KR20080105003A

KR20080105003A - 액체 처리 장치 및 액체 처리 방법

Info

Publication number: KR20080105003A
Application number: KR20080050282A
Authority: KR
Inventors: 가즈유키 야마사키; 가즈미 츄조; 고지 이와타; 마사키 가타오카
Original assignee: 샤프 가부시키가이샤
Priority date: 2007-05-29
Filing date: 2008-05-29
Publication date: 2008-12-03
Also published as: CN101314491A; US20080296229A1; JP2008296073A; KR101028983B1; CN101314491B; JP4490456B2

Abstract

이 액체 처리 장치는, 제 1 자력 나노 버블 발생기 (51) 가 설치된 원수조 (1) 와 제 2 자력 나노 버블 발생기 (52) 가 설치된 처리 수조 (62) 를 구비한다. 제 1 자력 나노 버블 발생기 (51) 는 자기 활수기 (12), 마이크로 버블 발생부 (8), 제 1 기체 전단부 (6), 제 2 기체 전단부 (4) 를 가지고, 제 2 자력 나노 버블 발생기 (52) 는 자기 활수기 (48), 마이크로 버블 발생부 (46), 제 1 기체 전단부 (43), 제 2 기체 전단부 (41) 를 갖는다. 원수조 (1), 처리 수조 (62) 내에, 자기 활수기 (12, 48) 에 의해 자력을 작용시킨 물에 발생시킨 나노 버블인 자력 나노 버블류 (3, 40) 가 발생하고, 자력이 갖는 전기 에너지에 관련되는 라디칼과 나노 버블이 갖는 라디칼의 상승 효과에 의해, 난분해성의 유기물 등을 분해할 수 있게 된다.

Description

액체 처리 장치 및 액체 처리 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING LIQUID}

본 발명은, 액체 처리 방법 및 액체 처리 장치에 관한 것으로서, 일례로서 유기 불소 화합물을 함유하고 있는 액체의 액체 처리 방법 및 액체 처리 장치에 관한 것이다.

유기 불소 화합물은 화학적으로 안정된 물질이다. 이 유기 불소 화합물은, 특히, 내열성 및 내약품성의 관점에서 우수한 성질을 갖는 점에서, 계면 활성제, 반사 방지막 등 산업용 재료로서 널리 사용되고 있다.

그러나, 상기 유기 불소 화합물은 화학적으로 안정된 물질이기 때문에 미생물이 분해되기 어렵다. 유기 불소 화합물은, 미생물이 분해되기 어려우므로, 환경 중에 방출되면 환경 오염의 문제로 되고 있다. 예를 들어, 상기 유기 불소 화합물로서의 퍼플루오로옥타술폰산 (PFOS) 이나 퍼플루오로옥탄산 (PFOA) 은 생태계에서의 분해가 진행되지 않는 점에서 생태계에 대한 영향이 염려되고 있다. 즉, 이 퍼플루오로옥타술폰산 (PFOS) 이나 퍼플루오로옥탄산 (PFOA) 은 화학적으로 안정적이기 때문에, 열분해시키기 위해서는, 약 1000℃ 이상의 고온을 필요로 하는 한편, 종래의 미생물이나 종래의 광 촉매 등에 의한 처리에서는 분해가 매우 곤란하다.

즉, 유기 불소 화합물에 있어서의 화학 구조식인 탄소와 불소의 결합은 안정되어 있으므로, 강산 중에서도 분해되지 않는다. 그러므로, 환경 중에 방출되어 전 세계를 떠돌아, 결국에는 전 세계의 모든 생물에 농축되어 왔다. 예를 들어, 일례로서 북극곰, 바다 표범, 고래로부터도 검출되어, 국제적 환경 오염으로서 문제시되고 있다.

그러나, 유기 불소 화합물은 안정적인 화학 물질이므로, 미생물에 의한 분해가 곤란하여, 함유하고 있는 액체를 1000℃ 이상에서 소각하는 것 외에는 처리 방법은 존재하지 않는다.

이 소각에 의한 방법은, 종래, 유기 불소 화합물의 유일한 처분 방법이지만, 액체 양이 많은 경우에는, 연료도 많이 사용되고, 이산화탄소의 증가에 의한 지구 온난화의 문제도 있어 합리적인 처리 방법은 아니다.

또, 수돗물, 지하수 등의 유기 불소 화합물을 처리할 필요가 있으나, 합리적이고 또한 경제적인 처리 방법이 존재하지 않는 것이 현 상황이다. 즉, 수도물, 지하수 등의 유기 불소 화합물 처리 방법으로서, 급속 여과, 활성탄 흡착의 수처리 방법도 존재하지만, 유기 불소 화합물의 분해는 전혀 기대할 수 없다.

또, 통상적인 급속 여과, 활성탄 흡착의 수처리 방법은, 흡착 후 활성탄의 교체가 필요하고, 그 작업의 수고와 재생을 위한 러닝 코스트의 증가라는 과제가 있다. 특히, 유기 불소 화합물 함유 배수를 통상적인 급속 여과, 활성탄 흡착 의 배수처리 방법으로 처리한 경우, 활성탄의 교체가 빈번하여 러닝 코스트가 높아지는 과제가 있었다.

그런데, 종래, 나노 버블을 이용한 방법 및 장치로는, 일본 공개특허공보 2004-121962호에 기재되어 있는 것이 있다. 여기에서, 이 방법 및 장치는, 나노 버블이 갖는 부력의 감소, 표면적의 증가, 표면 활성의 증대, 국소 고압장의 생성, 정전 분극의 실현에 의한 계면 활성 작용 및 살균 작용 등의 특성을 활용하고 있다. 이 방법 및 장치는, 그것들의 작용을 서로 관련시켜, 오염 성분의 흡착 기능, 물체 표면의 고속 세척 기능, 및, 살균 기능을 향상시키도록 하고 있다. 그리고, 각종 물체를 고기능, 저환경 부하로 세정하여, 오탁수의 정화를 실시하도록 되어 있다.

또, 종래, 나노 기포를 생성하는 방법으로는, 일본 공개특허공보 2003-334548호에 기재되어 있는 것이 있다.

이 방법은, 액체 중에 있어서, 액체의 일부를 분해 가스화하는 공정, 액체 중에서 초음파를 인가하는 공정, 또는, 액체의 일부를 분해 가스화하는 공정 및 초음파를 인가하는 공정으로 구성되어 있다.

또, 종래, 오존 마이크로 버블을 이용하는 폐수의 처리 장치로는, 일본 공개특허공보 2004-321959호에 기재되어 있는 것이 있다.

이 처리 장치는, 오존 발생 장치로부터 생성된 오존 가스를 마이크로 나노 버블 발생 장치에 공급함과 함께, 처리조의 하부로부터 빼낸 폐액을 가압 펌프를 통하여 마이크로 나노 버블 발생 장치에 공급하고 있다. 또, 생성된 오존 마이 크로 버블을 가스 분출 파이프의 개구부로부터 처리조 내의 폐수 중으로 통기(通氣) 하고 있다.

그러나, 상기 서술한 나노 버블이나 오존 마이크로 버블을 이용하는 방법을 사용해도, 상기 과제를 해결하는 데에는 이르지 않았다.

그래서, 본 발명의 과제는, 유기 불소계 화합물 등의 난분해성 유기물을 효과적으로 분해 처리할 수 있는 액체 처리 방법 및 액체 처리 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 액체 처리 장치는, 액체에 자계를 작용시키는 자계 발생부와, 상기 자계를 작용시킨 액체에 나노 버블을 발생시키는 나노 버블 발생기를 구비한다.

본 발명의 액체 처리 장치에 의하면, 자력이 갖는 전기 에너지에 관계되는 라디칼과 나노 버블이 갖는 라디칼의 상승 효과에 의해, 액체를 강력하게 산화 분해할 수 있다. 즉, 액체를, 자계와 나노 버블에 의해 처리하면 자력선과 나노 버블의 상승 효과에 의해, 불안정한 프리라디칼이, 나노 버블만으로 처리했을 경우에 비해 현격하게 많이 발생하는 것으로 판명되었다. 불안정한 프리라디칼에는, 다른 분자로부터 전자를 빼앗아 안정화하고자 하는 기능이 있다. 따라서, 불안정한 프리라디칼이 현격하게 많이 발생함으로써, 난분해성의 유기 불소 화합물 (일례로서 PFOS (퍼플루오로옥타술폰산), PFOA (퍼플루오로옥탄산)) 을 산화 분해하는 것이 가능해진다.

또, 일 실시형태의 액체 처리 장치에서는, 상기 자계 발생부는, 자석의 N 극 과 S 극 사이에 자력선을 방출하고, 상기 N 극과 S 극 사이에 상기 액체를 통과시켜 상기 액체에 자기를 작용시키는 자력 활성기이다.

이 실시형태의 액체 처리 장치에 의하면, 자력 활성기가 갖는 상기 자석에 의해 액체에 자력선을 작용시켜, 자력이 갖는 전기 에너지에 의해 라디칼을 발생시킬 수 있다.

또, 일 실시형태의 액체 처리 장치에서는, 상기 나노 버블 발생기는, 마이크로 버블 발생부와, 이 마이크로 버블 발생부에서 발생한 마이크로 버블을 전단하여 나노 버블을 생성하는 기체 전단부를 갖는다.

이 실시형태의 액체 처리 장치에 의하면, 마이크로 버블 발생부에서 발생한 마이크로 버블을 기체 전단부에서 전단함으로써, 나노 버블을 생성할 수 있다.

또, 일 실시형태의 액체 처리 장치에서는, 상기 기체 전단부는, 제 1 기체 전단기와 이 제 1 기체 전단기 후단의 제 2 기체 전단기를 포함하고 있다.

이 실시형태의 액체 처리 장치에 의하면, 상기 기체 전단부는, 제 1 기체 전단기와 이 제 1 기체 전단기 후단의 제 2 기체 전단기로 기포를 전단하므로, 나노 버블을 확실하게 효율적으로 생성할 수 있다.

또, 일 실시형태의 액체 처리 장치에서는, 상기 자계 발생부와 나노 버블 발생기를 갖는 제 1 자력 나노 버블 발생기가 설치된 원액조와,

상기 원액조로부터 나노 버블 함유 액체가 도입되는 급속 여과기와,

상기 급속 여과기로부터의 처리액이 도입되는 활성탄 흡착탑과,

상기 급속 여과기 또는 상기 활성탄 흡착탑의 적어도 일방으로부터의 처리액 이 도입됨과 함께 상기 자계 발생부와 나노 버블 발생기를 갖는 제 2 자력 나노 버블 발생기가 설치된 처리조를 구비한다.

이 실시형태의 액체 처리 장치에 의하면, 자력을 작용시킨 액체에 발생시킨 나노 버블 (자력 나노 버블) 은, 액체 중에 길게 지속되므로, 급속 여과기나 활성탄 흡착탑에도 지속하여 존재하고, 이 자력 나노 버블이 갖는 산화 작용을 급속 여과기나 활성탄 흡착탑 중에서도 발휘함으로써, 액체를 산화 처리할 수 있다.

