JP4271991B2

JP4271991B2 - Ozone water treatment equipment

Info

Publication number: JP4271991B2
Application number: JP2003147191A
Authority: JP
Inventors: 強大石
Original assignee: オリエンタル機電株式会社
Priority date: 2003-05-26
Filing date: 2003-05-26
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2023-05-26
Also published as: JP2004344833A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、処理対象水にオゾンを効率よく溶存させるオゾン水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
殺菌力を持った水を製造する装置として、処理対象水にオゾンを混合するオゾン水製造装置が知られている（下記特許文献１）。
【０００３】
この装置は、ハウジング内に設置された混合手段により導入した処理対象水とオゾンとの混合流体を混合させるとともに、加圧手段によって加圧するように構成されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−２２７５２９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のオゾン水製造装置では、大気圧下の体積比でオゾンをせいぜい５％程度しか混入させることができず、改良の余地があった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、処理対象水にオゾンを効率よく溶存させることのできるオゾン水処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明にかかるオゾン水処理装置は、処理対象水およびオゾン含有ガスが供給され、前記処理対象水にオゾン含有気泡を混入して大気圧以上の吐出圧で吐出する二相流気液混合ポンプと、前記二相流気液混合ポンプから吐出される前記処理対象水が導入され、前記吐出圧を維持したまま、導入された前記処理対象水中に混入されている前記オゾン含有気泡を微細化する気液接触管と、前記気液接触管を通過した前記処理対象水が導入され、前記吐出圧を維持したまま、導入された前記処理対象水を所定時間だけ滞留させることにより、前記オゾン含有ガスを前記処理対象水中に溶存させるとともに、前記オゾン含有ガスに含まれるオゾンをヒドロキシラジカルに変化させるラジカル反応槽と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
このようなオゾン水処理装置によると、二相流気液混合ポンプによって処理対象水中に混入されたオゾン含有気泡が気液接触管によって微細化されるため、二相流気液混合ポンプに対するオゾン含有気泡の微細化の要求が抑えることができ、これにより、二相流気液混合ポンプにおいてより多くのオゾン含有気泡を処理対象水に混入することができる。
【０００９】
そして、ラジカル反応槽においては、二相流気液混合ポンプの吐出圧という高圧条件を維持したまま処理対象水を所定時間だけ滞留させるため、微細気泡として処理対象水に混入されたオゾンを効率的に処理対象水中に溶存させ、さらにヒドロキシラジカルに変化させることができる。
【００１０】
したがって、処理対象水自体に含まれる基質等を無機化し、細菌等が含まれている場合にはこれを殺菌することができる。
【００１１】
また、得られた処理対象水をヒドロキシラジカルによる高い殺菌力を持った洗浄水等として利用することもできる。この際、大気圧以上の高圧の処理対象水が得られるため、別途のポンプ等によらずに容易に得られた処理対象水を配送することができ、配送圧を得るためのポンプの弁等がヒドロキシラジカルによって損傷するトラブル等を未然に防止することができる。
【００１２】
また、このようなオゾン水処理装置においては、前記二相流気液混合ポンプは、ポンプケーシングと、前記ポンプケーシング内に前記処理対象水を導入する処理対象水供給口と、前記ポンプケーシング内に前記オゾン含有ガスを導入するオゾン含有ガス供給口と、前記ポンプケーシング内に設けられたインペラと、前記インペラを回転駆動する回転駆動手段と、を備え、前記インペラは、前記処理対象水供給口および前記オゾン含有ガス供給口を負圧にして前記処理対象水および前記オゾン含有ガスをポンプケーシング内に吸い込んで混合するとともに、吸い込まれたオゾン含有ガスからなる粗大気泡を前記オゾン含有気泡に破砕して前記処理対象水を混濁化するように構成されていることが望ましい。
【００１３】
このようにすると、二相流気液混合ポンプにおいて、オゾン含有気泡をある程度小さくしながら、より多くのオゾン含有気泡を処理対象水に混入することができる。
【００１４】
また、このようなオゾン水処理装置においては、前記二相流気液混合ポンプは、大気圧下における体積比で、前記処理対象水に対して５％以上の前記オゾン含有ガスをオゾン含有気泡として混入することが望ましい。
【００１５】
このようにすると、従来以上に多くのオゾンを処理対象水に混入することができる。
【００１６】
また、このようなオゾン水処理装置においては、前記二相流気液混合ポンプの吐出圧は、０．２ＭＰａ以上であることが望ましい。
【００１７】
このようにすると、微細気泡として処理対象水に混入されたオゾンを効率的に処理対象水中に溶存させることができる。
【００１８】
また、このようなオゾン水処理装置においては、前記気液接触管における処理対象水の滞留時間は、１秒以上、３秒以下であることが望ましい。
【００１９】
このようにすると、二相流気液混合ポンプによって処理対象水中に混入されたオゾン含有気泡を十分に微細化することができる。
【００２０】
また、このようなオゾン水処理装置においては、前記気液接触管は、処理対象水の流れ方向についての流路長が６００ｍｍ以上、１８００ｍｍ以下であることが望ましい。
【００２１】
このようにすると、二相流気液混合ポンプによって処理対象水中に混入されたオゾン含有気泡を十分に微細化することができる。
【００２２】
また、このようなオゾン水処理装置においては、前記ラジカル反応槽における前記処理対象水の滞留時間は、２分以上、５分以下であることが望ましい。
【００２３】
このようにすると、処理対象水に溶存したオゾンの多くを確実にヒドロキシラジカルに変化させることができるとともに、処理対象水中に含まれる基質がヒドロキシラジカルによって酸化され、ラジカル反応槽内においてスカムとして浮上してしまうことを防止することができる。
【００２４】
また、このようなオゾン水処理装置においては、前記ラジカル反応槽内の圧力を検出する圧力検出手段と、検出された前記ラジカル反応槽内の圧力に応じて前記二相流気液混合ポンプの駆動を制御するポンプ駆動制御手段を備えることが望ましい。
【００２５】
このようにすると、二相流気液混合ポンプ、気液接触管およびラジカル反応槽の各圧力を適正に維持して、多くのオゾンを効率的に処理対象水中に溶存させ、さらにヒドロキシラジカルに変化させることができる。
【００２６】
また、このようなオゾン水処理装置においては、前記ラジカル反応槽において前記処理対象水から分離したオゾンガスを収集して前記二相流気液混合ポンプに再供給する循環経路を備えたことが望ましい。
【００２７】
このようにすると、処理対象水に混入されながら処理対象水に溶存しなかったオゾンを再利用することができる。
【００２８】
また、このようなオゾン水処理装置においては、前記ラジカル反応槽を通過した前記処理対象水が導入され、前記処理対象水中に含有される基質を前記処理対象水中に溶存した前記ヒドロキシラジカルによって酸化し、凝集させるとともに、導入された前記処理対象水を減圧することにより、前記処理対象水中に溶存している前記オゾン含有ガスを気泡化し、凝集した前記基質をスカムとして浮上させるスカム浮上槽を備えることが望ましい。
【００２９】
このようにすると、特に凝集剤等を用いることなく、処理対象水自体に溶存させたオゾン含有ガスにより、処理対象水に含まれる基質をスカムとして浮上分離させることができるため、浄水処理や排水処理等の様々な用途において、環境問題の観点からも好適に使用することができる。
【００３０】
また、このようなオゾン水処理装置においては、前記スカム浮上槽は、導入された前記処理対象水を大気圧に減圧することが望ましい。
【００３１】
このようにすると、スカム浮上槽を簡素に構成することができる。
【００３２】
また、このようなオゾン水処理装置においては、前記スカム浮上槽における前記処理対象水の滞留時間が３０分以上、６０分以下であることが望ましい。
【００３３】
このようにすると、処理対象水に含まれる基質に対する凝集作用およびスカム浮上作用を必要十分に得ることができる。
【００３４】
