JP2004202321A

JP2004202321A - 水処理装置

Info

Publication number: JP2004202321A
Application number: JP2002372641A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Amano; 哲也天野; Itaru Sakai; 至坂井; Keisuke Nakahara; 啓介中原
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】大量の水処理が行え、構成も単純で且つ高い処理効率を有する。
【解決手段】円形断面の管路１の周囲に複数個の超音波発振子２が千鳥状に配置され、且つ、管路断面内で超音波発振子２が対向しないように配置されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、水処理装置、特に、超音波を用いて、例えば、排水を殺菌処理する水処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
飲料水、下水、排水等の水処理手段として、酸化剤等を用いる酸化処理、紫外線による処理、活性炭などの吸着剤による吸着処理などがあり、それぞれ目的に応じて使い分けられている。その１つとして超音波による水処理技術がある。
【０００３】
超音波処理は、水に超音波を照射することによりキャビテーションを発生させ、このときの振動加速度による攪拌作用を利用する方法であり、キャビテーションの発生によるキャビティ内での有機物質の熱分解、ＯＨラジカル生成による酸化、殺菌、キャビティ崩壊時の衝撃波による微生物細胞の破壊、振動加速度による攪拌効果などの作用が水処理の分野で利用されている。
【０００４】
超音波処理法は、水に超音波を照射するのみで処理が可能であるため、比較的装置構成を単純にでき、さらに、殺菌と有機物質の分解などの複合処理が可能な方法である。さらに、超音波処理法は、従来行われている酸化処理、紫外線処理等の方法と併用することにより、処理能力が向上することも確認されており、処理時間、処理コストの大幅な低減効果が期待できる。
【０００５】
超音波を利用した水処理装置として、特開２０００−１１７２４７号公報（特許文献１）には、流通経路の設けられた処理槽に超音波振動子に代表されるような超音波発振子が取り付けられた水処理装置が開示されている。以下、これを従来水処理装置といい、図面を参照しながら説明する。
【０００６】
図３は、従来水処理装置を示す断面図である。
【０００７】
図３に示すように、従来水処理装置は、被処理水を貯留または通水可能な容器２１と、被処理水に超音波を照射可能な超音波発振器２２とからなる水を浄化・殺菌する装置において、被処理水に照射される超音波の放射方向と超音波発振器２２の分極方向とが略同一になるように配置され、超音波発振器２２の振動モードが横効果であると共に、超音波の放射方向と略平行な面に水が直接付着しない構造としたものである。
【０００８】
上記従来水処理装置によれば、被処理水は、入口２３から容器２１内に流入し、容器２１内で超音波が照射されて処理された後、出口２４から容器２１外に流出する。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１１７２４７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、超音波処理法は、多くのメリットを有するものの、大量処理を行うための処理装置の大型化が大きな課題となっている。
【００１１】
下水処理場など大量処理を考えた場合、上記従来水処理装置においては、処理槽の体積を大きくするか、処理装置を複数基、連結して処理量を多くすることが考えられる。
【００１２】
しかしながら、１つの発振子による超音波照射の効果は、水中での超音波の減衰等の影響から、照射体積が増加するとその効果が減少することが知られており、処理槽を大きくするには限界がある。また、複数基の処理装置を連結する場合、１０００ｍ³／日規模の下水処理場で考えると、約７００リットル／分の処理能力が必要であり、処理時間が１分と仮定した場合でも、７００リットル分の容積を確保するためには大型の処理装置が必要になる。この結果、装置が複雑になるばかりでなく、装置の維持管理にも手間がかかる。
【００１３】
従って、この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、大量の水処理が行え、構成も単純で且つ高い処理効率を有する、超音波を利用した水処理装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、被処理水の流路に複数個の超音波発振子が配置されていることに特徴を有するものである。
【００１５】
請求項２記載の発明は、前記流路は、円形断面を有する管路からなることに特徴を有するものである。
【００１６】
請求項３記載の発明は、前記超音波発振子は、前記流路の周方向に間隔をあけ且つ前記流路の流れ方向に間隔をあけて設けられ、しかも、千鳥状に配置されていることに特徴を有するものである。
【００１７】