또, 일 실시형태의 액체 처리 장치에서는, 도입되는 액체가 물이다.

이 실시형태의 액체 처리 장치에 의하면, 각종 물을 자석 나노 버블로 산화 처리할 수 있다.

또, 일 실시형태의 액체 처리 장치에서는, 도입되는 액체가 상수 (上水) 이다.

이 실시형태의 액체 처리 장치에 의하면, 상수로서의 수도물 중의 난분해성 물질 (환경 호르몬, 트리할로메탄, 각종 난분해성 계면 활성제 등) 을 산화 처리하여, 안전한 상수로 할 수 있다.

또, 일 실시형태의 액체 처리 장치에서는, 도입되는 액체가 배수이다.

이 실시형태의 액체 처리 장치에 의하면, 배수 중의 난분해성 물질 (환경 호르몬, 각종 난분해성 계면 활성제 등) 을 산화 처리하여, 수질을 향상시킬 수 있다.

또, 일 실시형태의 액체 처리 장치에서는, 도입되는 액체가 유기 불소 화합물 함유 배수이다.

이 실시형태의 액체 처리 장치에 의하면, 상기 배수에 함유되는, 난분해성인 유기 불소 화합물을 경제적으로 처리할 수 있다.

또, 일 실시형태의 액체 처리 장치에서는, 도입되는 액체가 배수처리 후의 처리수, 공업 용수, 음료수, 욕조수 중 어느 하나이다.

이 실시형태의 액체 처리 장치에 의하면, 배수처리 후의 처리수, 공업 용수, 음료수, 욕조수를 확실하게 고도로 처리할 수 있어, 재이용률을 개선할 수 있다.

또, 일 실시형태의 액체 처리 장치에서는, 상기 마이크로 버블 발생부를 갖는 기액 순환 혼합 펌프를 갖고, 상기 기액 순환 혼합 펌프의 흡입 배관에 상기 자력 활성기를 부착한다.

이 실시형태의 액체 처리 장치에 의하면, 자력 활성기에 의해 자력을 작용시킨 액체에, 마이크로 버블 발생부에 의해 마이크로 버블을 발생시키고, 또한 이 마이크로 버블을 전단하여 나노 버블을 발생시킨다. 이로써, 자력을 작용시킨 나노 버블 함유 액체를 발생시킬 수 있어, 자력 나노 버블을 갖는 액체를 제조할 수 있다.

또, 일 실시형태의 액체 처리 장치에서는, 상기 원액조에 목탄이 충전되어 있다.

이 실시형태의 액체 처리 장치에 의하면, 상기 원액조에서 발생시킨 자력 나노 버블에 의해 활성화시킨 미생물을 목탄에 번식시킬 수 있다. 또, 자력 나노 버블이 목탄의 작은 구멍에 비집고 들어가, 목탄이 흡착한 유기물을 산화 분해할 수 있다. 또, 목탄에 번식된 미생물에 의한 미생물 처리는, 급속 여과기나 활 성탄 흡착탑에 대한 전처리되어, 급속 여과기나 활성탄 흡착탑에 대한 유기물 부하를 저감시킬 수 있다.

또, 일 실시형태의 액체 처리 장치에서는, 상기 원액조에 활성탄이 충전되어 있다.

이 실시형태의 액체 처리 장치에 의하면, 원액조에서 발생시키는 자력 나노 버블이 갖는 (1) 프리라디칼에 의한 산화 작용, (2) 활성탄에 번식된 미생물의 활성화 작용, (3) 활성탄이 흡착한 액체 성분의 분해 작용, (4) 활성탄 표면의 세정 작용 등을 기대할 수 있다. 이들의 작용에 의해, 처리액질 향상 및 활성탄의 교환까지의 수명을 연장할 수 있다.

또, 일 실시형태의 액체 처리 장치에서는, 상기 원액조에 띠 형상 폴리염화비닐리덴 충전물이 충전되어 있다.

이 실시형태의 액체 처리 장치에 의하면, 원액조에 있어서 발생시킨 자력 나노 버블에 의해 활성화시킨 미생물을 띠 형상 폴리염화비닐리덴 충전물에 번식시킬 수 있다. 또, 띠 형상 폴리염화비닐리덴 충전물에 번식한 미생물에 의한 처리는, 급속 여과기나 활성탄 흡착탑에 대한 전처리가 되어, 급속 여과기나 활성탄 흡착탑에 대한 유기물 부하를 저감시킬 수 있다.

또, 일 실시형태의 액체 처리 장치에서는, 상기 처리조에 계면 활성제가 첨가된다.

이 실시형태의 액체 처리 장치에 의하면, 상기 처리조에, 소량의 분해성이 양호한 계면 활성제를 첨가함으로써, 상기 처리조에 있어서 다량의 자력 나노 버블 을 제조할 수 있고, 급속 여과기나 활성탄 흡착탑의 역세(逆洗) 를 단시간에, 또한 효율적으로 실시할 수 있다.

또한, 계면 활성제를 첨가하는 것은, 계면 활성제에 의한 오염을 진행시키는 것과 같이 생각할 수 있지만, 미생물 분해성이 양호한 계면 활성제도 많이 시판되고 있음으로써, 다량의 나노 버블을 제조하는 경우에는, 분해성이 양호한 계면 활성제의 첨가는 유효하게 된다. 환경 오염에서 문제가 되고 있는 계면 활성제는, 유기 불소 화합물 등의 난분해성 계면 활성제이다.

또, 일 실시형태의 액체 처리 장치에서는, 상기 원액조 내의 액체의 산화 환원 전위를 계측하는 제 1 산화 환원 전위계와,

상기 처리조의 액체의 산화 환원 전위를 계측하는 제 2 산화 환원 전위계와,

상기 제 1, 제 2 의 산화 환원 전위계가 계측한 산화 환원 전위를 나타내는 제 1, 제 2 의 신호가 입력됨과 함께 상기 입력된 신호에 기초하여 제어 신호를 상기 제 1, 제 2 의 자력 나노 버블 발생기에 출력하고 상기 제 1, 제 2 의 자력 나노 버블 발생기의 운전을 온 오프 제어하는 산화 환원 전위 조절계를 구비한다.

이 실시형태의 액체 처리 장치에 의하면, 원액조에서의 산화 환원 전위와 처리조에서의 산화 환원 전위에 기초하여 제 1, 제 2 의 자력 나노 버블 발생기의 운전을 온 오프 제어하므로, 원액조와 처리조에서의 액체의 성상, 액질에 맞추어, 제 1 자력 나노 버블 발생기와 제 2 자력 나노 버블 발생기의 운전을 제어할 수 있다.

즉, 각 조 (원액조와 처리조) 에 있어서, 자력 나노 버블의 발생량과 산화 환원 전위가 상관 관계에 있고, 상기 산화 환원 전위 조절계가 출력하는 제어 신호 에 의해, 제 1 자력 나노 버블 발생기와 제 2 자력 나노 버블 발생기의 운전이 온 오프 제어된다. 즉, 상기 산화 환원 전위 조절계는 자동 제어에 의해, 각 조에 유입되는 액체의 액질에 맞는 자력 나노 버블 발생량을 제어할 수 있다. 또, 역세 공정에서의 액질에 합치되는 자력 나노 버블 발생량을 제어할 수 있다. 이와 같이, 제 1, 제 2 의 자력 나노 버블 발생기의 운전을 제어함으로써, 각 조에 있어서, 자력 나노 버블량을 최적량으로 제어하는 것이 가능해진다.

또, 일 실시형태의 액체 처리 장치에서는, 상기 원액조에 상기 제 1 자력 나노 버블 발생기가 복수 대 설치되고,

상기 처리조에 상기 제 2 자력 나노 버블 발생기가 복수 대 설치되고,

상기 원액조 내의 액체의 산화 환원 전위를 계측하는 제 1 산화 환원 전위계와,

상기 제 1, 제 2 의 산화 환원 전위계가 계측한 산화 환원 전위를 나타내는 제 1, 제 2 의 신호가 입력됨과 함께 상기 입력된 신호에 기초하여 제어 신호를 상기 복수 대의 제 1, 제 2 의 자력 나노 버블 발생기에 출력하고, 상기 제 1, 제 2 의 자력 나노 버블 발생기의 운전 대수를 제어하는 산화 환원 전위 조절계를 구비한다.

이 실시형태의 액체 처리 장치에 의하면, 원액조에서의 산화 환원 전위와 처리조에서의 산화 환원 전위에 기초하여 제 1, 제 2 의 자력 나노 버블 발생기의 운전 대수를 제어하므로, 원액조와 처리조에서의 액체의 성상, 액질에 맞추어, 제 1 및 제 2 자력 나노 버블 발생기의 운전을 제어할 수 있다. 즉, 각 조 (원액조와 처리조) 에 있어서, 자력 나노 버블의 발생량과 산화 환원 전위가 상관 관계에 있고, 상기 산화 환원 전위 조절계가 출력하는 제어 신호에 의해, 제 1 및 제 2 자력 나노 버블 발생기의 운전 대수를 제어할 수 있다. 이와 같이, 산화 환원 전위 조절계가 각 조의 산화 환원 전위에 기초하는 자동 제어를 실시함으로써, 제 1, 제 2 의 자력 나노 버블 발생기의 운전 대수를 제어하여, 각 조에 유입되는 액체의 액질에 맞는 자력 나노 버블 발생량을 제어할 수 있다. 또, 역세 공정에서의 액질에 합치한 자력 나노 버블 발생량을 제어할 수 있다. 이와 같이, 제 1, 제 2 의 자석 나노 버블 발생기의 운전 대수를 제어함으로써, 각 조에 있어서, 자력 나노 버블량을 최적량으로 제어하는 것이 가능해진다.

또, 일 실시형태의 액체 처리 방법은, 자계 중에 액체를 통과시키고, 상기 자계를 통한 액체에 나노 버블을 발생시키는 것을 특징으로 하고 있다.

이 실시형태의 액체 처리 방법에 의하면, 자력이 갖는 전기 에너지에 관계하는 라디칼과 나노 버블이 갖는 라디칼의 상승 효과에 의해, 액체를 강력하게 산화 분해할 수 있다. 즉, 액체를 자계와 나노 버블에 의해 처리하면, 자력선과 나노 버블의 상승 효과에 의해, 불안정한 프리라디칼이, 나노 버블만으로 처리했을 경우에 비해 현격하게 많이 발생하는 것으로 판명되었다. 그리고, 이 현격하게 많이 발생한 불안정한 프리라디칼은, 다른 분자로부터 전자를 빼앗아, 안정화하고자 하는 기능으로부터, 난분해성의 유기 불소 화합물을 산화 분해하는 것이 판명되었다.

