JP6429827B2 - Raw water treatment equipment - Google Patents
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Description
本発明は、原水に含まれている有機物を、薬剤の添加なしに浄化する原水処理装置に関するものである。 The present invention relates to a raw water treatment apparatus that purifies organic substances contained in raw water without adding chemicals.
前記のような原水処理装置の従来技術の例として次の特許文献には、被処理水に磁気力を作用させ、更にオゾンを注入して攪拌させる第1磁気処理反応器と、第1磁気処理反応器からの被処理水を導いて凝集物質を除去する第1濾過器と、第1濾過器からの被処理水を導いて磁気力を作用させ、更にオゾンを注入して攪拌させる第2磁気処理反応器と、第2磁気処理反応器からの被処理水を導いて活性炭からなる触媒層により酸化・分解を行わせる反応槽と、反応槽からの被処理水を導いて凝集物質を除去する第2濾過器と、第2濾過器から出た処理水を貯溜する処理水用貯溜タンクと、この処理水用貯溜タンク内の処理水を導き、逆浸透膜または限外濾過膜を通過させて飲料水を得る濾過ユニットを備えた造水システム(造水用車両)が記載されている。これにより有機物が完全に除去された飲料水が得られる。 As an example of the prior art of the raw water treatment apparatus as described above, the following patent document describes a first magnetic treatment reactor in which a magnetic force is applied to water to be treated and ozone is further injected and stirred, and a first magnetic treatment A first filter that guides the water to be treated from the reactor to remove the agglomerated material, and a second magnet that guides the water to be treated from the first filter to act on the magnetic force, and injects ozone and stirs it A reaction vessel that guides the water to be treated from the treatment reactor, the second magnetic treatment reactor, and performs oxidation / decomposition by a catalyst layer made of activated carbon, and guides the water to be treated from the reaction vessel to remove aggregated substances. A second filter, a treated water storage tank for storing treated water discharged from the second filter, and the treated water in the treated water storage tank are guided through a reverse osmosis membrane or an ultrafiltration membrane. Describes a desalination system (vehicle for desalination) equipped with a filtration unit to obtain drinking water It is. Thereby, the drinking water from which the organic matter has been completely removed is obtained.
ところで近時、酸素ナノバブルを含んだ水は、例えば淡水魚と海水魚とを同一の水槽で飼育可能になる等の特異な効果が見出されており、様々な応用が期待されている。しかしながら前記特許文献には酸素ナノバブルについての言及はない。またオゾンは人体、生物にとって一般に有害である。そして前記特許文献の構成では、被処理水に注入されたオゾンはバブルあるいは溶存オゾンとして残っていると考えられるのであるが、被処理水からのオゾン除去については詳細に記載されていない。
これに対して本発明者らは、原水の処理過程で酸素のナノバブルを生じさせる方法について鋭意研究し、その結果、前記特許文献の構成を改良することで、流体に酸素のナノバブルを生じさせることが可能であるという知見を得た。また同時に流体からオゾンバブルを略完全に除去することが可能なことも見出した。本発明は、これらの研究成果として、オゾンが除去されかつ酸素がナノバブルとして封じ込められた処理水が得られる原水処理装置を提供するものである。
By the way, recently, water containing oxygen nanobubbles has been found to have unique effects such as allowing freshwater fish and saltwater fish to be bred in the same tank, and various applications are expected. However, the patent document does not mention oxygen nanobubbles. Ozone is generally harmful to the human body and organisms. And in the structure of the said patent document, although it is thought that the ozone inject | poured into the to-be-processed water remains as a bubble or dissolved ozone, it is not described in detail about the ozone removal from to-be-processed water.
On the other hand, the present inventors have intensively studied on a method of generating oxygen nanobubbles in the process of raw water, and as a result, by improving the configuration of the patent document, it is possible to generate oxygen nanobubbles in the fluid. The knowledge that is possible. At the same time, it has been found that ozone bubbles can be almost completely removed from the fluid. As a result of these studies, the present invention provides a raw water treatment apparatus from which treated water from which ozone is removed and oxygen is contained as nanobubbles can be obtained.
