JP4675830B2

JP4675830B2 - 水処理装置

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Publication number: JP4675830B2
Application number: JP2006153268A
Authority: JP
Inventors: 和幸山嵜; 和之坂田; 数美中條; 正紀片岡
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2006-06-01
Filing date: 2006-06-01
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2026-06-01
Also published as: JP2007319789A

Description

本発明は、水処理装置に関し、特に、排水や上水等の水に含まれる有機物を活性炭吸着処理すると共に、排水、用水、純水のいずれの水にも適用できる水処理装置に関する。また、本発明は、特に、マイクロナノバブル発生助剤を被処理水に添加してマイクロナノバブルを効率的に発生させて、活性炭に繁殖した微生物を活性化して、活性炭が吸着した有機物を完全に微生物分解する水処理装置に関し、特に、活性炭の再生を行うために、活性炭を活性炭塔外部に人為的に取り出す必要がない水処理装置に関する。

従来、有機物負荷が少ない上水における生物活性炭システムとしては、浄水場において河川の水を活性炭処理するシステムがある。このシステムは、有機物負荷が少ない場合、活性炭吸着塔の活性炭に微生物が良好に繁殖することを利用している。このシステムは、活性炭吸着塔の活性炭に微生物を繁殖させて、活性炭が吸着した有機物を微生物分解することにより、浄化するようになっている。このシステムは、活性炭の再生が不要であるという長所を有している。

しかしながら、上記システムは、有機物負荷が少ない場合に限られ、有機物負荷が大きい排水には、適用できないという問題がある。このため、有機物負荷が大きい排水に対する生物活性炭システムが所望されているのが実情である。

このような実情において、最近では浄水にナノバブルを適用しようとしている試みがある。

従来、ナノバブルを使用した浄水技術としては、特開２００４−１２１９６２号公報（特許文献１）に記載された技術がある。

この技術は、ナノバブルが有する浮力の減少、表面積の増加、表面活性の増大、局所高圧場の生成、および、静電分極の実現に起因する界面活性作用や殺菌作用などの特性を活用するものである。

より具体的には、上記特許文献１には、ナノバブルが有する上記複数の要因が相互に関連することによって、汚れ成分の吸着機能、物体表面の高速洗浄機能、殺菌機能が実現され、各種物体を高機能かつ低環境負荷で洗浄することができ、汚濁水の浄化を行うことができることが開示されている。

また、従来、ナノ気泡の生成方法としては、特開２００３−３３４５４８号公報（特許文献２）に記載されているものがある。

この方法は、液体中において液体の一部を分解ガス化する工程と、液体中で超音波を印加する工程または液体の一部を分解ガス化する工程と、超音波を印加する工程とで構成されている。

また、従来、マイクロバブルを利用する廃液の処理装置としては、特開２００４−３２１９５９号公報（特許文献３）に記載されたオゾンマイクロバブルを利用する廃液の処理装置がある。

この装置は、オゾン発生装置より生成されたオゾンガスと、処理槽の下部から抜き出された廃液とを、加圧ポンプを介してマイクロバブル発生装置に供給するようになっている。この装置は、生成されたオゾンマイクロバブルをガス吹き出しパイプの開口部より処理槽内の廃液中に通気することによって、廃液の処理を行うようになっている。

しかしながら、上記３つの公報に記載されている気泡（バブル）を用いた装置は、水の浄水と無関係であるか、または、水の浄化を目的として水の浄化に活性炭を使用している場合では、活性炭吸着塔における自発的な活性炭の再生が困難であるという問題がある。

すなわち、従来、排水処理に活性炭を使用している場合では、時間の経過とともに活性炭が有機物を吸着していくにつれて、活性炭が吸着不能になって、活性炭が破過することを避けがたい。特に、活性炭を排水で使用する場合、必ず、一定期間後、活性炭の吸着能力が極端に低下して、活性炭の吸着能力が破過するという問題がある。また、有機物負荷が大きいときにも、活性炭が破過することを避けがたい。このため、吸着不能になった活性炭を、活性炭吸着塔から人為的に取り出して再生する必要があるから、常時排水処理を行おうとした場合、予備の活性炭吸着塔の設置等が必要になる。更には、従来の活性炭を使用した処理方法では、活性炭の抜き出し作業や別の場所での活性炭再生作業が必要になる。

このため、従来の装置および方法では、予備の活性炭吸着塔の設置等のイニシャルコストの増大や、活性炭の抜き出し作業や別の場所での活性炭再生作業に起因するランニングコストの増大の問題を避けがたいという問題がある。

又、排水は、その流入水質の変動が頻繁に発生するから、活性炭吸着塔への流入水質が変動しても、活性炭吸着塔出口の水質が一定であることが望ましい。しかしながら、従来の技術では、活性炭の吸着能力に限界があり、活性炭吸着塔への流入水質が頻繁に変動した場合、活性炭吸着塔出口の水質を一定に保つことが難しいという問題がある。すなわち、活性炭吸着設備の能力の向上が、所望されているという問題がある。
特開２００４−１２１９６２号公報特開２００３−３３４５４８号公報特開２００４−３２１９５９号公報

そこで、本発明の課題は、活性炭の吸着能力を向上させることができると共に、活性炭を人為的に再生する必要がなく、かつ、浄化能力に優れる水処理装置を提供することにある。また、本発明は、特に、本願によって開示される強力な微生物再生を使用することによって、活性炭の再生と有機物の活性炭への吸着とを同時に強化にすることができて、処理水の水質の向上と安定化を実現することができる水処理装置を提供することにある。また、本発明は、特に、被処理水の水質が頻繁に変動するような場合でも、処理後の水の水質を略一定にすることができる水処理装置を提供することにある。

