JP2008149270A - オゾン反応装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトな設備で効率的にオゾン処理する。
【解決手段】オゾン反応装置１０Ａは、配管型反応槽１１と、オゾン含有ガスの微細気泡を原水に発生させる微細気泡発生装置１４と、微細気泡発生装置１４により発生した微細気泡ＭＢを含む原水を、配管型反応槽１１に供給する微細気泡供給装置１６とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、オゾンにより原水を浄水するオゾン反応装置に係り、例えば、コンパクトな設備で効率的にオゾン処理し得るオゾン反応装置に関する。

近年、浄水場等においてオゾンを用いた原水の浄水処理が行われている。オゾンを用いた高度浄水処理（以下、オゾン処理ともいう）が、浄水処理プロセスで問題となるカビ臭物質の除去や発がん性物質であるトリハロメタンの低減化に対し高い効果を有するからである。

このようなオゾン処理は、水道原水の水質の良くない都市部の浄水場において導入されることが多い。また、下水の二次処理水に対して、難分解性物質を減らしたり病原性微生物を死滅させたりするために導入される場合もある。

オゾン処理の効率を上げる方法として、オゾンガスを微細化してオゾン槽に注入する方法がある。この方法では、オゾンの微細気泡を用いることにより、処理水へのオゾンの溶解効率を上げることができる。そのため、単にオゾンガスを注入するのに比して、少ないオゾン量でオゾン処理することができる。

詳しくは、エジェクタ式の高濃度オゾン水の製造方法などが挙げられる（例えば特許文献１・２参照）。また、気泡の微細化を目的とした散気装置などもある（例えば特許文献３参照）。なお、他の文献などでも、オゾンガスを微細化することによって溶解効率が上昇することが報告されている。

ところで、上述のオゾン処理は、矩形構造を有するプール状の処理場で行なわれている。

例えば、従来の浄水場におけるオゾン処理設備の一例は図１６のように表される。まず、オゾン処理する前に行なわれた凝集沈殿処理の処理水が凝集沈殿処理水槽５に一時的に貯留される。そして、凝集沈殿処理された処理水は、送水ポンプ６によってオゾン処理棟１００へ送水される。オゾン処理棟１００には、第１オゾン接触池１０１・第２オゾン接触池１０２やオゾン滞留池１０３といった原水のオゾン処理が行われるオゾン反応槽と、オゾン発生器１０４から発生されるオゾン含有ガスの通常気泡ＮＢを散気する散気装置１０５とが敷設されている。その他、水中に溶け切らずに排オゾンとして出てきたオゾンを処理する排オゾン処理設備１０６も敷設されている。またオゾン処理棟の後段には活性炭吸着棟７が設けられており、オゾンにより分解された有機物などを活性炭に吸着させて水中から除去している。なお、一般的には、オゾン処理後に活性炭処理設備を設けることが義務付けられている。
特開平６−２９２８２２号公報 特許第２７５１９４３号公報 特開２００４−３３９０８号公報

しかしながら、上述のオゾン処理設備は、矩形構造を有するプール状の処理場であるので、設置スペースが固定される。そのため、オゾン処理設備を容易に導入することができないという問題が生じている。特に、都市部などで既に運転を開始している浄水場では新たな、設置スペースの確保が困難である場合もある。

また、一般的に、プール状の処理場を建設するためには、多額の建設コストが必要とされる。そのため、コスト面を勘案しても、オゾン処理設備を容易に導入することができないという問題がある。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、コンパクトな設備で効率的にオゾン処理し得るオゾン反応装置を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するために以下の手段を講じる。

請求項１に対応する発明は、配管型反応槽と、前記配管型反応槽に原水を供給する原水供給装置と、オゾン含有ガスを発生させるオゾン発生器と、前記オゾン含有ガスの微細気泡を原水に発生させる微細気泡発生装置と、前記微細気泡発生装置に、前記原水の一部を送水する送液装置と、前記微細気泡発生装置により発生した微細気泡を含む原水を、前記配管型反応槽の管軸方向に沿って、該配管型反応槽に供給する微細気泡供給装置とを備えたオゾン反応装置である。

請求項２に対応する発明は、請求項１に対応するオゾン反応装置において、前記微細気泡供給装置は、前記原水供給装置が前記原水を前記配管型反応槽に供給する位置から、微細気泡を含む原水を供給するオゾン反応装置である。

請求項３に対応する発明は、請求項１または請求項２に対応するオゾン反応装置において、前記配管型反応槽が並列に複数設置され、前記配管型反応槽毎に前記原水供給装置が複数設置されたオゾン反応装置である。

請求項４に対応する発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に対応するオゾン反応装置において、前記配管型反応槽が直列に複数設置されたオゾン反応装置である。

請求項５に対応する発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に対応するオゾン反応装置において、前記配管型反応槽内にラインミキサを備えたオゾン反応装置である。