또, 일 실시형태의 액체 처리 방법은, 자계 발생부와 나노 버블 발생기가 순서대로 접속된 자력 나노 버블 발생기에 액체를 통과시켜, 자력 나노 버블 함유 액체를 생성한다.

이 실시형태의 액체 처리 방법에 의하면, 자력 나노 버블 발생기에 액체를 통과시켜 자력 나노 버블 함유 액체를 생성함으로써, 상기 서술한 바와 같이 난분해성의 유기 불소 화합물을 산화 분해할 수 있다.

또, 일 실시형태의 액체 처리 방법에서는, 상기 나노 버블 발생기는, 마이크로 버블 발생부와, 이 마이크로 버블 발생부에서 발생한 마이크로 버블을 전단하여 나노 버블을 생성하는 기체 전단부를 갖는다.

이 실시형태의 액체 처리 방법에 의하면, 마이크로 버블 발생부에서 발생한 마이크로 버블을 기체 전단부에서 전단함으로써, 나노 버블을 생성할 수 있다.

또, 일 실시형태의 액체 처리 방법에서는, 상기 자계를 통과시킴과 함께 나노 버블을 발생시킨 액체를 활성탄 흡착탑에서 처리한다.

이 실시형태의 액체 처리 방법에 의하면, 자력 나노 버블이 갖는 (1) 프리라디칼에 의한 산화 작용, (2) 활성탄에 번식한 미생물의 활성화 작용, (3) 활성탄이 흡착한 액체 성분의 분해 작용, (4) 활성탄 표면의 세정 작용 등을 기대할 수 있다. 이들의 작용에 의해, 처리 액질의 향상 및 활성탄의 교환까지의 수명 연장을 달성할 수 있다.

또, 일 실시형태의 액체 처리 방법에서는, 역세정 액체에 나노 버블을 함유시킨 나노 버블 함유 역세정 액체 혹은 상기 나노 버블 함유 역세정 액체에 자계를 작용시킨 자력 나노 버블 함유 역세정 액체로 상기 활성탄 흡착탑을 역세정한다.

이 실시형태의 액체 처리 방법에 의하면, 상기 자력 나노 버블이 갖는 상기 (1)∼(4) 의 산화, 활성화, 분해, 세정 작용에 의해, 활성체 흡착탑의 역세정의 능력을 향상시킬 수 있고, 처리 액질의 향상 및 활성탄의 교환까지의 수명 연장을 달성할 수 있다.

또, 일 실시형태의 액체 처리 방법에서는, 상기 자계를 통과시킴과 함께 나노 버블을 발생시킨 액체를 여과기 혹은 여과조로 여과한다.

이 실시형태의 액체 처리 방법에 의하면, 나노 버블 또는 자력 나노 버블이 갖는 (1) 프리라디칼에 의한 산화 작용, (2) 여과재 표면의 세정 작용 등을 기대할 수 있다.

또, 일 실시형태의 액체 처리 방법에서는, 역세정 액체에 나노 버블을 함유 시킨 나노 버블 함유 역세정 액체 혹은 상기 나노 버블 함유 역세정 액체에 자계를 작용시킨 자력 나노 버블 함유 역세정 액체에서 상기 여과기 혹은 여과조를 역세정한다.

이 실시형태의 액체 처리 방법에 의하면, 나노 버블 또는 자력 나노 버블이 갖는 (1) 프리라디칼에 의한 산화 작용, (2) 여과재 표면의 세정 작용 등에 의해, 여과기 혹은 여과조를 역세정하는 능력의 향상을 기대할 수 있다.

본 발명의 액체 처리 장치에 의하면, 자력이 갖는 전기 에너지에 관련되는 라디칼과 나노 버블이 갖는 라디칼의 상승 효과에 의해, 액체를 강력하게 산화 분해할 수 있다. 즉, 액체를 자계와 나노 버블에 의해 처리하면 자력선과 나노 버블의 상승 효과에 의해, 불안정한 프리라디칼이, 나노 버블만으로 처리했을 경우에 비해 현격하게 많이 발생하는 것이 판명되었다. 불안정한 프리라디칼에는, 다른 분자로부터 전자를 빼앗아 안정화하고자 하는 기능이 있다. 따라서, 불안정한 프리라디칼이 현격하게 많이 발생함으로써, 난분해성의 유기 불소 화합물을 산화 분해하는 것이 가능해진다.

본 발명은 이하의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 더욱 충분히 이해할 수 있을 것이다. 첨부한 도면은 설명만을 위한 것으로서, 본 발명을 제한하는 것은 아니다.

발명의 상세한 설명

이하, 본 발명을 도시한 실시형태에 의해 상세하게 설명한다.

(제 1 실시형태)

도 1 은 본 발명의 액체 처리 장치의 제 1 실시형태를 모식적으로 나타내는 도면이다.

부호 1 은, 원수조이며, 처리해야 할 액체로서의 물이 도입된다. 또한, 이 물로는, 상수, 지하수, 재이용수, 배수, 공업 용수, 음료수, 욕조수 등이 해당된다. 이 원수조 (1) 에는, 제 1 자력 나노 버블 발생기 (51) 가 설치되어 있다. 이 제 1 자력 나노 버블 발생기 (51) 는, 흡입 배관 (14) 에 접속된 자계 발생부로서의 자기 활수기 (12) 와, 자기 활수기 (12) 에 흡입 배관 (11) 으로 접속된 마이크로 버블 발생부 (8) 를 갖는 기액 혼합 순환 펌프 (10) 를 구비한다. 또, 제 1 자력 나노 버블 발생기 (51) 는, 기액 혼합 순환 펌프 (10) 에 접속된 제 1 기체 전단부 (6) 와, 배관 (5) 에서 제 1 기체 전단부 (6) 에 접속된 제 2 기체 전단부 (4) 를 갖는다. 또, 마이크로 버블 발생부 (8) 에는, 공기 취입 배관 (13) 이 접속되고, 이 공기 취입 배관 (13) 에 전동 니들 밸브 (7) 가 장착되어 있다.

이 제 1 자력 나노 버블 발생기 (51) 는, 원수조 (1) 에 도입된 물을 흡입 배관 (14) 으로부터 자기 활수기 (12) 에 도입하여, 상기 물에 자계를 작용시키고, 이 자계를 작용시킨 물에 마이크로 버블 발생부 (8) 에서 마이크로 버블을 발생시키고, 추가로 제 1, 제 2 의 기체 전단부 (4, 6) 에 의해 상기 마이크로 버블을 전단하여 제 2 의 기체 전단부 (4) 로부터 자력 나노 버블에 의한 자력 나노 버블류 (3) 를 발생하고 있다. 또한, 자력 나노 버블이란, 자력을 작용시킨 액체에 발생시킨 나노 버블을 말한다.

원수조 (1) 내에 자력 나노 버블이 토출됨으로써, 원수조 (1) 내의 물에 자력 나노 버블에서 기인하는 불안정한 프리라디칼이 발생한다. 이 프리라디칼은, 자신이 안정화되기 위해서 상기 물에 함유되는 오탁 물질 중의 전자를 빼앗아, 피처리수 중의 오탁 물질을 산화시킨다. 그 결과, 피처리수가 산화 처리된다. 또, 자력 나노 버블은 피처리수 중에 길게 지속됨으로써, 피처리수에 함유되게 된다.

그리고, 전동 밸브 (15) 가 열림과 함께 전동 밸브 (16) 가 닫힘의 조건하에서, 원수조 (1) 에 설치되어 있는 원수조 펌프 (2) 를 운전함으로써, 피처리수를 원수조 (1) 로부터 전동 밸브 (15) 와 배관 (18) 을 경유하여 급속 여과기 (19) 에 도입되고 있다.

급속 여과기 (19) 에는, 석탄계의 여과재로서의 안트라사이트가 충전되어 있다. 이 급속 여과기 (19) 의 목적은, 피처리수의 부유 물질의 여과이다. 그리고, 급속 여과기 (19) 를 나온 피처리수는, 전동 밸브 (21, 25) 및 전동 밸브 (27) 를 경유하여 제 1 활성탄 흡착탑 (29) 에 도입되고, 계속해서, 전동 밸브 (31 및 28) 를 경유하여 제 2 활성탄 흡착탑 (30) 에 도입된다.

상기 동작의 조건으로는, 전동 밸브 (21) 가 열림, 전동 밸브 (25) 가 열림, 전동 밸브 (27) 가 열림, 전동 밸브 (31) 가 열림, 전동 밸브 (28) 가 열림, 전동 밸브 (32) 가 열림, 전동 밸브 (36) 가 열림인 한편, 전동 밸브 (22) 가 닫힘, 전동 밸브 (24) 가 닫힘, 전동 밸브 (63) 가 닫힘, 전동 밸브 (64) 가 닫힘, 전동 밸브 (35) 가 닫힘의 조건이다. 이들의 구체적 제어는, 제어반 (도시 생략) 내의 시퀸서 (도시 생략) 에 의해, 자동적으로 실시된다.

그리고, 제 1 활성탄 흡착탑 (29), 및 제 2 활성탄 흡착탑 (30) 에는 활성탄이 충전되어 있으므로, 피처리수 중의 유기물이 활성탄에 흡착 처리된다. 활성탄의 종류로는, 여기에서는 일례로서 입자 형상 야자 껍질 활성탄을 채용하였다. 석탄계의 활성탄도 판매되고 있지만, 과거의 실적으로부터 입자 형상 야자 무늬 활성탄을 채용하였다. 단, 활성탄의 종류는, 액체의 내용이나 예비 실험에 의해 최종적으로 결정하면 된다.

그리고, 제 1 활성탄 흡착탑 (29), 및 제 2 활성탄 흡착탑 (30) 에 피처리수 를 통수하는 운전을 계속하고 있으면, 활성탄에 미생물이 자연스럽게 번식한다. 여기에서, 피처리수 중에 자력 나노 버블을 함유하고 있으므로, 제 1 활성탄 흡착탑 (29) 이나 제 2 활성탄 흡착 (30) 내에 번식하고 있는 미생물을 보다 강력하게 활성화시켜, 활성탄이 흡착한 유기물을 생물학적으로 분해 처리할 수 있다. 특히, 자력 나노 버블은 마이크로 버블보다 훨씬 피처리수 중에 길게 지속되므로, 제 2 활성탄 흡착탑 (30) 에 도달할 때까지 지속하고, 활성탄에 번식한 미생물을 강력하게 활성화시켜 활성탄이 흡착한 유기물을 합리적으로 분해 처리한다.

또, 자력 나노 버블은, 프리라디칼을 발생시킴으로써, 미생물을 활성화함과 함께, 피처리수 중의 유기물도 산화 처리하여, 피처리수 중의 유기물 농도를 저감화시키는 작용도 있다. 또, 상기 서술한 바와 같이, 활성탄이 물리적으로 흡착한 피처리수 중의 유기물을, 활성탄에 번식한 미생물이 분해 처리함으로써, 활성탄이 자동적으로 재생된 상태가 되어, 이른바 생물 활성탄의 상황이 된다.

