JP2007117849A - オゾン処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】臭気物質濃度が高い処理水が流入したとき、あるいは渇水などにより原水水質が悪化したときなどに、被処理水のアンモニア濃度に対応するようにオゾン注入率を高くして、臭素酸濃度を規定値以内に抑制しながら、高いオゾン注入効果を確保し、良好な水質の水道水を生成する。
【解決手段】オゾン注入設備３ａに導かれる被処理水のアンモニア濃度に応じて、溶存オゾン濃度設定値補正部６ｃに補正値を算出して、溶存オゾン濃度設定値部１５に設定されている溶存オゾン濃度設定値を補正し、オゾン発生設備２で生成されるオゾンの濃度を制御し、被処理水中の臭素酸を抑制する。
【選択図】図１

Description

本発明は、上水道設備などで使用されるオゾン処理システムに関する。

近年、水源水質が著しく悪化している。上水道設備などでは、沈殿水（凝集沈殿後の水）、濾過水（濾過後の水）に対し、溶存オゾン濃度、排オゾン濃度、紫外線吸光度などを指標にしたオゾン処理を施して、臭気物質、有機物（消毒副生成物の前駆物質）などを分解し、水道水の臭い、味などを改善するようにしている。

この際、原水に臭化物イオンが混入していると、オゾン処理過程で、発ガン性が疑われている臭素酸が生成される。このため、我が国の水質基準では、臭素酸濃度を“０．０１ｍｇ／ｌ”以下に規制し、オゾン処理過程で、規定以上の臭素酸が発生しないようにしている。
特開２００４−２２３３５７号公報

ところで、このような従来のオゾン処理システムでは、臭素酸濃度に対する水質基準を守るために、規定されている濃度以上のオゾンを注入しないようにしているので、臭気物質濃度が高い原水が流入したとき、あるいは渇水などにより原水水質が悪化したとき、臭気物質、有機物を十分に分解できず、水道水の水質が悪化してしまうという問題があった。

本発明は上記の事情に鑑み、臭気物質濃度が高い処理水が流入したとき、あるいは渇水などにより原水水質が悪化したときでも臭素酸濃度を規定値以内に抑制しつつ、高いオゾン注入効果を確保し、良好な水質の水道水を生成することができるオゾン処理システムを提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために本発明は、請求項１では、オゾン注入手段を構成するオゾン反応槽にオゾンを供給して、オゾン反応槽の被処理水に含まれる有機物を分解するオゾン処理システムにおいて、前記オゾン反応槽に供給される被処理水のアンモニア濃度を測定するアンモニア濃度測定手段と、このアンモニア濃度測定手段で得られたアンモニア濃度測定値に基づき、溶存オゾン濃度設定値を補正するとともに、補正済みの溶存オゾン濃度設定値と前記オゾン反応槽内にある被処理水の溶存オゾン濃度とに基づき、オゾン発生量指示信号を生成する制御手段と、この制御手段で得られたオゾン発生量指示信号に応じたオゾンを生成して、前記オゾン反応槽内に供給するオゾン発生手段とを備えたことを特徴としている。

また、請求項２では、オゾン注入設備を構成するオゾン反応槽にオゾンを供給して、オゾン反応槽の被処理水に含まれる有機物を分解するオゾン処理システムにおいて、前記オゾン反応槽に供給される被処理水のアンモニア濃度を測定するアンモニア濃度測定手段と、前記オゾン反応槽に供給される被処理水のｐＨ値、または前記オゾン反応槽内にある被処理水のｐＨ値を測定するｐＨ測定手段と、このｐＨ測定手段で得られたｐＨ値、前記アンモニア濃度測定手段で得られたアンモニア濃度測定値のうち、少なくともいずれかに基づき、溶存オゾン濃度設定値を補正するとともに、補正済みの溶存オゾン濃度設定値と前記オゾン反応槽内にある被処理水の溶存オゾン濃度とに基づき、オゾン発生量指示信号を生成する制御手段と、この制御手段で得られたオゾン発生量指示信号に応じたオゾンを生成して、前記オゾン反応槽内に供給するオゾン発生手段とを備えたことを特徴としている。

