(57)【要約】【課題】下降管式オゾン溶解槽の水深を6〜10m程度に浅くしても、オゾンとの接触時間を取ることができ、被処理水へのオゾン吸収率が高くなることができるオゾン処理装置とそのためのオゾン処理方法を提供すること。【解決手段】オゾン化ガスを被処理水に下降流中で溶解させるオゾン溶解槽と、前記被処理水内の溶存オゾンと被処理水とを反応させる滞留槽とを有するオゾン処理装置において、前記オゾン溶解槽が上部に被処理水導入部を設けた複数の下降管式オゾン溶解槽であり、それぞれのオゾン溶解槽は前記滞留槽と接続しており、それら被処理水導入部は被処理水供給手段と分流可能に接続してあるので、送水ポンプからの被処理水は一つのオゾン溶解槽に導入され、送水量が多いときには異なるオゾン溶解槽にも被処理水が導入される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾン化ガスを被処理水に下降流中で溶解させるオゾン溶解槽と、前記被処理水内の溶存オゾンが被処理水を接触処理する滞留槽とを有するオゾン処理装置において、前記オゾン溶解槽が上部に被処理水導入部を設けた複数の下降管式オゾン溶解槽からなり、それぞれのオゾン溶解槽は前記滞留槽と接続したことを特徴とするオゾン処理装置。
【請求項２】
オゾン化ガスを被処理水に下降流中で溶解させるオゾン溶解槽と、前記被処理水内の溶存オゾンが被処理水を接触処理する滞留槽とを有するオゾン処理装置において、前記オゾン溶解槽が上部に被処理水導入部を設けた複数の下降管式オゾン溶解槽からなり、それぞれのオゾン溶解槽は前記滞留槽と接続した構成とし、それら被処理水導入部は被処理水供給手段と分流可能に接続したことを特徴とするオゾン処理装置。
【請求項３】
オゾン溶解槽の被処理水導入部に、多孔質のガラス、セラミックスまたはステンレス鋼からなるオゾン化ガスを散気するためのディフューザーを設けることを特徴とする請求項１または２記載のオゾン処理装置。
【請求項４】
オゾン溶解槽内にてオゾン化ガスを被処理水に下降流中で溶解させるオゾン溶解工程と、前記オゾン溶解工程で被処理水中に溶解した溶存オゾンが前記被処理水を接触処理する滞留工程とを有するオゾン処理方法において、オゾン溶解槽が、上部に設けた被処理水導入部にて被処理水供給手段と分流可能に接続した複数の下降管式オゾン溶解槽であり、前記オゾン溶解槽内に導入する被処理水の断面流速が安定な処理水を得ることができる一定範囲内となるように被処理水を複数の下降管式オゾン溶解槽に分流させることを特徴とするオゾン処理方法。
【請求項５】
被処理水の水量を測定して安定な処理水を得る断面流速の範囲を求め、オゾン溶解工程における断面流速がオゾン化ガスが浮上しないような断面流速以上であって安定な処理水を得られる断面流速の範囲となるように、下降管式オゾン溶解槽の使用数を決定することを特徴とする請求項４記載のオゾン処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、オゾンの持つ強力な酸化力を利用して水中の殺菌、脱臭、有機物などの酸化分解、除去を行うオゾン処理装置およびその処理装置を用いたオゾン処理方法に関するものである。さらには、被処理水の水量が変動したとき、とくに水量が増大したときにも即座に対応でき、効率的に被処理水の上記オゾン酸化処理を行うことができ、安定した水質を有する処理水を得ることができるオゾン処理装置およびその処理装置を用いたオゾン処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、健康意識の向上、味覚に対する関心の増大などに伴い、水道水がカビ臭いといった異臭味の問題が話題にされているが、従来の浄水処理ではこれに対応できないといわざるを得ない。また、水道原水中に含まれるフミン質は、塩素処理によって発ガン性物質であるトリハロメタンやその他の有機塩素化合物を生成するという問題が指摘されている。水道水は水質や安全性の向上が求められており、これらの問題に対処するために、オゾンや活性炭を用いた高度処理の導入が進められている。
【０００３】
