JP2001276839A - 液体処理方法および液体処理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液体処理設備を小規模化することができてイ
ニシャルコストおよびランニングコストを低廉化できる
とともに、簡単な操作により液体中の水溶性有機物や微
生物等を確実に除去でき、しかも脱臭、脱色、殺菌、液
体の細分化処理および酸化還元処理を行うことのできる
液体処理方法および液体処理システムを提供すること。 【解決手段】 水溶性有機物や微生物等のコロイド粒子
を含む液体を磁界中においてミキシング処理し、この処
理後の液体を電圧が印加されたメッシュ状部材に通過さ
せ、さらに前記液体に交流高電圧を印加するとともに高
周域の電磁波を発信するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液体処理方法および
液体処理システムに係り、特に、河川や湖沼の水をはじ
め畜産用排水や工業用排水等の高濃度排水、その他の水
溶性有機物や微生物を含む液体を浄化するのに好適な液
体処理方法および液体処理システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から牛や豚等の糞尿を含んだ畜産用
排水、あるいは洗浄液や工場廃液等の化学物質を含む工
業用排水を浄化処理する方法やシステムが提案されてい
る。

【０００３】このような従来の液体処理システムについ
て養豚排水処理を例に説明すると、従来の養豚排水等の
水処理システムは、図３２に示すように、スクリーン１
３５等に原水を通過させて固形の浮遊物を除去するため
の濾過処理手段１３１と、好気性微生物により水溶性有
機物等を分解処理するための活性汚泥処理手段１３２
と、この分解により原水から分離された水溶性有機物を
沈殿させて水と沈殿物とに分離する沈殿分解処理手段１
３３と、前記沈殿物から水分を脱水除去するための脱水
処理手段１３４とから構成されている。

【０００４】これらの各処理手段についてより具体的に
説明すると、前記濾過処理手段１３１では、糞尿等の固
形浮遊物を含む原水がスクリーン１３５を通過する際に
前記浮遊物がスクリーン１３５に捕えられて除去され
る。この浮遊物の除去された原水は、一旦、貯留タンク
１３６に貯留された後に計量タンク１３７に移送されて
活性汚泥処理可能な水量ごとに活性汚泥処理手段１３２
としての活性汚泥処理タンク１１８に流入される。この
活性汚泥処理タンク１１８では、好気性微生物が原水中
の窒素等の水溶性有機物を生物分解するようになってい
る。この処理手段で生物分解された原水は沈殿分解処理
手段１３３としての沈殿タンク１３９に送られ、この沈
殿タンク１３９において、水溶性有機物等を沈殿タンク
１３９の底に沈殿させて水と分離し、この水は消毒後に
河川等に放流され、前記沈殿物は脱水処理手段１３４に
移送される。この脱水処理手段１３４では、脱水機１４
０により脱水されて固形物にされて排出される。

【０００５】ここで、従来の水処理システムにおいて
は、前記活性汚泥処理タンク１１８の大型化による敷地
および建設費の膨大化を回避するために、前記貯留タン
ク１３６に前記脱水機１４０の洗浄水が流入されるよう
になっていた。

【０００６】したがって、前記脱水機１４０の洗浄水に
より、有機物負荷の高いいわゆる高濃度の原水が希釈化
されるため、前記活性汚泥処理手段１３２における好気
性微生物の有機物分解負担が軽減されるようになってい
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の水処理
システムにおいては、脱水機１４０の洗浄水だけでは高
濃度の原水を十分希釈しきれず、より多くの水量が必要
とされていた。また、原水希釈化の水量が増大すれば浄
化処理する水量も増加するため、結局、水処理設備が大
規模になってしまい、建設費等のイニシャルコストおよ
び液体処理のための消費電力料や水道料等のランニング
コストが高くなるという問題が生じていた。

【０００８】また、高濃度汚水の生物処理を行う場合に
は維持管理が難しく、一旦、処理体系が崩れると回復ま
でに数ケ月を要し、この間、浄化処理が不完全な処理水
を河川等に放流することとなり環境汚染の問題が生じる
おそれもあった。

【０００９】このような問題に対して、高分子凝集剤等
の薬品を使用して化学的に原水中の高分子の有機物を凝
集分離させて濃度を低下させる処理方法が提案されてい
た。しかし、有機物の濃度に対する薬剤の種類や投入量
の設定が微妙であり、濃度変化等に追従させることが難
しいという問題があった。また、残薬が活性汚泥処理槽
に混入してしまうと、微生物を効果的に分解処理できな
くなったり、微生物を死滅させてしまう等の問題が生じ
るおそれもあった。

【００１０】さらに、好気性微生物に代えて嫌気性微生
物による分解処理方法も提案されていたが、大型タンク
に長期間貯留しなければならないため、広大な敷地が必
要であるとともに臭気対策を施さなければならないとい
う問題があった。

【００１１】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たもので、液体処理設備を小規模化することができてイ
ニシャルコストおよびランニングコストを低廉化できる
とともに、簡単な操作により液体中の水溶性有機物や微
生物等を確実に除去でき、しかも脱臭、脱色、殺菌、液
体の細分化処理および酸化還元処理を行うことのできる
液体処理方法および液体処理システムを提供することを
目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
請求項１に係る本発明の液体処理方法の特徴は、水溶性
有機物や微生物等のコロイド粒子を含む液体を磁界中に
おいてミキシング処理し、この処理後の液体を電圧が印
加されたメッシュ状部材に通過させ、さらに前記液体に
交流高電圧を印加するとともに高周域の電磁波を発信す
るようにした点にある。そして、このような構成を採用
したことにより、磁界中のミキシング処理によって液体
分子およびコロイド粒子を細分化して帯電荷させるとと
もにコロイド粒子同士を凝集し、電圧が印加されたメッ
シュ状部材によって凝集物を確実かつ急速に液体分子か
ら分離し、さらに、交流高電圧を印加することによって
液体分子およびコロイド粒子をより微細な状態で帯電化
し、高周域の電磁波を発信することによって凝集物と液
体分子とを完全に分離し、活性化された液体を生成する
ことができる。

【００１３】また、請求項２に係る液体処理システムの
特徴は、コロイド粒子を含む液体を磁界中においてミキ
シング処理する磁界ミキシング手段と、コロイド粒子の
凝集物を含む液体を電圧が印加されたメッシュ状部材に
通過させて凝集物を電気的に吸着して液体分子から分離
する電気的分離手段と、前記液体に交流高電圧を印加す
る交流高電圧印加手段と、前記液体に高周域の電磁波を
発信する高周域電磁波発信手段とを有する点にある。そ
して、このような構成を採用したことにより、磁界ミキ
シング手段が液体分子およびコロイド粒子を細分化して
帯電荷させるとともにコロイド粒子同士を凝集し、電気
的分離手段が凝集物を確実かつ急速に液体分子から分離
し、さらに、交流高電圧印加手段が液体分子およびコロ
イド粒子をより微細な状態で帯電化し、高周域電磁波発
信手段が凝集物と液体分子とを完全に分離するため、活
性化された液体を生成することができるとともに、電圧
の切り換えにより凝集物を迅速に沈殿させることができ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
乃至図１４を参照して説明する。

【００１５】なお、本発明は、プール等の上水はもちろ
ん、養豚や養牛等の畜産排水、工場廃液等の工業排水お
よび廃油など種々の液体を浄化する場合に利用が可能で
あるが、便宜上、以下の説明においては養豚排水または
工業用排水等の水浄化処理システムを実施の一例として
説明する。

【００１６】図１は本発明の液体処理システムの第１実
施形態を示しており、本第１実施形態は、豚の排尿等を
含む原水から比重の大きい固形浮遊物をスクリーン等に
より除去するための濾過処理手段１と、濾過後のまだ濁
っている原水に電磁波のマイクロ波を発振して、これに
よる電界がコロイド粒子と水分子とを分離するための第
１分離処理手段２と、この分離後の原水に低周域の超音
波を発振してコロイド粒子を凝集するとともに水分子か
ら分散させるための第１凝集処理手段３と、磁界中にお
いてミキシングされることにより原水中の水分子とコロ
イド粒子とを細分化しつつ帯電整列化させる細分帯電荷
処理手段４と、この細分化され、かつ、帯電整列化され
た処理水に再び電磁波のマイクロ波を発振して微細なコ
ロイド粒子と水分子とに分離するための第２分離処理手
段５と、この分離後の処理水に高周域の電磁超音波を発
振して処理水から悪臭を除去するための脱臭処理手段６
と、この脱臭処理後の処理水に低周域の超音波を発振し
て前記コロイド粒子を凝集するとともに水分子から分散
させるための第２凝集処理手段７と、処理水に高電圧パ
ルスを印加して前記処理水から窒素を分離除去するとと
もにオゾンを発生させることにより前記処理水の脱色お
よび殺菌処理を行うための高電圧パルス処理手段８と、
前記コロイド粒子の重金属等の金属物質を含む凝集物を
磁力により吸着沈殿し排出するための凝集物排出処理手
段９と、磁界の作用によりクラスターとも呼ばれる水分
子をより微細化して活性化した活性水を生成するための
水分子細分化処理手段１０と、帯電荷処理によりイオン
化された処理水を酸化還元反応させて安定した状態に戻
すための酸化還元処理手段１１と、前記コロイド粒子か
らなる沈殿物を脱水処理するための脱水処理手段１２
と、前記各処理手段と接続され各処理動作を制御するた
めの集中制御手段１３とから構成されている。

【００１７】以上の各手段についてより具体的に説明す
る。

【００１８】前記濾過処理手段１は、図１に示すよう
に、原水を濾過するためのスクリーンまたはフィルタ等
の濾過体１４と、濾過後の浮遊物を排出するための屎渣
受部１５と、濾過後の原水を貯留するための原水タンク
１６とから構成されている。

【００１９】そして、前記濾過処理手段１は、原水を前
記濾過体１４に通過させることにより、すでに水と分離
して原水中に浮遊している固形浮遊物を濾し取って前記
屎渣受部１５へ排出するようになっている。また、前記
濾過体１４によって濾過された原水は、一旦、原水タン
ク１６に貯留された後に原水移送ポンプ１７によって次
の処理段階である前記第１分離処理手段２へと移送され
る。このため、この原水タンク１６には、図２および図
３に示すように、その上部に濾過後の原水を流入させる
ための流入パイプ１８が連結されているとともに、側面
下方部には第１移送パイプ１９ａが連結されていて前記
原水移送ポンプ１７の吸引力により原水が次の処理段階
へ移送されるようになっている。

【００２０】また、前記原水タンク１６の底部には、沈
殿物を排出するための第１排出パイプ２０ａが連結され
ており、この第１排出パイプ２０ａを通じて沈殿物が前
記脱水処理手段１２へと移送されるようになっている。

【００２１】なお、前記原水タンク１６には、前記脱水
処理手段１２の後述する脱水機５６により沈殿物から脱
水された水およびこの脱水機５６を洗浄した後の水が流
入されるようになっており、原水の希釈化に利用される
ようになっている。

