JP2002143856A

JP2002143856A - 水質浄化処理装置

Info

Publication number: JP2002143856A
Application number: JP2000340618A
Authority: JP
Inventors: Takanari Nabeshima; 隆成鍋嶌; Takeshi Nakajima; 竹志中島
Original assignee: ECOLOGY GIKEN KK
Current assignee: ECOLOGY GIKEN KK
Priority date: 2000-11-08
Filing date: 2000-11-08
Publication date: 2002-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】水の摩擦や渦損が小さく、駆動手段のエネルギ
ーを泡剪断力に効率良く変換して超微細気泡を発生する
と共に、故障しにくく信頼性を向上させる。【解決手段】回転軸１１を駆動するための駆動手段５
と、回転軸１１に固定された複数の回転円板２４と、複
数の回転円板２４の外周にそれぞれ所定間隔で突設され
た磁石からなる複数のフィン部２４ｄと、円環状の板か
らなり、内周にフィン部２４ｄと対向するように複数の
溝２６ｂを設けた固定板２６とを備えた水質浄化処理装
置であって、流入口８ｂの外側に処理対象水中の塵埃等
を除去するための塵埃除去手段７を設け、回転円板の複
数のフィン部２４ｄと固定板の複数の溝２６ｂにより気
泡を剪断して超微細気泡を生成すると共に、流入した処
理対象水を磁石からなるフィン部２４ｄにより磁化する
水質浄化処理装置１とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機物等によって
汚濁・汚染された処理対象水の水質を浄化するための水
質浄化処理装置に係り、詳しくは流入口の外側に処理対
象水中の塵埃等を除去するための塵埃除去手段を設け、
内部に塵埃等が流入しないようにして故障を防止すると
共に、回転円板の複数のフィン部と固定板の複数の溝に
より気液混合液の気泡を剪断して超微細気泡を生成し、
磁石からなるフィン部により磁化することにより、処理
対象水の摩擦や渦損が小さく、駆動手段のエネルギーを
泡剪断力に効率良く変換でき、処理対象水に酸素を溶け
込みやすくする水質浄化処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の曝気による水質浄化処理方法につ
いて説明する。図９は、従来の気液混合装置の断面図で
ある。気液混合装置３１の外筒３２の上端には吸気管３
３が接続され、外筒３２の上部側面には吸水口３２ａが
穿設されている。外筒３２内には回転軸３５を介して回
転式内筒３６が回転自在に軸支されている。外筒３２の
下端には大径の円環状の導水板３７が形成され、導水板
３７の外周部には複数の支柱３８が垂下され、その下端
が水中モータ４０に固定されている。回転軸３５の回転
式内筒３６の下方部位には羽根付散水板４１が固定さ
れ、回転軸３５は水中モータ４０の軸に連結されてい
る。すなわち、水中モータ４０が駆動すると、回転軸３
５、回転式内筒３６及び羽根付散水板４１が回転するよ
うになっている。

【０００３】回転式内筒３６の直径は、例えば２７mm程
度、回転式内筒３６の外周面と外筒３２の内周面との間
の間隙ｇ₁の寸法は、例えば３〜１０mm程度とする。羽
根付散水板４１が回転すると、それと導水板３７が協同
して、遠心ポンプと同様な働きをするから、それらの周
縁部寄りが大気圧以上（正圧）となり、反対に回転式内
筒３６の下面寄りが大気圧以下（負圧）となる。そのた
め、間隙ｇ₁内も負圧となり、吸気管３３からは空気が
流入し、吸水口３２ａからは処理対象水が流入する。

【０００４】間隙ｇ₁ 内に流入した処理対象水は、回転
式内筒３６の高速回転に引きずられて高速で回転しなが
ら、降下し、激しい渦流が発生する。流入した空気は、
処理対象水に混合され、無数の微小な気泡となる。発生
した気泡は、処理対象水と共に降下して、導水板３７と
羽根付散水板４１との間の間隙ｇ₂ に流入し、羽根付散
水板４１によって更に分割され、微小化されて水平方向
に放出され、処理対象水に拡散される。

