JP5584869B1 - Sterilization treatment apparatus and sterilization treatment method - Google Patents
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Abstract
【課題】被処理液の殺菌及び抗菌を行うとともに、被処理液中の微小な除去対象物を容易に除去することができ、且つ、従来よりもコストが低減化可能な殺菌処理装置及び殺菌処理方法を提供する。
【解決手段】流水管2と、上記流水管に設けられた被処理液の流速を調整するための液体速度調整手段4と、上記流水管に設けられた上流側から下流側に向けて並列する2以上の旋回流発生用固定翼体からなる旋回流逆転部7と、上記旋回流逆転部から供給された被処理液を減圧する減圧部8と、上記液体速度調整手段と旋回流逆転部の間又は旋回流逆転部と減圧部の間の少なくとも1箇所に設けられた気体を供給するための気体供給部3と、上記減圧部から供給された被処理液を殺菌処理する集水槽9から構成されており、且つ、上記集水槽において、被処理液と接触可能な位置に粘土鉱物11と重金属12を配置した。
【選択図】図1A sterilization apparatus and a sterilization process that can perform sterilization and antibacterial treatment of a liquid to be processed, can easily remove a minute object to be removed from the liquid to be processed, and can reduce costs compared to conventional methods. Provide a method.
SOLUTION: A flowing water pipe 2, a liquid speed adjusting means 4 for adjusting a flow rate of a liquid to be treated provided in the flowing water pipe, and an upstream side provided in the flowing water pipe are arranged in parallel from the downstream side. A swirling flow reversing unit 7 composed of two or more swirling flow generating fixed blades, a decompression unit 8 for depressurizing the liquid to be treated supplied from the swirling flow reversing unit, the liquid speed adjusting means and the swirling flow reversing unit. Or a gas supply unit 3 for supplying a gas provided in at least one place between the swirl flow reversing unit and the decompression unit, and a water collecting tank 9 for sterilizing the liquid to be treated supplied from the decompression unit In the water collection tank, the clay mineral 11 and the heavy metal 12 are disposed at a position where the liquid can be contacted with the liquid to be treated.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、殺菌処理装置及び殺菌処理方法に関し、より詳しくは、被処理液中に含まれる細菌類の殺菌及び抗菌を行うとともに、微生物、有機物や金属(カドミウム、ヒ素等)などの微小な除去対象物を凝集させて、容易に浮選除去(除去対象物を気泡に付着させて除去)することのできる殺菌処理装置及び殺菌処理方法に関する。 The present invention relates to a sterilization treatment apparatus and a sterilization treatment method, and more specifically, sterilization and antibacterial bacteria contained in a liquid to be treated, and microscopic removal of microorganisms, organic substances, metals (cadmium, arsenic, etc.), etc. The present invention relates to a sterilization processing apparatus and a sterilization processing method that can aggregate a target object and easily perform flotation removal (removal target object is attached to bubbles to be removed).
被処理液中に存在する除去対象物を除去する処理技術は、プールや浴槽などの循環水、海水の淡水化、医療あるいは工業用水の浄化、船舶に搭載されるバラスト水の処理、家畜の汚水処理、家畜用飲用水を得るための井戸水や河川水の浄化処理、水産・農産用の洗浄用水の処理、食品工場の排水処理、沿海漁場のプランクトン等の有害物質除去、水耕栽培用の水処理など種々の分野で行われている。 Treatment technology to remove the removal target in the liquid to be treated includes circulating water such as pools and bathtubs, desalination of seawater, purification of medical or industrial water, treatment of ballast water mounted on ships, livestock sewage Treatment, purification of well water and river water to obtain drinking water for livestock, treatment of cleaning water for fisheries and agriculture, drainage treatment of food factories, removal of harmful substances such as plankton in coastal fishing grounds, water for hydroponics It is performed in various fields such as processing.
上記処理技術は、各種のフィルターや限外ろ過膜を用いる装置、あるいは砂ろ過装置など、様々な装置によって行われている。これらの装置において用いられる膜の種類やその孔径、あるいは砂の粒子径は、除去の対象となる目的物のサイズによって選択されることが一般的である。特に、膜技術の進歩によって、微生物、有機物や金属などの微小な除去対象物をろ過分離装置によって除去することが試みられている。 The said processing technique is performed by various apparatuses, such as an apparatus using various filters and an ultrafiltration membrane, or a sand filtration apparatus. In general, the type of membrane used in these apparatuses, the pore size thereof, or the particle size of sand is selected according to the size of the target object to be removed. In particular, with the advancement of membrane technology, attempts have been made to remove minute objects to be removed such as microorganisms, organic substances and metals with a filtration separation apparatus.
例えば一般的に、動物プランクトンは約50μm以上の大きさであり、植物プランクトンは10μm以上50μm未満の大きさであり、バクテリア類は植物プランクトンより小さく0.1μm以上数μm程度である。したがって、除去の対象となるプランクトンあるいはバクテリア類にあわせて、その膜の孔径が決定される。より具体的には、孔径2nm以上200nm以下の限外ろ過膜、孔径50nm以上10μm未満の精密ろ過膜などが通常用いられる。 For example, generally, zooplankton has a size of about 50 μm or more, phytoplankton has a size of 10 μm or more and less than 50 μm, and bacteria are smaller than phytoplankton and have a size of about 0.1 μm to several μm. Therefore, the pore diameter of the membrane is determined according to the plankton or bacteria to be removed. More specifically, an ultrafiltration membrane having a pore diameter of 2 nm or more and 200 nm or less, a microfiltration membrane having a pore diameter of 50 nm or more and less than 10 μm, and the like are usually used.
またプランクトンや微生物などの微小生物に加えて、被処理液中の鉄などの金属を除去する装置の発明が開発されている(下記特許文献1)。特許文献1に開示の装置は、被処理液中、鉄やマンガンを除去するために中空糸膜として孔径が1μm以下0.03μm以上のものが用いられている。
上記従来技術の示すごとく、除去の対象物の寸法にあわせて、該寸法以下の孔径のろ過膜を用いることによれば、膜分離することは物理的に可能である。しかしながら、除去対象物の寸法が微小になればなるほど、分離膜の孔や砂粒子間の目詰まりが激しく、分離装置の逆洗浄や、分離膜の交換を高い頻度で行わなければならないため、手間及びランニングコストがかかり問題であった。特に、植物プランクトンやバクテリアのように大きさが10μm以下の除去対象物をろ過分離するための分離装置は、一般的にコストが高い上に、洗浄などの手間もかかり、ランニングコストが高かった。 As shown in the above prior art, according to the size of the object to be removed, using a filtration membrane having a pore size equal to or smaller than the size enables physical separation of the membrane. However, the smaller the size of the object to be removed, the more clogging between the pores of the separation membrane and the sand particles, and the backwashing of the separation device and replacement of the separation membrane must be performed frequently. In addition, the running cost was a problem. In particular, a separation device for filtering and removing objects to be removed having a size of 10 μm or less, such as phytoplankton and bacteria, is generally high in cost and requires a lot of time for washing and the like, and the running cost is high.
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、被処理液の殺菌及び抗菌を行うとともに、被処理液中の微小な除去対象物を容易に除去することができ、且つ、従来よりもコストが低減化可能な殺菌処理装置及び殺菌処理方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above problems, and can perform sterilization and antibacterial treatment of a liquid to be treated, and can easily remove a minute object to be removed from the liquid to be treated. An object of the present invention is to provide a sterilization treatment apparatus and a sterilization treatment method capable of reducing the above.
第1発明の殺菌処理装置は、
被処理液を供給する流水管と、
上記流水管に設けられた被処理液の流速を調整するための液体速度調整手段と、
上記流水管に設けられた上流側から下流側に向けて並列する2以上の旋回流発生用固定翼体であって、隣り合う上記旋回流発生用固定翼体は互いに、左右逆の螺旋方向に傾きを有する固定翼を備えてなる旋回流逆転部と、
上記旋回流逆転部から供給された被処理液を減圧する減圧部と、
上記液体速度調整手段と旋回流逆転部の間及び旋回流逆転部と減圧部の間の各々少なくとも1箇所に設けられた気体を供給するための気体供給部と、
上記減圧部から供給された被処理液を殺菌処理する集水槽から構成されており、且つ、
上記集水槽において、被処理液と接触可能な位置に粘土鉱物と重金属を配置していることを特徴とする。
The sterilization apparatus of the first invention is
A water pipe for supplying the liquid to be treated;
Liquid speed adjusting means for adjusting the flow rate of the liquid to be treated provided in the water flow pipe;
Two or more swirl flow generating fixed wing bodies arranged in parallel from the upstream side to the downstream side provided in the water flow pipe , wherein the adjacent swirl flow generation fixed wing bodies are arranged in a spiral direction opposite to each other in the horizontal direction. A swirl flow reversing unit comprising a fixed wing having an inclination ;
A decompression unit for decompressing the liquid to be treated supplied from the swirl flow reversing unit;
A gas supply unit for supplying a gas which is provided to each of at least one place between the pressure reducing portion, and between the swirling flow reversal portions of the swirling flow reversal portions and the liquid velocity adjusting means,
It consists of a water collection tank that sterilizes the liquid to be treated supplied from the decompression unit, and
The water collecting tank is characterized in that clay minerals and heavy metals are arranged at positions where they can come into contact with the liquid to be treated.
第2発明の殺菌処理装置は、
請求項1の発明において、前記集水槽に、被処理液を循環するための循環手段を少なくとも1箇所設けたことを特徴とする。
The sterilization apparatus of the second invention is
The invention according to claim 1 is characterized in that the water collecting tank is provided with at least one circulating means for circulating the liquid to be treated.
第3発明の殺菌処理装置は、
請求項1又は2記載の発明において、前記液体速度調整手段がカスケードポンプ又は渦巻ポンプであることを特徴とする。
The sterilization apparatus of the third invention is
The invention according to
第4発明の殺菌処理装置は、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の発明において、前記重金属が繊維形状の少なくとも銅を含有する金属であることを特徴とする。
The sterilization apparatus of the fourth invention is
The invention according to any one of claims 1 to 3 , wherein the heavy metal is a fiber-shaped metal containing at least copper.
