JP4502772B2 - 水質浄化装置 - Google Patents
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Description
前特許は、「酸化処理により殺菌し、吸着性と空気溶解効率とを向上させるとともに、微生物培地に適するようにした多孔質の火山礫と黒土との混合物から得られる礫状物、及び又は粘土状物を粉末化した粉末物からなる水質活性剤」(前特許公報中、請求項1)に係るものであり、かかる水質活性剤は「水道水、水槽、プ−ル、川、池、湖沼、生活排水、産業排水を、効率的に極めて低コストで浄化処理」(前特許公報中、段落番号0038)できるものである。
本装置は、本活性剤を用いる水質浄化装置である。初段槽は、上方から被処理水を連続的に受け入れ被処理水を所定量保有する。そして、次段槽は、初段槽から排出される被処理水を連通口を経由して連続的に受け入れ被処理水を所定量保有する。なお、連通口は、初段槽に保有される被処理水中と、次段槽に保有される被処理水中と、を連通させるように形成されている。このような初段槽が保有する被処理水と、次段槽が保有する被処理水と、の両方に本活性剤が接触することで、初段槽と次段槽との両方において被処理水の水質が浄化される。また、本装置は、このように初段槽、次段槽、連通口及び本活性剤により簡単に構成することができ、建設や維持に要する費用を抑えることができることに加え、本活性剤を用いて高効率に水質浄化を行うことができる。
このことからは連通口(次段槽の内部に連通口が開いた部分の最上部の位置によって判断する。)は、次段槽に保有される被処理水の深さ(次段槽に保有される被処理水の最も深い位置の深さ)の半分よりも深い位置に形成されるようにしてもよい(即ち、次段槽の内部に連通口が開いた部分の最上部の位置pが、次段槽に保有される被処理水の最も深い位置の深さdの1/2よりも下方に位置する。また、より好ましくは位置pは深さdの1/3よりも下方に位置し、最も好ましくは位置pは深さdの1/4よりも下方に位置する。なお、これら「深さdの1/2よりも下方」、「深さdの1/3よりも下方」及び「dの1/4よりも下方」等は、被処理水の該最も深い位置における被処理水の最下部(換言すれば、次段槽の底面)から鉛直上方にそれぞれ「深さdの1/2」、「深さdの1/3」及び「dの1/4」行った位置よりも下方であることをいう。
こうすることで初段槽と次段槽とによって形成される槽の対が複数直列に連結され、上流側に位置する対から下流側に位置する対へと被処理水が流れることで複数の対によって被処理水がうまく水質浄化される(例えば、浄化度を高くすることで、本装置によって処理された水の水質をより良くすることができる。)。
こうすることで上流側に位置する対から下流側に位置する対へ被処理水を受け渡す格別の機構を要さないので、本装置を簡単に構成することができると共に、保守点検作業を減少させることができる(本装置に係る建設や維持に要する費用を抑えることができる。)。
こうすることで粉末状の水質活性剤が被処理水中に単に浮遊している場合に比して、水質活性剤が保持物の表面に保持されることにより水質活性剤の不意の散逸を防止又は減少させ水質活性剤を被処理水に確実に接触させることができる。なお、保持物は、初段槽及び/又は次段槽(即ち、初段槽のみの場合、次段槽のみの場合、初段槽と次段槽との両方の場合、のいずれか)の内部に配設される(無論、保持物表面に保持された水質活性剤が被処理水に接触するように保持物は配設される。)。
また、保持物としては、被処理水に潜入した状態で水質活性剤を表面に保持することができるものであればいかなるものであってもよく何ら限定されるものではないが、例えば、水質活性剤を保持する表面の面積が大きい網目状物、ラシヒリング、レシングリング、くら型等のようなものを用いてもよい。なお、ポリエチレンやポリアミド等のような樹脂材料を用いて保持物を形成すれば、水質活性剤が保持物表面にうまく保持されるので好ましい。とりわけ柔軟な樹脂材料を用いた網目状物を保持物とすれば、保持物が配設される空間の形状に合わせてうまく保持物の形状を変化させることができるので好ましい。なお、保持物の表面に水質活性剤は保持されるとは、継続(例えば、数時間以上、好ましくは1日以上、より好ましくは7日以上、最も好ましくは1月以上)して該表面に水質活性剤が保持されれば足り、永久的又は半永久的に保持されることまでは必ずしも要さない(無論、永久的又は半永久的に保持されてよいことは言うまでもない。)。
