(57)【要約】【課題】  処理水中のオゾン濃度に対して最適値の過酸化水素を添加、もしくは紫外線を照射することで臭素酸イオンの発生を抑制することができる。【解決手段】  本発明は、臭素を含む物質を含有する処理水を蓄える反応槽１と、反応槽に蓄えられた処理水にオゾンを供給するオゾン供給部４と、反応槽に蓄えられた処理水に過酸化水素を供給する過酸化水素供給部１１と、オゾン供給部から供給されるオゾンのオゾン濃度を測定するオゾン濃度測定手段１５と、過酸化水素供給部から供給される過酸化水素の流入量を測定する過酸化水素流入量測定手段５と、オゾン濃度測定手段によって測定されたオゾン濃度と、過酸化水素流入量測定手段によって測定された過酸化水素の流入量とに基づいて、オゾン濃度と処理水１リットル当たりに添加する過酸化水素量との比が１０以下となるように、少なくとも１つのオゾン供給部及び過酸化水素供給部を制御する制御手段１０とを具備する水処理システムである。【選択図】      図１
2005329312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
臭素を含む物質を含有する処理水を蓄える反応槽と、
前記反応槽に蓄えられた処理水にオゾンを供給するオゾン供給部と、
前記反応槽に蓄えられた処理水に過酸化水素を供給する過酸化水素供給部と、
前記オゾン供給部から供給されるオゾンのオゾン濃度を測定するオゾン濃度測定手段と、
前記過酸化水素供給部から供給される過酸化水素の流入量を測定する過酸化水素流入量測定手段と、
前記オゾン濃度測定手段によって測定されたオゾン濃度と、前記過酸化水素流入量測定手段によって測定された過酸化水素の流入量とに基づいて、前記オゾン供給部及び前記過酸化水素供給部のうち少なくとも一方を制御する制御手段とを具備し、
前記制御手段は、処理水に供給するオゾンでオゾン化ガス１ｍ3あたりのオゾン濃度[g/Nm3]と、処理水１リットル当たりに添加する過酸化水素濃度[mg/L]との比が１０以下とすることを特徴とする水処理システム。
【請求項２】
臭素を含む物質を含有する処理水を蓄える反応槽と、
前記反応槽に蓄えられた処理水にオゾンを供給するオゾン供給部と、
前記反応槽に蓄えられる処理水の量を検出する手段と、
前記処理水中に設けられた紫外光ランプと、
前記紫外光ランプから出力される光量を制御する光量制御手段と、
前記反応槽に供給される処理水の量を制御する処理水量制御手段と、
前記検出された処理水の量に基づいて、前記光量制御手段及び前記処理水量制御手段のうち少なくとも一方を制御する制御手段とを具備し、
前記制御手段は、処理水量１リットル当たりの光出力が３８ｍＷ以上となるように制御することを特徴とする水処理システム。
【請求項３】
臭素を含む物質を含有する処理水を蓄える反応槽と、
前記反応槽に蓄えられた処理水にオゾンを供給するオゾン供給部と、
前記オゾン供給部から供給されるオゾンのオゾン濃度を測定するオゾン濃度測定手段と、
前記オゾン濃度測定手段によって測定されたオゾン濃度に基づいて、処理水１リットルを処理するにあたり、オゾンを１．３ｍｇ以下で処理することを特徴とする水処理システム。
【請求項４】
臭素を含む物質を含有する処理水を蓄える反応槽と、
前記反応槽に蓄えられた処理水にオゾンを供給するオゾン供給部と、
ｐＨ調整剤を蓄えるｐＨ調整剤蓄槽と、
前記ｐＨ調整剤蓄槽に蓄えられたｐＨ調整剤を前記反応槽に供給するｐＨ調整剤供給部と、
前記処理水のｐＨ濃度を測定するｐＨ測定計と、
前記ｐＨ測定計によって測定されたｐＨ濃度に基づいて、前記処理水がアルカリ性の処理水となるように、前記ｐＨ調整剤供給部を制御する制御手段と
を具備することを特徴とする水処理システム。
【請求項５】
臭素を含む物質を含有する処理水を蓄える反応槽と、
前記反応槽に蓄えられた処理水をアルカリ化するｐＨ調整手段と、
前記ｐＨ調整手段によってアルカリ化された処理水にオゾンを供給して処理水をオゾン処理するオゾン発生手段と
を具備することを特徴とする水処理システム。
【請求項６】
臭素を含む物質を含有する処理水を蓄える反応槽と、
処理水を処理するためのＯＨラジカルを直接発生する放電用電極とを具備し、
