JP2008055291A - 水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】原水中に含まれる揮発性物質を高効率に除去する装置を提供する。
【解決手段】水処理装置は、揮発性物質ＶＭを含有する原水が供給される反応槽１０と、反応槽１０内の原水に微細気泡ＭＢを発生させ、微細気泡ＭＢにより揮発性物質ＶＭをストリッピングして原水上の気相領域へ放散させるための微細気泡発生装置２０とを備え、ストリッピング後の排ガスは活性炭を充填した揮発性物質除去槽５０により、臭気物質および揮発性物質が除去される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、原水中に含まれる揮発性物質を高効率に除去し得る水処理装置に関する。

近年、河川や地下水あるいは下水などが揮発性有機物に汚染されているという問題が生じている。具体的には、以下の揮発性有機物により汚染されている。

（１）２−ＭＩＢ（２メチルイソボルネオール）・ジオスミンといった臭気物質により、河川などの浄水場原水が汚染されている。

（２）アンモニア（ＮＨ３）・硫化水素（Ｈ２Ｓ）といった臭気物質により、河川などの浄水場原水や下水・産業排水が汚染されている。

（３）トリクロロエチレン・トリハロメタン等の塩素系有機物により、河川などの浄水場原水や下水・産業排水が汚染されている。特に、これらの塩素系有機物は、発ガン性物質であるので、汚染による被害が深刻である。

このように、揮発性有機物は、臭気物質であったり発ガン性物質であったりするので、適切に除去することが求められている。

そこで、従来から、揮発性有機物を除去する方法としてストリッピング法が用いられている。ストリッピング法とは、「水に対して減溶性または難溶性の揮発性溶存物質を、その特性を利用して、水（液相）から大気（気相）へと揮散させることによって、除去する方法」のことである（「水道用語辞典」，社団法人日本水道協会，平成８年２月２９日，４７項参照）。

図１６は従来の水処理装置の構成を示す模式図である。

水処理装置は、反応槽２１０と通常気泡発生装置２２０とを備えている。反応槽２１０には、原水槽２３０に蓄えられた原水がポンプ２３２の駆動により供給される。また、通常気泡発生装置２２０の空気源２２１からガス管２２２及び散気管２２３を介して空気が供給され、反応槽２１０内の原水に通常気泡ＮＢが生じる。なお、ここでいう、通常気泡ＮＢとは、後述する微細気泡と区別するために便宜上付した名称であり、直径が１ｍｍ以上の気泡を意味する。

そして、反応槽２１０内で、原水中の揮発性物質ＶＭと通常気泡ＮＢとが接触することにより、液相から気相への揮散現象が生じ、揮発性物質ＶＭが通常気泡ＮＢ中に取り込まれる（ストリッピング）。取り込まれた揮発性物質含有気泡は、原水上の気相領域へと浮上し、ポンプ２５２の駆動により、揮発性物質除去槽２５０へ排出される。そして、この揮発性物質除去槽２５０において、揮発性物質ＶＭが生物処理されて、処理ガスＴＧとして大気へ放散される。

微細気泡を利用して汚濁水を浄化することは、特許文献１に記載されているが、その方法は微細気泡に存在する界面活性作用と殺菌作用と利用するものであり、水に対して減溶性または難溶性の揮発性溶存物質を、水から大気へと揮散させることによって、除去するストリッピング法とは異なる特性を利用した方法である。
特開２００４−２６７８５１公報

しかしながら、従来の水処理方法は、本発明者らの検討によれば、直径が１ｍｍ程度の通常気泡と揮発性物質とのストリッピング現象により揮発性物質を原水から除去している。そのため、以下の課題が生じる。

（１）通常気泡の比表面積が大きいため、ストリッピング作用が不足し、揮発性物質の処理が困難である。すなわち、通常気泡の気泡径が１ｍｍ以上と大きいため、比表面積が大きくなる。それゆえ、揮発性物質が原水中に多量に含まれている場合、揮発性物質を十分に気泡へ取り込ませる（ストリッピング）ことができない。この結果、揮発性物質が残存し、処理水中に流出するといった問題が生じる。

（２）通常気泡の浮力が大きいため、通常気泡と揮発性物質との接触時間が短くなり、揮発性物質の処理が困難である。すなわち、通常気泡の気泡径が１ｍｍ以上と大きいので浮力が大きくなり、数秒程度の短時間で水中の通常気泡が反応槽上部の気相領域へ流出する。それゆえ、通常気泡と揮発性物質との接触時間が短くなり、上記の比表面積の問題に加えて、揮発性物質の気泡への取り込み（ストリッピング）がさらに悪化する。この結果、揮発性物質が残存し、処理水中に流出するといった問題が生じる。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、原水中に含まれる揮発性物質を高効率に除去し得る水処理装置を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するため、揮発性物質を含有する原水が供給される反応槽と、反応槽内の原水に微細気泡を発生させ、該微細気泡により揮発性物質をストリッピングして該原水上の気相領域へ放散させるための微細気泡発生装置とを備えた水処理装置を提供する。