請求項４記載の発明は、前記超音波発振子は、対向しないように配されていることに特徴を有するものである。
【００１８】
請求項５記載の発明は、薬剤投入手段を備えたことに特徴を有するものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
この発明の水処理装置の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は、この発明の水処理装置を示す概略斜視図、図２は、この発明の水処理装置を示す概略平面図である。
【００２１】
図１および図２において、１は、流路としての円形断面を有する管路（既存の管路でも良い。）、２は、複数個の超音波発振子であり、管路１の周方向に間隔をあけ（この例では１２０°間隔）且つ管路１の流れ方向に間隔をあけて設けられ、しかも、千鳥状に配置されている。各超音波発振子２は、制御装置３からの指令により超音波駆動用電源４から高周波交流が供給される。
【００２２】
奇数個の超音波発振子２を流路１の周方向に等間隔をあけて設ければ、流路１の断面内で超音波発振子２の反対面は壁面となるため、前記壁面が反射板として作用する。また、流路を円形断面を有する管路１により構成すれば、反射した超音波の集束効果が生じる。さらに、流れ方向に間隔をあけて配置された超音波発振子２の周方向のピッチをずらせば、超音波発振子２が千鳥状に配置されるので、超音波照射領域内で均一に被処理水に超音波を照射することが可能となる。
【００２３】
なお、図１では，超音波発振子２は、管路１の周方向に３個づつ、流れ方向に間隔をあけて５段設置されているが、周方向の超音波発振子２の設置個数および流れ方向の段数は、これに制限されるものではない。
【００２４】
この発明の水処理装置は、以上のように構成されているので、被処理水は、以下のように処理される。
【００２５】
被処理水が管路１内に流入すると、管路１を通過する被処理水に対し、制御装置３からの指令により超音波駆動用電源４から、各超音波発振子２に高周波交流が供給される。このように各超音波発振子２に高周波交流が供給されると、交流の振幅に応じた変位が発振子に生じ、各超音波発振子２から被処理水中へ超音波が放射される。
【００２６】
超音波発振子２から放射された超音波は、被処理水中を伝播し、超音波発振子２と対面する管路壁面に到達し、そこで反射し、再び超音波発振子２へ戻る波が発生する。このとき、超音波発振子２の振動面から発生する波と反射した波とが、干渉して合成波が形成されると共に、反射面となる壁面が曲面であるため集束効果が得られる。
【００２７】
さらに、前記合成波は、超音波発振子２の間隔を適正に調整すると共振状態となり、このとき定在波と呼ばれる状態が形成されて、波が互いに強めあう状態になる。このため、超音波の効果を最大限に活用することができる。定在波の形成は、処理水の温度等の条件により変化する。そのため、処理水の状態が変化した場合にも定在波が形成されるよう制御装置３により発振条件を制御する。
【００２８】
定在波が形成されている部分の被処理水は、超音波の効果により効率的に浄化される。また、場合により、薬剤投入手段としての薬剤投入装置５を超音波発振子２より上流側の管路１に設け、この薬剤供給ノズル６から薬剤を管路１中の被処理水に供給すれば、被処理水の流れにより、定在波音場に薬剤が供給されて、超音波と薬剤との相乗効果でさらに効率的に処理される。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、円形断面の管路の周囲に複数個の超音波発振子を千鳥状に配置し、且つ、管路断面内で超音波発振子を対向しないように配置することにより、単純な構成で、被処理水に効果的に超音波を照射することが可能となり、この結果、大量処理が実現可能となる。さらに、既存の配管系に取り付けることも可能となるため、その適用範囲が大きく広がることになる。また、薬剤投入装置を備えることにより、薬剤との併用効果によりさらに効果的な水処理を行うことができるなど、種々の有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の水処理装置を示す概略斜視図である。
【図２】この発明の水処理装置を示す概略平面図である。
【図３】従来水処理装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１：管路
２：超音波発振子
３：制御装置
４：超音波駆動用電源
５：薬剤投入装置
６：薬剤供給ノズル
２１：容器
２２：超音波発振器
２３：入口
２４：出口

Claims

被処理水の流路に複数個の超音波発振子が配置されていることを特徴とする水処理装置。
前記流路は、円形断面を有する管路からなることを特徴とする、請求項１記載の水処理装置。
前記超音波発振子は、前記流路の周方向に間隔をあけ且つ前記流路の流れ方向に間隔をあけて設けられ、しかも、千鳥状に配置されていることを特徴とする、請求項１または２記載の水処理装置。
前記超音波発振子は、対向しないように配されていることを特徴とする、請求項３記載の水処理装置。
薬剤投入手段を備えたことを特徴とする、請求項１から４の何れか１つに記載の水処理装置。