本発明による原水処理装置は、流体に含まれた有機物を磁気作用によって凝集させる磁気凝集ユニットと、前記有機物の凝集体を含んだ流体にオゾンガスを注入してからキャビテーションを生じさせるオゾン処理ユニットと、タンク本体の上部に空間部、下部に活性炭フィルターを収蔵してなり、前記キャビテーションが消滅したあとの流体に残存しているオゾンバブルを、前記空間部を通じて気液分離によって除去し、更にその流体に溶存しているオゾンを前記活性炭フィルターによって吸着し分解する気液分離ユニットと、前記有機物の凝集体を除去する濾過ユニットとが直列に配された管路を有し、前記磁気凝集ユニットに原水を供給して前記濾過ユニットから、オゾンが除去されかつ酸素がナノバブルとして封じ込められた処理水を得ることを特徴とする。 A raw water treatment apparatus according to the present invention includes a magnetic aggregation unit that aggregates organic substances contained in a fluid by a magnetic action, an ozone treatment unit that generates cavitation after injecting ozone gas into a fluid containing the aggregates of the organic substances, space at the top of the tank body, it was a collection of over activated carbon filter in the lower part, the ozone bubbles remaining in the fluid after the cavitation has disappeared, was removed by the gas-liquid separator through the space portion, further in that a fluid A gas-liquid separation unit that adsorbs and decomposes dissolved ozone by the activated carbon filter and a filtration unit that removes the aggregates of organic matter are arranged in series, and raw water is supplied to the magnetic aggregation unit. The treated water from which ozone is removed and oxygen is contained as nanobubbles is supplied from the filtration unit. And wherein the Rukoto.
本発明による原水処理装置は、気液分離ユニットによって流体からオゾンバブルを分離、除去する。また流体に含まれているバブルをキャビテーションの消滅時にナノバブルにまで粉砕する。その結果、オゾンが除去されかつ酸素がナノバブルとして封じ込められた処理水が得られる。 The raw water treatment apparatus according to the present invention separates and removes ozone bubbles from a fluid by a gas-liquid separation unit. Also, bubbles contained in the fluid are crushed into nanobubbles when cavitation disappears. As a result, treated water in which ozone is removed and oxygen is contained as nanobubbles is obtained.
図1は、実施形態の一例とされる原水処理装置の基本構成を示すブロック図である。
原水処理装置1は、流体に含まれた有機物を磁気作用によって凝集させる磁気凝集ユニット11と、有機物の凝集体を含んだ流体にオゾンガスを注入してからキャビテーションを生じさせるオゾン処理ユニット12と、そのキャビテーションが消滅したあとに残存しているオゾンバブルを排出する気液分離ユニット13と、有機物の凝集体を除去する濾過ユニット14とが直列に配された管路15を有している。
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of a raw water treatment apparatus as an example of an embodiment.
The raw
管路15の上流側には原水を送水するためのポンプ装置16が設けられている。ポンプ装置16は、その種別に特段の制限はなく、例えば渦巻きポンプ、ピストンポンプ等、一般的なものを用いることができる。なおポンプ装置16は流体の汚染源になり得るから、ポンプ装置16のみで濾過ユニット14まで送水が行えるように構成するとよい。
原水処理装置1をこのように構成とし、ポンプ装置16によって磁気凝集ユニット11に原水を供給すれば、濾過ユニット14から、オゾンが除去されかつ酸素がナノバブルとして封じ込められた処理水が得られる。
A
When the raw
オゾン供給装置17は、オゾン処理ユニット12にオゾンガスを供給する要素である。オゾン供給装置17は、オゾンガスを予め充填したガスタンクで構成してもよいし、オゾン生成装置、すなわち紫外線又は放電等によって酸素ガス又は空気の一部をオゾンに変える装置であってもよい。なおここに云うオゾンガスは濃度100%のものではなく、オゾンと酸素の混合ガス、オゾンを含んだ空気等、オゾン以外に少なくとも酸素を含むものである。
The
オゾン分解装置18は、気液分離ユニット13、濾過ユニット14等から排出されたオゾンガスを分解してから空気中へ放出させる要素である。オゾン分解装置18の構成は特に制限されない。例えば加熱によってオゾンを熱分解させてもよく、二酸化マンガン等の触媒によってオゾンを自己分解させてもよい。なおオゾン分解装置18から一部のオゾンガスをオゾン供給装置17に戻すような変形も考えられる。
The
ユニット間を連結する配管19は、硬質塩化ビニルやポリエチレンからなる樹脂管、あるいはそのような樹脂でライニングされた鋼管等を用いて、流体の汚染等を抑えることが望ましい。
The
以下、前記ユニットの各々について図面を参照しながら構成と作用原理とを説明する。
図2は、磁気凝集ユニットの基本構成を示す縦断面図である。
磁気凝集ユニット11は、流体を通じさせる流路11aが形成された本体11bと、流路11aの中に配列された複数の永久磁石11c…からなる。
本体11bは、基本的に管形状であるから、例えば硬質塩化ビニルからなる樹脂管、あるいは非磁性のステンレス鋼管等を用いて形成するとよい。
永久磁石11c…は、同極性の磁極同士が向かい合うように連結されて、流路11aの中心線上に配置されている。同極性の磁極同士を向かい合わせることで、磁石間の間隙から径方向に広がる磁界が得られる。永久磁石11c…をこのように連結するには、例えば永久磁石11c…の各々の中心線に貫通孔を設けておき、通しボルトによって永久磁石11c…全体を貫通してボルト止めすればよい。なおこの永久磁石11c…は両端部が支持部材11dによって本体11bに固定されている。
Hereinafter, the configuration and operation principle of each of the units will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a basic configuration of the magnetic aggregation unit.
