JP2000061445A - 機能セラミックの触媒水を用いた排液処理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機能セラミックを用いた簡単な構成の水触媒
処理により触媒水を生成し排液処理における排液の質改
善、浄化を効率よく行えるようにする。 【解決手段】 排液の質改善浄化処理を行う排液処理部
２２と、バインダーとして樹脂やガラスを使用し、少な
くともフェライト系に磁性体や鉄、コバルト、チタン等
の複数種類の金属酸化物を組み合わせたものを焼結して
なる複数の機能セラミックの粒体を混合して処理タンク
に収容し、該処理タンクに次亜塩素酸ソーダを添加した
水溶液を導入して機能セラミックの粒体に通過接触させ
ることにより触媒作用を利用して触媒水を生成し取り出
すと共に底部より気泡を供給する水触媒処理部２１と、
該水触媒処理部より触媒水を取り出して排液処理部の排
液に混合する触媒水混合手段２４とを備え、触媒水混合
手段２４により触媒水を排液に混合して排液の質改善浄
化処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機能セラミックの
触媒水を排液に混合して排液の質改善浄化処理を行う排
液処理システムに関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
排気や排水による大気、河川・湖沼・海の汚染が環境破
壊として大きな問題となっている。その中で、排水によ
る河川・湖沼・海の汚染を考えると、排水には様々な種
類があり、様々な規制が設けられている。例えば農業集
落排水では、農業集落排水事業実施要綱（昭和５８年４
月４日農林水産事務次官）が策定されており、その趣旨
は次のようなものである。

【０００３】近年の農村社会における混住化の進展、生
活様式の高度化、農業生産様式の変貌等、農業及び農村
を取り巻く状況の変化により、農業用排水の汚濁が進行
し、農作物の生育障害、土地改良施設の維持管理費の増
大、悪臭の発生等、農業生産環境及び農村生活環境の両
面に大きな問題を生じている。このため、農業用用排水
の水質保全、農業用用排水施設の機能維持又は農村生活
環境の改善を図り、併せて公共用水域の水質保全に寄与
するため、農業集落におけるし尿、生活雑排水等の汚
水、汚泥又は雨水を処理する施設を整備する、というも
のである。

【０００４】排水には、このような農業集落排水の他
に、養豚等の畜産業の排水、一般家庭生活雑排水、食品
工場や半導体製造工場その他の工場排水、ゴルフ場等の
レジャー用排水その他、一定の基準以上の水質に改善す
る必要のある排水は身の回りに多岐にわたって存在して
いる。しかも、これらの排水は、それぞれし尿や化学肥
料、洗剤、家庭用油等、処理対象となる成分が異なり、
脱臭、油分解、滅菌等、水質改善の目的、効果も様々で
ある。

【０００５】しかし、このように多様な排水に対して効
果的に水質を改善するには、それぞれの目的に応じて規
模の大きな、複雑な排水処理施設が必要となり、排水処
理にかかるコストが高くなるという問題がある。

【０００６】また、排水処理や汚水処理、汚泥処理を行
う施設、畜産飼育場、食肉加工場などの施設では、硫化
水素ガス、アンモニアガスその他の悪臭成分を含有した
ガスが大量に発生するため、脱臭を行い空気の浄化を行
う装置が用いられる。脱臭のために従来用いられている
装置として、例えば悪臭成分の主体である硫化水素の含
有ガスをアルカリ水溶液と接触させることにより硫黄化
合物を吸収除去するものがある。

【０００７】しかし、このようなアルカリ洗浄により脱
臭しようとするものでは、アルカリ洗浄液として苛性ソ
ーダを使用すると、洗浄液に吸収された二酸化炭素が苛
性ソーダと反応して炭酸ソーダや重炭酸ソーダに変化し
て効率（除去率）が低下する。そのため、所望の効率を
維持するには、苛性ソーダの補充が必要になり、十分な
硫化水素の除去効率を維持することが難しい。また、ア
ルカリ洗浄で除去しきれない微量の硫黄化合物を除去す
る方法として、活性炭吸着法やオゾン脱臭触媒法等を組
み合わせ採用している。

【０００８】そこで、硫化水素等の硫黄化合物を主体と
する周期成分含有ガスから硫黄化合物を効率よく除去す
るため、アルカリ洗浄液として亜鉛塩を含む炭酸ソーダ
水溶液中に接触させ、硫黄化合物中に硫黄原子を硫化亜
鉛として分離除去する方法が提案されている（例えば特
許第２７３１１２４号）。この方法によれば、炭酸ソー
ダ水溶液中の亜鉛塩の含有量を、水溶液中に懸濁物およ
び沈殿として蓄積された硫化亜鉛に対し当量比で３倍以
上に維持することが必要であるため、亜鉛塩の含有量の
調整、維持に特別の配慮が必要になる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するものであって、機能セラミックを用いた簡単な構
成の水触媒処理により触媒水を生成し排液処理における
排液の質改善、浄化を効率よく行えるようにするもので
ある。

