(57)【要約】【課題】紫外線ランプを多数用いることなく、被処理水に含まれる被分解物質を効率的に分解することができる水質浄化装置を提供すること。【解決手段】水質浄化装置１は、被分解物質を含有する被処理水ＤにオゾンＯを接触させると共に紫外線Ｕを照射することにより、被分解物質を分解して被処理水Ｄを浄化する。水質浄化装置１は、分解槽２、オゾン噴出配管３１、紫外線ランプ４及び撹拌ガス吹出口５１を有している。水質浄化装置１は、分解槽２の水平方向において、撹拌ガス吹出口５１の中心と紫外線ランプ４の中心とを通り、分解槽２の一方の内壁２１から他方の内壁２１まで直線状に引いた仮想ラインを想定し、仮想ラインの距離をＬとしたとき、仮想ライン上において、撹拌ガス吹出口５１の中心から内壁２１までの最短距離Ｘは、Ｘ≦Ｌ／３の関係を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被分解物質を含有する被処理水にオゾンを接触させると共に紫外線を照射することにより、上記被分解物質を分解して上記被処理水を浄化する水質浄化装置であって、
該水質浄化装置は、上記被処理水を貯留する分解槽と、
該分解槽内へ、オゾンを溶解させたオゾン溶解被処理水を供給するオゾン供給手段と、
上記分解槽内に配設した紫外線ランプと、
上記分解槽内へ、撹拌用ガスを供給する撹拌ガス供給手段とを有しており、
上記紫外線ランプは、棒形状を有すると共に、鉛直方向に棒形状の長手方向を向けて配設してあると共に、その棒形状における中心軸線から、上記分解槽の内壁又は該分解槽内に設けた仕切壁までの最短距離が１５０ｍｍ以内に設定してあり、
上記オゾン供給手段は、上記オゾン溶解被処理水を上記紫外線ランプへ向けて噴出するためのオゾン噴出口を、上記紫外線ランプの長手方向に沿って複数形成してなるオゾン噴出配管を有しており、
上記撹拌ガス供給手段は、上記分解槽における底部において、上記紫外線ランプの水平方向における配設位置に対してずれた位置に撹拌ガス吹出口を形成してなることを特徴とする水質浄化装置。
【請求項２】
請求項１において、上記紫外線ランプは、上記分解槽の水平方向の中心位置から偏心した位置に配設してあると共に、その棒形状における中心軸線から上記分解槽の内壁までの最短距離が１５０ｍｍ以内に設定してあり、
上記分解槽の水平方向において、上記撹拌ガス吹出口の中心と上記紫外線ランプの中心とを通り、当該分解槽の一方の内壁から他方の内壁まで直線状に引いた仮想ラインを想定し、該仮想ラインの距離をＬとしたとき、該仮想ライン上において、上記撹拌ガス吹出口の中心から上記内壁までの最短距離Ｘは、Ｘ≦Ｌ／３の関係を有していることを特徴とする水質浄化装置。
【請求項３】
請求項２において、上記分解槽は、水平方向の断面が四角形状を有しており、
上記赤外線ランプは、上記四角形状の分解槽内におけるいずれかの角部側又は内壁側に偏って配設してあり、
上記撹拌ガス吹出口は、上記赤外線ランプを配設した角部側と対角状に位置する角部側又は上記赤外線ランプを配設した内壁側と反対側に位置する内壁側に偏って形成してあることを特徴とする水質浄化装置。
【請求項４】
請求項１において、上記分解槽内には、仕切壁がその上下において上記被処理水を流動させることができる状態で設けてあり、
上記紫外線ランプ及び上記オゾン噴出配管は、上記仕切壁によって仕切られた上記分解槽内における第１領域に配設してあり、上記撹拌ガス吹出口は、上記分解槽内における残部である第２領域の底部に形成してあることを特徴とする水質浄化装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項において、上記オゾン供給手段は、上記オゾン噴出配管へ接続した送液配管と、上記オゾンを発生させるオゾン発生手段と、該オゾン発生手段によって発生させたオゾンを被処理水に溶解させて上記オゾン溶解被処理水を生成するオゾン溶解手段と、該オゾン溶解手段によって生成したオゾン溶解被処理水を上記送液配管へ送り出す送液手段とを有していることを特徴とする水質浄化装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項において、上記撹拌ガス供給手段は、上記撹拌ガス吹出口から上記分解槽内へ上記撹拌用ガスとしての空気を吹き出すよう構成してあることを特徴とする水質浄化装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一項において、上記撹拌ガス供給手段は、上記分解槽内における気相中のガスを抜き出し、上記撹拌用ガスとして、上記撹拌ガス吹出口から上記分解槽内へ吹き出すよう構成してあることを特徴とする水質浄化装置。
【請求項８】
