(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下水道オゾン殺菌処理装置において、
原水を吸い込む一次吸込口と、
前記一次吸込口に原水が吸い込まれるようにするための一次ポンプと一次管路でなる一次原水供給装置と、
一側からオゾンが吸い込まれ、他側からは吸い込まれたオゾンを排出させる一次真空管と、
前記一次原水供給装置と一次真空管とに繋がれて前記原水を前記オゾンに噴射する一次イジェクタと、
前記一次イジェクタで混合されたオゾン水を前記一次管路に噴射する一次臨界管と、
上部と側面とが前記一次臨界管の外部を覆い、下部が水路方向に延びている一次曝気筒と、
前記一次曝気筒の上部に位置し、前記一次臨界管を通過しながら溶解しない前記オゾンを捕集する一次気体滞留タンクと、
前記原水を吸い込む二次吸込口と、
前記二次吸込口への原水吸い込みを手伝う二次ポンプと二次管路とでなる二次原水供給装置と、
前記一次気体滞留タンクに繋がれた一側からオゾンが吸い込まれ、他側からは吸い込まれたオゾンを排出させる二次真空管と、
前記二次原水供給装置と二次真空管とに繋がれ、前記原水を前記オゾンに噴射する二次イジェクタと、
前記二次イジェクタで混合されたオゾン水を前記管路に噴射する二次臨界管と、
上部と側面とが前記二次臨界管の外部を覆い、下部が前記水路方向に延びている二次曝気筒と、
前記二次曝気筒の上部に位置し、前記二次臨界管を通過しながら溶解しない前記オゾンを捕集する二次気体滞留タンクとを含むことを特徴とする、上下水道オゾン殺菌処理装置。
【請求項２】
上下水道オゾン殺菌処理装置において、
水路の一側に形成されて流れ込む原水を流れ込み部と排出部とで遮断する一次遮水部材と、
前記水路の流れ込み部で前記水路に流れ込んだ原水を吸い込む一次吸込口と、
前記一次吸込口に原水が吸い込まれるようにするための一次ポンプと一次管路とでなる一次原水供給装置と、
一側からオゾンが吸い込まれ、他側からは吸い込まれたオゾンを排出させる一次真空管と、
前記一次原水供給装置と一次真空管とに繋がれ、吸い込まれる前記原水を前記オゾンに噴射して混合する一次イジェクタと、
前記一次真空管に吸い込まれた前記オゾンと前記一次イジェクタから噴射された原水とを混合し、前記水路の排出部に噴射する一次臨界管と、
上部と側面とが前記一次臨界管の外部を覆い、下部が前記水路方向に延びている一次曝気筒と、
前記一次臨界管の下部を覆う「Ｕ」字形の一次水受けと、
前記一次曝気筒の上部に位置し、前記一次臨界管を通過しながら溶解しない前記オゾンを捕集する一次気体滞留タンクと、
前記水路の流れ込み部に位置し、前記原水を吸い込む二次吸込口と、
前記第２の吸込口に原水が吸い込まれるようにするための二次ポンプと二次管路とでなる二次原水供給装置と、
一次気体滞留タンクに繋がれた一側からオゾンが吸い込まれ、他側からは吸い込まれたオゾンを供給させる二次真空管と、
前記二次原水供給装置と二次真空管とに繋がれ、前記原水を前記オゾンに噴射し、混合させる二次イジェクタと、
前記二次イジェクタで混合されたオゾン水を混合して前記水路の流れ込み部に噴射する二次臨界管と、
上部と側面とが前記二次臨界管の外部を覆い、下部が前記水路方向に延びている二次曝気筒と、
前記一次臨界管の下部を覆う「Ｕ」字形の二次水受けと、
前記二次曝気筒の上部に位置し、前記二次臨界管を通過しながら溶解しない前記オゾンを捕集する二次気体滞留タンクとを含むことを特徴とする、上下水道オゾン殺菌処理装置。
【請求項３】
前記一次イジェクタまたは前記二次イジェクタの一側には、前記一次真空管または前記二次真空管を介して吸い込まれるオゾンの正圧と、前記一次管路または前記二次管路を介して流れ込む原水の負圧とを特定する一次または二次正・負圧測定器が設けられたことを特徴とする、請求項１また２に記載の上下水道オゾン殺菌処理装置。
【請求項４】
前記一次管路および前記二次管路の一側に、それぞれ一次および二次水圧ゲージが設けられたことを特徴とする、請求項１または２に記載の上下水道オゾン殺菌処理装置。
【請求項５】
前記一次水圧ゲージの一側には、前記水圧ゲージの設定範囲を離脱する場合にシステムの作動を中断させるセンサーが設けられたことを特徴とする、請求項１または２に記載の上下水道オゾン殺菌処理装置。
【請求項６】
更に、前記一次臨界管に排出された処理水が混じるように手伝うスタティックミキサーを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の上下水道オゾン殺菌処理装置。
【請求項７】
更に、前記排出部の一側に形成されて所定高さ以上の排水のみが外部に放出されるようにする二次遮水部材を含むことを特徴とする、請求項２に記載の上下水道オゾン殺菌処理装置。
