(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾン発生装置と逆止弁を配設したオゾンガス供給ラインとからなるオゾン供給部と、被処理水供給ポンプ後段に設けた被処理水通水ラインと前記オゾンガス供給ラインに接続されたエゼクタとオゾンガスを混合し攪拌するスタティックミキサとからなるオゾン溶解部と、オゾン反応塔と、被処理水に未溶解の余剰オゾンを分解して無害化する排オゾン分解部から構成されるオゾン水処理装置において、
前記オゾン溶解部は、前記被処理水通水ラインを分岐した通水分岐ラインと、前記オゾン反応塔あるいはその後段から分岐した処理水返送ラインと、前記通水分岐ラインと前記処理水返送ラインとの合流点に設けた通水切換弁と、前記通水切換弁の後段から前記被処理水通水ラインに水を送るラインと、前記通水切換弁の後段に順次配置した加圧ポンプと差圧を調整する圧力調整手段と前記エゼクタと前記エゼクタ前後の差圧を検出する圧力検出手段とからなり、前記被処理水の流量に応じて前記通水切換弁を動作することを特徴とするオゾン水処理装置。
【請求項２】
前記圧力調整手段は、前記エゼクタの前段またはエゼクタと並列に配設した配管に設けた開度調整弁、または前記加圧ポンプの出力周波数を調整するインバータであることを特徴とする請求項１記載のオゾン水処理装置。
【請求項３】
前記スタティックミキサは、前記被処理水とオゾンの混合流体を一旦２方向以上に分岐し、その後対向させて衝突かつ合流させる構造、または配管内にインペラを設け強制回転させる構造であることを特徴とする請求項１または２記載のオゾン水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上下水道や、雨水、し尿、産業排水等を被処理水とし、オゾンにより殺菌、脱臭、脱色、有機物の分解等の処理を行うための高い性能を保持するとともに、狭小スペースにも設置が可能なコンパクトなオゾン水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、原水の水質悪化や用水のリサイクルが行われる中、オゾンを利用して水を浄化する処理方式が定着しつつある。
オゾン発生装置により生成されるオゾンはそれ自身がもつ強力な酸化力で水中に溶解している溶存性の有害物質を酸化除去する作用があり、上下水のみならず雨水、し尿、産業排水やプール水等各種用水の処理に利用されている。
オゾン処理は、一般にオゾンを含んだ気泡をエゼクタやディフューザにより被処理水中に溶け込ませ、一定時間滞留することにより溶存オゾンで被処理水中の除去対象物質と酸化反応を生じさせて被処理水の殺菌・脱臭・脱色、有機物の分解等の処理を行うものである。
このような従来のオゾン水処理装置の一例を図４に示す（例えば、特許文献１参照）。
図において、１は被処理水供給ポンプ、２は被処理水、３はエゼクタ、４はオゾン発生装置、５はオゾンガス供給ライン、６はスタティックミキサ、７はオゾン反応塔、８はオゾン処理水送水ライン、９は排オゾン分解部、１０は逆止弁である。
オゾン供給部１１は、オゾン発生装置４とオゾンガス供給ライン５、および逆止弁１０等で構成され、オゾン溶解部１２はエゼクタ３とスタティックミキサ６等で構成されている。オゾン発生装置４は、酸素を原料とする場合、一般には空気圧縮機、ＰＳＡ式酸素生成機、オゾン発生機等から構成される。排オゾン分解部９は、排オゾンガス中に含まれるミストや泡を除去するミストセパレータや排オゾン分解装置から構成され、触媒や活性炭を利用した方式や高温加熱方式等がある。
つぎに、このオゾン水処理装置の動作について述べる。
被処理水供給ポンプ１により被処理水２がエゼクタ３に圧送され、エゼクタ３内部のオリフィスを通過するときに生じる動圧差により、オゾンガスの導入部分は負圧となる。このとき、オゾン発生装置４で生成されたオゾンガスがオゾンガス供給ライン５を経てエゼクタ３内部に導入され被処理水２と混合される。このときオゾンが被処理水中に吸収され、さらにスタティックミキサ６により攪拌・混合される。その後、オゾン反応塔７に導入されて一定時間オゾンと接触反応することにより、被処理水の殺菌、脱臭、脱色、有機物の分解処理が行われ、オゾン処理水送水ライン８を経て後段に送られる。
被処理水中に未溶解のオゾンは被処理水と分離され、排オゾン分解部９で無害化されて大気中に放出される。
なお、オゾンガス供給ラインに配設してある逆止弁１０は、運転停止時やエゼクタのオリフィス部分における動圧差の不足により、オゾンガスの導入部分が負圧にならないときに、被処理水の逆流によるオゾン発生装置への浸水を防止している。
【特許文献１】特開平１１−３１９８５９号公報（第２頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来のオゾン水処理装置において、オゾン溶解部には下記の問題がある。
