JP6516494B2 - 汚染水浄化装置及び汚染水の浄化方法 - Google Patents

Description

本発明は、土壌汚染対策法で指定されている第二種特定有害物質（カドミウム及びその化合物、六価クロム化合物、シアン化合物、水銀及びその化合物、セレン及びその化合物、鉛及びその化合物、砒素及びその化合物、ふっ素及びその化合物、ほう素及びその化合物）のうち少なくとも１種以上を除去対象物として含有する汚染水を主対象とする、汚染水浄化装置及び汚染水浄化方法に関する。特に前記汚染水には地下水や工業排水が含まれ、前記除去対象物には、機械部品の洗浄剤等として各種産業分野で用いられてきた合成化合物や、各種部品の洗浄剤等として産業分野で用いられてきた重金属等除去対象物が含まれる。

アルミニウムの電解精錬工程、リン酸肥料の製造工程、ステンレス鋼などのピクリング工程、シリコンなどの電気部品洗浄工程などからの排水中には、ふっ素が高濃度で含まれている。またごみ焼却場洗煙排水、石炭火力排煙脱硫排水などにも、ふっ素が高濃度で含まれている場合がある。このような高濃度ふっ素含有水の浄化方法としては例えば、カルシウム塩による多段階の凝集沈殿処理方法が挙げられる。これはカルシウム塩凝集沈殿槽で一次処理を行い、溶解度の小さいふっ化カルシウムを凝集沈殿させて除去し、その後に二次処理としてアルミニウム塩凝集沈殿、マグネシウム塩凝集沈殿、機能性吸収剤による吸着処理などを行うものである（例えば図１０参照）。

また例えば、特開２００１−２７６８４８号公報（特許文献１）には、被処理水が導入される処理槽と、該被処理水中の溶解除去対象物質を不溶化する不溶化薬剤が供給される反応槽と、前記処理槽の水を該反応槽へ送給する液移送路及び該反応槽の水を前記処理槽へ返送する液返送路と、前記処理槽の水が供給される、不溶化物を固液分離する固液分離手段とを備えてなる水処理装置が開示される。この水処理装置の説明として、液移送路に濃縮手段を設置したことで、汚泥を返送する排水処理において、配管の閉塞、ポンプの磨耗を防止すると共に、所定の汚泥返送比Ｒを維持した上で槽容量の低減を図ることが記載されている。

特開平１１−０７７０３８号公報（特許文献２）には、原水を前処理系において、凝集、加圧浮上分離、砂濾過で処理した後、軟化装置で軟化し、一次純水製造系および二次純水製造系を含む超純水製造系で超純水として電子材料製造系に供給する電子産業用排水処理装置が開示される。本装置においては、電子材料製造系の低濃度排水は回収系において原料水を回収して一次純水製造系に供給する。電子材料製造系の含ふっ素排水は含ふっ素排水処理系の反応槽に導入し、これに軟化装置の再生排液を混合して反応させ、沈殿分離槽で沈殿分離し、凝集処理装置で凝集処理して処理水を得る。工業用水を軟化して超純水製造系に供給することによりスケールの生成を防止することができるとともに、軟化装置の再生排液をふっ素含有排水の処理に利用することにより、処理困難な排液を効率よく処理し、処理コストを低くすることができる、とされる。

特開２００３−１３５９３３号公報（特許文献３）には、水搬送装置と、前処理装置と、該前処理装置で前処理された水に逆浸透膜繊維濾過処理を施す逆浸透膜繊維濾過装置とから成る水浄化装置であって、前処理装置として、水に逆浸透膜繊維濾過処理を施す為の複数の前処理を施す前処理部が上下方向に配設され、最も上方に位置する前処理部に搬送された水が下方に位置する前処理部に向けて自然降下搬送されることにより該複数の前処理部によって水に順次前記前処理が施される構成のものが記載されている。

特開２００１−２７６８４８号公報 特開平１１−０７７０３８号公報 特開２００３−１３５９３３号公報

しかしながら、上記従来の装置（図１０）或いは特許文献１，２記載の処理装置のように多段階の連続汚染水処理を行う場合、一次処理装置と二次処理装置それぞれを別に設けることで設置面積が広くなり、処理装置をコンパクトに構成することができなかった。また原水と薬剤を混合攪拌させる反応槽において、３０分またはそれ以上の十分な反応時間を確保する必要があるため、反応槽や凝集槽、沈殿槽などに一定以上の容積が必要となり、省容積化による効率的な処理を行うことが困難であった。
また従来技術の反応槽（プロペラ式撹拌器）では、混合撹拌能力が低いことから、薬剤の過添加をすることで、原水と薬剤の反応の確実性を確保する必要があった。ところが、浄化反応の確実性を担保するために、薬剤の添加量を多くすると、浄化後のスラッジ量が多くなり、メンテナンスや汚泥の処理コストが嵩んでしまう。