また、請求項３では、オゾン注入設備を構成するオゾン反応槽にオゾンを供給して、オゾン反応槽の被処理水に含まれる有機物を分解するオゾン処理システムにおいて、前記オゾン反応槽に供給される被処理水のアンモニア濃度を測定するアンモニア濃度測定手段と、前記オゾン反応槽に供給される被処理水のｐＨ値、または前記オゾン反応槽内にある被処理水のｐＨ値を測定するｐＨ測定手段と、前記オゾン反応槽に供給される被処理水の臭化物イオン濃度を測定する臭化物イオン濃度測定手段と、この臭化物イオン濃度測定手段で得られた臭化物イオン濃度、前記ｐＨ測定手段で得られたｐＨ値、前記アンモニア濃度測定手段で得られたアンモニア濃度測定値のうち、少なくともいずれかに基づき、溶存オゾン濃度設定値を補正するとともに、補正済みの溶存オゾン濃度設定値と前記オゾン反応槽内にある被処理水の溶存オゾン濃度とに基づき、オゾン発生量指示信号を生成する制御手段と、この制御手段で得られたオゾン発生量指示信号に応じたオゾンを生成して、前記オゾン反応槽内に供給するオゾン発生手段とを備えたことを特徴としている。

本発明によれば、臭気物質濃度が高い処理水が流入したとき、あるいは渇水などにより原水水質が悪化したときなど、臭素酸濃度を規定値以内に抑制しつつ、高いオゾン注入効果を確保し、良好な水質の水道水を生成することができる。

《第１実施形態》
図１は本発明によるオゾン処理システムの第１実施形態を示すブロック図である。

この図に示すオゾン処理システム１ａは、オゾン発生設備２と、オゾン注入設備３ａと、制御設備４ａとを備えている。このオゾン処理システム１ａでは、沈殿水（凝集沈殿後の水）、濾過水（濾過後の水）などの被処理水を取り込み、アンモニア濃度に対応した最適な注入量（臭素酸の発生量を規定値以内に抑えながら、被処理水に含まれている臭気物質、有機物などを十分に分解することができる注入量）のオゾンを注入して、有機物を分解した後、活性炭吸着池に供給する。

オゾン発生設備２は、制御設備４ａから出力されるオゾン発生量指示信号に応じて、周囲の空気を取り込みながら、指定された量のオゾンを発生し、オゾン注入設備３ａにオゾンを含む空気（オゾン化空気）を供給するオゾン発生器６と、オゾン発生器６に取り込まれた空気の流量を測定するガス流量計５と、オゾン発生器６によって生成されるオゾン化空気中のオゾン濃度を測定する発生オゾン濃度計７とを備えている。

そして、ガス流量計５は、空気の取り込み量を測定して制御設備４ａに空気流量測定値を供給する。また、この動作と並行し、制御設備４ａから出力されるオゾン発生量指示信号に応じて、オゾン発生器６は、空気をオゾン化してオゾン化空気を生成し、このオゾン化空気をオゾン注入設備３ａに供給する。また、発生オゾン濃度計７は、オゾン発生器６から出力されるオゾン化空気中のオゾン濃度を測定し、このオゾン濃度測定値を制御設備４ａに供給する。

オゾン注入設備３ａは、凝集沈殿池、濾過池などに連結された流入管８と、流入管８に取り付けられ、凝集沈殿池、濾過池などから被処理水を取り込むポンプ９と、流入管８に取り付けられ、ポンプ９によって取り込まれる被処理水の流量を測定する処理水流量計１０と、流入管８に取り付けられ、ポンプ９によって取り込まれる被処理水中のアンモニア濃度を測定するアンモニア濃度計１１と、ポンプ９によって取り込まれた被処理水にオゾン化空気を注入して、被処理水中の臭気物質、有機物などを分解するオゾン反応槽１２と、オゾン反応槽１２内に取り付けられ、被処理水のオゾン濃度を測定する溶存オゾン濃度計１３と、オゾン反応槽１２から排出される被処理水を活性炭吸着池に導く流出管１４とを備えている。