ここに「結合材で固形化されている水質活性剤」とは、前特許(特許番号第2903359号)の請求項2に係る水質活性剤(即ち、結合材によって固形化されている本活性剤)であり、該活性剤の製造方法等は前特許において詳しく説明がされているのでここでは説明を省略する。
このように固形化されている水質活性剤を被処理水中に潜入させて用いることで、粉末状の水質活性剤が被処理水中に浮遊している場合に比して、水質活性剤の不意の散逸を防止又は減少させ水質活性剤を被処理水に確実に接触させることができる。なお、結合材で固形化されている水質活性剤は、初段槽及び/又は次段槽(即ち、初段槽のみの場合、次段槽のみの場合、初段槽と次段槽との両方の場合)の内部に配設される(無論、結合材で固形化されている水質活性剤が被処理水に接触するように配設される。)。
こうすることで初段槽と次段槽とを、共通する槽体を用い、連通口が形成された隔壁によって槽体内部を仕切ることで形成することができるので、本装置を簡単に構成することができる。なお、「槽体」とは、その内部空間に被処理水を収容することができる器状のものであればいかなるものであってもよく何ら限定されるものではないが、例えば、底板と、該底板の周囲に立設された側板と、を含んで形成される容器状のもの(例えば、内部空間が直方体形状を有する容器状のものであってもよい。)を例示することができる。
こうすることで初段槽と次段槽とを、共通する槽体を用い、連通口が形成された隔壁によって槽体内部を仕切ることで形成することができるので、本装置を簡単に構成することができる。なお、「槽体」とは、上述の説明と同様であるので、ここでは説明を省略する。
また、ここでは隔壁は、連通口が形成される連通口隔壁(同一の前記対を構成する初段槽と次段槽との間に配設される。)と、上端部から被処理水が溢流する堰隔壁(上流対の次段槽と下流対の初段槽との間に配設される。)と、を含み、これら連通口隔壁と堰隔壁とが交互に配設されることで、初段槽と次段槽とによって形成される槽の対を2以上直列に備える複数対装置において上流対の次段槽の上端部から溢流(あふれ流れる)する被処理水を下流対の初段槽が受け入れる溢流本装置を簡単に構成することができる。
こうすることで酸素ガスを含む気体と被処理水との接触により被処理水中に酸素ガスが溶解し(被処理水中に溶存酸素ガスが存在する。)、本活性剤による被処理水の水質浄化がうまく行われる。
「酸素ガスを含む気体」とは、酸素ガスを含み被処理水と好ましくない反応を生じないものであればいかなるものであってもよく何ら限定されるものではないが、例えば、空気や、不活性ガス(例えば、窒素、希ガス(ヘリウム、ネオン、アルゴン等)等)と酸素ガスとを含む混合気体等を例示することができる。
こうすることで初段槽や次段槽が保有する被処理水と、該被処理水の上方に存する酸素ガスを含む気体と、をうまく簡単に接触(被処理水の水面と該気体とが接触する。)させることができるので、酸素接触本装置を簡単に構成することができる。なお、初段槽及び次段槽の両方が、被処理水の上方に前記気体(酸素ガスを含む気体)が存する空間を有するようにしてよいことは言うまでもない。
本装置11は、大まかには、被処理水を収容する槽体13と、槽体13の内部に配設された隔壁21a1、21a2、21a3、21a4、21a5、21a6、21b1、21b2、21b3、21b4、21b5と、本活性剤を表面に保持し被処理水に潜入する保持物15と、結合材で固形化されている本活性剤(以下、「固形活性剤」という。)17と、を備えてなる。なお、図1中、(鉛直)上方向を矢印Bにて、そして(鉛直)下方向を矢印Cにて、それぞれ示した。また、図2中、後述する第1槽31a、第2槽31b、第3槽31c、第4槽31d、第5槽31e、第6槽31f、第7槽31g、第8槽31h、第9槽31i、第10槽31j、第11槽31k及び第12槽31lの内部に記載された寸法は、各槽の長さLに沿った寸法を記載したものである。