また特許文献３に記載の前処理装置のように、複数の前処理を施す前処理部が上下方向に配設されている場合は、エアレーション処理部４，凝集沈殿処理部５，サンドフィルター部６及び一時貯留部７を上方から順に配設する必要があるため、大型の塔設備が必要となる。また、装置設置や撤去の際、運転調整やメンテナンスの際には高所作業を伴うため、転落災害等の危険があり、メンテナンス性に優れるとは言えなかった。

そこで本発明は、汚染水の浄化処理性能を高く維持しつつ全体をコンパクト化して設置スペースを節約できるとともに、設置コストを抑え、また効率的な反応処理を行い、メンテナンスや汚泥の処理の手間を削減することのできる、汚染水浄化装置を提供することを課題とする。

本発明は前記課題を解決するため、以下（１）〜（８）の各手段を講じている。
（１）重力方向を横切る流通方向に汚染水を流す流路領域を内部に有した、一体的な横型容体を含む汚染水浄化装置であって、
前記横型容体は、前記流路領域中の上流域部分に第一区間堰を有して設けられ、前記汚染水と、凝集前の第一反応用の第一反応剤とを反応させる第一反応区間と、
前記流路領域中の下流域部分に複数の区間堰又は複数の小区間堰を有して設けられ、前記第一反応区間を通過した第一反応剤と汚染水との混合流体から、汚染水の除去対象物を凝集させる凝集区間とを有しており、
前記汚染水を前記第一反応剤と混合した状態で前記第一反応区間内に供給する第一供給装置が接続されていると共に、
ｐＨ調整用の第二反応剤を前記凝集区間内に供給する第二供給装置が接続されており、
前記第一供給装置には、前記汚染水と前記第一反応剤とを混合して横型流体の第一反応区間内に噴出するノズル装置が設けられ、
前記ノズル装置によって、前記汚染水と前記第一反応剤とを混合攪拌させつつ流すものであり、
前記ノズル装置は、噴出と共に外部空気を自然吸気する自然吸気式ノズルからなり、混合して送られた汚染水と第一反応剤を、自然吸気によって空気を混入させながら第一反応区間内にて流通方向に噴出することを特徴とする。
上記構成の装置によれば、一体的な容体内に各処理を行う区間を形成しているため、各区間で反応処理と凝集処理とを連続的に行うことができる。さらに第一供給装置に設けられたノズル装置によって前記汚染水と前記第一反応剤とを混合攪拌させつつ流すため、容体内への汚染水導入と共に反応処理を開始することができる。これらによって、処理効率の良い浄化装置をコンパクトな横型容体において構成することができる。

（２）前記凝集区間としては例えば、少なくとも、
前記第一反応剤と汚染水とからなる混合流体に前記第二反応剤を添加して第一凝集反応を促す第一凝集区間と、
前記第二反応剤を添加した前記混合流体を、前記横型容体の内部で迂回流通させる迂回流路を有する第二凝集区間とが、
区間堰を介して区間形成されたものとすることができる。
特に上記構成の装置によれば、第一（添加）区間で混合流体とｐＨ調整剤である第二反応剤との混合時間を確保し、続く第二（迂回）区間で混流を伴う流通時間を確保することとなる。流通時間の変化によって凝集反応を促進し、除去対象物との効率的な分離を図ることができる。
（３）前記凝集区間としては例えば、少なくとも、
前記第一反応剤と汚染水とからなる混合流体に前記第二反応剤を添加して第一凝集反応を促す第一凝集区間と、
前記第二反応剤を添加した前記混合流体を、形状又は平均高さの異なる複数の小区間堰に連続通過させて、混合流体の流速を変化させ、第三凝集反応を促す第三凝集区間とが、
区間堰を介して区間形成されたものとすることができる。
特に上記構成の装置によれば、第一（添加）区間で混合流体とｐＨ調整剤である第二反応剤とを混合させる第一凝集反応を促した後に、混合流体が形状又は平均高さの異なる複数の小区間堰を連続通過することとなる。これにより流通速度の変化によって凝集反応を促進し、除去対象物との効率的な分離を図ることができる。
本構成は、前記（１）において（２）と別に組み合わせてもよいし、前記（２）と共に組み合わせてもよい。第二凝集区間と第三凝集区間が重複区間として構成されていてもよい。
形状又は平均高さの異なる複数の小区間堰に連続通過させて流速を変化させる第三凝集反応の具体例としては、例えば、堰平均高さが段階的に低くなるように複数堰を流通方向に離間形成して連続的に落下流通させるか、又は堰の上縁形状を変えた複数堰を流通方向に離間形成して堰通過時の流速を可変させる等の方法がある。小区間堰を超えて次の小区間に流れ落ちる際に乱流が生じるのであるが、これが連続的に行われることで、凝集反応が促される。
（４）前記凝集区間内の複数の区間堰又は小区間堰のうち少なくともいずれか一つ以上は、例えば、流路面視にて部分切欠きを上部に有した堰形状からなり、前記混合流体は各小区間堰の該部分切欠きを通って堰を通過するものとしてもよい。
例えば上記構成にすることで、部分切欠きによって、堰区間の通過時にオリフィス効果を有すると共に堰効果を促進させるものとなる。
（５）前記第一反応区間は、
横型容体の上流端の閉塞板と、横型容体内の第一区間堰とによって仕切られた区間からなり、
前記ノズル装置は、閉塞板の外面側にて噴出時に自然吸気するノズル吸気部と、前記閉塞板を貫通して混合水をノズル噴出するノズル噴出部とを有し、共に送水された汚染水と第一反応剤を、自然吸気によって空気を混入させながら前記流通方向に噴出し、第一反応区間の下流側の第一区間堰へ衝突させるものとしてもよい。
例えば上記構成にすることで、自然吸気による吸気噴出衝突によって、第一反応区間内の気液混合を促進させるものとなる。
（６）前記第一反応区間は例えば、第一反応区間は蓋付き流路又は管体流路のいずれかを具備してなり、この蓋付き流路又は管体流路の上部に一つ以上の排気孔が設けられたかものとしてもよい。
蓋付き流路であるか、或いは流路断面視にて周囲四方がおおわれた管体流路内の上部に排気孔を設け、この排気孔から排気しながら第一反応区間の流路領域で第一反応剤と汚染水とを混合噴出することで、第一反応が促進される。
（７）本発明の汚染水の浄化方法は、上記のいずれか記載の汚染水浄化装置を用いて、除去対象物を含む汚染水を、凝集前の第一反応用の第一反応剤と共に第一反応区間内で噴出衝突させて第一反応剤と混合し、次いでｐＨ調整用の第二反応剤を添加して凝集反応を行い、汚染水から除去対象物を脱離させて浄化水を得る、汚染水の浄化方法であって、
前記汚染水を前記第一反応剤と共に第一反応区間内で混合噴出した後に、第一反応区間の下流側の第一区間堰を越流させ、
堰を越流して前記凝集区間内に流入した混合水に第二反応剤を添加してｐＨ調整を行い、凝集区間の流通中に一つ以上の区間堰を流通させることで凝集反応を促すことを特徴とする。
（８）前記除去対象物としては例えば、カドミウム及びその化合物、六価クロム化合物、シアン化合物、水銀及びその化合物、セレン及びその化合物、鉛及びその化合物、砒素及びその化合物、ふっ素及びその化合物、ほう素及びその化合物のうち、少なくとも１種以上であるものとすることができる。

