(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾンガスを微細化して被処理水中に注入するオゾン注入装置と、
前記オゾン注入装置の後段に位置して被処理水及びオゾンガスを同時に加圧する加圧ポンプと、
前記加圧ポンプ後段に位置して前記加圧ポンプからの被処理水中の被酸化物を酸化する反応装置と、
前記反応装置の後段に設置され除去対象物質を濃縮する膜処理装置とを備え、
前記膜処理装置の駆動力として前記反応装置の残留圧力を使用するよう構成し、
前記膜処理装置の濃縮液を前記オゾン注入装置より前段に循環する濃縮液循環系を備えたことを特徴とする加圧式オゾン処理装置。
【請求項２】
オゾンガスを微細化して被処理水中に注入するオゾン注入装置と、
前記オゾン注入装置の後段に位置して被処理水及びオゾンガスを同時に加圧する加圧ポンプと、
前記加圧ポンプ後段に位置して前記加圧ポンプからの被処理水中の被酸化物を酸化する反応装置と、
前記反応装置の後段に設置され除去対象物質を濃縮する膜処理装置とを備え、
前記膜処理装置の駆動力として前記反応装置の残留圧力を使用するよう構成し、
前記膜処理装置の濃縮液を前記オゾン注入装置より前段に循環する濃縮液循環系と、
被処理水中に注入するオゾンガスの流量を測定するガス流量計測手段と、
被処理水の流量を測定する液相流量計測手段と、
前記ガス流量計測手段の測定値を前記液相流量計測手段の測定値で除算した体積比である気液比を演算する気液比演算手段と、
前記気液比が０.２ 以下の値を保持するようにガス流量弁およびオゾン発生器を制御する制御手段とを備える加圧式オゾン処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加圧式オゾン処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、水源である湖沼や河川の水質悪化に伴い、水道水の異臭味や発ガン性物質の存在が社会問題となっている。発ガン性物質の代表はトリハロメタンである。トリハロメタンは、主に浄水場最後段で注入される塩素と被処理水中の有機物とが反応して生成される。従ってトリハロメタンを低減・除去するためには、被処理水中の有機物を低減する方法が考えられる。しかし、従来の凝集沈殿処理は主に縣濁物の除去を目的としており、有機物は十分に低減できなかった。
【０００３】
高度浄水処理は上記有機物および異臭味のもとである臭気物質を除去するため、凝集沈殿処理の後段に設置される。高度浄水処理は一般的にオゾン接触池と活性炭塔から構成される。オゾン接触池では被処理水に細かい気泡状のオゾンガスを注入する。気液接触によってオゾンガスは溶解し、溶存オゾンの酸化力によって被処理水中の有機物や臭気物質は酸化され、その結果異臭味や最終段で注入される塩素と反応してトリハロメタンを低減できる。
【０００４】
オゾン処理はトリハロメタンを低減し異臭味を除去できる反面、運転費が高いこと、反応が遅いので装置規模がある程度必要なこと、それに対して従来の凝集沈殿処理の後段に増設するために十分なスペースがとれないこと、が問題となっており、運転費を低減できかつ小型の高効率オゾン処理方式が求められている。この解決策としては、例えば反応加速触媒を使用する方法，Ｈ2Ｏ2を添加する方法，高濃度オゾンガスを使用する方法，高圧にする方法，Ｕチューブを用いる方法，膜処理を併用する方法，紫外光を併用する方法などが考えられている。
【０００５】
高圧下で効率的にオゾン処理をしてさらに膜処理を併用する方法の代表的なものとしてイー・エム・エンジニアリングの特開平6−23379号公報がある。これは、酸素・オゾン混合ガスが浄化対象の水に高圧で導入され、オゾンが溶解した水が反応炉を備える浄化段を通して水の浄化が有効に図られ、且つ非分解あるいは不完全に分解の汚染物がメンブランフィルタ装置を介し浄化段へ再循環される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の構成では加圧されている浄化段に膜処理後の濃縮水を再循環するため加圧ポンプを必要とするため、システムが複雑になりかつポンプの運転費を要する問題がある。