JP2013000625A - 水質浄化剤 - Google Patents

Abstract

【課題】 飲料水や河川、湖沼等の水質浄化を簡単かつ安価に実施可能にする。
【解決手段】 珪酸塩白土の粉体を主成分とし、これに多孔物質の粉体、焼石膏の粉体および可溶性無水石膏の粉体を添加混合したものである。
【選択図】 なし

Description

本発明は、飲料水や汚水等を浄化する珪酸塩白土を主成分とする水質浄化剤に係り、特に飲料水の有害物質を除去し、また汚水を浄化処理するのに好適な水質浄化剤に関すものである。

産業の集中、大規模化による産業排水の増大、都市への人口集中による生活排水の増大、下水道整備の立遅れ等が原因で水質汚濁が進み、水道原水、工業用水の汚濁が深刻な事態を招いている。元来飲料水は生命体に良い水でなくてはならない。その良い飲料水の条件は、単に有害物質を含まないだけでなく、金属イオンであるミネラル成分を含み酸素と炭酸ガスが充分溶け込んでいることであり、しかも水の硬度が高過ぎず弱アルカリであって、水のクラスター（分子集団）がより小さいことである（例えば、特許文献１参照）。

このような良い飲料水を飲むことによって、生命体の細胞を生き生きさせ、健康な体を作り、若々しい肌を保って老化を遅らせ、痴呆症の予防にもなる。前記金属イオンは、カルシウム、カルシウムイオン、珪酸イオン等であり、このイオン濃度の高い飲料水が良い飲料水といえる。特にクラスターの小さい飲料水は、生命体の酵素の働きを活発にし、腸内部の微生物の働きを活発にさせ新陳代謝を早める。

このような飲料水としては、天然の湧水等がクラスターが小さく、カルシウム等の金属イオン（ミネラル）を多く含んでいるため、喉ごしの柔らかな美味しい飲料水としてペットボトル等に入れて販売されているが、人工的にこのような飲料水を大量に生成するためには高額な設備が必要になる。

一方、工場廃液や生活排水の流入によって、河川や湖沼などはヘドロが発生して汚水となりがちである。この汚水のヘドロは、嫌気性菌が主体となって、アンモニアやメタン、硫化水素等を発生して水を汚くする。これらの汚水は汚水処理浄化装置で化学処理され、フイルタ等を用いて浄化されている。特に工場廃液等に対しては、近年高度な汚水処理浄化装置の設備が義務付けられるようになっている。

再表０２／０６０５７６号公報

しかし、従来の飲料水としての水道水には有害なカルキ（塩素）などが含まれていて、決して最適な飲料水とは言い難いという問題があった。また、海や河川、湖沼に生活排水、農薬等が流れ込んで水中の植物栄養塩類の濃度が高まり水質が貧栄養から富栄養に変化する。このため水中の窒素やリン等の栄養分が過多となり植物プランクトン等の生物が異常繁殖して赤潮やアオコとなる。この結果、このアオコが腐敗して分解される時に酸素が消費されて、魚類が水中の酸欠によって死に、水は悪臭を放つようになるという問題があった。

一方、このような飲用に適さない飲料水や河川等の水質浄化のための設備の設置には莫大な投資が必要で、特に海や河川、湖沼の水質浄化のための設備の設置は、国や地方公共団体でなければ財政的に不可能である。また、河川等の水質改善には、水中に含まれる汚泥物質などの固形物の沈降分離操作が主流をなしており、その急速分離は専ら凝集沈殿処理メカニズムを改善することによって行われている。しかし、前記沈降分離の速度には限界があり、結局凝集機能そのものを改善しても、急速に大粒のフロックを形成させることができない。

この発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは従来例の問題点を解消し、高額な設備を必要とせず、飲料水や河川、湖沼等の水質浄化を簡単な作業で行えるようにする水質浄化剤を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明にかかる水質浄化剤は、珪酸塩白土の粉体を主成分とし、これに多孔物質の粉体、焼石膏の粉体および可溶性無水石膏の粉体を添加混合してなることを特徴とする。
これにより、ミネラル（金属イオン）が付着したコロイド粒子である珪酸塩白土が、主に水中の不純イオンを吸収し、その水を強力に浄化して腐敗を無くし、生物の生命活動に寄与するミネラル水を作ることができる。また、高額な設備費を必要とせず、飲料水や河川、湖沼等の水質浄化を、珪酸塩白土を主成分とする水質浄化剤を用いて簡単に行える。