請求項６に対応する発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか1項に対応するオゾン反応装置において、前記配管型反応槽は、基端部が開放され、先端部が閉塞された円筒形状を有する第１円筒部材と、前記第１円筒部材の基端部底面に水密に設けられ、一部に開口部を有する円盤形状の底面部材と、両端部が開放されて前記第１円筒部材よりも小さい外径と短い軸長とからなる円筒形状を有し、前記第１円筒部材に収容されるように、前記底面部材の開口部に水密に設けられた第２円筒部材とを備え、前記微細気泡供給装置は、前記微細気泡発生装置により発生した微細気泡を含む原水を前記第２円筒部材の基端部から供給するオゾン反応装置である。

請求項７に対応する発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか1項に対応するオゾン反応装置において、前記配管型反応槽は、基端部が開放され、先端部が閉塞された円筒形状を有する第１円筒部材と、前記第１円筒部材の基端部底面に水密に設けられ、一部に開口部を有する円盤形状の底面部材と、両端部が開放されて前記第１円筒部材よりも小さい外径と短い軸長とからなる円筒形状を有し、前記第１円筒部材に収容されるように、前記底面部材の開口部に水密に設けられた第２円筒部材とを備え、前記微細気泡供給装置は、前記微細気泡発生装置により発生した微細気泡を含む原水を、前記第１円筒部材の内壁面の接線方向から供給するオゾン反応装置である。

請求項８に対応する発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に対応するオゾン反応装置において、前記微細気泡供給装置は、前記微細気泡発生装置により発生した微細気泡を含む原水を、前記配管型反応槽の長手方向の複数の位置から供給するオゾン反応装置である。

請求項９に対応する発明は、請求項８に対応するオゾン反応装置において、前記微細気泡供給装置は、複数の位置から異なる量の原水を供給するオゾン反応装置である。

請求項１０に対応する発明は、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に対応するオゾン反応装置において、前記微細気泡発生装置は、前記微細気泡が発生された原水を貯蔵する微細気泡混合槽をさらに備えたオゾン反応装置である。

請求項１１に対応する発明は、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に対応するオゾン反応装置において、前記送液装置は、前記配管型反応槽内の下流側を流れる原水の一部を、前記微細気泡発生装置に送水するオゾン反応装置である。

＜用語＞
本発明において、「微細気泡」とは、直径が１〜５０μｍのマイクロオーダーの気泡のことであり、マイクロバブルとも称する。また、「通常気泡」とは、直径が１ｍｍ以上のミリオーダーの気泡のことである。

＜作用＞
従って、本発明は以上のような手段を講じたことにより、以下の作用を有する。

請求項１に対応する発明は、配管型反応槽と、オゾン含有ガスの微細気泡を原水に発生させる微細気泡発生装置と、微細気泡発生装置により発生した微細気泡を含む原水を、配管型反応槽に供給する微細気泡供給装置とを備えているので、浮力の小さい微細気泡を原水に拡散させて、オゾンの溶存効率を高めることができる。そのため、コンパクトな設備で効率的にオゾン処理し得るオゾン反応装置を提供できる。

請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する作用に加え、原水供給装置が原水を配管型反応槽に供給する位置から、微細気泡供給装置が微細気泡を含む原水を供給するので、浮力の小さい微細気泡を原水中に効率的に拡散させることができる。

請求項３に対応する発明は、請求項１・２に対応する作用に加え、配管型反応槽が並列に複数設置され、配管型反応槽毎に原水供給装置が複数設置されたので、オゾン処理する原水の量が変更しても、稼動する配管型反応槽の数を調整することにより、原水とオゾンとの接触時間を一定にしたオゾン処理を行うことができる。

請求項４に対応する発明は、請求項１〜３のいずれか１項に対応する作用に加え、配管型反応槽が直列に複数設置されたので、配管型反応槽の数の増減により、原水の滞留時間を最適化することができる。また、配管型反応槽が蛇行して直列に設置された場合には、限られた設置スペースを有効活用することができる。すなわち、コンパクトな設備で効率的にオゾン処理し得るオゾン反応装置を提供できる。

請求項５に対応する発明は、請求項１〜４のいずれか１項に対応する作用に加え、配管型反応槽内にラインミキサを備えているので、オゾン微細気泡と被分解物質を含む原水とを効率よく混合することができる。

請求項６に対応する発明は、請求項１〜５のいずれか1項に対応する作用に加え、配管型反応槽が、基端部が開放され、先端部が閉塞された円筒形状を有する第１円筒部材と、第１円筒部材の基端部底面に水密に設けられ、一部に開口部を有する円盤形状の底面部材と、両端部が開放されて第１円筒部材よりも小さい外径と短い軸長とからなる円筒形状を有し、第１円筒部材に収容されるように、底面部材の開口部に水密に設けられた第２円筒部材とを備えており、微細気泡供給装置が、微細気泡発生装置により発生した微細気泡を含む原水を第２円筒部材の基端部から供給するので、第２円筒部材の内部にオゾン濃度の高い場を局所的に形成することができる。

