JP2001205281A

JP2001205281A - 水処理装置

Info

Publication number: JP2001205281A
Application number: JP2000018210A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kaburagi; 毅鏑木; Itsuo Uragami; 逸男浦上; Koji Ishida; 宏司石田
Original assignee: Chiyoda Kohan Co Ltd
Current assignee: Chiyoda Kohan Co Ltd
Priority date: 2000-01-27
Filing date: 2000-01-27
Publication date: 2001-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】有害物質などの分解能力を向上した水処理装
置を提供する。【解決手段】被処理水１が導入される水槽３と、被処
理水１にオゾンを注入するオゾン供給手段９，１１，１
３と、水槽３内に設置された紫外線ランプ７と、この紫
外線ランプ７を包囲して設けられた筒体５とを含み、こ
の筒体５は、一方の端部が水槽３の底に向けて開口さ
れ、他方の端部が水槽３の外部に引出された排出流路２
５，４１に連通され、水槽３内の被処理水１へのオゾン
の注入部１３またはオゾンが注入された被処理水１の水
槽３への導入口が、筒体５の開口２７の位置よりも上方
に配設されてなる水処理装置とする。気泡５６は、槽３
の底部に位置する開口２７から筒体５には流入し難く
く、気泡５６による紫外線の吸収や散乱を低減し、有害
物質などの分解能力を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水処理装置に係
り、特に、オゾンと紫外線とにより水処理を行う水処理
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】下水、工場排水、産業廃棄物の処理工程
で生じた排水などの種々の有害物質を含む水の処理にお
いて、オゾンと紫外線を組み合わせた処理を行うことに
より、有害物質の分解作用を向上できることが知られて
いる。このオゾンと紫外線を組み合わせた水処理方法で
は、水に溶存しているオゾンに紫外線が照射されること
で、オゾンに比べて強い酸化作用を有するヒドロキシラ
ジカル（ＯＨラジカル）が発生すると、このＯＨラジカ
ルの酸化分解作用により、オゾンまたは紫外線単独で水
処理を行った場合よりも有害物質の分解作用を向上でき
る。特に、農薬などに含有される有機物、トリハロメタ
ン、ダイオキシンやその他の環境ホルモンなどの難分解
性物質の分解作用を向上できる。

【０００３】このようなオゾンと紫外線を組み合わせて
水処理を行う水処理装置が、特開平７−１０８２８５号
公報や特開平１１−３００３７６号公報などに提案され
ている。これらの従来のオゾンと紫外線を組み合わせて
水処理を行う水処理装置では、オゾン発生器からのオゾ
ンを含む気体を被処理水中に注入し、その被処理水を、
紫外線ランプが設置された槽の底部から槽内へ流入させ
て処理するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、紫外線ラン
プが設置された槽内に流入してくるオゾンを含む被処理
水には、オゾンを含む気体が注入されたことにより、気
泡が発生している。このため、従来の水処理装置では、
オゾンを注入された被処理水が槽内に流入してきたと
き、これに伴って槽内に気泡が流入し、ランプの周囲を
気泡が流れることになる。このとき、ランプの周囲にあ
る気泡は、ランプの周囲に集中する傾向があるため、ラ
ンプは、気泡で覆われたような状態になる。したがっ
て、気泡によってランプから照射される紫外線の吸収と
散乱が起こり、ランプ周囲にある被処理水全体が、十分
な照度で紫外線の照射を受けることができなくなる。つ
まり、槽内に流入する気泡により、被処理水に注入され
たオゾンから効率よくＯＨラジカルを得ることができな
い。このため、被処理水に注入されたオゾンから効率よ
くＯＨラジカルを得て、有害物質などの分解能力を向上
した水処理装置が要望されている。

