JPH08243571A - 下方注入式多段型オゾン接触槽とその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 処理水に対するオゾンガスの吸収効率を高
め、コストの低廉化がはかれる上、経時的な吸収効率低
下現象が生じない下方注入式多段型オゾン接触槽とその
制御方法を提供することを目的とする。 【構成】 オゾン接触槽１１の内方を気相部が分離され
ているとともに液相部が相互に連通された越流式の第１
反応室１７、第２反応室１８及び滞留室１９に区画する
一方、上記オゾン接触槽１１に送り込まれる被処理水の
流入管３０の中途部に、この流入管３０の管径を部分的
に小径に絞ったオゾンガスインジェクター部２２が形成
されたキャピラリー散気部２１を設け、該流入管の先端
開口部２０ａをオゾン接触槽１１内の前記第１反応室１
７の底壁に対向する近傍位置にまで導入したオゾン接触
槽を基本構成とし、請求項２により、この構成に加えて
第２反応室１８の底壁近傍にオゾンの散気管３３を配置
した構造を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は上下水道の処理方法とし
てのオゾン処理装置に適用して有用な下方注入式多段型
オゾン接触槽とその制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年における都市部での水環境の悪化に
伴って河川とか湖沼の水質汚濁が進んでおり、従来の凝
集沈澱とか砂濾過処理及び塩素処理との組み合わせだけ
では、水道用原水中の色度，臭気の除去作用に限界点が
生じている現状にある。特に我国の水道水として利用さ
れる水源の約７０％は、地表水と呼ばれる湖沼水，ダム
水及び河川水に依存しており、これら湖沼水とかダムに
は富栄養化に伴う生物活動が活発化することによるカビ
臭とか藻臭の発生があり、他方の河川水には各種排水に
含まれている有機物とかアンモニア性窒素が流入され、
河川の自然浄化作用によってこれらの流入物を完全に浄
化することは期待できない状況にある。

【０００３】このような高度経済成長に伴う水源の水質
悪化に対処するため、前塩素処理が一般的に採用されて
いるが、前塩素処理を採用した浄水過程で発生する有機
塩素化合物であるトリハロメタン（ＴＨＭ）が発ガン性
を有していることが知られている。このような水源のカ
ビ臭とか藻臭の消去、及びトリハロメタン等発ガン物質
対策として、浄水の操作工程中にオゾン処理、又は該オ
ゾン処理と活性炭処理との複合処理を導入する高度浄水
システムが検討されている。

【０００４】オゾンガスはそれ自身の持つ強力な酸化力
で水中に溶解している溶存性の有害物質を酸化除去する
作用があり、近時は上水のみならず下水処理にも採用さ
れている。しかしオゾン処理は塩素処理に比して約２倍
のコスト増となるため、オゾンガスの処理効果をより一
層高めることが要求され、そのため無数の微細なオゾン
ガスの気泡を作ることによって水とオゾンガスとの接触
効率を上げて、効率良くオゾンガスを水中に溶解吸収さ
せることが必須の要件となっている。

【０００５】従来からオゾンガスの接触効率及び吸収効
率を上げるための手段として、散気管型オゾン反応槽と
か下方注入式オゾン反応槽（Ｕチューブ型オゾン反応
槽）が知られている。上記散気管型オゾン反応槽の一例
として、例えば「オゾン利用水処理技術」（宗宮 功，
公害対策技術同好会，１９８９年５月）には、図１０に
示したように上下対向流式のオゾン反応槽の例が開示さ
れている。

【０００６】即ち、この例ではオゾン反応槽１の内部に
底面から立ち上がる隔壁２，２と、上面から垂下された
隔壁３，３が配設されていて、この隔壁２，３によって
気相部が分離されているとともに液相部が相互に連通さ
れた越流式の複数の反応室が構成されている。

【０００７】そして各室の内方底面近傍に数十μｍの微
細孔を持つセラミック等の散気管４．４が配置されてい
て、図外のオゾン発生装置から得られるオゾンガスが該
散気管４．４に送り込まれ、流入口５から流入する被処
理水とオゾンガスとが矢印Ａ，Ａに示すように対向流と
して接触することによって該オゾンガスの接触効率が高
められ、オゾン処理水１０として流出する。

【０００８】他方の下方注入式オゾン反応槽（Ｕチュー
ブ型オゾン反応槽）は別名インジェクター型オゾン接触
槽とも呼称され、図１１に示したように縦長のオゾン反
応槽１の内方に内管６が配置されていて、オゾン発生装
置７で得られるオゾンガスがガス放出管８を介して内管
６の上部から送り込まれる。そしてオゾンガス反応槽１
の側方の流入口５から流入する被処理水とオゾンガスと
が内管６内で下降流として継続的に接触して所望のオゾ
ン処理が行われ、そのまま内管６の外壁面に沿って上昇
してオゾン反応槽１の上方部からオゾン処理水１０とし
て流出する。未反応のオゾンガスは排オゾン処理装置９
に送り込まれて清浄化処理される。

