(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理液とこの被処理液を処理するための気体とを効率よく接触させる気液接触反応装置であって、上部より被処理液を導入して下向きに流動させる反応槽と、下端部が閉じられ、反応槽内に被処理液の一定水深下から底部にわたり上下方向に配置された通気路をなす気体透過膜と、前記気体透過膜の上部に接続し、気体透過膜の内側に前記気体を適当圧で供給する給気手段とを備えて、気体透過膜の内側に供給された前記気体が気体透過膜を通じて被処理液中に流入し、その流入気体量が水頭に反比例して、気体透過膜の上部において多く、下部ほど少なくなるように構成したことを特徴とする気液接触反応装置。
【請求項２】
反応槽内に被処理液の一定水深下から底部にわたり、通気路をなす気体透過膜を上下方向に多段に配置し、各気体透過膜の上部に給気手段を接続して、各気体透過膜の内側に供給された気体が気体透過膜を通じて被処理液中に流入し、その流入気体量が水頭に反比例して、上部の気体透過膜において多く、下部の気体透過膜ほど少なくなるように構成したことを特徴とする請求項１記載の気液接触反応装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浄水、廃水等のオゾン処理や食品の消毒などを行うに際し、被処理液とこの被処理液を処理するための気体とを効率よく接触させるために用いられる気液接触反応装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、浄水、廃水等のオゾン処理や食品の消毒などにおいては、被処理液とこの被処理液を処理するための気体とを効率よく接触させるために、散気管式反応槽などが用いられている。
【０００３】
散気管式反応槽は、反応槽の内部に被処理液を上向流または下向流をなすように導入し、この被処理液に槽内の底部で散気管を通じてオゾンガスなどの気体を注入するように構成されている。しかるに、被処理液中に含まれる処理対象物は通常、分解速度の異なる種々の有機物の混合物なので、１度に多量の気体を注入するのではなく、多段に気体を分注するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような散気管式反応槽では、散気管の散気孔近傍が最も気体濃度が高く、散気孔から離れるにしたがって気体濃度が低下するので、散気孔から離れた領域は反応効率の悪い領域となってしまう。また、多段に気体を分注する方式では、反応効率は上昇するものの装置構成が複雑になり、そのため、イニシャルコストが高くなるだけでなく、メンテナンスも容易でなくなる。
【０００５】
本発明は上記問題を解決するもので、複雑な装置構成を要することなく、効率よく気体を注入できる気液接触反応装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明の気液接触反応装置は、被処理液とこの被処理液を処理するための気体とを効率よく接触させる気液接触反応装置であって、上部より被処理液を導入して下向きに流動させる反応槽と、下端部が閉じられ、反応槽内に被処理液の一定水深下から底部にわたり上下方向に配置された通気路をなす気体透過膜と、前記気体透過膜の上部に接続し、気体透過膜の内側に前記気体を適当圧で供給する給気手段とを備えて、気体透過膜の内側に供給された前記気体が気体透過膜を通じて被処理液中に流入し、その流入気体量が水頭に反比例して、気体透過膜の上部において多く、下部ほど少なくなるように構成したものである。
【０００７】
また本発明の気液接触反応装置は、反応槽内に被処理液の一定水深下から底部にわたり、通気路をなす気体透過膜を上下方向に多段に配置し、各気体透過膜の上部に給気手段を接続して、各気体透過膜の内側に供給された気体が気体透過膜を通じて被処理液中に流入し、その流入気体量が水頭に反比例して、上部の気体透過膜において多く、下部の気体透過膜ほど少なくなるように構成したものである。
【０００８】