通常のバブル（気泡）は水の中を上昇して、ついには表面でパンとはじけて消滅するバブルであり、マイクロバブルは、直径が１０〜数十μｍの気泡径を有する気泡で、水中で収縮していき、ついには消滅（完全溶解）してしまうバブルである。また、ナノバブルは、マイクロバブルよりさらに小さいバブル（直径が数百ｎｍ以下の直径を有する気泡）でいつまでも水の中に存在することが可能なバブルである。本明細書では、マイクロナノバブルを、上記説明のマイクロバブルと、上記説明のナノバブルとが混合したバブルとして定義する。

有機フッ素化合物の中には、化学的に安定なため、一旦環境に排出されると、環境中で分解することができず、いつまでも環境中に存在し続ける性質を有するものもある。

マイクロナノバブルによって活性化した微生物で有機物の分解を行う様式であると浄化能力が高いので、分解しにくい上記有機フッ素化合物であっても分解処理を行うことができる。

本発明の水処理装置は、
内部に活性炭を充填した活性炭吸着塔と、
被処理水にマイクロナノバブルを含有させてなるマイクロナノバブル含有被処理水を、上記活性炭吸着塔に流入させる被処理水流入機構と、
上記活性炭吸着塔に流入する上記マイクロナノバブル含有被処理水の水量を制御する第１制御装置と
を備え、
上記活性炭に吸着された有機物を、上記活性炭に繁殖していると共に、上記マイクロナノバブルによって活性化された微生物によって分解し、
上記被処理水を収容する第１ピットと、
上記第１ピット内に収容された上記被処理水の中に上記マイクロナノバブルを発生する少なくとも一つのマイクロナノバブル発生機と、
上記活性炭吸着塔に流入する前の上記マイクロナノバブル含有被処理水または上記被処理水を濾過する濾過機と、
マイクロナノバブル発生助剤が貯留されたマイクロナノバブル発生助剤タンクと、
上記マイクロナノバブル発生助剤タンクから流出する上記マイクロナノバブル発生助剤の流量を制御する第２制御装置と、
上記活性炭吸着塔から流出した上記活性炭吸着塔通過後の水を収容する第２ピットと、
上記第２ピットに収容された上記活性炭吸着塔通過後の上記水の水質を検出する水質検出装置と
を備えることを特徴としている。

本発明によれば、上記活性炭に吸着した上記マイクロナノバブル含有被処理水中の有機物を、上記マイクロナノバブルによって活性化した上記微生物によって分解するので、上記マイクロナノバブルを用いない場合と比較して上記有機物の分解速度を格段に大きくすることができる。したがって、上記被処理水の浄化の能力を格段に向上させることができる。

また、本発明によれば、上記マイクロナノバブルを用いない場合と比較して上記有機物の分解速度を格段に大きくすることができて、上記活性炭に吸着した上記有機物を略完全に分解することができるから、活性炭の表面に過剰に有機物が吸着することがなく、活性炭が自発的に再生する。したがって、人為的に活性炭を再生する必要がないから、ランニングコストを低減することができる。

また、一実施形態の水処理装置は、上記第１制御装置は、上記微生物によって分解される上記有機物の分解速度が、上記活性炭に吸着される上記有機物の吸着速度以上になるように、上記活性炭吸着塔に流入する上記マイクロナノバブル含有被処理水の水量を制御する。

上記実施形態によれば、上記第１制御装置が、上記微生物によって分解される上記有機物の分解速度が、上記活性炭に吸着される上記有機物の吸着速度以上になるように、上記活性炭吸着塔に流入する上記マイクロナノバブル含有被処理水の水量を制御するから、活性炭の自発的な再生能力をさらに促進することができる。

また、本発明によれば、上記活性炭吸着塔に流入する前の上記マイクロナノバブル含有被処理水または上記被処理水に含まれる浮遊物質を濾過機で除去して、濾過機で浮遊物質が除去された後のマイクロナノバブル含有被処理水を、活性炭吸着塔に導入するようになっているので、活性炭吸着塔内の活性炭が浮遊物質で閉塞されることを抑制できる。したがって、活性炭吸着塔内の活性炭の有機物の吸着能力を向上させることができて、有機物を効率的に分解できる。

また、本発明によれば、マイクロナノバブル発生助剤タンクから第１ピットにマイクロナノバブル発生助剤を導入することによって、マイクロナノバブルを効率的に発生させることができる。また、上記第２ピットに収容された水の水質を検出する水質検出装置を有するので、活性炭吸着塔通過後の水の水質を検出することができて、例えば、この活性炭吸着塔通過後の水の水質に基づいて、上記マイクロナノバブル発生助剤の導入量の制御等を行うことができる。

また、一実施形態の水処理装置は、上記マイクロナノバブル発生助剤タンクと上記第１ピットとの間を連通して、上記マイクロナノバブル発生助剤タンク内の上記マイクロナノバブル発生助剤を上記第１ピットに導入する第１水通路を備える。

たとえ、被処理水が、マイクロナノバブルが発生しにくい水であったとしても、マイクロナノバブル発生助剤を添加することによって、マイクロナノバブルを安定的に発生させることができて、その結果、微生物を確実に活性化することができる。上記実施形態によれば、マイクロナノバブル発生助剤を上記第１ピットに導入できるので、マイクロナノバブルを安定的に発生させることができて、微生物を確実に活性化することができる。尚、添加するマイクロナノバブル発生助剤として、微生物分解性の良い商品を選定した場合、マイクロナノバブルの発生に寄与して役割が終わったマイクロナノバブル発生助剤を、上記活性炭吸着塔内等に存在する微生物で略完全に分解することができる。したがって、マイクロナノバブル発生助剤が、処理後の水に残存することはない。