【０００９】上記オゾン反応槽１の縦方向の長さは２０
〜３０メートルと可成長くなっていて、これによって内
管６内の水圧が２．０〜２．５（ｋｇｆ／ｃｍ²）のレ
ベルに保持される。

【００１０】このＵチューブ型オゾン反応槽は、内管６
で発生する乱流によってオゾンガスと被処理水との気液
接触効果が高められ、オゾンガスが内管６内を流下する
につれて増大する水圧によって該オゾンガスの水中への
溶解が促進されるので、散気管方式に較べてオゾン溶解
効率で５〜１０％向上しており、オゾンガスと被処理水
との接触時間を約５倍以上取ることができるとともに反
応槽内での滞留時間は１／５以下に短縮することができ
るという特徴を有している。又、オゾン反応槽が縦長で
あるため、オゾン処理施設の設置スペースが散気管方式
の１／５ですむという利点を有している。

【００１１】かかるオゾン反応槽を用いることにより、
塩素よりもはるかに酸化力の強力なオゾンガスによって
被処理水の異臭味とか色度除去、有害物質の酸化除去が
行われる（上記Ｕチューブ型オゾン処理装置に関して
は、第２回日本オゾン協会年次研究講演会講演集の第７
６頁〜第７７頁，鳥山ら「Ｕチューブ型オゾン接触槽の
有機物除去特性」を参照）。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
高度浄水システム等に採用されるオゾン反応槽は、被処
理水に対するオゾンガスの吸収効率を上げるための制御
方法が確立されていないため、経時的な吸収効率低下現
象が発生する惧れがある外、装置の大型化等に起因する
コストアップを招来してしまうという課題がある。

【００１３】例えば図１０に示した散気管型オゾン反応
槽は、処理が進むにつれて散気管４の表面にオゾンガス
によって酸化された鉄とかマンガンが付着して、散気管
４の目詰まりに起因する経時的なオゾン吸収効率低下現
象を引き起こす惧れがあり、これに対処して散気管自体
の交換が必要になるという問題がある。更にオゾンガス
による反応時間を充分に取るためには、反応槽を大型化
しなければならないので、設備費等に要するコストアッ
プを招来するとともに、装置を設置するための大きな敷
地面積を要することになり、都市部における浄水場のよ
うに用地確保が困難な地区での採用が難しい。

【００１４】他方の図１１に示したＵチューブ型オゾン
反応槽は、散気管型オゾン反応槽に比較してオゾン溶解
効率で５〜１０％程度向上しており、且つオゾンガスと
被処理水との接触時間も５倍以上長く取ることができる
とともに反応槽内での滞留時間は１／５以下に短縮する
ことができるという利点があるが、前記したようにオゾ
ン反応槽の水深が２０〜３０メートルと可成長くなって
いるので、散気管方式よりも施設の建設工事が複雑にな
るという問題があり、更に反応槽内に貯留される堆積物
の除去とか槽内の清掃が簡便に行えない上、反応槽の底
部近傍で何等かの障害が発生しても直ちに処置すること
ができないという難点を有している。

【００１５】ここで別の観点からオゾンの反応過程を考
察してみると、このオゾン反応過程はオゾンの拡散が律
速する初期段階と、オゾン反応が律速する後期段階とに
大別することができる。従って気液反応接触槽もこれら
の特性を踏まえた装置であることが理想的であり、例え
ばオゾン反応の初期時には拡散効率を高めるための大き
な接触面積と強力な撹拌機構を備え、オゾン反応の後期
時には十分な反応を得るための滞留時間が確保される装
置であることが望ましい。

【００１６】そこで本発明は上記に鑑みてなされたもの
であり、装置の大型化を伴わずに被処理水に対するオゾ
ンガスの吸収効率を高め、コストの低廉化がはかれる
上、経時的な吸収効率低下現象が生じない下方注入式多
段型オゾン接触槽とその制御方法を提供することを目的
とするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、オゾン接触槽の内方を、気相部が分離さ
れているとともに液相部が相互に連通された越流式の第
１反応室、第２反応室及び滞留室に区画する一方、上記
オゾン接触槽に送り込まれる被処理水の流入管の中途部
に、この流入管の管径を部分的に小径に絞ったオゾンガ
スインジェクター部が形成されたキャピラリー散気部を
設け、該流入管の先端開口部をオゾン接触槽内の前記第
１反応室の底壁に対向する近傍位置にまで導入した下方
注入式多段型オゾン接触槽を基本構成としている。

【００１８】請求項２により、上記構成に加えて第２反
応室の底壁近傍に散気管を配置し、オゾン発生装置のガ
ス放出管から分岐したガス放出管を上記散気管に接続し
たオゾン接触槽を提供する。

