JPH09206769A - 下方注入式オゾン処理装置 - Google Patents

下方注入式オゾン処理装置

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JPH09206769A
JPH09206769A JP1857596A JP1857596A JPH09206769A JP H09206769 A JPH09206769 A JP H09206769A JP 1857596 A JP1857596 A JP 1857596A JP 1857596 A JP1857596 A JP 1857596A JP H09206769 A JPH09206769 A JP H09206769A
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康弘 加藤
Takayuki Morioka
崇行 森岡
Ryutaro Takahashi
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Abstract

(57)【要約】 【課題】被処理水の流量変動に係わらず気液混合された
被処理水流速を一定範囲内に維持して処理性能の安定し
た下方注入式オゾン処理装置を提供する。 【解決手段】オゾンガスが被処理水中に散気され且つ所
定流量以下の被処理水が内部を下降通流する第一の流路
８と９、所定流量を越えた被処理水が内部を下降通流す
る第二の流路１１、第一の流路と第二の流路をそれぞれ
下降通流した被処理水が合流して内部を上昇通流する第
三の流路５、第一の流路の頂部から第二の流路の頂部に
被処理水が溢流する第一の溢流部１０、第三の流路を通
流した被処理水が溢流し且つ第一の溢流部に比し水頭の
小さい第二の溢流部１３を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、オゾンの持つ酸
化作用を利用して被処理水の殺菌、脱臭、有機物などの
酸化を行うオゾン処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、オゾンがフッ素に次いで強力な酸
化力を有するという特長を利用して、オゾンを水中に散
気することにより殺菌、脱色、脱臭、有機物もしくは無
機物の酸化除去等を行う水処理が広く行われている。特
に都市近郊の水道では、取水源に起因する異臭味の被害
が広がっており、先に述べたオゾンの持つ強力な酸化力
はこの異臭味除去に大きな効果を発揮することから、オ
ゾン及び活性炭を用いた高度処理の導入が進められてい
る。
【０００３】このようなオゾンとオゾンによって処理さ
れる被処理水とを反応させるオゾン処理装置は、電気エ
ネルギーからオゾンを発生させるオゾン発生装置、被処
理水を供給する送水ポンプ、反応を進行させる反応槽、
反応槽から未反応のまま排出される排オゾンを分解する
排オゾン処理設備から構成されており、接触方式として
は一般的に反応槽下部からオゾンを気泡として吹出させ
る気泡塔方式がよく用いられている。最近では殆どの処
理装置が気泡塔内において、被処理水を頂部から供給し
オゾンガスと対向させる向流接触方式を用いており、大
規模な浄水場等では、向流接触池を複数直列に接続し
た、横流式向流多段接触池が用いられている。
【０００４】これらのオゾン処理装置は、被処理水に対
して酸化反応を十分に行うだけの接触時間を必要とす
る。そのために処理水量が大きい場合には容積の大きな
オゾン接触池が必要になり、多くの給水人口を抱える都
市近郊部の浄水場等に導入する場合には、より大規模な
設備が必要になってしまう。大規模な設備は、経済性の
観点から好ましくなく、オゾンによる処理装置の導入を
阻む大きな要因となってしまうので、オゾン反応槽には
高いオゾン吸収率および十分な除去効率が求められる。
【０００５】ここでオゾン吸収率とは注入したオゾンガ
スのうち、反応槽内で被処理水に溶解、あるいは分解・
消費されたオゾンの割合であり下式で表される。 オゾン吸収率(%)＝( 注入オゾンガス濃度−排オゾンガ
ス濃度) ÷注入オゾンガス濃度×100 また除去効率とは反応槽内で分解除去される被処理水中
の水質汚濁物質の割合であって下式で表される。代表的
な水質汚濁物質として臭気物質などが挙げられる。 除去効率(%)＝( 流入汚濁物質濃度−流出汚濁物質濃度)
÷流入汚濁物質濃度×100 一般的にこのオゾン吸収率及び除去効率が高い程、オゾ
ン反応槽の処理効率は良いとされる。
【０００６】またオゾンが水中に溶解する際のオゾン移
動量は、総括物質移動容量係数 (KLaと表記される)
と、水中の飽和オゾン濃度および溶存しているオゾン濃
度の差( 濃度勾配) が主な要因となる。この飽和オゾン
濃度はガス中のオゾン濃度とオゾン分配係数に依存する
ことがわかっている。そこで反応槽の水深圧を利用して
オゾン溶解効率を高めるという観点から反応槽水深はで
きるだけ深く取るのが望ましいが、先述の向流接触方式
では反応槽水深圧に対抗してガスを吹き込まなくてはな
らないことから実際の反応槽水深は６m が限界であっ
た。
【０００７】そこで考え出されたのが下方注入式オゾン
処理装置である。図３は従来の下方注入式オゾン処理装
置を示す模式図である。この下方注入式オゾン処理装置
は反応槽上部の導入口１より被処理水を導入し同時にオ
ゾン発生装置２で発生させたオゾンガスをオゾン散気装
