JP4250163B2

JP4250163B2 - 水処理方法および水処理装置

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Publication number: JP4250163B2
Application number: JP2005270105A
Authority: JP
Inventors: 和幸山嵜; 啓一郎宇田; 数美中條
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-09-16
Filing date: 2005-09-16
Publication date: 2009-04-08
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Description

この発明は、水処理方法および水処理装置に関し、例えば、マイクロナノバブルを効率的に発生させて、被処理水の前処理に活用する水処理方法および水処理装置に関し、一例として、マイクロナノバブルを含む被処理水を前処理後の水処理装置に導入して、効率を格段に高めて、全体の水処理装置のコンパクト化および処理水質の向上が可能な水処理装置および水処理方法に関する。

従来、水処理方法や水処理装置において、一般的な前処理方法や前処理装置としては、従来からいくつかの方法や装置が存在している。

一例として、生物処理装置の前処理装置としての沈澱、ろ過、ｐＨ調整、オゾン酸化、吸着等がある。

前処理装置の目的は、次工程における水処理装置に対して、生物学的、または化学的、または物理学的な負荷を低減することであり、この水処理装置の規模の縮小、ランニングコストの低減、水処理装置からの処理水の水質上の向上等が期待できる。

一方、従来技術としてのナノバブルの利用方法および装置が、特許文献１(特開２００４−１２１９６２号公報)に記載されている。

この技術は、ナノバブルが有する浮力の減少、表面積の増加、表面活性の増大、局所高圧場の生成、静電分極の実現による界面活性作用と殺菌作用などの特性を活用したものである。より具体的には、特許文献１は、それらが相互に関連することによって、汚れ成分の吸着機能、物体表面の高速洗浄機能、殺菌機能によって各種物体を高機能、低環境負荷で洗浄することができ、汚濁水の浄化を行うことができることを開示している。

また、もう一つの従来技術としてのナノ気泡の生成方法が、特許文献２(特開２００３−３３４５４８号公報)に記載されている。

この特許文献２では、液体中において、(1) 液体の一部を分解ガス化する工程、(2) 液体中で超音波を印加する工程または、(3) 液体の一部を分解ガス化する工程および超音波を印加する工程から構成されていることを開示している。

ところで、マイクロナノバブルを利用した水処理において、マイクロナノバブルを水中においてより効率的かつ安定して発生させることが求められている。
特開２００４−１２１９６２号公報特開２００３−３３４５４８号公報

そこで、この発明の課題は、マイクロナノバブルを安定的かつ効率的に発生させて水処理を行うことができる水処理方法および水処理装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の水処理方法は、第１のマイクロナノバブル発生機を有する第１のバブル処理槽に被処理水を導入する第１の工程と、
上記第１のバブル処理槽からの被処理水を、第２のマイクロナノバブル発生機を有する第２のバブル処理槽に導入して、この第２のバブル処理槽でのバブルの発生状態を上記第２のバブル処理槽内の被処理水の濁度を濁度計で検出することにより確認する第２の工程と、
上記第２の工程で上記バブルの発生状態を確認した結果に基づいて、上記第１のマイクロナノバブル発生機に接続された第１の空気吸込配管に接続された第１の空気流量調整バルブの開度と上記第２のマイクロナノバブル発生機に接続された第２の空気吸込配管に接続された第２の空気流量調整バルブの開度とを連動制御する第３の工程とを備えることを特徴としている。

この発明の水処理方法によれば、第２の工程で、第２のバブル処理槽でのバブルの発生状態を確認した結果に基づいて、第３の工程で、上記第１および第２のマイクロナノバブル発生機の動作を制御する。よって、第１,第２のバブル処理槽において、第１,第２のマイクロナノバブル発生機によるマイクロナノバブル発生状態を調整して最適化することが可能となる。よって、マイクロナノバブルによる被処理水の処理効率を向上できる。なお、上記第２のバブル処理槽の槽壁(例えば側壁)の少なくとも一部を透明な材質で構成すれば、槽内でのバブルの発生状態(例えばマイクロナノバブルが発生していること)を肉眼で確認可能となる。

また、一実施形態の水処理装置は、被処理水が導入されると共に第１のマイクロナノバブル発生機を有する第１のバブル処理槽と、
上記第１のバブル処理槽からの被処理水が導入されると共に第２のマイクロナノバブル発生機とバブルの発生状態を検知する検知部とを有する第２のバブル処理槽と、
上記検知部が検知した上記バブルの発生状態に基づいて、上記第１および第２のマイクロナノバブル発生機の動作を制御する制御部とを備え、
さらに、上記第１のマイクロナノバブル発生機に接続された第１の空気吸込配管と、
上記第２のマイクロナノバブル発生機に接続された第２の空気吸込配管と、
上記第１の空気吸込配管に接続された第１の空気流量調整バルブと、
上記第２の空気吸込配管に接続された第２の空気流量調整バルブとを備え、
上記検知部は、上記第２のバブル処理槽内の被処理水の濁度を検出する濁度計であり、
上記制御部は、上記濁度計から入力された上記濁度を表す信号に基づいて、上記第１の空気流量調整バルブの開度と第２の空気流量調整バルブの開度とを連動制御する。

