图22为实施状态2的通过凝集装置和凝集加速装置的处理产生OH游离基的化学式。
图23为实施状态2的第1沉淀装置和第2沉淀装置的主要部分的说明图。
图24为实施状态2的第1沉淀装置和第2沉淀装置的电分离膜的说明图。
图25为实施状态2的集中控制装置的示意图。
图26为表示实施状态2中处理养猪排水时的试验结果，原水、凝集装置入口和第2沉淀装置出口的水溶性有机物等的量的表格。
图27为表示实施状态2的处理养猪排水时的试验结果中的第3次结果的各装置出口的水溶性有机物等的量的表格。
图28为以往的水处理系统流程图。
实施发明的最佳状态
以下，参考图1～图14对本发明的实施状态进行说明。
本发明可用于池塘等的上游水，如养猪和养牛等的畜产排水、工厂废液等工业排水和废油等各种液体的净化。以下，以养猪排水或工业用排水等水净化处理系统为例进行说明。
图1表示本发明的液体处理系统的实施状态1。实施状态1由以下13部分构成，即，用筛网等除去包括猪尿等在内的原水中的比重较大的固形浮游物的过滤处理装置1，对过滤后还混浊的原水发射电磁微波、利用微波形成的电场分离胶体粒子和水分子的第1分离处理装置2，对分离后的原水发射低频超声波使胶体粒子凝集、同时使其与水分子分散的第1凝集处理装置3，利用磁场中的搅拌等使原水中的水分子和胶体粒子细分化、并带电定向排列的细分带电处理装置4，对细分化且带电定向排列的处理水再次发射电磁微波、分离出微细胶体粒子和水分子的第2分离处理装置5，对分离后的处理水发射高频电磁超声波、除去处理水中的恶臭的除臭处理装置6，对除臭处理后的处理水发射低频超声波使前述胶体粒子凝集、同时使其与水分子分散的第2凝集处理装置7，对处理水施加高电压脉冲、从前述处理水分离除去氮、同时产生臭氧对前述处理水进行脱色和杀菌处理的高电压脉冲处理装置8，利用磁力吸附沉淀并排出包含前述胶体粒子的重金属等金属物质的凝集物的凝集物排出处理装置9，利用磁场作用使称作群集体的水分子进一步微细化生成活化水的水分子细分化处理装置10，利用带电处理使离子化的处理水氧化还原、回复到稳定状态的氧化还原处理装置11，对前述胶体粒子形成的沉淀物进行脱水处理的脱水处理装置12，连接前述各处理装置、对各处理操作进行控制的集中控制装置13。
以下，对各装置进行具体说明。
前述过滤处理装置1如图1所示，由过滤原水的筛网或滤膜等过滤体14，排出过滤后的浮游物的屎渣接收部分15和储存过滤后的原水的原水槽16构成。
前述过滤处理装置1中，使原水通过前述过滤体14，过滤已经与水分离的浮游在原水中的固形浮游物，并将其排到前述屎渣接收部分15中。通过前述过滤体14过滤的原水在暂时储存于原水槽16中后，经过原水移送泵17被送入作为下一处理装置的前述第1分离处理装置2。如图2和图3所示，原水槽16的上部为使过滤后的原水流入连接了流入管18，同时在其侧面下方连接了第1移送管19a，利用前述原水移送泵17的吸引力将原水移送入下一处理装置。
前述原水槽16的底部连接了排出沉淀物的第1排出管20a，沉淀物通过第1排出管20a被送入前述脱水处理装置12。
此外，使利用前述脱水处理装置12的后述的脱水机56对沉淀物进行除去处理后得到的水和洗涤该脱水机56所用水流入前述原水槽16中，被用于对原水进行稀释。
以下，对第1分离处理装置2进行说明。
前述第1分离处理装置2如图1和图2所示，设置了与前述第1移送管19a相连的第1分离处理管22，该第1分离处理管22的外周卷上了电磁线圈23，同时还设置了圆管状第1微波发射管体24。第1微波发射管体24由钕板等磁石构成，上部为N极，下部为S极。第1微波发射管体24根据原水浓度发射出频率为300MHz～16GHz的微波，较好是从分离胶体粒子的角度考虑，发射出频率为2.4G～10.5GHz的微波，更好是发射出频率为10.5GHz的微波。由这种永久磁石、电磁石和作为电磁波的微波形成磁场和电场组合场，利用该组合场使原水中的胶体粒子和水分子分离。
如图7所示，微波具有破坏原水，使胶体粒子和水分子带电并分散的作用。
分散后的处理水通过与前述第1分离处理管22相连的第2移送管19b被送入前述第1凝集处理装置3。
以下，对第1凝集处理装置3进行说明。
如图1～图3所示，前述第1凝集处理装置3中设置了第1凝集处理槽26，该第1凝集处理槽26底部连有前述第2移送管19b，处理水从前述第1分离处理管22流入。
如图3和图4所示，前述第1凝集处理槽26中设置了对应于原水浓度发射出频率在100kHz以下的范围内的低频超声波的多个第1低频超声波发射体27。实施状态1中，前述第1低频超声波发射体27由发射出作为横波的频率为28kHz或40kHz的超声波的第1低频超声波发射体27a和发射出作为横波的频率为48kHz或100kHz的超声波的第1低频超声波发射体27b构成。利用这些超声波的空穴作用等，频率为28kHz或40kHz的超声波具有使前述分散的胶体粒子凝集的作用，前述频率为48kHz或100kHz的低频超声波具有使凝集的胶体粒子和水分子分散的作用。此外，这些超声波的输出功率为300W～1.2kW。
前述第1凝集处理槽26的底部内表面铺设了钕等永久磁石28a，同时在前述底部连有第2排出管20b。因此，前述处于带电状态的胶体粒子的凝集物被前述永久磁石28a吸引而沉淀。该沉淀物通过前述第2排出管20b被送入前述脱水处理装置12。
在第1阶段经过凝集处理的处理水通过连接在前述第1凝集处理槽26侧面上方的第3移送管19c被送入前述细分带电处理装置4。在第3移送管19c中设置了加压泵29，它对流入前述细分带电处理装置4的处理水施加适当的压力使其流入。
为排出原水中的空气，在前述第1凝集处理槽26上部设置了空气排出口49。
以下，对细分带电处理装置4进行说明。