上記において、気体透過膜とは、気体のみ通過させて液体を通過させない多孔質の膜をいい、たとえばガラス粉を半融させて作製した多孔質ガラス膜がある。上記した構成によれば、反応槽の内部において、被処理液は下向きに流動し、この被処理液を処理するための気体は気体透過膜全体から被処理液中に、水深に反比例した量、すなわち気体透過膜の上部ほど多い量で流入する。これにより、被処理液中に含まれる処理対象物は、反応槽への流入時に気体透過膜の上部近傍で多量の気体と接触して大部分処理され、被処理液の下降につれて気体との接触は少なくなるものの、被処理液中に残存する処理対象物の量も少ないので、反応槽から流出するまでに良好に処理される。
【０００９】
また、上下方向に多段に配置した気体透過膜によって、被処理液の一定水深下から底部にわたり上下方向に配置された単一の気体透過膜と同様の構成がなされるので、被処理液中に含まれる処理対象物は、反応槽への流入時に上部気体透過膜の近傍で多量の気体と接触して大部分処理され、残存する処理対象物も反応槽から流出するまでに良好に処理される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１において、１は、浄水、廃水等のオゾン処理や食品の消毒などにおいて、被処理液とこの被処理液を処理するための気体とを効率よく接触させるために用いられる気液接触反応装置である。
【００１１】
気液接触反応装置１は、内部に適当水深の被処理液２が導入される反応槽３と、反応槽３内に被処理液２の一定水深下から底部にわたり上下方向に配置された管状の気体透過膜４と、この気体透過膜４の上部に接続して、気体透過膜４の内側に被処理液２を処理するためのオゾンガスなどの反応ガス５を適当圧で供給するガス供給管６などの給気手段とを備えている。
【００１２】
反応槽２は、上部に被処理液流入口７を有し、底部に処理液流出口８を有していて、被処理液流入口７より導入した被処理液２を下向きに流動させるようになっている。
【００１３】
気体透過膜４は、気体のみ通過させて液体を通過させない多孔質の膜であり、下端部が閉じられていて、ガス供給管６を通じて供給された反応ガス５がこの気体透過膜４の全体を通じて被処理液２中に流入するようになっている。この気体透過膜４は、予め適当な細孔分布のものを選択するとともに、供給するガス圧を適当圧に調整することにより、図２のグラフに示したように、気体透過膜の上部において供給ガス量が多く、下端部近傍において供給ガス量がごく少なくなるように構成されている。
【００１４】
４ａは気体透過膜４を上下方向に支持するホルダーであり、１０は過剰の反応ガス５や反応槽２内で生じた分解ガスを処理系へと導く排気口である。
上記構成における作用を説明する。
【００１５】
被処理液流入口７より反応槽３の内部に被処理液２を導入するとともに、ガス供給管６を通じて気体透過膜４の内側に反応ガス５を適当圧で供給すると、反応槽３内の被処理液２は矢印で示したように下向きに流動し、この被処理液２中に、気体透過膜４の上部において多量の反応ガス５が流入し、下端部近傍において少量の反応ガス５が流入する。
【００１６】
これにより、被処理液２中に含まれる有機物などの処理対象物は、気体透過膜４の上部近傍で多量の反応ガス５と接触して大部分分解され、被処理液２の下降につれて反応ガス５との接触は少なくなるものの、被処理液２中に残存する処理対象物の量も少なくなるので、残存する処理対象物も反応ガス５によって良好に分解される。そして、処理対象物をほとんど含まない処理水９が処理液流出口８から流出する。
【００１７】
このように、多量の処理対象物が含まれていて反応ガス５が必要とされる箇所に必要量の反応ガス５が供給されるので、スカベンジャーなどによって反応ガス５が無駄に消費されるのを防止することができ、反応ガス５の有効消費速度は、図３のグラフに示したように、気体透過膜の上部で大きく下端部近傍で小さいものとなる。
【００１８】
次に、他の実施形態の気液接触反応装置を説明する。
図２に示した気液接触反応装置１１においては、反応槽１２の内部に、被処理液１３の一定水深下から底部にわたり管状の気体透過膜１４，１５，１６が上下方向に多段に配置され、各気体透過膜１４，１５，１６の上部にそれぞれガス供給管１７，１８，１９が接続している。反応槽１２、気体透過膜１４，１５，１６、ガス供給管１７，１８，１９はそれぞれ上記実施形態のものと同様に構成されており、被処理液流入口２０、処理液流出口２１、排気口２２、気体透過膜ホルダー１４ａ，１５ａ，１６ａが設けられている。