また、このようなオゾン水処理装置においては、前記スカム浮上槽において前記処理対象水から分離したオゾンガスを収集して前記二相流気液混合ポンプに再供給する循環経路を備えたことが望ましい。
【００３５】
このようにすると、処理対象水の酸化処理等に寄与しなかったオゾンを再利用することができる。
【００３６】
また、このようなオゾン水処理装置においては、前記スカム浮上槽における酸化電位を検出する酸化電位検出手段と、検出された酸化電位に応じて前記二相流気液混合ポンプにおけるオゾンの混合率を制御するオゾン混入率制御手段と、
を備えたことが望ましい。
【００３７】
このようにすると、処理対象水の処理に求められる適切なオゾン量に応じて処理対象水にオゾンを混入させることができるため、オゾンの過剰供給を未然に防止して効率的に処理を行うことができる。
【００３８】
また、このようなオゾン水処理装置においては、前記スカム浮上槽において浮上した前記スカムを収集するスカム収集部を備えたことが望ましい。
【００３９】
このようにすると、浮上分離したスカムをスカム浮上槽から除去することができる。
【００４０】
また、このようなオゾン水処理装置においては、前記スカム収集部により収集されたスカムを脱水する脱水処理部を備えたことが望ましい。
【００４１】
このようにすると、スカムの水分含有量を調整して、発酵や焼却等のスカムの後処理を容易に行うことができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００４３】
図１は、本発明の一実施形態にかかるオゾン水処理装置の全体構成説明図である。図２は、このオゾン水処理装置が備える各機器の配置を示す正面図、図３は、同平面図である。
【００４４】
この実施形態は、下水等の汚水を処理対象水として処理するオゾン水処理装置１を例としている。
【００４５】
図１に示すように、このオゾン水処理装置１は、オゾン発生機２と、二相流気液混合ポンプ３と、気液接触管（気液接触塔）４と、ラジカル反応槽（オゾン反応槽）５と、スカム浮上槽６と、脱水機７と、排オゾン塔８と、運転コントローラ９を備えている。以下、各部について順に説明する。
【００４６】
（オゾン発生器）
オゾン発生器２は、原料空気からオゾンを含むオゾン含有ガスを生成するものである。このオゾン発生機２としては、図１に示したチラーユニットを備えた構成など、公知の種々の構成のものを採用することができる。具体的には、たとえば、原料空気から、まず、たとえば酸素９５％、窒素５％の濃縮酸素ガスを生成し、このガス中で放電を行うことによって、酸素の一部をオゾンに化学変化させることによりオゾン含有ガスを生成する構成を挙げることができる。このオゾン含有ガスにおけるオゾンの量は、たとえば体積率で３．８％程度である。
【００４７】
この実施形態のオゾン発生器２は、後述するように、生成するオゾン含有ガスにおけるオゾン量（濃度）を所定の範囲で制御することができるようになっている。
【００４８】
（二相流気液混合ポンプ）
二相流気液混合ポンプ３は、図示しない原水槽等から供給される処理対象水（汚水）に、前記オゾン発生器２から供給されるオゾン含有ガスを混入するものである。
【００４９】
図４は、この二相流気液混合ポンプおよび気液接触管の正面図である。
【００５０】
図４に示すように、この二相流気液混合ポンプ３は、ポンプケーシング３１と、前記原水槽等からポンプケーシング３１内に処理対象水を導入する処理対象水供給口３２と、前記オゾン発生器２からポンプケーシング３１内にオゾン含有ガスを導入するオゾン含有ガス供給口３３と、ポンプケーシング３１内に設けられたインペラ３４と、インペラ３４を回転駆動する回転駆動モータ（回転駆動手段）３５と、処理対象水とオゾン含有ガスの混合流体を吐出する吐出口３６とを備えている。
【００５１】
インペラ３４は、回転駆動モータ３５により回転駆動されることによって、処理対象水供給口３２およびその反対側のオゾン含有ガス供給口３３の両方を負圧にして処理対象水およびオゾン含有ガスをポンプケーシング３１内に吸い込んで混合するとともに、吸い込まれたオゾン含有ガスからなる粗大気泡をオゾン含有気泡に破砕して処理対象水を混濁化するように構成されている。
【００５２】
このような構成により、この二相流気液混合ポンプ３は、オゾン含有気泡を混入した処理対象水を大気圧以上の吐出圧で吐出することができるようになっている。具体的には、０．２ＭＰａ以上で、０．４ＭＰａ以下程度の吐出圧を得ることができる。
【００５３】
また、この二相流気液混合ポンプ３は、大気圧下における体積比で、処理対象水に対して５％以上のオゾン含有ガスをオゾン含有気泡として処理対象水中に混入することができる。最大で大気圧下の体積比で２３％程度のオゾン含有ガスを混入することができる。そして、このように２３％程度のオゾン含有ガスを混入するときであっても、ポンプキャビテーションによる不連続回転を生じることなく、０．２〜０．４ＭＰａ程度の吐出圧が実現できるものとなっている。
【００５４】
この二相流気液混合ポンプ３の具体的性能の例としては、最小の二相流気液混合事例として、ポンプサクション口径５０ｍｍ、吐出口径３２ｍｍ、駆動モータ２．２ｋＷ、吐出圧力０．３５ＭＰａであって、処理対象水流量１２ｍ³／ｈｒ、オゾン含有ガスの混入量（ポンプの吸入量）は２．４ｍ³／ｈｒを挙げることができる。
【００５５】
なお、この二相流気液混合ポンプ３は、処理対象水中に体積比で５％以上の大量のオゾン含有ガスを混入することができるが、後述するように、混入されるオゾン含有気泡はそのままではまもなく互いに合体して浮上してしまう程度に粗く、安定性に欠けるものであってもよい。
【００５６】
（気液接触管）
気液接触管４は、二相流気液混合ポンプ３から吐出される処理対象水中に混入されているオゾン含有気泡を微細化するものである。
【００５７】
この気液接触管４は、図４に示すように、二相流気液混合ポンプ３の吐出直後に配置されている。具体的には、気液接触管４の下端部の導入管４１のフランジ部４１１が二相流気液混合ポンプ３の吐出口３６のフランジ部３６１にボルト結合によって直結している。
【００５８】
図５は、気液接触管４の内部構造を示す構成説明図である。この図５に示すように、気液接触管４は、内部を密閉状態に維持する外殻をなす外筒部４２を備えている。
【００５９】
外筒部４２は、その上端部および下端部が球面状に窄まっており、下端部には上記導入管４１が接続されている。この導入管４１の上端面は塞き止め板４１３によって閉塞されており、導入管４１に入った処理対象水は、その上側周面に設けられた導入開口４１２…から外筒部４２内の全体に拡がる流れを形成しながら吐出される。
【００６０】
外筒部４２の上端部には内筒部４３が接続されている。この内筒部４３は外筒部４２の下部近くまで延びており、その周面に多数の微細孔４３１…が形成された微細孔管となっている。導入管４１から外筒部４２内に拡がった処理対象水は外筒部４２を上向きに流れ、内筒部４３の微細孔４３１…を通過して内筒部４３内に抜け、内筒部４３の上部から排出される。そして、処理対象水に含まれれるオゾン含有気泡は、内筒部４３の微細孔４３１を通過する際に機械的に破砕されて、微細気泡となる。
【００６１】
この気液接触管４は、その内部において、二相流気液混合ポンプ３の吐出圧を維持したまま、処理対象水を所定時間だけ滞留させてから通過させるようになっている。具体的には、この実施形態では、気液接触管４における処理対象水の滞留時間は２秒に設定されており、これにより、混合が多面であり、より微細化気泡が実現でき、後述するラジカル反応に適した微細なオゾン含有気泡が実現できるようになっている。なお、気液接触管４における滞留時間は、混合性が直線上とならないために１秒以上であることが好適であり、また気泡の膨張性が始まらないために３秒以下であることが好適である。
【００６２】
また、この実施形態では、気液接触管４は、処理対象水の流れ方向についての流路長が１２００ｍｍになるように構成されており、この流路長を上記所定の滞留時間をかけて通過することで、後述するラジカル反応に適したオゾン含有気泡の微細化が実現できるようになっている。この作用を得るために気液接触管４の流路長は６００ｍｍ以上、１８００ｍｍ以下であることが好適である。
【００６３】
なお、装置の規模により求められる処理対象水の流量に対しては、気液接触管４の断面サイズで対応し、流路長および滞留時間は上記各範囲内に設定することが、好適なオゾン含有気泡の微細化のためには好ましい。
【００６４】
また、こうして二相流気液混合ポンプ３から吐出直後にオゾン含有気泡が微細化され、オゾン含有気泡が処理対象水中で安定して存在できるようになるため、二相流気液混合ポンプ３において処理対象水中に混入されるオゾン含有気泡が粗く安定性に欠けるものであることを許容することができる。ひいては、二相流気液混合ポンプ３に、気泡サイズが粗くてもより大量のオゾン含有ガスを混入することができるものを採用することが可能となる。
【００６５】
次の表１は、求められる処理対象水の水量に対して、オゾン発生器２、二相流気液混合ポンプ３および気液接触管４の能力及びサイズを設定した例である。
【００６６】
【表１】