【０００５】処理対象水中に拡散された気泡は、溶存酸
素を増加させると共に、種々の有機物を効率的に酸化す
る。溶存酸素が増加することにより、処理対象水中の好
気性菌による好気性処理を促進させ、処理対象水を浄化
する。酸化された有機物は、凝集して水面に浮上する。
これを定期的に捕集し且つ除去することによって、処理
対象水に対する浄化処理がなされる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな気液混合装置３１では、次のような問題があった。（１）回転式内筒３６により激しい渦流が発生し、水の
摩擦や渦流にともなう渦損により水中モータ４０が効率
良く回転しない虞がある。（２）回転式内筒３６により発生した気泡は、導水板３
７と羽根付散水板４１との間の間隙ｇ₂ に流入し、羽根
付散水板４１によって更に分割され、微小化されるが、
気泡を効率良く剪断して超微細化することができない。（３）導水板３７と羽根付散水板４１では、あおこ等の
藻類の細胞膜を破壊することができない。（４）導水板３７と羽根付散水板４１との間の間隙ｇ₂
に処理対象水中の塵埃、特に木の葉等が詰まって、回転
式内筒３６が回転不能となり、故障しやすい。

【０００７】そこで、本発明は、水の摩擦や渦損が小さ
く、駆動手段のエネルギーを泡剪断力に効率良く変換し
て超微細気泡を発生すると共に、故障しにくく信頼性の
高い水質浄化処理装置を提供することを目的とするもの
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る水質浄化処
理装置は、処理対象水を流入させるための流入口と、空
気を吸引するための吸気口と、回転軸を駆動するための
駆動手段と、前記回転軸に固定された複数の回転円板
と、前記複数の回転円板の外周にそれぞれ所定間隔で突
設された磁石からなる複数のフィン部と、前記複数の回
転円板のそれぞれ前記処理対象水の流出方向の下流側に
設けられ、円環状の板からなり、内周に前記フィン部と
対向するように複数の溝を設けた固定板とを備えた水質
浄化処理装置であって、前記流入口の外側に処理対象水
中の塵埃等を除去するための塵埃除去手段を設け、前記
回転円板の複数のフィン部と前記固定板の複数の溝によ
り気泡を剪断して超微細気泡を生成すると共に、流入し
た処理対象水を前記磁石からなるフィン部により磁化す
ることを特徴とするものである。

【０００９】本発明に係る水質浄化処理装置では、駆動
手段により回転軸及び複数の回転円板が回転すると、吸
気管から空気を吸引すると共に、塵埃除去手段を介して
流入口から処理対象水を流入させ、回転円板の複数のフ
ィン部と固定板の複数の溝により気泡を剪断して超微細
気泡を生成する。同時に、流入した処理対象水を磁石か
らなるフィン部により磁化する。塵埃除去手段により処
理対象水中の塵埃等を除去するので、回転円板と固定板
の間に塵埃等が詰まって回転軸が回転不能になる等の故
障が発生するのを確実に防止できる。超微細気泡を生成
することにより、超微細気泡中の酸素成分が超微細気泡
を囲繞する処理対象水中に効率的に溶け込み、処理対象
水中の溶存酸素を増加させると共に、種々の有機物を効
率的に酸化する。溶存酸素が増加することにより、処理
対象水中の好気性菌による好気性処理を促進させ、処理
対象水を浄化する。酸化された有機物は、微小浮遊物質
となり、後続の超微細気泡と付着し、水面に浮上して凝
集し、浮上スカムとなる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って本発明に係る
水質浄化処理装置の実施の形態の一例を説明する。図１
は本発明に係る水質浄化処理装置を横方向にして河川・
湖沼に吊り下げた状態を示す概略図である。水質浄化処
理装置１は、河川、湖沼の水面上に浮遊する浮き袋２等
にチェーン３等によって吊り下げられて、河底・湖底か
ら間隔を有して水中内に保持されるように構成れてい
る。