オゾンはフッ素に次いで強力な酸化力を持ち、ヨーロッパでは古くから浄水処理にオゾンが用いられてきた。この処理の一般的な方法は、オゾンを水中に散気することにより殺菌、脱臭、有機物の低分子化または無機物の酸化除去等を行っている。以下これらの処理をまとめてオゾン処理と記載する。
水道原水（以下、被処理水と記載する） をオゾンによって処理するオゾン処理装置は、主として、放電によりオゾンを発生させるオゾン発生装置、被処理水を供給する送水ポンプ、オゾンを被処理水に溶解させるオゾン接触槽、オゾン処理を行う反応槽、反応槽から排出される排オゾンを分解する排オゾン処理装置から構成されている。
オゾン処理装置では、オゾン化ガスを素早く被処理水に溶解させ、被処理水に対して酸化反応を十分に行うだけの接触時間をとる必要がある。また、多くの給水人口を抱える都市近郊部の浄水場に導入する場合には、大規模な設備となるために、特に経済的に優れ、高いオゾン吸収率が得られるオゾン処理装置が必要となってくる。ここで、オゾン吸収率は、注入したオゾン化ガスのうち反応槽内で被処理水に溶解または分解して消費されたオゾンの割合であり、(1)式で表される。
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このオゾン吸収率は、被処理水とオゾン化ガスの接触の方法に大きく依存している。この接触方式としては、溶解槽（接触槽）の頭頂部から被処理水を底部からオゾン化ガスを供給して対向させる向流接触方式、被処理水とオゾン化ガスを溶解槽底部から供給する並流接触方式や、被処理水とオゾン化ガスの混合流を頭頂部から導入して下方に向かって流れる溶解槽と、この混合流が底部を経て上方へ向かって流れる滞留槽とを有する下降溶解型接触方式などがある。
【０００４】
下降溶解型接触方式のオゾン処理装置として、DUT(Uチューブ)があり、水深は通常20〜30mである。しかし、DUTの処理効果を、シミュレーションモデルを用いて解析した結果、高濃度オゾン発生器を使用することで、例えば水深６〜１０ｍでも求める性能が得られることを明らかとなった。
図７は従来の下降溶解型オゾン処理装置の模式図である。この図において、被処理水11はオゾン溶解槽の上部の被処理水導入口22に、送水ポンプ21により送水される。同時にオゾン発生装置3で発生させたオゾン化ガスは、ディフューザー41でオゾン化ガスの気泡5としてオゾン処理装置溶解槽61内に注入される。被処理水11は気泡5との混合流となり、オゾン処理装置溶解槽61を流下する。この混合流はオゾン処理装置溶解槽61の底部を通りオゾン処理装置滞留槽63を経て、排出口23から処理水12としてオゾン処理装置滞留槽62の外部に配水することができる。注入されたオゾンガスのうち、未反応のものは排オゾン処理装置7により分解されて放出される。
なお、下降溶解型オゾン処理装置においては、通常、オゾン化ガスはオゾン処理装置溶解槽61内でほぼ溶解する。これは、オゾン処理装置溶解槽61の断面積を小さく設計することにより、単位体積あたりの気液接触面積を大きくすることが可能なことによる。
しかし、下降接触方式のオゾン処理装置は水の流速でオゾン化ガスを下降するため、浮力による気泡の浮上速度(気泡の大きさによって異なるが、たとえば10〜30cm/sec程度)より大きい水の断面流速を必要とする。被処理水の流速が小さくなった場合、溶解槽の中をオゾン化ガスが浮上して、オゾン化ガスを被処理水と接触させることができないという問題もあった。
また、例えば被処理水の水量が増大した場合は、一つのオゾン溶解槽で対応するときには溶解槽内での被処理水の断面速度を上げればよいのであるが、そのときには下降溶解槽でのオゾン化ガスと被処理水との接触時間が充分とれず、溶解しきれないオゾン化ガスが多く存在することとなり、不経済である。この点を回避するためにオゾンを高濃度にする対処法もあるが、高濃度にするといっても一定の限界があるうえに、オゾン化ガスの高濃度化にともなってガス量が減少する場合は滞留槽内で充分な攪拌ができずに、溶存オゾン濃度が同水深の平面上で均一にならないという問題があった。さらに、オゾンを高濃度することで、オゾン処理装置の水深を6〜10mとすることは可能となったが、上記問題は顕著になった。