【００６７】
（ラジカル反応槽）
ラジカル反応槽（オゾン反応槽）５は、気液接触管４を通過した処理対象水が導入され、オゾン含有ガスを処理対象水中に溶存させ、処理対象水中に溶存したオゾンをヒドロキシラジカル（・ＯＨ）に変化させるものである。
【００６８】
このヒドロキシラジカルは、オゾンの酸化電圧２．０７Ｖよりも高い２．８５Ｖの酸化電位を有し、高い酸化力により、酸化促進、殺菌、基質を構成している高分子を低分子化する作用、凝集作用、難分解物を易分解性物に変質させる作用等の各種作用を発揮するものである。
【００６９】
図６は、ラジカル反応槽５の内部構造を示す構成説明図である。この図６に示すように、ラジカル反応槽５は、密閉状態の外殻５１を備えており、その内部において、二相流気液混合ポンプ４の吐出圧が維持されるようになっている。すなわち、このラジカル反応槽５内は、０．２〜０．４ＭＰａの高圧が維持されている。
【００７０】
このラジカル反応槽５の側壁上部には導入管５２が貫通しており、気液接触管４を通過した処理対象水がラジカル反応槽５の内部に導入されるようになっている。ラジカル反応槽５の水平断面のほぼ中央には内筒部５３が立設されており、導入管５２はこの内筒部５３内に処理対象水を導くようになっている。この内筒管５３の下端部はラジカル反応槽５の底部近傍で開口しており、この開口５３１から処理対象水をラジカル反応槽５内に開放するようになっている。
【００７１】
また、このラジカル反応槽５から処理対象水を排出する排出管５４は、前記内筒管５３の下端とほぼ同じ高さ位置で開口し、ここからラジカル反応槽５外に処理対象水を排出するようになっている。
【００７２】
このラジカル反応槽５は、導入された処理対象水が所定時間だけ滞留してから排出される大きさ（容量）に設定されている。
【００７３】
この処理対象水の滞留時間（ＨＲＴ）は、導入された処理対象水において、オゾン含有気泡のほとんどを処理対象水中に溶存させるとともに、処理対象水中に溶存したオゾンの大部分をヒドロキシラジカル（・ＯＨ）に変化させるための時間である。上述した気液接触管４によってオゾン含有気泡は十分に微細化されており、また、二相流気液混合ポンプ３の吐出圧という高圧が維持されているため、十分に速いヒドロキシラジカルへの変化速度を得ることができる。
【００７４】
具体的には、ラジカル反応槽５において２分以上の処理対象水の滞留時間が設定され、これにより二相流気液混合ポンプ３において混入されたオゾン含有ガスに含まれるオゾンの９０〜９５％を水中に溶け込ませることができ、溶け込んだオゾンのほぼ１００％をヒドロキシラジカル（・ＯＨ）に変化させることができるようになっている。なお、ヒドロキシラジカルによる殺菌作用はほぼ１分以内に完了するため、ラジカル反応槽５での滞留時間を経た処理対象水は十分に殺菌が完了したものとなっている。
【００７５】
一方、ラジカル反応槽５における処理対象水の滞留時間が長すぎると、処理対象水中の基質が凝集し、処理対象水中の気泡等によってスカム浮上を生じてしまうため、好ましくない。そこで具体的には、ラジカル反応槽５における処理対象水の滞留時間は、５分以下に設定されている。
【００７６】
なお、従来のオゾン水処理装置のように処理対象水に混入できるオゾン量が少ないと、ヒドロキシラジカルへの反応時間として５分以上を要し、ラジカル反応槽においてスカム浮上を招いてしまうという問題が生じるものである。
【００７７】
本実施形態のラジカル反応槽５には、内部の圧力を検出する圧力計（圧力検出手段）５５が設けられている。この圧力計５５によって検出されるラジカル反応槽５の圧力は、後述する運転コントローラ９に送られ、運転コントローラ９は、この圧力に応じて、二相流気液混合ポンプ３の駆動を制御し、このラジカル反応槽５および上述した気液接触管４等の圧力が適正に維持されるようになっている。
【００７８】
（スカム浮上槽）
スカム浮上槽６は、ラジカル反応槽５を通過した処理対象水に含有される基質を酸化、凝集させ、スカムとして浮上除去するものである。
【００７９】
図７は、スカム浮上槽６の内部構造を示す構成説明図である。この図７に示すように、スカム浮上槽６は、基質の処理等に利用されなかった排オゾン等が外部に漏れることを防止するため、内部を密閉可能な外殻６１を備えている。
【００８０】
この外殻６１の内部には、底部から立設され、天井面との間に隙間を有する仕切り壁６２が設けられており、スカム浮上槽６の下側空間を第１室６３と、第２室６４とに区分けしている。
【００８１】
第１室６３の下部には、上記ラジカル反応槽５を通過した処理対象水が導かれる導入管６５が接続されており、この第１室６３の水位が上昇すると、その上部の水が仕切り壁６２を越えて第２室に移動するようになっている。
【００８２】
このスカム浮上槽６では、ラジカル反応槽５で生成されたヒドロキシラジカルが酸化電位を有する基質にアタックし、無機化を進める。また、電位が定まらず高分子化している基質が低分子化され、同一凝集を形成する。
【００８３】
スカム浮上槽６の外殻６１は、上述したように反応に利用されなかった排オゾン等が外部に漏れることを防止するため密閉されているが、その内部圧力は大気圧となっている。すなわち、二相流気液混合ポンプ３の吐出圧が維持されていたラジカル反応槽５の圧力から減圧されるようになっている。このため、スカム浮上槽６では、処理対象水の内部に溶存していたオゾン含有ガスが気泡となって順次浮上する。オゾンの大部分はヒドロキシラジカルとなって酸化反応に消費されており、気泡となって浮上するオゾン含有ガスの大部分は酸素である。
【００８４】
ヒドロキシラジカルによって酸化され、凝集した基質（凝集物）は、このスカム浮上槽６で発現する気泡によって浮上する。
【００８５】
第２室６４には、その水面に浮かぶスカムを収集するスカム収集部６６を備えている。このスカム収集部６６は、水面高さに追従できる３つの浮力体６６１…に支えられた水中ポンプ６６２を備えており、水面に浮上したスカムを収集する。そして、収集したスカムをスカム排出管６６３を通してスカム浮上槽６外の脱水機７に排出するようになっている。
【００８６】
また、このスカム浮上槽６は、導入された処理対象水が所定時間だけ滞留してから排出される大きさ（容量）に設定されている。
【００８７】
この処理対象水の滞留時間（ＨＲＴ）は、処理対象水中に含有される基質を処理対象水中に溶存させたヒドロキシラジカルによって酸化し、凝集させるとともに、導入された処理対象水を減圧することにより、処理対象水中に溶存しているオゾン含有ガスを気泡化し、凝集した基質をスカムとして浮上させるための時間である。具体的には、このスカム浮上槽６では、第１室６３および第２室６４の滞留時間を合わせて、３０分以上、６０分以下の滞留時間を設定することが好ましい。この実施形態では、酸化電位がほぼ平衡となる４０分の処理対象水の滞留時間が設定されている。
【００８８】
第２室６４の水面に近い上部には、このスカム浮上槽６に所定時間滞留して処理が完了した水を、後工程の処理水槽等に順次排出する排出管６７１が設けられている。
【００８９】
また、第２室６４の底部近くには、このスカム浮上槽６で処理された処理対象水の一部を二相流気液混合ポンプ３に戻し、再度処理を行うための処理対象水循環経路６８１が設けられている。
【００９０】
また、スカム浮上槽６の第２室６４上方の天井部には、スカム浮上槽６から排出される排オゾン等の排ガスを排オゾン塔８に送る排オゾン排出管６７２が設けられている。
【００９１】
また、スカム浮上増６の第１室６３上方の天井部には、スカム浮上増６において処理対象水から分離したオゾンガスを収集して二相有機駅混合ポンプに再供給するためのオゾンガス循環経路６８２が設けられている。
【００９２】
また、スカム浮上槽６には、内部に滞留する処理対象水における酸化電位（ＯＲＰ：Oxidation Reduction Potential）を検出する酸化電位計６９（酸化電位検出手段）が設けられている。
【００９３】
この酸化電位計６９によって検出されるスカム浮上槽６内の酸化電位は、後述する運転コントローラ９に送られ、運転コントローラ９は、この酸化電位に応じて、オゾン発生器２において生成されるオゾン含有ガスのオゾン濃度を制御し、ひいては二相流気液混合ポンプ３における処理対象水に対するオゾンの混合率を制御して、このスカム浮上槽６における酸化電位が適正に維持されるようになっている。
【００９４】
また、このような酸化電位計６９を具備することによって、各処理工程における処理対象水の状態把握も容易となる。
【００９５】
（脱水機）
脱水機７は、スカム浮上槽６で水面に浮かび、スカム収集部６６で収集されたスカムを脱水処理する脱水処理部として機能するものである。スカム収集部６６で収集されたスカムは含水率が９７％程度もあるため、水分率を低下させて運搬、発酵、焼却などの扱いを容易にするためである。
【００９６】
図８は、脱水機７の内部構造を示す構成説明図である。この図８に示すように、脱水機７は、本体部７１と内筒部７２とドレン部７３と圧力計７４とエアーベント７５とを備えている。
【００９７】
内筒部７２は、本体７１内に設けられ、その周面が濾過フィルター７２１として構成されている。この濾過フィルター７２１は、図９に示すような三角形断面ワイヤーの集合体から構成され、図９（ａ）に示すように目づまりを軽減できるとともに、図９（ｂ）に示すように大きな逆洗効果が得られるようになっている。
【００９８】
本体部７１には、スカム浮上槽６のスカム収集部６６からスカムが送り込まれる受け入れ口７１１が接続されている。本体部７１内に送り込まれたスカムは、内筒部７２の濾過フィルター７２１によって濾過され、濾過水は内筒部７２に入って濾過水出口７２２から排出される。一方、濾過水が除去されて水分量が減少したスカムは本体部７１下部のドレン部７３のドレン出口７３１から排出される。
【００９９】
この脱水機７を経たスカム（汚泥）は、含水率が８０％程度となっている。この残る水分と炭素／窒素比（Ｃ／Ｎ比）を調整すれば発酵が容易となり、堆肥等の用途にも容易に活用することができる。
【０１００】
また、このオゾン水処理装置１によれば、凝集剤を用いることなく、処理対象水から基質を分離しているため、分離された基質（スカム）を堆肥等に利用するにあたっても植物成長の障害を与えてしまうことを防止することができる。
【０１０１】
（排オゾン塔）
排オゾン塔８は、スカム浮上槽６から排出された排オゾンを含む排ガスを無害化処理するものである。この排オゾン塔８としては、公知の各種処理器を採用すればよい。
【０１０２】
（運転コントローラ）
運転コントローラ９は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えたコンピュータから構成され、オゾン水処理装置１全体の動作を統括的に制御するものである。
【０１０３】
この運転コントローラ９は、ラジカル反応槽５に設けられた圧力計（圧力検出手段）５５の出力を受け、このラジカル反応槽５内の圧力に応じて二相流気液混合ポンプ３の駆動を制御するポンプ駆動制御手段として機能する。
【０１０４】
また、この運転コントローラ９は、スカム浮上槽６に設けられた酸化電位計（酸化電位検出手段）６９の出力を受け、このスカム浮上槽６における酸化電位に応じてオゾン発生機２によって生成されるオゾン含有ガスのオゾンの混合率を制御するオゾン混入率制御手段として機能する。
【０１０５】
また、この運転コントローラ９は、二相流気液混合ポンプ３等の駆動部分の運転状態を監視し、異常をもたらした場合には予め設定された管理本部に異常事態を伝達する通信機能を備えている。これにより、異常事態が生じた場合であっても、迅速に対応することができ、全国のどこでも設置が可能であるとともに、メンテナンスも容易に行うことができるものとなっている。
【０１０６】
（作用効果）
以上のように構成されたオゾン水処理装置１によると、二相流気液混合ポンプ３によって処理対象水中に混入されたオゾン含有気泡が気液接触管４によって微細化されるため、二相流気液混合ポンプ３に対するオゾン含有気泡の微細化の要求が抑えることができ、これにより、二相流気液混合ポンプ３においてより多くのオゾン含有気泡を処理対象水に混入することができる。
【０１０７】
そして、ラジカル反応槽５においては、二相流気液混合ポンプ３の吐出圧という高圧条件を維持したまま処理対象水を所定時間だけ滞留させるため、微細気泡として処理対象水に混入されたオゾンを効率的に処理対象水中に溶存させることができる。
【０１０８】
これは、オゾンガスを散気管で曝気させても０．０５ＭＰａにおいて３０％程度の溶解効率しかない得られないことと比較して非常に効率的である。
【０１０９】
また、処理対象水中に溶存したオゾンをさらにヒドロキシラジカルに変化させるため、このヒドロキシラジカルにより、処理対象水自体に含まれる基質等を無機化し、細菌等が含まれている場合にはこれを殺菌することができる。
【０１１０】
具体的には、処理対象水に含まれる基質のうち浮遊物質の６０％以上、ＢＯＤ・ＣＯＤの２５〜３０％を除去することができる。また、処理対象水中で粒状物質と結合している栄養塩類、疎水性成分、金属、ウイルス不活性、レジオネラ菌やクリプトスポリジュウムを含む微生物なども殺菌した上で除去することができ、有機体窒素の約１０〜２０％、リンの約１０％も除去することができる。
【０１１１】
また、特に凝集剤等を用いることなく、処理対象水自体に溶存させたオゾン含有ガスにより、処理対象水に含まれる基質をスカムとして浮上分離させることができるため、浄水処理や排水処理等の様々な用途において、環境問題の観点からも好適に使用することができる。
【０１１２】
また、このオゾン水処理装置１では０．１〜１００μｍの粒径範囲の有機物を効率的に除去し、微生物による分解が困難な難分解性の基質を微生物によって分解しやすい状態に変化させることができるため、汚水処理の一次処理装置として好適に用いることができ、後工程の生物分解処理における負荷を大幅に削減することができる。とくに、そのままでは微生物処理されない環境ホルモンに有効である。
【０１１３】
また、従来の浮上処理法では、処理対象水からスクリーンで粗大固形物を除去し、さらにｐＨ調整、凝集剤の添加、凝集剤反応、加圧、浮上処理という各処理段階を経るのが一般的であることに比較して、本実施形態にかかるオゾン水処理装置１では、簡素な設備で処理対象水から基質の浮上処理を実現することができる。
【０１１４】
とくに、従来は基質の沈殿または浮上にポリ塩化アルミニウム、塩化鉄あるいは高分子の薬剤等を凝集剤として多量に用いなければならなかったのに対し、本実施形態にかかるオゾン処理装置では、凝集剤を使用しないので、ランニングコスト面で有利であるとともに、除去されたスカムの再利用にあたって環境へ与える影響を小さく抑えることができる。
【０１１５】
以上、本発明にかかるオゾン水処理装置を一実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように構成することもできる。
【０１１６】
（１）上記実施形態においては、下水処理を行う装置を例としたが、上水道用の原水の浄水装置にも適用することができる。
【０１１７】
また、ラジカル反応槽５を経た処理対象水をヒドロキシラジカルによる高い殺菌力のある洗浄水等として供給するオゾン水供給装置として利用することもできる。このような用途では、スカム浮上槽６は備えなくてもよい。具体的には、農業産品や漁獲類の殺菌水供給装置として好適に使用することができる。この場合、ラジカル反応槽５では大気圧以上の高圧が維持されており、高圧の処理対象水が得られるため、別途のポンプ等によらずに容易に得られた処理対象水を配送することができる。したがって、配送圧を得るためのポンプの弁等がヒドロキシラジカルによって損傷するトラブル等を未然に防止することができる。
【０１１８】
具体的に、上記実施形態の構成でオゾン殺菌水を製造する場合、市水を原水に用いた場合は約５分後から、殺菌やウイルス不活性に必要とする酸化電位６５０ｍＶ以上、１０００ｍＶ以下を備えた殺菌水の供給を行うことができる。
【０１１９】
（２）上記実施形態においては、気液接触管４の下部に処理対象水が供給されて上向きに流れるように構成したが、逆に上部から下向きに流れるように構成しても、あるいは水平方向に流れるように構成してもよい。また、気液接触管内の管状の微細孔管に対して処理対象水が外側から内側に抜けるように構成したが、逆に内側から外側に抜けるように構成してもよい。また、オゾン含有気泡を機械的に粉砕する構造として微細孔を有する管体（内筒管）を用いたが、多孔質のフィルターや板材等、処理対象水の流れを阻害する抵抗体であれば、種々の構成を採用することができる。
【０１２０】
（３）上記実施形態では、スカム浮上槽６に酸化電位計６９を設けたが、ラジカル反応槽５に酸化電位計を設け、この出力に応じて二相流気液混合ポンプ３へ供給するオゾン含有ガスのオゾン濃度等を制御するようにしてもよい。
【０１２１】
（４）上記実施形態では、スカム浮上槽６にのみオゾンガスの再循環経路６８２を設けたが、ラジカル反応槽５において処理対象水から分離したオゾンガスを収集して二相流気液混合ポンプ３に再供給する循環経路を設けてもよい。またラジカル反応槽５およびスカム浮上槽６の両方にオゾンガスの循環経路を設けてもよい。
【０１２２】
（５）上記実施形態では、スカム浮上槽６では処理対象水を大気圧に減圧するようにしたが、その前工程であるラジカル反応槽５よりも減圧されるのであれば、スカム浮上槽６の圧力は大気圧以上あるいは大気圧以下であってもよい。
【０１２３】
（６）上記実施形態では、スカム収集部６６を浮力体６６１…で支持される水中ポンプ６６２によって構成したが、水面に浮上したスカムを収集できる手段であればこれに限定されるものではなく、たとえば、水面に浮かんだスカムをかき集めるスクレーパー等によって構成してもよい。
【０１２４】
（７）上記実施形態では、オゾン水処理装置１が二相流気液混合ポンプ３にオゾン含有ガスを供給するオゾン発生器２を備えた構成としたが、遠隔地にあるオゾン発生源から配管等を介してオゾンの供給を受けるように構成してもよい。
【０１２５】
【発明の効果】
以上のように、本発明にかかるオゾン水処理装置によれば、二相流気液混合ポンプによって処理対象水中に混入されたオゾン含有気泡が気液接触管によって微細化されるため、二相流気液混合ポンプに対するオゾン含有気泡の微細化の要求が抑えることができ、これにより、二相流気液混合ポンプにおいてより多くのオゾン含有気泡を処理対象水に混入することができる。
【０１２６】
そして、ラジカル反応槽においては、二相流気液混合ポンプの吐出圧という高圧条件を維持したまま処理対象水を所定時間だけ滞留させるため、微細気泡として処理対象水に混入されたオゾンを効率的に処理対象水中に溶存させ、さらに
ヒドロキシラジカルに変化させることができる。
【０１２７】
したがって、処理対象水自体に含まれる基質等を無機化し、細菌等が含まれている場合にはこれを殺菌することができる。
【０１２８】
また、得られた処理対象水をヒドロキシラジカルによる高い殺菌力を持った洗浄水等として利用することもできる。この際、大気圧以上の高圧の処理対象水が得られるため、別途のポンプ等によらずに容易に得られた処理対象水を配送することができ、配送圧を得るためのポンプの弁等がヒドロキシラジカルによって損傷するトラブル等を未然に防止することができる。
【０１２９】
さらに、ラジカル反応槽を通過した処理対象水が導入され、処理対象水中に含有される基質をヒドロキシラジカルによって酸化し、凝集させるとともに、処理対象水を減圧することによりオゾン含有ガスを気泡化して、凝集した基質をスカムとして浮上させるスカム浮上槽を備えると、特に凝集剤等を用いることなく、処理対象水自体に溶存させたオゾン含有ガスにより、処理対象水に含まれる基質をスカムとして浮上分離させることができるため、浄水処理や排水処理等の様々な用途において、環境問題の観点からも好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるオゾン水処理装置の全体構成説明図である。
【図２】オゾン水処理装置が備える各機器の配置を示す正面図である。
【図３】同平面図である。
【図４】二相流気液混合ポンプおよび気液接触管の正面図である。
【図５】気液接触管の内部構造を示す構成説明図である。
【図６】ラジカル反応槽の内部構造を示す構成説明図である。
【図７】スカム浮上槽の内部構造を示す構成説明図である。
【図８】脱水機の内部構造を示す構成説明図である。
【図９】濾過フィルターの断面説明図である。
【符号の説明】
１オゾン水処理装置
２オゾン発生機
３二相流気液混合ポンプ
４気液接触管（気液接触塔）
５ラジカル反応槽（オゾン反応槽）
６スカム浮上槽
７脱水機
８排オゾン塔
９運転コントローラ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ozone water treatment apparatus that efficiently dissolves ozone in water to be treated.
[0002]
[Prior art]
As an apparatus for producing water having sterilizing power, an ozone water producing apparatus for mixing ozone with water to be treated is known (Patent Document 1 below).
[0003]
This apparatus is configured to mix a mixed fluid of water to be treated and ozone introduced by a mixing unit installed in a housing and pressurize by a pressurizing unit.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 7-227529 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional ozone water production apparatus, ozone can be mixed only at about 5% at a volume ratio under atmospheric pressure, and there is room for improvement.