第5発明の殺菌処理方法は、
被処理液を流水管に通し、
次いで、被処理液を上記流水管に設けられた被処理液の流速を調整するための液体速度調整手段に通し、
次いで、被処理液を上記流水管に設けられた上流側から下流側に向けて並列する2以上の旋回流発生用固定翼体であって、隣り合う上記旋回流発生用固定翼体は互いに、左右逆の螺旋方向に傾きを有する固定翼を備えてなる旋回流逆転部に通し、
次いで、上記旋回流逆転部から供給された被処理液を減圧する減圧部に通し、
上記液体速度調整手段と旋回流逆転部の間及び旋回流逆転部と減圧部の間の各々少なくとも1箇所に設けられたインジェクターから気体を被処理液に供給し、
上記減圧部から供給された被処理液を殺菌処理する集水槽に通し、
且つ、
上記集水槽において、粘土鉱物と重金属に被処理液を接触させることを特徴とする。
The sterilization treatment method of the fifth invention is
Pass the liquid to be treated through the water pipe,
Next, the liquid to be processed is passed through a liquid speed adjusting means for adjusting the flow rate of the liquid to be processed provided in the flow pipe,
Next, two or more swirl flow generating fixed wing bodies paralleling the liquid to be treated from the upstream side to the downstream side provided in the water flow pipe , the adjacent swirl flow generating fixed wing bodies are mutually, Through a swirl flow reversing part comprising a fixed wing having an inclination in the opposite spiral direction ;
Next, the liquid to be treated supplied from the swirl flow reversing unit is passed through a decompression unit that decompresses the liquid to be treated.
The gas from the injector provided in each of at least one place between the pressure reducing portion, and between the swirling flow reversal portions of the swirling flow reversing section the liquid velocity adjusting means is supplied to the liquid to be treated,
Pass the liquid to be treated supplied from the decompression section through a water collection tank for sterilization,
and,
In the water collecting tank, the liquid to be treated is brought into contact with the clay mineral and the heavy metal.
第6発明の殺菌処理方法は、
請求項5記載の発明において、前記集水槽において、供給された被処理液を少なくとも1箇所設けられた循環手段により循環することを特徴とする。
The sterilization treatment method of the sixth invention comprises
The invention according to
第7発明の殺菌処理方法は、
請求項5又は6記載の発明において、前記液体速度調整手段がカスケードポンプ又は渦巻ポンプであることを特徴とする。
The sterilization treatment method of the seventh invention is
The invention according to
第8発明の殺菌処理方法は、
請求項5乃至7のいずれか1項に記載の発明において、前記重金属が繊維形状の少なくとも銅を含有する金属であることを特徴とする。
The sterilization treatment method of the eighth invention is
The invention according to any one of
なお、本発明および本明細書において「上流側」とは、装置内を流れる液体の供給側により近い側を意味し、「下流側」とは、装置内を流れる液体の供給側により遠い側を意味する。 In the present invention and this specification, “upstream side” means a side closer to the supply side of the liquid flowing in the apparatus, and “downstream side” means a side farther from the supply side of the liquid flowing in the apparatus. means.
また本発明及び本明細書において「第一旋回流発生用固定翼体」及び「第二旋回流発生用固定翼体」とは、並列する2つの旋回流発生用固定翼体において、より上流側に位置する旋回流発生用固定翼体を第一旋回流発生用固定翼体といい、これに対し下流側に隣り合う2番目の旋回流発生用固定翼体を第二旋回流発生用固定翼体という。また2つを越えて、nヶの旋回流発生用固定翼体を備える本発明においては、第二旋回流発生用固定翼体に続いて並列して設置される旋回流発生用固定翼体を、第三、第四・・・・第n旋回流発生用固定翼体という。 Further, in the present invention and the present specification, “first swirl flow generating fixed wing body” and “second swirl flow generating fixed wing body” are two upstream swirl flow generating fixed wing bodies in the upstream side. The swirl flow generating fixed wing body located at the position is called the first swirl flow generating fixed wing body, and the second swirl flow generating fixed blade adjacent to the downstream side is the second swirl flow generating fixed blade. The body. Further, in the present invention having more than two fixed flow wings for generating swirl flow, a fixed flow wing for swirl flow installed in parallel to the second fixed flow wing for swirl flow is provided. , Third, fourth,... N-th swirl flow generating fixed wing body.
第1発明及び第5発明によれば、
液体速度調整手段により加速された被処理液に、気体供給部から気体を供給して旋回流逆転部を通すと、相互に逆方向に旋回する2以上の旋回流発生用固定翼体により、被処理液にねじれのせん断力を与えることができ、さらに微細な気泡を多量に発生することができる。
次いで、被処理液を減圧部で減圧することにより、被処理液に溶存している気体が発生されると共に、旋回流逆転部で発生した気泡が更に微細になる。
次いで、集水槽において、被処理液を重金属に接触させて金属イオンを発生させることにより、被処理液中の細菌類を死滅させ優れた殺菌・抗菌作用を奏する。また、被処理液を粘土鉱物に接触させて該粘土鉱物中の金属から金属イオンを発生させることにより、被処理液中の10〜1000nm程度の微粒子(藻、微生物、カビ、金属等)を凝集し除去することができる。
According to the first invention and the fifth invention,
When gas is supplied from the gas supply unit and passed through the swirl flow reversing unit to the liquid to be processed accelerated by the liquid speed adjusting means, two or more swirl flow generating fixed blades swirling in opposite directions are used. A torsional shear force can be applied to the treatment liquid, and a large amount of fine bubbles can be generated.
Next, by reducing the pressure of the liquid to be processed in the pressure reducing part, a gas dissolved in the liquid to be processed is generated, and bubbles generated in the swirl flow reversing part are further refined.
Next, in the water collection tank, the liquid to be treated is brought into contact with heavy metal to generate metal ions, thereby killing bacteria in the liquid to be treated and exhibiting an excellent sterilization / antibacterial action. In addition, by bringing the liquid to be treated into contact with the clay mineral and generating metal ions from the metal in the clay mineral, fine particles (algae, microorganisms, mold, metal, etc.) of about 10 to 1000 nm in the liquid to be treated are aggregated. Can be removed.
気体供給部にインジェクターを用いることにより、液体速度調整手段により加圧され、加速状態にある被処理液にも容易に気体を供給することができる。 By using an injector for the gas supply unit, the gas can be easily supplied to the liquid to be processed which is pressurized by the liquid speed adjusting means and is in an accelerated state.
第2発明及び第6発明によれば、
集水槽に1箇所以上循環手段を設けることにより、被処理液を効率的に集水槽内で循環させて、粘土鉱物及び重金属との接触機会を多くすることができる。
According to the second and sixth inventions,
By providing one or more circulation means in the water collection tank, the liquid to be treated can be efficiently circulated in the water collection tank, and the chances of contact with clay minerals and heavy metals can be increased.
第3発明及び第7発明によれば、
液体速度調整手段にカスケードポンプ又は渦巻ポンプを用いることにより、被処理液を加速させることに加えて、渦巻ポンプのインペラにより被処理液中の気泡をせん断し、該気泡を微細化することができる。
According to the third and seventh inventions,
By using a cascade pump or a centrifugal pump as the liquid speed adjusting means, in addition to accelerating the liquid to be treated, the bubbles in the liquid to be treated can be sheared by the impeller of the centrifugal pump to refine the bubbles. .
第4発明及び第8発明によれば、
重金属として、少なくとも銅を含有する金属が繊維形状のものを用いることにより、被処理液と銅の表面との接触面積が大きくなり、多くの銅イオンが発生して、より優れた殺菌・抗菌作用を得ることができる。
According to the fourth and eighth inventions,
As a heavy metal, at least copper-containing metal has a fiber shape, which increases the contact area between the liquid to be treated and the surface of copper, generates more copper ions, and has better sterilization and antibacterial action. Can be obtained.
[本発明殺菌処理装置について]
以下、本発明殺菌処理装置について図を用いて説明する。
図1は、本発明の一実施態様を示す殺菌処理装置1であって、被処理液が装置内を流れる方向に切断した概略断面図である。
[About the sterilization apparatus of the present invention]
Hereinafter, the sterilization apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sterilization treatment apparatus 1 showing an embodiment of the present invention, and is a schematic cross-sectional view cut in a direction in which a liquid to be treated flows in the apparatus.
殺菌処理装置1は、矢印Aの方向に被処理液が流れる流水管2に液体速度調整手段として渦巻ポンプ4が設置されている。
次に、流水管2に気体供給部3が設置されている。
次に、流水管2の内部に、上流側から旋回流発生用固定翼体5が設置され、これに並列して下流側に旋回流発生用固定翼体6が設置されている。この旋回流発生用固定翼体5及び6の領域が旋回流逆転部7となる。
次に、流水管2に気体供給部3が設置されている。
次に、被処理液を減圧するための減圧部8が設けられている。
次に、上記減圧部から供給された被処理液を殺菌処理する集水槽9が設置されている。該集水層には、供給された被処理液を循環するための循環ポンプ10を有しており、循環する被処理液と接触可能な位置に粘土鉱物11と繊維状の銅12が配置されている。
In the sterilizing apparatus 1, a
Next, the gas supply unit 3 is installed in the flowing
Next, a swirling flow generating fixed
Next, the gas supply unit 3 is installed in the flowing
Next, a
Next, a
流水管:
以下に、本発明の殺菌処理装置1の構成についてさらに詳細に説明する。まず殺菌処理装置1における流水管2について説明する。流水管2は、液体の流路を確保するための配水管である。一般的には、断面円形状の樹脂製あるいは金属製のパイプなどであってよいが、形状および材質についてはとくに限定されるものではなく、流れる液体の種類と、所望の流速などを勘案して、適宜設計することができる。
Flowing water pipe:
Below, the structure of the sterilization processing apparatus 1 of this invention is demonstrated in detail. First, the flowing
被処理液:
被処理液としては、流水管中を流れることが可能な流動性を示すものであれば特に限定されない。船舶に搭載されるバラスト水、プールや浴槽などの循環水、海水、井戸水、河川水、医療あるいは工業用水、水産・農産用の洗浄用水の処理、家畜の汚水、食品工場の排水、養殖漁業場用水の浄化、沿海漁場のプランクトン等の有害物質除去等が挙げられるが、これに限られるものでなく、殺菌処理、重金属の除去を必要とする液体であればよい。
Liquid to be treated:
The liquid to be treated is not particularly limited as long as it exhibits fluidity capable of flowing in the flowing water pipe. Ballast water mounted on ships, circulating water such as pools and bathtubs, seawater, well water, river water, medical or industrial water, fishery / agricultural cleaning water, livestock sewage, food factory wastewater, aquaculture fisheries Examples include purification of irrigation water and removal of harmful substances such as plankton in coastal fishing grounds, but are not limited thereto, and any liquid that requires sterilization and removal of heavy metals may be used.