【００２２】つぎに、第１分離処理手段２について説明
する。

【００２３】前記第１分離処理手段２には、図１および
図２に示すように、前記第１移送パイプ１９ａと連結さ
れた第１分離処理パイプ２２が配設されており、この第
１分離処理パイプ２２の外周には電磁コイル２３が巻回
されているとともに円管状の第１マイクロ波発振管体２
４が配設されている。この第１マイクロ波発振管体２４
は、ネオジューム板等の磁石により構成されており、上
部側がＮ極とされ、下部側がＳ極とされている。そし
て、この第１マイクロ波発振管体２４からは、原水の濃
度に応じて３００ＭＨｚ〜１６ＧＨｚの周波数、より好
ましくはコロイド粒子を分離する観点から２．４Ｇ〜１
０．５ＧＨｚの周波数、さらに好ましくは１０．５ＧＨ
ｚの周波数のマイクロ波が発振されるようになってい
る。このような永久磁石、電磁石および電磁波であるマ
イクロ波により磁界および電界の合成場が形成され、こ
れにより原水中のコロイド粒子および水分子を分離させ
るようになっている。

【００２４】ここで、マイクロ波は、図７に示すよう
に、主として原水が破壊されてコロイド粒子と水分子と
を帯電荷させてばらばらに分散する作用を有していると
考えられる。

【００２５】そして、分散された処理水は、前記第１分
離処理パイプ２２に連結されている第２移送パイプ１９
ｂを通して前記第１凝集処理手段３へ移送される。

【００２６】つぎに、第１凝集処理手段３について説明
する。

【００２７】前記第１凝集処理手段３には、図１乃至図
３に示すように、第１凝集処理タンク２６が配設されて
おり、この第１凝集処理タンク２６の底部には前記第２
移送パイプ１９ｂが連結されていて、前記第１分離処理
パイプ２２から処理水が流入されるようになっている。

【００２８】そして、前記第１凝集処理タンク２６内に
は、図３および図４に示すように、原水の濃度に応じて
１００ｋＨｚ以下の周波数範囲で低周域の超音波を発振
する複数の第１低周域超音波発振体２７が配設されてい
る。本第１実施形態においては、前記第１低周域超音波
発振体２７は、２８ｋＨｚまたは４０ｋＨｚの超音波を
横波として発振する第１低周域超音波発振体２７ａと、
４８ｋＨｚまたは１００ｋＨｚの超音波を横波として発
振する第１低周域超音波発振体２７ｂとから構成されて
いる。これらの超音波によるキャビテーション作用等に
より、２８ｋＨｚまたは４０ｋＨｚの低周域超音波は、
前記分散されたコロイド粒子を凝集する役割を有してお
り、前記４８ｋＨｚまたは１００ｋＨｚの低周域超音波
は、凝集するコロイド粒子と水分子とを分散させる役割
を有している。なお、これらの超音波出力は、３００Ｗ
〜１．２ｋＷとされている。

【００２９】また、前記第１凝集処理タンク２６の底部
の内面には、ネオジューム等の永久磁石２８ａが敷設さ
れているとともに、前記底部には、第２排出パイプ２０
ｂが連結されている。このため、前記帯電状態にあるコ
ロイド粒子の凝集物は前記永久磁石２８ａに吸引されて
沈殿するようになっており、この沈殿物は、前記第２排
出パイプ２０ｂを通って前記脱水処理手段１２へと移送
されるようになっている。

【００３０】そして、第１段階の凝集処理がされた処理
水は、前記第１凝集処理タンク２６の側面上方部に連結
されている第３移送パイプ１９ｃを通って前記細分帯電
荷処理手段４へと移送される。また、この第３移送パイ
プ１９ｃの途中には、加圧ポンプ２９が配設されてお
り、前記細分帯電荷処理手段４へ流入させる処理水を適
度な圧力をもって流入させるようになっている。

【００３１】なお、前記第１凝集処理タンク２６の上部
には、原水に含まれる空気を排出するためのエア排出口
４９が配設されている。

【００３２】つぎに、細分帯電荷処理手段４について説
明する。

【００３３】前記細分帯電荷処理手段４には、前記第３
移送パイプ１９ｃに連結されたミキシング管等の細分帯
電荷処理パイプ３０が配設されており、図８に示すよう
に、この細分帯電荷処理パイプ３０の上下部には、約１
００００Ｇａｕｓｓのネオジューム板３１ａが配設され
ているとともに、前記細分帯電荷処理パイプ３０内に
は、約１１０００Ｇａｕｓｓの磁力のネオジューム素子
３１ｂが埋設されたセラミックス材料からなるネオジュ
ーム素子羽根３２が配設されている。このネオジューム
素子羽根３２は、螺旋状にねじられた平板により形成さ
れており、図８に示すように、処理水が通過される方向
に沿って羽根３２の幅方向端部にネオジューム素子３１
ｂが、例えば「ＮＮＳＳＮＮＳＳ・・・」の順に交互に
埋設されている。前記ネオジューム板３１ａの磁界およ
び前記ネオジューム素子羽根３２のミキシングの作用に
より、処理水中の水分子およびコロイド粒子を細分化し
て電荷を帯びさせて整列させるようになっている。この
ため、細分帯電荷処理手段４では、同電位の分子を強力
に吸着させることにより前記第１分離凝集処理では除去
しきれなかった、より微細なコロイド粒子を次の第２分
離凝集処理段階において容易に処理できるようになる。

【００３４】なお、前記細分帯電荷処理パイプ３０の上
下部に配設されたネオジューム板３１ａを電磁石により
形成するようにしてもよい。

【００３５】つぎに、第２分離処理手段５について説明
する。

【００３６】前記第２分離処理手段５は、前述した第１
分離処理手段２とほぼ同様の構成を有している。すなわ
ち、前記第２分離処理手段５には、図２および図５に示
すように、前記細分帯電荷処理パイプ３０と連結された
第２分離処理パイプ３３が配設されており、この第２分
離処理パイプ３３の外周には電磁コイル３４が巻回され
ているとともに第２マイクロ波発振管体３５が配設され
ている。この第２マイクロ波発振管体３５は、ネオジュ
ーム板等の磁石により構成されており、上部側がＮ極と
され下部側がＳ極とされている。そして、流入する処理
水の濃度に応じて３００Ｍ〜１６ＧＨｚの周波数、より
好ましくはコロイド粒子の分離処理を行う観点から２．
４Ｇ〜１０．５ＧＨｚの周波数、さらに好ましくは１
０．５ＧＨｚの周波数範囲のマイクロ波が約１μｓｅｃ
間発振されるようになっており、このようなマイクロ波
を処理水に発振すると、処理水が破壊されてより微細な
コロイド粒子および水分子が形成されこれらがばらばら
に分散されることになる。

【００３７】その後、分散された処理水は、前記第２分
離処理パイプ３３から次の前記脱臭処理手段６へと移送
される。

【００３８】つぎに、脱臭処理手段６について説明す
る。

【００３９】前記脱臭処理手段６には、高周域電磁超音
波発振体である脱臭処理ボックス３７が配設されてお
り、この脱臭処理ボックス３７内を前記第２分離処理パ
イプ３３に連結した脱臭処理パイプ３８が貫通されるよ
うにして配設されている。この脱臭処理パイプ３８の外
側の上下位置には、図９に示すように、それぞれＮ極と
Ｓ極の極性を有する外部磁石３９ａが配設されていると
ともに、脱臭処理パイプ３８の軸心位置には、棒状の内
部磁石３９ｂが前記外部磁石３９ａの極性と反対の極性
が対向するように配設されている。本第１実施形態で
は、前記外部磁石３９ａは電磁石により形成されてお
り、前記内部磁石３９ｂは永久磁石により形成されてい
る。さらに、前記脱臭処理パイプ３８の左右側面には、
処理水の濃度に応じて３Ｍ〜３００ＭＨｚ、より効果的
には１００ＭＨｚの周波数の縦波の超音波を約０．５ｓ
ｅｃの周期で発振する高周域超音波発振器４０が配設さ
れている。

【００４０】また、処理水は、前記脱臭処理パイプ３８
においてミキシングあるいは振動されながら通過するよ
うになっており、本第１実施形態では、脱臭処理パイプ
３８内に配設された図示しないノズルから噴出されると
ともに、このノズルの出口近傍に図示しない振動板が配
設されており、この振動板に処理水が衝突することによ
り激しく振動するようになっている。

【００４１】また、前記外部磁石３８ａ、内部磁石３８
ｂおよび高周域超音波発振器４０により、磁界と電界に
よる合成場が形成され、いわゆる電磁超音波が発生され
るようになっており、この電磁超音波が、コロイド粒子
のアミノ酸を粉砕し完全に処理水から臭気を除去するよ
うになっている。

【００４２】なお、前記電磁超音波は、磁界中に電界を
交互にかけるようにして１ｋＷの出力で前述した細分帯
電荷処理手段４の細分帯電荷処理パイプ３０にも発射す
るようにしてもよい。

【００４３】この脱臭処理パイプ３８で脱臭された処理
水は、次の処理段階である第２凝集処理手段７へと移送
される。

【００４４】つぎに、第２凝集処理手段７について説明
する。

【００４５】前記第２凝集処理手段７には、第２凝集処
理パイプ４１が配設されており、この第２凝集処理パイ
プ４１の外周には、電磁コイル４２が巻回されていると
ともに、処理水の濃度に応じて５０ｋＨｚ以下の周波数
範囲で低周域の超音波を発振する第２低周域超音波発振
体４３が配設されている。

【００４６】この第２低周域超音波発振体４３によって
低周域の超音波が処理水に発振されると、不規則になら
んでいる水分子およびコロイド粒子のうち、負イオンに
帯電している水分子が前記第２凝集処理パイプ４１の壁
面側へ吸引されて壁面に沿って流れ、正イオンに帯電し
ているコロイド粒子が前記第２凝集処理パイプ４１の中
心部側を流れるようになり、水分子とコロイド粒子とが
分散されて前記コロイド粒子同士が凝集されるようにな
っている。

【００４７】このようにして第２凝集処理が行われた処
理水は、次の高電圧パルス処理手段８へと移送される。

【００４８】前記高電圧パルス処理手段８は、約１０ｋ
〜６０ｋＶの高電圧を異なる周期で印加することにより
プラズマを発生させて処理水中の窒素分子を除去するも
のである。

【００４９】このため、図１０に示すように、前記高電
圧パルス処理手段８には、高電圧パルス処理パイプ４５
が前記第２凝集処理パイプ４１に連結されるようにして
配設されており、前記高電圧パルス処理パイプ４５に
は、異なる周期で印加される高電圧パルス発生体として
の複数の電極体４６Ａ，４６Ａ´，４６Ｂ，４６Ｂ´，
４６Ｃ，４６Ｄが配設されている。

【００５０】これらの電極体４６Ａ−４６Ａ´間および
電極体４６Ｂ−４６Ｂ´間には、図１１に示すように、
１０ｋ〜３０ｋＶの電圧が２０μｓ印加されて２０μｓ
経過後に再び２０μｓ印加されて、その後５μｓ経過後
に再び同様のパターンの電圧の印加が繰り返されるよう
になっている。

【００５１】一方、電極体４６Ｃ−４６Ｄ間には、図１
２に示すように、約６０ｋＶの電圧が１０μｓの周期で
５μｓ間印加されるようになっている。

【００５２】図１３には、前記各電極体４６Ａ，４６Ａ
´，４６Ｂ，４６Ｂ´，４６Ｃ，４６Ｄにより電圧が印
加された場合の水分子およびコロイド粒子の状態変化を
示す。図１３中の大きな円は水分子であり、これに結合
している小さな円はコロイド粒子である。まず、電極体
４６Ａ−４６Ａ´間および電極体４６Ｂ−４６Ｂ´間の
高電圧パルスにより、水分子が負電荷に帯電され窒素分
子が正電荷に帯電される。そして、電極体４６Ａ−４６
Ｂ´間および電極体４６Ａ´−４６Ｂ間の高電圧パルス
により、水分子と窒素分子とを分離する作用が生じ、電
極体４６Ｃ−４６Ｄ間の高電圧パルスにより窒素分子が
水分子から完全に引き裂かれる。この窒素分子がとばさ
れるのと同時に、処理中の酸素分子が結合してオゾンが
発生する。このオゾンは、処理水を脱色し、かつ、殺菌
する効果を有している。

