(57)【要約】【課題】酸素の使用効率の高いオゾン発生装置及びオゾン発生方法を提供する。【解決手段】実施形態のオゾン発生装置は、酸素供給部と、オゾン発生部と、オゾン反応部と、循環部と、を備える。酸素供給部は、酸素を供給する。オゾン発生部は、酸素からオゾンを発生させる。オゾン反応部は、オゾンと被処理水とを反応させて、未反応のオゾンを抽出する。循環部は、オゾン反応部が抽出したオゾンを分解することによって生成した酸素を含む循環用気体をオゾン発生部へ供給する。【選択図】図１
2017160093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素を供給する酸素供給部と、
前記酸素からオゾンを発生させるオゾン発生部と、
前記オゾンと被処理水とを反応させるとともに、未反応の前記オゾンを抽出するオゾン反応部と、
前記オゾン反応部が抽出した前記オゾンを分解することによって生成した酸素を含む循環用気体を前記オゾン発生部へ供給する循環部と、
を備えるオゾン発生装置。
【請求項２】
前記循環部は、前記オゾン発生部へ供給するための前記酸素を前記循環用気体から分離する分離部を有する
請求項１に記載のオゾン発生装置。
【請求項３】
前記分離部は、前記オゾン発生部へ供給するための窒素を前記循環用気体から分離する機能を備える
請求項２に記載のオゾン発生装置。
【請求項４】
酸素を供給する酸素供給段階と、
オゾン発生部によって前記酸素からオゾンを発生させるオゾン発生段階と、
前記オゾンと被処理水とを反応させるとともに、未反応の前記オゾンを抽出するオゾン反応段階と、
抽出された未反応の前記オゾンを分解することによって生成した酸素を再び前記オゾン発生部に供給してオゾンを発生させる段階と、
を備えるオゾン発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、オゾン発生装置及びオゾン発生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水等の排水中の有機物を酸化力によって分解するオゾンを発生させるオゾン発生装置が知られている。このようなオゾン発生装置は、高濃度の酸素ガスからオゾンを生成する。有機物の分解に使用されなかった未反応のオゾンは、酸素に分解した後環境に排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２４７１０２号公報
【特許文献２】特開２００１−２１９１８５号公報
【特許文献３】特開２００２−２４９３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、有機物の分解に供されなかった未反応のオゾンを酸素として排出してしまうプロセスでは、酸素の使用効率が低いといった課題がある。
【０００５】
実施形態は、上記に鑑みてなされたものであって、酸素の使用効率の高いオゾン発生装置及びオゾン発生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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、実施形態のオゾン発生装置は、酸素供給部と、オゾン発生部と、オゾン反応部と、循環部と、を備える。酸素供給部は、酸素を供給する。オゾン発生部は、供給された酸素からオゾンを発生させる。オゾン反応部は、発生したオゾンと被処理水とを反応させるとともに、未反応のオゾンを抽出する。循環部は、オゾン反応部が抽出した未反応のオゾンを分解することによって生成した酸素を含む循環用気体を、再びオゾン発生部へ供給する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１実施形態にかかるオゾン発生装置の全体構成図である。
【図２】図２は、第２実施形態にかかるオゾン発生装置の全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下の例示的な実施形態や変形例には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、同様の構成要素には共通の符号が付されるとともに、重複する説明が部分的に省略される。実施形態や変形例に含まれる部分は、他の実施形態や変形例の対応する部分と置き換えて構成されることができる。また、実施形態や変形例に含まれる部分の構成や位置等は、特に言及しない限りは、他の実施形態や変形例と同様である。
【０００９】
実施形態のオゾン発生装置は、未反応のオゾンを酸素に分解した上で、再びオゾンの生成に供することにより、酸素の使用効率を高める。
【００１０】
以下に、実施形態にかかるオゾン発生装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態にかかるオゾン発生装置１０の全体構成図である。以下の説明において、気体の流れに沿って上流および下流を定義する。
【００１２】
オゾン発生装置１０は、処理対象である上水、下水、し尿、及び、工業排水等の被処理水に含まれる有機物を高濃度オゾンで分解処理する装置である。図１に示すように、オゾン発生装置１０は、気体圧縮機１２と、酸素供給部である酸素発生装置１４と、オゾン発生部であるオゾン発生器１６と、オゾン反応部であるオゾン反応槽１８と、排オゾン処理装置２０と、回収用気体圧縮機２２と、除湿ユニット２４と、分離部の一例である気体分離膜装置２６とを備える。排オゾン処理装置２０、回収用気体圧縮機２２、除湿ユニット２４、及び、気体分離膜装置２６は、循環部を構成する。
【００１３】
気体圧縮機１２は、ブロワやコンプレッサ等によって、空気あるいは酸素ガス（酸素）を原料とする原料ガスを大気圧以上の圧力に圧縮して、酸素発生装置１４へ供給する。
【００１４】