気体供給部:
気体供給部3では、流水管2を流れる被処理液に気体供給管23から通ずる気体を供給する。気体供給部3としては、例えば、液体と気体を混合する装置であるインジェクター、気体を微細気泡状にして供給できる多孔質セラミックフィルター、メッシュ状フィルター等が挙げられるが、これに限られるものでない。加速され加圧状態の被処理液に気体を供給するには、気体供給部としてインジェクターを用いるのが好ましい。また、供給される気体としては、オゾン、酸素、空気、二酸化炭素、窒素等が挙げられるが、これに限られるものでない。殺菌効果の高いオゾンが好ましい。
インジェクター26は、図2(2a)に示すように、流水管3にバイパス25を通して設けられる。インジェクター26は、ベンチュリ効果を応用したものである。すなわち、流体の流れの断面積を小さくして、流速を大きくすると、圧力が低い部分が作り出される(図2(2b))。この圧力が低くなった部分からの気体Dの供給は容易に行うことができる。
Gas supply part:
In the gas supply unit 3, the gas communicated from the
As shown in FIG. 2 (2 a), the
本実施例では、気体供給部3は渦巻ポンプ4と旋回流逆転部7との間、旋回流逆転部7と減圧部8との間に設けられているが、何れか一方にのみ設けてもよい。すなわち、気体供給部3は渦巻ポンプ4と旋回流逆転部7の間又は旋回流逆転部7と減圧部8の間の少なくとも1箇所に設けていればよい。
In the present embodiment, the gas supply unit 3 is provided between the
本発明に用いられる被処理液中において、溶存していない気体あるいは溶存量の少ない気体を上記気体供給部から供給し、当該気体の微細気泡を上記液体中に多量に発生させることによって特別の利益を享受する例を下記にいくつか述べる。 In the liquid to be treated used in the present invention, a special advantage is obtained by supplying a gas that is not dissolved or a gas having a small dissolved amount from the gas supply unit and generating a large amount of fine bubbles of the gas in the liquid. Some examples of enjoying this are described below.
たとえば、魚を飼育する水槽の水や、養殖場に流し込まれる水を用い、且つ、気体供給部から供給される気体として酸素あるいは酸素濃度が60%以上の気体を用いて本発明を実施した場合には、酸素濃度が高く、且つ、その高い酸素濃度が長時間維持される水が水槽や養殖場に提供されるので、魚の飼育において非常に有利である。 For example, when the present invention is carried out using water from a tank for raising fish or water poured into a farm and using oxygen or a gas having an oxygen concentration of 60% or more as a gas supplied from a gas supply unit In this case, water having a high oxygen concentration and maintaining the high oxygen concentration for a long time is provided to an aquarium or a farm, which is very advantageous for fish breeding.
また別の例として、被処理液の浄化において、当該被処理液中に生存する好気性菌を死滅させることを目的として本発明の殺菌処理装置を使用することができる。具体的には、本発明において流す液体として未浄化の液体を用い、且つ、窒素、あるいは窒素を60%以上含有する気体を気体供給部から供給して本発明を実施する。すると、被処理液中に溶存する酸素が、微細化された窒素と置換され、被処理液を窒素リッチの状態にすることができる。しかも、窒素は、微細気泡となっているため、被処理液中から容易に放出されず、長時間被処理液中に溶存するため、被処理液中の好気性菌を充分に死滅させることが可能である。 As another example, in the purification of the liquid to be treated, the sterilization apparatus of the present invention can be used for the purpose of killing aerobic bacteria that survive in the liquid to be treated. Specifically, an unpurified liquid is used as the liquid to be flowed in the present invention, and nitrogen or a gas containing 60% or more of nitrogen is supplied from the gas supply unit to carry out the present invention. Then, oxygen dissolved in the liquid to be treated is replaced with fine nitrogen, and the liquid to be treated can be made rich in nitrogen. Moreover, since nitrogen is in the form of fine bubbles, it is not easily released from the liquid to be treated, but dissolves in the liquid to be treated for a long time, so that aerobic bacteria in the liquid to be treated can be sufficiently killed. Is possible.
あるいはまた別の例として、従来、特定の好気性菌を担体に担持させて、そこに被処理液を流すことにより、被処理液中の微生物を当該好気性菌の作用により死滅させる浄化方法が知られているが、このような処理システムを実施する際に、予め本発明の殺菌処理装置を用いて被処理液を酸素の微細気泡で満たしておけば、担体に担持される好気性菌を活性化させることができるので、微生物の死滅作用を向上させることができる。 Alternatively, as another example, conventionally, there is a purification method in which a specific aerobic bacterium is supported on a carrier and the liquid to be treated is caused to flow therethrough, whereby the microorganisms in the liquid to be treated are killed by the action of the aerobic bacteria. As is known, when such a treatment system is implemented, if the liquid to be treated is filled with oxygen fine bubbles in advance using the sterilization treatment apparatus of the present invention, the aerobic bacteria carried on the carrier are removed. Since it can be activated, the killing action of microorganisms can be improved.
以上、例示するように、本発明の殺菌処理装置は、選択される液体、および供給される気体の種類によって種々の分野で非常に有利な効果を発揮することができる。しかも、本発明には微細気泡を短時間で多量に発生させることができるため、液体中に含有される気体量を容易に増大させることができるために、一度、本発明の装置を通過させるだけで所望の微細気泡を発生させることも可能であるし、あるいは循環数を従来よりも著しく低減させ処理時間を短縮化することができる。 As described above, the sterilization apparatus of the present invention can exert very advantageous effects in various fields depending on the liquid selected and the type of gas supplied. Moreover, since a large amount of fine bubbles can be generated in a short time in the present invention, the amount of gas contained in the liquid can be easily increased, so that the device of the present invention is only passed once. Thus, it is possible to generate desired fine bubbles, or it is possible to significantly reduce the number of circulations compared to the conventional method and to shorten the processing time.
液体速度調整手段(渦巻ポンプ):
渦巻ポンプ4では、被処理液がインペラ(羽根車)により圧力が加わり、被処理液が加速される。また、併せて、被処理液に気泡(気体)が含まれている場合には、渦巻ポンプ4のインペラにより被処理液中の気泡がせん断され微細化される。渦巻ポンプ4を調整することにより、被処理液の加減速を自在に行うことができる。本実施例では、液体速度調整手段として、渦巻ポンプを使用しているが、これに限らず、カスケードポンプ(渦流ポンプ)、タービンポンプ、ギアポンプ、ピストンポンプ等の各種ポンプの他、あらゆる種類の液体速度調整手段を用いることができる。インペラを有するポンプが被処理液中の気泡をせん断して微細気泡を発生できるので好ましい。また、カスケードポンプ(渦流ポンプ)は、その構造上、気泡を含んだ被処理液によるインペラの破損が少なく耐久性に優れるため好ましい。尚、被処理液を加速させるために、当該被処理液にかけられる圧力は、所望の被処理液の流速に応じて適宜調整してよいが、一般的には、0.1〜9.8MPa程度であることが好ましい。
Liquid speed adjusting means (vortex pump):
In the
旋回流逆転部:
旋回流逆転部7では、流水管1を流れる被処理液が渦巻ポンプ4により加圧されて流速が増大した状態で、まず旋回流発生用固定翼体5に接触する。旋回流発生用固定翼体5を構成する複数の固定翼は螺旋方向に傾きを有しており、当該固定翼に導かれて、被処理液が螺旋状の方向を示す方向に旋回する。次いで、該方向に旋回する被処理液が、旋回流発生用固定翼体6に接触する。ここで旋回流発生用固定翼体6は、旋回流発生用固定翼体5における固定翼とは、左右逆の螺旋方向に傾きを有する固定翼を備えているため、被処理液は、360度反対向きである螺旋状の方向を示す方向に旋回することとなる。
Swirl reverse part:
In the swirling
旋回流逆転部を通過する被処理液と微細気泡の発生について、図3を用いてさらに詳細に説明する。被処理液は、上述のとおり液体速度調整手段である渦巻ポンプにより加速されて流速が増大した状態で旋回流発生用固定翼体5における固定翼に接触する。このときの衝突力により、微細気泡が発生する。
次いで、矢印B方向に旋回する被処理液は、発生する微細気泡を含んで旋回流発生用固定翼体6における固定翼に接触する。この第2回目の固定翼との接触で、液体中に含まれる気体の気泡径をさらに小さくすることができる。
The generation of the liquid to be processed and the fine bubbles that pass through the swirling flow reversing part will be described in more detail with reference to FIG. As described above, the liquid to be treated comes into contact with the fixed blade in the swirl flow generating fixed
Next, the liquid to be treated that swirls in the direction of arrow B contacts the fixed wings in the swirl flow generating fixed
また被処理液は、旋回流発生用固定翼体6における固定翼の傾きに導かれて、流れ方向が矢印B方向から矢印C方向、即ち、360度逆の方向に旋回することとなるが、この流れ方向の急激な変化により、液体にねじれのせん断力が与えることができ、これによってさらに微細な気泡を多量に発生させることができる。また、旋回流によるせん断力により、水中の微生物を破砕することができる。
その結果、旋回流逆転部を通過した被処理液には、マイクロバブルあるいはナノバブルサイズの微細な気泡が多量に含まれることとなる。当該気泡が、液体中に当初から溶存していた空気などの気体および、気体供給部により供給された気体のどちらをも含み、いずれも非常に微細な気泡径となって被処理液中に溶存する。このように、旋回流逆転部を通過するわずかな時間の間に、通過する被処理液中に多量の微細気泡を発生させることができる。
Further, the liquid to be treated is guided by the inclination of the fixed blade in the swirling flow generating fixed
As a result, the liquid to be treated that has passed through the swirl flow reversal section contains a large amount of microbubbles or nanobubble-sized fine bubbles. The bubbles include both gases such as air that have been dissolved in the liquid from the beginning and gases supplied by the gas supply unit, both of which have very fine bubble diameters and are dissolved in the liquid to be treated. To do. In this way, a large amount of fine bubbles can be generated in the liquid to be processed that passes through the swirl flow reversing part for a short time.
尚、本発明において「微細気泡」は、固定翼の固定角度や液体の流速などによって、その寸法は調整可能であるが、一般的には、気泡径が10μm〜数百μm程度のマイクロバブル、あるいは気泡径が数十nm〜10μm未満のナノバブル、あるいはこの混合を意味する。これらのサイズの気泡は、数mm単位の気泡とは異なる物理的、化学的作用を発揮することが知られ、これらの性質を活かして、浄化作用、ごみ付着作用、液体への溶存作用、脱酸素作用(気体置換作用)などの種々の作用を、目的に応じて各技術分野において有用に利用可能である。 In the present invention, the “fine bubbles” can be adjusted in size according to the fixed angle of the fixed blade, the flow rate of the liquid, etc., but generally, the microbubbles having a bubble diameter of about 10 μm to several hundred μm, Alternatively, it means nanobubbles having a bubble diameter of several tens of nm to less than 10 μm, or a mixture thereof. Bubbles of these sizes are known to exhibit different physical and chemical effects than bubbles of several millimeters. Taking advantage of these properties, purification, dust adhesion, dissolution in liquids, desorption Various actions such as oxygen action (gas displacement action) can be usefully used in each technical field depending on the purpose.