[0006]
This invention is made | formed in view of the said subject, and it aims at providing the ozone water treatment apparatus which can dissolve ozone efficiently in process target water.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, an ozone water treatment apparatus according to the present invention is supplied with treatment target water and ozone-containing gas, and injects ozone-containing bubbles into the treatment target water and discharges it at a discharge pressure equal to or higher than atmospheric pressure. The ozone mixed into the treated water introduced while the discharge target pressure is maintained while introducing the treatment target water discharged from the two-phase flow gas / liquid mixing pump and the two-phase flow gas / liquid mixing pump A gas-liquid contact tube that refines the contained bubbles and the treatment target water that has passed through the gas-liquid contact tube are introduced, and the introduced treatment target water is retained for a predetermined time while maintaining the discharge pressure. And a radical reaction tank that dissolves the ozone-containing gas in the water to be treated and changes the ozone contained in the ozone-containing gas into hydroxy radicals. Is shall.
[0008]
According to such an ozone water treatment device, the ozone-containing bubbles mixed in the water to be treated by the two-phase flow gas-liquid mixing pump are refined by the gas-liquid contact tube, The request | requirement of the refinement | miniaturization of a bubble can be suppressed, and, thereby, more ozone containing bubbles can be mixed in process target water in a two-phase flow gas-liquid mixing pump.
[0009]
In the radical reaction tank, the water to be treated is retained for a predetermined time while maintaining the high pressure condition of the discharge pressure of the two-phase flow gas-liquid mixing pump. It can be dissolved in the water to be treated and further converted into hydroxy radicals.
[0010]
Therefore, the substrate and the like contained in the water to be treated itself can be mineralized and sterilized when bacteria and the like are contained.
[0011]
Moreover, the obtained water to be treated can be used as washing water having a high sterilizing power due to hydroxy radicals. At this time, since the water to be treated having a high pressure equal to or higher than the atmospheric pressure is obtained, the water to be treated easily obtained without using a separate pump or the like can be delivered, such as a pump valve for obtaining a delivery pressure. Can prevent troubles caused by hydroxy radicals.
[0012]
In such an ozone water treatment device, the two-phase gas-liquid mixing pump includes a pump casing, a treatment target water supply port for introducing the treatment target water into the pump casing, and a pump casing. An ozone-containing gas supply port for introducing the ozone-containing gas; an impeller provided in the pump casing; and a rotation driving means for rotationally driving the impeller. The impeller includes the treatment target water supply port and The ozone-containing gas supply port is set to a negative pressure, and the water to be treated and the ozone-containing gas are sucked into the pump casing and mixed, and coarse bubbles made of the sucked ozone-containing gas are crushed into the ozone-containing bubbles. It is desirable that the treatment target water is configured to be turbid.
[0013]
In this way, in the two-phase flow gas-liquid mixing pump, more ozone-containing bubbles can be mixed into the water to be treated while reducing the ozone-containing bubbles to some extent.
[0014]
In such an ozone water treatment apparatus, the two-phase gas-liquid mixing pump has a volume ratio under atmospheric pressure of 5% or more of the ozone-containing gas as ozone-containing bubbles with respect to the water to be treated. It is desirable to mix.
[0015]
If it does in this way, more ozone than before can be mixed in processing object water.
[0016]
Moreover, in such an ozone water treatment apparatus, it is desirable that the discharge pressure of the two-phase gas-liquid mixing pump is 0.2 MPa or more.
[0017]
If it does in this way, the ozone mixed in the water to be treated as fine bubbles can be efficiently dissolved in the water to be treated.
[0018]
In such an ozone water treatment apparatus, the residence time of the water to be treated in the gas-liquid contact tube is preferably 1 second or more and 3 seconds or less.
[0019]
In this way, the ozone-containing bubbles mixed in the water to be treated by the two-phase flow gas-liquid mixing pump can be sufficiently refined.
[0020]
Moreover, in such an ozone water treatment apparatus, it is desirable that the gas-liquid contact tube has a flow path length of 600 mm or more and 1800 mm or less in the flow direction of the water to be treated.
[0021]
In this way, the ozone-containing bubbles mixed in the water to be treated by the two-phase flow gas-liquid mixing pump can be sufficiently refined.
[0022]
Moreover, in such an ozone water treatment apparatus, it is desirable that the residence time of the water to be treated in the radical reaction tank is 2 minutes or more and 5 minutes or less.
[0023]
This ensures that most of the ozone dissolved in the water to be treated can be changed to hydroxy radicals, and the substrate contained in the water to be treated is oxidized by the hydroxy radicals and floats as scum in the radical reaction tank. Can be prevented.
[0024]
Further, in such an ozone water treatment apparatus, the pressure detection means for detecting the pressure in the radical reaction tank and the driving of the two-phase gas-liquid mixing pump according to the detected pressure in the radical reaction tank It is desirable to provide pump drive control means for controlling the above.
[0025]
By doing so, the pressures of the two-phase flow gas-liquid mixing pump, gas-liquid contact tube and radical reaction tank are properly maintained, so that a large amount of ozone is efficiently dissolved in the water to be treated, and further converted into hydroxy radicals. Can be made.
[0026]
In addition, such an ozone water treatment apparatus preferably includes a circulation path that collects ozone gas separated from the water to be treated in the radical reaction tank and supplies the ozone gas again to the two-phase gas-liquid mixing pump.
[0027]
If it does in this way, ozone which was not dissolved in processing target water while being mixed in processing target water can be reused.
[0028]
Further, in such an ozone water treatment apparatus, the water to be treated that has passed through the radical reaction tank is introduced, and the substrate contained in the water to be treated is oxidized by the hydroxy radicals dissolved in the water to be treated. And a scum levitation tank that causes the ozone-containing gas dissolved in the treatment target water to be bubbled by agglomerating and depressurizing the introduced treatment target water to float the aggregated substrate as scum. Is desirable.
[0029]
In this way, since the substrate contained in the water to be treated can be floated and separated as a scum by the ozone-containing gas dissolved in the water to be treated itself without using a flocculant or the like, water purification treatment or waste water treatment In various applications such as the above, it can be suitably used from the viewpoint of environmental problems.
[0030]
Moreover, in such an ozone water treatment apparatus, it is desirable that the scum levitation tank depressurizes the introduced water to be treated to atmospheric pressure.
[0031]
If it does in this way, a scum levitation tank can be constituted simply.
[0032]
Moreover, in such an ozone water treatment apparatus, it is desirable that the residence time of the treatment target water in the scum levitation tank is 30 minutes or more and 60 minutes or less.
[0033]
If it does in this way, the coagulation effect | action and scum levitation | floating effect | action with respect to the substrate contained in process target water can be obtained sufficiently and sufficiently.
[0034]
In addition, such an ozone water treatment apparatus preferably includes a circulation path that collects ozone gas separated from the water to be treated in the scum levitation tank and supplies the ozone gas again to the two-phase flow gas-liquid mixing pump.
[0035]
If it does in this way, the ozone which did not contribute to the oxidation process etc. of process target water can be reused.
[0036]
Further, in such an ozone water treatment apparatus, the oxidation potential detection means for detecting the oxidation potential in the scum levitation tank, and the ozone mixing rate in the two-phase flow gas-liquid mixing pump according to the detected oxidation potential. Ozone mixing rate control means to control,
It is desirable to have
[0037]
In this way, ozone can be mixed into the water to be treated according to the appropriate amount of ozone required for the treatment of the water to be treated, so that an excessive supply of ozone can be prevented and the treatment can be performed efficiently. Can do.
[0038]
Moreover, in such an ozone water treatment apparatus, it is preferable that a scum collecting unit that collects the scum floated in the scum levitation tank is provided.
[0039]
If it does in this way, the scum which floated and separated can be removed from a scum levitation tank.
[0040]
