(57)【要約】【課題】被処理水の水質変動に対して安定して難分解性有機物を安全な濃度域まで十分に分解することができ、かつＢｒＯ３−の生成を抑制することのできる水処理方法を提供する。【解決手段】被処理水にオゾン、過酸化水素および電子供与物質を注入して被処理水を処理する水処理方法において、処理水の過酸化水素の残存率を測定し、過酸化水素の注入率と過酸化水素の残存率との差分で表される過酸化水素の消費率および過酸化水素の残存率がそれぞれ予め設定された所定範囲内になるように、オゾン、過酸化水素および電子供与物質のうち少なくとも一つの注入率を制御することを特徴とする水処理方法である。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水にオゾン、過酸化水素および電子供与物質を注入して過酸化水素を消費させることにより被処理水を処理する水処理方法において、
処理水の過酸化水素の残存率を測定し、過酸化水素の注入率と過酸化水素の残存率との差分で表される過酸化水素の消費率および過酸化水素の残存率がそれぞれ予め設定された所定範囲内になるように、オゾン、過酸化水素および電子供与物質のうち少なくとも一つの注入率を制御することを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
被処理水にオゾン、過酸化水素、電子供与物質およびｐＨ調整剤を注入して過酸化水素を消費させることにより被処理水を処理する水処理方法において、
処理水の過酸化水素の残存率を測定し、過酸化水素の注入率と過酸化水素の残存率との差分で表される過酸化水素の消費率および過酸化水素の残存率がそれぞれ予め設定された所定範囲内になるように、オゾン、過酸化水素、電子供与物質およびｐＨ調整剤のうち少なくとも一つの注入率を制御することを特徴とする水処理方法。
【請求項３】
被処理水にオゾン、過酸化水素および電子供与物質を注入して過酸化水素を消費させることにより被処理水を処理する水処理方法において、
過酸化水素が注入された被処理水にオゾンを注入して被処理水をオゾンと第１段階反応させた後、第１段階反応させた被処理水に電子供与物質を注入した後、オゾンを更に注入して被処理水をオゾンと第２段階反応させることを特徴とする水処理方法。
【請求項４】
被処理水にオゾン、過酸化水素および電子供与物質を注入して過酸化水素を消費させることにより被処理水を処理する水処理方法において、
過酸化水素が注入された被処理水にオゾンを注入して被処理水をオゾンと第１段階反応させた後、第１段階反応させた被処理水の過酸化水素の残存率を測定し、過酸化水素の注入率と過酸化水素の残存率との差分で表される過酸化水素の消費率および過酸化水素の残存率がそれぞれ予め設定された所定範囲内になるように、オゾンの注入率および過酸化水素の注入率のうち少なくとも一つを制御するとともに、
過酸化水素の残存率を測定する箇所の下流側で、第１段階反応させた被処理水に電子供与物質を注入した後、オゾンを更に注入して被処理水をオゾンと第２段階反応させることを特徴とする水処理方法。
【請求項５】
前記電子供与物質は、カルボン酸、カルボン酸塩、糖類、脂質、アミノ酸、フミン酸、アルコールおよびこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の水処理方法。
【請求項６】
被処理水にオゾン、過酸化水素および電子供与物質を注入して過酸化水素を消費させることにより被処理水を処理する水処理装置において、
過酸化水素および電子供与物質が注入された被処理水にオゾンを注入して被処理水をオゾンと反応させるオゾン反応塔と、
オゾン、過酸化水素および電子供与物質のうち少なくとも一つの注入率を制御可能な注入手段と、
オゾン反応塔から流出する処理水の過酸化水素の残存率を測定する過酸化水素残存率測定手段と、
過酸化水素の注入率と過酸化水素の残存率との差分で表される過酸化水素の消費率および過酸化水素の残存率がそれぞれ予め設定された所定範囲内になるように注入手段からの注入率を制御する注入率制御手段と
を備えることを特徴とする水処理装置。
【請求項７】
被処理水にオゾン、過酸化水素、電子供与物質およびｐＨ調整剤を注入して過酸化水素を消費させることにより被処理水を処理する水処理装置において、
過酸化水素、電子供与物質およびｐＨ調整剤が注入された被処理水にオゾンを注入して被処理水をオゾンと反応させるオゾン反応塔と、
オゾン、過酸化水素、電子供与物質およびｐＨ調整剤のうち少なくとも一つの注入率を制御可能な注入手段と、
オゾン反応塔から流出する処理水の過酸化水素の残存率を測定する過酸化水素残存率測定手段と、
過酸化水素の注入率と過酸化水素の残存率との差分で表される過酸化水素の消費率および過酸化水素の残存率がそれぞれ予め設定された所定範囲内になるように注入手段からの注入率を制御する注入率制御手段と
を備えることを特徴とする水処理装置。
【請求項８】
被処理水にオゾン、過酸化水素および電子供与物質を注入して過酸化水素を消費させることにより被処理水を処理する水処理装置において、
過酸化水素が注入された被処理水にオゾンを注入して被処理水をオゾンと第１段階反応させる第１オゾン反応塔と、
第１オゾン反応塔で第１段階反応させた被処理水に電子供与物質を注入する電子供与物質注入手段と、
電子供与物質注入手段により注入された電子供与物質を含む被処理水にオゾンを更に注入して被処理水をオゾンと第２段階反応させる第２オゾン反応塔と
を備えることを特徴とする水処理装置。
【請求項９】
被処理水にオゾン、過酸化水素および電子供与物質を注入して過酸化水素を消費させることにより被処理水を処理する水処理装置において、
オゾンおよび過酸化水素のうち少なくとも一つの注入率を制御可能な注入手段と、
過酸化水素が注入された被処理水にオゾンを注入して被処理水をオゾンと第１段階反応させる第１オゾン反応塔と、
第１オゾン反応塔で第１段階反応させた被処理水の過酸化水素の残存率を測定する過酸化水素残存率測定手段と、
過酸化水素の注入率と過酸化水素の残存率との差分で表される過酸化水素の消費率および過酸化水素の残存率が予め設定された所定範囲内になるように、注入手段からの注入率を制御する注入率制御手段と、
過酸化水素残存率測定手段の下流側に接続され、第１オゾン反応塔で第１段階反応させた被処理水に電子供与物質を注入する電子供与物質注入手段と、
電子供与物質注入手段により注入された電子供与物質を含む被処理水にオゾンを更に注入して被処理水をオゾンと第２段階反応させる第２オゾン反応塔と
を備えることを特徴とする水処理装置。
【請求項１０】
被処理水にオゾンおよび過酸化水素を注入して過酸化水素を消費させることにより被処理水を処理する水処理方法において、
処理水の過酸化水素の残存率を測定し、過酸化水素の注入率と過酸化水素の残存率との差分で表される過酸化水素の消費率および過酸化水素の残存率がそれぞれ予め設定された所定範囲内になるように、オゾンの注入率を制御することを特徴とする水処理方法。
【請求項１１】
被処理水にオゾンおよび過酸化水素を注入して過酸化水素を消費させることにより被処理水を処理する水処理装置において、
過酸化水素が注入された被処理水にオゾンを注入して被処理水をオゾンと反応させるオゾン反応塔と、
オゾンの注入率を制御可能なオゾン注入手段と、
オゾン反応塔から流出する処理水の過酸化水素の残存率を測定する過酸化水素残存率測定手段と、
過酸化水素の注入率と過酸化水素の残存率との差分で表される過酸化水素の消費率および過酸化水素の残存率がそれぞれ予め設定された所定範囲内になるようにオゾン注入手段からのオゾン注入率を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理方法および水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オゾン処理は、高度浄水処理の主要プロセスである。オゾンは、浄水原水などの被処理水の殺菌、脱臭および脱色に有効であるが、被処理水中の臭化物イオン（Ｂｒ−）を酸化して発ガン性の疑いのある臭素酸イオン（ＢｒＯ３−）を生成する。ＢｒＯ３−の生成は、Ｂｒ−およびオゾンによる生成経路（オゾンルート）と、Ｂｒ−およびオゾンの自己分解により生成するヒドロキシラジカル（・ＯＨ）などラジカル種による生成経路（ラジカルルート）の２種類の経路がある。オゾンルートでは、被処理水中のＢｒ−は、オゾンと反応して次亜臭素酸イオン（ＯＢｒ−）を生成し、次亜臭素酸イオンはオゾンによりさらに酸化されてＢｒＯ３−が生成する。ラジカルルートでは、ラジカルおよびオゾンによりＢｒＯ３−が生成する。さらにＢｒＯ３−は、主にラジカルルートで生成することが報告されている。
【０００３】
平成１６年の水道法の水質基準改正にともない、ＢｒＯ３−は１０μｇ／Ｌ以下に規制された。さらにこのＢｒＯ３−に関する基準は今後厳しくなるとの見方もある。これを受けてオゾン処理を行っている浄水場では、ＢｒＯ３−の生成を抑制する様々な対策がとられている。具体的な対策として、処理水中の溶存オゾン濃度を監視し、その値に基づいてオゾン発生量をフィードバック制御する溶存オゾン濃度一定制御等が挙げられる。
【０００４】
近年、河川水、湖水等の被処理水には、農薬類などのオゾンでは分解されにくい難分解性有機物が溶存していることが問題となっており、これらを分解除去するためには高いオゾン注入率（以下、注入率とは被処理水に対して注入する物質の単位被処理水量当たりの量を示す）が必要となる。オゾン注入率が高くなるほどＢｒＯ３−生成量は増大することから、オゾン単独処理で難分解性有機物を分解除去すると同時にＢｒＯ３−の生成を抑制することは難しい。そこで、オゾンよりも酸化力の強いラジカルを用いて難分解性有機物を分解除去する促進酸化処理技術を浄水処理に適用する試みがなされている。これらの促進酸化処理技術は、オゾンでは分解されにくい難分解性有機物を分解除去するのに有効であるが、ラジカルによりＢｒＯ３−生成量を増大させる恐れがある。河川水や湖水中の難分解性有機物は低濃度であるため、難分解性有機物の分解除去に必要なラジカルは微量である。しかし、従来の促進酸化処理技術では、難分解性有機物の分解除去に必要な量を超えるラジカルが生成されるため、ＢｒＯ３−生成量が増大するという問題があった。
【０００５】
そこで、ＢｒＯ３−の生成を抑制する対策として、促進酸化処理技術の１つであるオゾン・過酸化水素併用処理において、過酸水素注入率を増大させることによりＢｒＯ３−の生成を抑制する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。しかし、過酸化水素注入率を増大することにより難分解性有機物の分解除去率が低下することが報告されており、また薬液費用の増加や処理後に残存した高濃度の過酸化水素の除去が必要となってコストが掛かるという欠点があった。そのため、促進酸化処理技術においては適当量のラジカルを生成させる処理方法、すなわちラジカル反応を最適化する処理方法が望まれている。
【０００６】
また一方で、浄水処理に対応したオゾン・過酸化水素併用処理においては溶存オゾン濃度が検出限界以下でラジカル反応が進行するため、オゾン処理で行われている溶存オゾン濃度を監視して発生オゾン量を制御する方法は不可能である。そのため、オゾン・過酸化水素併用処理において新たな制御方法が望まれている。特許文献２には、オゾン処理とオゾン・過酸化水素併用処理との組合せ方法における制御方法が提案されている。具体的には、前段のオゾン処理における処理水の溶存オゾン濃度およびオゾン注入率の値に応じて、後段のオゾン・過酸化水素併用処理におけるオゾン注入率および過酸化水素注入率を制御するものである。しかしこの方法によれば、オゾン・過酸化水素併用処理に関するフィードバック制御ではないため、オゾン・過酸化水素併用処理の運転が最適化されておらず、上述した問題点を何ら解決していない。また、特許文献３には、オゾン・過酸化水素併用処理における処理水中の過酸化水素濃度を一定値以下もしくは一定範囲内に制御する方法が提案されている。しかしこの方法によれば難分解性有機物の分解は進行すると考えられるが、低い過酸化水素率でＢｒＯ３−の生成を抑制することは難しいと考えられる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−５１４１３４号公報
【特許文献２】特開２００５−８７８１３号公報
【特許文献３】特開２００３−２３６５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