【００１０】そのために本発明は、機能セラミックの触
媒水を排液に混合して排液の質改善浄化処理を行う排液
処理システムにおいて、前記排液の質改善浄化処理を行
う排液処理部と、バインダーとして樹脂やガラスを使用
し、少なくともフェライト系に磁性体や鉄、コバルト、
チタン等の複数種類の金属酸化物を組み合わせたものを
焼結してなる複数の機能セラミックの粒体を混合して処
理タンクに収容し、該処理タンクに次亜塩素酸ソーダを
添加した水溶液を導入して前記機能セラミックの粒体に
通過接触させることにより触媒作用を利用して触媒水を
生成し取り出すと共に底部より気泡を供給する水触媒処
理部と、該水触媒処理部より触媒水を取り出して前記排
液処理部の排液に混合する触媒水混合手段とを備え、前
記触媒水混合手段により触媒水を排液に混合して排液の
質改善浄化処理を行うように構成したことを特徴とする
ものである。

【００１１】また、前記水触媒処理部は、底付近に気体
を導入する給気部と前記触媒水を取り出す排水部とを有
し、天井付近に気体を排気する排気部と前記水溶液を導
入しシャワリングする散水ノズルを含む給水部とを有す
る処理タンクと、前記複数の機能セラミックの粒体を混
合して収容し前記処理タンク内の給気部と排気部との間
に配置される複数段のカゴと、底付近の前記排水部より
取り出す触媒水を前記カゴの１乃至複数段が浸されるよ
うに前記処理タンクの所定レベルに貯留、維持させる触
媒水貯留維持手段とを備え、天井付近の前記給水部より
前記水溶液をシャワリングして前記複数の機能セラミッ
クの粒体と通過接触させ所定レベルに貯留し触媒水を生
成して底付近の排水部より取り出し、底付近の前記給気
部より前記触媒水の中に気泡を導入しその中に浸された
前記複数の機能セラミックの粒体及び触媒水と通過接触
させると共に、前記触媒水の上方で前記シャワリングさ
れた前記複数の機能セラミック及び触媒水と通過接触さ
せて天井付近の前記排気部より排気するように構成し、
前記貯留する前記触媒水の所定レベルは、前記複数のカ
ゴの段数の２分の１の段数までのレベルであることを特
徴とするものである。

【００１２】さらに前記水触媒処理部は、前記排水処理
部から放出される処理済排液の一部から前記次亜塩素酸
ソーダを添加する水溶液を抽出し導入する手段を有する
ことを特徴とし、前記排液処理部で質改善浄化処理を行
う排液は、グリースその他の排油であることを特徴とす
るものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る機能セラミ
ックの触媒水を用いた排液処理システムの水触媒処理装
置の実施の形態を示す図、図２は本発明に係る機能セラ
ミックの触媒水を用いた排液処理システムの実施の形態
を示す図である。図中、１は処理タンク、２は機能セラ
ミックの粒体、３はカゴ、４は給気部、５は排気部、６
は給水部、７は排水部、８〜１１はバルブ、１２は排気
ファン、１３は触媒水、１４は散水ノズル、２１は処理
タンク、２２は排水処理施設、２３は次亜塩素酸ソーダ
添加部、２４は触媒水混合部、２５は処理済排水抽出部
を示す。

【００１４】図１において、処理タンク１は、天井付近
に排気部５、排気ファン１２、その下部に給水部６、散
水ノズル１４を、底付近に給気部４、排水部７をそれぞ
れ有し、内部に複数の機能セラミックの粒体２を混合し
て収容したカゴ３を多段に配置したものである。給水部
６は、バルブ１０で原水に点滴剤として次亜塩素酸ソー
ダ（ＮａＣｌＯ）を点滴し、１〜３ｐｐｍ程度の濃度の
次亜塩素酸ソーダ水溶液を散水ノズル１４に供給し上方
から処理タンク１の中に導入するものである。排水部７
は、散水ノズル１４からシャワリングされ、複数の機能
セラミックの粒体２と通過接触するときに触媒作用によ
り生成された触媒水１３を取り出すものであり、バルブ
１１を通して図示のように処理タンク１の底より所定の
高さレベルから取り出すようにすることにより、その所
定の高さレベルまで触媒水を処理タンク１に貯留する。
その高さレベルは、例えばカゴ３の段数の２分の１の段
数までとしてもよいし、触媒水１３の中のカゴ３の段
数、触媒水１３の水面より上のカゴ３の段数をそれぞれ
適宜変えても、カゴ３の段数に応じて高さレベルを調整
してもよい。給気部４は、バルブ８を通して例えば悪臭
成分含有ガスその他のガス、空気などの気体を供給し底
付近から処理タンク１の中、貯留された触媒水の中に導
入するものである。排気部５は、給気部４から導入され
た気体が複数の機能セラミックの粒体２及び触媒水と通
過接触するときに脱臭、浄化された気体をバルブ９を通
して排気するものであり、その気体を排気部５に送り込
むのが排気ファン１２である。

【００１５】機能セラミックの粒体２は、バインダーと
して樹脂やガラスを使用し、フェライト系に少なくとも
磁性体や鉄、コバルト、チタン等の複数種類の金属酸化
物を組み合わせたものを焼結してなるものであり、第１
の粒体、第２の粒体、第３の粒体からなる成分濃度の異
なる複数種の粒体をカゴ３に混合して収容し、これを数
段（図示の例では４段）に重ねて着脱交換可能に配置す
る。第１の粒体は、フェライト系に少なくとも磁性体、
鉄、モリブデン、コバルト、チタン、マグネシウム、ア
ルミニウム、カリウム、ジルコニウム、珪素の金属酸化
物を組み合わせたものを焼結してなり、第２の粒体は、
フェライト系に少なくとも磁性体と鉄とマンガン、コバ
ルト、チタン、マグネシウム、アルミニウム、カリウ
ム、ジルコニウム、珪素の金属酸化物を組み合わせたも
のを焼結してなり、第３の粒体は、少なくとも酸化アル
ミニウム、ジルコニア、珪藻土、チタン酸バリウムの金
属酸化物を組み合わせたものを焼結してなる。