請求項７に対応する発明は、請求項１〜５のいずれか1項に対応する作用に加え、配管型反応槽が、基端部が開放され、先端部が閉塞された円筒形状を有する第１円筒部材と、第１円筒部材の基端部底面に水密に設けられ、一部に開口部を有する円盤形状の底面部材と、両端部が開放されて第１円筒部材よりも小さい外径と短い軸長とからなる円筒形状を有し、第１円筒部材に収容されるように、底面部材の開口部に水密に設けられた第２円筒部材とを備えており、微細気泡供給装置が、微細気泡発生装置により発生した微細気泡を含む原水を、第１円筒部材の内壁面の接線方向から供給するので、第１円筒部材の内壁面に沿って、渦流になるように原水を送水できる。この結果、混合作用が増大し、オゾンによる被分解物質の分解を促進することができる。

請求項８に対応する発明は、請求項１〜７のいずれか１項に対応する作用に加え、微細気泡供給装置が、微細気泡発生装置により発生した微細気泡を含む原水を、配管型反応槽の長手方向の複数の位置から供給するので、微細気泡が衝突することによる気泡の巨大化を防ぐことができる。

請求項９に対応する発明は、請求項８に対応する作用に加え、微細気泡供給装置が、複数の位置から異なる量の原水を供給するので、各注入点における注入量の調整により、オゾン注入量を最適化することができる。

請求項１０に対応する発明は、請求項１〜９のいずれか１項に対応する作用に加え、微細気泡発生装置が、微細気泡が発生された原水を貯蔵する微細気泡混合槽をさらに備えているので、常に一定量のオゾン微細気泡を供給することができる。

請求項１１に対応する発明は、請求項１〜１０のいずれか１項に対応する作用に加え、送液装置が、配管型反応槽内の下流側を流れる原水の一部を、微細気泡発生装置に送水するので、原水量の変動に依らず、安定してオゾン微細気泡を発生させることができる。

本発明によれば、コンパクトな設備で効率的にオゾン処理し得るオゾン反応装置を提供できる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

＜第1の実施形態＞
（１−１．構成）
図１は本発明の第１の実施形態に係るオゾン反応装置１０Ａの構成を示す模式図である。

オゾン反応装置１０Ａは、凝集沈殿処理水槽５から送水された原水にオゾン処理を行なうものであり、配管型反応槽１１と原水供給用送水ポンプ１２・オゾン発生器１３・微細気泡発生装置１４・微細気泡発生用送水ポンプ１５・微細気泡供給装置１６とを備えている。

配管型反応槽１１は、原水とオゾンとを反応させるための配管型の反応槽である。具体的には、後述する原水供給用送水ポンプ１２により、凝集沈殿処理水槽５に貯留された原水が配管型反応槽１１に供給される。なお、凝集沈殿処理水槽５で処理された原水には、オゾン処理の被分解物質である有機物やカビ臭物質などが含まれる。また、配管型反応槽１１の下流側は活性炭吸着棟７に連結されている。

原水供給用送水ポンプ１２は、オゾン処理前のプロセスである凝集沈殿処理の処理水が一時的に貯留された凝集沈殿処理水槽５から、配管型反応槽１１に原水を供給するポンプである。

オゾン発生器１３は、オゾン含有ガスを発生させるものである。オゾン発生器１３により発生されたオゾンは、微細気泡発生装置１４に供給される。

微細気泡発生装置１４は、オゾン含有ガスの微細気泡を原水に発生させるものである。ここで、オゾン含有ガスは、オゾン発生器１３から微細気泡発生装置１４に供給される。また、原水は、後述する微細気泡発生用送水ポンプ１５により凝集沈殿処理水槽５から微細気泡発生装置１４に供給される。そして、微細気泡発生装置１４では、以下に示すような方法などによりオゾン含有ガスの微細気泡を原水に発生させる。

（Ａ）細孔型（フィルタ型）の微細気泡発生装置は、微細気泡の対象径と同一径のフィルタを用いて、微細気泡を発生する。多孔質物質の孔径を変えることにより、ミリオーダーの通常気泡をマイクロオーダーの微細気泡に変換させることができる。

（Ｂ）加圧溶解法は、通常気泡を含む水に圧力を加えることにより、微細気泡を発生する方法である。比較的大量に微細気泡を発生できるという利点がある。

（Ｃ）衝撃波法は、狭路部にガスを供給し、その狭路部に衝撃波（キャビテーション）を与えることにより、微細気泡を発生する方法である。内部に構造物がなく、装置を大型化できるという利点がある。なお、エジュクタ方式の微細気泡発生装置は、衝撃波法に基づいて微細気泡を発生させている。