【０００５】本発明の課題は、水処理装置の有害物質な
どの分解能力を向上することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の水処理装置は、
被処理水が導入される水槽と、被処理水にオゾンを注入
するオゾン供給手段と、水槽内に設置された紫外線ラン
プと、この紫外線ランプを包囲して設けられた筒体とを
含み、この筒体は、一方の端部が水槽の底に向けて開口
され、他方の端部が水槽の外部に引出された排出流路に
連通され、水槽内の被処理水へのオゾンの注入部または
オゾンが注入された被処理水の水槽への導入口が、筒体
の開口位置よりも上方に配設された水処理装置とするこ
よにより上記課題を解決する。

【０００７】このような構成とすることにより、オゾン
の注入部またはオゾンが注入された被処理水の水槽への
導入口からのオゾンを含む気泡は、筒体の外側を水面に
向かって浮上するため、筒体内に流入し難くい。したが
って、筒体内に設置されたランプ周囲に存在する気泡の
量は低減し、ランプが気泡で覆われたような状態になり
難い。このため、気泡による紫外線の吸収と散乱が起こ
り難く、水槽内の被処理水が十分な照度で紫外線の照射
を受けることができる。つまり、被処理水に注入された
オゾンから効率よくＯＨラジカルを得ることができ、有
害物質などの分解能力を向上できる。

【０００８】さらに、水槽内の被処理水へのオゾンの注
入部またはオゾンが注入された被処理水の水槽への導入
口が配設された領域と、筒体の開口が配設された領域と
を区画して、水槽を仕切る仕切壁が設けられてなる水処
理装置とする。このようにすれば、仕切壁と筒体とによ
り、気泡が筒体内により確実に流入し難くできるので好
ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）本発明を適用
してなる水処理装置の第１の実施形態について図１及び
図２を参照して説明する。図１は、本発明を適用してな
る水処理装置の概略構成と動作を示す図である。図２
は、図１のII−II線での矢視図である。

【００１０】本実施形態の水処理装置は、図１及び２に
示すように、被処理水１を収容する水槽３、水槽３内に
設置された筒体５、筒体５内に設置された紫外線ランプ
７、水槽３外に設けられたオゾン発生器９、オゾン発生
器９で生成したオゾンが通流するオゾン供給流路１１、
オゾン供給流路１１の下流側端部に設けられたオゾン注
入部となる散気管１３、水槽３の上部の気相部分１４に
連通する排気流路１５、そして排気流路１５に設けられ
た排オゾン処理器１７などで構成されている。水槽３
は、上部が天板１８で閉じられている。水槽３内の気体
は、水槽３の上部に気相部分１４を形成しており、排気
流路１５から排オゾン処理器１７を通して排気される。
なお、オゾン発生器９、オゾン供給流路１１、散気管１
３などは、オゾン供給手段を構成している。

【００１１】筒体５は、上端部１８が管板１９で閉塞さ
れ、この管板１９に連続するフランジ２１を有する筒状
に形成されている。筒体５の上端部１８の側面には、こ
の上端部１８の側面からほぼ垂直に突出し、端部にフラ
ンジ２３が形成された排出流路２５が設けられている。
筒体５の下端部には、開口２７が形成されており、この
開口２７は、水槽３の底部に位置している。このような
筒体５は、水槽３の底２９に対してほぼ垂直に、すなわ
ち上下方向に延在させて設置されている。管板１９に
は、複数の開口が設けられ、この開口には、先端部３０
が閉じられて紫外線ランプ７を覆う紫外線透過性のスリ
ーブ、例えば石英ガラス製またはテフロン製のスリーブ
３１の開口側端部３３が水密に取り付けられている。紫
外線ランプ７とスリーブ３１とは、筒体５の延在方向に
沿う方向、すなわちほぼ上下方向に設置されている。