【００５３】したがって、前記高電圧パルス処理手段８
により、前記処理水は窒素を除去することができるとと
もに処理水の脱色および殺菌を行うことができるように
なっている。

【００５４】この高電圧パルス処理手段８の前記高電圧
パルス処理パイプ４５の流出側には、第４移送パイプ１
９ｄが連結されており、処理水が次の処理段階である前
記凝集物排出処理手段９たる排出処理タンク４８へと移
送されることになる。

【００５５】つぎに、凝集物排出処理手段９について説
明する。

【００５６】前記凝集物排出処理手段９は、ネオジュー
ム等の永久磁石２８ｂによって第２分離凝集処理により
凝集物とされたコロイド粒子を下方へ吸着して排出する
ものである。

【００５７】このため、図１、図２および図６に示すよ
うに、前記凝集物排出処理手段９には、処理水を貯留す
るための排出処理タンク４８が配設されている。この排
出処理タンク４８の底部には、前記第４移送パイプ１９
ｄが連結されていて凝集物を含む処理水が流入されるよ
うになっているとともに、ネオジューム等の永久磁石２
８ｂが敷設されており、前記第４移送パイプ１９ｄから
流入された処理水のうち帯電状態にある凝集物が前記永
久磁石２８ｂの磁力により吸引されて底部に沈殿化する
ようになっている。

【００５８】そして、前記排出処理タンク４８の底部に
集められた沈殿物は、前記排出処理タンク４８の底部に
連結されている第３排出パイプ２０ｃから前記脱水処理
手段１２へと排出されるようになっている。

【００５９】なお、前記永久磁石２８ｂの磁力は、処理
水の有機物濃度に応じて決定されるようになっている。
このため、高濃度の原水、すなわちコロイド粒子が大量
に含まれている原水を処理する場合には、大量の凝集物
を吸着する必要があることから、前記電磁石の磁力は大
きく設定されるようになっており、逆に、低濃度の原水
を処理する場合には、前記電磁石の磁力は小さく設定さ
れるようになっている。

【００６０】また、前記排出処理タンク４８の上部に
は、エア排出口４９およびオゾン排出口５０が配設され
ており、前記高電圧パルス処理により発生する窒素等の
空気およびオゾンを外部へ排出するようになっている。

【００６１】そして、前記排出処理タンク４８内で凝集
物等が除去された処理水は、前記排出処理タンク４８の
側面上方部に連結された第５移送パイプ１９ｅを通って
次の水分子細分化処理手段１０へと移送される。

【００６２】つぎに、水分子細分化処理手段１０につい
て説明する。

【００６３】前記水分子細分化処理手段１０は、強力な
磁力の作用により、前述までの各処理により浄化された
水の水分子をさらに細分化して活性水を生成するように
なっている。

【００６４】このため、前記水分子細分化処理手段１０
には、図１、図２および図６に示すように、細分化処理
タンク５１が配設されており、この細分化処理タンク５
１内にセラミック等の絶縁性材料からなる筒体５２が上
下方向を長手方向となるようにして配設されている。そ
して、前記細分化処理タンク５１の側面上方部に前記第
５移送パイプ１９ｅが連結されているとともに、この第
５移送パイプ１９ｅと前記筒体５２とを連通する筒体内
移送用パイプ５３が配設されている。このため、水分子
細分化処理された水は、前記第５移送パイプ１９ｅおよ
び前記筒体内移送用パイプ５３を通って筒体５２の内側
へ流入されるようになっている。

【００６５】また、前記筒体５２の底面側は開口されて
おり、筒体５２の外周面には図示しない電磁コイルが巻
回されている。このため、前記電磁コイルに電流が流さ
れると、前記筒体５２の内側では下方へ作用する力が発
生し、流入される処理水が前記水分子細分化処理タンク
５１の底部方向へ移送されるようになっている。

【００６６】一方、前記水分子細分化処理タンク５１の
上部および底部の内面には、それぞれ約１００００Ｇａ
ｕｓｓのネオジューム等の永久磁石２８ｃ，２８ｄが磁
界形成体として敷設されており、水分子細分化処理タン
ク５１内に強力な磁場が形成されている。この強力な磁
力により、処理水が前記水分子細分化処理タンク５１内
を通過すると、その水分子、いわゆるクラスターをより
細分化して活性化した活性水が生成されるようになって
いる。

【００６７】したがって、この処理後の水は、動物の飲
料水として利用されたり、植物に与えられた場合にはそ
の成長に著しい効果を発揮できるものとなる。

【００６８】また、水分子の細分化処理が行われた処理
水は、前記水分子細分化処理タンク５１の側面上方部に
連結されている吐出パイプ５４から流出され、そのまま
河川等に放流されたり、あるいは動植物に与える水等と
して利用できるようにされている。

【００６９】なお、前記水分子細分化処理タンク５１の
底部には、第４排出パイプ２０ｄが連結されており、底
面に敷設された前記永久磁石２８ｄに吸着される最終的
なコロイド粒子等を前記脱水処理手段１２へと排出する
ようになっている。

【００７０】また、前記水分子細分化処理タンク５１の
上部には、処理水に残存している窒素等の空気やオゾン
を排出するためのエア排出口４９およびオゾン排出口５
０が形成されている。

【００７１】つぎに、酸化還元処理手段１１について説
明する。

【００７２】前記酸化還元処理手段１１は、図１、図２
および図６に示すように、４つの適当な電位を有する電
極部材５５により構成されている。これらの電極部材５
５の表面では、前述の各処理によりイオン化された処理
水が電子の授受を行って酸化還元反応を生じるようにな
っている。この酸化還元反応により、前記処理水は化学
反応を起こしやすいイオン化の状態から化学反応しにく
い安定的な状態に戻されることになる。

【００７３】なお、本第１実施形態では、前記酸化還元
反応を電極部材５５を介して電極反応として行っている
が、場合によっては適当な酸化剤や還元剤を使用しても
よい。

【００７４】つぎに、脱水処理手段１２について説明す
る。

【００７５】前記脱水処理手段１２には、脱水機５６が
配設されており、遠心分離等の作用により前記各処理手
段から排出された沈殿物に含まれている水分を除去する
ようになっている。前記脱水機５６は、前記沈殿物の水
分含水率を約９８％から約８０％程度にまで低下させる
ことができる。このため、堆肥化プラントにおいてより
効率的に処理することができるようになる。

【００７６】また、前述したように、前記脱水機５６に
は、脱水作用により発生する水分および前記脱水機５６
の洗浄水を前記原水タンク１６へと移送して原水を希釈
化するための原水希釈用パイプ５７が連結されている。

【００７７】一方、前記脱水機５６により脱水された後
の固形物は固形物受部５８へと排出される。その後、こ
の固形物は、前述した濾過処理手段１により濾過された
固形物とともに堆肥化プラントへ搬送されて堆肥原料と
して堆肥化処理され農業肥料として再利用されるように
なっている。

【００７８】つぎに、集中制御手段１３について説明す
る。

【００７９】前記集中制御手段１３は、図１４のブロッ
ク図に示すように、第１分離処理手段２で発振される３
００Ｍ〜１６ＧＨｚのマイクロ波の出力を制御する第１
マイクロ波制御部６０と、第１凝集処理手段３において
発振される１００ｋＨｚ以下の低周域の超音波の出力を
制御する第１低周域超音波制御部６１と、前記第２分離
処理手段５において発振される３００Ｍ〜１６ＧＨｚの
マイクロ波の出力を制御する第２マイクロ波制御部６２
と、第２凝集処理手段７において発振される５０ｋＨｚ
以下の低周域の超音波の出力を制御する第２低周域超音
波制御部６３と、脱臭処理手段６において発振される３
Ｍ〜３００ＭＨｚの高周域電磁超音波の出力を制御する
高周域電磁超音波制御部６４と、高電圧パルス処理手段
８において印加される高電圧パルスの出力を制御する高
電圧パルス制御部６５と、前記酸化還元処理手段１１に
おいて電極部材５５に印加する電圧を制御する電圧制御
部６６と、前記脱水処理手段１２の脱水機５６の動作を
制御する脱水制御部６７とを有している。これらの各制
御部は、集中制御盤６８の各スイッチ（図示せず）によ
り容易に制御操作できるようになっており、通常時には
自動制御されている。

【００８０】つぎに、本発明の第１実施形態における水
処理方法について説明する。

【００８１】本第１実施形態における水処理方法は、ま
ず、養豚排水および工業用排水等を含む原水を濾過処理
手段１のスクリーンを通過させて濾過し、原水中に分離
しているコロイド粒子を除去して屎渣受部１５に排出す
るとともに、濾過された原水を原水タンク１６に一旦貯
留する。

【００８２】そして、原水移送ポンプ１７が、前記原水
タンク１６から原水を吸引して第１分離処理手段２の第
１分離処理パイプ２２へと移送する。この第１分離処理
手段２は、前記第１マイクロ波制御部６０の制御によ
り、前記第１マイクロ波発振管体２４から前記原水に対
して１０．５ＧＨｚのマイクロ波を発振し、前記原水を
水分子とコロイド粒子とに分離する。この分離した処理
水を第２移送パイプ１９ｂを通して第１凝集処理手段３
へと移送する。この第１凝集処理手段３は、処理水に対
して前記第１低周域超音波制御部６１の制御により、第
１低周域超音波発振体２７ａ，２７ｂから２８ｋＨｚ、
４０ｋＨｚ、４８ｋＨｚおよび１００ｋＨｚのいずれか
の超音波を発振し、前記コロイド粒子を凝集するととも
に前記水分子から分散させる。そして、前記第１凝集処
理タンク２６の底面に配設した永久磁石２８ａが凝集さ
れたコロイド粒子を吸着して沈殿させ第２排出パイプ２
０ｂへ排出する。

【００８３】一方、処理水は第３移送ポンプを通って加
圧ポンプ２９により適度な圧力をもって細分帯電荷処理
手段４へ移送される。この細分帯電荷処理手段４は、ネ
オジューム板３１ａの磁力およびネオジューム素子羽根
３２のミキシングにより前記原水中の水分子およびコロ
イド粒子を細分化して電荷を帯びさせて、それぞれを整
列させる。

【００８４】続いて、細分帯電荷処理された水は、第２
分離処理手段５へ移送される。この第２分離処理手段５
は、前記集中制御手段１３の第２マイクロ波制御部６２
の制御により、前記第２マイクロ波発振管体３５から前
記処理水に１０．５ＧＨｚのマイクロ波を発振し、前記
処理水を水分子とコロイド粒子とに分離する。この分離
した処理水は脱臭処理手段６へ移送される。

【００８５】前記脱臭処理手段６は、前記集中制御手段
１３の高周域電磁超音波制御部６４の制御により、磁界
中において高周域超音波発振器４０から約１００ＭＨｚ
の超音波を処理水に発振し、この電磁超音波により処理
水から悪臭を除去する。

【００８６】脱臭された処理水は、第２凝集処理手段７
へ移送される。第２凝集処理手段７は、処理水に対して
前記集中制御手段１３の前記第２低周域超音波制御部６
３の制御により、第２低周域超音波発振体４３から５０
ｋＨｚ以下の超音波を発振し、前記コロイド粒子を凝集
するとともに前記水分子から分散させる。

