WO2017060995A1 - 水質改善方法及びその装置 - Google Patents

水質改善方法及びその装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2017060995A1
WO2017060995A1 PCT/JP2015/078555 JP2015078555W WO2017060995A1 WO 2017060995 A1 WO2017060995 A1 WO 2017060995A1 JP 2015078555 W JP2015078555 W JP 2015078555W WO 2017060995 A1 WO2017060995 A1 WO 2017060995A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
water
oxygen
air
water quality
quality improvement
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/078555
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
国男 福田
貴永 福田
力市 川田
陽一 関根
Original Assignee
国男 福田
貴永 福田
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 国男 福田, 貴永 福田 filed Critical 国男 福田
Priority to PCT/JP2015/078555 priority Critical patent/WO2017060995A1/ja
Priority to US15/764,512 priority patent/US10647602B2/en
Publication of WO2017060995A1 publication Critical patent/WO2017060995A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F7/00—Aeration of stretches of water
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K75/00—Accessories for fishing nets; Details of fishing nets, e.g. structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/232—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles
    • B01F23/2323—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles by circulating the flow in guiding constructions or conduits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/234—Surface aerating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/10—Mixing by creating a vortex flow, e.g. by tangential introduction of flow components
    • B01F25/103—Mixing by creating a vortex flow, e.g. by tangential introduction of flow components with additional mixing means other than vortex mixers, e.g. the vortex chamber being positioned in another mixing chamber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/313—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit
    • B01F25/3133—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit characterised by the specific design of the injector
    • B01F25/31331—Perforated, multi-opening, with a plurality of holes
    • B01F25/313311—Porous injectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/433—Mixing tubes wherein the shape of the tube influences the mixing, e.g. mixing tubes with varying cross-section or provided with inwardly extending profiles
    • B01F25/4334—Mixers with a converging cross-section
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/45—Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads
    • B01F25/452—Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads characterised by elements provided with orifices or interstitial spaces
    • B01F25/4524—Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads characterised by elements provided with orifices or interstitial spaces the components being pressed through foam-like inserts or through a bed of loose bodies, e.g. balls
    • B01F25/45241—Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads characterised by elements provided with orifices or interstitial spaces the components being pressed through foam-like inserts or through a bed of loose bodies, e.g. balls through a bed of balls
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/68—Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K63/00—Receptacles for live fish, e.g. aquaria; Terraria
    • A01K63/04—Arrangements for treating water specially adapted to receptacles for live fish
    • A01K63/042—Introducing gases into the water, e.g. aerators, air pumps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/237—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media
    • B01F23/2373—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media for obtaining fine bubbles, i.e. bubbles with a size below 100 µm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/237—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media
    • B01F23/2376—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media characterised by the gas being introduced
    • B01F23/23761—Aerating, i.e. introducing oxygen containing gas in liquids
    • B01F23/237612—Oxygen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/20—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams
    • B01F25/21—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams with submerged injectors, e.g. nozzles, for injecting high-pressure jets into a large volume or into mixing chambers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/312—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof
    • B01F25/3124—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof characterised by the place of introduction of the main flow
    • B01F25/31242—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof characterised by the place of introduction of the main flow the main flow being injected in the central area of the venturi, creating an aspiration in the circumferential part of the conduit
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/727—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation using pure oxygen or oxygen rich gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/007—Contaminated open waterways, rivers, lakes or ponds
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for improving water quality, and more particularly to a method and apparatus for improving water quality deteriorated due to inflow of domestic wastewater and industrial wastewater.
  • the detoxified treatment residue material floats on the surface of the water by interfacial coagulation, it can be sucked and treated on the ground. ⁇ It is prevented from sinking to the bottom of the lake to become sediment sludge, and the effect of improving the water quality of rivers and lakes is extremely large.
  • Patent Document 1 is a technique that can solve these problems, but it takes a long period of one to two months to perform the process, and it cannot be said that rapid disassembly and removal are sufficient, leaving problems. It was.
  • JP 2001-79557 A Japanese Patent No. 4879365 JP 2001-121186 A JP 2013-224918 A JP 2009-268964 A
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, detoxify polluted rivers and lakes, float the detoxified residue on the water surface, and remove it by suction.
  • Rivers and lakes that do not require post-treatment work such as surface treatment can efficiently decompose oil emulsified with surfactants drifting in the sea bay, and have a simple device structure with few failures and long life, and are inexpensive.
  • An object of the present invention is to provide a sea bay water quality improvement method and apparatus.
  • the present invention is intended to solve the above-described problems, and includes a water supply process for taking treated water from a water intake port and pumping it into a device from a water supply pipe, and an air supply for taking air from an intake port and supplying it into the device.
  • An oxygen amount increasing step for increasing the total amount of oxygen by pressurizing the air supplied by the air supplying step, an ionization step for ionizing the pressurized air that has undergone the oxygen amount increasing step, and the ionization step.
  • the air-liquid mixed fluid in which the first microbubbles are achieved by injecting the air into the flow of the treated water
  • the jet nozzle is provided with a squeezed aperture portion to accelerate the flow velocity to form second fine bubbles.
  • the present invention can also employ a configuration in which the means for increasing the total amount of oxygen in the ionization step is used in combination with an oxygen supply means for adsorbing a nitrogen component to the filled zeolite powder and increasing the oxygen concentration.
  • the present invention can also employ a configuration in which the means for increasing the total amount of oxygen in the ionization step is combined with an oxygen supply means for supplying from an oxygen cylinder.
  • the present invention is an apparatus for carrying out the above-described water quality improvement method, wherein a water supply apparatus comprising a water supply pump and a water supply pipe for taking treated water from a water intake port and pumping it into the apparatus, and an intake port
  • a water supply apparatus comprising a water supply pump and a water supply pipe for taking treated water from a water intake port and pumping it into the apparatus, and an intake port
  • An air supply device including an air pump and an air supply pipe for taking in more air into the device, an ionization device for ionizing pressurized air whose total amount of oxygen is increased by the air supply device, and the ionization device
  • the mixing unit that mixes the pressurized air ionized through and the treated water pumped by the water absorption device, the air is injected into the flow of the treated water and mixed while achieving the first microbubble formation
  • a mixing device that obtains a gas-liquid mixed fluid, and when the gas-liquid mixed fluid is ejected through the mixing device, the flow velocity is
  • the present invention also includes an oxygen supply device for further increasing the total amount of oxygen in the pressurized air pumped from the air supply device, and the oxygen supply device adsorbs nitrogen components to the filled zeolite powder. Moreover, it can also be set as the water quality improvement apparatus which increases oxygen concentration.
  • the present invention may also employ an arrangement in which an oxygen supply device is provided for further increasing the total amount of oxygen in the pressurized air pumped from the air supply device, and the oxygen supply device supplies from an oxygen cylinder. it can.
  • FIG. 9 shows the effect of air ionization according to the present invention.
  • Fig. 9 (a) shows the state where the water before the treatment of the industrial water drainage
  • Fig. 9 (b) shows a state of stirring for one and a half hours while jetting non-ionized air
  • Fig. 9 (c) shows the ionization state.
  • the air having the same conditions as in FIG. 9B is shown for comparison.
  • FIG. 10 is a graph showing the measurement of the change in dissolved oxygen concentration after the treatment is stopped from the start of the treatment when the water quality improvement method and apparatus according to the present application are used and when not used.
  • the experiment shown in this graph shows a measured value of the oxygen concentration obtained by supplying 5 l of oxygen per minute and refluxing 100 l of treated water per minute.
  • the horizontal axis indicates the time axis (unit is time), and the vertical axis indicates the dissolved oxygen concentration (unit is mg / l).
  • the dissolved oxygen concentration at the start of the treatment was 6.6 mg / l.
  • the dissolved oxygen concentration stops at 6 hours after the start of treatment regardless of the presence or absence of ionization, 6 hours after the start of the experiment.
  • the dissolved oxygen concentration in the purified water that has not been ionized decreases to the dissolved oxygen concentration in about 2 hours.
  • the concentration of dissolved oxygen contained in the purified water after ionization is slightly reduced, but it is a high concentration equivalent to 18 hours after the completion of the treatment according to the present application.
  • the treated water ionized according to the present application maintains a dissolved oxygen concentration almost equal to that after 48 hours even after two weeks have passed since the treatment was stopped. It has been confirmed that the effect of holding at a high concentration for a long time can be obtained.
  • the dissolved oxygen concentration is the liquid oxygen used for normal aquaculture as shown in the graph (FIG. 10). Even if it was not used, an excellent effect of increasing the dissolved oxygen concentration was obtained.
  • the dissolved oxygen concentration can be maintained at a high concentration for a long time, the supply amount of liquid oxygen to be used in combination can be suppressed, and an excellent economic effect was exhibited together with the above effect.
  • the effect of the water quality improvement method and the water quality improvement apparatus according to the present invention is a combination of oxygen supply by pressurization, increased supply of oxygen concentration, ionization, and first and second microbubble generation, and exhibits a synergistic effect. It is what you are doing.