【請求項８】
オゾン発生器から発生したオゾンで上下水道の原水を殺菌するオゾン殺菌処理方法において、
一次遮水部材によって分離された流れ込み部に原水が流れ込んだとき、流れ込んだ原水を一次吸込口に吸い込んで一次イジェクタに排出させる第１の工程と、
前記一次イジェクタを通過する原水の圧力と、前記オゾン発生器から吸い込まれるオゾンの圧力とを調節し、前記原水が瞬間的に臨界条件でキャビテーションを引き起こして爆発し、オゾンに原水が噴射される過程を繰り返して行ってオゾン水を生成する第２の工程と、
前記一次イジェクタで原水とオゾンとが混合されたオゾン水を一次臨界管を介して一次遮水部材によって分離された排出部に放出し、一次臨界管から放出された排水に溶解しないオゾンを、上部と側面とが前記一次臨界管の外部を覆い、下部が水路方向に延びている一次曝気筒を介して一次気体滞留タンクに捕集する第３の工程と、
二次吸込口によって流れ込み部の原水を吸い込み、これを流速が速くなるように二次イジェクタに通過させ、一次気体滞留タンクからオゾンが二次真空管を介して吸い込まれる第４の工程と、
前記吸い込まれたオゾンに、二次イジェクタを通過した原水が、臨界条件において瞬間的にキャビテーションを引き起こしながら爆発し、オゾンに原水が噴射される過程を繰り返して行ってオゾン水を生成する第５の工程と、
前記二次イジェクタで原水とオゾンとが混合されたオゾン水を、二次臨界管を介して一次遮水部材によって分離された流れ込み部に放出する第６の工程とを含むことを特徴とする、上下水道オゾン殺菌処理方法。
【請求項９】
更に、前記二次臨界管から排出された排水に溶解しないオゾンを、上部と側面とが前記二次臨界管の外部を覆い、下部が水路方向に延びている二次曝気筒を介して二次気体滞留タンクに捕集し、捕集されたオゾンを活性炭が内蔵されているオゾン分解装置に通過させて取り除く第７の工程を含むことを特徴とする、請求項８に記載の上下水道オゾン殺菌処理方法。
【請求項１０】
更に、前記第２の工程および前記第５の工程のそれぞれの一次イジェクタおよび二次イジェクタに繋がれ、前記イジェクタに流れ込む原水の負圧と前記オゾンの正圧とを正・負圧測定器で測定して原水の吸込速度を調節可能な工程を含むことを特徴とする、請求項８または９に記載の上下水道オゾン殺菌処理方法。
【請求項１１】
前記第３の工程および第６の工程で一次および二次臨界管に排出される排水は、前記一次および二次臨界管の下部を覆うように設けられた「Ｕ」字形の１次および二次水受けに排出され、排水の一部が前記一次および二次臨界管に逆流し、前記排水と再び混合されることを特徴とする、請求項８に記載の上下水道オゾン殺菌処理方法。
【請求項１２】
オゾン発生器から発生したオゾンで上下水道の原水を殺菌するオゾン殺菌処理方法において、
上下水道や配水管路に処理対象の原水が流れると、流れ込んだ原水を吸込口に吸い込んでポンプにより一定の圧力に加圧して、イジェクタに排出させ、これによりオゾンを吸い込んだ状態で原水をイジェクタの縮小径部を通過させて流速を速くさせ、前記イジェクタを通過する原水の圧力と、前記オゾン発生器から吸い込まれるオゾンの圧力とで、前記原水に瞬間的にキャビテーションを引き起こさせて爆発させ、オゾンに原水を噴射させる過程を繰り返し、オゾン水を生成する工程と、
イジェクタで原水とオゾンとが混合されたオゾン水を、一次臨界管を介して排水を放出し、一次臨界管から放出された排水に溶解しないオゾンを上部と側面とが前記一次臨界管の外部を覆い、下部が水路方向に延びている一次気体滞留タンクに捕集する工程とを含むことを特徴とする上下水道オゾン殺菌処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上下水道オゾン殺菌処理方法および装置に関する。より詳細には、流体のキャビテーション（ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ）現象を利用し、これを繰り返して適用することによって残留オゾンを殆ど生成させないことで、残留オゾンの処理施設が要らない上下水道オゾン殺菌処理装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
オゾンは塩素より酸化力が格段に優れているだけでなく、酸化速度が速くて脱臭および殺菌を行った後は、残留物を残さないという長所を有している。一方、オゾン発生器から発生したオゾンを被処理水に效率的に接触させることは非常に重要な事である。被処理水とオゾンとを接触させるとき、その效率が落ちれば全工程の效率が落ちるようになり、このとき、水に吸収されないオゾンが大気中に排出されるので処理されないだけでなく、様々な環境問題も引き起こすので、接触時間、処理目的、エネルギー消費量などを綿密に検討して最適の接触方法が必要となり、これに対する分析的な研究が要求される。かかるオゾンと水との接触方法に対して、公知の技術としては、散気方式、加圧インジェクタ方式、ベンチュリー・インジェクタ方式などが挙げられる。