また、一実施形態の水処理装置は、上記第２制御装置が、上記水質検出装置からの信号に基づいて上記マイクロナノバブル発生助剤の流量を制御するようになっている。

上記実施形態によれば、被処理水に、被処理水の水質に対応した量のマイクロナノバブル発生助剤を添加することができる。したがって、被処理水の水質に基づいてマイクロナノバブルの発生量を調節することができるので、被処理水の水質が頻繁に変動するような場合でも、処理後の水の水質を略一定にすることができる。

また、一実施形態の水処理装置は、上記マイクロナノバブル発生機が、上記マイクロナノバブルの発生量を調整する調整部を有し、上記水質検出装置からの信号に基づいて上記調整部を調整することによって、上記マイクロナノバブルの上記発生量を制御する調整部制御器を備える。

上記実施形態によれば、被処理水の水質に基づいてマイクロナノバブルの発生量を調節することができるので、被処理水の水質が頻繁に変動するような場合でも、処理後の水の水質を略一定にすることができる。

また、一実施形態の水処理装置は、上記第１ピットよりも上方に位置していると共に、水が通過できる底部を有し、かつ、内部に活性炭が充填されている活性炭層水槽と、上記濾過機と上記活性炭吸着塔とを連通して、上記濾過機で濾過された上記マイクロナノバブル含有被処理水を上記活性炭吸着塔に導入する第２水通路と、上記濾過機と上記活性炭層水槽とを連通して、上記濾過機で濾過された上記マイクロナノバブル含有被処理水を上記活性炭層水槽に導入する第３水通路と、上記活性炭吸着塔に流入する上記濾過機で濾過された上記マイクロナノバブル含有被処理水の水量を制御すると共に、上記活性炭層水槽に流入する上記濾過機で濾過された上記マイクロナノバブル含有被処理水の水量を制御する第３制御装置とを備え、上記底部を通過した上記活性炭層水槽通過後の水は、上記第１ピットに流入するようになっている。

上記実施形態によれば、濾過機で濾過された後の水の少なくとも一部を、活性炭層水槽を介して第１ピットに再度導入することができる。すなわち、被処理水を、第１ピット、濾過機、活性炭層水槽の間で、循環処理することができるので、有機物負荷を低減できる。また、マイクロナノバブル含有被処理水を、活性炭層水槽に導入するようにすれば、活性炭層水槽の活性炭に繁殖している微生物を活性化することができて、この活性炭層水槽の活性炭に吸着した有機物を効率的に分解処理することができる。したがって、被処理水の浄化能力を向上させることができるから、処理前の被処理水の有機物負荷が高い場合であっても、処理後の水の水質が劣化することを防止でき、かつ、活性炭層水槽の活性炭の人為的な再生を行う必要がない。

また、一実施形態の水処理装置は、上記第１ピット内に設置されると共に、活性炭が収納された網袋を備える。

上記実施形態によれば、上記第１ピット内に設置されると共に、活性炭が収納された網袋を備えるので、有機物負荷を低減できる。また、マイクロナノバブルで網袋内の活性炭に繁殖している微生物を活性化することができて、この網袋内の活性炭に吸着した有機物を効率的に分解処理することができる。したがって、被処理水の浄化能力を向上させることができるから、処理前の被処理水の有機物負荷が高い場合であっても、処理後の水の水質が劣化することを防止でき、かつ、網袋内の活性炭の人為的な再生を行う必要がない。

また、一実施形態の水処理装置は、上記活性炭吸着塔内に、ひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物が充填されている。

上記実施形態によれば、ひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物に繁殖している微生物で有機物を分解することができるので、ひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物が存在していない場合と比較して、活性炭吸着塔内の被処理水の有機物負荷を低減することができる。したがって、浄化能力を向上させることができる。

また、特に、活性炭吸着塔内において、ひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物を、活性炭よりも被処理水の上流側に配置した場合、ひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物に繁殖した微生物で前処理した後に、活性炭と被処理水とが接触することになるので、活性炭への有機物負荷が減少し、水質を格段に向上させることができる。更に、ひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物で繁殖した微生物を、マイクロナノバブル含有被処理水の流れに沿って活性炭に移動させることができるから、活性炭の自動再生能力（自発的な再生能力）を、向上させることができる。

また、一実施形態の水処理装置は、上記活性炭吸着塔内に、リング型ポリ塩化ビニリデン充填物が充填されている。

上記実施形態によれば、リング型ポリ塩化ビニリデン充填物に繁殖している微生物で有機物を分解することができるので、リング型ポリ塩化ビニリデン充填物が存在していない場合と比較して、活性炭吸着塔内の被処理水の有機物負荷を低減することができる。したがって、浄化能力を向上させることができる。

また、特に、活性炭吸着塔内において、リング型ポリ塩化ビニリデン充填物を、活性炭よりも被処理水の上流側に配置した場合、リング型ポリ塩化ビニリデン充填物に繁殖した微生物で前処理した後に、活性炭と被処理水とが接触することになるので、活性炭への有機物負荷が減少し、水質を格段に向上させることができる。更に、リング型ポリ塩化ビニリデン充填物で繁殖した微生物を、マイクロナノバブル含有被処理水の流れに沿って活性炭に移動させることができるから、活性炭の自動再生能力（自発的な再生能力）を、向上させることができる。

また、一実施形態の水処理装置は、複数の上記マイクロナノバブル発生機と、稼働する上記マイクロナノバブル発生機の数を上記記水質検出装置からの信号に基づいて制御する運転台数制御器とを備える。

上記実施形態によれば、活性炭吸着塔通過後の水の水質に基づいて稼働する上記マイクロナノバブル発生機の数を制御することができるので、被処理水の水質が頻繁に変動するような場合でも、活性炭吸着塔通過後の水の水質を一定に近づけることができる。