請求項７において、上記撹拌ガス供給手段は、上記気相中のガスを、上記被分解物質を含有しない水を貯留する反応槽内へ抜き出して浄化した後、上記撹拌用ガスとして、再び上記撹拌ガス吹出口から上記分解槽内へ吹き出すよう構成してあることを特徴とする水質浄化装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項において、上記水質浄化装置は、上記紫外線ランプ、上記オゾン噴出配管及び上記撹拌ガス吹出口をそれぞれ設けた上記分解槽を複数連ねてなり、上流側に位置する上記分解槽において浄化した被処理水を下流側に位置する上記分解槽へ供給して、上記被分解物質の濃度を順次低下させるよう構成してあることを特徴とする水質浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被分解物質を含有する被処理水にオゾンを接触させると共に紫外線を照射することにより、上記被分解物質を分解して上記被処理水を浄化する水質浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、シアン、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）、トリクロロエチレン等のＶＯＣ（揮発性有機化合物）、ダイオキシン等、難分解性物質を含む廃水を浄化する方法として、光オゾン法（光酸化法）がある。この光オゾン法は、厳密な管理が必要とされず、特に化学薬品を用いる必要がなく、処理中における沈殿物の生成もないため、低コストな浄化方法として注目されている。
【０００３】
例えば、特許文献１のオゾン／紫外線隔式循環酸化処理装置においては、オゾンと紫外線を併用して廃水を酸化処理するために、一つの反応槽を遮光板で仕切ることにより、オゾン溶解部と紫外線照射部とに区分し、オゾン溶解部の下部からオゾンガスを吹き込んでいる。そして、このオゾンガスを廃水に溶解させると共に、このオゾンガスのエアーリフト効果（浮上力）によって、水流を起こさせる。これにより、オゾンガスを溶解した廃水を遮光板の反対側にある紫外線照射部へ移送して、紫外線照射部において酸化処理を行っている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１においては、紫外線ランプを多数用いる必要があり、設備投資費用が増大するおそれがある。また、オゾンガスを溶解した廃水は、オゾン溶解部から遮光板の上端を越えて移送した後に始めて紫外線照射部へ供給される。このとき、廃水の移送時において、廃水中に溶解したオゾンガスの自己分解が進行してしまう。そのため、オゾンガスを溶解した廃水を紫外線照射部へ迅速に供給するためには十分ではない。
【０００５】
また、特許文献１においては、気体状態のオゾンガスを反応槽内へ吹き込むことによって、オゾン溶解部と紫外線照射部とを循環する水流を形成している。そのため、紫外線照射部の近傍における廃水の撹拌が、オゾンガスの吹き込み流量に制約されることになり、この撹拌が十分に行われないおそれがある。
したがって、多数の紫外線ランプを用いることなく、オゾンガスの吹込み流量を低減して廃水の酸化分解反応の効率を向上させるためには更なる工夫が必要とされる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−７０９５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、紫外線ランプを多数用いることなく、少ないオゾンの使用量で処理水に含まれる被分解物質を効率的に分解することができる水質浄化装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、被分解物質を含有する被処理水にオゾンを接触させると共に紫外線を照射することにより、上記被分解物質を分解して上記被処理水を浄化する水質浄化装置であって、
該水質浄化装置は、上記被処理水を貯留する分解槽と、
該分解槽内へ、オゾンを溶解させたオゾン溶解被処理水を供給するオゾン供給手段と、
上記分解槽内に配設した紫外線ランプと、
上記分解槽内へ、撹拌用ガスを供給する撹拌ガス供給手段とを有しており、
上記紫外線ランプは、棒形状を有すると共に、鉛直方向に棒形状の長手方向を向けて配設してあると共に、その棒形状における中心軸線から、上記分解槽の内壁又は該分解槽内に設けた仕切壁までの最短距離が１５０ｍｍ以内に設定してあり、
上記オゾン供給手段は、上記オゾン溶解被処理水を上記紫外線ランプへ向けて噴出するためのオゾン噴出口を、上記紫外線ランプの長手方向に沿って複数形成してなるオゾン噴出配管を有しており、
上記撹拌ガス供給手段は、上記分解槽における底部において、上記紫外線ランプの水平方向における配設位置に対してずれた位置に撹拌ガス吹出口を形成してなることを特徴とする水質浄化装置にある（請求項１）。
【０００９】
本発明の水質浄化装置においては、鉛直方向に棒形状の長手方向を向けて配設した紫外線ランプは、その棒形状における中心軸線から、分解槽の内壁又は分解槽内に設けた仕切壁までの最短距離が１５０ｍｍ以内に設定してある（紫外線ランプの中心軸線から、分解槽の内壁の少なくとも一部又は分解槽内に設けた仕切壁の少なくとも一部までの距離が１５０ｍｍ以内に設定してある。）。これにより、紫外線ランプから照射した紫外線は、紫外線ランプの周辺にあるオゾン溶解被処理水へ直接照射させるだけでなく、分解槽の内壁により反射させることによっても、紫外線ランプの周辺にあるオゾン溶解被処理水へ照射させることができる。そのため、紫外線ランプを多数用いることなく、紫外線ランプによるオゾン酸化反応の反応場を拡大することができる。
【００１０】