（Ｄ）揃断法は、水ジェット等の機械的揃断力を与えることにより、微細気泡を発生する方法である。液流量に対し気体流量が小さいという特徴を有する。

（Ｅ）旋回法は、気泡と水との旋回流により空洞を発生させ、その空洞前後の旋回流差で微細気泡を発生する方法である。比較的低いガス圧で運用できるという特徴を有する。

（Ｆ）超音波法は、超音波場の水中に、細い針先からガスを供給することにより、微細気泡を発生する方法である。均一な気泡を生成できるという特徴を有する。

なお、衝撃波法（エジェクタ式）や旋回法などの方法では、微細気泡発生装置１４に液体（ここでは原水）を高速に送水する必要がある。

微細気泡発生用送水ポンプ１５は、凝集沈殿処理水槽５から微細気泡発生装置１４に原水の一部を送水するためのポンプである。

微細気泡供給装置１６は、微細気泡発生装置１４により発生したオゾンの微細気泡を含む原水を、配管型反応槽１１の管軸方向に沿って、該配管型反応槽１１に供給するものである。例えば、微細気泡供給装置１６は、原水供給用送水ポンプ１２が配管型反応槽１１に原水を供給する位置で、微細気泡ＭＢを含む原水を供給する。

（１−２．作用）
次に本実施形態に係るオゾン反応装置１０Ａの作用を図２のフローチャートを用いて説明する。

始めに、微細気泡発生用送水ポンプ１５を介して、凝集沈殿処理水槽５から微細気泡発生装置１４に原水が送水される（ステップＳ１）。

続いて、オゾン発生器１３によりオゾン含有ガスが発生され、微細気泡発生装置１４に供給される（ステップＳ２）。これにより、微細気泡発生装置１４において、微細気泡発生用送水ポンプ１５から供給された原水に、オゾン微細気泡が生成される（ステップＳ３）。

そして、微細気泡発生装置１４で発生したオゾン微細気泡が、微細気泡供給装置１６を介して、配管型反応槽１１内に供給される（ステップＳ４）。

この後、微細気泡発生装置１４から送水されるオゾン微細気泡を含む原水は、配管型反応槽１１を流れる原水に合流する。これにより、配管型反応槽１１内において、オゾン微細気泡が拡散される。なお、配管型反応槽１１に供給される原水は、凝集沈殿処理水槽５により凝集沈殿処理されているが、一般的には、有機物やカビ臭物質等の被分解物質が残存する。

続いて、配管型反応槽１１内において、オゾン微細気泡が原水に溶けていき、被分解物質を分解するオゾン処理が行なわれる（ステップＳ５）。すなわち、オゾンが気体から水中へ移行することによって、気体状（気泡）のオゾンと水中の被分解物質との反応が生じる。この反応により、配管型反応槽１１内において、原水中の有機物やカビ臭物質が分解される。

そして、オゾン処理後の処理水は、活性炭吸着槽７を介して次工程へと送水される。なお、活性炭吸着棟７において、活性炭の吸着作用により、オゾン処理後の処理水から細かい有機物などが除去される。

（１−３．効果）
以上説明したように、本実施形態に係るオゾン反応装置１０Ａにおいては、配管型反応槽１１と、オゾン含有ガスの微細気泡ＭＢを原水に発生させる微細気泡発生装置１４と、微細気泡発生装置１４により発生した微細気泡ＭＢを含む原水を、配管型反応槽１１に供給する微細気泡供給装置１６とを備えているので、浮力の小さい微細気泡ＭＢを原水に拡散させて、オゾンの溶存効率を高めることができる。そのため、コンパクトな設備で効率的にオゾン処理することができる。

補足すると、オゾンの気泡をマイクロオーダーの微細気泡ＭＢにすることにより、オゾン処理の効率を上げることができる。すなわち、原水中の有機物やカビ臭物質などの被分解物質とオゾンの気泡との反応は、オゾンが気体から水中へ移行することによって生じる。この反応は気液界面に近いところで起こる。そのため、気泡の界面が大きいほど、つまり気泡の体積あたりの表面積が大きいほどオゾン処理の効率が上がる。それゆえ、注入される気泡の径を小さくして微細気泡ＭＢにすることにより、オゾン処理の効率を向上させることができる。この結果、オゾンの自己分解などで無駄に消費されるオゾンの量を削減することができる。

また、本実施形態に係るオゾン反応装置１０Ａにおいては、原水供給用送水ポンプ１２が配管型反応槽１１に原水を供給する位置から、微細気泡供給装置１６が微細気泡ＭＢを含む原水を供給する。すなわち、配管型反応槽１１の上流側から微細気泡ＭＢを含む原水を供給する。それゆえ、浮力の小さい微細気泡ＭＢを原水中に効率的に拡散させることができる。

補足すると、マイクロオーダーの微細気泡ＭＢでは、ミリオーダーの通常気泡ＮＢと異なり浮力が小さい。そのため、微細気泡ＭＢでは、通常気泡ＮＢと比較して上昇速度が小さく、原水の流れに応じて配管型反応槽１１内を拡散することになる。結果として、配管型反応槽１１内の原水を効率的にオゾン処理できるようになる。