【００１２】筒体５の上部には、筒体５の管板１９から
突出しているスリーブ３１の開口側端部３３や紫外線ラ
ンプ７などを覆うカバー３４が取り付けられている。カ
バー３４は、その開口部周囲にフランジ３７を有する略
帽子形状に形成されており、筒体５とカバー３４とは、
筒体５のフランジ２１とカバー３４のフランジ３７とを
図示していない弾性を有するＯ−リングやガスケットな
どのシール部材を挟み込んで合わせ、図示していないボ
ルトまたはクランプなどによって固定することでカバー
３４内が水密状態になるように組み付けられている。筒
体５の排出流路２５は、処理水槽３の下流側側壁３９の
上部に挿通して固定された管からなる排出流路４１に連
通するように取り付けられている。排出流路４１の水槽
３内側の端部にはフランジ４３が形成されており、筒体
５の排出流路２５と処理水槽３の下流側側壁３９に設け
られた排出流路４１とは、排出流路２５のフランジ２３
と排出流路４１のフランジ４３とを図示していない弾性
を有するＯ−リングやガスケットなどのシール部材を挟
み込んで合わせ、図示していないボルトまたはクランプ
などによって固定することで組み付けられ、筒体５内の
被処理水１を下流側水路４５に排出する排出流路を形成
している。

【００１３】オゾン供給流路１１は、水槽３の上部から
水槽３内に挿通されており、散気管１３は、水槽３の底
部で、筒体５の開口２７よりも高い位置に設置されてい
る。上流側水路４７と水槽３を仕切っている水槽３の側
壁４９の上部には、上流側水路４７内の被処理水１を水
槽３内へ流入させるための被処理水１の導入流路５１が
形成されている。また、本実施形態では、処理後の被処
理水１を収容する下流側水路４５内の被処理水１を水槽
３に戻すため、循環流路５３と循環流路５３に設けられ
たポンプ５５が備えられている。なお、本実施形態の上
流側水路４７、水槽３と下流側水路４５は、例えば鉄筋
コンクリートで、筒体５、カバー３４、そして排出流路
２５及び４１は、例えばステンレス鋼などの防食性の金
属で、オゾン供給流路１１、循環流路５３、そして排気
流路１５などは、例えばステンレス鋼などの金属や樹脂
などの防食性の材質で形成されており、散気管１３は、
例えばセラミックなどの多孔性の材質の管などである。
特に、筒体５は、筒体５の外部に紫外線が放射されない
ように紫外線が透過しない材料で形成することが好まし
い。また、本実施形態では、水槽３内の被処理液の水深
は、約５ｍ、紫外線ランプ７の全長は、約１.５ｍであ
る。

【００１４】このような構成の本実施形態の水処理装置
では、上流側水路４７から、流入流路５１を通って水槽
３に流入した被処理水１は、水槽３内を底２９に向かっ
て流れる。オゾン発生器９で生成したオゾンを含む気体
は、オゾン供給管路１１を介して、水槽３の底部に設け
られた散気管１３から被処理水１中に吹き込まれ、オゾ
ンを含む気泡５６が、被処理水１の水面に向かって上昇
する過程で、被処理水１に溶解する。水面に達した気泡
５６は、オゾンを含む気相部分１４となり、排オゾン処
理器１７でオゾンを分解または吸収したのち排出され
る。一方、水槽３内を底２９に向かって流れる被処理水
１は、散気管１３から吹き込まれたオゾンが溶存した状
態で筒体５内へ流入する。このとき、被処理水１に同伴
されて筒体５に流入する気泡５６はほとんど無いか、ま
たはわずかな量のみである。

【００１５】筒体５に流入して筒体５内を上昇した被処
理水１が、紫外線ランプ７の近傍または周囲に達して被
処理水１に溶存しているオゾンが紫外線の照射を受ける
と、ＯＨラジカルが生成される。このＯＨラジカルの酸
化作用により被処理水１中の有機物などが酸化分解され
る。被処理水１は、排出流路２５及び４１を通り筒体５
から下流側水路４５へ流出する。このとき、被処理水１
中の有機物などの濃度が高く、１度の処理では分解しき
れない場合には、循環流路５３を介して、被処理水１を
水槽３と下流側水路４５との間で循環させる。