また、本発明の水質浄化装置においては、オゾン供給手段におけるオゾン噴出配管は、オゾン溶解被処理水を紫外線ランプへ向けて噴出するためのオゾン噴出口を、紫外線ランプの長手方向に沿って複数形成してなる。そして、紫外線ランプへ、オゾンが溶解したオゾン溶解被処理水を噴出することができる。これにより、オゾンが溶解したオゾン溶解被処理水を、紫外線ランプの周辺におけるオゾン酸化反応の反応場へ迅速に供給することができ、オゾン分解反応を効果的に促進することができる。
【００１１】
また、本発明の水質浄化装置においては、上記オゾン供給手段とは別に、上記撹拌ガス供給手段を有しており、撹拌ガス供給手段における撹拌ガス吹出口の形成位置に工夫を行うことによって、オゾン溶解被処理水の撹拌効果を増大させている。
具体的には、オゾン溶解被処理水は、オゾンを溶解又は含有している以外にも酸素を含有していることにより、オゾン噴出配管における複数のオゾン噴出口から噴出された後には、分解槽内を上昇しようとする。これに対し、本発明においては、分解槽の底部において、紫外線ランプの水平方向における配設位置に対してずれた位置に撹拌ガス吹出口を形成している。
【００１２】
そのため、本発明においては、撹拌ガス吹出口から吹き出した撹拌用ガスが分解槽における被処理水中を上昇する際のエアーリフト効果（浮上力）により、相対的に被分解物質の濃度が高い被処理水が、撹拌ガス吹出口の周辺において上昇し、気液界面近傍において紫外線ランプの方向へ向けて移動した後、紫外線ランプの周辺において下降する循環流を形成することができる。これにより、被処理水の下降流が、複数のオゾン噴出口から噴出されて上昇しようとするオゾン溶解被処理水を、できるだけ長く紫外線ランプの周辺に滞留させることができる。
【００１３】
それ故、本発明においては、紫外線ランプの周辺へオゾン溶解被処理水を効果的に移送することができ、オゾン分解反応をさらに促進して、被処理水に含まれる被分解物質をより効率的に分解することができる。
また、オゾン供給手段とは別に撹拌ガス供給手段を用いることにより、撹拌を行うためにオゾンの使用量を増大させる必要がなく、オゾンの使用量を低減させることができる。
したがって、本発明の水質浄化装置によれば、紫外線ランプを多数用いることなく、少ないオゾンの使用量で被処理水に含まれる被分解物質を効率的に分解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において、上記紫外線ランプの中心軸線から上記分解槽の内壁又は該分解槽内に設けた仕切壁までの最短距離が１５０ｍｍを超える場合には、分解槽の内壁によって、紫外線ランプから照射した紫外線を反射させても、紫外線強度が低下し、被分解物質の分解反応が行われ難くなる。
また、紫外線ランプの中心軸線から分解槽の内壁又は分解槽内に設けた仕切壁までの距離は、短くするほど紫外線の反射による反応場の拡大効果をより増大させることができる。そして、上記最短距離は、１００ｍｍ以内に設定することがより好ましい。
また、上記被分解物質としては、シアン、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）、トリクロロエチレンなどのＶＯＣ（揮発性有機化合物）、ダイオキシン等がある。
【００１５】
また、本発明において、上記紫外線ランプは、上記分解槽の水平方向の中心位置から偏心した位置に配設すると共に、その棒形状における中心軸線から上記分解槽の内壁までの最短距離を１５０ｍｍ以内に設定し、上記分解槽の水平方向において、上記撹拌ガス吹出口の中心と上記紫外線ランプの中心とを通り、当該分解槽の一方の内壁から他方の内壁まで直線状に引いた仮想ラインを想定し、該仮想ラインの距離をＬとしたとき、該仮想ライン上において、上記撹拌ガス吹出口の中心から上記内壁までの最短距離Ｘは、Ｘ≦Ｌ／３の関係を有していることができる（請求項２）。
【００１６】
この場合には、分解槽内に仕切壁を設けなくても、撹拌ガス吹出口から吹き出した撹拌用ガスにより、上記被処理水の循環流を効果的に形成することができる。
なお、上記仮想ライン上において、上記撹拌ガス吹出口の中心から上記内壁までの最短距離Ｘが、仮想ラインの距離Ｌの１／３よりも大きい場合には、上記撹拌用ガスのエアーリフト効果による被処理水の循環流を紫外線ランプの周辺に形成することが困難になる。
【００１７】
また、上記分解槽は、水平方向の断面が四角形状を有しており、上記赤外線ランプは、上記四角形状の分解槽内におけるいずれかの角部側に偏って配設し、上記撹拌ガス吹出口は、上記赤外線ランプを配設した角部側と対角状に位置する角部側に偏って形成することができる（請求項３）。
この場合には、水平方向の断面が四角形状を有する分解槽において、上記被処理水の循環流を容易に形成することができ、紫外線ランプの周辺においてオゾン溶解被処理水をさらに効果的に撹拌することができる。
【００１８】
また、上記分解槽内には、仕切壁を、その上下において上記被処理水を流動させることができる状態で設け、上記紫外線ランプ及び上記オゾン噴出配管は、上記仕切壁によって仕切られた上記分解槽内における第１領域に配設し、上記撹拌ガス吹出口は、上記分解槽内における残部である第２領域の底部に形成することもできる（請求項４）。
この場合には、分解槽内における被処理水を、撹拌ガス吹出口から吹き出した撹拌用ガスにより、分解槽内の第２領域において上昇させ、気液界面近傍において分解槽内の第１領域へ向けて移動させた後、この第１領域において下降させて、被処理水の循環流を形成することができる。これにより、第１領域において、複数のオゾン噴出口から噴出されたオゾン溶解被処理水を、できるだけ長く紫外線ランプの周辺に滞留させ、被分解物質の分解反応に利用することができる。