【００１６】これらの粒体は、成分濃度を制御し、原子
パーセントを変えることにより、イオンの反応の効率を
良くすることができ、第１の粒体では、特に殺菌、脱臭
作用に顕著な効果を有し、第２の粒体では、油分解、殺
菌作用に顕著な効果を有し、第３の粒体では、油分解作
用に顕著な効果を有することが確認された。また、第１
の粒体と第２の粒体とを混合させると、第１の粒体と第
２の粒体とは、成分濃度が違うためお互いに反応しあ
い、イオンの発生の効率がよくなり、さらに、第３の粒
体を少量追加することにより、油分解がより進むことも
実証されている。しかも、第３の粒体は、凝結作用が強
く、分子をフロック状に形成し、油分を親水、親油性に
する作用がある。そのため、汚泥の沈降速度が早くなる
効果も、排水処理場で多数確認されている。つまり、有
機分解する働きがよくなるので、水質の改善に寄与し、
油の酸化臭を除去して脱臭効果をさらによくすることに
つながっている。このことは、長年の機能セラミックの
研究にわたる経験と繰り返し試験によるものであり、こ
の経験値により、脱臭、水質改善等に応用して各粒体の
比率基準が決定される。

【００１７】したがって、成分濃度を制御し、さらに第
１〜第３の粒体の混合比率を変えることにより、処理目
的に応じた効果を高めることができる。例えば養豚等の
畜産業の排水や農業集落排水、一般家庭生活雑排水に対
しては、アンモニアや硫化水素、チッソ、リン等が多
く、脱臭の効果が特に要求される。また、食品工場の排
水や食堂、レストランの排水を含む工場排水に対して
は、油、チッソ、リン等が多く、油分解の効果が特に要
求される。このようなそれぞれの要求に応じて第１〜第
３の粒体の混合比率が設定される。

【００１８】本発明に係る機能セラミックの触媒水を生
成する水触媒処理装置では、次亜塩素酸ソーダ水溶液を
散水ノズル１４によりシャワリングして上段の機能セラ
ミックの粒体２から順次通過接触させ、さらに下方に貯
留して排水部７までの間に下段の機能セラミックの粒体
２と通過接触させて、触媒作用を利用した水処理を行っ
て触媒水を生成し、その触媒水１３を底付近の排水部７
からバルブ１１を通して取り出し、汚水や排水、汚泥に
添加して処理効果を改善したり、業務用水などの水質を
改善したりする触媒水として利用する。一方、次亜塩素
酸ソーダ水溶液を上記のように機能セラミックの粒体２
に通過接触させて生成された触媒水により、ガス中のア
ンモニア、ダイオキシン、炭酸ガス（ＣＯ₂ ）、硫化水
素が除去され、脱臭、浄化を行うことができる。

【００１９】また、上記構成の装置では、次亜塩素酸ソ
ーダ水溶液が処理タンク１の中で上方から下方に向かっ
て流れ多段配置した機能セラミックの粒体２を通過接触
して触媒水が生成され取り出されると同時に、これと全
く逆方向の下方から上方に向かってガスが流れるので、
貯留された触媒水１３の中では、ガスが気泡となって機
能セラミックの粒体２の間を昇って揺動、相互接触さ
せ、機能セラミックの粒体２に付着した汚れを除去して
洗浄を行うことができる。したがって、機能セラミック
の粒体２を上方の段と下方の段で時々入れ換えることに
より、触媒水１３の中のものとその上方にあるものとを
同様の状態に維持することができる。

【００２０】排水部７から取り出される触媒水は、農業
集落排水処理場や畜産業界の処理場、飼育場、食肉セン
ター、コンポスト、工場等の水として、あるいは添加混
合して使用し、また、排水に添加混合して使用すること
により、触媒効果による反応で後述するような脱臭、殺
菌、脱窒素、脱リン、水質改善、汚泥軽減、曝気省エネ
等の各種効果を高めることができる。

【００２１】図２において、処理タンク２１は、図１で
既に説明したものであり、バインダーとして樹脂やガラ
スを使用し、フェライト系に少なくとも磁性体や鉄、コ
バルト、チタン等の複数種類の金属酸化物を組み合わせ
たものを焼結してなる複数の機能セラミックの粒体を混
合して収容して、処理タンクに原水を導入し該原水を機
能セラミックの粒体に通過接触させることにより触媒水
を生成するものである。排水処理施設２２は、養豚等の
畜産業の排水、農業集落排水、一般家庭生活雑排水、ゴ
ルフ場等のレジャー用排水その他の未処理排水を導入
し、所定の基準を満たす水質になるように水質改善浄化
の処理をする施設であり、例えば嫌気性濾床槽や好気性
濾床槽、沈殿槽、汚泥濃縮貯留槽、消毒槽等を有する。
なお、嫌気性濾床槽や汚泥濃縮貯留槽には、処理タンク
２１或いは別の処理タンクで生成された触媒水を加えて
もよい。このことにより、さらに排水処理施設による処
理効果を高めることができるからである。次亜塩素酸ソ
ーダ添加部２３は、処理タンク２１に導入する原水に次
亜塩素酸ソーダを添加混合するものであり、触媒水混合
部２４は、未処理排水に処理タンク２１により生成した
触媒水を添加混合するものである。処理済排水抽出部２
５は、排水処理施設２２で所定の基準を満たす水質にな
るように処理された処理済排水から処理タンク２１に導
入する原水として、例えば２０％程度を抽出するもので
あり、これに次亜塩素酸ソーダ添加部２３で次亜塩素酸
ソーダを添加混合し処理タンク２１に導入している。こ
のように処理済排水を一部抽出して還流させて触媒水を
生成することにより、無駄な水の使用をなくし排水を有
効に活用することができる。なお、通常、排水処理施設
３２には、後述するように消毒槽を有するので、この消
毒槽で次亜塩素酸ソーダが添加混合される場合には、次
亜塩素酸ソーダ添加部２３が省略される。

