JP2004122034A

JP2004122034A - Water treatment apparatus

Info

Publication number: JP2004122034A
Application number: JP2002291636A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Yakubo; 矢久保　茂生
Original assignee: PRIME ARROW KK
Current assignee: PRIME ARROW KK
Priority date: 2002-10-03
Filing date: 2002-10-03
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-10-03
Also published as: JP4063629B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the clarification efficiency and to make an apparatus compact by producing reaction products in a water to be treated by using ozone and a flocculant altogether and removing these products simultaneously with a cyclone. <P>SOLUTION: The water treatment apparatus (100) including the cyclone for separating the impurities in the water to be treated which is admitted therein by floatation sedimentation through spiral flow, is provided with an ozone mixer (2a) having a function to inject ozone to the water to be treated and a function to accelerate the dispersion of the injection and a flocculant mixer (2b) having the function to inject the ozone to the water to be treated and the function to accelerate the dispersion of the injection in pipelines (R1 and R2) just before reaching the cyclone. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば洗車廃水や生活廃水等の浄化装置として好適な水処理装置に係り、特に、凝集剤とオゾンとを併用して、それにより生じる反応生成物をサイクロンを介して同時に除去するようにした水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、先に、サイクロンを利用した水処理装置を提案している。サイクロンは、被処理水中に存在する浮遊懸濁物質や気泡（不純物）を浮上沈降分離作用により効率良く除去可能なものであるが、この水処理装置にあっては、サイクロンに到る手前の管路中にオゾン混合器（エゼクタ）が設けられており、このオゾン混合器によりオゾンが混入された被処理水がサイクロンへと流入されるようにされている。すなわち、この水処理装置にあっては、被処理水中に効率よくオゾンを混入して高速に反応生成物（有機物の酸化分解物等）を生成するとともに、この反応生成物をサイクロンを通じて除去することで、浄化効率の高い水処理を達成している（特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、一般的な水処理においては、浄化効率の向上のため、オゾンの他に凝集剤を使用することが知られている（特許文献２、特許文献３参照）。凝集剤は、被処理水中の不純物を凝集させてフロック（不純物の塊）を生成する作用があるため、上述のサイクロンを利用した水処理装置においても凝集剤を併用し、フロック（凝集反応生成物）とオゾン反応生成物とをサイクロンで同時に除去するようにすれば、コンパクトでありながらも、より一層浄化効率の良好な水処理装置が達成されることが期待される。
【特許文献１】
特開２０００−２７９０５２号公報
【特許文献２】
特開平１１−２０７３６２号公報
【特許文献３】
特開平５−１４６７９７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本出願人が先に提案した水処理装置においては、サイクロン内でオゾンによる酸化反応が進行中であるため、被処理水中に安易に凝集剤を混入すると、オゾンと凝集剤との間で相殺反応（凝集剤がオゾン酸化されることでそれぞれの分解乃至凝集作用が打ち消される作用）が起こってしまい、必要な凝集作用乃至酸化作用が得られず、かえって浄化効率が悪くなるとの知見を得た。この問題は、従前から行われていたように、別途設けられた専用の貯水槽等で、凝集剤の混入とそれにより生じるフロックの除去とを事前に行っておくことで解決されるが、この場合には、専用貯水槽の設置に伴う装置専有面積の問題が新たに生ずる。
【０００５】
この発明は、上述のような背景のもとなされたものであり、その目的とするところは、サイクロンを利用した水処理装置においてオゾンと凝集剤とを併用して浄化効率の向上を達成しつつも、装置全体をコンパクトに維持可能とした水処理装置を提供することにある。
【０００６】
この発明のさらに他の目的乃至作用効果については、以下の明細書の記載を参照することにより、当業者であれば容易に理解されるであろう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の水処理装置は、流入される被処理水中の不純物を旋回流を介して浮上沈降分離するサイクロンを具備する水処理装置を前提としている。そして、サイクロンに到る手前の管路中には、被処理水に対するオゾン注入機能及び注入後のオゾン分散促進機能を有するオゾン混合器と、被処理水に対する凝集剤注入機能及び注入後の凝集剤分散促進機能を有する凝集剤混合器とがそれぞれ設けられ、それにより、被処理水への凝集剤並びにオゾンの混合が、サイクロン手前の管路内で別個にかつ素早く行われるようにされている。
【０００８】
このような本発明の水処理装置によれば、凝集剤混合用の専用貯水槽等を別途設けなくとも、オゾン並びに凝集剤による反応生成物を効率よく生成して、それらをサイクロンを介して同時に除去することが可能となる。これは、本発明の水処理装置にあっては、注入機能並びに分散促進機能を有する各混合器を通じて、被処理水への凝集剤並びにオゾンの混合（分散混入）がサイクロン手前の管路内で別個にかつ素早く行われるため、サイクロン内におけるオゾンと凝集剤との相殺反応が十分に抑制されるためと考えられる。加えて、一般的に、この種の混合器は比較的小型なものに設計可能であるから、結果、オゾンと凝集剤とを併用して浄化効率の向上を図りつつも、装置全体をコンパクトに維持可能な水処理装置が達成される。
【０００９】
尚、本発明の水処理装置は、生活廃水や洗車廃水等々、様々な汚水（被処理水）を浄化対象とすることができる。発明者の鋭意研究によると、本発明の水処理装置は、ノルマルヘキサンに対して特に有効な除去効果を発揮することが確認されている。したがって、ノルマルヘキサンが抽出されやすい例えば洗車廃水等の浄化には特に有効である。
【００１０】
『混合器』としては、オゾン乃至凝集剤に注入機能及び分散促進機能を有する種々のものが適用可能である。好ましくは、『オゾン混合器』としては、内部を流れる被処理水にベンチュリの原理でオゾンを注入するオゾン注入機構と、内部形成された入り組んだ流水経路を通じてオゾン分散を促進するオゾン分散機構とを具備する静止型混合器が適用される。また、『凝集剤混合器』としては、内部を流れる被処理水にベンチュリの原理で凝集剤を注入する凝集剤注入機構と、内部形成された入り組んだ流水経路を通じて凝集剤分散を促進する凝集剤分散機構とを具備する静止型混合器が適用される。
【００１１】
すなわち、本発明の水処理装置で採用される混合器は、オゾン乃至凝集剤を被処理水中に素早く混合させる役割を担うものであることから、この点だけに着目すると、より精度のよい分散機能の実現を図るために、内部に攪拌機構（可動部）等が設けられた混合器（可動型混合器）を採用するのが好ましいと考えられる。しかしながら、このような可動型混合器は、一般に高価であり、またメンテナンスも煩雑である。これに対し、上記した静止型混合器は、被処理水の流速（水圧）をそのまま利用してオゾン乃至凝集剤を効率良く混合するものであるため、可動部を必要とせず、結果、コストが安く、かつメンテナンスも容易となる。
【００１２】
本発明の水処理装置に関して『凝集剤並びにオゾンの混合が、サイクロン手前の管路内で別個にかつ素早く行われる』としたが、これを実現するための混合器の配置態様としては種々のものが考えられる。
【００１３】
その１つは、オゾン混合器と凝集剤混合器とを１本の管路中に設け、それぞれをサイクロンに対して直列に連結（接続）する場合である。この場合は、管路中におけるオゾンと凝集剤との相殺反応を極力避けるために、各混合器をある程度離して（両混合器の間に、ある程度の長さの管路を介在させて）配置する必要があるであろう。どの程度離して設けるかは、混合器の性能にもよるが、管路中における相殺反応の程度を予想して決定すべきである。
【００１４】
また、他の１つは、オゾン混合器と凝集剤混合器を異なる管路中に別個に設け、それぞれをサイクロンに対して並列に連結（接続）する場合である。すなわち、一例を挙げれば、サイクロンに到る手前の管路をサイクロンにそれぞれ連結される第１の管路と第２の管路とを含んで構成し、オゾン混合器を第１の管路中に、凝集剤混合器は第２の管路中にそれぞれ設けるような場合である。このような構成とすれば、オゾンと凝集剤とは、サイクロンに入るまでは互いに接触しないため、各混合器を直列に連結する場合に比して、相互間の相殺反応をより一層抑制することができる。
【００１５】
尚、このように、各混合器をサイクロンに対して並列に接続する場合、好ましくは、第１の管路並びに第２の管路のサイクロン内におけるそれぞれの被処理水排出口を、サイクロンの中心軸を挟んでほぼ対向する位置に配置するようにする。このような構成によれば、オゾン混合直後の被処理水と、凝集剤混合直後の被処理水とは、サイクロンの離れた場所からそれぞれ流入されるから、サイクロン内におけるオゾンと凝集剤との相殺反応を一層抑制することができる。
【００１６】
尚、本発明の水処理装置においては、オゾン並びに凝集剤混合後の被処理水のサイクロンへの流入圧を利用してサイクロン内に旋回流を発生させるように構成することができる。このような水処理装置の好ましい例では、サイクロンに到る手前の管路を、前記サイクロンの法線方向に連結される第１の管路と第２の管路とを含んで構成し、前記オゾン混合器は第１の管路中に、前記凝集剤混合器は第２の管路中に、それぞれ設け、かつ、第１の管路並びに第２の管路のサイクロン内におけるそれぞれの被処理水排出口を、同じ高さかつサイクロンの中心軸を挟んでほぼ対向する位置に配置するようにする。このような構成によれば、オゾンと凝集剤との相殺反応の高度な抑制、並びにサイクロン内の旋回流の発生が同時に達成される。
【００１７】
尚、本発明は、水浄化方法として捉えることもできる。すなわち、本発明の水浄化方法は、流入される被処理水中の不純物を旋回流を介して浮上沈降分離するサイクロンを利用した水浄化方法であって、サイクロンに到る手前の管路内に設けられるオゾン混合器並びに凝集剤混合器を使用して、被処理水にオゾンと凝集剤との双方を各々別個に素早く分散混入すると共に、それにより発生する反応生成物をサイクロンを通じて同時に除去するようにした水浄化方法と言うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る水処理装置の好適な実施の一形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、以下の実施の形態は本発明の一例を示すものに過ぎず、言うまでもなく、本発明の要旨は特許請求の範囲によってのみ規定されるものである。
【００１９】
本実施形態の水処理装置の全体構成が図１に示されている。この例に示される水処理装置１００は、同図中左上に符号１０ａ並びに１０ｂで示される貯留槽にそれぞれ蓄えられた洗車廃水並びに生活廃水（この例では事務棟で使用された水道水の廃水）を、水処理装置１００を構成する各主要装置（浮上沈降分離槽１、混合器２ａ，２ｂ、サイクロン３、砂濾過槽４、調整槽５、第２，第３混合器６ａ，６ｂ、第２サイクロン７、第２砂濾過槽８）を通じて浄化し、浄化後の水を再利用水貯留槽９に蓄えて洗車用水並びに生活用水として再利用（再供給）するものである。これら各主要装置の詳細については順を追って説明する。尚、同図において符号１１０番台及び１２０番台（１１０〜１２３）は流路開閉用のバルブ（開閉バルブ）を、符号１３０番台（１３０〜１３２）は給水ポンプを、符号１４０番台（１４０〜１４３）は流路切換用のバルブ（切換バルブ）をそれぞれ示している。
【００２０】
水処理装置１００による水処理の概略が図２のフローチャートに示されている。同フローチャートに示されるように、水処理装置１００にあっては、主要な処理工程として、浮上沈降分離槽１における浮上沈降分離工程（第１工程）と、オゾン混合器２ａ並びに凝集剤混合器２ｂにおける被処理水への凝集剤混入並びにオゾン混入工程（第２工程）と、サイクロン３におけるオゾン・凝集剤反応物の浮上沈降分離工程（第３工程）と、砂濾過槽４における濾過工程（第４工程）と、調整槽５における沈降分離工程（第５工程）と、第２オゾン混合器６ａ並びに第３オゾン混合器６ｂにおけるオゾン混入工程（第６工程）と、第２サイクロン７による浮上沈降分離工程（第７工程）と、第２砂濾過槽における濾過工程（第８工程）と、再利用水貯留槽９における循環オゾン処理工程（第９工程）とが実行される。
【００２１】
また、図２のフローチャートに示されるように、この水処理装置１００にあっては、サイクロン３、砂濾過槽４、調整槽５、第２サイクロン７並びに第２砂濾過槽８からそれぞれ排出される廃液は、浮上沈降分離槽１に戻されるように設計されている。これら処理の詳細については、必要に応じて適宜説明する。
【００２２】
次に、水処理装置１００の各主要装置の構成並びに処理内容の詳細を説明する。