また、本発明にかかる水質浄化剤は、前記珪酸塩白土の粉体を４０〜７０重要％とし、これに多孔物質の粉体１０〜２０重量％、焼石膏の粉体１０〜２０重量％および可溶性無水石膏の粉体１０〜２０重量％を添加混合してなることを特徴とする。
これにより、前記珪酸塩白土、多孔物質の粉体、焼石膏の粉体および可溶性無水石膏の各粉体を前記割合で混合したことで、珪酸塩白土の水質浄化機能に加えて、貝化石等の多孔物質を、粒径を細かくして飲料水等に投入することによって、カルキ等の有害物質の吸収、カルシウム分などミネラルの溶け出し、有機塩素化合物との反応を速やかにし、有害物質を強力に除去でき、水のクラスターをより小さく生成でき、この効果を長期的に維持することができる。また、焼石膏および可溶性無水石膏は廃水処理で生じる汚泥などの泥土に添加混合することで、泥土中に含まれる重金属等を不溶化するとともに、固化させることができる。この粉体珪酸塩白土を主成分とする水質浄化剤は、特に飲料用水源地の水質浄化に好適である。

また、本発明にかかる水質浄化剤は、前記多孔物質が、珪藻土および貝化石であることを特徴とする。
これにより、珪藻土や貝化石は軽量の多孔物質であり、有害物等の吸着機能、濾過機能、脱色機能、脱臭機能を有し、主成分となる珪酸塩白土による汚水の浄化力をこの多孔物質がさらに高めることができる。

また、本発明にかかる水質浄化剤は、珪酸塩白土の粉砕体および多孔物質の粉砕体を、それぞれ１００℃〜３００℃の温度で乾燥し、この乾燥した珪酸塩白土の粉砕体を主成分とし、これに前記乾燥した多孔物質の粉砕体および焼石膏と可溶性無水石膏とを水に溶解した溶解物と非晶物質との粉体混合物とを添加混合してなることを特徴とする。
これにより、前記珪酸塩白土の粉砕体および多孔物質の粉砕体による汚水の浄化力をさらに高めることができる。

また、本発明にかかる水質浄化剤は、前記乾燥した珪酸塩白土の粉砕体と前記乾燥した多孔物質の粉砕体とで全体の５０〜７０重量％となるように配合し、このうち珪酸塩白土の粉砕体は５０〜８０重量％の範囲であり、溶解物と非晶物質との粉体混合物が３０〜５０重量％となるように配合してなることを特徴とする。
これにより、前記珪酸塩白土、多孔物質の粉体、焼石膏の粉体および可溶性無水石膏の各粉体を前記割合で混合したことで、これらによる汚水の浄化力をさらに高めることができる。

また、本発明にかかる水質浄化剤は、前記多孔物質が、珪藻土および貝化石であり、前記非晶物質はガラスであることを特徴とする。
これにより、珪藻土や貝化石は軽量の多孔物質であり、有害物等の吸着機能、濾過機能、脱色機能、脱臭機能を有し、主成分となる珪酸塩白土による汚水の浄化力をこの多孔物質がさらに高めることができる。

本発明にかかる水質浄化剤によれば、次のような効果を奏する。
（１）珪酸塩白土が、主に水中の不純イオンや不良ガスを吸収し、多くのミネラル（金属イオン）を溶出する高いイオン交換作用を有し、水のクラスターをより小さく生成し、水を強力に浄化する。
（２）珪酸塩白土の水質浄化機能に加えて珪藻土や貝化石等の多孔物質が、カルキ等の有害物質の吸収、カルシウム分などミネラルの溶け出し、有機塩素化合物との反応を速やかにし、有害物質を強力に除去し、水のクラスターをより小さく生成する。
（３）珪藻土および貝化石等の多孔物質は、有害物質等の吸着機能、濾過機能、脱色機能、脱臭機能を有し、主成分となる珪酸塩白土により汚水の浄化力をさらに高めることができる。
（４）焼石膏および可溶性無水石膏が、汚水中に含まれる重金属等を不溶化すると共に固化させて水質を浄化する。
（５）本発明によれば、高額な設備費を必要とせず、珪酸塩白土を主成分として飲料水や河川、湖沼等の水質浄化を簡単に行える。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。