前述细分带电处理装置4中设置了与前述第3移送管19c相连的搅拌管等细分带电处理管30。如图8所示，细分带电处理管30的上下部设置了约10000高斯的钕板31a，同时在前述细分带电处理管30内设置埋设了约11000高斯的磁力的钕元件31b的陶瓷钕叶轮32。钕叶轮32由拧成螺旋状的平板形成。如图8所示，沿处理水通过的方向，在叶轮32宽度方向的端部按照“NNSSNNSS……”的顺序交替埋设钕元件31b。利用前述钕板31a的磁场和前述钕叶轮32的搅拌作用，使处理水中的水分子细分化并带上负电荷(离子化)的同时，使胶体粒子细分化并带上正电荷，使它们分别定向排列。因此，细分带电处理装置4中，通过相同电位分子的牢固吸引可将在前述第1分离凝集处理中并不能够完全除去的胶体粒子，即更微细的胶体粒子在以后的第2分离凝集处理阶段容易地除去。
此外，设置在前述细分带电处理管30上下部的钕板31a也可由电磁石形成。
以下，对第2分离处理装置5进行说明。
前述第2分离处理装置5具有与前述第1分离处理装置2大致相同的构成。即，如图2和图5所示，前述第2分离处理装置5中设置了与前述细分带电处理管30相连的第2分离处理管33。第2分离处理管33的外周卷上了电磁线圈34，同时还设置了第2微波发射管体35。第2微波发射管体35由钕板等磁石构成，其上部为N极，下部为S极。第2微波发射管体35在约1微秒内根据流入的处理水的浓度发射出频率为300M～16GHz的微波，较好是从胶体粒子的分离处理的角度考虑，发射出频率为2.4G～10.5GHz的微波，更好是发射出频率为10.5GHz的微波。对处理水发射上述微波后，处理水被破坏，形成更微细的胶体粒子和水分子而各自分散。
然后，分散后的处理水从前述第2分离处理管33被送入以下的前述除臭处理装置6。
以下，对除臭处理装置6进行说明。
前述除臭处理装置6中设置了作为高频电磁超声波发射体的除臭处理盒37。该除臭处理盒37中贯通设置了与前述第2分离处理管33相连的除臭处理管38。如图9所示，在该除臭处理管38外侧的上下位置上设置了具有N极和S极的极性的外部磁石39a，同时在除臭处理管38的轴心位置上相对设置了与前述外部磁石39a具有相反极性的棒状内部磁石。实施状态1中，前述外部磁石39a由电磁石形成，前述内部磁石39b由永久磁石形成。前述除臭处理管38的左右侧面上设置了对应于处理水浓度在0.5秒的周期内可发射出频率为3M～300MHz的超声波，更有效的是发射出作为纵波的频率为100MHz的超声波的高频超声波发射器40。
处理水在通过前述除臭处理管38的同时被搅拌或振荡。实施状态1中，处理水从设置在除臭处理管38中的图中未显示的喷嘴喷出。另外，在喷嘴出口附件还设置了图中未显示的振动板，处理水通过撞击该振动板而剧烈振荡。
利用前述外部磁石38a、内部磁石38b和高频超声波发射器40形成磁场和电场的组合场，产生所谓的电磁超声波，该电磁超声波粉碎胶体粒子的氨基酸，完全除去处理水的恶臭。
前述电磁超声波在磁场和电场交替的情况下也可以以1kW的输出功率对前述细分带电处理装置4的细分带电处理管30进行发射。
经过除臭处理管38的除臭处理的水被送入作为下一处理装置的第2凝集处理装置7。
以下，对第2凝集处理装置7进行说明。
前述第2凝集处理装置7中设置了第2凝集处理管41，在第2凝集处理管41外周卷上了电磁线圈42，同时还设置了根据处理水的浓度可发射出频率在50kHz以下的低频超声波的第2低频超声波发射体43。
利用第2低频超声波发射体43对处理水发射低频超声波后，不规则排列的水分子和胶体粒子中带负离子的水分子被吸引到前述第2凝集处理管41的壁面上，并沿壁面流动，带正电的胶体粒子在前述第2凝集处理管41的中心部位流动，这样水分子和胶体粒子就被分散开来，前述胶体粒子间发生凝集。
经过第2凝集处理的处理水被送入以下的高电压脉冲处理装置8。
前述高电压脉冲处理装置8是在不同周期施加约10k～60kV的高电压，使等离子体产生，除去处理水中的氮分子的装置。
如图10所示，前述高电压脉冲处理装置8中设置了与前述第2凝集处理管41相连的高电压脉冲处理管45，前述高电压脉冲处理管45中设置了多个作为在不同周期施加高电压的高电压脉冲发生体的电极体46A、46A’、46B、46B’、46C和46D。
如图11所示，在20微秒内，在这些电极体46A-46A’间和电极体46B-46B’间施加10k～30kV的电压，20微秒后再施加20微秒的电压，完毕后经过5微秒再反复进行施加相同特性曲线的电压的操作。
另一方面，如图12所示，在电极体46C-46D之间以5微米的周期在5微秒内施加约60kV的电压。
图13表示利用前述各电极体46A、46A’、46B、46B’、46C和46D施加了电压时的水分子和胶体粒子的状态变化。图13中的大圆表示水分子，与其相连的小圆表示胶体粒子。首先，利用电极体46A-46A’间和电极体46B-46B’间的高电压脉冲使水分子带上负电荷，使氮分子带正电荷。然后，利用电极体46A-46B’间和电极体46A’-46B间的高电压脉冲分离水分子和氮分子，利用电极体46C-46D间的高电压脉冲使氮分子完全和水分子中分离。在氮分子被分离出来的同时，处理中的氧分子结合产生臭氧。臭氧具有使处理水脱色且杀菌的效果。
因此，利用前述高电压脉冲处理装置8，可除去前述处理水中的氮，同时还可对处理水进行脱色和杀菌处理。
高电压脉冲处理装置8的前述高电压脉冲处理管45的流出侧连有第4移送管19d，处理水被送入作为下一处理装置的前述凝集物排出处理装置9的排出处理槽48。
以下，对凝集物排出处理装置9进行说明。
前述凝集物排出处理装置9是利用钕等永久磁石28b将经过第2分离凝集处理的成为凝集物的胶体粒子吸到下方并排出的装置。
如图1、图2和图6所示，前述凝集物排出处理装置9中设置了储存处理水的排出处理槽48。该排出处理槽48底部与前述第4移送管19相连，包含凝集物的处理水流入底部。同时，底部还铺设了钕等永久磁石28b，从前述第4移送管19d流入的处理水中的处于带电状态的凝集物被前述永久磁石28b的磁力吸引，在底部形成沉淀。
聚集在前述排出处理槽48底部的沉淀物从与前述排出处理槽48相连的第3排出管20c排到前述脱水处理装置12中。