また、オゾン反応装置１０Ａは、配管型反応槽１１を備えている。オゾン微細気泡ＭＢは気泡の界面が小さいため、ミリオーダーの通常気泡ＮＢよりも気泡に働く浮力が小さい。そのため、図１６で示した従来型のオゾン処理設備のように、反応槽の水底から気泡を注入し、気泡と原水とを向流方式で接触させる構造にする必要がない。

すなわち、図１６に示すような従来のオゾン処理設備においては、注入した通常気泡ＮＢに働く浮力が大きいため、気体の上昇速度が大きく、気体を出来る限り液体中に溶かすために気液向流の構造（注入方式）にしている。これに対し、配管型の反応槽では、オゾンの微細気泡ＭＢに働く浮力はが小さい。それゆえ、微細気泡ＭＢが拡散しやすいという特徴を有し、微細気泡ＭＢを原水の流れに乗せることができる。このため、原水が反応槽を通過する間に、オゾンと被分解物質との反応を進めることができる。さらに、微細気泡ＭＢによってオゾンの溶解効率も上昇し、無駄の少ないオゾン処理を行うことができる。結果として、通常気泡ＮＢを用いたオゾン処理設備に比して、反応槽の容積を小さくすることが可能となる。

また、配管型反応槽１１では、図１６に示すような矩形構造の大規模な反応槽を必要としない。すなわち、耐オゾン性に内部を加工した配管と微細気泡発生装置１４とを組み合わせてオゾン処理を行うことができるので、設置場所が固定されるオゾン処理設備に比して、建設コストを削減できる。

また、配管型反応槽１１を用いれば、設置スペースもオゾン処理場のように固定されないので、反応槽をコンパクトに設計できる。

これらのことから、本実施形態に係るオゾン反応装置１０Ａは、オゾン処理の導入を見送っていた浄水場に対して、オゾン処理の採用促進の一助となり得る。

＜第２の実施形態＞
図３は本発明の第２の実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｂの構成を示す模式図である。なお、既に説明した部分と同一部分には同一符号を付し、特に説明がない限りは重複した説明を省略する。また、以下の各実施形態も同様にして重複した説明を省略する。

本実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｂは、配管型反応槽１１が並列に複数設置され、配管型反応槽１１毎に原水供給用送水ポンプ１２が複数設置されている。

このような構成により、オゾン反応装置１０Ｂは、オゾン処理する原水の量が変更しても、稼動する配管型反応槽１１の数を調整することにより、原水とオゾンとの接触時間を一定にすることができる。具体的には、各原水供給用送水ポンプ１２に弁を設け、必要とする浄水水量に応じて運用する配管型反応槽１１の数を調整する。

また、本実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｂによれば、凝集沈殿処理水の水量、つまり浄水場における計画浄水量に応じて、配管型反応槽１１の槽数を決めることにより、効率的なオゾン処理を行うことができる。例えば、配管型反応槽１１が、ある大きさに規格化されている場合、その配管型反応槽１１により処理できる原水量が限られている。それゆえ、計画浄水量に対応させて、配管型反応槽１１の槽数を決定することができる。

＜第３の実施形態＞
図４は本発明の第３の実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｃの構成を示す模式図である。

本実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｃは、配管型反応槽１１が直列に複数設置されたものである。ここでは、例えば弧状の配管１１’により、各配管型反応槽が蛇行するように連結されている。

上述の構成により、オゾン反応装置１０Ｃにおいて、配管型反応槽１１の数を増減することにより、原水の滞留時間を最適化することができる。この結果、未分解の物質を残さない効率的なオゾン処理を行なうことができる。

また、本実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｃにおいては、弧状の配管１１’等と連結することにより、配管型反応槽１１を蛇行するように設置できるので、限られた設置スペースであっても有効活用することができる。換言すれば、オゾン反応装置１０Ｃによれば、コンパクトな設備で効率的にオゾン処理することができる。

＜第４の実施形態＞
図５は本発明の第４の実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｄの構成を示す模式図である。

本実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｄは、配管型反応槽１１内にラインミキサ３０を設置したものである。

ラインミキサ３０は、例えば図６に示すようなキノコ形状の突起物３１を有している。このキノコ形状の突起物３１に原水が衝突すると、乱流渦が発生する。この結果、オゾン微細気泡ＭＢと被分解物質を含む原水とが効率よく混合される。

すなわち、本実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｄによれば、ラインミキサ３０による混合作用によってオゾン微細気泡ＭＢと被分解物質との接触頻度を増加させて、オゾンの無駄な自己分解を削減することができる。それゆえ、未分解の物質を残さない効率的なオゾン処理を行なうことができる。

＜第５の実施形態＞
図７は本発明の第５の実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｅの構成を示す模式図である。