＜用語＞
本発明において、「微細気泡」とは、直径が１〜５０μｍの気泡のことであり、マイクロバブルとも称する。また、「通常気泡」とは、直径が１ｍｍ以上の気泡のことである。

＜作用＞
従って、本発明は、原水に含まれる揮発性物質を微細気泡（マイクロバブル）によりストリッピングして原水上の気相領域へ放散させるので、マイクロバブルの高い比表面積と微小な浮上性とによりストリッピングの効率を高めることができる。それゆえ、原水中に含まれる揮発性物質を高効率に除去することができる。

本発明によれば、原水中に含まれる揮発性物質を高効率に除去できる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

＜第1の実施形態＞
図１は本発明の第１の実施形態に係る水処理装置の構成を示す模式図である。

水処理装置は、反応槽１０と微細気泡発生装置２０とを備えている。

反応槽１０は、揮発性物質ＶＭを含有する原水が供給される容器である。具体的には、原水が蓄えられた原水槽３０の下部と、反応槽１０の下部とが水配管３１により連結されており、ポンプ３２が駆動すると、原水槽３０から反応槽１０に原水が供給される。

また、反応槽１０に供給された原水は、原水が供給される側の反対側に設けた水配管４１を介して処理水槽４０に送水される。それから、処理水槽４０に連結された水配管４２を介して、処理水ＴＷとして次工程に送水される。

なお、水配管３１は反応槽１０の下部に連結され、水配管４１は反応槽１０の上部に連結されることから、反応槽１０に原水が蓄えられることになる。逆に、水配管４１が連結される部分より上の部分には原水が溜まらず、空気（気相）が存在している。ここでは、この原水が溜まらない領域を「気相領域」と呼ぶ。

微細気泡発生装置２０は、ガス供給装置２１とガス配管２２・散気管２３とを備えている。すなわち、ガス供給装置２１が供給するガスを、ガス配管２２により反応槽１０に送り、反応槽１０の底部に設けられた散気管２３により微細気泡ＭＢを発生させる。そして、これらの微細気泡ＭＢにより揮発性物質ＶＭをストリッピングして原水上の気相領域へ放散させる。ここで、原水上の気相領域と、活性炭が充填された揮発性物質除去槽５０とが、ガス配管５１を介して連結されている。それゆえ、ストリッピングで放散された揮発性物質ＶＭは、揮発性物質除去槽５０に集められる。なお、本実施形態において、ガス供給装置２１は、空気を供給するものである。

このような微細気泡発生装置２０の例としては、図２に示すものが挙げられ、その原理の概略を以下に示す。なお、本実施形態においては、下記の衝撃波法により微細気泡を発生する。

（１）細孔型（フィルタ型）は、微細気泡の対象径と同一径のフィルタを用いて、非処理水に微細気泡を発生する方式である。多孔質物質の孔径制御により、ナノオーダーの気泡を発生することができる。

（２）加圧溶解法は、通常気泡を含む水に圧力を掛けることにより、微細気泡を発生する方式である。比較的大量に微細気泡を発生することができる。

（３）衝撃波法は、狭窄部にガスを供給し、その狭窄部に衝撃波（キャビテーション）を与えることにより、微細気泡を発生する方式である。内部に構造物がなく、装置を大型化がすることができる。また、低コストで装置を構築できるという特徴を有する。

（４）揃断法は、水ジェット等の機械的揃断力を与えることにより、微細気泡を発生する方式である。液流量に対し気体流量が小さいという特徴を有する。

（５）旋回法は、気泡と水との旋回流により空洞を発生させ、その空洞前後の旋回流差で微細気泡を発生する方式である。比較的低いガス圧で運用できるという特徴を有する。

（６）超音波法は、超音波場の水中に、細い針先からガスを供給することにより、微細気泡を発生する方式である。均一な気泡の生成が可能という特徴を有する。

次に本実施形態に係る水処理装置の作用について説明する。

始めに、河川水等の浄水場の原水が、原水槽３０に蓄えられる。そして、これらの原水が、ポンプ３２を駆動することにより、反応槽１０に供給される。原水には、揮発性物質ＶＭである２−ＭＩＢ等が含まれている。

一方、ガス供給装置２１から、ガス配管２２および散気管２３を介して、反応槽１０にガスが供給される。これにより、反応槽１０に供給された原水に微細気泡ＭＢが生じることになる。

