WO2000030982A1

WO2000030982A1 - Procede de traitement de liquide, appareil de traitement de liquide et systeme de traitement de liquide

Info

Publication number: WO2000030982A1
Application number: PCT/JP1998/005261
Authority: WO
Inventors: Toshikazu Mori; Mitsuo Tsuda
Original assignee: Proudo Co., Ltd.
Priority date: 1998-11-20
Filing date: 1998-11-20
Publication date: 2000-06-02
Also published as: US6482327B1; EP1057785A1; KR20010024864A; CN1286668A; CA2316160A1; AU1175899A

Description

明細書

液体処理方法および液体処理装置ならびに液体処理システム技術分野

本発明は液体処理方法および液体処理装置ならびに液体処理システムに係り、特に、河川や湖沼の水をはじめ畜産用排水や工業用排水等の高濃度排水、その他の水溶性有機物や微生物を含む液体を浄化するのに好適な液体処理方法および液体処理装置ならびに液体処理システムに関する。背景技術

従来から牛や豚等の糞尿を含んだ畜産用排水、あるいは洗浄液や工場廃液等の化学物質を含む工業用排水を浄化処理する方法やシステムが提案されている。

このような従来の液体処理システムについて養豚排水処理を例に説明すると、従来の養豚排水等の水処理システムは、第 2 8図に示すように、スクリーン 1 3 5等に原水を通過させて固形の浮遊物を除去するための濾過処理手段 1 3 1 と、気性微生物により水溶性有機物等を分解処理するための活性汚泥処理手段 1 3 2 と、この分解により原水から分離された水溶性有機物を沈殿させて水と沈殿物とに分離する沈殿分解処理手段 1 3 3 と、前記沈殿物から水分を脱水除去するための脱水処理手段 1 3 4 とから構成されている。

これらの各処理手段についてより具体的に説明すると、前記濾過処理手段 1 3 1では、糞尿等の固形浮遊物を含む原水がスクリーン 1 3 5を通過する際に前記浮遊物がスクリーン 1 3 5に捕えられて除去される。この浮遊物の除去された原水は、一旦、貯留タンク 1 3 6に貯留された後に計量タンク 1 3 7に移送されて活性汚泥処理可能な水量ごとに活性汚泥処理手段 1 3 2 としての活性汚泥処理夕ンク 1 1 8に流入される。この活性汚泥処理タンク 1 1 8では、好気性微生物が原水中の窒素等の水溶性有機物を生物分解するようになつている。この処理手段で生物分解された原水は沈殿分解処理手段 1 3 3 としての沈殿夕ンク 1 3 9に送られ、この沈殿夕ンク 1 3 9において、水溶性有機物等を沈殿夕ンク 1 3 9の底に沈殿させて水と分離し、この水は消毒後に河川等に放流され、前記沈殿物は脱水処理手段 1 3 4に移送される。この脱水処理手段 1 3 4では、脱水機 1 4 0により脱水されて固形物にされて排出される。

ここで、従来の水処理システムにおいては、前記活性汚泥処理タンク 1 1 8の大型化による敷地および建設費の膨大化を回避するために、前記貯留タンク 1 3 6に前記脱水機 1 4 0の洗浄水が流入されるようになつていた。 .

したがって、前記脱水機 1 4 0の洗浄水により、有機物負荷の高いいわゆる高濃度の原水が希釈化されるため、前記活性汚泥処理手段 1 3 2における好気性微生物の有機物分解負担が軽減されるようになっていた。

しかし、従来の水処理システムにおいては、脱水機 1 4 0の洗浄水だけでは高濃度の原水を十分希釈しきれず、より多くの水量が必要とされていた。また、原水希釈化の水量が増大すれば浄化処理する水量も増加するため、結局、水処理設備が大規模になってしまい、建設費等のイニシャルコストおよび液体処理のための消費電力料や水道料等のランニングコストが高くなるという問題が生じていた。

また、高濃度汚水の生物処理を行う場合には維持管理が難しく、一旦、処理体系が崩れると回復までに数ケ月を要し、この間、浄化処理が不完全な処理水を河川等に放流することとなり環境汚染の問題が生じるおそれもめった o

このような問題に対して、高分子凝集剤等の薬品を使用して化学的に原水中の高分子の有機物を凝集分離させて濃度を低下させる処理方法が提案されていた。しかし、有機物の濃度に対する薬剤の種類や投入量の設定が微妙であり、濃度変化等に追従させることが難しいという問題があつた。また、残薬が活性汚泥処理槽に混入してしまうと、微生物を効果的に分解処理できなくなつたり、微生物を死滅させてしまう等の問題が生じるおそれねあった。

さらに、好気性微生物に代えて嫌気性微生物による分解処理方法も提案されていたが、大型タンクに長期間貯留しなければならないため、広大な敷地が必要であるとともに臭気対策を施さなければならないという問題があった o 発明の開示

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、液体処理設備を小規模化することができてイニシャルコストおよびランニングコストを低廉化できるとともに、簡単な操作により液体中の水溶性有機物や微生物等を確実に除去でき、しかも脱臭、脱色、殺菌、液体の細分化処理および酸化還元処理を行うことのできる液体処理方法および液体処理装置ならびに液体処理システムを提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために本発明に係る液体処理方法の特徴は、水溶性有機物や微生物等のコロイド粒子を含む液体に電磁波のマイク口波を発振してコロイド粒子と液体分子とに分離した後に、このコロイド粒子を分離後の液体に低周域の超音波を発振して前記コロイド粒子を凝集するとともに、前記液体に高周域の電磁超音波を発振して前記液体の脱臭を行うようにした点にある。

ここで、電磁超音波とは、永久磁石や電磁石による磁束と超音波発振器による超音波とを空間で合成したものをいう。また、コロイド粒子とは、液体中に分散する水溶性有機物の微粒子や微生物、微細藻類等の液体分子以外の物質のことをいい、これらは液体中において水和安定状態や疎水コロイド準安定状態にある。

そして、このような方法を採用したことにより、マイクロ波により形成される電界が液体中において水和安定状態や疎水コロィド準安定状態にあるコロイド粒子を疎水化して液体分子から分離させ、低周域の超音波がキャビテ一シヨン作用により分離されたコロイド粒子を互いに衝突させて凝集させるとともに、高周域の電磁超音波が液体を脱臭する。したがって、大規模な設備を要せずして液体中に溶解しているコロイド拉子を容易かつ確実に除去できるとともに脱臭も行うことができる。

また、本発明に係る液体処理方法の特徴は、低周域の超音波を 1 0 0 k H z以下の周波数とするとともに、高周域の電磁超音波を 3 M〜 3 0 0 M H zの周波数とした点にある。そして、このような方法を採用したことにより、超音波および電磁超音波がより効率的な周波数で液体に照射されるため、分離された液体中の微細なコロイド粒子をより迅速かつ確実に凝集除去できるし、より効果的に液体の脱臭を行うことができる。

また、本発明に係る液体処理方法の特徴は、コロイド粒子を含む液体に電磁波のマイク口波および低周域の超音波を発振して浮遊物の分離凝集処理を行うとともに高周域の電磁超音波を発振して脱臭処理を行った後に、その液体に高電圧パルスを印加して窒素を分離し除去するとともにオゾンを発生させて前記液体の脱色および殺菌を行うようにした点にある。そして、このような方法を採用したことにより、高電圧パルスにより生じた電界がコロイド粒子の分離凝集処理を加速させるとともに、液体に含まれる窒素を分離除去しあわせて液体の脱色および殺菌を容易に行うことができる。

また、本発明に係る液体処理方法の特徴は、液体に高電圧パルスを印加した後に、前記液体を強磁界中に通して液体を細分化するようにした点にある。そして、このような方法を採用したことにより、強磁界が液体を帯電させて分子同士の結合をより細かく切断するため処理液の品質を高めることができてより広範な分野への再利用が可能となる。

また、本発明に係る液体処理装置の特徴は、コロイド粒子を含む液体をコロイド粒子と液体分子とに分離するために電磁波のマイク口波を発振するマイクロ波発振体と、前記コロイド粒子を凝集するために低周域の超音波を発振する低周域超音波発振体と、前記液体から悪臭を除去するために高周域の電磁超音波を発振する高周域電磁超音波発振体とを有する点にある。そして、このような構成を採用したことにより、マイクロ波発振体により形成されるマイク口波の電界が液体中において水和安定状態や疎水コロイド準安定状態にあるコロイド粒子を疎水化して液体分子から分離させ- 低周域超音波発振体から発振される超音波のキヤビテ一シ ₃ ン作用により分離されたコロイド粒子を互いに衝突させて凝集させるとともに、高周域電磁超音波発振体から発振される高周域の電磁超音波が液体を脱臭する。したがって、大規模な設備を要せずして液体中に溶解しているコロイド粒子を容易かつ確実に除去できるとともに脱臭も行うことができる。

また、本発明に係る液体処理装置の特徴は、低周域超音波発振体から発振する低周域超音波を 1 0 0 k H z以下の周波数とするとともに、高周域電磁超音波発振体から発振する高周域の電磁超音波を 3 M〜 3 0 0 M H z の周波数とした点にある。そして、このような構成を採用したことにより、超音波および電磁超音波がより効率的な周波数で液体に照射されるため、分離された液体中の微細なコロイド粒子をより迅速かつ確実に凝集除去できるし、より効果的に液体の脱臭を行うことができる。

また、本発明に係る液体処理装置の特徴は、液体から窒素を分離除去するとともにオゾンを発生させて前記液体の脱色および殺菌を行うための高電圧パルス発生体を有する点にある。そして、このような構成を採用したことにより、高電圧パルスにより生じた電界がコロイド粒子の分離凝集処理を加速させるとともに、液体に含まれる窒素を簡単な装置で分離除去しあわせて液体の脱色および殺菌を容易に行うことができる。

また、本発明に係る液体処理装置の特徴は、液体を細分化するための磁界を形成する磁界形成体を有する点にある。そして、このような構成を採用したことにより、磁界形成体により形成される強磁界が液体を帯電させて分子同士の結合をより細かく切断するため処理液の品質を高めることができ、この処理後の液体をより広範な分野で再利用することが可能となる < また、本発明に係る液体処理システムの特徴は、コロイド粒子を含む液体に電磁波のマイク口波を発振してコロイド粒子と液体分子とに分離する分離処理手段と、このコロイド粒子を分離した後の液体に低周域の超音波を発振して前記コロイド粒子を凝集する凝集処理手段と、液体に高周域の電磁超音波を発振して前記液体の脱臭を行う脱臭処理手段と、前記液体に高電圧パルスを印加して前記液体から窒素を分離し除去するとともにォゾンを発生させることにより前記液体の脱色および殺菌を行う高電圧パルス処理手段と、前記コロイド粒子の凝集物を磁力により吸着し俳出する凝集物排出処理手段とを有する点にある。そして、このような構成を採用したことにより、分離処理手段から発振されるマイク口波による電界が液体中において水和安定状態や疎水コロイド準安定状態にあるコロイド粒子を疎水化して液体分子から分離させ、凝集処理手段から発振される超音波のキャビテ一ション作用により分離されたコロイド粒子を互いに衝突させて凝集させるとともに、脱臭処理手段から発振される高周域の電磁超音波が液体を脱臭し、高電圧パルス処理手段により印加される高電圧パルスによる電界がコロイド粒子の分離凝集処理を加速させるとともに、液体に含まれる窒素を簡単な装置で分離除去しかつオゾンを発生させて液体の脱色および殺菌を容易に行うことができる。したがって、液体処理システムを小規模化することができてイニシャルコストおよびランニングコストを低廉化できるし、液体中のコロイド粒子を確実に除去できるとともに脱臭、脱色および殺菌ができる。

