JP2002102894A

JP2002102894A - 水分子集団の微小化による水質浄化及びヘドロ層の削減方法

Info

Publication number: JP2002102894A
Application number: JP2000338295A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiko Nishikawa; 三彦西川; Yasuaki Maeda; 泰昭前田
Original assignee: MICRO AQUA KK
Current assignee: MICRO AQUA KK
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2000-09-28
Publication date: 2002-04-09

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】簡便な装置で設備費用及び運転費用を抑えなが
ら、なおかつ確実な水質浄化とヘドロ層削減を達成す
る。【解決手段】活性エアー発生装置２により電磁場を通過
した空気と対象水を気液混合する事により、微細気泡１
０を対象水に拡散すると共に水域全体に電磁場を創り出
す。これにより、気泡による溶存酸素の増加及び電磁場
の作用により対象水が浄化されると共にヘドロ層１２を
も分解により削減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、汚濁した水質の改
善、良好な水質の維持、及びヘドロ削減処理に用いる水
質浄化処理方法に関する発明である。

【０００２】

【従来の技術】水質浄化法は一般に下記の様な手法があ
る。１浚渫汚濁水や魚類等を移動し、底泥部を乾燥させ、原地盤と
共に汚濁原因となるヘドロ層を域外へ排出するが、底泥
を１００％排除することは技術的に不可能と言われ、時
間の経過と共に、原地盤に浸透していた汚濁物が溶出
し、清水を注入したとしても、当初の短期間の浄化効果
しか期待できない。汚濁水を残したままの浚渫では不完
全となり、当初効果すら期待出来ない。水質浄化効果を
目指した浚渫は悉く失敗しているのが現状である。２濾過循環微生物処理、砂等各種濾剤を使用した濾過器により、生
物的・物理的・触媒的作用により、汚濁物質を水域から
排除する。プール・水族館等の小規模の浄化対象に対し
ては１日の循環頻度をあげることにより、浄化効果を向
上させることができる。湖沼・池など一定規模以上の濾
過循環では、汚濁水を均一に濾過器に引き込むことは困
難となり、残された汚濁水の腐敗も進行し、殆ど成功の
事例を見ない。浄化効果を発揮するには最低でも１日３
回以上対象水を循環させなくてはならず、設備が高額
で、設置面積も必要となり、濾材の洗浄、滅菌等維持管
理費用も高額となる。３加圧浮上法酸に鉄・アルミなどの金属イオンを溶かした凝集剤で、
水中の汚濁物質を凝集し、微細気泡等により、浮上さ
せ、汚濁物質を域外に排出する。短時間で顕著な浄化効
果を発揮することができるが、効果が持続せず、３〜７
日間で消滅する。４微生物散布法ＥＭ菌等、浄化効果の強い微生物を、汚濁水に注入し、
浄化を図るものであるが、外部からの持ち込みとなり、
地元の生息菌と競合し、当初効果はみられるものの、効
果の持続性がない。５生物担体曝気法微生物の棲息槽で接触曝気する方法で、設置する用地が
あれば、循環濾過に対し安価である。しかしＢＯＤの改
善が主で、透視度の改善は期待できず、汚泥処理も必要
となる。６表層水、低層水撹拌法対象水の表層水と低層水を気泡の力で撹拌する浄化法
で、低層部の好気化を図れるが、積極的な浄化は期待出
来ず、底泥部の窒素・リンなどを巻き上げることから、
アオコの発生を誘発する危険もある。以上のように、既
存浄化方法では、確実に水質浄化を図り得るものは見当
たらないのが現状である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】大気の汚染、生活排
水、有害塩素系化合物・重金属が混入した工場排水、農
薬・化学肥料を伴った農業排水等の流入により、年々水
辺環境が汚染が進行し、水質は汚濁し、ヘドロの堆積を
招来している。既存の水処理技術では確実な水質浄化を
図ることが出来ず、かつ高額でもある。

【０００４】本発明は、シンプルな設備で、イニシャル
・ランニングとも低コストに押さえ、確実な水質浄化と
共にヘドロ層迄を削減することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこのシステムは図１で示すように、循環ポンプ５気液を混合し、微細な気泡が混入した汚濁液とする気
液混合装置３誘導電流発生装置・強力な永久磁石・遠赤外線発生装
置を内臓し、空気中の水分や酸素などの常磁性体に遠赤
外線作用を持った大量の電磁場を供給し、空気を活性エ
アーとする活性エアー発生装置２電磁場の供給を制御する特殊配電盤１汚濁水吸入時の粗ゴミ吸入防止用ストレーナー４の〜と電設・配管材料で構成され、システムはコン
パクトで設置場所を取らないことから低コストを実現
し、維持管理も基本的に電気代のみで済む。別途、水中
のリンを抑制するため、マグネシウムを主とした金属イ
オン水溶液を適宜使用する。