上記構成により、一体的な容体内の区間で各処理を連続的に行うことができ、処理効率の良い浄化装置をコンパクトに構成することができるものとなった。

本発明の実施例１の汚染水浄化装置を含む浄化システムの全体構成を示す説明図。 図１中の実施例１の浄化装置のみを示す拡大図。 図２の浄化装置の平面図。 図３のＡ断面図。 図３のＢ−Ｂ断面図。 図３のＣ断面図。 図１中の第一反応区間の部分を示す半断面図。 本発明の浄化方法を示すフロー図。 本発明の実施例２の汚染水浄化装置の斜視図。 従来の多段階の凝集沈殿処理装置の全体構成例を示す説明図。

以下、本発明の浄化システム、汚染水浄化装置、汚染水浄化方法を実施するための形態例を、実施例及び実験例として示す各図と共に説明する。但し以下の各用語の直後に付した括弧付きの符号は実施例の説明のため便宜的に付加したものであり、これらの用語は各実施例又は各図の構成に概念を限定するものではない。

本発明の浄化システム及び浄化方法は、汚染水（原水（Ｗ０））を汚染水浄化装置で浄化処理して浄化水（Ｗ３）とし、その後の処理によって処理水（Ｗ７）を得るものである（図８）。このうち汚染水浄化装置は汚染水（原水（Ｗ０））を第一処理剤（Ｍ１）と反応させ、さらに第二処理剤（Ｍ２）と反応させて、浄化水（Ｗ３）を得るものである。

本発明にいう汚染水（原水（Ｗ０））は、ふっ素、ヒ素、ホウ素、鉛等の除去対象物を含む水を意味する。この除去対象物としては例えば、カドミウム及びその化合物、六価クロム化合物、シアン化合物、水銀及びその化合物、セレン及びその化合物、鉛及びその化合物、砒素及びその化合物、ふっ素及びその化合物、ほう素及びその化合物のうち、少なくとも１種以上であるものとすることができる。これは土壌汚染対策法で指定されている第二種特定有害物質であり、本発明の主たる目的の一つとして、これらの除去対象物を基準値以下にすることが挙げられる。

なお、前掲した重金属除去対象物は、各基準において特定有害物質として化合物名がそれぞれ指定され、化合物ごとの溶出量基準が、水１リットルあたりの化合物溶出量の許容限度重量等として定められている。本発明にいう汚染水（原水）は各化合物の溶出量基準を超える水を含むが、必ずしもこれに限定されない。また本発明に言う浄化水（処理水）は各溶出量基準を超えない水を含む。ただし必ずしもこれに限定されない。