そして、この反応槽１０内で、原水中の揮発性物質ＶＭと微細気泡ＭＢとが接触する。これにより、反応槽１０内において、ストリッピング現象が生じ、揮発性物質ＶＭが微細気泡ＭＢ中に取り込まれる。それから、この揮発性物質ＶＭを含む微細気泡ＭＢは、その浮力作用により、反応槽１０の気相領域へ浮上する。そして、揮発性物質ＶＭを含むガスが気相中に放散される。

また、反応槽１０内で微細気泡ＭＢ中に揮発性物質ＶＭが取り込まれた原水は、水配管４１を介して、処理水槽４０内に送水される。そして、水配管４２を介して、処理水ＴＷとして処理水槽４２から次工程へ送水される。

なお、反応槽１０から気相領域へ放散された２−ＭＩＢ等を含むガスは、ガス配管５１を介して、揮発性物質除去槽５０へ排出される。２−ＭＩＢは、揮発性物質除去槽５０内において、活性炭により吸着除去される。さらに、２−ＭＩＢが除去された処理ガスＴＧは、ガス配管５２を介して、大気中に放散される。

以上説明したように、本実施形態に係る水処理装置は、揮発性物質ＶＭを含有する原水が供給される反応槽１０と、反応槽１０内の原水に微細気泡ＭＢを発生させ、該微細気泡ＭＢにより揮発性物質ＶＭをストリッピングして該原水上の気相領域へ放散させるための微細気泡発生装置２０とを備えた構成により、マイクロバブルの高い比表面積と微小な浮上性とにより、原水中に含まれる揮発性物質ＶＭを高効率に除去することができる（マイクロバブルの浮上性）。換言すれば、通常気泡（直径１ｍｍ以上）を用いた場合に問題であった、低い比表面積と大きな浮力とによるストリッピング不足を低減できる。

なお、微細気泡発生装置２０として、衝撃波法を使用することにより、低コストで発生装置を構築できる（衝撃波法）。

また、揮発性物質除去槽５０として、活性炭充填槽を用いることにより、揮発性有機物を確実に除去することができる。

なお、微細気泡発生装置２０で発生させる微細気泡の粒径として、マイクロバブル（粒径１μｍ〜５０μｍ）以外にも、ナノバブル（１μｍ以下）を使用しても良いことはいうまでもない。

＜第２の実施形態＞
図３は本発明の第２の実施形態に係る水処理装置の構成を示す模式図である。なお、既に説明した部分と同一部分には同一符号を付し、特に説明がない限りは重複した説明を省略する。また、以下の各実施形態も同様にして重複した説明を省略する。

本実施形態に係る水処理装置は、第１の実施形態に係る水処理装置において、ポンプ５３を備えたものである。

ポンプ５３は、反応槽１０内における原水上の気相を減圧するための減圧装置である。具体的には、ポンプ５３は、反応槽１０の上部および揮発性物質除去槽５０の下部に、ガス配管５１を介して連結されている。

上述したように、本実施形態に係る水処理装置は、反応槽１０内における原水上の気相を減圧するためのポンプ５３（減圧装置）を備えているので、反応槽１０内の気相領域を減圧することにより、揮発性物質ＶＭを含む微細気泡ＭＢをはじけやすくして、気相領域への移行効率を高めることができる。

すなわち、微細気泡においては気泡がはじけにくくなるということがあるが、減圧することにより、微細気泡ＭＢ中の揮発性物質ＶＭの放散速度を上げることができ、反応槽１０内のストリッピング効率を向上することができる。

なお、本実施形態では、ポンプ５３が、反応槽１０と揮発性物質除去槽５０との間に設けられているが、これに限定されるものではない。例えば、揮発性物質除去槽５０を含まない、反応槽１０内の循環ラインにポンプ５３を配置することも可能である。

＜第３の実施形態＞
図４は本発明の第３の実施形態に係る水処理装置の構成を示す模式図である。

本実施形態に係る水処理装置は、第１の実施形態に係る水処理装置において、攪拌装置６０を備えたものである。

攪拌装置６０は、反応槽１０内の原水と気相との境界部分において、原水を攪拌するものである。具体的には、攪拌装置６０の下端に攪拌翼６１を設け、原水と気相との気液境界部分を攪拌翼６１で攪拌する。

上述したように、本実施形態に係る水処理装置は、反応槽１０内の原水と気相との境界部分における該原水を攪拌するための攪拌装置６０を備えているので、気液境界部分の原水を攪拌することにより、揮発性物質ＶＭを含む微細気泡ＭＢをはじけやすくして、気相領域への移行効率を高めることができる。

すなわち、微細気泡ＭＢ中の揮発性物質ＶＭの放散速度を上げることにより、反応槽１０内のストリッピング効率を向上することができる。

なお、本実施形態に係る水処理装置においては、攪拌翼６１を備えた攪拌装置６０を使用しているが、これに限定されるものではない。例えば、水中ポンプや、一般的な曝気装置を使用することにより、気液境界部分を強制攪拌させてもよい。