なお、水量変動に対して原水調整槽を配置し、処理水量を一定とする技術が報告されているが（特許文献１を参照）、この技術では原水調整槽を設置しなければならず、不都合である。その点特許文献２では水量変動に対して、オゾン溶解槽野上部の被処理水導入部と下部の流出部との両方に少なくとも一個のディフューザーを設置する技術が開示されている。この技術は優れた効果をもたらすのであり、とくに水量低下に対して優れているが、この技術はオゾン化ガスの散気法に着目し工夫を凝らしているのであるから、本発明とは異なるといえる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２３５３８６号公報
【０００６】
【特許文献２】特開２０００−３１７４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の課題は、被処理水流量の変動に対しても被処理水とオゾン化ガスとの接触時間を充分にとることができ、オゾン吸収率が高いオゾン処理装置とそのためのオゾン処理方法を提供することにある。また、下降式オゾン溶解槽の水深を6〜10m程度に浅くしても、オゾンとの接触時間を取ることができ、被処理水へのオゾン吸収率が高くなることができるオゾン処理装置とそのためのオゾン処理方法を提供することにある。更に、被処理水の水量変動に対して即座に対応でき、安定した水質を有する処理水を効率的に得る方法および装置を提供することにある。また、経済的に優れ、高いオゾン吸収率が得られるオゾン処理装置であって、多くの給水人口を抱える都市近郊部の浄水場に導入することができるオゾン処理装置およびその装置を使用するオゾン処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は上記の課題を解決するために鋭意研究した結果、被処理水が上方から下方に流れる方式の下降式溶解オゾン接触槽を2つ以上設置し、被処理水の計画最低流量でオゾン化ガスが浮上しない断面流速を保てるような下降管式オゾン溶解槽を設計し、被処理水の流量変動に応じて下降溶解オゾン接触槽の数を決定すると、オゾン化ガスと被処理水とが十分に接触でき、オゾン化ガスは被処理水内に十分取り込まれ溶解することを見出し、この知見に基づき更に研究を重ね、本発明に到達した。    
すなわち、本発明の請求項１に係る発明は、オゾン化ガスを被処理水に下降流中で溶解させるオゾン溶解槽と、前記被処理水内の溶存オゾンと被処理水とを反応させる滞留槽とを有するオゾン処理装置において、前記オゾン溶解槽が上部に被処理水導入部を設けた複数の下降管式オゾン溶解槽であり、それぞれのオゾン溶解槽は前記滞留槽と接続しており、オゾン溶解槽内で十分オゾン化ガスを吸収した被処理水は滞留槽内に移動することを特徴とするオゾン処理装置である。
【０００９】
本発明の請求項２に係る発明は、オゾン化ガスを被処理水に下降流中で溶解させるオゾン溶解槽と、前記被処理水内の溶存オゾンと被処理水とを反応させる滞留槽とを有するオゾン処理装置において、前記オゾン溶解槽が上部に被処理水導入部を設けた複数の下降管式オゾン溶解槽であり、それぞれのオゾン溶解槽は前記滞留槽と接続しており、それら被処理水導入部は被処理水供給手段と分流可能に接続してあるので、被処理水供給手段としての送水ポンプからの被処理水は一つのオゾン溶解槽に導入され、送水量が多いときには異なるオゾン溶解槽にも被処理水が導入されることを特徴とするオゾン処理装置であり、請求項３に係る発明は、オゾン溶解槽の被処理水導入部に、多孔質のガラス、セラミックスまたはステンレス鋼からなるオゾン化ガスを散気するためのディフューザーを設置したことを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項４に係る発明は、オゾン溶解槽内にてオゾン化ガスを被処理水に下降流中で溶解させるオゾン溶解工程と、前記オゾン溶解工程で被処理水中に溶解した溶存オゾンを前記被処理水と反応させる滞留工程とを有するオゾン処理方法において、オゾン溶解槽が上部の被処理水導入部にて被処理水供給手段と分流可能に接続している複数の下降管式オゾン溶解槽であり、それら被処理水導入部は分流可能に接続しているので、オゾン溶解槽内に導入する被処理水の断面流速が安定な処理水を得ることができる一定範囲内となるように被処理水を複数の下降管式オゾン溶解槽に分流させることを特徴とするオゾン処理方法である。