本発明の浄化システムは、例えば、図１に示す全体構成からなる。図１では、原水（Ｗ０）である汚染水を貯水する原水槽（１０１）と、第一反応剤（Ｍ１）を貯水する第一反応剤槽（１０２）と、第二反応剤（Ｍ２）を貯水する第二反応剤槽（１０３）と、そして原水（Ｗ０）と第一反応剤（Ｍ１）との混合水（ＭＷ１）を浄化水（Ｗ３）に変える汚染水浄化装置の横型容体（１００）と、が図内の左半部に示される。このうち汚染水浄化装置の横型容体（１００）の図内左側に一点鎖線枠で囲う部分が、第一反応剤（Ｍ１）を供給する第一供給装置（３）の構成であり、汚染水浄化装置の横型容体（１００）の図内上側に一点鎖線枠で囲う部分が、第二反応剤（Ｍ２）を供給する第二供給装置（４）の構成である。

また図１では、汚染水浄化装置の横型容体（１００）を出た浄化水（Ｗ３）から第一沈殿水（Ｗ４２）を沈殿させる沈殿槽（１０４）と、第一沈殿水（Ｗ４２）を再貯水してさらにスラリー状の第二沈殿水（Ｓ５）を沈殿させるスラリー槽（１０５）と、浄化水（Ｗ３）から第一沈殿水（Ｗ４２）ないし第二沈殿水（Ｗ５２）を除いた上澄水（Ｗ４１，Ｗ５１）を繊維濾過する繊維濾過塔（１０６）と、繊維濾過塔（１０６）で繊維濾過された繊維濾過水（Ｗ６）を貯水する処理水槽（１０７）と、処理水槽（１０７）から処理水（Ｗ７）として放流する放流水路（１０８）と、が図内右半部に示される。

（本発明の汚染水浄化方法）
本発明の汚染水浄化方法は少なくとも、前記汚染水浄化装置の横型容体（１００）の内部において、除去対象物を含む汚染水を第一反応剤と共に第一反応区間内で噴出衝突させて第一反応剤と混合する第一反応工程と、汚染水から除去対象物を脱離させて浄化水を得る凝集反応工程と、を続けて経るものである。
特に第一反応工程として、前記汚染水浄化装置の横型容体（１００）の流路領域の上流側において、前記汚染水を前記第一反応剤と共に第一反応区間内で混合噴出した後に、第一反応区間の下流側の第一区間堰（１Ｄ）を越流させ、続く凝集反応工程として、第一区間堰（１Ｄ）を越流して前記凝集区間内に流入した混合水に第二反応剤を添加してｐＨ調整を行い、凝集区間の流通中に一つ以上の区間堰を流通させることで凝集反応を促すことを特徴とする。

本発明の汚染水浄化方法は具体的には、例えば図１に示すシステムの全体構成において、図８に示すフローの各工程を順に具備する。以下、図１及び図８に従って原水（Ｗ０）が処理水（Ｗ７）に至るまでの流れを説明する。先ず汚染水貯水工程として、汚染物を含む原水（Ｗ０）は原水槽（１０１）の第一貯水槽（１０１Ａ）に貯水され、第二貯水槽（１０１Ｂ）に移される。次に第一反応剤混合工程として、第二貯水槽（１０１Ｂ）内の原水（Ｗ０）は、第一反応剤槽（１０２）からポンプ（Ｐ２）で圧送される第一反応剤（Ｍ１）と混合され、混合水（ＭＷ１）としてポンプ（Ｐ１）で汚染水浄化装置の第一反応区間内へ圧送される。なお第一反応剤槽（１０２）は攪拌機（Ｍ）にてそれぞれ槽内攪拌可能な二槽切り替え式の溶解水槽を有し、各槽内に汚染されていない水（ＰＷ）を供給して第一反応剤を溶解攪拌するものである。また、第二反応剤槽（１０３）から第二反応剤（Ｍ２）がポンプ（Ｐ３）で圧送される。

汚染水浄化装置の横型容体（１００）内では、流路領域上流側の第一反応区間（１）内で原水（Ｗ０）と第一反応剤（Ｍ１）とを反応させる第一反応工程が行われ、次いで流路領域下流側の各凝集区間（２１，２２，２３）内で第二反応剤（Ｍ２）と凝集反応させる第一、第二、第三の各凝集反応工程が行われる。前記第一反応工程にて、混合水（ＭＷ１）の反応が促され、第一、第二、第三の各凝集反応工程にて、混合水（ＭＷ２）の凝集反応が促されることで、浄化水（Ｗ３）が得られる。