【００１６】このように、本実施形態の水処理装置で
は、水槽３内に、開口２７が水槽３の底部に位置し、水
槽３の底２９に面する筒体５を設け、筒体５外部の筒体
５の開口２７よりも高い位置に散気管１３を設けてい
る。これにより、オゾンを含む気泡５６は、筒体５の外
側を水面に向かって浮上するため、筒体５に流入し難
く、紫外線ランプ７周囲に存在する気泡５６の量を低減
することができる。したがって、紫外線ランプ７が気泡
５６で覆われた状態になり難いため、気泡５６による紫
外線の吸収と散乱が起こり難く、筒体５内の紫外線ラン
プ７周囲または近傍のオゾンが溶存した被処理水１全体
が、十分な照度で紫外線の照射を受けることができる。
すなわち、被処理水１に溶存するオゾンから効率よくＯ
Ｈラジカルを得ることができ、有害物質などの分解能力
を向上できる。

【００１７】ところで、気泡中のオゾンに紫外線が照射
された場合、オゾンの分解によりＯＨラジカルは生成す
るが、生成したＯＨラジカルは直ちにオゾンと反応して
消滅するため、被処理水中の有機物の分解に利用できな
い。したがって、オゾンに紫外線を照射して被処理水中
の有機物の分解に利用できるＯＨラジカルを得るために
は、オゾンが被処理水に溶存している必要がある。しか
し、紫外線を照射するランプが設置された槽の下部から
オゾンを含む気泡を同伴した被処理水を槽の底部から槽
内に流入させる従来の水処理装置などでは、気泡中に含
まれるオゾンにも紫外線を照射することになる。このた
め、気泡中のオゾンが被処理水に溶解することなく分解
されてしまい、被処理水に注入したオゾンを効率的に利
用することができない。従来の水処理装置でのオゾンの
利用効率を試験した結果の一例を示すと、従来の水処理
装置でのオゾンの被処理水への溶存量はオゾンの濃度と
紫外線照度に依存し、オゾン濃度が５０ｇ／ｍ^３、紫外
線平均照度１００Ｗ／ｍ^２の場合、オゾンの利用効率は
約４０％であった。言い換えれば、６０％近いオゾンが
気泡中で分解されたと考えられる。一方、オゾンの注入
などを行うオゾン水槽と紫外線の照射を行う紫外線水槽
を分離し、オゾン水槽内と紫外線水槽内を高圧にし、オ
ゾン水槽内でオゾンを被処理水に十分に溶解させること
などが考えられている。しかし、このような水処理装置
では、装置を構成する部材や機器などが増加して装置が
複雑化する上、部材や機器などの増加に加えて、槽に圧
力容器などを用いる必要があるため、装置コストが増大
し好ましくない。

【００１８】これに対し、本実施形態の水処理装置で
は、筒体５によって紫外線ランプ７からの紫外線が遮ら
れ、筒体５の外部にある気泡５６に含まれるオゾンが紫
外線による分解を受けない。さらに、水槽３内の被処理
水１の水深を深くすることで、筒体５の開口２７へ流入
する被処理水１の水圧を高くし、筒体５へ流入する被処
理水１にオゾンが十分に溶存した状態になるようにして
いる。すなわち、オゾンの溶存濃度は、被処理水１中に
注入されたのオゾンの濃度と水圧とに比例して決まる
が、本実施形態の水処理装置では、オゾンの溶存濃度を
水深５ｍにおける上限値（数ｍｇ／Ｌ程度）に近い状態
にできる。これにより、筒体５には、上限付近の濃度で
オゾンが溶存している被処理水１が流入するため、紫外
線ランプ７からの紫外線の照射により、効率よくＯＨラ
ジカルを生成することができ、有害物質などの分解能力
を向上できる。なお、水槽３の水深は、必要とされるオ
ゾンの溶存量などに応じて決定する。

