JP4242315B2

JP4242315B2 - 排水処理装置

Info

Publication number: JP4242315B2
Application number: JP2004090419A
Authority: JP
Inventors: 浩嗣手金; 和寛菅谷
Original assignee: Maezawa Industries Inc
Current assignee: Maezawa Industries Inc
Priority date: 2004-03-25
Filing date: 2004-03-25
Publication date: 2009-03-25
Anticipated expiration: 2024-03-25
Also published as: JP2005270885A

Description

本発明は、排水処理装置に関し、詳しくは、原水中にオゾンを注入し、オゾンの酸化力を利用して消毒、殺菌、脱色、脱臭、有害物質の除去、その他の酸化処理を行う排水処理装置に関する。

原水にオゾンを注入して酸化処理する排水処理装置では、原水が流入する処理槽の底部に散気装置を設け、この散気装置からオゾンを原水中に注入したり（例えば、特許文献１参照。）、原水流入経路にエジェクターを設け、このエジェクターでオゾンを吸入することによって原水中にオゾンを注入したり（例えば、特許文献１参照。）するオゾン注入手段が一般的に採用されている。
特開平９−２３４４７４号公報特開平１１−３００３７６号公報

しかし、従来の散気装置やエジェクターを利用したオゾン注入手段では、原水とオゾンとを十分に混合させることができず、原水中へのオゾンの注入効率が低く、処理槽内でのオゾンの利用効率も低いため、処理槽上部から大量の排オゾンが排出されていた。このため、処理槽上部から排出される排オゾンを回収して無害化するためのオゾン処理装置（排ガス浄化装置）としても大容量のものを必要としていた。

そこで本発明は、オゾン注入手段におけるオゾンの注入効率を高めるとともに、処理槽上部から排出される排オゾンを循環させて再利用することにより、オゾンの利用効率を大幅に向上させることができる排水処理装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の排水処理装置は、原水が流入する処理槽内にオゾンを注入するオゾン注入手段を備えた排水処理装置において、前記オゾン注入手段は、高圧の原水を駆動流体とする混気ジェットポンプを備えるとともに、該混気ジェットポンプの気体流入部に、オゾン発生源からのオゾンが供給されるオゾン供給経路を接続し、該混気ジェットポンプの吸引部に、前記処理槽から排出される排オゾンが循環するオゾン循環経路を接続し、前記駆動流体導入部から前記原水を導入して噴流として噴出させることにより、前記気体流入部から前記オゾンを吸入して混気状態の噴流を形成し、この混気状態の噴流によって前記吸引部から前記排オゾンを吸引し、前記原水、オゾン及び排オゾンを撹拌混合した状態で吐出部から前記処理槽内に吐出するように形成したことを特徴としている。

さらに、本発明の排水処理装置は、上記構成において、前記混気ジェットポンプの駆動流体導入部又は前記吸引部に過酸化水素供給経路を接続したこと、前記処理槽内のオゾン混合水に紫外線を照射する紫外線照射手段を備えていること、前記混気ジェットポンプの駆動流体を昇圧するポンプの吸入側経路又は前記吸引部に前記処理槽内のオゾン混合水又は処理水の一部を抜き出して循環させる循環経路が接続していること、また、前記処理槽が加圧状態となっていること、前記処理槽内に接触材が充填されていることを特徴としている。

本発明の排水処理装置によれば、混気ジェットポンプが有する強力な撹拌混合作用によって原水中へのオゾンの注入効率を高めることができる。さらに、混気ジェットポンプが有する吸引部で排オゾンを回収して循環再利用することにより、オゾンの利用効率を大幅に向上させることができる。

また、混気ジェットポンプに過酸化水素供給経路を接続することにより、過酸化水素とオゾンとの混合も有効に行われるため、ヒドロキシラジカルの生成効率も高めることができる。さらに、紫外線照射を組み合わせることによってヒドロキシラジカルの生成効率を更に向上させることができる。

加えて、循環水も混気ジェットポンプを利用して循環させることにより、循環用ポンプが不要になるだけでなく、循環水にも効果的にオゾンを注入することができる。また、処理槽内を加圧状態とすることにより、原水中へのオゾンの溶解度を高めてオゾン処理の効率を向上できる。さらに、処理槽内に接触材を充填することにより、オゾン溶解の効率化を図ることができる。

図１は本発明の第１形態例を示す排水処理装置の系統図である。この排水処理装置は、処理槽１１の底部に原水流入経路１２を設けるとともに、槽上部に処理水流出経路１３、排オゾン回収経路１４及び循環水抜出経路１５を設けたものであって、原水流入経路１２には、オゾン注入手段である混気ジェットポンプ１６と、該混気ジェットポンプ１６の駆動流体となる原水を加圧するためのポンプ１７とが設けられている。また、排オゾン回収経路１４は、排気経路１８とオゾン循環経路１９とに分岐しており、排気経路１８には、排ガス中のオゾンを分解あるいは吸着して排ガスを無害化するための排ガス浄化装置２０が設けられている。