【００１９】
また、上記仕切壁は、筒形状に形成することができる。そして、筒形状の両端の開口部を鉛直方向に配置し、上記第１領域と上記第２領域とは、いずれか一方を筒形状の内周側に形成すると共に、他方を筒形状の外周側に形成することができる。また、上記仕切壁は、筒形状以外にも、板形状、Ｌ型形状等の種々の形状に形成することもできる。
【００２０】
また、上記オゾン供給手段は、上記オゾン噴出配管へ接続した送液配管と、上記オゾンを発生させるオゾン発生手段と、該オゾン発生手段によって発生させたオゾンを被処理水に溶解させて上記オゾン溶解被処理水を生成するオゾン溶解手段と、該オゾン溶解手段によって生成したオゾン溶解被処理水を上記送液配管へ送り出す送液手段とを有していることが好ましい（請求項５）。
この場合には、オゾン溶解被処理水を上記分解槽内へ容易に供給することができる。
なお、オゾン溶解手段と送液手段とは、ポンプによって構成することにより、共通化することができる。また、オゾン溶解手段をエジェクターによって構成し、送液手段をポンプによって構成することもできる。
【００２１】
また、上記撹拌ガス供給手段は、上記撹拌ガス吹出口から上記分解槽内へ上記撹拌用ガスとしての空気を吹き出すよう構成することができる（請求項６）。
この場合には、撹拌用ガスとしての空気によって上記エアーリフト効果を容易に発生させることができる。なお、分解槽内へ入った空気は、分解槽の上部から適宜抜き出すことができる。
【００２２】
また、上記撹拌ガス供給手段は、上記分解槽内における気相中のガスを抜き出し、上記撹拌用ガスとして、上記撹拌ガス吹出口から上記分解槽内へ吹き出すよう構成することもできる（請求項７）。
この場合には、分解槽内における気相中のガス（廃オゾンガス）を撹拌用ガスとして有効に利用することができる。すなわち、この場合には、廃オゾンガスに含まれるオゾンを、被処理水に再び溶解させてオゾン分解反応に用いることができ、また、有害な廃オゾンガスを、水質浄化装置の外部へ排出しないようにすることができる。
【００２３】
また、上記撹拌ガス供給手段は、上記気相中のガスを、上記被分解物質を含有しない水を貯留する反応槽内へ抜き出して浄化した後、上記撹拌用ガスとして、再び上記撹拌ガス吹出口から上記分解槽内へ吹き出すよう構成することが好ましい（請求項８）。
この場合には、被分解物質を分解して生成され、気相中のガス（廃オゾンガス）に含まれている物質が、分解槽内において再合成されてしまうことを防止することができる。
【００２４】
また、上記水質浄化装置は、上記紫外線ランプ、上記オゾン噴出配管及び上記撹拌ガス吹出口をそれぞれ設けた上記分解槽を複数連ねてなり、上流側に位置する上記分解槽において浄化した被処理水を下流側に位置する上記分解槽へ供給して、上記被分解物質の濃度を順次低下させるよう構成することができる（請求項９）。
この場合には、被分解物質の濃度を効果的に低下させることができる。
【実施例】
【００２５】
以下に、本発明の水質浄化装置にかかる実施例につき、図面と共に説明する。
（実施例１）
本例の水質浄化装置１は、図１に示すごとく、被分解物質を含有する被処理水ＤにオゾンＯを接触させると共に紫外線Ｕを照射することにより、被分解物質を分解して被処理水Ｄを浄化するものである。この水質浄化装置１は、被処理水Ｄを貯留する分解槽２と、分解槽２内へ、オゾンＯを溶解させたオゾン溶解被処理水Ｄ’を供給するオゾン供給手段３と、分解槽２内に配設した紫外線ランプ４と、分解槽２内へ、撹拌用ガスＧを供給する撹拌ガス供給手段５とを有している。
【００２６】
図２に示すごとく、紫外線ランプ４は、棒形状を有すると共に、鉛直方向に棒形状の長手方向を向けて、分解槽２の水平方向の中心位置から偏心した位置に配設してあると共に、その棒形状における中心軸線から分解槽２の内壁２１までの最短距離Ｙが１５０ｍｍ以内に設定してある（紫外線ランプ４の中心軸線から、分解槽２の内壁２１の少なくとも一部までの距離が１５０ｍｍ以内に設定してある。）。
図３に示すごとく、オゾン供給手段３は、オゾン溶解被処理水Ｄ’を紫外線ランプ４へ向けて噴出するためのオゾン噴出口３１１を、紫外線ランプ４の長手方向に沿って複数形成してなるオゾン噴出配管３１を有している。撹拌ガス供給手段５は、分解槽２における底部２２に撹拌ガス吹出口５１を形成してなる。この撹拌ガス吹出口５１は、紫外線ランプ４の水平方向における配設位置に対してずれた位置に形成してある。
【００２７】
そして、図２に示すごとく、水質浄化装置１は、分解槽２の水平方向において、撹拌ガス吹出口５１の中心と紫外線ランプ４の中心とを通り、分解槽２の一方の内壁２１Ａから他方の内壁２１Ｂまで直線状に引いた仮想ラインＡを想定し、仮想ラインＡの距離をＬとしたとき、仮想ラインＡ上において、撹拌ガス吹出口５１の中心から内壁２１Ａまでの最短距離Ｘは、Ｘ≦Ｌ／３の関係を有している。
【００２８】
以下に、本例の水質浄化装置１につき、図１〜図５と共に詳説する。