旋回流発生用固定翼体:
旋回流発生用固定翼体5及び6は、流水管2を流れる液体の流れ方向を特定の方向に旋回させるためのものであって、螺旋方向に傾きを有する固定翼を複数備えて構成される。ここで固定翼体、あるいは固定翼における「固定」とは、回転するプロペラのように駆動力により自身が回転するものではなく、流水管中に固定されて一定の姿勢を維持することを意味する。このように固定翼体及び固定翼を流水管中に設置することにより、翼を回転させるための駆動力が不要となりエネルギーコストが削減される。また回転する翼に液体を衝突させる場合には、その衝突力によっては翼の破損、破壊などが生じる場合があるが、本発明では、翼が流水管内に固定されているため、そのような心配がない。
Fixed wing for swirl flow generation:
The swirl flow generating fixed
本発明における旋回流発生用固定翼体の特徴的な点は、2以上の旋回流発生用固定翼体が流水管中に並列して設けられている点、および、隣り合う2つの旋回流発生用固定翼体に備わる固定翼が互いに左右逆の螺旋方向に傾きを有する点にある。したがって、旋回流発生用固定翼体からなる旋回流逆転部を通過する液体は、略直進的な流れから、まず旋回流となり、次いで必ず一度は逆方向に旋回するよう流れ方向が逆転される。
以上に述べたとおり、本発明における旋回流発生用固定翼体およびこれに備わる固定翼は、液体を旋回方向に導くことができるものであって、且つ、流水管中に固定されるものであれば、特に制限されず、例えば、一般的に知られるプロペラ形状であって、これを流水間内部に固定して設置することで、本発明の旋回流発生用固定翼体とすることができる。また旋回流発生用固定翼体及び固定翼を流水管中に固定する方法はとくに限定されず任意である。尚、1つの旋回流発生用固定翼体における固定翼の枚数は、2枚以上であれば特に限定されない。
The characteristic feature of the swirling flow generating fixed wing body in the present invention is that two or more swirling flow generating fixed wing bodies are provided in parallel in the flowing water pipe and two adjacent swirling flow generations. The fixed wing included in the fixed wing body for use is inclined in the spiral directions opposite to each other. Therefore, the liquid that passes through the swirl flow reversing portion formed of the swirl flow generating fixed wing body is changed from a substantially straight flow to a swirl flow first, and then the flow direction is reversed so as to always swirl in the opposite direction.
As described above, the swirling flow generating fixed wing body and the fixed wing provided therein according to the present invention can guide the liquid in the swirling direction and be fixed in the flowing water pipe. For example, there is no particular limitation, and for example, a generally known propeller shape, which is fixed inside the flowing water, can be used as the fixed wing body for generating swirl flow of the present invention. The method of fixing the swirl flow generating fixed wing body and the fixed wing in the water pipe is not particularly limited and is arbitrary. The number of fixed blades in one swirling flow generating fixed blade body is not particularly limited as long as it is two or more.
好ましい旋回流発生用固定翼体5及び6の一実施態様を図4に示す。図4は、旋回流逆転部7において、旋回流発生用固定翼体5及び6の一実施態様を示すための破断斜視図である。図4に示す旋回流発生用固定翼体5は、4枚の固定翼13とリング14から構成されており、4枚の固定翼13が翼の中心で互いに結合するとともに、それぞれの外縁がリング14の内壁面に接合されている。そしてリング14の外壁面が流水管2の内壁面と接合されることによって、旋回流発生用固定翼体5が流水管2の内部に固定されている。4枚の固定翼13は、それぞれ同方向の螺旋方向に傾きを有しており、通過する液体を図3に示す矢印B方向に旋回させることができる。一方、旋回流発生用固定翼体6は、4枚の固定翼15を備えており、固定翼15がそれぞれ、固定翼13とは左右逆方向の螺旋方向に傾きを有している以外には、旋回流発生用固定翼体5と同様に構成される。したがって、旋回流発生用固定翼体6は、図3に示すように、ここを通過する液体の流れ方向を矢印B方向から矢印C方向に逆転させることができる。
One embodiment of the preferred swirl flow generating fixed
図4に示す旋回流発生用固定翼体5および6は、たとえば図5aに示すように、液体の流速に耐え得る金属製の円盤17を用い、この円盤17の外周から円中心方向に向けて4本の切り込み18を入れたものを用いて構成することができる。かかる態様の場合には、隣り合う切り込み18間における領域が固定翼13あるいは15に相当する。即ち、この切り込み18間における領域面が所望の角度の螺旋状に傾斜するようにねじることによって所望の角度を備える固定翼13あるいは固定翼15を形成することができる。
As shown in FIG. 5A, for example, the swirl flow generating fixed
図5bは、円盤17を用いて形成した旋回流発生用固定翼体5であって、図4に示す旋回流発生用固定翼体5の正面図であり、切り込み17間をねじって形成した4枚の固定翼が翼の中心で連続しており、且つ固定翼の外縁はリング14の内壁面に溶接され、またリング14の外壁面は流水管2の内壁面に接合し固定されて構成されている。また図5cは、図4に示す旋回流発生用固定翼体6の正面図であり、切り込み18間の領域のねじり方向を、固定翼13とは反対の螺旋状に傾斜したこと以外は、旋回流発生用固定翼体5と同様に構成される。尚、図示はしないが、上述のとおり円盤を用いて旋回流発生用固定翼体を形成するかわりに、固定翼用の独立の翼を所望の数だけ予め作成し、互いの中心部分において溶接して一体化するとともに、それぞれの翼の外縁をリングの内壁面に溶接することで旋回流発生用固定翼体を作成してもよい。
FIG. 5 b is a front view of the swirl flow generating fixed
また本発明の旋回流発生用固定翼体の異なる実施態様を図6に示す。図6aは、流水管2の内壁面に固定される独立の固定翼19を複数有する旋回流発生用固定翼体5を示す斜視図である。上記独立の固定翼19は、それぞれ同方向であって螺旋状に傾斜する姿勢で円周方向に整列し、且つその外縁が流水管2の内壁面に固定されることによって旋回流発生用固定翼体5を構成している。また図6bは、流水管2の内壁面に固定される独立の固定翼20を複数有する旋回流発生用固定翼体6を示す正面図であって、図6aに示す固定翼19の螺旋状の傾斜とは左右反対側に傾斜させた固定翼20により構成されること以外は、旋回流発生用固定翼体5と同様に構成される。上述するように、本発明に用いられる旋回流発生用固定翼体は、その形状、構成について特に限定されるものではなく、当該旋回流発生用固定翼体を通過する液体を旋回するよう導くための固定翼を備えていればよい。
FIG. 6 shows another embodiment of the swirl flow generating fixed wing body of the present invention. FIG. 6 a is a perspective view showing the swirl flow generating fixed
尚、上記説明では、いずれも、2つの並列する旋回流発生用固定翼体を用いた旋回流逆転部を例に説明したが、当該記載は本発明において3つ以上の旋回流発生用固定翼体を並列して使用することを除外する趣旨ではない。本発明において旋回流発生用固定翼体の数は、2以上であって任意である。ただし、隣り合う旋回流発生用固定翼体において、これに備わる固定翼の傾斜が、互いに逆の螺旋方向に傾きを有するよう構成されることが重要である。これによって、液体の流れ方向を360度逆に旋回させることができ、このとき液体にねじれのせん断力を与えることができるからである。 In the above description, the swirl flow reversing unit using two parallel swirl flow generating fixed blades has been described as an example. This is not to exclude using the body in parallel. In the present invention, the number of swirl flow generating fixed blades is two or more and is arbitrary. However, it is important that the fixed wing bodies for generating the swirl flow adjacent to each other are configured such that the fixed wings of the fixed wing bodies are inclined in opposite spiral directions. This is because the flow direction of the liquid can be rotated in the opposite direction by 360 degrees, and at this time, a torsional shearing force can be applied to the liquid.
本発明における固定翼は、上述のとおり、隣り合う旋回流発生用固定翼体において液体が逆向きに旋回するように、互いに左右反対の螺旋状の傾きを備えていることが重要であり、傾きの具体的な角度は、適宜設計してよい。ただし、隣り合う旋回流発生用固定翼体において、上流側に位置する第一の旋回流発生用固定翼体および下流側に位置する第二の旋回流発生用固定翼体に液体が衝突するときの衝撃力をより有利に得るためには、第一の旋回流発生用固定翼体のピッチが、第二の旋回流発生用固定翼体のピッチ以上であることが好ましい。 As described above, it is important that the fixed wings in the present invention have spiral inclinations that are opposite to each other so that the liquid swirls in opposite directions in adjacent swirl flow generating fixed wing bodies. The specific angle may be designed as appropriate. However, in the adjacent swirl flow generating fixed wings, when a liquid collides with the first swirl flow generating fixed wing located on the upstream side and the second swirl flow generating fixed wings located on the downstream side. In order to obtain the impact force more advantageously, the pitch of the first swirl flow generating fixed wing body is preferably equal to or greater than the pitch of the second swirl flow generating fixed wing body.
ここで本発明において、「旋回流発生用固定翼体のピッチ」とは、旋回流発生用固定翼体に接触した液体の旋回流が、一旋回において下流方向に進む距離を意味する。即ち、ピッチを大きく設計したい場合には、各固定翼を流水管の流路方向に対して水平方向側に傾かせて固定させ、またよりピッチを小さく設計する場合には、各固定翼を流水管の流路方向に対して垂直方向側に傾かせて固定させればよい。換言すると、ピッチを大きく設計した場合には、固定翼と液体とが接触するときの抵抗力が小さくなり、液体は、ゆるく螺旋を描きながら一旋回する間により大きい距離を流れ、一方、ピッチを小さく設計した場合には、固定翼と液体とが接触したときの抵抗力が大きくなり、螺旋を一旋回する間に流れる距離が小さくなる。 Here, in the present invention, the “pitch of the swirl flow generating fixed wing body” means a distance that the swirl flow of the liquid that contacts the swirl flow generating fixed wing body travels in the downstream direction in one swirl. That is, when it is desired to design a large pitch, each fixed wing is tilted and fixed to the horizontal direction with respect to the flow direction of the flowing water pipe. What is necessary is just to incline and fix to the perpendicular direction side with respect to the flow path direction of a pipe | tube. In other words, when the pitch is designed to be large, the resistance force when the fixed wing and the liquid come into contact with each other becomes small, and the liquid flows a larger distance during one turn while slowly drawing a spiral, while the pitch is reduced. In the case of a small design, the resistance force when the fixed wing comes into contact with the liquid increases, and the distance that flows during one turn of the spiral decreases.