オゾン溶解性能は通水時のエゼクタ内部のオリフィス部分における動圧差の影響をうける。そのため、被処理水の流量の変動により動圧差が変動し、流量が過少となる場合は溶解性能が低下する。一方、流量が過大となる場合はオリフィス通過時の圧力損失が増大し、被処理水供給ポンプのエネルギー効率が低下する。
また、被処理水の通水量がエゼクタの性能に応じた通水量未満である場合、エゼクタの溶解性能は著しく低下するため、エゼクタの規定水量未満では安定した処理効率を得ることが困難であった。
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、小型で、被処理水の逆流がなく信頼性の高い、かつオゾンの溶解性能や反応効率が高く、ポンプ設備のエネルギー効率のよいオゾン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】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
（１）請求項１に記載のオゾン水処理装置は、オゾン発生装置と逆止弁を配設したオゾンガス供給ラインとからなるオゾン供給部と、被処理水供給ポンプ後段に設けた被処理水通水ラインと前記オゾンガス供給ラインに接続されたエゼクタとオゾンガスを混合し攪拌するスタティックミキサとからなるオゾン溶解部と、オゾン反応塔と、被処理水に未溶解の余剰オゾンを分解して無害化する排オゾン分解部から構成されるオゾン水処理装置において、前記オゾン溶解部は、前記被処理水通水ラインを分岐した通水分岐ラインと、前記オゾン反応塔あるいはその後段から分岐した処理水返送ラインと、前記通水分岐ラインと前記処理水返送ラインとの合流点に設けた通水切換弁と、前記通水切換弁の後段から前記被処理水通水ラインに水を送るラインと、前記通水切換弁の後段に順次配置した加圧ポンプと差圧を調整する圧力調整手段と前記エゼクタと前記エゼクタ前後の差圧を検出する圧力検出手段とからなり、前記被処理水の流量に応じて前記通水切換弁を動作させるものである。
本構成によれば、被処理水の流量が変動しても、エゼクタに通水される通水量は一定に維持することができるとともに、任意の動圧差に設定した通水が可能で高いオゾンの溶解性能が得られる。さらには、被処理水の流量がエゼクタの性能に応じた水量未満である場合においても、通水切換弁を動作して処理水返送ラインから処理水を導入することにより、エゼクタに通水される通水量を一定に維持することができる。すなわち、被処理水の変動によらず高いオゾン溶解性能を安定して維持することが可能となる。
（２）請求項２に記載のオゾン処理装置は、前記圧力調整手段を、前記エゼクタの前段またはエゼクタと並列に配設した配管に設けた開度調整弁、または前記加圧ポンプの出力周波数を調整するインバータとしたものである。
本構成によれば、エゼクタを通過する被処理水の通水量およびエゼクタ内部のオリフィス通過時の動圧差を任意に設定した通水が可能となる。すなわち、高いオゾン溶解性能を安定して維持することができる。
（３）請求項３に記載のオゾン処理装置は、前記スタティックミキサを、前記被処理水とオゾンの混合流体を一旦２方向以上に分岐し、その後対向させて衝突かつ合流させる構造、または配管内にインペラを設け強制回転させる構造としたものである。
本構成によれば、分岐ラインでオゾンと混合された被処理水が、オゾンが未溶解の被処理水と再混合される際にも、オゾンが効率よく被処理水中に吸収される。その結果、オゾン処理効率が向上する。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のオゾン水処理装置は、つぎの効果がある。
（１）オゾン溶解部は、エゼクタの前後に圧力検出手段を設け、エゼクタ前後の差圧を調整可能な圧力調整手段を設け、合流部の後段に被処理水とオゾンガスの混合・攪拌手段を設けたので、被処理水の流量が変動しても、エゼクタに通水される通水量は一定に維持することができるとともに、任意の動圧差に設定した通水が可能となる。また、被処理水の流量に応じて通水切換弁を動作することにより、被処理水の流量がエゼクタの性能に応じた水量未満となる場合においても、エゼクタに通水される通水量を一定に保ち、高いオゾン溶解性能を安定して維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００７】
本発明の実施例１を図１に示す。図１は、本発明のオゾン水処理装置を示す全体構成図である。同じ部品には同じ符号を付している。本実施例のオゾン水処理装置は、オゾン供給部１１と、オゾン溶解部１２と、オゾン反応塔７と、排オゾン分解部９で構成されている。図において、１３はバイパスライン、１４はガス切換弁、１５は排水手段、１６は被処理水通水ライン、１７は通水分岐ライン、１８は処理水返送ライン、１９は通水切換弁、２０は加圧ポンプ、２１は圧力調整手段、２２は圧力検出手段、２３は混合・攪拌手段、２４は内管である。
