(57)【要約】【課題】液体中へ気体を取り込む装置において、吸気量が変動した場合に所望吸気量に回復の容易な吸気装置の提供。【解決手段】液体中に気体を取り込む装置であって、液送ポンプに続く給液管、エジェクタ、エジェクタ上流で給液管より分岐し流量調節弁を有するバイパス管、及びエジェクタ出液とバイパス通過液を合流させる集液部からなる吸気装置。吸気量が所望量から変動した場合にバイパス流量調節弁を操作して吸気量を簡単に調整できる。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体中に気体を取り込む装置であって、液送ポンプに続く給液管、エジェクタ、エジェクタ上流で給液管より分岐し流量調節弁を有するバイパス管、及びエジェクタ出液とバイパス通過液を合流させる集液部からなる吸気装置。
【請求項２】
エジェクタの最大吸気量（ｍ３／ｈ）が所望気吸気量の２倍以上である吸気装置。
【請求項３】
上記集液部の下流にさらに混合機能を有する装置を備えた請求項１に記載の吸気装置。
【請求項４】
吸気管内のガス圧を検出し、その信号に基づいてバイパス管の流量調節弁の開度を自動制御する請求項１〜３のいずれかに記載の吸気装置。
【請求項５】
溶存有機化合物含有廃水にオゾンを分散させて、紫外線照射により溶存有機化合物を無害化処理する方法において、オゾンの取り込みに請求項１〜４のいずれかに記載の吸気装置を用いる溶存有機化合物含有廃水の処理方法。
【請求項６】
溶存有機化合物含有廃水の処理方法において、請求項１〜４のいずれかに記載する吸気装置、紫外線反応器、滞留槽、及びオゾン発生器よりなる処理装置を用い、該吸気装置で一定流量のオゾンガスを流水中に負圧吸引注入し、混合機能を有する装置で混合攪拌後、加圧状態で紫外線照射しながら被処理水を循環させる溶存有機化合物含有廃水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体中に所望量の気体を取り込むための吸気量の調整を簡単な操作で行うことのできる吸気装置、およびこの吸気装置を利用する廃水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液体の流れを利用して、気体を該液体中に取り込み分散させる装置は種々存在し、一般にはエジェクタと言う呼称で呼ばれている。これらエジェクタは通過する液量を増やすと吸気量が増す方式であり、何らかの原因、例えば液体の性状の変動、エジェクタ出口圧の増加や配管内部抵抗の漸増によって吸気量が所望値より低下する場合があり、これを回復させるためには、対策として通過液量を増加させることにより吸気量を増やすよう調整される。しかし、通常の運転状態からさらに通過液量を増やす方法では、吸気量を増やすためにエジェクタ通過液量を増やそうとする操作が、その分エジェクタ通過液量の運動エネルギーの増加を必要とし、液送ポンプの供給し得る運動エネルギーの上限値に至ればそれ以上の通気量は得られないことになり、液送ポンプによほど余力を残して設計されている場合でもなければ、吸気量を調整し得る幅はごく小さなものとなる。しかし、例えば、取り扱う液体によっては液体の性状、特に液体の粘度が何らかの予想外に大きく変化し、吸気量が大きく変動することがあり、これに追従して吸気量を一定に維持させることは困難であった。特に、気体発生装置（例えばオゾン発生器）から発生した気体を直接液体中に取り込むような場合、吸気量に変動が生じると、気体発生装置の側に効率の低下が生じるおそれがある。なんらかの原因により吸気量が所望の値と異なる値にずれてきた場合においても、簡単な操作で吸気量を調整することができ、所望の値に復帰が可能な吸気装置が望まれる。
【０００３】
一方、産業廃棄物などの焼却設備から出る廃水などには、ダイオキシンをはじめとする難分解性有機物質を含み、環境中の難分解性物質の増加が深刻な問題となってきており、オゾンを利用する分解方法が行われているが、オゾンだけではこれらを分解できないため、より強力な酸化力が求められている。オゾンの酸化力を高めるため、過酸化水素、紫外線、放射線照射、超音波や触媒を併用した促進酸化プロセスが開発されている。これらはオゾンを分解してより強力なヒドロキシラジカルを発生させ、有機物を酸化して、水と炭酸ガスに完全に分解しようとする反応を利用するプロセスである（非特許文献２）。