(57)【要約】【課題】構成が簡易で安価であり、オゾン溶解特性に優れ、また流量の調整も行うことができるオゾン溶解装置を提供する。【解決手段】オゾン溶解装置は、液体を供給するポンプ１、オゾン含有ガスを供給するためのオゾン発生機２、オゾン含有ガスを吸引させるための第１の流量調整バルブ３を有し、さらに気液混相流体中の気体を細かい気泡に分散させるための第２の流量調整バルブ４が設置されている。【選択図】図１
2013208555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管と、該配管の途中に設けられた流量調整バルブと、該流量調整バルブ内の流量調整用可動仕切り部の直後にオゾン含有ガスを供給する手段とを備えてなるオゾン溶解装置。
【請求項２】
請求項１において、前記配管の前記流量調整バルブよりも下流側に第２の流量調整バルブが設置されていることを特徴とするオゾン溶解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水などの液体にオゾンを溶解させるためのオゾン溶解装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オゾンガスを水へ溶解させるオゾン溶解装置として、特許文献１にはエゼクターを用いて吸引させたオゾンガスを被処理水とともに処理槽内で滞留させ有機物を分解するものが記載されている。オゾンガスの微細気泡を処理槽内で長く滞留させるためにエゼクタ−出口部分を処理槽内の下部へ向ける。
【０００３】
特許文献２には、被処理水が流れる主配管から一部を分岐し、その分岐配管中に設置した渦流ポンプを利用してオゾンガスを溶解させた後、主配管と合流させるオゾン溶解装置が記載されている。
【０００４】
特許文献３には、被処理物を含む液体とオゾンガスを混合した気液混相流体をスタティックミキサーが設置された配管へ通水し、オゾンガスを小さい気泡とすることにより、オゾンガスの溶解を促進させるオゾン溶解装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−９４０７６
【特許文献２】特開平９−３８６７１
【特許文献３】特開平７−２９９４７６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来のオゾン溶解装置には以下のような問題点があった。
【０００７】
エゼクターは高価なうえ、形状が複雑で製作に多大な労力を要する。また、エゼクターの性能に大きい影響を及ぼすノズル径は、一度製作してしまうと変更できず、液体、気体の流量が変動した場合、安定した性能が得られない。
【０００８】
渦流ポンプは、ガス溶解速度は非常に大きいが、高価なうえ、キャビテーションの問題があり気体と液体の容積比（Ｇ／Ｌ）を約０．１０以上にはできない。
【０００９】
スタティックミキサーは高価なうえ、形状が複雑で製作に多大な労力を要する。また、気液混相流体を通した場合、圧力損失が低いため気体を細かい気泡に分散させるためにはスタティックミキサーを複数つなげる必要があり、経済性が悪い。
【００１０】
本発明は上記従来の問題点を解消し、構成が簡易で安価であり、オゾン溶解特性に優れ、また流量の調整も行うことができるオゾン溶解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】
【００１１】
本発明のオゾン溶解装置は、配管と、該配管の途中に設けられた流量調整バルブと、該流量調整バルブ内の流量調整用可動仕切り部の直後にオゾン含有ガスを供給する手段とを備えてなるものである。この流量調整バルブの下流側に第２の流量調整バルブを設けてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
流量調整バルブの可動仕切り部を液体が通過すると、高速流により周囲に負圧が生じ、ガスが吸引される。その後圧力が上昇するため、ガスが圧縮され気泡が細かく分散される。また、気液混相流体を流量調整バルブへ通水したときには、剪断力が作用してガスが微細化する。このような微細な気泡中のオゾンガスは液体に効率よく溶解する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態に係るオゾン溶解装置の構成図である。
【図２】別の実施の形態に係るオゾン溶解装置の構成図である。
【図３】本発明のオゾン溶解装置の作用効果の説明図である。
【図４】比較例の構成図である。
【図５】比較例の構成図である。
【図６】比較例の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図１，２を参照して実施の形態について説明する。このオゾン溶解装置は、水を供給するポンプ１、オゾン含有ガス（以下、オゾンガスということがある。）を供給するためのオゾン発生機２、オゾンガスを吸引するための第１の流量調整バルブ３を有し、さらに気液混相流体中のオゾンガスを細かく分散させるための第２の流量調整バルブ４が設置されている。
【００１５】
なお、液中にオゾン易分解性の有機物を含む、ｐＨが９以上であるようにオゾンの溶解が促進されるような処理条件の場合や、溶解させるオゾン量が少ない場合には、図２のように、第２の流量調整バルブ４を省略してもよい。
【００１６】