In addition, such an ozone water treatment apparatus preferably includes a dehydration processing unit that dehydrates the scum collected by the scum collection unit.
[0041]
If it does in this way, the water content of a scum can be adjusted and post-processing of scum, such as fermentation and incineration, can be performed easily.
[0042]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0043]
FIG. 1 is an explanatory diagram of the overall configuration of an ozone water treatment apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a front view showing the arrangement of each device provided in the ozone water treatment apparatus, and FIG. 3 is a plan view thereof.
[0044]
This embodiment exemplifies an ozone water treatment apparatus 1 that treats sewage such as sewage as water to be treated.
[0045]
As shown in FIG. 1, an ozone water treatment apparatus 1 includes an ozone generator 2, a two-phase gas-liquid mixing pump 3, a gas-liquid contact tube (gas-liquid contact tower) 4, and a radical reaction tank (ozone reaction). Tank) 5, scum levitation tank 6, dehydrator 7, exhaust ozone tower 8, and operation controller 9. Hereinafter, each part is demonstrated in order.
[0046]
(Ozone generator)
The ozone generator 2 produces | generates the ozone containing gas containing ozone from raw material air. As the ozone generator 2, various known configurations such as the configuration including the chiller unit shown in FIG. 1 can be adopted. Specifically, for example, first, concentrated oxygen gas of 95% oxygen and 5% nitrogen, for example, is generated from raw material air, and a part of oxygen is chemically changed to ozone by discharging in this gas. The structure which produces | generates ozone-containing gas by can be mentioned. The amount of ozone in this ozone-containing gas is, for example, about 3.8% by volume.
[0047]
As will be described later, the ozone generator 2 of this embodiment is capable of controlling the ozone amount (concentration) in the generated ozone-containing gas within a predetermined range.
[0048]
(Two-phase gas-liquid mixing pump)
The two-phase flow gas-liquid mixing pump 3 mixes the ozone-containing gas supplied from the ozone generator 2 into water to be treated (sewage) supplied from a raw water tank or the like (not shown).
[0049]
FIG. 4 is a front view of the two-phase gas-liquid mixing pump and gas-liquid contact tube.
[0050]
As shown in FIG. 4, the two-phase gas-liquid mixing pump 3 includes a pump casing 31, a processing target water supply port 32 for introducing processing target water from the raw water tank or the like into the pump casing 31, and the ozone generation. An ozone-containing gas supply port 33 for introducing ozone-containing gas from the vessel 2 into the pump casing 31, an impeller 34 provided in the pump casing 31, and a rotation drive motor (rotation drive means) 35 for rotating the impeller 34; And a discharge port 36 for discharging a mixed fluid of water to be treated and ozone-containing gas.
[0051]
The impeller 34 is rotationally driven by a rotation drive motor 35, whereby both the treatment target water supply port 32 and the ozone-containing gas supply port 33 on the opposite side thereof are brought to a negative pressure to pump the treatment target water and the ozone-containing gas into the pump casing. While being sucked into 31 and mixed, coarse bubbles made of the sucked ozone-containing gas are crushed into ozone-containing bubbles to make the water to be treated turbid.
[0052]
With such a configuration, the two-phase flow gas-liquid mixing pump 3 can discharge water to be treated in which ozone-containing bubbles are mixed at a discharge pressure equal to or higher than atmospheric pressure. Specifically, a discharge pressure of about 0.2 MPa or more and about 0.4 MPa or less can be obtained.
[0053]
Moreover, this two-phase flow gas-liquid mixing pump 3 can mix 5% or more ozone-containing gas with respect to the water to be treated as ozone-containing bubbles in the water to be treated in a volume ratio under atmospheric pressure. Up to about 23% ozone-containing gas can be mixed at a volume ratio under atmospheric pressure. And even when ozone-containing gas of about 23% is mixed in this way, a discharge pressure of about 0.2 to 0.4 MPa can be realized without causing discontinuous rotation due to pump cavitation. Yes.
[0054]
As an example of the specific performance of the two-phase flow gas-liquid mixing pump 3, as a minimum two-phase flow gas-liquid mixing example, the pump suction port diameter is 50 mm, the discharge port diameter is 32 mm, the drive motor is 2.2 kW, the discharge pressure is 0.35 MPa. And the water flow rate to be treated is 12m ^Three / Hr, mixing amount of ozone-containing gas (pump suction amount) is 2.4m ^Three / Hr.
[0055]
The two-phase flow gas-liquid mixing pump 3 can mix a large amount of ozone-containing gas with a volume ratio of 5% or more in the water to be treated. However, as will be described later, the mixed ozone-containing bubbles remain as they are. Then, it may be so coarse that it will soon coalesce and float, and lack stability.
[0056]
(Gas-liquid contact tube)
The gas-liquid contact tube 4 is for refining ozone-containing bubbles mixed in the water to be treated discharged from the two-phase flow gas-liquid mixing pump 3.
[0057]
As shown in FIG. 4, the gas-liquid contact tube 4 is disposed immediately after discharge of the two-phase flow gas-liquid mixing pump 3. Specifically, the flange portion 411 of the introduction pipe 41 at the lower end portion of the gas-liquid contact tube 4 is directly connected to the flange portion 361 of the discharge port 36 of the two-phase gas-liquid mixing pump 3 by bolt connection.
[0058]
FIG. 5 is a configuration explanatory view showing the internal structure of the gas-liquid contact tube 4. As shown in FIG. 5, the gas-liquid contact tube 4 includes an outer cylinder portion 42 that forms an outer shell that maintains the inside in a sealed state.
[0059]
The upper and lower end portions of the outer cylinder portion 42 are narrowed in a spherical shape, and the introduction pipe 41 is connected to the lower end portion. The upper end surface of the introduction pipe 41 is blocked by a blocking plate 413, and the water to be treated that has entered the introduction pipe 41 is entirely introduced into the outer cylinder portion 42 from the introduction openings 412 provided on the upper peripheral surface thereof. It is discharged while forming a flow that spreads out.
[0060]
An inner cylinder portion 43 is connected to the upper end portion of the outer cylinder portion 42. The inner cylinder portion 43 extends to near the lower portion of the outer cylinder portion 42, and is a microporous tube having a large number of micropores 431. The water to be treated that has spread from the introduction pipe 41 into the outer cylinder part 42 flows upward through the outer cylinder part 42, passes through the fine holes 431... Of the inner cylinder part 43, and falls into the inner cylinder part 43. It is discharged from the top. The ozone-containing bubbles contained in the water to be treated are mechanically crushed when passing through the fine holes 431 of the inner cylinder portion 43 to become fine bubbles.
[0061]
The gas-liquid contact tube 4 is configured to allow the water to be treated to stay for a predetermined time and pass through it while maintaining the discharge pressure of the two-phase flow gas-liquid mixing pump 3. Specifically, in this embodiment, the residence time of the water to be treated in the gas-liquid contact tube 4 is set to 2 seconds, whereby the mixing is multifaceted and more fine bubbles can be realized, which will be described later. Fine ozone-containing bubbles suitable for radical reactions can be realized. The residence time in the gas-liquid contact tube 4 is preferably 1 second or longer so that the mixing property is not linear, and is preferably 3 seconds or shorter so that the expansion of bubbles does not start. It is.
[0062]
In this embodiment, the gas-liquid contact tube 4 is configured such that the flow path length in the flow direction of the water to be treated is 1200 mm, and passes through the flow path length over the predetermined residence time. By doing so, the refinement | miniaturization of the ozone containing bubble suitable for the radical reaction mentioned later can be implement | achieved. In order to obtain this effect, the flow path length of the gas-liquid contact tube 4 is preferably 600 mm or more and 1800 mm or less.
[0063]
It should be noted that the flow rate of the water to be treated required depending on the scale of the apparatus corresponds to the cross-sectional size of the gas-liquid contact tube 4, and it is preferable to set the flow path length and residence time within the above ranges. It is preferable for making the contained bubbles fine.
[0064]
Further, since the ozone-containing bubbles are refined immediately after discharge from the two-phase flow gas-liquid mixing pump 3 and the ozone-containing bubbles can stably exist in the water to be treated, the two-phase flow gas-liquid mixing pump 3 It can be permitted that the ozone-containing bubbles mixed in the water to be treated are rough and lack stability. As a result, it is possible to employ a two-phase flow gas-liquid mixing pump 3 that can mix a larger amount of ozone-containing gas even if the bubble size is coarse.
[0065]
Table 1 below is an example in which the capabilities and sizes of the ozone generator 2, the two-phase gas-liquid mixing pump 3, and the gas-liquid contact tube 4 are set with respect to the amount of water to be treated.
[0066]
[Table 1]