【００８７】そして、第２凝集処理の行われた処理水
は、高電圧パルス処理手段８へ移送される。この高電圧
パルス処理手段８は、前記集中制御手段１３の前記高電
圧パルス制御部６５の制御により、電極体４６Ａ−４６
Ａ´間および電極体４６Ｂ−４６Ｂ´間にそれぞれ１０
ｋ〜３０ｋＶの電圧を印加するとともに、電極体４６Ｃ
−４６Ｄ間に約６０ｋＶの電圧を印加してプラズマを発
生させ、前記処理水に含まれている窒素を分離除去す
る。また、このとき発生するオゾンは、処理水を脱色お
よび殺菌する。

【００８８】窒素が除去された水は、第４移送パイプ１
９ｄを通って前記凝集物排出処理手段９の排出処理タン
ク４８へ移送される。

【００８９】この排出処理タンク４８では、前記永久磁
石２８ｂが、コロイド粒子の凝集物を磁力により吸着し
前記排出処理タンク４８の底部に沈殿化させて第３排出
パイプ２０ｃから脱水処理手段１２へと移送する。

【００９０】凝集物が除去された処理水は、上澄みの方
から順に第５移送パイプ１９ｅを通って水分子細分化処
理手段１０の水分子細分化処理タンク５１へ移送され
る。この水分子細分化処理手段１０は、前記水分子細分
化処理タンク５１の上面および下面に敷設した永久磁石
２８ｃ，２８ｄにより強力な磁場を形成し、流入する処
理水の水分子をより細分化して活性水を生成する。

【００９１】また、前記水分子細分化処理タンク５１内
では、酸化還元処理手段１１の電極部材５５が、その表
面においてイオン化した処理水を酸化還元反応させて安
定した処理水に戻す処理を行う。

【００９２】その後、細分化処理および酸化還元処理さ
れた水は、吐出パイプ５４から流出されて河川に放流さ
れたり、動物の飲料水や植物に与える栄養水として利用
される。

【００９３】一方、各処理段階で排出されたコロイド粒
子の沈殿物は、第１排出パイプ２０ａ、第２排出パイプ
２０ｂ、第３排出パイプ２０ｃおよび第４排出パイプ２
０ｄをそれぞれ通って、前記脱水処理手段１２の脱水機
５６へと移送される。この脱水機５６では、前記集中制
御手段１３の脱水制御部６７の制御により前記固形物に
遠心分離作用を施し、沈殿物から水分を除去する。

【００９４】そして、脱水機５６により除去された水
は、脱水機５６の洗浄水とともに原水希釈用パイプ５７
を通って前記原水タンク１６へ移送されて、原水を希釈
するのに利用される。一方、脱水処理された固形物は固
形物受部５８に収納された後、堆肥化プラントへ搬送さ
れて農業用堆肥として利用される。

【００９５】したがって、本発明の第１実施形態によれ
ば、集中制御手段１３を用いた簡単な操作により養豚排
水や工業用化学排水等の原水中に含まれるコロイド粒子
（重金属を含む）や窒素を確実に除去できるとともに脱
臭、脱色および殺菌をも行い、さらに極めて細分化され
た水分子からなる活性水であって安定的な水を生成する
ことができるため、この活性水をそのまま放流すること
はもちろんのこと、動物の飲料水や植物に与える水とし
て利用すれば、動植物の成長に著しく効果的である。

【００９６】また、水処理に必要な設備を小規模化する
ことができるとともに消費電力を少なくできるため、イ
ニシャルコストおよびランニングコストを低廉化でき
る。

【００９７】つぎに、本発明の液体処理システムの第２
実施形態について図８、図９、図１５乃至図２７を参照
しつつ説明する。

【００９８】なお、本第２実施形態の構成のうち、前述
した第１実施形態の構成と同一または同等の構成につい
ては、同一の符号を付して説明する。

【００９９】本第２実施形態における液体処理システム
は、図１５乃至図２０に示すように、主として、処理水
中の浮遊物を除去するための浮遊物除去装置７１と、処
理水中に混入している水溶性有機物や微生物のコロイド
粒子を水分子から分離させて凝集除去するとともに殺
菌、脱臭および脱色を行うための凝集装置７２と、さら
に前記コロイド粒子の凝集除去を加速するとともに殺菌
や脱臭処理等を促進させるための凝集加速装置７３と、
処理水中に残留する凝集物を強制的に沈殿させて除去す
るための第１沈殿装置７４ａおよび第２沈殿装置７４ｂ
と、凝集除去された凝集物から水分を除去して濃縮する
濃縮装置７５と、これらの各タンクにおける種々の処理
動作を制御するための集中制御装置７６とから構成され
ている。

【０１００】なお、処理する原水中に糞尿等の重量比の
大きい固形物が含まれている場合には、前記浮遊物除去
装置７１の前に、前処理手段としての遠心分離器やスク
リーン（いずれも図示せず）を任意に配設し、糞尿を含
む原水中から重量比の大きい固形物を遠心分離させて除
去するようにすればよい。

【０１０１】つぎに、前記各装置の構成および作用につ
いてより具体的に説明する。

【０１０２】前記浮遊物除去装置７１には、固形物が除
去された原水を貯留する浮遊物除去タンク７８が配設さ
れており、この浮遊物除去タンク７８には、図１６乃至
図１８に示すように、正面側の側面に固形物が除去され
た原水が流入されるための原水流入パイプ７９が連結さ
れており、図１６の左側の側面に浮遊物が除去された後
の処理水を次の処理へ移送するための第１移送パイプ８
０ａが連結されている。前記原水流入パイプ７９には、
原水を流入させる動力源である原水ポンプ８１が連結さ
れており、また、前記浮遊物除去タンク７８の下方に
は、エアー吸込みパイプ８２が連結されているととも
に、内側上方には複数の回転羽根（図示せず）が偏心回
転するように配設されている。

【０１０３】また、前記エアー吸込みパイプ８２には、
エアーコンプレッサー８３が取り付けられており、この
エアーコンプレッサー８３からエアー吸込みパイプ８２
を介して前記浮遊物除去タンク７８内に直径数十μｍ程
度のエアーが吹き込まれるようになっており、このエア
ーの泡が原水中の浮遊物を吸着して一緒に浮上するよう
になっている。そして、水面まで浮上した浮遊物は回転
羽根によりかき集められて、図示しない排出口から順次
排出されて堆肥プラント（図示せず）へ搬送されるよう
になっている。

【０１０４】浮遊物除去処理装置において浮遊物の除去
処理が行われた処理水は、第１移送パイプ８０ａを通っ
て凝集装置７２へと移送される。

【０１０５】前記凝集装置７２には、図１５乃至図１７
に示すように、浮遊物除去処理後の処理水を貯留する凝
集タンク８４が配設されており、この凝集タンク８４内
には、図１５に示すように、帯電荷・細胞破壊処理手段
８５たる交流高電圧電極８６が２つの陽極８６ａおよび
１つの陰極８６ｂからなる、いわゆる３電極方式で配設
されている。この交流高電圧電極８６は、通常、約６０
０ｋ〜１８００ｋＨｚの周波数であって２０ｋＶ以上の
電圧を８ｍＡ〜１００ｍＡで約１０ｍｓ〜４０ｍｓの所
定周期で切り換えて印加されるようになっており、本第
２実施形態では、より効果的に帯電荷および細胞破壊を
行う観点から、９７０ｋＨｚの周波数であって２５ｋ〜
２８ｋＶの電圧を約８ｍＡ〜１２ｍＡで１２ｍｓの周期
で印加するようになっている。なお、３電極方式により
印加する電圧を所定の周期で切り換えるのは、交流高電
圧電極８６の摩耗を防止するとともに凝集タンク８４内
での帯電荷および細胞破壊の処理範囲を広げるためであ
る。

【０１０６】また、前記交流高電圧電極８６の高電圧パ
ルスの印加方法は、グロー放電方式またはアーク放電方
式により行い、陽極８６ａと陰極８６ｂとをそれぞれ液
面と水中、あるいは水中に配設するようになっている。
本第２実施形態では、陽極８６ａと陰極８６ｂとを水中
に配設しており、水中間において放電するようになって
いる。

【０１０７】なお、前記交流高電圧電極８６は、１セッ
トのみを配設するようにしてもよいが、複数セット、本
第２実施形態では２セットの交流高電圧電極８６が配設
されており、処理水の濃度や水量、種類等に応じて最適
な交流高電圧電極８６に任意に回路を切り換えることが
できるようになっている。

【０１０８】このように前記交流高電圧電極８６により
処理水に高い周波数の高電圧を印加することにより、こ
の高電圧により生じる電界が、処理水中の水溶性有機物
および微生物のコロイド粒子および水分子を帯電荷させ
てコロイド粒子を凝集させ、さらに、処理水中の水溶性
有機物および微生物の細胞を破壊して大腸菌等を死滅す
るようになっている。

【０１０９】ここで、本第２実施形態における水溶性有
機物等のコロイド粒子を凝集させるメカニズムについて
説明すると、コロイド粒子とは、液体中に分散する水溶
性有機物の微粒子や微生物、微細藻類等の液体分子以外
の物質のことをいい、図２１に示すように、これらは液
体中において水和安定状態や疎水コロイド準安定状態に
ある。したがって、水溶性有機物等のコロイド粒子を処
理水から分離除去するには、水分子の親水基の結合エネ
ルギ以上のエネルギを与えて親水基を切断して親水性コ
ロイドを疎水化し、さらに疎水コロイド準安定状態を崩
壊させてコロイド粒子を疎水化することで凝集させれば
よい。このため、本第２実施形態では、図２２の化学式
に示すように、高電圧パルスのエネルギにより陽極８６
ａに生じたＯＨラジカルによって親水基を切断し、高電
圧パルスにより生じる電界でコロイド粒子を帯電荷させ
て疎水コロイド準安定状態を崩壊して疎水化し、凝集さ
せるようになっている。また、コロイド粒子が凝集して
水分子から分離されることにより水分子の脱臭および脱
色がなされるようになっている。

【０１１０】そして、凝集したコロイド粒子は、当該処
理により発生する窒素や二酸化炭素、酸素、水素等のガ
スとともに浮上し、これらのガスが拡散した後に沈降す
るようになっている。このため、前記凝集タンク８４の
底には、図１５に示すように、凝集物排出処理手段８８
としてのネオジューム等の永久磁石８９が敷設されてお
り、これの磁力によって帯電状態にある凝集物を吸引
し、沈殿させるようになっている。

【０１１１】その後、前記凝集タンク８４の底部に集め
られた沈殿物は、底部に連結されている排出パイプ９３
から濃縮装置７５へと排出されるようになっている。

【０１１２】一方、アオコ等の細胞や大腸菌等の菌類
は、高電圧パルスにより発生したＯＨラジカルにより破
壊され死滅するようになっている。

【０１１３】さらに、前記凝集タンク８４内には、酸化
還元処理手段９１たる直流高電圧電極９２が、２つの陽
極および１つの陰極９２ｂからなる３電極方式により配
設されている。この直流高電圧電極９２は、約１８〜５
５Ｖおよび約８０〜１６０Ｖの直流電圧を約３〜５０Ａ
で印加するようになっており、本第２実施形態では、よ
り効果的に酸化還元反応を促進させる観点から約５５Ｖ
および約１００Ｖの直流電圧を約７〜１３Ａで印加する
ようになっている。また、この直流高電圧電極９２は、
電極の摩耗防止および凝集タンク８４内での酸化還元処
理を広範囲にわたって行う観点から、所定の周期で陽極
および陰極９２ｂの極性を交互に切り換えて動作するよ
うになっている。