前述永久磁石28b的磁力由处理水中的有机物浓度决定。因此，对高浓度原水，即包含大量胶体粒子的原水进行处理时，必须吸附大量凝集物，所以，前述电磁石的磁力设定得较大。相反，对低浓度原水进行处理时，前述电磁石的磁力设定得较小。
此外，在前述排出处理槽48的上部设置了空气排出口49和臭氧排出口50，利用前述高电压脉冲处理产生的氮等空气和臭氧被排到外部。
在前述排出处理槽48内被除去了凝集物等的处理水通过与前述排出处理槽48的侧面上方相连的第5移送管19e被送入水分子细分化处理装置10。
以下，对水分子细分化处理装置10进行说明。
前述水分子细分化处理装置10利用较强的磁力作用，对经过前述各种处理而净化的水的水分子进一步进行细分化，生成活化水。
如图1、图2和图6所示，前述水分子细分化处理装置中设置了细分化处理槽51。该细分化处理槽51内沿上下方向设置了陶瓷等绝缘性材料形成的筒体52。前述细分化处理槽51的侧面上方连接了前述第5移送管19e，同时还设置了连通第5移送管19e和前述筒体52的筒体内移送用管53。因此，经过水分子细分化处理的水通过前述第5移送管19e和前述筒体内移送用管53流入筒体52的内侧。
此外，前述筒体52的底部是开口的，筒体52的外周面卷上了图中未显示的电磁线圈。电流流过前述电磁线圈时，前述筒体52内侧产生向下的作用力，流入的处理水被送入前述水分子细分化处理槽51的底部方向。
另一方面，前述水分子细分化处理槽51上部和底部内面铺设了作为磁场形成体的约10000高斯的钕等永久磁石28c和28d。在水分子细分化处理槽51内形成了强大的磁场。利用强大的磁力使处理水通过前述水分子细分化处理槽51时，水分子，即所谓的群集体进一步细分化，生成活化水。
因此，处理后的水可作为动物的饮用水使用，在用于植物时也可对其成长产生显著效果。
经过水分子的细分化处理的处理水从与前述水分子细分化处理槽51的测面上方相连的排出管54流出，可以直接流入河川等，或作为动植物用水等使用。
前述水分子细分化处理槽51的底部连有第4排出管20d，被铺设在底部的前述永久磁石28d吸附的最终的胶体粒子等被排到前述脱水处理装置12中。
此外，前述水分子细分化处理槽51上部形成了排出残存于处理水的氮等空气和臭氧的空气排出口49和臭氧排出口50。
以下，对氧化还原装置11进行说明。
如图、图2和图6所示，前述氧化还原处理装置11由4个具有适当电位的电极部件55构成。经过前述各种处理的离子化处理水在这些电极部件55的表面授受电子进行氧化还原反应。通过这种氧化还原反应，前述处理水由容易引起化学反应的离子化状态回复到不容易进行化学反应的稳定状态。
实施状态1中，通过电极部件55前述氧化还原反应作为电极反应进行，根据不同情况也可使用适当的氧化剂和还原剂。
以下，对脱水处理装置12进行说明。
前述脱水处理装置12中设置了脱水机56，利用离心分离等作用除去从前述各处理装置排出的沉淀物中包含的水分。前述脱水机56使前述沉淀物中的水分含量从约98％降至约80％。因此，在堆肥化工厂能进行更有效的处理。
如前所述，前述脱水机56与将脱水作用产生的水分和前述脱水机56的洗涤水送入前述原水槽16中对原水进行稀释的原水稀释用管57相连。
另一方面，由前述脱水机56脱水后的固形物被排到固形物接收部分58。然后，与经过前述过滤处理装置1过滤的固形物一起送入堆肥化工厂，作为堆肥原料进行堆肥化处理，作为农业肥料被再利用。
以下，对集中控制装置13进行说明。
如图14所示，前述集中控制装置13具备以下8个部分。即，控制第1分离处理装置2发射出的300M～16GHz的微波的输出功率的第1微波控制部分60，控制第1凝集处理装置3发射出的100KHz以下的低频超声波的输出功率的第1低频超声波控制部分61，控制前述第2分离处理装置5发射出的300M～16GHz的微波的输出功率的第2微波控制部分62，控制第2凝集处理装置7发射出的50kHz以下的低频超声波的输出功率的第2低频超声波控制部分63，控制除臭处理装置6发射出的3M～300MHz的高频电磁超声波的输出功率的高频电磁超声波控制部分64，控制高电压脉冲处理装置8的施加了高电压的高电压脉冲的输出功率的高电压脉冲控制部分65，控制前述氧化还原处理装置11中对电极部件55施加的电压的电压控制部分66，控制前述脱水处理装置12的脱水机56的工作的脱水控制部分67。这些控制部分通过集中控制盘68的各开关(无图示)容易地进行控制操作，通常情况下是自动控制。
以下，对本发明的实施状态1的水处理方法进行说明。
实施状态1的水处理方法是，首先使包括养猪排水和工业用排水等在内的原水通过过滤处理装置1的筛网进行过滤，除去原水中游离的胶体离子，然后，将其排到屎渣接收部分15，同时将经过过滤的原水暂时储存在原水槽16中。
接着，原水移送管17从前述原水槽16中吸引原水将其送入第1分离处理装置2的第1分离处理管22中。该第1分离处理装置2通过前述第1微波控制部分60的控制，对应于前述原水由前述第1微波发射管体24发射出10.5GHz的微波使前述原水中的水分子和胶体离子分离。经过分离的处理水通过第2移送管19b被送入第1凝集处理装置3。第1凝集处理装置3通过前述第1低频超声波控制部分61的控制，对应于处理水由第1低频超声波发射体27a和27b发射出28kHz、40kHz、48kHz和100kHz中的任一种超声波，在使前述胶体粒子凝集的同时使其从前述水分子中分散出来。铺设在前述第1凝集处理槽26底部的永久磁石28a吸附凝集的胶体粒子使其沉淀，由第2排出管20b排出。
另一方面，使处理水通过第3移送泵，利用加压泵29对其施加适当的压力，再送入细分带电处理装置4。该细分带电处理装置4利用钕板31a的磁力和钕叶轮32的搅拌使前述原水中的水分子细分化，并带负电荷，同时使微细胶体粒子带上正电荷，并分别定向排列。
然后，经过细分带电处理的水被送入第2分离处理装置5。第2分离处理装置5通过前述集中控制装置13的第2微波控制部分62的控制，由前述第2微波发射管体35对前述处理水发射出10.5GHz的微波，将前述处理水分离成水分子和胶体粒子。经过分离的处理水被送入除臭处理装置6。