【０００３】
まず、散気方式とは、オゾンガス内のセラミックスまたはステンレスのようなオゾン性材質の多孔性散気管を介して水と接触する方式であって、気泡が水面に上昇しながら水中で溶解させ、上部に吐出された余剰オゾンを再利用する方法である。
【０００４】
次に、加圧インジェクタ方式とは、処理対象水とオゾンとを同時に加圧させて処理速度を速めるためのものであって、オゾンの残留效果が大きいので浄水殺菌用として用いられたり、接触槽を大きくできないプールなどの用水処理用として主に用いられる。
【０００５】
ベンチュリー・インジェクタ方式とは、ポンプによって圧力がかけられた状態で処理対象水をベンチュリー管を通過させながら負圧が発生することを利用してオゾンガスを吸い込み、気体と液体とが混合された状態で接触槽に送って圧力の低いオゾンガスを接触させるのに用いられるので、余剰のオゾンガスを熱分解または活性炭を通過させて分解する方法である。
【０００６】
上記した各方法は、水中にオゾンを投入する曝気式の形態を取っているが、ここで生成されるオゾン水の量は極めて少量であり、多量のオゾンは利用されず、そのまま大気中に排出されてしまうが、このような曝気式である場合、オゾンの３０％ないし６０％程度のみが水と混合され、オゾン水の生成後の余剰のオゾン処理装置が必要であった。また、大量のオゾン水を必要とする所では、使用するには適していないという短所がある。
【０００７】
本出願人が発明した特許文献１によると、オゾンの溶解效率を飛躍的に向上させる方法として、気体粒子を気体と液体とを撹拌して気泡が見えないような超臨界状態に達するようにする加圧タンクを組み合わせた新しい方式を取り入れ、家庭および事業所で消費者が所望する所定の濃度で使用し易くした。  
【０００８】
しかし、水分解型撹拌装置に対する別途の動力源が必要であり、前記撹拌装置による渦巻き現象によって溶解された気体が安定されず、圧力条件が満足ではない場合、オゾン気体がオゾン水から容易に離脱する問題点がある。
【０００９】
また、本出願人が発明した特許文献２によれば、水中にオゾンを投入する方法を脱皮し、オゾンガス上に水を噴射してオゾン水を生成する画期的な方法を提示した。
【００１０】
これを更に改良した本出願人の特許文献３では、混合溶解機の下端にノズルを設けて溶解を促進し、これを圧力タンクで加圧安定化して溶解率を上げると共に、以降、オゾン熱分解装置またはオゾン活性分解タンクを通じて残留オゾンガスを分解処理し、残留オゾン処理をする方法を公開している。
【００１１】
しかし、これらの方法は、オゾンを水と混合し、オゾンと混合された水を混合溶解機を通すようにした後、加圧タンクで再び反応させてオゾン水を作り、反応中に発生した未反応のオゾンを気体に分離して別途の残留オゾン処理をしなければならないという問題点がある。
【００１２】
更に、上記方式は汚染した水そのものを処理する方式であって、全ての汚染した水に対してオゾン処理をしてからその次の作業が行われるようにするものであり、全ての汚染した水に対して処理するためには莫大な電力が消費されるだけでなく、莫大な装置費用や維持費用なども必要となるという短所がある。
【００１３】
【特許文献１】韓国登録特許第０１３５４６０号
【特許文献２】韓国登録特許第０２４２４１３号
【特許文献３】韓国登録特許第０２９４７９３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために案出されたものであり、その目的は、環境分野の液体と気体（オゾン）とを溶解する方法において、流体のキャビテーション（ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ）現象を利用し、これを繰り返して適用することでオゾンの溶解效率が優れ、残留オゾンを殆ど生成しない上下水道オゾン殺菌処理方法および装置を提供することにある。
【００１５】
本発明の他の目的は、フッ素または塩素を用いた殺菌処理に比べ、より環境に親和的であり、既存のオゾンを利用した処理方式での費用問題なども画期的に解決できる、上下水道オゾン殺菌処理方法および装置を提供することにある。
【００１６】
本発明の更に他の目的は、原水に含有されている酸化物質や有機物質などの汚染物質に応じてオゾンの流れ込む量を調節し、吸い込まれるオゾン量を正確に調節し、オゾン処理時間を分単位から秒単位まで短縮し、オゾンをほぼ全て処理することによって残留オゾン処理施設が必要としない、オゾンに対する公害の誘発もない、上下水道オゾン殺菌処理方法および装置を提供することにある。