これら促進酸化プロセスの中、オゾンと紫外線を併用する方法については、ダイオキシンを含有する汚水をオゾン、過酸化水素及び紫外線により処理する方法（特許文献１：特開平１１−３３５７０）、オゾン含有ガスを廃水に吹き込み紫外線照射する方法（特許文献２：特開平８−１９２１７５）などが開示されているが、これらではオゾンガスは散気方式で注入されている。散気方式で注入する場合にはオゾンを充分に溶解させることができず、充分な量のヒドロキシラジカルを発生させることができない。また、紫外線処理前にエジェクタを用いてオゾンガスを注入する方法も開示されている（例えば、特許文献３：特開平７−２２７５３など）。しかし、従来のエジェクタを用いる方法では、前述したように吸気量の調節を充分に行なうことができない。なんらかの原因により吸気量が所望の値と異なる値にずれてきた場合においても、簡単な操作で吸気量を調整することができ、所望の値に復帰が可能な吸気装置を備えた廃水処理方法が望まれる。
【０００４】
【非特許文献１】
「新版オゾン利用の新技術」　第８３〜８４頁　サンコー書房
【特許文献１】
特開平１１−３３５７０号公報
【特許文献２】
特開平８−１９２１７５号公報
【特許文献３】
特開平７−２２７５３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は、上述のような現状に鑑み、所望の設定条件で液体への気体の取り込みの運転中において吸気量が大きく変動する場合においても、液体中に気体を予め設定した吸気量に容易に回復させ得る、気体を液中に分散ないし溶解させ得る吸気装置の開発を課題として鋭意研究し、エジェクタにバイパスを組み合わせた本発明を完成した。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、液体中に気体を取り込む吸気装置であって、液送ポンプに続く給液管、エジェクタ、エジェクタ上流で給液管より分岐し流量調節弁を有するバイパス管、及びエジェクタ出液とバイパス通過液を合流させる集液部からなる吸気装置に関する。
さらに、本発明の吸気装置のエジェクタは、その最大吸気量　（ｍ３／ｈ）が所望吸気量の２倍以上であることが望ましい。ここで最大吸気量（ｍ３／ｈ）とは、バイパスに全く液を通さない場合のエジェクタの吸気量を意味する。また、エジェクタ出液とバイパス通過液の混合を助けるために、集液部の下流に混合機能を有する装置、例えばスタチックミキサを設けることができる。
【０００７】
さらには、吸気管内のガス圧を圧力検知器で検出し、その信号を変換器で増幅させて、バイパス管の流量調節弁の開度を制御させるバイパス管の流量調節弁の開度自動制御装置を設けることができる。バイパス管の流量調節弁が固定開度であるときには、液性の変化などによりガス吸気量に変動が生じるような場合においても、バイパス管の流量調節弁の開度自動制御装置を設けることによって、吸気管内のガス圧を一定に保持しながら、液中にガスを吸引することができる。
また、本発明は上記吸気装置を利用する廃水の処理方法に関し、溶存有機化合物含有廃水にオゾンを分散ないし溶解させた状態で、紫外線照射を照射することにより発生するＯＨラジカルを利用して溶存有機化合物を酸化分解する排水処理方法において、廃水中へのオゾンの取り込みに、上記の吸気装置を利用する溶存有機化合物含有廃水の無害化処理方法に関する。
【０００８】
【発明の実施の態様】
本発明の吸気装置の１例を図１に示す。液送ポンプ（図示せず）に続く給水管１、エジェクタ２、エジェクタ上流で給液管より分岐し流量調節弁４を有するバイパス管３、及びエジェクタ出液とバイパス通過液を合流させる集液部５からなる。６は気体供給管、７は気体流量調節弁である。
このように構成することにより、バイパス流量調節弁が全閉の場合は液送ポンプからの液は全量エジェクタ２を通過することになるが、同時に抵抗も大きくなり液流量は減少し、最小の液流量によって最大の吸気量が得られることになる。この際の液流量は、所望する使用条件よりも小さく、吸気量は所望する使用条件よりも大きくなるように設定する。この時点において吸気量は所望値よりはるかに大きいが、バイパス流量調節弁を徐々に開くことにより液流量は増大し、エジェクタ部で消費される圧損も小さくなるので吸気量は減少する。そして減少する吸気量が所望の吸気量値に至った時点が、液の運動エネルギーを１００％利用しながら所望の吸気量を確保し、なおかつ、液流量としても最大となる点である。
