JP2009000677A - 水処理用反応槽、水処理システム及び水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理水の水質及びその変動、オゾンガスの注入率、反応装置の形状等の外的因子によらず、良好な処理効率を得るための水処理用反応槽、水処理システム及び水処理方法を提供する。
【解決手段】水処理用反応槽７１は、水道管１１を介して反応槽２１１に流入し貯水された被処理水に、オゾンガス注入管２２１を介してオゾンガスを注入し、生成した溶存オゾンの濃度を溶存オゾン濃度計２３１により計測する。次いで、計測された溶存オゾン濃度に基づいて、フィードバック制御装置２４１により過酸化水素の注入量を決定し、過酸化水素注入装置２５１により過酸化水素注入管２６１を介して、被処理水に過酸化水素を注入する。
【選択図】図２

Description

本発明は、水処理用反応槽、水処理システム及び水処理方法に関する。詳しくは、オゾン及び過酸化水素併用型水処理用反応槽に関する。

従来、水処理システムではオゾン処理が適用され、上下水、工場等の産業排水等の様々な水処理に用いられている。近年では、さらに処理速度を速めた促進酸化処理技術が確立しつつある。

オゾン処理とは、オゾンの酸化力を利用して、水中の有機物を酸化及び分解する水処理技術である。オゾン処理では、オゾン分子による反応と、オゾンが分解して生成したヒドロキシルラジカルによる反応との、二つの経路により対象物質の酸化分解が行われている。ヒドロキシルラジカルとは、酸化力が高い物質であり、オゾンでは分解できないような物質の酸化分解も可能である。このため、オゾンに過酸化水素や紫外線等を組み合わせ、ヒドロキシルラジカルの生成を促進させることで難オゾン分解性物質の分解を促進させる水処理技術、すなわち、促進酸化処理方法が有望視されている（例えば、非特許文献１、２参照）。

かかる促進酸化処理方法の一種であるオゾン／過酸化水素処理法では、過酸化水素の注入量が処理効率に影響を及ぼすので、これまで、過酸化水素の注入量については、過酸化水素と、ガスとして注入するオゾンとのモル比率（重量比）の観点から、良好な処理効率が得られる比率を求め、それに基づいて注入制御が行われてきた（例えば、特許文献１、２参照）。
宍田健一、「オゾン／過酸化水素処理法による排水処理システムの開発に関する研究」、京都大学学位論文（博士）、ｐ５３−ｐ８５（２００２） 岩本卓治ら、「ＡＯＰ併用型オゾン接触池の基礎検討（ＩＩ）」、第１５回日本オゾン協会年次研究講演会講演集、ｐ４５−ｐ４８（２００５） 特開平９−２７６８８２号公報 特開平１０−１６５９７１号公報

しかしながら、上記の良好な処理効率が得られる比率は、有機物濃度、ｐＨ、水温等の被処理水の水質やオゾンガスの注入率により異なるため、実験的に予め検討する必要がある。また、水質が変動する実環境水を対象とした場合、良好な処理効率を得られる過酸化水素とオゾンとの比率も水質の変動により変化すると考えられ、比率変化の程度を把握することは実質的に困難を伴う。さらに、過酸化水素とオゾンとの比率は装置により異なるため、実験室規模で得られた比率をそのまま実プラントに適用しても、実験と同様の処理効率が得られるとは限らない。

また、特許文献１、２に開示されている発明は、促進酸化処理を適用したオゾン接触槽のオゾン吸収効率を高め、オゾンと過酸化水素とが過剰注入にならないようにし、オゾン接触槽とその制御方法の提供を目的とするものであり、いずれの発明も、オゾン接触槽において、『予め設定した過酸化水素及びオゾンの注入率』から、各オゾン発生装置の駆動と過酸化水素の注入率を制御する方法を主たる内容としたものである。さらに、余剰となる溶存オゾン濃度が一定になるように、過酸化水素のバルブ開度目標値を求めてその開度を調整しているので、過酸化水素及びオゾンの注入率の設定をせずに、促進酸化の効果を最大にすることは困難である。