【００１９】更に制御の基本として、請求項３に記載さ
れたように、オゾン接触槽の滞留室に溶存オゾン濃度計
を配備するとともにオゾン発生装置のガス放出管に注入
オゾン濃度計を配備して、上記溶存オゾン濃度計の計測
値と予め決定された溶存オゾン濃度設定値に基づいて、
溶存オゾン濃度コントローラにより注入オゾン濃度目標
値を算出してから注入オゾン濃度コントローラに出力
し、この注入オゾン濃度コントローラは入力された注入
オゾン濃度目標値と注入オゾン濃度計で計測された実際
の注入オゾン濃度からオゾン発生装置の駆動制御用の電
力値を算出する下方注入式多段型オゾン接触槽の制御方
法を提供する。

【００２０】又、請求項４により、上記オゾン接触槽の
滞留室に温度計を配備するとともにしてオゾン発生装置
のガス放出管にオゾン流量計を配備し、上記温度計の計
測値に基づいて温度／ガス流量演算コントローラにより
ガス流量目標値を算出してガスフローコントローラに出
力し、このガスフローコントローラは入力されたガス流
量目標値とオゾン流量計の計測値からガス流量値を算出
してオゾン発生装置に出力する下方注入式多段型オゾン
接触槽の制御方法を提供する。

【００２１】更に請求項５により、上記オゾン接触槽の
滞留室に温度計を配備するとともにオゾン発生装置のガ
ス放出管にオゾン流量計を配備し、上記分岐したガス放
出管の中途部に開閉度調整可能なバルブを配備して、上
記温度計の計測値に基づいて温度／ガス流量演算コント
ローラによりガス流量目標値を算出してガスフローコン
トローラに出力し、このガスフローコントローラは入力
されたガス流量目標値とオゾン流量計の計測値からガス
流量値を算出して、上記バルブの開閉度を制御するよう
にした制御方法を提供する。

【００２２】制御の具体例として、請求項６により、被
処理水の低水温期にはオゾンガスのメイン流路であるキ
ャピラリー散気部への流量を増加して、液流量／オゾン
ガス流量の比を小さくし、被処理水の高水温期にはメイ
ン流路のガス流量を減少して液流量／オゾンガス流量の
比を大きくし、且つ第２反応室の底壁近傍に配置された
散気管へのオゾン流量を高めるように制御する。

【００２３】

【作用】かかる請求項１記載の下方注入式多段型オゾン
接触槽によれば、オゾン処理すべき被処理水が流入管の
中途部に設けられたキャピラリー散気部のオゾンガスイ
ンジェクター部で注入されたオゾンガスとが効率良く混
合されて高溶存オゾン水となり、流入管の先端開口部か
らオゾン接触槽の第１反応室に下降流として送り込まれ
て底壁に当たり、乱流状態となってオゾンガスと被処理
水との接触効率が高められる。そしてオゾンガスが混合
された被処理水はオゾン接触槽を構成する越流式の第１
反応室から第２反応室及び滞留室に順次送り込まれ、所
定の滞留時間を経た後にオゾン処理水として流出する。

【００２４】請求項２記載のオゾン接触槽によれば、上
記の作用に加えて第２反応室で散気管から放散されるオ
ゾンガスと被処理水とが上向流式の接触を行い、滞留室
に流入して反応が継続されるので、第２反応室と滞留室
でオゾンガスによる反応過程が繰り返されることにな
り、オゾン接触による後期時の反応が高められ、反応性
の低い物質の除去効果が向上するとともに被処理水の酸
化反応が促進されて難分解性物質が分解される。

【００２５】上記の作用時に、被処理水に対するオゾン
反応の初期時には、下方注入方式に基づいて拡散効率を
充分に高めて反応性の高い物質の除去を行い、これによ
りオゾンガスの拡散が律速する初期段階の反応過程が促
進され、オゾン反応の後期時には十分な反応を得るため
の第２反応室での下向流部の反応と滞留室による滞留時
間を確保して反応性の低い物質の除去を行い、オゾン反
応が律速する後期段階の反応が促進される。

【００２６】

【実施例】以下図面に基づいて本発明にかかる下方注入
式多段型オゾン接触槽とその制御方法の各種実施例を説
明する。図１は本発明の第１実施例を示す概略図であ
り、図中の１１は本実施例を適用したオゾン接触槽であ
って、このオゾン接触槽１１の内方には、底面から立ち
上がる隔壁１２，１３と、上面から垂下された隔壁１
４，１５，１６が配設されていて、これらの各隔壁によ
ってオゾン接触槽１１の内部が第１反応室１７、第２反
応室１８、滞留室１９に区画されている。上記第１反応
槽１７、第２反応槽１８及び滞留槽１９は気相部が分離
されているとともに液相部が相互に連通された越流式の
複数の反応室と滞留室を構成している。