  • the effect of increasing the oxygen concentration of the inhaled gas, the effect of ionizing the gas with such high oxygen concentration, and the process of mixing the ionized high oxygen concentration gas with water and injecting it into water Each of the effects resulting from the gradual microbubble formation is synergistically exhibited.
  • polluted rivers and lakes are made harmless, and the detoxified residue material is floated on the surface of the water, which is removed by suction to eliminate post-treatment work such as ground treatment.
  • oil that has been emulsified with a surfactant drifting in the sea bay can be efficiently decomposed, and the structure of the device is simple, there are few failures, long life is easy, and maintenance work is easy. At the same time, failure of parts hardly occurs, and it can be used for a long period of time, and a vast area can be improved efficiently within a relatively short period of time.
  • the oxygen concentration in the gas is enhanced by reducing the nitrogen in the air with the adsorbent, and in the ionizer
  • the ionized gas that is ionized and has a high oxygen fraction further activates the decomposition action of aerobic microorganisms that decompose organic substances.
  • organic substances and the like can be rapidly decomposed and water quality can be improved.
  • the algae and fish organisms in the water also have an excellent effect that the activity is increased by the increased amount of oxygen and a favorable biological environment is constructed.
  • the ion generator according to the present invention ionizes the air.
  • Porous bonded chips in which minerals are dispersed in straw fibers can increase the amount of ionized molecules in the gas to 10 times or more the amount of ionization of normal air.
  • This device uses ionized gas increased to 100 to 10000 times, so that oil that has been coated with a surfactant and drifted to decompose by microorganisms can also generate fine bubbles with improved ion action and permeability. It exhibits an excellent effect that the surfactant can be efficiently peeled off by the physical action of the treated water to be contained, and degradation by microorganisms can be improved.
  • the present invention is a method for improving water quality over a wide area such as rivers, lakes, and sea bays, and a water quality improvement device used in the method, ionizing air whose total amount of oxygen has been increased by pressurization, and at least converting the ionized air to A high water purification effect is exhibited with the greatest feature of injecting a gas-liquid mixed fluid that has been made into fine bubbles into two or more stages into the treated water.
  • the present invention in order to achieve finer bubble formation, at least two stages of bubble formation are performed. That is, in the present invention, as a means for generating fine bubbles, the first fine bubbles as shown in FIG. 2 and the injection ports are narrowed down in the mixing unit for mixing the pressurized air and the treated water to be pumped. To form at least two stages of microbubble formation of the second microbubble generation that is accelerated and injected into the treated water.
  • ⁇ A structure (Venturi) that narrows the diameter of the injection port was adopted, and the treated water was distributed to a distant and wide area by accelerating the treated water.
  • the microbubbles generate an ultrasonic wave when ruptured, and the molecules are vibrated by the impact, so there is an effect of killing bacteria.
  • sterilization in which oysters are ultrasonically cleaned to remove fungi that cause per meal.
  • the chemical decomposition means is to ionize the gas that becomes bubbles.
  • the surfactant is separated from the oil by the permeation of the ionized bubbles of the oil that is usually covered with the surfactant, which is said to be difficult to decompose by microorganisms, and is efficiently decomposed by the microorganism. It will be. That is, the decomposition efficiency is enhanced by the synergistic effect of the chemical separation means and the separation means by microorganisms. These microorganisms contributing to degradation are aerobic, and their activity is further enhanced by increasing the oxygen concentration in water.
  • radicals (unpaired electrons) generated by ionization are combined with other non-radical species at a very high rate as reactive, short-lived intermediates. If a filter or the like is used, the adsorption to the filtration filter or the like is promoted.
  • the present invention is a method for improving water quality by efficiently and quickly decomposing water stains by combining physical, chemical and microbial means. Such a process or apparatus will be described below with reference to the drawings.
  • FIG. 1 is a schematic flow diagram showing a water quality improvement method according to the present invention.
  • FIG. 1 (a) shows a flow outline of the water quality improvement method according to claim 1
  • FIG. 1 (b) shows a flow outline of the water quality improvement method according to claim 2
  • FIG. The flow outline of this water quality improvement method is shown.
  • the air blown from the air pump 2 in the intake process is increased in the absolute amount of oxygen per unit volume, and is then supplied to the ionization process 100.
  • the ionized air is ionized by the ionization step 100, and the ionized air is mixed with the water supplied in the mixing step 200 by the first microbubble formation, and the flow rate of the treated water is increased by the acceleration jet step 300.
  • This is a method for improving water quality in which a second microbubble formation is performed during discharge.
  • the water quality improvement method according to claim 2 is the water quality improvement method to which an oxygen amount increasing step 500 for further increasing the oxygen concentration of the compressed air taken in by the intake step is added.
  • an oxygen supply means for increasing the oxygen concentration by adsorbing a nitrogen component to the filled zeolite powder as a means for increasing oxygen is used in combination.
  • FIG. 1C it is also useful to use an oxygen supply means for supplying oxygen from an oxygen cylinder in addition to the means shown in FIG.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the flow of water absorbed and the flow of air sucked by the air pump 2, and the flow of water discharged and mixed to be discharged.
  • FIG. 2 illustrates the water quality improvement apparatus 1 when all the elements necessary for the configuration of the invention described in the claims are provided in order to facilitate the overall configuration.
  • the air that has passed through the air filter 3 from the air pump 2 is put out at a high pressure of at least atmospheric pressure, it can be mixed with water in a compressed state, resulting in an increase in the amount of dissolved oxygen that the water can hold. To do. After that, since the air dissolved under pressure is depressurized to atmospheric pressure simultaneously with water discharge, the excessively dissolved air is bubbled and becomes cloudy. The amount of bubbles generated increases as the applied pressure increases, but bubbles rise and deaerate, increasing the transparency in the container and disappear after a few minutes. The oxygen concentration greatly exceeded the saturation concentration.
  • the supersaturated air dissolved in water in a pressurized state has a characteristic that it can be maintained in water in a partially supersaturated dissolved state, rather than being rapidly bubbled. Therefore, the water obtained by the water quality improvement method and the water quality improvement apparatus 1 according to the present invention becomes functional water that contributes to the activation of microorganisms (see FIG. 17).
  • the air flow in the water quality improvement apparatus 1 will be described.
  • the air pump 2 is a device that sends the air necessary for the water quality improvement method and the water quality improvement device 1 according to the present invention.
  • the air pump 2 dissolves air in the water until it becomes supersaturated using the pressure applied by the compressed air, High concentration oxygen water containing oxygen is produced.
  • high-concentration oxygen water it is necessary to have an output characteristic of at least atmospheric pressure (0.1 MPa) or more, but in theory, oxygen saturation increases in proportion to the applied pressure. It is desirable to use a product having compressible discharge performance.
  • pressurization of at least 0.2 MPa is necessary, and in order to obtain an oxygen saturation of 95% oxygen concentration, at least a pressure of 0.5 MPa or more is applied.
  • Output is required. Therefore, it is possible to obtain a desired oxygen concentration with the air pump 2 alone, but in order to obtain a high oxygen concentration in a large amount of treated water, an oxygen supply device described later is considered in consideration of downsizing and power saving. Use with 5 is also effective.
  • the air filter 3 mainly absorbs fine dust and dust in the air, and further serves to prevent salt in the air from adsorbing and entering the coast.
  • the filter material used in the experiment was cloth or Japanese paper.
  • the oxygen supply device 5 may have several configurations. First, the oxygen supply device according to claim 2 will be described. Nitrogen and oxygen in the air pressurized by the air pump 2 are separated and oxygen is taken out. Device.
  • the air separation methods can be broadly divided into two types: the “deep cold separation method” that uses the difference between the boiling points of nitrogen and oxygen, and the “PSA method” that uses the difference between the equilibrium adsorption amounts of nitrogen and oxygen. Used a powder filled with zeolite powder, and “oxygen PSA” was adopted in which the nitrogen concentration in the air was adsorbed to the zeolite powder by ventilation to increase the oxygen concentration. However, this does not exclude other “nitrogen PSA” and the “deep cold separation method”.
  • the oxygen supply device 5 has a method of increasing the amount of oxygen by supplying oxygen to the air taken in from the oxygen cylinder or the like in the suction process. That is, as long as the effect of the invention according to the present invention can be generated, it is limited to such a method as long as the oxygen concentration is concentrated to 25 to 95% and the function of sending it to the ion generator 6 is exhibited. Is not to be done.
  • the function of increasing the oxygen concentration is a device different from the configuration in which the dissolved oxygen amount of oxygen is increased by increasing the absolute amount of air by pressurization by the air pump 2, and claim 2 or claim
  • the ion generator 6 in FIG. 6 will be described in detail.
  • the container 22 of the ion generator 6 was made of an electrically insulating plastic.
  • the container is filled with an ionized ceramic chip 20 surrounded by a growing light radiation network 18 and the gas sent from the air pump 2 is passed through the ionized ceramic chip 20 to ionize the gas.
  • using the ion generator 21 to ensure ionization is also perfectly effective.
  • the ion concentration of ordinary outside air is 100 to 200 / cc, and the concentration is increased to 10,000 to 1,000,000 / cc by passing through the ion generator.
  • the ionized ceramic chip 20 has a porous surface formed by binding far-infrared radioactive substance powder, tourmaline, and fine coal powder with bran fibers and dry-molding them into 2 to 3 cm square chips.
  • the ion generator 21 ionizes ambient air by applying an alternating electric field to cause glow discharge.
  • FIG. 7 is an explanatory view showing the configuration of the injection nozzle 16.
  • FIG. 7 shows a part that becomes a gas-liquid mixed fluid and that is subjected to the second microbubble generation V2 for further miniaturization of the gas-liquid mixed fluid 600 containing fine bubbles by the first microbubble generation V1. It is.
  • FIG. 7 (a) shows a case where the gas-liquid mixed fluid is accelerated through the aperture restricting portion 23 that narrows the flow path of the gas-liquid mixed fluid, and further microbubbles are achieved by the effect of stirring by the acceleration, and the gas-liquid mixed fluid is ejected from the opening. The structure is shown.
