(57)【要約】【課題】残留オゾンを確実に除去でき、オゾンの臭いと後端工程での腐食問題を解決し、外部動力や化学薬品を使用しないため、環境に優しい技術を提供する。【解決手段】浄水処理された原水が流入される流入口１００、１つ以上の接触チャンバー１０２、１つ以上の反応チャンバー１０３、上向流式接触チャンバー１０４、およびオゾン処理された原水を排出する排出口１１０からなる。特に、本発明は、反応チャンバー１０３と排出口１１０との間に、多孔板１１上に炭素性濾材１２を搭載した上向流式接触チャンバー１０４を備えるが、最終の反応チャンバー１０３と上向流式接触チャンバー１０４を区別するパネルの下部には開閉可能なゲート部１０を備えて流速を制御し、前記反応チャンバー１０３から前記上向流式接触チャンバー１０４に流入された原水が前記炭素性濾材１２の下から上に貫通するように上向きに流れることを特徴とする。
2011522698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浄水処理された原水が流入する流入口１００、１つ以上の接触チャンバー１０２、１つ以上の反応チャンバー１０３、およびオゾン処理された原水を排出する排出口１１０を含むオゾン接触槽であって、
前記反応チャンバー１０３と排出口１１０との間に配置された上向流式接触チャンバー１０４と、
複数の孔を形成し、前記上向流式接触チャンバー１０４を横切って配置される多孔板１１と、
前記多孔板１１上に搭載され、残留オゾンを除去する炭素性濾材１２と、
前記反応チャンバー１０３と上向流式接触チャンバー１０４とを区別するパネルの下部に備えられた開閉可能な１つ以上のゲート部１０と、で形成され、
前記ゲート部１０は、開閉により前記上向流式接触チャンバー１０４に流入する原水の流入速度を制御でき、前記反応チャンバー１０３から前記上向流式接触チャンバー１０４に流入する原水が、前記炭素性濾材１２の下から上に貫通するように上向きに流れることを特徴とする、残留オゾンを除去する上向流式オゾン接触槽。
【請求項２】
前記上向流式接触チャンバー１０４は、１つ以上の区画板を並列配置して分離されることを特徴とする、請求項１に記載の残留オゾンを除去する上向流式オゾン接触槽。
【請求項３】
前記上向流式オゾン接触槽１は、その内部に、水位計２０をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の残留オゾンを除去する上向流式オゾン接触槽。
【請求項４】
前記炭素性濾材１２は、粒状活性炭またはアントラサイトで構成されることを特徴とする、請求項１に記載の残留オゾンを除去する上向流式オゾン接触槽。
【請求項５】
前記多孔板１１の下に、整流板をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の残留オゾンを除去する上向流式オゾン接触槽。
【請求項６】
前記上向流式オゾン接触槽１と、その後続工程との間を流体連通する水管の内部に炭素性濾材を充填することを特徴とする、請求項１に記載の残留オゾンを除去する上向流式オゾン接触槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素性濾材、特にアントラサイトを用いて残留オゾンを除去するオゾン接触槽に関するものであって、流入水が下から上に向かって炭素性濾材を貫通して残留オゾンを除去するオゾン接触槽に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、オゾン処理工程は、浄水処理分野でも高度な浄水処理分野に属する。浄水処理において、オゾン（ｏｚｏｎｅ；Ｏ３）は強力な酸化力により味および／または臭気物質、ＴＨＭ（ｔｒｉｈａｌｏｍａｔｈａｎｅ）前駆物質を分解・除去、色度除去、鉄およびマンガンの不用化、様々な微量の有害物質を酸化除去することができるため、その活用度が非常に広範囲であるといえる。このため、国内外に設置されている多数の浄水場ではオゾン工程を導入して運営している。
【０００３】