【００２７】２０はオゾン接触槽１１に送り込まれる被
処理水３０の流入管であり、この流入管２０の中途部に
はキャピラリー散気部２１が設けられており、該流入管
２０の先端開口部２０ａはオゾン接触槽１１内の前記第
１反応室１７の底壁に対向する近傍位置にまで導入され
ている。２４は排オゾンガスの排出管である。

【００２８】２５はオゾン発生装置、２６はガス放出管
であり、このガス放出管２６の先端部は上記キャピラリ
ー散気部２１に臨んだ位置まで延長されている。

【００２９】図２は上記キャピラリー散気部２１の具体
的な構成を示す拡大図であり、図示したように被処理水
の流入管２０の管径を部分的に小径に絞ったオゾンガス
インジェクター部２２が形成されていて、このオゾンガ
スインジェクター部２２に臨んで上方からオゾンガスの
注入ノズル２３が配置されている。

【００３０】上記オゾン接触槽１１の縦方向の長さは約
５〜６メートルであり、従来のＵチューブ型オゾン反応
槽の同部分の長さである２０〜３０メートルという長さ
が大幅に短縮されていて、謂わば通常の散気管型オゾン
反応槽の水深レベルと略同等であることが本実施例の構
造上の特徴ともなっている。

【００３１】かかる第１実施例におけるオゾン接触槽１
１の運転時の操作と動作原理を以下に説明する。先ず基
本的な操作としてオゾン処理すべき被処理水３０を流入
管２０に送り込み、同時にオゾン発生装置２５を起動す
ることによって発生したオゾンガスをガス放出管２６と
注入ノズル２３を介してキャピラリー散気部２１に供給
する。

【００３２】すると被処理水３０の流速は、流入管２０
の管径を部分的に小径に絞ったキャピラリー散気部２１
で高められ（０.５〜２.０ｍ／ｓｅｃ）、同時に注入ノ
ズル２３からオゾンガスインジェクター部２２に注入さ
れたオゾンガスと被処理水３０とが効率良く混合されて
高溶存オゾン水となり、且つ気液が接触しながら流下し
て流入管２０の先端開口部２０ａから第１反応室１７に
下降流として送り込まれ、この第１反応室１７の底壁に
当たって乱流状態となって更にオゾンガスと被処理水３
０との接触効率が高められる。

【００３３】このようにしてオゾンガスが混合された被
処理水３０はオゾン接触槽１１を構成する越流式の第１
反応室１７から第２反応室１８及び滞留室１９に順次送
り込まれ、所定の滞留時間を経た後に滞留室１９からオ
ゾン処理水３１として流出し、図外のオゾン処理水槽に
一時的に貯留されて次段の工程に備える。

【００３４】又、未反応のオゾンガスは排出管２４から
図外の排オゾン処理装置に送り込まれ、周知の熱分解，
触媒を用いた分解，土壌分解，薬液洗浄処理又は活性炭
処理によって無害なガスに分解されて大気中に放出され
る。即ち、オゾンガスはフッ素につぐ強力な酸化力を有
していて人体にも有害な物質であるため、排オゾン処理
装置での分解処理が不可欠である。

【００３５】このようなオゾンガスと被処理水との接触
により、脱臭，脱色，鉄マンガン，多環状化合物とか有
機物の酸化除去及び殺菌，殺藻及び異臭味の除去が行わ
れる。図３は上記第１実施例の実験検証から得られた槽
内滞留時間と溶存オゾン濃度の相関図、図４は同じく槽
内滞留時間と被処理水中のフミン酸除去比の相関図であ
る。図中の３本のグラフは、液流量／オゾンガス流量の
比（Ｌ／Ｇ）を各々３０，１０，５とした場合を示して
いる。

【００３６】図３，図４から第１実施例におけるオゾン
反応の進行状況が以下のように推定される。即ち、被処
理水３０とオゾンガスとがキャピラリー散気部２１で混
合された際に、オゾンガスと被処理水３０とが急速に反
応もしくは溶存し、第１反応室１７に流入した時点では
オゾンガスの反応もしくは溶解がほとんど終了している
ことがわかる。又、液流量／オゾンガス流量の比（Ｌ／
Ｇ）を変化させることによっても溶存特性とフミン酸除
去特性が変動しており、実線で示したように（Ｌ／Ｇ）
比が３０の場合がオゾンガスの溶解速度が最も速く、且
つフミン酸の除去比が小さい。以下（Ｌ／Ｇ）比が１
０，５の順となっている。

【００３７】従って第１実施例では、反応性の高いフミ
ン酸等の除去は、下方注入方式に基づいて行うことによ
ってオゾンガスの拡散が律速する初期段階の反応過程で
ある第１反応室１７での反応を促進させ、反応性の低い
マンガンとか多環状化合物等の除去は第２反応室１８で
の下向流部で行うことによってオゾン反応が律速する後
期段階の反応を促進させることができる。