【０１１４】この直流高電圧を印加することにより、処
理水の酸化還元反応が促進されて帯電荷が進行するとと
もに、炭素成分を分解することにより誘電率を均等化さ
せることができてより高電圧を印加させやすくなってい
る。

【０１１５】また、本第２実施形態では、前記凝集装置
７２の交流高電圧電極８６および直流高電圧電極９２
は、それぞれグラファイトにより形成されているが、こ
れに限る必要はなく、例えば、陰極８６ｂ、９２ｂを石
灰棒などのマグネシウム系の材質により形成しイオン媒
体電極として使用するようにしてもよい。このような陰
極８６ｂ、９２ｂを用いると、マグネシウムが処理水中
に溶け出して凝集剤としての機能を発揮し、分離された
コロイド粒子の凝集作用をより促進させるようになる。

【０１１６】さらに、前記凝集装置７２の交流高電圧電
極８６を白金とチタンとの合金材料により形成し、一
方、直流高電圧電極９２を銅とタングステンとの合金材
料により形成するようにしてもよい。このような電極材
質を用いると、電極の摩耗を抑制しつつ電子の授受を通
常よりも１０倍程度促進させることができるようになっ
ている。

【０１１７】なお、本第２実施形態において、前記交流
高電圧電極８６を白金とチタンとの合金材料により形成
する場合には、重量や製造コストおよび取り扱いの容易
性に鑑みて、白金とチタンの重量比をそれぞれ７：３と
なるようにしており、一方、前記直流高電圧電極９２を
銅とタングステンとの合金材料により形成する場合に
は、同様の理由により、銅とタングステンの重量比をそ
れぞれ７：３となるようにしている。

【０１１８】また、前記凝集タンク８４には、図１６の
右側面に第２移送パイプ８０ｂが連結されており、この
第２移送パイプ８０ｂを介して凝集処理後の処理水が次
の凝集加速装置７３へと移送されるようになっている。

【０１１９】つぎに、凝集加速装置７３について説明す
る。

【０１２０】この凝集加速装置７３には、図１５乃至図
１７および図１９に示すように、凝集装置７２における
凝集処理後の処理水を貯留する凝集加速タンク９５が配
設されており、この凝集加速タンク９５の内部には、前
述した凝集タンク８４の内部と同様に、帯電荷・細胞破
壊処理手段８５たる交流高電圧電極８６および酸化還元
処理手段９１たる直流高電圧電極９２が３電極方式で配
設されており、継続的に分離凝集処理を行うようになっ
ているとともに、さらに処理水中に混入する微細なコロ
イド粒子を分離凝集し、かつ、コロイド粒子自体の脱臭
を行うため等に種々の処理手段が配設されている。

【０１２１】まず、前記凝集加速タンク９５には、移送
パイプ（図示せず）を介してマイクロ波分離処理手段９
６たる導波管９７が連結されている。この導波管９７か
らは処理水の濃度に応じて３００Ｍ〜１６ＧＨｚの周波
数、より効果的にコロイド粒子を分離する点に鑑みると
２．４Ｇ〜１０．５ＧＨｚの周波数、さらにより効果的
には１０．５ＧＨｚの周波数の電磁波のマイクロ波が発
振されるようになっており、このマイクロ波により処理
水中のより微細な状態で混入しているコロイド粒子を水
分子から分離するようになっている。

【０１２２】つぎに、前記マイクロ波分離処理手段９６
たる導波管９７には、移送パイプ（図示せず）を介して
第１超音波凝集処理手段９９たる超音波ボックス１００
が連結されており、この超音波ボックス１００に４０ｋ
〜１２００ｋＨｚの周波数の超音波、より好ましくは９
５０ｋＨｚの超音波を発振する振動子（図示せず）が配
設されており、この振動子から発振される超音波のキャ
ビテーション作用などにより処理水中の分離されたコロ
イド粒子を凝集させるとともに水分子から分散させるよ
うになっている。

【０１２３】また、第１超音波凝集処理手段９９たる超
音波ボックス１００には、第１実施形態における細分帯
電荷処理手段４と同等の構成からなるミキシング管等の
細分帯電荷処理パイプ３０が連結されており、図８に示
すように、前記細分帯電荷処理パイプ３０の上下部に
は、ネオジューム板３１ａが配設されているとともに、
前記細分帯電荷処理パイプ３０内には、約１１０００Ｇ
ａｕｓｓの磁力のネオジューム素子３１ｂが埋設された
セラミックス材料からなるネオジューム素子羽根３２が
配設されている。このネオジューム素子羽根３２は、螺
旋状にねじられた平板により形成されており、例えば図
８に示すように、処理水が通過される方向に沿って羽根
３２の幅方向端部にネオジューム素子３１ｂが「ＮＮＳ
ＳＮＮＳＳ・・・」の順に交互に埋設されている。前記
ネオジューム板３１ａ、前記ネオジューム素子３１ｂの
磁界および前記ネオジューム素子羽根３２のミキシング
の作用により、処理水中の水分子およびコロイド粒子を
細分化して電荷を帯びさせて、それぞれ整列させるよう
になっている。このため、細分帯電荷処理手段４では、
同電位の分子を強力に吸着させてマイクロ波による分離
凝集処理において除去しきれなかった、より微細な水溶
性有機物を分離凝集処理しやすくするようになってい
る。なお、前記ネオジューム板３１ａを電磁石により形
成するようにしてもよい。

【０１２４】また、前記細分帯電荷処理パイプ３０に
は、図９に示すように、第１実施形態形態と同等の構成
からなる脱臭処理手段６たる脱臭処理パイプ３８が連結
されており、この脱臭処理パイプ３８の外側を囲むよう
にして脱臭処理ボックス３７が配設されている。この脱
臭処理パイプ３８の外側の上下位置には、それぞれＮ極
とＳ極の極性を有する外部磁石３９ａが配設されている
とともに、脱臭処理パイプ３８の軸心位置には棒状の内
部磁石３９ｂが前記外部磁石３９ａの極性と反対の極性
が対向するように配設されている。本第１実施形態で
は、前記外部磁石３９ａは電磁石により形成されてお
り、前記内部磁石３９ｂは永久磁石により形成されてい
る。さらに、前記脱臭処理パイプ３８の左右側面には、
処理水の濃度に応じて３Ｍ〜３００ＭＨｚ、より効果的
には１００ＭＨｚの周波数の超音波を発振する高周域超
音波発振器４０が配設されている。

【０１２５】また、処理水は、前記脱臭処理パイプ３８
においてミキシングあるいは振動されながら通過するよ
うになっており、本第１実施形態では、脱臭処理パイプ
３８内に配設された図示しないノズルから噴出されると
ともに、このノズルの出口近傍に図示しない振動板が配
設されており、この振動板に処理水が衝突することによ
り激しく振動するようになっている。これらの外部磁石
３９ａおよび内部磁石３９ｂと高周域超音波発振器４０
により、磁界と電界の合成効果が生じて、いわゆる電磁
超音波が発生されるようになっており、この電磁超音波
により処理水から悪臭、主としてコロイド粒子のアミノ
酸を粉砕することによるコロイド粒子自体の臭気を除去
するようになっている。

【０１２６】なお、このような電磁超音波による効果を
増やすために、前記細分帯電荷処理手段４の細分帯電荷
処理パイプ３０に対しても、磁界中に電界を交互にかけ
て１ｋＷの出力で高周域の超音波を発振するようにして
もよい。

【０１２７】また、前記脱臭処理手段６たる脱臭処理パ
イプ３８には、完全分離処理手段１０２たる高周波発生
管１０３が連結されており、１００Ｍ〜５００ＭＨｚ、
より好ましくは２７０ＭＨｚの周波数の電磁波をかけて
高周波電界による誘導プラズマを発生させて処理水を最
適に共振させることで水溶性有機物の吸着性を促進させ
るようになっている。この高周波電界による誘導プラズ
マによって水溶性有機物は水分子に再び溶け込むことが
なくなり完全分離させるようになっている。

【０１２８】さらに、前記完全分離処理手段１０２たる
高周波発生管１０３には、水分子細分化処理手段１０５
たる細分化処理パイプ１０６が連結されている。この細
分化処理パイプ１０６の上部と下部には、それぞれ約１
００００Ｇａｕｓｓのネオジューム等の永久磁石が磁界
形成体として埋設されており、強力な磁場が形成されて
いる。この強力な磁力により、処理水が細分化処理パイ
プ１０６内を通過すると、水のクラスターをより細分化
して活性化された、いわゆる活性水を生成するようにな
っている。

【０１２９】そして、前記水分子細分化処理手段１０５
たる細分化処理パイプ１０６には、移送パイプ（図示せ
ず）を介して前記凝集加速タンク９５が連結されてお
り、前述の各処理を終えた処理水が再び凝集加速タンク
９５内に流入されるようになっている。

【０１３０】また、前記凝集加速タンク９５内には、前
述の交流高電圧電極８６および直流高電圧電極９２のほ
かに、第２超音波凝集処理手段１０８たる１００ｋＨｚ
以下の超音波を発振する複数の超音波発振体１０９が配
設されている。本第２実施形態の超音波発振体１０９
は、それぞれ２８ｋＨｚ、４０ｋＨｚおよび４８ｋＨｚ
の周波数の縦波による超音波と１００ｋＨｚの周波数の
横波による超音波を発振するようになっている。これら
の超音波は、処理水の濃度により使い分けるようになっ
ており、水溶性有機物を凝集するとともに、これらの凝
集物と水分子とを分散させる役割を有している。

【０１３１】また、前記凝集加速タンク９５内の底部に
は、凝集物排出処理手段８８たるネオジューム等の永久
磁石８９が敷設されており、流入された処理水のうち帯
電状態にある凝集物が前記永久磁石８９の磁力により吸
引されて底部に沈殿化するようになっている。

【０１３２】その後、前記凝集加速タンク９５の底部に
集められた沈殿物は、底部に連結されている排出パイプ
９３から濃縮装置７５へと排出されるようになってい
る。

【０１３３】なお、本第２実施形態では、製品化の都合
上、マイクロ波分離処理手段９６、超音波凝集処理手
段、細分帯電荷処理手段、脱臭処理手段、完全分離処理
手段１０２および水分子細分化処理手段１０５が、それ
ぞれ凝集加速タンク９５の外部に配設される構成となっ
ているが、これらを凝集加速タンク９５の内部に配設す
るようにしてもよく、同等の効果を得ることができる。
また、前記凝集加速タンク９５では、ポンプ等により処
理水を順次循環させるようになっており、処理水の水量
が多い場合には循環速度を高めて複数回循環させるよう
になっている。

【０１３４】つぎに、第１沈殿装置７４ａおよび第２沈
殿装置７４ｂについて説明する。

【０１３５】第１沈殿装置７４ａは、第３移送パイプ８
０ｃを介して前記凝集加速装置７３と連結されており、
さらに第２沈殿装置７４ｂは第４移送パイプ８０ｄを介
して前記第１沈殿装置７４ａと連結されている。これら
の第１沈殿装置７４ａおよび第２沈殿装置７４ｂは、汚
れのひどい原水を処理する場合に、より確実に処理水か
ら水溶性有機物等の汚物を除去するために同等の構成を
有する沈殿装置７４ａ，７４ｂを２台配設しているもの
であり、１台だけの沈殿装置７４でも充分効果を発揮す
るようになっている。