汚染水浄化装置内で浄化処理された後の浄化水（Ｗ３）は、固液分離工程として、沈殿槽（１０４）で第一沈殿処理されて第一沈殿水（Ｗ４２）と上澄水（Ｗ４１）とに固液分離される。このうち第一沈殿水（Ｗ４２）はポンプ（Ｐ４）でスラリー槽（１０５）へ圧送され、一方で上澄水（Ｗ４２）は繊維濾過塔（１０６）へ送られる。スラリー槽（１０５）では、スラリー沈殿工程として、第一沈殿水（Ｗ４２）がさらにスラリー状の第二沈殿物（Ｓ５）を含む第二沈殿水（Ｗ５２）と上澄水（Ｗ５１）とに固液分離される。このうち上澄水（Ｗ５１）がポンプ（Ｐ５１）で繊維濾過塔（１０６）へ圧送され、第二沈殿水（Ｓ５２）がポンプ（Ｐ５２）で圧送され分離物として排処理される。繊維濾過塔（１０６）では繊維濾過工程として、上澄水（Ｗ４１，Ｗ５１）が繊維濾過フィルター（Ｆ６）で繊維濾過された繊維濾過水（Ｗ６）とされ、繊維濾過水（Ｗ６）はポンプ（Ｐ６）で処理水槽（１０７）へ圧送される。処理水槽（１０７）では繊維濾過水（Ｗ６）が処理基準を満たすかどうか検査器（Ｇ）で検査され、処理基準を満たす場合にのみ処理水（Ｗ７）として放流水路（１０８）へ放流される。処理基準を満たさないものは再回収水（Ｗ８）として再回収され、原水槽（１０１）の第一貯水槽（１０１Ａ）に再貯水される。

（本発明の汚染水浄化装置）
そして本発明の汚染水浄化装置は、重力方向を横切る流通方向に汚染水を流す流路領域を内部に有した、一体的な横型容体（１００）を含む汚染水浄化装置であって、
前記横型容体（１００）は、前記流路領域中の上流域部分に設けられ、前記汚染水と第一反応剤とを反応させる第一反応区間（１）と、
第一区間堰（１Ｄ）を介して前記流路領域中の下流域部分、すなわち前記第一反応区間（１）の下流側に隣接されて設けられ、前記第一反応剤と汚染水との混合流体から、汚染水の除去対象物を凝集させる凝集区間（２）とを有しており、
前記汚染水を前記第一反応剤と混合した状態で前記第一反応区間（１）内に供給する第一供給装置（３）が接続されていると共に、
ｐＨ調整用の第二反応剤を前記凝集区間（２）内に供給する第二供給装置（４）が接続されており、
前記第一供給装置（３）には、前記汚染水と前記第一反応剤とを混合して横型流体の第一反応区間内に噴出するノズル装置（３０）が設けられ、
前記ノズル装置（３０）によって、前記汚染水と前記第一反応剤とを混合攪拌させつつ流すことを特徴とする。
本発明の汚染水浄化装置は具体的には、例えば図２〜図７に示すような実施例１の直円筒型の横型容体（１００）からなるか、或いは図９に示すような実施例２の直円筒型と角型水路を連結させた横型容体（１００）からなる。以下、各実施例の汚染水浄化装置について詳述する。

（流路領域）
実施例１では、直円筒型のパイプからなる横型容体（１００）が、重力方向を横切る筒軸方向として設置される。直円筒型のパイプの上流側の端部は閉塞板（１０Ｆ）で塞がれると共にこの閉塞板（１０Ｆ）にノズル装置（３０）が貫通固定される。直円筒型のパイプの下流側の端部は開放口（１００Ｈ）からなり、流路領域にて浄化処理を終えた浄化水（Ｗ３）がこの開放口（１００Ｈ）からパイプ外下部の沈殿槽（１０４）の槽口に放流される。
そして実施例１では、この横型容体（１００）のパイプ内全体が、重力方向を横切る流通方向に汚染水を流す管路状の流路領域となっている。流路領域内は複数の区間堰で仕切られることで、上流側から順に、第一反応工程を行う第一反応区間（１）と、第一凝集工程を行う第一凝集区間（２１）と、第二凝集工程を行う第二凝集区間（２２）と、第三凝集工程を行う第三凝集区間（２３）と、に区画される。具体的には、第一反応区間（１）と第一凝集区間（２１）とは、管内の下半部超を覆う第一区間堰（１Ｄ）で区画され、第一凝集区間（２１）と第二凝集区間（２２）とは、第一区間堰（１Ｄ）よりもやや高さが低く堰面積の小さい第二区間堰（２１Ｄ）で区画され、第二凝集区間（２２）と第三凝集区間（２３）とは、部分切欠き（２３Ｃ）を有することで第二区間堰（２１Ｄ）よりも堰面積の小さい第三区間堰（２３Ｄ）で区画される。
特に第一区間とその後の第一凝集区間（２１），第二凝集区間（２２），第三凝集区間（２３）とからなる連続区間を一体的な横型容体（１００）内で連続確保するため、反応効率に優れたものとなっている。また第二凝集区間（２２）内は、複数の迂回堰（２２Ｄ）又は左右にずらして組板構成した、複数の片迂回堰（２２１Ｄ，２２２Ｄ）が設けられ、第三凝集区間（２３）内は、互いに堰高さの異なる複数の小区間堰（２３１Ｄ、２３２Ｄ）が設けられる。これらの区間堰の配置は固定式であってもよく、反応状態によって位置を調節可能な可変式であってもよい。また、区間堰ではなく配管や段差による区間区画を行うものとしてもよい。

