(57)【要約】【課題】排オゾン処理装置とオゾン接触手段の小型化が図れる水供給方法と浄水供給システムを実現する。【解決手段】オゾン処理をして浄水を供給する浄水供給方法において、オゾンを溶解すべき原水の一部に必要とされるオゾン濃度よりも高濃度のオゾンを溶解し、これを前記原水に接触・混合させて所定のオゾン濃度を有するオゾン処理水を作成する浄水供給方法と浄水供給システムである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾン処理を行い浄水を供給する浄水供給方法において、
オゾンを溶解すべき原水の一部に必要とされるオゾン濃度よりも高濃度のオゾンを溶解し、これを前記原水に接触・混合させて所定のオゾン濃度を有するオゾン処理水を作成する浄水供給方法。
【請求項２】
原水にオゾンを接触させるオゾン接触手段を具備する浄水供給システムにおいて、
前記オゾン接触手段は、オゾンを溶解すべき原水の一部に必要とされるオゾン濃度よりも高濃度のオゾンを溶解する高濃度オゾン溶解手段と、
前記原水と高濃度オゾン溶解手段からの高濃度オゾン溶解原水とを混合する混合手段と
を具備したことを特徴とする浄水供給システム。
【請求項３】
前記高濃度オゾン溶解手段として、オゾンを溶解する溶解手段を内在した密閉式のタンクが使用されたこと
を特徴とする請求項２記載の浄水供給システム。
【請求項４】
前記混合手段として、蛇行配管が使用されたこと
を特徴とする請求項２又は請求項３記載の浄水供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排オゾン処理装置とオゾン接触手段の小型化が図れる水供給方法と浄水供給システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
浄水供給方法と浄水供給システムに関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
【０００３】
【非特許文献１】畑井耕次編集、「オゾン年鑑」、１９９３−１９９４年度版、株式会社リアライズ社、平成４年１２月２５日、Ｐ８５−Ｐ９４。
【非特許文献２】清水博則著、「オゾン利用の理論と実際」、株式会社リアライズ社、１９８９年１０月２０日、Ｐ１３０−Ｐ１６２。
【０００４】
近年、上水道分野では原水水質の悪化に伴い、藍藻類によるカビ臭や塩素と反応するトリハロメタン前駆物質等の有機物処理が問題となっている。
「安全でおいしい水」を得る爲に高度処理が行われており、この主なものは、オゾン処理、活性炭処理、生物処理があり、従来処理では十分に対応できなかった臭気物質、トリハロメタン前駆物質、アンモニア性窒素、陰イオン界面活性剤、農薬の除去・低減を図っている。
【０００５】
浄水の高度処理の一般的な仕組み（流れ）を図４に示す。
沈砂池１は、川やダムから取り入れた水を池の中で緩やかに流し、比較的粒子径の大きな砂や土等を沈める。
着水井２は取り入れた水の水位や水量を調節して、薬品混和池３へ水を導く。
薬品混和池３は、水に混ざった濁質（細かい砂や土等）を大きな塊（フロック）にして沈め易くする爲に凝集剤（ＰＡＣ；ポリ塩化アルミニウム）を加える。
【０００６】
フロック形成池４は、フロックを形成し、大きく成長させる。
沈澱池５は、ゆっくりと水を横に流しながら、水中のフロックを下に沈めて上澄み水を取り出す。
前段濾過池６は、沈澱地５では取り除けなかった更に小さなフロックを砂で濾過して、更に水を綺麗にする。
【０００７】
オゾン接触池７は、オゾンを散気し、水と接触させてカビ臭やトリハロメタンの原因物質等を酸化分解する。
生物活性炭吸着池８は、活性炭の吸着作用によりカビ臭等を取り除くと共に活性炭表面に棲む微生物によりアンモニア等を分解する。
【０００８】
後段濾過池９は、砂により濾過し、微細なフロックや鉄・マンガン等を取り除く。鉄・マンガン等の除去の爲にはこの前段で塩素を注入する。
塩素混和池１０は、細菌等の消毒の爲塩素を注入する。
配水池（浄水池）１１は、綺麗になった水を一時的に溜めて需要に応じて配水する。
なお、浄水場により、工程の有無・追加・順序等が異なることがある。
【０００９】
この他に、膜濾過浄水システムと云う従来の凝集・沈澱・濾過工程を、単一の膜濾過に置き換えたものがある。
肉眼では見えないほどの小さな細孔（ＵＦ膜で０．０１μｍ程度）により、砂濾過では除去できない微粒子、細菌類及び大腸菌等も除去する。