또한, 생물 활성탄은, 상수의 원수를 정화하는 경우 등의 유입 유기물 부하가 적은 경우에는 종래부터 존재하고 있었지만, 유기물 부하가 많은 배수에서는 생물 활성탄의 현상은 드물었다. 이에 대하여, 자력 나노 버블을 함유한 피처리수의 경우에는, 정화 능력이 현격하게 증가하고 있음으로써, 생물 활성탄의 현상, 즉 활성탄의 자동 재생이 발생하게 된다.

또, 상기 서술한 바와 같이, 피처리수 중에 자력 나노 버블을 함유하고 있으면, 자력 나노 버블은 피처리수 중의 유기물을 산화하면서, 활성탄 중을 통과하므로, 활성탄의 유기물에 의해 활성탄끼리가 폐색하는 것이 대부분 없어지는 현상이 있다.

다음으로, 활성탄의 역세정에 대해 설명한다. 이 역세정은, 업계에서는 역세라고 하기 때문에 이후, 역세라고 표현한다. 활성탄의 통수(通水) 를 길게 실시하고 있는 경우나, 피처리수의 유기물 농도가 상승했을 때에, 제 1 활성탄 흡착탑 (29) 및 제 2 활성탄 흡착탑 (30) 의 저항, 즉 압력 손실이 증가된다. 그 경우에는, 제 1 활성탄 흡착탑 및 제 2 활성탄 흡착탑 (30) 을 역세한다. 각 전동 밸브는, 통수와 역세에 의하여, 그 열림과 닫힘의 조건이 상이하다.

제 1 활성탄 흡착탑 (29) 및 제 2 활성탄 흡착탑 (30) 의 역세 작업은, 원수조 펌프 (2) 를 정지시키고, 활성탄 흡착탑 역세 펌프 (37) 를 운전시켜 실시한다. 역세정의 시간은, 활성탄의 통수 저항의 정도에 따라서도 상이하지만, 일반적으로 10 분간에서 20 분간의 범위이다.

이 역세 작업에서는, 활성탄 흡착탑 역세 펌프 (37) 부근의 전동 밸브 (35)를 열림으로 하고, 역세수 저장조 (도시 생략) 에 배관 (23) 으로 접속되는 전동 밸브 (24) 를 열림으로 하였다. 보다 상세한 전동 밸브 조작은, 전동 밸브 (21) 를 닫힘으로 하고, 전동 밸브 (25) 를 열림으로 하고, 전동 밸브 (27) 를 열림으로 하고, 전동 밸브 (31) 를 열림으로 하고, 전동 밸브 (28) 를 열림으로 하고, 전동 밸브 (32) 를 열림으로 하고, 전동 밸브 (36) 를 닫힘으로 하고, 전동 밸브 (22) 를 닫힘으로 하고, 전동 밸브 (24) 를 열림으로 하고, 전동 밸브 (63) 를 열림으로 하고, 전동 밸브 (64) 를 열림으로 하고, 전동 밸브 (35) 를 열림으로 하였다. 이들 전동 밸브의 개폐 조건은, 2 탑 동시 역세의 경우이다. 단, 1 탑씩 역세하는 경우도 있다. 이 경우에는, 각 전동 밸브를 1 탑씩 역세하는 경우에 맞는 개폐 조건으로 하면 된다. 또한, 도 1 에 있어서, 26, 33, 34 는 배관이다.

그리고, 활성탄의 역세를 하기 전에, 처리 수조 (62) 에 저장되어 있는 역세수를 준비한다. 제 1 활성탄 흡착탑 (29) 이나 제 2 활성탄 흡착탑 (30) 의 역세수 및 급속 여과기 (19) 의 역세수에 자력 나노 버블을 함유시킨 예는 종래에는 존재하지 않는다. 제 1 활성탄 흡착탑 (29) 이나 제 2 활성탄 흡착탑 (30) 의 역세수 및 급속 여과기 (19) 의 역세수에 자력 나노 버블을 함유시키면, 나노 버블이 본래 갖는 세정력에 의해, 여과제 표면의 세정 효과가 증가하여, 역세 시간을 단축할 수 있다.

상기 처리 수조 (62) 에는, 활성탄 흡착탑 역세 펌프 (37) 와, 급속 여과기 역세 펌프 (38) 가 설치되어 있다. 이 활성탄 흡착탑 역세 펌프 (37) 에 의해, 역세량을 조정함으로써, 제 1 활성탄 흡착탑 (29) 과 제 2 활성탄 흡착탑 (30) 을 동시에 역세하는 것도 가능하다. 나아가서는, 1 탑씩 단독으로 역세하는 것도 가능하다. 이들의 역세 조건은, 액체의 내용이나 운전 상황에 의해 결정하면 된다.

한편, 급속 여과기 (19) 의 역세는, 급속 여과기 역세 펌프 (38) 를 운전함과 함께 배관 (20) 에 접속된 전동 밸브 (22) 를 열림으로 하고, 전동 밸브 (21) 를 닫힘으로 하고, 배관 (18) 에 접속된 전동 밸브 (15) 를 열림으로 하고, 배관 (17) 에 접속된 전동 밸브 (16) 를 열림으로 하는 조건에서, 시퀀서 (도시 생략) 에 의해 자동적으로 실시한다. 이 역세의 개시는, 급속 여과기 (19) 의 압력 손실이 설정 이상으로 되었을 경우에 실시하거나, 혹은, 미리 타이머에 의해 설정해 두어 역세를 실시하는 것 중 어느 하나를 선정할 수 있다. 어느 하나를 실시할지의 선정은, 액체의 수질 등에 따라 결정하면 된다. 나아가서는, 상기 압력 손실의 설정과 타이머 설정의 2 개의 조건 중의 어느 하나의 조건이 만족되었을 때에, 역세를 실시하는 시스템으로 할 수도 있다. 이들의 조건 설정은 케이스 바이 케이스로 선정하면 된다.

또한, 제 1 활성탄 흡착탑 (29) 과 제 2 활성탄 흡착탑 (30) 의 역세의 개시 조건에 대해서도, 상기 급속 여과기 (19) 의 역세의 개시 조건과 동일한 조건에서 개시할 수 있다.

다음으로, 처리 수조 (62) 에 있어서의 역세수의 생성 등에 대해 구체적으로 설명한다. 이 처리 수조 (62) 에는, 제 2 자력 나노 버블 발생기 (52) 가 설치되어 있다. 이 제 2 자력 나노 버블 발생기 (52) 는, 흡입 배관 (50) 에 접속된 자계 발생부로서의 자기 활수기 (48) 와, 이 자기 활수기 (48) 에 흡입 배관 (49) 으로 접속된 마이크로 버블 발생부 (46) 를 갖는 기액 혼합 순환 펌프 (47) 를 구비한다. 또, 이 제 2 자력 나노 버블 발생기 (52) 는, 기액 혼합 순환 펌프 (47) 에 접속된 제 1 기체 전단부 (43) 와, 배관 (42) 에서 제 1 기체 전단부 (43) 에 접속된 제 2 기체 전단부 (41) 를 갖는다. 또, 마이크로 버블 발생부 (46) 에는, 공기 취입 배관 (44) 이 접속되고, 이 공기 취입 배관 (44) 에 전동 니들 밸브 (45) 가 장착되어 있다.

이 처리 수조 (62) 에는, 제 1 활성탄 흡착탑 (29) 이나 제 2 활성탄 흡착탑 (29) 으로부터의 피처리수가, 배관 (33, 34) 및 전동 밸브 (36) 가 장착된 배관 (39) 을 경유하여 도입된다.

상기 제 2 자력 나노 버블 발생기 (52) 는, 제 2 기체 전단부 (41) 로부터 처리 수조 (62) 내에 자력 나노 버블을 토출하여, 자력 나노 버블류 (40) 를 발생시키고 있다. 처리 수조 (62) 내에 자력 나노 버블이 토출됨으로써, 처리 수조 (62) 내의 피처리수에 자력 나노 버블에서 기인하는 불안정한 프리라디칼이 발생한다. 이 프리라디칼은, 자체적으로 안정화되기 위해서 상기 피처리수 중의 오탁 물질 중의 전자를 빼앗아, 피처리수 중의 오탁 물질을 산화한다. 그 결과, 피처리수가 산화 처리된다. 또, 자력 나노 버블은 수중에 길게 지속됨으로써, 역세수에 함유되게 된다. 또한, 자력 나노 버블이란, 자력을 작용시킨 액체에 발생시킨 나노 버블을 말한다.

이렇게 하여, 역세수에 자력 나노 버블이 함유됨으로써, 역세시에 급속 여과기 (19) 의 여과재의 폐색에 대해, 세정 효과를 효과적으로 발휘하게 된다. 또, 제 1 활성탄 흡착탑 (29) 및 제 2 활성탄 흡착탑 (30) 의 활성탄의 폐색에 대해, 효과적으로 세정 효과를 발휘하게 된다. 또, 그 결과, 역세 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

다음으로, 자력 나노 버블에 대해 설명한다.

자력 나노 버블의 설명으로서, 처음에, 제 1 자력 나노 버블 발생기 (51) 와 제 2 자력 나노 버블 발생기 (52) 를 설명하게 되는데, 먼저 처음에 나노 버블 발 생기를 설명하고, 다음에, 추가된 자력 발생부로서의 자기 활수기에 대해 설명한다. 또, 나노 버블 발생기에 대해서도, 제 1 자력 나노 버블 발생기 (51) 와 제 2 자력 나노 버블 발생기 (52) 에 있어서의 2 개의 나노 버블 발생기가 존재하지만, 원리는 공통이다. 따라서, 제 1 자력 나노 버블 발생기 (51) 를 구성하는 나노 버블 발생기의 메커니즘을 설명한다. 이 나노 버블 발생기는, 기액 혼합 순환 펌프 (10), 마이크로 버블 발생부 (8), 제 1 기체 전단부 (6), 제 2 기체 전단부 (4), 전동 니들 밸브 (7) 와 그것들을 연결하는 배관으로 구성되어 있다.

상기 나노 버블 발생기에 있어서, 나노 버블은, 크게는, 제 1 단계와 제 2 단계를 거쳐 제조된다.

제 1 단계에 대해 간단하게 설명한다. 마이크로 버블 발생부 (8) 에 있어서, 유체 역학적으로 압력을 제어하고, 부압 형성 부분으로부터 기체를 흡입하여, 고속 유체 운동시키고, 부압부를 형성하여, 마이크로 버블을 발생시킨다. 보다 알기 쉽고 간단하게 설명하면, 물과 공기를 효과적으로 자급 혼합 용해하고, 압송함으로써, 마이크로 버블 백탁수를 제조하는 것이 제 1 단계이다.