この実施形態の水処理装置によれば、第２のバブル処理槽では、検知部が第２のバブル処理槽でのバブルの発生状態を検知し、制御部は検知部が検知した第２のバブル処理槽でのバブルの発生状態に基づいて、上記第１および第２のマイクロナノバブル発生機の動作を制御する。これにより、第１,第２のマイクロナノバブル発生機によるマイクロナノバブル発生状態を調整して最適化することが可能となって、マイクロナノバブルによる被処理水の処理効率を向上できる。

また、一実施形態の水処理装置は、上記水処理装置において、
上記第１のマイクロナノバブル発生機に接続された第１の空気吸込配管と、
上記第２のマイクロナノバブル発生機に接続された第２の空気吸込配管と、
上記第１の空気吸込配管に接続された第１の空気流量調整バルブと、
上記第２の空気吸込配管に接続された第２の空気流量調整バルブとを備え、
上記検知部は、上記第２のバブル処理槽内の被処理水の濁度を検出する濁度計であり、
上記制御部は、上記濁度計から入力された上記濁度を表す信号に基づいて、上記第１の空気流量調整バルブの開度と第２の空気流量調整バルブの開度とを連動制御する。

この実施形態の水処理装置によれば、第２のバブル処理槽の濁度計によって、第２のバブル処理槽内の被処理水の濁度を検出し、制御部は、濁度計から入力された上記濁度を表す信号に基づいて、第１,第２の空気流量調整バルブの開度を連動制御する。よって、例えば、上記濁度を表す信号が、第２のバブル処理槽内の被処理水が白濁している(つまり濁度が所定値以上である)ことを表すように、第１,第２の空気流量調整バルブの開度を連動制御する。これにより、第１および第２のバブル処理槽におけるマイクロナノバブルの発生状態を適正に維持できる。よって、第１,第２のバブル処理槽における被処理水の処理効率の向上を図れる。

また、一実施形態の水処理装置は、上記水処理装置において、上記第１のバブル処理槽は、上記第１のマイクロナノバブル発生機を複数有し、
さらに、上記第１のバブル処理槽は、上記複数の第１のマイクロナノバブル発生機が接続されるヘッダー配管を有する水中ポンプを備える。

この実施形態の水処理装置によれば、第１のマイクロナノバブル発生機を複数有する場合の構造を簡単にすることができるので、イニシャルコストの低減化を期待できる。

また、一実施形態の水処理装置は、上記水処理装置において、上記第２のバブル処理槽からの被処理水が導入される次工程水処理装置を備える。

この実施形態の水処理装置によれば、第１,第２のバブル処理槽においてマイクロナノバブルによって被処理水を効率よく前処理するので、次工程水処理装置での処理効率を高めることができる。

また、一実施形態の水処理装置では、上記次工程水処理装置は生物処理装置である。

この実施形態の水処理装置によれば、生物処理装置での微生物等の活性を細胞レベルで高めることができ、処理効率を改善できる。例えば、微生物の活性化により、ハードな界面活性剤の分解等、難分解性化学物質の処理に格段に有効である。

また、一実施形態の水処理装置では、上記次工程水処理装置が化学処理装置である。

この実施形態の水処理装置によれば、化学処理装置での化学反応に対して、マイクロナノバブルが触媒的に作用して、化学反応を高めることができる。

また、一実施形態の水処理装置では、上記次工程水処理装置が物理処理装置である。

この実施形態の水処理装置によれば、物理処理装置での物理処理に対してマイクロナノバブルが物理学的に作用して、濾過等の物理処理能を高めることができる。

また、一実施形態の水処理装置では、上記第２のバブル処理槽からの被処理水が導入されると共に液中膜を有する生物処理槽を備える。

この実施形態の水処理装置によれば、マイクロナノバブル発生状態が確認された第１,第２のバブル処理槽からの被処理水を、液中膜を有する生物処理槽に導入可能であるので、液中膜を有する生物処理槽では微生物の活性を高めて被処理水を微生物処理でき、処理効率を向上できる。

また、一実施形態の水処理装置では、上記生物処理槽は、上記第２のバブル処理槽からの被処理水を下部に導入する下部導入配管を有する深槽生物処理槽である。

この実施形態の水処理装置によれば、下部導入配管によって、第２のバブル処理槽からの被処理水(溶存酸素とマイクロナノバブルを含む)を自然の重力の力で深槽生物処理槽の下部に導入でき、導入のためのエネルギーを節約することができる。また、ブロワーと散気管とによる曝気方式を採用する生物処理法と比較して、格段に省エネルギーとなる。

また、一実施形態の水処理装置では、上記深槽生物処理槽は、ポリ塩化ビニリデン充填物を有する。

この実施形態の水処理装置によれば、深槽生物処理槽に、ポリ塩化ビニリデン充填物が設置されているので、深槽生物処理槽において、微生物をより高濃度にできると同時に微生物の安定化に効果がある。その結果として処理効率が向上する。