【０００９】
この吸気量が所望の値で運転している間に、なんらかの原因で吸気量が低下した場合には、逆に、バイパス流量調節弁を絞りバイパス流量を減少させることにより、液送ポンプの限界にかかることなく吸気量を増大させ、吸気量を所望値に回復させることができる。気体供給管６に該管内圧を検出する圧力検出計及び信号変換器（ともに図示せず）を取り付け、該管内圧に基づいてバイパス流量調節弁４を作動させ流量を自動調節することもできる。
【００１０】
バイパス流量調節弁４を全開にした場合がエジェクタとして最大の吸気量になるが、この最大吸気量が使用時の所望の吸気量とあまり変わらない値であれば、吸気量の調整し得る範囲はごく狭いものとなる。従って、本発明装置においては、エジェクタの最大吸気量が使用条件における所望の吸気量より充分に大きいことが必要であって、エジェクタの最大吸気量は使用条件における所望の吸気量の２倍以上あることが望ましい。
【００１１】
本発明吸気装置は、バイパス流量調節弁の開度により吸気量を幅広く変化させることができるので、所望の吸気量を実現するための精密な設計は不要となる。また、本発明の方式は、液送ポンプ出口で液の運動エネルギーを削ぐことにより吸気量を調整する従来の方法と異なり、液の運動エネルギーを１００％生かしながら、装置として最大の液流量を流しつつ所望の吸気量を取り入れ運転することができる。
【００１２】
なお、本発明吸気装置のエジェクタは、１個のエジェクタであってもよいし、または図１に示したように複数個のエジェクタを並列に設け、所望の吸気量とすることもできる。また、バイパスも１本または複数本設けてもよい。
本発明吸気装置は、気体発生装置から発生する気体を直接液中に取り込む場合に有利である。
【００１３】
上述のように吸気量の変動に容易に対処可能な本発明装置は、ダイオキシン含有廃水の無害化処理、あるいは有機性排水処理におけるＣＯＤの低減、溶存化学物質の分解等の公知の装置に組み合わせその効率を向上させることができる。例えば、ダイオキシン含有廃水を無害化するにあたり、本発明の吸気装置により廃水処理系の循環水中にオゾンガスを負圧吸引注入し、スタチックミキサで混合攪拌後、紫外線反応器に導入して酸化反応させる、加圧状態におけるオゾンと紫外線による酸化促進法の系の実用化を可能とする。
【００１４】
この系では、吸気装置出口に圧力がかかった状態で所望の吸気量を一定に保つ必要があるが、吸気装置出口部の圧力はさまざまな要因により常にきっかり一定に保たれているとは限らず、微妙に変化する場合もありうるので、出口圧の僅かな変動に吸気量が変化しうるということに対する配慮が必要である。このため吸気量を自在に調整できない従来の装置では吸気量の変動に対応することができず、溶存有機化合物含有廃水（例えば、ダイオキシン類含有廃水）をオゾン＋紫外線による促進酸化法で分解処理する廃水処理法の実用化が困難であったが、本発明吸気装置により実用化が可能となった。ここで促進酸化法とは、加圧状態でのオゾンと紫外線の併用により、オゾン分子から酸化力の強いＯＨラジカルを発生させ、強力な酸化反応を行わせる水処理方法を意味する。
【００１５】
本発明吸気装置を利用した廃水処理システムを図２に例示する。
図２は、本発明吸気装置により循環水中にオゾンガスを負圧吸引注入し、スタチックミキサで混合攪拌後、加圧状態で紫外線照射する促進酸化法を行う系である。
被処理水原水を原水供給管１３から循環ラインに供給し、循環ポンプ１８によって吸気装置１１に圧入する。吸気装置において、上記したように所望量の被処理水を予め決めたバイパス流量調節弁の開度にしたがってエジェクタとバイパスを通過させ、オゾン発生器１２から所望の吸気量でオゾンガスを取り込み、スタチックミキサ１９で混合してＵＶ反応器１４に送り反応させる。反応液は気液分離槽２０を経て、原水供給管１３からの新たな被処理廃水とともに吸気装置に送られる。吸気装置１１でオゾンガスを所望の吸気量で吸入する。被処理廃水の性状が大きく変化し、吸気量に変動があった場合にも、バイパスに設けた流量調節弁の操作のみで容易に吸気量を回復し、所望の値に維持することができる。図中、１５は処理済の水の排水管、１７は排気管である。
次に実施例を挙げて本発明をさらに説明する。
【００１６】
【実施例１】
図１に示すような吸気装置を用いて、水道水を流し、吸気量を測定した。