また、攪拌装置６０は固定式のみならず、回転速度が可変式のものを用いてもよい。すなわち、可変式の攪拌装置を使用して、攪拌の強弱を付けることにより、気液境界部分に乱流状態を発生させやすくなるので、放散速度をさらに向上することができる。

＜第４の実施形態＞
図５は本発明の第４の実施形態に係る水処理装置の構成を示す模式図である。

本実施形態に係る水処理装置は、第１の実施形態に係る水処理装置において、通常気泡発生装置７０を備えたものである。

通常気泡発生装置７０は、微細気泡ＭＢの発生位置より上の位置で、原水に通常気泡ＮＢを発生させるものであり、ブロア７１とガス配管７２・散気管７３とを備えている。具体的には、微細気泡発生装置２０の散気管２３の上部に、通常気泡発生装置７０の散気管７３を設けている。なお、散気管７３は、ガス配管７２を介して、ブロア７１と連結されている。

このような構成により、ブロア７１を駆動すると、散気管７３の上部に通常気泡ＮＢが発生し、同部分が曝気される。そして、この曝気による攪拌作用により、揮発性物質ＶＭを含む微細気泡ＭＢがはじけやすくなり、気相領域に移行しやすくなる。

以上説明したように、本実施形態に係る水処理装置は、微細気泡ＭＢの発生位置より上の位置で、原水に通常気泡ＮＢを発生させるための通用気泡発生装置７０を設けているので、微細気泡ＭＢ中の揮発性物質ＶＭの放散速度を向上することができ、反応槽１０内のストリッピング効率を向上することができる。

なお、本実施形態に係る水処理装置では、ブロア７１を使用しているが、これに限定されるものではない。例えば、小規模のエアコンプレッサや、空気以外の窒素ガス等の発生装置を使用することもできる。特に、反応槽１０がメタン発酵のような嫌気性処理槽の場合には、空気や酸素は阻害物質となるので、窒素ガスのような酸素を含まないガスを供給することが望ましい。

＜第５の実施形態＞
本実施形態に係る水処理装置は、第1の実施形態に係る水処理装置の揮発性物質除去槽５０において、活性炭に吸着させる方法以外の方法により揮発性物質ＶＭを除去するものである。

具体的には、生物脱臭法を用いることにより、生物の酸化及び分解作用によって、揮発性物質を酸化・分解する。この生物脱臭法では、生物を使用するので、低コストで揮発性物質除去槽５０を構成することができる。

その他にも、以下の方法により揮発性物質ＶＭを除去することができる。

（１）洗浄法
水洗浄法は、水に対する溶解度の高い揮発性物質を水に溶解させる方法である。これにより、アンモニアや低級アミン等の揮発性物質を除去することができる。

また、酸・アルカリ洗浄法は、酸性の揮発性物質をアルカリに溶解させたり、アルカリ性の揮発物質を酸に溶解させたりする方法である。これにより、硫化水素・メチルメルカプタン等の酸性の揮発性物質をアルカリに溶解させたり、アンモニアやアミン類等のアルカリ性の揮発物質を酸に溶解させたりして、除去することができる。

（２）燃焼法
直接燃焼法は、揮発性物質を８００℃程度で燃焼させて、分解する方法である。

触媒燃焼法は、揮発性物質を３００℃程度で加熱し、白金等の金属触媒で低温焼却させることにより、揮発性物質を除去する方法である。

（３）酸化法
オゾン酸化法は、オゾンの酸化作用を利用して揮発性物質を除去する方法である。

塩素酸化法は、塩素の酸化作用を利用して揮発性物質を除去する方法である。

（４）吸着法
イオン交換樹脂吸着法は、イオン性の揮発性物質をイオン交換の荷電吸着性により除去する方法である。

＜第６の実施形態＞
図６は本発明の第６の実施形態に係る水処理装置の構成を示す模式図である。

本実施形態に係る水処理装置は、第１の実施形態に係る水処理装置において、反応槽１０内に隔壁８０を備えたものである。

隔壁８０は、円筒状、いわゆるドラフトチューブ形状、若しくはエアリフト管形状をしており、反応槽１０内に、鉛直方向に沿って設けられている。

また、隔壁８０には、反応槽１０の鉛直方向の上部および下部に空隙が設けられている。詳しくは、隔壁８０は、原水が排出される水配管４１より下の位置に設置される。

これにより、散気管２３により発生された微細気泡ＭＢは、隔壁８０内を水流ＳＣ１の方向に上昇する。そして、隔壁８０の最上部で、水流ＳＣ２の方向に流れ、隔壁８０と反応槽１０の内壁との間での下降流に転換される。隔壁８０の最下部では水流ＳＣ３の方向に流れ、元の水流ＳＣ１と合流する。すなわち、水流ＳＣ１〜水流ＳＣ３により循環流が生じることになる。