【００１７】
本発明の更に他の目的は、原水の速い速度によって発生する真空現象を用いてオゾンを吸い込むことで、従前の方法で用いたオゾンを供給するための圧縮機を必要としないオゾン殺菌処理方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明では、上下水道や廃水管路に処理対象の原水が流れると、これをポンプで一定の圧力に加圧して相当な速度になるようにし、オゾンを吸い込んだ状態で縮小径部を通過させて流速を非常に速くすると共に加圧させ、「キャビテーション」現象を引き起させ、オゾンが完全に混合されるようにする。
【００１９】
「キャビテーション」現象をより詳しく説明すれば次のとおりである。液体の気化は、液体の温度が上昇して液体が沸騰したり、或いは液体内の圧力が蒸気圧以下に低下して「キャビテーション」が発生するという２つの過程によって区別されるが、本発明は、後者の現象を応用している。すなわち、流体の速力が増加すると、流体内の圧力が局所的には液体の飽和蒸気圧以下に低下するようになり、このとき、液体内では水分子と非凝縮性の気体分子とでなるキャビテーション気泡群が生じるようになる。併せて、流速が減少しながら圧力が回復すれば、それぞれのキャビテーション気泡は収縮−再膨脹−崩壊の過程を通じて相当な衝撃圧と高温の環境を気泡の周りに形成すると共に、崩壊される気泡内ではマイクロジェットを発生させ、崩壊される気泡の周りでは様々な反応基が生成し、これらは微細な反応容器（Ｒｅａｃｔｏｒ）のように作用し、周りの反応物体とよく反応するようになる。このような状況でオゾンとの反応は画期的であって、オゾンにこれを噴射する場合、オゾンの溶解率が向上する。これと同時に、原水に含まれた反応物体と撹拌されたオゾンは１:１の割合でそれぞれ同時に減少し、オゾンの高い数値が減少しながら原水に含まれた反応物体も減少する。
【００２０】
本発明の上下水道オゾン殺菌処理装置は水路の一側に形成され、流れ込む原水を流れ込み部と排出部で遮断させる一次遮水部材と、前記流れ込み部から前記水路に流れ込んだ原水を吸い込む一次吸込口と、前記一次吸込口に原水が吸い込まれるようにするための一次ポンプと一次管路とでなる一次原水供給装置と、一側からオゾンを吸い込んで他側からは吸い込まれたオゾンを排出する一次真空管と、前記一次原水供給装置と一次真空管とに繋がれて前記原水が流れ込みながら互いに混合される一次イジェクタと、前記排出部に位置して前記一次真空管に吸い込まれた前記オゾンと前記一次イジェクタから噴射された原水とを混合して噴射する一次臨界管と、上部と側面とが前記一次臨界管の外部を覆い、下部が水路方向に延びている一次曝気筒と、前記一次曝気筒の上部に位置して前記一次臨界管を通過しながら残留オゾンを捕集する一次気体滞留タンクと、前記流れ込み部に位置して前記原水を吸い込む二次吸込口と、前記第２の吸込口に原水が吸い込まれるようにするための二次ポンプと二次管路とでなる二次原水供給装置と、一次気体滞留タンクに繋がれた一側からオゾンが吸い込まれ、他側からは吸い込まれたオゾンを供給する二次真空管と、前記二次原水供給装置と二次真空管とに繋がれて前記原水が流れ込みながら互いに混合される二次イジェクタと、前記二次イジェクタで混合されたオゾン水を混合して噴射する二次臨界管と、上部と側面とが前記二次臨界管の外部を覆い、下部が前記水路方向に延びている二次曝気筒と、前記二次曝気筒の上部に位置して前記二次臨界管を通過しながら前記残留気体を捕集する二次気体滞留タンクとを含むことを特徴とする。
【００２１】
本発明では好ましくは、内部に活性炭が内蔵され、一側が前記二次気体滞留タンクに延びており、前記二次気体滞留タンクで捕集された残留気体を前記活性炭を通過させながら取り除くオゾン分解装置を更に含む。
【００２２】
また、本発明では好ましくは、前記一次および二次管路の一側に、それぞれ一次および二次水圧ゲージが設けられ、前記一次水圧ゲージの一側には前記水圧ゲージの設定範囲を外れる場合に、システムの作動を中断させるセンサーが設けられる。
【００２３】
また、本発明では好ましくは、前記一次イジェクタは、前記一次管路の排出部に繋がれた上部の径部には漸次縮小されるイジェクタ縮小管が形成され、一次臨界管の流れ込み部に繋がれた下部の径部には漸次拡大されるイジェクタ拡大管が形成され、イジェクタ縮小管とイジェクタ拡大管との間には、一次真空管から排出されたオゾンが流れ込まれる吸込管が形成される。
【００２４】