本発明の目的は、水中に含まれる有機物や臭気物などの除去対象物質を簡易なシステムで効率良く除去することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、オゾンガスを微細化して被処理水中に注入するオゾン注入装置と、前記オゾン注入装置の後段に位置して被処理水及びオゾンガスを同時に加圧する加圧ポンプと、前記加圧ポンプ後段に位置して前記加圧ポンプからの被処理水中の被酸化物を酸化する反応装置と、前記反応装置の後段に設置され除去対象物質を濃縮する膜処理装置とを備え、前記膜処理装置の駆動力として前記反応装置の残留圧力を使用するよう構成し、前記膜処理装置の濃縮液を前記オゾン注入装置より前段に循環する濃縮液循環系を備えたことを特徴とする。
【０００８】
或いは、オゾンガスを微細化して被処理水中に注入するオゾン注入装置と、前記オゾン注入装置の後段に位置して被処理水及びオゾンガスを同時に加圧する加圧ポンプと、前記加圧ポンプ後段に位置して前記加圧ポンプからの被処理水中の被酸化物を酸化する反応装置と、前記反応装置の後段に設置され除去対象物質を濃縮する膜処理装置とを備え、前記膜処理装置の駆動力として前記反応装置の残留圧力を使用するよう構成し、前記膜処理装置の濃縮液を前記オゾン注入装置より前段に循環する濃縮液循環系と、被処理水中に注入するオゾンガスの流量を測定するガス流量計測手段と、被処理水の流量を測定する液相流量計測手段と、前記ガス流量計測手段の測定値を前記液相流量計測手段の測定値で除算した体積比である気液比を演算する気液比演算手段と、前記気液比が０.２ 以下の値を保持するようにガス流量弁およびオゾン発生器を制御する制御手段とを備える。
【０００９】
本発明では、加圧することによってオゾンガスが良好に溶解するためオゾンの利用効率が高く、その分オゾン注入量を低減でき、運転費を削減できる。また高濃度の溶存オゾンが得られて反応が迅速に進行するため、反応装置を小型化できる。さらに後段の膜処理装置によってオゾン酸化が不十分な物質が除去されるため、水質変動にかかわらず安定した水質の浄水を得ることができる。膜処理装置の駆動力としては反応装置の残留圧力を使用するので膜処理装置駆動用のポンプが不必要となり、装置が簡素化でき、さらにポンプの運転費を削減できる。膜処理装置で除去された物質は濃縮液となりオゾン注入装置の前段に再循環され、酸化が十分に進行するまで循環され続けるため、膜の目詰まりを軽減し膜の寿命を長くできる。
【００１０】
さらに、気液比が０.２ 以下になるようにガス流量弁およびオゾン発生器を制御する制御手段を備えることで加圧ポンプのキャビテーションを防ぐことができ安定した運転が可能となる。気液比が０.２ 以下であれば、加圧ポンプはキャビテーションを起こさず正常に運転可能である。気液比が０.２ 以上になると加圧ポンプの運転は不安定になりやすい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００１２】
図１に本発明の加圧式オゾン処理装置の一例の簡略図を示す。図１で、１は被処理水、２はガス流量計測手段、３はオゾン注入装置、４は加圧ポンプ、５は反応装置、６はオゾン分解触媒層、７は液相調圧弁、１０は膜処理装置、１１は処理水、１２は濃縮液循環系、１３は液相流量計測手段、１４は気液比演算手段、１５はガス流量弁、１６はオゾン発生器、１７は注入オゾン制御手段、１８は反応装置内水位検出手段、１９は反応装置内目標水位、２０は反応装置内水位差演算手段、２１は反応装置内調圧弁制御手段、２６は注入オゾンガス、２７は排オゾンガス、２９は反応装置内気相調圧弁である。
【００１３】