従って、本発明の目的は、被処理水の水質及びその変動、オゾンガスの注入率、反応装置の形状等の外的因子によらず、良好な処理効率を得るための水処理用反応槽、水処理システム及び水処理方法を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記手段により達成される。

（１）すなわち、本発明は、オゾンガスを被処理水に注入するオゾンガス注入手段と、過酸化水素を前記被処理水に注入する過酸化水素注入手段と、前記被処理水中の溶存オゾンの濃度を計測する溶存オゾン濃度計測手段と、を有し、前記過酸化水素注入手段は、前記溶存オゾン濃度計測手段により計測された溶存オゾン濃度に基づいて前記過酸化水素の注入量を制御することを特徴とする、水処理用反応槽である。

（２）また、前記過酸化水素注入手段は、前記溶存オゾン濃度を低減するように前記過酸化水素の注入量を制御することを特徴とする、（１）に記載の水処理用反応槽である。

（３）さらに、前記過酸化水素注入手段は、前記溶存オゾン濃度が最小となるように前記過酸化水素の注入量を制御することを特徴とする、（２）に記載の水処理用反応槽である。

（４）本発明は、また、水処理用反応槽を少なくとも１つ備えてなり、前記水処理用反応槽は、オゾンガスを被処理水に注入するオゾンガス注入手段と、過酸化水素を前記被処理水に注入する過酸化水素注入手段と、前記被処理水中の溶存オゾンの濃度を計測する溶存オゾン濃度計測手段と、を有し、前記過酸化水素注入手段は、前記溶存オゾン濃度計測手段により計測された溶存オゾン濃度に基づいて前記過酸化水素の注入量を制御することを特徴とする、水処理システムである。

（５）また、前記過酸化水素注入手段は、前記溶存オゾン濃度を低減するように前記過酸化水素の注入量を制御することを特徴とする、（４）に記載の水処理システムである。

（６）さらに、前記過酸化水素注入手段は、前記溶存オゾン濃度が最小となるように前記過酸化水素の注入量を制御することを特徴とする、（５）に記載の水処理システムである。

（７）本発明は、また、オゾンガスを被処理水に注入するオゾンガス注入工程と、過酸化水素を前記被処理水に注入する過酸化水素注入工程と、前記被処理水中の溶存オゾンの濃度を計測する溶存オゾン濃度計測工程と、を有し、前記過酸化水素注入工程は、前記溶存オゾン濃度計測工程により計測された溶存オゾン濃度に基づいて前記過酸化水素の注入量を制御することを特徴とする、水処理方法である。

（８）また、前記過酸化水素注入工程は、前記溶存オゾン濃度を低減するように前記過酸化水素の注入量を制御することを特徴とする、（７）に記載の水処理方法である。

（９）さらに、前記過酸化水素注入工程は、前記溶存オゾン濃度が最小となるように前記過酸化水素の注入量を制御することを特徴とする、（８）に記載の水処理方法である。

本発明によれば、溶存オゾン濃度が最小となるように過酸化水素の注入量を制御した結果、ヒドロキシルラジカルの生成量が増加するので、水の浄化能力、すなわち、農薬、家庭用品、医薬品等種々の有害化学物質、臭気物質等の酸化分解能力を最大限に引き上げることができる。

また、本発明によれば、過酸化水素の注入量を、連続的監視が可能な溶存オゾン濃度により制御しているので、被処理水の水質やその変動、オゾンガスの注入率の変化に対し、速やかに対応でき、同様に、装置の形状に依存することなく、対応可能である。

さらに、本発明によれば、従来技術のように、過酸化水素とオゾンとの比率を、事前に又は作業中に算出する必要がないので、作業効率を向上させ、さらに作業にかかる経済的負担を減少させることができる。

また、本発明によれば、必要最低限の過酸化水素の注入量を算出することができるので、良好な処理効率を維持しつつ、過剰な過酸化水素の使用による経済的負担を低減することができる。

