JPH08155445A - 水処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】維持管理が簡単で、管理費があまりかからない
水処理装置を提供する。 【構成】処理槽２内の水中に、微生物を付着させた接触
材３と、光触媒が固定されている固定材４と、散気装置
５とが配置されると共に、接触材及び固定材に３００ｎ
ｍ以上の波長の光線を照射するランプ６が処理槽の水中
及び／又は水面より上方に配置され、生物処理と光触媒
の光化学処理により水を浄化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は産業廃水の浄化や上水の
浄化を行う水処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業廃水の処理や、上水の浄化、池水の
浄化には、沈殿法、凝集沈殿法、活性汚泥法、接触酸化
法、活性炭吸着法、イオン交換樹脂を用いる方法、次亜
塩素酸ソ−ダ等の薬液を注入する方法などがあり、水中
の有機物の組成や無機物の組成により、それぞれに適し
た処理方法が単独あるいは複数で組合せて使用されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらの方法の中で
も、最終段階の処理法としては活性炭吸着法が優れてい
るが、活性炭吸着法による装置は建設費、維持管理費が
高く、建設が敬遠されることが多い。また設置しても活
性炭を定期的に交換しなかったり、希釈処理するなど維
持管理費を少なくするための不正な維持管理が行われる
場合が多い。

【０００４】本発明は維持管理が簡単で、管理費があま
りかからない水処理装置を提供することを目的としてい
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の水処理装置で
は、処理槽内の水中に、微生物を付着させた接触材と、
光触媒が固定されている固定材と、散気装置とが配置さ
れると共に、接触材及び固定材に３００ｎｍ以上の波長
の光線を照射するランプが処理槽の水中及び／又は水面
より上方に配置され、生物処理と光触媒の光化学処理に
より水を浄化するように構成されている。

【０００６】微生物を付着させた接触材としては、例え
ば塩化ビニルやポリプロピレン等の合成樹脂製の板体、
網体、ひも状体等が使用でき、これに微生物が付着され
る。微生物としては例えば好気性の微生物が使用され
る。

【０００７】光触媒としては、例えば二酸化チタン、酸
化鉄、酸化ビスマス等が使用できる。固定材は鋼板やＦ
ＲＰ製の板体で、これに光触媒が例えば１０μｍの厚さ
に塗布されることにより固定されている。

【０００８】固定材と接触材は交互に配置しても、ある
いは２つ置きに配置したり、又は接触材と固定材とを別
のグル−プに分けて配置する等その配置の仕方は自由で
ある。また隣り合う材との間隔はランプからの光が材全
体に照射されるような間隔になされ、材の大きさや、ラ
ンプの位置及び容量により異なるが、例えば５ｃｍ〜１
００ｃｍぐらいの間隔で配置される。

【０００９】散気装置としては例えば処理槽外に配置さ
れたポンプ等からパイプを介して空気や酸素を送るもの
が使用され、散気装置の構造自体は従来公知のものを使
用できる。散気装置の数や位置は自由であり、例えば接
触材及び固定材の下方の水中に複数個配置される。

【００１０】ランプは、３００ｎｍ以上の波長の光線を
照射するランプが使用され、このようなランプとしては
例えば低圧水銀ランプ、中・高圧水銀ランプ等がある。
ランプの形状、容量、個数は処理槽の大きさ等により決
められる。ランプは水中及び／又は水面より上方に配置
される。即ちランプは水中に配置しても、水面から上に
配置してもよく、また水中と水面より上の両方に配置し
てもよい（水中にあり一部水面から出ている場合も含
む）。水中の場合ランプは透明の防水ジャケット内に収
容される。

【００１１】なお処理槽は、接触材と固定材を配置した
生物及び光化学処理区域の他に紫外線照射区域を別途設
けてもよい。紫外線照射区域には、紫外線ランプと、紫
外線ランプに面する側に光触媒が固定されている固定材
とが水中に配置される。

【００１２】生物及び光化学処理区域と紫外線照射区域
の境は、紫外線照射区域の紫外線が生物及び光化学処理
区域に漏れて、生物及び光化学処理区域の微生物を死滅
させることがないように隔壁等で仕切られ、この隔壁の
紫外線照射区域側の面に光触媒が固定される。光触媒は
また紫外線照射区域を構成する、処理槽の内壁面に施し
てもよい。