The
Since the
The
磁気凝集ユニット11は磁気作用によって有機物を凝集させる。磁気作用による有機物凝集の原理は完全に解明されてはいないが、流体が磁界内を通過する際にコロイド(懸濁物質)の界面電位が低下して凝縮すると考えられる。発明者らの実験では、有機物凝集の効果が確実に得られている。
この磁気凝集ユニット11では、流体は、流路11aの中心線部分から径方向に広がる2次元的な磁界に直交する方向に流れるので、磁界から受ける作用も大きくなり、有機物を効率的に凝集できる。このようにして有機物を凝集させて嵩を大きくすれば、後述する濾過ユニット14によって有機物を捕集するのが容易になる。
The
In the
図3(a)はオゾン処理ユニットの一例の基本構成を示す縦断面図、図3(b)、(c)はそのオゾン処理ユニットの断面を異ならせた横断面図である。図3(a)では、図3(b)、(c)に対応する断面I、IIを一点鎖線で表している。一点鎖線の両端矢印は視線方向である。 FIG. 3A is a longitudinal sectional view showing a basic configuration of an example of an ozone treatment unit, and FIGS. 3B and 3C are transverse sectional views showing different sections of the ozone treatment unit. In FIG. 3A, cross sections I and II corresponding to FIGS. 3B and 3C are indicated by alternate long and short dash lines. The double-ended arrow of the alternate long and short dash line is the line-of-sight direction.
オゾン処理ユニット12は、流体を通じさせる流路12aが形成された本体12bと、流路12aの上流側に設けられ、流体を旋回流にする固定プロペラ12cと、旋回流の中心部近傍にオゾンガスを放出するガス放出口12dと、流路12aの下流側に設けられ、流路12aを局所的又は部分的に規制することで流体を加速してキャビテーションを生じさせる流体加速構造12eとからなる。
The
本体12bは基本的に管形状であるから、例えば硬質塩化ビニルからなる樹脂管、そのような樹脂でライニングされた普通鋼管、あるいはステンレス鋼管等を用いて形成するとよい。
固定プロペラ12cは、流路12aを通じる流体を旋回流として加速できれば、その構成すなわち翼の数、形状は問わない。この例では、固定プロペラ12cは4翼のものを用いている。固定プロペラ12cの素材としては、ステンレス系スチール等が適している。
ガス管12fは、流路12a内にオゾンガスを導入するための管路であって、ガス放出口12dは、固定プロペラ12cの中心線上の下流側に設けられている。固定プロペラ12cは、流路12aの壁面に固定されていてもよいし、ガス管12fに固定されていてもよい。
流体加速構造12eは、流路12aを局所的又は部分的に規制することで流体を加速することができれば、その構造、形状は問わない。この例の流体加速構造12eは流路12aの壁面から中心線に向けて立設された複数の円柱体12g…としている。複数の円柱体12g…は、流路12aの同一横断面上で90度毎の放射状に配置されている4本を一組とし、その複数組を45度ずつずらしながら直列させるように、配置されている。
Since the
If the fixed
The
If the
オゾン処理ユニット12の作用原理は次のようなものである。
オゾン処理ユニット12の流路12aに流入した流体は固定プロペラ12cによって進行方向が変えられて、固定プロペラ12cの下流側で旋回流になる。旋回流の中心線付近の流体は遠心力を受けて圧力が低くなる。このため、その領域にガス放出口12dを設けておけば、オゾンガスを加圧しなくても流体中にオゾンガスを自然放出することが可能になる。流体に注入されたオゾンガスはオゾンと酸素を含んでいるので、そこから形成されたオゾンバブルも成分としてオゾンと酸素を含んでいる。
The operation principle of the
The traveling direction of the fluid that has flowed into the
旋回流は均一な流れではないので、オゾンバブルはその流れの中で引き伸ばされたり千切られたりして微細化される。旋回流は下流側にある流体加速構造12eに到達すると、その旋回が急速に弱められるため強いせん断力を受け、オゾンバブルが微細化されてマイクロバブル(直径数十ミクロン)になる。この時点で、流体にはオゾンや酸素が略飽和状態まで溶解すると考えられる。オゾンは強い酸化力を有しており、有機物を酸化分解し、微生物を殺菌する作用がある。固定プロペラ12cと流体加速構造12eとの間の領域では、基本的にオゾンを主体とする有機物の酸化、分解が行われる。
