(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾンと紫外線を併用したオゾン／紫外線隔式循環装置において、
１つの反応槽の中心部に内筒管を設置して、前記反応槽を前記内筒管で仕切ることにより、前記内筒管の内部にオゾンが通過するオゾン溶解部と、前記内筒管の外側に紫外線ランプを設置した紫外線照射部とに分割し、
前記反応槽の底部の中央部にオゾンガス導入管を設置し、オゾンガスを前記内筒管の内部に吹き込み、オゾンガスの浮上力により、前記内筒管の内部から前記内筒管の外側へと槽内を循環する水流を発生させると共に、前記紫外線照射部の上部に前記紫外線ランプを配置し、下部に過酸化水素導入管の注入口を配置して該注入口から過酸化水素を添加することを特徴とするオゾン／紫外線隔式循環装置。
【請求項２】
オゾンと紫外線を併用したオゾン／紫外線隔式循環装置において、
１つの反応槽の中心部に内筒管を設置して、前記反応槽を前記内筒管で仕切ることにより、前記内筒管の外側にオゾンが通過するオゾン溶解部と、前記内筒管の内部に紫外線ランプを設置した紫外線照射部とに分割し、
前記反応槽にオゾンガス導入管を設置して、前記内筒管の外側からオゾンガスを吹き込み、オゾンガスの浮上力により、前記内筒管の外側から前記内筒管の内部へと槽内を循環する水流を発生させると共に、前記紫外線照射部の上部に前記紫外線ランプを配置し、下部に過酸化水素導入管の注入口を配置して該注入口から過酸化水素を添加することを特徴とするオゾン／紫外線隔式循環装置。
【請求項３】
前記内筒管に紫外線を透過させない材質を用いることを特徴とする請求項１又は２記載のオゾン／紫外線隔式循環装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オゾン／紫外線隔式循環装置に係わるもので、特に排水中の有機物、ダイオキシン等の微量化学物質を処理するオゾン／紫外線隔式循環装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
廃水中の有機物等の除去法の一つとして、紫外線とオゾンを併用した促進酸化法による処理が行われている。この方法では溶解したオゾンに紫外線を照射することにより、オゾンより酸化力の高いＯＨラジカルを生成させ、酸化、分解を行うものである。紫外線とオゾンによる廃水処理では、紫外線とオゾンを同一の反応槽に入れて処理を行う場合がある。従来このような廃水処理として特開平７─１０８２８５号に提案されているものがあった。これは、被処理水をｐＨ調整槽に導入して、攪拌装置で攪拌しながら酸またはアルカリを添加することで槽内の被処理水を調整し、被処理水をポンプによって処理槽に送り、処理槽では、被処理水を供給し、槽内の被処理水に、槽内に設置した紫外線ランプより紫外線を照射した状態でオゾンを槽内に注入して、被処理水をｐＨ調整槽に返送し、ｐＨ調整槽と処理槽との間を循環させるものである。
【０００３】
また、紫外線照射槽とオゾン溶解槽の２つの反応槽を用意し、循環ポンプ等の動力を用いて２槽内を循環させる方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、紫外線とオゾンを併用した促進酸化槽では、注入した気体のオゾンを効率よく溶解させ、その溶解したオゾンに紫外線を照射することが重要である。特開平７─１０８２８５号の場合、紫外線とオゾンを同一の反応槽に入れて処理を行うので、気体のオゾンが水に溶解する前に、紫外線により分解され、オゾンの無効消費が発生するという問題があった。
【０００５】
この問題を解決するために、紫外線照射槽とオゾン溶解槽の２つの反応槽を用意した場合、装置が２槽となり大型化し、さらに槽間の循環のため、ポンプ等の動力を必要とする問題があった。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、１つの反応槽の中心部に内筒管を設けオゾン溶解部と紫外線照射部を分割した。そして、オゾン溶解部にはオゾンガスを吹き込む構造とし、紫外線照射部には紫外線ランプを設置した。これによって、オゾン溶解部の内部ではオゾンガスが排水と接触し、溶解がおこると同時に、排水中のオゾンガスが浮上し、このオゾンガスの浮上力の作用により、オゾン溶解部から紫外線照射部へ槽内を循環する水流を生じさせることが可能である。更に、紫外線照射部に設置した紫外線ランプの紫外線は、紫外線を透過させない材質で形成した内筒管により遮光され、オゾン溶解部に照射されず、紫外線による気相オゾンの分解を防止した。