本実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｅは、配管型反応槽１１Ｅの内部に径の小さい別の小配管を配置した構造となっている。

詳しくは、本実施形態に係る配管型反応槽１１Ｅは、図８に概念を示すように、第１円筒部材４０と底面部材５０と第２円筒部材６０とを備えている。

第１円筒部材４０は、基端部４１が開放され、先端部４２が閉塞された円筒形状の部材である。また、第１円筒部材４０には、オゾン処理した処理水を排出するための配管出口４３が設けられている。

底面部材５０は、第１円筒部材４０の基端部底面に水密に設けられ、一部に開口部５１を有する円盤形状の部材である。

第２円筒部材６０は、両端部６１・６２が開放されて第１円筒部材４０よりも小さい外径と短い軸長とからなる円筒形状の部材である。また、第２円筒部材６０は、第１円筒部材４０に収容されるように、底面部材５０の開口部５１に水密に設けられている。

また、本実施形態に係る微細気泡供給装置１６は、微細気泡発生装置１４により発生した微細気泡ＭＢを含む原水を第２円筒部材６０の基端部６１から供給する。

上述した構成により、オゾン微細気泡を含む原水は、第２円筒部材６０の基端部６１から供給され、先端部６２を経て、第２円筒部材６０の外側と第１円筒部材４０の内側の領域に送水される。そして、これらの領域でオゾン処理された処理水は、第１円筒部材４０の配管出口４３から排出される。なお、オゾン処理後の処理水は、活性炭吸着棟７に導水される。そして、活性炭吸着棟７において活性炭の吸着作用により、細かい有機物などが処理水から除去される。

以上説明したように、本実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｅは、配管型反応槽１１Ｅが、基端部４１が開放され、先端部４２が閉塞された円筒形状を有する第１円筒部材４０と、第１円筒部材４０の基端部底面に水密に設けられ、一部に開口部５１を有する円盤形状の底面部材５０と、両端部６１・６２が開放されて第１円筒部材４０よりも小さい外径と短い軸長とからなる円筒形状を有し、第１円筒部材４０に収容されるように、底面部材５０の開口部５１に水密に設けられた第２円筒部材６０とを備えており、微細気泡供給装置１６が、微細気泡発生装置１４により発生した微細気泡ＭＢを含む原水を第２円筒部材６０の基端部６１から供給するので、第２円筒部材６０の内部にオゾン濃度の高い場を局所的に形成することができる。

この点、第２円筒部材６０においては、第１円筒部材４０に比して、微細気泡ＭＢの動きに対する原水の流速を速めることができ、オゾンの溶解効率を上昇させることができる。それゆえ、第２円筒部材６０の内部の領域では、オゾンによる被分解物質の分解を促進させ、第２円筒部材６０の外側の領域では、オゾンと被分解物質との反応を徐々に進めることができる。

すなわち、本実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｅは、図１６に示したような、オゾンが注入されるオゾン接触池１０１・１０２と、オゾン反応を進めるために設置されるオゾン滞留池１０３とを備えたオゾン処理設備と同様の作用を有するものである。

＜第６の実施形態＞
図９は本発明の第６の実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｆの構成を示す模式図である。

本実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｆは、第５の実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｅにおいて、微細気泡発生装置１４により発生した微細気泡を含む原水を第２円筒部材６０の基端部６１から供給するのではなく、第１円筒部材４０の内壁面の接線方向から配管入口４４を介して供給するものである。すなわち、本実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｆは、いわゆるサイクロン方式により原水を供給する。なお、本実施形態に係る配管型反応槽１１Ｆは、第５の実施形態に係る配管型反応槽１１Ｅにおいて、配管出口４３に代えて、配管入口４４を備えている。この配管入口４４は、図９の上面の概念を図１０に示すように、配管型反応槽１１Fの内周の接線方向から内壁面に沿って原水を送水するように設置される。

上述した構成により、オゾン微細気泡ＭＢを含む原水は、第１円筒部材４０の配管入口４４から供給される。この際、原水は、第１円筒部材４０の内壁面の接線方向に沿って供給されるので旋回流となる。旋回流となった原水は、第１円筒部材４０の先端部４２の底面に衝突する。これにより、原水は、先端部４２の底面で反射され、第２円筒部材６０の先端部６２を通って、基端部６１から排出される。

なお、オゾン処理後の処理水は、活性炭吸着棟７に導水される。そして、活性炭吸着棟７において活性炭の吸着作用により、細かい有機物などが処理水から除去される。

以上説明したように、本実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｆは、配管型反応槽１１Ｆが、基端部４１が開放され、先端部４２が閉塞された円筒形状を有する第１円筒部材４０と、第１円筒部材４０の基端部底面に水密に設けられ、一部に開口部５１を有する円盤形状の底面部材５０と、両端部６１・６２が開放されて第１円筒部材４０よりも小さい外径と短い軸長とからなる円筒形状を有し、第１円筒部材４０に収容されるように、底面部材５０の開口部５１に水密に設けられた第２円筒部材６０とを備えており、微細気泡供給装置１６が、微細気泡発生装置１４により発生した微細気泡ＭＢを含む原水を、第１円筒部材４０の内壁面の接線方向から供給するので、第１円筒部材４０の内壁面に沿って、渦流になるように原水が送水される。この結果、混合作用が増大し、オゾンによる被分解物質の分解を促進することができる。なお、このような効果が得られるのは、オゾン微細気泡ＭＢの浮力が小さく、原水の流れる方向に沿って気泡が流動して原水中に溶け込んでいくからである。