なお、ここでの槽体13の内部空間13aの寸法は、長さL=125cm(図1及び2参照)、幅W=15cm(図2参照)、高さH=50cm(図1参照)であった。
隔壁21a1、21a2、21a3、21a4、21a5、21a6、21b1、21b2、21b3、21b4、21b5は、隔壁の下端と槽体13の内壁との間に連通口23a1、23a2、23a3、23a4、23a5、23a6が形成される連通口隔壁21a1、21a2、21a3、21a4、21a5、21a6と、上端部から被処理水が溢流する堰隔壁21b1、21b2、21b3、21b4、21b5と、の2種類が配設されている。なお、連通口隔壁21a1、21a2、21a3、21a4、21a5、21a6の下端部(下縁)は、一の水平面に略属するようにされている(即ち、連通口隔壁21a1、21a2、21a3、21a4、21a5、21a6の下端部(下縁)の高さはほぼ同じである。)。また、堰隔壁21b1、21b2、21b3、21b4、21b5の上端部(上縁)は、一の水平面に略属するようにされている(即ち、堰隔壁21b1、21b2、21b3、21b4、21b5の上端部(上縁)の高さはほぼ同じである。)。そして、これら連通口隔壁21a1、21a2、21a3、21a4、21a5、21a6と、堰隔壁21b1、21b2、21b3、21b4、21b5と、は、図1及び図2中の右側から左側に向かって(即ち、後述するように被処理水が流れる方向に沿って)、連通口隔壁21a1、堰隔壁21b1、連通口隔壁21a2、堰隔壁21b2、連通口隔壁21a3、堰隔壁21b3、連通口隔壁21a4、堰隔壁21b4、連通口隔壁21a5、堰隔壁21b5、連通口隔壁21a6のように連通口隔壁と堰隔壁とが交互に配設されている。
そして、第1槽31aから第2槽31bへは連通口23a1により連通し、第2槽31bから第3槽31cへは堰隔壁21b1の上方の空間(槽体13の内部空間13a)により連通し、第3槽31cから第4槽31dへは連通口23a2により連通し、第4槽31dから第5槽31eへは堰隔壁21b2の上方の空間(槽体13の内部空間13a)により連通し、第5槽31eから第6槽31fへは連通口23a3により連通し、第6槽31fから第7槽31gへは堰隔壁21b3の上方の空間(槽体13の内部空間13a)により連通し、第7槽31gから第8槽31hへは連通口23a4により連通し、第8槽31hから第9槽31iへは堰隔壁21b4の上方の空間(槽体13の内部空間13a)により連通し、第9槽31iから第10槽31jへは連通口23a5により連通し、第10槽31jから第11槽31kへは堰隔壁21b5の上方の空間(槽体13の内部空間13a)により連通し、第11槽31kから第12槽31lへは連通口23a6により連通している。
一方、第12槽31lを規定する槽体13の側板13cの所定の高さには、被処理水(処理済水)51が流出する排水口53が形成されている。
なお、第1槽31a、第2槽31b、第3槽31c、第4槽31d、第5槽31e、第6槽31f、第7槽31g、第8槽31h、第9槽31i、第10槽31j、第11槽31k及び第12槽31lに充填された保持物15は、排水口53よりも充分低い位置に配設されている(充填された保持物15の上面は、排水口53よりも低い。)。
なお、固形活性剤17は、前特許(特許番号第2903359号)の請求項2に係る水質活性剤を用いており、該活性剤の製造方法等は前特許公報において詳しく説明がされているのでここでは説明を省略する。