さらに、本発明によれば、従来技術でも算出していた溶存オゾン濃度を過酸化水素の注入量の制御に適用しているので、既存の装置を用いることができ、装置にかかる経済的負担を減少させることができ、同様に、装置設計の自由度や汎用性を高めることができる。

また、本発明によれば、溶存オゾン濃度を最小濃度に保つことにより、オゾンと原水中の臭化物イオンが反応してできる発がん性物質の臭素酸イオンやアルデヒド類等の生成濃度を低く保つことができる。

さらに、本発明によれば、過酸化水素及び溶存オゾン濃度が最小濃度で保たれるため、オゾン／過酸化水素処理工程の後の工程である活性炭処理や塩素処理において、活性炭の寿命や塩素剤の消費に悪影響を与える可能性がある過酸化水素及び溶存オゾンの残留を最小限に留めることができる。

また、本発明によれば、制御因子が過酸化水素の注入量だけであることから、計装設備の構造を単純化し、装置の効率化及び故障の低減を図ることができる。

さらに、本発明によれば、酸化剤として、極めて反応性が高いヒドロキシルラジカルを用いているので、後の処理工程において悪影響を与える有害化学物質の生成を低減することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態にかかる水処理用反応槽が適用された水処理システムの全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態にかかる水処理システム１は、被処理水又は処理水が流れる水道管１１と、着水井２１と、混和池３１と、フロック形成池４１と、沈殿池５１と、急速ろ過池６１と、本発明の実施形態にかかる水処理用反応槽７１と、活性炭吸着池９１と、浄水池１０１とを備え、これらは、水道管１１を介して着水井２１が設置されている上流側から順番に配設されている。被処理水は、水道管１１を通って着水井２１に流入して処理を施され、次いで混和池３１から浄水池１０１まで水道管１１を通って順に処理を施され、最終的には処理水となって、浄水池１０１が設置されている下流側の水道管１１から排出される。なお、本発明の水処理システム１を構成する設備の種類および設置数は、図１に示す例に限定されない。

次に、上記各設備の構成について説明する（（社）日本水道協会編『水道用語辞典（第二版）』（東京、（社）日本水道協会、１９９６年））。なお、本発明の実施形態にかかる水処理用反応槽７１の詳細については後述する。

着水井２１は、浄水場等へ流入する原水の水位動揺を安定させ、水位調節と流入量測定を行うために設ける池、あるいはマス（桝）のことである。

混和池３１は、凝集剤を注入した後に、直ちに急速な撹拌を与えて凝集剤を原水中に均一にいきわたらせるための混和装置のことである。

フロック形成池４１は、沈澱処理の前処理としてフロック形成を行うための池である。

沈殿池５１は、水よりも重い粒子が静水中やきわめて静かな流れの中では、沈降して水と分離するという原理を利用して、原水を静かに流れる広い池に流入させて原水中の粒子を分離する池のことである。

急速ろ過池６１は、凝集沈殿処理を行った後に、残りの濁質をろ過して除去するためのろ過槽のことである。

活性炭吸着池９１は、活性炭の優れた吸着能力を利用して、また、活性炭表面に成育した微生物の分解作用を利用して、異臭味、色度、陰イオン界面活性剤、フェノール類等の有機物を除去するものである。

浄水池１０１は、浄水場内において、浄水処理の運転管理上生じるろ過水量と送水量との間の不均衛を緩和するとともに、事故時または水質異常時における水量変動の対応などのために浄水を貯留するものである。

次に、本発明の第１の実施形態にかかる水処理用反応槽について説明するが、各水処理用反応槽は後述する構成要素を複数含んでいてもよく、また、構成要素以外の構成要素を含んでいてもよく、あるいは、後述する構成要素のうちの一部が含まれていなくてもよい。また、各構成要素の設置場所については、本発明が意図するように機能すれば、特に限定されるものではない。なお、各水処理用反応槽で同様の機能を有する部分については、説明の重複を避けるため第１の実施形態のみその説明を行い、第２の実施形態以降はその説明を省略する。