  • FIG. 7 shows a case where the gas-liquid mixed fluid is accelerated through the aperture restricting portion 23 that narrows the flow path of the gas-liquid mixed fluid, and further microbubbles are achieved by the effect of stirring by the acceleration, and the gas-liquid mixed fluid is ejected from the opening. The structure is shown.
  • FIG. 1 shows a case where the gas-liquid
  • FIG. 7A shows a basic configuration, but the drawing shows a state in which a porous material is packed in the vicinity of the opening of the tip, but the presence of such a porous material is not an essential requirement. It is desirable to be able to select according to the situation.
  • FIG.7 (b) and FIG.7 (c) have shown the structure which aims at further stepwise microbubble formation by connecting the vortex turbulence generator 14 to the front
  • the vortex turbulence generator 14 has a spherical structure in which the center positions of the water inlet and outlet are not the same and are slightly deviated from each other.
  • the exhaled water contains finer bubbles.
  • the water quality improvement method of the present invention is a method for improving the water quality by decomposing organic substances floating in a wide area of water such as rivers, lakes, and sea bays physically, chemically, and microorganisms. .
  • fine bubbles are generated in the highly permeable treated water to enter the inside of the object to be decomposed, and the object is finely divided by bursting of the bubbles.
  • a squeezed aperture portion 23 for narrowing the caliber in the spray nozzle 16 is disposed, and the treated water is distributed to a far distant wide area by accelerating the treated water. is there.
  • the chemical means is to ionize the gas in the bubbles.
  • oil that has been covered with a surfactant which is usually said to be difficult to decompose by microorganisms, is emulsified, and the surfactant is peeled off from the oil by the permeation of ionized bubbles. That is.
  • These microorganisms contributing to degradation are aerobic, and their activity is further enhanced by increasing the oxygen concentration in water.
  • the present invention is a method for improving water quality by efficiently and rapidly decomposing water stains by combining physical, chemical and microbial means.
  • the water quality improvement device 1 sucks the outside air through the air filter 3 and sends it to the oxygen supply device 5 through the air supply pipe 4, and the oxygen supply device 5 concentrates the oxygen concentration to 25 to 95%.
  • the ionized gas containing the ions of 10,000 ions / cc to 1,000,000 ions / cc in the ion generator 6 is contaminated water at the connecting portion 8 provided with the reverse branch valve 7 via the air supply pipe 4. The water is sucked into the water flow and mixed into the water supply pipe 13.
  • the water sucked by the water absorption pump 10 is pressurized and sent to the connecting portion 8 through the water absorption filter 11 where ionized pressurized air is taken into the water.
  • the gas and the liquid form a gas-liquid mixed fluid while generating fine bubbles by injecting pressurized air to the approximate center in the pressurized water channel by the connecting portion 8.
  • FIG. 8 (a) when the gas injection port 31a is opened in the wall portion of the water channel and the pressurized air is jetted out, the gas and the liquid are easily divided into two phases, and the fine bubbles are formed. Therefore, as shown in FIGS. 8B, 8C, and 8D, it is desirable to have a configuration in which the gas injection port is arranged in the vicinity of the high center of the flow velocity in the water channel.
  • FIG. 8B shows a configuration in which the gas injection port 31b is opened at substantially the center along the flow direction
  • FIG. 8C shows that the gas injection port 31c is opened in a direction that is open to the flow direction.
  • FIG. 8D shows a configuration in which a gas is ejected from a large number of fine holes by using a porous material 31d at the ejection port.
  • the configuration shown in FIG. 8C showed the highest microbubble formation effect.
  • the difference is not large, and a good effect can be obtained even if any of these configurations is adopted.
  • the ionized air that has been refined into bubbles is then accelerated and ejected by the aperture narrowing portion 23 that narrows the aperture in the ejection nozzle 16 and is discharged finely while being refined. While these decompose physical and chemical organic substances that are pollutants, an environment in which the activity of aerobic microorganisms that decompose organic substances is active is maintained, and a favorable state can always be maintained in a wide range. .
  • Fig. 11 to Fig. 16 show the results of experiments conducted at Shinobazunoike, a natural pond located in Ueno Onshi Park, Taito-ku, Tokyo. Show. 11 and 12 show immediately after the start of the experiment, FIGS. 13 and 14 show about one month after the start of the experiment, and FIGS. 15 and 16 show the results of measurement after about three months from the start of the experiment. .
  • the measurement targets are pH (Hydrogen Exponent), BOD (Biochemical Oxygen Demand), COD (Chemical Oxygen Demand), SS (Suspended Solid). Suspended substances or suspended substances), total nitrogen (generic name for compounds containing nitrogen), and total phosphorus (Total Phosphorus).
  • the water quality improvement method and the water quality improvement apparatus 1 used in the experiment are the water quality improvement method according to claim 1 and the water quality improvement apparatus 1 according to claim 5 described in the claims of the present application.
  • the test pond outside water W1 and the test pond water W2 changed greatly immediately after the start of the test.
  • the pH at neutrality where the hydrogen ion concentration and the hydroxide ion concentration are equal to the logarithm of the reciprocal of the hydrogen ion concentration in the aqueous solution is 7, and when the pH is higher than 7, the pH becomes alkaline, and vice versa.
  • the pH may change mainly due to geological factors, but in general, the pH of rivers in Japan is usually near neutral.
  • pH 6.0 to pH 7.5 (agricultural water standard) is suitable, and pH 6.5 to pH 8.5 is desirable for tap water.
  • the pH of the test groundwater W2 is higher than that of the test pond water W1, which has a high alkalinity and a large fluctuation in value. It always showed a stable value (neutral) from 6.7 to 7.0.
  • BOD is a typical index indicating water pollution, and refers to the amount of dissolved oxygen consumed by aerobic microorganisms in water, which is typically 20 ° C. and DO consumed in 5 days (mg / l It is considered necessary to be 5 mg / l or less for carp and crucian carp that live in the Shinobazu Pond. Further, in terms of environmental conservation, it is considered that the BOD is suitably 10 mg / l or less from the viewpoint of odor limit in relation to DO. Immediately after the start of the test, about 1 month later, and about 3 months later, it was suppressed to 1 to 2.2 or less, and an effective result could be obtained.
  • COD is a representative indicator of water pollution along with BOD, and environmental standards are defined for each type of lake and marine area. It is thermally decomposed in a water bath for 30 minutes, and the amount of permanganic acid consumed is determined and expressed by the corresponding amount of oxygen. 1 mg / l or less is considered to have almost no human pollution, and these lakes are suitable for natural exploration.
  • the water permeation standard potassium permanganate consumption is 10 mg / l or less, which is 2.5 mg / l or less when converted to COD. 3 mg / l or less.
  • As agricultural water if the COD is high, the vitality of rice roots decreases due to the promotion of soil reduction, and rooting occurs.
  • the COD is 3 mg / l or less.
  • the COD is 8 mg / L or less. According to the invention of the present application, it was possible to keep it within the target numerical value at any time immediately after the start of the test, about one month later, and further about three months later.
  • the test pond water W1 and the test pond water W2 were compared, the water decreased significantly and an effective result could be obtained.
  • SS is an insoluble substance suspended in water, and the larger the value, the more water pollution.
  • suspended matter includes fine particles derived from clay minerals, animal and phytoplankton and their carcasses, organic substances and metals derived from wastewater and the like.
  • clear rivers are mainly composed of clay, and the percentage of organic matter increases as pollution progresses.
  • plankton and their dead bodies increase depending on the season.
  • the amount of SS affects the appearance of water turbidity, transparency and transparency.
  • the effects of SS on ecosystems include algae inhibition of algae caused by suffocation of fish and obstruction of sunlight transmission.
  • the SS of a normal river is several tens mg / L at the highest, but it may be several hundred mg / l or more after rainfall. Moreover, SS25 mg / l or less is desirable as a normal growth environment for aquatic products, and 100 mg / l or less is the standard for SS in agricultural water. According to the present test results, as shown in FIGS. 11 to 16, when the test pond outside water W1 and the test pond water W2 are compared, it can be seen that there is a significant decrease in all items.
  • the environmental standards for total nitrogen and total phosphorus in lakes and marshes were established as desirable standards that should be maintained in order to prevent the growth of algae in the water and preserve the living environment.
  • concentration of nitrogen and phosphorus in the water rises and the water area becomes eutrophic, the use of the water area such as deterioration of the landscape due to decrease in transparency, occurrence of nasty smell of tap water, filtration failure of water purification plant, seafood mortality, etc. causes trouble.
  • the environmental standard value is 0.2 mg / l or less of total nitrogen and 0.01 mg / l or less of total phosphorus
  • the environmental standard value of agricultural water is suitably 1 mg / l or less of total nitrogen.
  • the total nitrogen is 1 mg / l or less and the total phosphorus is 0.4 mg / l or less, as long as it does not cause discomfort in the daily life of the people. From the test results obtained by the water quality improvement method and the water quality improvement apparatus 1 according to the present invention, the total nitrogen was suppressed to 1 or less, and the total phosphorus value was 0.025, which was a very effective effect.
  • FIG. 15 (a) it can be seen that the flocs of sea cucumbers and sludge are hardened and layered, and water cannot be taken in from the water inlet.
  • FIG. 15 (b) it can be seen that flocs of water and sludge are taken in by the device, and pond water appears around the device, showing an excellent water purification effect.
  • FIG. 15 (a) it can be seen that the flocs of sea cucumbers and sludge are hardened and layered, and water cannot be taken in from the water inlet.
  • FIG. 15 (b) it can be seen that flocs of water and sludge are taken in by the device, and pond water appears around the device, showing an excellent water purification effect.
  • FIG. 15 (a) it can be seen that the flocs of sea cucumbers and sludge are hardened and layered, and water cannot be taken in from the water inlet.
  • FIG. 15 (b) it can be seen that flocs of water and sludge are taken in by
  • the water quality improvement method and apparatus for rivers, lakes, and sea bays according to the present invention are literally intended to be used as a method and apparatus for improving water quality by decomposing pollutants composed of organic substances floating in rivers, lakes, and sea bays. However, it can also be used for household improvement tanks by aquaculture and further downsizing.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Marine Sciences & Fisheries (AREA)
  • Animal Husbandry (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Aeration Devices For Treatment Of Activated Polluted Sludge (AREA)