【００１１】図２は本発明に係る水質浄化処理装置１の
側断面図である。水質浄化処理装置１は駆動手段である
水中モータ５と、水中モータ５で駆動される曝気ポンプ
６と、流入する処理対象水中の塵埃を除去するための塵
埃除去手段である塵埃除去部７とから概略構成されてい
る。

【００１２】本発明は、流入口の外側に処理対象水中の
塵埃等を除去するための塵埃除去部７を設け、塵埃等が
流入しないようにして故障を防止すると共に、回転円板
の複数のフィン部と固定板の複数の溝により気液混合液
の気泡を剪断して超微細気泡を生成することにより、処
理対象水の摩擦や渦損が小さく、駆動手段のエネルギー
を泡剪断力に効率良く変換でき、処理対象水に酸素を溶
け込みやすくするものである。

【００１３】図２に示すように、水中モータ５の回転軸
５ａはカプラー９を介して曝気ポンプ６の軸１１に連結
されている。円筒状のハウジング８には軸１１の両端が
軸受１２，１２を介して回転自在に軸支されている。

【００１４】軸受１２はオイルレスベアリング材からな
るウオーターベアリングで螺旋溝が刻まれており、高速
回転時には軸１１の回転により高内圧が発生して、軸１
１が水圧により浮いた状態となり、金属同士の接触はな
くなり、一方、低速回転時にはオイルレスベアリング材
が軸１１を支えるようになっている。

【００１５】ハウジング８の上部左側には、空気を吸入
するための吸気口８ａが設けられ、この吸気口８ａには
吸気管であるホース１３の一端が接続され、ホース１３
の他端は水上に突出して空気を吸入できるようになって
いる。

【００１６】ハウジング８の左側板には処理対象水を流
入させるための複数の流入穴８ｂが穿設されている。軸
１１のハウジング８の左側板から突出した部分には円板
状の回転メッシュ部材１４が嵌合され、回転メッシュ部
材１４はハウジング８のフランジ部８ｃに固定された保
護カバー２０により覆われている。

【００１７】図３は塵埃除去部７の構成図である。塵埃
除去部７は回転メッシュ部材１４と保護カバー２０から
構成されている。回転メッシュ部材１４は軸１１に嵌挿
するためのボス部１５と、大径の円環状のリム部１６
と、ボス部１５とリム部１６を連結する複数のバー部１
７と、ボス部１５とリム部１６の間に架張されたメッシ
ュ部１８から構成されている。従って、ボス部１５を軸
１１に嵌挿し固定させると、軸１１の回転と共に、回転
メッシュ部材１４も高速で回転し、流入する処理対象水
中の塵埃等をメッシュ部１８ではね飛ばし、塵埃等の混
ざらない処理対象水をメッシュ部１８を介してハウジン
グ８の流入穴８ｂに流入させることができる。

【００１８】保護カバー２０は、ハウジング８のフラン
ジ部８ｃに当接し取り付けるための円環部２０ａと、円
環部２０ａに所定間隔で横設された複数のバー部２０ｂ
と、複数のバー部２０ｂの先端に固定された円板部２０
ｃから構成されている。そして、保護カバー２０の円環
部２０ａにはネジ２１を挿入するための複数の孔２０ａ
-1が穿設され、この孔２０ａ-1にネジ２１のネジ部を挿
入し、その先端をハウジング８のフランジ部８ｃに設け
られたネジ孔８ｃ-1（図２参照）に螺合することによ
り、保護カバー２０をハウジング８に固定するようにな
っている。保護カバー２０は、高速回転する回転メッシ
ュ部材１４に大きな形状の塵埃等がぶつからないように
保護するためのものであり、木の葉等の塵埃は流通可能
となっている。従って、保護カバー２０が目詰まりする
虞はない。