【００１３】紫外線ランプとしては、１８５ｎｍや２５
４ｎｍの波長の紫外線を放射するものが使用でき、紫外
線ランプは透明の防水ジャケット内に収容されている。
波長が１８５ｎｍの紫外線はオゾンを発生させ、波長２
５４ｎｍの紫外線と共に殺菌作用を有する。

【００１４】散気装置は生物及び光化学処理区域と紫外
線照射区域の両方の水中に設けても、いずれか一方の区
域にだけ設けてもよい。散気装置の構造には制限はな
い。

【００１５】処理槽はまた、微生物が付着された接触材
のみが配置された生物処理区域と、上述の紫外線照射区
域とが設けられるようにしてもよく、散気装置は生物処
理区域と紫外線照射区域の両方の水中に設けても、いず
れか一方の区域にだけ設けてもよい。また生物処理区域
の水中及び／又は水面より上方に、上述したような３０
０ｎｍ以上の波長の光線を照射するランプを配置しても
よい。

【００１６】また処理槽ではなく、水路の途中の水中に
微生物を付着させた接触材と、光触媒が固定されている
固定材とを配置し、その箇所の水中及び／又は水面より
上方に、３００ｎｍ以上の光線を接触材及び固定材に照
射するランプを配置するようにしてもよい。

【００１７】また上述したような処理槽や水路の上方に
は水面より上方に配置されているランプを含めて覆う蓋
を設け、この蓋の、ランプに面する方の面（内面）に光
触媒を固定してもよい。

【００１８】

【作用】処理槽に導入された上水や汚水は、接触材に付
着された微生物により生物処理が行われ、この生物処理
は３００ｎｍ以上、ことに３００〜５００ｎｍの光線
（可視光線）を照射するランプを使用することにより活
性化される。

【００１９】一方、光触媒が固定されている固定材に３
００ｎｍ以上、ことに３６０〜４５０ｎｍの光線（紫外
線）が照射されることで光化学作用が生ずる。即ち光触
媒が光励起され、これにより生ずる活性酸素、過酸化水
素、ＯＨラジカルイオン等により、有機物等が酸化分解
される。

【００２０】生物処理と光化学処理は、散気装置からの
酸素の供給を受けながら同時進行的に行われ、両処理の
相乗効果により水の浄化処理が効率よく行われる。

【００２１】またこれら生物及び光化学処理区域と別に
紫外線照射区域があると、生物及び光化学処理区域では
上述したような生物及び光化学処理が行われ、一方紫外
線照射区域では１８５ｎｍや２５４ｎｍの波長の紫外線
によりオゾンも発生し、生物及び光化学処理区域では処
理できない水中の大腸菌等の菌の殺菌が行われると共
に、紫外線が紫外線照射区域内の光触媒に照射されて、
光触媒が光励起され光化学作用が行われ、有機物等が酸
化分解される。

【００２２】また生物及び光化学処理区域及び／又は紫
外線照射区域の水中に散気装置が配置され、エア−レ−
ションと処理槽内の水の循環が起こり、上述したような
処理が活発になる。

【００２３】また、水路の途中の水中に微生物を付着さ
せた接触材と、光触媒が固定されている固定材とを配置
し、水路の水中及び／又は水面より上方に、３００ｎｍ
以上の光線を接触材及び固定材に照射するランプを配置
した場合もその作用は上述したと同じである。

【００２４】処理槽や水路に、内面に光触媒が固定され
ている蓋がランプを含めて覆うようにかぶせられている
と、蓋の内部の光触媒にランプからの３００ｎｍ以上の
光線が照射されることにより、光触媒が光励起され光化
学作用が行われ、蓋の内部の空間部に溜った臭気成分が
酸化分解され、脱臭されて、臭気が外に放散するのが防
止できる。

【００２５】

【実施例１】図１において、水処理装置１は、微生物を
付着させた接触材３が充填されている生物ろ過槽からな
る処理槽２を有し、接触材３の間には、光触媒として二
酸化チタンが固定されている固定材４が配置され、これ
ら接触材３及び固定材４の下方には散気装置５が配置さ
れている。一方接触材３及び固定材４の上方にはランプ
６が配置されている。

【００２６】接触材３は合成樹脂製の網体からなり、そ
の両面に微生物が付着せしめられている。付着される微
生物は、処理すべき原水に応じて異なるが、ここでは一
般的な活性汚泥が使用されている。