置３を介して導入する。被処理水はオゾンガスとの混合
流となり下降溶解部４を流下する。次に底部で接続され
た上昇部５Ａを経て排出口６より反応槽外に送水され
る。注入されたオゾンガスのうち未反応のものは排オゾ
ン処理設備７により分解されて大気中に放出される。
【０００８】この下方注入式オゾン処理装置では、被処
理水とオゾンガスが頂部より同時に導入されるため水深
圧に対抗してガスを吹込む必要がなく向流式接触方式よ
りも深い水深をもつ反応槽の設計が可能である。またオ
ゾンの溶解速度が速いためオゾン吸収率は95％以上、有
機物除去効率は75% 以上を示し向流式反応槽の性能を大
きく上回っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら下方注入
式オゾン処理装置はその構造上、気液混合の下降流を安
定的に保つ必要がありその運転条件、特に被処理水流量
及びオゾンガス流量には制約が生ずる。具体的には下降
管内の被処理水流速（＝下降管断面積方向の被処理水線
速度）は45cm/s以上に保つ必要があり、また被処理水流
量とオゾンガス流量の比( 被処理水流量÷オゾンガス流
量) は20以上に保つ必要がある。この範囲を外れると下
降管内で気泡の塊が生じ期待通りの処理性能が得られな
い。
【００１０】日本国内の浄水場では一般的に季節的な被
処理水流量の変動が激しいのが実情である。そのために
下方注入式オゾン処理装置を国内の浄水場等に適用する
には、被処理水の流量変動に対応し常に安定して下降管
内の被処理水流速を一定範囲内に維持する手法を確立す
る必要がある。また一般に下降溶解部は管径を細く設計
するため損失水頭の増加を招きやすい。そのため下降流
速確保のための補助動力として被処理水供給ポンプを設
置する場合もある。これは現在自然流下によって運転し
ている横流式接触池に比べて動力費増となりやすい。
【００１１】この発明は上述の点に鑑みてなされその目
的は被処理水の流量変動に係わらず気液混合された被処
理水流速を一定範囲内に維持して処理性能の安定した下
方注入式オゾン処理装置を提供することにある。また他
の目的は被処理水供給ポンプを下方注入式オゾン処理装
置に設置する場合にポンプ動力費を軽減することが可能
な下方注入式オゾン処理装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上述の目的は第一の発明
によれば第一の流路と、第二の流路と、第三の流路と、
第一の溢流部と、第二の溢流部を有し、第一の流路は所
定流量以下の被処理水が内部を下降通流するもので、下
降通流の途次でオゾンガスが被処理水中に散気され、第
二の流路は所定流量を越えた被処理水が内部を下降通流
するものであり、第一の流路と第二の流路はそれぞれの
底部において相互に結合され、第三の流路は第一の流路
と第二の流路をそれぞれ下降通流した被処理水が合流し
て内部を上昇通流するものであり、第一の溢流部は第一
の流路の頂部から第二の流路の頂部に被処理水が溢流す
るものであり、第二の溢流部は第三の流路を通流した被
処理水が溢流するもので、第二の溢流部の水頭は第一の
溢流部の水頭に比し小さいものであるとすることにより
達成される。
【００１３】第二の発明によれは第一の発明において、
第一と第二の流路は頂部が被処理水の流入渠であり、第
一の流路の流入渠の底部には被処理水の通流管が接続さ
れるとすることが有効である。第三の発明によれば第二
の発明において通流管上にポンプが配置されるとするこ
とが有効である。
【００１４】被処理水の最小流量が前記所定流量を上回
るときは、第一の溢流部の水頭は第二の溢流部の水頭よ
り大きく且つその差は一定であるから第一の流路には常
に前記所定流量の被処理水が下降通流する。下降通流の
途次で被処理水中に散気されたオゾンガスは第一の流路
を下降通流して最も水圧の大きな第一の流路の底部に到
達したときに被処理水中への溶解度が最大になる。
【００１５】第一の溢流部を溢流した被処理水は第三の
流路を上昇通流する際に第一の流路を下降通流した被処
理水と混合して第一の被処理水中の溶解オゾンガスと反
応する。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の実施例に係る下
方注入式オゾン処理装置を示す配置図である。被処理水
は導入口１より系内に導入され、このうち被処理水の最
小流量は第一の流路である頂部の流入渠と、同じく第一
の流路である流入口８と、さらに同じく第一の流路であ
る通流管９を下降通流する。最小流量を越える被処理水
は第一の溢流部１０を介して第二の流路１１に流入し下
降通流する。第二の流路の頂部は被処理水の流入渠とな
っている。第一の流路である通流管９内を流れる被処理
水にはオゾン散気装置３からのオゾンガスが散気され
る。第一の流路である通流管９内を流れる気液混合され
た被処理水と第二の流路１１を流れる被処理水は合流点
１２で合流し、第三の流路５を上昇通流して第二の溢流
部１３を経由して仕切り板１５のある滞留槽１４内を通
流し排出口６より排出される。
【００１７】第一の流路である通流管９内の被処理水の
流速は、第一の溢流部の水頭と第二の溢流部の水頭の差
により一定に維持される。従って予め想定される最小処
理水量に基いて、第一の溢流部と第二の溢流部の水頭
差、通流管９の管径、第二の流路１１への配分流量を設