図２は、本発明の第１の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。図２に示すとおり、本発明の水処理用反応槽７１は、散気管式又はディフューザ式反応槽と呼ばれるものである。ここで、散気管式反応槽とは、底部（本発明においては、反応槽２１１の底部）から多孔質の散気管（本発明においては、オゾンガス注入管２２１）を用いて、オゾンガスを吹き込む方式のものである。これは、少流量から大流量の処理に対応でき、また、操作の融通性もあることから、オゾンを用いた水処理において、最も一般的に使用されている（宗宮功編著『オゾンハンドブック』（横浜、サンユー書房、２００４年）、宗宮功編著『オゾン利用水処理技術』（公害対策技術同友会、１９８９年））。本実施形態においては、水道管１１を流れる被処理水を貯水する反応槽２１１と、オゾンガスを発生させるオゾンガス発生装置（図示せず）と、オゾンガスを反応槽２１１中に注入し、被処理水と接触させるオゾンガス注入管２２１と、被処理水中の溶存オゾンの濃度を計測する溶存オゾン濃度計２３１と、溶存オゾン濃度に基づいて過酸化水素の注入量を決定し、過酸化水素注入装置２５１に伝え、その注入量を制御するフィードバック制御装置２４１と、フィードバック制御装置２４１からの信号を受けて、過酸化水素を過酸化水素注入管２６１に注入する過酸化水素注入装置２５１と、過酸化水素を水道管に流入する水道管１１とで構成されている。被処理水は、水道管１１を通って反応槽２１１に流入して適量を貯水された後、オゾンガス注入管２２１からオゾンガスが注入され、被処理水と接触して溶存オゾンが生成され、反応槽２１１の出口側に設置された溶存オゾン濃度計２３１により測定される。この溶存オゾン濃度に基づいて、フィードバック制御装置２４１より過酸化水素の注入量が決定され、次いで、過酸化水素注入装置２５１から過酸化水素注入管２６１を通って過酸化水素が反応槽２１１に流入して浄水処理が施され、反応槽２１１の出口側に設置された水道管１１から排出される。

次に、本発明の過酸化水素の注入量の制御方法について、水処理原理を踏まえて説明する。

通常のオゾン処理では、図３に示すように、溶存オゾンによる反応（図中の（Ｂ））と、溶存オゾンが分解して生成したヒドロキシルラジカルによる反応（図中の（Ｄ））との、二つの経路により処理対象物質の酸化分解が行われている。この場合、溶存オゾンにより処理対象物質が分解される速度（図中の（Ｂ））と溶存オゾンが自己分解する速度（図中の（Ｃ）、自己分解にともない一部がヒドロキシルラジカルへと変換）との和が、オゾンガスが被処理水中に溶解して溶存オゾンを生成させる速度（図中の（Ａ））と比較して非常に遅いために、反応槽中に溶存オゾンが蓄積されるので、上記（Ａ）の生成速度が低下する。従って、通常のオゾン処理では、全体のマスバランスを考えると、図４に示すように、オゾンガスが溶解して生成された溶存オゾンの一部が消費されずに反応槽中に残存するだけでなく、未溶解のオゾンガス（図中の未使用オゾンガス）も残存するので、全体的な処理効率は低下する。

そこで、例えば特開平９−２７６８８２号公報（第１１項、図１）や特開平１０−１６５９７１号公報（第８項、図１）に開示されている水処理用反応槽のように、ヒドロキシルラジカルの供給源であるオゾンガスに過酸化水素を添加する、促進酸化処理法を導入し、処理効率を向上させる試みがなされている。図５に示すように、促進酸化処理法では、オゾンガスとして注入されたオゾンが被処理水へと溶け込み、その後添加された過酸化水素と反応してヒドロキシルラジカルを生成し、処理対象物質が分解される。しかし、この場合、過酸化水素の添加量が最適化されていないため過酸化水素が不足していると、溶存オゾンが分解される速度（図中の（Ｂ）と（Ｃ）の和）は、オゾンガスが被処理水中に溶解して溶存オゾンを生成させる速度（図中の（Ａ））と比較して遅いため、通常のオゾン処理と同様に、反応槽中に溶存オゾンが蓄積されるので、上記（Ａ）の生成速度が低下する。従って、促進酸化処理法では、全体のマスバランスを考えると、図６に示すように、通常のオゾン処理を行った場合と比較すると、残存溶存オゾン量は低減するものの、未溶解のオゾンガスと共に残存するので、全体的な処理効率は低下する。