この吸気装置は、バイパス全閉のとき、通水量３ｍ３／ｈで吸気量が２．４ｍ３／ｈであり、バイパス流量調整弁を開いて通水量７．５ｍ３／ｈまで増加したとき、所望吸気量の０．９６ｍ３／ｈとなった。
なお、吸気装置にはオゾン発生器（オゾンガス流量：０．９６ｍ３／ｈ、オゾン発生量：６０ｇ／ｈ）を接続して使用した。
この装置を用い場合の通過液量と吸気量の関係を図３に示す。また、従来のエジェクタとしての通過液量と吸気量の関係を図４に示す。図３から、本発明装置では従来の装置とは逆に通液量を減少させるほど吸気量は増大することがわかる。
【００１７】
したがって、液性の変化等の予期せぬ原因により吸気量が低下した場合にも、バイパス流量調整弁の操作によって吸気量を増加させ容易に定常状態に回復させ得ることが理解される。一方、図４に示す従来の装置特性では、吸気量を増やすためには通液量を増加させる必要があり、通液量を増加させることは運動エネルギーを増加させることになるので、液送ポンプの能力の上限値により吸気量は制限を受けることになる。
【００１８】
【実施例２】
実施例１に記載した吸気装置を用いて、図２に示す廃水処理システムを構成し、産業廃棄物焼却施設から排出される廃水を用いて、オゾン＋紫外線併用の促進酸化法によるバッチ処理試験を行った。実験開始時の吸気量は０．９６ｍ３／ｈであり、これを満たすための循環水量は７．５ｍ３／ｈであった。１時間の連続運転後、溶存物質の酸化分解による廃水の粘度低下が原因となって吸気量が低下してきたが、バイパス流量調整弁を調整して循環水量を７．２ｍ３／ｈまで低下させることにより、容易に吸気量を元の値（０．９６ｍ３／ｈ）まで復帰させることができた。
【００１９】
【実施例３】
実施例１で用いたのと同じ吸気装置１１を組み込んだ図２に示すような装置を用いて、フェノールを５０　ｍｇ／Ｌ含む水（ＣＯＤＭｎ値９０ｍｇ／Ｌ）の酸化分解試験（ＣＯＤ試験）を、処理水量０．２３ｍ３、循環水量７．０ｍ３／ｈ、オゾン濃度６０　ｍｇ／Ｌ、オゾンガス流量０．９６　ｍ３／ｈ、注入オゾン量５７．６ｇ／ｈに設定して、９０分間行った。
処理時間の経過に伴なうＣＯＤ値と水中のフェノール濃度の変化の状態を図５に示した。なお、フェノール濃度の測定はイオン−アンチピリン吸光光度法（ＪＩＳ
Ｋ　０１０２−２８．１）によった。
図５から明らかなように、フェノールを５０　ｍｇ／Ｌ含む水の場合には４０分経過時にはフェノール濃度を殆ど０にまで酸化分解することができ、ＣＯＤＭｎ値も９０分経過時には殆ど０にまですることができた。
【００２０】
【発明の効果】
本発明吸気装置は、液体中に気体を予め設定した運転条件で運転中に、吸気量に変動が生じたときに、バイパスに設けた流量調節弁の操作のみで容易に所望の吸気量に回復させることが可能である。
また、液送ポンプ出口で液の運動エネルギーを削ぐことにより吸気量を調整する方法とは異なり、液の運動エネルギーを１００％利用しながらの吸気運転が可能となる。
さらには、本発明吸気装置を用いることにより、従来エジェクタでは実用化困難であった廃水の促進酸化法を可能とし、また、従来のバブリング方式によるオゾンガスの注入に頼っていたオゾンと紫外線の併用する酸化法では達成困難な程度にまで効率よく溶存物質の酸化分解が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吸気装置を示す図。
【図２】本発明吸気装置を組み込んだ廃水処理の工程図。
【図３】本発明吸気装置の１例における通過水量と吸気量の関係を示すグラフ。
【図４】従来の吸気装置の１例における通過水量と吸気量の関係を示すグラフ。
【図５】フェノール含有水の処理におけるフェノール濃度の経時変化を示すグラフ。
【符号の説明】
１　　　給水管
２　　　エジェクタ
３　　　バイパス管
４　　　バイパス流量調節弁
５　　　集液部
６　　　気体供給管
７　　　気体流量調節弁
１１　　本発明吸気装置
１２　　オゾン発生器
１３　　原水供給管
１４　　ＵＶ反応器
１５　　処理水排水管
１６　　オゾン供給管
１７　　排気管
１８　　循環ポンプ
１９　　スタティックミキサ
２０　　気液分離槽
【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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