＜第７の実施形態＞
図１１は本発明の第７の実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｇの構成を示す模式図である。

本実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｇでは、微細気泡供給装置１６を複数備え、微細気泡発生装置１４により発生した微細気泡ＭＢを含む原水を、配管型反応槽１１の長手方向の複数の位置から供給する。

それゆえ、本実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｇでは、微細気泡ＭＢが衝突することによる気泡の巨大化を防ぐことができる。すなわち、同じ位置から多量の微細気泡ＭＢを注入すると、気泡同士が衝突し、気泡が巨大化したり、無駄に自己分解するオゾンが増加したりする場合がある。そこで、複数の位置から微細気泡ＭＢを注入することにより、この現象を防ぐことができる。また、複数の位置から微細気泡ＭＢを注入することにより、オゾンと原水との接触状態を改善することができ、未分解物質を削減することができる。これらのことから、注入オゾン量を削減でき、ランニングコストの低減も見込まれる。

なお、オゾン反応装置は、図１２に概念を示すように、配管型反応槽１１を直列に複数設置したものであってもよい。これにより、一つの配管型反応槽１１に対する微細気泡供給装置１６の数を固定し、配管型反応槽１１の数を必要に応じて増やすことにより、注入するオゾン量を調整することが可能となる。

また、微細気泡供給装置１４は、複数の位置から異なる量の原水を供給するとしてもよい。例えば、図１３に概念を示すように、配管型反応槽１１の上流側では多量の微細気泡ＭＢを注入し、下流に進むにつれて微細気泡ＭＢの供給量を少なくするように供給してもよい。すなわち、配管型反応槽１１の下流側に進むにつれて、未分解物質は減少する。それゆえ、新たに注入するオゾン微細気泡量を下流側に進むにつれて少なくすることにより、注入するオゾン量を必要最低限に調整することができる。また結果として、ランニングコストの低減も見込まれる。

＜第８の実施形態＞
図１４は本発明の第８の実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｈの構成を示す模式図である。

本実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｈは、微細気泡混合槽７０をさらに備えている。

微細気泡混合槽７０は、微細気泡が発生された原水を貯蔵するものである。ここでは、凝集沈殿処理槽５から微細気泡発生用送水ポンプ１５を介して、微細気泡混合槽７０に原水の一部が送水される。なお、微細気泡発生用送水ポンプ１５は、エジェクタ式微細気泡発生方法を用いる場合などの液体供給用ポンプとしても用いられる。

上述したように、微細気泡発生装置１４は、微細気泡ＭＢが発生された原水を貯蔵する微細気泡混合槽７０をさらに備えているので、常に一定量のオゾン微細気泡ＭＢを注入することができる。すなわち、微細気泡混合槽７０に、常に一定量のオゾン微細気泡ＭＢを含む原水を予め用意しておくことができるので、注入したい点から注入したい量のオゾン微細気泡ＭＢを常時注入可能となる。

＜第９の実施形態＞
図１５は本発明の第９の実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｉの構成を示す模式図である。

本実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｉは、微細気泡発生用送水ポンプ８０が、配管型反応槽１１内の下流側を流れる原水の一部を、微細気泡発生装置１４に送水するものである。

すなわち、オゾン反応装置１０Ｉは、凝集沈殿処理槽５ではなく配管型反応槽１１から原水を送水する。それゆえ、オゾン反応装置１０Ｉでは、原水量の変動に依らず、安定してオゾン微細気泡を発生させることができる。

＜その他＞
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の第１の実施形態に係るオゾン反応装置１０Ａの構成を示す模式図である。 同実施形態に係るオゾン反応装置１０Ａの作用を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｂの構成を示す模式図である。 本発明の第３の実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｃの構成を示す模式図である。 本発明の第４の実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｄの構成を示す模式図である。 同実施形態に係るラインミキサ５０の構成を示す模式図である。 本発明の第５の実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｅの構成を示す模式図である。 同実施形態に係る配管型反応槽１１Ｅの構成を示す模式図である。 本発明の第６の実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｆの構成を示す模式図である。 同実施形態に係る配管型反応槽１１Ｆへの原水の送水方向を示す模式図である。 本発明の第７の実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｇの構成を示す模式図である。 同実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｇの他の構成例を示す模式図である。 同実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｇの変形例を示す模式図である。 本発明の第８の実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｈの構成を示す模式図である。 本発明の第９の実施形態に係るオゾン反応装置１０Ｉの構成を示す模式図である。 従来の浄水場におけるオゾン処理設備の一例を示す模式図である。