前述除臭处理装置6通过前述集中控制装置13的高频电磁超声波控制部分64的控制，由磁场中的高频超声波发射器40对处理水发射出约100MHz的超声波，利用电磁超声波除去处理水的恶臭。
经过除臭的处理水被送入第2凝集处理装置7。第2凝集处理装置7通过前述集中控制装置13的前述第2低频超声波控制部分63的控制，由第2低频超声波发射体43对处理水发射出50kHz以下的超声波，在使前述胶体粒子凝集的同时，使其与前述水分子分散。
经过第2凝集处理的处理水被送入高电压脉冲处理装置8。高电压脉冲处理装置8通过前述集中控制装置13的前述高电压脉冲控制部分65的控制，在电极体46A-46A’间和电极体46B-46B’间分别施加10k～30kV的电压，同时在电极体46C-46D间施加约60kV的电压，使等离子体产生，分离除去包含在前述处理水中的氮。此外，此时产生的臭氧可对处理水进行脱色和杀菌处理。
除去了氮的水通过第4移送管19d被送入前述凝集物排出处理装置9的排出处理槽48。
排出处理槽48中，前述永久磁石28b利用磁力吸引胶体粒子的凝集物，使其沉淀于前述排出处理槽48底部，再从第3排出管20c送入脱水处理装置12。
除去了凝集物的处理水由上清液开始依次通过第5移送管19e，被送入水分子细分化处理装置10的水分子细分化处理槽51。该水分子细分化处理装置10通过铺设在前述水分子细分化处理槽51上面和下面的永久磁石28c和28d形成强大的磁场，对流入的处理水的水分子进一步进行细分化，生成活化水。
此外，前述水分子细分化处理槽51中，氧化还原处理装置11的电极部件55使位于表面的离子化处理水进行氧化还原反应，形成稳定的处理水。
然后，经过细分化处理和氧化还原处理的水从排出管54流出，流入河川中，作为动物的饮用水和植物的滋养水使用。
另一方面，在各处理阶段排出的胶体粒子的沉淀物分别通过第1排出管20a、第2排出管20b、第3排出管20c和第4排出管20d，被送入前述脱水处理装置12的脱水机56。该脱水机56通过前述集中控制装置13的脱水控制部分67的控制对前述固形物产生离心分离作用，除去沉淀物中的水分。
由脱水机56除去的水和脱水机56的洗涤水一起通过原水稀释用管57被送入前述原水槽61，用于原水的稀释。另一方面，经过脱水处理的固形物被固形物接收部分58收纳后，被送入堆肥化工厂作为农业用堆肥使用。
因此，本发明的实施状态1中，通过使用了集中控制13这样简单的操作，在有效除去包含在养猪排水和工业用化学排水等原水中的胶体粒子(包括重金属)和氮的同时，还可进行除臭、脱色和杀菌处理，由经过极细分化处理的水分子形成的活化水可生成稳定的水，所以，活化水可直接放流，作为动物的饮用水和植物用水使用时，对动植物的生长有明显的效果。
由于可使水处理所需的设备小型化，还可减少耗电量，所以能够降低基本建设费和运转费用。
以下，参考图8、图9、图15～图27对本发明的液体处理系统的实施状态2进行说明。
实施状态2的构成中，与前述实施状态1的构成相同或同等构成用同一符号表示。
如图15～图20所示，实施状态2的液体处理系统主要由以下6个部分构成。即，除去处理水中的浮游物的浮游物除去装置71，从水分子中分离出混入处理水的水溶性有机物和微生物的胶体粒子并凝集除去、同时进行除臭和脱色处理的凝集装置72，加快前述胶体粒子的凝集除去、同时促进杀菌和除臭处理等的凝集加速装置73，强制沉淀残留在处理水中的凝集物并除去的第1沉淀装置74a和第2沉淀装置74b，从凝集除去的凝集物中除去水分并浓缩的浓缩装置75，控制以上各个槽的各种处理操作的集中控制装置76。
然而，当在待处理的原水中含有粪尿等重量比较大的固体物质时，最好能在前述浮游物除去装置71之前任意地设置一些作为前处理装置的离心分离器和筛网等(无图示)，通过离心分离除去含有粪尿的原水中重量比较大的固体物质。
以下，对前述各装置的构成和作用进行具体说明。
前述浮游物除去装置71中设置了储存除去了固形物的原水的浮游物除去槽78，如图16～图18所示，该浮游物除去槽78的正侧面连接了使除去了固形物的原水流入的原水流入管79。在图16的左侧面连接了将除去了浮游物后的处理水送入下一处理装置的第1移送管80a。前述原水流入管79与使原水流入的动力源原水泵81相连。另外，在前述浮游物除去槽78的下方连接了空气吸入管82，在其内侧上方设置了多根旋转叶轮(图中未显示)进行偏心旋转。
前述空气吸入管82上安装了空气压缩机83，由该空气压缩机83通过空气吸入管82在前述浮游物除去槽78内吹入直径为数十μm左右的空气，空气泡吸附原水中的浮游物一起上浮。浮到水面的浮游物由旋转叶轮收集，依次从图中未显示的排出口排出，被送往堆肥工厂(图中未显示)。
经过浮游物除去处理装置的浮游物除去处理的处理水通过第1移送管80a被送入凝集装置72。
如图15～图17所示，前述凝集装置72中设置了储存经过浮游物除去处理的处理水的凝集槽84。如图15所示，该凝集槽84中设置了作为带电细胞破坏处理装置85的由两个阳极86a和一个阴极86b构成的所谓三电极方式的交流高电压电极86。该交流高电压电极86一般以约10ms～40ms的规定周期交替施加频率约为600k～1800kHz、电流为8mA～100mA的20kV以上的电压。实施状态2中，从更有效地进行带电和细胞破坏的角度考虑，最好是在12ms的周期内、以970kHz的频率、约8mA～12mA的电流施加25k～28kV的电压。在规定周期内切换通过三电极方式施加的电压能够防止交流高电压电极86的损耗，还可使凝集槽84内的带电和细胞破坏的处理范围更大。
前述交流高电压电极86的高电压脉冲施加方法可利用辉光放电方式或电弧放电方式进行，阳极86a和阴极86b分别设置在液面和水中或水中。实施状态2中，阳极86a和阴极86b设置在水中，在水中进行放电。