上述したように、本実施形態に係る水処理装置は、反応槽１０内に隔壁８０を備えているので、原水に循環流が生じる。それゆえ、原水内の流動状態を高くすることができ、ストリッピング効率を向上することができる。

なお、本実施形態においては、ドラフトチューブ形状の隔壁８０を使用しているが、この形状に限定されない。例えば、反応槽１０内において、鉛直方向に沿って、上部に空隙を設けた隔壁と下部に空隙を設けた隔壁とを交互に配置した形状のものを使用していも良い。具体的には、図７に示すように、反応槽１０内に、下部に空隙部を有する隔壁８１、上部に空隙部を有する隔壁８２、下部に空隙部を有する隔壁８３を、原水槽３０側から処理水槽４０側へ向かう水流方向に配置したものを用いても良い。このように上下の空隙部を順に配することにより、下降流、上昇流、下降流と上下の流れが交互に生じる。この交互の流れにより、揮発性物質ＶＭと微細気泡ＭＢとの接触回数を増加することができ、ストリッピング効率を向上することができる。

＜第７の実施形態＞
図８は本発明の第７の実施形態に係る水処理装置の構成を示す模式図である。

本実施形態に係る水処理装置は、第１の実施形態に係る水処理装置において、反応槽１０の下部から微細気泡ＭＢを発生し、反応槽１０の上部から原水を供給することにより、微細気泡ＭＢの流れと、原水の流れとが逆方向になるようにしたものである。

詳しくは、反応槽１０の上部（１１）で水配管３１を介して反応槽１０と原水槽３０とを連結し、反応槽１０の下部（１２）において、水配管４１を介して反応槽１０と処理水槽４０とを連結する。これにより、原水槽３０から供給される原水は反応槽１０の上部から下部へと流れることになる。

一方、散気管２３は、反応槽１０の底部に設置されているので、微細気泡ＭＢはＦ１方向に上昇する。

そうすると、水流Ｓ１で下降した揮発性物質ＶＭと、Ｆ１方向に上昇した微細気泡ＭＢとが反応槽１０内で接触して、ストリッピング作用が起こる。

このように、微細気泡ＭＢの上昇流と、原水中に含まれる揮発性物質ＶＭの下降流との流れを逆方向とすることにより、各々の流れがぶつかることによる攪拌効果が増大するので、ストリッピング効率を向上することができる。

特に、このような構成は、水より比重が重い硫化水素等が溶けている原水に対して効果的である。

（変形例）
また、変形例として、反応槽１０の上部から下部に向けて微細気泡ＭＢを発生し、反応槽１０の下部から原水を供給することにより、微細気泡の流れと、原水の流れとが逆方向になるようにしてもよい。

すなわち、散気管２３を反応槽１０内の上部に配置し、反応槽１０の下部で水配管３１を介して反応槽１０と原水槽３０とを連結し、反応槽１０の上部で水配管４１を介して反応槽１０と処理水層４０とを連結することにより、微細気泡の流れ（Ｆ１方向）と水流ＳＣ１とを逆方向にすることができる。

＜第８の実施形態＞
図９は本発明の第８の実施形態に係る水処理装置の構成を示す模式図である。

本実施形態に係る水処理装置は、第１の実施形態に係る水処理装置において、反応槽１０の下部から微細気泡を発生し、また、反応槽１０の下部１３から原水を供給することにより、微細気泡の流れと、原水の流れとが同方向になるようにしたものである。

詳しくは、反応槽１０底部の散気管２３とほぼ同じ高さの位置で、水配管３１を介して反応槽１０と原水槽３０とを連結し、また反応槽１０の下部（１２）で水配管４１を介して反応槽１０と処理水槽４０とを連結する。これにより、原水は反応槽１０の下部から供給されて、水流Ｓ２の方向に上昇する。

一方、散気管２３を介して供給された微細気泡ＭＢは、Ｆ２方向、すなわち水流Ｓ２と順方向に上昇する。

それゆえ、これらの順方向での上昇過程において、原水に含まれる揮発性物質ＶＭと微細気泡ＭＢとが接触して、ストリッピングが生じる。

このように、揮発性物質ＶＭと微細気泡ＭＢとを同方向で接触させることにより、反応槽１０内での両者の接触機会を増加して、ストリッピング効率を向上することができる。

特に、このような構成は、水より比重が軽いアンモニア等が溶けている原水に対して効果的である。

（変形例）
また、変形例として、反応槽１０の上部から原水を供給して反応槽１０の上部から排出するとともに、反応槽１０の上部から下部に向けて微細気泡ＭＢを発生させることにより、微細気泡の流れと、原水の流れとが同方向になるようにしてもよい。