減圧部:
減圧部8は、流水管の内径を上流側から下流側にかけて拡大して設ける。旋回流逆転部7から加速され加圧された状態で流入する被処理液が、内径の小さな流水管に入り、拡大していく流水管を通ることにより、減圧される。被処理液が減圧されることにより、被処理液に溶存している気体が発生されると共に、旋回流逆転部7で発生した気泡が更に微細になる。
Pressure reducing part:
The
集水槽:
集水槽9には、側面部に循環手段として、循環ポンプ10を有する循環路22を設け、減圧部8から流入する被処理液を集水槽9内で循環させる。なお、減圧部から供給される被処理液が、集水槽内を循環するのに充分な流速を有している場合は、循環手段(循環ポンプ)を設けなくてもよい。また、集水槽9内に、繊維状の銅12を配置して、循環する被処理液と接触させるように構成する。繊維状の銅は被処理液との接触面積が大きく、銅イオンが被処理液に溶出し、被処理液中の細菌類を死滅させ優れた殺菌・抗菌作用を奏する。さらに、集水槽9内に、粘土鉱物11を配置して、循環する被処理液と接触させるように構成する。係る接触により、被処理液中の10〜1000nm程度の微粒子(藻、微生物、カビ、金属等)を凝集し除去することができる。なお、銅と粘土鉱物は、循環する被処理液と接触可能であれば、集水槽中の如何なる部分に設けることができる。
Catch tank:
The
循環手段:
本実施例では、循環手段として、循環ポンプ10を有する循環路22を設けている。本発明では、循環手段は、集水槽に少なくとも1箇所設ける。循環ポンプ10は、被処理液を集水槽内で循環させることができればよく、例えば、渦巻ポンプ、カスケードポンプ(渦流ポンプ)、タービンポンプ、ギアポンプ、ピストンポンプ等が挙げられる。また、循環手段の設置箇所は、本実施例では集水槽9の側面部に設けているが、被処理液を集水槽内で循環させることができればどこに設けてもよい。他の循環手段としては、被処理液を迂回させるため循環路が挙げられる。被処理液中に含まれる微細気泡は、気泡径が非常に小さく、気泡体積が微細であるため、被処理液中に浮上せずに長く滞在し続ける。そこで、循環手段により、微細気泡に除去対象物を含んだ被処理液を循環し上昇させて、配水管21から浮選除去する。また、被処理液を集水槽9内で循環させることにより、粘土鉱物11と銅12との接触機会を多くすることができる。
配水管21から浮選除去された被処理液は、そのまま廃棄してもよいが、フィルター等の除去手段27を通して、除去対象物を除いた後に、渦巻ポンプ4の上流側の流水管2に戻して、再び本発明殺菌処理装置1で殺菌処理を行うこともできる。
殺菌処理した被処理液は、配水管24を通して、次工程へ移るが、配水管24に有害金属処理手段28を設けてもよい。有害金属処理手段を設けると、被処理液を更に純度の高いものとすることができ好ましい。有害金属処理手段としては、メッシュ状フィルター、不織布フィルター、重金属吸着剤含有フィルター等の各種フィルターの他、有害金属を除去する手段であれば特に限定されない。
Circulation means:
In this embodiment, a
The liquid to be treated by flotation removal from the
The liquid to be treated that has been sterilized moves to the next step through the
重金属(銅):
本実施例では、重金属として繊維状の銅12を用いている。繊維の径は、1mm以下である。好ましくは、20〜150μm程度である。更に好ましくは、80μm程度である。有効な接触面積を確保すると共に、被処理液との接触に耐え得る強度を有するためである。さらに、繊維状の銅は、綿状にすると、有効な接触面積及び接触に耐え得る強度を確保する上で、より好ましい。また、被処理液との接触面積が大きくなる形状であれば、繊維状のものに限られない。他の形状としては、粉末状、メッシュ状のもの等が挙げられる。重金属としては、金属イオンが発生して殺菌作用を有するものが用いられる。例えば、銅、銀、水銀、金、鉛、白金、ニッケル、クロム、アルミニウム、スズ、亜鉛、鉄等が挙げられる。殺菌力の強い銅を少なくとも含有する金属が好ましい。例えば、純銅、黄銅(真鍮)、高鋼合金、青銅、銅ニッケル合金等が挙げられる。
Heavy metal (copper):
In this embodiment,
粘土鉱物:
粘土鉱物11は、一般的に粘土鉱物として理解されるものであれば、適宜選択して使用することができる。より詳しく述べると、本発明において粘土鉱物とは、粘土成分が、地中において非常に高い熱や圧力を受けて生じた無機成分の結晶質を主とする化合物を意味する。上記粘土鉱物としては、層状珪酸塩鉱物が一般的である。該層状珪酸塩鉱物は、ケイ素と酸素とからなる四面体(Si−O四面体)の二次的なつながりによりなる四面体シートと、これにさらに種々の酸化金属が結合してなる八面体シートとから主として構成される。上記四面体に結合する金属は、アルミニウム、マグネシウム、鉄、カリウムなどさまざまである。これらの金属は一般的に金属酸化物の形で粘土鉱物内に存在する。粘土鉱物は、形成される環境やその土地の土壌成分によってその組成が決定されるため、同じ族として分類されるものであっても、その組成の種類は非常に多岐にわたっている。
Clay minerals:
The
本発明における粘土鉱物のより具体的な例としては、高陵石(カオリナイト)、スメクタイト、モンモリロナイト、絹雲母(セリサイト)、イライト、海緑石(グローコナイト)、緑泥石(クロライト)、角閃石、滑石(タルク)、沸石(ゼオライト)、稚内層珪質頁岩、珪藻土などを挙げることができる。 As a more specific example of the clay mineral in the present invention, kaolinite, smectite, montmorillonite, sericite (sericite), illite, sea green stone (groconite), chlorite (chlorite), Amphibolite, talc, zeolite (zeolite), Wakkanai siliceous shale, diatomaceous earth, and the like.
本発明において、被処理液が粘土鉱物に接触することにより、該被処理液中に存在する微小な除去対象物が凝集する機構は明らかではない。しかしながら本発明者らは、上記凝集は、粘土鉱物中に含まれる金属成分が被処理液中にイオンの状態で溶出し、この金属イオンの電荷に周囲の微小な除去対象物が引き寄せられて生じる現象であり、また金属イオンを核として形成された凝集体の表面の電荷とは反対の電荷(即ち、上記核と同じ電荷)を有する微小な除去対象物がさらに引き寄せられ、二次的な凝集も起こり得ると推察している。また、上記二次的な凝集に続き、同様に、凝集体表面の電荷をとは反対の電荷の微小な除去対象物が該凝集体表面に引き寄せられる三次的、四次的な凝集も起こり得ると推察される。 In the present invention, the mechanism by which minute removal objects existing in the liquid to be treated aggregate due to the liquid to be treated coming into contact with the clay mineral is not clear. However, the present inventors have found that the agglomeration is caused by the metal component contained in the clay mineral eluting in the state of ions in the liquid to be treated, and the minute objects to be removed are attracted to the charge of the metal ions. This is a phenomenon, and the minute removal object having a charge opposite to the charge on the surface of the aggregate formed by using metal ions as nuclei (that is, the same charge as the above nuclei) is further attracted, resulting in secondary aggregation. I guess that can happen. In addition, following the above-described secondary aggregation, similarly, tertiary and quaternary aggregation in which a minute removal target having a charge opposite to the charge on the aggregate surface is attracted to the aggregate surface may occur. It is guessed.
したがって、本発明の実施において観察される「凝集」は、粘土鉱物の組成成分として含まれる正又は負の電荷を有する金属イオンである核と、上記核と反対の電荷を有する被処理液中の微小な除去対象物とがファンデルワールス力により結合する現象であると推察され、また、これにより形成された凝集体表面における電荷と反対の電荷を有する微小な除去対象物が該凝集体の表面にさらにひきつけられて結合する現象も上記凝集に含まれるものとの思われる。 Therefore, the “aggregation” observed in the practice of the present invention refers to a nucleus that is a metal ion having a positive or negative charge contained as a composition component of clay mineral, and a treatment liquid having a charge opposite to that of the nucleus. It is inferred that this is a phenomenon in which a minute object to be removed is bonded by van der Waals force, and a minute object to be removed having a charge opposite to that on the surface of the aggregate formed thereby is the surface of the aggregate. It is considered that the phenomenon of being further attracted to and bound to is also included in the above aggregation.
上記観点から、特に、核となる金属イオンとしては、電荷の大きいアルミニウムイオンが望ましい。したがって、種々ある粘土鉱物の中でも、アルミニウムを含有する粘土鉱物が本発明に用いられることが望ましい。アルミニウムを含有する望ましい粘土鉱物の例としては、例えば、緑泥石、高陵石(カオリナイト)、モンモリロナイト、絹雲母(セリサイト)、海緑石(グローコナイト)、角閃石、沸石(ゼオライト)、スメクタイト、稚内層珪質頁岩、珪藻土などを挙げることができる。 From the above viewpoint, particularly, a metal ion serving as a nucleus is preferably an aluminum ion having a large charge. Therefore, among various clay minerals, a clay mineral containing aluminum is preferably used in the present invention. Examples of desirable clay minerals containing aluminium include, for example, chlorite, kaolinite, montmorillonite, sericite, glauconite, amphibole, zeolite (zeolite), Examples include smectite, Wakkanai siliceous shale, and diatomaceous earth.
またさらに、本発明者らの研究により、カリウムを組成に有する粘土鉱物が、微小な除去対象物を凝集させる効果が高いという知見を得た。特に、上述する凝集の作用の高いアルミニウムをその組成に含む粘土鉱物に、さらにカリウムを組成成分として含む粘土鉱物は、非常に良好な凝集作用を発揮するということがわかった。現在のところ、かかるメカニズムは明らかではない。ただし、天然物中に存在するカリウムは、カリウム―39、カリウム―40、カリウム―41の核種が混合して存在しており、上記異なる核種のうちカリウム―40は、存在比率は非常に僅かであるが、放射性同位元素であり、コバルト―60よりも高いガンマ線を放射することが知られている。本発明者らは、このカリウム―40より放射されるガンマ線による励起作用により、粘土鉱物から被処理液中へ溶出した金属イオンが活性化されイオン交換効率が高まり、この結果、粘土鉱物から金属イオンが活発に溶出されてこれが核となり、被処理液中の微小な除去対象物の凝集性が高められているのではないかと推察する。 Furthermore, the present inventors have obtained the knowledge that the clay mineral having potassium in the composition has a high effect of aggregating the minute objects to be removed. In particular, it has been found that a clay mineral containing the above-described aluminum having a high aggregating action in its composition and further a clay mineral containing potassium as a composition component exhibits a very good aggregating action. At present, this mechanism is not clear. However, potassium existing in natural products is a mixture of nuclides of potassium-39, potassium-40, and potassium-41. Among the different nuclides, potassium-40 has a very small abundance ratio. Although it is a radioisotope, it is known to emit higher gamma rays than cobalt-60. The present inventors activate the metal ions eluted from the clay mineral into the liquid to be treated by the excitation action of the gamma rays emitted from the potassium-40, thereby increasing the ion exchange efficiency. As a result, the metal ions from the clay mineral are increased. It is presumed that the eluate is actively dissolved and becomes a nucleus, and the cohesiveness of the minute removal object in the liquid to be treated is enhanced.