【００２７】固定材４は合成樹脂製の板体からなり、そ
の両面に光触媒として二酸化チタンが固定されている。
二酸化チタンは白色で、例えば１０μｍの厚さに塗布さ
れている。

【００２８】微生物を付着させた接触材３と二酸化チタ
ンを担持した固定材４との配列は、図１では交互に配置
されているがこの配列に限定されるものではない。

【００２９】ランプ６は、３００ｎｍ以上の波長の光線
を放射する管状の低圧水銀ランプが使用され、放射され
た光線は水中の接触材３及び固定材４に照射される。な
おランプは、水中にも、あるいは水中だけに設けて接触
材３及び固定材４を照射してもよい。

【００３０】処理すべき汚水や上水等の原水は、導入口
２ｂから処理槽２内に導入され、接触材３や固定材４が
水中に没するような高さまで入れられる。原水は処理槽
２内で微生物を付着させた接触材３と接触して生物処理
される。生物処理は３００ｎｍ以上、殊に３００ｎｍ〜
５００ｎｍの波長の光線（可視光線）が接触材３に照射
されることにより微生物が活性化し、促進される。

【００３１】また、ランプ６から放射された３００ｎｍ
以上、殊に３６０ｎｍ〜４５０ｎｍの波長の光線（紫外
線）が二酸化チタンが固定されている固定材４の面に照
射されると光化学処理が行われる。即ち二酸化チタンが
光励起され水中の酸素が活性酸素、さらに過酸化水素に
なり、一方水中のＯＨイオンはＯＨラジカルイオンにな
る。これら活性酸素、過酸化水素及びＯＨラジカルイオ
ン等の強い酸化力により、原水中の汚染物質が酸化分解
される。

【００３２】生物処理及び光化学処理は散気装置からの
酸素の供給により活発に行われる。処理の終った処理水
は排出口２ｃから排出される。なお、処理槽の大きさ、
接触材及び固定材の大きさや個数、間隔、接触材に付着
される微生物の種類、光触媒の種類、ランプの容量や個
数は、処理すべき原水の量や、性状等の条件により適宜
選択される。

【００３３】

【実施例２】図２において実施例２の水処理装置１０
は、処理槽２を有し処理槽２内は、生物及び光化学処理
区域１１と紫外線照射区域１２とに分けられている。生
物及び光化学処理区域１１では、実施例１と同様に微生
物を付着させた接触材３と、二酸化チタンが固定されて
いる固定材４とが縦方向に平行に多数配置され、接触材
３及び固定材４の上方にはランプ６が配置されている。

【００３４】一方、紫外線照射区域１２では、紫外線ラ
ンプ１３が水中に配置されている。紫外線ランプ１３は
防水形のジャケットに収容され、この紫外線ランプ１３
には１８５ｎｍ及び２５４ｎｍの波長の紫外線を含む波
長の紫外線を放射するようなランプが使用される。

【００３５】生物及び光化学処理区域１１と紫外線照射
区域１２との間は、隔壁１４により仕切られ、紫外線ラ
ンプ１３からの１８５ｎｍ及び２５４ｎｍの波長の紫外
線が生物及び光化学処理区域１１の接触材３に照射され
て微生物が死滅するのを防ぐ。隔壁１４の紫外線ランプ
１３に面する側面及び処理槽２の紫外線ランプ１３に面
する側面２ａには二酸化チタンが塗布固定されている。
また紫外線照射区域１２の下方には散気装置１５が配置
されている。

【００３６】生物及び光化学処理区域１１で実施例１と
同様に生物及び光化学処理された水は、さらに紫外線照
射区域１２で殺菌及び光化学処理される。即ち紫外線照
射区域１２では１８５ｎｍ及び２５４ｎｍの波長の紫外
線による殺菌処理が行われる。また紫外線ランプ１３か
ら放射された紫外線が二酸化チタンが塗布されている面
に照射されると、二酸化チタンが光励起され水中の酸素
が活性酸素になりさらに過酸化水素になり、一方水中の
ＯＨイオンはＯＨラジカルになる。これらの強い酸化力
により、生物処理区域では処理できなかった物質が酸化
分解される。

【００３７】なお紫外線照射区域１２の下方に配置され
ている散気装置１５からは空気乃至酸素が供給されてい
るので、紫外線照射区域１２での酸化分解が促進される
と共に、処理槽２内で原水を循環せしめ、生物及び光化
学処理区域での溶存酸素量を増やして、生物処理も促進
させる。生物処理、光化学処理及び殺菌処理された処理
水は排出口２ｃから排出される。