前述交流高电压电极86可以仅设置1套，也可象实施状态2那样，设置2套交流高电压电极。以期能够根据处理水的浓度、水量和种类等，任意切换电路至最理想的交流高压电极86。
通过由前述交流高电压电极86向处理水施加高频高电压，由高电压形成的电场使处理水中的水溶性有机物和微生物的胶体粒子和水分子带电，使胶体粒子凝集，另外，还可破坏处理水中的水溶性有机物和微生物的细胞，杀灭大肠菌等。
实施状态2中，对使水溶性有机物等胶体粒子凝集的原理进行说明时，胶体粒子是指分散在液体中的水溶性有机物微粒和微生物、微细藻类等液体分子以外的物质。如图21所示，它们在液体中处于水合稳定状态和疏水胶体准稳定状态。因此，从处理水中分离除去水溶性有机物等胶体粒子时，可施加水分子亲水基的键能以上的能量以切断亲水基，使亲水性胶体疏水化，然后使疏水胶体的准稳定状态崩解使胶体粒子疏水化而凝集。因此，如图22的化学式所示，实施状态2中，利用高电压脉冲的能量通过在阳极86a产生的OH游离基切断亲水基，在高电压脉冲形成的电场使胶体粒子带电，破坏疏水胶体的准稳定状态使其疏水化而凝集。此外，通过胶体粒子凝集从水分子分离出来可使水分子除臭和脱色。
凝集的胶体粒子与上述处理产生的氮、二氧化碳、氧和氢等气体一起上浮，等这些气体扩散后沉降下来。因此，如图15所示，在前述凝集槽84的底部铺设了作为凝集物排出处理装置88的钕等永久磁石89，利用其磁力吸引带电状态的凝集物，使其沉淀。
然后，聚集在前述凝集槽84底部的沉淀物从与底部相连的排出管93排到浓缩装置75中。
另一方面，微胞藻类等的细胞和大肠菌等菌类被高电压脉冲产生的OH游离基破坏而死亡。
另外，前述凝集槽84中设置了作为氧化还原处理装置91的由两个阳极和一个阴极92b构成的三电极方式的直流高电压电极92。该直流高电压电极92以约3～50A的电流施加约18～55V和约80～160V的直流电压。实施状态2中，从更有效地促进氧化还原反应的角度考虑，最好是以约7～13A的电流施加约55V和约100V的直流电压。从防止电极损耗和凝集槽84内的氧化还原处理可在更广的范围内进行的角度考虑，可在规定周期，交替变灭直流高电压电极92的阳极和阴极92b的极性。
通过施加直流高电压可促进处理水的氧化还原反应，使处理水带电，同时，利用碳组分的分解可使介电常数均等，这样就能够容易地施加更高的电压。
实施状态2中，前述凝集装置72的交流高电压电极86和直流高电压电极92都由石墨形成，但并不限于此。例如，阴极86b和92b由石灰棒等镁系材料形成，作为离子介质电极使用。使用上述阴极86b和92b，镁在处理水中溶出，起到凝集剂的作用，能够进一步促进分离的胶体粒子的凝集。
此外，前述凝集装置72的交流高电压电极86由铂和钛的合金材料制成。另一方面，直流高电压电极92也可以由铜和钨的合金材料制成。使用上述电极材料，可抑制电极的损耗，同时电子的授受比一般情况快10倍左右。
实施状态2中，前述交流高电压电极86由铂和钛的合金材料制成时，鉴于重量、制作成本和处理的难易，铂和钛的重量比一般为7∶3。另一方面，由铜和钨的合金材料制成前述直流高电压电极92时，因为同样的理由，铜和钨的重量比也为7∶3。
此外，前述凝集槽84中，在图16的右侧面连接了第2移送管80b，凝集处理后的处理水通过第2移送管80b被送入凝集加速装置73。
以下，对凝集加速装置73进行说明。
如图15～图17和图19所示，凝集加速装置73中设置了储存经过凝集处理的处理水的凝集加速槽95，该凝集加速槽95的内部与前述凝集槽84的内部相同，以三电极方式设置了作为带电细胞破坏处理装置85的交流高电压电极86和作为氧化还原处理装置91的直流高电压电极92。在持续进行分离凝集处理的同时，进一步使混入处理水的微细胶体粒子分离凝集。而且，还设置了用于胶体粒子自身进行除臭处理等的各种处理装置。
首先，前述凝集加速槽95通过移送管(图中未显示)与作为微波分离处理装置96的导波管97相连。对应于处理水的浓度，从导波管97发射出频率为300M～16GHz的电磁微波，从更有效地分离胶体粒子的角度考虑，发射出频率为2.4G～10.5GHz的电磁微波，更有效的是发射出频率为10.5GHz的电磁微波。利用上述微波将以更微细状态混入处理水中的胶体粒子从水分子中分离出来。
接着，作为前述微波分离处理装置96的导波管97通过移送管(图中未显示)与作为第1超声波凝集处理装置99的超声波盒100相连。该超声波盒100中设置了可发射出频率为40k～120kHz的超声波，更好是950kHz的超声波的振动器(图中未显示)。利用该振动器发射出的超声波的空穴作用等，可使从处理水中分离出的胶体粒子进一步凝集，同时使其与水分子分散。
在作为第1超声波凝集处理装置99的超声波盒100上连接了具有与实施状态1的细分带电处理装置4相同构成的搅拌管等细分带电处理管30。如图8所示，在前述细分带电处理管30的上下部分设置了钕板31a，同时在前述细分带电处理管30内埋设了约11000高斯的磁力的钕元件31b的陶瓷钕叶轮32。钕叶轮32由拧成螺旋状的平板形成。如图8所示，沿处理水通过的方向，在叶轮32宽度方向的端部按照“NNSSNNSS……”的顺序交替埋设钕元件31b。利用前述钕板31a的磁场、前述钕元件31b和前述钕叶轮32的搅拌作用，使处理水中的水分子细分化并带上负电荷(离子化)的同时，使胶体粒子细分化并带上正电荷，并使它们分别定向排列。因此，细分带电处理装置4中，使相同电位分子牢固吸引，能够容易地对利用微波进行分离凝集处理时无法除去的更微细的水溶性有机物进行分离凝集处理。此外，前述钕板31a也可由电磁石形成。
如图9所示，前述细分带电处理管30和具有与实施状态1相同构成的作为除臭处理装置6的除臭处理管38相连。围绕该除臭处理管39外侧设置了除臭处理盒37。在该除臭处理管38外侧的上下位置设置了分别具有N极和S极的极性的外部磁石39a，同时在除臭处理管38的轴心位置相对设置了与前述外部磁石39a的极性相反的棒状内部磁石39b。实施状态1中，前述外部磁石39a由电磁石形成，前述内部磁石39b由永久磁石形成。而且，在前述除臭处理管38的左右侧面设置了根据处理水的浓度，可发射出频率为3M～300MHz的超声波，更有效的是发射出频率为100MHz的超声波的高频超声波发射器40。