上述する本願発明における粘土鉱物として、種々の粘土鉱物の例を挙げたが、本発明者らの検討により、特に緑泥石を用いることによって本発明の趣旨とする被処理液中の微細な除去対象物の凝集が効果的に行われることがわかった。 Examples of various clay minerals have been given as examples of the clay mineral in the present invention described above. By the study of the present inventors, by using chlorite in particular, the object to be finely removed from the liquid to be treated is the gist of the present invention. It was found that the agglomeration of the objects was performed effectively.
緑泥石は、一般的に片状または板状の形態を示し、単斜晶系の結晶構造をなすことを特徴とし、へき開が一方方向に顕著な粘土鉱物であり、地下で岩漿(Magma〜気圧3000、温度2500度、酸素のない状態)の状態で溶融しており、変成作用を受けた後に再結晶してできた変成岩である。特に、低温で生じた変成岩に多く含まれる。また黒雲母、輝石、角閃石、カンラン石などが変質を受けると緑泥石が生じる場合もある。緑泥石の色は、一般的に緑色であるが、無色、淡褐色、黄色のこともある。また多色性は弱い。その光学的性質は、光学性が二軸性であって、また屈折率は、α=1.57〜1.67、β=1.57〜1.69、γ=1.57〜1.69であり、複屈折率が0.000〜0.0200であることが知られる。 Chlorite generally has a flaky or plate-like form, and is characterized by a monoclinic crystal structure. It is a clay mineral with remarkable cleavage in one direction. It is a metamorphic rock that has been melted in the state of 3000, temperature 2500 °, oxygen-free state, and recrystallized after undergoing metamorphism. In particular, it is abundant in metamorphic rocks generated at low temperatures. Chlorite may also occur when biotite, pyroxene, amphibole, olivine, etc. are altered. Chlorite is generally green in color, but may be colorless, light brown, or yellow. The polychromaticity is weak. As for the optical properties, the optical property is biaxial, and the refractive indexes are α = 1.57-1.67, β = 1.57-1.69, γ = 1.57-1.69. It is known that the birefringence is 0.000 to 0.0200.
また緑泥石と分類される粘土鉱物であっても、その化学組成は非常に多岐に及んでおり、1つの化学組成で特定できるものではないが、緑泥石と分類されるものは一般的にアルミニウムを組成に有するものは多いことが1つの特徴である。アルミニウムを組成中に有する緑泥石の化学組成式の例としては、
(Mg、Fe、Al)6(Si、Al)4O10(OH)6
あるいは、
(Mg、Fe、Al)12(Si、Al)8O20(OH)16
などが挙げられる。上記化学組成式は、緑泥石と分類されるもののごく一例であって、核成分の組成比率が異なるもの、あるいはまた上記金属であるアルミニウム、マグネシウム、鉄の一部または全部に替えて、カリウム、カルシウム、マンガン、チタンなどの他の金属成分が含有されるものも存在する。例えば、上述する化学組成式に類する組成の緑泥石であってカリウムなどの他の金属を含有する場合には、アルミニウムなどの金属の一部と入れ替えでカリウムイオンが含有される場合があると思われる。
In addition, even clay minerals classified as chlorite are very diverse in chemical composition and cannot be specified by one chemical composition, but those classified as chlorite are generally aluminum. One of the characteristics is that there are many in the composition. As an example of the chemical composition formula of chlorite having aluminum in the composition,
(Mg, Fe, Al) 6 (Si, Al) 4 O 10 (OH) 6
Or
(Mg, Fe, Al) 12 (Si, Al) 8 O 20 (OH) 16
Etc. The above chemical composition formula is just one example of what is classified as chlorite, and different from the composition ratio of the nuclear component, or in place of some or all of the above metals aluminum, magnesium, iron, potassium, Some contain other metal components such as calcium, manganese and titanium. For example, in the case of chlorite having a composition similar to the chemical composition formula described above and containing other metals such as potassium, potassium ions may be contained by replacing some of the metals such as aluminum. It is.
尚、上述のとおり、粘土鉱物中に存在し得るカリウムの一部であるカリウム―40は、他の金属イオンを活性化して、そのイオン交換効率を高める働きが期待されるところ、緑泥石でも、カリウムがその組成に含まれるものが存在し、かかるカリウムを組成中に含有する緑泥石は、本発明における粘土鉱物として非常に好ましく用いられる。 As described above, potassium-40, which is a part of potassium that may be present in clay minerals, is expected to activate other metal ions and increase their ion exchange efficiency. There are those in which potassium is included in the composition, and chlorite containing such potassium in the composition is very preferably used as the clay mineral in the present invention.
本発明に用いられる粘土鉱石は、上述において具体的に例示するような粘土鉱物、特にアルミニウムあるいはさらにカリウムをその組成に有する1種の粘土鉱物、あるいは2種以上の粘土鉱物を組み合わせて用いることができる。中でも、緑泥石が50重量%以上100重量%以下の割合で含まれていることが好ましい。また用いられる緑泥石としては、その組成中に、酸化アルミニウム(Al2O3)を5%重量濃度以上含有していることが望ましく、8%重量濃度以上有していることがより望ましい。またさらに、緑泥石の組成中に、酸化カリウム(K2O)が、0.5%重量濃度以上含有されていることが望ましく、0.7%重量濃度以上含有されていることがより望ましく、9%重量以上含有されていることが特に望ましい。尚、本発明においていう組成物の濃度(%)は、蛍光X線分析によって得られる各組成の濃度を意味する。 The clay ore used in the present invention may be a clay mineral as specifically exemplified in the above, particularly one kind of clay mineral having aluminum or further potassium in its composition, or a combination of two or more kinds of clay minerals. it can. Especially, it is preferable that chlorite is contained in the ratio of 50 to 100 weight%. The chlorite used preferably contains 5% or more by weight of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) in its composition, and more preferably 8% or more by weight. Furthermore, in the composition of chlorite, potassium oxide (K 2 O) is preferably contained in an amount of 0.5% by weight or more, more preferably 0.7% by weight or more, It is particularly desirable that the content is 9% by weight or more. The concentration (%) of the composition in the present invention means the concentration of each composition obtained by fluorescent X-ray analysis.
緑泥石が50重量%以上100重量%未満の場合には、該緑泥石と、他の任意の1種の粘土鉱物あるいは他の任意の2種以上の粘土鉱物の組合せで、本発明の粘土鉱物を構成することができる。他の任意の粘土鉱物としては、その粘土鉱物特有の作用や入手の容易さ、コストなどの種々の事情を勘案して適宜選択される。例えば、スメクタイト、ゼオライト、稚内層珪質頁岩、珪藻土などの粘土鉱物は、金属イオン発生量の点で緑泥石には劣るものの、被処理液中の微細な除去対象物の吸着効果が高いので、これらの粘土鉱物と緑泥石との組合せは好ましい組合せの1つとして挙げられる。またゼオライトは、被処理液中のカドミニウムイオンや銅イオンなどの重金属イオン、あるいはアンモニウムイオンなどの吸着力が高いという特有の作用が知られる。したがって、本発明において被処理液中の微細な除去対象物を凝集させて除去するという機能に加えて、被処理液中の重金属イオンやアンモニウムイオンを吸着除去するという機能を付加させたい場合には、緑泥石とゼオライト、稚内層珪質頁岩又は珪藻土とを用いて本発明における粘土鉱物を構成してもよい。 When chlorite is 50% by weight or more and less than 100% by weight, the clay mineral of the present invention is a combination of the chlorite and any other one kind of clay mineral or any other two or more kinds of clay minerals. Can be configured. Other arbitrary clay minerals are appropriately selected in consideration of various circumstances such as the action unique to the clay minerals, availability, and cost. For example, clay minerals such as smectite, zeolite, Wakkanai siliceous shale, and diatomaceous earth are inferior to chlorite in terms of the amount of metal ions generated, but have a high adsorption effect on fine removal objects in the liquid to be treated. A combination of these clay minerals and chlorite is mentioned as one of the preferable combinations. Zeolite is known to have a specific action of having a high adsorptive power for heavy metal ions such as cadmium ions and copper ions in the liquid to be treated, or ammonium ions. Therefore, in the present invention, in addition to the function of agglomerating and removing fine objects to be removed in the liquid to be treated, when it is desired to add a function of adsorbing and removing heavy metal ions and ammonium ions in the liquid to be treated. The clay mineral in the present invention may be constituted using chlorite and zeolite, Wakkanai siliceous shale, or diatomaceous earth.
尚、本発明において粘土鉱物は、緑泥石と他の粘土鉱物との組み合わせなど、2種以上の粘土鉱物が用いられる場合には、これらの鉱物を1つの容器中に混合して充填してもよい。あるいはまた本発明において粘土鉱物として組み合わせて用いられる2種以上の粘土鉱物を、それぞれ分離して用いることもできる。たとえば、分離された複数の部屋を有する容器の各部屋に、それぞれの粘土鉱物を充填してもよいし、あるいは、複数の容器にそれぞれの粘土鉱物を充填し、これらの容器を連続的に並べて配置させてもよい。2種以上の組合せで用いられる粘土鉱物を、混合して用いるか、あるいは分離して用いるかは、主として、それらの粘土鉱物の使用期間(交換期間)を勘案して決定される。例えば、緑泥石と、ゼオライトとの組合せによって構成される粘土鉱物において、該ゼオライトに被処理液中の除去対象物を吸着除去させる作用を期待する場合には、ゼオライトは、緑泥石に比べて短い期間で交換することが望ましい。そのため、ゼオライトのみを容易に交換するためには、これらを別の部屋あるいは別の容器に分離して用いることが望ましい。 In the present invention, when two or more kinds of clay minerals such as a combination of chlorite and other clay minerals are used, the clay minerals may be mixed and filled in one container. Good. Alternatively, two or more kinds of clay minerals used in combination as clay minerals in the present invention can be used separately. For example, each room of a container having a plurality of separated rooms may be filled with each clay mineral, or each container is filled with each clay mineral, and these containers are continuously arranged. It may be arranged. Whether clay minerals used in combination of two or more are mixed or separated is mainly determined in consideration of the period of use (exchange period) of those clay minerals. For example, in a clay mineral composed of a combination of chlorite and zeolite, the zeolite is shorter than chlorite when the zeolite is expected to act to adsorb and remove the object to be removed in the liquid to be treated. It is desirable to exchange at a period. Therefore, in order to easily exchange only the zeolite, it is desirable to use them separately in a separate room or a separate container.
本発明において用いられる粘土鉱物の形状及び寸法は特に限定されず、被処理液中の微小な除去対象物を有意に凝集する効果を発揮できる形態であれば、殺菌処理装置のスケールや、求められる浄化の程度、あるいは被処理液中に含有されることが予想される除去対象物の種類を勘案し、適宜決定してよい。 The shape and dimensions of the clay mineral used in the present invention are not particularly limited, and the scale of the sterilization treatment apparatus or the like can be obtained as long as it can exhibit an effect of significantly agglomerating the minute removal object in the liquid to be treated. It may be determined appropriately in consideration of the degree of purification or the type of removal object expected to be contained in the liquid to be treated.