本発明の請求項５に係る発明は、請求項４に係る発明の中で、被処理水の水量を測定して、あらかじめ実験によって得た情報などを参考にして安定な処理水を得る断面流速の範囲を求め、オゾン溶解工程における断面流速がオゾン化ガスが浮上しないような断面流速以上であって安定な処理水を得られる断面流速の範囲となるように、オゾン溶解槽の使用数を決定することを特徴とするオゾン処理方法である。
なお、上記オゾン化ガスが浮上しない断面速度および安定な処理水を得る断面流速の範囲は、下降溶解オゾン接触槽の水深や管径により変化するため、一概に決められる値では無い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、下降型オゾン処理装置において、オゾン溶解槽を2つ以上設置し、処理水量に応じてオゾン溶解槽の本数を設定すればよいので、被処理水の流量に関わらず、溶解槽でオゾン化ガスと被処理水は充分な接触時間を得、９０％以上の高いオゾン吸収率と安定した溶存オゾン濃度分布を得ることができる。その結果、流量変動の激しい浄水処理場にも適用が可能となる。すなわち、被処理水の流量に関わらず、安定した処理水を効率よく、経済的に処理水を得ることが可能となる。
【発明の実施の形態】
【００１２】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のオゾン処理装置は少なくとも被処理水内の溶存オゾンと被処理水とを接触処理する滞留槽と、その滞留槽に接続する複数の下降管式オゾン溶解槽とを有する。さらには、それぞれのオゾン溶解槽の上部に設けられた被処理水導入部は分流可能に接続している。
ここでの被処理水内の溶存オゾンと被処理水とを接触処理する滞留槽は一般的な滞留槽であればよく、オゾンに対して安定であれば、その大きさや形式などはとくに問わない。
この滞留槽に複数の下降管式オゾン溶解槽がそれぞれ接続しているので、オゾン溶解槽内でオゾン化ガスを十分溶解し、下降した被処理水は滞留槽に移動し、滞留槽内では被処理水内の微生物、悪臭成分、有機物、無機物などはオゾンと反応し、殺菌、脱臭、有機物の低分子化または無機物の酸化除去等が行われる。下降管式オゾン溶解槽としてはＵチューブを代表例として挙げられるが、それに限定されず、どのような下降管式溶解槽でも適用可能である。この溶解槽を滞留槽に接続する形式は溶解槽内の被処理水が滞留槽内に導入されるのであればどのような形式でもよく、たとえば、下降管式オゾン溶解槽の末端部を折り曲げ、その末端を滞留槽の側壁あるいは底部の開口部に接続してもよいし、また、該溶解槽の末端を滞留槽の側壁あるいは底部の開口部から滞留槽内に導入する形式でもよい。オゾン溶解槽の末端部の被処理水流出口は滞留槽の底部表面中央付近になるようにすることが好ましいが、これに限定されないのであり、たとえば中央付近から周辺側に偏在させてもよい。重要なことは、被処理水が円滑にオゾン溶解槽内を下降でき、円滑に滞留槽内に移動できるようにすることである。この下降管式オゾン溶解槽を複数、すなわち２つ以上設置することが本発明の一つの特徴である。
【００１３】
さらに、この下降管式オゾン溶解槽の上部に被処理水導入部を設け、それら導入部を被処理水供給手段と分流可能に接続し、さらにはそれら導入部を順次分流可能に接続し、被処理水の水量に応じて、オゾン処理溶解槽の使用数を増やすようにしたことが、本発明の特徴の一つでもある。被処理水導入部の接続は、被処理水が分流可能なように接続されるのであればどのような形式でもよいが、とくに被処理水切り替えバルブを備えた被処理水供給管を用いることが好ましい。すなわち、送水ポンプから送水する被処理水は被処理水供給管を経て、オゾン溶解槽内に導入される。送水量が多ければ、被処理水供給管に設けられた被処理水切り替えバルブを切り替え、被処理水を分流させ、上記オゾン溶解層と異なる溶解層内に導入する。それでも、被処理水の送水量が多ければ、さらに被処理水供給管に設けられた異なる被処理水切り替えバルブを切り替え、被処理水をさらに分量させる。適切な水量がオゾン溶解槽に導入できるまで、この操作を繰り返し行う。