Since the swirl flow is not a uniform flow, the ozone bubbles are refined by being stretched or shredded in the flow. When the swirl flow reaches the
その後流体が流体加速構造12eを通過するときにはキャビテーション現象が発生する。
図4は、流体加速構造によって生じるキャビテーション現象を説明する簡単な断面図である。ここでは流体加速構造12eを単純化して球体としている。流体は流体加速構造12eの近傍を通過するとき、迂回のために進行方向が変わりかつ流路12aも狭められるため加速される。この加速によって水圧が飽和蒸気圧よりも低くなると局所的な沸騰が生じる。このような局所的な沸騰がキャビテーション現象であって、これによって微小な蒸気バブルが多量に発生する。蒸気バブルは水圧に応じて拡大あるいは縮小されるが、流体加速構造12eから遠ざかって水圧が飽和水蒸気圧以上になると急速に圧縮されて崩壊する。この圧縮は断熱圧縮であって、100MPs、5000K程に達する高エネルギー場が局所的に形成される。そのため水分子が熱分解されてヒドラキシラジカル(OH)等が生成される。ヒドラキシラジカルは最も強力な酸化剤の一つであって、有機物の酸化を著しく促進するので、通常ではオゾンと反応し難い例えば農薬のような難分解性物質でも効率的な酸化が可能になる。すなわち流体加速構造12eの領域では、オゾンとヒドラキシラジカルとが協働した有機物の酸化、分解が行われる。また蒸気バブルの崩壊によって放射された衝撃波によって、オゾンバブルが粉砕されてナノバブルが発生する。
Thereafter, when the fluid passes through the
FIG. 4 is a simple cross-sectional view for explaining the cavitation phenomenon caused by the fluid acceleration structure. Here, the
オゾン処理ユニット12はこのような作用原理であり、溶存オゾンによって有機物を効果的に酸化分解し、微生物を殺菌することが可能である。溶存オゾンは有機物の酸化や自己分解によって消耗するが、その消耗分はオゾンバブルからの溶解によって補充される。すなわちオゾンバブルは溶存オゾンの供給源として機能するので、溶存オゾンの濃度は略一定に保たれる。このようにしてオゾンバブルからオゾンが溶解していけば、そのバブル内の酸素比率が高くなるので、オゾンバブルは徐々に酸素バブルに変化していく。この結果、オゾン処理ユニット12を通過した流体は、酸素マイクロバブル、ナノバブルを含んだものになる。
The
なおオゾン処理ユニット12に注入されたオゾンガスを固定プロペラ12cで生じさせた旋回流によってマイクロバブルまで微細化するためには、固定プロペラ12cの形状、固定プロペラ12cと流体加速構造12eとの間隔等を吟味し、固定プロペラ12c部分での流速、水圧等を最適化する必要がある。また流体加速構造12eによってキャビテーション現象を生じさせるには、流体加速構造12eの形状、配置を吟味し、更に流体加速構造12eの部分における流速、水圧等を最適化する必要がある。
オゾン処理ユニット12において、オゾンガスをマイクロバブルまで微細化すること、及びキャビテーション現象を生じさせることは、酸素ナノバブルを得るための非常に重要な鍵となっている。
In order to make the ozone gas injected into the
In the
オゾン処理ユニット12は、以下に説明するように様々な変形が可能であるが、有機物を効果的に酸化分解し、微生物を殺菌する等の効果を得るため、実験によって、良好な固定プロペラ12cの形状、固定プロペラ12cと流体加速構造12eとの間隔、流速、水圧等を求めることが重要である。
The
以下、オゾン処理ユニットの変形例を説明する。
図5(a)はオゾン処理ユニットの変形例の基本構成を示す縦断面図、図5(b)、(c)はそのオゾン処理ユニットの断面を異ならせた横断面図である。図5(a)では、図5(b)、(c)に対応する断面III、IVを一点鎖線で表している。なお図3(a)…(c)に示した例に共通する要素には同一の参照符号を付けて説明を省略する。
この例では、固定プロペラ12cは、2翼のものを用いている。また流体加速構造12eは、流路の壁面から中心線に向けて立設された複数の円柱体12g…とし、円柱体の各々に円盤型の頭部12hを設けている。複数の円柱体12g…は、流路の同一横断面上で90度毎の放射状に配置されている4本を一組とし、背の高い円柱体12g…からなる組と、背の低い円柱体12g…からなる組とを、45度ずつずらしながら直列させるように、配置されている。
Hereinafter, modified examples of the ozone treatment unit will be described.