（第一反応区間）
第一反応区間（１）は実施例では例えば、上流端の閉塞板（１０Ｆ）と、横型容体（１００）のパイプの上流端近傍の下半部を閉塞する第一区間堰（１Ｄ）とによって仕切られると共に流通方向の四方周囲が閉じた円柱状空間の区間からなり、このうち上流端の閉塞板（１０Ｆ）にノズル装置（３０）が貫通して区間内にノズル噴出部（３１）が突出配置される（図２、図３、図７）。この区間のパイプの上部寄りには複数の排気孔（１０Ｈ）が形成され、ノズル噴出の際に区間内の空気が排気されるものとしている。

ノズル装置（３０）は閉塞板（１０Ｆ）を貫通して設けられ、閉塞板（１０Ｆ）の外部側にて噴出時に自然吸気するノズル吸気部（３０Ｈ）と、閉塞板（１０Ｆ）の内部側にて混合水（ＭＷ１）をノズル噴出するノズル噴出部（３１）とを有して構成される。ノズル吸気部（３０Ｈ）は閉塞板（１０Ｆ）の外面側、すなわち横型容体（１００）外に配され、ノズル噴出部（３１）の噴出口は閉塞板（１０Ｆ）の外面側、すなわち横型容体（１００）内に配される。またノズル噴出部（３１）は第一反応区間（１）の下半部寄りに配置され、噴出口が第一区間堰（１Ｄ）の堰面中央に対向して、噴出流が堰面中央に衝突するものとしている。ノズル装置（３０）は、ノズル装置（３０）の内部に発生する負圧を利用してノズル吸気部（３０Ｈ）から自然吸気しながら混合流体（ＭＷ１）を第一反応区間の第一区間堰（１Ｄ）に噴出する。第一区間堰（１Ｄ）に噴出された混合流体（ＭＷ１）は第一区間内で乱流となって攪拌混合され、一次反応が促される。

（凝集区間（２））
凝集区間（２）は、混合水（ＭＷ１）にｐＨ調整剤である第二反応剤（Ｍ２）を添加し混合させて凝集反応を促す第一凝集区間（２１）と、前記横型容体の内部で迂回流通させる迂回流路（２２Ｓ)を有する第二凝集区間（２２）と、横型容体の内部で流速を可変させる流速可変流路（２３１Ｓ、２３２Ｓ)を有する第三凝集区間（２３）とが、それぞれ上流側から下流側へ順に隣接して区間形成される。第一凝集区間（２１）と第二凝集区間（２２）とはパイプ下半部を閉塞する第二区間堰（２１Ｄ）で仕切られ、第二凝集区間（２２）と第三凝集区間（２３）とは第三区間堰（２３Ｄ）を介して仕切られる。但しこれらすべてを必須とする必要はなく、第二、第三区間堰（２２Ｄ／２３Ｄ）のうち一つ以上の区間堰を選択して、第一、第二、第三凝集区間（２１／２２／２３）のうち２つ以上を任意の順番に組み合わせて構成することができる。

実施例の第一凝集区間（２１）は、凝集区間（２）の最上流部にて前記第一反応剤と汚染水との混合流体に前記第二反応剤を添加して第一凝集反応を促す。

（第二凝集区間（２２））
第二凝集区間（２２）は、前記第一凝集反応後の混合流体を、前記横型容体の内部の迂回流路（２２Ｓ)で迂回流通させて第二凝集反応を促す。実施例の第二凝集区間は、複数の迂回堰（２２Ｄ）を左右に交互にずらして離間配置することによって形成された連続蛇行状の迂回流路（２２Ｓ)を有する。この迂回流路（２２Ｓ）によって経路長を１．５倍以上確保し、滞留時間（流通時間）を６倍程度まで延長することができる。さらに迂回流路（２２Ｓ)の曲り部（コーナー部）では乱流の発生が促される。
なお実施例２の迂回堰は２枚の片迂回堰（２２１Ｄ、２２２Ｄ）が互いに幅方向の位置を左右にずらして離間連結された組板構成となっており、片迂回堰（２２１Ｄ、２２２Ｄ）の組板構成の迂回堰を離間配置することで、平面視Ｓ字状に蛇行した迂回流路（２２Ｓ）を形成する（図９）。

（第三凝集区間（２３））
第三凝集区間（２３）では、流路方向に離間配置された複数の小区間堰（２３１Ｄ，２３２Ｄ・・・）によって、区間内がさらに複数の小区間に区分され、
前記複数の小区間堰（２３１Ｄ，２３２Ｄ・・・）は、いずれも第三区間堰（２３Ｄ）よりも平均堰高さの小さい堰板からなり、
下流側の各小区間堰は、上流側の全ての堰板よりも低い平均堰高さからなる。第二（滞留）区間でさらなる滞留を促す。
実施例の第三凝集区間（２３）は、前記第二凝集反応後の混合流体を、通過の際に流速の変化を生じさせる複数の小区間堰を通過させて第三凝集反応を促す。第三凝集区間（２３）において、高さの異なる複数堰板によって各区間の乱流の発生を促し、浄化水の排出口直前まで混合攪拌を行うことで、高効率の処理装置となる。