【００２３】
図１に示される浮上沈降分離槽１は、同図中符号１ａ〜１ｆで示される第１乃至第６の小分離槽が連絡パイプを介して横並びで設けられた６槽式浮上沈降分離槽（固液分離槽）であり、各小分離槽１ａ〜１ｆにおいては、油水や気泡等の比重の小さい不純物が水面付近に自然浮上（浮上分離）されると共に、汚泥等の比重の大きい不純物が各小分離槽の底部に自然沈殿（沈降分離）される。
【００２４】
この例では、洗車廃水貯留槽１０ａに貯留される被処理水は、先ず第１槽１ａに流入され、その後、連絡パイプを介して第２槽１ｂ，第３槽１ｃ，第４槽１ｄ、第５槽１ｅへと順次に移され、その過程において浮上沈降分離処理が行われる（第１工程）。一方、生活廃水貯留槽１０ｂに貯留された被処理水は、最初に第５槽１ｅに流入され、この第５槽でのみ浮上沈降分離処理（第１工程）が行われる。また、後述するように、各主要装置３，４，５，７，８から排出される廃液は、最初に第６槽１ｆに流入された後、第５槽１ｅへと移され、その過程において浮上沈降分離処理（第１工程）が行われるようになっている。
【００２５】
尚、このように最初に流入される小分離槽が異なるのは、専ら、この種の水処理装置に対する法規に起因するものであり、浮上沈降分離槽１の浄化性能に起因するものではない。
【００２６】
第５槽１ｅに貯留された被処理水は、次いで、図１に示される給水ポンプ１３０を動力とする所定の水圧で、開閉バルブ１１０，切換バルブ１４０，給水ポンプ１３０，開閉バルブ１１１，切換バルブ１４１を経てオゾン混合器２ａ或いは凝集剤混合器２ｂへと供給される。
【００２７】
オゾン混合器２ａ並びに凝集剤混合器２ｂは、サイクロン３に到る手前の管路中に、互いがサイクロン３に対して並列に配置されている。詳細には、サイクロン３の手前の管路は、図１に示される分岐点（Ｓ１）で第１管路（Ｒ１）と第２管路（Ｒ２）に２分されており、オゾン混合器２ａは第１管路（Ｒ１）中に、凝集剤混合器２ｂは第２管路（Ｒ２）中にそれぞれ設けられている。したがって、浮上沈降分離槽１（第５槽１ｆ）からポンプ１３０を介して送り出される被処理水は、分岐点（Ｓ１）で分流され、ほぼ同量ずつの被処理水がそれぞれの混合器２ａ又は２ｂへと流入されるようになっている。
【００２８】
オゾン混合器２ａは、内部を流れる被処理水に対して、図１中符号１６で示されるオゾン生成器で生成されるオゾンを吸引して接触させる所謂インジェクタ方式が採用された混合器である。詳細には、ベンチュリ効果に基づいて被処理水の流速（水圧）に応じた量のオゾンを吸い込んで被処理水に混入する。更に、この混合器２ａ内には、後段（排出口直前）に入り組んだ流路が形成されており、オゾン混入後の被処理水のオゾン分散（溶解）を促進させる機能を有している。このような工程（第２工程）を実現するためのオゾン混合器２ａの構成については後に図６〜１４を参照しつつ詳細に説明する。尚、オゾン生成器１６は、無声放電法等の既知の手法によりオゾンを生成する種々のものを採用できる。
【００２９】
凝集剤混合器２ｂは、この例では、オゾン混合器２ａと同一構造のインジェクタ方式が採用された混合器である。すなわち、ベンチュリ効果に基づいて、同図中符号１２で示される凝集剤供給器に予め蓄えられた凝集剤を吸引し、内部を流れる被処理水に混入する。同様に、後段（排出口直前）には入り組んだ流路が形成されており、凝集剤混入後の被処理水の凝集剤分散（溶解）を促進させる機能を有している。尚、この例では、凝集剤として液状無機系の凝集剤（ポリ塩化アルミニウム）が使用されている。
【００３０】
オゾン混合器２ａ並びに凝集剤混合器２ｂによりオゾン乃至凝集剤が混合された被処理水は、次いで、サイクロン３に流入される。
【００３１】
オゾン混合器２ａ並びに凝集剤混合器２ｂとサイクロン３との連結関係が図３並びに図４の外観図にそれぞれ示されている。尚、図３は各混合器２ａ，２ｂとサイクロン３を上方から観察した様子を示す図、図４は各混合器２ａ，２ｂとサイクロン３を側方から観察した様子を示す図をそれぞれ示している。尚、図３，図４には、水位調整器３０並びに砂濾過槽４も同時に示されている。
【００３２】
図３に示されるように、この例では、オゾン混合器２ａ並びに凝集剤混合器２ｂとサイクロン３との間には、管路（Ｒ１），（Ｒ２）の終端部を形成する導管（Ｐ１），（Ｐ２）がそれぞれ介在されている。これら導管（Ｐ１），（Ｐ２）は、縦長略紡錘形状のサイクロン３の中心軸を挟んでほぼ対向する位置から、互いに平行な状態でそれぞれサイクロン３に連結（挿入）されている。この状態において、それぞれの導管（Ｐ１），（Ｐ２）は、サイクロン３内の貯水面の法線を描くように配置されており、かつ、各導管（Ｐ１），（Ｐ２）の被処理水排出口２１ａ，２１ｂは、サイクロン３内の同じ高さ位置（図４参照）に配置されている。このため、各混合器２ａ乃至２ｂから排出されるオゾン乃至凝集剤混合後の被処理水は、導管（Ｐ１），（Ｐ２）を通じて、サイクロン３の法線方向に所定の水圧（ポンプ１３０に基づく水圧）でそれぞれ噴入され、これによりサイクロン３内に反時計回りの旋回流が発生される（流体の流速による旋回流発生）。尚、この例では、サイクロン３は、タンクの高さ約２００ｃｍ、直径約１００ｃｍに設計されている。
【００３３】
この水処理装置１００にあっては、上記した各混合器２ａ，２ｂを通じてオゾン並びに凝集剤を被処理水中に高速で混合（注入並びに分散）させると共に、それらオゾン乃至凝集剤が混合された被処理水をサイクロン３の離れた位置からそれぞれ別個に噴入することにより、オゾンと凝集剤との相殺が抑制されている。これは、各混合器２ａ，２ｂの存在により、必要とされるオゾン酸化反応並びに凝集反応が、サイクロン手前の管路からサイクロン３内の被処理水排出口２１ａ，２１ｂ付近までの間に大凡完結され、サイクロン３内におけるオゾンと凝集剤との接触が必要十分に回避されるためと考えられる。
【００３４】
このため、本実施形態の水処理装置１００にあっては、オゾンと凝集剤の使用量を十分に抑えても、効率良く水処理することを可能としている。
【００３５】
加えて、各混合器２ａ，２ｂは、後述するように、管路中に配置できる程度の比較的小さなものであるため、装置１００全体のコンパクト化が容易となる。尚、この水処理装置１００における浄化効果については、後に表１，表２を参照しつつ詳細に説明する。
【００３６】
サイクロン３は、縦長略紡錘形状の本体（タンク）を有し、流入される被処理水中に存在する不純物を旋回流を介して浮上沈降分離する（第３工程）。また、旋回流を介して被処理水中に残存するオゾンと不純物との接触を促進して酸化反応を促進する役割も担っている。
【００３７】
詳細には、比重の大きい不純物（主として凝集剤の凝集反応により生じるフロック並びにオゾン酸化による固形凝固物）は本体の底部に沈殿される（沈降分離）。本実施形態では、この沈殿液は、開閉バルブ１１２を介して廃液として外部排出され、所定の管路を経て（図１参照）浮上沈降分離槽１の第６槽１ｆに流入されて浮上沈降分離処理（第１工程）に供される。
【００３８】
一方、比重の小さい不純物（主としてオゾン酸化により生じる泡沫状の反応生成物）は、サイクロン３の本体上部に設けられた排出口３１（図３，図４参照）から押し出されるようにして連続的に排出される。尚、この排出口３１からは、サイクロン３内の被処理水中から放出されるオゾン乃至気泡も同時に排出される。これら排出物は、図１中符号１３で示される廃オゾン処理器へと送られ、ここで廃オゾン処理が行われる。この廃オゾン処理器１３によるオゾン処理は、残留オゾンを粒状活性炭を通じて吸着除去するものである。この種の廃オゾン処理は当業者に周知であるので、ここでの詳細説明は省略する。
【００３９】
サイクロン３で浮上沈降分離処理が施された被処理水は、次いで、水位置調整器３０へと流入される。この水位調整器３０は、サイクロン３に挿通された導管Ｐ３０（図３，図４参照）を介してサイクロン３と接続されており、スライド機構を通じてサイクロン３内の水位を調整するためのものである。図５は、この水位調整器３０の構成を示す内部透視図である。尚、同図（ａ）は水位調整器３０を側方から見た様子を、同図（ｂ）は正面からみた様子をそれぞれ示している。
【００４０】
同図に示されるように、この水位置調整器３０は、略筒状体の本体部３００の内部に、固定取り付けされた第１内部管３０１と、この第１内部管３０１に対して上下動（スライド）可能に取り付けられた第２内部管３０２とが設けられている。第１内部管３０１は導管Ｐ３０と連結される被処理水流入口３０１ａを、第２内部管３０２は被処理水流入口３０２ａ及び被処理水排出口３０２ｂをそれぞれ有している。サイクロン３から排出される被処理水は、導管Ｐ３０を介して第１内部管３０１の流入口３０１ａから流入される。そして、第２内部管３０２の流入口３０２ａを経て、第２内部管３０２の被処理水排出口３０２ｂから本体部３００の内部空洞（Ｓ３００）へと流れ落ちるように流出され、更に本体部３００の下方の排出口３０３から排出されて導管Ｐ３１（図３，図４参照）を介して後述する砂濾過槽４へと流入される。
【００４１】
通常時には、第１内部管３０１と第２内部管３０２の内部空洞（Ｓ３０１）（Ｓ３０２）は、サイクロン３と接続された導管３０の内部空洞と共に、常時、水が充満した状態にある。このため、第２内部管３０２を上下にスライドさせて排出口３０２ｂの高さを変更することで、気圧を通じてサイクロン３内の水位を排出口３０２ｂの位置と同一に設定することができる。
【００４２】
また、水位調整器３０の上部には、符号３０４で示される廃オゾン処理器が取り付けられている。この廃オゾン処理器３０４の内部には粒状活性炭が充填されており、水位調整器３０内の空気（被処理水中から放出されるオゾンが含まれる）をこの粒状活性炭を通過させた後、同図中符号３０４ａで示される通気孔から外部排出することで、被処理水から放出される残留オゾンを吸着除去するようにしている。
【００４３】
水位調整器３０から流出される被処理水は、次いで、砂濾過槽４へと流入される。図４に示されるように、この砂濾過槽４は、内部に蓄えられた砂層（Ｓａ）を介して被処理水の砂濾過を行うためのものであり（第４工程）、この例では、主として、サイクロン３の旋回流により破壊されて沈降分離されなかった微細なフロックを除去するために採用されている。この砂濾過槽４による濾過後の被処理水は、符号Ｐ４（図３参照）で示される導管から排出され、調整槽５へと流入される。
【００４４】
また、この砂濾過槽４には、砂層（Ｓａ）を洗浄するための所謂エアリフト式の逆洗浄機能が具備されている。逆洗浄時には、砂濾過槽４の下方から逆洗浄用の水が流入されると同時に、図示しないエアコンプレッサを通じて砂濾過槽４の下方から圧縮空気が噴入される。尚、この逆洗浄用の水は、後述する再利用水貯留槽９から供給されるものであり、図１に示される切換バルブ１４０，給水ポンプ１３０，開閉バルブ１１１，切換バルブ１４１並びに砂濾過槽４の下方に位置する開閉バルブ１１３を通じて流入される。
【００４５】
詳細には、逆洗浄時には、砂濾過槽４内に逆洗浄用水が満たされ、これと、連続的に噴入されるエアリフトとで砂層（Ｓａ）が短時間に強制的に洗浄される。この逆洗浄に利用された水は、同図中符号Ｐ３で示される導管を通じて廃液として外部排出され、所定の管路を経て（図１参照）浮上沈降分離槽１の第６槽１ｆに流入されて浮上沈降分離処理（第１工程）に供される。
【００４６】
尚、この砂濾過槽４においては、逆洗浄後に砂濾過槽４の下方にある程度の水が貯まる。この貯まり水は、開閉バルブ１１４を介して適宜に廃液として排出され、所定の管路を経て（図１参照）浮上沈降分離槽１の第６槽１ｆに流入して浮上沈降分離処理（第１工程）に供される。
【００４７】
砂濾過槽４による砂濾過後の被処理水は導管Ｐ４から排出され、次いで、図１中符号５で示される調整槽へと流入される。
【００４８】
この調整槽５は、第２工程乃至第４工程（以下第１次サイクロン処理という）を経た後の被処理水を一時的に蓄え、後述する第６工程乃至第８工程（以下第２次サイクロン処理という）へと供するために設けられた中間配置槽である。また、この調整槽５においては、図２のフローチャートに示されるように、流入される被処理水の沈降分離処理（第５工程）も行われる。すなわち、この調整槽５に一定時間被処理水を貯留することで、先のサイクロン３や砂濾過槽４においても除去されなかった不純物（主としてフロック）を槽の底部に沈殿させるようにしている。この調整槽５における沈殿液は、開閉バルブ１１５を介して廃液として排出され、所定の管路を経て（図１参照）浮上沈降分離槽１の第６槽１ｆに流入して浮上沈降分離処理（第１工程）に供される。
【００４９】
調整槽５に一時貯留された被処理水は、次いで、図１に示す給水ポンプ１３１を動力とする所定の水圧で、開閉バルブ１１６，切換バルブ１４２，開閉バルブ１１７，給水ポンプ１３１，開閉バルブ１１８，並びに切換バルブ１４３を経て第２オゾン混合器６ａ或いは第３オゾン混紡器６ｂへと供給され、第２次サイクロン処理へと供される。
【００５０】
先に説明すると、以下に示す第２次サイクロン処理（第６工程〜第８工程）は、第１次サイクロン処理（第２工程〜第４工程）或いは調整槽５において除去されなかった不純物（未処理の不純物）を、再度のオゾン処理（第６工程）を通じて除去することにより、一層高度な水処理の実現を図ったものである。すなわち、第２次サイクロン処理が第１次サイクロン処理と異なる点は、第２次サイクロン処理においては凝集剤が使用されない点にある。図１から明らかであるように、この例では、第２次サイクロン処理を実行するために使用されている主要装置（第２，第３オゾン混合器６ａ，６ｂ、第２サイクロン７並びに第２砂濾過槽８）は、凝集剤混合器が使用されていない点以外は、上述した第１次サイクロン処理のために使用された各要素装置（オゾン混合器２ａ，凝集剤混合器２ｂ、サイクロン３並びに砂濾過槽４）とほぼ同一である。以下の説明では、異なる部分を重点的に述べ、重複部分については簡略的な説明に留めるものとする。
【００５１】
第２オゾン混合器６ａ並びに第３オゾン混合器６ｂは、先に示したオゾン混合器２ａと同一構造のものであり、第２サイクロン７に到る手前の管路中に、互いが第２サイクロン７に対して並列に配置されている。詳細には、図１に示されるように、第２サイクロン７の手前の管路は、分岐点（Ｓ２）で第１管路（Ｒ１０）と第２管路（Ｒ２０）に２分されており、第２オゾン混合器６ａは第１管路（Ｒ１０）中に、第３オゾン混合器６ｂは第２管路（Ｒ２０）中にそれぞれ設けられている。したがって、調整槽５からポンプ１３１を介して送り出される被処理水は、分岐点（Ｓ２）で分流され、ほぼ同量ずつの被処理水がそれぞれの混合器６ａ又は６ｂへと流入されるようになっている。そして、双方のオゾン混合器にはオゾン生成器１６で生成されたオゾンがそれぞれ吸引されて、内部を流れる被処理水に対してオゾンの接触混入が行われる。加えて、後段（排出口手前）に形成された入り組んだ流路を通じてオゾン混入後の被処理水のオゾン分散（溶解）が促進されるようにされている。