本例の水質浄化装置１は、被処理水Ｄとして地下水を浄化するために用いることができる。本例の被処理水Ｄ中の被分解物質（難分解性物質）は、シアン、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）、トリクロロエチレン等のＶＯＣ（揮発性有機化合物）、ダイオキシン等である。また、水質浄化装置１は、上記シアンのなかでも、特に、フェリシアン化カリウム（K3[Fe(CN)6]）等のフェリシアン塩、フェロシアン化カリウム（K4[Fe(CN)6]）等のフェロシアン塩等の分解しにくいシアンを十分に酸化分解することができる。
【００２９】
被処理水Ｄ中のシアン（CN）は、例えば、以下のような酸化分解反応により分解される。すなわち、被処理水ＤにオゾンＯを供給すると共に紫外線Ｕを照射したとき、被処理水Ｄ中に溶解したオゾンＯに紫外線Ｕが照射されて、活性酸素〔O〕ができる（式１参照）。この活性酸素〔O〕が水と反応して、酸化活性の高いOHラジカルを生成する（式２参照）。
一方、シアン（CN）にオゾンＯ（O3）が反応するとシアン酸（CNO）になる（式３参照）。そして、このCNOと上記のOHラジカルとが反応して、シアンはCO2とN2とに分解される（式４参照）。
【００３０】
O3＋ｈν  →  〔O〕＋O2  ・・・（式１）
〔O〕＋H2O  →  ２OH    ・・・（式２）
CN＋O3  →  CNO＋O2    ・・・（式３）
２CNO＋８OH  →  ２CO2＋N2＋O2＋４H2O  ・・・（式４）
なお、式１において、ｈνは紫外線Ｕのエネルギーを表す。
【００３１】
また、紫外線Ｕの強度Ｌは、Ｌ∝Ｉ／ｒ2（Ｉ；光度、ｒ；距離）の関係で距離減衰し、また、散乱によっても低下する。被分解物質の分解反応は、紫外線Ｕの強度によって影響されるため、分解槽２内においては、紫外線Ｕの強度をできるだけ大きくすることが好ましい（（本例においては、紫外線Ｕの反射を利用して、この強度を大きくしている。）。また、オゾンＯは、水中で自己分解するため、オゾンＯを被処理水Ｄに溶解させてオゾン溶解被処理水Ｄ’を生成した後には、このオゾン溶解被処理水Ｄ’を迅速に紫外線Ｕが照射される反応場へ供給することが好ましい。
【００３２】
図２に示すごとく、本例の分解槽２は、水平方向の断面が四角形状を有しており、紫外線ランプ４は、四角形状の分解槽２内におけるいずれかの角部２３Ｂ側に偏って配設してある。紫外線ランプ４は、円柱形状を有しており、石英ジャケット４２内にランプ本体４１を配設してなる。また、撹拌ガス吹出口５１は、紫外線ランプ４を配設した角部２３Ｂ側と対角状に位置する角部２３Ａ側に偏って形成してある。
また、オゾン噴出配管３１は、分解槽２の水平方向において、撹拌ガス吹出口５１の形成位置と紫外線ランプ４の配設位置との間に配設してある。図３に示すごとく、オゾン噴出配管３１は、その長手方向を鉛直方向に向けて配設してあり、複数のオゾン噴出口３１１を、紫外線ランプ４と対向する側に形成してなる。
【００３３】
図１に示すごとく、本例のオゾン供給手段３は、オゾン噴出配管３１へ接続した送液配管３２と、オゾンＯを発生させるオゾン発生手段３４と、オゾン発生手段３４によって発生させたオゾンＯを被処理水Ｄに溶解させてオゾン溶解被処理水Ｄ’を生成するオゾン溶解手段３５と、オゾン溶解手段３５によって生成したオゾン溶解被処理水Ｄ’を送液配管３２へ送り出す送液手段３３とを有している。
【００３４】
本例のオゾン発生手段３４は、オゾン発生装置（オゾナイザー）によって構成し、本例のオゾン溶解手段３５及び送液手段３３は、ポンプによって構成した。そして、本例においては、オゾン発生装置によって発生させたオゾン（オゾンと空気との混合気体）を、ポンプによって被処理水Ｄに溶解させると共に、この溶解後のオゾン溶解被処理水Ｄ’をポンプによって送り出す。
なお、ポンプによって送液手段３３を構成し、オゾン溶解手段３５は、エジェクターによって構成することもできる。この場合には、オゾン発生装置によって発生させたオゾン（オゾンと空気との混合気体）を、エジェクターによって被処理水Ｄに溶解させると共に、この溶解後のオゾン溶解被処理水Ｄ’をポンプによって送り出すことができる。
【００３５】
同図に示すごとく、撹拌ガス供給手段５は、撹拌ガス吹出口５１に接続した送風配管５２と、送風配管５２へ撹拌用ガスＧを送り出す送風ブロア５３とを有している。本例の撹拌用ガスＧは空気であり、撹拌ガス供給手段５は、撹拌ガス吹出口５１から分解槽２内へ撹拌用ガスＧとしての空気を吹き出すよう構成してある。また、分解槽２内へ入った空気は、分解槽２の上部から適宜抜き出すことができる。
図２に示すごとく、本例の分解槽２は、ステンレス製の容器からなり、紫外線ランプ４から照射した紫外線Ｕを有効に反射させるために、その内壁２１に鏡面仕上げ加工が行ってある。
【００３６】
同図に示したように、本例の水質浄化装置１においては、鉛直方向に円柱形状の長手方向を向けて配設した紫外線ランプ４は、断面四角形状の分解槽２内における角部２３Ｂに配設してある。そして、紫外線ランプ４は、その円柱形状における中心軸線から分解槽２の内壁２１までの最短距離Ｙが１５０ｍｍ以内に設定してある。これにより、紫外線ランプ４から照射した紫外線Ｕは、紫外線ランプ４の周辺にあるオゾン溶解被処理水Ｄ’へ直接照射させるだけでなく、分解槽２の内壁２１により反射させることによっても、紫外線ランプ４の周辺にあるオゾン溶解被処理水Ｄ’へ照射させることができる。そのため、紫外線ランプ４を多数用いることなく、紫外線ランプ４によるオゾン酸化反応の反応場を拡大することができる。