【００１４】
被処理水供給管に被処理水切り替えバルブを設ける形式は一般的なものでよく、何ら限定されない。また、被処理水供給管を用いて被処理水導入部を接続する形式も何ら限定されない。たとえば、一つの下降管式オゾン溶解槽の被処理水導入部は送水ポンプなどの被処理水供給手段と被処理水供給管により接続し、それ以外の下降管式オゾン溶解槽の被処理水導入部は被処理水供給手段と、被処理水切り替えバルブを備えた被処理水供給管により分流可能に接続していてもよい。その他の形式として、一つの下降管式オゾン溶解槽の被処理水導入部（Ａ）は送水ポンプなどの被処理水供給手段と被処理水供給管により接続し、（Ａ）と異なる被処理水導入部（Ｂ）は被処理水供給手段と、被処理水切り替えバルブ（ｂ）を備えた被処理水供給管により分流可能に接続し、さらに他の異なる被処理水導入部（Ｃ）は上記被処理水導入部（Ｂ）と被処理水切り替えバルブ（ｂ）との間の被処理水供給管の開口部と、被処理水切り替えバルブ（ｃ）を備えた被処理水供給管により分流可能に接続し、さらにもう一つの異なる被処理水導入部（Ｄ）は被処理水導入部（Ｃ）と被処理水切り替えバルブ（ｃ）との間の被処理水供給管の開口部と、被処理水切り替えバルブ（ｄ）を備えた被処理水供給管により分流可能に接続する形式であって、以下、必要な回数だけ繰り返すことができる形式でもよい。
【００１５】
本発明のオゾン処理装置は上記の他に、オゾン発生装置、オゾン散気装置、排オゾン処理装置、被処理水の水量を測る流量計、被処理水切り替えバルブ、被処理水供給管、被処理水切り替えバルブ、被処理水の水量などの情報を基にオゾン溶解槽の使用数などを制御する制御装置などから構成されてもよい。
上記オゾン溶解槽内に注入するオゾン化ガスは一般的なオゾン発生装置から得られるオゾン化ガスであればよい。オゾン化ガスはオゾン溶解槽内にオゾン散気装置を用いて注入される。好ましくは、オゾン溶解槽の被処理水導入部にディフューザーを設置し、オゾン化ガスを注入する方法である。ディフューザーは特に限定されないのであるが、たとえば多孔質のガラス、セラミックスまたはステンレス鋼からなるオゾン化ガスを散気するためのディフューザーを使用すると好ましい結果がもたらされる。また、上記ディフューザーはオゾン注入切り替えバルブを備えたオゾン化ガス供給管により分流可能に接続されていることが好ましい。すなわち、オゾン発生装置からのオゾン化ガスはオゾン化ガス供給管を経て、オゾン溶解槽内に注入される。しかも、被処理水の送水量が多ければ、それに応じて数多くのオゾン処理槽内に被処理水が導入されることになるから、被処理水が導入されるオゾン溶解槽に設置されたディフューザーにはオゾン化ガスが供給されなければならない。
【００１６】
ここで、オゾン化ガス供給管にオゾン注入切り替えバルブを設ける形式は一般的なものでよく、何ら限定されない。また、オゾン化ガス供給管を用いてディフューザーを接続する形式も何ら限定されない。たとえば、ディフューザーはイオン発生装置とオゾン化ガス供給管により分流可能に接続していてもよく、さらには、オゾン注入切り替えバルブを備えたオゾン化ガス供給管により分流可能に接続していてもよい。
【００１７】
本発明では、オゾン溶解槽内に導入される被処理水は浄水を得ることができる水であればどのような水でも使用できるのであり、具体的には河川水、湖沼水、下水などが好ましい被処理水として挙げることができる。これら被処理水をそのまま使用してもよいが、前処理を施して一定の濁度以下に調整しておくことがより好ましい。たとえば、あらかじめ被処理水を放置して沈降物を除去する処理、あるいは凝集剤を加え、攪拌処理して、被処理水から汚濁物質などをある程度除去する処理を施す方法が好ましい。
【００１８】