계속해서, 제 2 단계에 대해 간단하게 설명한다. 제 1 기체 전단부 (6) 와 제 2 전단부 (4) 에 있어서, 고속 유체 운동시켜, 부압부를 형성하고, 마이크로 버블을 발생시켜, 제 1 기체 전단부 (6) 와 제 2 기체 전단부 (4) 에, 액체 배관을 통해서 도입하고, 유체 운동으로서 전단함으로써, 마이크로 버블로부터 나노 버블을 발생시키게 된다.

다음으로, 상기 제 1 단계와 제 2 단계를 보다 상세하게 설명한다.

(나노 버블 발생기에 있어서의 제 1 단계)

상기 나노 버블 발생기에 사용하고 있는 기액 혼합 순환 펌프 (10) 는, 일례로서 양정(楊程) 40m 이상 (즉, 4kg/㎠ 의 고압) 의 고양정의 펌프이다. 즉, 마이크로 버블 발생부 (8) 를 갖는 기액 혼합 순환 펌프 (10) 는, 많은 경우에 고양정의 펌프이며, 또한 토크가 안정되어 있는 2 폴의 것을 선정하는 것이 필요하게 된다. 또한, 펌프에는, 2 폴의 것과 4 폴의 것이 있고, 2 폴의 펌프가 4 폴의 것보다 토크가 안정되어 있다. 또, 기액 혼합 순환 펌프 (10) 는 압력의 제어가 필요하고, 이 고양정 펌프의 회전수를 회전수 제어기 (일반적으로는 인버터로 불리고 있다) 로 목적에 있던 압력으로 하고 있다. 이렇게 하여, 목적에 부합되는 압력에 의해, 버블 사이즈가 일정해진 마이크로 버블을 제조할 수 있다.

여기에서, 마이크로 버블 발생부 (8) 를 갖는 기액 혼합 순환 펌프 (10) 의 마이크로 버블 발생의 메커니즘을 기재한다.

마이크로 버블 발생부 (8) 에 있어서, 마이크로 버블을 발생시키기 위해서, 먼저 액체 및 기체의 혼상 선회류를 발생시켜, 마이크로 버블 발생부 (8) 의 중심부에 고속 선회시키는 기체 공동부를 형성한다. 다음으로, 이 기체 공동부를 압력으로 회오리 형상으로 가늘게 하여, 보다 고속으로 선회하는 회전 전단류를 발생시킨다. 이 기체 공동부에 기체로서의 공기 (탄산 가스의 경우도 있다) 를, 마이너스압 (부압) 을 이용하여, 자동적으로 공급시킨다. 또한 절단, 분쇄하면서 혼상류를 회전한다. 이 절단, 분쇄는, 장치 출구 부근에 있어서의 내외의 기액 2상 유체의 선회 속도 차에 의해 발생한다. 그 때의 회전 속도는, 500∼ 600 회전/초이다.

즉, 마이크로 버블 발생부 (8) 에 있어서, 유체 역학적으로 압력을 제어함으로써, 부압 형성 부분으로부터 기체를 흡입하고, 고양정 펌프로 고속 유체 운동시켜, 부압부를 형성하여, 마이크로 버블을 발생시킨다. 보다 알기 쉽고 간단하게 설명하면, 고양정 펌프로 물과 공기를 효과적으로 자급 혼합 용해시켜 압송함으로써, 마이크로 버블 백탁수를 제조하는 것이 제 1 단계이다. 또한, 기액 혼합 순환 펌프 (10) 의 운전은, 시퀸서 (도시 생략) 의 신호에 의해 설정되고 있다. 마이크로 버블 발생부 (8) 의 내부 형상은, 예를 들어 타원형이며, 최대 효과의 형상은, 완전한 원 형태이며, 더욱 내부 마찰을 작게 하기 위해서 경면 마무리로 하고 있다. 또, 유체의 선회 난류를 제어하기 위해서, 마이크로 버블 발생부 (8) 의 내부에 홈 깊이 0.3mm∼0.6mm, 홈 폭 0.8mm 이내의 홈을 형성하고 있다.

(나노 버블 발생기에서의 제 2 단계)

마이크로 버블 발생부 (8) 를 갖는 기액 혼합 순환 펌프 (10) 에서 발생시킨 마이크로 버블을, 제 1 기체 전단부 (6) 에 액체 배관을 통해서 압송할 때, 제 1 기체 전단부 (6) 와 제 2 기체 전단부 (4) 에 있어서는, 제 1 단계 후 더욱 배관 사이즈를 가늘게 하고 있음과 함께, 고속 유체 운동시켜, 회오리 형상으로 가늘게 하여, 보다 고속으로 선회하는 회전 전단류를 발생시킨다. 따라서, 마이크로 버블로부터 나노 버블이 발생됨과 함께, 초고온의 극한 반응장이 형성된다.

여기에서, 제 1 기체 전단부 (6) 와 제 2 기체 전단부 (4) 의 2 개의 기체 전단부를 구성하고 있는 이유는, 나노 버블량을 보다 많이 발생시키기 때문이다. 기체 전단부를 2 단계로 구성함으로써, 기체 전단부를 1 단계로 구성하는 것보다, 나노 버블량을 다량으로 생성할 수 있기 때문이다. 이렇게 하여, 초고온의 극한 반응장이 형성되면, 국부적으로 고온 고압 상태가 되어, 불안정한 프리라디칼이 다량으로 생겨, 동시에 열을 발생시킨다.

또한, 제 1 기체 전단부 (6) 와 제 2 기체 전단부 (4) 는 스테인리스제인 것이 일반적이며, 그 형상은 타원형이거나, 바람직하게는 완전한 원 형태이다. 또, 제 1 기체 전단부 (6) 와 제 2 기체 전단부 (4) 에는 작은 구멍이 뚫려 있는데, 그 토출 직경은 4mm∼9mm 가 최적이다.

다음으로, 상기 서술한 제 1 단계에서의 「고속 유체 운동」에 대해 설명한다. 마이크로 버블 발생부 (8) 에 있어서, 마이크로 버블을 발생시키기 위해서, 먼저, 「고속 유체 운동」으로서, 펌프의 임펠러라고 불리는 날개를 초고속으로 회전시키고, 액체 및 기체의 혼상 선회류를 발생시켜, 마이크로 버블 발생부 (8) 의 중심부에 고속 선회시키는 기체 공동부를 형성시킨다. 다음으로, 이 공동부를 압력으로 회오리 형상으로 가늘게 하여, 보다 고속으로 선회하는 회전 전단류를 발생시킨다. 이 공동부에 기체로서의 공기 (탄산 가스의 경우도 있다) 를 자급 (自給) 시킨다. 또한 공동부를 절단, 분쇄하면서 혼상류를 회전한다. 이 절단, 분쇄는, 마이크로 버블 발생 장치의 출구 부근에 있어서의 내외의 기액 2 상 유체의 선회 속도차에 의해 발생한다. 또, 회전 속도는, 500∼600 회전/초인 것이 판명되어 있다.

또, 마이크로 버블 발생부 (8) 를 구성하는 금속의 두께가 얇으면, 기액 혼 합 순환 펌프 (10) 가 운전됨으로써 진동이 발생하고, 유체 연동 에너지가, 진동으로서 외부로 전파되어 빠져나가고, 그것이 필요한 고속 유동 운동 즉, 고속 선회와 전단 에너지를 저하시킨다. 이 때문에, 마이크로 버블 발생부 (8) 를 구성하는 금속의 두께는, 일례로서 6mm∼12mm 로 하고 있다.

다음으로, 상기 제 2 단계에 있어서의 「유체 운동으로서 전단하는 것」에 대해 설명한다. 마이크로 버블 발생부 (8) 를 갖는 기액 혼합 순환 펌프 (10) 에서 발생시킨 마이크로 버블을, 제 1 기체 전단부 (6) 와 제 2 기체 전단부 (6) 에 액체 배관을 통해서 압송할 때에, 제 1 기체 전단부 (6) 와 제 2 기체 전단부 (4) 에 있어서는, 상기 제 1 단계 후, 또한 배관 사이즈를 가늘게 하고, 또한 고속 유체 운동시켜, 회오리 형상으로 가늘게 한 것보다 고속으로 선회하는 회전 전단류를 발생시킨다.

다음으로, 상기 제 2 단계에 있어서의 「부압 형성 부분」에 대해 설명한다. 「부압 형성 부분」이란, 장치 출구 부근에 있어서의 내외의 기액 2 상 유체의 선회 속도차에 의해 발생한다. 상기 서술한 바와 같이, 회전 속도는 500∼600 회전/초이다. 또, 「부압부」에 대해 설명한다. 「부압부」란, 기체 액체 혼합물 중에서, 주위와 비교하여 압력이 작은 영역을 의미한다.

이상이, 제 1 자력 나노 버블 발생기 (51) 에 있어서의 나노 버블 발생기의 메커니즘이다. 제 2 자력 나노 버블 발생기 (52) 에 있어서의 나노 버블 발생기의 원리는 제 1 자력 나노 버블 발생기 (51) 에 있어서의 나노 버블 발생기와 동일한 내용이다.

다음으로, 제 1 자력 나노 버블 발생기 (51) 및 제 2 자력 나노 버블 발생기 (52) 에 있어서의 자계 발생부로서의 자기 활수기 (12, 48) 가 발생하는 자력에 대해 설명한다. 자기 활수기 (12, 48) 가 발생하는 자력은, 자석의 N 극과 S 극 사이에, 액체를 통과시킴으로써, 액체에 자력을 부여하는 내용이다. 액체에 자력을 부여하는 기기의 일례로서 자기 활수기를 채용하였다. 액체는, 자기 활수처리 즉 자력이 주어지면, 액체의 분자 덩어리 (클러스터) 는, 세분화되어 1/10 정도의 크기가 되는 것으로 알려져 있다. 이 때에, 동시에 자력의 영향을 받아, 액체 분자 중의 산소 분자나 수소 분자 등의 결합 각도가 통상적인 각도로부터 다양한 각도로 변화되어 원래 상태로 되돌아오고자 하는 중에, 격렬한 스핀 운동을 시작한다. 이 스핀 운동에 의해, 공기 중의 산소나 원적외선이 액체 중에 취입되고, 액체에서의 살균 작용이 발생한다. 그 결과, 액체는, 클러스터 (덩어리) 가 작고, 분자의 운동이 활발해지고, 또한 산소 분자와 원적외선을 많이 함유한 상태가 되고, 미생물 농도가 낮은 경우에는 살균 효과를 나타낸다. 반대로, 미생물 농도가 고농도인 경우에는 미생물의 활성화에 유효해진다. 이 현상은, 마이크로 버블이나 나노 버블과 동일한 현상이다.

또, 자력에 의해, 수분자에 전기 에너지의 작용을 부여함으로써, 강력한 활성 물질인 라디칼이 발생한다. 이 라디칼은, 불안정하기 때문에, 안정화하기 위해서 전자를 빼앗아 안정화하고자 한다. 그 때에, 산화 작용을 나타내게 된다. 이 산화 작용은 물속의 유기물에 대한 처리가 된다.