前記放電用電極から発生したＯＨラジカルによって、前記処理水を処理することを特徴とする水処理システム。
【請求項７】
臭素を含む物質を含有する処理水を蓄える反応槽と、
前記反応槽に蓄えられた処理水内に配置され、処理水を処理するための紫外光を発生するランプとを具備し、
前記ランプから発生した紫外光によって、前記処理水を処理することを特徴とする水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理水をオゾン処理する場合、処理水中に含まれる臭素イオンがオゾンと反応し、臭素酸イオンが生成されることを抑制する水処理システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、水処理技術においては、主に塩素による殺菌・消毒が行われているが、処理水中の有機物濃度が高い場合、トリクロロエチレン等の発がん性物質が生成されることや塩素自体が人体に有害であることなどから塩素に替わりオゾンを水処理に利用するようになってきた（非特許文献１参照。）。
【０００３】
オゾンは塩素より酸化力が高く、漂白、殺菌能力に優れるだけでなく、過剰投与しても酸素原子３つからなるためより安定な酸素分子に自然分解するため安心して水処理に用いることができる。
【非特許文献１】オゾンの基礎と応用  光琳  杉光英俊  著  ｐ．１９７  （オゾンと臭素イオンの反応により、臭素酸イオンが生成される反応式）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、近年オゾン処理による消毒副生成物である臭素酸イオンの人体への悪影響が懸念されるようになってきた。臭素酸イオンは処理水中に臭素イオンが存在する場合、オゾンと臭素イオンの反応によって生成するもので発がん性が懸念されており、また、ＷＨＯでも飲料水に含まれる臭素酸イオン濃度が１０μｇ／Ｌ以下になるよう警告しており、日本でもこの値を規制値に盛り込む可能性が高い。
【０００５】
オゾン浄水において臭素酸イオンを発生させないためには、オゾンに過酸化水素を添加する、またはオゾンに紫外線を照射することによりラジカル種を発生させ、発生したラジカルにより水処理を行う方法がある。臭素酸イオンは臭素イオンとオゾンとの反応によってのみ発生するため処理水中の溶存オゾン濃度を低下させることで臭素酸イオンの生成を抑制することができる。
【０００６】
発がん性が懸念される臭素酸イオンはオゾンと臭素イオンの反応によって生成される。臭素酸イオンはシャンプー廃液などが含まれる家庭排水や海水に含まれるため処理水に家庭排水が含まれる場合や、処理水の取水場が海に近い場所ではオゾン処理により臭素酸イオンが生成される可能性があるという問題点がある。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、処理水中のオゾン濃度に対して最適値の過酸化水素を添加、もしくは紫外線を照射することで臭素酸イオンの発生を抑制することができる水処理システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の第１の発明によれば、臭素を含む物質を含有する処理水を蓄える反応槽と、前記反応槽に蓄えられた処理水にオゾンを供給するオゾン供給部と、前記反応槽に蓄えられた処理水に過酸化水素を供給する過酸化水素供給部と、前記オゾン供給部から供給されるオゾンのオゾン濃度を測定するオゾン濃度測定手段と、前記過酸化水素供給部から供給される過酸化水素の流入量を測定する過酸化水素流入量測定手段と、前記オゾン濃度測定手段によって測定されたオゾン濃度と、前記過酸化水素流入量測定手段によって測定された過酸化水素の流入量とに基づいて、前記オゾン供給部及び前記過酸化水素供給部のうち少なくとも一方を制御する制御手段とを具備し、前記制御手段は、処理水に供給するオゾンでオゾン化ガス１ｍ3あたりのオゾン濃度[g/Nm3]と、処理水１リットル当たりに添加する過酸化水素濃度[mg/L]との比が１０以下とすることを特徴とする水処理システム、である。
【０００９】