また、本発明に係る液体処理システムの特徴は、液体を強磁界中に通して液体を細分化する細分化処理手段を有する点にある。そして、このような構成を採用したことにより、強磁界が液体をより微細化して品質を高めることができより広範な分野への利用が可能となる。

また、本発明に係る液体処理システムの特徴は、帯電荷した液体に電子を授受させて酸化還元反応を行う酸化還元処理手段を有する点にある。そして、このような構成を採用したことにより、化学反応を生じやすい帯電荷された状態の液体を化学反応しにくい安定的な液体に戻すことができる ₍ また、本発明に係る液体処理システムの特徵は、凝集処理手段により発振される低周域の超音波を 1 0 0 k H z以下の周波数とするとともに、脱臭処理手段における高周域の電磁超音波を 3 M〜 3 0 0 M H zの周波数とした点にある。そして、このような構成を採用したことにより、超音波および電磁超音波がより効率的な周波数で液体に照射されるため、分離された液体中の微細なコロイド粒子をより迅速かつ確実に凝集除去できるし、より効果的に液体の脱臭を行うことができる。

. また、本発明に係る液体処理装置の特徴は、水溶性有機物や微生物等のコロイド粒子を含む液体からコロイド粒子を分離凝集させるとともに微生物等の細胞を破壊するために高周波数の高電圧パルスを印加する交流高電圧電極を有する点にある。そして、このような構成を採用したことにより、高周波数の高電圧パルスにより生じた電界が液体中のコロィド粒子を帯電荷させ、コロイド粒子の水和安定状態および疎水コロイド準安定状態を破壊してコロイド粒子を疎水化し、分離凝集させることができるとともに、ァォコや大腸菌等の微生物の細胞を破壊して死滅させることができる。また、これにより液体分子からコロイド粒子が分離するため脱臭および脱色を行うことができる。

また、本発明に係る液体処理システムの特徴は、水溶性有機物や微生物等のコロイド粒子を含む液体からコロイド粒子を分離凝集させるとともに細胞を破壊するために高周波数の高電圧パルスを印加する交流高電圧電極を備えた帯電荷 ·細胞破壊処理手段を有する凝集装置と、前記液体に電磁波のマイクロ波を発振してコロイド粒子と液体分子とに分離するマイク口波分離処理手段、前記マイク口波を発振した後の液体に 4 0 k〜 1 2 0 0 k H zの周波数の超音波を発振して前記コロイド粒子を凝集させる第 1超音波凝集処理手段、および、前記液体に高周域の電磁超音波を発振する脱臭処理手段をそれぞれ備えている凝集加速装置と、前記コロイド粒子の凝集物を含む液体を高電圧が印加された格子状の電気的分離膜に通過させて前記凝集物を前記電気的分離膜に吸着させるとともに前記高電圧の印加方向を切り換えて前記凝集物を沈殿させる凝集物沈殿処理手段を備えている沈殿装置とを有する点にある。そして、このような構成を採用したことにより、凝集装置において高周波数の高電圧パルスにより生じた電界が液体中のコロイド粒子を帯電荷させるため、コロイド粒子の水和安定状態および疎水コロィド準安定状態を破壊して疎水化し凝集させることができるとともに、ァォコや大腸菌等の微生物の細胞を破壊して死滅させることができ、さらに、凝集加速装置においてマイクロ波および超音波がコロイド粒子の分離凝集を加速させる。また、凝集装置において液体を脱臭および脱色させることができるとともに、凝集加速装置の電磁超音波が主としてコロイド粒子のァミノ酸を粉砕してコロイド粒子自体の脱臭を行うため完全に液体の臭気を消すことができる。さらに、凝集物沈殿処理手段において高電圧に印加された電気的分離膜がコ口ィド粒子の凝集物を確実に吸着するとともに電圧の切り換えにより凝集物を迅速に沈殿させることができる < また、本発明に係る液体処理システムの特徴は、凝集装置に、コロイド粒子を含む液体に直流高電圧を印加して液体の酸化還元反応を促進させるとともに炭素を分解させる直流高電圧電極を備えた酸化還元処理手段を設けた点にある。そして、このような構成を採用したことにより、酸化還元反応が促進することで液体の帯電荷が促進されてコロイド粒子の分離凝集処理が迅速に進められる。また、炭素が分解されることで液体中でショー卜が生じにくく高電圧を円滑に印加させることができる。 10 また、本発明に係る液体処理システムの特徴は、凝集加速装置に、コロィド粒子を含む液体を磁界が形成された管内において液体の流れ方向に複数の磁石を埋設した羽根によりミキシングさせつつ通過させて液体分子およびコロイド粒子を細分化して帯電荷させるとともにコロイド粒子同士を吸着させる細分帯電荷処理手段を設けた点にある。そして、このような構成を採用したことにより、液体を乳化させるェマルジヨン効果により液体分子およびコロィド粒子をより微細化しかつ帯電荷させて同電位のコロイド粒子同士を強力に吸着させることができる。

また、本発明に係る液体処理システムの特徴は、凝集加速装置に、コロィド粒子を含む液体に 2 8 k H z、 4 0 k H zおよび 4 8 k H zの周波数の縦波による超音波と 1 0 0 k H zの周波数の横波による超音波を発振する第 2超音波凝集処理手段を設けた点にある。そして、このような構成を採用したことにより、原水の濃度に応じた周波数を有する超音波のキヤビテーション作用により、分離状態にあるコロイド粒子を凝集させるとともにこの凝集物を液体分子か'ら分離させることができる。

また、本発明に係る液体処理システムの特徴は、凝集加速装置に、コロィド粒子を含む液体に 1 0 0 M〜 5 0 0 M H zの周波数の電磁波を発振して誘導プラズマを発生し前記コロイド粒子を液体分子から完全に分離する完全分離処理手段を配設した点にある。そして、このような構成を採用したことにより、電磁波による誘導プラズマがコロイド粒子の凝集物を液体分子から完全に分離させて撹拌等されても再び溶解することをなくすることができる。

また、本発明に係る液体処理システムの特徴は、交流高電圧電極を 2つの陽極と 1つの陰極からなる 3電極方式により構成するようにした点にある。そして、このような構成を採用したことにより、所望の周期で電極の極性を切り換えることにより交流高電圧電極の摩耗を防止することができて電極の寿命を向上させられるとともに、交流高電圧を広範囲にわたって印加することができて凝集処理範囲を広げることがで'きる。

また、本発明に係る液体処理システムの特徴は、直流高電圧電極を 2つの陽極と 1つの陰極からなる 3電極方式により構成するようにした点にある。そして、このような構成を採用したことにより、電極の極性を切り換えることにより直流高電圧電極の摩耗を防止することができて電極の寿命を向上させられるとともに、直流高電圧を広範囲にわたって印加することができて酸化還元処理範囲を広げることができる。

また、本発明に係る液体処理システムの特徴は、交流高電圧電極の陰極をマグネシウム系の材料により形成した点にある。そして、このような構成を採用したことにより、マグネシウムが液体中に溶け出すため、分離されたコロイド粒子の凝集を一層促進させることができる。

また、本発明に係る液体処理システムの特徴は、直流高電圧電極の陰極をマグネシウム系の材料により形成した点にある。そして、このような構成を採用したことにより、マグネシウムが液体中に溶け出すため、分離されたコロイド粒子をの凝集を一層促進させることができる。

また、本発明に係る液体処理システムの特徴は、交流高電圧電極を白金とチタンとの合金材料により形成した点にある。そして、このような構成を採用したことにより、電極の摩耗を抑制しつつ電子の授受を通常よりも 1 0倍程度促進させることができて液体の帯電荷を一層促進させることができる。

また、本発明に係る液体処理システムの特徴は、直流高電圧電極を銅と 12 タングステンとの合金材料により形成した点にある。そして、このような構成を採用したことにより、電極の摩耗を抑制しつつ電子の授受を通常よりも 1 0倍程度促進させることができて液体の帯電荷を一層促進させることができる。

また、本発明に係る液体処理システムの特徴は、凝集加速装置において発振する前記マイクロ波を 2 . 4 G〜 1 0 . 5 G H zの周波数とした点にある。そして、このような構成を採用したことにより、マイクロ波がより効果的な周波数でコロイド粒子に発振されるため、コロイド粒子と液体分子との分離をより一層効率的に行うことができる。図面の簡単な説明

第 1図は、本発明に係る液体処理システムの第 1実施形態を示すフロー第 2図は、本発明に係る液体処理システムの第 1実施形態の主要部を示す平面図

第 3図は、第 2の I 一 I 断面図

第 4図は、第 2の Π— Π方向からみた説明図

第 5図は、第 2の m— m方向からみた説明図

第 6図は、第 2の IV— IV断面図

第 7図は、本発明に係る液体処理システムの第 1実施形態における第 1 分離処理手段と第 1凝集処理手段を示す模式図

第 8図は、本第 1実施形態および本第 2実施形態における細分帯電荷処理手段の要部を示す説明図

第 9図は、本第 1実施形態および本第 2実施形態における脱臭処理手段 13

の要部を示す説明図

第 1 0図は、本発明に係る液体処理システムの第 1実施形態における高電圧パルス処理手段を示す説明図

第 1 1図は、本第 1実施形態における高電圧パルス処理手段において印加される電圧パターンを示す説明図

第 1 2図は、本第 1実施形態における高電圧パルス処理手段において印加される電圧パターンを示す説明図

第 1 3図は、本第 1実施形態における高電圧パルス処理手段の処理による処理水の分子状態を示す説明図

第 1 4図は、本第 1実施形態における集中制御手段を示すブロック図第 1 5図は、本発明に係る液体処理システムの第 2実施形態を示すフロ一図

第 1 6図は、本発明に係る液体処理システムの第 2実施形態の主要部を示す正面図

第 1 7図は、図 1 6の平面図

第 1 8図は、第 1 6の左側面図

第 1 9図は、第 1 6の右側面図

第 2 0図は、第 1 6の背面図

第 2 1図は、本第 2実施形態における凝集装置および凝集加速装置によりコロイド粒子が分離凝集されるメカニズムを示す説明図

第 2 2図は、本第 2実施形態における凝集装置および凝集加速装置出の処理により発生する 0 Hラジカルの発生を示す化学式

第 2 3図は、本第 2実施形態における第 1沈殿装置および第 2沈殿装置の主要部を示す説明図 14 第 2 4図は、本第 2実施形態における第 1沈殿装置および第 2沈殿装置の電気的分離膜を示す説明図

第 2 5図は、本第 2実施形態における集中制御装置を示すブロック図第 2 6図は、本第 2実施形態により養豚排水を処理したときの実証試験結果であって原水、凝集装置入口および第 2沈殿装置出口における水溶性有機物等の量を示す表

第 2 7図は、本第 2実施形態により養豚排水を処理したときの実証試験結果のうち第 3回目の結果について各装置出口における水溶性有機物等の量を示す表

第 2 8図は、従来の水処理システムを示すフロー図発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態を第 1 図乃至第 1 4図を参照して説明する。なお、本発明は、プール等の上水はもちろん、養豚や養牛等の畜産排水、工場廃液等の工業排水および廃油など種々の液体を浄化する場合に利用が可能であるが、便宜上、以下の説明においては養豚排水または工業用排水等の水浄化処理システムを実施の一例として説明する。