上記被処理水は下降管式オゾン接触槽内に導入されると共に、オゾン化ガスも注入される。溶解槽内での被処理水の断面流速がオゾン化ガスの気泡の浮上速度より小さいと、気泡はオゾン処理槽内の被処理水と混合流とならないので、オゾン吸収率は低くなり不都合である。一方、被処理水の断面流速が気泡の浮上速度より大きいと、溶解槽ないでは被処理水とオゾン化ガスは混合流を形成し、オゾン吸収率は高くなる。すなわち、注入したオゾン化ガスはできるだけ被処理水内に溶解することが求められ、被処理水とオゾン化ガスは十分に被処理水と接触する時間が必要である。この接触時間が少ないと、オゾン化ガスは被処理水に溶解されず、排ガスとなってしまうので経済的でない。
【００１９】
本発明では、安定な処理水を得るために下降管式オゾン溶解槽内を移動する被処理水の断面流速が最適な範囲をとるようにするのであり、この点が本発明の特徴の一つである。ここで、安定な処理水とは溶存オゾン濃度が高く、例えば９０％以上のオゾン吸収率を有し、しかも溶存オゾン濃度にむらなく、ほぼ均一な状態である処理水をいう。
断面流速は、下降管式オゾン溶解槽内を通過する被処理水の水量を流量計を用いて測定することにより容易に算出することができる。被処理水の水量を測る流量計は一般的なものを使用して、一般的な方法により測定すればよい。
さらに、被処理水の水量に応じて好ましい断面流速の範囲が存在するので、被処理水の水量の変動に応じて、好ましい断面流速の範囲内となるようにオゾン溶解槽内を被処理水が流れるようにすることが極めて重要である。そこで、被処理水の断面流速を好ましい範囲内に保つために、送水量が多ければ、オゾン溶解槽の使用本数を増やすことができるようにした本発明は極めて有効的である。
被処理水の水量を流量計にて測定し、あらかじめ槽水量に対して安定な処理水を与える実験的に求めた断面流速に基づき、必要なオゾン溶解槽の必要本数を知ることができるので、水量に応じて必要なオゾン溶解槽を知り、それに応じて切り替えバルブの切り替えなど必要な操作を全て自動的に行なわれるように制御することができる。上記制御する方法は一般的な制御方法を使用すればよい。
【００２０】
以下、本発明を図１に基づき説明する。
図1は本発明のオゾン処理装置溶解槽を2つ設置したオゾン処理装置の模式図である。各部の名称や機能は図７に示す従来の下降溶解型オゾン処理装置と同じなので、異なっている部分についてのみ説明する。
【００２１】
このオゾン処理装置では、オゾン処理装置溶解槽61とオゾン処理装置溶解槽62を2つ備えており、オゾン処理装置溶解槽62に通水するための被処理水切り替えバルブ82が設置されている。通水量は流量計24で測定される。さらに、オゾン化ガスをオゾン処理装置溶解槽62に吹き込むためのオゾン注入切り替えバルブ81とディフューザー42が設置されており、被処理水の流量が多い場合は、オゾン処理装置溶解槽61とオゾン処理溶解槽62の2つを用いて作動する。
また、本実施例においては、オゾン処理装置溶解槽61とオゾン処理装置溶解槽62の２つを備えた例を示したが、被処理水の流量に応じて、あるいは溶解するオゾン量に応じて数を増やすことができる。
これらの各オゾン処理装置溶解槽61、62は、実施例では同一の長さで記載されているが、オゾン処理装置溶解槽61、62の内部で溶け切るだけのオゾン化ガス量を変えて注入すれば、長さが異なっていても良い。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明のオゾン処理装置を実施例に基づき説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１および図２に示したように、オゾン処理装置溶解槽61と62の2本設置した水深5mのオゾン処理装置を試作し、オゾン注入率を一定として、被処理水をオゾン処理した。オゾン吸収率よりオゾン処理装置の効果を調べた。オゾン処理装置溶解槽の溶解部は直径20mmとした。ディフューザー41と42として、外径10mmの多孔質ガラス製のボールフィルターを用いた。
