JP2009195888A - 水処理装置および水処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液体中にナノバブルまたはマイクロナノバブルを発生させる第1バブル発生部42と、ナノバブルまたはマイクロナノバブルが発生した後の液体が導入されるとともに、当該液体中に微生物を含有させる第1処理槽70と、第1処理槽70内に設けられるとともに、第1処理槽70内の液体を濾過して前処理水を作製するフィルター45と、前処理水中にナノバブルまたはマイクロナノバブルを発生させる第2バブル発生部43と、ナノバブルまたはマイクロナノバブルが発生した後の前処理水を導入する第2処理槽15と、第2処理槽15内に導入される前処理水と接触可能に設けられる、ポリビニルアルコールからなる担体16と、を備え、担体16は細孔を有するとともに、担体16上には微生物が固定化されている。
【選択図】図1
Description
1)処理水にナノバブルを含有させた後に、当該処理水を微生物によって処理する。その後、当該処理水に更にナノバブルを含有させた後、当該処理水を、ポリビニルアルコールからなる担体が充填された水槽内に導入する。ナノバブルは、ポリビニルアルコールからなる担体であって細孔を有する担体の表面上(細孔内の表面上も含む)に付着して、その結果、上記担体の表面上に固定化された微生物が活性化し、それによって、処理水中に含有される混入物(例えば、有機物など)の処理効率が向上すること、
2)ナノバブルによって発生するフリーラジカルによって、混入物の処理効率が向上すること、
3)処理水にナノバブルを含有させた後に、当該処理水を微生物によって処理する。このとき、処理条件を、好気的条件と嫌気的条件とに繰り返して変化させる。次いで、当該処理水をポリビニルアルコールからなる担体であって細孔を有する担体が充填された水槽内に導入する。なお、当該担体の表面上には微生物が固定化されている。そして、上記水槽内を好気的条件と嫌気的条件とに交互に変化させる。これによって、好気性微生物が上記担体の表面に繁殖し、嫌気性微生物が上記担体の細孔内に繁殖する。その結果、処理水を好気性微生物および嫌気性微生物の両方によって処理することができるので、処理水中に含有される混入物の処理性能が向上すること、
4)有機フッ素系化合物(例えば、PFOS、PFOA)を合理的に処理する方法として、従来から活性炭吸着法が存在する。しかしながら、処理水中には有機フッ素化合物のみならず他の有機物が存在するので、当該方法では活性炭が短期間で破過し、その結果、活性炭を短期間で取替える必要があるという問題点を有している。そこで、有機フッ素化合物含有水中にナノバブルを含有させた後、当該有機フッ素化合物含有水を、液中膜が設けられた微生物槽にて処理する。その後、当該有機フッ素化合物含有水を細孔を有するポリビニルアルコールからなる担体が充填された槽内に導入する。これによって、処理水中の有機フッ素化合物以外の有機物が処理(例えば、分解)され、その結果、主として有機フッ素化合物を吸着するための活性炭の寿命を延ばすことができること、
5)ポリビニルアルコールからなる担体は、比重が約1.025(粒子径は、例えば4mmなどに設定可能)である。また、ナノバブルは当該担体の表面に付着し易い。そして、上記担体の表面にバブルが付着すれば、担体とバブルとの複合体の比重が1に近くなり、その結果、当該複合体が容易に処理水中を浮遊することが可能になる。換言すれば、上記複合体は水槽の底部に沈殿し難いとともに、処理水の表面に浮上し難い。その結果、小さな撹拌エネルギーによって、槽内の担体を流動させることが可能になること、
6)液中膜(中空糸タイプ)をナノバブル含有水にて洗浄すれば、上記液中膜の高い洗浄効果が得られること。
図1に、本実施の形態の水処理装置を示す。
本発明の他の実施の形態について、図2に基づいて説明する。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、実施の形態1と同じである。また、説明の便宜上、実施の形態1の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
本発明の他の実施の形態について、図3に基づいて説明する。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、実施の形態1と同じである。また、説明の便宜上、実施の形態1の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
本発明の他の実施の形態について、図4に基づいて説明する。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、実施の形態1と同じである。また、説明の便宜上、実施の形態1の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
本発明の他の実施の形態について、図5に基づいて説明する。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、実施の形態1と同じである。また、説明の便宜上、実施の形態1の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
本発明の他の実施の形態について、図6に基づいて説明する。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、実施の形態1と同じである。また、説明の便宜上、実施の形態1の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