また、一実施形態の水処理装置では、上記深槽生物処理槽は、上記ポリ塩化ビニリデン充填物の上方かつ上記液中膜の下方に配置された第１の散気管と、上記ポリ塩化ビニリデン充填物の下方に配置された第２の散気管とを備えた。

この実施形態の水処理装置によれば、上記第１および第２の散気管による曝気でもって、深槽生物処理槽の微生物濃度が高濃度であっても、槽内を充分に撹拌でき、微生物による処理効率を高めることができる。

また、一実施形態の水処理装置では、上記深槽生物処理槽は、マイクロナノバブル発生機を有する。

この実施形態の水処理装置によれば、マイクロナノバブル発生機が深槽生物処理槽内に設置されているので、深槽生物処理槽内の微生物に対して、細胞レベルで活性化できると同時に、槽内の溶存酸素濃度を効率的に高めることができる。また、マイクロナノバブル発生機が発生する水流により、槽内を撹拌することができる。

また、一実施形態の水処理装置では、上記深槽生物処理槽は、上記マイクロナノバブル発生機が接続されるヘッダー配管を有する水中ポンプを備える。

この実施形態の水処理装置によれば、マイクロナノバブル発生機がヘッダー配管を介して水中ポンプに接続されているので、１つの水中ポンプに複数台のマイクロナノバブル発生機を取り付けることができる。

この実施形態の水処理装置によれば、上記ポリ塩化ビニリデン充填物に繁殖している微生物に対して、マイクロナノバブルが直接的に作用し、微生物の活性を高めて処理効率を高めることができる。

この発明の水処理方法によれば、第１の工程で、第１のマイクロナノバブル発生機を有する第１のバブル処理槽に被処理水を導入し、第２の工程で、第１のバブル処理槽からの被処理水を、第２のマイクロナノバブル発生機を有する第２のバブル処理槽に導入して、この第２のバブル処理槽でのバブルの発生状態を確認する。この第２のバブル処理槽でのバブルの発生状態を確認した結果に基づいて、第３の工程で、上記第１および第２のマイクロナノバブル発生機の動作を制御する。よって、第１,第２のバブル処理槽において、第１,第２のマイクロナノバブル発生機によるマイクロナノバブル発生状態を調整して最適化することが可能となる。よって、マイクロナノバブルによる被処理水の処理効率を向上できる。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

(第１の実施の形態)
図１に、この発明の水処理装置の第１実施形態を模式的に示す。

図１において、符号１は、第１のバブル処理槽である。この第１のバブル処理槽１は、３つのマイクロナノバブル発生機４Ａ,４Ｂ,４Ｃを備える。この第１のバブル処理槽１では、３つのマイクロナノバブル発生機４Ａ,４Ｂ,４Ｃから吐出するマイクロナノバブルを含んだ水流７によって、導入される用水または排水の水量と水質が調整される。

第１のバブル処理槽１に導入される用水としては、工業用水、市水、井戸水および河川水などがある。また、導入される排水としては、工場排水、生活排水などがあげられる。工場排水として、半導体工場の排水があげられる。半導体工場の排水の特徴は、各種様々な薬品が混入した排水であるが、クリーンルームで薬品を主としてウエハなどの洗浄に使用するので、一般的に工場排水中に浮遊物質が少ない。また、第１のバブル処理槽１に導入される用水としては、超純水の原水であってもよい。

また、第１のバブル処理槽１の水槽内には、水中ポンプ２Ａとマイクロナノバブル発生機４Ａ〜４Ｃとを接続するヘッダー配管３Ａが設けられている。なお、このマイクロナノバブル発生機は、３台に限らず、４台以上を第１のバブル処理槽１に設置してもよく、必要な台数だけ水槽内に設置すればよい。

被処理水としての用水または排水を水中ポンプ２で吸い込み、水中ポンプ２は、マイクロナノバブル発生機４Ａ〜４Ｃが必要とする圧力１.５ｋｇ/ｃｍ^２以上まで被処理水を加圧する。すなわち、水中ポンプ２の吐出圧は、一例として、１.５ｋｇ/ｃｍ^２以上が必要となる。なお、ヘッダー配管３Ａは、マイクロナノバブル発生機を必要数以上設置するヘッダー配管としての役目を果たす。なお、この第１実施形態では、３台のマイクロナノバブル発生機４Ａ〜４Ｃを設置している。

マイクロナノバブルを製造するために、マイクロナノバブル発生機４Ａ〜４Ｃは、それぞれ、必要空気量を調整するための空気流量調整バルブ６Ａ〜６Ｃが設置された空気吸込配管５Ａ〜５Ｃに接続されている。これにより、マイクロナノバブル発生機４Ａ〜４Ｃからは、マイクロナノバブルを含んだ水を水流７として吐出させることができる。マイクロナノバブル発生機４Ａ〜４Ｃは、マイクロナノバブル発生口が小さいので、１ｍｍ以上の浮遊物質が存在すると詰まり等のトラブルが発生する可能性があるが、半導体工場排水は、浮遊物質が少ないので、浮遊物質が原因で、詰まり等のトラブルが発生する可能性は少ない。すなわち、半導体工場の排水は、浮遊物質が殆ど含有されていないので、マイクロナノバブル発生機４Ａ〜４Ｃに導入する供給水としては適している。