また、本発明の第２の発明によれば、臭素を含む物質を含有する処理水を蓄える反応槽と、前記反応槽に蓄えられた処理水にオゾンを供給するオゾン供給部と、前記反応槽に蓄えられる処理水の量を検出する手段と、前記処理水中に設けられた紫外光ランプと、前記紫外光ランプから出力される光量を制御する光量制御手段と、前記反応槽に供給される処理水の量を制御する処理水量制御手段と、前記検出された処理水の量に基づいて、前記光量制御手段及び前記処理水量制御手段のうち少なくとも一方を制御する制御手段とを具備し、前記制御手段は、処理水量１リットル当たりの光出力が３８ｍＷ以上となるように制御することを特徴とする水処理システム、である。
【００１０】
さらに、本発明の第３の発明によれば、臭素を含む物質を含有する処理水を蓄える反応槽と、前記反応槽に蓄えられた処理水にオゾンを供給するオゾン供給部と、前記オゾン供給部から供給されるオゾンのオゾン濃度を測定するオゾン濃度測定手段と、前記オゾン濃度測定手段によって測定されたオゾン濃度に基づいて、処理水１リットルを処理するにあたり、オゾンを１．３ｍｇ以下で処理することを特徴とする水処理システム、である。
【００１１】
さらに、本発明の第４の発明によれば、臭素を含む物質を含有する処理水を蓄える反応槽と、前記反応槽に蓄えられた処理水にオゾンを供給するオゾン供給部と、ｐＨ調整剤を蓄えるｐＨ調整剤蓄槽と、前記ｐＨ調整剤蓄槽に蓄えられたｐＨ調整剤を前記反応槽に供給するｐＨ調整剤供給部と、前記処理水のｐＨ濃度を測定するｐＨ測定計と、前記ｐＨ測定計によって測定されたｐＨ濃度に基づいて、前記処理水がアルカリ性の処理水となるように、前記ｐＨ調整剤供給部を制御する制御手段とを具備することを特徴とする水処理システム、である。
【００１２】
さらに、本発明の第５の発明によれば、臭素を含む物質を含有する処理水を蓄える反応槽と、前記反応槽に蓄えられた処理水をアルカリ化するｐＨ調整手段と、前記ｐＨ調整手段によってアルカリ化された処理水にオゾンを供給して処理水をオゾン処理するオゾン発生手段とを具備することを特徴とする水処理システム、である。
【００１３】
さらに、本発明の第６の発明によれば、臭素を含む物質を含有する処理水を蓄える反応槽と、処理水を処理するためのＯＨラジカルを直接発生する放電用電極とを具備し、前記放電用電極から発生したＯＨラジカルによって、前記処理水を処理することを特徴とする水処理システム、である。
【００１４】
さらに、本発明の第７の発明によれば、臭素を含む物質を含有する処理水を蓄える反応槽と、前記反応槽に蓄えられた処理水内に配置され、処理水を処理するための紫外光を発生するランプとを具備し、前記ランプから発生した紫外光によって、前記処理水を処理することを特徴とする水処理システム、である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、処理水中のオゾン濃度に対して最適値の過酸化水素を添加、もしくは紫外線を照射することで臭素酸イオンの発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る水処理システムについて説明する。
【００１７】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る水処理システムの構成を示す図である。
【００１８】
同図に示すように、反応槽１には処理水２が満たされている。この処理水２は処理水流入管９を通して反応槽１に流入するとともに、処理水流出管８を通して反応槽１から流出する。
【００１９】
オゾン発生器４は、オゾン流入管６を介して、オゾン発生部７に接続されており、オゾン発生器４から発生したオゾンは、オゾン流入管６を通り、オゾン発生部７から処理水２にオゾン３が注入される。
【００２０】
オゾン流入管６の途中には、オゾン濃度を測定するための気相オゾン濃度計５が設けられており、この気相オゾン濃度計５によって測定されたオゾン濃度は制御部１０に通知される。過酸化水素貯蓄槽１１には過酸化水素１２が蓄えられており、この過酸化水素１２は過酸化水素流入管１３を介して反応槽１に流入する。
【００２１】
過酸化水素流入管１３の途中には、過酸化水素の流入量を調整するためのバルブ１４及び過酸化水素の流入量を測定するための流量計１５が設けられている。バルブ１４は制御部１０によって制御される。