河川水や湖水中の難分解性有機物は低濃度であるため、これらの有機物は微量のラジカルで分解除去できると考えられる。しかし、従来の促進酸化処理技術、例えばオゾン・過酸化水素併用処理においては、難分解性有機物の分解除去に必要な量を超えるラジカルが生成されるので、余剰のラジカルによりＢｒＯ３−が生成するという問題がある。すなわち従来のオゾン・過酸化水素併用処理では、難分解性有機物を分解除去するのに必要なだけのラジカル濃度を維持し、ラジカル反応を制御することができないという問題がある。さらに、オゾン・過酸化水素併用処理では溶存オゾン濃度が検出限界以下でラジカル反応が進行するうえに、またＢｒＯ３−や微量の難分解性有機物の濃度測定には非常に手間がかかるため、リアルタイムに計測できる指標を用いた水質変動に対応できる制御方法が必要である。
従って、本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ラジカル反応を制御することによりＢｒＯ３−の生成を抑制しながら難分解性有機物を十分に分解することができ、リアルタイムに計測できる指標を用いた水質変動に対応できる水処理方法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】
【０００９】
そこで、本発明者らは、上記課題を解決すべく、河川水、湖水等の被処理水をオゾンと過酸化水素と併用して処理する水処理方法について鋭意検討した結果、ＢｒＯ３−生成量および難分解性有機物の分解量と過酸化水素消費率（＝過酸化水素注入率−処理水の過酸化水素残存率）との間に関連があることを見出した。また、低い過酸化水素注入率で難分解性有機物を安全な濃度域まで十分に分解するためには、被処理水に電子供与物質を注入することが有効であることも見出した。
ここで、残存率（上記の場合は、過酸化水素残存率）とは処理水に残存している単位処理水量当たりの物質の量（上記の場合は、過酸化水素の量）を示す。
【００１０】
以下に、本発明を完成するに至った経緯を詳細に説明する。図１は、水質の異なる三種類の被処理水１〜３に対してオゾン・過酸化水素併用処理を行った結果である。オゾン消費率は実際に反応で消費された単位処理水量当たりのオゾン量を意味し、注入したオゾン量から、吸収されずにガスとして排出されたオゾン量および水中に溶存するオゾン量を差し引いたものである。図１に示されるように、臭素酸（ＢｒＯ３−）濃度と過酸化水素消費率との間には関連があり、過酸化水素消費率が高いほど処理水中のＢｒＯ３−濃度が高くなることが分かった。従って、過酸化水素消費率に注目すればＢｒＯ３−濃度を間接的に把握できることが分かった。
【００１１】
図２は、過酸化水素／オゾン注入率比に対する処理水中のＢｒＯ３−濃度の変化を示した図である。図２に示されるように、従来のオゾン・過酸化水素併用処理においてはＢｒＯ３−濃度を低くするために、オゾンに対して過酸化水素を過剰に注入する必要があった。しかし電子供与物質（アルコール：注入率０．５ｍｇＣ／Ｌ）を注入した場合、過酸化水素／オゾン注入率比が小さくともＢｒＯ３−濃度を低くできることが分かった。従って、被処理水に電子供与物質を注入すれば、低い過酸化水素注入率でＢｒＯ３−濃度を低くできることが分かった。図３に示されるように、この効果は、同一の被処理水に対して電子供与物質の注入率を変えた場合についても同様に得られ、電子供与物質の注入率が高いほど、過酸化水素消費率を低く、処理水中のＢｒＯ３−濃度を低く抑えることができた。さらに同図から、電子供与物質の注入率を調整することによって過酸化水素消費率を操作でき、その結果ＢｒＯ３−生成量を制御できることも分かった。
【００１２】
図４は、オゾン消費率に対する処理水中の過酸化水素残存率、溶存オゾン濃度およびＢｒＯ３−濃度の変化を示した図である。図４に示されるように、オゾン消費率が高くなるに従って過酸化水素残存率が低下し、過酸化水素残存率が０．２ｍｇ／Ｌ程度まで低下すると、ＢｒＯ３−濃度が増加しはじめ、続いて溶存オゾン濃度が増加しはじめる。すなわち、ＢｒＯ３−が生成しないようにするためには処理水中に過酸化水素をある程度残存させる必要があることが分かった。また、それは過酸化水素注入率が５ｍｇ／Ｌにおいても１ｍｇ／Ｌの場合と大きく変わらないことも分かった。これは電子供与物質を注入した場合でも同様の結果となった。従って、ＢｒＯ３−が生成しないようにするためには、過酸化水素注入率よりもむしろ処理水中の過酸化水素残存率に注目し、ある程度の過酸化水素を残存させる必要があることが分かった。さらに、図１で示したように過酸化水素消費率が高いほどＢｒＯ３−濃度が高くなるが、過酸化水素消費率が高くなっても過酸化水素残存率が十分にあればＢｒＯ３−が生成を抑制できることが分かった。また、ＢｒＯ３−濃度が検出されるのは溶存オゾン濃度が検出されるよりも先に起こるため、ＢｒＯ３−濃度の変化を溶存オゾン濃度により監視することは不可能であることが確認された。
【００１３】
図５は、難分解性有機物の一例として臭気物質であるジェオスミンを用い、過酸化水素／オゾン注入率比を１ｇ／ｇとし、電子供与物質であるアルコールを０．５ｍｇＣ／Ｌの注入率で注入した場合の過酸化水素消費率に対する処理水中のジェオスミン濃度の変化を示した図である。図５に示されるように、過酸化水素消費率が高いほどジェオスミンの分解は進行し、０．０５ｍｇ／Ｌ程度の過酸化水素消費率でジェオスミンは１０ｎｇ／Ｌ以下の濃度にまで分解されることが分かった。従って、過酸化水素消費率に注目すれば難分解性有機物濃度の変化を間接的に把握できることが分かった。
【００１４】
さらに、本発明者らは、鋭意研究を積み重ねた結果、浄水原水を被処理水とした場合、過酸化水素消費率がオゾン消費率に対して一様に変化しない場合が多いことを発見した。すなわち、オゾン消費率が少ないオゾン・過酸化水素併用処理の初期段階では過酸化水素消費率の変化が小さく、オゾン消費率がある値より大きくなると過酸化水素消費率の変化が大きくなる。例えば、図６に示すように、初期過酸化水素残存率が１．７ｍｇ／Ｌの場合、オゾン消費率が１．２ｍｇ／Ｌ程度までは過酸化水素残存率はほとんど変化しなかったが、オゾン消費率１．２ｍｇ／Ｌ程度を境にしてオゾン消費率の増大とともに過酸化水素残存率は減少した。初期過酸化水素残存率が１．０ｍｇ／Ｌおよび０．７ｍｇ／Ｌの場合もこれと同様の傾向であった。初期過酸化水素残存率が１．７ｍｇ／Ｌの場合、オゾン消費率１．２ｍｇ／Ｌまで過酸化水素残存率がほとんど変化しなかった理由として、浄水原水中に有機物や還元性物質等のオゾンやラジカルとの反応性が高い物質が存在するため、また有機物とオゾンやラジカルとの反応によってさらにラジカルが生成する反応が生じるため、過酸化水素の消費があまり進まなかったためと考えられる。この理由を明らかにする実験データの一例を図７に示す。図７は、オゾン消費率に対する処理水のＢｒ−濃度の変化を示したものである。初期過酸化水素残存率が１．７ｍｇ／Ｌの場合、オゾン消費率が１ｍｇ／Ｌ程度まではＢｒ−濃度が増加し、その後減少した。これは被処理水中に含まれる臭素化有機物がラジカル反応によって分解され、Ｂｒ−が遊離した結果と考えられる。その間、図６に示すように過酸化水素残存率はほとんど変化しなかった。さらに、図８に示すように、同実験において難分解性有機物の一例として臭気物質であるジェオスミンの分解も進行することを確認した。このように、浄水原水中には過酸化水素の消費を抑制する物質が存在しており、これらの物質とオゾンやラジカルとの反応が終了した後に過酸化水素が消費されることが分かった。浄水処理工程では処理の際に注入する物質の量を必要最小限にすることが処理コスト低減の点からも求められており、電子供与物質の注入量もできるだけ抑制できるほうが好ましい。従って、過酸化水素の消費が抑制されている間は電子供与物質を注入せず、過酸化水素の消費が進行するときに電子供与物質を注入することによって、過酸化水素の消費を効率的に抑制し、更に添加する電子供与物質の量を最小限にできると考えられる。
【００１５】
以上から、難分解性有機物を分解しつつＢｒＯ３−の生成を抑制するためには、処理水中の過酸化水素残存率および過酸化水素消費率に注目すればよいことが分かった。これらを応用することにより、本発明者らは、過酸化水素の消費率および過酸化水素の残存率がそれぞれ所定範囲内になるようにオゾン等の注入率を制御することが、被処理水の水質変動に対して安定して難分解性有機物を安全な濃度域まで十分に分解し、かつＢｒＯ３−生成を抑制するのに有効であることに想到し、本発明を完成するに至った。さらに、過酸化水素の消費が進行するときに電子供与物質を添加することによって、効率的に過酸化水素の消費を抑制し、添加する電子供与物質の量を最小限にすることができることに想到し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、被処理水にオゾン、過酸化水素および電子供与物質を注入して過酸化水素を消費させることにより被処理水を処理する水処理方法において、処理水の過酸化水素の残存率を測定し、過酸化水素の注入率と過酸化水素の残存率との差分で表される過酸化水素の消費率および過酸化水素の残存率がそれぞれ予め設定された所定範囲内になるように、オゾン、過酸化水素および電子供与物質のうち少なくとも一つの注入率を制御することを特徴とする水処理方法である。
また、本発明は、被処理水にオゾン、過酸化水素、電子供与物質およびｐＨ調整剤を注入して過酸化水素を消費させることにより被処理水を処理する水処理方法において、処理水の過酸化水素の残存率を測定し、過酸化水素の注入率と過酸化水素の残存率との差分で表される過酸化水素の消費率および過酸化水素の残存率がそれぞれ予め設定された所定範囲内になるように、オゾン、過酸化水素、電子供与物質およびｐＨ調整剤のうち少なくとも一つの注入率を制御することを特徴とする水処理方法である。
また、本発明は、被処理水にオゾン、過酸化水素および電子供与物質を注入して過酸化水素を消費させることにより被処理水を処理する水処理方法において、過酸化水素が注入された被処理水にオゾンを注入して被処理水をオゾンと第１段階反応させた後、第１段階反応させた被処理水に電子供与物質を注入した後、オゾンを更に注入して被処理水をオゾンと第２段階反応させることを特徴とする水処理方法である。
また、本発明は、被処理水にオゾン、過酸化水素および電子供与物質を注入して過酸化水素を消費させることにより被処理水を処理する水処理方法において、過酸化水素が注入された被処理水にオゾンを注入して被処理水をオゾンと第１段階反応させた後、第１段階反応させた被処理水の過酸化水素の残存率を測定し、過酸化水素の注入率と過酸化水素の残存率との差分で表される過酸化水素の消費率および過酸化水素の残存率がそれぞれ予め設定された所定範囲内になるように、オゾンの注入率および過酸化水素の注入率のうち少なくとも一つを制御するとともに、過酸化水素の残存率を測定する箇所の下流側で、第１段階反応させた被処理水に電子供与物質を注入した後、オゾンを更に注入して被処理水をオゾンと第２段階反応させることを特徴とする水処理方法である。
また、本発明は、被処理水にオゾン、過酸化水素および電子供与物質を注入して過酸化水素を消費させることにより被処理水を処理する水処理装置において、過酸化水素および電子供与物質が注入された被処理水にオゾンを注入して被処理水をオゾンと反応させるオゾン反応塔と、オゾン、過酸化水素および電子供与物質のうち少なくとも一つの注入率を制御可能な注入手段と、オゾン反応塔から流出する処理水の過酸化水素の残存率を測定する過酸化水素残存率測定手段と、過酸化水素の注入率と過酸化水素の残存率との差分で表される過酸化水素の消費率および過酸化水素の残存率がそれぞれ予め設定された所定範囲内になるように注入手段からの注入率を制御する注入率制御手段とを備えた水処理装置である。
また、本発明は、被処理水にオゾン、過酸化水素、電子供与物質およびｐＨ調整剤を注入して過酸化水素を消費させることにより被処理水を処理する水処理装置において、過酸化水素、電子供与物質およびｐＨ調整剤が注入された被処理水にオゾンを注入して被処理水をオゾンと反応させるオゾン反応塔と、オゾン、過酸化水素、電子供与物質およびｐＨ調整剤のうち少なくとも一つの注入率を制御可能な注入手段と、オゾン反応塔から流出する処理水の過酸化水素の残存率を測定する過酸化水素残存率測定手段と、過酸化水素の注入率と過酸化水素の残存率との差分で表される過酸化水素の消費率および過酸化水素の残存率がそれぞれ予め設定された所定範囲内になるように注入手段からの注入率を制御する注入率制御手段とを備えた水処理装置である。
また、本発明は、被処理水にオゾン、過酸化水素および電子供与物質を注入して過酸化水素を消費させることにより被処理水を処理する水処理装置において、過酸化水素が注入された被処理水にオゾンを注入して被処理水をオゾンと第１段階反応させる第１オゾン反応塔と、第１オゾン反応塔で第１段階反応させた被処理水に電子供与物質を注入する電子供与物質注入手段と、電子供与物質注入手段により注入された電子供与物質を含む被処理水にオゾンを更に注入して被処理水をオゾンと第２段階反応させる第２オゾン反応塔と
を備えることを特徴とする水処理装置である。
また、本発明は、被処理水にオゾン、過酸化水素および電子供与物質を注入して過酸化水素を消費させることにより被処理水を処理する水処理装置において、オゾンおよび過酸化水素のうち少なくとも一つの注入率を制御可能な注入手段と、過酸化水素が注入された被処理水にオゾンを注入して被処理水をオゾンと第１段階反応させる第１オゾン反応塔と、第１オゾン反応塔で第１段階反応させた被処理水の過酸化水素の残存率を測定する過酸化水素残存率測定手段と、過酸化水素の注入率と過酸化水素の残存率との差分で表される過酸化水素の消費率および過酸化水素の残存率が予め設定された所定範囲内になるように、注入手段からの注入率を制御する注入率制御手段と、過酸化水素残存率測定手段の下流側に接続され、第１オゾン反応塔で第１段階反応させた被処理水に電子供与物質を注入する電子供与物質注入手段と、電子供与物質注入手段により注入された電子供与物質を含む被処理水にオゾンを更に注入して被処理水をオゾンと第２段階反応させる第２オゾン反応塔とを備えることを特徴とする水処理装置である。
さらに、本発明は、被処理水にオゾンおよび過酸化水素を注入して過酸化水素を消費させることにより被処理水を処理する水処理方法において、処理水の過酸化水素の残存率を測定し、過酸化水素の注入率と過酸化水素の残存率との差分で表される過酸化水素の消費率および過酸化水素の残存率がそれぞれ予め設定された所定範囲内になるように、オゾンの注入率を制御することを特徴とする水処理方法である。
また、本発明は、被処理水にオゾンおよび過酸化水素を注入して過酸化水素を消費させることにより被処理水を処理する水処理装置において、過酸化水素が注入された被処理水にオゾンを注入して被処理水をオゾンと反応させるオゾン反応塔と、オゾンの注入率を制御可能なオゾン注入手段と、オゾン反応塔から流出する処理水の過酸化水素の残存率を測定する過酸化水素残存率測定手段と、過酸化水素の注入率と過酸化水素の残存率との差分で表される過酸化水素の消費率および過酸化水素の残存率がそれぞれ予め設定された所定範囲内になるようにオゾン注入手段からのオゾン注入率を制御する制御手段とを備えた水処理装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ＢｒＯ３−の生成を抑制しながら難分解性有機物を十分に分解することができ、リアルタイムに計測できる指標を用いた水質変動に対応できる水処理方法を提供することができる。更に、本発明によれば、過酸化水素の消費を効率的に抑制でき、且つ添加する電子供与物質の量を最小限にできる水処理方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
実施の形態１．
図９は、本発明の実施の形態１に係る水処理装置を説明するためのフロー図である。
図９において、実施の形態１に係る水処理装置は、被処理水を流入させるための被処理水流入管１と、被処理水流入管１の下流側に接続され、被処理水をオゾンと反応させるためのオゾン反応塔２と、オゾン反応塔２に接続され、処理水を流出させるための処理水流出管３とを備えており、被処理水の流量を測定するための被処理水流量計４が被処理水流入管１の上流側に配置され、さらに被処理水流量計４とオゾン反応塔２との間の被処理水流入管１に、電子供与物質注入手段としての電子供与物質注入配管５と、過酸化水素注入手段としての過酸化水素注入配管６とが上流側から順次接続されている。さらに、電子供与物質注入配管５には、電子供与物質注入ポンプ７を介して電子供与物質貯留槽８が接続されている。また、過酸化水素注入配管６には、過酸化水素注入ポンプ９を介して過酸化水素貯留槽１０が接続されている。処理水流出管３には処理水の過酸化水素残存率測定手段としての処理水過酸化水素濃度計１１が配置されている。そして、処理水過酸化水素濃度計１１は処理水過酸化水素濃度信号線Ａを介して、被処理水流量計４は被処理水流量計信号線Ｂを介して、電子供与物質注入ポンプ７は電子供与物質注入ポンプ信号線Ｃを介して、過酸化水素注入ポンプ９は過酸化水素注入ポンプ信号線Ｄを介して、注入率制御手段としての制御機器１２に接続されている。また、オゾン反応塔２内には、散気装置１３が配設されており、この散気装置１３には入口オゾンガス配管１４を介してオゾンガス発生装置１５が接続されており、オゾン反応塔２にオゾンガスを注入することができるように構成されている。さらに、オゾン反応塔２の上部には、排出オゾンガス配管１６が接続されている。
【００１８】
次に、上記のように構成された水処理装置による水処理方法について説明する。まず、Ｂｒ−や難分解性有機物を含む被処理水が被処理水流入管１に導入され、次いで、被処理水流量計４を経由した後、電子供与物質注入配管５から電子供与物質および過酸化水素注入配管６から過酸化水素がそれぞれ注入される。続いて、電子供与物質および過酸化水素が注入された被処理水は、オゾン反応塔２内に導入されるとともに、オゾンガス発生装置１５で発生されたオゾンガスが、入口オゾンガス配管１４を通って散気装置１３からオゾン反応塔２内に吹き込まれ被処理水中に溶解される。このように過酸化水素とオゾンとを併用することで過酸化水素が消費されてラジカルが生成し、このラジカルにより難分解性有機物の分解反応が進行する。溶解しきれなかったオゾンガスや未反応のオゾンガスは、排オゾンガスとして排出オゾンガス配管１６を介して系外に排出される。そして、被処理水は、オゾン反応塔２内に一定時間滞留した後、難分解性有機物が分解除去された処理水として処理水流出管３から系外に流出される。なお、被処理水流入管１における被処理水流量計４の位置、電子供与物質の注入点および過酸化水素の注入点の順番は入れ替えることができ、例えば、被処理水流入管１の上流側から電子供与物質注入配管５、過酸化水素注入配管６および被処理水流量計４のように配置してもよい。
【００１９】
次に、本発明の実施の形態１に係る水処理装置における電子供与物質の注入率の制御方法について詳細に説明する。図１０は、処理前後の過酸化水素濃度の変化を示した図である。図１０に示されるように、まず、ある過酸化水素注入率Ｙに対して、処理水の過酸化水素残存率をある程度確保しつつ、過酸化水素消費率が所定値以上となるような設定値Ｚを予め設定し、そして実際に測定された処理水過酸化水素残存率に基づいて電子供与物質の注入率を調節することによりＹ−Ｚに近づければよい。また、図１１は、オゾン注入率を固定した場合（例えば、２ｍｇ／Ｌ）の電子供与物質の注入率に対する過酸化水素消費率の関係を示した図である。図１１から分かるように、電子供与物質の注入率が高いほど過酸化水素消費率が低くなるという関係がある。したがって、より具体的には、処理水の過酸化水素残存率が設定値より低い場合（Ｙ−Ａ）は、電子供与物質の注入率を高くしてＹ−Ｚに近づけることができ、逆に処理水の過酸化水素残存率が設定値より高い場合（Ｙ−Ｂ）は、電子供与物質の注入率を低くしてＹ−Ｚに近づけることができる。
【００２０】
被処理水の流量があまり変動しない場合は、下記（１）の式に従って電子供与物質の注入率が制御される。すなわち、実際に測定された処理水の過酸化水素残存率Ｃと予め設定された処理水の過酸化水素残存率Ｃ＊との差が小さくなるように電子供与物質注入率ＣＲＳを調節する。被処理水の流量が変動する場合は、（１）式に加えて（２）式によって電子供与物質の注入率および過酸化水素注入率が制御される。これは被処理水の流量が変動すると、流量が変動する前の過酸化水素注入率のままでは、被処理水に対する過酸化水素の量が不足（被処理水の流量が大きくなった場合）もしくは過剰（被処理水の流量が小さくなった場合）になるためである。
ＣＲＳ＝Ｋ×（Ｃ＊−Ｃ）＋ａ  ・・・・・（１）
ＣＨ２Ｏ２＝Ｃ＊×Ｑ／Ｑ＊＋ΔＨ２Ｏ２  ・・・・・（２）
ＣＲＳ：電子供与物質注入率（ｍｇ／Ｌ）
ＣＨ２Ｏ２：過酸化水素注入率（ｍｇ／Ｌ）
Ｃ＊：処理水の過酸化水素残存率（設定値）（ｍｇ／Ｌ）
Ｃ：処理水の過酸化水素残存率（実測値）（ｍｇ／Ｌ）
Ｋ：定数（＞０）
ａ：定数
Ｑ＊：被処理水の流量（設定値）
Ｑ：被処理水の流量（実測値）
ΔＨ２Ｏ２：過酸化水素消費率（ｍｇ／Ｌ）
図１２は、Ｂｒ−濃度およびジェオスミン濃度がそれぞれ１０〜３００μｇ／Ｌおよび１０〜１００００ｎｇ／Ｌの範囲にある被処理水を用い、オゾン注入率を固定した場合（例えば、２ｍｇ／Ｌ）の処理水の過酸化水素残存率に対する処理水中のＢｒＯ３−濃度の関係を示した図である。図１２から分かるように、処理水の過酸化水素残存率が０．０５ｍｇ／Ｌ未満であるとＢｒＯ３−が生成するという関係がある。そのため、ＢｒＯ３−の生成を抑制しつつ後段での過酸化水素除去工程の負荷を低減するためには、処理水の過酸化水素残存率の設定値を、好ましくは０．０５ｍｇ／Ｌ以上５ｍｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは０．１ｍｇ／Ｌ以上５ｍｇ／Ｌ以下とするのがよい。また図１３は、Ｂｒ−濃度が１０〜３００μｇ／Ｌの範囲で、ジェオスミン濃度が１１０ｎｇ／Ｌである被処理水を用い、オゾン注入率を固定した場合（例えば、２ｍｇ／Ｌ）の処理水の過酸化水素消費率に対する処理水中のジェオスミン濃度の関係を示した図である。図１３から分かるように、過酸化水素消費率が０．０５ｍｇ／Ｌ未満であると、ジェオスミンを十分に分解できないという関係がある。また、Ｂｒ−濃度が１０〜３００μｇ／Ｌで、ジェオスミン濃度が１０〜１００００ｎｇ／Ｌの範囲にある場合、同様の傾向が得られた。そのため、難分解性有機物を十分に分解するためには、過酸化水素消費率の設定値を、好ましくは０．０５ｍｇ／Ｌ以上、さらに好ましくは０．１ｍｇ／Ｌ以上とするのがよい。また、過酸化水素／オゾン注入率比は、好ましくは０．１ｇ／ｇ以上５ｇ／ｇ以下、さらに好ましくは０．２ｇ／ｇ以上４ｇ／ｇ以下である。過酸化水素／オゾン注入率比が０．１ｇ／ｇ未満であるとラジカル生成量が極端に低下し、難分解性有機物が十分に分解できない可能性があり、５ｇ／ｇより大きい場合は処理水の過酸化水素残存率が高くなり、後段での過酸化水素除去工程の負荷が増大するため好ましくない。またオゾン注入率は、０．１ｍｇ／Ｌ〜５．０ｍｇ／Ｌであることが好ましい。
【００２１】
また、電子供与物質は、過酸化水素消費率および処理水の過酸化水素残存率がそれぞれ上記設定値内になるように被処理水に注入すればよいが、好ましくは被処理水の全有機性炭素（ＴＯＣ）濃度が５ｍｇ／Ｌを超えない範囲で、かつ好ましくは０．１μｍｏｌ／Ｌ〜５０μｍｏｌ／Ｌ、より好ましくは３μｍｏｌ／Ｌ〜５０μｍｏｌ／Ｌの範囲の注入率で注入することが望ましい。電子供与物質の注入率が０．１μｍｏｌ／Ｌ未満であると、ラジカル反応の制御が不十分となる場合があり、５０μｍｏｌ／Ｌを超えると、被処理水中のＴＯＣ濃度が高くなってＴＯＣ除去するための処理コストがかさむ恐れがある。そのため、電子供与物質の注入率は、好ましくはＴＯＣとして０．１ｍｇ／Ｌ〜２．５ｍｇ／Ｌである。ここで用いられる電子供与物質は、カルボン酸もしくはその塩、糖類、アミノ酸、脂質、フミン酸、アルコールおよびこれらの混合物からなる群から選択されるものである。カルボン酸としては、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸等が挙げられる。糖類としては、例えば、グルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノース、マルトース、スクロース、ラクトース、セロビオース、でんぷん、セルロース、アルギン酸ナトリウム、キチン、キトサン等が挙げられる。アミノ酸としては、トリプトファン、ロイシン、リジン、イソロイシン、バリン、スレオニン、フェニルアラニン、メチオニン、ヒスチジン、アルギニン、シスチン、チロシン、アラニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、プロリン、セリン、ロイシン、トレオニンの２０種が挙げられる。脂質としては、例えば、レシチン、ビタミンＡ、ビタミンＤ、ビタミンＥ、ビタミンＫ等が挙げられる。アルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノールおよびブタノールが挙げられる。
【００２２】
次に、図９を用いて本発明の実施の形態１に係る水処理装置における実際の制御動作を説明する。まず被処理水の流量が変動する場合について説明する。この場合には処理水の過酸化水素残存率が処理水過酸化水素濃度計１１で測定され、その測定結果が処理水過酸化水素濃度信号線Ａを介して制御機器１２に送られる。さらに、被処理水流量計４で測定された被処理水の流量の値が被処理水流量計信号線Ｂを介して制御機器１２に送られる。これらの測定値およびその測定時点での過酸化水素注入率をもとに、必要な電子供与物質の注入率および過酸化水素注入率が制御機器１２にて式（１）および（２）に従って演算される。その演算結果が電子供与物質注入ポンプ信号線Ｃおよび過酸化水素注入ポンプ信号線Ｄを介してそれぞれ電子供与物質注入ポンプ７および過酸化水素注入ポンプ９に送られ、電子供与物質および過酸化水素が適正な注入率で被処理水に注入される。このように被処理水および処理水の性状を把握してそれをフィードバックすることにより被処理水の水質変動に対応した制御が可能となるので、安定したＢｒＯ３−の生成抑制と難分解性有機物の分解が可能となる。
【００２３】
被処理水の流量があまり変動しない場合は、図９において被処理水流量計信号線Ｂおよび過酸化水素注入ポンプ信号線Ｄを省略することができる。この場合には処理水の過酸化水素残存率が処理水過酸化水素濃度計１１で測定され、その測定結果が処理水過酸化水素濃度信号線Ａを介して制御機器１２に送られる。この測定値およびその測定時点での過酸化水素注入率をもとに、必要な電子供与物質の注入率が制御機器１２にて式（１）に従って演算される。その演算結果が電子供与物質注入ポンプ信号線Ｃを介して電子供与物質注入ポンプ７に送られ、電子供与物質が適正な注入率で被処理水に注入される。
【００２４】
ここで、過酸化水素消費率を演算するのに必要な過酸化水素注入率（被処理水の過酸化水素濃度）は、予め測定した過酸化水素貯留槽１０中の過酸化水素濃度および過酸化水素注入ポンプ９の流量特性を把握しておき、これらと被処理水流量計４で測定された被処理水の流量の値とから演算することができる。もしくは、過酸化水素注入配管６よりも下流側の被処理水流入管１に被処理水過酸化水素濃度計（図示せず）を配置して直接測定することも可能である。この場合は、測定された被処理水の過酸化水素濃度を被処理水過酸化水素濃度信号線（図示せず）を介して制御機器１２に送ればよい。
【００２５】
なお、処理水過酸化水素濃度計１１による過酸化水素濃度の測定が難しい場合は、手分析によって過酸化水素濃度を測定することによって対応することも可能である。また、過酸化水素注入率や過酸化水素消費率を把握することが困難な場合においては、暫定的に処理水の過酸化水素残存率のみで対応することも可能である。
【００２６】
本実施の形態１では、電子供与物質が適正に制御されて被処理水に注入されているので、被処理水のＢｒ−濃度や難分解性有機物濃度が変化しても、難分解性有機物の分解効果を維持しつつＢｒＯ３−生成量を大幅に低減することができ、より安全性の高い処理水を安定して得ることができる。さらに、過酸化水素の無駄な消費を抑制することができるので、過酸化水素注入率を低くすることができる。その結果、薬液費用および処理水中に残存する過酸化水素の除去にかかる費用を抑えることができる。
【００２７】
図１〜図５を用いて述べたように、過酸化水素消費率および処理水の過酸化水素残存率によりＢｒＯ３−濃度および難分解性有機物濃度を把握することができる。本実施の形態１では、過酸化水素消費率および処理水の過酸化水素残存率がそれぞれ予め設定された所定範囲内になるように電子供与物質の注入率を制御することにより、被処理水の水質変動の影響を受けずに安定してＢｒＯ３−の生成を抑制しつつ難分解性有機物を分解することができる。ＢｒＯ３−やジェオスミン等の難分解性有機物の濃度を測定するには非常に手間がかかり、リアルタイムでの濃度測定は不可能である。そこで、リアルタイムに測定できる過酸化水素に着目し、処理水の過酸化水素残存率および過酸化水素消費率と、ＢｒＯ３−生成量および難分解性有機物の分解量との関連を応用することによって本実施の形態による制御が可能となった。
【００２８】
さらに、カルボン酸、カルボン酸塩、糖類、アミノ酸、脂質、フミン酸、アルコールおよびこれらの混合物からなる群から選択される電子供与物質を被処理水に注入することで、生成するラジカルを極めて低い濃度に維持することができ、ＢｒＯ３−の生成および過酸化水素の無駄な消費を抑制しながら、難分解性有機物を十分に分解することができる。ラジカルは、難分解性有機物の分解に非常に有効であるが、同時にＢｒＯ３−生成量および過酸化水素消費量を増大させる欠点がある。そのため、電子供与物質を注入することにより電子供与物質をラジカルと反応させてラジカル濃度を低く抑えることで、ラジカルによって生成されるＢｒＯ３−生成量およびラジカルによって消費される過酸化水素量を低減することができる。しかし、電子供与物質は、過剰に注入するとラジカル濃度が低くなりすぎて難分解性有機物が分解されないため、適切な量の電子供与物質を注入する必要がある。これによりＢｒＯ３−生成量および過酸化水素消費量を制御しながら、難分解性有機物を分解できる。
【００２９】
これに対して、従来のオゾン・過酸化水素併用処理、すなわち電子供与物質を注入しない場合では、過酸化水素とオゾンとの共存によりラジカルが生成される性質を利用して過酸化水素注入率とオゾン注入率との比を極小とする、もしくは過酸化水素がラジカルと反応して消費される性質を利用してオゾン注入率に対する過酸化水素注入率の比を過剰とすることでラジカル量を抑制していた。しかし、過酸化水素注入率とオゾン注入率との比を極小とした場合は、ラジカル量が極端に少ないためＢｒＯ３−生成量は小さいが、難分解性有機物を安全な濃度域まで十分に分解できなかった。一方、オゾン注入率に対する過酸化水素注入率の比を過剰とした場合、ラジカルのほとんどは過酸化水素との反応で消費されるため、ＢｒＯ３−の生成量は小さいが、オゾン・過酸化水素併用処理に電子供与物質を注入する場合と比較して難分解性有機物の分解量は小さかった。また過酸化水素の使用量や消費量が非常に大きくなるという欠点もあった。すなわち、過酸化水素注入率とオゾン注入率との比を制御するだけの従来のオゾン・過酸化水素併用処理では、低い過酸化水素注入率でＢｒＯ３−の生成を抑制することおよび難分解性有機物を十分に分解することを同時に達成することはできなかった。
【００３０】
実施の形態２．
図１４は、本発明の実施の形態２に係る水処理装置を説明するためのフロー図である。
図１４において、実施の形態２に係る水処理装置は、制御機器１２と電子供与物質注入ポンプ７とを結ぶ電子供与物質注入ポンプ信号線Ｃの代わりに、オゾン注入信号線Ｅが制御機器１２とオゾンガス発生装置１５とを結んでいる以外は実施の形態１に係る水処理装置と同じ構成である。さらに、上記のように構成された水処理装置による水処理方法も実施の形態１に係る水処理装置の水処理方法と同じであるので、本実施の形態では、図９と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００３１】
次に、本発明の実施の形態２に係る水処理装置におけるオゾンの注入率の制御方法について詳細に説明する。実施の形態１と同様、図１０に示されるように、まず、ある過酸化水素注入率Ｙに対して、処理水の過酸化水素残存率をある程度確保しつつ、過酸化水素消費率が所定値以上となるような設定値Ｚを予め設定し、そして実際に測定された処理水過酸化水素残存率に基づいてオゾンの注入率を調節することによりＹ−Ｚに近づければよい。また、図１５は、電子供与物質注入率を固定した場合のオゾンの注入率に対する過酸化水素消費率の関係を示した図である。図１５から分かるように、オゾンの注入率が高いほど過酸化水素消費率が高くなるという関係がある。したがって、より具体的には、処理水の過酸化水素残存率が設定値より低い場合（Ｙ−Ａ）は、オゾンの注入率を低くしてＹ−Ｚに近づけることができ、逆に処理水の過酸化水素残存率が設定値より高い場合（Ｙ−Ｂ）は、オゾンの注入率を高くしてＹ−Ｚに近づけることができる。
【００３２】
被処理水の流量があまり変動しない場合は、下記（３）の式に従ってオゾン注入率が制御される。すなわち、実際に測定された処理水の過酸化水素残存率Ｃと予め設定された処理水の過酸化水素残存率Ｃ＊との差が小さくなるようにオゾン注入率ＣＯ３を調節する。被処理水の流量が変動する場合は、（３）式に加えて（４）式によってオゾン注入率および過酸化水素注入率が制御される。これは被処理水の流量が変動すると、流量が変動する前の過酸化水素注入率のままでは、被処理水に対する過酸化水素の量が不足（被処理水の流量が大きくなった場合）もしくは過剰（被処理水の流量が小さくなった場合）になるためである。
ＣＯ３＝−Ｌ×（Ｃ＊−Ｃ）＋ｂ  ・・・・・（３）
ＣＨ２Ｏ２＝Ｃ＊×Ｑ／Ｑ＊＋ΔＨ２Ｏ２  ・・・・・（４）
ＣＯ３：オゾン注入率（ｍｇ／Ｌ）
ＣＨ２Ｏ２：過酸化水素注入率（ｍｇ／Ｌ）
Ｃ＊：処理水の過酸化水素残存率（設定値）（ｍｇ／Ｌ）
Ｃ：処理水の過酸化水素残存率（実測値）（ｍｇ／Ｌ）
Ｌ：定数（＞０）
ｂ：定数
Ｑ＊：被処理水の流量（設定値）
Ｑ：被処理水の流量（実測値）
ΔＨ２Ｏ２：過酸化水素消費率（ｍｇ／Ｌ）
ここで、処理水の過酸化水素残存率の設定値、過酸化水素消費率の設定値、好ましい過酸化水素／オゾン注入率比、オゾン注入率の好ましい範囲、電子供与物質注入率の好ましい範囲ならびに電子供与物質の種類は、実施の形態１で述べたものと同様である。
【００３３】
次に、図１４を用いて本発明の実施の形態２に係る水処理装置における実際の制御動作を説明する。まず被処理水の流量が変動する場合について説明する。この場合には処理水の過酸化水素残存率が処理水過酸化水素濃度計１１で測定され、その測定結果が処理水過酸化水素濃度信号線Ａを介して制御機器１２に送られる。さらに、被処理水流量計４で測定された被処理水の流量の値が被処理水流量計信号線Ｂを介して制御機器１２に送られる。これらの測定値およびその測定時点での過酸化水素注入率をもとに、必要なオゾン注入率および過酸化水素注入率が制御機器１２にて式（３）および（４）に従って演算される。その演算結果がオゾン注入信号線Ｅおよび過酸化水素注入ポンプ信号線Ｄを介してオゾンガス発生装置１５および過酸化水素注入ポンプ９に送られ、オゾンガスおよび過酸化水素が適正なオゾン注入率および過酸化水素注入率で被処理水に注入される。
【００３４】
被処理水の流量があまり変動しない場合は、図１４において被処理水流量計信号線Ｂおよび過酸化水素注入ポンプ信号線Ｄを省略することができる。この場合には処理水の過酸化水素残存率が処理水過酸化水素濃度計１１で測定され、その測定結果が処理水過酸化水素濃度信号線Ａを介して制御機器１２に送られる。この測定値およびその測定時点での過酸化水素注入率をもとに、必要なオゾン注入率が制御機器１２にて式（３）に従って演算される。その演算結果がオゾン注入信号線Ｅを介してオゾンガス発生装置１５に送られ、オゾンガスが適正なオゾン注入率で被処理水に注入される。
【００３５】
ここで、過酸化水素消費率を演算するのに必要な過酸化水素注入率（被処理水の過酸化水素濃度）は、予め測定した過酸化水素貯留槽１０中の過酸化水素濃度および過酸化水素注入ポンプ９の流量特性を把握しておき、これらと被処理水流量計４で測定された被処理水の流量の値とから演算することができる。もしくは、過酸化水素注入配管６よりも下流側の被処理水流入管１に被処理水過酸化水素濃度計（図示せず）を配置して直接測定することも可能である。この場合は、測定された被処理水の過酸化水素濃度を被処理水過酸化水素濃度信号線（図示せず）を介して制御機器１２に送ればよい。
【００３６】
なお、処理水過酸化水素濃度計１１による過酸化水素濃度の測定が難しい場合は、手分析によって過酸化水素濃度を測定することによって対応することも可能である。また、過酸化水素注入率や過酸化水素消費率を把握することが困難な場合においては、暫定的に処理水の過酸化水素残存率のみで対応することも可能である。
【００３７】
本実施の形態２では、オゾンが適正に制御されて被処理水に注入されているので、被処理水のＢｒ−濃度や難分解性有機物濃度が変化しても、難分解性有機物の分解効果を維持しつつＢｒＯ３−生成量を大幅に低減することができ、より安全性の高い処理水を安定して得ることができる。さらに、過酸化水素の無駄な消費を抑制することができるので、過酸化水素注入率を低くすることができる。その結果、薬液費用および処理水中に残存する過酸化水素の除去にかかる費用を抑えることができる。
【００３８】
図１〜図５を用いて述べたように、過酸化水素消費率および処理水の過酸化水素残存率によりＢｒＯ３−濃度および難分解性有機物濃度を把握することができる。本実施の形態２では、過酸化水素消費率および処理水の過酸化水素残存率がそれぞれ予め設定された所定範囲内になるようにオゾン注入率を制御することにより、被処理水の水質変動の影響を受けずに安定してＢｒＯ３−の生成を抑制しつつ難分解性有機物を分解することができる。ＢｒＯ３−やジェオスミン等の難分解性有機物の濃度を測定するには非常に手間がかかり、リアルタイムでの濃度測定は不可能である。そこで、リアルタイムに測定できる過酸化水素に着目し、処理水の過酸化水素残存率および過酸化水素消費率と、ＢｒＯ３−生成量および難分解性有機物の分解量との関連を応用することによって本実施の形態による制御が可能となった。
