JP3752643B2 - 用廃水および循環水の浄化装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、洗車設備、公衆浴場、プールあるいは池等、水を使用するところに実施して好適な、用廃水および循環水の浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
洗車設備は、一般的には給油スタンドに設けられており、またタクシーやバスの営業所にも設置されているが、いずれにしても使用した水は廃水として下水道に流すようになっている。公衆浴場の浴槽の湯は、最初浴槽に満たした水をボイラで加熱し、その後は入浴により減少した分を上水で補給するが、使用後の水は廃水として下水道に流す。さらにプールもほぼ同様に水を使用するが、常時殺菌をし、毎日もしくは定期的に消毒をし、何日かごとに下水道に流して、一部または全部を上水と入れ替える。噴水を設けた人工池や一部の自然の池は、蚊などが発生しないように管理されるが、これも汚れが大きくなれば廃棄されることになる。
【０００３】
公衆浴場の浴槽の湯やプール用水は、使用中にごみや汚れ成分を除去する濾過器を通す。この濾過器にも、圧力を加えた水を逆方向に流して濾過器の目に付着したごみを除去するいわゆる「逆洗」を定期的に行うものと、一定期間使用したら洗浄をするか新品と交換するカートリッジ式のもの等、数種類がある。「逆洗」を行うものは、そのとき使用する水は使い捨てとなり、一方カートリッジ式のものは交換作業が煩雑な上に、多量の水を使用する場合のものでは非常に大きいコストが必要となる問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、この点に鑑みてなされたものであり、比較的簡単な構成によって、用廃水および循環水を高度処理し浄化する装置を提供しようとするものである。なお、この発明に係る装置は、上記した例のように大量の水を使用するものにのみ適するものではなく、家庭用の浴槽や洗濯機などにも使用できるものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段としての請求項１に記載された用廃水および循環水の浄化装置に係る発明は、使用後の水を貯留するタンクと、該タンク内の水を移送するポンプと、該ポンプで移送された水からごみ等を除去する一次処理槽と、容器中心部に上部から底部近傍まで延びる筒体を有する泡沫分離槽と、該泡沫分離槽の底部近くの２箇所に接続された循環系路と、該循環系路の一部に接続されたポンプと、該ポンプの入口側に接続されたオゾンガス発生器と、前記循環系路の前記泡沫分離槽への入口側に取付けられ前記循環系路内に空気またはオゾンガスを吹き込むインジェクタと、前記泡沫分離槽の上部から泡沫反応後の水を取り出すパイプとを備えたことを特徴とする。
【００１１】
上記構成による本発明によれば、使用中に不足となった分のみを上水で補給するだけで、物品の洗浄その他回収できる水については、浄化して何回でも使用することができる。そして汚れ成分のみを系外に廃棄する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施形態を説明する。この一実施形態の説明に先だって、便宜上、給油スタンドに設置された洗車設備を例にして、用廃水および循環水の浄化方法及び浄化装置について参考として説明する。まず、浄化方法を説明する。最初、上水あるいは本参考例に係る方法で浄化された水に洗剤を加え、これを車両の上方からかけ、同時にブラシ等で車体表面に付着した泥や埃を洗い流す。この洗浄により、上水あるいは再利用水には洗剤と泥や埃が混入する。また作業用の車両などでは油分も混入することがある。いずれにしてもこの水は廃棄せず、適当な水路により自然に流してタンクに貯留する。自然に流れて貯留できるために、タンクは地面より低く設けるのがよい。
【００１３】
次に車体に上水あるいは再利用水をかけてすすぐことになるが、この廃水も廃棄せず、前述のタンクに導いて貯留する。タンクにはこのように複数の過程で使用した廃水が貯留され、次に説明する処理を経て再利用される。なお処理が簡単に行えるようにするため、タンクには適当な蓋などをして、余計なごみなどが廃水に混入しないようにする。