【００３８】このように第１実施例では、被処理水３０
に対するオゾン反応の初期時には、下方注入方式に基づ
いて拡散効率を充分に高めるとともに、オゾン反応の後
期時には十分な反応を得るための第２反応室１８及び滞
留室１９による滞留時間が確保されることが作用上の特
徴となっている。

【００３９】次に図５に基づいて本発明の第２実施例を
説明する。本第２実施例では反応性の低い物質を多く含
む被処理水をオゾン処理するための下方注入式多段型オ
ゾン接触槽の例であり、基本的構成は前記第１実施例は
同一であるため、同一の符号を付して表示してある。

【００４０】前記したように反応性の低い物質の除去
は、オゾン反応が律速する後期段階での反応過程を促進
することが要求される。そこで第２実施例では前記第１
実施例における第２反応室１８の底壁近傍に散気管３３
が配置されていて、オゾン発生装置２５のガス放出管２
６から分岐したガス放出管２６ａの他端部が上記散気管
３３に接続されている。その他の構成は第１実施例と同
一である。

【００４１】この第２実施例によれば、オゾン処理すべ
き被処理水３０が第１実施例で説明したようにオゾンガ
スとともにキャピラリー散気部２１に供給され、オゾン
ガスインジェクター部２２に注入されたオゾンガスとと
ともに混合されて高溶存オゾン水となって第１反応室１
７に下降流として送り込まれ、反応性の高いフミン酸等
の除去が行われた後に、越流式の第１反応室１７から第
２反応室１８に下降流として流入する。そして該第２反
応室１８で散気管３３から放散されるオゾンガスと上向
流式の接触が行われてから滞留室１９に流入して反応が
継続される。

【００４２】従って第２反応室１８と滞留室１９でオゾ
ンガスによる反応過程が再度繰り返されることになり、
オゾン接触による後期時の反応が高められ、反応性の低
い物質の除去効果が向上するとともに被処理水３０の酸
化反応が促進されて難分解性物質が分解されるという作
用が得られる。

【００４３】次に図３，図４で述べた液流量／オゾンガ
ス流量の比である（Ｌ／Ｇ）比制御の実際を説明する。
一般に溶存オゾン濃度一定制御は、溶存オゾン濃度コン
トローラで溶存オゾン濃度と溶存オゾン濃度設定値に基
づいてＰＩＤ制御により注入オゾン濃度目標値を算出す
る方法で行われており、注入オゾン濃度コントローラは
ＰＩＤ制御により注入オゾン濃度目標値と注入オゾン濃
度によりオゾン発生装置を駆動するための電力値を算出
する。そしてオゾン発生装置に対する一定送風量による
制御を実施して溶存オゾン濃度の制御を行っている。

【００４４】本実施例における（Ｌ／Ｇ）制御は、下方
注入方式における液流量／オゾンガス流量の比（Ｌ／
Ｇ）比と水温とを操作因子としている。図６はオゾン注
入率が１（ｍｇ／ｌ）における溶存オゾン濃度（ｍｇ／
ｌ）と（Ｌ／Ｇ）比の関係を示すグラフである。

【００４５】図６によれば、（Ｌ／Ｇ）比が大きくなる
と処理水中の溶存オゾン濃度は増加し、逆に（Ｌ／Ｇ）
比を小さくなると処理水中の溶存オゾン濃度は減少す
る。又、溶存オゾンの溶解度は水温によって大きく変化
する。例えば発生オゾン濃度Ｙ（ｇ／ｍ³）と水が接触
した場合には、水中の溶存オゾン濃度Ｃ（ｇ／ｍ³）は Ｃ（ｇ／ｍ³） ＝ Ｋ・Ｙ（ｇ／ｍ³） ・・・・・・・・・・・・・・・（１） 式によって計算することができる。（１）式の定数Ｋは
圧力と温度に依存する値であるが、通常は大気圧で扱わ
れることが多いため、大気圧一定のもとでの温度との関
係から実験に基づいて下記の（２）式が与えられている
（田畑則一：水道協会誌，482,16,1974による）。

【００４６】 Ｋ＝0.604×(1＋ｔ/273)／1＋0.063ｔ ・・・・・・・・・・・・・・・（２） ここでｔは温度（℃）である。

【００４７】上記（１）（２）式から発生オゾン濃度２
０（ｇ／ｍ³）の時の水温と溶存オゾン濃度の関係は表
１のようになる。

【００４８】

【表１】

【００４９】表１に示したように水温の変動により溶存
オゾン濃度も変化し、従って低水温の冬季と高水温の夏
季での一定送風量による溶存オゾン濃度制御では、オゾ
ン発生装置の負荷も大きく変動してしまうことが分か
る。