【００５２】
これら第２並びに第３のオゾン混合器６ａ，６ｂによりオゾンが混合された被処理水は、次いで、第２サイクロン７に流入される。尚、第２オゾン混合器６ａ並びに第３オゾン混合器６ｂと第２サイクロン７との連結関係は、先に図３並びに図４の外観図を参照しつつ説明したオゾン混合器２ａ並びに凝集剤混合器２ｂとサイクロン３との連結関係と同様である。すなわち、各混合器６ａ乃至６ｂからそれぞれ排出されるオゾン混合後の被処理水は、第２サイクロン７の貯水面の法線方向に所定の水圧（ポンプ１３１に基づく水圧）でそれぞれ噴入され、これにより第２サイクロン７内に旋回流が発生される。
【００５３】
第２サイクロン７は、先に示したサイクロン３と同一のものである。但し、第２サイクロン処理においては、凝集剤が使用されていないため、この第２サイクロン７内には、凝集剤により生成されるフロックは存在せず、浮上沈降分離の対象は専らオゾン酸化生成物となる。また、詳細は省略するが、この例では、第２サイクロン７における被処理水の対流時間は、サイクロン３におけるそれの約２倍に設定されており、オゾン酸化反応をより一層促進するように図られている。
【００５４】
この第２サイクロン７の底部に沈降分離される沈殿液は、開閉バルブ１１９を介して廃液として外部排出され、所定の管路を経て（図１参照）浮上沈降分離槽１の第６槽１ｆに流入されて浮上沈降分離処理（第１工程）が行われる。また、第２サイクロン７で浮上分離された浮上物（主としてオゾンの酸化反応により生じる泡沫物質）並びに被処理水中から自然放出されるオゾン乃至エアは、第２サイクロン７の本体上部に設けられた排出口７１から押し出されるように連続的に排出される。これら排出物は、図１中符号１７で示される廃オゾン処理器へと送られ、ここで廃オゾン処理が行われる。
【００５５】
第２サイクロン７から流出される被処理水は、次いで、第２水位置調整器７０へと流入される。この第２水位調整器７０は、先に示した水位調整器３０と同一のものであり、その上部には廃オゾン処理器７００が設けられ、同様に被処理水中から放出されるオゾンの処理（廃オゾン処理）が行われるようにされている。
【００５６】
第２水位調整器７０から流出される被処理水は、次いで、第２砂濾過槽８へと流入される。この第２砂濾過槽８は、先に示した砂濾過槽４と同一のものであり、濾過後の被処理水は、図１中符号Ｐ６で示される導管から排出され、後述する再利用水貯留槽９へと流入される。
【００５７】
また、この第２砂濾過槽８にも、砂濾過槽４と同様のエアリフト式逆洗浄機能が具備されている。逆洗浄時には、第２砂濾過槽８の下方から逆洗浄用の水が流入されると同時に、図示しないエアコンプレッサを通じて第２砂濾過槽８の下方から圧縮空気が噴入される。この第２砂濾過槽８における逆洗浄用の水も、再利用水貯留槽９から供給されるものであるが、この場合には、切換バルブ１４２，開閉バルブ１１７，給水ポンプ１３１，開閉バルブ１１８，切換バルブ１４３並びに砂濾過槽４の下方に位置する開閉バルブ１２０を通じて流入される。また、逆洗浄後の水は、同図中符号Ｐ５で示される導管を通じて廃液として外部排出され、所定の管路を経て（図１参照）浮上沈降分離槽１の第６槽１ｆに流入されて浮上沈降分離処理（第１工程）に供される。
【００５８】
また、この第２砂濾過槽８において、逆洗浄後に砂濾過槽４の下方に貯まった水は、開閉バルブ１２１を介して廃液として排出され、所定の管路を経て（図１参照）浮上沈降分離槽１の第６槽１ｆに流入して浮上沈降分離処理（第１工程）に供される。
【００５９】
第２次サイクロン処理が終了されると、被処理水は第２砂濾過槽８の導管Ｐ５を介して、図１中符号９で示される再利用水貯留槽に流入される。
【００６０】
この再利用水貯留槽９は、全ての水処理が終了された水が貯留される所謂最終貯留槽であり、この再利用水貯留槽９に貯留された水は、図示しない給水装置を介して洗車用水又は生活用水として再利用に供される。また、この例では、この貯留槽９に貯留された水を先述した砂濾過槽４又は砂濾過槽８の逆洗浄用水としても使用可能とされている。これについては先に説明したので省略する。
【００６１】
また、この再利用水貯留槽９においては、貯留水に対する殺菌、消臭等を目的としたオゾン酸化処理が可能とされている。
【００６２】
図１に示されるように、この再利用水貯留槽９には、開閉バルブ１２２，給水ポンプ１３２，開閉バルブ１２３並びに第４オゾン混合器９ａを有する管路（Ｒ９）がループ状に設けられている。尚、この第４オゾン混合器９ａは、先述した各オゾン混合器２ａ，６ａ，６ｂと同一構造のものであり、同様にオゾン生成器１６で生成されるオゾンが吸引される。そして、給水ポンプ１３２を介して再利用水貯留槽９から供給される貯留水に対してオゾンの接触混入を行うと共に、後段（排出口直前）に形成された入り組んだ流路を通じてオゾン混入後の再利用水に対するオゾン分散（溶解）を促進する。オゾン混合後の貯留水は、再度、利用水貯留槽９へと戻される。尚、同図には示されていないが、この再利用水貯留槽９においても、必要な廃オゾン処理が実行される。
【００６３】
このように、再利用水貯留槽９にあっては、貯留水を管路（Ｒ９）内に循環させることによりオゾン酸化を通じて細菌等の発生を抑制し、長期間の水の貯留を可能としている。
【００６４】
次に、本発明の要部となる混合器の構成について図６乃至図１４を参照しつつ詳細に説明する。尚、先述したように、オゾン混合器２ａ，凝集剤混合器２ｂ，第２オゾン混合器６ａ，第３オゾン混合器６ｂ，並びに第４オゾン混合器９ａとしては、何れも同一構造の混合器が使用されているため、以下の説明では、『混合器（２）』として一括して説明する。
【００６５】
混合器２の外観形状が図６に概略的に示されている。尚、同図（ａ）は混合器２を上方から観察した様子を、図（ｂ）は混合器２を側方から観察した様子を、図（ｃ）は混合器２を正面から観察した様子をそれぞれ示している。
【００６６】
同図に示されるように、混合器２は、被処理水の流入口２１ａ（同図左側）と、流出口２２ａ（同図右側）とが設けられた長さ約３００ｍｍ、外径（流出口２２ａの内径）約６０ｍｍの金属製の略円筒状体である。
【００６７】
詳細は後述するが、この混合器２は、流入口２１ａを有する前方導管２１と、流出口２２ａを有する後方導管２２と、これらを連結する連結管２３との３ピース構成とされている。同図中符号２３ａで示されるのは、連結管２３に設けられた後述する吸入口２３０ａに差し込まれる調整ネジであり、この調整ネジ２３ａのねじ込み程度により、吸入口２３０ａと調整ネジ２３ａとの隙間を調整して、オゾン又は凝集剤の単位時間当たりの吸入量を調整（設定）可能とされている。
【００６８】
同図６（ａ）に示されるＡ−Ａ断面図が図７に示されている。尚、同図には、図６に示した調整ネジ２３ａの図示は省略されている。また、同図中一点鎖線部分はネジ山を示している（図７乃至図１１において同様）。
【００６９】
図７に示されるように、この混合器２は、内部空洞２１０が形成された前方導管２１と内部空洞２２０が形成された後方導管２２とが連結管２３により連結されることにより、中央部がくびれた流水経路が内部形成されており、所謂ベンチュリ管として機能するものである。
【００７０】
すなわち、前方導管２１の流入口２１ａから混合器２内に流入される被処理水は、先細った内部空洞２１０を通って前方導管２１の先端流出口２１ｂから後方導管２２の内部空洞２２０へ流出される。このとき、先端流出口付近で水圧低下現象が生じるため、ベンチュリ効果により、連結管２３の吸入口２３０ａ、吸入孔２３０並びに吸入路２２３を通してオゾン又は凝集剤が吸入されて被処理水に注入される。
【００７１】
前方導管２１並びに後方導管２２のそれぞれの形状が図８の内部透視図により示されている。尚、同図（ａ）は前方導管２１を、同図（ｂ）は後方導管２２をそれぞれ示している。
【００７２】
同図（ａ）に示されるように、前方導管２１は、流出口２１ｂが設けられた略円錐形状の先端部２１００を有している。また、内部空洞２１０の流入口２１ａ付近の内周面には、サイクロン手前の管路を形成する導管を連結するための雌ねじ部２１２が、また、中央部外周面には、連結管２３と連結するための雄ねじ部２１１が設けられている。
【００７３】
尚、この前方導管２１の形状の理解を容易とするため、参考として、流入口２１ａ側から見た前方導管２１の正面形状を図９（ａ）に、流出口２１ｂ側から見た前方導管２１の正面形状を図９（ｂ）にそれぞれ示す。
【００７４】
一方、後方導管２２は、図８（ｂ）に示されるように、内部空洞２２０の流出口２２ａ付近の内周面には、サイクロン手前の管路を形成する所定導管（図１に示す導管Ｐ１，Ｐ２等）を連結するための雌ねじ部２１２が、また、中央部外周面には、連結管２３と接続するための雄ねじ部２２２が設けられている。また、この後方導管２２には、流入口２２ｂ側の内部空洞２２０に、受け皿状の凹スペース２２００が形成されている。この例では、前方導管２１と後方導管２２とを連結管２３を介して接続した状態にあっては、この凹スペース２２００に先述した前方導管２１の先端部２１００が挿入され、かつ、凹部２２００の内周面２２００ａと先端部２１００の外周面２１００ａとの間に隙間が設けられるようになっている。この隙間が、先述した吸入路２２３を形成する。
【００７５】
尚、この後方導管２２の形状の理解を容易とするため、流入口２２ｂ側から見た前方導管２１の正面形状を図１０（ａ）に、流出口２２ａ側から見た後方導管２２の正面形状を図１０（ｂ）にそれぞれ示す。同図（ａ）に示されるように、凹部２２００の内周面２２００ａには、４つの溝２２３ａ〜２２３ｄが設けられている。この溝は、凹部２２００の内周面２２００ａと先端部２１００の外周面２１００ａとの間に先述した隙間を生じさせるものである。このことから分かるように、この例では、混合器２内には、４本の吸引路２２３ａ〜２２３ｄが形成され、それぞれの吸引路からほぼ同量のオゾン乃至凝集剤が被処理水中に注入されるように構成されている。
【００７６】
連結管２３の構成が図１１の内部透視図により示されている。尚、同図（ａ）は連結管を側方から見た様子を、同図（ｂ）は連結管２３を流出口２３ｂ側から見た様子をそれぞれ示している。
【００７７】
同図に示されるように、この連結管２３は、前方導管２１の挿入口２３ａと後方導管挿入口２３ｂとを有する中空の略円筒状体であり、挿入口２３ａ付近の内周面には前方導管２１の雄ねじ部２１１と螺合される雌ねじ部２３１が、挿入口２３ｂ側の内周面には後方導管２２の雄ねじ部２２２と螺合される雌ねじ部２３２が設けられている。
【００７８】
また、同図（ａ）と先の図７とを参照して明らかであるように、図７において符号２３０で示したオゾン乃至凝集剤の吸入孔２３０は、前方導管２１と後方導管２２とが連結管２３により連結された状態で形成されるようになっている。詳細には、この吸入孔２３０は、前方導管２１の先端部２１００の周囲を取り巻く輪状の経路として形成され、連結管２３の吸入口２３０ａから吸入されたオゾン乃至凝集剤は、この環状吸入孔２３０へと入り、４つの吸入路２２３ａ〜２２３ｄに分配されて被処理水へと注入される。
【００７９】
混合器２内には、更に、オゾン乃至凝集剤注入後の被処理水中のオゾン乃至凝集剤の分散を促進するための分散器機構が設けられている。この例では、分散機構は、図７に示されるように、コマ状の分散器３００を混合器２の後段（すなわち後方導管２２の内部空洞２２０の後端側）に３つ並べて配置することにより実現されている。
【００８０】
分散器３００の外観形状が図１２に示されている。尚、同図（ａ）は分散器３００を正面から観察した形状を、同図（ｂ）は分散器３００を側方から観察した形状をそれぞれ示している。
【００８１】
この分散器は、厚さ約１５ｍｍ、直径約４０ｍｍの表裏の区別のない略円柱形状を呈している。同図（ａ）に示されるように、正面には４箇所に花弁状の窪み部が形成されており、内部を貫通する４つの平行な貫通孔３１０−３１０が各窪み部に開口を位置させて設けられている。尚、この挿通孔３１０はオゾン乃至凝集剤注入後の被処理水の流路を形成するものである。
【００８２】
分散器３００の構造の理解を容易とするため、参考までに、図１２（ａ）に示すａ−ａ断面形状、ｂ−ｂ断面形状並びにｃ−ｃ断面形状を、図１３（ａ）、図１３（ｂ）並びに図１３（ｃ）にそれぞれ示す。
【００８３】
混合器２内における分散器３００の配置状態が図１４に示されている。尚、同図（ａ）は、３つの分散器３００を重ね合わせた状態を示す透視図、同図（ｂ）は同図（ａ）に示すＢ−Ｂ断面形状をそれぞれ示している。
【００８４】
同図（ａ）並びに（ｂ）から明らかであるように、この例では、３つの分散器３００−３００は、隣接するもの同士が円周方向に４５°づつずらされて重ね合わせられた状態で混合器内に収容される。すなわち、各分散器３００の各挿通孔３１０は、隣接する分散器３００内で隣り合う２つの挿通孔３１０と流路を共有する形となり、これにより、混合器２内部（後方導管２２の内部空洞２２０の後端側）に入り組んだ流路が形成される。したがって、本実施形態の水処理装置１００にあっては、オゾン乃至凝集剤が注入された被処理水中のオゾン乃至凝集剤の分散を、この３つの分散器３００により形成された入り組んだ流路を介して効率よく行うことを可能としている。
【００８５】
尚、この例では、分散器３００を３つ重ね合わせるものとしたが、上記説明からも明らかなように、更に幾つかの分散器３００を重ね合わせるようにすれば、より一層分散が促進されることは言うまでもない。
【００８６】
最後に、上記実施形態で示した水処理装置１００に係る水浄化の試験結果を示す。
【００８７】
（１）試料（浄化対象水）
財団法人日本食品分析センターに依頼して、運輸業務に使用された車の洗車廃水を試料（被処理水）とした試験を行った。
【００８８】
（２）試験内容
上記水処理装置１００におけるオゾン混合器２ａ、凝集剤混合器２ｂ並びにサイクロン３でのみ構成された試験専用装置を使用して表１に示す試料の水処理を行った。なお、サイクロンと各混合器との連結関係は上述したものと同様である。また、試験は以下の設定条件のもと行った。
試料総量：１８００Ｌ
混合器への流入量：１５Ｌ／分（７．５Ｌ×２器）
総処理時間：１２０分
オゾン使用量：０．５ｇ／ｈ
凝集剤使用量：０．５４ｇ（１８００Ｌ×０．３ｐｐｍ）
尚、凝集剤としては、大明化学の“パック”と称される液状無機系のポリ塩化アルミニウムを使用。
【００８９】
（３）結果
以下に示す表１は試料についての事前分析結果（水処理前の分析結果）を示すデータ、表２は上記した試験専用装置による水処理を行った後の試料の分析結果（水処理後の分析結果）を示すデータである。
【００９０】
【表１】