处理水在经过前述除臭处理管38时被搅拌或振荡。实施状态1中，处理水从设置在除臭处理管38内、但图中未显示的喷嘴喷出，在喷嘴出口附近还设置了图中未显示的振动板，处理水撞击该振动板使其剧烈振荡。这些由外部磁石39a、内部磁石39b和高频超声波发射器40产生的磁场和电场的合成效果，发射出所谓的电磁超声波。利用该电磁超声波可除去处理水的恶臭，粉碎胶体粒子的氨基酸，除去胶体粒子本身的臭味。
为了增加电磁超声波的效果，以1kW的输出功率，在磁场和电场交替的情况下，对前述细分带电处理装置4的细分带电处理管30也可以发射高频超声波。
此外，作为前述除臭处理装置6的除臭处理管38上连接了作为完全分离处理装置102的高频发射管103，它在高频电场发射出频率为100M～500MHz的电磁波，更好为270MHz的电磁波，产生电感等离子体，通过使处理水处于适当的共振状态促进水溶性有机物的吸附。高频电场产生的电感等离子体抑制水溶性有机物再次溶于水分子，使它们完全分离开来。
作为前述完全分离处理装置102的高频发射器103与作为水分子细分化处理装置105的细分化处理管106相连。该细分化处理管106的上部和下部分别埋设了作为磁场形成体的约10000高斯的钕等永久磁石，形成强大的磁场。利用强大的磁力作用，在处理水通过细分化处理管106时，水的群集体被进一步细分化，生成所谓的活化水。
作为前述水分子细分化处理装置105的细分化处理管106通过移送管(图中未显示)与前述凝集加速槽95相连。经过前述各种处理的处理水再次流入凝集加速槽95中。
前述凝集加速槽95中除了前述交流高电压电极86和直流高电压电极92之外，还设置了作为第2超声波凝集装置108的可发射频率在100kHz以下的超声波的多个超声波发射体109。实施状态2的超声波发射体109可发射出频率分别为28kHz、40kHz和48kHz的纵向超声波和频率为100kHz的横向超声波。这些超声波根据处理水的浓度被分别使用，且具有在使水溶性有机物凝集的同时，又使这些凝集物与水分子分散的作用。
另外，前述凝集加速槽95的底部铺设了作为凝集物排出处理装置88的钕等永久磁石89，利用前述永久磁石89的磁力吸引流入的处理水中的处于带电状态的凝集物，使其沉淀在底部。
然后，通过与底部相连的排出管93，将聚集在前述凝集加速槽95底部的沉淀物排到浓缩装置75中。
实施状态2中，为了易于制品化，微波分离处理装置96、超声波凝集处理装置、细分带电处理装置、除臭处理装置、完全分离处理装置102及水分子细分化处理装置105都设置在凝集加速槽95的外部，这些装置也可设置在凝集加速槽95的内部，能获得同样的效果。此外，前述凝集加速槽95中，利用泵等使处理水依次循环，在处理水量较大的情况下，可提高循环速度，重复循环数次。
以下，对第1沉淀装置74a和第2沉淀装置74b进行说明。
第1沉淀装置74a通过第3移送管80c与前述凝集加速装置73相连，第2沉淀装置74b通过第4移送管80d与前述第1沉淀装置74a相连。第1沉淀装置74a和第2沉淀装置74b是在处理严重污染的原水时，为了从处理水中有效除去水溶性有机物等污染而设置的两台具有同样构成的沉淀装置，希望仅用一台沉淀装置74便能够充分发挥作用。
如图15、图17、图19、图20、图23和图24所示，第1沉淀装置74a和第2沉淀装置74b中分别设置了储存经过凝集加速装置73处理的处理水的第1沉淀槽111a和第2沉淀槽111b，它们的内部沿上下方向设置了多个作为凝集物沉淀处理装置113的格子状电分离膜114。该电分离膜114是由边长为1～5mm的孔目组成的格子。利用高电压脉冲发生器115在各孔目中流入5mA～30mA的电流，施加10k～60kV，更好是20kV的高电压。这些电分离膜114吸附从各沉淀槽111a和111b下方流出的处理水中的带电凝集物，阻碍其流向上方。在排出这些凝集物时，改变电极极性，使凝集物落到下方而急速沉淀。
此外，前述第1沉淀槽111a和第2沉淀槽111b底部铺设了钕等永久磁石89，磁石可有效吸引强制沉淀的带电凝集物，通过排出管93排到堆肥工厂。
如图15所示，前述第2沉淀槽111b与和前述浮游物除去槽78相通的稀释用移送管116相连。实施状态2中，使部分经过处理的处理水流入前述浮游物除去槽78中。处理后的水被称为活化水。由于水分子处于带电状态，所以，渗入原水后会引起氧化还原反应，具有分解污染物的性质。实施状态2中，经过第2沉淀装置74b处理后的处理水渗入浮游物除去槽78中，在凝集装置72处理后的处理水因水分子带电，所以，能够有效促进氧化还原反应引起的污染物分解。因此，用凝集装置72处理河川的水时，如果预先将其渗合入原水中进行预处理，则以后的处理将变得简单，使处理能力也有所提高。
以下，对前述浓缩装置75进行说明。
如图15所示，浓缩装置75中设置了浓缩槽75a，通过排出管93与前述各槽相连。浓缩槽75a回收经过各槽处理后生成的凝集物，除去水分后，能够在堆肥工厂中容易地进行堆肥化处理。作为从凝集物中除去水分的方法可采用脱水器等公知的方法。
以下，对集中控制装置76进行说明。