（本発明の汚染水の浄化方法）
また本発明の汚染水の浄化方法は、上記記載の汚染水浄化装置を用いて、除去対象物を含む汚染水を第一反応剤と共に第一反応区間内で噴出衝突させて第一反応剤と混合し、汚染水から除去対象物を脱離させて浄化水を得る、汚染水の浄化方法であって、少なくとも下記工程を有する。
・前記汚染水を前記第一反応剤と共に第一反応区間内で混合噴出した後に、第一反応区間の下流側の第一区間堰を越流させる工程。
・堰を越流して前記凝集区間内に流入した混合水に第二反応剤を添加してｐＨ調整を行い、凝集区間の流通中に一つ以上の区間堰を流通させることで凝集反応を促す工程。
実施例では図８に示すフローの通りに各工程が行われる。

（実施例の作用効果）
実施例は特に以下の特徴と作用効果を有する。
第一供給装置（３）の一構成であるノズル装置（３０）は、噴出と共に横型容体（１００）外部の外部空気を自然吸気する自然吸気式ノズルからなり、予め混合され送水された汚染水と第一反応剤との混合水を、自然吸気によって空気と混合させながら前記流通方向に噴出し、第一反応区間（１）の下流側の第一区間堰（１Ｄ）へ衝突させることが好ましい。自然吸気による吸気噴出衝突によって、第一反応区間（１）内の気液混合を促進させる。
第一反応区間（１）は、蓋つきの流路によって流路方向の周囲四方が覆われると共に排気用の孔が上半部に設けられた、半密閉の管体流路からなることが好ましい。流路方向から見て周囲四方が覆われた管体流路において、自然排気を伴いながら噴出混合させることで、第一反応が促進される。
凝集区間（２）は、第一区間堰（１Ｄ）を介して第一反応区間（１）の下流側に隣接された第一凝集区間（２１）と、第二区間堰（２１Ｄ）を介して第一凝集区間（２１）の下流側に隣接された第二凝集区間（２２）と、第三区間堰（２３Ｄ）を介して第二凝集区間（２２）の下流側に隣接された第三凝集区間（２３）と、が連続区間形成されてなり、このうち第三凝集区間（２３）はさらに、区間内に複数の小区間堰（２３１Ｃ／２３２Ｃ）が設けられる。
前記凝集区間（２）は、一次反応させた汚染水を第一反応区間（１）よりも緩やかな流速で区間内に滞留させる滞留区間からなる（すなわち第一反応区間（１）の流速よりも滞留区間の流速のほうが小さい）。
前記凝集区間（２）内の複数の区間堰又は小区間堰の少なくともいずれか一つ以上は、流路面視（図６）にて部分切欠き（２３Ｃ／２３１Ｃ／２３２Ｃ）を上部に有した堰形状からなる。各部分切欠き（２３Ｃ／２３１Ｃ／２３２Ｃ）により、前記混合流体は各小区間堰の該部分切欠き（２３Ｃ／２３１Ｃ／２３２Ｃ）を通って堰を通過し、堰の通過時にオリフィス効果が表れると共に堰効果が促進される。

また前記汚染水浄化装置を用いて、除去対象物を含む汚染水を第一反応剤と共に第一反応区間内で噴出衝突させて第一反応剤と混合し、汚染水から該重金属除去対象物を脱離させて浄化水を得る、汚染水の浄化方法を採用することができる。この汚染水の浄化方法においては、
前記汚染水を第一反応区間（１）内で前記第一反応剤と混合した状態で、第一反応区間（１）の下流側の第一区間堰（１Ｄ）を越流させ、
堰を越流して前記凝集区間（２）内に流入した混合汚染水に第二反応剤を供給してｐＨ調整を行い、
ｐＨ調整後の状態で、迂回流路（２２Ｓ)からなる第二凝集区間（２２）を迂回流通させ、
迂回流通後の状態で、複数種の高さの凝集堰群からなる複数の小区間堰（２３１Ｄ，２３２Ｄ・・・）を順に越流させて凝集反応によって生じた凝集剤と分離させ、
分離させた状態の浄化水を回収することが好ましい。
また前記汚染水がふっ素含有水であり、重金属除去対象物がふっ素化合物であることを特徴とする。

上記した本発明に係る汚染水浄化装置によると、汚染水を第一反応区間（１）から凝集区間（２）へと連続的に移動させることで、
第一反応区間（１）内における汚染水と第一反応剤とのノズル混合処理、並びに
凝集区間（２）内における第二反応剤による混合水のｐＨ調整処理及び凝集処理を、一体的な容体内で連続して行うことができる。

本発明は、地下水や汚染水を処理して無害化する無害化処理のほかに、飲料水や工業用水或いは上水として、一般家庭や工場へ供給するための高度浄化処理として用いることができる。そのほか、工業用冷却水や中水として、比較的多量の浄化水を連続供給するための浄化処理として用いることもできる。