また、バブル処理槽１には、バブル処理槽ポンプ９が設置されており、このバブル処理槽ポンプ９の駆動により、被処理水である用水または排水を吐出配管１０を経由して、第２のバブル処理槽としてのマイクロナノバブル発生状態確認槽１３に移送する。

このマイクロナノバブル発生状態確認槽１３には、第１のバブル処理槽１と同様に、その内部に、水中ポンプ２Ｂとマイクロナノバブル発生機４Ｄとが設置されており、この水中ポンプ２Ｂとマイクロナノバブル発生機４Ｄとを接続するヘッダー配管３Ｂが設けられている。なお、この第１実施形態では、一例として、マイクロナノバブル発生状態確認槽１３内に、マイクロナノバブル発生機４Ｄが１台設置されているが、複数台のマイクロナノバブル発生機を設置してもよい。

マイクロナノバブル発生状態確認槽１３の設置の目的は、マイクロナノバブルの発生状態を確認することにある。このマイクロナノバブル発生状態確認槽１３内のマイクロナノバブル発生機４Ｄは、マイクロナノバブルを製造するための必要空気量を調整する自動弁である空気流量調整バルブ６Ｄが設けられた空気吸込配管５Ｄに接続されている。この第１実施形態では、マイクロナノバブル発生状態確認槽１３を透明塩化ビニールで製作して、マイクロナノバブル発生状態確認槽１３においてマイクロナノバブル発生機４Ｄから発生させるマイクロナノバブルの発生状態を肉眼で容易に確認できる様にした。これに対して、一例として、第１のバブル処理槽１はマイクロナノバブル発生状態確認槽１３よりも大容量であることから、コンクリート等で頑丈に作製されているので、マイクロナノバブルの発生状態を直接確認することが比較的困難な場合が多い。

また、マイクロナノバブル発生状態確認槽１３には、濁度計１４と制御部としての調節計１１が設置されている。濁度計１４は確認槽１３内の被処理水の濁度を検出して、この濁度を表す信号を調節計１１に入力する。調節計１１は、濁度計１４からの信号が表す濁度に応じて、自動弁である空気流量調整バルブ６Ｄの開度を制御して、調整バルブ６Ｄを流れる空気量を自動的に制御する。マイクロナノバブル発生状態確認槽１３でマイクロナノバブルが充分発生している場合は、槽内の被処理水は白濁するので、濁度計１４が出力する信号が表す濁度の数値も高い数値となる。逆に、確認槽１３でマイクロナノバブルが充分発生していない場合は、槽内の被処理水は白濁せず濁度計１４の数値も低い数値となる。

よって、例えば、上記濁度を表す信号が、第２のバブル処理槽としての確認槽１３内の被処理水が白濁している(つまり濁度が所定値以上である)ことを表すように、調節計１１が空気流量調整バルブ６Ａ〜６Ｃ,６Ｄの開度を連動制御する。これにより、第１のバブル処理槽１および第２のバブル処理槽としての確認槽１３におけるマイクロナノバブルの発生状態を適正に維持できる。よって、第１のバブル処理槽１および確認槽１３内における被処理水の処理効率の向上を図れる。

また、マイクロナノバブル発生状態確認槽１３には、被処理水をバブル処理槽１に戻すための配管１０１とバルブ１２が接続されている。この配管１０１とバルブ１２および吐出配管１０とバブル処理槽ポンプ９によって、マイクロナノバブルを含んだ被処理水は、マイクロナノバブル発生状態確認槽１３とバブル処理槽１の間を循環する。これにより、被処理水をマイクロナノバブル処理すると同時に、マイクロナノバブルを被処理水中に可能な限り溶解させることとなる。

そして、マイクロナノバブル発生状態確認槽１３から次工程水処理装置１５に被処理水が導入される。そして、被処理水は、次工程水処理装置１４において、目的に応じてさらに処理されることとなる。

尚、マイクロナノバブル発生機４Ａ〜４Ｄは、市販されているものならば、メーカーを限定するものではなく、具体的には、株式会社ナノプラネット研究所のものを採用した。他の商品としては、一例として、西華産業株式会社のマイクロバブル水製造装置や資源開発株式会社のマイクロバブル水製造装置があるが、目的にしたがって選定すれば良い。

ここで、３種類のバブルについて説明する。

(ｉ) 通常のバブル(気泡)は水の中を上昇して、ついには表面でパンとはじけて消滅する。

(ii) マイクロバブルは、直径が５０ミクロン(μｍ)以下の微細気泡で、水中で縮小していき、ついには消滅(完全溶解)してしまう。

(iii) ナノバブルは、マイクロバブルよりさらに小さいバブル(直径が１ミクロン以下の１００〜２００ｎｍ)でいつまでも水の中に存在することが可能なバブルであると言われており、マイクロナノバブルとは、マイクロバブルとナノバブルとが混合したバブルと説明できる。