Abstract

【課題】河川、湖沼、さらには重油の流出処理による界面活性剤に被覆されてエマルジョン化されたオイルの漂流問題を抱えた海湾等の水質を改善する方法及び装置を提供する。　【解決手段】吸水口より処理水を取り込んで圧送する給水工程と、吸気口より空気を取り込み給気する給気工程と、前記給気工程により給気された空気を加圧して酸素の総量を増加させる酸素量増加工程と、該酸素量増加工程を経た加圧空気をイオン化するイオン化工程と、該イオン化工程を経た加圧空気と前記給水工程により圧送された処理水とを混合する際に、該処理水の流れ中に前記空気を噴射することによって、第一の微細気泡化が図られた気液混合流体を得る混合工程と、該混合工程を経て得た前記気液混合流体を前記処理水内へ噴射する際に、噴射ノズルに口径絞り部を設けることにより流速を加速させて第二の微細気泡化を図る加速噴射工程を経ることにより浄水する構成とした。　

Description

水質改善方法及びその装置
　本発明は、水質を改善する方法およびその装置に関し、詳しくは、生活廃水、産業廃水の流入により悪化した水質を改善する方法およびその装置に関するものである。
　従来、河川や湖沼の改善対策として、微生物利用による汚染物質の分解、オゾンや超音波等を利用した物理的処理、更には木炭、竹炭や活性炭等による吸着や濾過等、いろいろな方法や装置が開発されている
　また、国土交通省による「河川水辺の国勢調査（河川版）」も、平成１８年に改正した生物調査や河川環境基図作成調査などについて、一昨年前の平成２４年３月に更に一部改正するなどの見直しがなされ、水質環境問題への取り組みが強化されたばかりである。
　しかしながら、長期に渡って汚染が進行してしまった河川や海洋を改善・浄水することは極めて困難であり、大規模な浄水処理装置と、長期的な作業によらなければ回復は難しい。特に大きな湖や海洋の浄水を目的とした場合では膨大なコストがかかることも問題である。
　このような問題に鑑み、従来からも種々の技術が提案されている。本願発明者らも係る問題解決に以前より取り組み、技術提案をしてきた。例えば、「汚染水に多数のマイナスイオンを取り込んだ気泡を発生させて有害物質を効率よく分解して消滅させる方法及び装置の提案である（特許文献１参照）」。係る発明によれば、衝突イオン化現象を起こし、拡散板の環状開口部より、河川・湖沼に超微細気泡となって拡開して排水され、更に前記排水された超微細気泡は消滅時にキャビテーション効果により有害物質を無害化することができる。そして、無害化された処理残渣物質を界面凝集作用により、水面上に浮上させて、これを吸引して地上処理ができるので、河川・湖沼の改善と同時に、無害化された残査物が河川・湖沼の底部に沈降して底質汚泥となることが防止され、河川・湖沼の水質改善の効果が極めて大きいものである。
　しかしながら、従来前記各種方法により河川・湖沼の汚水改善を実施しているにも拘らず、汚染がますます深刻化している現状にある。その原因として有害汚染物質の分解や吸着・濾過等により無害化された処理残渣物を除去する方法が欠落しているために、プランクトン等の大量発生源となるという課題があった。特許文献１の方法と装置はこれらの課題を解決できる技術であるが、処理を行うには１乃至２カ月の長期間を要し、迅速な分解除去が十分とは言えず、課題を残していた。
　また、他にも、「液体中にマイクロバブル化したガスを溶解させるためのマイクロバブル化装置」（特許文献２参照）や、「細菌を利用した水の改善方法、並びに、細菌を利用した水産養殖方法及びシステム（特許文献３参照）」、或いは「アルカリ電解水と酸性電解水を製造する電解水製造装置と、これによって製造されたアルカリ電解水または酸性電解水を洗浄液として除染対象物に対して除染を行う除染装置と、を有する汚染物質の処理装置及び処理方法」（特許文献４参照）、更に、「水を改善する浄水装置に組み込まれ、そのセラミック単体の形状が、七面以上の平面で囲まれる多面体等である浄水装置用セラミック」（特許文献５参照）等がある。前記これらの発明は、それぞれ特有の長所を有するものであり、有用なものと考えられる。しかしながら、浄水の効果がそれぞれ特有のものであるため、これらの効果を複合的に発揮し、低コストで実施を可能とする浄水装置の技術提案が望まれるところである。
特開２００１－７９５５７号公報 特許第４８７９３６５号公報 特開２００１－１２１１８６号公報 特開２０１３－２２４９１８号公報 特開２００９－２６８９６４号公報
　本発明は、前記課題を解決すべくなされたもので、汚染された河川、湖沼水を無害化すると共に、該無害化処理された残渣物質を水面上に浮上させて、これを吸引除去して地上処理といった後処理作業を必要とせず、さらに海湾に漂流する界面活性剤でエマルジョン化されたオイルを効率よく分解でき、しかも装置の構造が簡単で故障が少なく長寿命でかつ安価な河川、湖沼、海湾の水質改善方法およびその装置を提供しようとするものである。
　本発明は、上述した課題の解決を目的とするもので、吸水口より処理水を取り込んで給水管から装置内へ圧送する給水工程と、吸気口より空気を取り込み装置内へ給気する給気工程と、前記給気工程により給気された空気を加圧して酸素の総量を増加させる酸素量増加工程と、該酸素量増加工程を経た加圧空気をイオン化するイオン化工程と、該イオン化工程を経た加圧空気と前記給水工程により圧送された処理水とを混合する際に、該処理水の流れ中に前記空気を噴射することによって、第一の微細気泡化が図られた気液混合流体を得る混合工程と、該混合工程を経て得た前記気液混合流体を前記処理水内へ噴射する際に、噴射ノズルに口径絞り部を設けることにより流速を加速させて第二の微細気泡化を図る加速噴射工程を経ることにより浄水する手段を採用した。
　また、本発明は、前記イオン化工程における酸素の総量を増加させる手段が、充填されたゼオライト粉末に窒素成分を吸着させ、酸素濃度を増加させる酸素供給手段を併用する構成を採用することもできる。
　また本発明は、前記イオン化工程における酸素の総量を増加させる手段が、酸素ボンベから供給する酸素供給手段を併用する構成を採用することもできる。
　また、本発明は、前記の水質改善方法を実施するための装置であって、吸水口より処理水を取り込んで装置内へ圧送するための給水ポンプと給水管とから成る給水装置と、吸気口より空気を取り込み装置内へ圧送するためのエアーポンプと給気管とから成る給気装置と、前記給気装置により酸素の総量が高められた加圧空気をイオン化するイオン化装置と、該イオン化装置を経てイオン化された加圧空気と前記吸水装置により圧送された処理水とを混合する混合部において、該処理水の流れ中に前記空気を噴射させる、第一の微細気泡化を図りながら混合して気液混合流体を得る混合装置と、該混合装置を経て、該気液混合流体を噴射する際に、噴射ノズルに設けられた口径絞り部により流速を加速させて第二の微細気泡化を図る加速噴射装置を備えた水質改善装置とすることもできる。
　また本発明は、前記給気装置から圧送された加圧空気の酸素の総量を更に増加させるための、酸素供給装置を備え、該酸素供給装置が、充填されたゼオライト粉末に窒素成分を吸着させ、酸素濃度を増加させるものである水質改善装置とすることもできる。
　また本発明は、前記給気装置から圧送された加圧空気の酸素の総量を更に増加させるための、酸素供給装置を備え、該酸素供給装置が、酸素ボンベから供給する構成を採用することもできる。
　まず、本願発明の効果を示す前に、本願発明に係る個々の要素である空気をイオン化することによる効果、酸素量を増加していることによる効果、並びに少なくとも２段階の微細気泡化を図ったことによる効果のそれぞれについて実験結果に基づき説明する。
　まず、図９に、本願発明に係る空気のイオン化の効果を示す。図９（ａ）は、工業用水の排水の処理前の水を、図９（ｂ）は、イオン化していない空気を噴射しながら１時間半撹拌した状態を、図９（ｃ）は、イオン化した空気を図９（ｂ）と同条件のものを、それぞれ比較するために示したものである。
中央のイオン化処理を経ない空気で浄化処理を行った試料（図９（ｂ））に比べ、右側のイオン化処理を経た空気を用いて浄化処理を行った試料（図９（ｃ））の方が遙かに透明度が高く、目視からでも明らかに清浄な状態へと改善効果が得られることが確認できた。そこで、係る差異を明確にするため、濁度計を用いて測定したところ、左側の未処理の工業用排水の試料（図９（ａ））では８５ｍｍ、中央のイオン化工程のみを経てない浄化処理を行った試料（図９（ｂ））でも底部に描かれている十字状の印は９０ｍｍで見えなくなった。しかしながら、イオン化した空気で撹拌したものは、使用した濁度計の最大測定値の３００ｍｍを超えても目視できた。即ち、イオン化した空気を用いることは、それ自体でも水質改善効果を発揮しているといえる。
　更に、図１０は、本願に係る水質改善方法及び装置を用いた場合と用いない場合の処理開始時から処理停止後の溶存酸素濃度の変化を測定したものをグラフにして表したものである。このグラフに示す実験は、毎分５ｌの酸素を供給し、毎分１００ｌの処理水を還流させることによって得られた酸素濃度の計測値を示している。
　図１０の横軸は時間軸（単位は時間）を示し、縦軸は、溶存酸素濃度（単位はｍｇ／ｌ）を示す。処理開始時点での溶存酸素濃度は、６．６ｍｇ／ｌであった。実験開始後６時間で溶存酸素濃度は、イオン化の有無にかかわらず処理開始後６時間で濃度上昇は止まる。１８時間たった時点で処理を停止すると、イオン化を行っていない浄化後の水に含まれる溶存酸素濃度は、約２時間程度で溶存酸素濃度まで低下していく。一方、イオン化を行った浄化後の水に含まれる溶存酸素濃度は、微小な低下はするものの、本願に係る処理を終えた１８時間経過時点と同等の高い濃度であって、４８時間経過後も大きく低下しない。また、グラフには記載していないが、本願に係るイオン化を行った処理水は、処理停止後２週間経過後においても、４８時間後とほぼ同等の溶存酸素濃度を保っており、溶存酸素を高濃度で長時間保持する効果が得られることが確認されている。
　そして更に、生物への影響について実験を行った結果について示す。
河豚の養殖いけすでは、常時酸素を供給しなければならならず、また、海から貯蔵タンクに取り込んだ水を摂氏２３±２℃程度に調整する必要がある。そして、更に前記の酸素の供給は、溶存酸素濃度が７～９ｍｇ／ｌとなるようＤＯメーターで確認して調整される。該溶存酸素濃度が１０ｍｇ／ｌ以上になると、えら呼吸が不全となったり、目玉が飛び出る等の症状とともに、病気になる確率が約３０％以上にも高くなる為、細心の注意を以て酸素濃度の調整を行わなければならないという課題があった。
これらの河豚の養殖に於いて本願に係る装置による水質改善及び酸素供給を行った結果によれば、溶存酸素濃度は、前述のグラフ（図１０）にもある通り、通常養殖に用いる液体酸素を用いなくても溶存酸素濃度を高められるという優れた効果が得られた。
また、本願に係る装置によって溶存酸素濃度を１０ｍｇ／ｌ以上に到達させても河豚には異常の発生が半分程度の約１５％程度に抑制することができることを確認した。
　また、溶存酸素が高い状態で且つ、浄化された環境において、育成することが可能となり、いけすに浮遊する有機物を分解、浄化させることで水管理も容易となるという効果を確認した。
　上記の効果から、本願の浄化方法及び装置によれば、疾病予防のための抗生物質を削減でき、また、循環させることにより水温維持のための燃料の消費が少なくて済むという効果が確認できた。
　また溶存酸素濃度が高濃度で長時間保持できることから、併用する液体酸素等の供給量を抑えることができ、上記効果と合わせて優れた経済的効果を発揮した。
　また、本発明に係る水質改善方法、並びに水質改善装置の効果は、加圧による酸素供給、酸素濃度の増加供給、イオン化、第一及び第二の微細気泡化、が複合されて相乗効果を発揮しているものである。
吸気した気体の酸素濃度増加させることによる効果と、係る高酸素濃度の気体をイオン化した効果と、更にそのイオン化された高酸素濃度の気体を、水との混合から水中への噴射に至る過程で段階的な微細気泡化したことによる効果のそれぞれの効果が相乗的に発揮されるものである。