[0067]
(Radical reaction tank)
In the radical reaction tank (ozone reaction tank) 5, the water to be treated that has passed through the gas-liquid contact tube 4 is introduced, the ozone-containing gas is dissolved in the water to be treated, and the ozone dissolved in the water to be treated is converted into hydroxy radicals (.OH). ).
[0068]
This hydroxy radical has an oxidation potential of 2.85 V, which is higher than the oxidation voltage of ozone of 2.07 V, and promotes oxidation, sterilization, and action of lowering the polymer constituting the substrate with high oxidation power, It exhibits various functions such as an aggregating action and an action of transforming a hardly decomposable substance into an easily decomposable substance.
[0069]
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the internal structure of the radical reaction tank 5. As shown in FIG. 6, the radical reaction tank 5 includes a sealed outer shell 51 in which the discharge pressure of the two-phase gas-liquid mixing pump 4 is maintained. That is, a high pressure of 0.2 to 0.4 MPa is maintained in the radical reaction tank 5.
[0070]
An introduction pipe 52 passes through the upper part of the side wall of the radical reaction tank 5, and the water to be treated that has passed through the gas-liquid contact pipe 4 is introduced into the radical reaction tank 5. An inner cylinder portion 53 is erected substantially at the center of the horizontal cross section of the radical reaction tank 5, and the introduction pipe 52 guides water to be treated into the inner cylinder portion 53. The lower end portion of the inner tube 53 is opened near the bottom of the radical reaction tank 5, and the water to be treated is opened into the radical reaction tank 5 through the opening 531.
[0071]
Further, the discharge pipe 54 for discharging the water to be treated from the radical reaction tank 5 opens at substantially the same height as the lower end of the inner tube 53, and discharges the water to be treated out of the radical reaction tank 5 from here. It is like that.
[0072]
The radical reaction tank 5 is set to a size (capacity) to be discharged after the introduced water to be treated has been retained for a predetermined time.
[0073]
The residence time (HRT) of the water to be treated is such that most of the ozone-containing bubbles are dissolved in the water to be treated in the introduced water to be treated, and most of the ozone dissolved in the water to be treated is hydroxyl radical (.OH ) Is the time to change. The ozone-containing bubbles are sufficiently refined by the gas-liquid contact tube 4 described above, and the high pressure of the discharge pressure of the two-phase flow gas-liquid mixing pump 3 is maintained. You can get speed.
[0074]
Specifically, the residence time of the water to be treated for 2 minutes or longer is set in the radical reaction tank 5, whereby 90 to 95% of the ozone contained in the ozone-containing gas mixed in the two-phase gas-liquid mixing pump 3. Can be dissolved in water, and almost 100% of the dissolved ozone can be converted into hydroxy radicals (.OH). In addition, since the sterilization action by the hydroxy radical is completed within about 1 minute, the water to be treated after the residence time in the radical reaction tank 5 is sufficiently sterilized.
[0075]
On the other hand, if the retention time of the treatment target water in the radical reaction tank 5 is too long, the substrate in the treatment target water aggregates and scum rises due to bubbles or the like in the treatment target water. Therefore, specifically, the residence time of the water to be treated in the radical reaction tank 5 is set to 5 minutes or less.
[0076]
If the amount of ozone that can be mixed into the water to be treated is small as in the conventional ozone water treatment apparatus, it takes 5 minutes or more as the reaction time for hydroxy radicals, and the scum rises in the radical reaction tank. It will occur.
[0077]
The radical reaction tank 5 of the present embodiment is provided with a pressure gauge (pressure detection means) 55 for detecting the internal pressure. The pressure in the radical reaction tank 5 detected by the pressure gauge 55 is sent to an operation controller 9 which will be described later. The operation controller 9 controls the driving of the two-phase gas-liquid mixing pump 3 according to this pressure, The pressure in the radical reaction tank 5 and the gas-liquid contact tube 4 described above is properly maintained.
[0078]
(Scum levitation tank)
The scum levitation tank 6 oxidizes and aggregates the substrate contained in the water to be treated that has passed through the radical reaction tank 5 and floats and removes it as scum.
[0079]
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the internal structure of the scum levitation tank 6. As shown in FIG. 7, the scum levitation tank 6 includes an outer shell 61 that can seal the inside in order to prevent exhaust ozone or the like that has not been used for substrate processing or the like from leaking to the outside.
[0080]
A partition wall 62 is provided in the outer shell 61 so as to stand from the bottom and have a gap with the ceiling surface. The lower space of the scum levitation tank 6 is provided with the first chamber 63 and the second chamber 63. The room 64 is divided.
[0081]
The lower part of the first chamber 63 is connected to an introduction pipe 65 through which the water to be treated that has passed through the radical reaction tank 5 is guided. When the water level in the first chamber 63 rises, the water in the upper part is separated from the partition wall. 62 is moved to the second chamber.
[0082]
In this scum levitation tank 6, the hydroxyl radical generated in the radical reaction tank 5 attacks a substrate having an oxidation potential, and advances mineralization. In addition, a substrate that is polymerized with no potential determined is reduced in molecular weight to form the same aggregate.
[0083]
As described above, the outer shell 61 of the scum levitation tank 6 is sealed in order to prevent exhaust ozone and the like that have not been used for the reaction from leaking to the outside, but the internal pressure is atmospheric pressure. That is, the pressure is reduced from the pressure in the radical reaction tank 5 in which the discharge pressure of the two-phase gas-liquid mixing pump 3 was maintained. For this reason, in the scum levitation tank 6, the ozone-containing gas dissolved in the water to be treated floats as bubbles. Most of the ozone is consumed as a hydroxyl radical in the oxidation reaction, and most of the ozone-containing gas that rises as bubbles is oxygen.
[0084]
Substrates (aggregates) oxidized and aggregated by the hydroxy radicals are floated by the bubbles generated in the scum float tank 6.
[0085]
The second chamber 64 includes a scum collection unit 66 that collects scum floating on the water surface. The scum collecting unit 66 includes a submersible pump 662 supported by three buoyant bodies 661 that can follow the water surface height, and collects the scum that floats on the water surface. The collected scum is discharged to the dehydrator 7 outside the scum floating tank 6 through the scum discharge pipe 663.
[0086]
Further, the scum levitation tank 6 is set to a size (capacity) to be discharged after the introduced water to be treated stays for a predetermined time.
[0087]
The retention time (HRT) of the treatment target water is obtained by oxidizing and aggregating the substrate contained in the treatment target water with hydroxy radicals dissolved in the treatment target water, and reducing the introduced treatment target water, This is the time for bubbling the ozone-containing gas dissolved in the water to be treated and floating the aggregated substrate as scum. Specifically, in the scum levitation tank 6, it is preferable to set a residence time of 30 minutes or more and 60 minutes or less in combination with the residence times of the first chamber 63 and the second chamber 64. In this embodiment, the residence time of the water to be treated for 40 minutes is set at which the oxidation potential is almost balanced.
[0088]
In the upper part of the second chamber 64 near the water surface, there is provided a discharge pipe 671 for sequentially discharging the water, which has been retained in the scum levitation tank 6 for a predetermined time and has been processed, to a subsequent process water tank or the like.
[0089]
Further, near the bottom of the second chamber 64, a part of the water to be treated that has been treated in the scum levitation tank 6 is returned to the two-phase gas-liquid mixing pump 3, and a treatment target water circulation path 681 for performing the treatment again. Is provided.
[0090]
Further, an exhaust ozone discharge pipe 672 for sending exhaust gas such as exhaust ozone exhausted from the scum levitation tank 6 to the exhaust ozone tower 8 is provided on the ceiling portion above the second chamber 64 of the scum levitation tank 6.
[0091]
Further, an ozone gas circulation path 682 for collecting ozone gas separated from the water to be treated in the scum levitation increase 6 and re-supplying it to the two-phase organic station mixing pump is provided in the ceiling portion of the first chamber 63 of the scum levitation increase 6. Is provided.
[0092]
Further, the scum levitation tank 6 is provided with an oxidation potential meter 69 (oxidation potential detection means) for detecting an oxidation potential (ORP: Oxidation Reduction Potential) in the water to be treated staying inside.
[0093]
The oxidation potential in the scum levitation tank 6 detected by the oxidation potential meter 69 is sent to an operation controller 9 which will be described later, and the operation controller 9 contains ozone generated in the ozone generator 2 according to the oxidation potential. The ozone concentration of the gas is controlled, and consequently the mixing ratio of ozone to the water to be treated in the two-phase gas-liquid mixing pump 3 is controlled, so that the oxidation potential in the scum levitation tank 6 is properly maintained. .
[0094]
In addition, by providing such an oxidation potential meter 69, it becomes easy to grasp the state of the water to be treated in each treatment process.
[0095]
(Dehydrator)
The dehydrator 7 functions as a dehydration processing unit that floats on the water surface in the scum levitation tank 6 and dehydrates the scum collected by the scum collection unit 66. This is because the scum collected by the scum collection unit 66 has a moisture content of about 97%, so that the moisture content is reduced to facilitate handling such as transportation, fermentation, and incineration.
[0096]
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the internal structure of the dehydrator 7. As shown in FIG. 8, the dehydrator 7 includes a main body portion 71, an inner cylinder portion 72, a drain portion 73, a pressure gauge 74, and an air vent 75.
[0097]
The inner cylinder part 72 is provided in the main body 71, and its peripheral surface is configured as a filtration filter 721. This filtration filter 721 is composed of an assembly of triangular cross-section wires as shown in FIG. 9, and can reduce clogging as shown in FIG. 9 (a) and has a great backwash effect as shown in FIG. 9 (b). Can be obtained.
[0098]
The main body 71 is connected to a receiving port 711 through which the scum is fed from the scum collection unit 66 of the scum levitation tank 6. The scum fed into the main body 71 is filtered by the filtration filter 721 of the inner cylinder 72, and the filtrate enters the inner cylinder 72 and is discharged from the filtrate outlet 722. On the other hand, the scum from which filtered water has been removed and the amount of water has decreased is discharged from the drain outlet 731 of the drain part 73 at the lower part of the main body 71.
[0099]
The scum (sludge) that has passed through the dehydrator 7 has a water content of about 80%. If this remaining moisture and carbon / nitrogen ratio (C / N ratio) are adjusted, fermentation becomes easy, and it can be easily used for applications such as compost.
[0100]
In addition, according to the ozone water treatment apparatus 1, since the substrate is separated from the water to be treated without using a flocculant, plant growth obstacles even when the separated substrate (scum) is used for compost or the like. Can be prevented.
[0101]
(Exhaust ozone tower)
The exhaust ozone tower 8 detoxifies the exhaust gas containing exhaust ozone discharged from the scum levitation tank 6. As the exhaust ozone tower 8, various known processors may be adopted.
[0102]