どちらにしても、各種用水や排水をバブル処理槽１とマイクロナノバブル発生状態確認槽１３とでマイクロナノバブル処理して被処理水を前処理することによって、次工程水処理設備１５の負荷を低減することとなる。

(第２の実施の形態)
次に、図２に、この発明の水処理装置の第２実施形態を示す。

この第２の実施形態は、前述の第１実施形態における次工程排水処理装置１５に替えて、生物処理装置１６を設置した点が前述の第１実施形態と異なる。よって、この第２実施形態では、前述の第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略する。この第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。

この第２実施形態で設置されている生物処理装置１６としては、曝気槽、接触酸化槽などが相当する。

この第２実施形態では、用水または排水である被処理水を、マイクロナノバブルによって前処理して、生物処理装置１６に対する負荷を可能な限り削減している。これにより、生物処理装置１６を小さくすることができる。すなわち、マイクロナノバブルによって前処理することに加えて、被処理水中にマイクロナノバブルを含有させて生物処理装置１６に導入することによって、生物処理装置１６に繁殖している微生物をマイクロナノバブルで活性化できる。

また、ナノバブルは、被処理水中に１ケ月以上存在するといわれており、生物処理装置１６内の被処理水にナノバブルが溶解することで、生物処理装置１６内の溶存酸素を維持でき、曝気空気量を節約できる。

具体的な一例として、半導体工場排水としての現像廃液を処理する場合に、生物処理装置１６の前処理装置として、(1)バブル処理槽１、(2)マイクロナノバブル発生状態確認槽１３を設置して利用できる。

尚、現像廃液を生物処理する生物処理装置としては、通常の曝気槽と沈澱槽とを組み合わせる場合と、沈澱槽が無くて液中膜を利用した曝気槽のみの廃液処理システムとする場合とがあるが、どちらの場合にも、前処理装置として、(1)バブル処理槽１、(2)マイクロナノバブル発生状態確認槽１３を採用可能である。

(第３の実施の形態)
次に、図３に、この発明の水処理装置の第３実施形態を示す。

この第３実施形態は、第１実施形態における次工程排水処理装置１５を、化学処理装置１７に置き換わって設置されている。よって、この第３実施形態では、第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略する。この第３実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。

マイクロナノバブルの作用として、化学反応に触媒的に作用することが判明している。よって、(1)バブル処理槽１、(2)マイクロナノバブル発生状態確認槽１３の後に設置されている化学処理装置１７での化学反応を、マイクロナノバブルの触媒作用によって、通常の化学反応以上に進行させることができる。

被処理水中のマイクロバブルは被処理水中に数分間継続存在するし、ナノバブルは被処理水中に１ケ月以上存在するといわれている。したがって、マイクロナノバブルを含有する被処理水を化学処理装置１７へ導入することは、化学反応の促進に効果的に作用することとなる。

具体的には、化学処理装置１７としては、半導体工場排水としてのフッ酸排水の化学処理装置などが該当する。この場合の化学処理装置では、フッ酸排水中のフッ素は水酸化カルシウム(消石灰)の添加によって、化学的にフッ化カルシウムが形成されることで処理されるが、被処理水がマイクロナノバブルを含有することでその化学反応の促進に対して有効となる。

(第４の実施の形態)
次に、図４に、本発明の水処理装置の第４実施形態を示す。

この第４の実施形態は、第１実施形態における次工程排水処理装置１５を物理処理装置１８に置き換わって設置されている。よって、この第４実施形態では、第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略し、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。

マイクロナノバブルの作用として、液体中の汚れ成分の吸着作用がある。この第４実施形態では、(1)バブル処理槽１と(2)マイクロナノバブル発生状態確認槽１３とによって、被処理水をマイクロナノバブルで前処理してから、物理処理装置１８に導入する。これにより、バブル処理槽１、マイクロナノバブル発生状態確認槽１３の後に設置されている物理処理装置１８の負荷を低減することができる。

例えば、物理処理装置１８の一例としての急速濾過器は、有機物による詰りの現象が発生するが、急速濾過器等に対する汚れとしての有機物負荷を減少させて、急速濾過塔の逆洗の回数を単位期間当り減少させることができる。また、被処理水中の汚れ成分をマイクロナノバブルで吸着処理しているので、急速濾過器における濾過材の交換頻度を減少できる。

(第５の実施の形態)
次に、図５に、この発明の水処理装置の第５実施形態を示す。この第５実施形態は、前述の第１実施形態の変形例に相当する。よって、この第５実施形態では、前述の第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細説明を省略し、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。