そして、ポンプ９を駆動して、凝集沈殿池、濾過池などから被処理水を取り込みながら、処理水流量計１０、アンモニア濃度計１１によって、被処理水の流量、アンモニア濃度を測定し、測定結果を制御設備４ａに供給する。また、この動作と並行し、ポンプ９によって取り込まれた被処理水をオゾン反応槽１２に導いて、オゾン発生設備２から供給されるオゾン化空気を注入し、被処理水中の臭気物質、有機物などを分解した後、流出管１４を介して、活性炭吸着池に供給するとともに、溶存オゾン濃度計１３によって、処理水のオゾン濃度を測定して、測定結果を制御設備４ａに供給する。

制御設備４ａは、溶存オゾン濃度設定値が設定される溶存オゾン濃度設定値部１５と、図２に示す補正表、あるいは予め設定されている補正式（アンモニア濃度測定値から補正値を導く関数）などを用いて、アンモニア濃度計１１からのアンモニア濃度測定値に対応した補正値を求めるとともに、溶存オゾン濃度設定値部１５から溶存オゾン濃度設定値を読み出し、補正値で補正する溶存オゾン濃度設定値補正演算部１６ａと、溶存オゾン濃度設定値補正演算部１６ａで補正された溶存オゾン濃度設定値と溶存オゾン濃度計１３から出力される溶存オゾン濃度測定値とに基づき、オゾン注入率を演算するオゾン注入率演算部１７と、オゾン注入率演算部１７から出力されるオゾン注入率、オゾン発生設備２から出力される空気流量測定値、オゾン濃度測定値、オゾン注入設備３ａの処理水流量計１０から出力される被処理水流量測定値に基づき、オゾンの発生量を調整する発生オゾン濃度調整部１８とを備えている。

そして、制御設備４ａは、図２に示す補正表、あるいは予め設定されている補正式（アンモニア濃度測定値から補正値を導く関数）などと、アンモニア濃度計１１から出力されるアンモニア濃度測定値とに基づき、溶存オゾン濃度設定値の補正値を求めて、溶存オゾン濃度設定値に加算し、溶存オゾン濃度設定値を補正する。次いで、補正済みの溶存オゾン濃度設定値と、溶存オゾン濃度計１３から出力される溶存オゾン濃度測定値とを比較して、オゾン注入率を演算する。そして、このオゾン注入率と、オゾン発生設備２から出力される空気流量測定値と、オゾン濃度測定値と、処理水流量計１０から出力される被処理水流量測定値とに基づき、オゾン発生量指示信号を生成し、オゾン発生設備２に供給する。

これにより、オゾン発生設備２からオゾン注入設備３ａに供給されるオゾン化空気によって、オゾン反応槽１２内にある被処理水中の臭化物イオンが酸化されて次亜臭素酸イオンが生成される。この次亜臭素酸イオンと被処理水中に含まれているアンモニアとが反応することによって、臭素酸の生成を抑制する。

この結果、被処理水中に存在するアンモニアの濃度が高いときは、オゾン注入率を高くしても、その分だけ、被処理水中の臭化物イオンがアンモニアと反応するので、臭素酸の生成を抑制することができる。

このように、第１実施形態によれば、臭気物質濃度が高い処理水が流入したとき、あるいは渇水などにより原水水質が悪化したときなど、被処理水のアンモニア濃度に対応するようにオゾン注入率を高くして、臭素酸濃度を規定値以内に抑制するとともに、高いオゾン注入効果を確保して、良好な水質の水道水を生成することが可能になる。

《第２実施形態》
図３は本発明によるオゾン処理システムの第２実施形態を示すブロック図である。なお、この図において、図１の各部と対応する部分には、同じ符号が付してある。

この図に示すオゾン処理システム１ｂが図１に示すオゾン処理システム１ａと異なる点は、流入管８に取り付けたｐＨ計２１によって、オゾン反応槽１２に供給される被処理水のｐＨ値を測定するようにしたことである。

さらに、アンモニア濃度測定値に応じて、溶存オゾン濃度設定値部１５に設定されている溶存オゾン濃度設定値を補正する溶存オゾン濃度設定値補正演算部１６ａに代えて、アンモニア濃度測定値と、ｐＨ値とに応じて、溶存オゾン濃度設定値部１５に設定されている溶存オゾン濃度設定値を補正する溶存オゾン濃度設定値補正演算部１６ｂを設け、オゾン反応槽１２に供給される被処理水のアンモニア濃度と、ｐＨ値とに応じて、溶存オゾン濃度設定値部１５に設定されている溶存オゾン濃度設定値を補正するようにしたことである。