前記混気ジェットポンプ１６は、従来から様々な形式のものが用いられてきているが、基本的には、駆動流体導入部２１から高圧の駆動流体を導入し、ポンプ本管２２内に噴流として噴出させることにより、ポンプ本管２２に設けられた気体流入部２３から気体を吸入して気液混合状態（混気状態）の噴流を形成し、さらに、この混気状態の噴流によってポンプ本管２２の側方に設けられた吸引部２４から気体、液体、粉粒体等を吸引し、これらを撹拌混合した状態で吐出部２５から吐出するように形成されている。

このような混気ジェットポンプ１６は、ポンプで加圧した液体からなる駆動流体を噴流として噴出させることにより、複数の流体を誘引して送出することができ、ポンプ本管２２内で強力な撹拌混合作用が得られるので、液体（駆動流体）と誘引した気体又は液体との混合を効率よく行えるとともに、ポンプ本管２２内の圧力を高くしておくことができるので、液体に対する気体の溶解度を上昇させることが可能であるという利点を有している。

原水流入路２６から排水処理装置に流入する原水は、循環水抜出経路１５に抜き出された循環水と混合してポンプ１７に吸い込まれ、所定の圧力に昇圧されて混気ジェットポンプ１６の駆動流体となる。この駆動流体は、混気ジェットポンプ１６の駆動流体導入部２１からポンプ本管２２内に噴出する。この駆動流体の噴出によってポンプ本管２２内が負圧となり、気体流入部２３に接続されたオゾン供給経路２７を介してオゾン発生源からのオゾンが吸い込まれ、ポンプ本管２２内に流入する。さらに、ポンプ本管２２内が負圧となることから、吸引部２４に接続されたオゾン循環経路１９を通して排オゾン回収経路１４に排出された排オゾンがポンプ本管２２内に吸引されて混合する。

したがって、原水は、循環水抜出経路１５からの循環水、オゾン供給経路２７からの新たなオゾン、オゾン循環経路１９からの排オゾンが混合したオゾン混合水となって吐出部２５に吐出され、原水流入経路１２を通って処理槽１１内に流入する。このとき、排オゾンを吸引混合しているので、新たなオゾンのみを注入する場合に比べて、混気ジェットポンプ１６での単位体積当たりに占める気体量が増加することから、ポンプ本管２２の出口近傍の圧力が高まり、原水（駆動流体）中に溶解するオゾンの溶解度を上昇させることができる。また、排オゾンを循環再利用することにより、オゾンの利用効率を大幅に向上させることができ、オゾン供給経路２７からの新たなオゾンの供給量を削減できるとともに、排ガス浄化装置２０の負荷も軽減できる。

処理槽１１内に流入したオゾン混合水は、オゾンや酸素の気泡を伴った状態で槽内を上昇し、所定のオゾン処理が行われて原水が浄化され、処理水流出経路１３から処理水が抜き出される。また、処理水の一部は、循環水抜出経路１５に抜き出されて混気ジェットポンプ１６に循環する。さらに、処理槽１１の上部空間に上昇して排オゾン回収経路１４に抜き出された排オゾンは、その一部が排ガス浄化装置２０で処理されてから外部に排出され、残部の排オゾンは、オゾン循環経路１９を通って混気ジェットポンプ１６に循環する。

このようなオゾン処理を行うにあたり、処理槽１１内に接触材２８を充填しておくことにより、水中へのオゾンの再溶解を促進してオゾンの利用効率を更に高めることができる。また、処理水流出経路１３や排オゾン回収経路１４に圧力調節手段を設けて処理槽１１内を適度な加圧状態、好ましくは、０．３〜０．５ＭＰａ程度に加圧した状態に維持しておくことにより、水中へのオゾンの溶解度を高めることができるので、オゾンを有効に溶解させることができ、処理効率を更に向上させることができる。

すなわち、混気ジェットポンプ１６、接触材２８及び処理槽１１内の加圧を組み合わせることにより、オゾン混合水中へのオゾンの溶解量をより高めて高濃度オゾン水の生成が可能となり、オゾン処理の効率を更に向上させることができる。このように形成することにより、オゾンの利用効率を９８％以上にまで高めることが可能となる。

図２は本発明の第２形態例を示す排水処理装置の系統図である。なお、以下の説明において、前記第１形態例で示した排水処理装置における構成要素と同一の構成要素には、それぞれ同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本形態例に示す排水処理装置は、混気ジェットポンプ１６によるオゾンの注入に加えて、過酸化水素の注入や紫外線照射を組み合わせることにより、促進酸化法でのヒドロキシラジカルの生成効率を更に向上させるようにしている。すなわち、混気ジェットポンプ１６における吸引部２４に過酸化水素を注入するための過酸化水素供給経路３１を接続するとともに、処理槽１１内のオゾン混合水に紫外線を照射する紫外線照射手段３２を設けている。また、本形態例では、循環水抜出経路１５を混気ジェットポンプ１６の吸引部２４に接続している。