【００１４】
タンクに貯留された廃水をポンプにより汲み上げ、洗車ブラシの毛などのごみと泥や砂、さらに油分などを除去する。ごみを除去するには網などを使用すればよく、また泥や砂を除くにはさらに細かい目のフィルタを用いるか、水との比重の差を利用した装置を用いる。これらについては、従来から各分野で使用されているものを利用することができる。油分を除去する方法としては、ポンプにより汲み上げた廃水を油分除去用のタンクに導き、そのタンクの内部に油フィルタを設けて、これを通過させるようにするのがよい。
【００１５】
こうしてごみや泥、砂、油分を除去した廃水は、オゾンガスに空気を混合した混合気体に混入され、接触による気液反応が行われて有機物が酸化分解される。ここで行われる混合には、たとえば実公平２−２４１６号公報または特公平３−９１号公報に記載されているようなものが使用でき、圧力を加えた水と、オゾンガスと空気の混合気体を拡散板に衝突させ、また、衝突の後、狭い通路を通るような構造としたものがよい。有機物が酸化分解された水と混合気体とは、渦流を発生させることができる容器に入れ、この容器内の渦流で反応促進と汚れ成分とそうでない成分とに分離される。
【００１６】
この分離は、汚れ成分がオゾンガスと空気との混合気体中に含まれ気泡となっているので、他の水分に対して比重が小さくなる。したがって汚れ成分を含んだ気泡は上方に移動する。このため、上方を開放しておけば汚れ成分は泡となってそこから外部に排出される。よって、その容器の底部から汚れ成分を除去した水を取出し、再利用することになる。
【００１７】
再利用をするに当っては、処理する廃水に、より効率的にオゾンガスを接触反応させることが望ましい。したがって廃水にオゾンガスを接触反応させる部分と、渦流を発生させる容器の上下部分とを接続した循環系路を設け、廃水と、オゾンガスと空気の混合気体とをこの循環系路内を複数回循環させた後に、その循環系路の一部から、再利用する水を取り出すことになる。
【００１８】
渦流を発生させる容器の構造としては、円筒状のタンクの上部から廃水と、オゾンガスと空気との混合気体を導入するに当り、その導入口をタンクの切線方向に向けるのがよい。このようにすると、圧力を有する廃水と混合気体の流れによって、容器内には渦が発生し、その渦によって気泡と水とが良好に分離されるからである。
【００１９】
循環系路中で数回循環させると、その循環中に渦流を発生させる容器中も通るので、廃水と、オゾンガスと空気の混合気体との接触反応が良好に行われる。そこでこの循環後、常時開いている循環系路中のバルブを閉じ、常時閉じているバルブを開いて、容器の底部近傍から取り出した水を、必要に応じて活性炭フィルタを通して再利用する。すなわち、用途が洗車であれば洗車に使用する。なお、この過程で水量に不足があれば、上水を補給する。
【００２０】
次に、参考例としての浄化装置について、図１を用いて説明する。１は廃水を貯留するタンクであり、２はこのタンク１に貯留された廃水である。廃水２は、洗車機３により自動車４を洗車したときに生ずる水であり、排水路５により導かれたものである。タンク１には仕切板１ａが設けられており、この仕切板１ａの右側の室に入った水が図示しない通路を経て左側の室に入るようにしてある。仕切板１ａを設けることにより、廃水２の水面に浮くごみがポンプ６に吸引されないことになる。左側の室にはポンプ６が設けられており、フロート７が検出する水位に応じて水を汲み上げるようになっている。
【００２１】
ポンプ６の吐出側には、中間部にバルブ８を接続したパイプ９の下端が接続されている。このパイプ９の上端は下方に向けて屈折させてあり、内部にごみや油分を除去するフィルタ１０を設けたタンク１１の上方で、下方に向けて開口させてある。タンク１１の内部には、底部近くの部分のみを流通可能にした２枚の仕切板１２，１３が設けられており、この仕切板１２，１３により、内部が３室に画成されている。前述のフィルタ１０は、左側の室内部にある。
【００２２】