オゾンの処理工程は、注入地点により、前オゾン処理（Ｐｒｅ−ｏｚｏｎａｔｉｏｎ）、中オゾン処理（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ−ｏｚｏｎａｔｉｏｎ）、および後オゾン処理（Ｐｏｓｔ−ｏｚｏｎａｔｉｏｎ）に分けられる。前オゾン処理は取水段階でオゾン処理することであり、中オゾン処理は沈澱池以後、より具体的には砂濾過池の前端に注入することである。また、後オゾン処理は、砂濾過池の後端にオゾンを注入することである。通常、韓国内では後オゾン工程の後に粒状活性炭工程を行って生物活性炭工程として運営している。
【０００４】
浄水処理システムにおいて、オゾンは空気や酸素を原料ガスとしてオゾン発生器から生産され、気体状態のオゾンを散気管（あるいはエジェクタ）を介して水中に溶解させて使用する。しかし、オゾンは水に溶解しきれず、水と接触して残った排オゾンは密閉型オゾン接触槽の上部から排オゾン破壊器に搬送され処理される。
【０００５】
上述した通り、オゾンは水質改善に効果的であるため浄水処理に多量使っているが、このようなオゾン気体を長時間吸入すると、オゾンが細気管支や肺胞まで到達して肺気腫を引き起こし、生体物質と反応して過酸化物などを生成することにより、染色体異常あるいは赤血球を変化させる虞がある。したがって、浄水場の作業者は気体状のオゾンに露出しないように注意しなければならない。
【０００６】
現在運営しているオゾン接触槽は密閉型であるため、接触槽内の排オゾンを処理することができるが、オゾン接触槽以後の工程に進む過程で様々な問題がある。残留オゾンを含む水が大気中に露出すると、オゾンガスが揮散される。さらに、後オゾン工程では流出水の残留オゾン濃度を０．０３〜０．４ｍｇ／Ｌ範囲に維持するためにオゾンを注入するが、オゾン接触槽以後の後端工程に用いられる粒状活性炭池は下向流（上から下に移動）式で、粒状活性炭池の上部が開放されているため、オゾンの臭いがする。
【０００７】
オゾンガスは、空気よりも重いため、臭いが屋外に排出されずに溜まるようになり、粒状活性炭池の建物で勤める運営者の健康を損なう。また、オゾンの強い腐食性に耐えるためには粒状活性炭池内の金属性構造部材に高価の耐食性材質を使用しなければならない。
【０００８】
オゾンガスに露出しないように粒状活性炭池の上部を覆蓋する方法もあるが、これら設備はその管理と工程運営状態を直接確認することが困難である。また、浄水処理工程が危険な施設であると浄水場の訪問客または作業者に認識される。チオ硫酸カリウム、亜硫酸ナトリウム、過酸化水素などの化学薬品を注入して残留オゾンを除去することはできるが、運営費の上昇を避けられず、化学薬品を取り扱って使用するため環境に優しいとはいえない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述した問題点を解決するために考案されたものであって、従来の下向流式粒状活性炭接触槽とは異なり、上向流式オゾン接触槽を設置することを特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、従来に設置したオゾン接触槽と粒状活性炭槽との間に上向流式オゾン接触槽を備えることを特徴とする。特に、上向流式オゾン接触槽に流入される原水（水）の流速を制御し、様々な炭素性濾材を用いることにより、さらに効果的に残留オゾンを除去する。
【００１１】
本発明は、粒状活性炭を炭素性濾材として用いるが、好ましくは、アントラサイト（ａｎｔｈｒａｃｉｔｅ）を炭素性濾材として用いて炭素と酸化反応を起こして残留オゾンを除去する。特に、アントラサイトは粒状活性炭に比べて比重が大きくて膨張率が小さく、低廉であるという長所を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、残留オゾンを含有した水が炭素性濾材を貫通することにより、残留オゾンを除去する上向流式オゾン接触槽を提供する。
【００１３】