さらに、本発明では好ましくは、前記一次イジェクタの一側には、前記一次および二次真空管を介して吸い込まれるオゾンの正圧と、前記一次および二次管路を介して流れ込む原水の負圧とを測定する一次および二次正・負圧測定器が設けられる。
【００２５】
好ましくは、前記排出部の一側には前記一次臨界管に排出された排水が所定量まで達してからは排出されるように二次遮水部材が設けられてもよい。
【００２６】
さらに、好ましくは、前記一次真空管、二次真空管および３次真空管の一側から吸い込まれるオゾンガスの濃度を測定するためのセンサーが設けられてもよい。
【００２７】
また、本発明に係るオゾン殺菌処理方法は、オゾン発生器から発生したオゾンで上下水道の原水を殺菌するオゾン殺菌処理方法において、上下水道や廃水管路に処理対象の原水が流れると、流れ込んだ原水を吸込口に吸い込んでポンプにより一定の圧力に加圧して、イジェクタに排出させ、これによりオゾンを吸い込んだ状態で原水をイジェクタの縮小径部を通過させて流速を速くさせ、前記イジェクタを通過する原水の圧力と、前記オゾン発生器から吸い込まれるオゾンの圧力とで、前記原水に瞬間的に臨界条件でキャビテーションを引き起こさせて爆発させ、オゾンに原水が噴射される過程を繰り返し、オゾン水を生成する工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、上下水管を通過する原水がキャビテーション現象で爆発することで汚染物質が酸化分解されるだけでなく、オゾンに原水が噴射されてオゾンの溶解率を高めることで残留オゾン量を画期的に減らし、なお、オゾンで原水を殺菌することもできる。
【００２９】
また、少量の残留オゾンを用いて原水で再処理するので、残留オゾン施設を別に設ける必要もない。したがって、残留オゾンによる環境汚染を予防することができ、設備および維持費用を画期的に減らすことができるという長所がある。
【００３０】
また、原水の速い速度によって発生する真空現象を利用してオゾンを吸い込むことで、従前の方法で用いていたオゾンを供給するための圧縮機が要らないという長所がある。更に、本発明の上下水道オゾン殺菌処理装置は、汚廃水以外の液体物質に酸素といった気体物質を溶解させるときにも適用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい一実施例を詳細に説明する。図１は本発明の一実施例による上下水道オゾン殺菌処理装置の斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ’線の部分横断面図であり、図３は図１による一次オゾン処理の斜視図であり、図４は本発明による一次および二次イジェクタの内部断面図であり、図５は図１による二次オゾン処理の斜視図であり、図６は本発明の他の実施例による上下水道オゾン殺菌処理装置の斜視図であり、図７は図６のＢ−Ｂ’線の部分横断面図であり、図８は図６による一次オゾン処理の斜視図であり、図９は本発明による臨界管および曝気筒の作用断面図であり、図１０は図６による二次オゾン処理の斜視図である。このとき、本発明を説明するに際して、関連の公知技術或いは構成に対する具体的な説明は、本発明の要旨を曖昧にしないようにするために省略する。
【００３２】
図１〜図５を参照して本発明の一実施例によるオゾン処理装置について詳しく考察する。図１〜図３に示すように、一次オゾン処理過程を詳しく考察する。
【００３３】
まず、上水道や汚水管路１に原水が流れ込まれると一次ポンプ４が作動され、原水は一次吸込口３に吸い込まれる。吸い込まれた原水を揚程２３ｍ〜２５ｍの圧力で一次管路５を介して一次イジェクタ６に流れ込ませる。
【００３４】
このとき、一次管路の一側に設けられた一次水圧ゲージ７は通過する原水の圧力をチェックし、チェックされた原水の圧力が基準範囲から外れるときには、一次水圧ゲージ７の一側に設けられたセンサー８が作動して自動的にオゾン殺菌装置の作動が止められる。
【００３５】
一方、原水に混合されるオゾンは一次真空管１２を介して一次イジェクタ６に流れ込まれる。このとき、一次真空管を介して吸い込まれるオゾンの濃度は、３％（３０,０００ｐｐｍ）〜１２％（１２０,０００ｐｐｍ）のオゾンガスであることが好ましい。
【００３６】
一次イジェクタ６の内部に流れ込む原水は、流れ込む原水の強い圧力と速度とによって真空現象（以下、臨界現象という）が発生し、このような臨界現象は一次臨界管９の内部に吸い込まれるオゾンの圧力および速度によって相互作用し、より一層活発に発生する。      
【００３７】
ここで、臨界現象とは、一次イジェクタ６に供給されるオゾンの圧力（以下、正圧という）と一次イジェクタ６に流れ込む原水によって吸い込まれるオゾンの圧力（以下、負圧という）とで一次臨界管の内部が瞬間的に真空現象を形成し、内部に通過する原水が瞬間的に爆発することをいうが、これは一種の前述した「キャビテーション」であると見なされる。このような瞬間的な現象は繰り返して続けて起こる。