汚染水（Ｗ０）
横型容体（１００）
第一反応剤（Ｍ１）
混合流体（ＭＷ１）
第一反応区間（１）
第一区間堰（１Ｄ）
凝集区間（２）
第一凝集区間（２１）
第二区間堰（２１Ｄ）
迂回堰（２２Ｄ）
第二凝集区間（２２）
第三凝集区間（２３）
部分切欠き（２３Ｃ）
第三区間堰（２３Ｄ）
小区間堰（２３１Ｄ，２３２Ｄ）
第一供給装置（３）
ノズル装置（３０）
第二反応剤（Ｍ２）
第二供給装置（４）
排気孔（１０Ｈ）
管体（１０）

Claims (8)

1. 重力方向を横切る流通方向に汚染水を流す流路領域を内部に有した、一体的な横型容体を含む汚染水浄化装置であって、
   前記横型容体は、前記流路領域中の上流域部分に第一区間堰を有して設けられ、前記汚染水と、凝集前の第一反応用の第一反応剤とを反応させる第一反応区間と、
   前記流路領域中の下流域部分に複数の区間堰又は複数の小区間堰を有して設けられ、前記第一反応区間を通過した第一反応剤と汚染水との混合流体から、汚染水の除去対象物を凝集させる凝集区間とを有しており、
   前記汚染水を前記第一反応剤と混合した状態で前記第一反応区間内に供給する第一供給装置が接続されていると共に、
   ｐＨ調整用の第二反応剤を前記凝集区間内に供給する第二供給装置が接続されており、
   前記第一供給装置には、前記汚染水と前記第一反応剤とを混合して横型流体の第一反応区間内に噴出するノズル装置が設けられ、
   前記ノズル装置によって、前記汚染水と前記第一反応剤とを混合攪拌させつつ流すものであり、
   前記ノズル装置は、噴出と共に外部空気を自然吸気する自然吸気式ノズルからなり、混合して送られた汚染水と第一反応剤を、自然吸気によって空気を混入させながら第一反応区間内にて流通方向に噴出することを特徴とする汚染水浄化装置。
2. 前記凝集区間は、少なくとも、
   前記第一反応剤と汚染水とからなる混合流体に前記第二反応剤を添加して第一凝集反応を促す第一凝集区間と、
   前記第二反応剤を添加した前記混合流体を、前記横型容体の内部で迂回流通させる迂回流路を有する第二凝集区間とが、
   一つ以上の区間堰を介して区間形成された、請求項１記載の汚染水浄化装置。
3. 前記凝集区間は、少なくとも、
   前記第一反応剤と汚染水とからなる混合流体に前記第二反応剤を添加して第一凝集反応を促す第一凝集区間と、
   前記第二反応剤を添加した前記混合流体を、形状又は平均高さの異なる複数の小区間堰に連続通過させて流速変化させ、第三凝集反応を促す第三凝集区間とが、
   一つ以上の区間堰を介して区間形成された、請求項１又は２記載の汚染水浄化装置。
4. 前記凝集区間内の複数の区間堰又は小区間堰のうち少なくともいずれか一つ以上は、流路面視にて部分切欠きを上部に有した堰形状からなり、前記混合流体は各小区間堰の該部分切欠きを通って堰を通過する、請求項１、２又は３のいずれか記載の汚染水浄化装置。
5. 第一反応区間は、横型容体の上流端の閉塞板と、横型容体内の第一区間堰とによって仕切られた区間からなり、
   前記ノズル装置は、閉塞板の外面側にて噴出時に自然吸気するノズル吸気部と、前記閉塞板を貫通して混合水をノズル噴出するノズル噴出部とを有し、共に送水された汚染水と第一反応剤を、自然吸気によって空気を混入させながら前記流通方向に噴出し、第一反応区間の下流側の第一区間堰へ衝突させる、請求項１、２、３又は４のいずれか記載の汚染水浄化装置。
6. 第一反応区間は蓋付き流路又は管体流路のいずれかを具備してなり、この蓋付き流路又は管体流路の上部に一つ以上の排気孔が設けられた、請求項１、２、３、４又は５のいずれか記載の汚染水浄化装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか記載の汚染水浄化装置を用いて、除去対象物を含む汚染水を、凝集前の第一反応用の第一反応剤と共に第一反応区間内で噴出衝突させて第一反応剤と混合し、次いでｐＨ調整用の第二反応剤を添加して凝集反応を行い、汚染水から除去対象物を脱離させて浄化水を得る、汚染水の浄化方法であって、
   前記汚染水を前記第一反応剤と共に第一反応区間内で混合噴出した後に、第一反応区間の下流側の第一区間堰を越流させ、
   堰を越流して前記凝集区間内に流入した混合流体に凝集用の第二反応剤を添加してｐＨ調整を行い、凝集区間の流通中に一つ以上の区間堰を流通させることで凝集反応を促すことを特徴とする、汚染水の浄化方法。
8. 前記除去対象物は、カドミウム及びその化合物、六価クロム化合物、シアン化合物、水銀及びその化合物、セレン及びその化合物、鉛及びその化合物、砒素及びその化合物、ふっ素及びその化合物、ほう素及びその化合物のうち、少なくとも１種以上である、請求項７記載の汚染水の浄化方法。