【００１９】図２に示すように、軸１１のハウジング８
内の部分には、流入穴８ｂ側から順に回転円板である羽
根車２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄ，２４Ｅ，２４Ｆ
が嵌着されている。ハウジング８の内周にはリング状の
スペーサ２５が嵌合され、スペーサ２５，２５間には固
定板である円環状の剪断板２６が挟持・固定されてい
る。すなわち、流入穴８ｂ側から順に剪断板２６Ａ，２
６Ｂ，２６Ｃ，２６Ｄ，２６Ｅが固定されている。羽根
車２４Ａ，２４Ｂ間に剪断板２６Ａが、羽根車２４Ｂ，
２４Ｃ間に剪断板２６Ｂが、羽根車２４Ｃ，２４Ｄ間に
剪断板２６Ｃが、羽根車２４Ｄ，２４Ｅ間に剪断板２６
Ｄが、羽根車２４Ｅ，２４Ｆ間に剪断板２６Ｅが配置さ
れるようになっている。

【００２０】図４は羽根車の正面図、図５はその平面図
である。羽根車２４は大径の円板部２４ａと、円板部２
４ａより小径のボス部２４ｂとからなり、円板部２４ａ
とボス部２４ｂには軸１１に嵌合させるための孔２４ｃ
が穿設されている。円板部２４ａの外周には等間隔に気
液混合液を圧縮・圧送するための多数のフィン部２４ｄ
が設けられ、大径の円板部２４ａの正面には他の羽根車
２４のボス部２４ｂと嵌合するための円形の溝２４ｅが
設けられている。

【００２１】円板部２４ａの多数のフィン部２４ｄは、
図５に示すように、軸１１と平行な線に対して所定角度
αだけ傾斜するように形成されている。これにより、羽
根車２４、すなわちフィン部２４ｄが矢印Ａ方向に回転
すると、気液混合液が矢印Ｂ方向に圧送される。更に、
多数のフィン部２４ｄはＮ，Ｓ極が交互に着磁されてい
る（図８参照）。なお、フィン部２４ｄの傾斜角度αを
羽根車２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄ，２４Ｅ，２４
Ｆ毎に変え、後段の羽根車にいくにつれてフィン部２４
ｄの傾斜角度αを小さくするように形成してもよい。

【００２２】また、図２に示すように、羽根車２４のフ
ィン部２４ｄの径方向の寸法ｈは後段の羽根車にいくに
つれて次第に短くなるように形成されている。これによ
り、羽根車２４の後段にいくにつれて、気液混合液が圧
縮され、圧力が高くなるようになっている。最後段の羽
根車２４Ｆの後方には気液混合液を排出するための複数
の排出口８ｄが設けられている。

【００２３】図６は剪断板の正面図である。剪断板２６
は円環状の板で、内周の穴２６ａには泡を剪断するため
の多数の溝２６ｂが設けられている。この穴２６ａ内に
は羽根車２４のボス部２４ｂが進出するようになってい
る。

【００２４】剪断板２６は、図２に示すように、前段の
剪断板２６Ａから後段の剪断板２６Ｅにいくにつれて穴
２６ａの径が大きくなるように形成されている。これ
は、羽根車２４のフィン部２４ｄの径方向の寸法ｈが後
段にいくにつれて短くなると共に、ボス部２４ｂの径が
大きくなるので、それに伴って剪断板２６の穴２６ａの
径を大きくする必要があるためである。

【００２５】図７は羽根車２４と剪断板２６の要部の拡
大図である。羽根車２４のフィン部２４ｄと、剪断板２
６の溝２６ｂは対向する位置に配置されている。第１段
の羽根車２４Ａが回転して、フィン部２４ｄにより後方
に圧送された気液混合液は、第１段の剪断板２６Ａの溝
２６ｂを通過し、第２段の羽根車２４Ｂのフィン部２４
ｄにより後方に圧送され、第２段の剪断板２６Ｂの溝２
６ｂを通過し、このようにして後段の羽根車に圧送さ
れ、排出口８ｄから排出される。この際、羽根車２４の
フィン部２４ｄの径方向の寸法ｈは後段の羽根車にいく
につれて次第に短くなるように形成されているので、羽
根車２４の後段にいくにつれて、気液混合液が圧縮さ
れ、圧力が高くなる。