(Operation controller)
The operation controller 9 is composed of a computer having a CPU, a RAM, a ROM, and the like, and comprehensively controls the operation of the ozone water treatment apparatus 1 as a whole.
[0103]
The operation controller 9 receives the output of a pressure gauge (pressure detection means) 55 provided in the radical reaction tank 5 and controls the driving of the two-phase flow gas-liquid mixing pump 3 according to the pressure in the radical reaction tank 5. It functions as a pump drive control means.
[0104]
The operation controller 9 receives the output of an oxidation potential meter (oxidation potential detection means) 69 provided in the scum levitation tank 6 and is generated by the ozone generator 2 in accordance with the oxidation potential in the scum levitation tank 6. It functions as an ozone mixing rate control means for controlling the ozone mixing rate of the ozone-containing gas.
[0105]
The operation controller 9 also has a communication function for monitoring the operating state of the driving part such as the two-phase flow gas-liquid mixing pump 3 and transmitting an abnormal situation to a pre-set management headquarters when an abnormality occurs. ing. As a result, even if an abnormal situation occurs, it is possible to quickly respond, and it can be installed anywhere in the country and can be easily maintained.
[0106]
(Function and effect)
According to the ozone water treatment apparatus 1 configured as described above, since the ozone-containing bubbles mixed in the water to be treated by the two-phase flow gas-liquid mixing pump 3 are refined by the gas-liquid contact tube 4, the two-phase flow The request | requirement of refinement | miniaturization of the ozone-containing bubble with respect to the gas-liquid mixing pump 3 can be suppressed, and, thereby, more ozone-containing bubbles can be mixed in process target water in the two-phase flow gas-liquid mixing pump 3.
[0107]
In the radical reaction tank 5, the treatment target water is retained for a predetermined time while maintaining the high pressure condition of the discharge pressure of the two-phase gas-liquid mixing pump 3, so that the ozone mixed into the treatment target water as fine bubbles is retained. It can be efficiently dissolved in the water to be treated.
[0108]
This is very efficient as compared with the fact that only 30% dissolution efficiency can be obtained at 0.05 MPa even if ozone gas is aerated with an air diffuser.
[0109]
In addition, in order to further change the ozone dissolved in the water to be treated into hydroxy radicals, the hydroxy radicals are used to mineralize the substrate and the like contained in the water to be treated itself, and sterilize bacteria if they are contained. be able to.
[0110]
Specifically, 60% or more of suspended solids and 25-30% of BOD / COD can be removed from the substrate contained in the water to be treated. In addition, nutrients, hydrophobic components, metals, virus inactivity, microorganisms including Legionella and Cryptosporidium that are bound to particulate matter in the water to be treated can be sterilized and removed, and organic nitrogen About 10 to 20% of the amount and about 10% of the phosphorus can be removed.
[0111]
Moreover, since the substrate contained in the water to be treated can be floated and separated as a scum by the ozone-containing gas dissolved in the water to be treated itself without using a flocculant or the like, various kinds of water purification treatment, waste water treatment, etc. Can be suitably used from the viewpoint of environmental problems.
[0112]
Moreover, in this ozone water treatment apparatus 1, the organic substance with a particle size range of 0.1-100 micrometers can be removed efficiently, and the hard-to-decompose substrate which cannot be easily decomposed by microorganisms can be changed to a state where it can be easily decomposed by microorganisms. Therefore, it can be suitably used as a primary treatment apparatus for sewage treatment, and the load in the biodegradation process in the subsequent process can be greatly reduced. In particular, it is effective for environmental hormones that are not treated with microorganisms as they are.
[0113]
In addition, in the conventional levitation treatment method, coarse solids are removed from the water to be treated with a screen, and the treatment steps of pH adjustment, flocculant addition, flocculant reaction, pressurization, and levitation treatment are generally performed. In comparison, the ozone water treatment apparatus 1 according to the present embodiment can realize the floating treatment of the substrate from the water to be treated with simple equipment.
[0114]
In particular, conventionally, a large amount of polyaluminum chloride, iron chloride, or a high-molecular agent has to be used as a flocculant for the precipitation or floating of the substrate, whereas in the ozone treatment apparatus according to this embodiment, the flocculant Is not used, it is advantageous in terms of running cost, and the influence on the environment can be minimized when the removed scum is reused.
[0115]
As mentioned above, although the ozone water treatment apparatus concerning this invention was demonstrated based on one Embodiment, this invention is not limited to the said embodiment, It can also comprise as follows.
[0116]
(1) In the said embodiment, although the apparatus which performs a sewage treatment was taken as an example, it is applicable also to the water purifier of the raw water for waterworks.
[0117]
Moreover, it can also utilize as an ozone water supply apparatus which supplies the process target water which passed through the radical reaction tank 5 as washing water etc. with the high sterilization power by a hydroxyl radical. In such an application, the scum levitation tank 6 may not be provided. Specifically, it can be suitably used as a sterilized water supply device for agricultural products and fishery products. In this case, the radical reaction tank 5 maintains a high pressure that is equal to or higher than the atmospheric pressure, and the high-pressure water to be treated can be obtained. Therefore, the obtained water to be treated can be easily delivered without using a separate pump or the like. it can. Therefore, it is possible to prevent troubles such as damage to the valve of the pump for obtaining the delivery pressure due to hydroxy radicals.
[0118]
Specifically, in the case of producing ozone sterilized water with the configuration of the above embodiment, when city water is used as raw water, an oxidation potential of 650 mV or more and 1000 mV or less required for sterilization or virus inactivation after about 5 minutes. The provided sterilizing water can be supplied.
[0119]
(2) In the above embodiment, the water to be treated is supplied to the lower part of the gas-liquid contact tube 4 and flows upward, but conversely, it may be configured to flow downward from the upper part or horizontally. You may comprise so that it may flow into. Moreover, although it comprised so that process target water might flow out from the outer side with respect to the tubular microporous tube in a gas-liquid contact tube, you may comprise so that it may flow out from the inner side on the contrary. In addition, a tubular body (inner tube) having fine pores was used as a structure for mechanically pulverizing ozone-containing air bubbles. However, if the resistance body obstructs the flow of water to be treated, such as a porous filter or plate material Various configurations can be employed.
[0120]
(3) Although the oxidation potential meter 69 is provided in the scum levitation tank 6 in the above embodiment, the oxidation potential meter is provided in the radical reaction tank 5 and ozone supplied to the two-phase flow gas-liquid mixing pump 3 according to this output. The ozone concentration or the like of the contained gas may be controlled.
[0121]
(4) In the above embodiment, the ozone gas recirculation path 682 is provided only in the scum levitation tank 6, but the ozone gas separated from the water to be treated in the radical reaction tank 5 is collected and supplied to the two-phase flow gas-liquid mixing pump 3. A recirculation circulation path may be provided. Further, an ozone gas circulation path may be provided in both the radical reaction tank 5 and the scum levitation tank 6.
[0122]
(5) In the above embodiment, the water to be treated is depressurized to atmospheric pressure in the scum levitation tank 6, but if it is depressurized more than the radical reaction tank 5 which is the previous process, the scum levitation tank 6 The pressure may be greater than atmospheric pressure or less than atmospheric pressure.
[0123]
(6) In the above embodiment, the scum collecting unit 66 is configured by the submersible pump 662 supported by the buoyancy bodies 661... However, the scum collecting unit 66 is not limited to this as long as it can collect the scum that floats on the water surface. For example, you may comprise by the scraper etc. which collect the scum which floated on the water surface.
[0124]
(7) In the above embodiment, the ozone water treatment apparatus 1 includes the ozone generator 2 that supplies the ozone-containing gas to the two-phase flow gas-liquid mixing pump 3. You may comprise so that supply of ozone may be received via these.
[0125]
【The invention's effect】
As described above, according to the ozone water treatment apparatus according to the present invention, the ozone-containing bubbles mixed in the water to be treated by the two-phase flow gas-liquid mixing pump are refined by the gas-liquid contact tube. The request | requirement of refinement | miniaturization of the ozone containing bubble with respect to a gas-liquid mixing pump can be suppressed, and, thereby, more ozone containing bubbles can be mixed in process target water in a two-phase flow gas-liquid mixing pump.
[0126]
In the radical reaction tank, the water to be treated is retained for a predetermined time while maintaining the high pressure condition of the discharge pressure of the two-phase flow gas-liquid mixing pump. Dissolved in water to be treated, and
It can be converted to a hydroxy radical.
[0127]
Therefore, the substrate and the like contained in the water to be treated itself can be mineralized and sterilized when bacteria and the like are contained.
[0128]
Moreover, the obtained water to be treated can be used as washing water having a high sterilizing power due to hydroxy radicals. At this time, since the water to be treated having a high pressure equal to or higher than the atmospheric pressure is obtained, the water to be treated easily obtained without using a separate pump or the like can be delivered, such as a pump valve for obtaining a delivery pressure. Can prevent troubles caused by hydroxy radicals.
[0129]
Furthermore, the water to be treated that has passed through the radical reaction tank is introduced, the substrate contained in the water to be treated is oxidized and aggregated by hydroxy radicals, and the ozone-containing gas is bubbled by reducing the pressure of the water to be treated. When a scum levitation tank that floats the agglomerated substrate as scum is provided, the substrate contained in the water to be treated is floated and separated as scum by the ozone-containing gas dissolved in the water to be treated itself without using a flocculant or the like. Therefore, it can be suitably used from the viewpoint of environmental problems in various applications such as water purification and wastewater treatment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of the overall configuration of an ozone water treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view showing the arrangement of devices included in the ozone water treatment apparatus.
FIG. 3 is a plan view of the same.
FIG. 4 is a front view of a two-phase gas-liquid mixing pump and a gas-liquid contact tube.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the internal structure of the gas-liquid contact tube.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the internal structure of the radical reaction tank.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the internal structure of a scum levitation tank.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the internal structure of the dehydrator.
FIG. 9 is a cross-sectional explanatory view of a filtration filter.
[Explanation of symbols]
1 Ozone water treatment equipment
2 Ozone generator
3 Two-phase flow gas-liquid mixing pump
4 Gas-liquid contact tube (gas-liquid contact tower)
5 Radical reaction tank (ozone reaction tank)
6 Scum levitation tank
7 Dehydrator
8 Exhaust ozone tower
9 Operation controller