【００１０】
従って、工程は図５に示す様に、前処理２１、オゾン接触池２２、膜濾過２３、塩素混和池２４、配水池（浄水池）２５と非常に簡単である。
基本的には前処理では膜面に損傷を与える様な石や木片等の夾雑物を取り除くだけであり、通常凝集剤は使用しないが、原水の性状により凝集・沈澱処理等の工程を組み込む。
【００１１】
なお、膜濾過に使用するものとして以下のものがある。
ＭＦ膜（精密濾過膜）は、原水中に含まれる懸濁質、コロイド粒子を精度良く分離する。
水道用膜濾過装置（水道用膜濾過施設）用の膜として、幅広く使用されている。
【００１２】
ＵＦ膜（限外濾過膜）は、膜の孔径と原水中の除去対象物質の分子の大きさによって分子レベルの篩い分けを行う。
ＭＦ膜同様、水道用膜濾過装置用の膜として幅広く使用されている。
【００１３】
ＲＯ膜（逆浸透膜）は、水は通すがイオンや低分子物質を通し難い性質を有する半透膜を用いて濾過水を得る。
超純水や電子・製薬・食品工業の製造用水の造水に用いる。
【００１４】
ＮＦ膜（ナノ濾過膜）は、溶質の分離サイズから見ると、ＵＦ膜とＲＯ膜の中間に位置する。
ＵＦ膜とは異なり膜表面の荷電によってイオンも除去でき、低分子の有機物の除去にも優れる。また、膜濾過の機構は分離によるもので化学反応を伴わないため、副生成物の問題が発生しないことからオゾン処理や活性炭吸着など高度浄水処理の代替技術として期待されている。
【００１５】
所で、オゾン接触池の例としては、図６、図７がある。
図６は向流３段式オゾン反応槽３０と呼ばれるもので、反応槽３０の上下に交互に取り付けられた堰３１、３２を有し、接触槽３３、迂流槽３４が交互に構成されている。
そして、堰３１には潜流部３５が構成され、堰３２には越流部３６が構成されている。
接触槽３３の底部には散気管３７が配置されオゾン３８が供給されている。
【００１６】
以上の構成において、水の流れとは逆方向へオゾン３８の散気が行なわれる。
水深は５〜６ｍあり、オゾン３８の溶解効率は５〜６割程度である。未溶解ガスの濃度が可成り高いので、再溶解を図ることも考えられるが、総風量が多く電力が多くかかり経済的ではないこと、オゾン接触池自体が大きく、そこにオゾンに腐蝕されないステンレスで再溶解の爲のダクトを建設することは可成りの費用が発生すること、再溶解を図るまでにオゾンの分解が可成り進んでしまうことなどから効率的ではなく、排オゾン処理（除害設備）３９を行う。
【００１７】
図７はＵチューブ式と呼ばれるもので、二重管４１の中で水の流れと同じ方向にオゾン４２の散気を行い、水圧によりオゾン４２を溶解させるものである。
オゾンの溶解効率は９割以上あるが、水深は２０ｍ以上必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
前述したように、排オゾン処理設備まで含めたオゾン接触池は可成り巨大なものとなる。
図６の向流式の場合、オゾンの溶解効率が低くオゾン接触池を排オゾンを考慮した材質で覆わなくてはならず、更に溶解対象が全水量であることからその規模が大きくなってしまう。
一方、図７のＵチューブ式の場合は、たとえ処理水量が少なくとも水圧を利用する爲に２０ｍ以上の水深が必要なことから設備規模が大きくなってしまう。
【００１９】
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、オゾンを用いた浄水の高度処理において、原水にオゾンを接触・混合させる槽の形状に自由度を与えると共に接触・混合槽の排オゾン負荷を減少させることにより設備設計に自由度を与える浄水供給方法と浄水供給システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
このような課題を達成するために、本発明では、請求項１の浄水供給方法においては、
オゾン処理を行い浄水を供給する浄水供給方法において、
オゾンを溶解すべき原水の一部に必要とされるオゾン濃度よりも高濃度のオゾンを溶解し、これを前記原水に接触・混合させて所定のオゾン濃度を有するオゾン処理水を作成する浄水供給方法を採用する。
【００２１】
本発明の請求項２の浄水供給システムにおいては、
原水にオゾンを接触させるオゾン接触手段を具備する浄水供給システムにおいて、
前記オゾン接触手段は、オゾンを溶解すべき原水の一部に必要とされるオゾン濃度よりも高濃度のオゾンを溶解する高濃度オゾン溶解手段と、前記原水と高濃度オゾン溶解手段からの高濃度オゾン溶解原水とを混合する混合手段とを具備したことを特徴とする。