【００１９】加えて、筒体５の外側の被処理水１中に溶
存しているオゾンの一部は、被処理水１中の有機物など
の酸化分解を行うため、筒体５に流入する被処理水１の
吸光度を小さくし、紫外線ランプ７から照射される紫外
線によるオゾンの光分解能、すなわちＯＨラジカルの生
成に利用される光量子数を増大できる。加えて、筒体５
により、紫外線ランプ７の延在方向にほぼ沿った被処理
水１の流れができるため、被処理水１への紫外線の照射
効率が向上する。

【００２０】また、本実施形態では、オゾン供給手段の
オゾン注入部として散気管１３を用いたが、オゾン注入
部は、気泡を被処理水に吹き込むこめれば様々な構造に
することができる。

【００２１】（第２の実施形態）第２の実施形態につい
て図３を参照して説明する。図３は、本発明を適用して
なる水処理装置の概略構成と動作を示す図である。な
お、本実施形態では、第１の実施形態と同一のものには
同じ符号を付して説明を省略し、第１の実施形態と相違
する構成及び特徴部などについて説明する。

【００２２】本実施形態の水処理装置が、第１の実施形
態の水処理装置と相違する点は、水槽の構造、オゾンの
被処理水への注入方法などにある。すなわち、本実施形
態の水処理装置では、図３に示すように、水槽５７は、
内部が仕切壁５９によって２つの区画、すなわち被処理
水１の流れに対して上流側のオゾン処理室６１と、下流
側の紫外線処理室６３とに仕切られている。オゾン処理
室６１は、紫外線処理室６３よりも水深が深い。仕切壁
５９は、オゾン処理室６１の紫外線処理室６３側の側壁
６４に連続し、紫外線処理室６３の底面６５から上方に
向けて底面６５にほぼ垂直に形成されている。オゾン処
理室６１と紫外線処理室６３とは、仕切壁５９の上縁部
６７と水槽５７の天板１８との間の空間からなる連通部
６９で連通している。

【００２３】オゾン処理室６１に対向する側壁７１の上
部には、被処理水１をオゾン処理室６１に供給するため
の被処理水１の供給流路７３がほぼ水平に挿通されてい
る。供給流路７３は、オゾン処理室６１内で屈曲し、オ
ゾン処理室６１の底７５に向けてほぼ垂直に配管されて
おり、被処理水１を水槽３内に導入する被処理水１の導
入流路７３の開口端７７は、オゾン処理室６１の底部に
位置している。導入流路７３のオゾン処理室６１内で屈
曲している屈曲部７９には、オゾン供給管路１１の下流
側端部であるオゾン注入管８１が挿通されている。ま
た、下流側水路８３には、越流堰８５が設けられてい
る。

【００２４】このような本実施形態の水処理装置では、
オゾン反応室６１の水深は、必要とされる有害物質など
の分解能力、すなわち被処理水１のオゾン消費量などに
応じて被処理水１の水深が５ｍ以上３０ｍ以内で形成さ
れている。導入流路７３内を通流する被処理水１にオゾ
ン注入管８１から注入されたオゾンは、被処理水１に伴
われて導入流路７３内を下降し、導入流路７３の導入口
７７からオゾン処理室６１に流入する。このとき、オゾ
ンは、水圧により被処理水１中に溶解し、また溶解しな
かったオゾンを含む気泡５６は、オゾン処理室６１の底
部からオゾン処理室６１全体に分散し水面に向かって浮
上する。被処理水１も、オゾンを含む気泡５６を同伴し
ながら、オゾン処理室６１の底７５から水面に向かって
流れる。

【００２５】水面付近に達した被処理水１は、仕切壁５
９上方の連通部６９から紫外線処理室６３に流れ込む
が、このとき、気泡５６は仕切壁５９で遮られる。さら
に、被処理水１は、連通部６９から紫外線処理室６３の
底部に向かって下降し、筒体５の開口２７から、筒体５
に流入する。筒体５で紫外線の照射を受け、排出流路２
５及び４１から流出した被処理水１は、越流堰８５を越
え、下流側流路８３を流れて行く。