特に、本発明は、炭素性濾材を貫通するために、残留オゾンを含有した水を下から上に、言い換えれば、上向流式に供給して残留オゾンを除去する。
【００１４】
また、本発明は、原水を上向流式に供給するように設計されており、炭素性濾材が少し膨張した状態で運営されるため、濾材内で濁質抑留による水頭損失があまり発生しない長所を有する。
【００１５】
本発明は、残留オゾンを確実に除去でき、オゾンの臭いと後端工程での腐食問題を解決し、外部動力や化学薬品を使用しないため、環境に優しい技術を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る上向流式オゾン接触槽の概略的な側面図である。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】本発明に係る上向流式オゾン接触槽において、炭素性粒状濾材への流入速度とこれを貫通した流出水の残留オゾン濃度のグラフ図である。
【図４】本発明に係る上向流式オゾン接触槽において、炭素性粒状濾材への流入水の滞留時間と流出水の残留オゾン濃度のグラフ図である。
【図５】本発明に係る上向流式オゾン接触槽において、炭素性粒状濾材への流入水の残留オゾン濃度と流出水の残留オゾン濃度のグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を、図面を参照しながらより詳しく説明する。
図１は、本発明に係る上向流式オゾン接触槽の概略的な側面図である。示された矢印は水の流れ方向を示す。
【００１８】
当該分野で通常の知識を有する者であれば理解できるように、本発明に係る上向流式オゾン接触槽１は、従来技術のオゾン接触槽（図示せず）とほぼ同様に、浄水処理された原水が流入される流入口１００、散気管１０１、１つ以上の接触チャンバー１０２、１つ以上の反応チャンバー１０３、およびオゾン処理された原水を排出する排出口１１０で形成される。このように本発明と従来技術の構造が非常に類似しているため、従来技術に係るオゾン接触槽の最後端の反応チャンバーを本発明に係る上向流式接触チャンバーに容易に変更して実施することができ、これは本発明の特徴ともいえる。
【００１９】
図示していないが、最近、散気管１０１の代わりに、オゾン接触槽に流入される前に管路にエジェクタとノズルを用いてオゾンを注入する方法もある。この場合にも本発明は、オゾン接触部の後端部だけ変更するシステムであるから適用可能である。
【００２０】
本発明は、浄水処理工程中、オゾン処理工程に使用される構造物であって、オゾン処理のための構造物である。ここでは、韓国内に広く普及されている後オゾン処理工程を基準にして記述するが、状況によって、前オゾン処理工程または中オゾン処理工程に適用してもよい。
【００２１】
本発明は、砂濾過池（濾過砂）を通過して濾材への付着および濾層でのふるい分けにより濁質を除去した原水が流入される流入口１００、１つ以上の接触チャンバー１０２、１つ以上の反応チャンバー１０３、上向流式接触チャンバー１０４、およびこの上向流式接触チャンバー１０４を通過した処理水を排出する排出口１１０で構成される。
【００２２】
本発明の上向流式オゾン接触槽１は、上述したように、複数のチャンバーで構成されるが、流入口１００に隣接した前端側には３つの接触チャンバー１０２と３つの反応チャンバー１０３で構成され、排出口１１０に隣接した後端側には１つ以上の上向流式接触チャンバー１０４で構成される。図１では３つの接触チャンバー１０２、３つの反応チャンバー１０３、１つの上向流式接触チャンバー１０４を示しているが、周辺状況と設計に応じてその数を変動してもよい。
【００２３】
接触チャンバー１０２は、その底部に設置された散気管１０１を介して注入される気体状のオゾンを原水に十分に接触させる空間と時間を提供する。反応チャンバー１０３は、残留オゾンと原水が反応する空間を提供する。特に、本発明の上向流式オゾン接触槽１における上向流式接触チャンバー１０４は、上向流式オゾン接触槽１の後端に設けられ、その内部に炭素性濾材１２を配置し、炭素性濾材１２に接触することにより、残留オゾンを含有した原水から残留オゾンを除去する。残留オゾンは炭素性濾材と吸着反応して除去されることではなく、接触して次のような反応式（１）により除去される。