一方、本発明においては、図７に示すように、上記と同様に促進酸化処理法を適用し、過酸化水素を添加している。この場合、過酸化水素添加量を最適化しているため、オゾンガスが被処理水中に溶解して溶存オゾンを生成させる速度（図中の（Ａ））と、溶存オゾンが分解される速度（図中の（Ｂ）と（Ｃ）の和）とは同等の速度であり、溶存オゾンは蓄積されない。また、溶存オゾンは過酸化水素と主に反応しているため、生成したヒドロキシルラジカルによって対象物質は主に分解されている。従って、上記（Ａ）の生成速度は常に最大の速度を保つことができ、全体のマスバランスを考えると、図８に示すように、未溶解のオゾンガスもほとんど残存しないので、全体的な処理効率は向上する。

すなわち、両者の差は全体のマスバランスの制御方法にある。従来技術の促進酸化処理における制御方法は、図９に示すように、オゾンガスと過酸化水素の比率により決定され、この比率は、上記両従来技術共に予め設定した数値である。従って、実験室規模で算出した数値を実際の施設において導入したとしても微調整が必要であり、また、実際の被処理水の水質や装置の形状等によっては、この数値を用いて処理ができない可能性もあり、作業者の労力や時間を費やし、全体的な処理効率が低下することが予想される。

しかしながら、本発明の促進酸化処理における制御方法は、図１０に示すように、溶存オゾン濃度を指標として過酸化水素の注入量を最適化するため、実験室規模での予備実験はもとより、実際の施設でも微調整に労力と時間を費やす必要はない。ここで、過酸化水素の注入量の最適化とは、未知濃度のオゾンガスを反応槽内に注入した際に、オゾンガスの溶解量が最大となる条件、すなわち、良好な処理効率を得るための条件を決定し、その条件から過酸化水素の注入量を算出することである。反応槽中のオゾンガス濃度の変化は、下記数式（Ｉ）

（式中、[Ｏ_３]_ｇａｓ（ｍｇ／Ｌ）はオゾンガス濃度を、Ｋ_Ｌａ（１／ｓ）は総括オゾン移動容量係数を、[Ｏ_３]_ｌｉｑ（ｍｇ／Ｌ）は溶存オゾン濃度を、[Ｏ_３]^* _ｌｉｑ（ｍｇ／Ｌ）は飽和溶存オゾン濃度を示す。）により表わされる。注入したオゾンガスが最大限に利用される条件とは、経過時間ごとのオゾンガスの減少量（被処理水への溶解量）が最大となる条件でもある。式（Ｉ）より、溶存オゾン濃度が低い場合には、オゾンガスの被処理水への溶解速度が大きいことがわかり、溶存オゾンは過酸化水素水と反応してヒドロキシルラジカルを生成するが、その生成速度は過酸化水素濃度が高い場合に大きくなる。よって、経過時間ごとの全溶存オゾンと反応する量の過酸化水素が反応槽中に存在していれば、オゾンガスの溶解速度は常に最大となる。

従って、上述した通常のオゾン処理では、反応槽の出口の溶存オゾン濃度が最も高くなることから、上述したオゾンガスの溶解速度を常に最大にするためには、反応槽の出口において溶存オゾンが検出されなければ、反応槽の他の地点からも検出されないと考えられる。よって、図２に示すように、溶存オゾン濃度計２３１は、反応槽２１１の出口に設置することが望ましい。