【００１９】
この気液接触反応装置１１では、ガス供給管１７，１８，１９を通じて反応ガス２３をそれぞれ適当圧で供給することにより、上段の気体透過膜１４、中段の気体透過膜１５、下段の気体透過膜１６の順に多量の反応ガス２３が被処理液１３中に流入するように構成されている。また、たとえば上段の気体透過膜１４の下部における流入量は中段の気体透過膜１５の上部における流入量より多くなるように構成されている。
【００２０】
すなわち、この気液接触反応装置１１では、３本の管状気体透過膜１４，１５，１６によって、上述の実施形態における単一の管状気体透過膜と同様の構成が実現されており、この構成によれば、単一の気体透過膜を用いるときよりも供給ガス量の制御が容易である。
【００２１】
以下、し尿処理や埋立進出水処理における被処理液をオゾン処理する場合を例にとって、上記したような気液接触反応装置の効果を説明する。
通常、し尿処理や埋立進出水処理における被処理液中には、処理対象たる有機物以外に、炭酸イオン等の潜在スカベンジャーが高濃度に含まれている。このようなスカベンジャー存在下でオゾン注入すると、スカベンジャーによってオゾンが消費される割合が高くなってしまい、被処理液中の全炭酸濃度が１０ｍｇ／Ｌを越えるとオゾンの有機物との反応速度が顕著に低下し、３０ｍｇ／Ｌでは反応速度が半減する。
【００２２】
しかるに、上記したような気液接触反応装置によれば、被処理液が流入する上部で多量のオゾンが供給されて多量に存在する有機物がオゾンにより分解され、これにより有機物濃度が低くなる下部ほど少量のオゾンが注入されて残存する有機物がオゾンにより分解される。このように、有機物の量に見合った量のオゾンが供給されて有機物との反応に消費されるので、スカベンジャーによって消費されるオゾンの割合は低くなる。その結果、必要オゾン量は１〜２割低減される。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、被処理液が下向流をなす反応槽の内部に通気路をなす気体透過膜を上下方向に配置して、処理対象物が多量に存在する反応槽内上部に多量の気体を供給し、処理対象物濃度が低くなる下部ほど少量の気体を供給するように装置を構成したので、従来の下向流・散気管式反応槽よりも、スカベンジャーによる気体の消費を抑制し、気体の反応効率および利用効率を向上させることができる。このような気液接触反応装置は、たとえばし尿処理や埋立浸出水処理におけるオゾン処理に好適であり、処理に必要な気体量を大幅に低減できる。また、装置構成が簡単なので、イニシャルコストを低減できるとともに、メンテナンスが容易である。
【００２４】
また、本発明によれば、通気路をなす気体透過膜を上下方向に多段に配置することにより、複数の気体透過膜によって、上記した単一の気体透過膜と同様の構成を実現できる。このような気液接触反応装置は、各気体透過膜における気体の流出量を容易に制御できるので、反応槽内の上部から底部にわたり被処理液に対して理想的な気体供給を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の気液接触反応装置の概略全体構成図である。
【図２】図１に示した気液接触反応装置内に供給される供給気体量分布を気体透過膜の部位との関係で示したグラフである。
【図３】図１に示した気液接触反応装置内に供給された気体が消費される有効消費速度分布を気体透過膜の部位との関係で示したグラフである。
【図４】本発明の他の実施形態の気液接触反応装置の概略全体構成図である。
【符号の説明】
１    気液接触反応装置
２    被処理液
３    反応槽
４    管状気体透過膜
５    反応ガス
６    ガス供給管
11    気液接触反応装置
12    反応槽
13    被処理液
14,15,16  管状気体透過膜
17,18,19  ガス供給管
23    反応ガス
【図１】
0003770638.tif 000002
【図２】
0003770638.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003770638.tif 000005