【００２２】図３は触媒水使用方法の実施の形態を示す
図であり、３１は処理タンク、３２は水使用施設、３３
は排水処理施設を示す。

【００２３】図３において、処理タンク３１は、図１で
既に説明したものであり、バインダーとして樹脂やガラ
スを使用し、フェライト系に少なくとも磁性体や鉄、コ
バルト、チタン等の複数種類の金属酸化物を組み合わせ
たものを焼結してなる複数の機能セラミックの粒体を混
合して収容し、処理タンクに原水を導入し該原水を機能
セラミックの粒体に通過接触させることにより触媒水を
生成するものである。水使用施設３２は、処理タンク３
１で生成された触媒水を利用する、例えば食品工場等で
ある。排水処理施設３３は、水使用施設３２から放出さ
れる排水が所定の基準を満たす水質になるように処理す
る施設であり、例えば嫌気性濾床槽や好気性濾床槽、沈
殿槽、汚泥濃縮貯留槽、消毒槽等を有する。なお、嫌気
性濾床槽や汚泥濃縮貯留槽には、処理タンク３１或いは
別の処理タンクで生成された触媒水を加えてもよい。こ
のことにより、さらに排水処理施設による処理効果を高
めることができるからである。

【００２４】図４は排水処理施設の構成例を示す図であ
り、４１は流量調整槽、４２は原水槽、４３は嫌気性濾
床槽、４４は好気性濾床槽、４５は沈殿槽、４６は汚泥
濃縮貯留槽、４７は消毒槽・放流槽を示す。

【００２５】図４において、流量調整槽４１は、例えば
触媒水を含む図２に示す水使用施設２２からの放流水や
触媒水を混合した図３に示す各種放流水を未処理排水の
原水とし、その流量を調整するものであり、原水槽４２
は、流量調整槽４１を通して原水を貯留するものであ
る。嫌気性濾床槽４３は、嫌気性微生物による嫌気性処
理を行い、好気性濾床槽・曝気槽４４は、好気性微生物
による好気性処理及び曝気処理を行って、有機物を酸化
させて炭化固形物にし、さらに粉末にするものである。
沈殿槽４５は、嫌気性濾床槽４３及び好気性濾床槽・曝
気槽４４により処理済の水に残留している汚泥を沈殿さ
せ、汚泥濃縮貯留槽４６は、嫌気性濾床槽４３、好気性
濾床槽・曝気槽４４、沈殿槽４５からの汚泥を濃縮して
貯留し、さらに必要に応じて汚泥貯留槽に移して搬出す
る。ここで、触媒水を原水だけでなく、嫌気性濾床槽４
３、汚泥濃縮貯留槽４６にも必要に応じて適宜加えても
よい。このことにより、アンモニアの分解を促進してさ
らに有機物の酸化、脱臭、殺菌等の効果を高めることが
できる。また、汚泥濃縮貯留槽４６から排出される余剰
水は、水質が十分改善されていないので、嫌気性濾床槽
４３に戻される。消毒槽・放流槽４７は、沈殿槽４５で
汚泥を沈殿させた上澄みの水に次亜塩素酸ソーダを加え
て消毒して貯留し処理済排水として放流するものであ
る。

【００２６】排水処理施設は、例えば上記のように構成
されたものであり、従来より採用されている各種処理施
設、例えば先に説明した農業集落排水事業要綱に対応し
て社団法人日本農業集落排水協会（ＪＡＲＵＳ）でＪＡ
ＲＵＳ型処理施設を開発しているが、これらの処理施設
も採用することができる。因みに、ＪＡＲＵＳ型処理施
設を見ても、処理対象人口等に応じ、沈殿分離と接触曝
気を組み合わせた方式のＳ型、１型、窒素除去を考慮し
て、嫌気性濾床と接触曝気を組み合わせた方式の２型、
流量調整槽を前置し、嫌気性濾床と接触曝気を組み合わ
せた方式の３型、窒素除去を考慮して、窒素除去を考慮
して、嫌気性濾床と接触曝気を組み合わせた方式の４
型、嫌気性濾床と接触曝気を組み合わせた方式の５型、
回分式活性汚泥方式の６型、窒素除去を考慮した回分式
活性汚泥方式の７型、７・Ｇ型、連続流入間欠曝気方式
の８型、９型のように各種型式のものがある。

【００２７】排水処理施設によっては、嫌気性濾床槽４
３がない場合や、好気性濾床槽・曝気槽４４がない場
合、沈殿槽４５がない場合があるが、それぞれの構成に
応じて嫌気性濾床槽４３がある場合には、先に述べたよ
うに嫌気性濾床槽４３にも触媒水を加えることにより、
より水質の改善効果を高めることができる。つまり、本
発明は、排水処理施設の構成が特別に限定されるもので
はなく、様々な構成、タイプの排水処理施設に適用で
き、要するにその際に触媒水を加えることにより、より
その処理効果を高めることができるというものである。