オゾン供給部１１は、オゾン発生装置４とエゼクタ３を接続するオゾンガス供給ライン５の最高部をオゾン反応塔内の満水時の水位レベルよりも高位置に配置している。また、オゾンガス供給ライン５とその中途部から分岐して排オゾン分解部９と接続するバイパスライン１３の分岐部にガス切換弁１４を設置する。このガス切換弁１４はオゾン処理運転時にエゼクタ間を開通して排オゾン分解部間を閉塞し、運転停止時はエゼクタ間を閉塞して排オゾン分解部間を開通する動作を行う。さらに、オゾン発生装置後段のオゾンガス供給ラインの中途部に排水手段１５を設けている。
【０００８】
オゾン溶解部１２は、被処理水２が供給される被処理水通水ライン１６を分岐し、通水分岐ライン１７を設ける。また、オゾン反応塔の後段から分岐した処理水返送ライン１８を設け、その合流点に通水切換弁１９を設置する。通水切換弁１９と被処理水通水ライン１６をつなぎ、通水切換弁１９から被処理水通水ライン１６へ向けて水を送るラインを設ける。そして通水切換弁１９の後段に加圧ポンプ２０、開度の調整が可能な弁等による圧力調整手段２１、エゼクタ３を配設する。また、エゼクタ３の前後にはエゼクタ前後の差圧を検出するための圧力検出手段２２を設置している。その後段は被処理水通水ライン１６と再度合流しており、その合流部または合流部の後段に混合・攪拌手段２３を配設している。
つぎに、動作について説明する。
被処理水の流量がエゼクタの性能を充たす規定水量以上である場合、被処理水の一部は通水分岐ラインを経て加圧ポンプ２０で圧送されエゼクタ３に導入される。このとき、エゼクタ３を通過する際の動圧差を圧力検出手段２２で監視し、圧力調整手段２１により、０．０５〜０．１５ＭＰａの最適な差圧に設定する。このときの圧力調整手段は、エゼクタの前段またはエゼクタと並列にバイパスを設け、その中途部に弁を設置して開度を調整する方法や、加圧ポンプ２０の出力周波数をインバータで調整するといった方法がある。
エゼクタによってオゾンガスと混合された被処理水は、被処理水通水ライン１６と再度合流する。このとき、合流部または合流部の後段に設置した混合・攪拌手段２３により、本流の被処理水とさらに強く混合・攪拌され、オゾンが被処理水中に高い効率で吸収される。このような混合・攪拌手段は、被処理水とオゾンによる混合流体を一旦２方向以上に分岐して対向から衝突速度を速めて衝突させるような方法や、インペラを配管の内部にて高速で回転させて強制的に気液をせん断する方法や、スタティックミキサ等の方法がある。
また、被処理水の流量がエゼクタの性能を充たせない規定水量未満である場合は、通水切換弁１９を動作させて、処理水返送ライン１８を開通し、通水分岐ライン１７を閉塞する。これにより、オゾン反応塔内の処理水の一部がエゼクタの設定水量分だけ処理水返送ラインを経てエゼクタに導入され、オゾンガスとの混合が行われる。
本実施例によれば、次の効果が得られる。
オゾン溶解部は、加圧ポンプ、圧力調整手段、エゼクタを配置し、エゼクタの前後に圧力検出手段を配設するとともに、被処理水通水ラインとの合流部または後段に混合攪拌手段を設置するので、被処理水の流量が変動しても、エゼクタに通水される通水量は一定に維持することができるとともに、任意の動圧差に設定した通水が可能であり、高いオゾン溶解性能を安定して維持することができる。さらには、通水分岐ラインと処理水返送ラインを設け、その合流点に通水切換弁を設置したので、被処理水の流量がエゼクタの性能に応じた水量未満となる場合においても、通水切換弁を動作して処理水返送ラインから処理水を導入することにより、エゼクタに通水される通水量を一定に維持することができる。すなわち、被処理水の変動によらず高いオゾン溶解性能を安定して維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１〜３を示すオゾン水処理装置の概略図
【図２】従来のオゾン水処理装置を示す概略図
【符号の説明】
【００１０】
１  被処理水供給ポンプ
２  被処理水
３  エゼクタ
４  オゾン発生装置
５  オゾンガス供給ライン
６  スタティックミキサ
７  オゾン反応塔
８  オゾン処理水送水ライン
９  排オゾン分解部
１０  逆止弁
１１  オゾン供給部
１２  オゾン溶解部
１３  バイパスライン
１４  ガス切換弁
１５  排水手段
１６  被処理水通水ライン
１７  通水分岐ライン
１８  処理水返送ライン
１９  通水切換弁
２０  加圧ポンプ
２１  圧力調整手段
２２  圧力検出手段
２３  混合・攪拌手段
２４  内管
【図１】
0004003231.tif 000002
【図２】
0004003231.tif 000003