【表２】

【００９１】
表１と表２との比較から明らかであるように、この試験では、生物化学的酸素要求量、化学的酸素要求量、浮遊物質量、大腸菌群数、陰イオン界面活性剤の何れもが大幅な減少を見せた。
【００９２】
尚、ノルマルヘキサン抽出物（鉱油類、動植物油脂類）については、処理前（表１）も処理後（表２）も『５ｍｇ／Ｌ以下』となっているが、これは何れも検出下限値を下回っていたためであり、この試験からは効果が確認されなかった。しかしながら、発明者独自の試験結果によると、この試験専用装置によれば、ノルマルヘキサン抽出物に対して、特に有効な除去効果を発揮することが確認されている。凝集剤を使用せずにオゾンのみを使用した場合には、ノルマルヘキサン抽出物に対する除去率が悪かったことから、これは専ら凝集剤を使用したことにより得られる効果と思われる。
【００９３】
上述の説明で明らかなように、本実施形態の水処理装置１００にあっては、サイクロン手前の管路中に、オゾン並びに凝集剤を高速に被処理水に混合可能なオゾン混合器並びに凝集剤混合器を並列に配置し、かつ、混合後の被処理水をサイクロンの隔てた箇所からそれぞれ流入するように構成しているため、オゾンと凝集剤とを併用してその反応生成物をサイクロンで同時除去するようにしても、オゾンと凝集剤との相殺が極力抑制されて効率良くかつ除去率の高い水処理が可能となる。加えて、各混合器２ａ，２ｂは、管路中に配置できる程度の比較的小さなものであるため、装置全体のコンパクト化も容易となる。
【００９４】
尚、上記実施形態では、分岐点を介してサイクロンの手前で管路を２分（分流）し、オゾン混合器２ａと凝集剤混合器２ｂとを別個の管路中に配置したが、各混合器２ａ，２ｂを直列に連結することもできる。その場合には、各混合器の間にある程度の距離の管路を介在させるよう配慮することで、オゾンと凝集剤との無駄な相殺を抑制することが可能となる。どの程度の距離の管路を介在させるべきかは、混合器の性能を考慮して決定するべきである。
【００９５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の水処理装置によれば、オゾンと凝集剤とによる反応生成物を効率よく生成させると共に、これら反応生成物をサイクロンで同時に除去することで浄化効率の向上が達成されると共に、装置全体をコンパクトに維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水処理装置の全体構成を示す図である。
【図２】水処理装置による主要処理手順を示すフローチャートである。
【図３】サイクロン、水位置調整器並びに砂濾過槽よりなるサイクロン処理機構を上方から見た様子を示す外観図である。
【図４】サイクロン、水位置調整器並びに砂濾過槽よりなるサイクロン処理機構を側方から見た様子を示す外観図である。
【図５】水位調整器の構成を示す内部透視図である。
【図６】混合器の外観形状を概略的に示す図である
【図７】混合器の断面形状（図６に示すＡ−Ａ断面）を示す図である。
【図８】図７に示される前方導管並びに後方導管の形状を比較して示す内部透視図である。
【図９】図８（ａ）に示す前方導管を開口側（正面）から見た様子を示す図である。
【図１０】図８（ｂ）に示す後方導管を開口側（正面）から見た様子を示す図である。
【図１１】図７に示される連結管の構造を示す図である。
【図１２】図７に示される分散器の外観形状を示す図である。
【図１３】図１２に示す分散器の３通りの断面形状を同時に示す図である。
【図１４】混合器内における分散器の配置状態を示す図である。
【符号の説明】
１　　浮上沈降分離槽
２ａ　オゾン混合器
２ｂ　凝集剤混合器
３　　サイクロン
４　　砂濾過槽
５　　調整槽
６ａ　第２オゾン混合器
６ｂ　第３オゾン混合器
７　　第２サイクロン
８　　第２砂濾過槽
９　　再利用水貯留槽
９ａ　第４オゾン混合器
１０ａ　洗車廃水貯留槽
１０ｂ　生活廃水貯留槽
１２　　凝集剤供給器
１３　　廃オゾン処理器
１６　　オゾン生成器
１７　　廃オゾン処理器
３０　　水位調整器
７０　　水位調整器
７００　　廃オゾン処理器
１００　水処理装置
１１０〜１２３　流路開閉バルブ
１３０〜１３２　ポンプ
１４０〜１４３　流路切換バルブ
３００　分散器
３１０　貫通孔
３０４　廃オゾン処理器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a water treatment apparatus suitable as, for example, a purification apparatus for car wash wastewater or household wastewater, and particularly to a method in which a coagulant and ozone are used in combination to simultaneously remove reaction products generated by the ozone through a cyclone. Water treatment device.
[0002]
[Prior art]
The present applicant has previously proposed a water treatment apparatus using a cyclone. The cyclone can remove suspended suspended solids and air bubbles (impurities) existing in the water to be treated efficiently by floating and sedimentation. In this water treatment system, the cyclone is located in front of the cyclone. An ozone mixer (ejector) is provided in the road, and the ozone-mixed water to be treated flows into the cyclone. In other words, in this water treatment apparatus, while efficiently mixing ozone into the water to be treated, a reaction product (eg, an oxidative decomposition product of an organic substance) is generated at a high speed, and the reaction product is removed through a cyclone. Thus, water treatment with high purification efficiency is achieved (see Patent Document 1).
[0003]
By the way, in general water treatment, it is known to use a coagulant in addition to ozone in order to improve purification efficiency (see Patent Documents 2 and 3). Since the flocculant has a function of flocculating impurities in the water to be treated to form flocs (lumps of impurities), the flocculant is also used in the above-mentioned water treatment apparatus using a cyclone, and the floc (coagulation reaction product) is used. ) And the ozone reaction product are simultaneously removed by a cyclone, and it is expected that a water treatment apparatus which is compact and has even higher purification efficiency can be achieved.
[Patent Document 1]
JP 2000-279052 A
[Patent Document 2]
JP-A-11-207362
[Patent Document 3]
JP-A-5-146797
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the water treatment apparatus proposed earlier by the present applicant, since the oxidation reaction by ozone is in progress in the cyclone, if the coagulant is easily mixed into the water to be treated, the ozone and the coagulant may be mixed. It has been found that a counteracting reaction (a function in which the decomposition or coagulation action is canceled by ozone oxidation of the coagulant) occurs, and the necessary coagulation action or oxidation action is not obtained, and the purification efficiency is rather deteriorated. Was. This problem can be solved by previously mixing the flocculant and removing flocs caused by the flocculant in a separately provided dedicated water tank, as has been done before. In such a case, the problem of the device occupied area accompanying the installation of the dedicated water storage tank newly arises.
[0005]
The present invention has been made under the above-described background, and an object of the present invention is to achieve improvement in purification efficiency by using ozone and a coagulant together in a water treatment apparatus using a cyclone. Another object of the present invention is to provide a water treatment apparatus capable of keeping the entire apparatus compact.
[0006]
Other objects and operational effects of the present invention will be easily understood by those skilled in the art by referring to the description in the following specification.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The water treatment apparatus of the present invention is premised on a water treatment apparatus provided with a cyclone that floats and separates the impurities in the to-be-processed water through a swirling flow. An ozone mixer having an ozone injection function for the water to be treated and an ozone dispersion promoting function after the injection, a coagulant injection function for the water to be treated, and a coagulant after the injection are provided in the pipeline before reaching the cyclone. A flocculant mixer having a dispersion promoting function is provided, so that the mixing of the flocculant and ozone into the water to be treated can be performed separately and quickly in a pipe before the cyclone.
[0008]
According to such a water treatment apparatus of the present invention, it is possible to efficiently generate reaction products of ozone and a coagulant without separately providing a dedicated water tank for mixing a coagulant, and simultaneously generate the reaction products through a cyclone. It can be removed. This is because, in the water treatment apparatus of the present invention, the mixing (dispersion and mixing) of the coagulant and ozone into the water to be treated is performed in the pipe before the cyclone through each mixer having an injection function and a dispersion promoting function. It is considered that since the reaction is performed separately and quickly, the offset reaction between ozone and the flocculant in the cyclone is sufficiently suppressed. In addition, in general, this type of mixer can be designed to be relatively small. As a result, while improving purification efficiency by using both ozone and a coagulant, the overall device can be made compact. A sustainable water treatment device is achieved.
[0009]
Note that the water treatment apparatus of the present invention can purify various wastewaters (water to be treated) such as domestic wastewater and car wash wastewater. According to the inventor's earnest research, it has been confirmed that the water treatment apparatus of the present invention exerts a particularly effective removal effect on normal hexane. Therefore, it is particularly effective for purifying, for example, car wash wastewater from which normal hexane is easily extracted.
[0010]
As the "mixer", various devices having a function of injecting and dispersing ozone or a flocculant can be applied. Preferably, as the “ozone mixer”, an ozone injection mechanism for injecting ozone into the water to be treated flowing inside according to the principle of Venturi, and an ozone dispersing mechanism for promoting ozone dispersion through an intricate flowing water path formed inside. A stationary mixer provided is applied. The flocculant mixer is composed of a flocculant injection mechanism that injects the flocculant into the water to be treated flowing inside according to the principle of Venturi, and a flocculant that promotes flocculant dispersion through an intricate flowing water path formed inside. A static mixer with a dispersing mechanism is applied.
[0011]
That is, since the mixer employed in the water treatment apparatus of the present invention plays a role of rapidly mixing ozone or a flocculant into the water to be treated, a more accurate dispersing function can be obtained by focusing only on this point. In order to realize the above, it is considered preferable to employ a mixer (movable mixer) provided with a stirring mechanism (movable part) and the like inside. However, such a movable mixer is generally expensive and maintenance is complicated. On the other hand, the above-mentioned static mixer efficiently mixes the ozone or the flocculant with the flow rate (water pressure) of the water to be treated as it is. Inexpensive and easy to maintain.
[0012]
Regarding the water treatment apparatus of the present invention, "the mixing of the flocculant and ozone is performed separately and quickly in the pipeline before the cyclone", but there are various arrangements of the mixer for realizing this. Can be considered.
[0013]
One is a case where an ozone mixer and a flocculant mixer are provided in one pipe, and each is connected (connected) to a cyclone in series. In this case, in order to minimize the offset reaction between ozone and the flocculant in the pipeline, the mixers are arranged to some extent apart (a pipeline of a certain length is interposed between both mixers). Would need to do so. How far apart it depends depends on the performance of the mixer, but should be determined in anticipation of the degree of offset reaction in the pipeline.
[0014]
Another one is a case where an ozone mixer and a flocculant mixer are separately provided in different pipes, and each is connected (connected) to a cyclone in parallel. That is, to give an example, the pipeline before reaching the cyclone includes the first pipeline and the second pipeline respectively connected to the cyclone, and the ozone mixer is provided in the first pipeline. In this case, a coagulant mixer is provided in each of the second pipes. With such a configuration, ozone and the flocculant do not come into contact with each other until they enter the cyclone, so that the mutual offsetting reaction is further suppressed as compared with a case where the mixers are connected in series. Can be.
[0015]
When the respective mixers are connected in parallel to the cyclone as described above, preferably, the respective treated water discharge ports in the cyclone of the first pipeline and the second pipeline are connected to the center of the cyclone. It is arranged at a position substantially opposite to the axis. According to such a configuration, the water to be treated immediately after the mixing of the ozone and the water to be treated immediately after the mixing of the flocculant are respectively flowed from the remote locations of the cyclone, so that the ozone and the flocculant in the cyclone cancel each other out. The reaction can be further suppressed.
[0016]
The water treatment apparatus of the present invention can be configured to generate a swirling flow in the cyclone by utilizing the pressure of ozone and the water to be treated after mixing the coagulant into the cyclone. In a preferred example of such a water treatment apparatus, the pipeline before reaching the cyclone is configured to include a first pipeline and a second pipeline connected in a normal direction of the cyclone, The ozone mixer is provided in the first conduit, the coagulant mixer is provided in the second conduit, and the respective treatments in the cyclones of the first conduit and the second conduit. The water outlets are arranged at the same height and substantially opposite to each other across the central axis of the cyclone. According to such a configuration, a high degree of suppression of the offset reaction between ozone and the flocculant, and the generation of a swirling flow in the cyclone are simultaneously achieved.
[0017]
Note that the present invention can also be considered as a water purification method. That is, the water purification method of the present invention is a water purification method using a cyclone that floats, sediments and separates impurities in the incoming treated water through a swirling flow, and is provided in a pipe before reaching the cyclone. Ozone mixer and coagulant mixer are used to disperse and mix both ozone and coagulant into the water to be treated separately and quickly, and simultaneously remove reaction products generated by the cyclone. It can be said that the water purification method was.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of a water treatment apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are merely examples of the present invention, and the gist of the present invention is, of course, defined only by the appended claims.
[0019]
FIG. 1 shows the overall configuration of the water treatment apparatus of the present embodiment. The water treatment apparatus 100 shown in this example is a car wash wastewater and a household wastewater stored in storage tanks indicated by

reference numerals

10a and 10b in the upper left of the figure (wastewater of tap water used in an office building in this example). Is replaced with each of the main devices constituting the water treatment apparatus 100 (floating sedimentation separation tank 1,

mixers

2a and 2b, cyclone 3, sand filtration tank 4, adjustment tank 5, second and third mixers 6a and 6b, second The water is purified through a cyclone 7 and a second sand filtration tank 8), and the purified water is stored in a reuse water storage tank 9 and reused (resupplied) as car wash water and domestic water. Details of each of these main devices will be described in order. In the figure, reference numerals 110 and 120 (110 to 123) denote valves (open / close valves) for opening and closing the flow path, reference numerals 130 (130 to 132) denote water supply pumps, and reference numerals 140 (140 to 143). Denotes a valve for switching the flow path (switching valve).
[0020]
The outline of the water treatment by the water treatment apparatus 100 is shown in the flowchart of FIG. As shown in the flow chart, in the water treatment apparatus 100, as main processing steps, a floating sedimentation separation step (first step) in the floating sedimentation separation tank 1, an ozone mixer 2a and a flocculant mixer 2b A step of mixing the coagulant and ozone into the water to be treated (second step), a step of floating and sedimentation of a reaction product of the ozone / coagulant in the cyclone 3 (third step), and a step of filtering the sand filter tank 4 (second step). 4), a sedimentation / separation step (fifth step) in the adjustment tank 5, an ozone mixing step (sixth step) in the second ozone mixer 6a and the third ozone mixer 6b, and floating / sedimentation by the second cyclone 7. The separation step (seventh step), the filtration step in the second sand filtration tank (eighth step), and the circulating ozone treatment step in the reused water storage tank 9 (ninth step) are performed.
[0021]
Further, as shown in the flowchart of FIG. 2, in the water treatment apparatus 100, the water is discharged from the cyclone 3, the sand filtration tank 4, the adjustment tank 5, the second cyclone 7, and the second sand filtration tank 8, respectively. The waste liquid is designed to be returned to the floating sedimentation separation tank 1. The details of these processes will be described as needed.
[0022]
Next, the configuration of each main device of the water treatment apparatus 100 and the details of processing contents will be described.
[0023]
The flotation / sedimentation tank 1 shown in FIG. 1 is a 6-floor flotation / sedimentation / separation tank (first to sixth small separation tanks denoted by reference numerals 1a to 1f in FIG. 1) provided side by side via a communication pipe. In each of the small separation tanks 1a to 1f, impurities having low specific gravity such as oil water and bubbles are naturally floated (floating separation) near the water surface, and impurities having high specific gravity such as sludge are separated from each other. Natural sedimentation (sedimentation separation) occurs at the bottom of the small separation tank.
[0024]
In this example, the to-be-processed water stored in the car wash wastewater storage tank 10a first flows into the first tank 1a, and then the second tank 1b, the third tank 1c, the fourth tank 1d, The tanks are sequentially transferred to the five tanks 1e, and in the process, floating / sedimentation separation processing is performed (first step). On the other hand, the water to be treated stored in the domestic wastewater storage tank 10b first flows into the fifth tank 1e, and the floating sedimentation processing (first step) is performed only in the fifth tank. Further, as described later, the waste liquid discharged from each of the