【００２２】
制御部１０は、気相オゾン濃度計５によって測定されたオゾン濃度と流量計１５によって測定された過酸化水素の流入量とに基づいて、気相オゾン濃度計５によって測定されたオゾン濃度ＣＯ３（ｇ／Ｎｍ３）と処理水１リットルあたりに添加する過酸化水素量ＤＨ２Ｏ２（ｍｇ／Ｌ処理水）との比、ＣＯ３／ＤＨ２Ｏ２が１０以下となるように、バルブ１４或いは／及びオゾン発生器４を制御する。
【００２３】
処理水２中に注入されたオゾン３は処理水２に溶解するが、処理水２中に臭素イオンが含まれ、処理水２中に過酸化水素が添加されない場合、臭素酸イオンが生成される。臭素酸イオン生成経路を図２に示す。なお、図２は、文献：Environ. Sci. Technol., vol. 17, No5, 1983, 著者：Werner R. haag and Jurg Hoigne', 題名：Ozonation of Brmide-ContainingWaters:Kinetics of Formation of Hypobromous Acid and Bromateの図９より引用した。図２は以下の反応式を模式化したものである。
【００２４】
処理水中に臭素イオン（以下、Ｂｒ−）があると、オゾン（以下、Ｏ３）とＢｒ−の反応によりＯＢｒ−が生成される。
【００２５】
Ｂｒ−  ＋  Ｏ３  →  ＯＢｒ−  ＋  Ｏ２                    （１）
（１）式により生成されたＯＢｒ−は２個のＯ３と反応することで先に示した発がん性が懸念される臭素酸イオン（以下、ＢｒＯ３−）が生成される。
【００２６】
ＯＢｒ−  ＋  ２Ｏ３  →  ＢｒＯ３−  ＋  ２Ｏ２            （２）
図２、式（１）および（２）に示したように、ＢｒＯ３−はＢｒ−とＯ３の反応によってのみ生成する。すなわち、処理水２中の溶存オゾン濃度を低下させることによりＢｒＯ３−の生成を抑制することが可能となる。すなわち、水処理に適量なオゾンを注入することで、オゾンで水処理を行いつつ臭素酸イオン生成を抑制することが可能となる。
【００２７】
さて、過酸化水素１１（以下、Ｈ２Ｏ２）を処理水２中に添加した場合、オゾンの基礎と応用：光琳（非特許文献１）によると処理水２内では次の反応が生じる。
【００２８】
Ｏ３  ＋  Ｈ２Ｏ２  →  ・ＯＨ  ＋  ＨＯ２・  ＋Ｏ２          （３）
（３）式に示すように処理水内ではＯ３とＨ２Ｏ２が反応し、・ＯＨとＨＯ２・が発生する。また、発生した・ＯＨはオゾンと同様に有機物とも反応する。
【００２９】
・ＯＨ  ＋  有機物  →  ＣＯ２  ＋  Ｈ２Ｏ                  （４）
（４）式に示したように・ＯＨは有機物を二酸化炭素（ＣＯ２）と水（Ｈ２Ｏ）までに完全分解することが可能である。
【００３０】
図３にＯ３等の活性酸素種が処理水中の処理対象である有機物と反応するときの反応速度定数ｋおよび活性酸素種と臭素イオンの反応速度定数を示す。
【００３１】
反応速度定数ｋはある２つの反応物ＡおよびＢが反応し、生成物Ｃが生成されるときの反応速度ｄＣ／ｄｔを次式のように定義するものである。
【００３２】
ｄＣ／ｄｔ＝ｋ［Ａ］［Ｂ］            （５）
すなわち、生成物Ｃの生成速度ｄＣ／ｄｔは反応速度定数ｋ  ｍｏｌ−１ｓ−１、反応物Ａの濃度［Ａ］ｍｏｌ、反応物Ｂの濃度［Ｂ］ｍｏｌに比例する。図３より、処理対象である有機物の反応速度定数を見ると、Ｏ３と有機物の反応では１０２〜１０３ｍｏｌ−１ｓ−１であるのに対してＯ３と臭素イオンの反応速度定数は１６０ｍｏｌ−１ｓ−１と一桁程度低い。
【００３３】
また、処理水中に含まれる有機物濃度は通常の上水処理では１ｍｇ／Ｌ程度で下水処理などでは１０ｍｇ／Ｌ程度なのに対し、臭素イオン濃度は上水では１０〜数百μｇ／Ｌ程度と言われており（５）式と照らし合わせると、処理水中ではオゾンと有機物の反応が先に行われ、余剰オゾンが臭素イオンと反応し臭素酸イオンが生成されると考えられる。
【００３４】
このことから、注入オゾン濃度を最適値とすることにより臭素酸イオンの生成を抑制することができる。また図３にも示したが、・ＯＨは活性酸素であり有機物との反応があり、その反応速度定数はＯ３と比較して１０６程度大きいだけでなく、臭素酸イオンを生成しないため浄水処理に有効である。