【００３８】
すなわち、図４に示すように、一次イジェクタ６は一次管路５に繋がれた上部の径部が漸次縮小するイジェクタ縮小管４３と、後述する一次臨界管に繋がれた下部の径部が漸次拡大するイジェクタ拡大管４４と、イジェクタ縮小管４３とイジェクタ拡大管４４との間に一次真空管１２から排出されたオゾンが流れ込まれる吸込管４５とでなる。
【００３９】
したがって、一次管路を介して一次イジェクタに流れ込む原水は、イジェクタ縮小管４３の縮小径部を通過するときに、流速が非常に速くなって吸込管４５に吸い込まれるオゾンを強く吸い込んで混合し、「キャビテーション」現象が発生するようになる。
【００４０】
その後、イジェクタ拡大管４４を通過したオゾン水は漸次拡大する径部を通過しながら速い流速が圧力に変化して混合されたオゾンが加圧溶解され、溶解されたオゾンが原水に含まれている酸化物質や有機物質と反応して殺菌処理される。
【００４１】
一方、一次イジェクタ６の一側に設けられた一次正・負圧測定器１３を用いて一次真空管１２を介して吸い込まれるオゾンの正圧と、一次管路を介して流れ込む原水によって原水を吸入させる負圧とを測定し、「キャビテーション」現象がうまく発生するように原水とオゾンの圧力と速度を調節することができる。また、原水に含まれている酸化物質や有機物質の量に応じて吸い込まれるオゾンの量を調節することができる。
【００４２】
このような過程を通じて、一次イジェクタ６の内部でオゾンが吸入、混合されたオゾン水は、一次臨界管９を介して上水道や汚水管路１に放出される。
【００４３】
このとき、一次臨界管９から放出されるオゾン水は一次臨界管を覆っている一次曝気筒の下部を介して管路に排出され、原水に溶解しないオゾンは一次曝気筒１０の上部に位置する一次気体滞留タンク１１に集結される。このような過程を経て、一次イジェクタ６に吸い込まれたオゾンの約９５％以上が溶解される。
【００４４】
一方、オゾンが溶解される処理結果を確認するために、オゾンが流れ込まれる一次真空管１２および一次気体滞留タンク１１の一側に、オゾンチェックセンサーとこれを確認するためのモニタ１５、１５'を設置しても良い。
【００４５】
図５を参照して本発明の一実施例によるオゾン処理装置の二次オゾン処理過程を詳しく説明する。一次気体滞留タンク１１に集結されたオゾンを処理するために、二次ポンプ２４を作動させて上水道や汚水管路１の原水を二次吸込口２３に吸い込み、吸い込まれた原水を二次管路２５を介して二次イジェクタ２６に流れ込ませる。このとき、二次イジェクタ２６に流れ込む原水の圧力は二次管路の一側に設けられた二次水圧ゲージ２７でチェックされる。
【００４６】
一方、一次気体滞留タンク１１に集結されたオゾンは二次真空管３２を介して二次イジェクタ２６に流れ込まれるが、二次臨界管２９を通過する原水の強い圧力および速度の作用によって発生する真空現象によって吸い込まれ、原水に混合・分散される。このような二次イジェクタ２６は、前述した一次イジェクタ６と同じ形状であり、吸い込まれるオゾンの圧力を調節するために二次真空管にはポンプが設けられていても良い。
【００４７】
二次イジェクタ２６では一次イジェクタと同じ作用によって二次イジェクタ２６の内部に流れ込む原水の強い圧力および速度で真空現象が発生し、この真空現象によって吸い込まれるオゾンに原水が噴射されてオゾンが吸入、混合される「キャビテーション」現象が発生するようになる。
【００４８】
一方、二次イジェクタ２６の一側に設けられた二次正・負圧測定器３３を用い、二次真空管３２を介して吸い込まれるオゾンの正圧と、一次管路を介して流れ込まれる負圧とを測定し、「キャビテーション」現象がうまく発生するように原水の速度と圧力とを調節することができる。
【００４９】
このような過程を通じて、臨界現象を成すオゾン水は二次臨界管２９を通過し、上水道や汚水管路１に放出されて前記装置を通過しない原水と混合し、オゾン水に溶存しているオゾンによって原水で殺菌作用が起きる。
【００５０】
このとき、二次臨界管２９から放出されるオゾン水は、二次臨界管２９を覆っている二次曝気筒３０の下部を介して管路に沿って排出され、オゾン水に溶解しないガスは二次曝気筒３０の上部に位置する二次気体滞留タンク３１に集結される。このような過程を通じて二次イジェクタ６に吸い込まれたオゾン成分はほぼ完全に溶解されて消滅するようになる。
【００５１】