【００２２】
本発明の請求項３の浄水供給システムにおいては、請求項２記載の浄水供給システムにおいて、
前記高濃度オゾン溶解手段として、オゾンを溶解する溶解手段を内在した密閉式のタンクが使用されたことを特徴とする。
【００２３】
本発明の請求項４の浄水供給システムにおいては、請求項２又は請求項３記載の浄水供給システムにおいて、
前記混合手段として、蛇行配管が使用されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の請求項１によれば、次のような効果がある。
オゾンを溶解すべき原水の一部に必要とされるオゾン濃度よりも高濃度のオゾンを溶解し、これを原水に接触・混合させて所定のオゾン濃度を有するオゾン処理水を作成する浄水供給方法が採用されたので、高濃度のオゾンによる腐蝕に対して配慮が必要となる範囲が狭くて良く、また排オゾンの処理装置も小さなもので良い。
【００２５】
オゾンは腐蝕性を持っており、高濃度のオゾンガス・水が接触する部分には耐オゾン性の材料や構造を考慮したものが必要となるが、オゾンを溶解すべき原水の一部にのみ高濃度のオゾンを溶解する爲、オゾンによる腐蝕に対する考慮はこの溶解部のみで良い浄水供給方法が得られる。
【００２６】
また、高濃度のオゾン水は直ちにオゾン混合・攪拌槽にてオゾンを溶解していない原水にて稀釈されてしまうことから、ここからの排オゾンは比較的に濃度の低いものとなり、排オゾン処理装置も小さなもので良い浄水供給方法が得られる。
【００２７】
本発明の請求項２によれば、次のような効果がある。
オゾン接触手段は、オゾンを溶解すべき原水の一部に必要とされるオゾン濃度よりも高濃度のオゾンを溶解する高濃度オゾン溶解手段と、原水と高濃度オゾン溶解手段からの高濃度オゾン溶解原水とを混合する混合手段とが設けられたので、排オゾンの処理装置が小さなもので良く、また、形状や構造、材質の自由度が高い浄水供給システムが得られる。
【００２８】
オゾンを溶解すべき原水の一部にのみ高濃度のオゾンを溶解する爲、オゾンによる腐蝕への考慮はこの溶解部のみで良い浄水供給システムが得られる。
高濃度のオゾン水は、直ちにオゾン混合手段にてオゾンを溶解していない原水にて稀釈されてしまうことから、オゾン混合手段での排オゾンは比較的に濃度の低いものとなり、排オゾン処理装置も小さなもので良い浄水供給システムが得られる。
【００２９】
また、オゾン混合手段ではオゾンの溶解を行っていないので、原水とオゾン水が上手く混ざれば良いのでその形状や構造の自由度が高い浄水供給システムが得られる。
【００３０】
本発明の請求項３によれば、次のような効果がある。
高濃度オゾン溶解手段として、オゾンを溶解する溶解手段を内在した密閉式のタンクが使用されたので、オゾンの溶解効率が高く、未溶解のオゾンガスが少なく、排オゾンの処理装置は更に小さなもので良い浄水供給システムが得られる。
【００３１】
本発明の請求項４によれば、次のような効果がある。
混合手段として、蛇行配管が使用されたので、配管内の乱流により、オゾン水と原水の混合が著しく促進される浄水供給システムが得られる。
配管は９０度曲げることによっても圧損が数ｍ水柱程度発生してしまうが、蛇行配管を使用したことにより、効率良く混合できると共に、混合・攪拌槽が必要なくなった浄水供給システムが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例の要部構成説明図でオゾン接触池の部分を示す、図２は図１の要部構成説明図である。
【００３３】
図１において、原水５１は、分岐配管５２，５３に分岐されて流される。
高濃度オゾン溶解手段５４は、分岐配管５２に設けられて、高濃度のオゾン水が分岐配管５２に注入される。
【００３４】
原水５１は、分岐配管５２，５３から合流されて、オゾン水混合・攪拌・反応槽５５に注入される。オゾン水混合・攪拌・反応槽５５は、オゾン水を十分に混合・攪拌する槽である。
この場合は、高濃度オゾン溶解手段５４は気体溶解装置が使用されている。気体溶解装置５４は原水にオゾンを効率良く溶解させ、高濃度のオゾン水が製造できる。
【００３５】
なお、気体溶解装置５４は、例えば、図２に示す装置が使用される。
図２において、５４２は気密に加工された溶解タンクであり、酸素を溶解すべき原水５１が、例えば８分目程度注入されている。
この溶解タンク５４２の近傍には図では省略するがオゾンガスや酸素などを供給するためのポンプや気体ボンベ、ガス発生装置などの気体供給手段が配置されている。
【００３６】
５４２３はノズルであり、溶解タンク５４２の天井付近に水面に対して直角方向に設けられ、上方から水面に出射するように配置されている。
５４１は原水５１の供給手段として機能するポンプであり、例えば、逆止弁５４２４を介して原水５１を汲み上げて、ノズル５４２３から溶解タンク５４２内に原水５１を供給する。
【００３７】
５４５は調節弁であり、通常は開とされて溶解タンク５４２内でオゾンを含んだ酸化富化ガス５４３が溶解された原水５１を放出するが、溶解タンク５４２内の原水５１が所定レベル位置以下になった場合は、開閉度を調節して水位を調整したり、気体調節弁５４２５を閉として気体の供給を停止させたりすることによって水位調整を行なう。
【００３８】
なお、図では省略するが溶解タンク５４２には溶解タンク５４２内の原水５１の水位を測定するためのレベル計や溶解タンク５４２内の圧力を測定するための圧力計が取付けられている。
【００３９】
ノズル５４２３の出射方向の真下に、略水平に邪魔板５４２６が配置されている。
即ち、この場合は、ノズル５４２３と邪魔板５４２６とにより溶解機構５４２１が構成される。
【００４０】
５４３はオゾンを含んだ酸化富化ガスで、原水５１を供給するポンプ５４１とタンク５４２の途中の配管に、エジェクタ５４２７を設けて供給する。
なお、オゾンを含んだ酸化富化ガス５４３のガス圧力が高い場合は、エジェクタ５４２７は無くても良い。
【００４１】
タンク５４２の上部に形成される気相の圧力が高いと水位が下降し、水は予め設定した水位以下になるが、その場合は所定の圧力レベルになるように気体調節弁５４２５で気体の圧力を調節したり、調節弁５４５を調節して水位を制御する。
【００４２】
また、液位を制御する方法として以下のものがある。
オゾンを含んだ酸素富化ガスの供給を停止する。但し、吐出水の溶存オゾン・酸素濃度は低下する。
未溶解ガスを大気放出する。この場合は、気相のオゾン・酸素濃度低下の爲の大気開放と兼用することが出来る。
【００４３】
以上の構成において、タンク５４２内でオゾンを含んだ酸素富化ガス５４３を溶解している。これにより未溶解ガスを大気中に気散させてしまうことを防止している。
タンク外に気泡を含む水を排出すると結局はオゾンガスが気散してしまうことから、タンク５４２内では気液の分離も行われており、タンク５４２からの吐出オゾン・酸素溶解水は、殆ど気泡を含まない様に制御する。気泡が微細すぎると気液の分離が上手く行かずにタンク５４２外へ多量の気泡が流出してしまう。（これを防止するにはタンク５４２内の滞留時間を長くすれば良いが現実的ではない。）
【００４４】
酸素の溶解が進むにつれ、タンク５４２内の気相中のオゾン・酸素濃度は低下する。また、原水５１中に溶解していた酸素以外のガス（窒素や炭酸ガス等）がタンク５４２内の気相中に放出されることから、更にオゾン・酸素濃度の低下を生ずる。
【００４５】
従って、タンク５４２内のオゾン・酸素濃度が或る値以下になると、吐出されるオゾン・酸素溶解水の溶存オゾン・酸素濃度が低下し、効率も低下する爲、タンク５４２内のガスを大気開放弁５４２８により大気開放し、タンク５４２内のオゾン・酸素濃度を上げる必要がある。
【００４６】
この大気開放は、タンク５４２内の気相中のオゾン・酸素濃度を測定して行う、吐出水のオゾン・溶存酸素濃度を測定して行う、タンク内の液位を測定して行う、定期的に行う、ことが考えられる。
また、オゾンを含んだ酸素富化ガス５４３は、エジェクタを用いて注入しているがガスの圧力を利用して導入しても良いし、ポンプ５４１の吸引側に自吸させても良い。（比較的小さなポンプの場合で、キャビテーションを起こさない流量範囲で可能。）
【００４７】
オゾンを含んだ酸素富化ガス５４３を含んだ原水５１はノズル５４２３から勢いよく水面に叩き付けられ、邪魔板５４２６上部の水に多くの泡を発生させる。
【００４８】
また、ノズル５４２３から噴出し勢い良く水面に叩き付けられた原水５１は邪魔板５４２６にぶつかり、飛沫も多く発生させ、オゾンを含んだ酸素富化ガス５４３の溶解が促進される。
【００４９】
従って、効率良く溶解が行われる様に、邪魔板５４２６の設置水深が確保される様に液位を制御している。
なお、図示した装置の場合、オゾンガスの溶解効率は９９．８５％以上である。