　これらの効果によって、汚染された河川や湖沼水を無害化すると共に、該無害化処理された残渣物質を水面上に浮上させて、これを吸引除去して地上処理といった後処理作業を必要とせず、さらに海湾に漂流する界面活性剤でエマルジョン化されたオイルを効率よく分解でき、しかも装置の構造が簡単で故障が少なく長寿命でメンテナンス作業が容易であり、その製造や維持が低コストであるとともに、部品の故障が起こりにくく長期間の使用ができ、さらに広大な地域を比較的短期間のうちに効率よく改善することができる。
　また、本発明に係る水質改善方法並びに水質改善装置において、酸素量増加工程を採用した構成では、空気中の窒素を吸着材により減少させることにより気体中の酸素濃度が増強され、イオン化装置内でイオン化されて酸素分率の高いイオン化気体が有機物を分解する好気性微生物の分解作用を一段と活発化する。これにより急速に有機物等の分解及び水質の改善が図られるものである。また水中の藻類や魚類の生物も増量された酸素により活性度を増し好ましい生物環境が構築されるという優れた効果を奏する。
　なお、前記のセラミック鉱物を蒟蒻繊維に分散した多孔性結合体チップの収納管を備えたイオン発生装置を用いる構成を採用する場合には、本願発明に係るイオン発生装置は、前記空気をイオン化する鉱物を蒟蒻繊維に分散した多孔性結合体チップは通常の空気のイオン化量の１０倍以上に気体中のイオン化分子を増量することができる。この装置では１００倍～１００００倍に増量したイオン化気体を使用するもので、これにより、界面活性剤で被覆されて微生物による分解に漂流するオイルも、イオンの作用と浸透性を向上した微細気泡を含有する処理水の物理的作用により効率的に界面活性剤をはぎ取り、微生物による分解改善することができるという優れた効果を発揮する。
本発明の水質改善方法を示す該略フロー図である。 本発明の水質改善方法を示すブロック図である。 本発明の実施例の構成を示す装置の側面図である。 本発明の実施例の構成を示す装置の平面図である。 本発明の実施例の吸水口の構成を示す断面図である。 本発明の実施例のイオン発生装置の構成を示す断面図である。 本発明の実施例の処理水の噴射口の構成を示す断面図である。 本発明の第一の微細気泡化の構造例説明図である。 本発明においてイオン化処理の効果を示す比較写真である 本発明に係る装置を用いた効果を示す溶存酸素量グラフである 本発明の実験初期の結果を示す表である。 本発明の実験初期の結果を示すグラフである。 本発明の実験開始約１月後の結果を示す表である。 本発明の実験開始約１月後の結果を示すグラフである。 本発明の実験開始約３月後の結果を示す表である。 本発明の実験開始約３月後当初の結果を示すグラフである。 本発明に係る実験が行われた不忍池の水面状態比較写真である。 海湾試験結果を示す説明図である。 海湾試験における溶存酸素濃度の測定結果である。 本発明の不忍池における試験の透明度比較写真である。
　本発明は、河川、湖沼、海湾といった広域にわたる水質を改善する方法、及びその方法に用いる水質改善装置であり、加圧により酸素の総量を増加させた空気をイオン化し、そのイオン化した空気を少なくとも二段階以上の微細気泡化した気液混合流体を処理水中へ噴射することを最大の特徴として高い浄水効果を発揮するものである。
　微細気泡を浸透性の高い処理水中に発生させると、分解対象物の内部まで気泡が入り込み、該気泡の破裂により対象物を細かく分断させる効果がある。そこで本願発明では、より微細な気泡化を図るため、少なくとも二段階以上の微細気泡化を行うこととしている。即ち、本発明では、微細気泡を発生させる手段として、加圧空気と、圧送させる処理水とを混合する混合部において、図２に示すような第一の微細気泡化と、噴射口を絞り込むことによって処理水中へ加速噴射させる第二の微細気泡化の少なくとも二段階の微細気泡化を行う。
　噴射口の口径を絞り込む構造（ベンチュリ）を採用し、処理水を加速噴射することで、遠く離れた広域にまで処理水が行きわたることとした。また、微細気泡は破裂する際に超音波を発生しその衝撃で分子を振動させるため、細菌を死滅させる効果もある。牡蛎の養殖では、食あたりの原因となる菌類を除去するために牡蛎を超音波洗浄する除菌の用途例がある。
　化学的な分解手段としては、気泡となる気体をイオン化しておくことにある。これにより通常微生物分解が困難といわれている界面活性剤で覆われエマルジョン化されたオイルなどがイオン化された気泡の浸透により、界面活性剤がオイルから剥離状態となり、微生物による分解が効率よくなされることになる。即ち、化学的な分離手段と、微生物による分離手段の相乗効果によって、分解効率を高めているわけである。これらの分解に寄与する微生物は好気性であり、水中の酸素濃度を増加させることによりさらにその活性が強化されるものである。また、イオン化に伴うラジカル（不対電子）の生成は、反応性に富む短寿命の中間体として、かなりの速さで他の非ラジカル種と結合をして別の化合物を生成する為、濾過フィルター等を用いるような場合であれば、係る濾過フィルター等への吸着を促進する。
　本発明は以上に説明したように物理的、化学的、微生物的手段を組み合わせることにより、水の汚れを効率的に迅速に分解することで水質を改善する方法である。係る工程または装置について、以下、図面を利用しながら説明する。
　図１は、本発明に係る水質改善方法を示す概略フロー図である。図１（ａ）は請求項１に係る水質改善方法のフロー概略を示し、図１（ｂ）は請求項２に係る水質改善方法のフロー概略を示し、図１（ｃ）は請求項３に係る水質改善方法のフロー概略を示している。
　請求項１に係る水質改善方法は、図１（ａ）に示すように、吸気工程においてエアーポンプ２から圧縮送風された空気は、単位体積当たりにおける酸素の絶対量が増量されてイオン化工程１００へと送られ、該イオン化工程１００によってイオン化し、該イオン化された空気は混合工程２００において給水された水と第一の微細気泡化により混合され、さらに、加速噴射工程３００により処理水の流速を高めて放出する際に第二の微細気泡化を行う水質改善方法である。
　請求項２に係る水質改善方法は、図１（ｂ）に示すように、前記吸気工程によって取り込んだ圧縮空気の酸素濃度をより増加させるための酸素量増加工程５００が付加された前記水質改善方法であり、図１（ｂ）では、酸素増加の手段として充填されたゼオライト粉末に窒素成分を吸着させ、酸素濃度を増加させる酸素供給手段を併用する。また、図１（ｃ）では、図１（ｂ）に示す手段の他に、酸素ボンベから酸素を供給する酸素供給手段を併用することも有用である。
　図２は、吸水した水の流れとエアーポンプ２により吸気された空気の流れ、さらに吸水された水と吸気された空気が混合されて吐出される流れを示すブロック図である。なお、図２は、全体構成を容易にするため、特許請求の範囲に記載した発明の構成に必要な要素を全て備えた場合の水質改善装置１を例示したものである。
　エアーポンプ２からエアフィルター３を通過した空気は少なくとも大気圧以上の高圧下で履き出されるため、圧縮された状態で水と混和させることができ、その結果、水が保有できる溶存酸素量が増加する。その後加圧下で溶解した空気は放水と同時に大気圧まで減圧されるため、過剰に溶存した空気が気泡化して白濁する。この気泡の発生量は加圧力が高いほど多量に発生するが、気泡は浮上・脱気して容器内の透明度が増加し、数分後には消失するが、気泡が消失しても水中の溶存酸素濃度は飽和濃度を大きく上回った。したがって加圧状態で水中に溶解した過飽和の空気は、速やかに全量が気泡化するのではなく、一部が過飽和の溶存状態で水中に維持できる特性があるといえる。従って本願発明に係る水質改善方法及び水質改善装置１により得られた水は、微生物の活性化などに資する機能水となる（図１７参照）。
　水質改善装置１における空気の流れについて説明する。空気の流れは前記エアーポンプ２から取り入れた外気をエアフィルター３を通して不純物を取り除き、送気管４を経て酸素供給装置５に送り、該酸素供給装置５により酸素濃度を２５～９５％に調整された後、イオン発生装置６に送られる。
　エアーポンプ２は、本願発明に係る水質改善方法及び水質改善装置１に必要な空気を送る装置であり、圧縮空気による加圧力を利用して過飽和の状態になるまで空気を水中に溶解させ、過飽和の酸素を含む高濃度酸素水を生成する。高濃度酸素水を得るためには、少なくとも大気圧（０．１ＭＰａ）以上の出力特性を有することが必要であるが、理論的には加圧力に比例して酸素飽和度は増加するため、高圧縮可能な吐き出し性能を有する物を利用することが望ましい。なお、酸素濃度を３倍程度にするためには、少なくとも０．２ＭＰａ以上の加圧が必要であり、酸素濃度９５％の酸素飽和度を得るためには少なくとも、０．５ＭＰａ以上の圧力を加える出力が必要である。従って、係るエアーポンプ２単体で所望する酸素濃度を得ることも可能であるが、大量の処理水に高酸素濃度を得るためには、小型化や省電力化を考慮すると、後記の酸素供給装置５と併用することも有効である。
　エアフィルター３は、主に空気中の微細なちりやほこりを吸着しさらには、海岸部においては空気中の塩分を吸着し内部に侵入するのを防止する役割を果たす。実験に用いたフィルター材料としては布や和紙を使用した。
　酸素供給装置５は、いくつかの構成が考えられるが、まず請求項２に係る酸素供給装置について説明すると、前記エアーポンプ２により加圧された空気中の窒素と酸素を分離し、酸素を取り出す装置である。空気を分離する方法を大別すると、窒素と酸素の沸点の差を利用する「深冷分離法」と、窒素と酸素の平衡吸着量の差を利用する「ＰＳＡ法」の二種類がり、本願では内部にゼオライト粉末を充填したものを使用し、通気により空気中の窒素成分を該ゼオライト粉末に吸着させて酸素濃度を増加する「酸素ＰＳＡ」を採用した。但し、他の「窒素ＰＳＡ」や前記「深冷分離法」を除くものではない。
　また、他の供給手段として請求項３に係る酸素供給装置５は、酸素ボンベ等から吸入工程で取り入れた空気に酸素を供給して酸素量を高める方法もある。即ち、本願発明に係る発明の効果を発生させることができるものとして、酸素濃度を２５～９５％に濃縮してイオン発生装置６に送る機能を発揮するものであれば、このような方法に限定されるものではない。
　なお、係る酸素濃度を高める機能として、前記のエアーポンプ２による加圧により空気の絶対量を増やすことで酸素の溶存酸素量が増加する構成とは別の装置であり、請求項２または請求項３に記載の水質改善方法及び請求項5から請求項７のいずれかに使用される水質改善装置１に用いられる装置である。
　図６のイオン発生装置６について詳しく説明する。イオン発生装置６の容器２２は電気絶縁性のプラスチック製のものを使用した。容器の中には育成光線放射網１８で囲ってイオン化セラミックチップ２０を充填し、エアーポンプ２から送られた気体を、イオン化セラミックチップ２０中を通過させることによりこの気体をイオン化するものである。さらにイオン化を確実にするためにイオン発生器２１を使用することも効果として万全である。通常の外気のイオン濃度は１００～２００個／ｃｃであり、イオン発生装置を通過することにより１０，０００～１，０００，０００個／ｃｃに高濃度化される。
　イオン化セラミックチップ２０は、遠赤外線放射性物質の粉末およびトルマリン、炭微粉末を蒟蒻繊維で結着し２～３センチ角のチップに乾燥成型したもので多孔性の表面を有している。
　イオン発生器２１は、交流電界を印加することによりグロー放電がおこり周囲の空気をイオン化するものである。
　次に図７は噴射ノズル１６の構成を示した説明図である。図７は、気液混合流体となり、第一の微細気泡化Ｖ１によって微細な気泡が含まれた気液混合流体６００を更に気泡の微細化を進めるための第二の微細気泡化Ｖ２を図る部分である。図７（ａ）は、気液混合流体の流路を絞り込んだ口径絞り部２３を経て加速され、係る加速による攪拌の効果によりさらなる微細気泡化が図られて開口部から気液混合流体を噴射する構造を示している。図７（ａ）は基本的な構成であるが、図面上には先端開口部付近に多孔性物質が詰められた状態が示されているが、係る多孔性物質の存在は必須の要件ではなく、状況に応じて選択することができるようにすることが望ましい。
　また、図７（ｂ）及び図７（ｃ）は、渦乱流発生装置１４を前記噴射ノズルの前段に接続することで、さらなる段階的微細気泡化を図る構成を示しており、必要に応じて追加することができる。