第 1図は本発明の液体処理システムの第 1実施形態を示しており、本第 1実施形態は、豚の排尿等を含む原水から比重の大きい固形浮遊物をスクリーン等により除去するための濾過処理手段 1 と、濾過後のまだ濁っている原水に電磁波のマイクロ波を発振して、これによる電界がコロイド粒子と水分子とを分離するための第 1分離処理手段 2 と、この分離後の原水に低周域の超音波を発振してコロイド粒子を凝集するとともに水分子から分散させるための第 1凝集処理手段 3 と、磁界中においてミキシングされる 15 ことにより原水中の水分子とコロイド粒子とを細分化しつつ帯電整列化させる細分帯電荷処理手段 4 と、この細分化され、かつ、帯電整列化された処理水に再び電磁波のマイク口波を発振して微細なコロイド粒子と水分子とに分離するための第 2分離処理手段 5 と、この分離後の処理水に高周域の電磁超音波を発振して処理水から悪臭を除去するための脱臭処理手段 6 と、この脱臭処理後の処理水に低周域の超音波を発振して前記コロイド粒子を凝集するとともに水分子から分散させるための第 2凝集処理手段 7 と、処理水に高電圧パルスを印加して前記処理水から窒素を分離除去するとともにオゾンを発生させることにより前記処理水の脱色および殺菌処理を行うための高電圧パルス処理手段 8 と、前記コロイド粒子の重金属等の金属物質を含む凝集物を磁力により吸着沈殿し排出するための凝集物排出処理手段 9 と、磁界の作用によりクラスタ一とも呼ばれる水分子をより微細化して活性化した活性水を生成するための水分子細分化処理手段 1 0 と、帯電荷処理によりイオン化された処理水を酸化還元反応させて安定した状態に戻すための酸化還元処理手段 1 1 と、前記コロイド粒子からなる沈殿物を脱水処理するための脱水処理手段 1 2 と、前記各処理手段と接続され各処理動作を制御するための集中制御手段 1 3 とから構成されている。

以上の各手段についてより具体的に説明する。

前記濾過処理手段 1 は、第 1 図に示すように、原水を濾過するためのスクリーンまたはフィル夕等の濾過体 1 4 と、濾過後の浮遊物を排出するための屎渣受部 1 5 と、濾過後の原水を貯留するための原水タンク 1 6 とから構成されている。

そして、前記濾過処理手段 1 は、原水を前記濾過体 1 4に通過させることにより、すでに水と分離して原水中に浮遊している固形浮遊物を濾し取 16 つて前記屎渣受部 1 5へ排出するようになっている。また、前記濾過体 1 4によって濾過された原水は、一旦、原水タンク 1 6に貯留された後に原水移送ポンプ 1 7によつて次の処理段階である前記第 1分離処理手段 2へと移送される。このため、この原水夕ンク 1 6には、第 2図および第 3図に示すように、その上部に濾過後の原水を流入させるための流入パイプ 1 8が連結されているとともに、側面下方部には第 1移送パイプ 1 9 aが連結されていて前記原水移送ポンプ 1 7の吸引力により原水が次の処理段階へ移送されるようになっている。

また、前記原水タンク 1 6の底部には、沈殿物を排出するための第 1排出パイプ 2 0 aが連結されており、この第 1排出パイプ 2 0 aを通じて沈殿物が前記脱水処理手段 1 2へと移送されるようになっている。

なお、前記原水タンク 1 6には、前記脱水処理手段 1 2の後述する脱水機 5 6により沈殿物から脱水された水およびこの脱水機 5 6を洗浄した後の水が流入されるようになっており、原水の希釈化に利用されるようになつている。

つぎに、第 1分離処理手段 2について説明する。

前記第 1分離処理手段 2には、第 1 図および第 2図に示すように、前記第 1移送パイプ 1 9 a と連結された第 1分離処理パイプ 2 2が配設されており、この第 1分離処理パイプ 2 2の外周には電磁コイル 2 3が巻回されているとともに円管状の第 1マイク口波発振管体 2 4が配設されている。この第 1マイク口波発振管体 2 4は、ネオジュ一ム板等の磁石により構成されており、上部側が N極とされ、下部側が S極とされている。そして、この第 1マイク口波発振管体 2 4からは、原水の濃度に応じて 3 0 0 M H z〜 1 6 G H zの周波数、より好ましくはコロイド粒子を分離する観点か 17 ら 2. 4 G〜 1 0. 5 G H zの周波数、さらに好ましくは 1 0. 5 GH z の周波数のマイク口波が発振されるようになつている。このような永久磁石、電磁石および電磁波であるマイク口波により磁界および電界の合成場が形成され、これにより原水中のコロイド粒子および水分子を分離させるようになっている。

ここで、マイクロ波は、第 7図に示すように、主として原水が破壊されてコロイド粒子と水分子とを帯電荷させてばらばらに分散する作用を有していると考えられる。

そして、分散された処理水は、前記第 1分離処理パイプ 2 2に連結されている第 2移送パイプ 1 9 bを通して前記第 1凝集処理手段 3へ移送され o

つぎに、第 1凝集処理手段 3について説明する。

前記第 1凝集処理手段 3には、第 1図乃至第 3図に示すように、第 1凝集処理夕ンク 2 6が配設されており、この第 1凝集処理夕ンク 2 6の底部には前記第 2移送パイプ 1 9 bが連結されていて、前記第 1分離処理パイプ 2 2から処理水が流入されるようになつている。

そして、前記第 1凝集処理夕ンク 2 6内には、第 3図および第 4図に示すように、原水の濃度に応じて 1 0 0 k H z以下の周波数範囲で低周域の超音波を発振する複数の第 1低周域超音波発振体 2 7が配設されている。本第 1実施形態においては、前記第 1低周域超音波発振体 2 7は、 2 8 k H zまたは 4 0 k H zの超音波を横波として発振する第 1低周域超音波発振体 2 7 aと、 4 8 k H zまたは 1 0 0 k H zの超音波を横波として発振する第 1低周域超音波発振体 2 7 bとから構成されている。これらの超音波によるキヤビテ一ション作用等により、 2 8 k H zまたは 4 0 k H zの 18 低周域超音波は、前記分散されたコロイド粒子を凝集する役割を有しており、前記 4 8 k H zまたは 1 0 0 k H zの低周域超音波は、凝集するコロィド粒子と水分子とを分散させる役割を有している。なお、これらの超音波出力は、 3 0 0 W〜 1 . 2 k Wとされている。

また、前記第 1凝集処理夕ンク 2 6の底部の内面には、ネオジユーム等の永久磁石 2 8 aが敷設されているとともに、前記底部には、第 2排出パイブ 2 0 bが連結されている。このため、前記帯電状態にあるコロイド粒子の凝集物は前記永久磁石 2 8 aに吸引されて沈殿するようになつており、この沈殿物は、前記第 2排出パイプ 2 0 bを通って前記脱水処理手段 1 2 へと移送されるようになっている。

そして、第 1段階の凝集処理がされた処理水は、前記第 1凝集処理タンク 2 6の側面上方部に連結されている第 3移送パイプ 1 9 cを通って前記細分帯電荷処理手段 4へと移送される。また、この第 3移送パイプ 1 9 c の途中には、加圧ポンプ 2 9が配設されており、前記細分帯電荷処理手段 4へ流入させる処理水を適度な圧力をもって流入させるようになっている ₍ なお、前記第 1凝集処理タンク 2 6の上部には、原水に含まれる空気を排出するためのエア排出口 4 9が配設されている。

つぎに、細分帯電荷処理手段 4について説明する。

前記細分帯電荷処理手段 4には、前記第 3移送パイプ 1 9 cに連結されたミキシング管等の細分帯電荷処理パイプ 3 0が配設されており、第 8図に示すように、この細分帯電荷処理パイプ 3 0の上下部には、約 1 0 0 0 0 G a u s sのネオジュ一ム板 3 1 aが配設されているとともに、前記細分帯電荷処理パイプ 3 0内には、約 l l O O O G a u s sの磁力のネオジユーム素子 3 1 bが埋設されたセラミックス材料からなるネオジュ一ム素 19 子羽根 3 2が配設されている。このネオジユーム素子羽根 3 2は、螺旋状にねじられた平板により形成されており、第 8図に示すように、処理水が通過される方向に沿って羽根 3 2の幅方向端部にネオジユーム素子 3 1 b カ^ 例えば「N N S S NN S S · · · 」の順に交互に埋設されている。前記ネオジユーム板 3 1 aの磁界および前記ネオジユーム素子羽根 3 2のミキシングの作用により、処理水中の水分子を細分化して負電子に帯電荷 (イオン化）させるとともにコロイド粒子を細分化して正電子に帯電荷させてそれぞれ整列させるようになつている。このため、細分帯電荷処理手段 4では、同電位の分子を強力に吸着させることにより前記第 1分離凝集処理では除去しきれなかった、より微細なコロイド粒子を次の第 2分離凝集処理段階において容易に処理できるようになる。

なお、前記細分帯電荷処理パイプ 3 0の上下部に配設されたネオジユーム板 3 1 aを電磁石により形成するようにしてもよい。

つぎに、第 2分離処理手段 5について説明する。

前記第 2分離処理手段 5は、前述した第 1分離処理手段 2 とほぼ同様の構成を有している。すなわち、前記第 2分離処理手段 5には、第 2図および第 5図に示すように、前記細分帯電荷処理パイプ 3 0 と連結された第 2 分離処理パイプ 3 3が配設されており、この第 2分離処理パイプ 3 3の外周には電磁コイル 3 4が卷回されているとともに第 2マイク口波発振管体 3 5が配設されている。この第 2マイクロ波発振管体 3 5は、ネオジユーム板等の磁石により構成されており、上部側が N極とされ下部側が S極とされている。そして、流入する処理水の濃度に応じて 3 0 0 M〜 1 6 GH zの周波数、より好ましくはコロイド粒子の分離処理を行う観点から 2. 4 G〜； 1 0. 5 GH zの周波数、さらに好ましくは 1 0. 5 G H zの周波 20 数範囲のマイク口波が約 1 / s e c間発振されるようになつており、このようなマイク口波を処理水に発振すると、処理水が破壊されてより微細なコロイド粒子および水分子が形成されこれら力くばらばらに分散されることになる。

その後、分散きれた処理水は、前記第 2分離処理パイプ 3 3から次の前記脱臭処理手段 6へと移送される。

つぎに、脱臭処理手段 6について説明する。

前記脱臭処理手段 6には、高周域電磁超音波発振体である脱臭処理ボックス 3 7が配設されており、この脱臭処理ボックス 3 7内を前記第 2分離処理パイプ 3 3に連結した脱臭処理パイプ 3 8が貫通されるようにして配設されている。この脱臭処理パイプ 3 8の外側の上下位置には、第 9図に示すように、それぞれ N極と S極の極性を有する外部磁石 3 9 aが配設されているとともに、脱臭処理パイプ 3 8の軸心位置には、棒状の内部磁石 3 9 bが前記外部磁石 3 9 aの極性と反対の極性が対向するように配設されている。本第 1実施形態では、前記外部磁石 3 9 aは電磁石により形成されており、前記内部磁石 3 9 bは永久磁石により形成されている。さらに、前記脱臭処理パイプ 3 8の左右側面には、処理水の濃度に応じて 3 M - 3 0 0 M H z , より効果的には 1 0 0 M H zの周波数の縦波の超音波を約 0 . 5 s e cの周期で発振する高周域超音波発振器 4 0が配設されている。

また、処理水は、前記脱臭処理パイプ 3 8においてミキシングあるいは振動されながら通過するようになっており、本第 1実施形態では、脱臭処理パイプ 3 8内に配設された図示しないノズルから噴出されるとともに、このノズルの出口近傍に図示しない振動板が配設されており、この振動板 2 1 に処理水が衝突することにより激しく振動するようになっている。

また、前記外部磁石 3 8 a、内部磁石 3 8 bおよび高周域超音波発振器 4 0により、磁界と電界による合成場が形成され、いわゆる電磁超音波が発生されるようになっており、この電磁超音波が、コロイド粒子のァミノ酸を粉砕し完全に処理水から臭気を除去するようになつている。