FIG. 5A is a longitudinal sectional view showing a basic configuration of a modified example of the ozone treatment unit, and FIGS. 5B and 5C are transverse sectional views showing different sections of the ozone treatment unit. In FIG. 5A, cross sections III and IV corresponding to FIGS. 5B and 5C are indicated by alternate long and short dash lines. Elements common to the examples shown in FIGS. 3A to 3C are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
In this example, the fixed
図6(a)はオゾン処理ユニットの他の変形例の基本構成を示す縦断面図、図6(b)はそのオゾン処理ユニットの横断面図である。図6(a)では、図6(b)に対応する断面Vを一点鎖線で表している。なお図3(a)…(c)に示した例に共通する要素には同一の参照符号を付けて説明を省略する。
この例では、流体加速構造12eは、オリフィス12hが形成された複数の隔壁12i…で構成されている。複数の隔壁12i・・・は流路を遮断するように所定間隔で配置されている。オリフィス12hは先細りの円錐面になっている。
FIG. 6A is a longitudinal sectional view showing a basic configuration of another modified example of the ozone treatment unit, and FIG. 6B is a transverse sectional view of the ozone treatment unit. In FIG. 6A, a cross section V corresponding to FIG. Elements common to the examples shown in FIGS. 3A to 3C are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
In this example, the
図7は、気液分離ユニットの基本構成を示す縦断面図である。
気液分離ユニット13は、タンク型の本体13aを有している。本体13aは、ステンレス鋼等で形成するとよい。あるいは普通鋼材で形成し樹脂等でライニングしてもよい。
本体13aの側面上部に給水口13b、上端部に気体放出口13c、下端部に出水口13dが設けられている。
給水口13bは分散ノズル13eに連通されている。分散ノズル13eは送水されてきた流体をシャワー状にして斜め下方に放出させる。
分散ノズル13eの下方には、分散ノズル13eから放出された水滴を受ける受板13fが固定されている。受板13fは、本体13aよりも僅かに小径であって、平坦な底面と、数センチ程度の高さを有する周壁からなる盆形状の板体である。受板13fは例えばステンレス鋼等で形成するとよい。受板13fの底面には小孔を複数設けてもよい。
更に受板13fの下方に、活性炭フィルター13gが設けられている。活性炭フィルター13gは、受板13fとの間に所定の間隔があり、かつ本体13aの周壁との間には隙間がないように配置されている。活性炭フィルター13gは予め成形されたものでもよいし、金網等の支持材13hを本体13aの下部に配置し、その上に粒状活性炭13iを堆積させて構成してもよい。
気体放出口13cにはフロート弁13jが設けられている。フロート弁13jは、下方に延ばしたフロート部13kの上下動に従って閉、開弁する。
出水口13dには、調圧弁13mが設けられている。調圧弁13mは弁位置の水圧に従って開、閉弁するタイプである。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing the basic configuration of the gas-liquid separation unit.