【００５０】この対策として（Ｌ／Ｇ）の操作指標を水
温にすると、図７に示したグラフが得られる。図７は
（Ｌ／Ｇ）比と水温の関係を示すものであって、（Ｌ／
Ｇ）比の大きさは水温によっても異なり、水温が２０℃
の時の（Ｌ／Ｇ）比は２５、水温が１０℃の時の（Ｌ／
Ｇ）比は１０である。

【００５１】従って低水温期には（Ｌ／Ｇ）比を小さく
し、高水温期には（Ｌ／Ｇ）比を大きくするように制御
する。即ち、低水温期には溶存オゾンが高水温期に較べ
て溶解しやすいため、発生オゾン濃度は低くてもよい
が、溶存している除去対象物質との反応性は低くなるた
めに送気量を多くすることで気液接触効果をたかめる。
逆に高水温期の場合には溶存オゾンは低水温期に較べて
溶解しにくいため、発生オゾン濃度は高めに作用し、溶
存している除去対象物質との反応性は高くなるため、送
気量は少なくても良い。（Ｌ／Ｇ）比の変更は送気する
ガス風量を変えることによって実施することができる。

【００５２】これは昼夜の温度変化に対しても同様の制
御が可能であり、夜間の低温時には発生オゾン濃度を低
くすることによって排オゾン濃度が低くなり、排オゾン
処理に要するコストを下げて経済性の面でも有利であ
る。

【００５３】図８は上記第１実施例（図１に示した構
成）における制御の実際を示す概要図である。図中の４
１はオゾン接触槽１１の滞留室１９に配備された溶存オ
ゾン濃度計、４２は同温度計、４３はオゾン流量計、４
４は注入オゾン濃度計、４５は被処理水の流量計であ
る。又、４６は被処理水の貯留水槽、４７はオゾン処理
水槽、４８は溶存オゾン濃度コントローラ、４９は注入
オゾン濃度コントローラ、５０は温度／ガス流量演算コ
ントローラ、５１はガスフローコントローラ、２５はオ
ゾン発生装置である。温度計４２は側温抵抗体を使用す
る。

【００５４】かかる制御の実際を説明すると、先ずオゾ
ン接触槽１１の滞留室１９に配備された溶存オゾン濃度
計４１の計測値が溶存オゾン濃度コントローラ４８に入
力されると、この溶存オゾン濃度コントローラ４８は入
力された溶存オゾン濃度値と予め決定した溶存オゾン濃
度設定値５２から注入オゾン濃度目標値５３を算出して
注入オゾン濃度コントローラ４９に出力する。

【００５５】注入オゾン濃度コントローラ４９は、入力
された注入オゾン濃度目標値５３と注入オゾン濃度計４
４で計測された実際の注入オゾン濃度からオゾン発生装
置２５の駆動用電力値５４を算出してオゾン発生装置２
５に出力する。

【００５６】又、前記滞留室１９に配備された温度計４
２の計測値が温度／ガス流量演算コントローラ５０に入
力されると、この温度／ガス流量演算コントローラ５０
でガス流量目標値５５を算出してガスフローコントロー
ラ５１に出力する。ガスフローコントローラ５１は、ガ
ス流量目標値５５とオゾン流量計４３の計測値からガス
流量値５６を算出してオゾン発生装置２５に出力する。

【００５７】従ってオゾン発生装置２５は、電力値５４
とガス流量値５６の各入力信号に基づいて駆動制御され
るが、この電力制御とガス流量制御とは各々独立したル
ープとして構成されており、時定数は水温の変化の方が
溶存オゾン濃度の変化よりもはるかに遅いため、相互干
渉を受けることがない。

【００５８】図９は上記第２実施例（図５に示した構
成）における制御の実際を示す概要図である。この例で
は図８に示した各計測機器及びコントローラ等の同一の
構成部分に同一の符号を付してあり、動作も基本的に同
一であるが、第２実施例では前記したようにオゾン接触
槽１１の第２反応室１８の底壁近傍に散気管３３が配置
され、オゾン発生装置２５のガス放出管２６から分岐し
たガス放出管２６ａの他端部が上記散気管３３に接続さ
れている。このガス放出管２６ａの中途部に開閉度調整
可能なバルブ６０が配備されている。バルブ６０として
は電動バルブもしくはエアバルブが採用される。

【００５９】かかる制御例によれば、オゾン発生装置２
５に対する電力制御は前記例と同一であるが、ガス流量
制御として滞留室１９に配備された温度計４２の計測値
が温度／ガス流量演算コントローラ５０に入力されてガ
ス流量目標値５５を算出してガスフローコントローラ５
１に出力されると、ガスフローコントローラ５１はガス
流量目標値５５とオゾン流量計４３の計測値からガス流
量値５６を算出し、このガス流量値５６をバルブ６０に
出力して該バルブ６０の開閉度を制御する。