【００３７】
また、図１、図３に示したように、本例の水質浄化装置１においては、オゾン供給手段３におけるオゾン噴出配管３１は、オゾン溶解被処理水Ｄ’を紫外線ランプ４へ向けて噴出するためのオゾン噴出口３１１を、紫外線ランプ４の長手方向に沿って複数形成してなる。そして、紫外線ランプ４へ、オゾンＯが溶解したオゾン溶解被処理水Ｄ’を噴出することができる。これにより、オゾンＯが溶解したオゾン溶解被処理水Ｄ’を、紫外線ランプ４の周辺におけるオゾン酸化反応の反応場へ迅速に供給することができ、オゾン分解反応を効果的に促進することができる。
【００３８】
また、本例の水質浄化装置１においては、オゾン供給手段３とは別に、撹拌ガス供給手段５を有しており、撹拌ガス供給手段５における撹拌ガス吹出口５１の形成位置に工夫を行うことによって、オゾン溶解被処理水Ｄ’の撹拌効果を増大させている。
具体的には、オゾン溶解被処理水Ｄ’は、オゾンＯを溶解又は含有している以外にも酸素を含有していることにより、オゾン噴出配管３１における複数のオゾン噴出口３１１から噴出された後には、分解槽２内を上昇しようとする。これに対し、本例においては、撹拌ガス吹出口５１は、分解槽２における底部２２において、紫外線ランプ４を配設した角部２３Ｂと対角状に位置する角部２３Ａに形成してある。そして、図２に示したように、分解槽２の水平方向において想定した仮想ラインＡの距離をＬとしたとき、仮想ラインＡ上において、撹拌ガス吹出口５１の中心から分解槽２の内壁２１までの最短距離Ｘは、Ｘ≦Ｌ／３の関係を有している。
【００３９】
そのため、図１、図３に示すごとく、本例においては、撹拌ガス吹出口５１から吹き出した撹拌用ガスＧが分解槽２における被処理水Ｄ中を上昇する際のエアーリフト効果（浮上力）により、相対的に被分解物質の濃度が高い被処理水Ｄが、撹拌ガス吹出口５１の周辺において上昇し、気液界面近傍において紫外線ランプ４の方向へ向けて移動した後、紫外線ランプ４の周辺において下降する循環流を形成することができる。これにより、被処理水Ｄの下降流が、複数のオゾン噴出口３１１から噴出されて上昇しようとするオゾン溶解被処理水Ｄ’を、できるだけ長く紫外線ランプ４の周辺に滞留させることができる。
【００４０】
それ故、本例においては、紫外線ランプ４の周辺においてオゾン溶解被処理水Ｄ’を十分に撹拌することができ、オゾンＯによる酸化分解反応をさらに促進して、被処理水Ｄに含まれる被分解物質を効率的に分解することができる。
また、オゾン供給手段３とは別に撹拌ガス供給手段５を用いることにより、撹拌を行うためにオゾンＯの使用量を増大させる必要がなく、オゾンＯの使用量を低減させることができる。そして、オゾン発生手段３４の容量を小さくすることができ、設備のイニシャルコストを低減させることができる。
したがって、本例の水質浄化装置１によれば、紫外線ランプ４を多数用いることなく、少ないオゾンＯの使用量で被処理水Ｄに含まれる被分解物質を効率的に分解することができる。
【００４１】
なお、分解槽２内において、紫外線ランプ４と撹拌ガス吹出口５１とは、上記Ｘ≦Ｌ／３の関係を有する種々の状態で配置することができる。例えば、図４に示すごとく、紫外線ランプ４をいずれかの内壁２１Ｂの近傍に配置し、撹拌ガス吹出口５１を上記内壁２１Ｂに対向する内壁２１Ａの近傍に配置することができる。
【００４２】
また、図５に示すごとく、撹拌ガス吹出口５１は、分解槽２の底部２２に複数設けることもできる。この場合にも、各撹拌ガス吹出口５１について想定した各仮想ラインＡ上において、各撹拌ガス吹出口５１の中心から内壁２１までの最短距離Ｘが、Ｘ≦Ｌ／３の関係を有するよう設定する。また、この場合には、同図に示すごとく、分解槽２内の底部２２近傍に、送風配管５２の先端部に連結したガス吹出ヘッダー５０を配置し、このガス吹出ヘッダー５０に複数の撹拌ガス吹出口５１を形成することができる。
【００４３】
また、上記撹拌ガス供給手段５は、図６に示すごとく、分解槽２内における気相中のガス（廃オゾンガス）Ｏ’を抜き出し、これを撹拌用ガスＧとして、撹拌ガス吹出口５１から分解槽２内へ吹き出すよう構成することもできる。この場合には、分解槽２内における廃オゾンガスＯ’を撹拌用ガスＧとして有効に利用することができる。
【００４４】
また、図７に示すごとく、上記廃オゾンガスＯ’を分解槽２内へ再び循環させる場合には、撹拌ガス供給手段５は、廃オゾンガスＯ’を、被分解物質を含有しない水Ｗを貯留する反応槽６内へ抜き出して浄化した後、撹拌用ガスＧとして、再び撹拌ガス吹出口５１から分解槽２内へ吹き出すよう構成することもできる。この場合には、被分解物質を分解して生成され、廃オゾンガスＯ’に含まれている物質が、分解槽２内において再合成されてしまうことを防止することができる。
【００４５】
すなわち、例えば、被分解物質が鉄シアン錯体化合物等の再合成が容易な物質を含む際には、分解槽２内において分解されて生成した鉄が、再び撹拌用ガスＧとして分解槽２内に吹き込まれた廃オゾンガスＯ’と反応して再合成されてしまうおそれがある。そのため、廃オゾンガスＯ’を上記反応槽内において浄化させた後、撹拌用ガスＧとして使用することにより、鉄シアン錯体化合物の再合成を防止することができる。
【００４６】
（実施例２）