The gas-
A
The
A receiving
Further, an activated
The
A
気液分離ユニット13の作用原理は次のようである。
事前調節として、受板13fと活性炭フィルター13gとの間にフロート弁13j、調圧弁13mの開、閉弁のための基準水位を定め、フロート弁13jは、水位がその基準水位を超えていれば閉弁し、基準水位以下であれば開弁するように、フロート部13kの高さを調節しておく。一方調圧弁13mは、本体13aの空間が大気圧であるとき、水位がその基準水位を超えていれば開弁し、基準水位以下であれば閉弁するように、作動点を調節しておく。このようにフロート弁13j、調圧弁13mの作動点を事前調節しておけば、本体13aの水位を略その基準水位に保つことができる。なお調圧弁13mの作動点とする水位は、その基準水位よりも幾分高くしてもよい。
気液分離ユニット13は、送られてきた流体を分散ノズル13eによってシャワー状にして受板13fに衝突させ、受板13fによって跳ね返させることで、本体13aの空間に水滴が充満した状態とし、水滴からオゾンバブルが放出されるようにする。水滴は小さくなるほど体積当たりの表面積が大きくなるので、オゾンバブルを容易に脱出させることができる。また受板13fは流体が低水位に溜まった状態になるが、そのためにその流体の体積当たりの表面積が大きくなるので、そこから脱出するオゾンバブルも多くなる。
受板13fの周壁から溢れた流体は下方に落下して、その下に溜まっている水面を攪拌する。これによってその水面付近にあるオゾンバブルの脱出も促される。これらの結果、流体からオゾンバブルの大半が除去される。こうして除去されたオゾンガスはフロート弁13jが開弁したときに気体放出口13cから放出される。
活性炭フィルター13gは、溶存オゾンやオゾンバブルを吸着、蓄積して分解する作用を有している。具体的には、活性炭がオゾンを吸着、蓄積し、そのため高濃度になったオゾンが活性炭と反応してCO2が生成される。また高濃度のオゾンは有機物と反応してその有機物を酸化、分解する。なお活性炭による反応は低温では不活発になるので、ヒーター等によって気液分離ユニット13を保温、加熱するとよい。
このようにして流体から溶存オゾン、オゾンバブルが略完全に除去される。一方溶存酸素や酸素ナノバブルは、溶存オゾン、オゾンバブルと比べると活性炭フィルター13gに吸着され難い。そのため、活性炭フィルター13gを通過した後の流体は溶存酸素と酸素ナノバブルを多く含んだものになる。
The principle of operation of the gas-
As a pre-adjustment, a reference water level for opening and closing the
The gas-
The fluid overflowing from the peripheral wall of the receiving
The activated
In this way, dissolved ozone and ozone bubbles are almost completely removed from the fluid. On the other hand, dissolved oxygen and oxygen nanobubbles are less likely to be adsorbed by the activated
気液分離ユニット13はこのような作用原理であり、流体は、オゾンバブル、溶存オゾンが略完全に除かれているので、生物や環境に対して安全なものになる。なおオゾンバブルや溶存オゾンは水面から自然に蒸発していくので、注水口から送られてくる時間当たりの水量を勘案し、流体が気液分離ユニット13に一定時間(5〜10分)以上滞留するようにすれば、流体からオゾンを除去する作用が強化できる。
The gas-
図8は濾過ユニットの基本構成を示す縦断面図である。
濾過ユニット14は、タンク型の本体14aを有している。本体14aは、ステンレス鋼等で形成するとよい。あるいは一般鋼材で形成し樹脂等でライニングしてもよい。
本体14aの下端部に給水口14b、上端部に気体放出口14c、側面上部に出水口14dが設けられている。
気体放出口14cにはフロート弁14eが設けられている。フロート弁14eは、下方に延ばしたフロート部14fの上下動に従って閉、開弁するようになっている。
出水口14dは、オーバーフローによって出水が制御されるようにしている。ただしオーバーフロー中に出水口14dを通じて本体14aの空間と外部とが連通しないように、出水口14dは本体14aの内側で下方に屈曲されている。更に出水口14dにはサイホン現象を防ぐための通気口14gも設けている。吸気口14gは流体の噴出しを防止するための逆止弁を設けてもよい(図示なし)。
濾過フィルター14hは、金網等の支持材14iを本体14aの下部に配置し、その上に粒径が異なる複数種別の粗砂乃至細砂14j、k、mを上にいくほど粒径が小さくなるように層状に堆積させることで構成されている。最も粒径の小さな砂種としてはガーネット砂を用いてもよい。
濾過ユニット14の作用原理は次のようである。
事前調節として、フロート弁14eは、開、閉弁のための基準水位が出水口14dのオーバーフロー水位よりも高い水準になるようにフロート部14fの高さを調節しておく。これによりロート弁14eは基本的に開弁した状態のままになる。
濾過ユニット14に送られてくる流体は、磁気凝集ユニット11で凝集された粗大な有機物を含んでいる。このような有機物は、本体14aを上昇していく途中で濾過フィルター14hによって容易に捕集される。こうして捕集された有機物の一部は、流体に僅かに残っている溶存オゾンやオゾンバブルによって酸化分解される。これにより流体に残っている溶存オゾン、オゾンバブルが更に減少する。一方、溶存酸素や酸素ナノバブルは濾過フィルター14hではそれほど吸着されない。
濾過ユニット14は、このような作用原理になっているので、流体に含まれている有機物を効率的に捕集して酸化分解することができる。
なお濾過ユニット14でも、送られてくる時間当たりの水量を勘案して、流体が濾過ユニット14に一定時間(5〜10分)以上滞留するように本体14aの容量を定めれば、流体に僅かに残っているオゾンを除去する作用が強化できる。
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing the basic configuration of the filtration unit.