【００６０】この制御例の場合には、冬季等の低水温期
にはオゾンガスのメイン流路であるキャピラリー散気部
２１への流量を増加して（Ｌ／Ｇ）比を小さくし、高水
温期にはメイン流路のガス流量を減少して（Ｌ／Ｇ）比
を大きくし、且つバルブ６０の開度を大きくして第２反
応室１８の底壁近傍に配置された散気管３３へのオゾン
流量を高めるように制御することが動作上の特徴となっ
ている。

【００６１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる下方注入式多段型オゾン接触槽とその制御方法によ
れば、被処理水を流入管の中途部に設けたキャピラリー
散気部中のオゾンガスインジェクター部で注入されたオ
ゾンガスと混合して高溶存オゾン水とした後、オゾン接
触槽の第１反応室に下降流として送り込んで接触効率を
高め、この被処理水をオゾン接触槽を構成する越流式の
第１反応室から第２反応室及び滞留室に順次送り込んで
所定の滞留時間を経てからオゾン処理水として流出する
ことができる。請求項２記載のオゾン接触槽では、上記
の作用に加えて第２反応室でオゾンガスと被処理水とを
上向流式の接触を行うことにより、オゾンガスによる反
応過程が繰り返されてオゾン接触による後期時の反応を
高め、反応性の低い物質の除去効果の向上と被処理水の
酸化反応を促進して難分解性物質の分解を行うことがで
きる。

【００６２】従って被処理水に対するオゾン反応の初期
時には、下方注入方式に基づいて拡散効率を充分に高め
て反応性の高い物質の除去を行うことができるととも
に、オゾン反応の後期時には十分な反応を得るために下
向流部の反応と滞留室による滞留時間を確保して、反応
性の低い物質の除去を行うことができる。

【００６３】本発明では従来のＵチューブ反応槽のよう
に２０〜３０メートルの長さに形成しなくてもよいの
で、装置の大型化を伴わずに被処理水に対するオゾンガ
スの吸収効率を高めることができる。更にオゾンガスに
よって酸化された鉄とかマンガンの付着による目詰まり
等に伴う経時的な吸収効率低下現象を防止することがで
きる。

【００６４】更にＵチューブ型オゾン反応槽のように施
設の建設工事が複雑になるという問題もなく、建設コス
トの低廉化がはかれるとともに、反応槽内に貯留される
堆積物の除去とか槽内の清掃を簡便に行うことが可能と
なり、しかも反応槽の底部近傍で障害が発生しても直ち
に処置することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる下方注入式多段型オゾン接触槽
の第１実施例を全体的に示す概略図。