【００３９】
実施の形態３．
図１６は、本発明の実施の形態３に係る水処理装置を説明するためのフロー図である。
図１６において、実施の形態３に係る水処理装置は、制御機器１２と電子供与物質注入ポンプ７とを結ぶ電子供与物質注入ポンプ信号線Ｃを省略した以外は実施の形態１に係る水処理装置と同じ構成である。さらに、上記のように構成された水処理装置による水処理方法も実施の形態１に係る水処理装置の水処理方法と同じであるので、本実施の形態では、図９と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００４０】
次に、本発明の実施の形態３に係る水処理装置における過酸化水素の注入量の制御方法について詳細に説明する。実施の形態１と同様、図１０に示されるように、まず、ある過酸化水素注入率Ｙに対して、処理水の過酸化水素残存率をある程度確保しつつ、過酸化水素消費率が所定値以上となるような設定値Ｚを予め設定し、そして実際に測定された処理水過酸化水素残存率に基づいて過酸化水素の注入率を調節することによりＹ−Ｚに近づければよい。より具体的には、処理水の過酸化水素残存率が設定値より低い場合（Ｙ−Ａ）は、過酸化水素の注入率を高くしてＹ−Ｚに近づけることができ、逆に処理水の過酸化水素残存率が設定値より高い場合（Ｙ−Ｂ）は、過酸化水素の注入率を低くしてＹ−Ｚに近づけることができる。
【００４１】
過酸化水素注入率は下記（５）の式に従って制御される。すなわち、実際に測定された処理水の過酸化水素残存率Ｃと予め設定された処理水の過酸化水素残存率Ｃ＊との差が小さくなるように過酸化水素注入率ＣＨ２Ｏ２を調節する。なお、本実施の形態による制御においては、被処理水の流量変動による過酸化水素注入率の変化は（５）式に含まれているため、本実施の形態による制御においては（５）式だけでよい。
ＣＨ２Ｏ２＝Ｍ×（Ｃ＊−Ｃ）＋ｄ  ・・・・・（５）
ＣＨ２Ｏ２：過酸化水素注入率（ｍｇ／Ｌ）
Ｃ＊：処理水の過酸化水素残存率（設定値）（ｍｇ／Ｌ）
Ｃ：処理水の過酸化水素残存率（実測値）（ｍｇ／Ｌ）
Ｍ：定数（＞０）
ｄ：定数
ここで、処理水の過酸化水素残存率の設定値、過酸化水素消費率の設定値、好ましい過酸化水素／オゾン注入率比、オゾン注入率の好ましい範囲、電子供与物質注入率の好ましい範囲ならびに電子供与物質の種類は、実施の形態１で述べたものと同様である。
【００４２】
図１６を用いて本発明の実施の形態３に係る水処理装置における実際の制御動作を説明する。まず被処理水の流量が変動する場合について説明する。この場合には処理水の過酸化水素残存率が処理水過酸化水素濃度計１１で測定され、その測定結果が処理水過酸化水素濃度信号線Ａを介して制御機器１２に送られる。さらに、被処理水流量計４で測定された被処理水の流量の値が被処理水流量計信号線Ｂを介して制御機器１２に送られる。これらの測定値およびその測定時点での過酸化水素注入率をもとに、必要な過酸化水素注入率が制御機器１２にて演算される。その演算結果が過酸化水素注入ポンプ信号線Ｄを介して過酸化水素注入ポンプ９に送られ、過酸化水素が適正な過酸化水素注入率で被処理水に注入される。被処理水の流量があまり変動しない場合は、図１６において被処理水流量計信号線Ｂを省略することができる。
【００４３】
ここで、過酸化水素消費率を演算するのに必要な過酸化水素注入率（被処理水中の過酸化水素濃度）は、予め測定した過酸化水素貯留槽１０中の過酸化水素濃度および過酸化水素注入ポンプ９の流量特性を把握しておき、これらと被処理水流量計４で測定された被処理水の流量の値とから演算することができる。もしくは、過酸化水素注入配管６よりも下流側の被処理水流入管１に被処理水過酸化水素濃度計（図示せず）を配置して直接測定することも可能である。この場合は、測定された被処理水の過酸化水素濃度を被処理水過酸化水素濃度信号線（図示せず）を介して制御機器１２に送ればよい。
【００４４】
なお、処理水過酸化水素濃度計１１による過酸化水素濃度の測定が難しい場合は、手分析によって過酸化水素濃度を測定することによって対応することも可能である。また、過酸化水素注入率や過酸化水素消費率を把握することが困難な場合においては、暫定的に処理水の過酸化水素残存率のみで対応することも可能である。
【００４５】
本実施の形態３では、過酸化水素が適正に制御されて被処理水に注入されているので、被処理水のＢｒ−濃度や難分解性有機物濃度が変化しても、難分解性有機物の分解効果を維持しつつＢｒＯ３−生成量を大幅に低減することができ、より安全性の高い処理水を安定して得ることができる。さらに、過酸化水素の無駄な消費を抑制することができるので、過酸化水素注入率を低くすることができる。その結果、薬液費用および処理水中に残存する過酸化水素の除去にかかる費用を抑えることができる。
【００４６】
図１〜図５を用いて述べたように、処理水の過酸化水素残存率および過酸化水素消費率によりＢｒＯ３−濃度および難分解性有機物濃度を把握することができる。本実施の形態３では、過酸化水素消費率および処理水の過酸化水素残存率がそれぞれ予め設定された所定範囲内になるように過酸化水素注入率を制御することにより、被処理水の水質変動の影響を受けずに安定してＢｒＯ３−の生成を抑制しつつ難分解性有機物を分解することができる。ＢｒＯ３−やジェオスミン等の難分解性有機物の濃度を測定するには非常に手間がかかり、リアルタイムでの濃度測定は不可能である。そこで、リアルタイムに測定できる過酸化水素に着目し、処理水の過酸化水素残存率および過酸化水素消費率と、ＢｒＯ３−生成量および難分解性有機物の分解量との関連を応用することによって本実施の形態による制御が可能となった。
【００４７】
実施の形態４．
図１７は、本発明の実施の形態４に係る水処理装置を説明するためのフロー図である。
図１７において、実施の形態４に係る水処理装置は、電子供与物質注入ポンプ信号線Ｃを省略し、被処理水流入管１に配置された被処理水流量計４と電子供与物質注入配管５との間にｐＨ調整剤注入手段としてのｐＨ調整剤注入配管１７が接続されており、さらにｐＨ調整剤注入配管１７には、ｐＨ調整剤注入ポンプ１８を介してｐＨ調整剤貯留槽１９が接続され、ｐＨ調整剤注入ポンプ１８と制御機器１２とがｐＨ調整剤注入ポンプ信号線Ｆを介して接続されている以外は実施の形態１に係る水処理装置と同じ構成であるので、本実施の形態では、図９と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００４８】
次に、上記のように構成された水処理装置による水処理方法について説明する。まず、Ｂｒ−や難分解性有機物を含む被処理水が被処理水流入管１に導入され、次いで、被処理水流量計４を経由した後、ｐＨ調整剤注入配管１７からｐＨ調整剤が、電子供与物質注入配管５から電子供与物質が、過酸化水素注入配管６から過酸化水素がそれぞれ注入される。続いて、ｐＨ調整剤、電子供与物質および過酸化水素が注入された被処理水は、オゾン反応塔２内に導入される。これ以降の水処理方法は、実施の形態１に係る水処理装置の水処理方法と同じであるのでその説明を省略する。なお、被処理水流入管１における被処理水流量計４の位置、ｐＨ調整剤の注入点、電子供与物質の注入点および過酸化水素の注入点の順番は入れ替えることができる
【００４９】
次に、本実施の形態４に係る水処理装置におけるｐＨ調整剤の注入率の制御方法について詳細に説明する。ここでｐＨ調整剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等のアルカリを用いる。実施の形態１と同様、図１０に示されるように、まず、ある過酸化水素注入率Ｙに対して、処理水の過酸化水素残存率をある程度確保しつつ、過酸化水素消費率が所定値以上となるような設定値Ｚを予め設定し、そして実際に測定された処理水過酸化水素残存率に基づいてｐＨ調整剤の注入率を調節することによりＹ−Ｚに近づければよい。また、図１８は、オゾン注入率を固定した場合（例えば、２ｍｇ／Ｌ）の被処理水ｐＨに対する過酸化水素消費率の関係を示した図である。図１８から分かるように、ｐＨが高いほど過酸化水素消費率も高くなるという関係がある。したがって、より具体的には、処理水の過酸化水素残存率が設定値より低い場合（Ｙ−Ａ）は、ｐＨを低くする、つまりｐＨ調整剤の注入率を低くしてＹ−Ｚに近づけることができ、逆に処理水の過酸化水素残存率が設定値より高い場合（Ｙ−Ｂ）は、ｐＨを高くする、つまりｐＨ調整剤の注入率を高くしてＹ−Ｚに近づけることができる。
【００５０】
被処理水の流量があまり変動しない場合は、下記（６）の式に従ってｐＨ調整剤の注入率が制御される。すなわち、実際に測定された処理水の過酸化水素残存率Ｃと予め設定された処理水の過酸化水素残存率Ｃ＊との差が小さくなるようにｐＨ調整剤注入率ＣｐＨを調節する。被処理水の流量が変動する場合は、（６）式に加えて（７）式によってｐＨ調整剤注入率および過酸化水素注入率が制御される。これは被処理水の流量が変動すると、流量が変動する前の過酸化水素注入率のままでは、被処理水に対する過酸化水素の量が不足（被処理水の流量が大きくなった場合）もしくは過剰（被処理水の流量が小さくなった場合）になるためである。
ＣｐＨ＝−Ｎ×（Ｃ＊−Ｃ）＋ｅ  ・・・・・（６）
ＣＨ２Ｏ２＝Ｃ＊×Ｑ／Ｑ＊＋ΔＨ２Ｏ２  ・・・・・（７）
ＣｐＨ：ｐＨ調整剤注入率（ｍｇ／Ｌ）
ＣＨ２Ｏ２：過酸化水素注入率（ｍｇ／Ｌ）
Ｃ＊：処理水の過酸化水素残存率（設定値）（ｍｇ／Ｌ）
Ｃ：処理水の過酸化水素残存率（実測値）（ｍｇ／Ｌ）
Ｎ：定数（＞０）
ｅ：定数
Ｑ＊：被処理水の流量（設定値）
Ｑ：被処理水の流量（実測値）
ΔＨ２Ｏ２：過酸化水素消費率（ｍｇ／Ｌ）
ここでｐＨ調整剤は、過酸化水素消費率および処理水の過酸化水素残存率がそれぞれ設定範囲内になるように被処理水に注入すればよいが、好ましくはｐＨが６以上９以下、より好ましくはｐＨが６．５以上８．５以下となるように注入することが望ましい。ｐＨが６未満の場合、難分解性有機物の分解率が低下する可能性がある。また、ｐＨが９より大きい場合、処理水のｐＨ調整が必要となり、さらに多量のｐＨ調整剤が必要となる。また、処理水の過酸化水素残存率の設定値、過酸化水素消費率の設定値、好ましい過酸化水素／オゾン注入率比、オゾン注入率の好ましい範囲、電子供与物質注入率の好ましい範囲ならびに電子供与物質の種類は、実施の形態１で述べたものと同様である。
【００５１】
次に、図１７を用いて本発明の実施の形態４に係る水処理装置における実際の制御動作を説明する。まず被処理水の流量が変動する場合について説明する。処理水の過酸化水素残存率が処理水過酸化水素濃度計１１で測定され、その測定結果が処理水過酸化水素濃度信号線Ａを介して制御機器１２に送られる。さらに、被処理水流量計４で測定された被処理水の流量の値が被処理水流量計信号線Ｂを介して制御機器１２に送られる。これらの測定値およびその測定時点での過酸化水素注入率をもとに、必要なｐＨ調整剤の注入率が制御機器１２にて式（６）および（７）に従って演算される。その演算結果がｐＨ調整剤注入ポンプ信号線Ｆおよび過酸化水素注入ポンプ信号線Ｄを介してそれぞれｐＨ調整剤注入ポンプ１８および過酸化水素注入ポンプ９に送られ、ｐＨ調整剤および過酸化水素が適正な注入率で被処理水に注入される。
【００５２】
被処理水の流量があまり変動しない場合は、図１７において被処理水流量計信号線Ｂおよび過酸化水素注入ポンプ信号線Ｄを省略することができる。処理水の過酸化水素残存率を処理水過酸化水素濃度計１１で測定し、その結果は処理水過酸化水素濃度信号線Ａを介して制御機器１２に送られる。これらのデータをもとに必要なｐＨ調整剤の注入率が制御機器１２にて式（６）に従って演算され、その結果がｐＨ調整剤注入ポンプ信号線Ｆを介してｐＨ調整剤注入ポンプ１８に送られてｐＨ調整剤が適正な注入率で供給される。
【００５３】
ここで、過酸化水素消費率を演算するのに必要な過酸化水素注入率（被処理水中の過酸化水素濃度）は、予め測定した過酸化水素貯留槽１０中の過酸化水素濃度および過酸化水素注入ポンプ９の流量特性を把握しておき、これらと被処理水流量計４で測定された被処理水の流量の値とから演算することができる。もしくは、過酸化水素注入配管６よりも下流側の被処理水流入管１に被処理水過酸化水素濃度計（図示せず）を配置して直接測定することも可能である。この場合は、測定された被処理水の過酸化水素濃度を被処理水過酸化水素濃度信号線（図示せず）を介して制御機器１２に送ればよい。
【００５４】
なお、処理水過酸化水素濃度計１１による過酸化水素濃度の測定が難しい場合は、手分析によって過酸化水素濃度を測定することによって対応することも可能である。また、過酸化水素注入率や過酸化水素消費率を把握することが困難な場合においては、暫定的に処理水の過酸化水素残存率のみで対応することも可能である。
【００５５】
本実施の形態４では、ｐＨ調整剤が適正に制御されて被処理水に注入されているので、被処理水のＢｒ−濃度や難分解性有機物濃度が変化しても、難分解性有機物の分解効果を維持しつつＢｒＯ３−生成量を大幅に低減することができ、より安全性の高い処理水を安定して得ることができる。さらに、過酸化水素の無駄な消費を抑制することができるので、過酸化水素注入率を低くすることができる。その結果、薬液費用および処理水中に残存する過酸化水素の除去にかかる費用を抑えることができる。
【００５６】
図１〜図５を用いて述べたように、過酸化水素消費率および処理水の過酸化水素残存率によりＢｒＯ３−濃度および難分解性有機物濃度を把握することができる。本実施の形態４では、過酸化水素消費率および処理水の過酸化水素残存率がそれぞれ予め設定された所定範囲内になるようにｐＨ調整剤の注入率を制御することにより、被処理水の水質変動の影響を受けずに安定してＢｒＯ３−の生成を抑制しつつ難分解性有機物を分解することができる。ＢｒＯ３−やジェオスミン等の難分解性有機物の濃度を測定するには非常に手間がかかり、リアルタイムでの濃度測定は不可能である。そこで、リアルタイムに測定できる過酸化水素に着目し、処理水の過酸化水素残存率および過酸化水素消費率と、ＢｒＯ３−生成量および難分解性有機物の分解量との関連を応用することによって本実施の形態による制御が可能となった。
【００５７】
被処理水への電子供与物質の注入が認められない、もしくはそれが不可能な場合、従来のオゾン・過酸化水素併用処理で対応する必要がある。そこで、従来のオゾン・過酸化水素併用処理に関する実施の形態について以下説明する。
【００５８】
実施の形態５．
図１９は、本発明の実施の形態５に係る水処理装置を説明するためのフロー図である。
図１９において、実施の形態５に係る水処理装置は、電子供与物質注入配管５、電子供与物質貯留槽８、電子供与物質注入ポンプ７および電子供与物質注入ポンプ信号線Ｃを省略し、オゾン注入信号線Ｅを介して制御機器１２とオゾンガス発生装置１５とが接続されている以外は実施の形態１に係る水処理装置と同じ構成である。さらに、上記のように構成された水処理装置による水処理方法は、電子供与物質が注入されないこと以外は実施の形態１に係る水処理装置の水処理方法と同じであるので、本実施の形態では、図９と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００５９】
次に、本実施の形態５に係る水処理装置におけるオゾン注入率の制御方法について詳細に説明する。実施の形態１と同様、図１０に示されるように、まず、ある過酸化水素注入率Ｙに対して、処理水の過酸化水素残存率をある程度確保しつつ、過酸化水素消費率が所定値以上となるような設定値Ｚを予め設定し、そして実際に測定された処理水過酸化水素残存率に基づいてオゾンの注入率を調節することによりＹ−Ｚに近づければよい。より具体的には、処理水の過酸化水素残存率が設定値より低い場合（Ｙ−Ａ）は、オゾンの注入率を低くしてＹ−Ｚに近づけることができ、逆に処理水の過酸化水素残存率が設定値より高い場合（Ｙ−Ｂ）は、オゾンの注入率を高くしてＹ−Ｚに近づけることができる。
【００６０】
被処理水の流量があまり変動しない場合は、下記（８）の式に従ってオゾン注入率が制御される。すなわち、実際に測定された処理水の過酸化水素残存率Ｃと予め設定された処理水の過酸化水素残存率Ｃ＊との差が小さくなるようにオゾン注入率ＣＯ３を調節する。被処理水の流量が変動する場合は、（８）式に加えて（９）式によってオゾン注入率および過酸化水素注入率が制御される。これは被処理水の流量が変動すると、流量が変動する前の過酸化水素注入率のままでは、被処理水に対する過酸化水素の量が不足（被処理水の流量が大きくなった場合）もしくは過剰（被処理水の流量が小さくなった場合）になるためである。
ＣＯ３＝−Ｐ×（Ｃ＊−Ｃ）＋ｆ  ・・・・・（８）
ＣＨ２Ｏ２＝Ｃ＊×Ｑ／Ｑ＊＋ΔＨ２Ｏ２  ・・・・・（９）
ＣＯ３：オゾン注入率（ｍｇ／Ｌ）
ＣＨ２Ｏ２：過酸化水素注入率（ｍｇ／Ｌ）
Ｃ＊：処理水の過酸化水素残存率（設定値）（ｍｇ／Ｌ）
Ｃ：処理水の過酸化水素残存率（実測値）（ｍｇ／Ｌ）
Ｐ：定数（＞０）
ｆ：定数
Ｑ＊：被処理水の流量（設定値）（Ｌ）
Ｑ：被処理水の流量（実測値）（Ｌ）
ΔＨ２Ｏ２：過酸化水素消費率（ｍｇ／Ｌ）
ここで、処理水の過酸化水素残存率の設定値は、好ましくは０．０５ｍｇ／Ｌ以上、さらに好ましくは０．０５ｍｇ／Ｌ以上５ｍｇ／Ｌ以下、最も好ましくは０．１ｍｇ／Ｌ以上５ｍｇ／Ｌ以下とするのがよい。処理水の過酸化水素残存率の設定値が０．０５ｍｇ／Ｌ未満であるとＢｒＯ３−が生成し、急激なＢｒＯ３−の生成を招く可能性もあり、５ｍｇ／Ｌより大きいと後段での過酸化水素除去工程の負荷が増大する。また、過酸化水素消費率の設定値は、好ましくは０．０５ｍｇ／Ｌ以上、さらに好ましくは０．１ｍｇ／Ｌ以上とするのがよい。過酸化水素消費率が０．０５ｍｇ／Ｌ未満であると、難分解性有機物を十分に分解できない。また、過酸化水素／オゾン注入率比は、１ｇ／ｇ以上８ｇ／ｇ以下、好ましくは２ｇ／ｇ以上６ｇ／ｇ以下である。過酸化水素／オゾン注入率比が１ｇ／ｇ未満であるとＢｒＯ３−が生成し、急激なＢｒＯ３−の生成を招く可能性もある。また、過酸化水素／オゾン注入率比が８ｇ／ｇより大きい場合は処理水の過酸化水素残存率が高くなり、後段での過酸化水素除去工程の負荷が増大する。ここでのオゾン注入率は、０．１ｍｇ／Ｌ〜５．０ｍｇ／Ｌであることが好ましい。なお、被処理水のＢｒ−濃度およびジェオスミン濃度はそれぞれ、通常、１０〜３００μｇ／Ｌおよび１０〜１００００ｎｇ／Ｌの範囲にある。
【００６１】
次に、図１９を用いて本発明の実施の形態５に係る水処理装置における実際の制御動作を説明する。まず被処理水の流量が変動する場合について説明する。この場合には処理水の過酸化水素残存率が処理水過酸化水素濃度計１１で測定され、その測定結果が処理水過酸化水素濃度信号線Ａを介して制御機器１２に送られる。さらに、被処理水流量計４で測定された被処理水の流量の値が被処理水流量計信号線Ｂを介して制御機器１２に送られる。これらの測定値およびその測定時点での過酸化水素注入率をもとに、必要なオゾン注入率が制御機器１２にて式（８）および（９）に従って演算される。その演算結果がオゾン注入信号線Ｅおよび過酸化水素注入ポンプ信号線Ｄを介してオゾンガス発生装置１５および過酸化水素注入ポンプ９に送られ、オゾンガスおよび過酸化水素が適正なオゾン注入率および過酸化水素注入率で被処理水に注入される。
【００６２】
被処理水の流量があまり変動しない場合は、図１９において被処理水流量計信号線Ｂおよび過酸化水素注入ポンプ信号線Ｄを省略することができる。この場合には処理水の過酸化水素残存率が処理水過酸化水素濃度計１１で測定され、その測定結果が処理水過酸化水素濃度信号線Ａを介して制御機器１２に送られる。この測定値およびその測定時点での過酸化水素注入率をもとに、必要なオゾン注入率が制御機器１２にて式（８）に従って演算される。その演算結果がオゾン注入信号線Ｅを介してオゾンガス発生装置１５に送られ、オゾンガスが適正なオゾン注入率で被処理水に注入される。
【００６３】
ここで、過酸化水素消費率を演算するのに必要な過酸化水素注入率（被処理水中の過酸化水素濃度）は、予め測定した過酸化水素貯留槽１０中の過酸化水素濃度および過酸化水素注入ポンプ９の流量特性を把握しておき、これらと被処理水流量計４で測定された被処理水の流量の値とから演算することができる。もしくは、過酸化水素注入配管６よりも下流側の被処理水流入管１に被処理水過酸化水素濃度計（図示せず）を配置して直接測定することも可能である。この場合は、測定された被処理水の過酸化水素濃度を過酸化水素濃度信号線（図示せず）を介して制御機器１２に送ればよい。
【００６４】
なお、処理水過酸化水素濃度計１１による過酸化水素濃度の測定が難しい場合は、手分析によって過酸化水素濃度を測定することによって対応することも可能である。また、過酸化水素注入率や過酸化水素消費率を把握することが困難な場合においては、暫定的に処理水の過酸化水素残存率のみで対応することも可能である。
【００６５】
本実施の形態５では、オゾンが適正に制御されて被処理水に注入されているので、被処理水のＢｒ−濃度や難分解性有機物濃度が変化しても、難分解性有機物の分解効果を維持しつつ、過酸化水素の無駄な消費およびＢｒＯ３−の生成を大幅に低減することができ、より安全性の高い処理水を安定して得ることができる。
【００６６】
図１〜図５を用いて述べたように、過酸化水素消費率および処理水の過酸化水素残存率によりＢｒＯ３−濃度および難分解性有機物濃度を把握することができる。本実施の形態５では、過酸化水素消費率および処理水の過酸化水素残存率がそれぞれ予め設定された所定範囲内になるようにオゾン注入率を制御することにより、被処理水の水質変動の影響を受けずに安定してＢｒＯ３−の生成を抑制しつつ難分解性有機物を分解することができる。ＢｒＯ３−やジェオスミン等の難分解性有機物の濃度を測定するには非常に手間がかかり、リアルタイムでの濃度測定は不可能である。そこで、リアルタイムに測定できる過酸化水素に着目し、処理水の過酸化水素残存率および過酸化水素消費率と、ＢｒＯ３−生成量および難分解性有機物の分解量との関連を応用することによって本実施の形態による制御が可能となった。
【００６７】
なお、本実施の形態１〜５においては、オゾン・過酸化水素併用処理の前工程としてオゾン処理を追加することで、ＢｒＯ３−の生成をより抑制して難分解性有機物の分解効率を高めることができる。また、オゾン・過酸化水素併用処理の後工程として紫外線照射処理を追加することでも、ＢｒＯ３−の生成をより抑制して難分解性有機物の分解効率を高めることができる。
【００６８】
次に、過酸化水素の消費が抑制されている間は電子供与物質を注入せず、過酸化水素の消費が進行するときに電子供与物質を注入するオゾン・過酸化水素併用処理に関する実施の形態について以下説明する。
【００６９】
実施の形態６．
図２０は、本発明の実施の形態６に係る水処理装置を説明するためのフロー図である。
図２０において、実施の形態６に係る水処理装置は、被処理水を流入させるための被処理水流入管１と、被処理水流入管１の下流側に接続され、被処理水をオゾンと第１段階反応させるための第１オゾン反応塔２０と、オゾン反応塔間接続配管２１を介して第１オゾン反応塔２０に接続され、被処理水をオゾンと第２段階反応させるための第２オゾン反応塔２２と、第２オゾン反応塔２２に接続され、第２段階反応させた処理水を流出させるための処理水流出管３とを備えている。また、被処理水流入管１には過酸化水素注入配管６が接続され、さらに第１オゾン反応塔２０と第２オゾン反応塔２２とを接続するオゾン反応塔間接続配管２１に、電子供与物質注入手段としての電子供与物質注入配管５が接続されている。また、過酸化水素注入配管６には、過酸化水素注入ポンプ９を介して過酸化水素貯留槽１０が接続されている。また、電子供与物質注入配管５には、電子供与物質注入ポンプ７を介して電子供与物質貯留槽８が接続されている。また、第１オゾン反応塔２０および第２オゾン反応塔２１内には第１散気装置２３および第２散気装置２４がそれぞれ配設されており、これらの第１散気装置２３および第２散気装置２４それぞれには入口オゾンガス配管１４を介してオゾンガス発生装置１５が接続されており、第１オゾン反応塔２０および第２オゾン反応塔２２それぞれにオゾンガスを注入することができるように構成されている。さらに、第１オゾン反応塔２０および第２オゾン反応塔２２それぞれの上部には、第１排出オゾンガス配管２５および第２排出オゾンガス配管２６が接続されている。
【００７０】
次に、上記のように構成された水処理装置による水処理方法について説明する。まず、Ｂｒ−や難分解性有機物を含む被処理水が被処理水流入管１に導入され、次いで、過酸化水素注入配管６から過酸化水素が注入される。続いて、過酸化水素が注入された被処理水は、第１オゾン反応塔２０内に導入されるとともに、オゾンガス発生装置１５で発生されたオゾンガスが、入口オゾンガス配管１４を通って第１散気装置２３から第１オゾン反応塔２０内に吹き込まれ被処理水中に溶解される。このように過酸化水素とオゾンとを併用することで過酸化水素が消費されてラジカルが生成し、このラジカルにより難分解性有機物の分解反応が進行する（第１段階反応）。溶解しきれなかったオゾンガスや未反応のオゾンガスは、排オゾンガスとして第１排出オゾンガス配管２５を介して系外に排出される。そして、被処理水は、第１オゾン反応塔２０内に一定時間滞留した後、第１段階反応させた被処理水としてオゾン反応塔間接続配管２１から排出され、引き続き電子供与物質注入配管５から電子供与物質が注入される。電子供与物質が注入された被処理水は第２オゾン反応塔２２に導入されるとともに、オゾンガス発生装置１５で発生されたオゾンガスが、入口オゾンガス配管１４を通って第２散気装置２４から第２オゾン反応塔２２内に吹き込まれ被処理水中に溶解される。このように電子供与物質が注入されることによって過酸化水素の消費が抑制されて臭素酸の生成が抑制されるとともに、難分解性有機物の分解反応が更に進行する（第２段階反応）。溶解しきれなかったオゾンガスや未反応のオゾンガスは、排オゾンガスとして第２排出オゾンガス配管２６を介して系外に排出される。そして、被処理水は、第２オゾン反応塔２２内に一定時間滞留した後、難分解性有機物が分解除去された処理水として処理水流出管３から系外に排出される。
【００７１】
なお、第１オゾン反応塔２０と第２オゾン反応塔２２との間の接続は、配管に限られるものではなく、被処理水を一定時間滞留させて第１段階および第２段階反応を行うことが可能な構成であればよい。このような構成としては、例えば、オゾン反応塔内が仕切板等により仕切られたものが挙げられる。また、第１オゾン反応塔２０と第２オゾン反応塔２２との間に滞留槽を設けてもよい。更に、電子供与物質の注入箇所の下流側でオゾン反応塔間接続配管２１を分岐させ、複数の第２オゾン反応塔２２にそれぞれ接続してもよい（処理の流れ方向に対して並列に接続）。
ここで、好ましい過酸化水素／オゾン注入率比、オゾン注入率（第１オゾン反応塔２０および第２オゾン反応塔２２の合計）の好ましい範囲、電子供与物質注入率の好ましい範囲ならびに電子供与物質の種類は、実施の形態１で述べたものと同様である。
【００７２】
本実施の形態６では、電子供与物質を注入していない被処理水を第１オゾン反応塔２０でオゾン・過酸化水素併用処理し、続いて、過酸化水素消費率が大きくなる前に電子供与物質を被処理水に注入してから第２オゾン反応塔２２でオゾン・過酸化水素併用処理しているため、電子供与物質の無駄な注入を抑制することができ、それと同時に電子供与物質注入率を低くすることができる。その結果、薬液費用および処理水中に残存する電子供与物質の除去にかかる費用を抑えることができる。
【００７３】
図６および図７を用いて述べたように、オゾン消費率が低い段階、すなわち、オゾン・過酸化水素併用処理の初期段階では過酸化水素消費率の変化が小さく、オゾン消費率がある値より大きくなると過酸化水素消費率の変化が大きくなる。本実施の形態６では、第１オゾン反応塔でオゾン・過酸化水素併用処理を行い、第２オゾン反応塔でオゾン・過酸化水素併用処理を行う前に電子供与物質を注入する、すなわち、過酸化水素の消費が抑制されている間は電子供与物質を注入せず、過酸化水素の消費が進行するときに電子供与物質を注入している。また、第１オゾン反応塔では過酸化水素濃度の変化が小さく、処理水中に十分に残存するためＢｒＯ３−の生成量は抑制され、その間にカビ臭物質等の難分解性有機物の分解が進行する。以上から、ＢｒＯ３−の生成を抑制し、難分解性有機物を分解しつつ、効率的に過酸化水素の消費を抑制し、さらに添加する電子供与物質の量を最小限にすることが可能となった。浄水原水にはオゾンやＯＨラジカルとの反応性が非常に高い物質が存在し、それらの反応が終了した後に過酸化水素が消費される現象を応用することによって本実施の形態による処理が可能となった。
【００７４】
実施の形態７．
図２１は、本発明の実施の形態７に係る水処理装置を説明するためのフロー図である。
図２１において、実施の形態７に係る水処理装置は、被処理水の流量を測定するための被処理水流量計４が、被処理水流入管１の過酸化水素注入配管６よりも上流側に配置され、被処理水の過酸化水素残存率測定手段としての被処理水過酸化水素濃度計２７が、オゾン反応塔間接続配管２１の電子供与物質注入配管５よりも上流側に配置されている。更に、被処理水流量計４が被処理水流量計信号線Ｂを介して、および被処理水過酸化水素濃度計２７が被処理水過酸化水素濃度信号線Ｇを介して、オゾンガス発生装置１５がオゾン注入信号線Ｅを介して注入率制御手段としての制御機器１２にそれぞれ接続されている。実施の形態７に係る水処理装置は、上記以外は実施の形態６に係る水処理装置と同じ構成である。
【００７５】
なお、上記のように構成された水処理装置による水処理方法は実施の形態６に係る水処理装置の水処理方法と同じであるので、本実施の形態では、図２０と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００７６】
本発明の実施の形態７に係る水処理装置における第１オゾン反応塔２０におけるオゾンの注入率の制御方法については、実施の形態２に係わる水処理装置における水処理方法と同じであるので、本実施の形態では、図１４におけるオゾン反応塔２および処理水過酸化水素濃度信号線Ａそれぞれを第１オゾン反応塔２０および被処理水過酸化水素濃度信号線Ｇと読み替えてその説明を省略する。
【００７７】
過酸化水素消費率を演算するのに必要な過酸化水素注入率（被処理水の過酸化水素濃度）は、予め測定した過酸化水素貯留槽１０中の過酸化水素濃度および過酸化水素注入ポンプ９の流量特性を把握しておき、これらと被処理水流量計４で測定された被処理水の流量の値とから演算することができる。もしくは、過酸化水素注入配管６よりも下流側の被処理水流入管１に被処理水過酸化水素濃度計（図示せず）を配置して直接測定することも可能である。この場合は、測定された被処理水の過酸化水素濃度を被処理水過酸化水素濃度信号線（図示せず）を介して制御機器１２に送ればよい。
【００７８】
なお、被処理水過酸化水素濃度計２７による過酸化水素濃度の測定が難しい場合は、手分析によって過酸化水素濃度を測定することによって対応することも可能である。また、過酸化水素注入率や過酸化水素消費率を把握することが困難な場合においては、第１オゾン反応塔２０から流出する被処理水（第１段階反応させた被処理水）の過酸化水素残存率のみで暫定的に対応することも可能である。
【００７９】
本発明の実施の形態７に係る水処理装置における第１オゾン反応塔２０における過酸化水素消費率については、図１３から分かるように、過酸化水素消費率が０．０５ｍｇ／Ｌ未満であると、ジェオスミンを十分に分解できないという関係がある。また、Ｂｒ−濃度が１０〜３００μｇ／Ｌで、ジェオスミン濃度が１０〜１００００ｎｇ／Ｌの範囲にある場合、同様の傾向が得られた。そのため、難分解性有機物を十分に分解しつつ、過酸化水素消費率の変化が大きくならないようするためには、過酸化水素消費率の設定値を好ましくは０．０５ｍｇ／Ｌ以上、０．５ｍｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは０．１ｍｇ／Ｌ以上、０．４５ｍｇ／Ｌ以下とするのがよい。
ここで、第１オゾン反応塔２０で処理された被処理水の過酸化水素残存率の設定値、好ましい過酸化水素／オゾン注入率比、オゾン注入率（第１オゾン反応塔２０および第２オゾン反応塔２２の合計）の好ましい範囲、電子供与物質注入率の好ましい範囲ならびに電子供与物質の種類は、実施の形態１で述べたものと同様である。
【００８０】
電子供与物質を注入していない被処理水のオゾン・過酸化水素併用処理が行われる第１オゾン反応塔２０において、オゾンが適正に制御されて被処理水に注入されているので、被処理水のＢｒ−濃度や難分解性有機物濃度が変化しても、難分解性有機物の分解効果を維持しつつＢｒＯ３−生成量を大幅に低減することができ、より安全性の高い処理水を安定して得ることができる。さらに、第１オゾン反応塔２０での処理に続き、過酸化水素消費率が大きくなる前に電子供与物質を注入してから第２オゾン反応塔２２でオゾン・過酸化水素併用処理を行っているため、電子供与物質の無駄な注入を抑制することができ、それと同時に電子供与物質注入率を低くすることができる。その結果、薬液費用および処理水中に残存する電子供与物質の除去にかかる費用を抑えることができる。
【００８１】
実施の形態８．
図２２は、本発明の実施の形態８に係る水処理装置を説明するためのフロー図である。
図２２において、実施の形態８に係る水処理装置は、制御機器１２とオゾンガス発生装置１５とを結んでいるオゾン注入信号線Ｅの代わりに、過酸化水素注入ポンプ信号線Ｄが制御機器１２と過酸化水素注入ポンプ９とを結ぶ以外は実施の形態７に係る水処理装置と同じ構成である。
【００８２】
なお、上記のように構成された水処理装置による水処理方法も実施の形態６および７に係る水処理装置の水処理方法と同じであるので、本実施の形態では、図２０および２１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００８３】
本発明の実施の形態８に係る水処理装置における第１オゾン反応塔２０における過酸化水素の注入率の制御方法については、実施の形態３に係わる水処理装置における水処理方法と同じであるので、本実施の形態では、図１６におけるオゾン反応塔２および処理水過酸化水素濃度信号線Ａそれぞれを第１オゾン反応塔２０および被処理水過酸化水素濃度信号線Ｇと読み替えてその説明を省略する。
【００８４】
過酸化水素消費率を演算するのに必要な過酸化水素注入率（被処理水の過酸化水素濃度）は、予め測定した過酸化水素貯留槽１０中の過酸化水素濃度および過酸化水素注入ポンプ９の流量特性を把握しておき、これらと被処理水流量計４で測定された被処理水の流量の値とから演算することができる。もしくは、過酸化水素注入配管６よりも下流側の被処理水流入管１に被処理水過酸化水素濃度計（図示せず）を配置して直接測定することも可能である。この場合は、測定された被処理水の過酸化水素濃度を被処理水過酸化水素濃度信号線（図示せず）を介して制御機器１２に送ればよい。
【００８５】
なお、被処理水過酸化水素濃度計２７による過酸化水素濃度の測定が難しい場合は、手分析によって過酸化水素濃度を測定することによって対応することも可能である。また、過酸化水素注入率や過酸化水素消費率を把握することが困難な場合においては、第１オゾン反応塔２０から流出する被処理水（第１段階反応させた被処理水）の過酸化水素残存率のみで暫定的に対応することも可能である。
【００８６】
なお、本発明の実施の形態８に係る水処理装置における第１オゾン反応塔２０における過酸化水素消費率については、図１３から分かるように、過酸化水素消費率が０．０５ｍｇ／Ｌ未満であると、ジェオスミンを十分に分解できないという関係がある。また、Ｂｒ−濃度が１０〜３００μｇ／Ｌで、ジェオスミン濃度が１０〜１００００ｎｇ／Ｌの範囲にある場合、同様の傾向が得られた。そのため、難分解性有機物を十分に分解しつつ、過酸化水素消費率の変化が大きくならないようするためには、過酸化水素消費率の設定値を好ましくは０．０５ｍｇ／Ｌ以上、０．５ｍｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは０．１ｍｇ／Ｌ以上、０．４５ｍｇ／Ｌ以下とするのがよい。
ここで、第１オゾン反応塔２０で処理された被処理水の過酸化水素残存率の設定値、好ましい過酸化水素／オゾン注入率比、オゾン注入率（第１オゾン反応塔２０および第２オゾン反応塔２２の合計）の好ましい範囲、電子供与物質注入率の好ましい範囲ならびに電子供与物質の種類は、実施の形態１で述べたものと同様である。
【００８７】
電子供与物質を注入していない被処理水のオゾン・過酸化水素併用処理が行われる第１オゾン反応塔２０において、過酸化水素が適正に制御されて被処理水に注入されているので、被処理水のＢｒ−濃度や難分解性有機物濃度が変化しても、難分解性有機物の分解効果を維持しつつＢｒＯ３−生成量を大幅に低減することができ、より安全性の高い処理水を安定して得ることができる。さらに、第１オゾン反応塔２０での処理に続き、過酸化水素消費率が大きくなる前に電子供与物質を注入してから第２オゾン反応塔２２でオゾン・過酸化水素併用処理を行っているため、電子供与物質の無駄な注入を抑制することができ、それと同時に電子供与物質注入率を低くすることができる。その結果、薬液費用および処理水中に残存する電子供与物質の除去にかかる費用を抑えることができる。
【実施例】
【００８８】
〔実施例１、比較例１および比較例２〕
図９に示したものと同じ構成の水処理装置を使用して、実際の浄水原水に電子供与物質を注入してオゾン・過酸化水素併用処理を実施した実験結果の例を示す。このときの実験条件を表１に示した。被処理水のＢｒ−濃度は４０〜８０μｇ／Ｌ、ＴＯＣ濃度は１．２ｍｇ／Ｌ、ジェオスミン濃度は５００〜７００ｎｇ／Ｌであった。処理水量が４〜５Ｌ／ｍｉｎで変動したが、オゾンガスおよび過酸化水素は一定流量で注入したため、オゾン注入率は２〜２．５ｍｇ／Ｌ、過酸化水素／オゾン注入率比は１ｇ／ｇとした。難分解性有機物として臭気物質であるジェオスミンを対象とした。また、電子供与物質としてアルギン酸ナトリウムを用いた。実施例１では、処理水の過酸化水素残存率が０．５ｍｇ／Ｌ以上０．７ｍｇ／Ｌ以下および過酸化水素消費率が０．５ｍｇ／Ｌ以上となるように電子供与物質の注入率を４〜１２μｍｏｌ／Ｌの範囲で制御した。一方、比較例１および比較例２では電子供与物質の注入率をそれぞれ４μｍｏｌ／Ｌおよび１２μｍｏｌ／Ｌで一定とした。
【００８９】
【表１】
2007289929.tif 000003
【００９０】
処理水のＢｒＯ３−濃度およびジェオスミン濃度の経時変化をそれぞれ図２３および図２４に示した。これらの図から明らかなように、実施例１では電子供与物質の注入率を制御したことによって、ＢｒＯ３−濃度およびジェオスミン濃度がそれぞれ３μｇ／Ｌ以下および１０ｎｇ／Ｌ以下の処理水を安定して得ることができた。一方、比較例１では、処理水のジェオスミン濃度は１０ｎｇ／Ｌで十分に分解することができたが、処理水のＢｒＯ３−濃度は大きく変動して１０μｇ／Ｌ以上となることも多かった。処理水のＢｒＯ３−濃度が１０μｇ／Ｌ以上となった理由として、電子供与物質の注入率が過小であったことが考えられる。また比較例２では、処理水のＢｒＯ３−濃度は３μｇ／Ｌ以下で低く抑制することができたが、処理水のジェオスミン濃度は大きく変動して１０ｎｇ／Ｌ以上となることも多かった。処理水のジェオスミン濃度が１０ｎｇ／Ｌ以上となった理由として、電子供与物質の注入率が過剰であったことが考えられる。以上の結果から、過酸化水素消費率および処理水の過酸化水素残存率をもとにして電子供与物質の注入率を制御することによって、ＢｒＯ３−の生成を安定して抑制し、かつ難分解性有機物を十分に分解することができることが確認された。
【００９１】
また、上述した浄水原水に対して、図１４、図１６および図１７に示した構成の水処理装置を使用して、オゾン注入率、過酸化水素注入率およびｐＨ調整剤注入率それぞれを、過酸化水素消費率および処理水の過酸化水素残存率をもとにして制御したオゾン・過酸化水素併用処理を実施した実験を行ったところ、いずれの実験においてもＢｒＯ３−の生成を安定して抑制し、かつ難分解性有機物を十分に分解することができることが確認された。
【００９２】
〔実施例２、比較例３および比較例４〕
図１９に示したものと同じ構成の水処理装置を使用して、実際の浄水原水にオゾン・過酸化水素併用処理を実施した実験結果の例を示す。このときの実験条件を表２に示した。被処理水のＢｒ−濃度は４０〜８０μｇ／Ｌ、ＴＯＣ濃度は１．２ｍｇ／Ｌ、ジェオスミン濃度は５００〜７００ｎｇ／Ｌであった。処理水量が４〜５Ｌ／ｍｉｎで変動したが、オゾンガスおよび過酸化水素は一定流量で注入したため、オゾン注入率は１〜３．７５ｍｇ／Ｌ、過酸化水素／オゾン注入率比は３ｇ／ｇとした。過酸化水素は処理水量の変動に関係なく、一定流量で注入した。難分解性有機物として臭気物質であるジェオスミンを対象とした。実施例２では、処理水の過酸化水素残存率が１ｍｇ／Ｌ以上２ｍｇ／Ｌ以下および過酸化水素消費率が０．５ｍｇ／Ｌ以上となるようにオゾン濃度を１０〜３０ｇ／Ｎｍ３の範囲で制御した。一方、比較例３および比較例４ではオゾン濃度を１０ｇ／Ｎｍ３および３０ｇ／Ｎｍ３で一定とした。
【００９３】
【表２】
2007289929.tif 000004
【００９４】
処理水のＢｒＯ３−濃度およびジェオスミン濃度の経時変化をそれぞれ図２５および図２６に示した。これらの図から明らかなように、実施例２ではオゾン濃度を変えてオゾン注入率を制御したことによって、ＢｒＯ３−濃度およびジェオスミン濃度がそれぞれ３μｇ／Ｌ以下および１０ｎｇ／Ｌ以下の処理水を安定して得ることができた。一方、比較例３では、処理水のＢｒＯ３−濃度は３μｇ／Ｌ以下で低く抑制することができたが、処理水のジェオスミン濃度は大きく変動して１０ｎｇ／Ｌ以上となることも多かった。処理水のジェオスミン濃度が１０ｎｇ／Ｌ以上となった理由として、オゾン注入率が過小であったことが考えられる。また比較例４では、処理水のジェオスミン濃度は１０ｎｇ／Ｌで十分に分解することができたが、処理水のＢｒＯ３−濃度は大きく変動して１０μｇ／Ｌ以上となることも多かった。処理水のＢｒＯ３−濃度が１０μｇ／Ｌ以上となった理由として、オゾン注入率が過大であったことが考えられる。以上の結果から、過酸化水素消費率および処理水の過酸化水素残存率をもとにしてオゾン注入率を制御することによって、ＢｒＯ３−の生成を安定して抑制し、かつ難分解性有機物を十分に分解することができることが確認された。
【００９５】
〔実施例３および比較例５〕
図２０に示したものと同じ構成の水処理装置を使用して、実際の浄水原水に電子供与物質を注入してオゾン・過酸化水素併用処理を実施した実験結果の例を示す。このときの実験条件を表３に示した。被処理水のＢｒ−濃度は８０μｇ／Ｌ、ＴＯＣ濃度は１．２ｍｇ／Ｌ、ジェオスミン濃度は７００ｎｇ／Ｌであった。処理水量は５Ｌ／ｍｉｎ、オゾン濃度は２０ｇ／ｍ３、過酸化水素／オゾン注入率比は１ｇ／ｇとした。難分解性有機物として臭気物質であるジェオスミンを対象とした。また、電子供与物質として酢酸ナトリウムを用いた。実施例３では、第２オゾン反応塔２２に導入される手前で被処理水に上記電子供与物質を１２．８μｍｏｌ／Ｌ注入した。一方、比較例５では、第１オゾン反応塔２０に入る手前で被処理水に電子供与物質を１２．８μｍｏｌ／Ｌ注入した。
【００９６】
【表３】
2007289929.tif 000005
【００９７】
処理水の酢酸ナトリウム濃度、ＢｒＯ３−濃度およびジェオスミン濃度の変化をそれぞれ図２７、図２８および図２９に示した。図２７に示すように、実施例３と比較例５とを比較すると、第２オゾン反応塔２２に導入される手前で処理水に酢酸ナトリウムを注入したことにより、酢酸ナトリウム濃度が大きく、すなわち電子供与物質の濃度の変化が小さくなった。さらに、図２８および図２９に示すように、比較例５では、処理水中のＢｒＯ３−濃度は７．９μｇ／Ｌおよびジェオスミン濃度は８ｎｇ／Ｌとなり、辛うじて水質基準値（ＢｒＯ３−：１０μｇ／Ｌ、ジェオスミン：１０ｎｇ／Ｌ）をクリアできたが、実施例３では、処理水中のＢｒＯ３−濃度は０．９μｇ／Ｌおよびジェオスミン濃度は３ｎｇ／Ｌとすることができた。以上の結果から、第１オゾン反応塔２０で電子供与物質を注入していない被処理水のオゾン・過酸化水素併用処理を行い、第２オゾン反応塔２２でオゾン・過酸化水素併用処理を実施する前に電子供与物質を注入することにより、すなわち過酸化水素の消費が抑制されている間は電子供与物質を注入せず、過酸化水素の消費が進行するときに電子供与物質を注入することによって、ＢｒＯ３−の生成を安定して抑制し、かつ難分解性有機物を十分に分解し、さらに、電子供与物質の無駄な注入を抑制することができ、それと同時に電子供与物質注入率を低くすることができることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】オゾン消費率に対する処理水中の過酸化水素残存率およびＢｒＯ３−濃度の関係を示す図である。
【図２】過酸化水素／オゾン注入率比に対する処理水中のＢｒＯ３−濃度の関係を示す図である。
【図３】オゾン消費率に対する処理水中の過酸化水素残存率およびＢｒＯ３−濃度の関係を示す図である。
【図４】オゾン消費率に対する処理水中の過酸化水素残存率、溶存オゾン濃度および臭素酸濃度の関係を示す図である。
【図５】過酸化水素消費率に対する処理水中のジェオスミン濃度の関係を示す図である。
【図６】オゾン消費率に対する処理水中の過酸化水素残存率の関係を示す図である。
【図７】オゾン消費率に対する処理水中の臭化物イオン濃度の関係を示す図である。
【図８】オゾン消費率に対する処理水中のジェオスミン濃度の関係を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る水処理装置を説明するためのフロー図である。
【図１０】処理前後の過酸化水素濃度の変化を説明するための図である。
【図１１】電子供与物質注入率に対する過酸化水素消費率の関係を示す図である。
【図１２】処理水中の過酸化水素残存率に対する処理水中のＢｒＯ３−濃度の関係を示す図である。
【図１３】過酸化水素消費率に対する処理水中のジェオスミン濃度の関係を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態２に係る水処理装置を説明するためのフロー図である。
【図１５】オゾン注入率に対する過酸化水素消費率の関係を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態３に係る水処理装置を説明するためのフロー図である。
【図１７】本発明の実施の形態４に係る水処理装置を説明するためのフロー図である。
【図１８】被処理水のｐＨに対する過酸化水素消費率との関係を示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態５に係る水処理装置を説明するためのフロー図である。
【図２０】本発明の実施の形態６に係る水処理装置を説明するためのフロー図である。
【図２１】本発明の実施の形態７に係る水処理装置を説明するためのフロー図である。
【図２２】本発明の実施の形態８に係る水処理装置を説明するためのフロー図である。
【図２３】実施例１、比較例１および比較例２における処理水中のＢｒＯ３−濃度の経時変化を示す図である。
【図２４】実施例１、比較例１および比較例２における処理水中のジェオスミン濃度の経時変化を示す図である。
【図２５】実施例２、比較例３および比較例４における処理水中のＢｒＯ３−濃度の経時変化を示す図である。
【図２６】実施例２、比較例３および比較例４における処理水中のジェオスミン濃度の経時変化を示す図である。
【図２７】実施例３、比較例５における処理水中の酢酸ナトリウム濃度を示す図である。
【図２８】実施例３、比較例５における処理水中のＢｒＯ３−濃度を示す図である。
【図２９】実施例３、比較例５における処理水中のジェオスミン濃度を示す図である。
【符号の説明】
【００９９】
１  被処理水流入管、２  オゾン反応塔、３  処理水流出管、４  被処理水流量計、５  電子供与物質注入配管、６  過酸化水素注入配管、７  電子供与物質注入ポンプ、８  電子供与物質貯留槽、９  過酸化水素注入ポンプ、１０  過酸化水素貯留槽、１１  処理水過酸化水素濃度計、１２  制御機器、１３  散気装置、１４  入口オゾンガス配管、１５  オゾンガス発生装置、１６  排出オゾンガス配管、１７  ｐＨ調整剤注入配管、１８  ｐＨ調整剤注入ポンプ、１９  ｐＨ調整剤貯留槽、２０  第１オゾン反応塔、２１  オゾン反応塔間接続配管、２２  第２オゾン反応塔、２３  第１散気装置、２４  第２散気装置、２５  第１排出オゾンガス配管、２６  第２排出オゾンガス配管、２７  被処理水過酸化水素濃度計、Ａ  処理水過酸化水素濃度信号線、Ｂ  被処理水流量計信号線、Ｃ  電子供与物質注入ポンプ信号線、Ｄ  過酸化水素注入ポンプ信号線、Ｅ  オゾン注入信号線、Ｆ  ｐＨ調整剤注入ポンプ信号線、Ｇ  被処理水過酸化水素濃度信号線。
【図１】
2007289929.tif 000006
【図２】
2007289929.tif 000007
【図３】
2007289929.tif 000008
【図４】
2007289929.tif 000009
【図５】
2007289929.tif 000010
【図６】
2007289929.tif 000011
【図７】
2007289929.tif 000012
【図８】
2007289929.tif 000013
【図９】
2007289929.tif 000014
【図１０】
2007289929.tif 000015
【図１１】
2007289929.tif 000016
【図１２】
2007289929.tif 000017
【図１３】
2007289929.tif 000018
【図１４】
2007289929.tif 000019
【図１５】
2007289929.tif 000020
【図１６】
2007289929.tif 000021
【図１７】
2007289929.tif 000022
【図１８】
2007289929.tif 000023
【図１９】
2007289929.tif 000024
【図２０】
2007289929.tif 000025
【図２１】
2007289929.tif 000026
【図２２】
2007289929.tif 000027
【図２３】
2007289929.tif 000028
【図２４】
2007289929.tif 000029
【図２５】
2007289929.tif 000030
【図２６】
2007289929.tif 000031
【図２７】
2007289929.tif 000032
【図２８】
2007289929.tif 000033
【図２９】
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