【００２８】これらの原水に図２や図３に示すように機
能セラミックの触媒水を使用することにより、次亜塩素
酸ソーダＮａＣｌＯが水Ｈ₂ Ｏと接触したとき苛性ソー
ダＮａＯＨに化学変化してｐＨをアルカリ性にするの
で、そのための影響で微好気性の微生物が発生し、エア
レーション曝気がほとんど必要なくなる。したがって、
通常の１／４の曝気で微生物の活動が活発になり、汚泥
が軽減されるので、大きな省エネ効果が得られる。しか
も、好気性濾床槽・曝気槽４４による処理では、酵素
（溶酸酵素＝ＤＯ）が存在するところに好んで生息する
微生物を利用することにより、有機物が酸化して炭化物
になるので、有機物が炭化固形物になりさらに粉末化し
て汚泥濃縮貯留槽から搬出される汚泥の量を少なくする
ことができる。さらに、脱臭、殺菌、油分解等、水質改
善浄化の効果もあげることができ、グリースその他の工
場廃油などに本発明の触媒水を混合することにより、油
特有のドロドロがなくなり油分解が著しく促進すること
が確認されている。

【００２９】次に、原水Ｈ₂ Ｏに次亜塩素酸ソーダＮａ
ＣｌＯ又は塩素Ｃｌ₂ を１〜３ｐｐｍ程度を添加した水
溶液が機能セラミックの粒体を通過接触するときの触媒
作用による反応について説明する。

【００３０】〔化１〕 ＮａＣｌＯ＋Ｈ₂ Ｏ → ＨＣｌＯ＋ＮａＯＨ Ｃｌ₂ ＋Ｈ₂ Ｏ → ＨＣｌ＋ＨＣｌＯ ＨＣｌＯ → ＨＣｌ＋Ｏ Ｃｌ₂ ＋Ｈ₂ Ｏ → ＨＣｌＯ＋Ｈ⁺ ＋Ｃｌ^- ＨＣｌＯ ←→ Ｈ⁺ ＋ＣｌＯ^- の反応により、次亜塩素酸ソーダＮａＣｌＯが水Ｈ₂ Ｏ
と接触したとき、次亜塩素酸ＨＣｌＯと苛性ソーダＮａ
ＯＨに化学変化しアルカリ性になる。この反応はきわめ
て遅く、通常の状態では容易に右方向へは進行しない
が、機能セラミックは、右方向への作用を著しく促進す
る触媒として働く。塩素Ｃｌ₂ の場合についても以下同
様である。そして、次亜塩素酸ＨＣｌＯは、さらに分解
して発生期の酸素を発生し、この酸素が強力な酸化作用
の働きを示す。そのため、生物の腐敗臭や排泄臭のう
ち、例えば公衆便所の不快臭は、スカトール（３メチル
インドール）が主な成分であるが、−ＮＨ−の官能基を
有するため、弱い塩基性を示し 〔化２〕 ２Ｃ₉ Ｈ₉ Ｎ＋ＨＣｌ → ２Ｃ₉ Ｈ₉ Ｎ・ＨＣｌ のように塩酸と反応してスカトール塩酸塩を生成する。
このアミンの塩は、無臭で可溶性となる。また、排泄臭
の成分であるアンモニアは、次亜塩素酸と 〔化３〕 ２ＮＨ₄ ⁺ ＋３ＨＣｌＯ→Ｎ₂ ＋３Ｈ₂ Ｏ＋５Ｈ⁺ ＋３
Ｃｌ^- のように反応しアンモニアは分解され無臭化される。こ
れらは、処理タンクにおいて次亜塩素酸ソーダが加えら
れた水を機能セラミックに通過接触させるため、触媒作
用により容易に加水分解され、先の〔化１〕に示したよ
うに次亜塩素酸と苛性ソーダを生成するからである。

【００３１】また、水中にアンモニア又はアミンが存在
すると、塩素と結合してクロレラミン（ＮＨ₂ Ｃｌ）を
生じる。アンモニア含有水に塩素を注入すると、残留塩
素（Ｃｌになっていない遊離性の塩素）は次第に増加す
るが、ある点で急に減少し始めて極小点に達し次いでま
た急に増えだす。この点を不連続点といい、アンモニア
などの還元物質のなくなった点であり、ここまでに添加
された塩素量を塩素要求量という。結合残留塩素水中に
窒素化合物として、アンモニア、アミン等と結合してい
る塩素が存在する。次亜塩素酸は、４ＨＣｌＯ → ４
ＨＣｌ＋４Ｏの反応により殺菌・脱臭・シアン酸化を行
う。

【００３２】さらに、硫化水素は、苛性ソーダと共に 〔化４〕 Ｈ₂ Ｓ＋ＮａＯＨ → ＮａＨＳ＋Ｈ₂ Ｏ ＮａＨＳ＋ＮａＯＨ → Ｎａ₂ Ｓ＋Ｈ₂ Ｏ Ｎａ₂ Ｓ＋４ＮａＣｌＯ → Ｎａ₂ ＳＯ₄ ＋４ＮａＣ
ｌ Ｎａ₂ Ｓ＋ＮａＣｌＯ＋Ｈ₂ Ｏ → ＮａＣｌ＋ＮａＯ
Ｈ＋Ｓ のように反応して分解され無臭化される。