Claims

処理対象水およびオゾン含有ガスが供給され、前記処理対象水にオゾン含有気泡を混入して大気圧以上の吐出圧で吐出する二相流気液混合ポンプと、
内部を密閉状態に維持する外殻をなす外筒部および周面に多数の微細孔が形成された微細管となっている内筒部を有し、前記二相流気液混合ポンプから吐出される前記処理対象水が導入され、前記吐出圧を維持したまま、導入された前記処理対象水中に混入されている前記オゾン含有気泡を前記内筒部の微細孔を通過させる際に機械的に破砕させて微細化する気液接触管と、
前記気液接触管を通過した前記処理対象水が導入され、前記吐出圧を維持したまま、導入された前記処理対象水を所定時間だけ滞留させることにより、前記オゾン含有ガスを前記処理対象水中に溶存させるとともに、前記オゾン含有ガスに含まれるオゾンをヒドロキシラジカルに変化させるラジカル反応槽と、
を備えたことを特徴とするオゾン水処理装置。A two-phase gas-liquid mixing pump that is supplied with water to be treated and ozone-containing gas, and that contains ozone-containing bubbles in the water to be treated and discharges it at a discharge pressure of atmospheric pressure or higher,
It has an outer cylinder part that forms an outer shell that maintains the inside in a sealed state, and an inner cylinder part that is a fine pipe with a large number of fine holes formed on the peripheral surface, and is discharged from the two-phase gas-liquid mixing pump. The water to be treated is introduced and the ozone-containing bubbles mixed in the introduced water to be treated are mechanically crushed while passing the fine holes in the inner cylinder portion while maintaining the discharge pressure. A gas-liquid contact tube that is refined by
The treatment target water that has passed through the gas-liquid contact tube is introduced, and the introduced treatment target water is retained for a predetermined time while maintaining the discharge pressure, whereby the ozone-containing gas is contained in the treatment target water. A radical reaction tank that dissolves and converts ozone contained in the ozone-containing gas into hydroxy radicals;
An ozone water treatment apparatus comprising:

前記二相流気液混合ポンプは、ポンプケーシングと、前記ポンプケーシング内に前記処理対象水を導入する処理対象水供給口と、前記ポンプケーシング内に前記オゾン含有ガスを導入するオゾン含有ガス供給口と、前記ポンプケーシング内に設けられたインペラと、前記インペラを回転駆動する回転駆動手段と、を備え、前記インペラは、前記処理対象水供給口および前記オゾン含有ガス供給口を負圧にして前記処理対象水および前記オゾン含有ガスをポンプケーシング内に吸い込んで混合するとともに、吸い込まれたオゾン含有ガスからなる粗大気泡を前記オゾン含有気泡に破砕して前記処理対象水を混濁化するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のオゾン水処理装置。 The two-phase gas-liquid mixing pump includes a pump casing, a treatment target water supply port for introducing the treatment target water into the pump casing, and an ozone-containing gas supply port for introducing the ozone-containing gas into the pump casing. And an impeller provided in the pump casing, and a rotation driving means for rotating the impeller, wherein the impeller sets the treatment target water supply port and the ozone-containing gas supply port to a negative pressure. The processing target water and the ozone-containing gas are sucked into the pump casing and mixed, and the coarse bubbles made of the sucked ozone-containing gas are crushed into the ozone-containing bubbles to make the processing target water turbid. The ozone water treatment apparatus according to claim 1, wherein

前記二相流気液混合ポンプは、大気圧下における体積比で、前記処理対象水に対して５％以上の前記オゾン含有ガスをオゾン含有気泡として混入することを特徴とする請求項１または２に記載のオゾン水処理装置。 The said two-phase flow gas-liquid mixing pump mixes 5% or more of the said ozone containing gas with respect to the said process target water as an ozone containing bubble by the volume ratio under atmospheric pressure. The ozone water treatment apparatus described in 1.

前記二相流気液混合ポンプの吐出圧は、０．２ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のオゾン水処理装置。 The ozone water treatment apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a discharge pressure of the two-phase flow gas-liquid mixing pump is 0.2 MPa or more.

前記気液接触管における処理対象水の滞留時間は、１秒以上、３秒以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のオゾン水処理装置。 The ozone water treatment apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein a residence time of water to be treated in the gas-liquid contact tube is 1 second or more and 3 seconds or less.

前記気液接触管は、処理対象水の流れ方向についての流路長が６００ｍｍ以上、１８００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のオゾン水処理装置。 The ozone water treatment apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the gas-liquid contact tube has a flow path length in a flow direction of water to be treated of 600 mm or more and 1800 mm or less.

前記ラジカル反応槽における前記処理対象水の滞留時間は、２分以上、５分以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のオゾン水処理装置。 The ozone water treatment apparatus according to claim 1, wherein a residence time of the treatment target water in the radical reaction tank is 2 minutes or more and 5 minutes or less.

前記ラジカル反応槽内の圧力を検出する圧力検出手段と、検出された前記ラジカル反応槽内の圧力に応じて前記二相流気液混合ポンプの駆動を制御するポンプ駆動制御手段を備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のオゾン水処理装置。 Pressure detecting means for detecting the pressure in the radical reaction tank; and pump drive control means for controlling the driving of the two-phase flow gas-liquid mixing pump according to the detected pressure in the radical reaction tank. The ozone water treatment apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein

前記ラジカル反応槽において前記処理対象水から分離したオゾンガスを収集して前記二相流気液混合ポンプに再供給する循環経路を備えたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のオゾン水処理装置。 9. The circulation path according to claim 1, further comprising a circulation path that collects ozone gas separated from the water to be treated in the radical reaction tank and supplies the ozone gas again to the two-phase gas-liquid mixing pump. Ozone water treatment device.

前記ラジカル反応槽を通過した前記処理対象水が導入され、前記処理対象水中に含有される基質を前記処理対象水中に溶存した前記ヒドロキシラジカルによって酸化し、凝集させるとともに、導入された前記処理対象水を減圧することにより、前記処理対象水中に溶存している前記オゾン含有ガスを気泡化し、凝集した前記基質をスカムとして浮上させるスカム浮上槽を備えたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のオゾン水処理装置。 The treatment target water that has passed through the radical reaction tank is introduced, and the substrate contained in the treatment target water is oxidized and aggregated by the hydroxy radicals dissolved in the treatment target water, and the introduced treatment target water is introduced. A scum levitation tank is provided, wherein the ozone-containing gas dissolved in the water to be treated is bubbled and the aggregated substrate is levitated as scum by reducing the pressure of the scum. The ozone water treatment device according to claim 1.

前記スカム浮上槽は、導入された前記処理対象水を大気圧に減圧することを特徴とする請求項１０に記載のオゾン水処理装置。 The ozone water treatment apparatus according to claim 10, wherein the scum levitation tank depressurizes the introduced water to be treated to atmospheric pressure.

前記スカム浮上槽における前記処理対象水の滞留時間が３０分以上、６０分以下であることを特徴とする請求項１０または１１に記載のオゾン水処理装置。 The ozone water treatment apparatus according to claim 10 or 11, wherein a residence time of the treatment target water in the scum levitation tank is 30 minutes or more and 60 minutes or less.

前記スカム浮上槽において前記処理対象水から分離したオゾンガスを収集して前記二相流気液混合ポンプに再供給する循環経路を備えたことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかに記載のオゾン水処理装置。 13. The circulation path according to claim 10, further comprising a circulation path that collects ozone gas separated from the water to be treated in the scum levitation tank and supplies the ozone gas again to the two-phase gas-liquid mixing pump. Ozone water treatment device.

前記スカム浮上槽における酸化電位を検出する酸化電位検出手段と、
検出された酸化電位に応じて前記二相流気液混合ポンプにおけるオゾンの混合率を制御するオゾン混入率制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１０〜１３のいずれかに記載のオゾン水処理装置。An oxidation potential detecting means for detecting an oxidation potential in the scum levitation tank;
Ozone mixing rate control means for controlling the mixing rate of ozone in the two-phase gas-liquid mixing pump according to the detected oxidation potential;
The ozone water treatment apparatus according to claim 10, comprising:

前記スカム浮上槽において浮上した前記スカムを収集するスカム収集部を備えたことを特徴とする請求項１０〜１４のいずれかに記載のオゾン水処理装置。 The ozone water treatment apparatus according to any one of claims 10 to 14, further comprising a scum collection unit that collects the scum that has floated in the scum levitation tank.

前記スカム収集部により収集されたスカムを脱水する脱水処理部を備えたことを特徴とする請求項１５に記載のオゾン水処理装置。 The ozone water treatment apparatus according to claim 15, further comprising a dehydration processing unit configured to dehydrate the scum collected by the scum collection unit.