仕切板１２，１３間に囲まれる中央の室には、上端をタンク１１内に導かれた廃水２の水面近くに開口させたパイプ１４が設けられており、水面が高くなったときにタンク１側に適宜戻して、水位がそれ以上上がらないようにしてある。仕切板１３の左室には水面計１５と給水パイプ１６が設けられており、水面がある限度まで低下したときに上水を補給するようにしてある。１７，１８はバルブである。
【００２３】
タンク１１の側部には、ごみや油分を除去した後の水（廃水であるが、ここから水と称する）を取り出すためのパイプ１９の一端が接続されている。このパイプ１９にはバルブ２０が接続されており、その他端は、次に説明する気泡分離機２１の上方側部に設けられた水取入口２１ａに接続されている。気泡分離機２１は、先に説明した方法（参考例）においては容器と称したものであり、形状は上方から見て円形のものである。この気泡分離機２１には水位計２２が設けられており、気泡分離機２１内の水位があるところまで減少したときその信号でバルブ３０が開き、気泡分離機２１内にタンク１１からの水が導入されるようになっている。
【００２４】
気泡分離機２１には、水取入口２１ａのほか、循環水取入口２１ｂ、循環水排出口２１ｃ、泡取出口２１ｄおよびドレン口２１ｅが設けられている。そして循環水取入口２１ｂと循環水排出口２１ｃとの間には、バルブ２３、ポンプ２４、光触媒２５を直列接続したパイプ２６と、このパイプ２６から分岐され、その中間部に、常時開いている第１のバルブ２７、凝集剤混入器２８および気液混合機２９を直列に接続したパイプ３０が接続されている。３１は圧力計である。
【００２５】
光触媒２４は、酸化チタンに紫外線を照射して得たものであり、これに水を通すと反応効率が促進するものである。なお、光触媒２４は必ずしも設けなくてもよい。凝集剤混入器２８に収容された凝集剤はポリ塩化アルミからなっており、流体中の有機物を集めて大きくする作用をする。このためこの凝集剤を使用すると、水中に含まれる有機物に泡がつきやすくなって大きくなるから、水に浮きやすくなる。なお、この凝集剤混入器２８は、必ずしも設けなくてもよい。
【００２６】
気泡分離機２１の泡取出口２１ｄには、先端を泡受槽３２の上方に開口したパイプ３３が接続されている。また、ドレン口２１ｅには、バルブ３４，３５を介して先端をドレンタンク３６に開口したパイプ３７が接続されている。この気泡分離機２１の底部近傍（循環水排出口２１ｃの近傍部）にはバッフル板３８が設けられている。このバッフル板３８は、中央に小孔３８ａを有し、外周部に円形の隙間３８ｂを有するものであり、気泡分離器２１内の水の成分を下方に通過させ、気泡成分を通さないようにするものである。なお、この気泡分離機２１は、渦流を発生させる必要から、循環水取入口２１ｂは気泡分離機２１の内壁に沿って接線方向に向けてある。
【００２７】
気液混合機２９は、パイプ３０を通って気泡分離機２１に向かう水に、オゾンガスに空気を混合した気体を混合するものである。その構造は限定しないが、たとえば水と気体を同方向に流れるように導く過程において衝突板等に複数回衝突し、反射をするうちに両者が混合するようにした装置等を使用することができる。このように気体を導入するため、その一部に、空気源となるエアコンプレッサ３９、バルブ４０、圧力計４１、乾燥機４２、オゾン発生器４３およびバルブ４４を順次接続したパイプ４５が接続されている。
【００２８】
パイプ２６から分岐したパイプ４６には、常時閉じている第２のバルブ４７、活性炭フィルタ４８が接続されており、その先は、送水タンク４９の上方に開口させてある。送水タンク４９には水位計５０が設けられ、処理済の水５１の水位が低下したときには図示しない系路から上水を補給して、水位を一定に保つようにしてある。送水タンク４９の底部に設けられた水取出口４９ａには中間部にポンプ５２を接続したパイプ５３の一端が接続されており、その他端は洗車機３に至っている。５４は圧力計である。ポンプ５２には、１Ｋｇ／ｃｍ² 程度で作動する圧力スイッチが内蔵されている。
【００２９】
このように構成されたこの装置は次のように使用される。送水タンク４９の水で洗車を行って排出された水（廃水）は、排水路５からタンク１に導かれ、ここに貯留される。この水はタンク１１でごみと油分が除去された後、気泡分離機２１の水面が下がってバルブ２０が開いたとき、気泡分離機２１に入る。気泡分離機２１内の水は、ポンプ２４の圧力でパイプ２６とこれに接続された光触媒２５、第１のバルブ２７、凝集剤混入器２８を通り、気液混合機２９に入る。ここで水に、オゾンガスに空気が混合した気体が混入して水中の有機物を接触酸化分解させる。