如图25所示，前述集中控制装置76由以下6个部分构成。即，控制浮游物除去装置71中的空气吹入和旋转叶轮的旋转的浮游物除去装置控制部分117；控制凝集装置72中的交流高电压电极86和直流高电压电极92施加的电压大小和施加频率等的凝集装置控制部分118；控制凝集加速装置73中的交流高电压电极86和直流高电压电极92施加的电压大小等，控制微波分离处理装置96发射出的频率为300M～16GHz的微波的输出功率，控制第1超声波凝集处理装置99发射出的频率为40k～1200kHz的超声波的输出功率，控制除臭处理装置发射出的频率为3M～300MHz的超声波的输出功率，控制完全分离处理装置102发射出的频率为100M～500MHz的高频电磁波的输出功率，控制第2超声波凝集处理装置108发射出的频率为28kHz、40kHz、48kHz和100kHz的超声波的输出功率，对处理水的回流速度等进行控制的凝集加速装置控制部分119；控制第1沉淀装置74a和第2沉淀装置74b的施加和改变10k～60kV的电压的第1沉淀装置控制部分120和第2沉淀装置控制部分121；控制浓缩装置75的脱水处理等的浓缩装置控制部分122。这些控制部分通过集中控制盘123的各个开关(图中未显示)容易地进行控制操作，一般情况下是自动控制。
以下，参考图26和图27，对采用前述本发明的实施状态2对原水进行处理时的试验结果进行说明。
处理条件是使用猪的粪尿混合排液作为原水，采集作为分析对象的水的位置包括除去固形物前的原水、浮游物除去装置71的出口、凝集装置72的出口、凝集加速装置73的出口、第1沉淀装置74a的出口和成为放流水的第2沉淀装置74b的出口。不同的日子在每个位置分别采集5次。
处理水的分析对象主要包括包含在处理水中的有机物的含量、氮含量、磷含量和大肠菌群数。另外，对氢离子浓度(pH)和蒸发残留物(TSS)、氧化还原电位(ORP)也进行部分测定。其中，测定生化氧需求量(BOD)、化学氧需求量(CODMn)和浮游物量(SS)作为有机物含量，测定T-N作为氮含量，测定T-P作为磷含量。
各对象的测定方法是，用玻璃电极法测定氢离子浓度，用隔膜电极法测定BOD，用滴定法测定COD，用过滤重量法测定SS，用脱氧胆酸盐培养基法测定大肠菌群数，用过氧基二硫酸钾分解法测定氮含量，用下水试验法测定蒸发残留物，用卫生试验法测定氧化还原电位。
处理条件下的分析结果如图26和图27所示。
(1)有机物含量
确认原水中的BOD为7800～27000mg/l、COD为1800～13000mg/l、SS为1700～25000mg/l，每次测定的值相差较大。前处理后的浮游物除去装置71的出口的BOD为5300～10000mg/l、COD为1500～2900mg/l、SS为720～3200mg/l。BOD约除去60％左右，COD约除去80％左右，SS约除去90％左右。因此说明前处理发挥了作用。但是，原水中渗入了经过实施状态2的液体处理系统处理的带电状态的处理水，所以，必须考虑处理水的效果。
此外，第2沉淀装置74b的出口处，即放流水的BOD为2.7～31mg/l、COD为1.8～30mg/l、SS为1.7～40mg/l。
其结果是，BOD的除去率最好为99.9％，最差为99.7％。浮游物除去装置71出口(凝集装置72的入口)的处理水的浓度较低时，BOD除去率较高。COD的除去率最好为99.9％，最差为98.3％。从COD的数据不能够确认流入浓度和处理后的浓度间的关系。SS的除去率最好为99.9％，最差为97.7％，SS与COD同样，也不能够确认流入浓度和处理后的浓度间的关系。
(2)氮含量
原水中的氮含量为1900～3100mg/l，前处理后的浮游物除去装置71出口处的氮含量为1100～1600mg/l，约42.1～63.6％的氮被除去。因此，说明前处理发挥了作用。
第2沉淀装置74b的出口处的氮含量为7.9～14mg/l，氮的除去率约为99.7％。即使原水中的氮含量超过4000mg/l，也能够达到99.7％的除去率。可以确认即使频率和负荷发生变化也不会影响上述除去率。
(3)磷的含量
原水中的磷含量为400～690mg/l，浮游物除去装置71的出口处为97～200mg/l，约58.3～85.9％的磷被除去。但是，一般认为浮游物除去装置71很难除去T-P，只是体现了利用经过实施状态2的液体处理系统处理的处理水的稀释降低了T-P含量的效果。
用液体处理系统处理后的第2沉淀装置74b出口处的磷含量为0.068～1.3mg/l，磷的除去率最好约为99.9％，最差为99.7％。也不能够确认磷的除去率和流入浓度间的关系。
(4)大肠菌群数
原水中的大肠菌群数为240000～900000个/cm3，浮游物除去装置71出口处为160000～250000个/cm3，第2沉淀装置74b出口处为0个/cm3。因此，可以确认不论原水中的大肠菌群数是多少，利用实施状态2的液体处理系统都能够几乎100％除去。
(5)其他分析结果
原水中的氢离子浓度由6.5的酸性值表示，处理后的放流水由7.4的碱性值表示。原水中的氧化还原电位为-290mV，放流水为180mV。另外，原水中的蒸发残留物(TSS)为9000mg/l，处理后的放流水减少至330mg/l。在从浮游物除去装置71流出到流入凝集装置72这段时间内进行除臭处理，可除去90％以上的臭味。利用凝集装置72的高电压分解作用可使浮上物完全除臭，在凝集加速装置73中除去了99％的恶臭。
因此，本发明的实施状态2中，通过使用了集中控制装置76的简单操作，能够凝集分离包含在原水中的水溶性有机物和微生物及杀菌，并迅速且有效地除去上述固形物，同时利用这些处理方法可达到除臭和脱色的目的。而且由于经过极细分化处理的水分子形成的活化水可生成稳定的水，所以，这种活化水可直接放流，也可作为动物的饮用水和植物用水使用，对动植物的生长有明显的效果。
此外，由于水处理所需的设备的规模较小，所以耗电量较少，能够降低基本建设费用和运转费用。
另外，本发明并不仅限于前述的各实施状态，根据需要，可作各种变动。
例如，前述本发明的实施状态1中的处理水的分离凝集处理装置分为第1分离处理装置2和第1凝集处理装置3，以及第2分离处理装置5和第2凝集处理装置3，进行两次分离凝集处理。在对有机物浓度较低的处理水进行净化时，可以合在一起进行一次分离凝集处理。反之，对高浓度处理水进行净化时，也可增加分离凝集处理装置。
此外，本发明的实施状态2的凝集装置72和凝集加速装置73的交流高电压电极86和直流高电压电极92设置在同一个槽内，其实，两者也可设置在不同的槽内。