　前記渦乱流発生装置１４は、水の進入口と流出口の中心位置が同一ではなく少しずれた状態をもつ球体構造をしており、この球体の中で渦乱流が発生し流出口から吐き出される水は、より微細な気泡を包含している。
　上述した実施形態によれば、本発明の水質改善方法は、河川、湖沼、海湾といった広域にわたる水に浮遊する有機物を物理的、化学的、微生物的に分解してその水質を改善する方法である。
　また、物理的分解手段として、微細気泡を浸透性の高い処理水中に発生させることにより、分解対象物の内部まで入り込み、気泡の破裂により対象物を細かく分断することである。さらに微細気泡を発生させる手段として噴射ノズル１６内に口径を絞り込む口径絞り部２３を配置し、処理水を加速噴射することで遠く離れた広域にまで処理水が行きわたることが特徴とするものである。
　他方、化学的な手段としては気泡中の気体をイオン化しておくことにある。これにより通常微生物分解が困難といわれている界面活性剤で覆われエマルジョン化されたオイルなどが、イオン化された気泡の浸透により界面活性剤がオイルから剥離状態となり、微生物による分解が効率よくなされることである。これらの分解に寄与する微生物は好気性であり、水中の酸素濃度を増加させることによりさらにその活性が強化されるものである。本発明は以上に説明したように物理的、化学的、微生物的手段を組み合わせることにより水の汚れを効率的に迅速に分解することで水質を改善する方法である。
　また、上述した実施形態によると、水質改善装置１はエアフィルター３を介して外気を吸入し送気管４を経て酸素供給装置５に送り、酸素供給装置５で酸素濃度を２５～９５％に濃縮してイオン発生装置６に送る。イオン発生装置６で１０，０００個／ｃｃ～１，０００，０００個／ｃｃのイオンを含むイオン化された酸素濃度の高い気体は送気管４を経て逆支弁７を設けた連結部８で汚染水の流れに吸い込まれて送水管１３中に混入されていく。一方、吸水ポンプ１０で吸引された水は加圧されて吸水フィルター１１を通り連結部８に送られ、ここで水中にイオン化した加圧空気を取り入れる。詳しくは、気体と液体は、連結部８により、加圧された水路内の略中心に加圧された空気を噴射することによって微細な気泡を発生させつつ気液混合流体を形成させている。
　このとき、図８（ａ）のように水路の壁部に気体噴射口３１ａを開口して加圧空気を噴出させると、気体と液体とが二相に分かれた二相流となりやすく、微細気泡化を図ることができない、そこで、図８（ｂ）、図８（ｃ）、図８（ｄ）のように、水路内の流速の高い略中心付近に気体噴射口を配置する構成が望ましく、図８（ｂ）は、略中心に流れ方向に沿うように気体噴射口３１ｂが開口した構成であり、図８（ｃ）は、流れ方向に対して直公する方向に気体噴射口３１ｃが開口した構成であり、図８（ｄ）は、噴射口に多孔質素材３１ｄを用いることによって多数の微細な穴から気体を噴出させる構成を示している。実験を行った結果では、図８（ｃ）の構成が最も高い微細気泡化の効果を示した。但し、その差は大きなものではなく、これらの何れの構成を採用しても良好な効果が得られるものである。
なお、微細化気泡化されたイオン化空気は、その後、噴射ノズル１６内で口径を絞り込んだ口径絞り部２３により加速噴射して微細化されつつ勢いよく遠方に放出される。これらにより物理的化学的に汚染物質である有機物を分解する一方、有機物を分解する好気性微生物の活動が活発になる環境が維持されて、常に好適な状態を広範囲に保つことができるものである。
 　これらの効果を示すものとして、図１１から図１６に、東京都台東区の上野恩賜公園内に位置する天然の池である、不忍池（しのばずのいけ）で実験を行った結果を示す。図１１及び図１２は実験開始直後を示し、図１３及び図１４は実験開始から約１ヶ月後を示し、図１５及び図１６は実験開始から約３ヶ月経過後を測定した結果を示している。なお、測定の対象は、ｐＨ（Hydrogen Exponent：水素イオン指数）、ＢＯＤ（Biochemical Oxygen Demand：生物化学的酸素要求量）、ＣＯＤ（Chemical Oxygen Demand：化学的酸素要求量）、ＳＳ（Suspended Solid：懸濁物質または浮遊物質）、全窒素（窒素を含む化合物の総称）、全リン（Total Phosphorus）の６項目とした。また、実験に用いた水質改善方法及び水質改善装置１は、本願特許請求の範囲に記載された請求項１に係る水質改善方法、並びに請求項５に係る水質改善装置１である。
　先ずｐＨについては、試験開始直後から、試験池外水Ｗ１と試験池内水Ｗ２とで大きく変化した。水溶液中の水素イオン濃度の逆数の対数をとった水素イオン濃度と水酸化物イオン濃度が等しい中性におけるｐＨは７であり、ｐＨが７より大きければアルカリとなり、その逆は酸性となる。人為的な汚染のない河川水では、その地質的な要因によって主にｐＨが変化することがあるが、概ね、わが国における河川のｐＨは通常中性付近である。例外的に火山や温泉の影響を受けてアルカリ度が高い沼などもあるが、試験に用いた不忍池付近に地質に特殊性はなく、河川ではｐＨ６．５からｐＨ８．５、海域ではｐＨ７．８からｐＨ８．３が生物の生育に適しているといわれ、ｐＨがこれらの値の範囲から出ると、生態系のバランスを崩し、生産の低下を招くことが予想される。また水稲の例ではｐＨ６．０からｐＨ７．５（農業用水基準）程度が適しており、水道用水としてはｐＨ６．５からｐＨ８．５が望ましい数値とされている。
試験開始直後、約１ヶ月後、更に約３ヶ月後のいずれの時期をみても、アルカリ度が高く、また値に変動も大きかった試験池外水Ｗ１と比較すると、試験地内水Ｗ２はｐＨが常に６．７から７．０と安定した数値（中性）を示していた。
　次に、ＢＯＤについて、ＢＯＤは水質汚濁を示す代表的な指標であり、水中の好気性微生物によって消費される溶存酸素の量をいい、通常２０℃、５日間で消費されたＤＯ（ｍｇ／ｌ）で表わされ、不忍池に多く生息するコイやフナについては５ｍｇ／ｌ以下であることが必要と考えられている。また、環境保全の面では、臭気限界からＤＯとの関連で考えれば、ＢＯＤは１０ｍｇ／ｌ以下が適当であるとされている。試験開始直後、約１ヶ月後、更に約３ヶ月後のいずれの時期をみても、１～２．２以下に抑えられており、有効な結果を得ることができた。
　ＣＯＤについては、ＣＯＤはＢＯＤとともに水質汚濁を示す代表的な指標であり、湖沼及び海域で類型別に環境基準が定められている。水浴中で３０分間加熱分解し、消費された過マンガン酸の量を求め、対応する酸素の量で表わされる。１ｍｇ／ｌ以下は、ほとんど人為的汚染がないと考えられ、これらの湖沼は自然探勝等に適している。水道法水質基準の過マンガン酸カリウム消費量は１０ｍｇ／ｌ以下が基準であり、これをＣＯＤに換算すると２．５ｍｇ／ｌ以下となり、浄水処理過程能力を勘案すれば湖沼の水道用水の適応性として、３ｍｇ／ｌ以下とされている。農業用水としては、ＣＯＤが高いと土壌の還元の促進等により稲の根の活力が低下し、根ぐされが発生するため、試験の結果から６ｍｇ／ｌ以下が望ましいとされる。水浴についてはＣＯＤ３ｍｇ／ｌ以下であれば問題はなく、その他、工業用水、環境保全の面からすれば、ＣＯＤ８ｍｇ／Ｌ以下であれば十分である。本願発明によると、試験開始直後、約１ヶ月後、更に約３ヶ月後のいずれの時期をみても、目標とする数値内に抑えることができた。試験池外水Ｗ１と試験池内水Ｗ２とを比較すると、大幅に減少し、有効な結果を得ることができた。　
　ＳＳについては、ＳＳは水中に懸濁している不溶解性物質のことで、数値が大きいほど水質汚濁は著しい。ＪＩＳ規格では懸濁物質といい、粘土鉱物に由来する微粒子や、動植物プランクトンとその死骸、排水等に由来する有機物や金属等が含まれる。一般に清澄な河川では、粘土分が主体であり、汚濁が進むと有機物の比率が高くなる。湖沼や海域では、季節によってプランクトンとその死骸が多くなる。ＳＳの量は水の濁り、透視度や透明度等の外観に影響を与える。またＳＳが生態系に与える影響には、魚類の窒息や太陽光線の透過を妨げることによる藻類の光合成阻害等がある。通常の河川のＳＳは高くても数十ｍｇ／Ｌであるが、降雨後では、数百ｍｇ／ｌ以上になることもある。また水産生物の正常な生育環境としてはＳＳ２５ｍｇ／ｌ以下が望ましいとされ、農業用水中のＳＳについては、１００ｍｇ／ｌ以下が基準となっている。本件試験結果によれば、図１１から図１６に示されるように試験池外水Ｗ１と試験池内水Ｗ２とを比較すると、いずれの項目についても大幅に減少していることがわかる。
　最後に、湖沼の全窒素及び全リンに係る環境基準は、水中の藻類等の増殖を防止するため、生活環境を保全する上で維持することが望ましい基準として定められたものである。水中の窒素及び燐の濃度が上昇し、水域が富栄養化すると、透明度の低下等による景観の悪化、水道水の異臭味や浄水場の濾過障害の発生、魚介類へい死等の水域の利用上の障害が生じる。水道１級の場合、環境基準値は全窒素０．２ｍｇ／ｌ以下、全リン０．０１ｍｇ／ｌ以下であり、農業用水の環境基準値は、全窒素１ｍｇ／ｌ以下が適当である。また環境保全の観点からは国民の日常生活に不快感を与えない程度として、全窒素１ｍｇ／ｌ以下、全リン０．４ｍｇ／ｌ以下とすることが適当であるとされている。本願発明に係る水質改善方法並びに水質改善装置１による試験結果より、全窒素は１以下に抑えられており、全リンの値も０．０２５と、極めて有効な効果を得ることができた。
　上記不忍池における水質検査の結果は、財団法人栃木県環境技術協会（栃木県宇都宮市下岡本２１４５－１３）によるものである。なお、係る上記の効果は、目視してもはっきりと認識できるものであり、図１７にその効果を示す。図１５（ａ）では、アオコやヘドロのフロックが固まり、層になっていて、吸水口から水が取り込めない状態であることがわかる。図１５（ｂ）では、前記装置によってアオコやヘドロのフロックが取り込まれ、前記装置周辺に池水が現れ、優れた浄水効果を示していることがわかる。図１５（ｃ）では、アオコやヘドロがイオン化作用を受けて表面に浮いてきている状態であることがわかる。図１５（ｄ）及び図１７では、写真に示されるように、水質が改善され、透明度が向上していることがわかる。
　次に、本願出願に係る特許請求の範囲に記載された請求項２に係る水質改善方法並びに水質改善装置１による試験結果について説明する。充填されたゼオライト粉末に窒素成分を吸着させ、酸素濃度を増加させる酸素供給装置５を使用し、前記吸気工程で取り込んだ空気の酸素濃度を増加させる酸素量増加工程を前記イオン化工程の前工程として行なう水質改善方法及び水質改善装置１を用いて、メキシコ湾（Orange Beach, Alabama 36561）の油流出事故に対し、原油分解試験を行った結果は、図１６及び図１７に示す海湾の各ポイントで試験し、界面活性剤で覆われたオイルが漂流する海湾の淵に設置し、周囲の海水を吸入し処理水を海湾に戻すことを実施したところ、わずか４日目にはオイルが分解されて透明な海水に甦り、水深２ｍの海底のカニやヒトデが目視できるまでの効果が出た。また、図１７（１週間経過後）に示すような酸素濃度の上昇も図られた。　
 本発明に係る河川、湖沼、海湾の水質改善方法及びその装置は、文字通り、河川、湖沼、海湾に浮遊する有機物からなる汚染物質の分解により水質を改善する方法及び装置として用いることを主目的としているが、魚の養殖やさらには小型化することにより家庭用の改善槽にも利用可能である。
１　　水質改善装置
２　　エアーポンプ
３　　エアフィルター
４　　送気管
５　　酸素供給装置
６　　イオン発生装置
７　　逆支弁
８　　連結部
９　　バッテリー
１０　吸水ポンプ
１１　吸水フィルター
１２　育成光線放射装置
１３　送水管
１４　渦乱流発生装置
１６　噴射ノズル
１７　配電盤
１８　育成光線放射網
１９　育成光線放射セラミック
２０　イオン化セラミック
２１　イオン発生器
２２　容器
２３　口径絞り部
３１ａ　気体噴射口
３１ｂ　気体噴射口
３１ｃ　気体噴射口
３１ｄ　多孔質素材
１００　イオン化工程
２００　混合工程
３００　加速噴射工程
４００　育成光線放射工程
５００　酸素量増加工程
６００　気液混合流体
Ｖ１　　第一の微細気泡化
Ｖ２　　第二の微細気泡化
Ｗ１　　試験池外水
Ｗ２　　試験池内水