【００３５】
図４にオゾンと臭素イオンの反応による臭素酸イオン生成実験を行った結果を示す。図４では純水１リットルに臭化カリウムを添加して得られた臭素イオン濃度（５８、１２０、１８０μｇ／Ｌ）を初期値とし、空気原料で生成したオゾン２０ｇ／Ｎｍ３を１３ＳＣＣＭで処理水中に１０分間、注入したときの実験結果である。これは、現在上水場で稼動しているオゾン処理システムにおけるオゾン注入条件を処理量１リットルにて再現する条件である。初期臭素イオン濃度については、通常の河川を原水とする上水場において含有する臭素イオン濃度が５０〜１００μｇ／Ｌであり、河口付近を原水とする浄水場においては１００〜２００μｇ／Ｌとの報告を再現したものである。図４より浄水場において臭素イオンを含有する処理水を処理する場合、初期臭素イオン濃度が５０μｇ／Ｌを超える場合、臭素酸イオン生成量が１０μｇ／Ｌを超えるためＷＨＯの警告値を維持できない。
【００３６】
図５に初期臭素イオン濃度を１２０μｇ／Ｌとし、注入オゾン濃度を変化させて１０分間オゾン処理を行ったときの実験結果を示す。図５ではＷＨＯの臭素酸イオン濃度の警告値１０μｇ／Ｌ以下となるためには注入オゾン濃度を１３ｇ／Ｎｍ３以下にしなければならないことがわかる。実験で実際に測定された値では、注入オゾン濃度が１０ｇ／Ｎｍ３のときに臭素酸イオン生成量が６μｇ／Ｌであることから、現状の上水処理においては注入オゾン濃度を１０ｇ／Ｎｍ３以下とすることにより臭素酸イオン生成量を抑制し、ＷＨＯの規制値をクリアすることが可能であることがわかる。すなわち、図４および５から注入オゾン濃度ＣＯ３［ｇ／Ｎｍ３］とオゾン化ガス流量Ｖ［Ｌ／ｍｉｎ］と処理時間の積で表せる処理水１リットルあたりのオゾン接触量が１．３ｍｇ以下であれば臭素酸イオン生成量を１０μｇ／Ｌ以下の抑制を図ることができる。
【００３７】
図６に注入オゾン濃度２０ｇ／Ｎｍ３、オゾン化ガス流量１３ＳＣＣＭとして純水１リットルに対して１０分間処理を行なったときの実験結果で、過酸化水素濃度と初期臭素イオン濃度の臭素酸イオン生成依存性を示す。臭素酸イオンは過酸化水素の添加量が少ないほど、初期臭素イオン濃度が高いほど多く生成される。しかし、初期化臭素イオン濃度が高くても、処理水中の過酸化水素濃度を２ｍｇ／Ｌ添加することでＷＨＯの警告値である１０μｇ／Ｌを下回り、５ｍｇ／Ｌ以上添加することで検出できないほどにまで臭素酸イオンの生成を抑制することができる。
【００３８】
図７は初期臭素イオン濃度を１２０μｇ／Ｌ、注入オゾン濃度を２０ｇ／Ｎｍ３、オゾン流量を１３ＳＣＣＭとし、処理水に過酸化水素を添加して過酸化水素濃度を０、２、４および８ｍｇ／Ｌとしたときの１０分処理後の臭素酸イオン生成量を測定したものである。図７より処理水中に１．６ｍｇ／Ｌとなるよう過酸化水素を添加することで臭素酸イオン濃度をＷＨＯ警告値である１０μｇ／Ｌ以下とすることができる。測定されたデータでは過酸化水素濃度を２ｍｇ／Ｌにすることで７μｇ／Ｌにまで臭素酸イオン濃度を低減することができた。過酸化水素濃度は高いほど臭素酸イオン生成量が減少し、過酸化水素濃度が８ｍｇ／Ｌのとき、臭素酸イオンは検出されない。式（３）に示す様に、処理水中の過酸化水素濃度が高まると・ＯＨ発生量が増加する。ゆえに臭素を含む処理水は・ＯＨにより処理されることで臭素酸イオンが生成されないことを初めて見出すことができた。
【００３９】
前述したように、臭素酸イオン生成量は過酸化水素の添加量が多いほど抑制される。すなわち、本実施の形態においては、制御部１０により、注入オゾン濃度ＣＯ３（ｇ／Ｎｍ３）と処理水１リットルあたりに添加する過酸化水素量ＤＨ２Ｏ２（ｍｇ／Ｌ処理水）の比、ＣＯ３／ＤＨ２Ｏ２が１０以下とすることすることにより臭素酸イオン生成の抑制を図ることができる。
【００４０】
＜第２の実施の形態＞
図８は、本発明の第２の実施の形態に係る水処理システムの構成を示す図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、その説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００４１】
同図に示すように、電源２１には処理水２に浸されたランプ２２が接続されている。このランプ２２は、波長が３０６ｎｍより短波長の紫外光を出力するランプである。また、処理水流入管９には流入する処理水量を検出するための流量検出センサ２３及び処理水流出管８には流出する処理水量を検出するための流量検出センサ２７が設けられており、これらは制御部２４に接続されている。
【００４２】
処理水流入管９には、処理水量を制御するための処理水量制御部２５が設けられており、制御部２４によって制御される。処理水量制御部２５は、処理水流入管９に設けられたバルブ２６を制御することにより、処理水の流入量を制御する。
【００４３】
なお、図８においては、制御部２４及び処理水量制御部２５を別々に設けた場合について説明したが、これらは１つの制御部によって構成してもよい。
【００４４】
制御部２４は、流量検出センサ２３によって検出された処理水の流入量及び流量検出センサ２７によって検出された処理水の流出量に基づいて、反応槽１内の処理水量を算出し、この算出された処理水量に基づいて、処理水１リットル当りの光出力が３８ｍＷ以上となるように、電源２１を制御することによりランプ２２の光出力を制御する。なお、ここでは、ランプ２２の光出力を制御することにより、処理水１リットル当りの光出力が３８ｍＷ以上となるようにしたが、ランプ２２の光出力が一定の場合には、供給される処理水２の量を、制御部２４によって処理水量制御部２５を制御することにより処理水１リットル当りの光出力が３８ｍＷ以上となるように制御してもよい。
【００４５】
オゾン３が溶解した処理水２に対し紫外線（振動数ν）を照射すると、オゾンは次式により励起状態の酸素原子Ｏ（１Ｄ）と酸素分子（Ｏ２）に自己分解する。
【００４６】
Ｏ３  ＋  ｈν  →  Ｏ（１Ｄ）＋  Ｏ２              （６）
Ｏ３の自己分解により生成されたＯ（１Ｄ）は水分子（Ｈ２Ｏ）と反応し、・ＯＨを生成する。
【００４７】
Ｏ（１Ｄ）  ＋  Ｈ２Ｏ  →  ２・ＯＨ                （７）
生成された・ＯＨはＨ２Ｏ２となる。
【００４８】
・ＯＨ  ＋  ・ＯＨ  →  Ｈ２Ｏ２                    （８）
すなわち、オゾンが溶解した処理水に対して紫外線を照射することで、前述した過酸化水素の添加と同様の効果が得られる。式（６）〜（８）より一つの光子から一つのＨ２Ｏ２が生成される。
【００４９】
光エネルギーをオゾンへ照射することにより励起状態の酸素原子Ｏ（１Ｄ）と酸素分子Ｏ２を生成する反応式（６）の光エネルギーはＢ．Ｅｌｉａｓｓｏｎらによると３９０．５ｋＪ／ｍｏｌである。これは波長３０６ｎｍの光エネルギーに相当する。すなわちオゾンは３０６ｎｍより短い波長を照射されると（６）式の解離反応が生じる。ゆえに、波長３０６ｎｍ以下の波長の光を臭素イオンを含む処理水に照射することで、臭素酸イオンの生成の抑制を図ることができる。
【００５０】
先に記述したように、波長３０６ｎｍ以下ではオゾンが解離してＨ２Ｏ２が発生する式（６）〜（８）の反応が生じる。前述した１０分間のオゾン処理において、臭素酸イオンが含まれる処理水１リットルに対して過酸化水素を添加することで２ｍｇ／Ｌ以上添加することにより臭素酸イオンがＷＨＯ規制値以下に抑制可能なことを示した。このことから低圧水銀ランプにて１０分間で過酸化水素を２ｍｇ／Ｌ以上発生させる条件を次に示す。
【００５１】
式（６）〜（８）に示したように、光子１個から過酸化水素１個が生成される。これは過酸化水素の個数に換算すると処理量１リットルあたり３．５４１ｘ１０１９個以上の過酸化水素が１０分間に生成されればよいことから、これと同数の光子を発生させる紫外線ランプを用いれば、過酸化水素添加と同等の効果が得られる。これは処理量１リットルにおいて、波長３０６ｎｍを用いて水処理を行なう場合、３８ｍＷ以上の光出力ランプを用いればよく、またこれより短い波長である紫外線ランプを用いる場合、光子１個あたりの光出力が大きいため、より高出力となる。すなわち、処理量１リットル当たりの光出力が３８ｍＷ以上の光出力ランプを用いることで臭素酸イオン生成の抑制を図ることができる。