【００３０】
有機物が酸化分解された水と混合気体とは、循環系路の一部をなす気泡分離機２１内で渦流としてさらに反応促進され、同時に、渦流により気泡と結合した汚れ成分を、比重の差で上方に移動させる。上方に移動した気泡と汚れ成分は、気泡分離器２１上部の泡取出口２１ｄから泡受槽３２に排出される。気泡分離機２１の底部に接続されたパイプ２６と、これから分岐されたパイプ３０の内部にある水は、第２のバルブ４７が常時閉じているためパイプ４６側には流れず、常時開いている第１のバルブ２７を通って循環する。この循環を数回繰り返したところで第１のバルブ２７を閉じ、第２のバルブ４７を開くと、ポンプ２４で圧送される水は活性炭フィルタ４８を通って、送水タンク４９に入る。
【００３１】
これを繰り返し、各部分で消費され、あるいは蒸発して減少した分の水を補給することにより、従来のように廃水を廃棄することなく、再利用することができる。なお、上記装置において、オゾン発生器４３は常時作動させる必要はなく、処理すべき廃水の量と汚れ度合いに応じて設定した時間のみ作動させる。
【００３２】
次に、本発明の一実施形態を図２によって説明する。５５は使用後の廃水を貯留するタンクであり、５６はこのタンク５５に貯留された廃水（以下、単に水という）である。タンク５５にはポンプ５７が設けられており、水５６をパイプ５８に導くようになっている。パイプ５８の上端は一次処理槽５９の上部に開口している。この一次処理槽５９は、図１におけるタンク１１とほぼ同様の構造により、ポンプ５７で移送された水からごみ等を除去するようになっている。６０は水面計であり、一次処理槽５９内の水６１の水位を計測し、所定レベル以下となったときには、図示しない系路により上水を補給するためのものである。
【００３３】
一次処理槽５９の底部にはパイプ６２の上端が接続されている。パイプ６２の中間部分には、流量計６３と電磁弁６４が直列に接続されており、下端は泡沫分離槽６５の容器６６の中間部分に設けられた水取入口６６ａに接続されている。流量計６３はパイプ６２を通る水の流量を監視するものであり、電磁弁６４は、本装置を使用するときには常に開状態に、また使用しないときには閉状態にするものである。
【００３４】
泡沫分離槽６５は、円筒状の容器６６と、その中心部に設けられた、上部から底部近傍まで延びる筒体６７とで概略構成されるものである。筒体６７の上端には中央に小孔６８ａを穿設した漏斗状の皿体６８が設けられており、この小孔６８ａ内に、パイプ６９の上端が臨ませてある。パイプ６９の下端は、接続口６６ｂを介してパイプ７０の上端に接続されている。パイプ７０の下端は貯水槽７１の上部に開口している。
【００３５】
泡沫分離槽６５の上部で、皿体６８の外周部分には泡分離板７２が設けられ、筒体６７の外周を上昇する渦流のうちの泡成分（処理水中の有機成分および懸濁物質（ＳＳ）が結合したもの）を処理水と分離して、接続口６６ｃに接続されたパイプ７３に導くようになっている。パイプ７３の先端は泡受槽７４の上部に開口している。泡沫分離槽６５の容器６６には、底部近くにさらに二つの接続口６６ｄ、６６ｅが上下位置に設けられており、この接続口６６ｄ、６６ｅには中間部分にポンプ（タービンポンプ）７５を接続したパイプ７６が接続されている。なお、流体送入側は、図示するようにパイプ７６の先端が斜め上方にむけてあり、泡沫分離槽６５内部で上方に向けた流れを発生させるようにしてある。二つの接続口６６ｄ、６６ｅに１本のパイプ７６が接続されることにより、この部分は循環系路を形成する。
【００３６】
循環系路を形成するパイプ７６のポンプ７５の前部にはオゾンガス発生器７７が接続されている。このオゾンガス発生器７７は、純粋なオゾンガスに空気を混入したものを発生し、ポンプ７５の吸引力により、パイプ７６中にこの混合気体を送入する。パイプ７６の接続口６６ｄに臨むところにはインジェクタ７８が取付けられ、空気またはオゾンガスを吹き込むようにしてある。インジェクタ７８を設けることにより、ポンプ７５で発生した微細な気泡にやや大きな気泡をぶつけることにより、泡沫分離槽６５での分離能力が向上する。またこの部分に圧力空気を入れ、能力アップを図ってもよい。７９はパイプ７６内の圧力を計測する圧力計である。