【００３３】例えば長く使用された水道管の内部に沈着
した赤コブや赤錆といわれる化合物の成分は、主として
水酸化鉄Ｆｅ（ＯＨ）₃ で、他に炭酸カルシウムＣａＣ
Ｏ₃、炭酸マグネシウムＭｇＣＯ₃ 、酸化鉄Ｆｅ
₂ Ｏ₃ 、Ｆｅ₃ Ｏ₄ 等で構成されている。機能セラミッ
クの触媒水の水触媒処理装置では、触媒水の中に、先に
述べたように次亜塩素酸ＨＣｌＯや塩酸ＨＣｌが生成さ
れるので、 〔化５〕 Ｆｅ（ＯＨ）₃ ＋３ＨＣｌ → ＦｅＣｌ₃ ＋３Ｈ₂ Ｏ ＣａＣＯ₃ ＋２ＨＣｌ → ＣａＣｌ₂ ＋Ｈ₂ ＣＯ₃ のように反応し、Ｆｅ（ＯＨ）₃ は可溶性のＦｅＣｌ₃
に、そして、ＣａＣＯ₃は可溶性のＣａＣｌ₂ に変化
し、赤コブを溶解する。

【００３４】微生物による排水処理では、酵素（溶酸酵
素＝ＤＯ）が存在するところに好んで生息する好気性微
生物を利用することにより、 〔化６〕 （好気性酸化） 有機物（Ｃ_x Ｈ_y Ｏ_z ）＋Ｏ₂ ＋好気性微生物→ ＣＯ
₂ ＋Ｈ₂ Ｏ＋微生物の活動エネルギー （微生物体の増殖） 有機物（Ｃ_x Ｈ_y Ｏ_z ）＋Ｎ化合物＋Ｏ₂ ＋好気性微生
物→ ＣＯ₂ ＋Ｈ₂ Ｏ＋エネルギー（吸熱反応） のように反応し有機物が酸化分解して、微生物の活動エ
ネルギーと生物体の増殖に使われる。そのため、有機物
が酸化して炭化物になるので、有機物が炭化固形物にな
り、さらに粉末化して汚泥濃縮貯留槽から搬出される汚
泥の量を少なくすることができる。

【００３５】次に、具体的な実施例を説明する。第５図
は処理施設における触媒水の使用前と使用後の硫化水素
濃度の比較例を示す図、図６は処理施設における触媒水
の使用前と使用後のメタンガス濃度の比較例を示す図で
ある。機能セラミックの粒体として、第１の粒体は、２
５φの球で、フェライト系に磁性体、鉄、モリブデン、
コバルト、チタン、マグネシウム、アルミニウム、カリ
ウム、ジルコニウム、珪素を含む１８種類の金属酸化物
を組み合わせ、第２の粒体は、１５φの球で、フェライ
ト系に磁性体と鉄とマンガン、コバルト、チタン、マグ
ネシウム、アルミニウム、カリウム、ジルコニウム、珪
素を含む１８種類の金属酸化物を組み合わせ、第３の粒
体は、１５φの球で、酸化アルミニウム、ジルコニア、
珪藻土、チタン酸バリウムを含む金属酸化物を組み合わ
せ焼結して、２５ｋｇの重量の内訳として、第１及び第
２の粒体と第３の粒体との比率を９５対５、第１の粒体
と第２の粒体との比率を７対３とした。つまり、第１の
粒体を約１６．５２５ｋｇ、第２の粒体を７．１２５ｋ
ｇ、第３の粒体を１．２５０ｋｇとした。

【００３６】この機能セラミックの粒体に１ｐｐｍの次
亜塩素酸ソーダを添加混合した原水を通過接触させるこ
とにより触媒作用を利用した水処理を行い触媒水を生成
し、この触媒水を農業集落排水、一般家庭生活雑排水の
排水処理場に使用したときの硫化水素濃度を示したのが
図５〜の▲、食品加工水処理場に使用したときの硫
化水素濃度を示したのが図５の以降の▲である。これ
に対して触媒水を使用する前の硫化水素濃度が図５のそ
れぞれ●である。農業集落排水、一般家庭生活雑排水の
排水処理場に触媒水を使用したときのメタンガス濃度、
触媒水を使用する前のメタンガス濃度を示したのが図６
である。機能セラミックの粒体が１ｋｇに対する１時間
当たりの触媒水の量は、０．０４１〜０．０４３ｍ³ ／
ｈであった。

【００３７】これらの試験の結果を通して、硫化水素、
メタンガスがほとんど発生しなくなり、農業集落排水、
一般家庭生活雑排水の排水処理では、１週間〜１０日間
で臭気がほとんど感じられない程度に軽減し、また、曝
気後における活性汚泥の沈降速度が短縮され、従来の汚
泥発生量より１／３以上に軽減される等の効果が認めら
れた。また、工業用水分野では、食品工場で使用する水
を触媒水に切り換えたことにより、これまでの排水処理
施設での機能が向上し、放出される水質が格段に改善さ
れ、さらに汚泥残さやスラッジが極端に軽減された。

【００３８】また、レジャー用水分野では、ゴルフ場の
貯水池（噴水池）に対して触媒水を使用することによ
り、青藻がなくなり水が透明になった。散水に使用する
ことにより、芝枯れやもん枯れ等の病気、害虫が少なく
なり無農薬化を図ることができた。