これらのことから、オゾン溶液にすばやく紫外線照射することが可能であり、大幅な処理効率を向上させるオゾン／紫外線隔式循環装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、オゾンと紫外線を併用したオゾン／紫外線隔式循環装置において、１つの反応槽の中心部に内筒管を設置して、前記反応槽を前記内筒管で仕切ることにより、前記内筒管の内部にオゾンが通過するオゾン溶解部と、前記内筒管の外側に紫外線ランプを設置した紫外線照射部とに分割し、前記反応槽の底部の中央部にオゾンガス導入管を設置し、オゾンガスを前記内筒管の内部に吹き込み、オゾンガスの浮上力により、前記内筒管の内部から前記内筒管の外側へと槽内を循環する水流を発生させると共に、前記紫外線照射部の上部に前記紫外線ランプを配置し、下部に過酸化水素導入管の注入口を配置して該注入口から過酸化水素を添加することを特徴とする。
【０００７】
また、オゾンと紫外線を併用したオゾン／紫外線隔式循環装置において、１つの反応槽の中心部に内筒管を設置して、前記反応槽を前記内筒管で仕切ることにより、前記内筒管の外側にオゾンが通過するオゾン溶解部と、前記内筒管の内部に紫外線ランプを設置した紫外線照射部とに分割し、前記反応槽にオゾンガス導入管を設置して、前記内筒管の外側からオゾンガスを吹き込み、オゾンガスの浮上力により、前記内筒管の外側から前記内筒管の内部へと槽内を循環する水流を発生させると共に、前記紫外線照射部の上部に前記紫外線ランプを配置し、下部に過酸化水素導入管の注入口を配置して該注入口から過酸化水素を添加することを特徴とする。
【０００８】
更に、内筒管に紫外線を透過させない材質を用いることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、第１の実施の形態のオゾン／紫外線隔式循環装置の内部の斜視図を示し、図２は、第１の実施の形態のオゾン／紫外線隔式循環装置の断面図である。
１は上部が開放され、下部が閉鎖された底部２を有する反応槽である。該反応槽１に取り付けられた支持部材６に内筒管３を支持し、該内筒管３が反応槽１の中心部に設置されている。
【００１０】
１つの反応槽１を内筒管３で仕切ることにより、前記反応槽１を２分割すると共に、該内筒管３の外側に紫外線ランプ１１を設置した紫外線照射部１０と内筒管３の内部にオゾンが通過するオゾン溶解部９を有している。該内筒管３の上下部には上端が開放された開口部４とその下端が開放された開口部５が形成されている。
【００１１】
前記反応槽１の底部２の中央部にオゾンガス導入管７を設置し、該オゾンガス導入管７の先端を内筒管３の下端開口部５内へ挿入し、この先端にはオゾンガス注入口８が取り付けられている。
前記紫外線ランプ１１は反応槽１内の上方に取り付けられている支持板１２に設置されており、内筒管３の外側の周囲に間隙を設けて反応槽１の高さ方向に多数の紫外線ランプ１１が配置されている。前記支持板１２には廃オゾンガスを排出する排気部１３が設けられている。
【００１２】
前記内筒管３を紫外線を透過させない材質により形成し、紫外線ランプ１１により照射された紫外線が内筒管３内に透過しないよう遮光されると共に、内筒管３内のオゾン溶解部９には照射されないようにしてある。
また、反応槽１の周壁部に過酸化水素導入管１４を設置し、該過酸化水素導入管１４の先端を内筒管３の外側の紫外線照射部１０へ挿入し、この先端に過酸化水素注入口１５が取り付けられている。
【００１３】
この装置の作動を説明すると、先ず、紫外線ランプ１１を通電して点灯させ、紫外線を照射した状態において、排水が反応槽１内の水面（図１に示す）まで供給される。次に、反応槽１の底部２中央部に設置したオゾンガス導入管７のオゾンガス注入口８からオゾンガスが吹き込まれ、該オゾンガスが内筒管３内部のオゾン溶解部９へ導入される。これによって、内筒管３の内部では、オゾンガスが排水と接触し、溶解が起こる。これと同時に、排水中のオゾンガスが浮上し、このオゾンガスの浮上力の作用により、内筒管３の内部のオゾン溶解部９から外側の紫外線照射部１０へと槽内を循環する水流（図１の矢印方向）が発生し、槽内を排水が循環し、混合される。
【００１４】
前記内筒管２３が紫外線を透過させない材質により形成されているため、紫外線ランプ１１からの紫外線は内筒管２３により遮光され、オゾン溶解部９に照射されないので、紫外線による気相オゾンの分解を防止している。また、内筒管３の外側の周囲には多数の紫外線ランプ１１を設置することができるので、排水と紫外線の接触効率を高めると共に、照射効率を向上させることが可能である。