【００３７】
貯水槽７１は浄化処理された水８０を貯留し、洗車機８１の使用に供するものである。このため貯水槽７１にはポンプ８２と水面計８３が設けられ、ポンプ８２でパイプ８４に揚水するようになっている。なお、ポンプ８２は水面計８３と洗車機８１に設けられた図示しない制御スイッチにより作動と停止を行うようになっている。
【００３８】
このように構成されたこの実施形態のものは、ポンプ７５を継続駆動して使用する。ポンプ７５が作動すると、パイプ７６と泡沫反応槽６５の内部で水とオゾンガスが循環するので、泡沫分離槽６５内で泡が発生し、これが一時処理槽５９から導入した水と接触反応する。そして気泡成分は筒体６７の内部には入らずに外周で渦流となり上昇し、泡分離板７２からパイプ７３を通って泡受槽７４に入る。有機成分が除去された水は皿体６８の中央に設けられた小孔６８ａからパイプ６９に入り、貯水槽７１に導かれる。
【００３９】
図示するようにパイプ７６の接続口６６ｄに臨むところにインジェクタ７８を傾斜させて取付け、ここから空気を吹き込むようにしたものでは、泡沫分離槽６５内での分離が促進され、水の浄化効率がきわめて高くなる。
また、図２に示した実施形態によれば、泡沫分離槽６５を用いたこととオゾンガス発生器７７をポンプ７５の入口側に接続したことにより、図１に示したものに比し、部品点数の削減を図って、同様の効果を得ることができる。
【００４０】
以上説明した実施形態は、廃水の浄化して再利用する目的を洗車について説明したが、本発明に係る用廃水および循環水の浄化装置は、洗車設備に限られるものではなく、公衆浴場あるいはプール等、多量の水を使用あるいは循環するところならどのようなところにも使用できる。また回路の一部をはずして小規模のものにすれば、家庭用の浴場等にも使用することができる。さらに、気泡分離機を洗濯槽とし、これにオゾンガスを水に混入する気液混合機とポンプの系路を形成すれば、洗剤不要の洗濯機として使用することもできる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成された用廃水および循環水の浄化装置であるから、比較的簡単な構成で、従来は一度使用したら廃水として廃棄していた水、あるいは濾過器を通して使用した洗浄効果の少ない水を、十分に浄化して再利用することができることになる。したがって、限りある水資源を有効に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の回路図である。
【図２】本発明の他の実施形態の回路図である。
【符号の説明】
１ タンク
２ 廃水
６ ポンプ
１０ フィルタ
１１ タンク
１４ パイプ
１９ パイプ
２０ バルブ
２１ 気泡分離機
２５ 光触媒
２６ パイプ
２７ 第１のバルブ
２８ 凝集剤混入器
２９ 気液混合機
３９ エアコンプレッサ
４３ オゾン発生器
４５ パイプ
４６ パイプ
４７ 第２のバルブ
４９ 送水タンク
５３ パイプ
５５ タンク
５７ ポンプ
５９ 一次処理槽
６５ 泡沫分離槽
６６ 容器
６７ 筒体
７０ パイプ
７５ ポンプ
７６ パイプ
７７ オゾンガス発生器
７８ インジェクタ

Claims (1)

1. 使用後の水を貯留するタンクと、該タンク内の水を移送するポンプと、該ポンプで移送された水からごみ等を除去する一次処理槽と、容器中心部に上部から底部近傍まで延びる筒体を有する泡沫分離槽と、該泡沫分離槽の底部近くの２箇所に接続された循環系路と、該循環系路の一部に接続されたポンプと、該ポンプの入口側に接続されたオゾンガス発生器と、前記循環系路の前記泡沫分離槽への入口側に取付けられ前記循環系路内に空気またはオゾンガスを吹き込むインジェクタと、前記泡沫分離槽の上部から泡沫反応後の水を取り出すパイプとを備えたことを特徴とする用廃水および循環水の浄化装置。

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