【００５０】
次に、オゾン接触池における排オゾンについて考える。
一つ目は未溶解のガスであり、このオゾン濃度は高い。
二つ目はオゾン水（液相）から気相への拡散であり、これによるオゾン濃度は比較的低い。
【００５１】
これはオゾンが非常に溶解し易いガスであり、気相から液相への移動（溶解）がし易く、逆の液相から気相への移動はし難いことに因る。
なお、向流式・Ｕチューブ式共に構造的にこれらが同時に発生している。
【００５２】
この結果、
オゾン接触手段は、オゾンを溶解すべき原水５１の一部に必要とされるオゾン濃度よりも高濃度のオゾンを溶解する高濃度オゾン溶解手段５４と、原水５１と高濃度オゾン溶解手段５４からの高濃度オゾン溶解原水とを混合する混合手段５５とが設けられたので、排オゾンの処理装置が小さなもので良く、また、形状や構造、材質の自由度が高い浄水供給システムが得られる。
【００５３】
高濃度のオゾン水は、直ちにオゾン混合手段５５にてオゾンを溶解していない原水５１にて稀釈されてしまうことから、オゾン混合手段５５での排オゾンは比較的に濃度の低いものとなり、排オゾン処理装置も小さなもので良い浄水供給システムが得られる。
【００５４】
オゾンを溶解すべき原水の一部にのみ高濃度のオゾンを溶解する爲、オゾンによる腐蝕への考慮はこのオゾン水製造装置５４及び分岐配管５２のオゾン水製造装置の下流側のみで良い浄水供給システムが得られる。
また、オゾン混合手段５５ではオゾンの溶解を行っていないので、原水５１とオゾン水が上手く混ざれば良いのでその形状や構造、材質の自由度が高い浄水供給システムが得られる。
【００５５】
高濃度オゾン溶解手段５４として、オゾンを溶解する溶解手段を内在した密閉式のタンク５４２が使用されたので、オゾンの溶解効率が高く、未溶解のオゾンガスが少なく、排オゾンの処理装置は更に小さなもので良い浄水供給システムが得られる。
【００５６】
図３は、本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
本実施例においては、混合手段として、蛇行配管６１が使用された実施例である。
この結果、混合手段として、蛇行配管６１が使用されたので、配管６１は９０度曲げることによっても圧損が数ｍ水柱程度発生してしまうが、配管６１内の乱流により、オゾン水と原水５１の混合が著しく促進される浄水供給システムが得られる。
蛇行配管６１を使用したことにより、効率良く混合できると共に、混合・攪拌槽が必要なくなった浄水供給システムが得られる。
【００５７】
なお、分岐管１２，５３の分流比は弁を設けて調節しても良いし、ポンプの吸込量を調節しても良い。
また、オゾン水製造装置５４に供給する原水５１は全処理量の半分以下であることが望ましい。
【００５８】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。
したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図２】図１の要部構成説明図である。
【図３】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図４】従来から一般に使用されている従来例の構成説明図である。
【図５】従来から一般に使用されている従来例の構成説明図である。
【図６】図４、図５の要部構成説明図である。
【図７】図４、図５の要部構成説明図である。
【符号の説明】
【００６０】
５１        原水
５２        分岐配管
５３        分岐配管
５４        高濃度オゾン溶解手段
５４１      ポンプ
５４２      溶解タンク
５４２１    溶解機構
５４２２    放出手段
５４２２１  放出パイプ
５４２２２  大気開放弁
５４２３    ノズル
５４２４    逆止弁
５４２５    気体調節弁
５４２６    邪魔板
５４２７    エジェクタ
５４３      オゾンを含んだ酸素富化ガス
５４５      調節弁
５５        オゾン水混合・攪拌・反応槽
６１        蛇行配管
【図１】
2007181801.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007181801.tif 000007
【図６】
2007181801.tif 000008
【図７】
2007181801.tif 000009