オゾン注入率(mg/L)は、被処理水流量(L/min)、導入されたオゾン化ガス流量(L/min)と注入オゾン濃度(g/Nm3)から求まり、その関係は(2)式で定義される。
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【００２３】
図3はこのオゾン処理装置における溶解槽61のみを使用した場合と溶解槽61と62を使用した場合の被処理水の断面流速に対するオゾン吸収率の測定結果を示した図である。測定条件は、注入オゾン濃度120g/Nm3、オゾン注入率2mg/L一定としたので、被処理水の流量を変化させることは、同時にオゾン化ガス流量を変化させることとなる。ここで、被処理水としては、脱塩素した水道水を使用した。
図1の装置模式図に示すディフューザ41よりオゾン化ガスを流入した場合には、溶解槽61での被処理水の断面流速が気泡の浮上速度より小さいと、気泡5はオゾン処理装置溶解部分61で混合流とならないので、図3の測定結果に示すようにオゾン吸収率は0％であった。逆に、被処理水の断面流速が気泡の浮上速度より大きいと、溶解槽61で混合流となり、下降溶解型オゾン処理装置として作動するので、オゾン吸収率は90％以上となったが、断面流速が大きくなるとオゾン吸収率は小さくなった。
【００２４】
図4はこのオゾン処理装置における溶解槽61のみを使用した場合の被処理水の理論滞留時間に対する溶存オゾン濃度を示した図である。オゾン溶解槽61の理論滞留時間は1〜5秒程度で溶存オゾン濃度は高くなる。その後、オゾン滞留槽63で徐々に溶存オゾン濃度は低くなっていく。オゾン溶解槽の断面流速が図５に示す87.7cm/sの場合は5回の測定でばらつきはないが、図４の263.2cm/sの時は、測定結果に再現性がないことが確認され、安定な処理水12が得られないことを示す。断面流速別にみた被処理水の理論滞留時間に対する溶存オゾン濃度の関係も溶解槽61と62を使用した場合でも同様であった。
以上より、溶解槽の断面流速は安定な処理水を得るために最適な範囲をもち、溶解槽の数を増やすことで、被処理水量に対応できる。この最適な範囲は、水深によって変わってくるので、溶解槽を変えるときには予め測定して最適な範囲を把握することが望ましい。水深5m、直径20mmのオゾン溶解槽を用いた場合は、断面流速を40〜200cm/sとすると好ましい結果となる。
【００２５】
そこで、図6に示す装置を用い、流量計24の測定値から溶解槽61及び62での被処理水の断面流速を算出する制御装置92で制御することにより、例えば1つの溶解槽の断面流速が130cm/s以上になる場合はオゾン切り替えバルブ81と被処理水切り替えバルブ82を切り替えれば、図3に示す測定結果からも分かるように、すべての被処理水の断面流速において90％以上の高いオゾン吸収率を得、図５に示す測定結果からオゾン処理装置における安定な溶存オゾン分布を得ることができることがわかる。
【００２６】
以上の説明から本発明を次のように書くことができる。
（１）オゾンをオゾン溶解槽内の被処理水に下降流中で溶解させるオゾン溶解槽と、前記被処理水内の溶存オゾンと被処理水とを反応させる滞留槽とを有するオゾン処理装置において、
前記オゾン溶解槽が複数の下降管式オゾン溶解槽であってそれぞれのオゾン溶解槽は前記滞留槽と接続した構成からなり、かつそれら下降管式オゾン溶解槽は下降管式オゾン溶解槽の上部において被処理水切り替えバルブを備えた管により分流可能に接続されていることを特徴とするオゾン処理装置。
（２）複数の下降管式オゾン溶解槽にオゾン切り替えバルブを備えた分流可能に接続されているオゾン供給管によりオゾンを注することを特徴とする（１）記載のオゾン処理装置。
（３）オゾン化ガスをオゾン溶解槽内に導入するオゾン化ガス導入工程と、オゾン化ガスを被処理水に下降流中で溶解させる２本以上の下降管式オゾン溶解槽から構成されるオゾン溶解工程と、前記オゾン溶解工程で溶解した前記溶存オゾンを前記被処理水に反応させる滞留工程とを有する下降管式オゾン処理方法であって、
オゾン溶解槽内に導入する被処理水の断面流速が一定数値内となるように複数の下降管式オゾン溶解槽に分流させることを特徴とする下降管式オゾン処理方法。