また、一実施形態の水処理装置は、上記マイクロナノバブル発生助剤が、上記微生物によって分解される界面活性剤または上記微生物によって分解されるアルコール類である。

上記実施形態によれば、上記マイクロナノバブル発生助剤が、上記微生物によって分解される界面活性剤または上記微生物によって分解されるアルコール類であるから、マイクロナノバブルの発生に寄与して役割が終わったマイクロナノバブル発生助剤を、上記活性炭吸着塔内等に存在する微生物で分解することができる。そして、処理後の水に残存するマイクロナノバブル発生助剤の量を殆どゼロにすることができる。

本発明によれば、活性炭に吸着したマイクロナノバブル含有被処理水中の有機物を、マイクロナノバブルによって活性化した微生物によって分解するので、上記マイクロナノバブルを用いない場合と比較して上記有機物の分解速度を格段に大きくすることができて、被処理水の浄化の能力を格段に向上させることができる。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の水処理装置を模式的に示す図である。

この水処理装置は、第１ピット１と、急速濾過機１１と、活性炭吸着塔１２と、第２ピット１７と、マイクロナノバブル発生助剤タンク１３とを備える。上記活性炭吸着塔１２内には、活性炭が充填されている一方、マイクロナノバブル発生助剤タンク１３内には、微生物分解性の良い界面活性剤や、微生物分解性の良いアルコール類等から成る微生物分解性の良いマイクロナノバブル発生助剤が貯留されている。尚、以下で言及されるマイクロナノバブル含有被処理水は、被処理水にマイクロナノバブルが含有させられたものである。

上記第１ピット１のマイクロナノバブル含有被処理水は、第１ピットポンプ８によって汲み上げられて、その汲み上げられたマイクロナノバブル含有被処理水の少なくとも一部は、急速濾過機１１に導入されるようになっている。また、急速濾過機１１の出口から流出したマイクロバブル含有被処理水は、活性炭吸着塔１２に導入されるようになっている。また、活性炭吸着塔１２の出口から流出した活性炭吸着塔通過後の水の少なくとも一部は、第２ピット１７に導入されるようになっている。尚、この実施形態では、急速濾過機１１は、マイクロナノバブルと被処理水とを含むマイクロナノバブル含有被処理水を濾過したが、この発明では、濾過機は、例えば、第１ピット１の前段に配置されても良く、第１ピット１に流入する前の被処理水を濾過するようになっていても良い。

上記第１ピット１には、処理するべき被処理水としての流入水が導入されるようになっている。ここで、流入水としては、排水、上水、工場での再利用水、河川水、地下水等がある。また、排水には、例えば、排水の原水だけでなく、排水を生物処理した後の水、排水を化学処理した後の水、排水を物理処理した後の水等も含まれる。すなわち、本発明の装置によって処理される排水は、本発明を用いて浄化できるものであれば、非処理のものであっても処理されたものであってもどちらでも良い。

また、本発明の装置で処理される排水には、有機フッ素化合物含有排水も該当する。有機フッ素化合物の中には、化学的に安定なため、一旦環境に排出されると、環境中で分解することができず、いつまでも環境中に存在し続ける性質を有するものもある。本発明の装置で処理できる排水には、いつまでも環境中に存在し続ける性質を有して現在世界的に問題となっているこのような有機フッ素化合物を含む排水が含まれる。

上記第１ピット１には、水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機２、水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機３、および、水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機４が設置されている。尚、この発明では、第１ピット内に水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機を、３つ以外の台数、すなわち、１つ、２つ、または、４つ以上設置しても良いことは言うまでもない。水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機２,３,４は、マイクロナノバブルを発生させるのに空気を必要とする。そのため、水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機２,３,４には、ブロワー５と接続している空気配管６より空気が供給されるようになっている。

ここで、マイクロナノバブルを定義することにする。通常のバブル（気泡）は水の中を上昇して、ついには表面でパンとはじけて消滅するバブルであり、マイクロバブルは、直径が１０〜数十μｍの気泡径を有する気泡で、水中で収縮していき、ついには消滅（完全溶解）してしまうバブルである。また、ナノバブルは、マイクロバブルよりさらに小さいバブル（直径が数百ｎｍ以下の直径を有する気泡）でいつまでも水の中に存在することが可能なバブルである。本発明では、マイクロナノバブルを、上記説明のマイクロバブルと、上記説明のナノバブルとが混合したバブルとして定義する。

水質検出装置の一例としてのＵＶ検出器（紫外吸光光度検出器）１８（ＵＶは、ウルトラバイオレットの略）が、第２ピット１７内に設置されている。ＵＶ検出器１８は、活性炭吸着塔１２出口からの処理水の有機物濃度を測定することによって、活性炭吸着塔通過後の水の水質を測定するようになっている。具体的には、ＵＶ検出器１８は、被処理水（排水や上水等）中の有機物濃度を、紫外吸光光度を利用して測定する自動測定器からなっている。尚、水質検出装置として、ＵＶ検出器のかわりに、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）を検出するＣＯＤ計等のＵＶ検出器以外の水質検出装置を使用しても良い。

運転台数制御器３４は、第２ピット１７に設置されているＵＶ検出器１８の信号に基づいて、水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機２,３,４の運転台数を制御するようになっている。詳しくは、ＵＶ検出器１８で測定したデータは、ＵＶ調節計（紫外線調節計）１９に送られるようになっている。ＵＶ調節計１９は、ＵＶ検出器１８からデータを受けると、調整部制御器としてのモーター回転数制御器２０、および、運転台数制御器３４に信号を送信するようになっている。

運転台数制御器３４は、ＵＶ調節計１９から信号を受けると、その信号を調整して水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機２,３,４の運転台数を制御するようになっている。この実施形態では、第１ピット１内に水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機を３つ設置して、水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機の稼働台数を１から３まで調整できるようにしている。一方、モーター回転数制御器２０は、ＵＶ調節計１９から信号を受けると、その信号を調整して水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機２,３,４の稼働状態におけるモーターのモーター回転数（回転速度）を制御するようになっている。モーターは、調整部を構成している。このような、運転台数制御器３４およびモーター回転数制御器２０の制御により、第２ピット１７内の水の水質が、目的に合った水質となるようにしている。