【００３９】これまでの検査データでは、ｐＨが６．２
→７．５、ＢＯＤ濃度が１６０→８．３ｍｇ／ｌ、懸濁
物質が１５０→１７ｍｇ／ｌ、全窒素が１９→３．２ｍ
ｇ／ｌの結果や、ｐＨが７．１→７．６、ＢＯＤ濃度が
３６→７．０ｍｇ／ｌ、懸濁物質が１４０→２７ｍｇ／
ｌ、全窒素が１７→１１ｍｇ／ｌの結果等が得られてい
る。

【００４０】また、機能セラミックの触媒水を用いる
と、数時間後に端末蛇口からでる水の塩素臭がなくな
り、パイプ内の赤コブは４ケ月後にほとんど除去され
る。したがって、下水道に放流すると、排水処理施設や
下水管の異臭がなくなる。このことは、エマルジョン作
用の向上と、遊離残留塩素が赤コブに消費されることが
なくなり、その分下水道に多く遊離残留塩素が流れるた
めに殺菌効果が上がることによるものと考えられる。

【００４１】先に示した〔化１〕の反応により生成され
るＣｌＯ^- は、ガスとして存在する二分子塩素Ｃｌ₂ や
次亜塩素酸ＨＣｌＯに比し、活性であるため殺菌能力は
高い。実際に、サウナに併設された循環風呂（１日２０
００人利用）で１ｄｌ、４０００，０００個の一般細菌
と１６個の大腸菌が検出されていたが、機能セラミック
の触媒水を使用後１０日目の水質検査では、一般細菌が
３，５００個に、大腸菌が０に減少し、さらに１ケ月後
には一般細菌と大腸菌がともに０となり著しい効果を示
した。

【００４２】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上
記実施の形態では、機能セラミックの触媒水を利用した
処理システム及び方法を説明したが、排気筒や排煙筒、
空気清浄器の空気導入部を触媒水の中に導入し排気や排
煙、給気を気泡にして通したり、触媒水を排気筒や排煙
筒、空気清浄器の空気導入部に霧化して供給することに
より、排気や排煙、給気の浄化に利用するように構成し
てもよいし、脱臭浄化及び水触媒処理装置に悪臭成分含
有ガスではなく通常の空気を送り込むようにして、単に
触媒水を生成する装置として用いてもよい。タンク内に
貯留する触媒水のレベルを中間のレベルに設定したが、
ノズルのある上部のレベルまで上げてもよい。また、触
媒水の一部又は全部を循環させるようにして、原水と次
亜塩素酸ソーダ又は塩素をその消耗に応じて適宜補充
し、ガスの脱臭浄化装置として用いるようにしてもよい
し、さらにその一部を触媒水として取り出して用いるよ
うにしてもよい。

【００４３】その他、例えば畜産の入荷の際のボデー洗
浄、トラックの洗浄、脱臭、場内の消毒、汚物の洗浄排
出クリーンルーム化等に触媒水を使用することにより、
これらの排水の水質改善浄化の効果を高めることができ
る。また、触媒水は、グリストラップ（油水分離槽）の
ｎヘキサン改善、水道間の赤サビ赤水防止、クーリング
タワーのシリカ解消、水質改善、コンデンサ冷却効果の
アップ、省エネ、ボイラーの清管剤、脱酸剤の低減、ク
リーンルーム化（床のヌメリ、まな板、搬送機、洗浄殺
菌等を目的として利用することができ、アルカリ水、溶
解しにくく固い、塩素臭のない製氷水、三枚下ろし身裂
きしない、ドリップ現象なしの解凍水として利用するこ
とができる。

【００４４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、バインダーとして樹脂やガラスを使用し、少
なくともフェライト系に磁性体や鉄、コバルト、チタン
等の複数種類の金属酸化物を組み合わせたものを焼結し
てなる複数の機能セラミックの粒体に次亜塩素酸ソーダ
又は塩素を添加した水溶液を通過接触させて、触媒作用
により次亜塩素酸を生成し、高い脱臭、殺菌、油分解等
の効果を向上させることができ、簡単な構成、システム
でガスの脱臭浄化、水浄化処理の効率を向上させること
ができる。しかも、触媒水は、そのまま水として業務用
として使用した後に排水処理施設に放流することによ
り、通常の水道水等を使用水とした場合に比べて処理効
果を高めることができ、また、排水処理施設で処理する
各種雑排水、廃油などに加えることにより、触媒水を加
えない場合に比べて廃棄する際の処理効果を高めること
ができる。したがって、排水処理施設を省力化すること
も可能となり、通常使用する水道水等から処理タンクを
通して触媒水を生成し、水質改善した使用水として広汎
な様々な用途に利用することができ、これらの利用によ
る水質向上、排液処理での排液の質向上の効果は顕著で
ある。

【００４５】本発明に係る触媒水の使用によれば、水処
理の分野では、赤コブ、赤水の除去、脱塩素臭（スイミ
ングプール）、殺菌作用の向上（大衆浴場、スイミング
プール、ゴルフ場のグリーン）、防蝕に顕著な効果があ
り、空気を媒体とした分野では、爽やかな空調（フィッ
トネスクラブ、サウナ、ホテルルーム、コンピュータル
ーム）、クリーンルームの除塵効果の向上、無菌室（手
術室、治療室、食品加工室）、冷凍庫の除霜と冷凍効率
の向上等に顕著な効果があり、廃油処理での油水分離に
顕著な効果があることが確認されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る機能セラミックの触媒水を用い
た排液処理システムの水触媒処理装置の実施の形態を示
す図である。

【図２】 本発明に係る機能セラミックの触媒水を用い
た排液処理システムの実施の形態を示す図である。

【図３】 触媒水使用方法の実施の形態を示す図であ
る。

【図４】 排水処理施設の構成例を示す図である。

【図５】 処理施設における触媒水の使用前と使用後の
硫化水素濃度の比較例を示す図である。

【図６】 処理施設における触媒水の使用前と使用後の
メタンガス濃度の比較例を示す図である。

【符号の説明】

１…処理タンク、２…機能セラミックの粒体、３…カ
ゴ、４…給気部、５…排気部、６…給水部、７…排水
部、８〜１１…バルブ、１２…排気ファン、１３…触媒
水、１４…散水ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 1/50 ５５０ Ｃ０２Ｆ 1/50 ５５０Ｄ ５６０ ５６０Ｚ ５６０Ｈ 3/06 3/06 3/30 3/30 Ｂ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機能セラミックの触媒水を排液に混合し
   て排液の質改善浄化処理を行う排液処理システムにおい
   て、前記排液の質改善浄化処理を行う排液処理部と、バ
   インダーとして樹脂やガラスを使用し、少なくともフェ
   ライト系に磁性体や鉄、コバルト、チタン等の複数種類
   の金属酸化物を組み合わせたものを焼結してなる複数の
   機能セラミックの粒体を混合して処理タンクに収容し、
   該処理タンクに次亜塩素酸ソーダを添加した水溶液を導
   入して前記機能セラミックの粒体に通過接触させること
   により触媒作用を利用して触媒水を生成し取り出すと共
   に底部より気泡を供給する水触媒処理部と、該水触媒処
   理部より触媒水を取り出して前記排液処理部の排液に混
   合する触媒水混合手段とを備え、前記触媒水混合手段に
   より触媒水を排液に混合して排液の質改善浄化処理を行
   うように構成したことを特徴とする機能セラミックの触
   媒水を用いた排液処理システム。
2. 【請求項２】 前記水触媒処理部は、底付近に気体を導
   入する給気部と前記触媒水を取り出す排水部とを有し、
   天井付近に気体を排気する排気部と前記水溶液を導入し
   シャワリングする散水ノズルを含む給水部とを有する処
   理タンクと、前記複数の機能セラミックの粒体を混合し
   て収容し前記処理タンク内の給気部と排気部との間に配
   置される複数段のカゴと、底付近の前記排水部より取り
   出す触媒水を前記カゴの１乃至複数段が浸されるように
   前記処理タンクの所定レベルに貯留、維持させる触媒水
   貯留維持手段とを備え、天井付近の前記給水部より前記
   水溶液をシャワリングして前記複数の機能セラミックの
   粒体と通過接触させ所定レベルに貯留し触媒水を生成し
   て底付近の排水部より取り出し、底付近の前記給気部よ
   り前記触媒水の中に気泡を導入しその中に浸された前記
   複数の機能セラミックの粒体及び触媒水と通過接触させ
   ると共に、前記触媒水の上方で前記シャワリングされた
   前記複数の機能セラミック及び触媒水と通過接触させて
   天井付近の前記排気部より排気するように構成したこと
   を特徴とする請求項１記載の機能セラミックを用いた排
   液処理システム。
3. 【請求項３】 前記貯留する前記触媒水の所定レベル
   は、前記複数のカゴの段数の２分の１の段数までのレベ
   ルであることを特徴とする請求項２記載の機能セラミッ
   クを用いた排液処理システム。
4. 【請求項４】 前記水触媒処理部は、前記排水処理部か
   ら放出される処理済排液の一部から前記次亜塩素酸ソー
   ダを添加する水溶液を抽出し導入する手段を有すること
   を特徴とする請求項１記載の機能セラミックの触媒水を
   用いた排液処理システム。
5. 【請求項５】 前記排液処理部で質改善浄化処理を行う
   排液は、グリースその他の排油であることを特徴とする
   請求項１記載の機能セラミックの触媒水を用いた排液処
   理システム。
6. 【請求項６】 前記複数の機能セラミックの粒体とし
   て、フェライト系に少なくとも磁性体、鉄、モリブデ
   ン、コバルト、チタン、マグネシウム、アルミニウム、
   カリウム、ジルコニウム、珪素の金属酸化物を組み合わ
   せたものを焼結した第１の粒体と、フェライト系に少な
   くとも磁性体と鉄とマンガン、コバルト、チタン、マグ
   ネシウム、アルミニウム、カリウム、ジルコニウム、珪
   素の金属酸化物を組み合わせたものを焼結した第２の粒
   体と、少なくとも酸化アルミニウム、ジルコニア、珪藻
   土、チタン酸バリウムの金属酸化物を組み合わせたもの
   を焼結した第３の粒体とを混合したことを特徴とする請
   求項１記載の機能セラミックを用いた排液処理システ
   ム。
7. 【請求項７】 前記第１の粒体及び第２の粒体と第３の
   粒体との比率を９５対５とし、第１の粒体と第２の粒体
   との比率を７対３として第１の粒体と第２の粒体と第３
   の粒体とを混合したことを特徴とする請求項６記載の機
   能セラミックを用いた排液処理システム。