まず、予め保持物15(本活性剤が表面に保持される前のもの)及び固形状の固形活性剤17を配設する。具体的には、東京戸張株式会社の網(製品名称:PE防鳥網Aー50)を折り畳んだものによって構成される保持物15(本活性剤が表面に保持される前のもの)を、第1槽31a、第2槽31b、第3槽31c、第4槽31d、第5槽31e、第6槽31f、第7槽31g、第8槽31h、第9槽31i、第10槽31j、第11槽31k及び第12槽31lそれぞれの所定位置(図1に示すように各槽の下部)に充填し配設する。そして、固形状の固形活性剤17を、堰隔壁21b1の上端部に一端が取り付けられた線材の他端に吊り下げ支持することで所定位置に配設する。
第2に、粉体の本活性剤(前特許(特許番号第2903359号)の請求項1に係る水質活性剤)27gを水2リットルに投入し、充分攪拌混合した。得られた本活性剤と水との混合物(以下、「本混合物」という。)を注入口43から槽体13の内部空間13a(具体的には、第1槽31a)へ注入する。
被処理水(原水)41の注入を開始すると、上記第2において第1槽31aに注入された本混合物は、連通口23a1を経て第1槽31aから第2槽31bへ移動し、第2槽31bから第3槽31cへは堰隔壁21b1の上部を溢流して移動し、第3槽31cから第4槽31dへは連通口23a2を経て移動し、第4槽31dから第5槽31eへは堰隔壁21b2の上部を溢流して移動し、第5槽31eから第6槽31fへは連通口23a3を経て移動し、第6槽31fから第7槽31gへは堰隔壁21b3の上部を溢流して移動し、第7槽31gから第8槽31hへは連通口23a4を経て移動し、第8槽31hから第9槽31iへは堰隔壁21b4の上部を溢流して移動し、第9槽31iから第10槽31jへは連通口23a5を経て移動し、第10槽31jから第11槽31kへは堰隔壁21b5の上部を溢流して移動し、第11槽31kから第12槽31lへは連通口23a6を経て移動する。このように本混合物が第1槽31aから第12槽31lへ移動する間に、第1槽31aから第12槽31lまでの各槽に配設された保持物15(本活性剤が表面に保持される前のもの)と本混合物とが接触し、本混合物に含まれる本活性剤が、第1槽31aから第12槽31lまでの各槽に配設された保持物15の表面に保持される。
また、注入された被処理水(原水)41も、第1槽31a、第2槽31b、第3槽31c、第4槽31d、第5槽31e、第6槽31f、第7槽31g、第8槽31h、第9槽31i、第10槽31j、第11槽31k及び第12槽31lをこの順番で移動(本活性剤を表面に保持した保持物15の該表面との接触を含む。また、第2槽31bにおいては、固形活性剤17とも接触する。)し、この移動中に水質が浄化され、最終的には被処理水(処理済水)51として排水口53からあふれ出ることで排水される。
・透視度:9.0度
・pH:5.0
・BOD:100mg/l(リットル)
・CODMn:89mg/l(リットル)
・SS:45mg/l(リットル)
・全窒素:8.38mg/l(リットル)
・全燐:1.50mg/l(リットル)
なお、被処理水(原水)41の注入を開始してから35日が経過するまでに被処理水(原水)41のCODMn値は、約70〜250mg/l(リットル)程度の範囲で日々変動したが、この変動幅に比して被処理水(処理済水)51のCODMn値の変動は極めて小さかった。
また、被処理水の浄化機構は必ずしも明らかではないが、次のように推測される。即ち、被処理水(原水)41の注入を開始してから1〜2週間程度で、保持物15の表面に汚泥状の物質が付着し成長することが観察される。該汚泥状の物質中に生物相が生じ、この生物相によって水質が浄化されるものと推測される。
・透視度:13.0度
・pH:5.9
・BOD:53mg/l(リットル)
・CODMn:35mg/l(リットル)
・SS:13mg/l(リットル)
・全窒素:5.21mg/l(リットル)
・全燐:0.90mg/l(リットル)