なお、前記電磁超音波は、磁界中に電界を交互にかけるようにして 1 k Wの出力で前述した細分帯電荷処理手段 4の細分帯電荷処理パイプ 3 0にも発射するようにしてもよい。

この脱臭処理パイプ 3 8で脱臭された処理水は、次の処理段階である第 2凝集処理手段 7へと移送される。

つぎに、第 2凝集処理手段 7について説明する。

前記第 2凝集処理手段 7には、第 2凝集処理パイプ 4 1が配設されており、この第 2凝集処理パイプ 4 1 の外周には、電磁コイル 4 2が巻回されているとともに、処理水の濃度に応じて 5 0 k H z以下の周波数範囲で低周域の超音波を発振する第 2低周域超音波発振体 4 3が配設されている。

この第 2低周域超音波発振体 4 3によって低周域の超音波が処理水に発振されると、不規則にならんでいる水分子およびコロイド粒子のうち、負イオンに帯電している水分子が前記第 2凝集処理パイプ 4 1の壁面側へ吸引されて壁面に沿って流れ、正イオンに帯電しているコロイド粒子が前記第 2凝集処理パイプ 4 1の中心部側を流れるようになり、水分子とコ口ィド粒子とが分散されて前記コロイド粒子同士が凝集されるようになつている。

このようにして第 2凝集処理が行われた処理水は、次の高電圧パルス処理'手段 8へと移送される。前記高電圧パルス処理手段 8は、約 1 0 k〜 6 0 k Vの高電圧を異なる周期で印加することによりブラズマを発生させて処理水中の窒素分子を除去するものである。

このため、第 1 0図に示すように、前記高電圧パルス処理手段 8には、高電圧パルス処理パイプ 4 5が前記第 2凝集処理パイプ 4 1 に連結されるようにして配設されており、前記高電圧パルス処理パイプ 4 5には、異なる周期で印加される高電圧パルス発生体としての複数の電極体 4 6 A , 4 6 A ' , 4 6 B , 4 6 B ' , 4 6 C , 4 6 Dが配設されている。

これらの電極体 4 6 A— 4 6 A ' 間および電極体 4 6 B— 4 6 B ' 間には、第 1 1図に示すように、 1 0 k〜 3 0 k Vの電圧が 2 0 s印加されて 2 0 s経過後に再び 2 0 β s印加されて、その後 5 μ s経過後に再び同様のパ夕一ンの電圧の印加が繰り返されるようになつている。

一方、電極体 4 6 C - 4 6 D間には、第 1 2図に示すように、約 6 0 k Vの電圧が 5 sの周期で 5 s間印加されるようになっている。

第 1 3図には、前記各電極体 4 6 Α , 4 6 A ' , 4 6 B , 4 6 B " , 4 6 C , 4 6 Dにより電圧が印加された場合の水分子およびコロイド粒子の状態変化を示す。第 1 3図中の大きな円は水分子であり、これに結合している小さな円はコロイド粒子である。まず、電極体 4 6 A— 4 6 A '間および電極体 4 6 B - 4 6 B ' 間の高電圧パルスにより、水分子が負電荷に帯電され窒素分子が正電荷に帯電される。そして、電極体 4 6 A - 4 6 B ' 間および電極体 4 6 A ' - 4 6 B間の高電圧パルスにより、水分子と窒素分子とを分離する作用が生じ、電極体 4 6 C - 4 6 D間の高電圧パルスにより窒素分子が水分子から完全に引き裂かれる。この窒素分子がとばされるのと同時に、処理中の酸素分子が結合してオゾンが発生する。このォゾンは、処理水を脱色し、かつ、殺菌する効果を有している。

したがって、前記高電圧パルス処理手段 8により、前記処理水は窒素を除去することができるとともに処理水の脱色および殺菌を行うことができるようになっている。

この高電圧パルス処理手段 8の前記高電圧パルス処理パイプ 4 5の流出側には、第 4移送パイプ 1 9 dが連結されており、処理水が次の処理段階である前記凝集物排出処理手段 9たる排出処理タンク 4 8へと移送されることにる。

つぎに、凝集物排出処理手段 9について説明する。

前記凝集物排出処理手段 9は、ネオジュ一ム等の永久磁石 2 8 bによつて第 2分離凝集処理により凝集物とされたコロイド粒子を下方へ吸着して排出するものである。

このため、第 1図、第 2図および第 6図に示すように、前記凝集物排出処理手段 9には、処理水を貯留するための排出処理夕ンク 4 8が配設されている。この排出処理夕ンク 4 8の底部には、前記第 4移送パイプ 1 9 d が連結されていて凝集物を含む処理水が流入されるようになつているとともに、ネオジュ一ム等の永久磁石 2 8 bが敷設されており、前記第 4移送パイプ 1 9 dから流入された処理水のうち帯電状態にある凝集物が前記永久磁石 2 8 bの磁力により吸引されて底部に沈殿化するようになつている _c そして、前記排出処理タンク 4 8の底部に集められた沈殿物は、前記排出処理タンク 4 8の底部に連結されている第 3排出パイプ 2 0 cから前記脱水処理手段 1 2へと排出されるようになっている。

なお、前記永久磁石 2 8 bの磁力は、処理水の有機物濃度に応じて決定されるようになつている。このため、高濃度の原水、すなわちコロイド粒 24 子が大量に含まれている原水を処理する場合には、大量の凝集物を吸着する必要があることから、前記電磁石の磁力は大きく設定されるようになつており、逆に、低濃度の原水を処理する場合には、前記電磁石の磁力は小さく設定されるようになつている。

また、前記排出処理夕ンク 4 8の上部には、エア排出口 4 9およびォゾン排出口 5 0が配設されており、前記高電圧パルス処理により発生する窒素等の空気およびオゾンを外部へ排出するようになっている。

そして、前記排出処理夕ンク 4 8内で凝集物等が除去された処理水は、前記排出処理夕ンク 4 8の側面上方部に連結された第 5移送パイプ 1 9 e を通って次の水分子細分化処理手段 1 0へと移送される。

つぎに、水分子細分化処理手段 1 0について説明する。

前記水分子細分化処理手段 1 0は、強力な磁力の作用により、前述までの各処理により浄化された水の水分子をさらに細分化して活性水を生成するようになっている。

このため、前記水分子細分化処理手段 1 0には、第 1図、第 2図および第 6図に示すように、細分化処理夕ンク 5 1が配設されており、この細分化処理タンク 5 1 内こセラミック等の絶縁性材料からなる筒体 5 2が上下方向を長手方向となるようにして配設されている。そして、前記細分化処理タンク 5 1の側面上方部に前記第 5移送パイプ 1 9 eが連結されているとともに、この第 5移送パイプ 1 9 e と前記筒体 5 2 とを連通する筒体内移送用パイプ 5 3が配設されている。このため、水分子細分化処理された水は、前記第 5移送パイプ 1 9 eおよび前記筒体内移送用パイプ 5 3を通つて筒体 5 2の内側へ流入されるようになっている。

また、前記筒体 5 2の底面側は開口されており、筒体 5 2の外周面には 25 図示しない電磁コイルが巻回されている。このため、前記電磁コイルに電流が流されると、前記筒体 5 2の内側では下方へ作用する力が発生し、流入される処理水が前記水分子細分化処现夕ンク 5 1の底部方向へ移送されるようになっている。

—方、前記水分子細分化処理夕ンク 5 1 の上部および底部の内面には、それぞれ約 l O O O O G a u s sのネオジユーム等の永久磁石 2 8 c , 2 8 dが磁界形成体として敷設されており、水分子細分化処理夕ンク 5 1内に強力な磁場が形成されている。この強力な磁力により、処理水が前記水分子細分化処理夕ンク 5 1 内を通過すると、その水分子、いわゆるクラスターをより細分化して活性化した活性水が生成されるようになっている。

したがって、この処理後の水は、動物の飲料水として利用されたり、植物に与えられた場合にはその成長に著しい効果を発揮できるものとなる。また、水分子の細分化処理が行われた処理水は、前記水分子細分化処理タンク 5 1の側面上方部に連結されている吐出パイプ 5 4から流出され、そのまま河川等に放流されたり、あるいは動植物に与える水等として利用できるようにされている。

なお、前記水分子細分化処理タンク 5 1 の底部には、第 4排出パイプ 2 0 dが連結されており、底面に敷設された前記永久磁石 2 8 dに吸着される最終的なコロイド粒子等を前記脱水処理手段 1 2へと排出するようになつている。

また、前記水分子細分化処理タンク 5 1 の上部には、処理水に残存している窒素等の空気やオゾンを排出するためのエア排出口 4 9およびオゾン排出口 5 0が形成されている。

つぎに、酸化還元処理手段 1 1 について説明する。 26 前記酸化還元処理手段 1 1は、第 1 図、第 2図および第 6図に示すように、 4つの適当な電位を有する電極部材 5 5により構成されている。これらの電極部材 5 5の表面では、前述の各処理によりイオン化された処理水が電子の授受を行って酸化還元反応を生じるようになっている。この酸化還元反応により、前記処理水は化学反応を起こしゃすいイオン化の状態から化学反応しにくい安定的な状態に戻されることになる。

なお、本第 1実施形態では、前記酸化還元反応を電極部材 5 5を介して電極反応として行っているが、場合によつては適当な酸化剤や還元剤を使用してもよい。

つぎに、脱水処理手段 1 2について説明する。

前記脱水処理手段 1 2には、脱水機 5 6が配設されており、遠心分離等の作用により前記各処理手段から排出された沈殿物に含まれている水分を除去するようになっている。前記脱水機 5 6は、前記沈殿物の水分含水率を約 9 8 %から約 8 0 %程度にまで低下させることができる。このため、堆肥化ブラントにおいてより効率的に処理することができるようになる。

また、前述したように、前記脱水機 5 6には、脱水作用により発生する水分および前記脱水 § 5 6の洗浄水を前記原水タンク 1 6へと移送して原水を希釈化するための原水希釈用パイプ 5 7が連結されている。

一方、前記脱水機 5 6により脱水された後の固形物は固形物受部 5 8へと排出される。その後、この固形物は、前述した濾過処理手段 1 により濾過された固形物とともに堆肥化ブラン卜へ搬送されて堆肥原料として堆肥化処理され農業肥料として再利用されるようになっている。

つぎに、集中制御手段 1 3について説明する。

前記集中制御手段 1 3は、第 1 4図のブロック図に示すように、第 1分 27 離処理手段 2で発振される 3 0 0 M〜 1 6 G H zのマイクロ波の出力を制御する第 1マイク口波制御部 6 0 と、第 1凝集処理手段 3において発振される 1 0 0 k H z以下の低周域の超音波の出力を制御する第 1低周域超音波制御部 6 1 と、前記第 2分離処理手段 5において発振される 3 0 0 M〜 1 6 G H zのマイクロ波の出力を制御する第 2マイクロ波制御部 6 2 と、第 2凝集処理手段 7において発振される 5 0 k H z以下の低周域の超音波の出力を制御する第 2低周域超音波制御部 6 3 と、脱臭処理手段 6において発振される 3 M〜 3 0 0 M H zの高周域電磁超音波の出力を制御する高周域電磁超音波制御部 6 4 と、高電圧パルス処理手段 8において印加される高電圧パルスの出力を制御する高電圧パルス制御部 6 5 と、前記酸化還元処理手段 1 1 において電極部材 5 5に印加する電圧を制御する電圧制御部 6 6 と、前記脱水処理手段 1 2の脱水機 5 6の動作を制御する脱水制御部 6 7 とを有している。これらの各制御部は、集中制御盤 6 8の各スイツチ（図示せず）により容易に制御操作できるようになつており、通常時には自動制御されている。