この第５実施形態は、前述の第１実施形態における次工程排水処理装置１５に替えて、深槽生物処理槽１９が設置されている。

この第５実施形態では、(1)バブル処理槽１、(2)マイクロナノバブル発生状態確認槽１３で前処理された被処理水は、深槽生物処理槽１９に導入される。この深槽生物処理槽１９には、マイクロナノバブル発生状態確認槽１３からの被処理水を深槽生物処理槽１９の下部に自然の力で被処理水を導入するための下部導入配管２０が深槽生物処理槽１９の端に設置されている。なお、図５において、符号２１は水流の方向を模式的に示す矢印である。

また、深槽生物処理槽１９には、下部導入配管２０とは反対側に液中膜２４と重力配管２５が設置されており、被処理水を効率的に処理している。この重力配管２５は重力(水頭差)を利用して被処理水を流出させる。また、液中膜２４を空気洗浄するための液中膜洗浄用ブロワー２３と散気管２２が設置され、散気管２２より吐出する空気により、液中膜２４を空気洗浄している。その結果、液中膜２４の処理能力を安定的に維持できる。

また、(1)バブル処理槽１、(2)マイクロナノバブル発生状態確認槽１３で被処理水にマイクロナノバブルを含ませているので、深槽生物処理槽１９に繁殖している微生物は、活性化して処理能力が向上している。特に、被処理中に含有している難分解性の化学物質に対しては、マイクロナノバブルを有していない生物処理槽での分解性と比較すると、被処理水にマイクロナノバブルを含ませた方が格段に処理効率が高い。処理効率が高い理由としては、マイクロナノバブルによる微生物の活性化がある。

(第６の実施の形態)
次に、図６に本発明の第６実施形態を示す。この第６実施形態は前述の第５実施形態の変形例に相当する。よって、この第６実施形態では、前述の第５実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて詳細な説明を省略し、第５実施形態と異なる部分のみを説明する。

この第６実施形態では、深槽生物処理槽１９に替えて深槽生物処理槽１９Ｆを備える。前述の第５実施形態では、深槽生物処理槽１９は散気管２２と液中膜洗浄用ブロワー２３とで曝気手段を構成した。これに対し、この第６実施形態の水処理装置が有する深槽生物処理槽１９Ｆは、散気管２２Ａと液中膜洗浄用ブロワー２３および散気管２２Ｂと撹拌用ブロワー２６とで曝気手段を構成している。

深槽生物処理槽１９Ｆにおいて、微生物の処理能力を円滑に維持する手段としては、槽内を撹拌することがある。深槽生物処理槽１９Ｆにおける曝気手段が散気管２２と液中膜洗浄用ブロワー２３および散気管２２と撹拌用ブロワー２６から構成されているので、深槽生物処理槽１９Ｆ内を充分に撹拌でき、特に好気性微生物を円滑に維持できる。つまり、この第６実施形態の深槽生物処理槽１９では、散気管２２Ｂと撹拌用ブロワー２６を備えていない第５実施形態の深槽生物処理槽１９よりも、微生物の処理能力を高めることができる。

(第７の実施の形態)
次に、図７にこの発明の第７の実施形態を示す。この第７実施形態は前述の第５実施形態の変形例に相当する。よって、この第７実施形態では、前述の第５実施形態と同じ部分については同じ符号を付けて詳細な説明を省略し、第５実施形態と異なる部分のみを説明する。

この第７実施形態では、深槽生物処理槽１９に替えて深槽生物処理槽１９Ｇを備える。前述の第５実施形態では、深槽生物処理槽１９は槽内に充填物が設置されていなかった。これに対し、この第７実施形態では、深槽生物処理槽１９Ｇの槽内にポリ塩化ビニリデン充填物２７が設置されている。

この第７実施形態では、深槽生物処理槽１９Ｇにおいて、微生物の処理能力を円滑に維持する手段として、槽内に充填物としてポリ塩化ビニリデン充填物２７を充填した。このポリ塩化ビニリデン充填物２７を充填した結果、微生物は充填物２７に固定化されて安定的に繁殖するので、処理能力が円滑に維持できることとなる。よって、この第７実施形態では、前述の第５実施形態の深槽生物処理槽１９に比べて、深槽生物処理槽１９Ｇの処理能力を高めることができる。

(第８の実施の形態)
次に、図８にこの発明の水処理装置の第８実施形態を示す。この第８実施形態は前述の第６実施形態の変形例に相当する。よって、この第８実施形態では、前述の第６実施形態と同じ部分については同じ符号を付けて詳細な説明を省略し、第６実施形態と異なる部分のみを説明する。

この第８実施形態では、深槽生物処理槽１９Ｆに替えて深槽生物処理槽１９Ｈを備える。前述の第６実施形態では、深槽生物処理槽１９Ｆは槽内に充填物が設置されていなかった。これに対し、この第８実施形態では、深槽生物処理槽１９Ｈの槽内にポリ塩化ビニリデン充填物２７が設置されている。図８に例示の如く、このポリ塩化ビニリデン充填物２７は、一例として散気管２２Ａと散気管２２Ｂとの間に配置されている。