【００５２】
したがって、本実施の形態に係る水処理システムによれば、制御部２４により処理水１リットル当りの紫外光出力が３８ｍＷ以上となるように制御するので、臭素酸イオンの生成を抑制することができる。
【００５３】
＜第３の実施の形態＞
図９は、本発明の第３の実施の形態に係る水処理システムの構成を示す図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、その説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００５４】
同図に示すように、ｐＨ調整剤３２を備蓄するｐＨ調整剤備蓄槽３１は、ｐＨ調整剤供給管３３を介して反応槽１に接続されており、ｐＨ調整剤３２はｐＨ調整剤供給管３３を介して反応槽１に供給される。
【００５５】
ｐＨ調整剤供給管３３には、ｐＨ調整剤３２の供給量を調整するためのバルブ３４が設けられており、バルブ３４は制御部３６によって制御される。また、ｐＨ調整剤供給管３３には処理水２のｐＨを測定するためのｐＨメータ３３が設けられている。
【００５６】
制御部３６は、ｐＨメータ３４によって測定された処理水２のｐＨ濃度に基づいて、処理水２がアルカリ性の処理水となるように、バルブ３４を制御して、ｐＨ調整剤の供給量を調整する。
【００５７】
オゾンはｐＨが高いと次式に示すように自己分解が生じ、ＨＯ２ラジカルとＯ２−ラジカルが生成される。
【００５８】
Ｏ３  ＋  ＯＨ−  →  ＨＯ２・  ＋  Ｏ２−・            （９）
（９）式に示した反応は、処理水の酸度であるｐＨが７程度であれば反応速度は非常に遅いが、ｐＨが高くなる、すなわちＯＨ−が増加することにより、反応速度が増しＨＯ２・およびＯ２−・の生成量が増加する。生成したＨＯ２ラジカルは、オゾンと反応して・ＯＨと酸素を生成する。
【００５９】
Ｏ３  ＋  ＨＯ２・  →  ・ＯＨ  ＋  ２Ｏ２            （１０）
すなわち、ｐＨを高くすることによっても、処理水に過酸化水素を添加したのと同じ効果が得られる。
【００６０】
図１０に純水に対して２０ｇ／Ｎｍ３のオゾンを注入したときの排オゾン濃度変化を示す。排オゾン濃度が少ないほど、注入オゾンは処理水中で自己分解されていることを示す。過酸化水素を添加した純水にオゾンを注入したときの排オゾンは純水にオゾンを注入したときと比べて少ないことがわかる。
【００６１】
特に、注入後、５分においてオゾンの自己分解が大きいために排オゾン量が少ないことがわかる。処理水の酸性度をｐＨ９としたときの排オゾンでは、過酸化水素を添加したものと同じようにオゾン注入後５分において排オゾンが減少していることがわかる。すなわち、処理水の酸度をアルカリ性とすることにより、効果的に臭素酸イオン生成の抑制を図ることができる。
【００６２】
したがって、本発明の実施の形態によれば、制御部３６によりバルブ３４を制御してｐＨ調整剤３２の供給量を調整することにより処理水２をアルカリ性にするので、効果的に臭素酸イオン生成の抑制を図ることができる。
【００６３】
＜第４の実施の形態＞
上述の実施の形態においては、オゾン発生器と過酸化水素もしくはオゾン発生器と紫外線ランプなどの間接的なＯＨの発生に対して、本実施の形態は、放電によりＯＨラジカルを直接発生させるものである。直接生成されたＯＨラジカルは処理水に直に働きかけるため、処理効率がよいだけでなく臭素酸イオンが生成しない水処理を実現することができる。
【００６４】
図１１は、本発明の第４の実施の形態に係る水処理システムの構成を示す図である。なお、図１と同一部分には、同一符号を付しその説明を省略し、ここでは異なる部分について説明する。
【００６５】
同図において、４１は放電用電源であり、この放電用電源４１には放電用電極４２が接続されている。放電用電極４２からは放電４３が発生する。放電４３により、ＯＨラジカルが直接発生し、このＯＨラジカルは処理水２に直接作用する。放電用電源４１は処理水２の１リットル当たりのオゾン接触量が１．３ｍｇ以下となるように放電４３を制御する。
【００６６】