つぎに、本発明の第 1実施形態における水処理方法について説明する。本第 1実施形態における水処理方法は、まず、養豚排水および工業用排水等を含む原水を濾過処理手段 1のスクリーンを通過させて濾過し、原水中に分離しているコロイド粒子を除去して屎渣受部 1 5に排出するとともに、濾過された原水を原水タンク 1 6に一旦貯留する。

そして、原水移送ポンプ 1 7が、前記原水タンク 1 6から原水を吸引して第 1分離処理手段 2の第 1分離処理パイプ 2 2へと移送する。この第 1 分離処理手段 2は、前記第 1 マイク口波制御部 6 0の制御により、前記第 1マイク口波発振管体 2 4から前記原水に対して 1 0 . 5 G H zのマイク口波を発振し、前記原水を水分子とコロイド粒子とに分離する。この分離した処理水を第 2移送パイプ 1 9 bを通して第 1凝集処理手段 3へと移送する。この第 1凝集処理手段 3は、処理水に対して前記第 1低周域超音波制御部 6 1の制御により、第 1低周域超音波発振体 2 7 a , 2 7 bから 2 8 k H z 、 4 0 k H z 、 4 8 k H zおよび 1 0 0 k H zのいずれかの超音波を発振し、前記コロイド粒子を凝集するとともに前記水分子から分散させる。そして、前記第 1凝集処理タンク 2 6の底面に配設した永久磁石 2 8 aが凝集されたコロイド粒子を吸着して沈殿させ第 2排出パイプ 2 0 b へ排出する。

—方、処理水は第 3移送ポンプを通って加圧ポンプ 2 9により適度な圧力をもって細分帯電荷処理手段 4へ移送される。この細分帯電荷処理手段 4は、ネオジユーム板 3 1 aの磁力およびネオジユーム素子羽根 3 2のミキシングにより前記原水中の水分子を細分化し負電荷に帯電させるとともに、微細コロイド粒子を正電荷に帯電させてそれぞれを整列させる。

続いて、細分帯電荷処理された水は、第 2分離処理手段 5へ移送される < この第 2分離処理手段 5は、前記集中制御手段 1 3の第 2マイクロ波制御部 6 2の制御により、前記第 2マイク口波発振管体 3 5から前記処理水に 1 0 · 5 G H zのマイク口波を発振し、前記処理水を水分子とコロイド粒子とに分離する。この分離した処理水は脱臭処理手段 6へ移送される。前記脱臭処理手段 6は、前記集中制御手段 1 3の高周域電磁超音波制御部 6 4の制御により、磁界中において高周域超音波発振器 4 0から約 1 0 0 M H zの超音波を処理水に発振し、この電磁超音波により処理水から悪臭を除去する。

脱臭された処理水は、第 2凝集処理手段 7へ移送される。第 2凝集処理 29 手段 7は、処理水に対して前記集中制御手段 1 3の前記第 2低周域超音波制御部 6 3の制御により、第 2低周域超音波発振体 4 3から 5 0 k H z以下の超音波を発振し、前記コロイド粒子を凝集するとともに前記水分子から分散させる。

そして、第 2凝集処理の行われた処理水は、高電圧パルス処理手段 8へ移送される。この高電圧パルス処理手段 8は、前記集中制御手段 1 3の前記高電圧パルス制御部 6 5の制御により、電極体 4 6 A - 4 6 A ' 間および電極体 4 6 B— 4 6 B ' 間にそれぞれ 1 0 k〜 3 0 k Vの電圧を印加するとともに、電極体 4 6 C - 4 6 D間に約 6 0 k Vの電圧を印加してブラズマを発生させ、前記処理水に含まれている窒素を分離除去する。また、このとき発生するオゾンは、処理水を脱色および殺菌する。

窒素が除去された水は、第 4移送パイプ 1 9 dを通って前記凝集物排出処理手段 9の排出処理タンク 4 8へ移送される。

この排出処理夕ンク 4 8では、前記永久磁石 2 8 b力、'、コロイド粒子の凝集物を磁力により吸着し前記排出処理夕ンク 4 8の底部に沈殿化させて第 3排出パイプ 2 0 cから脱水処理手段 1 2へと移送する。

凝集物が除去された処理水は、上澄みの方から順に第 5移送パイプ 1 9 eを通って水分子細分化処理手段 1 0の水分子細分化処理タンク 5 1へ移送される。この水分子細分化処理手段 1 0は、前記水分子細分化処理タンク 5 1 の上面および下面に敷設した永久磁石 2 8 c , 2 8 dにより強力な磁場を形成し、流入する処理水の水分子をより細分化して活性水を生成する。

また、前記水分子細分化処理夕ンク 5 1 内では、酸化還元処理手段 1 1 の電極部材 5 5が、その表面においてイオン化した処理水を酸化還元反応させて安定した処理水に戻す処理を行う。

その後、細分化処理および酸化還元処理された水は、吐出パイプ 5 4から流出されて河川に放流されたり、動物の飲料水や植物に与える栄養水として利用される。

—方、各処理段階で排出されたコロイド粒子の沈殿物は、第 1排出パイプ 2 0 a、第 2排出パイプ 2 0 b、第 3排出パイプ 2 0 cおよび第 4排出パイプ 2 0 dをそれぞれ通って、前記脱水処理手段 1 2の脱水機 5 6へと送される。この脱水機 5 6では、前記集中制御手段 1 3の脱水制御部 6 7の制御により前記固形物に遠心分離作用を施し、沈殿物から水分を除去する。

そして、脱水機 5 6により除去された水は、脱水機 5 6の洗浄水とともに原水希釈用パイプ 5 7を通って前記原水タンク 1 6へ移送されて、原水を希釈するのに利用される。一方、脱水処理された固形物は固形物受部 5 8に収納された後、堆肥化ブラン卜へ搬送されて農業用堆肥として利用される。

したがって、本発明の第 1実施形態によれば、集中制御手段 1 3を用いた簡単な操作により養豚排水や工業用化学排水等の原水中に含まれるコロィド粒子（重金属を含む）や窒素を確実に除去できるとともに脱臭、脱色および殺菌をも行い、さらに極めて細分化された水分子からなる活性水であって安定的な水を生成することができるため、この活性水をそのまま放流することはもちろんのこと、動物の飲料水や植物に与える水として利用すれば、動植物の成長に著しく効果的である。

また、水処理に必要な設備を小規模化することができるとともに消費電力を少なくできるため、イニシャルコストおよびランニングコストを低廉 31 化できる。

つぎに、本発明の液体処理システムの第 2実施形態について第 8図、第 9図、第 1 5図乃至第 2 7図を参照しつつ説明する。

なお、本第 2実施形態の構成のうち、前述した第 1実施形態の構成と同 —または同等の構成については、同一の符号を付することとする。

本第 2実施形態における液体処理システムは、第 1 5図乃至第 2 0図に示すように、主として、処理水中の浮遊物を除去するための浮遊物除去装置 7 1 と、処理水中に混入している水溶性有機物や微生物のコロイド粒子を水分子から分離させて凝集除去するとともに殺菌、脱臭および脱色を行うための凝集装置 7 2 と、さらに前記コロイド粒子の凝集除去を加速するとともに殺菌や脱臭処理等を促進させるための凝集加速装置 7 3 と、処理水中に残留する凝集物を強制的に沈殿させて除去するための第 1沈殿装置 7 4 aおよび第 2沈殿装置 7 4 b と、凝集除去された凝集物から水分を除去して濃縮する濃縮装置 7 5 と、これらの各タンクにおける種々の処理動作を制御するための集中制御装置 7 6 とから構成されている。

なお、処理する原水中に糞尿等の重量比の大きい固形物が含まれている場合には、前記浮遊物除去装置 7 1 の前に、前処理手段としての遠心分離器やスクリーン（いずれも図示せず）を任意に配設し、糞尿を含む原水中から重量比の大きい固形物を遠心分離させて除去するようにすればよい。つぎに、前記各装置の構成および作用についてより具体的に説明する。前記浮遊物除去装置 7 1には、固形物が除去された原水を貯留する浮遊物除去夕ンク 7 8が配設されており、この浮遊物除去タンク 7 8には、第 1 6図乃至第 1 8図に示すように、正面側の側面に固形物が除去された原水が流入されるための原水流入パイプ 7 9が連結されており、第 1 6図の 32 左側の側面に浮遊物が除去された後の処理水を次の処理へ移送するための第 1移送パイプ 8 0 aが連結されている。前記原水流入パイプ 7 9には、原水を流入させる動力源である原水ポンプ 8 1が連結されており、また、前記浮遊物除去タンク 7 8の下方には、エアー吸込みパイプ 8 2が連結されているとともに、内側上方には複数の回転羽根（図示せず）が偏心回転するように配設されている。

また、前記エア一吸込みパイプ 8 2には、エアーコンプレッサー 8 3が取り付けられており、このエアーコンプレッサー 8 3からエアー吸込みパイブ 8 2を介して前記浮遊物除去夕ンク 7 8内に直径数十 m程度のエア —が吹き込まれるようになつており、このエア一の泡が原水中の浮遊物を吸着して一緒に浮上するようになっている。そして、水面まで浮上した浮遊物は回転羽根によりかき集められて、図示しない排出口から順次排出されて堆肥プラン卜（図示せず）へ搬送されるようになっている。

浮遊物除去処理装置において浮遊物の除去処理が行われた処理水は、第 1移送パイプ 8 0 aを通って凝集装置 7 2へと移送される。

前記凝集装置 7 2には、第 1 5図乃至第 1 7図に示すように、浮遊物除去処理後の処理水を貯留する凝集夕ンク 8 4が配設されており、この凝集タンク 8 4内には、第 1 5図に示すように、帯電荷 .細胞破壊処理手段 8 5たる交流高電圧電極 8 6が 2つの陽極 8 6 aおよび 1つの陰極 8 6 bからなる、いわゆる 3電極方式で配設されている。この交流高電圧電極 8 6 は、通常、約 6 0 0 k ~ 1 8 0 0 k H zの周波数であつて 2 0 k V以上の電圧を 8 m A〜； I 0 0 m Aで約 1 0 m s ~ 4 0 m sの所定周期で切り換えて印加されるようになっており、本第 2実施形態では、より効果的に帯電荷および細胞破壊を行う観点から、 9 7 0 k H zの周波数であって 2 5 k 33

〜 2 8 k Vの電圧を約 8 m A〜 1 2 m Aで 1 2 m sの周期で印加するようになっている。なお、 3電極方式により印加する電圧を所定の周期で切り換えるのは、交流高電圧電極 8 6の摩耗を防止するとともに凝集タンク 8 4内での帯電荷および細胞破壊の処理範囲を広げるためである。

また、前記交流高電圧電極 8 6の高電圧パルスの印加方法は、グロ一放電方式またはアーク放電方式により行い、陽極 8 6 a と陰極 8 6 bとをそれぞれ液面と水中、あるいは水中に配設するようになっている。本第 2実施形態では、陽極 8 6 a と陰極 8 6 b とを水中に配設しており、水中間において放電するようになつている。

なお、前記交流高電圧電極 8 6は、 1セットのみを配設するようにしてもよいが、複数セッ卜、本第 2実施形態では 2セッ卜の交流高電圧電極 8 6が配設されており、処理水の濃度や水量、種類等に応じて最適な交流高電圧電極 8 6に任意に回路を切り換えることができるようになつている。

このように前記交流高電圧電極 8 6により処理水に高い周波数の高電圧を印加することにより、この高電圧により生じる電界が、処理水中の水溶性有機物および微生物のコロィド粒子および水分子を帯電荷させてコロイド粒子を凝集させ、さらに、処理水中の水溶性有機物および微生物の細胞を破壊して大腸菌等を死滅するようになっている。