Ｃ＋２Ｏ３→ＣＯ２＋２Ｏ２＋１６３ｋｃａｌ                   （１）
【００２４】
接触チャンバー１０２と反応チャンバー１０３では接触時間と反応時間を確保するために、原水の流れを矢印で表すように、チャンバーの上部からチャンバーの下部に向かうように下向きに流れるように誘導し、上向流式接触チャンバー１０４ではチャンバーの下部からチャンバーの上部に流動させる。
【００２５】
反応チャンバー１０３の上端部には、散気管１０１から排出されたオゾンが原水に溶解して残留したオゾン（これを排オゾンと称する）を本発明の上向流式オゾン接触槽１から外部に送り出す排オゾン排出口１０５を備える。図示していないが、排オゾン排出口１０５に沿って搬送された排オゾンは、排オゾン破壊器（図示せず）で外部に漏れ出ないように除去される。
【００２６】
また、反応チャンバー１０３の上端部には水位計２０をさらに付着し、本発明に係る上向流式オゾン接触槽１で所定の水位以上に上昇することを測定する。
【００２７】
最終反応チャンバー１０３と上向流式接触チャンバー１０４を区分するパネルの下部にはゲート部１０を備え、このゲート部１０は開閉可能に設けられている。
【００２８】
開放されたゲート部１０を通過し、反応チャンバー１０３から上向流式接触チャンバー１０４に流入された原水が炭素性濾材１２を貫通することにより、残留オゾンを除去することができる。炭素性濾材１２は多孔板１１上に搭載され支持される。多孔板１１を介して流入された原水が均等に分散されて炭素性濾材１２を通過するため、炭素性濾材１２は耐オゾン性を有する材質で製造されることが好ましい。また、多孔板１１にＩＭＳ（ｉｎｔｅｇｒａｌ  ｍｅｄｉａ  ｓｕｐｐｏｒｔ）を適用してもよい。
【００２９】
原水の流速を制御するために、原水が多孔板１１に到達する前の位置に整流板を備えて緩衝作用をしてもよい。
【００３０】
炭素性濾材１２を貫通した原水は、排出口１１０に沿って浄水池に流入されるか、予め備えた粒状活性炭槽に送られて最終残留オゾンを除去する。また、排出口１１０により排出されるオゾン処理された原水は、排出口１１０と後続工程との間を流体連通する水管内部に炭素性濾材１２である粒状活性炭またはアントラサイトを充填することにより、さらにオゾンを除去してもよい。
【００３１】
好ましくは、炭素性濾材１２として粒状活性炭またはアントラサイトを使用するが、さらに好ましくは、アントラサイトを使用する。アントラサイトは粒状活性炭に比べて粒度が小さいため、原水との接触面積が大きくなり、図３〜図５の残留オゾン濃度値から分かるように、粒状活性炭に比べて効果的に残留オゾンを除去することができる。これについては以下に説明する。
【００３２】
作動時間が経過すると、原水に乗って移動した濁質が炭素性濾材１２の表面上に付着するか、ふるい分けられて、炭素性濾材１２上に濁質が増加して水頭損失が大きくなり、炭素性濾材１２の孔隙が濁質により目詰まりが起こり、原水が円滑に上向きに流れることができなくなり、本発明の上向流式オゾン接触槽１内の水位が上昇する。このような水位上昇を、水位計２０を用いて測定してオゾン接触槽１の耐久性を維持し、浄水処理に悪影響を及ぼさないようにする。水位を調節するために、水位計の代わりに圧力計を備えてもよい。
【００３３】
図２は、図１のII−II線に沿う断面図である。
図面に示すように、本発明の上向流式接触チャンバー１０４は、原水の流量を制御するゲート部１０、多孔板１１、および炭素性濾材１２を備える。上述したように、多孔板１１の下に整流板を設置してもよい。
【００３４】
