(57)【要約】【課題】  活性炭吸着設備のような付帯設備の設置に要する費用の増大を極力抑制すること。【解決手段】  被処理水導入口２から反応槽１内へ導入された被処理水中に含まれる有機物質等の被酸化物質は吸着剤層７を通過する際に多数の吸着剤６により吸着される。この被酸化物質を吸着した状態の吸着剤６に対して、オゾン注入器８から上昇してきたオゾンガスが接触する。したがって、吸着剤層７においては、被処理水中の被酸化物質、オゾンガス、吸着剤６が同時に接触し、吸着剤６の触媒作用が発揮されるために、所謂、促進酸化（ＡＯＰ）の効果が得られる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水に対し、この被処理水中に含まれる有機物を酸化分解させるオゾン処理を行い、更にこのオゾン処理による消毒副生成物を除去する処理を行うオゾン応用水処理装置において、
被処理水導入口、被処理水排出口、及びオゾン排出口を有し、前記オゾン処理が行われる反応槽と、
前記オゾン処理が行われる際の触媒機能を有する吸着剤により形成され、前記消毒副生成物の除去処理を行う、前記反応槽内に配設された吸着剤層と、
前記吸着剤層よりも下方の前記反応槽内の位置に配設され、前記被処理水に対してオゾン注入を行うオゾン注入器と、
を備えたことを特徴とするオゾン応用水処理装置。
【請求項２】
前記吸着剤は、ゼオライト、シリカゲル、又は活性炭のうちの少なくともいずれか１つを含むものである、
ことを特徴とする請求項１記載のオゾン応用水処理装置。
【請求項３】
前記オゾン注入器の配設位置が前記吸着剤層の真下位置であり、該オゾン注入器から上昇するオゾンが直接該吸着剤層に接触するようになっている、
ことを特徴とする請求項１又は２記載のオゾン応用水処理装置。
【請求項４】
前記オゾン注入器の配設位置が前記吸着剤層の真下位置から側方にずれた位置であり、該オゾン注入器から上昇するオゾンが直接該吸着剤層に接触しないようになっている、
ことを特徴とする請求項１又は２記載のオゾン応用水処理装置。
【請求項５】
前記被処理水導入口が前記吸着剤層の上方位置、前記被処理水排出口が前記吸着剤層の下方位置にそれぞれ配設された、
ことを特徴とする請求項３記載のオゾン応用水処理装置。
【請求項６】
前記被処理水導入口が前記吸着剤層の下方位置、前記被処理水排出口が前記吸着剤層の上方位置にそれぞれ配設された、
ことを特徴とする請求項３記載のオゾン応用水処理装置。
【請求項７】
前記オゾン注入器は、前記被処理水導入口を有するオゾン注入器設置室に配設されると共に、前記吸着剤層は、該オゾン注入器設置室と連通し前記被処理水排出口を有する吸着剤層設置室に配設される、
ことを特徴とする請求項４記載のオゾン応用水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浄水処理、下水処理、産業排水処理、食品排水処理等の分野において用いられるオゾン応用水処理装置に関し、より詳しくは、オゾンガスを被処理水と接触させ、水中の被酸化物質をオゾン反応により酸化処理する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
浄水場での処理方式は急速ろ過方式と緩速ろ過方式とに大別されるが、一般的には、多量の水を迅速に処理することができる急速ろ過方式が採用されることが多い。この方式は、地下水や表流水などの原水を着水井に導入し、凝集剤を添加してフロックを形成して沈殿処理を実施した後、上澄液を砂ろ過に通して懸濁物を除去し、最後に消毒用の塩素処理を施して浄化した水を需要家に供給する方式である。
【０００３】
ここで、原水水質に問題がない場合は急速ろ過方式で目的の水質を実現できるが、異臭味、色度、トリハロメタンなどの発生により原水水質の悪化が問題になる場合は、より質の高い美味しい水を供給することを目的として、高度浄水処理の技術を導入する浄水場も増えている。高度浄水処理の代表例としてはオゾン処理がある。オゾン処理は、オゾンによる水中の被酸化物質の酸化、異臭味除去、色度除去、トリハロメタン生成の抑制などを目的として実施される処理である（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２８６７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記のオゾン処理を行うと、これにより消毒副生成物が生成される可能性があり、その毒性が問題となる。それ故、高度浄水処理を行う場合には、この消毒副生成物を除去するため、オゾン処理を行う反応槽の後段側に活性炭吸着設備のような付帯設備を設置することが義務付けられている。このような付帯設備の設置には多額の費用が必要となることから、オゾン処理設備を導入できない浄水場も多数存在している。