また採取された天然の粘土鉱物を所望の形状に加工する方法についても特に限定されない。例えば、採取された天然の粘土鉱物の塊を適当な方法で砕いてもよいし、あるいは、粉末にし、さらには該粉末をペレット形状にし焼成により焼き固めるなどの加工を施してもよい。本発明において望ましく用いられる緑泥石は、採取された天然の固まりを適当な大きさに粉砕し、これをそのまま使用することもできるが、例えばゼオライトのような柔らかい粘土鉱物は、500℃程度の焼成工程を経て焼き固めてから使用することが好ましい。 Moreover, it does not specifically limit about the method of processing the extract | collected natural clay mineral into a desired shape. For example, the collected natural clay mineral mass may be crushed by an appropriate method, or may be processed into a powder, and further, the powder is formed into a pellet shape and baked and hardened by baking. The chlorite desirably used in the present invention can be obtained by pulverizing a collected natural mass to an appropriate size and using it as it is. For example, a soft clay mineral such as zeolite is calcined at about 500 ° C. It is preferable to use after baking through the process.
より高い凝集作用を求める場合には、砕石された粘土鉱物のサイズを小さくし、全体の表面積を増大させることが望ましい。ただし、平均粒径が0.5cm未満の粉末状にすると、被処理液中に粘土鉱物自体が分散し、被処理液とともに流れてしまうため、定期的に補充していかなくてはならず、ランニングコストが増大する。これに対し、被処理液中に粘土鉱物自体を分散させなくとも、一定の大きさ以上の粘土鉱物を集水槽に設置し、これに被処理液を接触させることにより、該粘土鉱物から金属イオンを溶出せしめ、該金属イオンの存在により上記凝集作用を充分に発揮させることができる。上記観点からは、本発明に用いられる粘土鉱物としては、塊状の粘土鉱物の平均粒径を0.5cm以上、好ましくは1.0cm以上、より好ましくは1.5cm以上となるよう砕石して得られた砕石粘土鉱物であることが好ましい。
上述のとおり粉末状ではなく、一定の大きさをもった粘土鉱物を集水槽に設置することにより、設置された粘土鉱物から少しずつ金属イオンを溶出させることができるので、設置された粘土鉱物の量の減りが粉末の場合に比べて著しく遅くなる。したがって、粉末状の粘土鉱物であれば、継続的に補充する必要があるところ、上記好ましい寸法の砕石粘土鉱物であれば、一定期間毎に交換すればよく、コスト及びメンテナンス労力の上で非常に有利である。しかも、被処理液中の粘土鉱物の凝集作用の効果の半減期は、その塊の大きさや粘土鉱物の種類などによっても異なるが、約5年〜約20年であるので、粘土鉱物の使用環境や、被処理液の種類、含まれる除去対象物の濃度や内容によっても異なるが、一度、本発明の殺菌処理装置に設置された上記砕石粘土鉱物は、最長数年単位での継続使用が可能である。
When seeking higher agglomeration, it is desirable to reduce the size of the crushed clay mineral and increase the overall surface area. However, if the average particle size is less than 0.5 cm in powder form, the clay mineral itself is dispersed in the liquid to be treated and flows with the liquid to be treated, so it must be replenished periodically. Running cost increases. On the other hand, even if the clay mineral itself is not dispersed in the liquid to be treated, the clay mineral having a certain size or more is placed in the water collection tank, and the liquid to be treated is brought into contact with the metal ions from the clay mineral. And the aggregating action can be sufficiently exerted by the presence of the metal ions. From the above viewpoint, the clay mineral used in the present invention is obtained by pulverization so that the average particle size of the massive clay mineral is 0.5 cm or more, preferably 1.0 cm or more, more preferably 1.5 cm or more. It is preferable that the crushed clay mineral is produced.
As described above, by installing clay minerals that are not in powder form and have a certain size in the water collection tank, metal ions can be eluted from the installed clay minerals little by little. The reduction in quantity is significantly slower than in the case of powder. Therefore, if it is a powdery clay mineral, it needs to be replenished continuously, and if it is a crushed clay mineral of the above preferred dimensions, it can be replaced at regular intervals, which is very expensive in terms of cost and maintenance labor. It is advantageous. In addition, the half-life of the effect of the aggregating action of the clay mineral in the liquid to be treated varies depending on the size of the lump and the type of the clay mineral, but is about 5 to 20 years. Depending on the type of liquid to be treated and the concentration and content of the object to be removed, the crushed clay mineral once installed in the sterilization apparatus of the present invention can be used continuously for a maximum of several years. It is.
一方、砕石粘土鉱物の大きさの上限は、特には限定されないが、被処理液中の微小な除去対象物を充分に凝集させ、また、被処理液の流動を妨げないという趣旨からは、1つずつの砕石粘土鉱物の平均粒径は、10cm以下が望ましく、5cm以下であることがより望ましく、3cm以下であることが特に望ましい。上述する望ましい平均粒径の範囲であれば、本発明に用いられる粘土鉱物は、その大きさが均一であってもよいし、異なる平均粒径の砕石粘土鉱物が混合していてもよい。 On the other hand, the upper limit of the size of the crushed clay mineral is not particularly limited. However, in order to sufficiently agglomerate minute removal objects in the liquid to be processed and not to disturb the flow of the liquid to be processed, 1 The average particle size of each crushed clay mineral is desirably 10 cm or less, more desirably 5 cm or less, and particularly desirably 3 cm or less. If it is the range of the desirable average particle diameter mentioned above, the magnitude | size of the clay mineral used for this invention may be uniform, and the crushed clay mineral of a different average particle diameter may be mixed.
上記砕石粘土鉱物と被処理液との接触は、内部を被処理液が通過可能な容器に砕石粘土鉱物を充填し、これを被処理液に接触可能な位置に配置すればよい。上記容器の例としては、該砕石粘土鉱物が通過できない大きさの孔径を有する袋、少なくとも側面の一部が該砕石粘土鉱物が通過できない大きさのメッシュで形成されるケース、あるいは、被処理液の導入口と排水口とが設けられており、該導入口より容器内に入水した被処理液が容器中の粘土鉱物に接触しながら容器中を流れて該排水口より排水されることが可能な容器を用いることができる。上記容器の態様に関する記載は、本発明に用いられる容器を限定するものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の態様の容器を本発明に用いることができる。 The contact between the crushed clay mineral and the liquid to be treated may be performed by filling the container in which the liquid to be treated can pass with the crushed stone clay mineral and placing it in a position where the liquid can be contacted. Examples of the container include a bag having a pore size that does not allow passage of the crushed clay mineral, a case in which at least a part of the side surface is formed of a mesh that does not allow passage of the crushed clay mineral, or a liquid to be treated. An inlet and a drain outlet are provided, and the liquid to be treated that has entered the container through the inlet can flow through the container while being in contact with the clay mineral in the container and be drained from the drain outlet. Can be used. The description regarding the aspect of the said container does not limit the container used for this invention, The container of a various aspect can be used for this invention in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
[本発明殺菌処理方法について]
本発明殺菌処理方法は、前述の殺菌処理装置1を用いて行う殺菌処理である。本発明殺菌処理方法について図1を用いて説明する。
図1は、本発明の一実施態様を示す殺菌処理装置1であって、被処理液が装置内を流れる方向に切断した概略断面図である。
被処理液を流水管2に通し、
流水管2に設置された渦巻ポンプ4により、被処理液の流速を増大させる、
次いで、流水管2に設置された気体供給部3から被処理液に気体を供給すると共に、被処理液に含まれた気泡を微細化する、
次いで、流水管2の内部に設置された旋回流逆転部7により、被処理液に含まれた気泡を更に微細化する、
次いで、旋回流逆転部7と減圧部8の間に設けられた気体供給部3から被処理液に気体を供給する、
次いで、減圧部8により、被処理液を減圧して被処理液に含まれた気泡を更に微細化する、
次いで、上記減圧部8から供給された被処理液を、殺菌処理する集水槽9に貯える。該集水槽9では、供給された被処理液を循環ポンプ10で集水槽9内を循環させ、循環する被処理液を粘土鉱物11と繊維状の銅12に接触させる。
殺菌処理した被処理液は配水管24から次工程へ移る。配水管24に有害物質除去手段28を設けた場合は、該手段で有害金属を除去した後に次工程へ移る。
微生物、金属、有機物等の除去対象物は凝集して、廃水管21から排出(浮選除去)する。廃水管21から浮選除去された被処理液は、そのまま廃棄してもよいが、フィルター等の除去手段27を通して、除去対象物を除いた後に、渦巻ポンプ4の上流側の流水管2に戻して、再び本発明殺菌処理装置1で殺菌処理を行うこともできる。
以上の工程により、被処理液の殺菌処理を行うことができる。
各部の説明は本発明殺菌処理装置と同様である。
[About the sterilization treatment method of the present invention]
The sterilization treatment method of the present invention is a sterilization treatment performed using the sterilization treatment apparatus 1 described above. The sterilization treatment method of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a sterilization treatment apparatus 1 showing an embodiment of the present invention, and is a schematic cross-sectional view cut in a direction in which a liquid to be treated flows in the apparatus.
Pass the liquid to be treated through the flowing
Increasing the flow rate of the liquid to be treated by the
Next, gas is supplied to the liquid to be processed from the gas supply unit 3 installed in the flowing
Next, the bubbles contained in the liquid to be treated are further refined by the swirling
Next, gas is supplied to the liquid to be treated from the gas supply unit 3 provided between the swirling flow
Next, the
Next, the liquid to be treated supplied from the
The to-be-processed liquid sterilized moves from the
Objects to be removed such as microorganisms, metals and organic substances are aggregated and discharged from the waste water pipe 21 (flotation removal). The liquid to be treated which has been removed by flotation from the
Through the above steps, the liquid to be processed can be sterilized.
The description of each part is the same as that of the sterilization apparatus of the present invention.
流水管2に設置された気体供給部3から被処理液に気体を供給する工程、流水管2の内部に設置された旋回流逆転部7に気体を含む被処理液を供給する工程、旋回流逆転部7と減圧部8の間に設置された気体供給部3から被処理液に気体を供給する工程、減圧部8に気体を含む被処理液を供給する工程を順に経るに従い、被処理液に含まれる気体の気泡が微細になっていく。すなわち、気体が微細気泡になるほど、被処理液との接触面積が増大し、被処理液と気体との接触による殺菌効果を得ることができる。
A step of supplying gas to the liquid to be treated from the gas supply unit 3 installed in the flowing
集水槽9では、被処理液が粘土鉱物11及び繊維状の銅12と接触することにより、さらに殺菌効果を得ることができる。
In the
[実施例]
図7に基づいて説明する。図7は、本発明の殺菌処理装置の実施例を示す概略断面図である。
流水管として、内径20mmの流水管2を準備した。該流水管2に、液体速度調整手段として、渦巻ポンプ4(株式会社鶴見製作所製「海水用自吸式うず巻きポンプ」、型式:40TPSPZ−4031A)を接続した。渦巻ポンプ4の上流側に、1箇所気体供給部として多孔質セラミックフィルター(SPGテクノ株式会社製SPG膜、細孔径0.1μm)を設けた。
[Example]
This will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic sectional view showing an embodiment of the sterilization apparatus of the present invention.