main devices

3, 4, 5, 7, and 8 first flows into the sixth tank 1f, and then is transferred to the fifth tank 1e. The floating sedimentation separation process (first step) is performed.
[0025]
The reason why the first small separation tank flows in is different only from the regulation of this type of water treatment apparatus, and not from the purification performance of the floating sedimentation separation tank 1.
[0026]
The water to be treated stored in the fifth tank 1e is then subjected to a predetermined water pressure driven by the water supply pump 130 shown in FIG. 1 to open and close the valve 110, the switching valve 140, the water supply pump 130, the opening and closing valve 111, the switching valve. Via 141, it is supplied to the ozone mixer 2a or the coagulant mixer 2b.
[0027]
The ozone mixer 2a and the flocculant mixer 2b are arranged in a line before the cyclone 3 in parallel with each other with respect to the cyclone 3. Specifically, the pipeline before the cyclone 3 is divided into a first pipeline (R1) and a second pipeline (R2) at a branch point (S1) shown in FIG. 1, and the ozone mixer 2a Is provided in the first pipe (R1), and the coagulant mixer 2b is provided in the second pipe (R2). Therefore, the water to be treated, which is sent out from the floating sedimentation separation tank 1 (fifth tank 1f) via the pump 130, is divided at the branch point (S1), and substantially equal amounts of the water to be treated are supplied to the

respective mixers

2a or 2a. 2b.
[0028]
The ozone mixer 2a is a mixer adopting a so-called injector system in which ozone generated by an ozone generator indicated by reference numeral 16 in FIG. Specifically, an amount of ozone corresponding to the flow rate (water pressure) of the water to be treated is sucked in based on the Venturi effect and mixed into the water to be treated. Further, in the mixer 2a, there is formed a flow path which is formed in the latter stage (immediately before the discharge port), and has a function of accelerating the dispersion (dissolution) of ozone into the water to be treated after mixing with ozone. The configuration of the ozone mixer 2a for realizing such a step (second step) will be described later in detail with reference to FIGS. The ozone generator 16 may employ various devices that generate ozone by a known method such as a silent discharge method.
[0029]
In this example, the coagulant mixer 2b is a mixer adopting an injector system having the same structure as the ozone mixer 2a. That is, based on the Venturi effect, the flocculant previously stored in the flocculant supply device indicated by reference numeral 12 in the figure is sucked and mixed into the water to be treated flowing inside. Similarly, an intricate flow path is formed at the latter stage (immediately before the discharge port), and has a function of promoting the dispersing (dissolving) of the coagulant in the water to be treated after the coagulant is mixed. In this example, a liquid inorganic coagulant (polyaluminum chloride) is used as the coagulant.
[0030]
The water to be treated, into which ozone or a flocculant has been mixed by the ozone mixer 2a and the flocculant mixer 2b, is then flown into the cyclone 3.
[0031]
The connection relation between the ozone mixer 2a and the flocculant mixer 2b and the cyclone 3 is shown in the external views of FIGS. 3 and 4, respectively. FIG. 3 is a view showing the

mixers

2a and 2b and the cyclone 3 viewed from above, and FIG. 4 is a view showing the

mixers

2a and 2b and the cyclone 3 viewed from the side. I have. 3 and 4 also show the water level adjuster 30 and the sand filtration tank 4 at the same time.
[0032]
As shown in FIG. 3, in this example, a conduit (P1) that forms the end of the pipes (R1) and (R2) between the ozone mixer 2a and the flocculant mixer 2b and the cyclone 3. , (P2) are interposed. These conduits (P1) and (P2) are connected (inserted) to the cyclone 3 in parallel with each other from positions substantially opposite to each other across the center axis of the cyclone 3 having a vertically long spindle shape. In this state, the respective conduits (P1) and (P2) are arranged so as to draw a normal to the water storage surface in the cyclone 3, and the drainage of the treated water of each of the conduits (P1) and (P2) is performed. The

outlets

21a and 21b are arranged at the same height position in the cyclone 3 (see FIG. 4). Therefore, the water to be treated after mixing the ozone or the coagulant discharged from each of the

mixers

2a and 2b passes through the conduits (P1) and (P2) and has a predetermined water pressure (based on the pump 130) in the normal direction of the cyclone 3. (Water pressure), whereby a counterclockwise swirling flow is generated in the cyclone 3 (swirl flow generated by the flow velocity of the fluid). In this example, the cyclone 3 is designed to have a tank height of about 200 cm and a diameter of about 100 cm.
[0033]
In the water treatment apparatus 100, the ozone and the coagulant are mixed (injected and dispersed) into the water to be treated at high speed through the

mixers

2a and 2b described above, and the ozone and the coagulant are mixed. By separately injecting water from a position remote from the cyclone 3, the offset between the ozone and the flocculant is suppressed. This is because, due to the presence of the

respective mixers

2a and 2b, the required ozone oxidation reaction and coagulation reaction are almost completely completed from the pipe in front of the cyclone to the vicinity of the treated

water discharge ports

21a and 21b in the cyclone 3. It is considered that the contact between the ozone and the flocculant in the cyclone 3 is sufficiently and sufficiently avoided.
[0034]
For this reason, in the water treatment apparatus 100 of the present embodiment, it is possible to efficiently treat water even if the amounts of use of ozone and the coagulant are sufficiently suppressed.
[0035]
In addition, as will be described later, the