本例の水質浄化装置１Ａは、図８に示すごとく、複数の分解槽２を用いて被処理水Ｄにおける被分解物質の濃度を順次低下させるよう構成してある。
本例の水質浄化装置１Ａは、紫外線ランプ４、オゾン噴出配管３１及び撹拌ガス吹出口５１をそれぞれ設けた分解槽２を複数連ねて構成し、上流側に位置する分解槽２において浄化した被処理水Ｄを、下流側に位置する分解槽２へ順次供給して、複数の分解槽２において被分解物質の濃度を順次低下させることができる。
【００４７】
また、本例において、オゾン発生手段３４及び送風ブロア５３は、共通して用いることができる。すなわち、各オゾン噴出配管３１は、オゾン発生手段３４に接続した送液配管３２に接続することができ、各撹拌ガス吹出口５１は、送風ブロア５３に接続した送風配管５２に各分岐配管５２１を介して接続することができる。また、最も上流側の分解槽２Ａに被処理水Ｄの入口２５を形成すると共に、最も下流側の分解槽２Ｂに被処理水Ｄの出口２６を形成し、残りの分解槽２における側壁２１０には被処理水Ｄを通過させる連通口２７を形成することができる。また、被処理水Ｄの入口２５、出口２６及び連通口２７は、各分解槽２の側壁２１０の上部に形成することができる。
【００４８】
また、本例においては、送液手段３３の吸込配管３３１は、下流側の分解槽２Ｂに接続し、下流側の分解槽２Ｂから取り出した被処理水Ｄの一部にオゾン発生手段３４によってオゾンＯを添加して、オゾン溶解被処理水Ｄ’を生成することができる。また、送風ブロア５３の吸込配管５３１は、いずれかの分解槽２における気相部分に接続し、この気相部分から取り出した廃オゾンガス（気相中のガス）Ｏ’を、撹拌用ガスＧとして用いることができる。
【００４９】
なお、図示は省略するが、最も上流側の分解槽２Ａへの被処理水Ｄの入口２５は、上記オゾン噴出配管３１と同様の構造を有する配管によって構成することもできる。この場合には、複数のオゾン噴出口３１１を被処理水Ｄの入口２５を構成する噴出口として機能させ、この噴出口により、被処理水ＤにオゾンＯを添加し予め溶解したオゾン溶解被処理水Ｄ’を、紫外線ランプ４へ向けて噴出させることができる。
本例においては、被分解物質の濃度を効果的に低下させることができる。
本例においても、その他の構成は上記実施例１と同様であり、上記実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【００５０】
（実施例３）
本例の水質浄化装置１Ｂは、図９、図１０に示すごとく、分解槽２内に仕切壁２０を設け、分解槽２内の被処理水Ｄを仕切壁２０の上下を介して流動させることができるようにしてある。
そして、本例の紫外線ランプ４及びオゾン噴出配管３１は、仕切壁２０によって仕切られた分解槽２内における第１領域２０１に配設してあり、本例の撹拌ガス吹出口５１は、分解槽２内における残部である第２領域２０２の底部２２に形成してある。また、本例においては、紫外線ランプ４の棒形状における中心軸線から仕切壁２０までの最短距離Ｙが１５０ｍｍ以内に設定してある。
【００５１】
本例の分解槽２は、水平方向における断面が円形状を有しており、仕切壁２０は、円筒形状に形成してあり、円筒形状の両端の開口部を鉛直方向に配置してなる。そして、分解槽２内における第１領域２０１は、仕切壁２０の内周側に形成されており、分解槽２内における第２領域２０２は、仕切壁２０の外周側に形成されている。また、撹拌ガス吹出口５１は、第２領域２０２の底部２２における複数箇所に形成してある。
【００５２】
本例においては、分解槽２内における被処理水Ｄを、撹拌ガス吹出口５１から吹き出した撹拌用ガスＧにより、分解槽２内の第２領域２０２（仕切壁２０の外周側）において上昇させ、気液界面近傍において分解槽２内の第１領域２０１（仕切壁２０の内周側）へ向けて移動させた後、この第１領域２０１において下降させて、被処理水Ｄの循環流を形成することができる。これにより、第１領域２０１において、複数のオゾン噴出口３１１から噴出されたオゾン溶解被処理水Ｄ’を、できるだけ長く紫外線ランプ４の周辺に滞留させることができる。
【００５３】
また、図１１、図１２に示すごとく、分解槽２内においては、上記円筒形状の仕切壁２０の外周側を、紫外線ランプ４及びオゾン噴出配管３１を配設した第１領域２０１とし、円筒形状の仕切壁２０の内周側を、底部２２に撹拌ガス吹出口５１を形成した第２領域２０２とすることもできる。この場合において、紫外線ランプ４及びオゾン噴出配管３１は、第１領域２０１における複数箇所に配設することができる。また、紫外線ランプ４は、その棒形状における中心軸線から、分解槽２の内壁２１までの最短距離Ｙ及び仕切壁２０までの最短距離Ｙを１５０ｍｍ以内に設定することができる。
なお、分解槽２の水平方向の断面形状は、円形状以外にも種々の形状とすることができ、仕切壁２０は、円筒形状以外にも四角等の種々の筒形状とすることもできる。
【００５４】
また、分解槽２内には、必ずしも筒形状の仕切壁２０を配設する必要はなく、例えば、図１３に示すごとく、板形状の仕切壁２０Ａを配設することもできる。この場合においても、分解槽２内の被処理水Ｄが仕切壁２０Ａの上下を介して流動するようにし、紫外線ランプ４は、その棒形状における中心軸線から、分解槽２の内壁２１までの最短距離Ｙ及び仕切壁２０Ａまでの最短距離Ｙの少なくとも一方を１５０ｍｍ以内に設定することができる。また、仕切壁２０Ａの形状は、分解槽２内を第１領域２０１と第２領域２０２とに仕切る種々の形状とすることができる。