【００２６】次に、水質浄化処理装置１の空気と処理対
象水の流れについて説明する。図２に示すように、水中
モータ５が駆動すると、軸１１が回転し、羽根車２４
Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄ，２４Ｅ，２４Ｆが回転す
る。第１段の羽根車２４Ａが回転すると、気液混合液は
フィン部２４ｄにより後方に圧送されるので、第１段の
羽根車２４Ａの後方の圧力が高くなると共に、第１段の
羽根車２４Ａの前方に負圧が生じ、これにより、吸気口
８ａから空気が吸引されると共に、流入穴８ｂから処理
対象水が流入される。

【００２７】この際、処理対象水中の木の葉等の塵埃
は、塵埃除去部７の保護カバー２０を通過し、高速回転
する回転メッシュ部材１４のメッシュ部１８ではね飛ば
され除去され、清浄な処理対象水が流入穴８ｂに流入す
る。これにより、後段の曝気ポンプ６の羽根車２４と剪
断板２６の間に塵埃が入り込み詰まることにより、軸１
１が回転不能になる等の故障が発生するのを確実に防止
することができる。

【００２８】第１段の羽根車２４Ａのフィン部２４ｄに
より後方に圧送された気液混合液は、第１段の剪断板２
６Ａの溝２６ｂを通過し、第２段の羽根車２４Ｂのフィ
ン部２４ｄにより後方に圧送され、第２段の剪断板２６
Ｂの溝２６ｂを通過し、このようにして順次後段の羽根
車に圧送され、排出口８ｄから排出される。

【００２９】図８は超微細気泡の発生の説明図である。
羽根車２４が高速回転すると、多数のフィン部２４ｄも
高速回転する。それに伴って、気液混合液が剪断板２６
の溝２６ｂを通過して後方に圧送されるが、この時、羽
根車２４の高速回転により、気泡２８が羽根車２４のフ
ィン部２４ｄと剪断板２６の溝２６ｂとで剪断され、更
に微細な泡が生じる。羽根車２４の後段にいくにつれ
て、この泡は漸次微小になり、超微細気泡となる。

【００３０】処理対象水中に放出された気泡の直径が超
微細化することにより、（１）全ての気泡が短時間で水
面に浮上することはなく、その漂う時間が長くなり、
（２）気泡全体の表面積、即ち気泡全体と処理対象水と
の接触面積が飛躍的に大きくなる。このため、処理対象
水中に拡散された超微細気泡は、溶存酸素を増加させる
と共に、種々の有機物を効率的に酸化する。溶存酸素が
増加することにより、処理対象水中の好気性菌による好
気性処理を促進させ、処理対象水を浄化する。酸化され
た有機物は、微小浮遊物質となり、後続の超微細気泡と
付着し、水面に浮上して凝集し、浮上スカムとなる。こ
の浮上スカムを定期的に捕集し且つ除去することによっ
て、処理対象水に対する浄化処理がなされる。

【００３１】また、羽根車２４の多数のフィン部２４ｄ
と剪断板２６の多数の溝２６ｂによる剪断作用により、
アオコ等の藻類の細胞を破壊することができ、藻類の繁
殖を防止することができる。

【００３２】更に、羽根車２４の多数のフィン部２４ｄ
はＮ，Ｓ極が交互に着磁されているので、処理対象水を
磁化することができる。電気双極子を成す水分子は磁界
との相対運動が与えられると、それによってエネルギー
が与えられ、エネルギー順位が引き上げられる。すなわ
ち、水分子が活性化せしめられ、当該水分子のクラスタ
ーはより小さくなり、気泡中の酸素がクラスター間に溶
け込みやすくなり、また気泡が分割されやすくなるもの
と考えられる。

【００３３】このようにして、多数の羽根車２４と剪断
板２６により、流入した気液混合液の無数の微小気泡が
更に分割され、超微細化されると共に、超微細気泡中の
酸素成分が超微細気泡を囲繞する処理対象水中に効率的
に溶け込むものと考えられる。