したがって、本実施の形態によれば、ＯＨラジカルが処理水２に直接作用するので、効果的に臭素酸イオン生成の抑制を図ることができる。
【００６７】
＜第５の実施の形態＞
次に、本発明の第５の実施の形態に係る水処理システムについて説明する。本実施の形態は、第４の実施の形態と同様に、直にＯＨラジカルを発生するものである。
【００６８】
図１２は、本発明の第５の実施の形態に係る水処理システムの構成を示す図である。なお、図１と同一部分には、同一符号を付しその説明を省略し、ここでは異なる部分について説明する。
【００６９】
同図において、５１は真空紫外ランプ用電源であり、この真空紫外ランプ用電源５１には処理水２に浸された真空紫外ランプ５２が設けられている。真空紫外ランプ用電源５１は、処理水２の１リットル当たりの光出力が３８ｍＷ以上となるように真空紫外ランプ５２を制御する。
【００７０】
したがって、本実施の形態によれば、ＯＨラジカルが処理水２に直接作用するので、効果的に臭素酸イオン生成の抑制を図ることができる。
【００７１】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る水処理システムの構成を示す図。
【図２】臭素酸イオン生成経路を説明するための図。
【図３】Ｏ３等の活性酸素種が処理水中の処理対象である有機物と反応するときの反応速度定数および活性酸素種と臭素イオンの反応速度定数を示す図。
【図４】オゾンと臭素イオンの反応による臭素酸イオン生成実験を行った結果を示す図。
【図５】初期臭素イオン濃度を１２０μｇ／Ｌとし、注入オゾン濃度を変化させて１０分間オゾン処理を行ったときの実験結果を示す図。
【図６】過酸化水素濃度と初期臭素イオン濃度の臭素酸イオン生成依存性を示す図。
【図７】初期臭素イオン濃度を１２０μｇ／Ｌ、注入オゾン濃度を２０ｇ／Ｎｍ３、オゾン流量を１２ＳＣＣＭとし、処理水に過酸化水素を添加して過酸化水素濃度を０、２、４および８ｍｇ／Ｌとしたときの１０分処理後の臭素酸イオン生成量を測定した結果を示す図。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る水処理システムの構成を示す図。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る水処理システムの構成を示す図。
【図１０】純水に対して２０ｇ／Ｎｍ３のオゾンを注入したときの排オゾン濃度変化を示す図。
【図１１】本発明の第４の実施の形態に係る水処理システムの構成を示す図。
【図１２】本発明の第５の実施の形態に係る水処理システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１…反応槽、
２…処理水、
３…オゾン、
４…オゾン発生器、
５…気相オゾン濃度計、
６…オゾン流入管、
７…オゾン発生部、
８…処理水流出管、
９…処理水流入管、
１０…制御部、
１１…過酸化水素貯蓄槽、
１２…過酸化水素、
１３…過酸化水素流入管、
１４…バルブ、
１５…流量計、
２１…電源、
２２…ランプ、
２３…流量検出センサ、
２４…制御部、
２５…処理水量制御部、
２６…バルブ、
２７…流量検出センサ、
３１…ｐＨ調整剤備蓄槽、
３２…ｐＨ調整剤、
３３…ｐＨ調整剤供給管、
３４…バルブ、
３５…ｐＨメータ、
３６…制御部、
４１…放電用電源、
４２…放電用電極、
４３…放電、
５１…真空紫外ランプ用電源、
５２…真空紫外ランプ。
【図１】
2005329312.tif 000003
【図２】
2005329312.tif 000004
【図３】
2005329312.tif 000005
【図４】
2005329312.tif 000006
【図５】
2005329312.tif 000007
【図６】
2005329312.tif 000008
【図７】
2005329312.tif 000009
【図８】
2005329312.tif 000010
【図９】
2005329312.tif 000011
【図１０】
2005329312.tif 000012
【図１１】
2005329312.tif 000013
【図１２】
2005329312.tif 000014