The
The
The
The
The
The operation principle of the
As a pre-adjustment, the
The fluid sent to the
Since the
In the
本実施形態の基本構成及び作用原理は前記の通りであり、磁気凝集ユニット11に原水を供給すれば、何ら薬剤を添加することなしに、濾過ユニット14から有機物が除去され、かつ酸素がナノバブルとして封じ込められた処理水が得られる。この処理水は非常に衛生的であり、例えば食品の洗浄、魚類等の飼育等に好適に用いることができる。
The basic configuration and operation principle of the present embodiment are as described above. If raw water is supplied to the
図9は磁気凝集ユニットと、オゾン処理ユニット12とを一体型させて形成した一体型処理ユニットの縦断面図である。図2に示した磁気凝集ユニット11、図3(a)…(c)に示したオゾン処理ユニット12に共通する要素には同一の参照符号を付けて説明を省略する。
前記のように磁気凝集ユニット11、オゾン処理ユニット12は、本体11b、12bが管形状なので、これらを一体型処理ユニット20として形成するのは比較的容易である。これに対して気液分離ユニット13、濾過ユニット14は、本体13a、13bがタンク型なので、他のユニットと一体的に形成するのは難しい。
一体型処理ユニット20は特に機能が追加されるわけではないが、ユニット間を連結するための配管が不要になり圧力損失が抑えられる。また配管コストも抑えられ、原水処理装置1の組立て作業も容易になる。なお磁気凝集ユニット11と、オゾン処理ユニット12とを一体に形成する場合、本体20bに形成する流路20aを全体で共通とせず、部位毎に異ならせてもよい。例えば磁気凝集ユニット11の流路11aは永久磁石11c…の分だけ狭くなるので、一体型処理ユニット20では磁気凝集ユニット11に相当する部分の流路20aを広くする等が考えられる。
FIG. 9 is a longitudinal sectional view of an integrated processing unit formed by integrating a magnetic aggregation unit and an
As described above, since the
The
図10は、実施形態の他例とされる原水処理装置の基本構成を示すブロック図である。図1に示した例に共通する要素には同一の参照符号を付けて説明を省略する。
本実施形態は、海水を処理することを想定したもので、図8に示した一体型処理ユニット15を複数用いることが特徴である。
FIG. 10 is a block diagram illustrating a basic configuration of a raw water treatment apparatus as another example of the embodiment. Elements common to the example shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
This embodiment assumes that seawater is processed, and is characterized by using a plurality of
原水処理装置1は、第1の一体型処理ユニット20(1)と、第1の濾過ユニット14(1)と、第2の一体型処理ユニット20(2)と、気液分離ユニット13と、第2の濾過ユニット14(2)とが直列に配された一次管路15を有している。つまり第1の複合処理ユニット20(1)と、第2の複合処理ユニット20(2)が、第1の濾過ユニット14(1)を介して直列に配された一次管路15を有する。一次管路15の上流側には原水を送水するためのポンプ装置16が設けられている。ポンプ装置16は、第2の濾過ユニット14(2)まで単独で送水が行えるものを用いる。
一次管路15をこのような構成とすれば、磁気凝集、オゾン処理、濾過からなる一連の処理が2回行われることになるので、原水に含まれていた有機物をより完全に除去して、処理水の品質を食品関係、医療関係に用いることが可能なレベルまで高めることができる。
The raw
If the
原水処理装置1は、一次管路15で処理された処理水を溜める処理水タンク21と、高圧ポンプ装置22と、処理水を淡水と濃塩水とに分離する逆浸透膜ユニット23とが直列に配された二次管路24を更に有している。
処理水タンクは、一次管路15から排出された処理水を貯留できればよく、その素材、構成は特に制限されない。その素材としては、樹脂、樹脂ライニングされた普通鋼、ステンレス鋼等を用いればよい。
高圧ポンプ装置22は、逆浸透膜ユニット23での処理水逆浸透に要する水圧5〜10MPs程度を発生できれば、その種別は特に制限されない。例えばタービンポンプ、プランジャーポンプ等が考えられる。
逆浸透膜ユニット23は、公知のクロスフロー方式のものである。この方式では逆浸透膜の表面に沿って一定方向に処理水を流し続け、処理水から淡水を濾過した後の濃塩水を連続的に排出することで、微粒子や不純物の膜への付着を抑えて膜の寿命を長くする。逆浸透膜ユニット23に送られてくる処理水は一次管路15の処理によって既に有機物が略完全に除去されているので、膜の寿命が一層長くなる。
The raw
The treated water tank is not particularly limited as long as the treated water tank can store the treated water discharged from the
The type of the high-
The reverse
本実施形態では、一次管路15において磁気凝集、オゾン処理、濾過からなる浄水処理が2回行われることになり、原水に含まれていた有機物が前記実施形態よりも更に除去される。処理水からオゾンバブルが完全に除去される点は前記実施形態と同様である。また処理水に含まれる酸素ナノバブルは前記実施形態よりも多くなると考えられる。
In the present embodiment, the water purification treatment including magnetic aggregation, ozone treatment, and filtration is performed twice in the