【００３８】なお散気装置１５は、実施例１と同様に生
物及び光化学処理区域１１の下にも、あるいは生物及び
光化学処理区域１１の下にだけ設けてもよい。

【００３９】

【実施例３】図３の水処理装置２０は、図２の実施例２
の水処理装置１０の処理槽２に蓋２１を配置してなるよ
うな構造を有し、蓋２１は鋼板やＦＲＰ製でその内面、
即ちランプ６に面する側の面に光触媒として二酸化チタ
ンが塗布されている。

【００４０】蓋２１を設けることにより原水自体から発
生する臭気や、散気装置１５から供給された空気乃至酸
素と共に上昇する処理過程で生ずる臭気が、大気中に放
散するのを防止する。蓋２１内に滞留する臭気成分は、
ランプ６からの光線が蓋２１の内面に塗布されている二
酸化チタンに照射されることにより生ずる光化学作用に
より酸化分解されて脱臭され、排気口２２から排気され
る。

【００４１】生物及び光化学処理区域１１、紫外線照射
区域１２での作用は実施例２と同様である。なお、蓋２
１は、実施例１又は２の処理槽１に設けることもでき
る。

【００４２】

【実施例４】図４において実施例４の水処理装置３０
は、処理槽２を有し処理槽２内は、生物処理区域３１と
紫外線照射区域３２とに分けられている。生物処理区域
３１では微生物を付着させた接触材３が縦方向に平行に
多数配置されている。また紫外線照射区域３２は、実施
例２及び３と同様に隔壁１４により生物処理区域３１か
ら区画され、ジャケット内に収納された紫外線ランプ１
３が水中に配置されている。隔壁１４の紫外線ランプ１
３に面する側面及び処理槽２の紫外線ランプ１３に面す
る側２ａには二酸化チタンが塗布固定されている。また
紫外線照射区域３２の下方には散気装置１５が配置され
ている。

【００４３】生物処理区域３１では、実施例１の生物及
び光化学処理のうち、生物処理だけが行われ、紫外線照
射区域３２では、実施例２及び３の紫外線照射区域１２
と同様な処理が行われる。

【００４４】

【実施例５】図５の実施例５の水処理装置４０は、水路
４１に直接設置されるタイプのもので、水路の途中に、
微生物を付着させた接触材３や、二酸化チタンが固定さ
れた固定材４が立てた状態で平行に多数配置され、これ
らの上方にはランプ６が配置されている。従って水は水
路４１を図５の前後方向に流れている状態で生物処理及
び光化学処理される。ランプは水中又は水中と水面より
上方の両方に設けてもよい。また脱臭のため、内面に二
酸化チタンを塗布した蓋をランプ６を覆うように、水路
の上にかぶせてもよい

【００４５】

【試験例】図２の装置を用いて夏季、秋季及び冬季の各
期間に以下の条件でそれぞれ３回処理性能試験を行っ
た。なお試験条件は次の通りである。原水は河川水、処
理量１リットル／秒、生物及び光化学処理区域１１の容
量１．６ｍ³ 、接触材充填容量１．２ｍ³ 、ひも状の接
触材を使用しその長さは１８０ｍ 、二酸化チタン面積
２．５ｍ² 、紫外線照射区域１２の容量０．６ｍ³ 、生
物及び光化学処理区域１１には出力６５Ｗの軟質ガラス
製管からなる低圧水銀ランプ３本を使用、また紫外線照
射区域１２には出力６５Ｗの石英ガラス製管からなる紫
外線ランプ２本を使用、散気空気量５０リットル／分。
試験結果を表１〜３（夏季）、表４〜６（秋季）、表７
〜９（冬季）に示す。

【００４６】

【表１】

【００４７】

【表２】

【００４８】

【表３】

【００４９】

【表４】

【００５０】

【表５】

【００５１】

【表６】

【００５２】

【表７】

【００５３】

【表８】

【００５４】

【表９】

【００５５】表１〜９から、水温の低下、ＢＯＤ、ＣＯ
Ｄ、ＳＳ等の変動にもかかわらず、処理水は安定した水
質を確保していることがわかる。特に大腸菌の除去率は
９６％以上であり大半は大腸菌群数１０００未満であ
る。河川水、ことに河口付近の河川水のＣＯＤは処理が
難しいとされているが、本発明の水処理装置ではほぼ５
０％以上の除去率が確保されている。