ここで、本第 2実施形態における水溶性有機物等のコロイド粒子を凝集させるメカニズムについて説明すると、コロイド粒子とは、液体中に分散する水溶性有機物の微粒子や微生物、微細藻類等の液体分子以外の物質のことをいい、第 2 1図に示すように、これらは液体中において水和安定状態や疎水コロイド準安定状態にある。したがって、水溶性有機物等のコロィド粒子を処理水から分離除去するには、水分子の親水基の結合エネルギ 34 以上のエネルギを与えて親水基を切断して親水性コロイドを疎水化し、さらに疎水コロイド準安定状態を崩壊させてコロイド粒子を疎水化することで凝集させればよい。このため、本第 2実施形態では、第 2 2図の化学式に示すように、高電圧パルスのエネルギにより陽極 8 6 aに生じた O Hラジカルによって親水基を切断し、高電圧パルスにより生じる電界でコロイド粒子を帯電荷させて疎水コロイド準安定状態を崩壊して疎水化し、凝集させるようになっている。また、コロイド粒子が凝集して水分子がら分離されることにより水分子の脱臭および脱色がなされるようになっている。そして、凝集したコロイド粒子は、当該処理により発生する窒素や二酸化炭素、酸素、水素等のガスとともに浮上し、これらのガスが拡散した後に沈降するようになっている。このため、前記凝集タンク 8 4の底には、第 1 5図に示すように、凝集物排出処理手段 8 8 としてのネオジユーム等の永久磁石 8 9が敷設されており、これの磁力によって帯電状態にある凝集物を吸引し、沈殿させるようになつている。

その後、前記凝集タンク 8 4の底部に集められた沈殿物は、底部に連結されている排出パイプ 9 3から濃縮装置 Ί 5へと排出されるようになっている。

一方、ァォコ等の細胞や大腸菌等の菌類は、高電圧パルスにより発生した 0 Hラジカルにより破壊され死滅するようになつている。

さらに、前記凝集夕ンク 8 4内には、酸化還元処理手段 9 1 たる直流高電圧電極 9 2 、 2つの陽極および 1つの陰極 9 2 bからなる 3電極方式により配設されている。この直流高電圧電極 9 2は、約 1 8 〜 5 5 Vおよび約 8 0 〜 1 6 0 Vの直流電圧を約 3 〜 5 0 Aで印加するようになっており、本第 2実施形態では、より効果的に酸化還元反応を促進させる観点か 35 ら約 5 5 Vおよび約 1 0 0 Vの直流電圧を約 7〜 1 3 Aで印加するようになっている。また、この直流高電圧電極 9 2は、電極の摩耗防止および凝集タンク 8 4内での酸化還元処理を広範囲にわたって行う観点から、所定の周期で陽極および陰極 9 2 bの極性を交互に切り換えて動作するようになっている。

この直流高電圧を印加することにより、処理水の酸化還元反応が促進されて帯電荷が進行するとともに、炭素成分を分解することにより誘電率を均等化させることができてより高電圧を印加させやすくなつている。

また、本第 2実施形態では、前記凝集装置 7 2の交流高電圧電極 8 6および直流高電圧電極 9 2は、それぞれグラフアイトにより形成されているが、これに限る必要はなく、例えば、陰極 8 6 b、 9 2 bを石灰棒などのマグネシゥ厶系の材質により形成しイオン媒体電極として使用するようにしてもよい。このような陰極 8 6 b、 9 2 bを用いると、マグネシウムが処理水中に溶け出して凝集剤としての機能を発揮し、分離されたコロイド粒子の凝集作用をより促進させるようになる。

さらに、前記凝集装置 Ί 2の交流高電圧電極 8 6を白金とチタンとの合金材料により形成し、一方、直流高電圧電極 9 2を銅とタングステンとの合金材料により形成するようにしてもよい。このような電極材質を用いると、電極の摩耗を抑制しつつ電子の授受を通常よりも 1 0倍程度促進させることができるようになつている。

なお、本第 2実施形態において、前記交流高電圧電極 8 6を白金とチタンとの合金材料により形成する場合には、重量や製造コストおよび取り扱いの容易性に鑑みて、白金とチタンの重量比をそれぞれ 7 ： 3 となるようにしており、一方、前記直流高電圧電極 9 2を銅とタングステンとの合金材料により形成する場合には、同様の理由により、銅とタングステンの重量比をそれぞれ 7 ： 3 となるようにしている。

また、前記凝集夕ンク 8 4には、第 1 6図の右側面に第 2移送パイプ 8 O bが連結されており、この第 2移送パイプ 8 0 bを介して凝集処理後の処理水が次の凝集加速装置 7 3へと移送されるようになっている。

つぎに、凝集加速装置 7 3について説明する。

この凝集加速装置 Ί 3には、第 1 5図乃至'第 1 7図および第 1 9図に示すように、凝集装置 Ί 2における凝集処理後の処理水を貯留する凝集加速タンク 9 5が配設されており、この凝集加速タンク 9 5の内部には、前述した凝集タンク 8 4の内部と同様に、帯電荷 ·細胞破壊処理手段 8 5たる交流高電圧電極 8 6および酸化還元処理手段 9 1 たる直流高電圧電極 9 2 が 3電極方式で配設されており、継続的に分離凝集処理を行うようになつているとともに、さらに処理水中に混入する微細なコロイド粒子を分離凝集し、かつ、コロイド粒子自体の脱臭を行うため等に種々の処理手段が配設されている。

まず、前記凝集加速夕ンク 9 5には、移送パイプ（図示せず）を介してマイク口波分離処理手段 9 6たる導波管 9 7が連結されている。この導波管 9 7からは処理水の濃度に応じて 3 0 0 M〜 1 6 G H zの周波数、より効果的にコロイド粒子を分離する点に鑑みると 2 . 4 G〜 1 0 . 5 G H z の周波数、さらにより効果的には 1 0 . 5 G H zの周波数の電磁波のマイクロ波が発振されるようになっており、このマイクロ波により処理水中のより微細な状態で混入しているコロイド粒子を水分子から分離するようになっている。

つぎに、前記マイク口波分離処理手段 9 6たる導波管 9 7には、移送パイブ（図示せず）を介して第 1超音波凝集処理手段 9 9たる超音波ボックス 1 0 0が連結されており、この超音波ボックス 1 0 0に 4 0 k 〜 1 .2 0 0 k H zの周波数の超音波、より好ましくは 9 5 0 k H zの超音波を発振する振動子（図示せず）が配設されており、この振動子から発振される超音波のキヤビテーション作用などにより処理水中の分離されたコロイド粒子を凝集させるとともに水分子から分散させるようになっている。

また、第 1超音波凝集処理手段 9 9たる超音波ボックス 1 0 0には、第 1実施形態における細分帯電荷処理手段 4 と同等の構成からなるミキシング管等の細分帯電荷処理パイプ 3 0が連結されており、第 8図に示すように、前記細分帯電荷処理パイプ 3 0の上下部には、ネオジュ一ム板 3 1 a が配設されているとともに、前記細分帯電荷処理パイプ 3 0内には、約 1 1 0 0 0 G a u s sの磁力のネオジュ一ム素子 3 1 bが埋設されたセラミックス材料からなるネオジュ一ム素子羽根 3 2が配設されている。このネォジュ一ム素子羽根 3 2は、螺旋状にねじられた平板により形成されており、例えば第 8図に示すように、処理水が通過される方向に沿って羽根 3 2の幅方向端部にネオジユーム素子 3 1 b力、 ' 「N N S S N N S S . · . 」の順に交互に埋設されている。前記ネオジユーム板 3 1 a、前記ネオジューム素子 3 1 bの磁界および前記ネオジュ一厶素子羽根 3 2のミキシングの作用により、処理水中の水分子を細分化して負電子に帯電荷（イオン化）させるとともにコロイド粒子を細分化して正電子に帯電荷させてそれぞれ整列させるようになつている。このため、細分帯電荷処理手段 4では、同電位の分子を強力に吸着させてマイク口波による分離凝集処理において除去しきれなかった、より微細な水溶性有機物を分離凝集処理しやすくするようになつている。なお、前記ネオジユーム板 3 1 aを電磁石により形成 38 するようにしてもよい。

また、前記細分帯電荷処理パイプ 3 0には、第 9図に示すように、第 1 実施形態形態と同等の構成からなる脱臭処理手段 6たる脱臭処理パイプ 3 8が連結されており、この脱臭処理パイプ 3 8の外側を囲むようにして脱臭処理ボックス 3 7が配設されている。この脱臭処理パイプ 3 8の外側の上下位置には、それぞれ N極と S極の極性を有する外部磁石 3 9 aが配設されているとともに、脱臭処理パイプ 3 8の軸心位置には棒状の内部磁石 3 9 bが前記外部磁石 3 9 aの極性と反対の極性が対向するように配設されている。本第 1実施形態では、前記外部磁石 3 9 aは電磁石により形成されており、前記内部磁石 3 9 bは永久磁石により形成されている。さらに、前記脱臭処理パイプ 3 8の左右側面には、処理水の濃度に応じて 3 M 〜 3 0 0 M H z、より効果的には 1 0 0 M H zの周波数の超音波を発振する高周域超音波発振器 4 0が配設されている。

また、処理水は、前記脱臭処理パイプ 3 8においてミキシングあるいは振動されながら通過するようになっており、本第 1実施形態では、脱臭処理パイプ 3 8内に配設された図示しないノズルから噴出されるとともに、このノズルの出口近傍に図示しない振動板が配設されており、この振動板に処理水が衝突することにより激しく振動するようになつている。

これらの外部磁石 3 9 aおよび内部磁石 3 9 b と高周域超音波発振器 4 0 により、磁界と電界の合成効果が生じて、いわゆる電磁超音波が発生されるようになっており、この電磁超音波により処理水から悪臭、主としてコロイド粒子のァミノ酸を粉砕することによるコロイド粒子自体の臭気を除去するようになつている。

なお、このような電磁超音波による効果を増やすために、前記細分帯電 39 荷処理手段 4の細分帯電荷処理パイプ 3 0に対しても、磁界中に電界を交互にかけて 1 k Wの出力で高周域の超音波を発振するようにしてもよい。また、前記脱臭処理手段 6たる脱臭処理パイプ 3 8には、完全分離処理手段 1 0 2たる高周波発生管 1 0 3が連結されており、 1 0 0 M〜 5 0 0 M H z、より好ましくは 2 7 0 M H zの周波数の電磁波をかけて高周波電界による誘導プラズマを発生させて処理水に最適に共振させることで水溶性有機物の吸着性を促進させるようになつている。この高周波電界による誘導プラズマによって水溶性有機物は水分子に再び溶け込むことがなくなり完全分離させるようになっている。

さらに、前記完全分離処理手段 1 0 2たる高周波発生管 1 0 3には、水分子細分化処理手段 1 0 5たる細分化処理パイプ 1 0 6が連結されている < この細分化処理パイプ 1 0 6の上部と下部には、それぞれ約 1 0 0 0 0 G a u s sのネオジユーム等の永久磁石が磁界形成体として埋設されており, 強力な磁場が形成されている。この強力な磁力により、処理水が細分化処理パイプ 1 0 6内を通過すると、水のクラスタ一をより細分化して活性化された、いわゆる活性水を生成するようになっている。

そして、前記水分子細分化処理手段 1 0 5たる細分化処理パイプ 1 0 6 には、移送パイプ（図示せず）を介して前記凝集加速夕ンク 9 5が連結されており、前述の各処理を終えた処理水が再び凝集加速夕ンク 9 5内に流入されるようになっている。