符号の説明

５・・・沈殿処理水槽、６・・・送水ポンプ、７・・・活性炭吸着棟、１０Ａ〜１０Ｉ・・・オゾン反応装置、１１・・・配管型反応槽、１２・・・原水供給用送水ポンプ、１３・・・オゾン発生器、１４・・・微細気泡発生装置、１５・・・微細気泡発生用送水ポンプ、１６・・・微細気泡供給装置、３０・・・ラインミキサ、４０・・・第１円筒部材、４１・・・基端部、４２・・・先端部、４３・・・配管出口、４４・・・配管入口、５０・・・底面部材、５１・・・開口部、６０・・・第２円筒部材、７０・・・微細気泡混合槽、８０・・・微細気泡発生用送水ポンプ、１００・・・オゾン処理棟、１０１・・・第１オゾン接触池、１０２・・・第２オゾン接触池、１０３・・・オゾン滞留池、１０４・・・オゾン発生器、１０５・・・散気装置、１０６・・・排オゾン処理設備。

Claims (11)

1. 配管型反応槽と、
   前記配管型反応槽に原水を供給する原水供給装置と、
   オゾン含有ガスを発生させるオゾン発生器と、
   前記オゾン含有ガスの微細気泡を原水に発生させる微細気泡発生装置と、
   前記微細気泡発生装置に、前記原水の一部を送水する送液装置と、
   前記微細気泡発生装置により発生した微細気泡を含む原水を、前記配管型反応槽の管軸方向に沿って、該配管型反応槽に供給する微細気泡供給装置と
   を備えたことを特徴とするオゾン反応装置。
2. 請求項１に記載のオゾン反応装置において、
   前記微細気泡供給装置は、前記原水供給装置が前記原水を前記配管型反応槽に供給する位置から、微細気泡を含む原水を供給する
   ことを特徴とするオゾン反応装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のオゾン反応装置において、
   前記配管型反応槽が並列に複数設置され、
   前記配管型反応槽毎に前記原水供給装置が複数設置された
   ことを特徴とするオゾン反応装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のオゾン反応装置において、
   前記配管型反応槽が直列に複数設置された
   ことを特徴とするオゾン反応装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のオゾン反応装置において、
   前記配管型反応槽内にラインミキサ
   を備えたことを特徴とするオゾン反応装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか1項に記載のオゾン反応装置において、
   前記配管型反応槽は、
   基端部が開放され、先端部が閉塞された円筒形状を有する第１円筒部材と、
   前記第１円筒部材の基端部底面に水密に設けられ、一部に開口部を有する円盤形状の底面部材と、
   両端部が開放されて前記第１円筒部材よりも小さい外径と短い軸長とからなる円筒形状を有し、前記第１円筒部材に収容されるように、前記底面部材の開口部に水密に設けられた第２円筒部材と
   を備え、
   前記微細気泡供給装置は、前記微細気泡発生装置により発生した微細気泡を含む原水を前記第２円筒部材の基端部から供給する
   ことを特徴とするオゾン反応装置。
7. 請求項１乃至請求項５のいずれか1項に記載のオゾン反応装置において、
   前記配管型反応槽は、
   基端部が開放され、先端部が閉塞された円筒形状を有する第１円筒部材と、
   前記第１円筒部材の基端部底面に水密に設けられ、一部に開口部を有する円盤形状の底面部材と、
   両端部が開放されて前記第１円筒部材よりも小さい外径と短い軸長とからなる円筒形状を有し、前記第１円筒部材に収容されるように、前記底面部材の開口部に水密に設けられた第２円筒部材と
   を備え、
   前記微細気泡供給装置は、前記微細気泡発生装置により発生した微細気泡を含む原水を、前記第１円筒部材の内壁面の接線方向から供給する
   ことを特徴とするオゾン反応装置。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のオゾン反応装置において、
   前記微細気泡供給装置は、前記微細気泡発生装置により発生した微細気泡を含む原水を、前記配管型反応槽の長手方向の複数の位置から供給する
   ことを特徴とするオゾン反応装置。
9. 請求項８に記載のオゾン反応装置において、
   前記微細気泡供給装置は、複数の位置から異なる量の原水を供給する
   ことを特徴とするオゾン反応装置。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のオゾン反応装置において、
    前記微細気泡発生装置は、前記微細気泡が発生された原水を貯蔵する微細気泡混合槽
    をさらに備えたことを特徴とするオゾン反応装置。
11. 請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のオゾン反応装置において、
    前記送液装置は、前記配管型反応槽内の下流側を流れる原水の一部を、前記微細気泡発生装置に送水する
    ことを特徴とするオゾン反応装置。

Images