【図２】図１の要部を部分的に示す拡大図。

【図３】図１の接触槽における槽内滞留時間と溶存オゾ
ン濃度の相関図。

【図４】図１の接触槽における槽内滞留時間と被処理水
中のフミン酸除去比の相関図。

【図５】本発明の第２実施例を全体的に示す概略図。

【図６】オゾン注入率を一定にした場合の溶存オゾン濃
度と液流量／オゾンガス流量（Ｌ／Ｇ）比の関係を示す
グラフ。

【図７】（Ｌ／Ｇ）比と水温の関係を示すグラフ。

【図８】本発明の第１実施例における制御の実際を示す
概要図。

【図９】本発明の第２実施例における制御の実際を示す
概要図。

【図１０】通常の散気管型オゾン反応槽の一例を示す要
部断面図。

【図１１】通常のＵチューブ型オゾン接触槽の構造を示
す概略図。

【符号の説明】 １１…オゾン接触槽 １７…第１反応室 １８…第２反応室 １９…滞留室 ２０…流入管 ２１…キャピラリー散気部 ２２…オゾンガスインジェクター部 ２３…注入ノズル ２５…オゾン発生装置 ２６，２６ａ…ガス放出管 ３０…被処理水 ３１…オゾン処理水 ３３…散気管 ４１…溶存オゾン濃度計 ４２…温度計 ４３…オゾン流量計 ４４…注入オゾン濃度計 ４５…被処理水の流量計 ４６…貯留水槽 ４７…オゾン処理水槽 ４８…溶存オゾン濃度コントローラ ４９…注入オゾン濃度コントローラ ５０…温度／ガス流量演算コントローラ ５１…ガスフローコントローラ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オゾン接触槽の内方を、気相部が分離さ
   れているとともに液相部が相互に連通された越流式の第
   １反応室、第２反応室及び滞留室に区画する一方、上記
   オゾン接触槽に送り込まれる被処理水の流入管の中途部
   に、この流入管の管径を部分的に小径に絞ったオゾンガ
   スインジェクター部が形成されたキャピラリー散気部を
   設け、該流入管の先端開口部をオゾン接触槽内の前記第
   １反応室の底壁に対向する近傍位置にまで導入したこと
   を特徴とする下方注入式多段型オゾン接触槽。
2. 【請求項２】 オゾン接触槽の内方を、気相部が分離さ
   れているとともに液相部が相互に連通された越流式の第
   １反応室、第２反応室及び滞留室に区画する一方、上記
   オゾン接触槽に送り込まれる被処理水の流入管の中途部
   に、この流入管の管径を部分的に小径に絞ったオゾンガ
   スインジェクター部が形成されたキャピラリー散気部を
   設け、上記第２反応室の底壁近傍に散気管を配置し、前
   記流入管の先端開口部をオゾン接触槽内の前記第１反応
   室の底壁に対向する近傍位置にまで導入するとともに、
   オゾン発生装置のガス放出管から分岐したガス放出管を
   上記散気管に接続したことを特徴とする下方注入式多段
   型オゾン接触槽。
3. 【請求項３】 オゾン接触槽の内方を、気相部が分離さ
   れているとともに液相部が相互に連通された越流式の第
   １反応室、第２反応室及び滞留室に区画する一方、上記
   オゾン接触槽に送り込まれる被処理水の流入管の中途部
   に、この流入管の管径を部分的に小径に絞ったオゾンガ
   スインジェクター部が形成されたキャピラリー散気部を
   設け、該流入管の先端開口部をオゾン接触槽内の前記第
   １反応室の底壁に対向する近傍位置にまで導入する一
   方、上記オゾン接触槽の滞留室に溶存オゾン濃度計を配
   備するとともにオゾン発生装置のガス放出管に注入オゾ
   ン濃度計を配備して、上記溶存オゾン濃度計の計測値と
   予め決定された溶存オゾン濃度設定値に基づいて、溶存
   オゾン濃度コントローラにより注入オゾン濃度目標値を
   算出してから注入オゾン濃度コントローラに出力し、こ
   の注入オゾン濃度コントローラは入力された注入オゾン
   濃度目標値と注入オゾン濃度計で計測された実際の注入
   オゾン濃度からオゾン発生装置の駆動制御用の電力値を
   算出することを特徴とする下方注入式多段型オゾン接触
   槽の制御方法。
4. 【請求項４】 オゾン接触槽の内方を、気相部が分離さ
   れているとともに液相部が相互に連通された越流式の第
   １反応室、第２反応室及び滞留室に区画する一方、上記
   オゾン接触槽に送り込まれる被処理水の流入管の中途部
   に、この流入管の管径を部分的に小径に絞ったオゾンガ
   スインジェクター部が形成されたキャピラリー散気部を
   設け、該流入管の先端開口部をオゾン接触槽内の前記第
   １反応室の底壁に対向する近傍位置にまで導入する一
   方、上記オゾン接触槽の滞留室に温度計を配備するとと
   もにしてオゾン発生装置のガス放出管にオゾン流量計を
   配備し、上記温度計の計測値に基づいて温度／ガス流量
   演算コントローラによりガス流量目標値を算出してガス
   フローコントローラに出力し、このガスフローコントロ
   ーラは入力されたガス流量目標値とオゾン流量計の計測
   値からガス流量値を算出してオゾン発生装置に出力する
   ことを特徴とする下方注入式多段型オゾン接触槽の制御
   方法。
5. 【請求項５】 オゾン接触槽の内方を、気相部が分離さ
   れているとともに液相部が相互に連通された越流式の第
   １反応室、第２反応室及び滞留室に区画する一方、上記
   オゾン接触槽に送り込まれる被処理水の流入管の中途部
   に、この流入管の管径を部分的に小径に絞ったオゾンガ
   スインジェクター部が形成されたキャピラリー散気部を
   設け、上記第２反応室の底壁近傍に散気管を配置し、前
   記流入管の先端開口部をオゾン接触槽内の前記第１反応
   室の底壁に対向する近傍位置にまで導入するとともに、
   オゾン発生装置のガス放出管から分岐したガス放出管を
   上記散気管に接続する一方、上記オゾン接触槽の滞留室
   に温度計を配備するとともにオゾン発生装置のガス放出
   管にオゾン流量計を配備し、上記分岐したガス放出管の
   中途部に開閉度調整可能なバルブを配備して、上記温度
   計の計測値に基づいて温度／ガス流量演算コントローラ
   によりガス流量目標値を算出してガスフローコントロー
   ラに出力し、このガスフローコントローラは入力された
   ガス流量目標値とオゾン流量計の計測値からガス流量値
   を算出して、上記バルブの開閉度を制御することを特徴
   とする下方注入式多段型オゾン接触槽の制御方法。
6. 【請求項６】 被処理水の低水温期にはオゾンガスのメ
   イン流路であるキャピラリー散気部への流量を増加し
   て、液流量／オゾンガス流量の比を小さくし、被処理水
   の高水温期にはメイン流路のガス流量を減少して液流量
   ／オゾンガス流量の比を大きくし、且つ第２反応室の底
   壁近傍に配置された散気管へのオゾン流量を高めるよう
   に制御することを特徴とする請求項５記載の下方注入式
   多段型オゾン接触槽の制御方法。