また、前記凝集加速夕ンク 9 5内には、前述の交流高電圧電極 8 6および直流高電圧電極 9 2のほかに、第 2超音波凝集処理手段 1 0 8たる 1 0 0 k H z以下の超音波を発振する複数の超音波発振体 1 0 9が配設されている。本第 2実施形態の超音波発振体 1 0 9は、それぞれ 2 8 k H z 、 4 40

0 k H zおよび 4 8 k H zの周波数の縦波による超音波と 1 0 0 k H zの周波数の横波による超音波を発振するようになつている。これらの超音波は、処理水の濃度により使い分けるようになつており、水溶性有機物を凝集するとともに、これらの凝集物と水分子とを分散させる役割を有している。

また、前記凝集加速夕ンク 9 5内の底部には、凝集物排出処理手段 8 8 たるネオジュ—ム等の永久磁石 8 9が敷設されており、流入された処理水のうち帯電状態にある凝集物が前記永久磁石 8 9の磁力により吸引されて底部に沈殿化するようになつている。

その後、前記凝集加速タンク 9 5の底部に集められた沈殿物は、底部に連結されている排出パイプ 9 3から濃縮装置 Ί 5へと排出されるようになつている。

なお、本第 2実施形態では、製品化の都合上、マイクロ波分離処理手段 9 6、超音波凝集処理手段、細分帯電荷処理手段、脱臭処理手段、完全分離処理手段 1 0 2および水分子細分化処理手段 1 0 5力それぞれ凝集加速タンク 9 5の外部に配設される構成となっているが、これらを凝集加速タンク 9 5の内部に配設するようにしてもよく、同等の効果を得ることができる。また、前記凝集加速タンク 9 5では、ポンプ等により処理水を順次循環させるようになつており、処理水の水量が多い場合には循環速度を高めて複数回循環させるようになつている。

つぎに、第 1沈殿装置 7 4 aおよび第 2沈殿装置 7 4 bについて説明する。

第 1沈殿装置 7 4 aは、第 3移送パイプ 8 0 cを介して前記凝集加速装置 7 3 と連結されており、さらに第 2沈殿装置 7 4 bは第 4移送パイプ 8 41

0 dを介して前記第 1沈殿装置 7 4 a と連結されている。これらの第 1沈殿装置 7 4 aおよび第 2沈殿装置 7 4 bは、汚れのひどい原水を処理する場合に、より確実に処理水から水溶性有機物等の汚物を除去するために同等の構成を有する沈殿装置 7 4 a , 7 4 bを 2台配設しているものであり， 1台だけの沈殿装置 7 4でも充分効果を発揮するようになつている。

第 1 5図、第 1 7図、第 1 9図、第 2 0図、第 2 3図および第 2 4図に示すように、これらの第 1沈殿装置 7 4 aおよび第 2沈殿装置 7 4 bには、凝集加速装置 7 3で処理された処理水が貯留される第 1沈殿タンク 1 1 1 aおよび第 2沈殿夕ンク 1 1 1 bがそれぞれ配設されており、これらの内部には、凝集物沈殿処理手段 1 1 3たる格子状の電気的分離膜 1 1 4が上下方向に複数枚配設されている。この電気的分離膜 1 1 4の格子の升目は、 1辺が約 1 〜 5 m mに形成されており、高電圧パルス発生器 1 1 5により, 各升目には 5 m A〜 3 0 m Aの電流が流れ、 1 0 k〜 6 0 k V、より好ましくは 2 0 k Vの高電圧が印加されるようになっている。これらの電気的分離膜 1 1 4は、各沈殿タンク 1 1 1 a , 1 1 1 bの下方から流入される処理水の帯電荷された凝集物を吸着して上方へ通過するのを妨げ、これらの凝集物を排出する際には、電極の極性を切り換えて凝集物を下方に落とすようにして急速に沈殿させるようになつている。

また、前記第 1沈殿夕ンク 1 1 1 aおよび第 2沈殿タンク 1 1 1 bの底部には、ネオジュ一厶等の永久磁石 8 9が敷設されており、強制的に沈殿される帯電荷された凝集物を確実に吸着して排出パイプ 9 3を介して堆肥プラン卜へ排出するようになっている。

さらに、前記第 2沈殿タンク 1 1 1 bには、第 1 5図に示すように、前記浮遊物除去夕ンク 7 8 と連通する希釈用移送パイプ 1 1 6が連結されて 42 おり、本第 2実施形態で処理した処理水の一部を前浮遊物除去タンク 7 8 に流入させるようになつている。この処理後の水は、いわゆる活性水と呼ばれ、水分子が帯電荷状態にあるため、原水に混入されると酸化還元反応を起こして汚れを分解する性質を有している。本第 2実施形態では、第 2 沈殿装置 7 4 bで処理した後の処理水を浮遊物除去夕ンク 7 8に混入させるようになっているが、凝集装置 7 2で処理した直後の処理水の方がより水分子が帯電荷されているため、効果的に酸化還元反応による汚れの分解を促進することができる。したがって、例えば、河川の水を凝集装置 7 2 で処理しておき、予め原水に混入させて一次処理を行っておけば、よりその後の処理が簡単になり処理能力を向上させることができるようになる。つぎに、前記濃縮装置 7 5について説明する。

この濃縮装置 7 5には、第 1 5図に示すように、濃縮夕ンク 7 5 aが配設されており、前述した各タンクと排出パイプ 9 3により連結されているこの濃縮タンク 7 5 aは、各タンクの処理により生じる凝集物を回収して水分を除去し、堆肥プラントにおいて堆肥化処理しやすくするようになつている。凝集物から水分を除去する手段としては、脱水器等の公知の手段を用いるようになっている。

つぎに、集中制御装置 7 6について説明する。

前記集中制御装置 7 6は、第 2 5図のブロック図に示すように、浮遊物除去装置 7 1 におけるエアーの吹込みや回転羽根の回転を制御する浮遊物除去装置制御部 1 1 7 と、凝集装置 7 2における交流高電圧電極 8 6および直流高電圧電極 9 2で印加する電圧の大きさや印加周波数等を制御する凝集装置制御部 1 1 8 と、凝集加速装置 7 3における交流高電圧電極 8 6 および直流高電圧電極 9 2で印加する電圧の大きさ等の制御や、マイクロ波分離処理手段 9 6で発振される 3 0 0 M〜 1 6 GH zのマイクロ波の出力の制御や、第 1超音波凝集処理手段 9 9で発振される 4 0 k〜 1 2 0 0 k H zの周波数の超音波の出力の制御や、脱臭処理手段で発振される 3 M 〜 3 0 0 MH zの周波数の超音波の出力の制御や、完全分離処理手段 1 0 2で発振される 1 0 0 M〜 5 0 0 MH zの高周域電磁波の出力の制御や、第 2超音波凝集処理手段 1 0 8で発振される 2 8 k H z、 4 0 k H z、 4 8 k H zおよび 1 0 0 k H zの周波数の超音波の出力制御や、処理水の回遊速度等の制御を行うための凝集加速装置制御部 1 1 9と、第 1沈殿装置 7 4 aおよび第 2沈殿装置 7 4 bにおける 1 0 k〜 6 0 k Vの電圧の印加や切り換え等を制御する第 1沈殿装置制御部 1 2 0および第 2沈殿装置制御部 1 2 1 と、濃縮装置 7 5における脱水処理の制御等を行う濃縮装置制御部 1 2 2とを有している。これらの各制御部は、集中制御盤 1 2 3の各スィッチ（図示せず）により容易に制御操作できるようになつており、通常時には自動制御されている。

つぎに、前述した本発明の第 2実施形態を用いて原水を処理した場合の実証試験結果について第 2 6図および第 2 7図を参照しつつ説明する。処理条件は、原水として豚の糞尿混合排液を使用し、分析対象水採取位置として固形物除去前の原水、浮遊物除去装置 7 1の出口、凝集装置 7 2 の出口、凝集加速装置 7 3の出口、第 1沈殿装置 7 4 aの出口および放流水となる第 2沈殿装置 7 4 bの出口とした。これらの採取はそれぞれ異なる日に 5回にわたつて実施した。

また、処理水の分析対象は、主として処理水中に含まれる有機物含有量. 窒素含有量、燐含有量および大腸菌群数を測定し、その他、水素イオン濃度（ P H) や蒸発残留物（T S S ) 、酸化還元電位（0 R P ) についても 44 一部測定した。このうち、有機物含有量としては、生物化学的酸素要求量 (B O D) と化学的酸素要求量（C O DMn) と浮遊物質量（ S S ) を測定し、窒素含有量としては T一 N、燐含有量としては T— Pをそれぞれ測定した。

各対象の測定は、水素イオン濃度はガラス電極法により、 B ODは隔膜電極法により、 C ODは滴定法により、 S Sは濾過重量法により、大腸菌群数はデソキシコール酸塩培地法により、窒素含有量はペルォキソ二硫酸カリウム分解法により、蒸発残留物は下水試験法により、酸化還元電位は衛生試験法によりそれぞれ行った。

かかる条件下における分析結果を第 2 6図および第 2 7図に示す。

1 ) 有機物含有量について

原水中では、 8〇 0カ、'7 8 0 0〜 2 7 0 0 01« 2ノ 1、 C ODが 1 8 0 0〜 1 3 0 0 0 m g/ l 、 S S力、' 1 7 0 0 ~ 2 5 0 0 0 m gZ l とバラッキが認められるが、前処理工程後の浮遊物除去装置 7 1の出口では、 B O D力、' 5 3 0 0〜 1 0 0 0 0 m g Z l 、 C O D力く 1 5 0 0〜 2 9 0 0 m gZ 1. S Sが 7 2 0〜 3 2 0 0 m g/ l となり、 B OD約 6 0 %前後、 C O D約 8 0 %前後、 S S約 9 0 %前後が除去されている。したがって、前処理は有効に動作していることが認められる。ただし、この原水には、本第 2実施形態の液体処理システムで処理した後の帯電荷状態にある処理水が混入されているため、この処理水による効果を考慮する必要はある。

また、第 2沈殿装置 7 4 bの出口、すなわち放流水では、 B O Dが 2. 7〜 3 1 m g/ l、 C OD力くに 8〜 3 0 m gZ l、 S S力、' 1. 7〜4 0 m g / 1 となっている。

この結果、 B 0 Dの除去率としては、最良で 9 9 · 9 %、最悪で 9 9. 45

7 %となっており、浮遊物除去装置 7 1の出口（凝集装置 7 2の入口）濃度が低い場合の方が、より高い B O D除去率を示す傾向にある。また、 C 0 Dの除去率としては、最良で 9 9. 9 %、最悪で 9 8. 3 %となっている。 C 0 Dのデータからは流入濃度と処理後の濃度との相関関係は認められない。また、 S Sの除去率は、最良で 9 9. 9 %、最悪で 9 7. 7 %となっており、 S Sについても C O Dと同様に流入濃度と処理後の濃度との相関関係は認められない。

2 ) 窒素含有量について

原水では、窒素含有量が 1 9 0 0〜 3 1 0 0 m g/ lであつたのが、前処理工程後の浮遊物除去装置 7 1の出口では、 1 1 0 0〜 1 6 0 0 m

1 となり、約 4 2. 1 - 6 3. 6 %の窒素が除去されている。したがって、前処理は有効に動作していることが認められる。

また、第 2沈殿装置 74 bの出口では、窒素含有量が 7. 9〜 1 4 m g Z 1 となり、約 9 9. 7 %の窒素除去率となっている。したがって、原水の窒素含有量が 4 0 0 0 m g / 1以上のものに対しても 9 9. 7 %の除去率となっており、頻度および負荷変動に対してもほとんど影響を受けていないことが認められる。