mixers

2a and 2b are relatively small enough to be disposed in a pipeline, so that the entire apparatus 100 can be easily made compact. The purification effect of the water treatment device 100 will be described later in detail with reference to Tables 1 and 2.
[0036]
The cyclone 3 has a vertically long spindle-shaped main body (tank), and floats and separates the impurities present in the inflowing water to be treated through a swirling flow (third step). In addition, it plays a role of promoting the oxidation reaction by promoting the contact between the ozone remaining in the water to be treated and the impurities via the swirling flow.
[0037]
Specifically, impurities having a large specific gravity (mainly flocs generated by the coagulation reaction of the coagulant and solid coagulates due to ozone oxidation) are precipitated at the bottom of the main body (sedimentation separation). In the present embodiment, the sedimentation liquid is discharged outside as waste liquid through the opening / closing valve 112, flows into the sixth tank 1f of the floating sedimentation separation tank 1 through a predetermined pipe line (see FIG. 1), and floats and separates. It is subjected to processing (first step).
[0038]
On the other hand, impurities having a low specific gravity (a foamy reaction product mainly generated by ozone oxidation) are continuously extruded from an outlet 31 (see FIGS. 3 and 4) provided at the upper part of the main body of the cyclone 3. Is discharged. Ozone or air bubbles released from the water to be treated in the cyclone 3 are also discharged from the discharge port 31 at the same time. These discharges are sent to a waste ozone treatment device indicated by reference numeral 13 in FIG. 1, where waste ozone treatment is performed. The ozone treatment by the waste ozonizer 13 is to remove residual ozone by adsorption through granular activated carbon. This type of waste ozone treatment is well known to those skilled in the art, and thus detailed description is omitted here.
[0039]
The to-be-processed water subjected to the floatation / sedimentation separation process in the cyclone 3 is then flown into the water position adjuster 30. The water level adjuster 30 is connected to the cyclone 3 via a conduit P30 (see FIGS. 3 and 4) inserted through the cyclone 3, and adjusts the water level in the cyclone 3 through a slide mechanism. . FIG. 5 is an internal perspective view showing the configuration of the water level adjuster 30. 2A shows the water level adjuster 30 viewed from the side, and FIG. 2B shows the water level adjuster 30 viewed from the front.
[0040]
As shown in the figure, the water position adjuster 30 includes a first internal pipe 301 fixedly attached inside a substantially cylindrical main body 300, and a vertical movement with respect to the first internal pipe 301. A (slidable) second inner tube 302 is provided. The first inner pipe 301 has a treated water inlet 301a connected to the conduit P30, and the second inner pipe 302 has a treated water inlet 302a and a treated water outlet 302b. The water to be treated discharged from the cyclone 3 flows into the inlet 301a of the first inner pipe 301 via the conduit P30. Then, the water flows out through the inflow port 302a of the second internal pipe 302, flows down from the treated water discharge port 302b of the second internal pipe 302 into the internal cavity (S300) of the main body 300, and further flows downward of the main body 300. From the outlet 303 and flows into a sand filtration tank 4 described later via a conduit P31 (see FIGS. 3 and 4).
[0041]
Normally, the internal cavities (S301) and (S302) of the first internal pipe 301 and the second internal pipe 302 are always filled with water together with the internal cavities of the conduit 30 connected to the cyclone 3. Therefore, by sliding the second inner pipe 302 up and down to change the height of the outlet 302b, the water level in the cyclone 3 can be set to the same level as the position of the outlet 302b through the air pressure.
[0042]
Further, a waste ozonizer indicated by reference numeral 304 is attached to the upper part of the water level adjuster 30. The inside of the waste ozonizer 304 is filled with granular activated carbon, and after the air (including ozone released from the water to be treated) in the water level adjuster 30 is passed through the granular activated carbon, FIG. The residual ozone released from the water to be treated is adsorbed and removed by discharging the air through the vent hole indicated by the middle symbol 304a.
[0043]
The water to be treated flowing out of the water level adjuster 30 then flows into the sand filtration tank 4. As shown in FIG. 4, the sand filtration tank 4 is for performing sand filtration of the water to be treated through a sand layer (Sa) stored therein (fourth step). It is mainly used to remove fine flocks destroyed by the swirling flow of the cyclone 3 and not settled and separated. The water to be treated after being filtered by the sand filtration tank 4 is discharged from a conduit indicated by reference symbol P4 (see FIG. 3) and flows into the adjustment tank 5.
[0044]
The sand filtration tank 4 is provided with a so-called air-lift type back washing function for washing the sand layer (Sa). At the time of backwashing, water for backwashing flows in from below the sand filtration tank 4 and at the same time, compressed air is injected from below the sand filtration tank 4 through an air compressor (not shown). The water for back washing is supplied from a reuse water storage tank 9 described later, and includes a switching valve 140, a water supply pump 130, an opening / closing valve 111, a switching valve 141, and a sand filtration tank shown in FIG. 4 through the opening / closing valve 113 located below.
[0045]
Specifically, at the time of backwashing, the sand filter tank 4 is filled with backwashing water, and the sand layer (Sa) is forcibly washed in a short time by this and an air lift continuously injected. The water used for the back washing is discharged outside as waste liquid through a conduit indicated by reference numeral P3 in the figure, and flows into a sixth tank 1f of the floating sedimentation separation tank 1 through a predetermined pipe line (see FIG. 1). And subjected to the floating sedimentation separation process (first step).
[0046]
In the sand filtration tank 4, a certain amount of water is stored below the sand filtration tank 4 after the back washing. The stored water is appropriately discharged as a waste liquid via an opening / closing valve 114, flows into a sixth tank 1f of the floating sedimentation separation tank 1 via a predetermined pipe line (see FIG. 1), and floats and sediments and separates (first and second processing). Process).
[0047]
The water to be treated after sand filtration by the sand filtration tank 4 is discharged from the conduit P4, and then flows into the adjustment tank indicated by reference numeral 5 in FIG.
[0048]
The adjustment tank 5 temporarily stores the water to be treated after passing through the second to fourth steps (hereinafter, referred to as the first cyclone treatment), and stores the water in the sixth to eighth steps (hereinafter, referred to as the second cyclone treatment) described later. (Referred to as treatment). Further, in the adjustment tank 5, as shown in the flowchart of FIG. 2, a sedimentation separation process (fifth step) of the inflowing water to be treated is also performed. That is, by storing the water to be treated in the adjustment tank 5 for a certain period of time, impurities (mainly flocs) not removed in the cyclone 3 and the sand filtration tank 4 are precipitated at the bottom of the tank. The sedimentation liquid in the adjusting tank 5 is discharged as waste liquid through an opening / closing valve 115, flows into a sixth tank 1f of the floating sedimentation separation tank 1 through a predetermined pipe line (see FIG. 1), and floats and separates. 1).
[0049]
The to-be-processed water temporarily stored in the adjustment tank 5 is then subjected to a predetermined water pressure powered by a water supply pump 131 shown in FIG. 1 to open and close the open / close valve 116, the switching valve 142, the open / close valve 117, the water supply pump 131, and the open / close valve 118. , And through the switching valve 143, to the second ozone mixer 6a or the third ozone mixer 6b, and to the second cyclone processing.
[0050]
Explaining first, the following second cyclone treatment (sixth to eighth steps) is performed in the first cyclone treatment (second to fourth steps) or the impurities not removed in the adjustment tank 5 (not yet removed). By removing the impurities of the treatment through the second ozone treatment (sixth step), a higher level of water treatment is realized. That is, the second cyclone treatment differs from the first cyclone treatment in that no flocculant is used in the second cyclone treatment. As is clear from FIG. 1, in this example, the main devices (second and third ozone mixers 6a and 6b, second cyclone 7 and second sand) used for performing the second cyclone treatment are used. The filtration tank 8) is provided with each of the element devices (the ozone mixer 2a, the coagulant mixer 2b, the cyclone 3, and the components used for the first cyclone treatment described above except that the coagulant mixer is not used. It is almost the same as the sand filtration tank 4). In the following description, different parts will be mainly described, and overlapping parts will be simply described.
[0051]
The second ozone mixer 6a and the third ozone mixer 6b have the same structure as that of the ozone mixer 2a described above. 7 are arranged in parallel. In detail, as shown in FIG. 1, the pipeline before the second cyclone 7 is divided into a first pipeline (R10) and a second pipeline (R20) at a branch point (S2). The second ozone mixer 6a is provided in the first pipe (R10), and the third ozone mixer 6b is provided in the second pipe (R20). Therefore, the water to be treated sent out from the regulating tank 5 via the pump 131 is divided at the branch point (S2) so that substantially the same amount of the water to be treated flows into the respective mixers 6a or 6b. Has become. Then, the ozone generated by the ozone generator 16 is sucked into both the ozone mixers, and ozone is mixed into the water to be treated flowing therein. In addition, the dispersion (dissolution) of ozone into the water to be treated after mixing with ozone is promoted through a complicated flow path formed at the latter stage (in front of the outlet).
[0052]
The water to be treated mixed with ozone by the second and third ozone mixers 6a and 6b is then flown into the second cyclone 7. The connection relationship between the second ozone mixer 6a and the third ozone mixer 6b and the second cyclone 7 is based on the ozone mixer 2a and the coagulant mixing agent described earlier with reference to the external views of FIGS. The connection relation between the vessel 2b and the cyclone 3 is the same. That is, the treated water after ozone mixing, which is discharged from each of the mixers 6a to 6b, is injected at a predetermined water pressure (water pressure based on the pump 131) in the normal direction of the water storage surface of the second cyclone 7, Thereby, a swirling flow is generated in the second cyclone 7.
[0053]
The second cyclone 7 is the same as the cyclone 3 described above. However, in the second cyclone treatment, no flocculant was used in the second cyclone 7, and no floc generated by the flocculant was present in the second cyclone 7. It becomes. Although details are omitted, in this example, the convection time of the water to be treated in the second cyclone 7 is set to about twice that in the cyclone 3, so that the ozone oxidation reaction is further promoted. Have been.
[0054]
The sedimentation liquid settled and separated at the bottom of the second cyclone 7 is discharged outside as a waste liquid through an opening / closing valve 119, and passes through a predetermined pipe line (see FIG. 1) to a sixth tank 1f of the floating sedimentation separation tank 1. The flow-in and floating-sedimentation separation process (first step) is performed. In addition, the floating material (mainly a foam substance generated by the oxidation reaction of ozone) floated and separated by the second cyclone 7 and the ozone or air spontaneously released from the water to be treated are discharged at the upper part of the main body of the second cyclone 7. It is continuously discharged so as to be pushed out from the outlet 71. These discharges are sent to a waste ozone treatment device indicated by reference numeral 17 in FIG. 1, where waste ozone treatment is performed.
[0055]
The water to be treated flowing out of the second cyclone 7 then flows into the second water position adjuster 70. The second water level adjuster 70 is the same as the water level adjuster 30 described above, and is provided with a waste ozonizer 700 at the upper part thereof, similarly for treating ozone released from the water to be treated ( Waste ozone treatment).
[0056]
The water to be treated flowing out of the second water level adjuster 70 flows into the second sand filtration tank 8 next. The second sand filtration tank 8 is the same as the sand filtration tank 4 described above, and the water to be treated after filtration is discharged from a conduit indicated by reference numeral P6 in FIG. It flows into the storage tank 9.
[0057]