【０１３６】図１５、図１７、図１９、図２０、図２３
および図２４に示すように、これらの第１沈殿装置７４
ａおよび第２沈殿装置７４ｂには、凝集加速装置７３で
処理された処理水が貯留される第１沈殿タンク１１１ａ
および第２沈殿タンク１１１ｂがそれぞれ配設されてお
り、これらの内部には、凝集物沈殿処理手段１１３たる
格子状の電気的分離膜１１４が上下方向に複数枚配設さ
れている。この電気的分離膜１１４の格子の升目は、１
辺が約１〜５ｍｍに形成されており、高電圧パルス発生
器１１５により、各升目には５ｍＡ〜３０ｍＡの電流が
流れ、１０ｋ〜６０ｋＶ、より好ましくは２０ｋＶの高
電圧が印加されるようになっている。これらの電気的分
離膜１１４は、各沈殿タンク１１１ａ，１１１ｂの下方
から流入される処理水の帯電荷された凝集物を吸着して
上方へ通過するのを妨げ、これらの凝集物を排出する際
には、電極の極性を切り換えて凝集物を下方に落とすよ
うにして急速に沈殿させるようになっている。

【０１３７】また、前記第１沈殿タンク１１１ａおよび
第２沈殿タンク１１１ｂの底部には、ネオジューム等の
永久磁石８９が敷設されており、強制的に沈殿される帯
電荷された凝集物を確実に吸着して排出パイプ９３を介
して堆肥プラントへ排出するようになっている。

【０１３８】さらに、前記第２沈殿タンク１１１ｂに
は、図１５に示すように、前記浮遊物除去タンク７８と
連通する希釈用移送パイプ１１６が連結されており、本
第２実施形態で処理した処理水の一部を前浮遊物除去タ
ンク７８に流入させるようになっている。この処理後の
水は、いわゆる活性水と呼ばれ、水分子が帯電荷状態に
あるため、原水に混入されると酸化還元反応を起こして
汚れを分解する性質を有している。本第２実施形態で
は、第２沈殿装置７４ｂで処理した後の処理水を浮遊物
除去タンク７８に混入させるようになっているが、凝集
装置７２で処理した直後の処理水の方がより水分子が帯
電荷されているため、効果的に酸化還元反応による汚れ
の分解を促進することができる。したがって、例えば、
河川の水を凝集装置７２で処理しておき、予め原水に混
入させて一次処理を行っておけば、よりその後の処理が
簡単になり処理能力を向上させることができるようにな
る。

【０１３９】つぎに、前記濃縮装置７５について説明す
る。

【０１４０】この濃縮装置７５には、図１５に示すよう
に、濃縮タンク７５ａが配設されており、前述した各タ
ンクと排出パイプ９３により連結されている。この濃縮
タンク７５ａは、各タンクの処理により生じる凝集物を
回収して水分を除去し、堆肥プラントにおいて堆肥化処
理しやすくするようになっている。凝集物から水分を除
去する手段としては、脱水器等の公知の手段を用いるよ
うになっている。

【０１４１】つぎに、集中制御装置７６について説明す
る。

【０１４２】前記集中制御装置７６は、図２５のブロッ
ク図に示すように、浮遊物除去装置７１におけるエアー
の吹込みや回転羽根の回転を制御する浮遊物除去装置制
御部１１７と、凝集装置７２における交流高電圧電極８
６および直流高電圧電極９２で印加する電圧の大きさや
印加周波数等を制御する凝集装置制御部１１８と、凝集
加速装置７３における交流高電圧電極８６および直流高
電圧電極９２で印加する電圧の大きさ等の制御や、マイ
クロ波分離処理手段９６で発振される３００Ｍ〜１６Ｇ
Ｈｚのマイクロ波の出力の制御や、第１超音波凝集処理
手段９９で発振される４０ｋ〜１２００ｋＨｚの周波数
の超音波の出力の制御や、脱臭処理手段で発振される３
Ｍ〜３００ＭＨｚの周波数の超音波の出力の制御や、完
全分離処理手段１０２で発振される１００Ｍ〜５００Ｍ
Ｈｚの高周域電磁波の出力の制御や、第２超音波凝集処
理手段１０８で発振される２８ｋＨｚ、４０ｋＨｚ、４
８ｋＨｚおよび１００ｋＨｚの周波数の超音波の出力制
御や、処理水の回遊速度等の制御を行うための凝集加速
装置制御部１１９と、第１沈殿装置７４ａおよび第２沈
殿装置７４ｂにおける１０ｋ〜６０ｋＶの電圧の印加や
切り換え等を制御する第１沈殿装置制御部１２０および
第２沈殿装置制御部１２１と、濃縮装置７５における脱
水処理の制御等を行う濃縮装置制御部１２２とを有して
いる。これらの各制御部は、集中制御盤１２３の各スイ
ッチ（図示せず）により容易に制御操作できるようにな
っており、通常時には自動制御されている。

【０１４３】つぎに、前述した本発明の第２実施形態を
用いて原水を処理した場合の実証試験結果について図２
６および図２７を参照しつつ説明する。

【０１４４】処理条件は、原水として豚の糞尿混合排液
を使用し、分析対象水採取位置として固形物除去前の原
水、浮遊物除去装置７１の出口、凝集装置７２の出口、
凝集加速装置７３の出口、第１沈殿装置７４ａの出口お
よび放流水となる第２沈殿装置７４ｂの出口とした。こ
れらの採取はそれぞれ異なる日に５回にわたって実施し
た。

【０１４５】また、処理水の分析対象は、主として処理
水中に含まれる有機物含有量、窒素含有量、燐含有量お
よび大腸菌群数を測定し、その他、水素イオン濃度（ｐ
Ｈ）や蒸発残留物（ＴＳＳ）、酸化還元電位（ＯＲＰ）
についても一部測定した。このうち、有機物含有量とし
ては、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）と化学的酸素要
求量（ＣＯＤMn）と浮遊物質量（ＳＳ）を測定し、窒素
含有量としてはＴ−Ｎ、燐含有量としてはＴ−Ｐをそれ
ぞれ測定した。

【０１４６】各対象の測定は、水素イオン濃度はガラス
電極法により、ＢＯＤは隔膜電極法により、ＣＯＤは滴
定法により、ＳＳは濾過重量法により、大腸菌群数はデ
ソキシコール酸塩培地法により、窒素含有量はペルオキ
ソ二硫酸カリウム分解法により、蒸発残留物は下水試験
法により、酸化還元電位は衛生試験法によりそれぞれ行
った。

【０１４７】かかる条件下における分析結果を図２６お
よび図２７に示す。 １）有機物含有量について 原水中では、ＢＯＤが７８００〜２７０００ｍｇ／ｌ、
ＣＯＤが１８００〜１３０００ｍｇ／ｌ、ＳＳが１７０
０〜２５０００ｍｇ／ｌとバラツキが認められるが、前
処理工程後の浮遊物除去装置７１の出口では、ＢＯＤが
５３００〜１００００ｍｇ／ｌ、ＣＯＤが１５００〜２
９００ｍｇ／ｌ、ＳＳが７２０〜３２００ｍｇ／ｌとな
り、ＢＯＤ約６０％前後、ＣＯＤ約８０％前後、ＳＳ約
９０％前後が除去されている。したがって、前処理は有
効に動作していることが認められる。ただし、この原水
には、本第２実施形態の液体処理システムで処理した後
の帯電荷状態にある処理水が混入されているため、この
処理水による効果を考慮する必要はある。

【０１４８】また、第２沈殿装置７４ｂの出口、すなわ
ち放流水では、ＢＯＤが２．７〜３１ｍｇ／ｌ、ＣＯＤ
がｌ．８〜３０ｍｇ／ｌ、ＳＳがｌ．７〜４０ｍｇ／ｌ
となっている。

【０１４９】この結果、ＢＯＤの除去率としては、最良
で９９．９％、最悪で９９．７％となっており、浮遊物
除去装置７１の出口（凝集装置７２の入口）濃度が低い
場合の方が、より高いＢＯＤ除去率を示す傾向にある。
また、ＣＯＤの除去率としては、最良で９９．９％、最
悪で９８．３％となっている。ＣＯＤのデータからは流
入濃度と処理後の濃度との相関関係は認められない。ま
た、ＳＳの除去率は、最良で９９．９％、最悪で９７．
７％となっており、ＳＳについてもＣＯＤと同様に流入
濃度と処理後の濃度との相関関係は認められない。 ２）窒素含有量について 原水では、窒素含有量が１９００〜３１００ｍｇ／ｌで
あったのが、前処理工程後の浮遊物除去装置７１の出口
では、１１００〜１６００ｍｇ／ｌとなり、約４２．１
〜６３．６％の窒素が除去されている。したがって、前
処理は有効に動作していることが認められる。

【０１５０】また、第２沈殿装置７４ｂの出口では、窒
素含有量が７．９〜１４ｍｇ／ｌとなり、約９９．７％
の窒素除去率となっている。したがって、原水の窒素含
有量が４０００ｍｇ／ｌ以上のものに対しても９９．７
％の除去率となっており、頻度および負荷変動に対して
もほとんど影響を受けていないことが認められる。 ３）燐含有量について 原水では、燐含有量が４００〜６９０ｍｇ／ｌであった
のが、浮遊物除去装置７１の出口では、９７〜２００ｍ
ｇ／ｌとなり、約５８．３〜８５．９％の燐が除去され
ている。しかし、浮遊物除去装置７１においてＴ−Ｐが
除去されるとは考えにくく、本第２実施形態の液体処理
システムで処理した処理水による希釈効果が現れている
ものと考えられる。

【０１５１】また、液体処理システムで処理した後の第
２沈殿装置７４ｂの出口では、燐含有量が０．０６８〜
１．３ｍｇ／ｌとなり、燐除去率は、最良で約９９．９
％であり、最悪で９９．７％であった。燐の除去率につ
いても流入濃度との相関関係は認められなかった。 ４）大腸菌群数について 原水では、大腸菌群数が２４００００〜９０００００個
／ｃｍ³ であったが、浮遊物除去装置７１の出口では、
１６００００〜２５００００個／ｃｍ³ となり、第２沈
殿装置７４ｂの出口では、０個／ｃｍ³ となった。この
ため、本第２実施形態の液体処理システムによれば、大
腸菌は原水の大腸菌群数にかかわらずほぼ１００％除去
できることが認められた。 ５）その他の分析結果について 水素イオン濃度については、原水では６．５と酸性値を
示していたが、処理後の放流水では７．４とアルカリ値
を示すようになった。また、酸化還元電位については、
原水では−２９０ｍＶであったが、放流水では１８０ｍ
Ｖとなった。さらに、蒸発残留物（ＴＳＳ）について
は、原水では１９０００ｍｇ／ｌであったのが、処理後
の放流水では３３０ｍｇ／ｌにまで減少した。また、臭
気については、浮遊物除去装置７１から凝集装置７２に
流入された時点で処理され、９０％以上が消臭される。
浮上物は、凝集装置７２における高電圧分解作用により
ほとんど無臭状態になり、凝集加速装置７３で９９％消
臭される。

【０１５２】したがって、本発明の第２実施形態によれ
ば、集中制御装置７６を用いた簡単な操作により原水に
含まれる水溶性有機物や微生物を凝集分離および殺菌し
て迅速かつ確実に除去できるとともに、この処理に伴っ
て脱臭および脱色をも行い、さらに極めて細分化された
水分子からなる活性水であって安定的な水を生成するこ
とができるため、この活性水をそのまま放流することは
もちろんのこと、動物の飲料水や植物に与える水として
利用すれば、動植物の成長に著しく効果的である。