以下、本発明の一実施の形態にかかる水質浄化剤を説明する。本発明の水質浄化剤は、珪酸塩白土の粉体を主成分にして、これに多孔物質の粉体、焼石膏の粉体および可溶性無水石膏の粉体を混合してなる。これらのうち、珪酸塩白土は正式の地質名称が軟質多孔性高度珪化珪酸塩白土という、秋田県で産出される天然地質品である。この珪酸塩白土は、多くの（１６種類）ミネラル（金属イオン）が付着したコロイド粒子の集まりからなり、高いイオン交換作用を持つところから、不純イオンや不良ガスを吸着して、水や土を浄化する機能を持つ。特に浄水作用に優れ、ミネラル水を作り出す。

また、前記多孔物質は、珪藻土や貝化石などを乾燥処理するなどして得られ、これが有害物質等の吸着機能、濾過機能、脱色機能、脱臭機能を持ち、珪酸塩白土による汚水の浄化力とともに、水質浄化機能をさらに高める。さらに、前記焼石膏および可溶性無水石膏は汚水や汚土に含まれる重金属類を不溶化するとともに、これを固化することによって水質が劣化するのを回避することができる。

従って、かかる珪酸塩白土、多孔物質、焼石膏および可溶性無水石膏を含む水質浄化剤を使用すれば、高額な設備費を必要とせず、飲料水や河川、湖沼等の水質浄化を行うことができる。しかもかかる珪酸塩白土を主成分とする水質浄化剤は簡単に得られる。この場合において、珪酸塩白土の粉体を４０〜７０重要％とし、これに多孔物質の粉体１０〜２０重量％、焼石膏の粉体１０〜２０重量％および可溶性無水石膏の粉体１０〜２０重量％を添加混合して得た水質浄化剤は、前述のような珪酸塩白土を多孔物質とともに飲料水等に投入すると、カルキ等の有害物質を吸収し、鉄、アルミニウム、ナトリウム、カルシウムなどミネラルが溶け出すので、有機塩素化合物との反応が速やかになる。このため飲料水中の有害物質を強力に除去でき、水のクラスターをより小さく生成でき、かかる効果を長期的に維持できる。また、焼石膏および可溶性無水石膏は廃水処理で生じる汚泥などの泥土水に添加混合することで、泥土水中に含まれる重金属類を不溶化するとともに、固化させることができる。

また、珪酸塩白土は多孔質で表面積が大きいため浮遊物質の吸着力が強く、主成分である炭酸カルシウムが水に方解石の約１０倍溶け出し易い。さらに炭酸ガスを含んだ水に対しては大きい溶解力を示す。従って、雨水や地表水には炭酸ガスが多く含まれているため、珪酸塩白土による飲料水の浄化が一層高められる。

この発明になる飲料水用の浄化剤中の珪酸塩白土は、多孔質の珪酸塩白土の粒径を適度に細かくしたから、これを飲料水に投入すると、カルキ等の有害物質の吸着、カルシウム分等のミネラルの溶け出し、有機塩素化合物との反応が速やかで有害物質を強力に除去し、水のクラスターをより小さく生成して飲み心地のよい水とし、しかも、長期間使用できる。

この発明になる汚水浄化用の水質浄化剤は、珪酸塩白土に細粒にした珪藻土や焼石膏、可溶性無水石膏を混合してあるので、その相乗作用も加わり、珪酸塩白土の吸着、触媒、キレートの相乗効果および凝集特性が特によく速やかに働き、ガスの発生を止め、急速に水中の汚れを分離し、ヘドロを吸着、凝集して沈降する。沈降したヘドロは炭酸カルシウムの作用により、方解石化し始めて水底に沈殿するのであるが、この際置換反応を起こし、Ｎａイオンが増えてコロイド状の汚れに対する吸着、凝集作用が一層強化され、更に、石膏のＳＯ４⁻⁻が汚水中の金属イオンと結合して沈降を促進する。ヘドロ中のＣｄ，Ｈｇ等の重金属、切削油、インク、亜硫酸ガス等も吸収し、水のｐＨも７．０程度の中性となる。