すなわち、この第８実施形態では、深槽生物処理槽１９Ｈにおいて、微生物の処理能力を円滑に維持する手段として、槽内に充填物としてポリ塩化ビニリデン充填物２７を充填した。このポリ塩化ビニリデン充填物２７を充填したことで、微生物は充填物２７に固定化され安定的に繁殖するので、処理能力を円滑に維持できる。よって、この第８実施形態では、第５実施形態よりも処理能力を高めることができる。

(第９の実施の形態)
次に、図９に、この発明の水処理装置の第９実施形態を示す。この第９実施形態は、前述の第５実施形態の変形例である。よって、この第９実施形態では、第５実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて、詳細な説明を省略し、第５実施形態と異なる部分のみを説明する。

この第９実施形態では、第５実施形態の深槽生物処理槽１９に替えて深槽生物処理槽１９Ｋを備える。

前述の第５実施形態が備える深槽生物処理槽１９では、槽１９内に水中ポンプ、マイクロナノバブル発生機、配管と空気流量調整バルブが設置されていなかった。これに対し、この第９実施形態では、深槽生物処理槽１９Ｋの槽内に水中ポンプ２Ｃ、マイクロナノバブル発生機４Ｅ、水中ポンプ２Ｃとマイクロナノバブル発生機４Ｅを接続する配管３Ｃを備える。また、深槽生物処理槽１９Ｋは、マイクロナノバブル発生機４Ｅに接続された空気吸込配管５Ｅと、空気吸込配管５Ｅに設けた空気流量調整バルブ６Ｅを備えている。

この第９実施形態では、深槽生物処理槽１９Ｋにおいて、微生物の処理能力を最大限円滑に維持する手段として、槽１９Ｋ内に水中ポンプ２Ｃ、マイクロナノバブル発生機４Ｅ、空気吸込配管５Ｅと空気流量調整バルブ６Ｅを設置した、そして、それらを運転することによって、深槽生物処理槽１９Ｋにおいて、マイクロナノバブルを発生させて、深槽生物処理槽１９Ｋ内の微生物を活性化して、微生物の処理能力を高めることができる。

(第１０の実施の形態)
次に、図１０に、この発明の水処理装置の第１０実施形態を示す。この第１０実施形態は、前述の第９実施形態の変形例に相当する。よって、この第１０実施形態では、前述の第９実施形態と同じ部分については同じ符号を付けて、詳細な説明を省略し、前述の第９実施形態と異なる部分のみを説明する。

この第１０実施形態では、深槽生物処理槽１９Ｋに替えて深槽生物処理槽１９Ｍを備える。前述の第９実施形態における深槽生物処理槽１９Ｋにおいては、槽内にポリ塩化ビニリデン充填物２７が設置されていなかった。これに対し、この第１０実施形態では、深槽生物処理槽１９Ｍの槽内にポリ塩化ビニリデン充填物２７が設置されている。

すなわち、この第１０実施形態では、深槽生物処理槽１９Ｍにおいて、微生物の処理能力を最大限円滑に維持する手段として、槽１９Ｍ内に水中ポンプ２Ｃ、マイクロナノバブル発生機４Ｅ、配管５Ｅと空気流量調整バルブ６Ｅに加えて、ポリ塩化ビニリデン充填物２７を設置した。そして、それらを運転することによって、この第１０実施形態では、深槽生物処理槽１９Ｍにおいて、マイクロナノバブルを発生させている。これにより、深槽生物処理槽１９Ｍ内のポリ塩化ビニリデン充填物２７に繁殖している微生物や流動している槽内の微生物を活性化して、微生物の処理能力を最大に高めることができる。

(実験例)
図１に示す第１実施形態の水処理装置に対応する実験装置を製作した。この実験装置では、バブル処理槽１の容量は３００リットル、マイクロナノバブル発生状態確認槽１３の容量は８０リットルである。この実験装置を約２日間だけ試運転した後、この実験装置が有するバブル処理槽１およびマイクロナノバブル発生状態確認槽１３に被処理水を連続的に導入した。この被処理水は、半導体工場から排水される排水とし、この排水中の溶存酸素濃度を測定したところ０ｐｐｍであった。そして、この実験装置を３日間運転し水質が安定するのを待って、マイクロナノバブル発生状態確認槽１３の出口での被処理水の溶存酸素濃度を測定したところ、６ｐｐｍであった。

この発明の水処理装置の第１実施形態を模式的に示す図である。この発明の水処理装置の第２実施形態を模式的に示す図である。この発明の水処理装置の第３実施形態を模式的に示す図である。この発明の水処理装置の第４実施形態を模式的に示す図である。この発明の水処理装置の第５実施形態を模式的に示す図である。この発明の水処理装置の第６実施形態を模式的に示す図である。この発明の水処理装置の第７実施形態を模式的に示す図である。この発明の水処理装置の第８実施形態を模式的に示す図である。この発明の水処理装置の第９実施形態を模式的に示す図である。この発明の水処理装置の第１０実施形態を模式的に示す図である。