本発明の他の実施の形態について、図7に基づいて説明する。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、実施の形態1と同じである。また、説明の便宜上、実施の形態1の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
本発明の他の実施の形態について、図8に基づいて説明する。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、実施の形態1と同じである。また、説明の便宜上、実施の形態1の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
本発明の他の実施の形態について、図9に基づいて説明する。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、実施の形態1と同じである。また、説明の便宜上、実施の形態1の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
図1に基づいて、水処理装置を作製した。当該水処理装置では、前槽55の容量を0.1m3、第1バブル発生槽57の容量を0.1m3、第1処理槽70の容量を5m3、第2バブル発生槽1の容量を0.1m3、第2処理槽15の容量を5m3とした。また、上記第2処理槽15内には、ポバール樹脂(株式会社クラレ製のクラゲール(登録商標))を約1m3(第2槽15の容量の約20%)加えた。また、ナノバブル発生機である第1バブル発生部42および第2バブル発生部43としては、株式会社協和機設社製のバビタスHYK−32を用いた。なお、上記バビタスHYK−32が備える気液混合循環ポンプ2の動力は、3.7kwであった。
図7に基づいて、水処理装置を作製した。なお、当該水処理装置は図1に示す水処理装置とほぼ同じであるが、急速ろ過塔39の容量を0.05m3、活性炭吸着塔40の容量を0.2m3として、約1ヶ月の運転を行った。
3・62 第1気体せん断部
4・63 第2気体せん断部
6・59 第3気体せん断部
8・65 空気配管
9・66 電動ニードルバルブ
10・13・22・23・49・60・64・67・68・74・77 管
11 信号線
12・69 ブロワー
14 シーケンサー
16 担体
17 水流発生管(ドラフト)
19 第2散気部(第2散気手段)
21 支持板
25 バブル含有水流入部
26・36・37・58 水流
33・47 酸化還元電位計
34・48 酸化還元電位調節計
39 急速ろ過塔
40 活性炭吸着塔
41 イオン交換樹脂塔
42 第1バブル発生部(第1バブル発生手段)
43 第2バブル発生部(第2バブル発生手段)
44 セメント工場
45 フィルター
52 洗浄用散気管(第3散気手段)
53 第2攪拌部(第2攪拌手段)
55 前槽
56・78・79 ポンプ
57 第1バブル発生槽
69 ブロワー
70 第1処理槽
72 液中膜架台
73 中空糸
75・76 フランジ
81 第1散気部(第1散気手段)
82 第1攪拌部(第1攪拌手段)
85 バルブ
Claims (29)
- 液体中にナノバブルまたはマイクロナノバブルを発生させる第1バブル発生手段と、
前記ナノバブルまたはマイクロナノバブルが発生した後の前記液体が導入されるとともに、当該液体中に微生物を含有させる第1処理槽と、
前記第1処理槽内に設けられるとともに、前記第1処理槽内の前記液体を濾過して前処理水を作製するフィルターと、
前記前処理水中にナノバブルまたはマイクロナノバブルを発生させる第2バブル発生手段と、
前記ナノバブルまたはマイクロナノバブルが発生した後の前記前処理水を導入する第2処理槽と、
前記第2処理槽内に導入される前記前処理水と接触可能に設けられる、ポリビニルアルコールからなる担体と、を備え、
前記担体は細孔を有するとともに、前記担体上には微生物が固定化されていることを特徴とする水処理装置。 - 前記細孔の孔径は、略20μmであることを特徴とする請求項1に記載の水処理装置。
- 前記第1処理槽内には、当該第1処理槽内に導入された前記液体に対して気体を吐出する第1散気手段と、当該第1処理槽内に導入された前記液体を攪拌して水流を発生させる第1攪拌手段とが備えられていることを特徴とする請求項1または2に記載の水処理装置。
- 前記第2処理槽内には、当該第2処理槽内に導入された前記前処理水に対して気体を吐出する第2散気手段と、当該第2処理槽内に導入された前記前処理水を攪拌して水流を発生させるための第2攪拌手段とが備えられていることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の水処理装置。
- 前記第2散気手段および前記第2攪拌手段は共に、円筒形状のドラフト内に設けられており、
前記ドラフトの2つの開口は、それぞれ、前記第2処理槽の底面、または当該第2処理槽内に導入された前記前処理水の水面に対向するように配置されていることを特徴とする請求項4に記載の水処理装置。 - 前記ドラフト内にて、前記第2攪拌手段は、前記第2散気手段よりも前記第2処理槽の底面側に配置されていることを特徴とする請求項5に記載の水処理装置。
- 前記第2攪拌手段は、前記第2処理槽の底面側に向かって水流を発生させるものであることを特徴とする請求項6に記載の水処理装置。