マイクロナノバブル含有被処理水におけるマイクロナノバブルの含有率が高いと、活性炭に繁殖する微生物の活性化が促進されて、微生物が有機物をより分解して、処理後の水の水質が向上することが確かめられた。このことに鑑み、ＵＶ検出器１９で測定した有機物濃度が高く、第２ピット１７内の水質が目的水質より悪い場合は、水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機２,３,４のモーター回転数を高く設定して、マイクロナノバブルを多量に発生するようにする。また、水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機２,３,４の運転台数も最大数とする。このようにして、第２ピット１７の水の浄化能力を高くする。

一方、水質が目的水質より良い場合は、水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機２,３,４のモーター回転数を低く設定して、マイクロナノバブルの発生量を少量にする。また、水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機２,３,４の運転台数を、設定によって、２台もしくは１台にする。このようにして、第２ピット１７の水質が元々良い場合は、水処理装置の運転コストを低減するようにして、水処理装置の省エネ運転を実現する。

水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機２,３,４の具体的な制御方法としては、例えば、次に示すような方法がある。

先ず、第２ピット１７の水質が、第２ピット１７の水質が最も悪い状態か、または、それ以外の状態であるかの判断の基準となる第1基準水質より悪い場合には、水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機２、水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機３、および、水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機４を運転状態にし、かつ、水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機２、水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機３、および、水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機４の夫々のモーター回転数を最大にする。

また、第２ピット１７の水質が通常であるか、または、第２ピット１７の水質が良好であるかを判断する基準水質を第２基準水質とするとき、第２ピット１７の水質が、第１基準水質より良くて第２基準水質より悪い場合には、水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機２、水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機３、および、水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機４を運転状態にし、かつ、水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機２、水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機３、および、水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機４の夫々のモーター回転数を定格回転数付近に設定する。

また、第２ピット１７の水質が良好であるか、または、第２ピット１７の水質が最良であるかを判断する基準水質を第３基準水質とするとき、第２ピット１７の水質が、第２基準水質より良くて第３基準水質より悪い場合には、水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機２および水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機３を運転状態にする一方、水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機４を停止状態にする。また、水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機２および水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機３の夫々のモーター回転数を、定格回転数付近に設定する。

また、第２ピット１７の水質が、第３基準水質より良い場合には、水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機２を運転状態にする一方、水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機３および水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機４を停止状態にする。また、水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機２のモーター回転数を最低にする。

もっと大雑把には、第２ピット１７内の水の水質を検出しているＵＶ検出器１８の値が、目的水質の基準となる基準値よりも高くて、第２ピット１７内の水の水質が基準水質よりも悪い場合には、第１ピット１内における被処理水に、水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機２,３,４によって、３台の水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機２,３,４によって供給できる供給能力の最大限のマイクロナノバブルを供給する。

マイクロナノバブル含有被処理水は、第１ピットポンプ８によって、急速濾過機１１に導入されるようになっている。ここで、第１ピットポンプ８によってくみ出された被処理水の全てを、必ずしも急速濾過機１１に導入する必要はない。すなわち、第１ピットポンプ８によってくみ出された被処理水のうちの一部を、第１制御装置を構成するバルブ９およびバルブ１０の調整によって、第１ピット１に返送循環しても良い。すなわち、処理水量を下げる場合において、第１ピットポンプ８によってくみ出された被処理水のうちの一部を、返送循環の配管ライン５０を介して、第１ピット１に返送循環しても良い。

急速濾過機１１は、被処理水中の浮遊物質を除去するようになっている。急速濾過機１１は、活性炭吸着塔１２内の活性炭が浮遊物質で閉塞されることを防止する役割を担っている。マイクロナノバブル含有被処理水は、急速濾過機１１を通過した後、活性炭吸着塔１２に導入されるようになっている。マイクロナノバブル含有被処理水中の有機物は、活性炭吸着塔１２内で活性炭に吸着された後、活性炭に繁殖したマイクロナノバブルによって活性化した微生物によって分解されるようになっている。このような機構により、活性炭の表面の有機物が分解除去され、その結果、被処理水の浄化を行うと共に、活性炭が自動再生されるようになっている。尚、図１において、第１ピットポンプ８、バルブ１０、急速濾過機１１、マイクロナノバブル含有被処理水を第１ピット１から急速濾過機１１まで導入する配管６５、および、マイクロナノバブル含有被処理水を急速濾過機１１から活性炭吸着塔１２まで案内する配管６６は、被処理水流入機構を構成している。

このように、この実施形態では、活性炭吸着塔１２内に充填された活性炭は、常に吸着と再生を繰り返しているので、活性炭を活性炭吸着塔１２から取り出して再生する必要がない。したがって、ランニングコストを低減できると同時に、予備の活性炭吸着塔１２も必要ないので、イニシャルコストも低減できる。尚、第１制御装置を構成するバルブ９および１０によって、微生物によって分解される有機物の分解速度が、活性炭に吸着する有機物の吸着速度以上になるように、活性炭吸着塔１２に流入するマイクロナノバブル含有被処理水の水量を制御すれば、活性炭の自発的な再生能力をさらに促進することができる。

上記活性炭吸着塔１２の出口から流出した水の少なくとも一部は、バルブ１６を介して第２ピット１７内に流入するようになっている。尚、バルブ１６とバルブ１７の開閉の調整により、活性炭吸着塔１２の出口から流出した水の一部を、バルブ１５を介して第１ピット１に返送循環しても良い。