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、活性炭吸着設備のような付帯設備の設置に要する費用の増大を極力抑制することが可能なオゾン応用水処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための手段として請求項１記載の発明は、被処理水に対し、この被処理水中に含まれる有機物を酸化分解させるオゾン処理を行い、更にこのオゾン処理による消毒副生成物を除去する処理を行うオゾン応用水処理装置において、被処理水導入口、被処理水排出口、及びオゾン排出口を有し、前記オゾン処理が行われる反応槽と、前記オゾン処理が行われる際の触媒機能を有する吸着剤により形成され、前記消毒副生成物の除去処理を行う、前記反応槽内に配設された吸着剤層と、前記吸着剤層よりも下方の前記反応槽内の位置に配設され、前記被処理水に対してオゾン注入を行うオゾン注入器と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記吸着剤は、ゼオライト、シリカゲル、又は活性炭のうちの少なくともいずれか１つを含むものである、ことを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記オゾン注入器の配設位置が前記吸着剤層の真下位置であり、該オゾン注入器から上昇するオゾンが直接該吸着剤層に接触するようになっている、ことを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記オゾン注入器の配設位置が前記吸着剤層の真下位置から側方にずれた位置であり、該オゾン注入器から上昇するオゾンが直接該吸着剤層に接触しないようになっている、ことを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記被処理水導入口が前記吸着剤層の上方位置、前記被処理水排出口が前記吸着剤層の下方位置にそれぞれ配設された、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項６記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記被処理水導入口が前記吸着剤層の下方位置、前記被処理水排出口が前記吸着剤層の上方位置にそれぞれ配設された、ことを特徴とする。
【００１２】
請求項７記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記オゾン注入器は、前記被処理水導入口を有するオゾン注入器設置室に配設されると共に、前記吸着剤層は、該オゾン注入器設置室と連通し前記被処理水排出口を有する吸着剤層設置室に配設される、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
活性炭吸着設備のような付帯設備の設置に要する費用の増大を極力抑制すること。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施形態の構成図である。この実施形態に係るオゾン応用水処理装置は、被処理水に対してオゾン処理を行う反応槽１を備えている。既述したように、オゾン処理は高度浄水処理における代表的な処理技術であり、脱臭、脱色、消毒、鉄・マンガンイオンの酸化、有機物の分解、トリハロメタン生成量の低減等に効果を有している。そして、現時点では、オゾン処理に伴う消毒副生成物の除去のために、反応槽の後段に活性炭設備を設置することが義務付けられている。
【００１５】
反応槽１の上部側方及び底部側方には被処理水導入口２及び被処理水排出口３がそれぞれ設けられており、また、反応槽１の上端部にはオゾン排出口４が設けられている。そして、反応槽１内の中間部には、上下一対のネット部材５，５間に保持された多数の粒状吸着剤６により形成された吸着剤層７が配設されている。吸着剤層７の真下位置にはオゾン注入器８が設置されている。このオゾン注入器８は、配管９を介してオゾンガス発生装置１０から供給されるオゾンを反応槽１内の被処理水に対して注入するものである。
【００１６】
図２は、図１における吸着剤層７及びその付近の構成を示す部分拡大図である。反応槽１内の中間部には、ステンレス製金網などオゾンに対して耐腐食性を有する材料により形成された上下一対のネット部材５，５が取り付けられている。そして、このネット部材５，５間に多数の粒状の吸着剤６が保持されて吸着剤層７が形成されている。本実施形態では、吸着剤６として粒径が約１０mmのＸ型ゼオライトを用いている。
【００１７】
ゼオライトは、結晶中に空洞を数多く持った多孔質の物質であり、構造と構成成分に応じて種々の物質を結晶構造の中へ吸着するため、優れた吸着作用を有する吸着剤として知られている。また、このゼオライトは高い活性を有する触媒材料としても知られている。
【００１８】
なお、本実施形態では、ゼオライトの粒径を１０mm程度としているが、特にこの値に限定されるわけではない。しかし、あまりに粒径が小さいとネット部材５，５の網目を小さくしなければならず、一方、あまりに粒径を大きくすると吸着剤６同士の間隙が大きくなり吸着機能が低下することになる。したがって、実用的な粒径としては０．５〜３０mm程度の範囲内のものが好ましい。また、本実施形態では吸着剤６としてゼオライトを用いているが、その他に、シリカゲル、又は活性炭を用いることも可能である。これらも吸着作用及び触媒作用を有する材料だからである。
【００１９】
次に、図１の作用につき説明する。前処理工程から送られてくる被処理水が被処理水導入口２から反応槽１内へ導入されると共に、オゾンガス発生装置１０で発生したオゾンガスが配管９を介してオゾン注入器８から反応槽１内に供給される。被処理水導入口２から反応槽１内へ導入された被処理水は吸着剤層７を通過し、被処理水排出口３から排出されて次処理工程へ送られる。また、オゾン注入器８から反応槽１内の被処理水中に注入されるオゾンガスは上昇して吸着剤層７を通過し、オゾン排出口４から排オゾン処理設備へ排出される。
【００２０】