따라서, 자력과 나노 버블을 조합함으로써, 미생물이 적은 상황에서의 살균 성의 증가, 미생물이 고농도인 조건에서의 미생물의 강력한 활성화 (이 현상은 마이크로 버블이나 나노 버블과 동일한 현상) 가 발생하여, 여과기 (19) 나 활성탄 흡착탑 (29, 30) 에 있어서의 여과재의 세정이 강력하게 실시된다. 특히, 활성탄 흡착탑 (29, 30) 에 있어서는, 활성탄에 대한 유기물의 흡착과 활성탄에 번식한 미생물의 번식과 활성화에 의해, 흡착 물질의 미생물 분해가 강력하게 실시되고, 활성탄이 마치 자동 재생된 상태가 되어, 각종 액체에 대한 생물 활성탄이 된다. 이 생물 활성탄은, 활성탄이 흡착한 유기물을 활성탄에 번식한 미생물이 분해 처리되어 마치 자동 재생된 상태가 된다.

이 제 1 실시형태에서는, 일례로서, 상기 제 1 의 활성탄 흡착탑 (29), 전동 밸브 (31), 전동 밸브 (28), 제 2 의 활성탄 흡착탑 (30), 전동 밸브 (32) 를 경유한 처리수는, 배관 (34), 전동 밸브 (36), 배관 (39) 을 경유하여, 처리 수조 (62) 에 도입된다. 이 처리 수조 (62) 에서는, 전술한 자력 나노 버블에서 기인하여, 불안정한 프리라디칼이 현격하게 많이 발생함으로써, 처리수에 유기 불소 화합물 등의 난분해성의 유기물이 함유되어 있어도 분해 가능해진다.

또한, 제 1, 제 2 의 자력 나노 버블 발생기 (51, 52) 에 있어서의 나노 버블 발생기는, 시판되고 있는 것을 채용할 수 있지만, 메이커를 한정하는 것은 아니다. 구체적 일례로는, 주식회사 쿄와 기설 (機設) 의 상품 (구체적 상품명 바비다스 HYK형) 을 채용할 수 있다. 또, 자기 활성기 (12, 48) 로는, 일례로서 주식회사 B·C·O 의 상품 (구체적 상품명 BCO 하피네스 BK형) 을 채용하였다.

자기 활성기 (12, 48) 로서의 상품명 BCO 하피네스 BK형의 N 극와 S 극 사이 의 거리는 30mm 이하로 구성하였다. 또, N 극과 S 극의 자석의 총 중량이 60kg 이 되도록 구성하였다. 이 상품명 BCO 하피네스 BK형의 자기 활성기는, 배관 내의 물의 흐름에 대해, 수직 방향으로 자력선이 가해지도록 자석이 배치되어 있다. 또, 이 BK형의 자기 활성기에서는, 상기 자력선 중을 물이 흐르면, 프레밍의 법칙에 의해, 미약한 전류가 발생한다. 이 미약 전류의 작용으로, 수분자끼리의 결합이 붕괴되어, 클러스터 (분자 덩어리) 가 세분화된다. 또, 상기 BK형의 자기 활성기에서는, 물을 세분화하여, 산소를 흡수하는 작용을 높이고, 외기로부터 대량의 산소를 흡수하기 때문에, 용존 산소량을 높일 수 있다.

여기에서, 3 종류의 버블에 대해 설명한다.

(i) 통상적인 버블 (기포) 은 수중을 상승하여, 결국 표면에서 팡 터져 소멸한다

(ⅱ) 마이크로 버블은, 그 발생시에 있어서, 직경이 10∼수 10 미크론 (㎛)의 미세 기포이고, 발생 후에 수축 운동에 의해 일부 마이크로 나노 버블로 변화된다.

(ⅲ) 나노 버블은, 마이크로 버블보다 더 작은 수백 nm 이하의 직경을 갖는 버블 (대표적으로는 직경이 1 미크론 이하의 100∼200nm) 이고 언제까지나 수중에 존재하는 것이 가능한 버블로 알려져 있다.

그리고, 마이크로 나노 버블이란, 마이크로 버블과 나노 버블이 혼합된 버블로 설명할 수 있다.

(제 2 실시형태)

다음으로, 도 2 에, 본 발명의 액체 처리 장치의 제 2 실시형태를 나타낸다. 이 제 2 실시형태는, 전술한 제 1 실시형태에서는 원수조 (1) 에 도입되는 물이, 이 제 2 실시형태에서는 상수로 치환되어 있는 점이 제 1 실시형태와 상이하다. 따라서, 이 제 2 실시형태에서는, 전술한 제 1 실시형태와 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여 상세 설명을 생략하고, 전술한 제 1 실시형태와 상이한 부분을 설명한다.

이 제 2 실시형태에서는, 물의 일례로서의 상수가 원수조 (1) 에 도입되고 있다. 최근, 상수인 수도물 중에 난분해성의 유기 불소 화합물이 검출된 것이 보고되었다. 검출된 유기 불소 화합물로는 미량이지만, 유기 불소 화합물은 미량이어도 그 성상, 인체에 있어서의 축적성, 농축성, 난분해성에서 판단하여, 매우 큰 과제이며, 또 문제이기도 하다.

그래서, 이 제 2 실시형태에서는, 상수 중의 유기 불소 화합물을 처리하는 내용이다. 즉, 이 제 2 실시형태의 액체 처리 설비는, 정수장에 설치하는 설비가 된다.

이 제 2 실시형태에 의하면, 상수 중의 유기 불소 화합물을 자력 나노 버블로 효율적으로 분해하고, 분해되지 않은 유기 불소 화합물은, 최종적으로는 활성탄에 흡착시켜 흡착 후의 활성탄을 취출하고, 다른 장소에 반입하여 1000℃ 이상에서 소각 처리하면, 처리 처분의 방법이 확립된다.

또, 활성탄에 번식한 미생물을 자력 나노 버블에 의해 활성화하고, 활성탄에 흡착된 유기 불소 화합물의 일부가 분해되는 현상도 발생한다. 이 경우에는, 유기 불소 화합물이 비교적 미생물 분해 용이한 유기 불소 화합물인 경우이다. 어느 경우나, 자력 나노 버블에 의한 (1) 산화 분해, (2) 활성탄 흡착, (3) 활성탄 흡착 후에는, 미생물에 의한 분해가 실시되고, (4) 최후에는 흡착 후의 활성탄은 취출하여 소각 처리하게 된다.

(제 3 실시형태)

다음으로, 도 3 에, 본 발명의 액체 처리 장치의 제 3 실시형태를 나타낸다. 이 제 3 실시형태는, 전술한 제 1 실시형태에 있어서의 원수조 (1) 에 도입되는 물이, 이 제 3 실시형태에서는 배수로 치환되어 있는 점이 제 1 실시형태와 상이하다. 따라서, 이 제 3 실시형태에서는, 전술한 제 1 실시형태와 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여 상세 설명을 생략하고, 전술한 제 1 실시형태와 상이한 부분을 설명한다.

이 제 3 실시형태에서는, 전술한 제 1 실시형태에 있어서의 원수조 (1) 에 물의 일례로서의 배수가 도입되고 있다.

일반적으로 배수 중에는 각종 성분이 함유되어 있다. 특히, 배수 규제가 어려운 경우나, 배수를 재이용하는 경우에는, 급속 여과기 (19) 나 활성탄 흡착탑 (29) 의 설비를 설치하고 있다. 특히, 활성탄은, 절대량으로서의 유기물에 대한 흡착 능력을 초과하면, 성능이 급격하게 악화된다. 그리고, 활성탄 탑으로부터 활성탄을 취출하여, 다른 장소에서 재생하고, 재생 후의 활성탄을 다시 활성탄 탑에 충전시켜, 배수처리 설비를 운용하고 있다.

이에 대하여, 이 제 3 실시형태에서는, 배수 중의 유기물을 처리하는 내용이 다. 즉, 이 제 3 실시형태의 처리 설비는, 공장 등의 배수처리장에 설치하는 설비가 된다. 이 제 3 실시형태에서는, 배수 중의 유기물을 자력 나노 버블로 효율적으로 분해하고, 분해되지 않은 유기물은, 최종적으로는 활성탄에 흡착시켜 흡착 후의 활성탄을 취출하고, 다른 장소에 반입하여 1000℃ 이상에서 소각 처리함으로써, 처리 처분의 방법이 확립된다.

또, 활성탄에 번식한 미생물을 자력 나노 버블에 의해 활성화하고, 활성탄에 흡착된 유기물의 일부가 분해되는 현상도 발생한다. 이 경우에는, 유기물이, 비교적 미생물 분해 용이한 유기물인 경우이다. 어느 경우나, 자력 나노 버블에 의한 (1) 산화 분해, (2) 활성탄 흡착, (3) 활성탄 흡착 후에는, 미생물에 의한 분해가 실시되고, (4) 최후에는, 흡착 후의 활성탄은 취출하여 소각 처리하게 된다.

이 제 3 실시형태에서는, 자력 나노 버블에 의해, 활성탄에 번식하고 있는 미생물을 활성화할 수 있다. 또, 자력 나노 버블에서 기인하여 발생되는 프리라디칼에 의해, 활성탄이 흡착한 배수 중의 유기물을 산화 분해하여, 활성탄의 수명 (업계에서는 활성탄의 라이프라고 한다) 을 연장할 수 있다.

(제 4 실시형태)

다음으로, 도 4 에, 본 발명의 액체 처리 장치의 제 4 실시형태를 나타낸다. 이 제 4 실시형태는, 전술한 제 1 실시형태에 있어서의 원수조 (1) 에 도입되는 물이, 이 제 4 실시형태에서는 유기 불소 화합물 함유 배수로 치환되어 있는 점이, 전술한 제 1 실시형태와 상이하다. 따라서, 이 제 4 실시형태에서는, 전술한 제 1 실시형태와 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여 상세 설명을 생략하고, 전술한 제 1 실시형태와 상이한 부분을 설명한다.

이 제 4 실시형태에서는, 물 대신에 유기 불소 화합물 함유 배수가 원수조 (1) 에 도입되고 있다.

최근, 배수 중의 유기 불소 화합물이, 하천의 상류에서 배수되고, 하천의 정화 작용으로는 분해되지 않은 상태에서, 하류의 수도 취수구로부터 취입되어 상수가 되고 수도수에 난분해성의 유기 불소 화합물이 검출된 것이 보고되었다.

검출된 유기 불소 화합물로는 미량이지만, 유기 불소 화합물은 미량이라도 그 성상, 인체에 있어서의 축적성, 농축성, 난분해성에서 판단하여, 매우 큰 과제이며, 또 문제이기도 하다.

그래서, 피처리수로서의 유기 불소 화합물 함유 배수를 확실하게 처리할 필요가 있다. 즉, 이 제 4 실시형태에서는, 자력 나노 버블이고, 배수 중의 유기 불소 화합물을 효율적으로 산화 분해하고, 산화 분해되지 않은 유기 불소 화합물은, 최종적으로는 활성탄에 흡착시켜, 흡착 후의 활성탄을 1000℃ 이상에서 소각 처리하면, 유기 불소 화합물의 처리 처분의 방법이 확립된다.