【０００６】

【図１】

【０００７】汚濁物質やヘドロ成分は、水素結合で結ば
れた水分子集団の間隙に入り込み、水と結びつき汚濁の
原因となっている。ヘドロは水分・有機物・無機物で構
成され、水分が８０％以上を占め、水質汚濁を招く原因
となる。本発明は、水域全体に動的な電磁場を創り、水
分子運動を刺激し、運動エネルギーを高めることによ
り、水素結合の解離を促進し、水分子集団に包まれた汚
濁物質を水分子集団から解放する。同様に大きな水分子
集団の水素結合を解離し易くし、水分子集団を微小化す
る。

【０００８】循環ポンプを稼動させ，汚濁水を循環する
と、ポンプの吐出側に設置された気液混合装置に負圧が
生じ、活性エアー発生装置からの電磁場を帯びた活性エ
アーを吸入する。気液混合装置内で、汚濁水と大量の電
磁場を伴った活性エアーとが混合し、吐出口より、微細
な気泡が混入した汚濁水となって噴出し、水域全体に水
流を作り、″死に水地域″を無くしながら拡散する。

【０００９】汚濁水中に拡散した微細な気泡は、長く水
中にとどまるため、溶存酸素を増やし、好気性微生物の
繁殖を促す。アオコなどにみられる代謝活動として、ア
ンモニア、亜硝酸以外に直接水中の窒素を体内に取り入
れようとする窒素還元反応も豊富な溶存酸素が阻害。

【００１０】気泡に含まれていた空気は電磁場を帯び、
水域に作用すると、水域全体に弱い電磁場を作り出す。

【００１１】微細な気泡が破裂する際に発生する電子も
水域全体の電磁場形成を促進する（レナード効果）。

【００１２】水を構成する水分子は磁石のような働きを
する＋，−を持った双極子であり、液体状態の水では水
分子間は、＋、−極の結びつきにより弱い水素結合力で
結ばれ、５〜１０個の水分子集団（クラスター）を形
成している。水域全体にこのような動的な電磁場作用が
掛かることにより、電磁場の中の電子（ｅ−）と水分子
との間には、クーロン力が働き、水分子は絶えず電子に
向かって水分子のＨ＋を向けるという配列になる。

【００１３】一旦配列が変われば、次々と水分子の配列
が変わり、激しい熱運動が生じ、水素結合が解離し易く
なり、小さなクラスターとなる。

【００１４】大きなクラスターに包まれていた不純物や
水溶性不純物は、水素結合の解離により、水から放出さ
れる。水から放出された疎水性物質間では、疎水性物質
のみで集まるという疎水性相互作用（ミセル化）が生
じ、凝集する。水中で凝集した疎水性物質は、気体・液
体の界面に移行する傾向があり、溶存酸素が多い水面、
もしくは気泡の表面に付着して浮上し、豊富な溶存酸素
により、微生物分解が促進される。

【００１５】コロイド状で浮遊している汚濁物質やヘド
ロ層にも同様の力が働き、水と結合している親水基の水
素結合が外れ、疎水性物質として水から解離し易くな
る。

【００１６】本来中性である疏水性物質や浮遊物質内で
も、電磁場の中では、＋、−の分極化現象が生じ、小磁
石のように汚濁物同士が弱いながらも、凝集する。

【００１７】アオコ等の藍藻類や珪藻類が光合成で細胞
内に取り込む水中の炭酸ガス（ＨＣＯ_３ ⁻）も同様に電
磁場があると解離し易くなり、ＣＯ_２となって水中から
放出され、光合成を阻害することから、藻類の増殖を抑
止する。

【００１８】水域全体に電磁場の作用が起こることによ
り、汚濁水中に溶け込んでいた土壌成分や、有機物・無
機物・ダイオキシン類・農薬等の塩素系化学物質の浮遊
物質（ＳＳ）が凝集し、重さによって気液界面に押し出
されたり、沈殿し、透明度が改善される。

【００１９】小さなクラスターとなった″水″は浸透性
・運搬性に優れ、底泥層にまで入り込み、電磁場の作用
を働かすことができるため、ヘドロ層を構成している成
分の８０％以上を占める水分子とヘドロ成分との水素結
合も解離し、ヘドロ体積そのものが大幅に減少する。さ
らに気液の混合により、底泥部まで溶存酸素率が向上
し、好気性菌の繁殖を促し、繁殖した微生物により、成
分中の有機物は分解される。有機物を分解した微生物も
死滅するが、微生物の体重の８０％以上が水分であるた
め、ヘドロの体積はさらに縮小する。