すなわち、散気管２３を反応槽１０内の上部に配置し、反応槽１０の上部で水配管３１を介して反応槽１０と原水槽３０とを連結し、また反応槽１０の上部で水配管４１を介して反応槽１０と処理水槽４０とを連結することにより、微細気泡ＭＢの流れと水流とを同方向にすることができる。

＜第９の実施形態＞
図１０は本発明の第９の実施形態に係る水処理装置の浄水場内における設置場所の概念を示す図である。

本実施形態に係る水処理装置は、河川１００からポンプ１０２を駆動し、水配管１０１を介して原水槽３０に原水を蓄える。原水槽３０の原水は、前処理槽９０を経由して反応槽１０に供給される。ここで、前処理槽９０には、メッシュ１ｍｍのスクリーンが備えられており、河川水中の粒子径１ｍｍ以上の固形物が除去される。

すなわち、本実施形態に係る水処理装置は、固形物を除去するためのスクリーンをさらに備えており、河川中に含まれる固形物を効率的に除去するので、反応槽１０内のストリッピング効率の低減を抑制することができる。また、反応槽１０に供給される原水は、スクリーンにより固形物を除去した河川若しくは地下水の浄水場原水又は浄水場内工程水であるので、汚染物質を除去した上水を提供することができる。

なお、本実施形態ではスクリーンによる前処理をしてから反応槽１０に原水を供給しているが、他の方法により原水をさらに浄化してから反応槽１０に供給してもよい。

例えば、スクリーンにより固形物を除去した河川若しくは地下水の浄水場原水又は浄水場内工程水を、凝集処理およびろ過処理してから反応槽１０に原水を供給してもよい。この場合、図１１に示すように、前処理槽９０のあとに、凝集処理槽１１０およびろ過処理槽１２０が設けられる。凝集処理槽１１０では、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）または硫酸アルミニウム等の凝集剤が注入される。また、ろ過処理槽１２０では、精密ろ過・限外ろ過膜等の多用なメッシュのろ過膜が利用される。また、沈殿槽を設けて自然沈降を利用することも可能である。

＜第１０の実施形態＞
図１２は本発明の第１０の実施形態に係る水処理装置の下水処理場内における設置場所の概念を示す図である。

本実施形態に係る水処理装置は、下水処理場流入渠いわゆる流入下水の下水貯留部１３０からポンプ１３２を駆動して、原水槽３０に原水を蓄えている。原水槽３０の原水は、前処理槽９０を経由して反応槽１０に供給される。ここで、前処理槽９０には、メッシュ１ｍｍのスクリーンが備えられており、下水中の粒子径１ｍｍ以上の固形物が除去される。

すなわち、本実施形態に係る水処理装置は、固形物を除去するためのスクリーンをさらに備えており、下水中に含まれる固形物を効率的に除去することができ、反応槽１０内のストリッピング効率を高めることができる。

特に、下水処理場原水又は下水処理場内工程水には、固形物が多量に含まれている。そのため、それらの固形物を除去することにより、下水中の揮発性物質を効率的にストリッピングできるようになる。

なお、本実施形態ではスクリーンによる前処理をしてから反応槽１０に原水を供給しているが、他の方法により原水をさらに浄化してから反応槽１０に供給してもよい。

例えば、下水処理場原水又は下水処理場内工程水からスクリーンにより固形物を除去した後、沈澱処理してから反応槽１０に供給してもよい。この場合、図１３（Ａ）に示すように、沈澱処理層１４０が設けられる。

さらに、この沈澱処理の後、活性汚泥処理した水を反応槽１０に供給してもよい。この場合、図１３（Ｂ）に示すように、活性汚泥処理槽１５０が設けられる。

＜第１１の実施形態＞
図１４は本発明の第１１の実施形態に係る水処理装置の構成を示す模式図である。

本実施形態に係る水処理装置においては、第1の実施形態に係る反応槽としてオゾン反応槽１６０を用いている。

オゾン反応槽１６０は、一般的には、凝集処理槽１７０と生物活性炭層１７１との間に設けられ、オゾンの酸化力により原水を浄化するところである。すなわち、オゾン反応槽１６０には、凝集処理水が原水として供給され、生物活性炭流入水として次工程の生物活性炭槽１７１に送水される。

また、微細気泡発生装置２０は、空気ではなくオゾンの微細気泡を発生させる。すなわち、オゾン反応槽１６０で使用するオゾンを微細気泡化する。

上述したように、本実施形態に係る水処理装置においては、微細気泡発泡装置２０は、反応槽内の原水にオゾンの微細気泡を発生させる。これにより、オゾン反応槽１６０内に供給された凝集処理水は、微細気泡化されたオゾンによる処理がなされる。ここでは、オゾン微細気泡内に揮発性物質がストリッピング作用により取り込まれる。それから、揮発性物質が除去された水が生物活性炭流入水として次工程の生物活性炭槽１７１に送水される。