上向流式接触チャンバー１０４は、１つ以上の区画板、好ましくは２つの区画板を（オゾン接触槽の長手方向と直角方向に）並列配置して分離される。具体的に、上向流式接触チャンバー１０４に備えられた炭素性濾材１２に濁質が多く増加してオゾン接触槽１（図１参照）の水位が上昇すると、２つのうちの１つの上向流式接触チャンバー（１０４）のゲート部１０を閉鎖する。残りゲート部１０は開放状態を維持するが、１つのゲート部１０が閉鎖されたため、開放されたゲート部１０を介して上向流式接触チャンバー１０４に流入される原水の流速が増加する。このような流速により炭素性濾材１２は膨張し、炭素性濾材から濁質を分離する逆洗浄工程を行ってもよい。逆洗浄排水は、上向流式接触チャンバー１０４の各上端部に別途の逆洗浄排出ゲート部１４をさらに備えて行われる。
【００３５】
このために上向流式接触チャンバー１０４は、２つに分離されていることが好ましく、長時間使用した炭素性濾材１２の交換時、本発明のオゾン接触槽の作動を中断することなく、交互にゲート部１０を閉鎖することにより、容易に炭素性濾材を交換することができる。
【００３６】
大規模施設に適用するために２つ以上の上向流式オゾン接触槽を構成する場合は、ゲート部１０を十分に開放した状態で、流入口１００のゲートを調節して逆洗浄工程を行ってもよい。
【００３７】
図３は、本発明に係る上向流式オゾン接触槽において、炭素性濾材への流入速度とこれを貫通した流出水の残留オゾン濃度のグラフ図である。
【００３８】
本発明に係る上向流式オゾン接触槽の流入水の残留オゾン濃度を、非常に高い状態である０．６ｍｇ／Ｌ（一般的な韓国内浄水場のオゾン接触槽の後端残留オゾン濃度は０．０５〜０．４ｍｇ／Ｌである）に設定した後、ゲート部１０を貫通して多孔板１１に流入する原水の流入速度に応じて、粒状活性炭（ＧＡＣ）とアントラサイトとの残留オゾン濃度の除去効果を分析した。グラフ図に示すように、粒状活性炭は流入速度が０．２ｍ／分以上で、また、アントラサイトは流入速度が１．０ｍ／分以上である場合に残留オゾンが検出される。
【００３９】
図４は、本発明に係る上向流式オゾン接触槽において、炭素性粒状濾材への流入水の滞留時間と流出水の残留オゾン濃度のグラフ図である。
【００４０】
図４は、本発明に係る上向流式オゾン接触槽に使用される炭素性濾材であるアントラサイトと粒状活性炭（ＧＡＣ）に必要な滞留時間を示しており、アントラサイトは０．５〜１分、粒状活性炭は２〜２．５分の範囲以後には残留オゾンを発見できない。すなわち、アントラサイトが粒状活性炭に比べて短い接触時間と速い流速でも残留オゾンを効果的に除去することがわかる。
【００４１】
図５は、本発明に係る上向流式オゾン接触槽において、炭素性粒状濾材への流入水の残留オゾン濃度と流出水の残留オゾン濃度のグラフ図である。
【００４２】
ゲート部１０を通過する原水の流入速度を１．６ｍ／分に設定し、原水の残留オゾン濃度を異なるようにして、濾材毎（アントラサイトと粒状活性炭）に貫通した原水の残留オゾン濃度を観察した。図５に示すように、粒状活性炭は流入水の残留オゾン濃度０．４ｍｇ／Ｌ、アントラサイトは０．５ｍｇ／Ｌ以上である場合に流出水の残留オゾンが検出される。
【００４３】
本発明は、詳細な説明に限定されることなく、下記の請求範囲の範疇内で変形と変更が可能であることを明らかにする。
【符号の説明】
【００４４】
１  上向流式オゾン接触槽
１０  ゲート部
１１  多孔板
１２  炭素性濾材
１４  逆洗浄排出ゲート部
２０  水位計
１００  流入口
１０１  散気管
１０２  接触チャンバー
１０３  反応チャンバー
１０４  上向流式接触チャンバー
１１０  排出口
【図１】
2011522698.tif 000003
【図２】
2011522698.tif 000004
【図３】
2011522698.tif 000005
【図４】
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【図５】
2011522698.tif 000007
【国際調査報告】
2011522698.tif 000008
2011522698.tif 000009
2011522698.tif 000010
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