一方、二次イジェクタ２６で完全に混合しないオゾンの完璧な処理のために、二次気体滞留タンク３１に集結されたガスは二次気体滞留タンク３１の上部から延長した３次真空管を介して活性炭（図示せず）の内蔵されたオゾン分解装置３５に流れ込まれて完全に除去された状態となって浄化酸素として放出される。このとき、二次気体滞留タンク３１の一側にオゾンチェックセンサー（図示せず）と、これを確認するためのモニタ（１５″）が設けられてオゾン分解装置に流れ込まれるガスに含まれたオゾンの濃度を確認することができる。
【００５２】
また、スタティックミキサー４１を流水中に一定の方向に千鳥状に設け、オゾン水がよく混じるようにすることが好ましい。オゾン水を混合させるためのスタティックミキサー４１は、別途の電源装置を必要とせずに、図に示すように、自然な物理現象を利用して水が渦流になるように混じるものである。
【００５３】
このような過程を通じて、本発明の汚廃水処理処置は、既存の圧縮機を用いてオゾンを供給しなくても、原水の強い圧力と速度とによって発生する真空現象を用いることでオゾンが吸い込まれ、一次的なオゾン溶解過程で溶解しないオゾンを二次的なオゾン溶解過程を通じてほぼ完全に処理することができる長所がある。
【００５４】
図６〜図１０を参照し、本発明の他の実施例によるオゾン処理装置について説明する。図６に示すように、上水道や汚水管路１の一側に一次遮水部材２を形成し、管路１を原水が流れ込まれる流れ込み部と処理水が排出される排出部とで分離する。このとき、一次遮水部材２は流れ込む原水を遮断するが、原水が一定量以上に流れ込まれるとき、一次遮水部材２の上部を超えて排出部に流れ込まれるように、管路１の上部が完全に遮断されないように設けられることが好ましい。
【００５５】
図６〜図８を参照し、本発明の他の実施例によるオゾン処理装置の一次オゾン処理過程を詳しく説明する。まず、一次遮水部材２によって遮断された流れ込み部に原水が流れ込まれると、一次ポンプ４を作動して原水を流れ込み部の一側に設けられた一次吸込口３に吸い込み、吸い込まれた原水を揚程２３ｍ〜２５ｍで一次管路５に沿って一次イジェクタ６に流れ込ませる。
【００５６】
このとき、一次管路の一側に設けられた一次水圧ゲージ７で原水の圧力をチェックし、一次水圧ゲージ７の一側に、チェックされた原水の圧力が基準範囲を外れるときに自動にオゾン殺菌装置の作動を停止させるセンサー８が設けられることは前述したものと同様である。
【００５７】
一方、原水に混合されるオゾンは、一次真空管１２を介して一次イジェクタ６に吸い込まれる。このとき、一次真空管を介して吸い込まれるオゾンの濃度は３％（３０,０００ｐｐｍ）〜１２％（１２０,０００ｐｐｍ）のオゾンガスであることが好ましい。
【００５８】
一次イジェクタ６の内部に流れ込む原水は、流れ込む原水の強い圧力および速度によって真空現象が発生し、このような真空現象は一次臨界管９の内部に吸い込まれるオゾンをより一層速く流れ込まれるようにし、「キャビテーション」現象が発生して原水がオゾンに爆発的に噴射されて吸い込まれて、混合される。このとき、一次イジェクタ６の一側に設けられた一次正・負圧測定器１３を用い、一次真空管１２を介して吸い込まれるオゾンの正圧と、一次管路を介して流れ込む原水の作用で発生する負圧とを測定し、原水とオゾンとの圧力および速度を調節することができる。
【００５９】
このような過程を通じて、一次イジェクタ６での臨界現象でオゾンが混合されたオゾン水は、一次臨界管９の下部を介して一次遮水部材によって遮断された上水道や汚水管路１の排出部に放出される。
【００６０】
このとき、図９に示すように、一次臨界管９から放出されたオゾン水は、一次臨界管９の下部に設けられた「Ｕ」字形の一次水受け１４にぶつかって微細な水分子に分解されながらその一部は一次臨界管９の上部に逆流されて一次イジェクタ６で一次臨界管に排出されるオゾン水と完全に撹拌される。このとき、一次臨界管９の高さは、排出部に流れる水の高さに対して約１.２〜１.５倍であることが好ましい。
【００６１】
その後、水受けにぶつかった一次臨界管９の放出水は、自然に「Ｕ」字形の一次水受け１４と一次曝気筒１０との間の空間を介して排出部に排出され、原水に溶解しないオゾンは一次曝気筒１０の上部に位置する一次気体滞留タンク１１に集結される。このような過程を通じて、一次イジェクタ６に吸い込まれたオゾンは、一万単位から百単位まで減少し、約９５％以上溶解される。
【００６２】
図１０を参照して本発明の他の実施例によるオゾン処理装置の二次オゾン処理過程を詳細に考察する。同図に示すように、一次気体滞留タンク１１に集結されたオゾンの処理のために、二次ポンプ２４を作動させて原水を流れ込み部の一側に設けられた二次吸込口２３に吸い込み、二次管路２５に沿って二次イジェクタ２６に流れ込ませる。
【００６３】