【００５６】またケルダ−ル窒素（Ｋｊ−Ｎ）の分解及
びアンモニアの硝化が進行し、厳冬期の４〜５℃におい
ても５０％以上の硝化が確保されており、本発明の水処
理装置がいかに強い酸化力を有しているかがわかる。

【００５７】

【発明の効果】本発明の水処理装置は、処理槽内の水中
に、微生物を付着させた接触材と、光触媒が固定されて
いる固定材と、散気装置とが配置されると共に、接触材
及び固定材に３００ｎｍ以上の波長の光線を照射するラ
ンプが処理槽の水中及び／又は水面より上方に配置さ
れ、生物処理と光触媒の光化学処理により水を浄化する
ので、生物処理と光触媒の光化学処理の相乗効果により
効率的に水の浄化ができ、維持管理が簡単で、管理費が
あまりかからない。

【００５８】また紫外線照射区域を併設することによ
り、生物処理又は生物処理と光触媒の光化学処理では処
理できない、殺菌処理が可能となりで、水質を高めるこ
とができる。

【００５９】水路の途中に生物処理と光触媒による光化
学処理を行なう箇所を設けることにより、処理槽を設置
する場所がないような箇所でも水処理装置を設けること
ができ、設備費も比較的少なくてすむ。

【００６０】処理槽や水路を、内面に光触媒が固定され
ている蓋で覆うことにより光触媒の光化学作用により脱
臭が行なわれ、臭気の大気への放散が防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示す図。

【図２】実施例２を示す図。

【図３】実施例３を示す図。

【図４】実施例４を示す図。

【図５】実施例５を示す図。

【符号の説明】

１ 水処理装置 ２ 処理槽 ２ａ 側面 ２ｂ 導入口 ２ｃ 排出口 ３ 接触材 ４ 固定材 ５ 散気装置 ６ ランプ １０ 水処理装置 １１ 生物及び光化学処理区域 １２ 紫外線照射区域 １３ 紫外線ランプ １４ 隔壁 １５ 散気装置 ２０ 水処理装置 ２１ 蓋 ２２ 排気口 ３０ 水処理装置 ３１ 生物処理区域 ３２ 紫外線照射区域 ４０ 水処理装置 ４１ 水路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】処理槽内の水中に、微生物を付着させた接
   触材と、光触媒が固定されている固定材と、散気装置と
   が配置されると共に、接触材及び固定材に３００ｎｍ以
   上の波長の光線を照射するランプが処理槽の水中及び／
   又は水面より上方に配置され、生物処理と光触媒の光化
   学処理により水を浄化することを特徴とする水処理装
   置。
2. 【請求項２】処理槽内に、生物及び光化学処理区域と、
   紫外線照射区域とが設けられ、生物及び光化学処理区域
   では、微生物を付着させた接触材と、光触媒が固定され
   ている固定材とが水中に配置されていると共に、接触材
   及び固定材に３００ｎｍ以上の波長の光線を照射するラ
   ンプが水中及び／又は水面より上方に配置され、一方、
   紫外線照射区域では紫外線ランプと、紫外線ランプに面
   する側に光触媒が固定されている固定材とが水中に配置
   され、さらに生物及び光化学処理区域及び／又は紫外線
   照射区域の水中に散気装置が配置されていることを特徴
   とする水処理装置。
3. 【請求項３】処理槽内に、生物処理区域と、紫外線照射
   区域とが設けられ、生物処理区域では、微生物を付着さ
   せた接触材が水中に配置され、一方、紫外線照射区域で
   は紫外線ランプと、紫外線ランプに面する側に光触媒が
   固定されている固定材とが水中に配置され、さらに生物
   処理区域及び／又は紫外線照射区域の水中に散気装置が
   配置されていることを特徴とする水処理装置。
4. 【請求項４】水路の途中の水中に、微生物を付着させた
   接触材と、光触媒が固定されている固定材とが配置さ
   れ、その箇所の水中及び／又は水面より上方に、３００
   ｎｍ以上の光線を接触材及び固定材に照射するランプが
   配置されていることを特徴とする水処理装置。
5. 【請求項５】内面に光触媒が固定されている蓋がランプ
   を含めて処理槽又は水路を覆うようにかぶせられている
   ことを特徴とする請求項１、２又は４のいずれか一つに
   記載の水処理装置。