また、フィードバック制御装置２４１は、溶存オゾン濃度計２３１で検出された溶存オゾン濃度を基にして、好ましくは、溶存オゾンの量を低減するように、さらに好ましくは、溶存オゾンの量が最小になるように制御可能に設計されることが望ましい。なお、過酸化水素は過剰になると処理効率が低下し、さらに経済的負担を増加させるという観点から注入量が少ないことが望ましいので、フィードバック制御装置２４１は、オゾンガスの溶解速度を常に最大にするために必要な注入量、好ましくは必要最低限の注入量を条件として設定されても構わない。また、他の観点から添加する過酸化水素量の上限又は下限を設定する必要性が生じた場合にも、状況に応じて適宜設計変更されてもよい。さらに、溶存オゾン濃度計２３１の精度差により、設置する溶存オゾン濃度計２３１の精度が低い場合には、検出限界値より低い溶存オゾン濃度を基にして、過酸化水素の注入量を制御可能に設計されてもよい。

次に、本発明の水処理用反応槽の他の実施形態について説明するが、これらは第１の実施形態にかかる水処理用反応槽と同様に、例えば図１に示すような水処理システムに適用可能である。

図１１は、本発明の第２の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。図１１に示すとおり、本発明の水処理用反応槽７２は、本発明の第１の実施形態の水処理用反応槽と異なり、複数の反応槽２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃを直列につなぐ多段型の反応槽である。被処理水中の溶存オゾンの濃度を計測するための溶存オゾン濃度計２３１は、反応槽２１１ｃの出口に設置され、フィードバック制御装置２４１は、溶存オゾン濃度計２３１により計測された反応槽２１１ｃ中の溶存オゾン濃度に基づいて、過酸化水素の注入量を制御可能に構成されている。すなわち、本実施形態においては、第１の実施形態と同様に過酸化水素の注入個所が１ヶ所であるので、反応槽２１１ｃ中の溶存オゾン濃度を計測することにより、反応槽２１１ａ〜２１１ｃ中の溶存オゾン濃度を計測しているのに等しい。なお、その他の構成、オゾン及び過酸化水素の注入量の制御方法及び水処理原理については、本発明の第１の実施形態の水処理用反応槽と同様である。

図１２は、本発明の第３の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。図１２に示すとおり、本発明の水処理用反応槽７３は、本発明の第２の実施形態の水処理用反応槽と同様に、複数の反応槽２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃを直列につなぐ多段型の反応槽であり、被処理水中の溶存オゾンの濃度を計測するための溶存オゾン濃度計２３１は、反応槽２１１ｃの出口に設置されている。しかし、本発明の第２の実施形態の水処理用反応槽とは異なり、フィードバック制御装置２４１ａ〜２４１ｃは、溶存オゾン濃度計２３１で計測された被処理水中の溶存オゾンの濃度に基づいて、それぞれ反応槽２１１ａ〜２１１ｃへの過酸化水素の注入量を制御可能に構成されている。すなわち、本実施形態は、第２の実施形態と比較すると、それぞれの反応槽２１１ａ〜２１１ｃに過酸化水素注入装置２５１ａ〜２５１ｃがあるため、前段の反応槽２１１ａにおいて、それ以降の反応槽２１１ｂ、２１１ｃに必要となる過酸化水素を過剰に注入する必要がなく、それぞれの反応槽２１１ａ〜２１１ｃで必要最小限の過酸化水素を注入すればよい。このとき、過酸化水素の注入量は、それぞれの過酸化水素注入装置２５１ａ〜２５１ｃについて制御することも、そのうちの特定の過酸化水素注入装置のみについて注入量を制御することも可能である。なお、その他の構成、オゾン及び過酸化水素の注入量の制御方法及び水処理原理については、本発明の第１の実施形態の水処理用反応槽と同様である。