（４）前記被処理水の水量変動に対して前記オゾン溶解工程における断面流速がオゾン化ガスが浮上しないように予め定めた所定の範囲になるように、前記オゾン溶解工程の分割数を決定することを特徴とする（３）記載のオゾン処理方法。
（５）オゾン化ガスを被処理水に下降流中で溶解させるオゾン溶解槽と、前記被処理水内の溶存オゾンが被処理水を接触処理する滞留槽とを有するオゾン処理装置において、前記オゾン溶解槽が上部に被処理水導入部を設けた複数の下降管式オゾン溶解槽からなり、それぞれのオゾン溶解槽は前記滞留槽と接続した構成とし、それら被処理水導入部は被処理水供給手段と分流可能に接続したことを特徴とするオゾン処理装置。
（６）下降管式オゾン溶解槽の被処理水導入部は被処理水供給手段と被処理水切り替えバルブを備えた被処理水供給管により分流可能に接続していることを特徴とする（５）記載のオゾン処理装置。
（７）少なくとも一つの下降管式オゾン溶解槽の被処理水導入部は被処理水を被処理水供給手段から被処理水供給管により直接導入し、それ以外の下降管式オゾン溶解槽の被処理水導入部は被処理水を被処理水供給手段から被処理水切り替えバルブを通して被処理水供給管により導入することを特徴とする（７）記載のオゾン処理装置。
（８）少なくとも一つの下降管式オゾン溶解槽の被処理水導入部は被処理水供給手段と被処理水供給可能に接続しており、それ以外の下降管式オゾン溶解槽の被処理水導入部は被処理水供給手段と被処理水切り替えバルブを備えた被処理水供給管により分流可能に接続していることを特徴とする（７）記載のオゾン処理装置。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の2つのオゾン処理装置溶解槽を滞留槽横に設置したオゾン処理装置の模式図である。
【図２】本発明の2つのオゾン処理装置溶解槽を滞留槽横に設置した上記と異なるオゾン処理装置の模式図である。
【図３】本発明のオゾン処理装置溶解槽を1つ使用した時と2つ使用した時の溶解槽の断面流速に対するオゾン吸収率の関係を示すグラフである。
【図４】本発明の溶解槽の断面流速が263.2cm/sの時のオゾン反応槽の理論滞留時間に対する溶存オゾン濃度分布の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の溶解槽の断面流速が87.7cm/sの時のオゾン反応槽の理論滞留時間に対する溶存オゾン濃度分布の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の2つ溶解槽を設置したオゾン処理装置の溶解槽での被処理水の断面流速の算出する制御装置を設置したオゾン処理装置の模式図である。
【図７】従来の下降溶解型オゾン処理装置の模式図である。
【符号の説明】
【００２８】
3：        オゾン発生装置
5：        気泡
7：        排オゾン処理装置
11：        被処理水
12：        処理水
21：        送水ポンプ
22：        被処理水導入口
23：        排出口
24：        流量計
41：        ディフューザー
42：        ディフューザー
61：        オゾン処理装置溶解槽
62：        オゾン処理装置溶解槽
63：        オゾン処理装置滞留槽
81：        オゾン注入切り替えバルブ
82：        被処理水切り替えバルブ
91：        溶解槽での被処理水の断面流速を算出する制御装置 
【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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【図６】
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【図７】
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