珪酸塩白土は、水中に分散、溶解している物を吸着し、不純イオンと不良ガス等を吸着して水や土を強力に浄化して活性酸素を発生させ、この活性酸素は汚水に対する著しい殺菌作用を呈して水中の菌を減少する。また、水中のリンが減少し、ミジンコ、アオコ等の栄養源を減らしてその増殖を防ぐ。

珪酸塩白土は、上記の珪藻土や石膏との相乗効果で水質浄化に有効な成分が溶出して浄水作用を発揮し、澄水中に残留する有機物、色成分、塩素、アンモニア等の悪臭成分を吸着し、かつ、水の軟化作用を有するから、前記２者の水質浄化作用との相乗効果が発揮されて、処理水質が一段と向上するとともに飲料水として品質の向上したミネラル水を提供することができ、最近の健康志向ブームに極めて適合した性能を有する水質浄化成分となる。

次に水質浄化剤による水質浄化の実施例を説明する。
先ず、粉末の珪酸塩白土をスチームドライヤで略３００℃以下（具体的には、１００〜３００℃）の温度で水分含有量が８％以下になるまで乾燥し、次いで粒度が３００以下の細粒に粉砕した珪藻土、焼石膏と可溶性無水石膏とを略等量ずつ混合した石膏混合物を、それぞれ粉末の珪酸塩白土４０％、珪藻土２０％、石膏混合物４０％の割合で混合して汚水浄化用の珪酸塩白土の水質浄化剤を得た。

こうして得た水質浄化剤をヘドロが発生した汚水に入れると、珪酸塩白土から溶け出した炭酸カルシウムが汚水中のリン化合物と反応して、水中のリンを減少させ、活性酸素を発生してガスの発生を止め、ヘドロの汚れを分解して沈殿させた。焼石膏、可溶性無水石膏は、水の汚れを素早く分離し、同時に珪酸塩白土はヘドロを吸着し、凝集、脱臭し、水中で鉱物化の中間状態にして、珪藻土の炭酸カルシウムの作用によって方解石化して水底に沈んで固まった。この場合に、炭酸カルシウムはヘドロに含まれている重金属や切削油、インク、重油燃焼時の煙突から出た亜硫酸ガス等を吸収して、ｐＨが略７．０の中性となった。

また、この水質浄化剤を池に投入して攪拌した。この水質浄化剤は水中で酸素を発生し、池の水面付近の温度と水底の水温が均等化し、水質浄化剤は水に分散または溶解している物質が有機質または無機質に拘わらず急激にこれらを吸着し沈殿させ、僅か３０秒ほどで水が綺麗になった。この結果、水中の栄養分が減り、池の水中のミジンコやアオコの異常繁殖を抑えることができる。

この水質浄化剤中の珪酸塩白土からの炭酸カルシウムは、汚水中に含まれたリン化合物と反応してリン酸カルシウム（ＣａＰＯ４）になって富栄養源のリンを激減させた。さらに、この水質浄化剤は化合しないリン化合物を吸着してリン化合物を除去することができた。このように珪酸塩白土を含む水質浄化剤の凝集作用を利用してパルプ廃液や糞尿、食品加工廃液、血液等の浄化処理を行うこともできる。処理後の水は中性となり、多量に使用してもｐＨの変動はなかった。

なお、前記水質浄化剤に使用した珪酸塩白土成分の分析結果は、次の表１の通りである。

このように珪酸塩白土を主成分とする水質浄化剤は、いかなる汚水に対しても強力な浄化作用を発揮して、汚水処理を行う。なお、この発明におけるいずれの用途の水質浄化剤も、その粒径が適宜範囲のものを混在させると、水に入れたときに、先ず細かい珪藻土粒の多孔質部には緩やかに反応するから、水質浄化剤を使用できる期間が長くなる。この発明に用いた珪酸塩白土は、前述のようにイオン交換能か吸着作用に由来する汚れ分離作用があり、珪藻土による水質浄化との相乗効果が得られる。