図１３は、本発明の第４の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。図１３に示すとおり、本発明の水処理用反応槽７４は、本発明の第２の実施形態の水処理用反応槽と同様に、複数の反応槽２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃを直列につなぐ多段型の反応槽である。しかし、本発明の第２の実施形態の水処理用反応槽と異なり、被処理水中の溶存オゾンの濃度を計測するための溶存オゾン濃度計２３１ａ、２３１ｂ、２３１ｃは、反応槽２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの出口にそれぞれ設置されており、溶存オゾン濃度計２３１ａで計測された被処理水中の溶存オゾンの濃度と、溶存オゾン濃度計２３１ｂで計測された被処理水中の溶存オゾンの濃度と、溶存オゾン濃度計２３１ｃで計測された被処理水中の溶存オゾンの濃度とに基づいて、フィードバック制御装置２４１ａとフィードバック制御装置２４１ｂとフィードバック制御装置２４１ｃとが、反応槽２１１ａへの過酸化水素の注入量を制御可能に構成されている。この際、過酸化水素注入装置２５１は、両制御装置が算出したそれぞれの過酸化水素の注入量を、別個に又は一度に、過酸化水素注入管２６１へ注入可能に構成されてもよい。すなわち、本実施形態のように、複数の反応槽２１１ａ〜２１１ｃが直列につながっている場合、それぞれの反応槽２１１ａ〜２１１ｃでオゾンガスの注入率を変える場合がある。このとき、オゾンガスの注入率が高い反応槽の出口の溶存オゾン濃度は、最終的な出口（本実施形態においては、反応槽２１１ｃの出口）の溶存オゾン濃度より、高くなる可能性もある。本実施形態では、それぞれの反応槽２１１ａ〜２１１ｃの出口に溶存オゾン濃度計２３１ａ〜２３１ｃが設置してあるため、それぞれの反応槽２１１ａ〜２１１ｃでオゾンガス注入率等の処理条件が異なる場合においても、それぞれの反応槽２１１ａ〜２１１ｃにおいて最適な処理条件で処理を行うことができる。なお、その他の構成、オゾン及び過酸化水素の注入量の制御方法及び水処理原理については、本発明の第１の実施形態の水処理用反応槽と同様である。

図１４は、本発明の第５の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。図１４に示すとおり、本発明の水処理用反応槽７５は、本発明の第２の実施形態の水処理用反応槽と同様に、複数の反応槽２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃを直列につなぐ多段型の反応槽である。しかし、本発明の第２の実施形態の水処理用反応槽と異なり、被処理水中の溶存オゾンの濃度を計測するための溶存オゾン濃度計２３１ａ、２３１ｂ、２３１ｃは、反応槽２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの出口にそれぞれ設置されており、フィードバック制御装置２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃは、溶存オゾン濃度計２３１ａ、２３１ｂ、２３１ｃでそれぞれ計測された被処理水中の溶存オゾンの濃度に基づいて、反応槽２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃへの過酸化水素の注入量を、それぞれ制御している。すなわち、本実施形態は、第３の実施形態と第４の実施形態とを組み合わせた構成となっているため、多段反応槽のそれぞれの反応槽２１１ａ〜２１１ｃで、オゾンガス注入率等の反応条件が異なる場合でも、それぞれの反応槽２１１ａ〜２１１ｃに必要最小限の過酸化水素を注入することができる。なお、その他の構成、オゾン及び過酸化水素の注入量の制御方法及び水処理原理については、本発明の第１の実施形態の水処理用反応槽と同様である。