また、第１ピット１内での水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機２,３,４によるマイクロナノバブルの発生状態が悪い場合は、マイクロナノバブルを適正に発生させるために、マイクロナノバブル発生助剤タンク１３に貯留されているマイクロナノバブル発生助剤を、第２制御装置としてのマイクロナノバブル発生助剤タンク定量ポンプ１４を介して、第１ピット１内に添加することができる。第１ピット１内にマイクロナノバブル発生助剤を添加すると、無添加の場合と比較して、格段に小さい超微細なマイクロナノバブルを発生させることができる。尚、マイクロナノバルブ発生助剤タンク１３の出口から第１ビット１までマイクロナノバブル発生助剤を案内する配管６０は、第１水通路を構成している。また、マイクロナノバブル発生助剤タンク１３に貯留されているマイクロナノバブル発生助剤は、マイクロナノバブル発生助剤のなかでも微生物分解性に優れたものである。微生物分解性に優れるマイクロナノバブル発生助剤を使用しているから、マイクロナノバブル発生助剤自体が第２ピット１７まで残存することはない。すなわち、マイクロナノバブル発生助剤は、マイクロナノバブルを発生させた後は、活性炭吸着塔１２内に繁殖した微生物によって、完全に微生物分解されることになる。

水処理装置は、本実施形態のように自動運転仕様であっても良い。この場合、第２ピット１７内の処理水の水質を検出しているＵＶ検出器１８からの信号に基づいて、マイクロナノバブル発生助剤タンク定量ポンプ１４のモーターのモーター回転数が制御される。そして、適量のマイクロナノバブル発生助剤が添加されることになる。すなわち、第２ピット１７の水質が悪い場合は、自動的にマイクロナノバブル発生助剤が多く添加して、マイクロナノバブルを多く発生させて、活性炭吸着塔１２の活性炭に繁殖した微生物を活性化させて、吸着した有機物を完全に分解するようにする。

第２ピット１７の水質が、設定水質（放流規制値は確実に順守しなければならないから、上記設定水質とは、例えば、被処理水が排水である場合、放流規制値に基づく水質ではなく、放流規制値に基づく水質よりもきれいであり、かつ、自主管理値に基づく水質である）よりも悪い場合には、以下のＡ、Ｂ、Ｃの手続きを必要に応じて行うようになっている。そして、これらＡ、Ｂ、Ｃのうちの少なくとも１つの手続きにより、第２ピット１７の水質を、設定水質と比較して悪い状態から良い状態に改善するようになっている。尚、Ａ、Ｂ、Ｃの全てを実施すれば、浄化能力が最大になることは言うまでもない。

Ａ．マイクロナノバブル発生助剤を第１ピット１に添加する。

Ｂ．水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機２,３,４のモーター回転数を高い値に設定する。

Ｃ．３台の水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機２,３,４を全て稼働させる。

尚、第１実施形態の水処理装置に上述の有機フッ素化合物含有排水が導入された場合、活性炭吸着塔１２の活性炭が有機フッ素化合物を吸着し、その後、マイクロナノバブルによって活性化した微生物が活性炭に大量に繁殖して、有機フッ素化合物を分解処理することが確認された。ここで、例えば、有機フッ素化合物としては、界面活性剤がある。活性炭は、界面活性剤をよく吸着し、かつ、マイクロナノバブルによって活性化した微生物が、活性炭が物理的に吸着した有機フッ素化合物を強力に分解処理することが確認された。

また、水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機２,３,４は、市販されているものならば、如何なるメーカーのものであっても良い。本実施形態では、野村電子工業株式会社のものを採用したが、例えば、株式会社オーラテック等、野村電子工業株式会社以外の商品であっても良い。

上記第１実施形態の水処理装置において、第１ピット１の容量を約４ｍ^３、急速濾過機１１の容量を０.５ｍ^３、活性炭吸着塔の容量を２ｍ^３、第２ピット１７の容量を２ｍ^３、マイクロナノバブル発生助剤タンクの容量を０.５ｍ^３として、排水を導入して、約３ケ月間運転を行った。

運転後、第１ピット１への入口ＴＯＣ〔トータルオーガニックカーボン〕濃度と第２ピット１７の出口のＴＯＣ〔トータルオーガニックカーボン〕の濃度を測定し、ＴＯＣの除去率を測定したところ、９０％であった。

上記第１実施形態の水処理装置によれば、活性炭の再生を有機物の活性炭への吸着と同時に強力にできるので、活性炭吸着能力を格段に向上でき、活性炭吸着塔出口における水の水質を安定させることができる。

また、上記第１実施形態の水処理装置によれば、マイクロナノバブルで微生物を活性化して、活性炭に繁殖させているから、活性炭が吸着した有機物を活性化した微生物でほぼ完全に分解することができる。また、マイクロナノバブル量を制御することによって、活性炭処理能力（活性炭吸着量と活性化微生物の有機物分解量）を、制御されているマイクロナノバブル量に比例して制御できる。また、最終処理水のＵＶ値を測定して、水質を監視し、フィードバックして水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機のモーターを回転数制御しているから、最終処理水の水質を安定させることができる。

（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態の水処理装置を模式的に示す図である。

第２実施形態の水処理装置は、第１ピット１の上部に、急速濾過機１１の出口から流出した後、活性炭吸着塔１２に流入しなかったマイクロナノバブル含有被処理水を収容する活性炭層水槽２４を設けた点が、第１実施形態の水処理装置と異なっている。尚、急速濾過機１１の出口から活性炭吸着塔１２までマイクロナノバブル含有被処理水を案内する配管６１は、第２水通路を構成し、急速濾過機１１の出口から活性炭層水槽２４までマイクロナノバブル含有被処理水を案内する配管６２は、第３水通路を構成している。図２に示すように、配管６１の一部６３は、配管６２の一部も兼ねている。

第２実施形態の水処理装置では、第１実施形態の水処理装置の構成部と同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略することにする。また、第２実施形態の水処理装置では、第１実施形態の水処理装置と共通の作用効果および変形例については説明を省略することにし、第１実施形態の水処理装置と異なる構成、作用効果についてのみ説明を行うことにする。

上記活性炭層水槽２４には、活性炭が充填されている。上記活性炭層水槽２４に充填された活性炭は、活性炭層３５を形成している。上記活性炭層水槽２４の鉛直方向下方の底部２５は、多孔板からなっている。また、底部２５の上面には、合成樹脂製のネット（図示せず）が設置されていて、微細な活性炭が底部２５への流出することを防止している。活性炭層３５と底部２５を通過して下方に滴下した水滴２６は、第１ピット１に収容されるようになっている。

また、活性炭吸着塔１２への通水量と、活性炭層水槽２４への通水量は、第３制御装置を構成するバルブ２１およびバルブ２２で調整するようになっている。バルブ２１およびバルブ２２の開度の割合は、第２ピット１７内の水の水質を見て決定するようになっている。

第２実施形態の水処理装置によれば、活性炭吸着塔１２のみならず活性炭層水槽２４でも、有機物をマイクロナノバブルで活性化した微生物で分解処理することができるので、有機物の分解能力を格段に向上させることができる。したがって、有機物負荷量が高くて、活性炭吸着塔１２内の活性炭量のみでは、有機物を十分に分解することができない場合でも、確実に有機物を分解することができる。

また、第２実施形態の水処理装置によれば、活性炭吸着塔１２のみならず活性炭層水槽２４にも活性炭が充填されていて、活性炭層水槽２４に充填された活性炭が活性炭層３５を形成しているから、その活性炭層３５の活性炭に、マイクロナノバブルで活性化した微生物を大量に繁殖させることができて、活性炭が吸着した有機物を微生物で分解処理することができる。したがって、活性炭層３５の活性炭は、自発的に再生するので、活性炭吸着塔１２内の活性炭と同様、活性炭層３５の活性炭を、活性炭層水槽２４から活性炭を取り出して再生する必要がない。

（第３実施形態）
図３は、本発明の第３実施形態の水処理装置を模式的に示す図である。

尚、図３において、２９および３０は、多孔板を示している。

第３実施形態の水処理装置は、第１実施形態の水処理装置の第１ピット１に、活性炭２８が充填された網袋２７が設置されている点が、第１実施形態の水処理装置と異なっている。

第３実施形態の水処理装置では、第１実施形態の水処理装置の構成部と同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略することにする。また、第３実施形態の水処理装置では、第１実施形態の水処理装置と共通の作用効果および変形例については説明を省略することにし、第１実施形態の水処理装置と異なる構成、作用効果についてのみ説明を行うことにする。

第３実施形態の水処理装置は、活性炭２８が充填された網袋２７を、水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機２,３,４が設置された第１ピット１に設置している。したがって、網袋２７内の活性炭２８が、水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機２,３,４のどれか又は全数から発生したマイクロナノバブルを効率よく受けることができる。したがって、活性炭２８に繁殖した微生物の活性化の度合が大きくて、活性炭２８に繁殖した微生物で効率よく有機物を分解することができる。また、第１ピット１内の活性炭２８による有機物処理が１次処理となるから、活性炭吸着塔１２に充填された活性炭による有機物処理を２次処理とすることができる。すなわち、有機物処理を、２段階で行うことができるから、有機物処理を確実に行うことができる。

（第４実施形態）
図４は、本発明の第４実施形態の水処理装置を模式的に示す図である。

第４実施形態の水処理装置は、活性炭吸着塔１２に、活性炭に加えて、ひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物３１を充填している点が、第１実施形態の水処理装置と異なっている。

第４実施形態の水処理装置では、第１実施形態の水処理装置の構成部と同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略することにする。また、第４実施形態の水処理装置では、第１実施形態の水処理装置と共通の作用効果および変形例については説明を省略することにし、第１実施形態の水処理装置と異なる構成、作用効果についてのみ説明を行うことにする。

第４実施形態では、活性炭吸着塔１２内の水流入側に、ひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物３１が充填されている一方、活性炭吸着塔１２内の水流出側に、活性炭が充填されている。

第４実施形態によれば、活性炭吸着塔１２内の水流入側に、ひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物３１が充填されている一方、活性炭吸着塔１２内の水流出側に、活性炭が充填されているから、活性炭吸着塔１２に導入された被処理水に含まれる有機物は、最初にひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物に繁殖している活性化した微生物によって微生物分解され、その後、有機物負荷が軽減された状態で、活性炭吸着処理される。したがって、活性炭吸着がより確実になることに加えて、ひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物３１で微生物を繁殖させることができて、さらに、微生物をひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物３１から活性炭まで移動させることができる。したがって、活性炭が吸着した有機物をより確実に微生物分解することができて、浄化を促進することができると共に、活性炭の自発的な再生能力を格段に促進することができて、活性炭の再生作業を行う必要がない。

（第５実施形態）
図５は、本発明の第５実施形態の水処理装置を模式的に示す図である。

第５実施形態の水処理装置は、活性炭吸着塔１２に、活性炭に加えて、リング型ポリ塩化ビニリデン充填物３１を充填している点が、第１実施形態の水処理装置と異なっている。

第５実施形態の水処理装置では、第１実施形態の水処理装置の構成部と同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略することにする。また、第５実施形態の水処理装置では、第１実施形態の水処理装置と共通の作用効果および変形例については説明を省略することにし、第１実施形態の水処理装置と異なる構成、作用効果についてのみ説明を行うことにする。