【００２６】このように、本実施形態の水処理装置で
は、仕切壁５９で紫外線処理室６３への気泡５６に流入
が遮られるため、紫外線処理室６３に流れ込む気泡５６
の量は低減される。さらに、紫外線処理室６３に流入し
た被処理水１に気泡５６が含まれていても、第１の実施
形態と同様に、被処理水１が紫外線処理室６３の底部に
向かって下降し、筒体５の開口２７から筒体５に流入す
る過程で、被処理水１に含まれる気泡５６の量はさらに
低減され、被処理水１に含まれる気泡５６は、ほとんど
無いか、またはわずかな量のみにできる。

【００２７】さらに、第１の実施形態では、被処理水１
に高い水圧を与える場合には、水槽３全体を深くする必
要があるが、本実施形態では、オゾン処理室６１の水深
のみを深くすればよいため、水槽の大型化を抑制でき
る。

【００２８】また、第１の実施形態のオゾン供給手段
は、オゾン供給管路１１の端部に散気管１３を備えた構
成とし、第２の実施形態のオゾン供給手段は、被処理水
１の導入流路７３中にオゾンを注入したが、第１の実施
形態のオゾン供給手段を第２の実施形態に用い、第２の
実施形態のオゾン供給手段を第１の実施形態に用いるこ
ともできる。

【００２９】さらに、第１及び第２の実施形態では、筒
体５は、直線状に形成されているが、開口２７が水槽３
の底２９または紫外線処理室６３の底６５に開口が面す
るように設置されていれば、筒体は、紫外線ランプ７が
設置された部分が横方向に屈曲したよに形成したものを
用いることもできる。また、筒体５は、横断面が円形状
や、多角形状など様々な形状のものを用いることができ
る。

【００３０】また、第１及び第２の実施形態では、筒体
５の上端部の側壁に排出流路２５を形成したが、排出流
路は、上端部であれば、管板１９などに形成することも
できる。さらに、本発明は、第１及び第２の実施形態で
示したような構成の水槽や水路構成の水処理装置に限ら
ず、様々な構成の水処理装置に適用できる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、水処理装置の有害物質
などの分解能力を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用してなる水処理装置の第１の実施
形態の概略構成と動作を示す図である。

【図２】図１のII−II線での矢視図である。

【図３】本発明を適用してなる水処理装置の第２の実施
形態の概略構成と動作を示す図である。

【符号の説明】

１被処理水３水槽５筒体７紫外線ランプ９オゾン発生器１１オゾン供給管路１３散気管２５，４１排出流路２７開口端

フロントページの続き (72)発明者石田宏司東京都中央区銀座５丁目２番１号千代田工販株式会社内Ｆターム(参考） 4D037 AA11 AB02 AB14 BA18 CA12 4D050 AA12 AA13 AA15 AB15 AB19 BB02 BC09 BD02 BD03 BD04 BD08 4G042 AA07 CE01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理水が導入される水槽と、前記被処
理水にオゾンを注入するオゾン供給手段と、前記水槽内
に設置された紫外線ランプと、該紫外線ランプを包囲し
て設けられた筒体とを含み、該筒体は、一方の端部が前
記水槽の底に向けて開口され、他方の端部が前記水槽の
外部に引出された排出流路に連通され、前記水槽内の被
処理水への前記オゾンの注入部または前記オゾンが注入
された被処理水の前記水槽への導入口が、前記筒体の前
記開口位置よりも上方に配設されてなる水処理装置。
【請求項２】被処理水が導入される水槽と、前記被処
理水にオゾンを注入するオゾン供給手段と、前記水槽内
に設置された紫外線ランプと、該紫外線ランプを包囲し
て設けられた筒体とを含み、該筒体は、一方の端部が前
記水槽の底に向けて開口され、他方の端部が前記水槽の
外部に引出された排出流路に連通され、前記水槽内の被
処理水への前記オゾンの注入部または前記オゾンが注入
された被処理水の前記水槽への導入口が配設された領域
と、前記筒体の前記開口が配設された領域とを区画し
て、前記水槽を仕切る仕切壁が設けられてなる水処理装
置。