【００５５】
本例においても、その他の構成は上記実施例１と同様であり、上記実施例１と同様の作用効果を得ることができる。また、本例においても、上記実施例２と同様に、複数の分解槽２を用いて被処理水Ｄにおける被分解物質の濃度を順次低下させるよう構成することができる。
【００５６】
（確認試験）
本確認試験においては、上記実施例１の構成の水質浄化装置１（発明品）を用いて、撹拌用ガスＧとして空気又は廃オゾンガス（気相中のガス）Ｏ’を用いた場合の被分解物質の分解能力を確認した。
被処理水Ｄとして地下水を用い、被処理水Ｄに含まれる被分解物質を地下水に含まれるシアンとした。また、撹拌用ガスＧとしては、空気又は廃オゾンガス（気相中のガス）Ｏ’を用いた。また、紫外線ランプ４としては、９０Ｗのものを用いた。そして、上記分解槽２においてシアンの濃度が約０．１ｐｐｍになるまでの時間を測定した。この測定結果を発明品の結果１〜３に示す。
【００５７】
また、比較として、撹拌ガス吹出口５１から撹拌用ガスＧを噴出させず、被処理水ＤにオゾンＯを溶解させたオゾン溶解被処理水Ｄ’を、紫外線ランプ４から離れた位置において、撹拌を兼ねて分解槽２中へ噴出させる構成の水質浄化装置（比較品）についても同様の測定を行った。この測定結果を比較品の結果に示す。
【００５８】
発明品の結果１；撹拌用ガスＧとしての空気を１０Ｌ／ｍｉｎの流量で分解槽２内へ供給してオゾンＯによる酸化分解反応を行ったところ、被処理水Ｄのシアン濃度が約１．１５ｐｐｍから約０．１ｐｐｍにまでに約３３０分の時間を要した。
発明品の結果２；撹拌用ガスＧとしての空気を５１Ｌ／ｍｉｎの流量で分解槽２内へ供給してオゾンＯによる酸化分解反応を行ったところ、被処理水Ｄのシアン濃度が約１．１２ｐｐｍから約０．０９ｐｐｍにまでに約２４０分の時間を要した。
【００５９】
発明品の結果３；撹拌用ガスＧとしての廃オゾンガスＯ’を５１Ｌ／ｍｉｎの流量で分解槽２内へ供給してオゾンＯによる酸化分解反応を行ったところ、被処理水Ｄのシアン濃度が約１．０３ｐｐｍから約０．１ｐｐｍにまでに約３００分の時間を要した。
比較品の結果；撹拌用ガスＧを用いずにオゾンＯによる酸化分解反応を行ったところ、被処理水Ｄのシアン濃度が約０．９８ｐｐｍから約０．１ｐｐｍにまでに約３７５分の時間を要した。
【００６０】
上記各結果より、上記水質浄化装置１（発明品）を用いれば、比較品の水質浄化装置に比べて、短時間で地下水に含まれるシアンを分解できることがわかった。また、水質浄化装置１において、撹拌用ガスＧの流量を多くした方が分解反応が促進され、分解時間が短縮されることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】実施例１における、水質浄化装置を示す説明図。
【図２】実施例１における、水質浄化装置における分解槽の水平方向の断面を示す説明図。
【図３】実施例１における、水質浄化装置における分解槽の鉛直方向の断面を示す説明図。
【図４】実施例１における、他の水質浄化装置を示す説明図。
【図５】実施例１における、他の水質浄化装置を示す説明図。
【図６】実施例１における、他の水質浄化装置における分解槽の水平方向の断面を示す説明図。
【図７】実施例１における、分解槽中の廃オゾンガスを反応槽を用いて浄化する場合を示す説明図。
【図８】実施例２における、水質浄化装置を示す説明図。
【図９】実施例３における、水質浄化装置における分解槽の鉛直方向の断面を示す説明図。
【図１０】実施例３における、水質浄化装置における分解槽の水平方向の断面を示す説明図。
【図１１】実施例３における、他の水質浄化装置における分解槽の鉛直方向の断面を示す説明図。
【図１２】実施例３における、他の水質浄化装置における分解槽の水平方向の断面を示す説明図。
【図１３】実施例３における、他の水質浄化装置における分解槽の水平方向の断面を示す説明図。
【符号の説明】
【００６２】
１  水質浄化装置
２  分解槽
２１  内壁
２２  底部
３  オゾン供給手段
３１  オゾン噴出配管
３１１  オゾン噴出口
３２  送液配管
３３  送液手段
３４  オゾン発生手段
３５  オゾン溶解手段
４  紫外線ランプ
５  撹拌ガス供給手段
５１  撹拌ガス吹出口
５２  送風配管
５３  送風ブロア
Ａ  仮想ライン
Ｄ  被処理水
Ｄ’  オゾン溶解被処理水
Ｏ  オゾン
Ｕ  紫外線
Ｇ  撹拌用ガス
【図１】
2008183545.tif 000003
【図２】
2008183545.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008183545.tif 000006
【図５】
2008183545.tif 000007
【図６】
2008183545.tif 000008
【図７】
2008183545.tif 000009
【図８】
2008183545.tif 000010
【図９】
2008183545.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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