一方、一次気体滞留タンク１１に集結されたオゾンは、二次真空管３２を介して二次イジェクタ２６に流れ込まれるが、二次臨界管２９を通過する原水の強い圧力と速度との作用で発生する真空現象によって吸い込まれ、原水に混合・分散される。
【００６４】
このような二次イジェクタ２６は、前述した一次イジェクタ６と同じ形状であり、吸い込まれるオゾンの圧力を調節するために二次真空管にポンプが設けられていても良い。このとき、二次イジェクタ２６に流れ込む原水の圧力と、オゾンの圧力とを測定する二次正・負圧測定器３３を設けることは前述したものと同様である。
【００６５】
このような過程を通じて、臨界現象を形成するオゾン水は二次臨界管２９を通過して一次遮水部材で遮断された上水道や汚水管路１の流れ込み部に再び排出される。このとき、二次臨界管２９の下部に設けられた「Ｕ」字形の二次水受け１４にぶつかって微細な水分子に分解されながらその一部は二次臨界管２９の上部に逆流し、上部から下るオゾン水と混合され、オゾンの混合が容易になされる。
【００６６】
このような過程を通じて、二次臨界管に排出される排水は自然に「Ｕ」字形の二次水受けと二次曝気筒３０との間の空間を介して排出部に排出され、原水に溶解しない気体は二次曝気筒３０の上部に設けられた二次気体滞留タンク３１に集結される。このような過程を通じて、二次イジェクタ２６に吸い込まれたオゾンはほぼ完全に溶解される。
【００６７】
一方、二次気体滞留タンク３１に集結された気体は、二次気体滞留タンク３１の上部で延長された３次真空管３６を介して活性炭（図示せず）の内蔵されたオゾン分解装置３５に流れ込まれ、完全に浄化された酸素に変換されて除去される。
【００６８】
また、二次臨界管９を介して吐出されたオゾン水が、一次遮水部材４２の上部を通過した原水とよく希薄され、溶存しているオゾンによる殺菌作用を円滑に行えるようにスタティックミキサー４１を通過させる。その後、排出部に所定量の排水が流れ込まれた後、二次遮水部材４２を越して排出される。
【００６９】
以上で説明した本発明は、前述した実施例および添付の図面によって限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者による様々な置き換えや、変形、変更なども本発明の範疇に属するものと見なす。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一実施例による上下水道オゾン殺菌処理装置の斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ’線の部分横断面図。
【図３】図１による一次オゾン処理の斜視図。
【図４】本発明による一次および二次イジェクタの内部断面図。
【図５】図１による二次オゾン処理の斜視図。
【図６】本発明の他の実施例による上下水道オゾン殺菌処理装置の斜視図。
【図７】図６のＢ−Ｂ’線の部分横断面図。
【図８】図６による一次オゾン処理の斜視図。
【図９】本発明による臨界管と曝気筒の作用を示す断面図。
【図１０】図６による二次オゾン処理の斜視図。
【符号の説明】
【００７１】
１  上水道管路（汚水管路）、  ２  １次遮水部材、  ３  一次吸込口、  ４  一次ポンプ、  ５  一次管路、  ６  一次インジェクタ、  ７  一次水圧ゲージ、  ８  センサ
ー、  ９  一次臨界管、  １０  一次曝気筒、  １１  一次気体滞留タンク、  １２  一次真空管、  １３  一次正・負圧測定器、  １４  一次水受け、  ２３  二次吸込口、  ２４  二次ポンプ、  ２５  二次管路、  ２６  二次イジェクタ、  ２７  二次水圧ゲージ、  ２９  二次臨界管、  ３０  二次曝気筒、  ３１  二次気体滞留タンク、  ３２  二次真空管、  ３３  二次正・負圧測定器、  ３４  二次水受け、  ３５  オゾン分解装置、  ３６  ３次真空管、  ４１  スタティックミキサー、  ４２  二次遮水部材
【要約】      （修正有）【課題】  上下水道オゾン殺菌処理方法および装置を提供する。【解決手段】  原水を吸い込んでイジェクタ６に排出させ、イジェクタ６を通過する原水の圧力と前記オゾン発生器から吸い込まれるオゾンの圧力とを調節し、前記原水が瞬間的に臨界条件でキャビテーションを引き起こして爆発し、オゾンに原水が噴射される過程を繰り返して行ってオゾン水を生成する工程と、前記イジェクタ６で原水とオゾンとが混合されたオゾン水を分離された排出部に放出し、排出された排水に溶解しないオゾンを一次気体滞留タンクに捕集する工程を含む。【選択図】図２【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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