この際、ｐＨ計２１によって測定された被処理水のｐＨ値と、図４に示す補正表、あるいは予め設定されている補正式（ｐＨ値から重み付け係数を導く関数）などとを用いて、比較結果に応じた重み付け係数（補正比率）を演算するとともに、アンモニア濃度測定値に対応した補正値を求め、両者の値によって溶存オゾン濃度設定値を補正する。

これにより、被処理水中の溶存オゾン濃度が同じときでも、通常の凝集沈殿処理水のｐＨ範囲内では被処理水のｐＨ値が低いほど、臭素酸イオンの生成量が少なくなるという特性を利用し、基準ｐＨ値に対し、被処理水のｐＨ値が高くなっているとき、オゾン注入率を低くして、臭素酸の抑制効果をさらに高くすることができる。

このように、第２実施形態によれば、臭気物質濃度が高い処理水が流入したとき、あるいは渇水などにより原水水質が悪化したときなど、被処理水のｐＨ値に反比例するようにオゾン注入率を高くして、臭素酸濃度を規定値以内に抑制しながら、より高いオゾン注入効果を確保し、良好な水質の水道水を生成することができる。

《第３実施形態》
図５は本発明によるオゾン処理システムの第３実施形態を示すブロック図である。なお、この図において、図１の各部と対応する部分には、同じ符号が付してある。

この図に示すオゾン処理システム１ｃが図１に示すオゾン処理システム１ａと異なる点は、流入管８に取り付けたｐＨ計２１と、臭化物イオン濃度計３１とによって、オゾン反応槽１２に供給される被処理水のｐＨ値と、臭化物イオン濃度とを測定するようにしたことである。

さらに、アンモニア濃度測定値に応じて、溶存オゾン濃度設定値部１５に設定されている溶存オゾン濃度設定値を補正する溶存オゾン濃度設定値補正演算部１６ａに代えて、アンモニア濃度測定値と、ｐＨ値と、臭化物イオン濃度測定値とに応じて、溶存オゾン濃度設定値部１５に設定されている溶存オゾン濃度設定値を補正する溶存オゾン濃度設定値補正演算部１６ｃを設け、オゾン反応槽１２に供給される被処理水のアンモニア濃度と、ｐＨ値と、臭化物イオン濃度とに応じて、溶存オゾン濃度設定値部１５に設定されている溶存オゾン濃度設定値を補正するようにしたことである。

この際、アンモニア濃度計１１によって測定された被処理水のアンモニア濃度と、臭化物イオン濃度計３１によって測定された被処理水の臭化物イオン濃度と、図６に示す補正表、あるいは予め設定されている補正式（アンモニア濃度、臭化イオン物濃度、ｐＨ値から重み付け係数を導く関数）などとに基づき、被処理水のアンモニア濃度、臭化物イオン濃度、ｐＨ値に対応した重み付け係数を演算するとともに、この重み付け係数を用いて、溶存オゾン濃度設定値部１５に設定されている溶存オゾン濃度設定値を補正した後、被処理水のアンモニア濃度、臭化物イオン濃度、ｐＨ値に応じた最適なオゾン注入率で、オゾン発生設備２からオゾン注入設備３ｃにオゾン化空気を供給することができる。

このように、第３実施形態によれば、臭気物質濃度が高い処理水が流入したとき、あるいは渇水などにより原水水質が悪化したときなどに、被処理水の臭化物イオン濃度と、アンモニア濃度とに対応してオゾン注入率を最適化し、臭素酸濃度を規定値以内に抑制しながら、より高いオゾン注入効果を確保して、良好な水質の水道水を生成することができる。

本発明によるオゾン処理システムの第１実施形態を示すブロック図。 図１に示すオゾン処理システムで使用される補正表の一例を示す説明図。 本発明によるオゾン処理システムの第２実施形態を示すブロック図。 図３に示すオゾン処理システムで使用される補正表の一例を示す説明図。 本発明によるオゾン処理システムの第３実施形態を示すブロック図。 図５に示すオゾン処理システムで使用される補正表の一例を示す説明図。