なお、本装置11は、被処理水(原水)41の水質や量等に応じて適宜設計を変更することができることは言うまでもない。例えば、水路(第1槽31a、第2槽31b、第3槽31c、第4槽31d、第5槽31e、第6槽31f、第7槽31g、第8槽31h、第9槽31i、第10槽31j、第11槽31k及び第12槽31lによって構成される被処理水が流れる流路)の寸法(例えば、第1槽31aから第12槽31lの各槽の水平面内における寸法や深さ)を変更したり、被処理水の平均滞留時間を変えたり(槽体13の内部空間13aの容量や、被処理水(原水)41の供給体積速度を変更する等)、本活性剤を表面に保持した保持物15の量を変更したり、固形状の固形活性剤17の量(第2槽31b中に配設する固形活性剤17の量を変更することや、固形活性剤17を配設する槽の数を変更することもできる。)を変更したりを自由に行うことができる。
また、ここでは被処理水の温度は約20℃であったが、必要に応じて加温や冷却が行われてよいことは言うまでもない。
なお、初段槽たる第1槽31aに対応する次段槽は第2槽31bであり、かかる初段槽たる第1槽31aに保有される被処理水中と次段槽たる第2槽31bに保有される被処理水中とを連通口23a1が連通させる。同様に、初段槽たる第3槽31cに対応する次段槽は第4槽31dであり、かかる初段槽たる第3槽31cに保有される被処理水中と次段槽たる第4槽31dに保有される被処理水中とを連通口23a2が連通させる。初段槽たる第5槽31eに対応する次段槽は第6槽31fであり、かかる初段槽たる第5槽31eに保有される被処理水中と次段槽たる第6槽31fに保有される被処理水中とを連通口23a3が連通させる。初段槽たる第7槽31gに対応する次段槽は第8槽31hであり、かかる初段槽たる第7槽31gに保有される被処理水中と次段槽たる第8槽31hに保有される被処理水中とを連通口23a4が連通させる。初段槽たる第9槽31iに対応する次段槽は第10槽31jであり、かかる初段槽たる第9槽31iに保有される被処理水中と次段槽たる第10槽31jに保有される被処理水中とを連通口23a5が連通させる。そして、初段槽たる第11槽31kに対応する次段槽は第12槽31lであり、かかる初段槽たる第11槽31kに保有される被処理水中と次段槽たる第12槽31lに保有される被処理水中とを連通口23a6が連通させる。
さらに、該2以上直列に備えられる対のいずれかの対である上流対の前記次段槽から排出される被処理水を、該2以上直列に備えられる対のうち該上流対とは異なる対である下流対の前記初段槽が受け入れる。即ち、上流対たる該第1の槽の対の次段槽第2槽31bから排出される被処理水を、該上流対たる該第1の槽の対とは異なる対である下流対たる該第2の槽の対の初段槽第3槽31cが受け入れる(上流対の次段槽第2槽31bの上端部から溢流する被処理水を、下流対の初段槽第3槽31cが受け入れる)。同様に、上流対たる該第2の槽の対の次段槽第4槽31dから排出される被処理水を、該上流対たる該第2の槽の対とは異なる対である下流対たる該第3の槽の対の初段槽第5槽31eが受け入れる(上流対の次段槽第4槽31dの上端部から溢流する被処理水を、下流対の初段槽第5槽31eが受け入れる)。上流対たる該第3の槽の対の次段槽第6槽31fから排出される被処理水を、該上流対たる該第3の槽の対とは異なる対である下流対たる該第4の槽の対の初段槽第7槽31gが受け入れる(上流対の次段槽第6槽31fの上端部から溢流する被処理水を、下流対の初段槽第7槽31gが受け入れる)。上流対たる該第4の槽の対の次段槽第8槽31hから排出される被処理水を、該上流対たる該第4の槽の対とは異なる対である下流対たる該第5の槽の対の初段槽第9槽31iが受け入れる(上流対の次段槽第8槽31hの上端部から溢流する被処理水を、下流対の初段槽第9槽31iが受け入れる)。そして、上流対たる該第5の槽の対の次段槽第10槽31jから排出される被処理水を、該上流対たる該第5の槽の対とは異なる対である下流対たる該第6の槽の対の初段槽第11槽31kが受け入れる(上流対の次段槽第10槽31jの上端部から溢流する被処理水を、下流対の初段槽第11槽31kが受け入れる)。
加えて、結合材で固形化されている前記水質活性剤たる固形状の固形活性剤17(本活性剤が固形化されたものである。)が、被処理水に潜入するように第2槽31b中に配設されている。