또, 자력 나노 버블에 의해 활성화된 미생물을 활성탄에 번식시킴으로써, 이 미생물 분해 능력이 우수한 미생물에 의해, 활성탄에 흡착된 유기 불소 화합물의 일부가 분해되는 현상도 발생한다. 이 경우는 유기 불소 화합물이, 비교적, 미생물 분해가 용이한 유기 불소 화합물인 경우이다. 어느 경우나, 자력 나노 버블에 의한 (1) 산화 분해, (2) 활성탄 흡착, (3) 활성탄 흡착 후에는, 미생물에 의 한 분해가 실시되고, (4) 최후에는, 흡착 후의 활성탄은 취출하여 소각 처리한다. 또, 자력 나노 버블이 활성탄의 세부에도 들어가, 자력 나노 버블의 불안정한 산화 작용에 의해, 활성탄에 흡착된 유기 불소 화합물이 일부 분해된다.

(제 5 실시형태)

다음으로, 도 5 에, 본 발명의 액체 처리 장치의 제 5 실시형태를 나타낸다. 이 제 5 실시형태는, 전술한 제 4 실시형태에 있어서의 원수조 (1) 에 목탄이 충전되어 있는 점만이, 전술한 제 4 실시형태와 상이하다. 따라서, 이 제 5 실시형태에서는, 전술한 제 4 실시형태와 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여 상세 설명을 생략하고, 전술한 제 4 실시형태와 상이한 부분을 설명한다.

이 제 5 실시형태에서는, 원수조 (1) 에, 예를 들어 비장탄 등의 활성탄만큼 흡착 능력은 없지만, 다소 흡착 능력이 있는 목탄 (54) 이 수용 바구니 (53) 에 충전되어 있다. 이로써, 원수조 (1) 는, 활성탄 흡착탑 (29) 이나 활성탄 흡착탑 (30) 에 대한 전처리 수조가 되고, 활성탄 흡착탑 (29) 이나 활성탄 흡착탑 (30) 에 충전되어 있는 활성탄의 수명을 연장할 수 있다. 즉, 유기 불소 화합물 함유 배수 중의 유기물을 목탄 (54) 이 흡착하거나, 자력 나노 버블로 활성화한 미생물이 목탄 (54) 에 번식하여 상기 유기물을 처리하게 된다.

(제 6 실시형태)

다음으로, 도 6 에 본 발명의 액체 처리 장치의 제 6 실시형태를 나타낸다. 이 제 6 실시형태는, 전술한 제 4 실시형태에 있어서의 원수조 (1) 에, 목탄 (54) 으로 바꾸어 띠 형상의 폴리염화비닐리덴 충전물 (58) 이 충전되어 있는 점만 이, 전술한 제 4 실시형태와 상이하다. 따라서, 이 제 6 실시형태에서는, 전술한 제 4 실시형태와 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여 상세 설명을 생략하고, 전술한 제 4 실시형태와 상이한 부분을 설명한다.

이 제 6 실시형태에서는, 원수조 (1) 에, 고정 금구 (57) 에 장착된 띠 형상의 폴리염화비닐리덴 충전물 (58) 이 충전되어 있다. 따라서, 이 원수조 (1) 는, 활성탄 흡착탑 (29) 이나 활성탄 흡착탑 (30) 에 대한 전처리 수조가 되어, 활성탄 흡착탑 (29) 이나 활성탄 흡착탑 (30) 에 충전되어 있는 활성탄의 수명을 연장할 수 있다. 즉, 유기 불소 화합물 함유 배수 중의 유기물을 자력 나노 버블로 활성화한 미생물이 띠 형상의 폴리염화비닐리덴 충전물 (58) 에 번식하여, 상기 유기물을 처리하게 된다.

(제 7 실시형태)

다음으로, 도 7 에 본 발명의 액체 처리 장치의 제 7 실시형태를 나타낸다. 이 제 7 실시형태는, 전술한 제 1 실시형태에 있어서의 원수조 (1) 에 도입되는 액체가, 이 제 7 실시형태에서는 배수처리 후의 처리수로 치환되어 있는 점만이 제 1 실시형태와 상이하다. 따라서, 이 제 7 실시형태에서는, 전술한 제 1 실시형태와 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여 상세 설명을 생략하고, 전술한 제 1 실시형태와 상이한 부분을 설명한다.

이 제 7 실시형태는, 액체의 교체에 배수 처리수가 원수조 (1) 에 도입되고 있다. 따라서, 이 제 7 실시형태에서는, 배수 처리 후의 처리수를, 원수조 (1) 에 도입하고, 급속 여과기 (19), 활성탄 흡착탑 (29), 활성탄 흡착탑 (30) 에서 고 도로 처리하는 내용이다.

이 제 7 실시형태에 의해, 배수처리 후의 처리수를 고도로 처리할 수 있으므로, 처리 수조 (62) 로부터는 재이용할 수 있는 수질의 처리수가 얻어진다. 또, 방류하는 경우에 있어서도, 방류 규제가 상당히 엄격한 지역에 대응할 수 있는 수질이 된다. 재이용처로는, 각종 공장의 공정 용수, 각종 빌딩의 잡용수, 각종 공장에서의 냉각탑의 냉각수, 스크러버 용수, 배수처리 설비의 약품 용수 등이 해당된다.

(제 8 실시형태)

다음으로, 도 8 에, 본 발명의 액체 처리 장치의 제 8 실시형태를 나타낸다. 이 제 8 실시형태는, 전술한 제 1 실시형태와 비교하여, 계면 활성제 탱크 (59) 및 정량 펌프 (60) 를 새롭게 설치하여, 계면 활성제를 처리 수조 (62) 에 첨가하는 점이, 전술한 제 1 실시형태와 상이하다. 따라서, 이 제 8 실시형태에서는, 전술한 제 1 실시형태와 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여 상세 설명을 생략하고, 전술한 제 1 실시형태와 상이한 부분을 설명한다.

이 제 8 실시형태에서는, 활성탄 흡착탑 (30) 을 역세할 때에는, 배관 (33) 에 형성한 전동 밸브 (64) 를 닫힘으로 하는 한편, 전동 밸브 (35, 32) 를 열림으로 하여 활성탄 흡착탑 (30) 의 역세를 실시하고 있다. 또, 처리 수조 (62) 에, 역세 용수로서 공업 용수 등을 보급하고 있다. 그리고, 정량 펌프 (60) 를 가동시킴으로써 계면 활성제 탱크 (59) 로부터 약주 배관 (61) 을 경유하고, 계면 활성제를 처리 수조 (62) 에 첨가하여, 나노 버블의 발생 효율을 현격하게 높이고 있다. 이것은, 수질이 양호하면 나노 버블의 발생 효율이 저하되는 것에 대한 대책이며, 계면 활성제의 첨가량은 극미량의 2ppm 이하를 기준으로 한다.

그리고, 역세수에 계면 활성제가 함유되어 있으면, 활성탄의 세정 효율이 증가되어, 활성탄을 장기로 사용했을 때에 활성탄에 부착된 유기물을 효율적으로 세정할 수 있다.

또한, 활성탄 흡착탑 (29) 을 역세할 때에는, 전동 밸브 (64, 35) 를 열림으로 하는 한편, 전동 밸브 (32) 를 닫힘으로 하여 활성탄 흡착탑 (29) 의 역세를 실시할 수 있다. 또, 전동 밸브 (64 와 36) 를 열림으로 하여, 활성탄 흡착탑 (29) 으로부터의 처리수를 처리 수조 (62) 에 도입할 수 있다.

(제 9 실시형태)

다음으로, 도 9 에, 본 발명의 액체 처리 장치의 제 9 실시형태를 나타낸다. 이 제 9 실시형태는, 전술한 제 1 실시형태에 있어서의 원수조 (1) 와 처리 수조 (62) 에 ORP 계 (산화 환원 전위계) 가 설치된 점과, 산화 환원 전위 조절계 (65) 가 추가 설치되어 있는 점이 전술한 제 1 실시형태와 상이하다. 따라서, 이 제 9 실시형태에서는, 전술한 제 1 실시형태와 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여 상세 설명을 생략하고, 전술한 제 1 실시형태와 상이한 부분을 설명한다.

이 제 9 실시형태에서는, 원수조 (1) 에 설치되어 있는 ORP 계 (산화 환원 전위계) (66) 에서 계측한 원수조 (1) 내의 물의 산화 환원 전위를 나타내는 신호가, 산화 환원 전위 조절계 (65) 에 입력된다. 이 산화 환원 전위 조절계 (65) 는 상기 ORP 계 (66) 로부터 입력된 신호에 기초하여, 기액 혼합 순환 펌프 (10) 의 운전을 제어하고 있다. 또, 이 제 9 실시형태에서는, 처리 수조 (62) 에 설치되어 있는 ORP 계 (산화 환원 전위계) (67) 로 계측한 처리 수조 (62) 내의 처리수의 산화 환원 전위를 나타내는 신호가, 산화 환원 전위 조절계 (65) 에 입력된다. 이 산화 환원 전위 조절계 (65) 는, 상기 ORP 계 (67) 로부터 입력된 신호에 기초하여, 기액 혼합 순환 펌프 (47) 의 운전을 제어하고 있다.

이 제 9 실시형태에서는, 나노 버블의 발생량을 원수조 (1) 에 설치되어 있는 ORP 계 (산화 환원 전위계) (66) 와 처리 수조 (62) 에 설치되어 있는 ORP 계 (산화 환원 전위계) (67) 로부터의 신호를 산화 환원 전위 조절계 (65) 에서 받아, 기액 혼합 순환 펌프 (10) 및 기액 혼합 순환 펌프 (47) 의 운전을 제어하고 있는 내용이다. 원수조 (1) 및 처리 수조 (62) 에 있어서, 산화 환원 전위와 나노 버블의 발생량은 상관 관계에 있다. 따라서, 상기 산화 환원 전위에 기초하는 펌프 (10, 47) 의 운전 제어에 의해, 나노 버블의 발생량을 제어할 수 있다.

또한, 나노 버블은 마이너스의 전하를 갖음으로써, 마이너스의 전위를 나타낸다. 그리고, 운전 방법으로는, 온 오프 운전이 일반적이지만, 회전수 제어도 당연히 가능하다. 또, 제 1, 제 2 의 자력 나노 버블 발생기 (51, 52) 를 복수 대 구비하는 경우에는 운전 대수를 제어해도 된다.