符号の説明

１ａ〜１ｃ：オゾン処理システム
２：オゾン発生設備
３ａ〜３ｃ：オゾン注入設備
４ａ〜４ｃ：制御設備
５：ガス流量計
６：オゾン発生器
７：発生オゾン濃度計
８：流入管
９：ポンプ
１０：処理水流量計
１１：アンモニア濃度計
１２：オゾン反応槽
１３：溶存オゾン濃度計
１４：流出管
１５：溶存オゾン濃度設定値部
１６ａ〜１６ｃ：溶存オゾン濃度設定値補正演算部
１７：オゾン注入率演算部
１８：発生オゾン濃度調整部
２１：ｐＨ計
３１：臭化物イオン濃度計

Claims (3)

1. オゾン注入設備を構成するオゾン反応槽にオゾンを供給して、オゾン反応槽の被処理水に含まれる有機物を分解するオゾン処理システムにおいて、
   前記オゾン反応槽に供給される被処理水のアンモニア濃度を測定するアンモニア濃度測定手段と、
   このアンモニア濃度測定手段で得られたアンモニア濃度測定値に基づき、溶存オゾン濃度設定値を補正するとともに、補正済みの溶存オゾン濃度設定値と前記オゾン反応槽内にある被処理水の溶存オゾン濃度とに基づき、オゾン発生量指示信号を生成する制御手段と、
   この制御手段で得られたオゾン発生量指示信号に応じたオゾンを生成して、前記オゾン反応槽内に供給するオゾン発生手段と、
   を備えたことを特徴とするオゾン処理システム。
2. オゾン注入設備を構成するオゾン反応槽にオゾンを供給して、オゾン反応槽の被処理水に含まれる有機物を分解するオゾン処理システムにおいて、
   前記オゾン反応槽に供給される被処理水のアンモニア濃度を測定するアンモニア濃度測定手段と、
   前記オゾン反応槽に供給される被処理水のｐＨ値、または前記オゾン反応槽内にある被処理水のｐＨ値を測定するｐＨ測定手段と、
   このｐＨ測定手段で得られたｐＨ値、前記アンモニア濃度測定手段で得られたアンモニア濃度測定値のうち、少なくともいずれかに基づき、溶存オゾン濃度設定値を補正するとともに、補正済みの溶存オゾン濃度設定値と前記オゾン反応槽内にある被処理水の溶存オゾン濃度とに基づき、オゾン発生量指示信号を生成する制御手段と、
   この制御手段で得られたオゾン発生量指示信号に応じたオゾンを生成して、前記オゾン反応槽内に供給するオゾン発生手段と、
   を備えたことを特徴とするオゾン処理システム。
3. オゾン注入設備を構成するオゾン反応槽にオゾンを供給して、オゾン反応槽の被処理水に含まれる有機物を分解するオゾン処理システムにおいて、
   前記オゾン反応槽に供給される被処理水のアンモニア濃度を測定するアンモニア濃度測定手段と、
   前記オゾン反応槽に供給される被処理水のｐＨ値、または前記オゾン反応槽内にある被処理水のｐＨ値を測定するｐＨ測定手段と、
   前記オゾン反応槽に供給される被処理水の臭化物イオン濃度を測定する臭化物イオン濃度測定手段と、
   この臭化物イオン濃度測定手段で得られた臭化物イオン濃度、前記ｐＨ測定手段で得られたｐＨ値、前記アンモニア濃度測定手段で得られたアンモニア濃度測定値のうち、少なくともいずれかに基づき、溶存オゾン濃度設定値を補正するとともに、補正済みの溶存オゾン濃度設定値と前記オゾン反応槽内にある被処理水の溶存オゾン濃度とに基づき、オゾン発生量指示信号を生成する制御手段と、
   この制御手段で得られたオゾン発生量指示信号に応じたオゾンを生成して、前記オゾン反応槽内に供給するオゾン発生手段と、
   を備えたことを特徴とするオゾン処理システム。

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