二次管路24で処理水は淡水と濃塩水とに分離されるが、逆浸透膜で濾過された淡水は有機物、微生物等が完全に除去されており、ミネラル成分もほとんど残っていない。ただし溶存酸素や酸素ナノバブルは逆浸透膜で阻止されず一部が透過する。こうして生成された淡水は飲料用に適しており、また食料関係、医療関係にも好適であり、更に酸素ナノバブルによる特異な効果も期待できる。
一方、分離された濃塩水も浄化用薬剤等を全く含んでいないので、食料関係に用いることが可能であり、また海洋に投棄した場合でも環境に悪影響を与えない。
The treated water is separated into fresh water and concentrated salt water in the
On the other hand, since the separated concentrated salt water does not contain any purification chemicals, it can be used for food, and even when dumped in the ocean, it does not adversely affect the environment.
1 原水処理装置
11 磁気凝集ユニット
12 オゾン処理ユニット
12a 流路
12b 本体
12c 固定プロペラ
12d ガス放出口
12e 流体加速構造
13 気液分離ユニット
13g 活性炭フィルター
14 濾過ユニット
15 管路
20 一体型処理ユニット
23 逆浸透膜ユニット
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記有機物の凝集体を含んだ流体にオゾンガスを注入してからキャビテーションを生じさせるオゾン処理ユニットと、
タンク本体の上部に空間部、下部に活性炭フィルターを収蔵してなり、前記キャビテーションが消滅したあとの流体に残存しているオゾンバブルを、前記空間部を通じて気液分離によって除去し、更にその流体に溶存しているオゾンを前記活性炭フィルターによって吸着し分解する気液分離ユニットと、
前記有機物の凝集体を除去する濾過ユニットとが直列に配された管路を有し、
前記磁気凝集ユニットに原水を供給して前記濾過ユニットから、オゾンが除去されかつ酸素がナノバブルとして封じ込められた処理水を得ることを特徴とする原水処理装置。 A magnetic aggregation unit for aggregating organic substances contained in the fluid by a magnetic action;
An ozone treatment unit that generates cavitation after injecting ozone gas into the fluid containing the organic aggregates;
Space at the top of the tank body, it was a collection of over activated carbon filter in the lower part, the ozone bubbles remaining in the fluid after the cavitation has disappeared, was removed by the gas-liquid separator through the space portion, further in that a fluid A gas-liquid separation unit that adsorbs and decomposes dissolved ozone by the activated carbon filter ;
A filtration unit for removing the organic aggregates and a pipe line arranged in series,
A raw water treatment apparatus characterized in that raw water is supplied to the magnetic coagulation unit to obtain treated water from which ozone is removed and oxygen is contained as nanobubbles from the filtration unit.
流体を通じさせる流路が形成された本体と、
前記流路の上流側に設けられ、流体を旋回流にする固定プロペラと、
前記旋回流の中心部近傍にオゾンガスを放出するガス放出口と、
前記流路の下流側に設けられ、該流路を局所的又は部分的に規制することで流体を加速してキャビテーションを生じさせる流体加速構造とからなることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の原水処理装置。 The ozone treatment unit is
A main body formed with a flow path through which the fluid passes;
A fixed propeller provided on the upstream side of the flow path to make the fluid swirl;
A gas outlet for releasing ozone gas in the vicinity of the center of the swirling flow;
4. The fluid acceleration structure according to claim 1, wherein the fluid acceleration structure is provided on a downstream side of the flow path and accelerates the fluid by locally or partially regulating the flow path to generate cavitation. 5. The raw water treatment apparatus as described in any one of Claims.
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