符号の説明

１バブル処理槽
２Ａ〜２Ｃ水中ポンプ
３Ａ〜３Ｃヘッダー配管
４Ａ〜４Ｅマイクロナノバブル発生機
５Ａ〜５Ｅ空気吸込配管
６Ａ〜６Ｅ空気流量調整バルブ
７水流
８信号線
９バブル処理槽ポンプ
１０吐出配管
１１調節計
１２バルブ
１３マイクロナノバブル発生状態確認槽
１４濁度計
１５次工程水処理装置
１６生物処理装置
１７化学処理装置
１８物理処理装置
１９,１９Ｆ,１９Ｇ,１９Ｈ,１９Ｋ,１９Ｍ深槽生物処理槽
２０下部導入配管
２１水流
２２,２２Ａ,２２Ｂ散気管
２３液中膜洗浄用ブロワー
２４液中膜
２５重力配管
２６撹拌用ブロワー
２７ポリ塩化ビニリデン充填物

Claims

第１のマイクロナノバブル発生機を有する第１のバブル処理槽に被処理水を導入する第１の工程と、
上記第１のバブル処理槽からの被処理水を、第２のマイクロナノバブル発生機を有する第２のバブル処理槽に導入して、この第２のバブル処理槽でのバブルの発生状態を上記第２のバブル処理槽内の被処理水の濁度を濁度計で検出することにより確認する第２の工程と、
上記第２の工程で上記被処理水の濁度を検出することにより上記バブルの発生状態を確認した結果に基づいて、上記第１のマイクロナノバブル発生機に接続された第１の空気吸込配管に接続された第１の空気流量調整バルブの開度と上記第２のマイクロナノバブル発生機に接続された第２の空気吸込配管に接続された第２の空気流量調整バルブの開度とを連動制御する第３の工程とを備えることを特徴とする水処理方法。
被処理水が導入されると共に第１のマイクロナノバブル発生機を有する第１のバブル処理槽と、
上記第１のバブル処理槽からの被処理水が導入されると共に第２のマイクロナノバブル発生機とバブルの発生状態を検知する検知部とを有する第２のバブル処理槽と、
上記検知部が検知した上記バブルの発生状態に基づいて、上記第１および第２のマイクロナノバブル発生機の動作を制御する制御部とを備え、
さらに、上記第１のマイクロナノバブル発生機に接続された第１の空気吸込配管と、
上記第２のマイクロナノバブル発生機に接続された第２の空気吸込配管と、
上記第１の空気吸込配管に接続された第１の空気流量調整バルブと、
上記第２の空気吸込配管に接続された第２の空気流量調整バルブとを備え、
上記検知部は、上記第２のバブル処理槽内の被処理水の濁度を検出する濁度計であり、
上記制御部は、上記濁度計から入力された上記濁度を表す信号に基づいて、上記第１の空気流量調整バルブの開度と第２の空気流量調整バルブの開度とを連動制御することを特徴とする水処理装置。
請求項２に記載の水処理装置において、
上記第１のバブル処理槽は、
上記第１のマイクロナノバブル発生機を複数有し、
さらに、上記第１のバブル処理槽は、上記複数の第１のマイクロナノバブル発生機が接続されるヘッダー配管を有する水中ポンプを備えることを特徴とする水処理装置。
請求項２に記載の水処理装置において、
上記第２のバブル処理槽からの被処理水が導入される次工程水処理装置を備えることを特徴とする水処理装置。
請求項４に記載の水処理装置において、
上記次工程水処理装置は生物処理装置であることを特徴とする水処理装置。
請求項４に記載の水処理装置において、
上記次工程水処理装置が化学処理装置であることを特徴とする水処理装置。
請求項４に記載の水処理装置において、
上記次工程水処理装置が物理処理装置であることを特徴とする水処理装置。
請求項２に記載の水処理装置において、
上記第２のバブル処理槽からの被処理水が導入されると共に液中膜を有する生物処理槽を備えることを特徴とする水処理装置。
請求項８に記載の水処理装置において、
上記生物処理槽は、
上記第２のバブル処理槽からの被処理水を下部に導入する下部導入配管を有する深槽生物処理槽であることを特徴とする水処理装置。
請求項９に記載の水処理装置において、
上記深槽生物処理槽は、ポリ塩化ビニリデン充填物を有することを特徴とする水処理装置。
請求項１０に記載の水処理装置において、
上記深槽生物処理槽は、
上記ポリ塩化ビニリデン充填物の上方かつ上記液中膜の下方に配置された第１の散気管と、
上記ポリ塩化ビニリデン充填物の下方に配置された第２の散気管とを備えたことを特徴とする水処理装置。
請求項９に記載の水処理装置において、
上記深槽生物処理槽は、マイクロナノバブル発生機を有することを特徴とする水処理装置。
請求項１２に記載の水処理装置において、
上記深槽生物処理槽は、
上記マイクロナノバブル発生機が接続されるヘッダー配管を有する水中ポンプを備えることを特徴とする水処理装置。
請求項１２に記載の水処理装置において、
上記深槽生物処理槽は、
ポリ塩化ビニリデン充填物を有することを特徴とする水処理装置。