以上，对构成前述本发明的实施状态1和实施状态2的水处理系统的各处理装置进行了说明，然而各处理装置不仅可以构成水处理系统，也可作为单独的处理装置使用，即使单独使用也能够发挥各自的处理效果。

Claims (25)

1．液体处理方法，其特征在于，对包含水溶性有机物和微生物等胶体粒子的液体发射电磁微波使胶体粒子和液体分子分离后，对分离出胶体粒子的液体发射低频超声波，使前述胶体粒子凝集，同时对前述液体发射高频电磁超声波对前述液体进行除臭处理。
2．如权利要求1所述的液体处理方法，其特征还在于，前述低频超声波的频率在100kHz以下，前述高频电磁超声波的频率在3M～300MHz的范围内。
3．如权利要求1或2所述的液体处理方法，其特征还在于，对前述包含胶体粒子的液体发射前述微波和前述低频超声波，进行前述胶体粒子的分离凝集处理的同时，发射前述高频电磁超声波进行除臭处理，然后，对该液体施加高电压脉冲，分离除去氮，同时产生臭氧对前述液体进行脱色和杀菌处理。
4．如权利要求3所述的液体处理方法，其特征还在于，对前述液体施加高电压脉冲后，将前述液体通入强磁场中，对液体进行细分化处理。
5．液体处理装置，其特征在于，具备发射电磁微波使包含胶体粒子的液体分离成胶体粒子和液体分子的微波发射体，发射低频超声波使前述胶体粒子凝集的低频超声波发射体，发射高频电磁超声波除去前述液体的恶臭的高频电磁超声波发射体。
6．如权利要求5所述的液体处理装置，其特征还在于，从前述低频超声波发射体发射出的低频超声波的频率在100kHz以下，从前述高频电磁超声波发射体发射出的高频电磁超声波的频率在3M～300MHz的范围内。
7．如权利要求5或6所述的液体处理装置，其特征还在于，还具备在分离除去液体中的氮的同时产生臭氧，对前述液体进行脱色和杀菌处理的高电压脉冲发生体。
8．如权利要求5～7的任一项所述的液体处理装置，其特征还在于，还具备形成使液体细分化的磁场的磁场形成体。
9．液体处理系统，其特征在于，具备对包含胶体粒子的液体发射电磁微波分离出胶体粒子和液体分子的分离处理装置，对分离出胶体粒子的液体发射低频超声波使前述胶体粒子凝集的凝集处理装置，对液体发射高频电磁超声波使前述液体除臭的除臭处理装置，对前述液体施加高电压脉冲从前述液体分离出氮同时产生臭氧对前述液体进行脱色和杀菌处理的高电压脉冲处理装置，利用磁力吸附排出前述胶体粒子凝集物的凝集物排出处理装置。
10．如权利要求9所述的液体处理系统，其特征还在于，还具备将液体通入磁场中，使液体细分化的细分化处理装置。
11．如权利要求9或10所述的液体处理系统，其特征还在于，还具备使带电液体授受电子，进行氧化还原反应的氧化还原处理装置。
12．如权利要求9～11的任一项所述的液体处理系统，其特征还在于，前述凝集处理装置发射出的低频超声波的频率在100kHz以下，前述除臭处理装置的高频电磁超声波的频率在3M～300MHz的范围内。
13．液体处理装置，其特征在于，具备为从包含水溶性有机物和微生物等胶体粒子的液体分离出胶体粒子并使其凝集，同时破坏微生物等的细胞而施加高频高电压脉冲的交流高电压电极。
14．液体处理系统，其特征在于，包括以下3个部分，即，具备带有从包含水溶性有机物和微生物等胶体粒子的液体中分离出胶体粒子并使其凝集，同时破坏细胞而施加高频高电压脉冲的交流高电压电极的带电细胞破坏处理手段的凝集装置；具备对前述液体发射电磁微波使胶体粒子和液体分子分离的微波分离处理手段，对照射了前述微波后的液体发射频率为40k～1200kHz的超声波使前述胶体粒子凝集的第1超声波凝集处理手段，以及对前述液体发射高频电磁超声波的除臭处理手段等的凝集加速装置；具备使前述包含胶体粒子的凝集物的液体通过施加了高电压的格子状电分离膜，使前述凝集物吸附在前述电分离膜中，同时改变前述高电压的施加方向，使前述凝集物沉淀的凝集物沉淀处理手段的沉淀装置。
15．如权利要求14所述的液体处理系统，其特征还在于，前述凝集装置中设置了具备对包含胶体粒子的液体施加直流高电压，促进液体的氧化还原反应的同时，使碳分解的直流高电压电极的氧化还原处理装置。
16．如权利要求14或15所述的液体处理系统，其特征还在于，前述凝集加速装置中设置了利用在形成磁场的管内的液体流向上埋设了多个磁石的叶轮搅拌流过的包含胶体粒子的液体，使液体分子和胶体粒子细分化并带电，同时使胶体粒子互相吸附的细分带电处理装置。
17．如权利要求14～16的任一项所述的液体处理系统，其特征还在于，前述凝集加速装置中设置了对包含胶体粒子的液体发射出频率为28kHz、40kHz、48kHz和100kHz的超声波的第2超声波凝集处理装置。
18．如权利要求14～17的任一项所述的液体处理系统，其特征还在于，前述凝集加速装置中设置了对包含胶体粒子的液体发射频率为100M～500MHz的电磁波，产生电感等离子体，将前述胶体粒子完全从液体分子分离出来的完全分离处理装置。
19．如权利要求14～18的任一项所述的液体处理系统，其特征还在于，前述交流高电压电极由两个阳极和一个阴极的三电极方式构成。
20．如权利要求15～19的任一项所述的液体处理系统，其特征还在于，前述直流高电压电极由两个阳极和一个阴极的三电极方式构成。
21．如权利要求14～20的任一项所述的液体处理系统，其特征还在于，前述交流高电压电极的阴极由镁系材料构成。
22．如权利要求15～21的任一项所述的液体处理系统，其特征还在于，前述直流高电压电极的阴极由镁系材料构成。
23．如权利要求14～20的任一项所述的液体处理系统，其特征还在于，前述交流高电压电极由铂和钛的合金材料形成。
24．如权利要求15～20的任一项或权利要求23所述的液体处理系统，其特征还在于，前述直流高电压电极由铜和钨的合金材料形成。
25．如权利要求14～24的任一项所述的液体处理系统，其特征还在于，前述凝集加速装置发射的前述微波的频率在2.4G～10.5GHz的范围内。
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