The second sand filtration tank 8 also has the same air-lift type backwash function as the sand filtration tank 4. At the time of backwashing, water for backwashing flows in from below the second sand filtration tank 8 and at the same time, compressed air is injected from below the second sand filtration tank 8 through an air compressor (not shown). The water for back washing in the second sand filtration tank 8 is also supplied from the reused water storage tank 9. In this case, the switching valve 142, the opening and closing valve 117, the water supply pump 131, and the opening and closing valve 118 are provided. , A switching valve 143 and an opening / closing valve 120 located below the sand filtration tank 4. Further, the water after the back washing is discharged outside as a waste liquid through a conduit indicated by reference numeral P5 in the figure, and flows into a sixth tank 1f of the floating sedimentation separation tank 1 through a predetermined pipe line (see FIG. 1). It is subjected to the floating sedimentation separation process (first step).
[0058]
Further, in the second sand filtration tank 8, water collected below the sand filtration tank 4 after the back washing is discharged as waste liquid through an opening / closing valve 121, and floats and sinks through a predetermined pipe line (see FIG. 1). It flows into the sixth tank 1f of the separation tank 1 and is subjected to floating sedimentation separation processing (first step).
[0059]
When the second cyclone treatment is completed, the water to be treated flows into the reuse water storage tank indicated by reference numeral 9 in FIG. 1 via the conduit P5 of the second sand filtration tank 8.
[0060]
The reused water storage tank 9 is a so-called final storage tank in which water after all the water treatments are stored, and the water stored in the reused water storage tank 9 is supplied through a water supply device (not shown). Used for car wash or domestic use. Further, in this example, the water stored in the storage tank 9 can be used as back washing water for the sand filtration tank 4 or the sand filtration tank 8 described above. This has been described above and will not be described.
[0061]
Further, in the reused water storage tank 9, ozone oxidation treatment for sterilization, deodorization, and the like of the stored water can be performed.
[0062]
As shown in FIG. 1, a pipe (R9) having an opening / closing valve 122, a water supply pump 132, an opening / closing valve 123, and a fourth ozone mixer 9a is provided in a loop in the reusable water storage tank 9. I have. The fourth ozone mixer 9a has the same structure as the above-described ozone mixers 2a, 6a, 6b, and similarly, the ozone generated by the ozone generator 16 is sucked. Then, while the ozone is mixed into the stored water supplied from the recycle water storage tank 9 via the water supply pump 132, the ozone mixed with the ozone is mixed through a complicated flow path formed at the latter stage (immediately before the discharge port). Promotes ozone dispersion (dissolution) in recycled water. The stored water after the ozone mixing is returned to the used water storage tank 9 again. Although not shown in the figure, necessary waste ozone treatment is also performed in the reused water storage tank 9.
[0063]
As described above, in the reused water storage tank 9, the generation of bacteria and the like is suppressed through ozone oxidation by circulating the stored water in the pipeline (R9), thereby enabling long-term water storage. .
[0064]
Next, the configuration of the mixer that is a main part of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. As described above, the ozone mixer 2a, the coagulant mixer 2b, the second ozone mixer 6a, the third ozone mixer 6b, and the fourth ozone mixer 9a all have the same structure. Since it is used, it will be described collectively as "mixer (2)" in the following description.
[0065]
The external shape of the mixer 2 is schematically shown in FIG. 2A shows the mixer 2 observed from above, FIG. 2B shows the mixer 2 observed from the side, and FIG. 2C shows the mixer 2 observed from the front. Are respectively shown.
[0066]
As shown in the figure, the mixer 2 has a length of about 300 mm and an outer diameter (an outlet) provided with an inlet 21a (the left side in the figure) and an outlet 22a (the right side in the figure) of the water to be treated. It is a metal-made substantially cylindrical body with an inner diameter of about 60 mm.
[0067]
As will be described in detail later, the mixer 2 has a three-piece configuration including a front conduit 21 having an inlet 21a, a rear conduit 22 having an outlet 22a, and a connecting pipe 23 connecting these. Reference numeral 23a in the figure denotes an adjustment screw inserted into a suction port 230a, which will be described later, provided in the connecting pipe 23, and a gap between the suction port 230a and the adjustment screw 23a depends on the degree of screwing of the adjustment screw 23a. Can be adjusted to adjust (set) the amount of inhaled ozone or coagulant per unit time.
[0068]
FIG. 7 is a sectional view taken along the line AA shown in FIG. The illustration of the adjusting screw 23a shown in FIG. 6 is omitted in FIG. In addition, the dashed-dotted line portion in the figure indicates a thread (the same applies to FIGS. 7 to 11).
[0069]
As shown in FIG. 7, the center of the mixer 2 is formed by connecting a front conduit 21 in which an internal cavity 210 is formed and a rear conduit 22 in which an internal cavity 220 is formed by a connecting pipe 23. A constricted flowing water path is formed inside, and functions as a so-called Venturi tube.
[0070]
That is, the water to be treated flowing into the mixer 2 from the inlet 21 a of the front conduit 21 flows through the tapered internal cavity 210, and flows out from the tip outlet 21 b of the front conduit 21 to the internal cavity 220 of the rear conduit 22. Is done. At this time, since a water pressure drop phenomenon occurs near the front end outlet, ozone or a flocculant is sucked through the suction port 230a, the suction hole 230 and the suction path 223 of the connecting pipe 23 and injected into the water to be treated by the Venturi effect. .
[0071]
The respective shapes of the front conduit 21 as well as the rear conduit 22 are shown by the internal perspective view of FIG. 1A shows the front conduit 21 and FIG. 1B shows the rear conduit 22.
[0072]
As shown in FIG. 1A, the front conduit 21 has a substantially conical tip 2100 provided with an outlet 21b. A female screw portion 212 for connecting a conduit forming a conduit before the cyclone is provided on the inner peripheral surface near the inflow port 21a of the internal cavity 210, and a connecting tube 23 is provided on the outer peripheral surface of the central portion. Male screw part 211 is provided.
[0073]
In order to facilitate understanding of the shape of the front conduit 21, for reference, the front shape of the front conduit 21 as viewed from the inlet 21a is shown in FIG. 9A, and the front conduit 21 as viewed from the outlet 21b. 9B is shown in FIG. 9B.
[0074]
On the other hand, as shown in FIG. 8 (b), the rear conduit 22 has a predetermined conduit (the conduit P1 shown in FIG. 1) forming a conduit before the cyclone on the inner peripheral surface near the outlet 22a of the internal cavity 220. , P2, etc.), and a male screw part 222 for connecting to the connection pipe 23 is provided on the outer peripheral surface of the central part. In the rear conduit 22, a receiving space 2200 is formed in the internal cavity 220 on the inlet 22b side. In this example, when the front conduit 21 and the rear conduit 22 are connected via the connecting pipe 23, the distal end 2100 of the front conduit 21 described above is inserted into the concave space 2200, and A gap is provided between the inner peripheral surface 2200a and the outer peripheral surface 2100a of the distal end portion 2100. This gap forms the aforementioned suction passage 223.
[0075]
To facilitate understanding of the shape of the rear conduit 22, the front shape of the front conduit 21 as viewed from the inflow port 22b is shown in FIG. 10 (a). Are shown in FIG. As shown in FIG. 11A, four grooves 223a to 223d are provided on the inner peripheral surface 2200a of the concave portion 2200. This groove creates the above-mentioned gap between the inner peripheral surface 2200a of the concave portion 2200 and the outer peripheral surface 2100a of the distal end portion 2100. As can be seen from this, in this example, four suction passages 223a to 223d are formed in the mixer 2, and approximately the same amount of ozone or coagulant is injected into the water to be treated from each suction passage. It is configured to:
[0076]
The structure of the connecting pipe 23 is shown by an internal perspective view in FIG. FIG. 3A shows the connection pipe viewed from the side, and FIG. 4B shows the connection pipe 23 viewed from the outlet 23b.
[0077]
As shown in the figure, the connecting pipe 23 is a hollow substantially cylindrical body having an insertion port 23a for the front conduit 21 and a rear conduit insertion port 23b, and has an inner peripheral surface near the insertion port 23a. A female screw part 231 screwed with the male screw part 211 of the conduit 21 is provided on the inner peripheral surface on the insertion port 23b side with a female screw part 232 screwed with the male screw part 222 of the rear conduit 22.
[0078]
As is clear from FIG. 7A and FIG. 7, the ozone or flocculant suction hole 230 indicated by reference numeral 230 in FIG. The connection pipe 23 is formed in a connected state. Specifically, the suction hole 230 is formed as a ring-shaped path surrounding the distal end portion 2100 of the front conduit 21, and the ozone or coagulant sucked from the suction port 230 a of the connection pipe 23 passes through the annular suction port 230. And is distributed to the four suction paths 223a to 223d and injected into the water to be treated.
[0079]
The mixer 2 is further provided with a disperser mechanism for promoting the dispersion of the ozone or the flocculant in the water to be treated after the injection of the ozone or the flocculant. In this example, as shown in FIG. 7, the dispersing mechanism is configured by arranging three coma-shaped dispersers 300 at the rear of the mixer 2 (that is, at the rear end side of the internal cavity 220 of the rear conduit 22). Has been realized.
[0080]
The external shape of the disperser 300 is shown in FIG. FIG. 3A shows the shape of the disperser 300 observed from the front, and FIG. 2B shows the shape of the disperser 300 observed from the side.
[0081]
This disperser has a substantially cylindrical shape with a thickness of about 15 mm and a diameter of about 40 mm, with no distinction between front and back. As shown in FIG. 2A, petal-shaped depressions are formed at four places on the front surface, and four parallel through holes 310-310 penetrating the inside are positioned at the respective depressions. It is provided. The insertion hole 310 forms a flow path of the water to be treated after the injection of the ozone or the coagulant.
[0082]
In order to facilitate understanding of the structure of the disperser 300, for reference, the aa cross-sectional shape, the bb cross-sectional shape, and the cc cross-sectional shape shown in FIG. 13 (b) and FIG. 13 (c).
[0083]
FIG. 14 shows an arrangement state of the disperser 300 in the mixer 2. FIG. 3A is a perspective view showing a state in which three dispersers 300 are overlapped, and FIG. 3B is a sectional view taken along the line BB shown in FIG.
[0084]
As is clear from FIGS. 7A and 7B, in this example, the three dispersers 300-300 are overlapped with each other adjacent to each other by being shifted by 45 ° in the circumferential direction. Housed in a mixer. That is, each insertion hole 310 of each disperser 300 shares a flow path with two adjacent insertion holes 310 in the adjacent disperser 300, and thereby the inside of the mixer 2 (the internal cavity of the rear conduit 22) is formed. 220 (rear end side of 220). Therefore, in the water treatment apparatus 100 of the present embodiment, the dispersion of the ozone or the flocculant in the water to be treated into which the ozone or the flocculant has been injected is performed through the complicated flow path formed by the three dispersers 300. This makes it possible to perform the job efficiently.
[0085]
In this example, three dispersers 300 are overlapped. However, as is clear from the above description, if some dispersers 300 are further overlapped, dispersion is further promoted. Needless to say.
[0086]
Lastly, the results of the water purification test according to the water treatment apparatus 100 shown in the above embodiment are shown.
[0087]
(1) Sample (purification target water)
At the request of the Japan Food Research Laboratories, a test was conducted using car wash wastewater used as a sample (water to be treated) used for transportation.
[0088]
(2) Test content
The water treatment of the samples shown in Table 1 was performed using an ozone mixer 2a, a flocculant mixer 2b, and a test-only device configured only with the cyclone 3 in the water treatment device 100. The connection between the cyclone and each mixer is the same as described above. The test was performed under the following setting conditions.
Sample total volume: 1800L
Inflow into the mixer: 15 L / min (7.5 L x 2 units)
Total processing time: 120 minutes
Ozone consumption: 0.5 g / h
Coagulant usage: 0.54 g (1800 L x 0.3 ppm)
As the flocculant, a liquid inorganic polyaluminum chloride called "pack" of Daimei Chemical Co., Ltd. was used.
[0089]
(3) Result
Table 1 below shows the data showing the pre-analysis results (analysis results before water treatment) of the sample, and Table 2 shows the analysis results (analysis after water treatment) of the sample after performing the water treatment by the above-mentioned dedicated test apparatus. (Result).
[0090]
[Table 1]