【０１５３】また、水処理に必要な設備を小規模化する
ことができるとともに消費電力を少なくできるため、イ
ニシャルコストおよびランニングコストを低廉化でき
る。

【０１５４】つぎに、本発明の液体処理システムおよび
液体処理方法の第３実施形態について図２８乃至図３１
を参照しつつ説明する。

【０１５５】なお、本第３実施形態の構成のうち、前述
した各実施形態の構成と同一または同等の構成について
は、同一の符号を付し、再度の説明を省略する。

【０１５６】本第３実施形態の特徴は、前述した第１実
施形態および第２実施形態の液体処理システムに前処理
システム１２５を追加配置した点にある。すなわち、本
液体処理システムにより処理を必要とする汚水等の原水
は多種多様であり、例えば、汚れの程度が軽い汚水であ
れば、前述の各実施形態の液体処理システムを使用する
までもなく、簡易な処理装置により十分な浄化効果を発
揮できる場合があり、逆に、汚れの程度が極めてひどい
汚水であれば、前述の各実施形態の液体処理システムに
直接その汚水を処理させたのでは、負担が大きく効率的
でない場合がある。

【０１５７】そこで、本第３実施形態の液体処理システ
ムは、液体処理システムとして単独で使用することが可
能であり、かつ、汚れのひどい汚水を処理する場合には
前述の各実施形態の液体処理システムによる処理の前に
予備的に汚水を処理することができる前処理システム１
２５を設けたことを特徴としている。

【０１５８】図２８および図２９に示すように、前記前
処理システム１２５は、主として、処理水を磁界中でミ
キシングする１次凝集装置１２６と、凝集物を水分子か
ら電気的に分離する帯電化急速分離装置１２７と、高電
圧印加および高周波電磁波の発信により処理水を活性化
させる活性水生成装置１２８とから構成される。

【０１５９】これら前処理システム１２５を構成する各
装置について、より具体的に説明する。

【０１６０】前記１次凝集装置１２６には、原水が流入
される１次凝集タンク１３０が配設されている。この１
次凝集タンク１３０の底部には、原水を流入するための
１次原水流入パイプ１３１が連結されている。また、前
記１次凝集タンク１３０の内側中央位置には、底部から
天井部にかけて凝集用回転軸１３２が延在されており、
この凝集用回転軸１３２には、底部から２／３の高さに
かけて磁界ミキシング手段たる磁力素子１３３が埋め込
まれた回転羽根１３４が取り付けられている。この磁力
素子１３３の磁力の大きさは、小さくてもある程度の効
果を発揮できると考えられるが、本第３実施形態では、
確実にコロイド粒子の凝集効果を発揮させる観点から、
約３０００Ｇａｕｓｓ〜１６０００Ｇａｕｓｓ程度、よ
り好ましくは約１１０００Ｇａｕｓｓに設定しており、
磁力素子１３３としてネオジューム素子１３３を使用し
ている。このネオジューム素子１３３を埋設した回転羽
根１３４は、前述の各実施形態において図８により説明
したネオジューム素子羽根３２とほぼ同等の構成を有し
ている。すなわち、前記ネオジューム素子１３３が、螺
旋状にねじられたセラミック平板からなる回転羽根１３
４の幅方向の端部に沿って、処理水の流通方向に「ＮＮ
ＳＳＮＮＳＳ・・・」の順に交互に埋設されている。

【０１６１】このようなネオジューム素子１３３により
磁界がかけられ、さらに前記回転羽根１３４によりミキ
シングされると、処理水中の水分子およびコロイド粒子
が細分化されて電荷を帯びるに至り、それぞれ分離凝集
される。

【０１６２】また、前記１次凝集タンク１３０内におけ
る前記凝集用回転軸１３２および回転羽根１３４の周囲
には、処理水が流通する経路を確保するための円筒状通
路１３５が形成されている。そして、この円筒状通路１
３５の底部から約２／３より上方部分、つまり最上部に
位置する回転羽根１３４よりも上方部分には、電気的分
離手段の１つである１辺が約５ｍｍのメッシュ状円筒板
１３６が形成されており、直流電圧が印加されるように
なっている。この直流電圧は、任意に定めてよいが、本
第３実施形態では効果的に凝集物を吸着させる点に鑑み
て、５５Ｖ，３Ａの直流電圧を印加するようになってい
る。前記メッシュ状円筒板１３６は、回転羽根１３４の
ミキシングにより帯電化された凝集物のうち径の大きい
ものを直流電圧を印加することで電気的に吸着するよう
になっている。

【０１６３】また、前記１次凝集処理タンクには、底部
に沈殿した凝集物を吸引するためのエアーリフター１３
７，１３７が複数個配設されている。そして、このエア
ーリフター１３７，１３７により吸引された凝集物は、
前述した濃縮装置７５へ移送されたり、図示しない原水
槽へ返送されるようになっている。

【０１６４】つぎに、帯電化急速分離装置１２７につい
て説明する。

【０１６５】この帯電化急速分離装置１２７は、処理水
の流通方向に延在された有底の直方体筒状の急速分離タ
ンク１４０を有しており、前記１次凝集処理装置と連通
パイプ１４１ａにより連結されている。前記急速分離タ
ンク１４０内には、メッシュ孔の大きさが異なる複数枚
のメッシュ状平板１４２が処理水の流通方向に対して直
角に所定間隔をおいて配置されている。

【０１６６】各メッシュ状平板１４２のメッシュ孔の大
きさおよび枚数は、処理水の汚れに応じて任意に定めて
良いが、本第３実施形態では、凝集物を効率的に除去す
るために、１辺が５ｍｍ、４ｍｍ，３ｍｍ，２ｍｍおよ
び１ｍｍに形成された５種類のメッシュ状平板１４２を
用意し、穴の大きいメッシュ状平板１４２から小さいメ
ッシュ状平板１４２へ順に処理水流入側から配置してい
る。これらの各メッシュ状平板１４２の材質は、高強度
および防触の観点からチタン合金が使用されている。

【０１６７】また、前記各メッシュ状平板１４２には、
電気的分離手段を構成するために、高電圧パルス発生器
１１５が連結されており、各網目には、任意に設定され
た高電圧電流、本第３実施形態では、５ｍＡ〜３０ｍＡ
の電流であって１０ｋ〜６０ｋＶの電圧、より好ましく
は２０ｍＡの電流であって１０ｋＶの電圧が印加される
ようになっている。これらのメッシュ状平板１４２は、
１次凝集装置１２６において帯電荷された凝集物を電気
的に吸着して水分子から急速に分離するようになってい
る。

【０１６８】そして、メッシュ状平板１４２に吸着した
凝集物を取り除く場合には、メッシュ状平板１４２に印
加している高電圧電流の電極を切り換えるとともに、水
流を処理水の流通方向と逆方向に噴出させて、メッシュ
状平板１４２から凝集物を剥離するようになっている。
このようにして剥離された凝集物は、急速分離タンク１
４０の底部に沈殿するため、底部に設けられた排出口１
４３からバキュームポンプ１４４などにより吸引して排
出するようになっている。

【０１６９】つぎに、前記活性水生成装置１２８につい
て説明する。

【０１７０】この活性水生成装置１２８には、前記帯電
化急速分離装置１２７と連通パイプ１４１ｂで連結され
ているとともに前記帯電化急速分離装置１２７により凝
集物除去処理が行われた後の処理水を貯留する活性水生
成タンク１４６が配設されている。この活性水生成タン
ク１４６の内部には、交流高電圧印加手段である交流高
電圧電極１４７が配設されているとともに、高周域電磁
波発生手段である電磁波発信体１４８が配設されてい
る。

【０１７１】前記交流高電圧電極１４７は、陽極と陰極
とがそれぞれ対向するように配設されており、交流高電
圧発生器１４９に連結されている。この交流高電圧発生
器１４９は、所定の電圧、本第３実施形態では帯電化お
よび細胞破壊の効果を充分発揮できる範囲を考慮して、
約１０ｋＶ〜３０ｋＶ、より好ましくは２０ｋＶの電圧
を印加するようになっている。また、この交流電圧の切
換周波数は、約６００ｋＨｚ〜１８００ｋＨｚ、本第３
実施形態では９７０ｋＨｚとされている。

【０１７２】なお、前記交流高電圧電極１４７は、簡易
な構成とするために２電極方式を採用しているが、交流
高電圧電極１４７の摩耗を防止するとともに活性水生成
タンク１４６内での帯電荷および細胞破壊の処理範囲を
広げることに重点を置いて、第２実施形態において説明
したような、いわゆる３電極方式を採用してもよい。

【０１７３】また、前記交流高電圧電極１４７は、１セ
ットのみを配設するようにしてもよいが、複数セット配
設するようにして、処理水の濃度や水量、種類等に応じ
て最適な処理を行うようになっている。

【０１７４】このように処理水に対して高周波数の高電
圧を印加すると、この高電圧により生じる電界が、処理
水中の水溶性有機物および微生物のコロイド粒子および
水分子を帯電荷させてコロイド粒子を凝集させ、さら
に、処理水中の水溶性有機物および微生物の細胞を破壊
して大腸菌等を死滅するようになっている。

【０１７５】つぎに、前記電磁波発信体１４８について
説明する。

【０１７６】この電磁波発信体１４８は、活性水生成タ
ンク１４６内の上下位置において相互に対向するように
配設されており、外部に設けられた高周域の電磁波発生
器１５０に連結されている。この電磁波発生器１５０
は、水溶性有機物を完全に分離させる効果を充分発揮さ
せる観点から、約２５０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ、より好
ましくは２７０ＭＨｚの周波数の電磁波を発信するよう
になっている。この高周域の電磁波は、高周波電界によ
る誘導プラズマを発生し、処理水と最適に共振して水溶
性有機物の吸着性を促進させるようになっている。この
作用により水溶性有機物は水分子に再び溶け込むことが
なくなり完全分離されるようになっている。

【０１７７】また、前記活性水生成タンク１４６内の底
部には、中空管状の気泡吹出用支持軸１５１が垂直に立
てられており、この気泡吹出用支持軸１５１の中空部に
は、気泡吹出用回転軸１５２が配設されている。この気
泡吹出用回転軸１５２の基端部には、回転駆動モータ１
５３の駆動軸１５３ａが連結されており前記気泡吹出用
回転軸１５２を回転させるようになっているとともに、
前記気泡吹出用回転軸１５２の先端部には、先端から気
泡を吹き出すための気泡吹出ノズル１５４が取り付けら
れている。また、前記気泡吹出ノズル１５４には、前記
気泡吹出用回転軸１５２を介してコンプレッサー１５５
が連結されており、圧縮されたミクロ単位の気泡が吹き
出るようになっている。したがって、前記気泡吹出ノズ
ル１５４が回転しつつミクロ単位の気泡を吹き出すこと
によって、前記活性水生成タンク内の処理水を掻き混ぜ
て電荷状態を均一化させるようになっている。

【０１７８】このように高電圧を印加するとともに高周
波の電磁波を発信することにより、処理水は、極めて微
細な分子に細分化されるとともに帯電荷状態に保持され
るため、いわゆる活性水としての機能を果たし、例え
ば、この活性水を原水にそのまま混入するだけで酸化還
元反応を起こし、ＢＯＤやＣＯＤをガス化するなどの効
果を生じて汚れを分解凝集することができる。