 

Claims (6)

  1. 吸水口より処理水を取り込んで給水管から装置内へ圧送する給水工程と、
    吸気口より空気を取り込み装置内へ給気する給気工程と、
    前記給気工程により給気された空気を加圧して酸素の総量を増加させる酸素量増加工程と、
    該酸素量増加工程を経た加圧空気をイオン化するイオン化工程と、
    該イオン化工程を経た加圧空気と前記給水工程により圧送された処理水とを混合する際に、該処理水の流れ中に前記空気を噴射することによって、第一の微細気泡化が図られた気液混合流体を得る混合工程と、
    該混合工程を経て得た前記気液混合流体を前記処理水内へ噴射する際に、噴射ノズルに口径絞り部を設けることにより流速を加速させて第二の微細気泡化を図る加速噴射工程を経ることにより浄水することを特徴とした水質改善方法。
  2. 　前記酸素量増加工程において酸素の総量を増加させる手段の他に、充填されたゼオライト粉末に窒素成分を吸着させ、酸素濃度を増加させる酸素供給手段を併用することを特徴とする請求項１に記載の水質改善方法。
  3. 　前記酸素量増加工程において酸素の総量を増加させる手段の他に、酸素ボンベから酸素を供給する酸素供給手段を併用することを特徴とする請求項１に記載の水質改善方法。
  4. 　前記の水質改善方法を実施するための装置であって、
    吸水口より処理　水を取り込んで装置内へ圧送するための給水ポンプと給水管とから成る給水装置と、
    吸気口より空気を取り込み装置内へ圧送するためのエアーポンプと給気管とから成る給気装置と、
    前記給気装置により酸素の総量が高められた加圧空気をイオン化するイオン化装置と、
    該イオン化装置を経てイオン化された加圧空気と前記吸水装置により圧送された処理水とを混合する混合部において、該処理水の流れ中に前記空気を噴射させる、第一の微細気泡化を図りながら混合して気液混合流体を得る混合装置と、
    該混合装置を経て、該気液混合流体を噴射する際に、噴射ノズルに設けられた口径絞り部により流速を加速させて第二の微細気泡化を図る加速噴射装置を
    備えたことを特徴とする水質改善装置。
  5. 前記給気装置から圧送された加圧空気の酸素の総量を更に増加させるための酸素供給装置を備え、該酸素供給装置が、充填されたゼオライト粉末に窒素成分を吸着させ、酸素濃度を増加させるものであることを特徴とする請求項４に記載の水質改善装置。
  6. 前記給気装置から圧送された加圧空気の酸素の総量を更に増加させるための酸素供給装置を備え、該酸素供給装置が、酸素ボンベから酸素を供給するものであることを特徴とする請求項４に記載の水質改善装置。
     