酸素発生装置１４は、気体圧縮機１２によって圧縮された原料ガスから、ＰＳＡ（Pressure  Swing  Adsorption）法等により高濃度（例えば、９０％）の酸素ガスを発生させる。酸素発生装置１４は、酸素ガスをオゾン発生器１６へ供給する。
【００１５】
オゾン発生器１６は、酸素発生装置１４から供給された酸素ガスから、オゾンを発生させる。例えば、オゾン発生器１６は、酸素ガスに放電することによりオゾンを発生させるオゾナイザーである。オゾン発生器１６は、発生させたオゾン及び酸素ガスをオゾン反応槽１８へ供給する。
【００１６】
オゾン反応槽１８は、密閉構造に構成されている。オゾン反応槽１８には、外部から有機物を含む被処理水が供給され、オゾン発生器１６から供給されたオゾンと反応させる。具体的には、オゾン反応槽１８は、オゾンを被処理水に溶解させて、オゾンと被処理水に含まれる有機物とを反応させる。これにより、被処理水中の有機物は、オゾンによって酸化されて、分解される。オゾン反応槽１８は、有機物が分解された被処理水を処理水として排出する。さらに、オゾン反応槽１８は、被処理水に溶けることなく被処理水と反応せずに残った未反応の気体のオゾンを抽出し、密閉空間から大気に排気することなく排オゾン処理装置２０に供給する。
【００１７】
排オゾン処理装置２０は、被処理水に溶けず、オゾン反応槽１８が抽出した気体のオゾンを分解して酸素ガスを生成する。排オゾン処理装置２０によるオゾンの分解方法としては、加熱によりオゾンを酸素に分解する方法、オゾンを活性炭に接触させて酸素に分解する方法、二酸化マンガンまたは酸化ニッケル等を含む触媒によってオゾンを酸素に分解する方法などを採用することができる。排オゾン処理装置２０は、分解した酸素ガスを含む気体を循環用気体として回収用気体圧縮機２２に供給する。
【００１８】
回収用気体圧縮機２２は、分解された酸素ガスを含む循環用気体を、大気圧以上の圧力に圧縮する。回収用気体圧縮機２２は、圧縮した循環用気体を、除湿ユニット２４に供給する。
【００１９】
除湿ユニット２４は、酸素ガスを含む循環用気体から水分を除去する。例えば、除湿ユニット２４は、酸素ガスの透過性が高い材料からなる分離膜を有する除湿装置または吸着剤である。分離膜は、酸素ガスの透過性が特に高いシリコーンゴム中空糸膜、または、ポリイミド中空糸膜等を含む材料によって構成することが好ましい。除湿ユニット２４は、除湿した酸素ガスを含む乾燥した循環用気体を、気体分離膜装置２６に供給する。
【００２０】
気体分離膜装置２６は、乾燥した循環用気体中に含まれる酸素ガスと他の気体（例えば、窒素ガス及びアルゴンガス）とを分離する。例えば、中空糸状の膜を束ねた高分子膜に対する気体中の複数の成分の透過速度の差（例えば、選択透過性）を利用した膜分離法、具体的には、高分子膜の透過速度の速い酸素ガスと、透過速度の遅い窒素ガス及びアルゴンガスとを、高分子膜によって循環用気体から分離する方法などを採用することができる。そして、先に透過した酸素ガスを、経路３０を介して、再びオゾン発生器１６に供給する。このように、排オゾン処理装置２０、回収用気体圧縮機２２、除湿ユニット２４、及び、気体分離膜装置２６から構成される循環部を利用して、オゾンから分解した酸素ガスを循環させることができる。
【００２１】
上述したように、オゾン発生装置１０では、オゾン反応槽１８で被処理水に溶解せずに回収されたオゾンを分解し、再生された酸素ガスを再びオゾン発生器１６に供給している。これにより、オゾン発生器１６は、酸素発生装置１４から供給された酸素ガスのみならず、気体分離膜装置２６から供給された酸素ガスを原料ガスとして再利用して、オゾンを発生させることができる。したがって、オゾン発生装置１０を用いることで酸素の使用効率を向上させることができる。
【００２２】
また、仮に酸素発生装置１４の吸着剤が劣化し、酸素発生装置１４からオゾン発生器１６への酸素ガスの供給量が低下した場合でも、排オゾン処理装置２０がオゾンを分解して生成した酸素をオゾン発生器１６に供給できる。したがって、排オゾン処理装置２０が酸素発生装置１４のバックアップとして機能することにもなり、オゾン発生装置１０によるオゾンの発生量を安定化させることができる。
【００２３】
＜第２実施形態＞
図２は、第２実施形態にかかるオゾン発生装置１１０の全体構成図である。
【００２４】
図２に示すように、第２実施形態によるオゾン発生装置１１０では、気体分離膜装置１２６が、循環用気体から酸素ガスと窒素ガス（窒素）とを別々に分離して、酸素ガス及び窒素ガスをそれぞれオゾン発生器１６に供給する。例えば、気体分離膜装置１２６は、経路１３０を介して酸素ガスをオゾン発生器１６に供給するとともに、酸素ガスから分離した窒素ガスを、経路１３２を介してオゾン発生器１６に供給する。これにより、オゾン発生器１６は、気体分離膜装置１２６から供給された窒素ガスを添加ガスとして利用することによって、酸素ガスからオゾンを生成させるための放電状態を安定化させることができる。尚、気体分離膜装置１２６からオゾン発生器１６へのガス供給手順として、まず酸素ガスをオゾン発生器１６に供給し、その後に窒素ガスをオゾン発生器１６に供給することも可能である。この場合、経路１３０，１３２のいずれか一方を省略し、１本の経路のみで酸素ガス及び窒素ガスをオゾン発生器１６に供給できる。
【００２５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２６】
１０、１１０…オゾン発生装置、１２…気体圧縮機、１４…酸素発生装置（酸素供給部）、１６…オゾン発生器、１８…オゾン反応槽（オゾン反応部）、２０…排オゾン処理装置、２２…回収用気体圧縮機、２４…除湿ユニット、２６、１２６…気体分離膜装置
【図１】
2017160093.tif 000003
【図２】
2017160093.tif 000004