【００３４】なお、上述実施の形態では、吸気口８ａを
１箇所としたが、これに限らず、複数の吸気口を設けて
もよいことは勿論である。

【００３５】羽根車２４のフィン部２４ｄの径方向の寸
法ｈは後段の羽根車にいくにつれて次第に短くなるよう
に形成したが、これに限らず、前段から後段まで羽根車
２４のフィン部２４ｄの径方向の寸法ｈを同一寸法に形
成してもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
流入口の外側に設けた塵埃除去手段により処理対象水中
の塵埃等を除去するので、回転円板と固定板の間に塵埃
等が詰まって回転軸が回転不能になる等の故障が発生す
るのを確実に防止でき、信頼性を向上させることができ
る。特に、回転軸に円板状のメッシュ部材を設けた場合
には、メッシュ部材により木の葉等の塵埃をはね飛ばす
ことができ、メッシュ部材の目詰まりがなく、一層信頼
性を向上させることができる。これにより、メンテナン
スフリーで長時間連続使用が可能な水質浄化処理装置が
実現できる。

【００３７】回転円板の複数のフィン部と固定板の複数
の溝により気泡を剪断して超微細気泡を生成するので、
超微細気泡中の酸素成分が超微細気泡を囲繞する処理対
象水中に効率的に溶け込み、処理対象水中の溶存酸素を
増加させると共に、種々の有機物を効率的に酸化させる
ことができる。溶存酸素が増加することにより、処理対
象水中の好気性菌による好気性処理を促進させ、処理対
象水を浄化する。酸化された有機物は、微小浮遊物質と
なり、後続の超微細気泡と付着し、水面に浮上して凝集
し、浮上スカムとなる。このようにして、処理対象水を
浄化処理することができる。

【００３８】更に、流入した処理対象水を磁石からなる
フィン部により磁化して磁化水にするので、水分子が活
性化させられ、当該水分子のクラスターはより小さくな
り、気泡中の酸素がクラスター間に溶け込みやすくなる
と共に、気泡が分割されやすくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る水質浄化処理装置を横方向にして
河川・湖沼に吊り下げた状態を示す概略図である。

【図２】本発明に係る水質浄化処理装置の側断面図であ
る。

【図３】本発明に係る塵埃除去部の構成図である。

【図４】羽根車の正面図である。

【図５】羽根車の平面図である。

【図６】剪断板の正面図である。

【図７】羽根車と剪断板の要部の拡大図である。

【図８】超微細気泡の発生の説明図である。

【図９】従来の気液混合装置の断面図である。

【符号の説明】

１水質浄化処理装置５水中モータ（駆動手段）６曝気ポンプ７塵埃除去部（塵埃除去手段）８ハウジング８ａ吸気口８ｂ流入口８ｄ排出口１１軸（回転軸）１２軸受１４回転メッシュ部材１８メッシュ部２０保護カバー２４羽根車（回転円板）２４ｄフィン部２６剪断板（固定板）２６ｂ溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理対象水を流入させるための流入口
と、空気を吸引するための吸気口と、回転軸を駆動するための駆動手段と、前記回転軸に固定された複数の回転円板と、前記複数の回転円板の外周にそれぞれ所定間隔で突設さ
れた磁石からなる複数のフィン部と、前記複数の回転円板のそれぞれ前記処理対象水の流出方
向の下流側に設けられ、円環状の板からなり、内周に前
記フィン部と対向するように複数の溝を設けた固定板と
を備えた水質浄化処理装置であって、前記流入口の外側に処理対象水中の塵埃等を除去するた
めの塵埃除去手段を設け、前記回転円板の複数のフィン
部と前記固定板の複数の溝により気泡を剪断して超微細
気泡を生成すると共に、流入した処理対象水を前記磁石
からなるフィン部により磁化することを特徴とする水質
浄化処理装置。
【請求項２】前記塵埃除去手段は高速回転する円板状
のメッシュ部材からなることを特徴とする請求項１に記
載の水質浄化処理装置。
【請求項３】前記塵埃除去手段は前記円板状のメッシ
ュ部材を覆うカバーを備えていることを特徴とする請求
項２に記載の水質浄化処理装置。