なお、連通口隔壁21a1は、第1の槽の対を構成する初段槽第1槽31aと次段槽第2槽31bとの間に配設され連通口23a1が形成される。連通口隔壁21a2は、第2の槽の対を構成する初段槽第3槽31cと次段槽第4槽31dとの間に配設され連通口23a2が形成される。連通口隔壁21a3は、第3の槽の対を構成する初段槽第5槽31eと次段槽第6槽31fとの間に配設され連通口23a3が形成される。連通口隔壁21a4は、第4の槽の対を構成する初段槽第7槽31gと次段槽第8槽31hとの間に配設され連通口23a4が形成される。連通口隔壁21a5は、第5の槽の対を構成する初段槽第9槽31iと次段槽第10槽31jとの間に配設され連通口23a5が形成される。連通口隔壁21a6は、第6の槽の対を構成する初段槽第11槽31kと次段槽第12槽31lとの間に配設され連通口23a6が形成される。堰隔壁21b1は、上流対(第1の槽の対)の次段槽第2槽31bと下流対(第2の槽の対)の初段槽第3槽31cとの間に配設され上端部から被処理水が溢流する。堰隔壁21b2は、上流対(第2の槽の対)の次段槽第4槽31dと下流対(第3の槽の対)の初段槽第5槽31eとの間に配設され上端部から被処理水が溢流する。堰隔壁21b3は、上流対(第3の槽の対)の次段槽第6槽31fと下流対(第4の槽の対)の初段槽第7槽31gとの間に配設され上端部から被処理水が溢流する。堰隔壁21b4は、上流対(第4の槽の対)の次段槽第8槽31hと下流対(第5の槽の対)の初段槽第9槽31iとの間に配設され上端部から被処理水が溢流する。堰隔壁21b5は、上流対(第5の槽の対)の次段槽第10槽31jと下流対(第6の槽の対)の初段槽第11槽31kとの間に配設され上端部から被処理水が溢流する。
このように上述した本装置11の使用方法は、保持物本装置を用いた水質浄化方法であって、所定位置に配設した保持物15(本活性剤が表面に保持される前のもの)に、水中に懸濁又は溶解した前記水質活性剤(本活性剤)を接触させる接触ステップと、該接触ステップの後、被処理水を初段槽(第1槽31a、第3槽31c、第5槽31e、第7槽31g、第9槽31i、第11槽31k)に連続的に供給する供給ステップと、を含んでなる、水質浄化方法である。
13 槽体
13a 内部空間
13b 底板
13c 側板
13d 蓋板
15 保持物
17 固形活性剤
21a1、21a2、21a3、21a4、21a5、21a6、21b1、21b2、21b3、21b4、21b5 隔壁
(21a1、21a2、21a3、21a4、21a5、21a6 連通口隔壁)
(21b1、21b2、21b3、21b4、21b5 堰隔壁)
23a1、23a2、23a3、23a4、23a5、23a6 連通口
31a 第1槽
31b 第2槽
31c 第3槽
31d 第4槽
31e 第5槽
31f 第6槽
31g 第7槽
31h 第8槽
31i 第9槽
31j 第10槽
31k 第11槽
31l 第12槽
41 被処理水(原水)
43 注入口
51 被処理水(処理済水)
53 排水口
Claims (2)
- 酸化処理により殺菌し、吸着性と空気溶解効率とを向上させるとともに、微生物培地に適するようにした多孔質の火山礫と黒土との混合物から得られる礫状物、及び又は粘土状物を粉末化した粉末物からなる水質活性剤を用い、上方から被処理水を連続的に受け入れ被処理水を所定量保有する初段槽と、該初段槽から排出される被処理水を連続的に受け入れ被処理水を所定量保有する次段槽と、該初段槽に保有される被処理水中と該次段槽に保有される被処理水中とを連通させる連通口と、該水質活性剤を表面に保持し被処理水に潜入する保持物と、を備えてなり、該初段槽及び該次段槽の両方が保有する被処理水に該水質活性剤が接触する水質浄化装置を用いた水質浄化方法であって、
所定位置に配設した該保持物に、水中に懸濁又は溶解した該水質活性剤を接触させる接触ステップと、
該接触ステップの後、被処理水を該初段槽に連続的に供給する供給ステップと、を含んでなる、水質浄化方法。 - 前記保持物が網目状物である、請求項1に記載の水質浄化方法。
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