このとき、被処理水中に含まれる有機物質等の被酸化物質は吸着剤層７を通過する際に多数の吸着剤６により吸着される。この被酸化物質を吸着した状態の吸着剤６に対して、オゾン注入器８から上昇してきたオゾンガスが接触する。したがって、吸着剤層７においては、被処理水中の被酸化物質、オゾンガス、吸着剤６が同時に接触し、吸着剤６の触媒作用が発揮されるために、所謂、促進酸化（ＡＯＰ）の効果が得られることになる。つまり、オゾン単独の場合に比べて被酸化物質に対する酸化分解が高効率に行われ、難分解性被酸化物質の酸化分解も容易に行われるようになる。また、消毒副生成物の生成量もオゾン単独の場合に比べて著しく低減することができる。
【００２１】
このような高効率の酸化分解が行われることから、従来のようにオゾン処理を単独で行った場合に比べると、消毒副生成物の生成量を大幅に低減することができる。それ故、反応槽１の大きさを小さくすることができ、更に従来設置を義務づけられていた活性炭設備のような付帯設備を省略することも期待できる。本実施形態のような構成に係るオゾン応用水処理装置は、特に、１日の浄水処理量が１００００ｍ3以下の中規模又は小規模の浄水処理設備にとって導入しやすいものになると考えられる。
【００２２】
図３は、本発明の第２の実施形態の構成図である。図３の構成が図１と異なる点は、反応槽１Ａにおける被処理水導入口２の位置が、図１の場合とは逆に底部側方となっており、被処理水排出口３の位置が上部側方となっている点である。この図３の構成では、被処理水導入口２から導入された被処理水中の被酸化物質は、吸着剤層７の下方領域においてオゾン注入器８からのオゾンガスに接触するので、まず最初にここで易分解性の被酸化物質の酸化分解が行われる。そして、その後、吸着剤層７において、被処理水中の被酸化物質、オゾンガス、吸着剤６が同時に接触し、吸着剤６の触媒作用による促進酸化（ＡＯＰ）の効果が得られるので、この吸着剤層７においては難分解性被酸化物質の酸化分解が行われる。
【００２３】
このように、この第２の実施形態の図３の構成では、最初に吸着剤層７の下方領域で易分解性の被酸化物質の酸化分解が行われ、次いで吸着剤層７においては難分解性被酸化物質の酸化分解が行われることになり、２段階での反応が行われることになる。この図３の構成による効果と、図１の構成による効果との相違について、現時点では発明者が調査・研究中であるが、種々の条件の相違に応じてこれらの構成を使い分けることにより、より高効率に被酸化物質の酸化分解を行うことができると考えられる。
【００２４】
図４は、本発明の第３の実施形態の構成図である。この図４の構成は図１又は図３と異なり、反応槽１Ｂ内に設けられた仕切部材１１により反応槽内空間がオゾン注入器設置室１２と吸着剤層設置室１３とに分けられると共に、連通口１４を介して両室が連通状態になっている。そして、オゾン注入器８はこのオゾン注入器設置室１２内に配設され、吸着剤層７は吸着剤層設置室１３内に配設されている。
【００２５】
この図４の構成では、被処理水導入口２からの被処理水は、破線矢印で示すように、最初にオゾン注入器設置室１２に導入され、次いで、連通口１４を通って吸着剤層設置室１３内に送り込まれる。そして、吸着剤層７において前述と同様の促進酸化が行われ、その後、被処理水排出口３から次処理工程に排出される。
【００２６】
この実施形態では、オゾン注入器設置室１２は吸着剤層設置室１３の横方向に隣接しており、オゾン注入器８の配設位置は吸着剤層７の真下ではなく側方にずれた位置となっている。したがって、オゾン注入器８から上昇するオゾンガスは直接に吸着剤層７に送り込まれず、オゾン注入器設置室１２で被処理水中の被酸化物質との反応を終えた後に被処理水と共に吸着剤層７に送り込まれることになる。それ故、この図４の構成においては、最初にオゾン注入器設置室１２で易分解性の被酸化物質の酸化分解が行われ、次いで吸着剤層設置室１３内の吸着剤層７で難分解性被酸化物質の酸化分解が行われることになり、図３の場合と同様に２段階での反応が行われることになる。
【００２７】
以上のように、上記の各実施形態によれば、反応槽内に、触媒機能を有する吸着剤により形成される吸着剤層を配設し、この吸着剤層の下方にオゾン注入器を配設する構成としたので、難分解性被酸化物質の酸化分解を高効率に行うことができると共に、消毒副生成物の生成量をオゾン単独での処理の場合に比べて低減することができる。また、反応槽１の大きさを小さくすることができ、更に従来設置を義務づけられていた活性炭設備のような付帯設備を省略することも期待でき、設備費用の増大を極力抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成図。
【図２】図１における吸着剤層７及びその付近の構成を示す部分拡大図。
【図３】本発明の第２の実施形態の構成図。
【図４】本発明の第３の実施形態の構成図。
【符号の説明】
【００２９】
１，１Ａ，１Ｂ  反応槽
２  被処理水導入口
３  被処理水排出口
４  オゾン排出口
５  ネット部材
６  吸着剤
７  吸着剤層
８  オゾン注入器
９  配管
１０  オゾンガス発生装置
１１  仕切部材
１２  オゾン注入器設置室
１３  吸着剤層設置室
１４  連通口
【図１】
2005111407.tif 000003
【図２】
2005111407.tif 000004
【図３】
2005111407.tif 000005
【図４】
2005111407.tif 000006