이것에 의해, 처리 수질에 맞추어, 제 1 자력 나노 버블 발생기 (51) 와 제 2 자력 나노 버블 발생기 (52) 를 운전 제어하는 것이 가능해진다. 또, 제 1 자력 나노 버블 발생기 (51) 와 제 2 자력 나노 버블 발생기 (52) 의 운전에는, 어 느 정도의 전력을 필요로 한다. 따라서, 에너지 절약을 달성하기 위해서는, ORP 계 (산화 환원 전위계) (66) 와 ORP 계 (산화 환원 전위계) (67) 및 산화 환원 조절계 (65) 등에 의해, 필요한 때에만 제 1, 제 2 의 자력 나노 버블 발생기 (51, 52) 를 운전하는 등의 간헐 운전을 실시하는 것이 바람직하다. 또, 제 1, 제 2 의 자력 나노 버블 발생기 (51, 52) 중 제 1 자력 나노 버블 발생기 (51) 만을 운전시키는 경우에는, 전동 밸브 (36) 를 닫힘으로 함과 함께, 전동 밸브 (36A) 를 열림으로 하여 활성탄 흡착탑 (29, 30) 으로부터의 처리수를 처리 수조 (62) 를 통과하지 않고, 전동 밸브 (36A) 로부터 유출시키도록 해도 된다.

(실험예)

도 1 에 나타낸 제 1 실시형태에 기초하여, 액체 처리 장치의 실험 장치를 제작하였다. 이 실험 장치에 있어서의 원수조 (1) 의 용량을 약 4㎥ 로 하고, 급속 여과기 (4) 의 용량을 1㎥ 로 하고, 제 1 활성탄 흡착탑 (29) 의 용량 4㎥ 로 하고, 제 2 활성탄 흡착탑 (30) 의 용량을 4㎥, 처리 수조 (62) 의 용량을 8㎥ 로 하였다. 또, 제 1 자력 나노 버블 발생기 (51) 의 기액 혼합 순환 펌프의 동력을 3.7kw 로 하고, 제 2 자력 나노 버블 발생기 (52) 의 동력을 3.7kw 로 하여, 실험 장치를 제작하였다.

그리고, 유기물을 함유한 배수를 원수조 (1) 에 도입하여 1 개월동안, 시운전을 실시하였다. 그리고, 원수조 (1) 에 도입한 유입수의 TOC (전체 유기 탄소) 와 처리 수조 (62) 의 TOC 치를 측정했을 때, 원수조 (1) 에 대한 유입수가 86ppm 인 데 대해, 처리 수조 (62) 의 처리수는 8ppm 이었다.

또, 활성탄의 수명은, 일반적 수명이 3 개월인 데 대해, 본 실험 장치에서는 11 개월이었다. 또, 급속 여과기 (19), 제 1 활성탄 흡착탑 (29), 제 2 활성탄 흡착탑 (30) 의 역세 작업은 원활하게 할 수 있었다. 즉, 일반적인 역세 시간이 15 분인 데 대해, 이 실험 장치에서는 5 분에서 역세가 발생하였다. 이 5 분의 역세에 의해, 급속 여과기 (19), 제 1 활성탄 흡착탑 (29), 제 2 활성탄 흡착탑 (30) 에 있어서의 압력 손실을 회복할 수 있었다.

또, 유입수에 유기 불소 화합물 함유 배수로서, PFOS (퍼플루오로옥탄술폰산) 를 첨가하고, 운전 후의 처리 수조 (62) 의 PFOS (퍼플루오로옥탄술폰산) 을 측정하여 제거율을 구한 결과 94% 였다. 또한, PFOS 의 측정은, 주식회사 토레 리서치 센터에서 실시하고, 측정 기기는 액체 크로마토 그래프·탠덤형 질량 분석계로 측정하였다.

이상, 본 발명의 실시형태를 설명했지만, 이것은 여러 가지로 변경해도 되는 것은 분명하다. 그러한 변경은, 본 발명의 정신과 범위로부터의 일탈로 간주되어야 하는 것이 아니고, 당업자에게 자명한 변경은 모두 이하의 클레임의 범위 중에 포함되는 것이다.

도면에 있어서,

도 1 은, 본 발명의 수처리 장치의 제 1 실시형태를 모식적으로 나타내는 도면이다.

도 2 는, 본 발명의 수처리 장치의 제 2 실시형태를 모식적으로 나타내는 도면이다.

도 3 은, 본 발명의 수처리 장치의 제 3 실시형태를 모식적으로 나타내는 도면이다.

도 4 는, 본 발명의 수처리 장치의 제 4 실시형태를 모식적으로 나타내는 도면이다.

도 5 는, 본 발명의 수처리 장치의 제 5 실시형태를 모식적으로 나타내는 도면이다.

도 6 은, 본 발명의 수처리 장치의 제 6 실시형태를 모식적으로 나타내는 도면이다.

도 7 은, 본 발명의 수처리 장치의 제 7 실시형태를 모식적으로 나타내는 도면이다.

도 8 은, 본 발명의 수처리 장치의 제 8 실시형태를 모식적으로 나타내는 도면이다.

도 9 는, 본 발명의 수처리 장치의 제 9 실시형태를 모식적으로 나타내는 도면이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 원수조 4: 제 2 기체 전단부

6: 제 1 기체 전단부 8: 마이크로 버블 발생부

12, 48: 자기 활수기 51: 제 1 자력 나노 버블 발생기

52: 제 2 자력 나노 버블 발생기 62: 차리 수조

Claims

액체에 자계를 작용시키는 자계 발생부와,

상기 자계를 작용시킨 액체에 나노 버블을 발생시키는 나노 버블 발생기를 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 자계 발생부는,

자석의 N 극과 S 극 사이에 자력선을 방출하고, 상기 N 극과 S 극 사이에 상기 액체를 통해 상기 액체에 자기를 작용시키는 자력 활성기인 것을 특징으로 하는 액체 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 나노 버블 발생기는, 마이크로 버블 발생부와, 이 마이크로 버블 발생부에서 발생한 마이크로 버블을 전단하여 나노 버블을 생성하는 기체 전단부를 갖는 것을 특징으로 하는 액체 처리 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 기체 전단부는, 제 1 기체 전단기와 이 제 1 기체 전단기의 후단의 제 2 기체 전단기를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 액체 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 자계 발생부와 나노 버블 발생기를 갖는 제 1 자력 나노 버블 발생기가 설치된 원액조와,

상기 원액조로부터 나노 버블 함유 액체가 도입되는 급속 여과기와,

상기 급속 여과기로부터의 처리액이 도입되는 활성탄 흡착탑과,

상기 급속 여과기 또는 상기 활성탄 흡착탑의 적어도 일방으로부터의 처리액이 도입됨과 함께 상기 자계 발생부와 나노 버블 발생기를 갖는 제 2 자력 나노 버블 발생기가 설치된 처리조를 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

도입되는 액체가 물인 것을 특징으로 하는 액체 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

도입되는 액체가 상수인 것을 특징으로 하는 액체 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

도입되는 액체가 배수인 것을 특징으로 하는 액체 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

도입되는 액체가 유기 불소 화합물 함유 배수인 것을 특징으로 하는 액체 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

도입되는 액체가 배수처리 후의 처리수, 공업 용수, 음료수, 욕조수 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액체 처리 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 마이크로 버블 발생부를 갖는 기액 순환 혼합 펌프를 가지고,

상기 기액 순환 혼합 펌프의 흡입 배관에 상기 자력 활성기를 장착한 것을 특징으로 하는 액체 처리 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 원액조에 목탄이 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 처리 장치..
제 5 항에 있어서,

상기 원액조에 활성탄이 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 처리 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 원액조에 띠 형상 폴리염화비닐리덴 충전물이 충전되어 있는 것을 특징 으로 하는 액체 처리 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 처리조에 계면 활성제가 첨가되는 것을 특징으로 하는 액체 처리 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 원액조 내의 액체의 산화 환원 전위를 계측하는 제 1 산화 환원 전위계와,

상기 처리조의 액체의 산화 환원 전위를 계측하는 제 2 산화 환원 전위계와,

상기 제 1, 제 2 의 산화 환원 전위계가 계측한 산화 환원 전위를 나타내는 제 1, 제 2 의 신호가 입력됨과 함께 상기 입력된 신호에 기초하여 제어 신호를 상기 제 1, 제 2 의 자력 나노 버블 발생기에 출력하여 상기 제 1, 제 2 의 자력 나노 버블 발생기의 운전을 온 오프 제어하는 산화 환원 전위 조절계를 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 처리 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 원액조에 상기 제 1 자력 나노 버블 발생기가 복수 대 설치되고,

상기 처리조에 상기 제 2 자력 나노 버블 발생기가 복수 대 설치되고,

상기 원액조 내의 액체의 산화 환원 전위를 계측하는 제 1 산화 환원 전위계와,

상기 처리조의 액체의 산화 환원 전위를 계측하는 제 2 산화 환원 전위계와,

상기 제 1, 제 2 의 산화 환원 전위계가 계측한 산화 환원 전위를 나타내는 제 1, 제 2 의 신호가 입력됨과 함께 상기 입력된 신호에 기초하여 제어 신호를 상기 복수 대의 제 1, 제 2 의 자력 나노 버블 발생기에 출력하여 상기 제 1, 제 2 의 자력 나노 버블 발생기의 운전 대수를 제어하는 산화 환원 전위 조절계를 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 처리 장치.
자계 중에 액체를 통과시키고, 상기 자계를 통과시킨 액체에 나노 버블을 발생시키는 것을 특징으로 하는 액체 처리 방법.
제 18 항에 있어서,

자계 발생부와 나노 버블 발생기가 순서대로 접속된 자력 나노 버블 발생기에 액체를 통과시켜, 자력 나노 버블 함유 액체를 생성하는 것을 특징으로 하는 액체 처리 방법.
제 19 항에 있어서,

상기 나노 버블 발생기는, 마이크로 버블 발생부와, 이 마이크로 버블 발생부에서 발생한 마이크로 버블을 전단하여 나노 버블을 생성하는 기체 전단부를 갖는 것을 특징으로 하는 액체 처리 방법.
제 18 항에 있어서,

상기 자계를 통과시킴과 함께 나노 버블을 발생시킨 액체를 활성탄 흡착탑에서 처리하는 것을 특징으로 하는 액체 처리 방법.
제 21 항에 있어서,

역세정 액체에 나노 버블을 함유시킨 나노 버블 함유 역세정 액체 혹은 상기 나노 버블 함유 역세정 액체에 자계를 작용시킨 자력 나노 버블 함유 역세정 액체에 의하여 상기 활성탄 흡착탑을 역세정하는 것을 특징으로 하는 액체 처리 방법.
제 18 항에 있어서,

상기 자계를 통과시킴과 함께 나노 버블을 발생시킨 액체를 여과기 혹은 여과조에서 여과하는 것을 특징으로 하는 액체 처리 방법.
제 23 항에 있어서,

역세정 액체에 나노 버블을 함유시킨 나노 버블 함유 역세정 액체 혹은 상기 나노 버블 함유 역세정 액체에 자계를 작용시킨 자력 나노 버블 함유 역세정 액체에 의하여 상기 여과기 혹은 여과조를 역세정하는 것을 특징으로 하는 액체 처리 방법.