ポンプ１としては後段の流量調整バルブで生じる圧力損失以上の揚程があるものが用いられる。オゾン発生機２としては溶解させたいオゾンガス量を生成することのできる発生容量を持ったものが用いられる。流量調整バルブ３，４としては仕切り部の開度を調整できる可動仕切り部を備えたものが用いられ、ボールバルブ、ゲートバルブ、ニードルバルブ、バタフライバルブ等が使用できるが、開度調整の微調整が容易なニードルバルブが好ましい。
【００１７】
流量調整バルブの開度、すなわち流量調整バルブの圧力損失がオゾンガスの吸引圧力、生成するオゾンガスの気泡径、すなわちオゾンガスの溶解性能に大きく影響を及ぼす。また、液体に対する気体の容量（Ｇ／Ｌ）が小さい場合は微細気泡を生成するエネルギーが少なくて済むため必要な圧力損失は小さくて済むが、Ｇ／Ｌが大きいと必要となる圧力損失は大きくなる。具体的にはＧ／Ｌが０．０５以下であれば流量調整バルブの圧力損失を０．０５ＭＰａ以上、Ｇ／Ｌが０．１５以下であれば０．１５ＭＰａ以上、Ｇ／Ｌが０．３０以下であれば０．３０ＭＰａ以上となるように開度を調整するのが好ましい。
【００１８】
このように構成されたオゾン溶解装置においては、ポンプ１から供給された水が流量調整バルブ３の可動仕切り部を通過すると、高速流により周囲に負圧が生じ、オゾンガスが吸引される。その後圧力が上昇するため、オゾンガスが圧縮され気泡が細かく分散される。また、このオゾンガスが分散した気液混相流体を第２の流量調整バルブ４へ通水したときには、剪断力が作用してガスが微細化する。このような微細な気泡中のオゾンガスは水に効率よく溶解する。
【００１９】
本発明のオゾン溶解装置は、オゾン溶解水を製造する用途に好適であると共に、有機物含有排水をオゾン酸化処理する用途にも好適に用いられる。この場合、図１，２のように排水がポンプ１を介して流量調整バルブ３へ供給され、溶解したオゾンにより有機物が分解される。流量調整バルブからの水は処理水槽５に導入され、気液分離された処理水が得られる。未反応オゾンガスを含む排ガスは排ガス処理工程に送られる。
【実施例】
【００２０】
図１に示すオゾン溶解装置（実施例１）と、図４，５，６に示すオゾン溶解装置（比較例１，２，３）とを用い、非イオン界面活性剤の水溶液を通水し、オゾンを溶解させ、界面活性剤をオゾン酸化処理した。原水と処理水槽５に流入した処理水とについてＴＯＣ濃度を測定し、下記式に基づいてイオン化率％を求めた。また、供給オゾン含有ガス中のオゾン濃度と、処理水槽５から流出する排ガス中のオゾン濃度とを測定し、下記式に基づいてオゾン吸収率を測定した。  
イオン化率（％）＝(入口の非イオン性ＴＯＣ−出口の非イオン性ＴＯＣ)÷入口の非イオン性ＴＯＣ
オゾン吸収率（％）＝排オゾンガス濃度÷供給オゾンガス濃度
【００２１】
非イオン性界面活性剤ＰＣ−１０(ＡＤＥＫＡ社製)を２０ｍｇ−Ｃ／Ｌとなるように純水で希釈した水溶液を１０Ｌ／ｍｉｎで通水した。送水ポンプはＣＲＮ−１７(グルンドフォス製)を使用した。
【００２２】
オゾンガスはオゾン発生機ＧＲ−ＲＢ(住友精密工業社製)を用いて、濃度２００ｇ／Ｎｍ３、ガス流速２ＮＬ／ｍｉｎで注入した。(ノルマル換算のＧ／Ｌは０．２０)
処理水槽は１ｍ３の塩化ビニル製タンク(Φ１０００ｍｍ×１３００ｍｍＨ)を用いた。
【００２３】
［実施例１(図１)］
流量調整バルブ３，４としてニードルバルブＳＳ−２６ＶＳ８(Ｓｗａｇｅｌｏｋ社製)を用いた。配管は直径１／２インチの塩ビ配管を高さ方向５ｍ、横方向に０．２ｍとした。
【００２４】
［比較例１(図４)］
渦流ポンプとしてＳＵＳ製汎用渦流タービンポンプ１５ＮＰＤ０２(ニクニ社製)を用いた。渦流ポンプ後段の配管、処理水槽は実施例1と同じである。
【００２５】
［比較例２(図５)］
第１の流量調整バルブ３の代りにエゼクタを用い、第２の流量調整バルブ４を省略した。エゼクタとしてＷＡＴＥＲ  ＪＥＴ  ＭＩＸＥＲ(ノリタケ社製  口径１５Ａ)を用いた。エゼクター後段の配管は直径１／２インチの塩ビ配管を高さ方向５ｍ、横方向に０．２ｍとした。ポンプ１及び処理水槽５は実施例１と同じである。
【００２６】
［比較例３(図６)］
エゼクタの後段にスタティックミキサーＭＸ−８(ＯＨＲ研究所)を設置した。その他は比較例２と同じ構成とした。
【００２７】
＜試験結果＞
実施例１、比較例１〜３におけるオゾン吸収率と処理水イオン化率を表1に示す。
【００２８】
実施例１は高価なエゼクターやスタティックミキサーを別途設けることなく、オゾン吸収率とイオン化率を比較例２〜３と同等にできることが分かった。
【００２９】
なお、比較例１は渦流ポンプがキャビテーションを起こし、通水不可であった。
【００３０】
【表１】
2013208555.tif 000003
【００３１】
以上の実施例及び比較例から、本発明によると、エゼクター、スタティックミキサーなどの高価な溶解装置を用いずとも、安価・簡易な装置で従来技術と同等程度までオゾンガスを溶解、反応させることができることが認められた。また、渦流ポンプを用いたときに比べ、Ｇ／Ｌ＝０．１０以上でも運転可能となることが認められた。
【符号の説明】
【００３２】
１  ポンプ
２  オゾン発生機
３，４  流量調整バルブ
【図１】
2013208555.tif 000004
【図２】
2013208555.tif 000005
【図３】
2013208555.tif 000006
【図４】
2013208555.tif 000007
【図５】
2013208555.tif 000008
【図６】
2013208555.tif 000009