このことから、オゾン溶液に、すばやく紫外線照射することが可能であり、大幅に排水の処理効率を向上させる。
【００１５】
また、オゾン溶解部９では、気体のオゾンが排水中へと溶解し、溶存オゾンの一部は有機物との酸化反応を起こし、その一部は溶解したまま反応槽１内の紫外線照射部１０へと移り、紫外線ランプ１１より紫外線の照射を受ける。この結果、紫外線照射部１０では溶存オゾンと紫外線の併用によって以下のような反応でＯＨラジカルを生成し、排水中に含まれるダイオキシン等の有機物の酸化、分解除去を行う。
【００１６】
Ｏ3 ＋Ｈ2 Ｏ→Ｈ2 Ｏ2 ＋Ｏ2 
Ｈ2 Ｏ2 →２ＯＨ・
オゾンを消費した排水は、反応槽１内の紫外線照射部１０から再度内筒管３の内部のオゾン溶解部９に戻り、オゾンを溶解させ該紫外線照射部１０へと循環すると共に、効率よく酸化、分解を行う。このようにしてオゾンと紫外線とを併用して排水を処理した結果、排水中のダイオキシン等の有機物は確実に処理することが可能である。
【００１７】
更に、排水をオゾンの酸化力により処理すると同時に、紫外線照射部１０に過酸化水素導入管１４の過酸化水素注入口１５から過酸化水素を酸化剤として添加し、排水中のダイオキシン等の有機物の酸化効率を効果的に高めることが可能である。
次に、本発明に係る第２の実施の形態について、図３、４に基づいて説明する図３は、第２の実施の形態のオゾン／紫外線隔式循環装置の内部の斜視図を示し、図４は、第２の実施の形態のオゾン／紫外線隔式循環装置の断面図である。
【００１８】
２１は上部が開放され、下部が閉鎖された底部２２を有する反応槽２１である。内筒管２３が反応槽２１の中心部に配置され、該内筒管２３を反応槽２１に取り付けられた支持部材２６に支持すると共に、内筒管２３の下端が反応槽２１の底部に支持されている。該内筒管２３の上端には開口部２４を有し、該内筒管２３の下方に排水が流入する開口部２５が設けられている。また、内筒管２３は紫外線を透過させない材質により形成されている。
【００１９】
１つの反応槽２１を内筒管２３により仕切ることにより、内筒管２３の内部に紫外線ランプ３１を設置した紫外線照射部３０、および内筒管２３の外側にオゾンガスが通過するオゾン溶解部２９を有している。
反応槽２１の側壁にオゾンガス導入管２７を設置し、該オゾンガス導入管２７の先端が内筒管２３の外側のオゾン溶解部２９に挿入され、この先端にオゾンガス注入口２８が取り付けられている。また、過酸化水素導入管３４を反応槽２１の底部２２に設置し、酸化水素導入管３４の先端を内筒管２３内部の紫外線照射部３０へ挿入し、この先端には過酸化水素注入口３５が取り付けられている。
【００２０】
反応層２１の上部に取り付けられた支持板３２に複数の紫外線ランプ３１を設置し、これらの紫外線ランプ３１が内筒管２３の内部に配置されている。なお、３３は支持板３２に形成した廃オゾンを排出する排気部である。
先ず、内筒管２３の内部に設置した紫外線ランプ３１から紫外線が照射される。次に、オゾンガス導入管２７のオゾンガス注入口２８からオゾンガスが内筒管２３の外側のオゾン溶解部２９へ吹き込まれる。これによって導入されたオゾンガスが排水と接触し、溶解が起こると同時に、排水中のオゾンガスが浮上し、このオゾンガスの浮上力の作用により、内筒管２３外側のオゾン溶解部２１から内筒管３内部の紫外線照射部３０へと槽内を循環する水流（図３の矢印方向）が発生し、槽内を排水が循環し、混合される。
【００２１】
前記内筒管２３が紫外線を透過させない材質により形成されているため、紫外線ランプ３１からの紫外線は内筒管２３により遮光され、内筒管２３の外部のオゾン溶解部２９には照射されないので、紫外線による気相オゾンの分解を防止することができる。また、紫外線ランプ３１を内筒管２３の内部に設置したので、紫外線と排水との照射距離を短くすることができ、接触効率を高め、かつ照射効率を向上させることができる。そのため、オゾン溶液にすばやく紫外線照射することが可能であり、大幅に排水の処理効率を向上させることができる。
【００２２】
オゾン溶解部２９では、気体のオゾンが排水中へと溶解し、溶存オゾンの一部は有機物との酸化反応を起こし、その一部は溶解したまま紫外線照射部３０へと移る。紫外線照射部３０では、溶存オゾンにより以下のような反応でＯＨラジカルを生成し、ダイオキシン等の有機物の酸化、分解を行う。