[Table 2]

[0091]
As is clear from the comparison between Tables 1 and 2, in this test, all of the biochemical oxygen demand, chemical oxygen demand, suspended solids, coliform population, and anionic surfactant were significantly higher. Showed a significant decrease.
[0092]
The normal hexane extract (mineral oils, animal and vegetable oils and fats) was “5 mg / L or less” before (Table 1) and after treatment (Table 2). The effect was not confirmed from this test. However, according to the test results unique to the inventor, it has been confirmed that this test-dedicated device exerts a particularly effective removal effect on the normal hexane extract. When only ozone was used without using a coagulant, the removal rate of the normal hexane extract was poor, and this is considered to be an effect obtained by using only the coagulant.
[0093]
As is clear from the above description, in the water treatment apparatus 100 of the present embodiment, an ozone mixer and a flocculant capable of rapidly mixing ozone and a flocculant with water to be treated are provided in a pipe before the cyclone. Since the mixers are arranged in parallel, and the water to be treated after mixing is flowed in from the separated portions of the cyclone, the reaction product is mixed with the cyclone using ozone and the coagulant. Even when the water is removed at the same time, the offset between the ozone and the flocculant is suppressed as much as possible, and water treatment with high efficiency and high removal rate can be performed. In addition, since each of the

mixers

2a and 2b is relatively small enough to be disposed in a pipeline, the whole apparatus can be easily made compact.
[0094]
In the above-described embodiment, the pipe is divided into two (diversion) in front of the cyclone via the branch point, and the ozone mixer 2a and the coagulant mixer 2b are arranged in separate pipes. The

devices

2a and 2b can be connected in series. In that case, it is possible to suppress wasteful cancellation between ozone and the coagulant by providing a certain distance between the mixers. The distance of the line to be interposed should be determined in consideration of the performance of the mixer.
[0095]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the water treatment apparatus of the present invention, the reaction products by ozone and the coagulant are efficiently generated, and the reaction products are simultaneously removed by the cyclone to improve the purification efficiency. Improvements are achieved and the entire device can be kept compact.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a water treatment apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a main processing procedure by the water treatment apparatus.
FIG. 3 is an external view showing a cyclone treatment mechanism including a cyclone, a water position adjuster, and a sand filtration tank as viewed from above.
FIG. 4 is an external view showing a cyclone treatment mechanism including a cyclone, a water position adjuster, and a sand filtration tank as viewed from a side.
FIG. 5 is an internal perspective view showing a configuration of a water level adjuster.
FIG. 6 is a diagram schematically showing an external shape of a mixer.
FIG. 7 is a view showing a cross-sectional shape of the mixer (A-A cross section shown in FIG. 6).
FIG. 8 is an internal perspective view showing the shapes of the front conduit and the rear conduit shown in FIG. 7 in comparison.
FIG. 9 is a view showing the front conduit shown in FIG. 8A as viewed from the opening side (front).
FIG. 10 is a diagram showing the rear conduit shown in FIG. 8B as viewed from the opening side (front).
FIG. 11 is a view showing a structure of a connecting pipe shown in FIG. 7;
FIG. 12 is a diagram showing an external shape of the disperser shown in FIG.
FIG. 13 is a view simultaneously showing three cross-sectional shapes of the disperser shown in FIG. 12;
FIG. 14 is a diagram showing an arrangement state of a disperser in a mixer.
[Explanation of symbols]
1 Floating sedimentation separation tank
2a Ozone mixer
2b Flocculant mixer
3 cyclone
4 Sand filtration tank
5 Adjustment tank
6a Second ozone mixer
6b Third ozone mixer
7 Second cyclone
8 Second sand filtration tank
9 Reuse water storage tank
9a 4th ozone mixer
10a Car wash wastewater storage tank
10b Domestic wastewater storage tank
12 Coagulant feeder
13 Waste ozonizer
16 Ozone generator
17 Waste ozonizer
30 Water level adjuster
70 Water level adjuster
700 Waste ozonizer
100 water treatment equipment
110-123 Flow path open / close valve
130-132 pump
140-143 Flow switching valve
300 Disperser
310 through hole
304 Waste ozonizer

Claims

A water treatment apparatus including a cyclone that floats, sediments, and separates impurities in the to-be-processed water through a swirling flow,
An ozone mixer having an ozone injection function for the water to be treated and an ozone dispersion promoting function after the injection, a coagulant injecting function for the water to be treated, and an accelerating dispersion of the flocculant after the injection, in the pipe before reaching the cyclone. A coagulant mixer having a function is provided,
Accordingly, the water treatment apparatus is characterized in that mixing of the coagulant and ozone into the water to be treated is performed separately and quickly in the pipeline before the cyclone through each mixer.

The water treatment apparatus according to claim 1, wherein the water to be treated is car wash wastewater.

The ozone mixer is a static mixer having an ozone injecting mechanism for injecting ozone into the water to be treated flowing inside according to the Venturi principle, and an ozone dispersing mechanism for promoting ozone dispersion through an intricate flowing water path formed inside. The water treatment apparatus according to claim 1, wherein:

The flocculant mixer includes a flocculant injection mechanism for injecting a flocculant into the water to be treated flowing inside according to the principle of Venturi, and a flocculant dispersing mechanism for promoting flocculant dispersion through an intricate flowing water path formed inside. The water treatment apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the water treatment apparatus is a static mixer.

The pipeline before reaching the cyclone includes a first pipeline and a second pipeline respectively connected to the cyclone,
The water according to any one of claims 1 to 4, wherein the ozone mixer is provided in a first pipe, and the coagulant mixer is provided in a second pipe. Processing equipment.

6. The treated water discharge ports in the cyclone of the first pipe line and the second pipe line are arranged at positions substantially facing each other across the central axis of the cyclone. A water treatment apparatus as described in the above.

The pipeline before reaching the cyclone includes a first pipeline and a second pipeline connected in a normal direction of the cyclone,
The ozone mixer is provided in a first pipe, the coagulant mixer is provided in a second pipe, and
The respective treated water outlets in the cyclone of the first conduit and the second conduit are arranged at the same height and at positions substantially opposite to each other across the central axis of the cyclone, whereby The water treatment apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein a swirling flow is generated in the cyclone using the inflow pressure of the water to be treated.

A static mixer comprising a flocculant injection mechanism for injecting a flocculant into water flowing inside according to the principle of Venturi, and a flocculant dispersing mechanism for accelerating flocculant dispersion through an intricate flowing water path formed inside.

A water purification method using a cyclone that floats, sediments, and separates impurities in the to-be-processed water through a swirling flow,
Using an ozone mixer and a flocculant mixer provided in a line before reaching the cyclone, both ozone and the flocculant are separately and quickly dispersed and mixed in the water to be treated, and thereby generated. A water purification method wherein reaction products are simultaneously removed through a cyclone.