A
次に、該流水管2に旋回流逆転部を設けた。
厚さ1.0mmのステンレス(SUS304)を、直径24mmの円状にカットした円盤を準備し、円周から円中心方向に向けて均等の間隔で1.15cmの切り込み4本をいれ、切り込み間を螺旋方向に傾くよう円盤面から約30度にねじって固定翼を4枚備えるプロペラAを作成した。次いで、厚さ3mm、内径21.2mm、幅12mmのステンレス(SAS304)製のリングを準備し、リングの内壁面に、上記固定翼の外縁を接合して、旋回流発生用固定翼体Aを得た。
また、切り込み間のねじる方向が上記旋回流発生用固定翼体Aにおける固定翼とは左右逆方向であること以外は旋回流発生用固定翼体Aと同様に旋回流発生用固定翼体を作成し、これを旋回流発生用固定翼体Bとした。
次いで、内径27.2mmの流水管を準備し、上記旋回流発生用固定翼体Aのリングの外壁面を上記流水管の内壁面に固定し、次いで、旋回流発生用固定翼体Aの下流側10cmの位置において、旋回流発生用固定翼体Bのリングの外壁面を上記流水管の内壁面に固定して、旋回流逆転部を形成した。
Next, a swirl flow reverse portion was provided in the
Prepare a disc of 1.0 mm thick stainless steel (SUS304) cut into a circle with a diameter of 24 mm and insert four 1.15 cm cuts at equal intervals from the circumference toward the center of the circle. A propeller A having four fixed wings was prepared by twisting about 30 degrees from the disk surface so as to incline in the spiral direction. Next, a stainless steel (SAS304) ring having a thickness of 3 mm, an inner diameter of 21.2 mm, and a width of 12 mm was prepared, and the outer edge of the fixed wing was joined to the inner wall surface of the ring, and the swirling flow generating fixed wing body A was obtained. Obtained.
Further, a swirl flow generating fixed wing body is prepared in the same manner as the swirl flow generating fixed wing body A, except that the twisting direction between the cuts is the left and right direction opposite to the fixed wing in the swirl flow generating fixed wing body A. This was designated as a swirl flow generating fixed wing body B.
Next, a flowing water pipe having an inner diameter of 27.2 mm is prepared, the outer wall surface of the ring of the swirling flow generating fixed wing body A is fixed to the inner wall surface of the flowing water pipe, and then downstream of the swirling flow generating fixed wing body A. At the position of 10 cm on the side, the outer wall surface of the ring of the swirling flow generating fixed wing body B was fixed to the inner wall surface of the water flow pipe to form a swirling flow reversing portion.
そして旋回流発生用固定翼体Bのさらに下流側20cmの位置から、流水管の内系を70.3mmに拡大し、長さ10cmの減圧部を設けた。
集水槽9は、容量80Lであって、内部に銅繊維750g(繊維径80μm、成分比:銅65% 亜鉛35%)、緑泥石2.5kgを配置した。また、集水槽9には、配水管24及び廃水管21を設けた。
(試験1)
実施例を用いて殺菌処理試験を以下の通り行った。
使用液体:品川区の海水(原水)
液体流量:2000kg/h
供給気体:オゾン
オゾン導入量:10g/h
以上の条件において、上記装置に原水を満たした状態で、原水を流水管2から注入し、気体供給部からオゾンを供給すると共に、渦巻ポンプを作動して、約5分間予備運転を行った後、試験を開始した。
From the
The
(Test 1)
The sterilization test was conducted as follows using the examples.
Liquid used: Seawater (raw water) in Shinagawa City
Liquid flow rate: 2000 kg / h
Supply gas: Ozone ozone introduction amount: 10 g / h
Under the above conditions, after the raw water is injected from the flowing
その結果、試験開始時は、白濁のない透明の原水は、試験開始60秒後には、全体が不透明になる程度に白濁した状態が目視で確認され、液体中に微細な気泡が多量に発生したことが確認された。 As a result, at the start of the test, clear raw water without white turbidity was visually confirmed to be clouded to the extent that the whole became opaque 60 seconds after the start of the test, and a large amount of fine bubbles were generated in the liquid. It was confirmed.
上記実施例を約60分間運転した後、気体の供給及び循環ポンプを停止して、実施例の運転を終了した。そしてそのままの状態で集水槽中の原水を放置し、1時間後に肉眼観察した。その結果、集水槽中の原水は、泡で濁った状態を維持しており、実施例によって生成された液体中の気泡が、マイクロバブル以下の非常に気泡径の小さい気泡であって、長時間、原水中に維持されたことが確認された。
試験を開始したのち、3分後と60分後に、殺菌処理後の被処理液を配水管から試料として採取し、その試料中の生菌数について分析を行った。上記試験を2回行い、その分析結果を表1に示す。表1中の生菌数の単位は、生菌数/mlであり、NDは1.0×103個/ml以下であることをあらわす。
After operating the above example for about 60 minutes, the gas supply and circulation pump were stopped and the operation of the example was terminated. The raw water in the water collecting tank was left as it was, and was observed with the naked eye one hour later. As a result, the raw water in the water collection tank is maintained in a turbid state with bubbles, and the bubbles in the liquid generated by the examples are bubbles with a very small bubble diameter of microbubbles or less, and for a long time. It was confirmed that it was maintained in the raw water.
After starting the test, after 3 minutes and 60 minutes, the liquid to be treated after sterilization was collected from the water distribution pipe as a sample, and the number of viable bacteria in the sample was analyzed. The above test was performed twice, and the analysis results are shown in Table 1. The unit of the viable cell count in Table 1 is the viable cell count / ml, and ND represents 1.0 × 10 3 cells / ml or less.
表1に示すように、短時間で容易に、被処理液中に含まれる細菌類の殺菌及び抗菌を行うとともに、微生物、有機物や金属(カドミウム、ヒ素等)などの微小な除去対象物を凝集させて、容易に浮選除去できることが、上記試験において示された。 As shown in Table 1, bacteria contained in the liquid to be treated are easily sterilized and antibacterial in a short time, and minute removal objects such as microorganisms, organic substances and metals (cadmium, arsenic, etc.) are aggregated. It was shown in the above test that it can be easily removed by flotation.
1 殺菌処理装置
2 流水管
3 気体供給部
4 渦巻ポンプ
5、6 旋回流発生用固定翼体
7 旋回流逆転部
8 減圧部
9 集水槽
10 循環ポンプ
11 粘土鉱物
12 銅
13、15 固定翼
14,16 リング
17 円盤
18 切り込み
19,20 固定翼
21 廃水管
22 循環路
23 気体供給管
24 配水管
25 バイパス
26 インジェクター
27 除去手段
28 有害金属処理手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (8)
上記流水管に設けられた被処理液の流速を調整するための液体速度調整手段と、
上記流水管に設けられた上流側から下流側に向けて並列する2以上の旋回流発生用固定翼体であって、隣り合う上記旋回流発生用固定翼体は互いに、左右逆の螺旋方向に傾きを有する固定翼を備えてなる旋回流逆転部と、
上記旋回流逆転部から供給された被処理液を減圧する減圧部と、
上記液体速度調整手段と旋回流逆転部の間及び旋回流逆転部と減圧部の間の各々少なくとも1箇所に設けられた気体を供給するためのインジェクターと、
上記減圧部から供給された被処理液を殺菌処理する集水槽から構成されており、且つ、
上記集水槽において、被処理液と接触可能な位置に粘土鉱物と重金属を配置していることを特徴とする殺菌処理装置。 A water pipe for supplying the liquid to be treated;
Liquid speed adjusting means for adjusting the flow rate of the liquid to be treated provided in the water flow pipe;
Two or more swirl flow generating fixed wing bodies arranged in parallel from the upstream side to the downstream side provided in the water flow pipe , wherein the adjacent swirl flow generation fixed wing bodies are arranged in a spiral direction opposite to each other in the horizontal direction. A swirl flow reversing unit comprising a fixed wing having an inclination ;
A decompression unit for decompressing the liquid to be treated supplied from the swirl flow reversing unit;
And an injector for feeding a gas that is provided to each of at least one place between the pressure reducing portion, and between the swirling flow reversal portions of the swirling flow reversal portions and the liquid velocity adjusting means,
It consists of a water collection tank that sterilizes the liquid to be treated supplied from the decompression unit, and
In the water collecting tank, a sterilization treatment apparatus is characterized in that clay minerals and heavy metals are arranged at positions where the liquid can be contacted.
次いで、被処理液を上記流水管に設けられた被処理液の流速を調整するための液体速度調整手段に通し、
次いで、被処理液を上記流水管に設けられた上流側から下流側に向けて並列する2以上の旋回流発生用固定翼体であって、隣り合う上記旋回流発生用固定翼体は互いに、左右逆の螺旋方向に傾きを有する固定翼を備えてなる旋回流逆転部に通し、
次いで、上記旋回流逆転部から供給された被処理液を減圧する減圧部に通し、
上記液体速度調整手段と旋回流逆転部の間及び旋回流逆転部と減圧部の間の各々少なくとも1箇所に設けられたインジェクターから気体を被処理液に供給し、
上記減圧部から供給された被処理液を殺菌処理する集水槽に通し、
且つ、
上記集水槽において、粘土鉱物と重金属に被処理液を接触させることを特徴とする殺菌処理方法。 Pass the liquid to be treated through the water pipe,
Next, the liquid to be processed is passed through a liquid speed adjusting means for adjusting the flow rate of the liquid to be processed provided in the flow pipe,
Next, two or more swirl flow generating fixed wing bodies paralleling the liquid to be treated from the upstream side to the downstream side provided in the water flow pipe , the adjacent swirl flow generating fixed wing bodies are mutually, Through a swirl flow reversing part comprising a fixed wing having an inclination in the opposite spiral direction ;
Next, the liquid to be treated supplied from the swirl flow reversing unit is passed through a decompression unit that decompresses the liquid to be treated.
The gas from the injector provided in each of at least one place between the pressure reducing portion, and between the swirling flow reversal portions of the swirling flow reversing section the liquid velocity adjusting means is supplied to the liquid to be treated,
Pass the liquid to be treated supplied from the decompression section through a water collection tank for sterilization,
and,
A sterilization treatment method comprising contacting a liquid to be treated with clay mineral and heavy metal in the water collecting tank.
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