Ｏ3 ＋Ｈ2 Ｏ→Ｈ2 Ｏ2 ＋Ｏ2 
Ｈ2 Ｏ2 →２ＯＨ・
オゾンを消費した排水は、反応槽２１内の紫外線照射部３０から再度オゾン溶解部２９に戻り、オゾンを溶解させ紫外線照射部３０へと循環し、効率よく排水中の有機物及びダイオキシン類等の微量化学汚染物質の酸化、分解を行う。
【００２３】
更に、排水をオゾンの酸化力により処理すると同時に、紫外線照射部３０に過酸化水素導入管３４の過酸化水素注入口３５から過酸化水素を酸化剤として添加し、排水中のダイオキシン等の有機物の酸化効率を効果的に高めることが可能である。
【００２４】
【実施例】
第１の実施の形態の実施例について以下に述べる。
本例は、オゾンと紫外線を併用したオゾン／紫外線隔式循環装置を用いて回分形式により、ダイオキシン分解実験を行った。廃水にはゴミ埋立地浸出水の最終処理水を用い、ダイオキシン類の基本骨格であるジベンゾフランを５０００ｐｇ／Ｌとなるよう添加し、供試排水とした。
【００２５】
処理条件としては、反応時間を１０分〜１２０分とし、オゾン注入率を２５mg／Ｌ〜３００mg／Ｌの条件で行い、紫外線照射量は紫外線ランプ出力で１５０Ｗとした。
その結果、ジベンゾフランは９０％以上除去することが可能であり、良好な処理水が得られた。
【００２６】
次に、第２の実施の形態の実施例について以下に述べる。
本例は、オゾンと紫外線を併用したオゾン／紫外線隔式循環装置を用いて回分形式により、ダイオキシンの分解実験を行った。廃水には、ゴミ埋立地浸出水の最終処理水を用い、ダイオキシン類を５〜５０ｐｇＴＥＱ／Ｌとなるよう添加し、供試排水とした。
【００２７】
処理条件としては、反応時間を１０分〜１２０分、オゾン注入率を２５mg／Ｌ〜３００mg／Ｌの条件で行い、紫外線照射量は０．４８〜５．７２Ｗｈ／Ｌの値とした。また、オゾン注入と同時に過酸化水素をオゾン注入の１０分の１となるよう添加した。
その結果、ダイオキシン類は９５％以上除去することが可能であり、良好な処理水が得られた。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、１つの反応槽の中心部に内筒管を設けてオゾンガス溶解部と紫外線照射部を分割し、オゾンガスをオゾンガス溶解部に吹き込み、オゾンガスの浮上力を利用して、槽内を循環する水流を発生させることが可能であるので、循環ポンプ等の駆動装置を省略することができる。このために装置自体の構造が簡単であると共に小型化することができる。また、紫外線を透過しない材質で形成した内筒管により、紫外線が内筒管により遮光され、オゾン溶解部には照射されないので、紫外線による気相オゾンの分解を防止することが可能である。更に、多数の紫外線ランプを内筒管の外側の周囲に設置することにより、排水と紫外線の接触効率を高めると共に、照射効率を向上させることが可能である。あるいは、内筒管の内部に紫外線ランプを設置することにより、紫外線と排水との照射距離を短くすることができるので、接触効率を高め、かつ照射効率を向上させることが可能である。これらのことから、オゾン溶解部に、すばやく紫外線照射することが可能であって、大幅に排水の処理効率を向上させる優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態のオゾン／紫外線隔式循環装置の構造を示す斜視図
【図２】第１の実施の形態のオゾン／紫外線隔式循環装置の断面図
【図３】第２の実施の形態のオゾン／紫外線隔式循環装置の内部構造を示す斜視図
【図４】第２の実施の形態のオゾン／紫外線隔式循環装置の断面図
【符号の説明】
１…反応槽  ２…底部  ３…内筒管  ４…上端開口部  ５…下端開口部  ６…支持部材  ７…オゾンガス導入管  ８…オゾンガス注入口  ９…オゾン溶解部  １０…紫外線照射部  １１…紫外線ランプ  １２…支持板  １３…排気部  １４…過酸化水素導入管  １５…過酸化水素注入口  ２１…反応槽  ２２…底部  ２３…内筒管  ２４…上端開口部  ２５…下端開口部  ２６…支持部材  ２７…オゾンガス導入管  ２８…オゾンガス注入口  ２９…オゾン溶解部  ３０…紫外線照射部  ３１…紫外線ランプ  ３２…支持板  ３３…排気部  ３４…過酸化水素導入管  ３５…過酸化水素注入口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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