     
PCT/JP2015/078555 2015-10-07 2015-10-07 水質改善方法及びその装置 WO2017060995A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2015/078555 WO2017060995A1 (ja) 2015-10-07 2015-10-07 水質改善方法及びその装置
US15/764,512 US10647602B2 (en) 2015-10-07 2015-10-07 Method and device for water quality improvement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2015/078555 WO2017060995A1 (ja) 2015-10-07 2015-10-07 水質改善方法及びその装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017060995A1 true WO2017060995A1 (ja) 2017-04-13

Family

ID=58488221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/078555 WO2017060995A1 (ja) 2015-10-07 2015-10-07 水質改善方法及びその装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10647602B2 (ja)
WO (1) WO2017060995A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109336203A (zh) * 2018-11-26 2019-02-15 广东威特宝土壤修复科研中心有限公司 废水蒸发处理系统及通过改变水质来蒸发水的处理系统
US11702352B2 (en) 2021-03-25 2023-07-18 Gantzer Water, LLC Method and systems for oxygenation of water bodies

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08505316A (ja) * 1993-01-15 1996-06-11 ピーピーブイ ベルワルツングス エイジー 空気の酸素を濃縮する装置及び使用方法
JPH11221582A (ja) * 1998-02-09 1999-08-17 Takashi Yamamoto 汚水の浄化処理装置
JP2000051850A (ja) * 1998-08-13 2000-02-22 Micro Aqua:Kk 遠赤外線、マイナスイオン、金属イオンによる ｐｃｂ、トリクロロエチレン等の塩素系有害化学物 質の常温分解システム。
JP2005262200A (ja) * 2004-02-19 2005-09-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 水質浄化装置
JP2006167612A (ja) * 2004-12-16 2006-06-29 Sanyo Electric Co Ltd マイクロバブル発生装置
JP2008030009A (ja) * 2006-07-28 2008-02-14 Fukuhara Co Ltd 汚れた廃水の清浄化処理方法および清浄化処理装置
JP2009160489A (ja) * 2007-12-28 2009-07-23 Kazuaki Owada 廃液の浄化装置
KR101170089B1 (ko) * 2011-12-06 2012-07-31 형성산업(주) 수도관의 직수를 이용하는 미세 기포 발생장치
JP2015199013A (ja) * 2014-04-06 2015-11-12 国男 福田 水質改善方法及びその装置

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69329061T2 (de) 1992-05-14 2000-12-21 Idec Izumi Corp Vorrichtung zur lösung eines gases in bzw zur mischung einer flüssigkeit
JPH0693991B2 (ja) 1992-08-17 1994-11-24 和泉電気株式会社 気液溶解混合装置
JP3280643B2 (ja) 1999-09-20 2002-05-13 国男 福田 河川、湖沼の水質改善方法およびその装置
US6422735B1 (en) * 1999-09-20 2002-07-23 John Stewart Lang Hydraulic jet flash mixer with open injection port in the flow deflector
JP2001121186A (ja) 1999-10-28 2001-05-08 Taisen:Kk 細菌を利用した水の浄化方法、並びに、細菌を利用した水産養殖方法及びシステム
AUPQ575600A0 (en) * 2000-02-21 2000-03-16 Boc Gases Australia Limited Compact apparatus for oxygen dissolution and distribution
JP3774112B2 (ja) 2000-08-25 2006-05-10 国男 福田 マイナスイオン生成体の製造方法
US20040251566A1 (en) * 2003-06-13 2004-12-16 Kozyuk Oleg V. Device and method for generating microbubbles in a liquid using hydrodynamic cavitation
NO20034330D0 (no) * 2003-09-26 2003-09-26 Norsk Hydro As Fremgangsmåte for blanding av to fluider og mikser for utövelse av slik fremgangsmåte
JP2005152874A (ja) 2003-11-07 2005-06-16 Shosuke Nagata 低放射能及び育成光線高率放出の鉱石又はセラミックス混合して作成する複合セラミックスの製法と使用方法。
JP2005288385A (ja) 2004-04-02 2005-10-20 Takehiko Sato 活水装置
JP4325533B2 (ja) 2004-10-20 2009-09-02 株式会社日立プラントテクノロジー 懸濁物の分離装置
US20070257381A1 (en) * 2006-05-08 2007-11-08 Chuang Shuo W Cavitation generating system
JP2008023491A (ja) 2006-07-25 2008-02-07 Meidensha Corp 促進酸化処理法による廃水処理装置
JP2009268964A (ja) 2008-05-07 2009-11-19 Seitaro Ueda 浄水装置用セラミック
EP2327298B1 (en) * 2009-11-13 2013-07-10 Linde Aktiengesellschaft Device for supplying gas into water
EP2625370B1 (en) * 2010-10-08 2014-12-03 National Oilwell Varco, L.P. Method and apparatus for fluid treatment
JP4879365B1 (ja) 2011-08-11 2012-02-22 浩一 新井 マイクロバブル化装置
JP6081151B2 (ja) 2012-03-21 2017-02-15 三菱重工業株式会社 汚染物質の処理装置及び処理方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08505316A (ja) * 1993-01-15 1996-06-11 ピーピーブイ ベルワルツングス エイジー 空気の酸素を濃縮する装置及び使用方法
JPH11221582A (ja) * 1998-02-09 1999-08-17 Takashi Yamamoto 汚水の浄化処理装置
JP2000051850A (ja) * 1998-08-13 2000-02-22 Micro Aqua:Kk 遠赤外線、マイナスイオン、金属イオンによる ｐｃｂ、トリクロロエチレン等の塩素系有害化学物 質の常温分解システム。
JP2005262200A (ja) * 2004-02-19 2005-09-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 水質浄化装置
JP2006167612A (ja) * 2004-12-16 2006-06-29 Sanyo Electric Co Ltd マイクロバブル発生装置
JP2008030009A (ja) * 2006-07-28 2008-02-14 Fukuhara Co Ltd 汚れた廃水の清浄化処理方法および清浄化処理装置
JP2009160489A (ja) * 2007-12-28 2009-07-23 Kazuaki Owada 廃液の浄化装置
KR101170089B1 (ko) * 2011-12-06 2012-07-31 형성산업(주) 수도관의 직수를 이용하는 미세 기포 발생장치
JP2015199013A (ja) * 2014-04-06 2015-11-12 国男 福田 水質改善方法及びその装置

Also Published As

Publication number Publication date
US10647602B2 (en) 2020-05-12
US20180273409A1 (en) 2018-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2476733C (en) Pre- and post-treatment system and method for aquatic plant filtration using ozone
KR20020036884A (ko) 캐비테이팅 워터젯을 이용한 오폐수 처리 시스템
SG184575A1 (en) A microbubble generator
CN104016533A (zh) 船舶压载水处理方法
KR101702345B1 (ko) 초고속 조류 제거 장치 및 방법
KR101051208B1 (ko) 오염수처리 및 조경기능을 갖는 다기능 조류제어 생태정화 식물섬 장치
KR101171854B1 (ko) 마이크로 버블 발생 장치
CN105413434B (zh) 一种船舶尾气脱硫和船舶压载水同时处理的工艺
CN102491569B (zh) 船舶压载水处理系统
JP5127702B2 (ja) 気体の液体への溶解と同溶解気体の供給のためのシステム及び方法
JP4515868B2 (ja) 水処理システム
JP6047518B2 (ja) 水質改善方法及びその装置
CN105617841B (zh) 一种船舶尾气脱硫和船舶压载水一体化处理工艺
WO2017060995A1 (ja) 水質改善方法及びその装置
CN202337715U (zh) 船舶压载水处理系统
JP7121399B2 (ja) 魚貝類養殖水浄化装置、魚貝類養殖装置、及び魚貝類養殖水の浄化方法
KR101702346B1 (ko) 이동식 부유물 제거 장치 및 방법
JP2016106534A (ja) 魚貝類養殖水浄化装置、魚貝類養殖装置、及び魚貝類養殖水の浄化方法
KR200422442Y1 (ko) 초음파 발생기를 이용한 녹조 및 적조제거장치
CN202337708U (zh) 分子筛制氮船舶压载水处理系统
CN102491548A (zh) 分子筛制氮船舶压载水处理系统
KR101543723B1 (ko) 수중 퇴적물 정화장치의 분사부 구조 및 그의 분사방법
KR20140141164A (ko) 마이크로 버블을 이용한 해수처리 시스템 및 이를 이용한 해수처리 방법
O’Connor et al. Evaluation of practical technologies for Per-and Polyfluoroalkyl Substance (PFAS) remediation in marine fish hatcheries
KR20180023156A (ko) 녹조제거용 물 순환장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15905815

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15764512

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15905815

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP