JPH11197675A

JPH11197675A - 機能セラミックス水触媒装置及び機能セラミックス並びにそれらを利用した水処理システム及び触媒水使用方法

Info

Publication number: JPH11197675A
Application number: JP10007213A
Authority: JP
Inventors: Masami Shoji; 政己庄子
Original assignee: Seisui Co Ltd
Current assignee: Seisui Co Ltd
Priority date: 1998-01-19
Filing date: 1998-01-19
Publication date: 1999-07-27

Abstract

(57)【要約】【課題】簡便な水触媒処理により排水処理における水
質改善の向上、業務用水の水質改善を図る。【解決手段】バインダーとして樹脂やガラスを使用
し、フェライト系に少なくとも磁性体や鉄、コバルト、
チタン等の複数種類の金属酸化物を組み合わせ焼結して
なる複数の機能セラミックスの粒体２を混合して触媒タ
ンク１に収容し、触媒タンク１に下部の給水部５から原
水を導入して該原水を機能セラミックスの粒体２に通過
接触させることにより、触媒作用を利用した水処理を行
い触媒水を生成して上部の触媒水取り出し部７から取り
出し、触媒タンク１に底部の給気部６から洗浄用のエア
を導入して複数の機能セラミックスの粒体２を洗浄して
天井部の排気部８から排気する。この触媒水を業務用
水、処理排水の添加混合水として用い水質改善を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機能セラミックス
の触媒作用を利用した機能セラミックス水触媒装置及び
機能セラミックス並びにそれらを利用した水処理システ
ム及び触媒水使用方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
排気や排水による大気、河川・湖沼・海の汚染が環境汚
染として大きな問題となっている。その中で、排水によ
る河川・湖沼・海の汚染を考えると、排水には様々な種
類があり、様々な規制が設けられている。例えば農業集
落排水では、農業集落排水事業実施要綱（昭和５８年４
月４日農林水産事務次官）が策定されており、その趣旨
は次のようなものとされている。近年の農村社会におけ
る混住化の進展、生活様式の高度化、農業生産様式の変
貌等、農業及び農村を取り巻く状況の変化により、農業
用排水の汚濁が進行し、農作物の生育障害、土地改良施
設の維持管理費の増大、悪臭の発生等、農業生産環境及
び農村生活環境の両面に大きな問題を生じている。この
ため、農業用用排水の水質保全、農業用用排水施設の機
能維持又は農村生活環境の改善を図り、併せて公共用水
域の水質保全に寄与するため、農業集落におけるし尿、
生活雑排水等の汚水、汚泥又は雨水を処理する施設を整
備する、というものである。

【０００３】排水には、このような農業集落排水の他
に、養豚等の畜産業の排水、一般家庭生活雑排水、食品
工場等の工場排水、ゴルフ場等のレジャー用排水その
他、一定の基準以上の水質に改善する必要のある排水は
身の回りに多岐にわたって存在している。しかも、これ
らの排水は、それぞれし尿や化学肥料、洗剤、家庭用油
等、処理対象となる成分が異なり、脱臭、油分解、滅菌
等、水質改善の目的、効果も様々である。

【０００４】しかし、このように多様な排水に対して効
果的に水質改善するには、それぞれの目的に応じて規模
の大きな、複雑な排水処理施設が必要となり、排水処理
にかかるコストが高くなるという問題がある。

【０００５】本発明は、上記課題を解決するものであっ
て、簡便な水触媒処理により排水処理における水質改善
の向上、業務用水の水質改善を図るものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そのために本発明は、機
能セラミックスの触媒作用を利用した水処理を行い触媒
水を生成する機能セラミックス水触媒装置であって、バ
インダーとして樹脂やガラスを使用し、フェライト系に
少なくとも磁性体や鉄、コバルト、チタン等の複数種類
の金属酸化物を組み合わせたものを焼結してなる複数の
機能セラミックスの粒体と、該複数の機能セラミックス
の粒体を混合して収容する触媒タンクと、前記触媒タン
クに下部から原水を導入する給水部と、前記触媒タンク
の上部から前記触媒水を取り出す触媒水取り出し部と、
前記触媒タンクに底部から洗浄用のエアを導入する給気
部と、前記触媒タンクの天井部から洗浄用のエアを排気
する排気部とを備え、前記触媒タンクに原水を導入し該
原水を前記機能セラミックスの粒体に通過接触させるこ
とにより触媒作用を利用した水処理を行い触媒水を生成
し、洗浄用のエアを導入して前記複数の機能セラミック
スの粒体を洗浄するように構成したことを特徴とし、前
記機能セラミックスの粒体は、成分濃度の異なる複数種
の粒体を混合してカゴに収容し、前記触媒タンク内に複
数段にカゴを重ねて着脱交換可能に配置し、前記原水に
１〜３ｐｐｍの塩素を加えて前記触媒タンクに導入する
ことを特徴とするものである。

【０００７】機能セラミックスの複数種の粒体は、フェ
ライト系に少なくとも磁性体、鉄、モリブデン、コバル
ト、チタン、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、
ジルコニウム、珪素の金属酸化物を組み合わせたものを
焼結してなる第１の粒体、フェライト系に少なくとも磁
性体と鉄とマンガン、コバルト、チタン、マグネシウ
ム、アルミニウム、カリウム、ジルコニウム、珪素の金
属酸化物を組み合わせたものを焼結してなる第２の粒
体、少なくとも酸化アルミニウム、ジルコニア、珪藻
土、チタン酸バリウムの金属酸化物を組み合わせたもの
を焼結してなる第３の粒体であることを特徴とするもの
である。

【０００８】機能セラミックス水触媒装置を利用した水
処理システムは、嫌気性濾床槽、好気性濾床槽、沈殿
槽、汚泥槽を備えた排水処理施設により各種排水に対す
る水質改善浄化の処理を行う水処理システムにおいて、
バインダーとして樹脂やガラスを使用し、フェライト系
に少なくとも磁性体や鉄、コバルト、チタン等の複数種
類の金属酸化物を組み合わせたものを焼結してなる複数
の機能セラミックスの粒体を混合して触媒タンクに収容
し、該触媒タンクに原水を導入し該原水を前記機能セラ
ミックスの粒体に通過接触させることにより触媒作用を
利用した水処理を行い触媒水を生成する水触媒装置と、
該水触媒装置により生成された触媒水を前記各種排水に
混合する混合手段と、前記水触媒装置の前記原水として
前記排水処理施設から放出される処理済排水から一部抽
出する抽出手段とを備え、前記排水処理施設から放出さ
れる処理済排水の一部を前記水触媒装置に原水として循
環させ、生成した触媒水を各種排水に混合して排水処理
を行うように構成したことを特徴とするものである。

【０００９】触媒水使用方法は、使用済排水に水質改善
浄化の処理を行って放流する排水処理施設を備えたサー
ビス業、加工業、製造業その他の水を使用する水使用施
設に対し、バインダーとして樹脂やガラスを使用し、フ
ェライト系に少なくとも磁性体や鉄、コバルト、チタン
等の複数種類の金属酸化物を組み合わせたものを焼結し
てなる複数の機能セラミックスの粒体を混合して触媒タ
ンクに収容した水触媒装置に前記原水を導入し、該原水
を前記機能セラミックスの粒体に通過接触させることに
より触媒作用を利用した水処理を行い生成される触媒水
を前記使用する水として供給することを特徴とし、触媒
水を排煙や排気と接触させることを特徴とするものであ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る機能セラミ
ックス水触媒装置の実施の形態を示す図であり、１は触
媒タンク、２は機能セラミックスの粒体、３はカゴ、４
は係止片、５は給水部、６は給気部、７は触媒水取り出
し部、８は排気部、１１〜１４はバルブを示す。

【００１１】図１において、触媒タンク１は、複数の機
能セラミックスの粒体２に原水を通し機能セラミックス
の触媒作用を利用した水処理を行い触媒水を生成するも
のである。機能セラミックスの粒体２は、バインダーと
して樹脂やガラスを使用し、フェライト系に少なくとも
磁性体や鉄、コバルト、チタン等の複数種類の金属酸化
物を組み合わせたものを焼結してなるものであり、第１
の粒体、第２の粒体、第３の粒体をカゴ３に混合して収
容し、これを数段（３段）に重ねて着脱交換可能に配置
する。係止片４は、混合した複数の機能セラミックスの
粒体２を収容したそれぞれのカゴ２を着脱自在、交換可
能に係止するものである。

【００１２】給水部５は、触媒タンク１の下部に設けら
れて、機能セラミックスの粒体２を収容した複数段のカ
ゴ２の下方から原水を導入し、触媒水取り出し部７は、
触媒タンク１の上部に設けられて、カゴ２の上方から機
能セラミックスの粒体２を通した触媒水を取り出すもの
であり、給水部５から導入された原水をカゴ２に収容さ
れた機能セラミックスの粒体２に通過接触させることに
より、触媒作用を利用した水処理を行い触媒水を生成し
て触媒水取り出し部７から取り出される。給気部６は、
触媒タンク１の底部に設けられて、機能セラミックスの
粒体２の洗浄用のエアを供給し、排気部８は、触媒タン
ク１の天井部に設けられて、洗浄用のエアを排気するも
のである。バルブ１１〜１４は、給水部５、給気部６、
触媒水取り出し部７、排気部８の流れを制御するもので
ある。

【００１３】上記構成の水触媒装置では、バルブ１１を
通して給水部５から原水を触媒タンク１に導入すること
により、原水が触媒タンク１の中に多段配置した機能セ
ラミックスの粒体２を通過接触して触媒水が生成され触
媒水取り出し部７からバルブ１３を通して取り出される
と同時に、バルブ１２を通して給気部６から洗浄用のエ
アを触媒タンク１に導入することにより、気泡となって
機能セラミックスの粒体２の間を昇って揺動、相互接触
させ、機能セラミックスの粒体２に付着した汚れを除去
し洗浄を行う。触媒水取り出し部７から取り出される触
媒水は、農業集落排水処理場や畜産業界の処理場、飼育
場、食肉センター、コンポスト工場等の水として、ある
いは添加混合して使用し、また、排水に添加混合して使
用することにより、触媒効果による反応で後述するよう
な脱臭、殺菌、脱窒素、脱リン、水質改善、汚泥軽減、
曝気省エネ等の各種効果を高めることができる。

【００１４】機能セラミックスの粒体２は、成分濃度の
異なる複数種の粒体を混合したものであり、第１の粒体
は、フェライト系に少なくとも磁性体、鉄、モリブデ
ン、コバルト、チタン、マグネシウム、アルミニウム、
カリウム、ジルコニウム、珪素の金属酸化物を組み合わ
せたものを焼結してなり、第２の粒体は、フェライト系
に少なくとも磁性体と鉄とマンガン、コバルト、チタ
ン、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、ジルコニ
ウム、珪素の金属酸化物を組み合わせたものを焼結して
なり、第３の粒体は、少なくとも酸化アルミニウム、ジ
ルコニア、珪藻土、チタン酸バリウムの金属酸化物を組
み合わせたものを焼結してなる。

【００１５】これらの粒体は、成分濃度を制御し、原子
パーセントを変えることにより、イオンの反応の効率を
良くすることができ、第１の粒体では、特に殺菌、脱臭
作用に顕著な効果を有し、第２の粒体では、油分解、殺
菌作用に顕著な効果を有し、第３の粒体では、油分解作
用に顕著な効果を有することが確認された。また、第１
の粒体と第２の粒体とを混合させると、第１の粒体と第
２の粒体とは、成分濃度が違うためお互いに反応しあ
い、イオンの発生の効率がよくなり、さらに、第３の粒
体を少量追加することにより、油分解がより進むことも
実証されている。しかも、第３の粒体は、凝結作用が強
く、分子をフロック状に形成し、油分を親水、親油性に
する作用がある。そのため、汚泥の沈降速度が早くなる
効果も、排水処理場で多数確認されている。つまり、有
機分解する働きがよくなるので、水質の改善に寄与し、
油の酸化臭を除去して脱臭効果をさらによくすることに
つながっている。このことは、長年の機能セラミックス
の研究にわたる経験と繰り返し試験によるものであり、
この経験値により、脱臭、水質改善等に応用して各粒体
の比率基準が決定される。

【００１６】したがって、成分濃度を制御し、さらに第
１〜第３の粒体の混合比率を変えることにより、処理目
的に応じた効果を高めることができる。例えば養豚等の
畜産業の排水や農業集落排水、一般家庭生活雑排水に対
しては、アンモニアや硫化水素、チッソ、リン等が多
く、脱臭の効果が特に要求される。また、食品工場の排
水や食堂、レストランの排水を含む工場排水に対して
は、油、チッソ、リン等が多く、油分解の効果が特に要
求される。

【００１７】なお、給水部５から触媒タンク１に導入す
る原水は、塩素を１〜３ｐｐｍ程度を添加混合したもの
である。したがって、既に１〜３ｐｐｍ程度の塩素が添
加混合された水道水の場合には、そのまま原水として使
用することができる。この原水を機能セラミックスに通
過接触させると、触媒反応より後述するように顕著な脱
臭効果が得られる。

【００１８】図２は本発明に係る機能セラミックス水触
媒装置を利用した水処理システムの実施の形態を示す図
であり、２１は触媒タンク、２２は排水処理施設、２３
は塩素混合部、２４は触媒水混合部、２５は処理済排水
抽出部を示す。

【００１９】図２において、触媒タンク２１は、図１で
既に説明したものであり、バインダーとして樹脂やガラ
スを使用し、フェライト系に少なくとも磁性体や鉄、コ
バルト、チタン等の複数種類の金属酸化物を組み合わせ
たものを焼結してなる複数の機能セラミックスの粒体を
混合して収容して、触媒タンクに原水を導入し該原水を
機能セラミックスの粒体に通過接触させることにより触
媒水を生成するものである。排水処理施設２２は、養豚
等の畜産業の排水、農業集落排水、一般家庭生活雑排
水、ゴルフ場等のレジャー用排水その他の未処理排水を
導入し、所定の基準を満たす水質になるように水質改善
浄化の処理をする施設であり、例えば嫌気性濾床槽や好
気性濾床槽、沈殿槽、汚泥濃縮貯留槽、消毒槽等を有す
る。なお、嫌気性濾床槽や汚泥濃縮貯留槽には、触媒タ
ンク２１或いは別の触媒タンクで生成された触媒水を加
えてもよい。このことにより、さらに排水処理施設によ
る処理効果を高めることができるからである。塩素混合
部２３は、触媒タンク２１に導入する原水に塩素を添加
混合するものであり、触媒水混合部２４は、未処理排水
に触媒タンク２１により生成した触媒水を添加混合する
ものである。処理済排水抽出部２５は、排水処理施設２
２で所定の基準を満たす水質になるように処理された処
理済排水から触媒タンク２１に導入する原水として、例
えば２０％程度を抽出するものであり、これに塩素混合
部２３で塩素を添加混合し触媒タンク２１に導入してい
る。このように処理済排水を一部抽出して還流させて触
媒水を生成することにより、無駄な水の使用をなくし排
水を有効に活用することができる。なお、通常、排水処
理施設３２には、後述するように消毒槽を有するので、
この消毒槽で塩素が添加混合される場合には、塩素混合
部２３が省略される。

【００２０】図３は本発明に係る触媒水使用方法の実施
の形態を示す図であり、３１は触媒タンク、３２は水使
用施設、３３は排水処理施設を示す。

【００２１】図３において、触媒タンク３１は、図１で
既に説明したものであり、バインダーとして樹脂やガラ
スを使用し、フェライト系に少なくとも磁性体や鉄、コ
バルト、チタン等の複数種類の金属酸化物を組み合わせ
たものを焼結してなる複数の機能セラミックスの粒体を
混合して収容し、触媒タンクに原水を導入し該原水を機
能セラミックスの粒体に通過接触させることにより触媒
水を生成するものである。水使用施設３２は、触媒タン
ク３１で生成された触媒水を利用する、例えば食品工場
等である。排水処理施設３３は、水使用施設３２から放
出される排水が所定の基準を満たす水質になるように処
理する施設であり、例えば嫌気性濾床槽や好気性濾床
槽、沈殿槽、汚泥濃縮貯留槽、消毒槽等を有する。な
お、嫌気性濾床槽や汚泥濃縮貯留槽には、触媒タンク３
１或いは別の触媒タンクで生成された触媒水を加えても
よい。このことにより、さらに排水処理施設による処理
効果を高めることができるからである。

【００２２】図４は排水処理施設の構成例を示す図であ
り、４１は流量調整槽、４２は原水槽、４３は嫌気性濾
床槽、４４は好気性濾床槽、４５は沈殿槽、４６は汚泥
濃縮貯留槽、４７は消毒槽・放流槽を示す。

【００２３】図４において、流量調整槽４１は、例えば
触媒水を含む図２に示す水使用施設２２からの放流水や
触媒水を混合した図３に示す各種放流水を未処理排水の
原水とし、その流量を調整するものであり、原水槽４２
は、流量調整槽４１を通して原水を貯留するものであ
る。嫌気性濾床槽４３は、嫌気性微生物による嫌気性処
理を行い、好気性濾床槽・曝気槽４４は、好気性微生物
による好気性処理及び曝気処理を行って、有機物を酸化
させて炭化固形物にし、さらに粉末にするものである。
沈殿槽４５は、嫌気性濾床槽４３及び好気性濾床槽・曝
気槽４４により処理済の水に残留している汚泥を沈殿さ
せ、汚泥濃縮貯留槽４６は、嫌気性濾床槽４３、好気性
濾床槽・曝気槽４４、沈殿槽４５からの汚泥を濃縮して
貯留し、さらに必要に応じて汚泥貯留槽に移して搬出す
る。ここで、触媒水を原水だけでなく、嫌気性濾床槽４
３、汚泥濃縮貯留槽４６にも必要に応じて適宜加えても
よい。このことにより、アンモニアの分解を促進してさ
らに有機物の酸化、脱臭、殺菌等の効果を高めることが
できる。また、汚泥濃縮貯留槽４６から排出される余剰
水は、水質が十分改善されていないので、嫌気性濾床槽
４３に戻される。消毒槽・放流槽４７は、沈殿槽４５で
汚泥を沈殿させた上澄みの水に塩素を加えて消毒して貯
留し処理済排水として放流するものである。

【００２４】排水処理施設は、例えば上記のように構成
されたものであり、従来より採用されている各種処理施
設、例えば先に説明した農業集落排水事業要綱に対応し
て社団法人日本農業集落排水協会（ＪＡＲＵＳ）でＪＡ
ＲＵＳ型処理施設を開発しているが、これらの処理施設
も採用することができる。因みに、ＪＡＲＵＳ型処理施
設を見ても、処理対象人口等に応じ、沈殿分離と接触曝
気を組み合わせた方式のＳ型、１型、窒素除去を考慮し
て、嫌気性濾床と接触曝気を組み合わせた方式の２型、
流量調整槽を前置し、嫌気性濾床と接触曝気を組み合わ
せた方式の３型、窒素除去を考慮して、窒素除去を考慮
して、嫌気性濾床と接触曝気を組み合わせた方式の４
型、嫌気性濾床と接触曝気を組み合わせた方式の５型、
回分式活性汚泥方式の６型、窒素除去を考慮した回分式
活性汚泥方式の７型、７・Ｇ型、連続流入間欠曝気方式
の８型、９型のように各種型式のものがある。

【００２５】排水処理施設によっては、嫌気性濾床槽４
３がない場合や、好気性濾床槽・曝気槽４４がない場
合、沈殿槽４５がない場合があるが、それぞれの構成に
応じて嫌気性濾床槽４３がある場合には、先に述べたよ
うに嫌気性濾床槽４３にも触媒水を加えることにより、
より水質の改善効果を高めることができる。つまり、本
発明は、排水処理施設の構成が特別に限定されるもので
はなく、様々な構成、タイプの排水処理施設に適用で
き、要するにその際に触媒水を加えることにより、より
その処理効果を高めることができるというものである。

【００２６】これらの原水に図２や図３に示すように本
発明に係る機能セラミックス水触媒装置により生成され
た触媒水を使用することにより、次亜塩素酸ソーダＮａ
ＣｌＯが水Ｈ₂Ｏと接触したとき苛性ソーダＮａＯＨに
化学変化してｐＨをアルカリ性にするので、そのための
影響で微好気性の微生物が発生し、エアレーション曝気
がほとんど必要なくなる。したがって、通常の１／４の
曝気で微生物の活動が活発になり、汚泥が軽減されるの
で、大きな省エネ効果が得られる。しかも、好気性濾床
槽・曝気槽４４による処理では、酵素（溶酸酵素＝Ｄ
Ｏ）が存在するところに好んで生息する微生物を利用す
ることにより、有機物が酸化して炭化物になるので、有
機物が炭化固形物になりさらに粉末化して汚泥濃縮貯留
槽から搬出される汚泥の量を少なくすることができる。
さらに、脱臭、殺菌、油分解等、水質改善浄化の効果も
あげることができる。

【００２７】次に、塩素を１〜３ｐｐｍ程度を加えた原
水を機能セラミックスに通過接触させた触媒水による作
用、効果について説明する。まず、触媒水は、

【００２８】

【化１】Ｃｌ₂＋Ｈ₂Ｏ → ＨＣｌ＋ＨＣｌＯのように反応し、残留遊離塩素を加水分解し、塩酸（Ｈ
Ｃｌ）と次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）を生成する。そのた
め、生物の腐敗臭や排泄臭のうち、例えば公衆便所の不
快臭は、スカトール（３メチルインドール）が主な成分
であるが、−ＮＨ−の官能基を有するため、弱い塩基性
を示し

【００２９】

【化２】２Ｃ₉Ｈ₉Ｎ＋ＨＣｌ → ２Ｃ₉Ｈ₉Ｎ・ＨＣｌのように塩酸と反応してスカトール塩酸塩を生成する。
このアミンの塩は、無臭で可溶性となる。また、排泄臭
の成分であるアンモニアは、次亜塩素酸と

【００３０】

【化３】２ＮＨ₄ ⁺＋３ＨＣｌＯ→Ｎ₂＋３Ｈ₂Ｏ＋５
Ｈ⁺＋３Ｃｌ^- のように反応しアンモニアは分解され無臭化される。こ
れらは、触媒タンクにおいて塩素が加えられた水を機能
セラミックスに通過接触させるため、触媒作用により２
分子塩素（Ｃｌ₂）が容易に加水分解され、先の〔化
１〕に示したように塩酸と次亜塩素酸を生成するからで
ある。

【００３１】また、

【００３２】

【化４】Ｃｌ₂＋Ｈ₂Ｏ → ＨＣｌＯ＋Ｈ⁺＋Ｃｌ^- ＨＣｌＯ ←→ Ｈ⁺＋ＣｌＯ⁻ の反応により、水中にアンモニア又はアミンが存在する
と、塩素と結合してクロレラミン（ＮＨ_２Ｃｌ）を生
じる。アンモニア含有水に塩素を注入すると、残留塩素
（Ｃｌになっていない遊離性の塩素）は次第に増加する
が、ある点で急に減少し始めて極小点に達し次いでまた
急に増えだす。この点を不連続点といい、アンモニアな
どの還元物質のなくなった点であり、ここまでに添加さ
れた塩素量を塩素要求量という。排水中に存在する遊離
塩素は、Ｃｌ₂、ＨＣｌＯ、ＣｌＯの３者の合計、有効
遊離塩素は、ＨＣｌＯとＣｌＯの合計であり、結合残留
塩素水中に窒素化合物として、アンモニア、アミン等と
結合している塩素が存在する。次亜塩素酸は、４ＨＣｌ
Ｏ → ４ＨＣｌ＋４Ｏの反応により殺菌・脱臭・シア
ン酸化を行う。

【００３３】例えば長く使用された水道管の内部に沈着
した赤コブや赤錆といわれる化合物の成分は、主として
水酸化鉄Ｆｅ（ＯＨ）₃で、他に炭酸カルシウムＣａＣ
Ｏ₃、炭酸マグネシウムＭｇＣＯ₃、酸化鉄Ｆｅ
₂Ｏ₃、Ｆｅ₃Ｏ₄等で構成されている。本発明に係る
機能セラミックス水触媒装置では、触媒水の中に、先に
述べたように二分子塩素Ｃｌ₂が少なくなり、塩酸ＨＣ
ｌと次亜塩素酸ＨＣｌＯが生成されるので、

【００３４】

【化５】Ｆｅ（ＯＨ）₃＋３ＨＣｌ → ＦｅＣｌ₃＋３Ｈ₂ＯＣａＣＯ₃＋２ＨＣｌ → ＣａＣｌ₂＋Ｈ₂ＣＯ₃ のように反応し、Ｆｅ（ＯＨ）₃は可溶性のＦｅＣｌ₃
に、そして、ＣａＣＯ₃は可溶性のＣａＣｌ₂に変化
し、赤コブを溶解する。

【００３５】微生物による排水処理では、酵素（溶酸酵
素＝ＤＯ）が存在するところに好んで生息する好気性微
生物を利用することにより、

【００３６】

【化６】（好気性酸化）有機物（Ｃ_xＨ_yＯ_z）＋Ｏ₂＋好気性微生物→ ＣＯ
₂＋Ｈ₂Ｏ＋微生物の活動エネルギー（微生物体の増殖）有機物（Ｃ_xＨ_yＯ_z）＋Ｎ化合物＋Ｏ₂＋好気性微生
物→ ＣＯ₂＋Ｈ₂Ｏ＋エネルギー（吸熱反応）のように反応し有機物が酸化分解して、微生物の活動エ
ネルギーと生物体の増殖に使われる。そのため、有機物
が酸化して炭化物になるので、有機物が炭化固形物にな
り、さらに粉末化して汚泥濃縮貯留槽から搬出される汚
泥の量を少なくすることができる。

【００３７】次に、具体的な実施例を説明する。第５図
は処理施設における本発明に係る水触媒装置の触媒水の
使用前と使用後の硫化水素濃度の比較例を示す図、図６
は処理施設における本発明に係る水触媒装置の触媒水の
使用前と使用後のメタンガス濃度の比較例を示す図であ
る。機能セラミックスの粒体として、第１の粒体は、２
５φの球で、フェライト系に磁性体、鉄、モリブデン、
コバルト、チタン、マグネシウム、アルミニウム、カリ
ウム、ジルコニウム、珪素を含む１８種類の金属酸化物
を組み合わせ、第２の粒体は、１５φの球で、フェライ
ト系に磁性体と鉄とマンガン、コバルト、チタン、マグ
ネシウム、アルミニウム、カリウム、ジルコニウム、珪
素を含む１８種類の金属酸化物を組み合わせ、第３の粒
体は、１５φの球で、酸化アルミニウム、ジルコニア、
珪藻土、チタン酸バリウムを含む金属酸化物を組み合わ
せ焼結して、２５ｋｇの重量の内訳として、第１及び第
２の粒体と第３の粒体との比率を９５対５、第１の粒体
と第２の粒体との比率を７対３とした。つまり、第１の
粒体を約１６．５２５ｋｇ、第２の粒体を７．１２５ｋ
ｇ、第３の粒体を１．２５０ｋｇとした。

【００３８】この機能セラミックスの粒体に１ｐｐｍの
塩素を添加混合した原水を通過接触させることにより触
媒作用を利用した水処理を行い触媒水を生成し、この触
媒水を農業集落排水、一般家庭生活雑排水の排水処理場
に使用したときの硫化水素濃度を示したのが図５〜
の▲、食品加工水処理場に使用したときの硫化水素濃度
を示したのが図５の以降の▲である。これに対して触
媒水を使用する前の硫化水素濃度が図５のそれぞれ●で
ある。農業集落排水、一般家庭生活雑排水の排水処理場
に触媒水を使用したときのメタンガス濃度、触媒水を使
用する前のメタンガス濃度を示したのが図６である。機
能セラミックスの粒体が１ｋｇに対する１時間当たりの
触媒水の量は、０．０４１〜０．０４３ｍ³／ｈであっ
た。

【００３９】これらの試験の結果を通して、硫化水素、
メタンガスがほとんど発生しなくなり、農業集落排水、
一般家庭生活雑排水の排水処理では、１週間〜１０日間
で臭気がほとんど感じられない程度に軽減し、また、曝
気後における活性汚泥の沈降速度が短縮され、従来の汚
泥発生量より１／３以上に軽減される等の効果が認めら
れた。また、工業用水分野では、食品工場で使用する水
を触媒水に切り換えたことにより、これまでの排水処理
施設での機能が向上し、放出される水質が格段に改善さ
れ、さらに汚泥残さやスラッジが極端に軽減された。

【００４０】また、レジャー用水分野では、ゴルフ場の
貯水池（噴水池）に対して触媒水を使用することによ
り、青藻がなくなり水が透明になった。散水に使用する
ことにより、芝枯れやもん枯れ等の病気、害虫が少なく
なり無農薬化を図ることができた。

【００４１】これまでの検査データでは、ｐＨが６．２
→７．５、ＢＯＤ濃度が１６０→８．３ｍｇ／ｌ、懸濁
物質が１５０→１７ｍｇ／ｌ、全窒素が１９→３．２ｍ
ｇ／ｌの結果や、ｐＨが７．１→７．６、ＢＯＤ濃度が
３６→７．０ｍｇ／ｌ、懸濁物質が１４０→２７ｍｇ／
ｌ、全窒素が１７→１１ｍｇ／ｌの結果等が得られてい
る。

【００４２】また、本発明に係る機能セラミックス水触
媒装置により生成された触媒水を用いると、数時間後に
端末蛇口からでる水の塩素臭がなくなり、パイプ内の赤
コブは４ケ月後にほとんど除去される。したがって、下
水道に放流すると、排水処理施設や下水管の異臭がなく
なる。このことは、エマルジョン作用の向上と、遊離残
留塩素が赤コブに消費されることがなくなり、その分下
水道に多く遊離残留塩素が流れるために殺菌効果が上が
ることによるものと考えられる。

【００４３】先に示した〔化４〕の反応により生成され
るＣｌＯ^-は、ガスとして存在する二分子塩素Ｃｌ₂や
次亜塩素酸ＨＣｌＯに比し、活性であるため殺菌能力は
高い。実際に、サウナに併設された循環風呂（１日２０
００人利用）で１ｄｌ、４０００，０００個の一般細菌
と１６個の大腸菌が検出されていたが、本発明に係る機
能セラミックス水触媒装置により生成された触媒水を使
用後１０日目の水質検査では、一般細菌が３，５００個
に、大腸菌が０に減少し、さらに１ケ月後には一般細菌
と大腸菌がともに０となり著しい効果を示した。

【００４４】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上
記実施の形態では、機能セラミックスの触媒水を利用し
た水処理システム及び方法を説明したが、触媒水を排気
筒や排煙筒、空気清浄器の空気導入部に霧化して供給し
たり、排気筒や排煙筒、空気清浄器の空気導入部を触媒
水の中に導入し排気や排煙、給気を気泡にして通すこと
により、排気や排煙、給気の浄化に利用するように構成
してもよい。

【００４５】その他、例えば畜産の入荷の際のボデー洗
浄、トラックの洗浄、脱臭、場内の消毒、汚物の洗浄排
出クリーンルーム化等に触媒水を使用することにより、
これらの排水の水質改善浄化の効果を高めることができ
る。また、本発明に係る触媒水は、グリストラップ（油
水分離槽）のｎヘキサン改善、水道間の赤サビ赤水防
止、クーリングタワーのシリカ解消、水質改善、コンデ
ンサ冷却効果のアップ、省エネ、ボイラーの清管剤、脱
酸剤の低減、クリーンルーム化（床のヌメリ、まな板、
搬送機、洗浄殺菌等を目的として利用することができ、
アルカリ水、溶解しにくく固い、塩素臭のない製氷水、
三枚下ろし身裂きしない、ドリップ現象なしの解凍水と
して利用することができる。

【００４６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、バインダーとして樹脂やガラスを使用し、フ
ェライト系に少なくとも磁性体や鉄、コバルト、チタン
等の複数種類の金属酸化物を組み合わせたものを焼結し
てなる複数の機能セラミックスの粒体に塩素を加えた原
水を通過接触させて、触媒作用により残留遊離塩素を加
水分解し、塩酸と次亜塩素酸を生成し、高い脱臭、殺
菌、油分解等の効果を向上させることができ、簡単な構
成、システムで水浄化処理の効率を向上させることがで
きる。しかも、触媒水は、そのまま水として業務用とし
た使用した後に排水処理施設に放流することにより、通
常の水道水等を使用水とした場合に比べて処理効果を高
めることができ、また、排水処理施設で処理する各種雑
排水に加えることにより、触媒水を加えない場合に比べ
て処理効果を高めることができる。したがって、排水処
理施設を省力化することも可能となり、通常使用する水
道水等から触媒タンクを通して触媒水を生成し、水質改
善した使用水として広汎な様々な用途に利用することが
でき、これらの利用による水質向上、排水処理での水質
向上の効果は顕著である。

【００４７】本発明に係る触媒水の使用によれば、水処
理の分野では、赤コブ、赤水の除去、脱塩素臭（スイミ
ングプール）、殺菌作用の向上（大衆浴場、スイミング
プール、ゴルフ場のグリーン）、防蝕に顕著な効果があ
り、空気を媒体とした分野では、爽やかな空調（フィッ
トネスクラブ、サウナ、ホテルルーム、コンピュータル
ーム）、クリーンルームの除塵効果の向上、無菌室（手
術室、治療室、食品加工室）、冷凍庫の除霜と冷凍効率
の向上等に顕著な効果があることが確認されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る機能セラミックス水触媒装置の
実施の形態を示す図である。

【図２】本発明に係る機能セラミックス水触媒装置を
利用した水処理システムの実施の形態を示す図である。

【図３】本発明に係る触媒水使用方法の実施の形態を
示す図である。

【図４】排水処理施設の構成例を示す図である。

【図５】処理施設における本発明に係る水触媒装置の
触媒水の使用前と使用後の硫化水素濃度の比較例を示す
図である。

【図６】処理施設における本発明に係る水触媒装置の
触媒水の使用前と使用後のメタンガス濃度の比較例を示
す図である。

【符号の説明】

１…触媒タンク、２…機能セラミックスの粒体、３…カ
ゴ、４…係止片、５…給水部、６…給気部、７…触媒水
取り出し部、８…排気部、１１〜１４…バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０２Ｆ 1/00 Ｃ０２Ｆ 1/50 ５３１Ｐ 1/50 ５１０５５０Ｄ５３１ 1/72 Ｚ５５０ 3/30 Ｂ 1/72 Ｂ０１Ｄ 53/34 Ｃ 3/30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機能セラミックスの触媒作用を利用した
水処理を行い触媒水を生成する機能セラミックス水触媒
装置であって、バインダーとして樹脂やガラスを使用
し、フェライト系に少なくとも磁性体や鉄、コバルト、
チタン等の複数種類の金属酸化物を組み合わせたものを
焼結してなる複数の機能セラミックスの粒体と、該複数
の機能セラミックスの粒体を混合して収容する触媒タン
クと、前記触媒タンクに下部から原水を導入する給水部
と、前記触媒タンクの上部から前記触媒水を取り出す触
媒水取り出し部と、前記触媒タンクに底部から洗浄用の
エアを導入する給気部と、前記触媒タンクの天井部から
洗浄用のエアを排気する排気部とを備え、前記触媒タン
クに原水を導入し該原水を前記機能セラミックスの粒体
に通過接触させることにより触媒作用を利用した水処理
を行い触媒水を生成し、洗浄用のエアを導入して前記複
数の機能セラミックスの粒体を洗浄するように構成した
ことを特徴とする機能セラミックス水触媒装置。
【請求項２】前記機能セラミックスの粒体は、成分濃
度の異なる複数種の粒体を混合してカゴに収容し、前記
触媒タンク内に複数段にカゴを重ねて着脱交換可能に配
置し、前記原水に１〜３ｐｐｍの塩素を加えて前記触媒
タンクに導入することを特徴とする請求項１記載の機能
セラミックス水触媒装置。
【請求項３】機能セラミックスの触媒作用を利用した
水処理を行い触媒水を生成する機能セラミックス水触媒
装置であって、バインダーとして樹脂やガラスを使用
し、フェライト系に少なくとも磁性体や鉄、コバルト、
チタン等の複数種類の金属酸化物を組み合わせたものを
焼結してなる複数の機能セラミックスの粒体を混合して
収容する触媒タンクと、前記触媒タンクに下部から原水
を導入する給水部と、前記触媒タンクの上部から前記触
媒水を取り出す触媒水取り出し部とを備え、前記触媒タ
ンクに原水を導入し該原水を前記機能セラミックスの粒
体に通過接触させることにより触媒作用を利用した水処
理を行い触媒水を生成するように構成したことを特徴と
する機能セラミックス水触媒装置。
【請求項４】前記触媒タンクは、底部に洗浄用のエア
を導入する給気部を有し、天井部に洗浄用のエアを排気
する排気部を有し、前記触媒タンクに洗浄用のエアを導
入して前記複数の機能セラミックスの粒体を洗浄するよ
うに構成したことを特徴とする請求項３記載の機能セラ
ミックス水触媒装置。
【請求項５】前記触媒タンクは、前記機能セラミック
スの粒体を収容したカゴを複数段に配置し、該カゴを着
脱自在に係止し交換可能に構成したことを特徴とする機
能セラミックス水触媒装置。
【請求項６】原水を通過接触させることにより触媒作
用を利用した水処理を行い触媒水を生成する機能セラミ
ックスの粒体であって、バインダーとして樹脂やガラス
を使用し、フェライト系に少なくとも磁性体や鉄、コバ
ルト、チタン等の複数種類の金属酸化物を組み合わせた
ものを焼結してなる複数種の粒体であることを特徴とす
る機能セラミックスの粒体。
【請求項７】前記複数種の粒体は、フェライト系に少
なくとも磁性体、鉄、モリブデン、コバルト、チタン、
マグネシウム、アルミニウム、カリウム、ジルコニウ
ム、珪素の金属酸化物を組み合わせたものを焼結してな
る第１の粒体、フェライト系に少なくとも磁性体と鉄と
マンガン、コバルト、チタン、マグネシウム、アルミニ
ウム、カリウム、ジルコニウム、珪素の金属酸化物を組
み合わせたものを焼結してなる第２の粒体、少なくとも
酸化アルミニウム、ジルコニア、珪藻土、チタン酸バリ
ウムの金属酸化物を組み合わせたものを焼結してなる第
３の粒体であることを特徴とする請求項６記載の機能セ
ラミックスの粒体。
【請求項８】嫌気性濾床槽、好気性濾床槽、沈殿槽、
汚泥槽を備えた排水処理施設により各種排水に対する水
質改善浄化の処理を行う水処理システムにおいて、バイ
ンダーとして樹脂やガラスを使用し、フェライト系に少
なくとも磁性体や鉄、コバルト、チタン等の複数種類の
金属酸化物を組み合わせたものを焼結してなる複数の機
能セラミックスの粒体を混合して触媒タンクに収容し、
該触媒タンクに原水を導入し該原水を前記機能セラミッ
クスの粒体に通過接触させることにより触媒作用を利用
した水処理を行い触媒水を生成する水触媒装置と、該水
触媒装置により生成された触媒水を前記各種排水に混合
する混合手段と、前記水触媒装置の前記原水として前記
排水処理施設から放出される処理済排水から一部抽出す
る抽出手段とを備え、前記排水処理施設から放出される
処理済排水の一部を前記水触媒装置に原水として循環さ
せ、生成した触媒水を各種排水に混合して排水処理を行
うように構成したことを特徴とする機能セラミックス水
触媒装置を利用した水処理システム。
【請求項９】前記原水は、１〜３ｐｐｍの塩素を加え
たものであることを特徴とする請求項８記載の機能セラ
ミックス水触媒装置を利用した水処理システム。
【請求項１０】前記塩素は、前記排水処理施設の消毒
槽で加えるようにしたことを特徴とする請求項８記載の
機能セラミックス水触媒装置を利用した水処理システ
ム。
【請求項１１】使用済排水に水質改善浄化の処理を行
って放流する排水処理施設を備えたサービス業、加工
業、製造業その他の水を使用する水使用施設に対し、バ
インダーとして樹脂やガラスを使用し、フェライト系に
少なくとも磁性体や鉄、コバルト、チタン等の複数種類
の金属酸化物を組み合わせたものを焼結してなる複数の
機能セラミックスの粒体を混合して触媒タンクに収容し
た水触媒装置に前記原水を導入し、該原水を前記機能セ
ラミックスの粒体に通過接触させることにより触媒作用
を利用した水処理を行い生成される触媒水を前記使用す
る水として供給することを特徴とする触媒水使用方法。
【請求項１２】前記原水は、１〜３ｐｐｍの塩素を加
えた水であることを特徴とする請求項１１記載の触媒水
使用方法。
【請求項１３】バインダーとして樹脂やガラスを使用
し、フェライト系に少なくとも磁性体や鉄、コバルト、
チタン等の複数種類の金属酸化物を組み合わせたものを
焼結してなる複数の機能セラミックスの粒体を混合して
触媒タンクに収容した水触媒装置に前記原水を導入し、
該原水を前記機能セラミックスの粒体に通過接触させる
ことにより触媒作用を利用した水処理を行い生成される
触媒水を排煙や排気と接触させることを特徴とする触媒
水使用方法。
【請求項１４】前記触媒水を霧化して排煙や排気と接
触させることを特徴とする請求項１３記載の触媒水使用
方法。