計しておけば、被処理水量が増加してもその増加分は全
て第二の流路へ流れ、通流管９内の流量は一定に維持さ
れる。
【００１８】滞留槽１４内には図に示したように、仕切
り板１５を設置し、上下迂流構造にすれば滞留槽１４内
の水の流れが均一になり、短絡流の発生が抑止される。
また滞留槽１４の滞留時間は、有機物等の分解反応を進
行させるだけの時間が必要であり例えば臭気物質等の除
去を目的とした場合は、約10〜20分に設定される。被処
理水に注入されたオゾンガスのうち未反応のものは第一
の流路５の上部において気液分離され、排オゾン処理設
備７により分解されて系外に放出される。
【００１９】通流管９内の流量が水頭差のみで維持でき
ない場合は補助動力として被処理水供給ポンプ１６が設
置される。第一と第二の流路は頂部が被処理水の流入渠
であり、第一の流路の流入渠の底部に被処理水の通流管
が接続されると、被処理水の通流管内にオゾンガスを散
気することができて第一の溢流部における被処理水の溢
流と、第一の流路内でのオゾンガスの被処理水への溶解
が効率良く進む。
【００２０】図２はこの発明の異なる実施例に係る下方
注入式オゾン処理装置を示す配置図である。被処理水供
給ポンプ１６が通流管９上に設置される。通流管上にポ
ンプが配置されると被処理水の下降通流方向に補助動力
が加わるので動力費の増加が少なくなる。
【００２１】
【発明の効果】この発明によれば所定流量以下の被処理
水を一定の水頭差の下で第一の流路を下降通流させ、所
定流量を越えた被処理水は第二の流路を下降通流させる
ので、最小の被処理水流量が前記所定流量を上回るとき
は、被処理水に流量変動があっても第一の流路には常に
前記所定流量の被処理水が流れ、気液混合された被処理
水流速を一定範囲内に維持してオゾン処理の安定した下
方注入式オゾン処理装置が得られる。
【００２２】通流管上にポンプが配置されると被処理水
の下降通流方向に補助動力が加わるために補助動力が低
減され従来にない高効率のオゾン処理システムが得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例に係る下方注入式オゾン処理
装置を示す配置図
【図２】この発明の異なる実施例に係る下方注入式オゾ
ン処理装置を示す配置図
【図３】従来の下方注入式オゾン処理装置を示す模式図
【符号の説明】
１ 導入口 ２ オゾン発生装置 ３ オゾン散気装置 ４ 下降溶解部 ５Ａ 上昇部 ５ 第三の流路 ６ 排出口 ７ 排オゾン処理装置 ８ 第一の流路（流入口） ９ 第一の流路（通流管） １０ 第一の溢流部 １１ 第二の流路 １２ 合流点 １３ 第二の溢流部 １４ 滞留槽 １５ 仕切り板 １６ ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０２Ｆ 1/50 ５４０ Ｃ０２Ｆ 1/50 ５４０Ａ ５５０ ５５０Ｈ 1/58 1/58 Ａ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第一の流路と、第二の流路と、第三の流路
    と、第一の溢流部と、第二の溢流部を有し、 第一の流路は所定流量以下の被処理水が内部を下降通流
    するもので、下降通流の途次でオゾンガスが被処理水中
    に散気され、 第二の流路は所定流量を越えた被処理水が内部を下降通
    流するものであり、 第一の流路と第二の流路はそれぞれの底部において相互
    に結合され、 第三の流路は第一の流路と第二の流路をそれぞれ下降通
    流した被処理水が合流して内部を上昇通流するものであ
    り、 第一の溢流部は第一の流路の頂部から第二の流路の頂部
    に被処理水が溢流するものであり、 第二の溢流部は第三の流路を通流した被処理水が溢流す
    るもので、第二の溢流部の水頭は第一の溢流部の水頭に
    比し小さいものであることを特徴とする下方注入式オゾ
    ン処理装置。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の下方注入式オゾン処理装
    置において、第一と第二の流路は頂部が被処理水の流入
    渠であり、第一の流路の流入渠の底部には被処理水の通
    流管が接続されてなることを特徴とする下方注入式オゾ
    ン処理装置。
  3. 【請求項３】請求項２に記載の下方注入式オゾン処理装
    置において、通流管上にポンプが配置されてなることを
    特徴とする下方注入式オゾン処理装置。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003094039A (ja) * 2001-09-25 2003-04-02 Fuji Clean Kogyo Kk 排水処理装置および排水処理方法
KR100760559B1 (ko) * 2005-12-13 2007-10-04 주식회사 에스에프에이 오존수 제조장치
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CN113173636A (zh) * 2021-05-10 2021-07-27 天津市生态环境科学研究院(天津市环境规划院、天津市低碳发展研究中心) 一种臭氧循环氧化反应处理***及处理方法

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