第５実施形態では、活性炭吸着塔１２内の水流入側に、リング型ポリ塩化ビニリデン充填物３１が充填されている一方、活性炭吸着塔１２内の水流出側に、活性炭が充填されている。

第５実施形態によれば、活性炭吸着塔１２内の水流入側に、リング型ポリ塩化ビニリデン充填物３１が充填されている一方、活性炭吸着塔１２内の水流出側に、活性炭が充填されているから、活性炭吸着塔１２に導入された被処理水に含まれる有機物は、最初にリング型ポリ塩化ビニリデン充填物に繁殖している活性化した微生物によって微生物分解され、その後、有機物負荷が軽減された状態で、活性炭吸着処理される。したがって、活性炭吸着がより確実になることに加えて、リング型ポリ塩化ビニリデン充填物３１で微生物を繁殖させることができて、さらに、微生物をリング型ポリ塩化ビニリデン充填物３１から活性炭まで移動させることができる。したがって、活性炭が吸着した有機物をより確実に微生物分解することができて、浄化を促進することができると共に、活性炭の自発的な再生能力を格段に促進することができて、活性炭の再生作業を行う必要がない。

本発明の第１実施形態の水処理装置を模式的に示す図である。本発明の第２実施形態の水処理装置を模式的に示す図である。本発明の第３実施形態の水処理装置を模式的に示す図である。本発明の第４実施形態の水処理装置を模式的に示す図である。本発明の第５実施形態の水処理装置を模式的に示す図である。

１第１ピット
２,３,４水中ポンプ型マイクロナノバブル発生機
５ブロワー
６空気配管
７水流
８第１ピットポンプ
９,１５,１６,２１,２２バルブ
１０バルブ
１１急速濾過機
１２活性炭吸着塔
１３マイクロナノバブル発生助剤タンク
１４マイクロナノバブル発生助剤タンク定量ポンプ
１７第２ピット
１８ＵＶ検出器
１９ＵＶ調節計
２０モーター回転数制御器
２３散水管
２４,３５活性炭層
２５,２９,３０多孔板
２６水滴
２７網袋
２８活性炭
３１ひも状型ポリ塩化ビニリデン充填材
３２リング型ポリ塩化ビニリデン充填材
３３信号線
３４運転台数制御器

Claims

内部に活性炭を充填した活性炭吸着塔と、
被処理水にマイクロナノバブルを含有させてなるマイクロナノバブル含有被処理水を、上記活性炭吸着塔に流入させる被処理水流入機構と、
上記活性炭吸着塔に流入する上記マイクロナノバブル含有被処理水の水量を制御する第１制御装置と
を備え、
上記活性炭に吸着された有機物を、上記活性炭に繁殖していると共に、上記マイクロナノバブルによって活性化された微生物によって分解し、
上記被処理水を収容する第１ピットと、
上記第１ピット内に収容された上記被処理水の中に上記マイクロナノバブルを発生する少なくとも一つのマイクロナノバブル発生機と、
上記活性炭吸着塔に流入する前の上記マイクロナノバブル含有被処理水または上記被処理水を濾過する濾過機と、
マイクロナノバブル発生助剤が貯留されたマイクロナノバブル発生助剤タンクと、
上記マイクロナノバブル発生助剤タンクから流出する上記マイクロナノバブル発生助剤の流量を制御する第２制御装置と、
上記活性炭吸着塔から流出した上記活性炭吸着塔通過後の水を収容する第２ピットと、
上記第２ピットに収容された上記活性炭吸着塔通過後の上記水の水質を検出する水質検出装置と
を備えることを特徴とする水処理装置。
請求項１に記載の水処理装置において、
上記マイクロナノバブル発生助剤タンクと上記第１ピットとの間を連通して、上記マイクロナノバブル発生助剤タンク内の上記マイクロナノバブル発生助剤を上記第１ピットに導入する第１水通路を備えることを特徴とする水処理装置。
請求項１に記載の水処理装置において、
上記第２制御装置は、上記水質検出装置からの信号に基づいて上記マイクロナノバブル発生助剤の流量を制御するようになっていることを特徴とする水処理装置。
請求項１に記載の水処理装置において、
上記マイクロナノバブル発生機は、上記マイクロナノバブルの発生量を調整する調整部を有し、
上記水質検出装置からの信号に基づいて上記調整部を調整することによって、上記マイクロナノバブルの上記発生量を制御する調整部制御器を備えることを特徴とする水処理装置。
請求項１に記載の水処理装置において、
複数の上記マイクロナノバブル発生機と、
稼働する上記マイクロナノバブル発生機の数を上記記水質検出装置からの信号に基づいて制御する運転台数制御器と
を備えることを特徴とする水処理装置。
請求項１に記載の水処理装置において、
上記マイクロナノバブル発生助剤は、上記微生物によって分解される界面活性剤または上記微生物によって分解されるアルコール類であることを特徴とする水処理装置。
請求項１に記載の水処理装置において、
上記第１ピットよりも上方に位置していると共に、水が通過できる底部を有し、かつ、内部に活性炭が充填されている活性炭層水槽と、
上記濾過機と上記活性炭吸着塔とを連通して、上記濾過機で濾過された上記マイクロナノバブル含有被処理水を上記活性炭吸着塔に導入する第２水通路と、
上記濾過機と上記活性炭層水槽とを連通して、上記濾過機で濾過された上記マイクロナノバブル含有被処理水を上記活性炭層水槽に導入する第３水通路と、
上記活性炭吸着塔に流入する上記濾過機で濾過された上記マイクロナノバブル含有被処理水の水量を制御すると共に、上記活性炭層水槽に流入する上記濾過機で濾過された上記マイクロナノバブル含有被処理水の水量を制御する第３制御装置と
を備え、
上記底部を通過した上記活性炭層水槽通過後の水は、上記第１ピットに流入するようになっていることを特徴とする水処理装置。