また、汚水処理用の水質浄化剤は、吸着、凝集、沈降の各作用により、土砂が混入した泥水、例えば赤土の泥水、水を多く含んだヘドロ、よう壁工事の斜面の土砂流、トンネル工事の排水等の強力な脱水剤としても使用できる。すなわち、このような泥水に汚水処理用の珪酸塩白土を主成分とする前記水質浄化剤を散布して泥水を攪拌することにより、水分が速やかに分離して土砂を固めることができる。これにより、水の排出と、土砂の搬出あるいはその場での安定した土砂の使用を可能にするとともに、土砂流出による海洋等の環境汚染を防止することができる。なお、前記脱水剤を攪拌しなくても、脱水は進行していき、水の分離と土砂の沈降、脱水が効率的に行われる。

このように、本発明の水質浄化剤は、これを飲料水についてみるならば、珪酸塩白土と珪藻土の吸着特性によって、水道水に含まれるカルキを瞬時に除去し、水に含まれている人体に有害な重金属を吸着する。また、酸化している水ではこれをアルカリ水に変え、珪藻土に含まれているカルシウムなどの多種類のミネラル分が水に溶出され、ミネラル分が多く含んだおいしい飲料水を得ることができる。さらに、このようにして得られた飲料水は水のクラスターが小さいため飲み易く、米飯やコーヒなどの食用や飲用に最適となる。

一方、本発明の水質浄化剤を汚水浄化処理に利用する場合についてみると、珪素塩白土は珪藻土や貝化石などとともに多孔物質であって、汚水中の有害物質を分解して吸着し、凝集させる機能を有しているため、いかなる汚水でも汚れを分離して浄水化する。また、重金属類を吸着して溶出させないため、産業廃棄物とせずに再利用を可能とすることもできる。また、珪酸塩白土を主成分とする水質浄化剤を大量に使用してｐＨの値を安定化できるという効果が得られる。さらに、この水質浄化剤の製法も簡単であって、これを安価に得ることができる。

本発明は、高額な設備費を必要とせず、珪酸塩白土を主成分とする水質浄化剤によって飲料水や河川、湖沼等の水質浄化を簡単に行えるという効果が得られ、飲料水や汚水等を浄化する珪酸塩白土を主成分とする水質浄化剤等に有用である。

Claims (6)

1. 珪酸塩白土の粉体を主成分とし、これに多孔物質の粉体、焼石膏の粉体および可溶性無水石膏の粉体を添加混合してなる水質浄化剤。
2. 前記珪酸塩白土の粉体を４０〜７０重要％とし、これに多孔物質の粉体１０〜２０重量％、焼石膏の粉体１０〜２０重量％および可溶性無水石膏の粉体１０〜２０重量％を添加混合してなる請求項１記載の水質浄化剤。
3. 前記多孔物質は、珪藻土および貝化石である請求項１または２記載の水質浄化剤。
4. 珪酸塩白土の粉砕体および多孔物質の粉砕体を、それぞれ１００℃〜３００℃の温度で乾燥し、この乾燥した珪酸塩白土の粉砕体を主成分とし、これに前記乾燥した多孔物質の粉砕体および焼石膏と可溶性無水石膏とを水に溶解した溶解物と非晶物質との粉体混合物とを添加混合してなる水質浄化剤。
5. 前記乾燥した珪酸塩白土の粉砕体と前記乾燥した多孔物質の粉砕体とで全体の５０〜７０重量％となるように配合し、このうち珪酸塩白土の粉砕体は５０〜８０重量％の範囲であり、溶解物と非晶物質との粉体混合物が３０〜５０重量％となるように配合してなる請求項４記載の水質浄化剤。
6. 前記多孔物質は、珪藻土および貝化石であり、前記非晶物質は水ガラスである請求項４または５記載の水質浄化剤。