原水流入路２６からの原水は、ポンプ１７により加圧されて駆動流体導入部２１からポンプ本管２２内に噴出し、この原水の噴出で生じる負圧により、気体流入部２３から新たなオゾンが吸い込まれ、吸引部２４からは排オゾン、循環水及び過酸化水素が吸い込まれて原水と混合する。このとき、前述のように、混気ジェットポンプ１６による強力な撹拌混合作用、排オゾンの循環による気体量の増加等の作用により、これらが効率よく混合し、特に、オゾンと過酸化水素との混合が効果的に行われることから、ヒドロキシラジカルの生成をより効率よく行うことができる。

さらに、処理槽１１に紫外線照射手段３２を設け、波長が２５３．７ｎｍや１８５ｎｍの紫外線を照射することにより、オゾンや過酸化水素からのヒドロキシラジカルの生成を促進させることができる。特に、１８５ｎｍといった特定波長の紫外線は、酸素からオゾンを発生させることもできるので、より有効である。

このように、オゾンに過酸化水素の注入や紫外線の照射を組み合わせることにより、原水中の汚濁物質、例えば、ＢＯＤやＣＯＤの低減、農薬や環境ホルモン等の化学物質の分解も、低コストで効率よく行うことができる。

なお、混気ジェットポンプ１６では、原水の全量を駆動流体とすることによって原水へのオゾンの溶解を促進することができるので好ましいが、原水の状態によっては一部をそのまま処理槽１１内に流入させるようにしてもよい。

さらに、処理槽１１内のオゾン混合水の循環は、原水の状態や滞留時間により必要に応じて行えばよく、循環水抜出経路１５は、ポンプ１７の吸入側経路、混気ジェットポンプ１６の吸引部２４のどちらにでも接続可能であり、専用の循環ポンプを使用した独立経路で循環させるようにしてもよく、循環水抜出経路１５の位置も、最上段の処理水に限らず、中段のオゾン混合水を抜き出すようにしてもよく、適当な位置に設定することができる。

また、過酸化水素の導入位置は、混気ジェットポンプ１６に供給されるオゾンと効果的に混合可能な位置ならば任意に設定することができ、例えば、図２に想像線で示す経路３１ａを設け、混気ジェットポンプ１６のサクション側を過酸化水素の注入点とすることにより、オゾンとの撹拌混合をより効果的に行うことができる。

本発明の第１形態例を示す排水処理装置の系統図である。本発明の第２形態例を示す排水処理装置の系統図である。

符号の説明

１１…処理槽、１２…原水流入経路、１３…処理水流出経路、１４…排オゾン回収経路、１５…循環水抜出経路、１６…混気ジェットポンプ、１７…ポンプ、１８…排気経路、１９…オゾン循環経路、２０…排ガス浄化装置、２１…駆動流体導入部、２２…ポンプ本管、２３…気体流入部、２４…吸引部、２５…吐出部、２６…原水流入路、２７…オゾン供給経路、２８…接触材、３１…過酸化水素供給経路、３２…紫外線照射手段

Claims

原水が流入する処理槽内にオゾンを注入するオゾン注入手段を備えた排水処理装置において、前記オゾン注入手段は、高圧の原水を駆動流体とする混気ジェットポンプを備えるとともに、該混気ジェットポンプの気体流入部に、オゾン発生源からのオゾンが供給されるオゾン供給経路を接続し、該混気ジェットポンプの吸引部に、前記処理槽から排出される排オゾンが循環するオゾン循環経路を接続し、前記駆動流体導入部から前記原水を導入して噴流として噴出させることにより、前記気体流入部から前記オゾンを吸入して混気状態の噴流を形成し、この混気状態の噴流によって前記吸引部から前記排オゾンを吸引し、前記原水、オゾン及び排オゾンを撹拌混合した状態で吐出部から前記処理槽内に吐出するように形成したことを特徴とする排水処理装置。
前記混気ジェットポンプの駆動流体導入部又は前記吸引部に、過酸化水素供給経路を接続したことを特徴とする請求項１記載の排水処理装置。
前記処理槽は、槽内のオゾン混合水に紫外線を照射する紫外線照射手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の排水処理装置。
前記混気ジェットポンプの駆動流体を昇圧するポンプの吸入側経路又は前記吸引部に、前記処理槽内のオゾン混合水又は処理水の一部を抜き出して循環させる循環経路が接続していることを特徴とする請求項１記載の排水処理装置。
前記処理槽は、加圧状態となっていることを特徴とする請求項１記載の排水処理装置。
前記処理槽は、槽内に接触材が充填されていることを特徴とする請求項１記載の排水処理装置。