- 前記第2攪拌手段は、水中エアレータであることを特徴とする請求項4〜7の何れか1項に記載の水処理装置。
- 前記第1処理槽内に導入された前記液体の酸化還元電位を測定するための第1酸化還元電位計、および前記第2処理槽内に導入された前記前処理水の酸化還元電位を測定するための第2酸化還元電位計の少なくとも一方と、
前記第1酸化還元電位計の測定結果に基づいて、前記第1散気手段によって吐出される気体量、および前記第1攪拌手段によって発生される水流量を調節するとともに、前記第2酸化還元電位計の測定結果に基づいて、前記第2散気手段によって吐出される気体量、および前記第2攪拌手段によって発生される水流量を調節するためのシーケンサーと、を備えることを特徴とする請求項3〜8の何れか1項に記載の水処理装置。 - 前記第2処理槽には蓋が備えられていることを特徴とする請求項1〜9の何れか1項に記載の水処理装置。
- 前記担体は、前記第2処理槽内を流動可能に備えられていることを特徴とする請求項1〜10の何れか1項に記載の水処理装置。
- 前記担体の一部は、前記第2処理槽内を流動可能に備えられ、前記担体の残りは、前記第2処理槽内に固定化されて備えられていることを特徴とする請求項1〜10の何れか1項に記載の水処理装置。
- 前記第2処理槽内に導入される前記前処理水は、前記第2処理槽の底面上に設けられた複数の吐出口を有する吐出手段によって前記第2処理槽内に吐出されることを特徴とする請求項1〜12の何れか1項に記載の水処理装置。
- 前記第1バブル発生手段および前記第2バブル発生手段が、水中ポンプ型バブル発生機であることを特徴とする請求項1〜13の何れか1項に記載の水処理装置。
- 前記第2処理槽内の前記前処理水が導入される急速ろ過塔、活性炭吸着塔、イオン交換樹脂塔、またはキレート樹脂塔が備えられていることを特徴とする請求項1〜14の何れか1項に記載の水処理装置。
- 前記第2処理槽の横断面の形状が、長さがa(m)である第1辺、および、長さがb(m)である第2辺を有する四角形にて規定されるとともに、前記処理槽の縦方向の深さが、c(m)にて規定され、
c:aおよびc:bにて示される比が、共に1:1.0〜1.3であることを特徴とする請求項1〜15の何れか1項に記載の水処理装置。 - 前記第2処理槽には、当該第2処理槽内に導入された前処理水を排出するための開口が設けられ、
前記開口は、フィルターによって前記担体から隔離されていることを特徴とする請求項1〜16の何れか1項に記載の水処理装置。 - 前記第2処理槽の内側面には、当該第2処理槽の横断面の中央に向かって突出した凸部が設けられ、
前記開口は、前記凸部よりも上側に設けられていることを特徴とする請求項17に記載の水処理装置。 - 前記凸部の縦断面の形状は、三角形であることを特徴とする請求項18に記載の水処理装置。
- 前記第1処理槽内には、活性炭からなる吸着手段が設けられていることを特徴とする請求項1〜19の何れか1項に記載の水処理装置。
- 前記吸着手段は粒子状であって、前記第1処理槽内を流動可能に設けられていることを特徴とする請求項20に記載の水処理装置。
- 前記フィルターは、中空糸タイプのフィルターであることを特徴とする請求項17に記載の水処理装置。
- 前記フィルターに対して、第3散気手段によって気体が吐出されていることを特徴とする請求項17に記載の水処理装置。
- 液体中にナノバブルまたはマイクロナノバブルを発生させる第1バブル発生工程と、
前記ナノバブルまたはマイクロナノバブルが発生した後の前記液体を第1処理槽内に導入するとともに、当該液体に微生物を含有させる微生物処理工程と、
前記第1処理槽内に設けられたフィルターによって、前記第1処理槽内の液体を濾過して前処理水を作製する濾過工程と、
前記前処理水中にナノバブルまたはマイクロナノバブルを発生させる第2バブル発生工程と、
前記ナノバブルまたはマイクロナノバブルが発生した後の前記前処理水を第2処理槽内に導入する導入工程と、
前記第2処理槽内に導入される前記前処理水とポリビニルアルコールからなる担体とを接触させる接触工程と、を有し、
前記担体は細孔を有するとともに、前記担体上には微生物が固定化されていることを特徴とする水処理方法。 - 前記細孔の孔径は、略20μmであることを特徴とする請求項24に記載の水処理方法。
- 前記第1処理槽内に導入された前記液体に対して気体を吐出する第1気体吐出工程と、
前記第1処理槽内に導入された前記液体を攪拌する第1攪拌工程と、
前記第2処理槽内に導入された前記前処理水に対して気体を吐出する第2気体吐出工程と、
前記第2処理槽内に導入された前記前処理水を攪拌する第2攪拌工程と、を有することを特徴とする請求項24または25に記載の水処理方法。 - 前記第1気体吐出工程および前記第2気体吐出工程は、それぞれ、気体を吐出する吐出工程と気体を吐出しない不吐出工程とを交互に繰り返すことを特徴とする請求項26に記載の水処理方法。
- 前記接触工程の後に、第2処理槽内の前記前処理水を、急速ろ過塔、活性炭吸着塔、イオン交換樹脂塔、またはキレート樹脂塔によって処理する工程を有することを特徴とする請求項24〜27の何れか1項に記載の水処理方法。
- 前記液体は、有機フッ素化合物含有水、有機フッ素化合物含有廃水、工場廃水、再利用水、河川水、下水、生活廃水であることを特徴とする請求項24〜28の何れか1項に記載の水処理方法。
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