被処理水１は液相流量計測手段１３によって流量を測定された後、オゾン注入装置３に流入する。オゾンガス２６はオゾン発生器１６によって発生され、ガス流量弁１５およびガス流量計測手段２を経てオゾン注入装置３、例えばエゼクタに注入される。オゾン注入装置３の後段には加圧ポンプ４が設置され、耐圧タンクの反応装置５に例えば５気圧程度で被処理水１を流入させる。液相流量計測手段１３によって測定された液相流量とガス流量計測手段２によって測定されたガス流量との値は気液比演算手段１４に入力される。注入オゾン制御手段１７は演算された気液比に基づいてオゾン発生器１６およびガス流量弁１５を気液比が  ０.２以下になるように制御する。これは、気液比として０.２以下であれば加圧ポンプ４がキャビテーションなしに十分運転可能なためである。反応装置５の内部では、オゾンと水中の処理対象物質である有機物あるいは臭気物質とが反応する。反応装置５の上部には気相部分が存在し、この圧力調節のために反応装置内気相調圧弁２９が具備される。反応装置５内での反応を常に安定化し、反応装置内気相調圧弁２９から被処理水が流出すること、あるいはオゾン分解触媒層６に気相部が流出することを防ぐためには、水位を一定に制御する必要がある。そこで反応装置内水位検出手段１８を設け、あらかじめ設定される反応装置内目標水位１９との差を反応装置内水位差演算手段２０で演算する。反応装置内水位差演算手段２０で求められた水位差は反応装置内調圧弁制御手段２１に入力されて水位が一定になるように反応装置内気相調圧弁２９および液相調圧弁７を制御する。水位が上昇した場合には反応装置内気相調圧弁２９を閉める方向に、あるいは液相調圧弁７を開く方向に操作し、逆に水位が下降した場合には反応装置内気相調圧弁２９を開く方向に、あるいは液相調圧弁７を閉める方向に操作する。膜処理装置１０へ与える影響を少なくするため、液相調圧弁７は反応装置内気相調圧弁２９に比べて操作量を小さくすることが望ましい。残留オゾンが後段の膜処理装置１０に流入すると膜寿命に影響を及ぼすため、反応装置５の後段にはオゾン分解触媒層６を備える。オゾン分解触媒としてはＭｎＯ2 や貴金属触媒が望ましい。オゾン分解触媒層６の後には膜処理装置１０が設置され、液相調圧弁で設定された圧力、例えば３気圧程度によって駆動される。膜処理装置１０でろ過された水は処理水１１となり、用途に応じた後処理、例えば塩素処理あるいは生物活性炭処理などを施して使用される。膜処理装置１０の濃縮液は濃縮液循環系１２を通り液相流量計測手段より前段に戻されて再度処理される。この際、濃縮液の圧力を大気圧より少しでも高くなるようにすることで、濃縮液をポンプなしに循環することができる。このようにして、膜処理装置で除去できない物質は除去可能な形状となるまでオゾン処理および膜処理を繰り返す。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、水中に含まれる有機物や臭気物などの除去対象物質を簡易なシステムで効率良く除去することができる加圧式オゾン処理装置を得ることができる。つまり、オゾンの利用効率と反応効率が高くなるように加圧ポンプを用いたので、運転費を削減でき、反応装置を小型化できる。さらに膜処理装置によってオゾン酸化が不十分な物質を除去できるように構成したので、安定な浄水を得ることができる。さらにまた、膜処理の駆動力としては反応装置の残留圧力を使用するように構成したので膜処理駆動用のポンプが不必要であり、装置が簡素化でき、ポンプの運転費を削減できる。さらにまた、膜処理装置で除去された物質は濃縮液となりオゾン注入装置の前段に再循環させるように構成したので、膜の目詰まりを軽減し膜の寿命を長くできる。さらにまた、気液比が０.２ 以下になるようなオゾン注入量制御手段を備えたので、加圧ポンプのキャビテーションを防ぎ安定した運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】加圧式オゾン処理装置の実施例のブロック図。
【符号の説明】
１…被処理水、２…ガス流量計測手段、３…オゾン注入装置、４…加圧ポンプ、５…反応装置、６…オゾン分解触媒層、７…液相調圧弁、１０…膜処理装置、１１…処理水、１２…濃縮液循環系、１３…液相流量計測手段、１４…気液比演算手段、１５…ガス流量弁、１６…オゾン発生器、１７…注入オゾン制御手段、１８…反応装置内水位検出手段、１９…反応装置内目標水位、２０…反応装置内水位差演算手段、２１…反応装置内調圧弁制御手段、２６…注入オゾンガス、２７…排オゾンガス、２９…反応装置内気相調圧弁。
【図１】
0003543531.tif 000002