すなわち、本実施形態に係る水処理装置によれば、微細気泡による揮発性物質のストリッピング作用のみならず、オゾンそのものの酸化作用により、さらに揮発性物質の除去性能を向上することができる。

なお、本実施形態では、浄水場内においてオゾンを使用するオゾン反応槽１６０で微細気泡を発生させているが、砂ろ過槽等の他のガス使用箇所で、そのガスを使用して微細気泡を発生させてもよい。すなわち、浄水場内のガスを使用する箇所で、そのガスを微細気泡化することにより、浄水場における原水の浄化効率を高めることができる。

＜第１２の実施形態＞
図１５は本発明の第１２の実施形態に係る水処理装置の構成を示す模式図である。

本実施形態に係る水処理装置においては、第1の実施形態に係る反応槽として下水処理場内の曝気層１８０を用いている。

曝気槽１８０は、一般的には、下水処理場において最初沈殿池１９０と最終沈殿池１９１との間に設けられ、水質の浄化を行なう微生物に対して酸素を供給するために、空気と原水とを接触させるところである。

また、曝気槽１８０には、最初沈殿池流出水が原水として供給され、処理された原水が最終沈殿池流入水として次工程の最終沈殿池１９１に送水される。

上述の構成により、下水処理場の曝気槽１８０内に微細気泡ＭＢを発生させると、曝気槽１８０内へ供給された最初沈殿池流出水中の揮発性物質ＶＭと微細気泡ＭＢとが接触して、ストリッピング作用が起こる。これにより、当該揮発性物質ＶＭが除去された水が最終沈殿池流入水として排出される。

すなわち、ストリッピング効果により、揮発性物質ＶＭを曝気槽１８０内で除去することが可能となる。それに加えて、微細気泡ＭＢにより酸素の溶解効率も増大するので、下水処理場における不揮発性物質の除去性能も向上することができる。

なお、本実施形態では、下水処理場内のガス使用箇所として、曝気槽１８０についての説明をしているが、他のガス使用箇所で、そのガスを使用して微細気泡ＭＢを発生させてもよい。

具体的には、メタン発酵菌を有し、最初沈殿池１９０で発生する生汚泥及び最終沈殿池１９１で発生する余剰汚泥等を処理する汚泥消化槽や、その前段において可溶化反応を行なう水槽で微細気泡を発生させてもよい。ただし、汚泥消化槽においては、嫌気的状態を維持する必要があるので、窒素等の微細気泡を利用することとなる。

以上説明したように、本実施形態に係る水処理装置は、下水処理場内のガスを使用する箇所で、そのガスを微細気泡化するので、下水処理場における下水の浄化効率を高めることができる。

＜その他＞
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る水処理装置の構成を示す模式図である。 同実施形態に係る微細気泡発生装置２０の例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る水処理装置の構成を示す模式図である。 本発明の第３の実施形態に係る水処理装置の構成を示す模式図である。 本発明の第４の実施形態に係る水処理装置の構成を示す模式図である。 本発明の第６の実施形態に係る水処理装置の構成を示す模式図である。 同実施形態に係る水処理装置の変形例を示す図である。 本発明の第７の実施形態に係る水処理装置の構成を示す模式図である。 本発明の第８の実施形態に係る水処理装置の構成を示す模式図である。 本発明の第９の実施形態に係る水処理装置の浄水場内における設置場所の概念を示す図である。 同実施形態に係る水処理装置の他の設置場所の概念を示す図である。 本発明の第１０の実施形態に係る水処理装置の下水処理場内における設置場所の概念を示す図である。 同実施形態に係る水処理装置の他の設置場所の概念を示す図である。 本発明の第１１の実施形態に係る水処理装置の構成を示す模式図である。 本発明の第１２の実施形態に係る水処理装置の構成を示す模式図である。 従来の水処理装置の構成を示す模式図である。

符号の説明

１０・・・反応槽、２０・・・微細気泡発生装置、２１・・・ガス供給装置、２２・・・ガス配管、２３・・・散気管、３０・・・原水槽、４０・・・処理水槽、５０・・・揮発性物質除去槽、５３・・・ポンプ、６０・・・攪拌装置、６１・・・攪拌翼、７０・・・通常気泡発生装置、７１・・・ブロア、７２・・・ガス配管、７３・・・散気管、８０〜８３・・・隔壁、９０・・・前処理槽、１００・・・河川、１１０・・・凝集処理槽、１２０・・・ろ過処理槽、１３０・・・下水貯留部、１４０・・・沈澱処理層、１５０・・・活性汚泥処理槽、１６０・・・オゾン反応槽、１７０・・・凝集処理槽、１７１・・・生物活性炭層、１８０・・・曝気槽、１９０・・・最初沈殿池、１９１・・・最終沈殿池、２１０・・・反応槽、２２０・・・通常気泡発生装置、２３０・・・原水槽、ＭＢ・・・微細気泡、ＮＢ・・・通常気泡、ＶＭ・・・揮発性物質。