【０１７９】そして、前記前処理システム１２５によっ
て活性化された処理水は、第１実施形態であれば濾過処
理手段へ、第２実施形態であれば図２８に示すように浮
遊物除去装置７１へと移送されて、順次浄化処理が行わ
れる。

【０１８０】なお、本第３実施形態における集中制御手
段たる集中制御装置１５６には、図３０および図３１に
示すように、第１実施形態あるいは第２実施形態におけ
る集中制御装置１３，７６の構成に加えて、前処理シス
テム１２５を制御するために、回転羽根１３４の回転駆
動やエアーリフター１３７，１３７の吸引およびメッシ
ュ状円筒板１３６の電圧を制御する１次凝集装置制御部
１５７と、メッシュ状平板１４２に印加する交流電圧を
制御する帯電化急速分離装置制御部１５８と、交流高電
圧電極１４７の交流電圧や電磁波発信体１４８の電磁波
および気泡吹出ノズル１５４の気泡の噴出をそれぞれ制
御する活性水生成装置制御部１５９とが配設されてい
る。この集中制御装置１５６により、原水の汚れの程度
に応じて前処理システム１２５を任意に駆動あるいは停
止することができるようになっている。

【０１８１】つぎに、本第３実施形態の前処理システム
１２５による液体処理方法について説明する。

【０１８２】本第３実施形態の前処理システム１２５に
よる液体処理方法は、第１段階として、コロイド粒子を
含む原水を約３０００Ｇａｕｓｓ〜１６０００Ｇａｕｓ
ｓ程度、より好ましくは約１１０００Ｇａｕｓｓの磁界
中において回転羽根１３４などによりミキシングする。
これにより、原水中の水分子およびコロイド粒子を細分
化させて、それぞれを分離凝集するようになっている。

【０１８３】続いて第２段階として、前記磁界中のミキ
シング作用により帯電荷されて凝集された凝集物に対し
て、５ｍＡ〜３０ｍＡの電流であって１０ｋ〜６０ｋＶ
の電圧、より好ましくは２０ｍＡの電流であって１０ｋ
Ｖの高電圧を印加する。これにより帯電状態にある凝集
物を電気的に吸着して水分子から急速に分離させる。

【０１８４】続いて第３段階として、凝集物が除去され
た処理水に対して、約１０ｋＶ〜３０ｋＶ、より好まし
くは２０ｋＶの交流電圧を約６００ｋＨｚ〜１８００ｋ
Ｈｚ、より好ましくは９７０ｋＨｚの周波数で切り換え
つつ印加する。これにより、処理水中に残存する水溶性
有機物および微生物の細胞を破壊して大腸菌等を死滅さ
せるとともに、それらのコロイド粒子あるいは水分子を
帯電荷させてコロイド粒子の凝集を一層促進させる。

【０１８５】また、第４段階として、処理水に対して、
約２５０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ、より好ましくは２７０
ＭＨｚの周波数の電磁波を発信する。この高周域の電磁
波により誘導プラズマが発生し、処理水と最適に共振し
て水溶性有機物の吸着性を促進させ、水溶性有機物と水
分子とを完全に分離し、両者が再び溶け込むことをなく
することができる。

【０１８６】なお、前記第３段階と前記第４段階とは、
いずれを先に行っても本実施形態の効果を発揮すること
ができる。

【０１８７】したがって、本第３実施形態の液体処理シ
ステムおよびこれによる液体処理方法によれば、第１実
施形態および第２実施形態による各効果に加えて、前処
理システム１２５が予め原水を浄化処理するため、極め
て汚れている汚水であっても各処理装置に及ぼす負担を
軽減して、より確実に浄化処理を行うことができる。

【０１８８】また、前処理システム１２５を単独で使用
した場合であっても、ＣＯＤやＢＯＤ等の水溶性有機物
を約８０％除去することができるし、汚れの軽い汚水で
あれば充分所望の浄化効果を発揮することができる。

【０１８９】なお、本発明は前述した各実施の形態に限
定されるものではなく、必要に応じて種々変更すること
が可能である。

【０１９０】たとえば、前述した本発明の第１実施形態
における処理水の分離凝集処理手段は、第１分離処理手
段２および第１凝集処理手段３と、第２分離処理手段５
および第２凝集処理手段７とに分けて２度の分離凝集処
理を行っているが、有機物濃度が低い処理水を浄化する
場合には、１つにまとめて１度の分離凝集処理としても
よいし、逆に高い濃度の処理水を浄化する場合には分離
凝集処理手段をさらに増やすようにしてもよい。

【０１９１】また、本発明の第２実施形態の凝集装置７
２および凝集加速装置７３における交流高電圧電極８６
および直流高電圧電極９２は、それぞれ１つのタンク内
に配設してあるが、別個のタンクに配設するようにして
もよい。

【０１９２】さらに、前述した本発明の第１実施形態お
よび第２実施形態は、水処理システムを構成する各処理
手段について説明したが、各処理手段は水処理システム
としてだけではなく、単独の処理装置としても使用する
ことが可能であり、単独であっても各処理の効果を発揮
することができるものである。

【０１９３】

【発明の効果】以上述べたように請求項１に係る液体処
理方法によれば、簡単な操作により液体中の水溶性有機
物や微生物のコロイド粒子を確実に除去できるととも
に、コロイド粒子の凝集物を液体分子から完全に分離さ
せられ、さらに、液体分子を細分化して帯電状態に保持
させることができる。

【０１９４】また、請求項２に係る液体処理システムに
よれば、磁界ミキシング手段が液体分子およびコロイド
粒子を細分化して帯電荷させるとともにコロイド粒子同
士を凝集し、電気的分離手段が凝集物を確実かつ急速に
液体分子から分離し、さらに、交流高電圧印加手段が液
体分子およびコロイド粒子をより微細な状態で帯電化
し、高周域電磁波発信手段が凝集物と液体分子とを完全
に分離するため、活性化された液体を生成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る液体処理システムの第１実施形
態を示すフロー図

【図２】 本発明に係る液体処理システムの第１実施形
態の主要部を示す平面図

【図３】 図２のＩ−Ｉ断面図

【図４】 図２のＩＩ−ＩＩ方向からみた説明図

【図５】 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向からみた説明図

【図６】 図２のＩＶ−ＩＶ断面図

【図７】 本発明に係る液体処理システムの第１実施形
態における第１分離処理手段と第１凝集処理手段を示す
模式図

【図８】 本第１実施形態および本第２実施形態におけ
る細分帯電荷処理手段の要部を示す説明図

【図９】 本第１実施形態および本第２実施形態におけ
る脱臭処理手段の要部を示す説明図

【図１０】 本発明に係る液体処理システムの第１実施
形態における高電圧パルス処理手段を示す説明図

【図１１】 本第１実施形態における高電圧パルス処理
手段において印加される電圧パターンを示す説明図

【図１２】 本第１実施形態における高電圧パルス処理
手段において印加される電圧パターンを示す説明図

【図１３】 本第１実施形態における高電圧パルス処理
手段の処理による処理水の分子状態を示す説明図

【図１４】 本第１実施形態における集中制御手段を示
すブロック図

【図１５】 本発明に係る液体処理システムの第２実施
形態を示すフロー図

【図１６】 本発明に係る液体処理システムの第２実施
形態の主要部を示す正面図

【図１７】 図１６の平面図

【図１８】 図１６の左側面図

【図１９】 図１６の右側面図

【図２０】 図１６の背面図

【図２１】 本第２実施形態における凝集装置および凝
集加速装置によりコロイド粒子が分離凝集されるメカニ
ズムを示す説明図

【図２２】 本第２実施形態における凝集装置および凝
集加速装置出の処理により発生するＯＨラジカルの発生
を示す化学式

【図２３】 本第２実施形態における第１沈殿装置およ
び第２沈殿装置の主要部を示す説明図

【図２４】 本第２実施形態における第１沈殿装置およ
び第２沈殿装置の電気的分離膜を示す説明図

【図２５】 本第２実施形態における集中制御装置を示
すブロック図

【図２６】 本第２実施形態により養豚排水を処理した
ときの実証試験結果であって原水、凝集装置入口および
第２沈殿装置出口における水溶性有機物等の量を示す表

【図２７】 本第２実施形態により養豚排水を処理した
ときの実証試験結果のうち第３回目の結果について各装
置出口における水溶性有機物等の量を示す表

【図２８】 本発明に係る液体処理システムの第３実施
形態の１実施例を示す主要部の平面図

【図２９】 本第３実施形態の液体処理システムにおけ
る前処理システムを示す図２８の左側面図

【図３０】 本第３実施形態の液体処理システムの集中
制御装置について、第１実施形態の液体処理システムに
前処理システムを加えた実施例を示すブロック図

【図３１】 本第３実施形態の液体処理システムの集中
制御装置について、第２実施形態の液体処理システムに
前処理システムを加えた実施例を示すブロック図

【図３２】 従来の水処理システムを示すフロー図

【符号の説明】

１ 濾過処理手段 ２ 第１分離処理手段 ３ 第１凝集処理手段 ４ 細分帯電荷処理手段 ５ 第２分離処理手段 ６ 脱臭処理手段 ７ 第２凝集処理手段 ８ 高電圧パルス処理手段 ９ 凝集物排出処理手段 １０ 水分子細分化処理手段 １１ 酸化還元処理手段 １２ 脱水処理手段 １３ 集中制御手段 ２４ 第１マイクロ波発振管体 ２６ 第１凝集処理タンク ２７ 第１低周域超音波発振体 ３５ 第２マイクロ波発振管体 ３８ 脱臭処理パイプ ３９ 高周域超音波発振器 ４１ 第２凝集処理パイプ ４３ 第２低周域超音波発振体 ４５ 高電圧パルス処理パイプ ５１ 細分化処理タンク ７２ 凝集装置 ７３ 凝集加速装置 ７４ａ 第１沈殿装置 ７４ｂ 第２沈殿装置 ８５ 帯電荷・細胞破壊処理手段 ９１ 酸化還元処理手段 ９２ 直流高電圧電極 ９６ マイクロ波分離処理手段 ９９ 第１超音波凝集処理手段 １０２ 完全分離処理手段 １０８ 第２超音波凝集処理手段 １０９ 超音波発振体 １１３ 凝集物沈殿処理手段 １１４ 電気的分離膜 １２５ 前処理システム １２６ １次凝集装置 １２７ 帯電化急速分離装置 １２８ 活性水生成装置 １３３ 磁力素子（ネオジューム素子） １３４ 回転羽根 １３６ メッシュ状円筒板 １４２ メッシュ状平板 １４７ 交流高電圧電極 １４８ 電磁波発信体 １４９ 交流高電圧発生器 １５０ 電磁波発生器 １５４ 気泡吹出ノズル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水溶性有機物や微生物等のコロイド粒子
   を含む液体を磁界中においてミキシング処理し、この処
   理後の液体を電圧が印加されたメッシュ状部材に通過さ
   せ、さらに前記液体に交流高電圧を印加するとともに高
   周域の電磁波を発信するようにしたことを特徴とする液
   体処理方法。
2. 【請求項２】 コロイド粒子を含む液体を磁界中におい
   てミキシング処理する磁界ミキシング手段と、コロイド
   粒子の凝集物を含む液体を電圧が印加されたメッシュ状
   部材に通過させて凝集物を電気的に吸着して液体分子か
   ら分離する電気的分離手段と、前記液体に交流高電圧を
   印加する交流高電圧印加手段と、前記液体に高周域の電
   磁波を発信する高周域電磁波発信手段とを有することを
   特徴とする液体処理システム。