3 ) 燐含有量について

原水では、燐含有量が 4 0 0〜 6 9 0 m g/ l であったのが、浮遊物除去装置 7 1の出口では、 9 7〜 2 0 0 m gZ l となり、約 5 8. 3〜 8 5. 9 %の燐が除去されている。しかし、浮遊物除去装置 7 1において T— P が除去されるとは考えにくく、本第 2実施形態の液体処理システムで処理した処理水による希釈効果が現れているものと考えられる。

また、液体処理システムで処理した後の第 2沈殿装置 7 4 bの出口では, 燐含有量が 0. 0 6 8〜 1. 3 m g Z 1 となり、燐除去率は、最良で約 9 9. 9 %であり、最悪で 9 9. 7 %であった。燐の除去率についても流入濃度との相関関係は認められなかった。

4 ) 大腸菌群数について

原水では、大腸菌群数が 2 4 0 0 0 0 ~ 9 0 0 0 0 0個 Z c m³ であつたが、浮遊物除去装置 Ί 1 の出口では、 1 6 0 0 0 0〜 2 5 0 0 0 0個/ c m³ となり、第 2沈殿装置 7 4 bの出口では、 0個/ c m ³ となった。このため、本第 2実施形態の液体処理システムによれば、大腸菌は原水の大腸菌群数にかかわらずほぼ 1 0 0 %除去できることが認められた。

5 ) その他の分析結果について

水素イオン濃度については、原水では 6. 5 と酸性値を示していたが、処理後の放流水では 7. 4 とアルカリ値を示すようになった。また、酸化還元電位については、原水では— 2 9 0 mVであったが、放流水では 1 8 O mVとなった。さらに、蒸発残留物（T S S ) については、原水では 1 9 0 0 0 m gZ l であつたのが、処理後の放流水では 3 3 0 m g / l にまで減少した。また、臭気については、浮遊物除去装置 7 1から凝集装置 7 2に流入された時点で処理され、 9 0 %以上が消臭される。浮上物は、凝集装置 7 2における高電圧分解作用によりほとんど無臭状態になり、凝集加速装置 7 3で 9 9 %消臭される。

したがって、本発明の第 2実施形態によれば、集中制御装置 7 6を用いた簡単な操作により原水に含まれる水溶性有機物や微生物を凝集分離および殺菌して迅速かつ確実に除去できるとともに、この処理に伴って脱臭および脱色をも行い、さらに極めて細分化された水分子からなる活性水であつて安定的な水を生成することができるため、この活性水をそのまま放流 47 することはもちろんのこと、動物の飲料水や植物に与える水として利用すれば、動植物の成長に著しく効果的である。

また、水処理に必要な設備を小規模化することができるとともに消費電力を少なくできるため、イニシャルコストおよびランニングコストを低廉化できる。

なお、本発明は前述した各実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することが可能である。

たとえば、前述した本発明の第 1実施形態における処理水の分離凝集処理手段は、第 1分離処理手段 2および第 1凝集処理手段 3 と、第 2分離処理手段 5および第 2凝集処理手段 7 とに分けて 2度の分離凝集処理を行つているが、有機物濃度が低い処理水を浄化する場合には、 1つにまとめて 1度の分離凝集処理としてもよいし、逆に高い濃度の処理水を浄化する場合には分離凝集処理手段をさらに増やすようにしてもよい。

また、本発明の第 2実施形態の凝集装置 7 2および凝集加速装置 7 3における交流高電圧電極 8 6および直流高電圧電極 9 2は、それぞれ 1つのタンク内に配設してある力別個のタンクに配設するようにしてもよい。さらに、前述した本発明の第 1実施形態および第 2実施形態は、水処理システムを構成する各処理手段について説明したが、各処理手段は水処理システムとしてだけではなく、単独の処理装置としても使用することが可能であり、単独であっても各処理の効果を発揮することができるものである。

Claims

48 請求の範囲

1 ) 水溶性有機物や微生物等のコロイド粒子を含む液体に電磁波のマイク口波を発振してコロイド粒子と液体分子とに分離した後に、このコロィド粒子を分離後の液体に低周域の超音波を発振して前記コロイド粒子を凝集するとともに、前記液体に高周域の電磁超音波を発振して前記液体の脱臭を行うようにしたことを特徴とする液体処理方法。

2 ) 前記低周域の超音波を 1 0 0 k H z以下の周波数とするとともに、前記高周域の電磁超音波を 3 M〜 3 0 0 M H zの周波数としたことを特徴とする請求項 1 に記載の液体処理方法。

3 ) 前記コロイド粒子を含む液体に前記マイク口波および前記低周域超音波を発振して前記コロイド粒子の分離凝集処理を行うとともに前記高周域の電磁超音波を発振して脱臭処理を行った後に、その液体に高電圧パルスを印加して窒素を分離し除去するとともにオゾンを発生させて前記液体の脱色および殺菌を行うようにしたことを特徴とする請求項 1 または請求項 2に記載の液体処理方法。 4 ) 前記液体に高電圧パルスを印加した後に、前記液体を強磁界中に通して液体を細分化するようにしたことを特徴とする請求項 3に記載の液体処理方法。

5 ) コロイド粒子を含む液体をコロイド粒子と液体分子とに分離する 49 ために電磁波のマイク口波を発振するマイク口波発振体と、前記コロイド粒子を凝集するために低周域の超音波を発振する低周域超音波発振体と、前記液体から悪臭を除去するために高周域の電磁超音波を発振する高周域電磁超音波発振体とを有することを特徴とする液体処理装置。

6 ) 前記低周域超音波発振体から発振する低周域超音波を 1 0 0 k H z以下の周波数とするとともに、前記高周域電磁超音波発振体から発振する高周域の電磁超音波を 3 M〜 3 0 0 M H zの周波数としたことを特徴とする請求項 5に記載の液体処理装置。

7 ) 液体から窒素を分離除去するとともにオゾンを発生させて前記液体の脱色および殺菌を行うための高電圧パルス発生体を有することを特徴とする請求項 5または請求項 6に記載の液体処理装置。

8 ) 液体を細分化するための磁界を形成する磁界形成体を有することを特徴とする請求項 5乃至請求項 7のいずれか 1項に記載の液体処理装置 _c

9 ) コロイド粒子を含む液体に電磁波のマイクロ波を発振してコロイド粒子と液体分子とに分離する分離処理手段と、このコロイド粒子を分離した後の液体に低周域の超音波を発振して前記コロイド粒子を凝集する凝集処理手段と、液体に高周域の電磁超音波を発振して前記液体の脱臭を行う脱臭処理手段と、前記液体に高電圧パルスを印加して前記液体から窒素を分離し除去するとともにオゾンを発生させることにより前記液体の脱色および殺菌を行う高電圧パルス処理手段と、前記コロイド粒子の凝集物を 50 磁力により吸着し排出する凝集物排出処理手段とを有することを特徴とする液体処理システム。

1 0 ) 液体を磁界中に通して液体を細分化する細分化処理手段を有することを特徴とする請求項 9に記載の液体処理システム。

1 1 ) 帯電荷した液体に電子を授受させて酸化還元反応を行う酸化還元処理手段を有することを特徴とする請求項 9または請求項 1 0に記載の液体処理システム。

1 2 ) 前記凝集処理手段により発振される低周域の超音波を 1 0 0 k H z以下の周波数とするとともに、前記脱臭処理手段における高周域の電磁超音波を 3 M〜 3 0 0 M H zの周波数としたことを特徴とする請求項 9 乃至請求項 1 1 のいずれか 1項に記載の液体処理システム。

1 3 ) 水溶性有機物や微生物等のコロイド粒子を含む液体からコロイド粒子を分離凝集させるとともに微生物等の細胞を破壊するために高周波数の高電圧パルスを印加する交流高電圧電極を有することを特徴とする液体処理装置。

1 4 ) 水溶性有機物や微生物等のコロイド粒子を含む液体からコロイド粒子を分離凝集させるとともに細胞を破壊するために高周波数の高電圧パルスを印加する交流高電圧電極を備えた帯電荷 ·細胞破壊処理手段を有する凝集装置と、 51

前記液体に電磁波のマイク口波を発振してコロイド粒子と液体分子とに分離するマイク口波分離処理手段、前記マイク口波を発振した後の液体に 4 0 k〜 1 2 0 0 k H zの周波数の超音波を発振して前記コロイド粒子を凝集させる第 1超音波凝集処理手段、および、前記液体に高周域の電磁超音波を発振する脱臭処理手段をそれぞれ備えている凝集加速装置と、前記コロイド粒子の凝集物を含む液体を高電圧が印加された格子状の電気的分離膜に通過させて前記凝集物を前記電気的分離膜に吸着させるとともに前記高電圧の印加方向を切り換えて前記凝集物を沈殿させる凝集物沈殿処理手段を備えている沈殿装置と

を有することを特徴とする液体処理

1 5 ) 前記凝集装置に、コロイド粒子を含む液体に直流高電圧を印加して液体の酸化還元反応を促進させるとともに炭素を分解させる直流高電圧電極を備えた酸化還元処理手段を設けたことを特徴とする請求項 1 4に記載の液体処理システム。

1 6 ) 前記凝集加速装置に、コロイド粒子を含む液体を磁界が形成された管内において流れ方向に複数の磁石を埋設した羽根によりミキシングさせつつ通過させて液体分子およびコロイド粒子を細分化して帯電荷させるとともにコロイド粒子同士を吸着させる細分帯電荷処理手段を設けたことを特徴とする請求項 1 4または請求項 1 5に記載の液体処理システム。

1 7 ) 前記凝集加速装置に、コロイド粒子を含む液体に 2 8 k H z、 4 0 k H z、 4 8 k H zおよび 1 0 0 k H zの周波数の超音波を発振する第 2超音波凝集処理手段を設けたことを特徴とする請求項 1 4乃至請求項 1 6のいずれか 1項に記載の液体処理システム。

1 8 ) 前記凝集加速装置に、コロイド粒子を含む液体に 1 0 0 M〜 5 0 0 M H zの周波数の電磁波を発振して誘導プラズマを発生し前記コロイド粒子を液体分子から完全に分離する完全分離処理手段を配設したことを特徴とする請求項 1 4乃至請求項 1 7のいずれか 1項に記載の液体処理システム。

1 9 ) 前記交流高電圧電極を 2つの陽極と 1 つの陰極からなる 3電極方式により構成するようにしたことを特徴とする請求項 1 4乃至請求項 1 8のいずれか 1項に記載の液体処理システム。

2 0 ) 前記直流高電圧電極を 2つの陽極と 1つの陰極からなる 3電極方式により構成するようにしたことを特徴とする請求項 1 5乃至請求項 1 9のいずれか 1項に記載の液体処理システム。

2 1 ) 前記交流高電圧電極の陰極をマグネシウム系の材料により形成したことを特徴とする請求項 1 4乃至請求項 2 0のいずれか 1項に記載の液体処理システム。

2 2 ) 前記直流高電圧電極の陰極をマグネシウム系の材料により形成したことを特徴とする請求項 1 5乃至請求項 2 1 のいずれか 1項に記載の液体処理システム。 2 3 ) 前記交流高電圧電極を白金とチタンとの合金材料により形成したことを特徴とする請求項 1 4乃至請求項 2 0のいずれか 1項に記載の液体処理システム。

2 4 ) 前記直流高電圧電極を銅と夕ングステンとの合金材料により形成したことを特徴とする請求項 1 5乃至請求項 2 0または請求項 2 3のいずれか 1項に記載の液体処理システム。

2 5 ) 前記凝集加速装置において発振する前記マイクロ波を 2 . 4 G ~ 1 0 . 5 G H zの周波数としたことを特徴とする請求項 1 4乃至請求項 2 4のいずれか 1項に記載の液体処理システム。