Claims (17)

1. 揮発性物質を含有する原水が供給される反応槽と、
   前記反応槽内の原水に微細気泡を発生させ、該微細気泡により前記揮発性物質をストリッピングして該原水上の気相領域へ放散させるための微細気泡発生装置と
   を備えたことを特徴とする水処理装置。
2. 請求項１に記載の水処理装置において、
   前記反応槽内における原水上の気相を減圧するための減圧装置
   をさらに備えたことを特徴とする水処理装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の水処理装置において、
   前記反応槽内の原水と気相との境界部分における該原水を攪拌するための攪拌装置
   をさらに備えたことを特徴とする水処理装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか1項に記載の水処理装置において、
   前記微細気泡の発生位置より上の位置で、通常気泡を発生させるための通常気泡発生装置
   をさらに備えたことを特徴とする水処理装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか1項に記載の水処理装置において、
   前記反応槽内の気相領域に放散される揮発性物質を除去するための揮発性物質除去装置
   をさらに備えたことを特徴とする水処理装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか1項に記載の水処理装置において、
   前記反応槽内に鉛直方向に沿って上部および下部に空隙を設けた隔壁
   を備えたことを特徴とする水処理装置。
7. 請求項１乃至請求項５のいずれか1項に記載の水処理装置において、
   前記反応槽内に鉛直方向に沿って、上部に空隙を設けた隔壁と下部に空隙を設けた隔壁とを交互に配置した
   ことを特徴とする水処理装置。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか1項に記載の水処理装置において、
   前記反応槽の下部から微細気泡を発生し、前記反応槽の上部から前記原水を供給することにより、該微細気泡の流れと、該原水の流れとが逆方向になるようにした
   ことを特徴とする水処理装置。
9. 請求項１乃至請求項７のいずれか1項に記載の水処理装置において、
   前記反応槽の下部から微細気泡を発生し、前記反応槽の下部から前記原水を供給することにより、該微細気泡の流れと、該原水の流れとが同方向になるようにした
   ことを特徴とする水処理装置。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれか1項に記載の水処理装置において、
    固形物を除去するためのスクリーンをさらに備え、
    前記反応槽に供給される原水は、前記スクリーンにより固形物を除去した河川若しくは地下水の浄水場原水又は浄水場内工程水である
    ことを特徴とする水処理装置。
11. 請求項１乃至請求項９のいずれか1項に記載の水処理装置において、
    前記反応槽に供給される原水は、スクリーンにより固形物を除去した河川若しくは地下水の浄水場原水又は浄水場内工程水を、凝集処理およびろ過処理したものである
    ことを特徴とする水処理装置。
12. 請求項１乃至請求項９のいずれか1項に記載の水処理装置において、
    固形物を除去するためのスクリーンをさらに備え、
    前記反応槽に供給される原水は、前記スクリーンにより固形物を除去した下水処理場原水又は下水処理場内工程水である
    ことを特徴とする水処理装置。
13. 請求項１乃至請求項９のいずれか1項に記載の水処理装置において、
    前記反応槽に供給される原水は、下水処理場原水又は下水処理場内工程水を、スクリーンにより固形物を除去した後に、沈澱処理したものである
    ことを特徴とする水処理装置。
14. 請求項１乃至請求項９のいずれか1項に記載の水処理装置において、
    前記反応槽に供給される原水は、下水処理場原水又は下水処理場内工程水を、スクリーンにより固形物を除去した後に、沈澱処理および活性汚泥処理したものである
    ことを特徴とする水処理装置。
15. 請求項１乃至請求項９のいずれか1項に記載の水処理装置において、
    前記微細気泡発泡装置は、前記反応槽内の原水にオゾンの微細気泡を発生させる
    ことを特徴とする水処理装置。
16. 請求項１乃至請求項９のいずれか1項に記載の水処理装置において、
    前記微細気泡発生装置は、浄水場内におけるオゾン反応槽や砂ろ過槽等で使用されるガスを用いて微細気泡を発生させる
    ことを特徴とする水処理装置。
17. 請求項１乃至請求項９のいずれか1項に記載の水処理装置において、
    前記微細気泡発生装置は、下水処理場内における曝気槽、オゾン反応槽、汚泥消化槽等で使用されるガスを用いて微細気泡を発生させる
    ことを特徴とする水処理装置。

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