【００２０】活性エアー発生装置で発生する電磁場は遠
赤外線の波長に調整してあり、遠赤外線の波長に共振し
やすいアンモニア等の窒素化合物は、光触媒の作用とし
て知られているように分解・排除される。

【００２１】水中のリンは、マグネシウムイオンを主と
した金属イオン水溶液を気液混合装置に注入し、固定化
し、水中への溶出を防ぐ。

【００２２】本発明は、従来の水質浄化処理とは異な
り、浄化水域全体を処理槽と見なし、水流を作り、溶存
酸素を高め、遠赤外線作用を持った電磁場を水域全体に
作り出し、富栄養化を防ぎ、ヘドロ層を削減し、微生物
による分解を促し、アオコ等の発生を抑止することによ
り、臭気の無い、透明度に優れた清澄な水辺環境を作
る。本発明の実証例として、大阪府立大学との共同研究
による水質浄化推移表を表１，２に示す。

【００２３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を発揮する。

【００２４】汚濁した水辺環境の浄化

【００２５】河川・湖沼・ダム・ため池等のヘドロ除去

【００２６】下水最終処理水の浄化

【００２７】浄水場の水質改善

【００２８】臭気の改善

【図面の簡単な説明】

【図１】水質浄化システムのフローと水質の浄化に用い
るシステム設置概念図を示す。

【符号の説明】

１特殊配電盤２活性エアー発生装置３微細気泡発生装置４ストレーナー５水中ポンプ６キャブタイヤ７エアーパイプ８エアーの流れ方向９対象水の流入１０微細気泡１１水面１２ヘドロ層

【表１】

【表２】

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年１２月１３日（２０００．１２．
１３）

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】水質浄化システムに用いるシステム設置概念図
を示す。特殊配電盤（１）と一体となった活性エアー発
生装置（２）を陸上部に設置し、水中ポンプ（５）の吸
入側にストレーナー（４）、吐出側に微細気泡発生装置
（３）を取り付け、水中に設置する。場所等の制約によ
り、特殊配電盤（１）と活性エアー発生装置（２）を分
離して設置することもある。活性エアー発生装置（２）
の下部と微細気泡発生装置（３）上部のエアー吸入口を
エアーパイプ（７）で接続する。特殊配電盤（１）と水
中ポンプ（５）をキャブタイヤ（６）でつなぎ、水中ポ
ンプ（５）を制御し、電磁場作用の強弱は特殊配電盤
（１）とエアー吸入口に取り付けたバルブ操作によりコ
ントロールする。水中ポンプ（５）を稼動させると、ス
トレーナー（４）から対象汚濁水を吸引し、水中ポンプ
（５）の吐出口より、微細気泡発生装置（３）を通過し
て、対象水中に吐出する。この時、微細気泡発生装置
（３）の中で負圧が生じ、エアーパイプ（７）から空気
を吸引する。吸引する空気は全量活性エアー発生装置
（２）を通過し、電磁場作用を受ける。微細気泡発生装
置（３）内で汚濁対象水と電磁場作用を受けた空気が気
液混合し、微細気泡（１０）を伴った汚濁水となって、
対象水域に吐出する。大阪府立大学との産学共同研究に
よる実証実験では、以上の浄化システムを８，７５５ｍ
^２の構内池で稼動させることにより、１週間後、アンモ
ニア態窒素は、０．８ｍｇ／Ｌから０．１ｍｇ／Ｌ以
下、アオコの指標となるクロロフイルａも１０２μｇ／
Ｌから５３ｍｇ／Ｌとなり、その後も減少し続け、夏場
のアオコが全く発生しなくなった。４ヶ月後には汚濁指
標となるＣＯＤは２５．２ｍｇ／Ｌから８．２ｍｇ／
Ｌ、浮遊物質量は２９ｍｇ／Ｌから１０ｍｇ／Ｌ、全窒
素は２．３ｍｇ／Ｌから１．０ｍｇ／Ｌとなり、当初１
５ｃｍの透視度が５２ｃｍと大幅に改善し、現在も浄化
がさらに促進されつつあり顕著な効果を実証している。

【符号の説明】１特殊配電盤２活性エアー発生装置３微細気泡発生装置４ストレーナー５水中ポンプ６キャブタイヤ７エアーパイプ８エアーの流れ方向９対象水の流入１０微細気泡１１水面１２ヘドロ層

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電磁場を通過した空気と対象水を気液混合
し、微細な気泡として、対象水に拡散し、水質を浄化
し、同時にヘドロ層も削減する浄化処理法。
【請求項２】請求項１で使用する、誘導電流発生装置・
強力な永久磁石・遠赤外線発生装置を内臓し、空気中の
水分や酸素などの常磁性体に遠赤外線作用を持った大量
の電磁場を供給する技術。