図１５は、本発明の第６の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。図１５に示すとおり、本発明の水処理用反応槽７６は、本発明の第２の実施形態の水処理用反応槽と同様に、複数の反応槽２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃを直列につなぐ多段型の反応槽であり、被処理水中の溶存オゾンの濃度を計測するための溶存オゾン濃度計２３１は、反応槽２１１ｃの出口に設置されている。しかし、本発明の第２の実施形態の水処理用反応槽とは異なり、過酸化水素注入装置２５１は反応槽２１１ｂの入口に設置され、フィードバック制御装置２４１は、溶存オゾン濃度計２３１により計測された反応槽２１１ｃ中の溶存オゾン濃度に基づいて、過酸化水素の注入量を制御可能に構成されている。すなわち、被処理水中には、オゾンと反応性が高い成分がある程度存在している。本実施形態では、最初の反応槽２１１ａではオゾン処理により、オゾンと反応性が高い成分が優先的に分解され、その後の反応槽２１１ｂ、２１１ｃで残りの難オゾン反応性の成分がオゾン／過酸化水素処理によって分解されることとなる。よって、本実施形態の構成の場合には、最初の反応槽２１１ａで、不必要な過酸化水素を注入する必要がない。なお、１段目の反応槽２１１ａの出口に溶存オゾン濃度計を設置し、溶存オゾン濃度を制御することも可能である。後段のオゾン／過酸化水素処理の構成は、第２の実施形態と同様であり、反応槽２１１ｃの出口の溶存オゾン濃度により、反応槽２１１ｂ、２１１ｃ中の溶存オゾン濃度を制御していることとなる。なお、その他の構成、オゾン及び過酸化水素の注入量の制御方法及び水処理原理については、本発明の第１の実施形態の水処理用反応槽と同様である。

図１６は、本発明の第７の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。図１６に示すとおり、本発明の水処理用反応槽７７は、本発明の第２の実施形態の水処理用反応槽と同様に、複数の反応槽２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃを直列につなぐ多段型の反応槽であり、被処理水中の溶存オゾンの濃度を計測するための溶存オゾン濃度計２３１は、反応槽２１１ｃの出口に設置されている。しかし、本発明の第２の実施形態の水処理用反応槽とは異なり、フィードバック制御装置２４１ａ、２４１ｂは、溶存オゾン濃度計２３１で計測された被処理水中の溶存オゾンの濃度に基づいて、それぞれ反応槽２１１ｂ、２１１ｃへの過酸化水素の注入量を制御可能に構成されている。すなわち、本実施形態は、第３の実施形態と第６の実施形態を組み合わせた構成となっている。このため、最初の反応槽２１１ａではオゾン処理により、オゾンと反応性が高い成分が優先的に分解され、その後の反応槽２１１ｂ、２１１ｃで残りの難オゾン反応性の成分がオゾン／過酸化水素処理によって分解されることとなる。本実施形態の構成の場合、最初の反応槽２１１ａで、不必要な過酸化水素を注入する必要がない。なお、第６の実施形態の場合と同様に、１段目の反応槽２１１ａの出口に溶存オゾン濃度計を設置し、溶存オゾン濃度を制御することも可能である。後段のオゾン／過酸化水素処理では、第３の実施形態と同様に、前段の反応槽２１１ｂにおいて、それ以降の反応槽２１１ｃで必要となる過酸化水素を過剰に注入する必要がない。このとき、過酸化水素の注入量は、各過酸化水素注入装置２５１ａ、２５１ｂについて制御することも、そのうちの特定の過酸化水素注入装置のみについて注入量を制御することも可能である。なお、その他の構成、オゾン及び過酸化水素の注入量の制御方法及び水処理原理については、本発明の第１の実施形態の水処理用反応槽と同様である。

図１７は、本発明の第８の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。図１７に示すとおり、本発明の水処理用反応槽７８は、本発明の第２の実施形態の水処理用反応槽と同様に、複数の反応槽２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃを直列につなぐ多段型の反応槽である。しかし、本発明の第２の実施形態の水処理用反応槽とは異なり、被処理水中の溶存オゾンの濃度を計測するための溶存オゾン濃度計２３１ａ、２３１ｂは、反応槽２１１ｂ、２１１ｃの出口にそれぞれ設置されており、溶存オゾン濃度計２３１ａで計測された被処理水中の溶存オゾンの濃度と、溶存オゾン濃度計２３１ｂで計測された被処理水中の溶存オゾンの濃度とに基づいて、フィードバック制御装置２４１ａとフィードバック制御装置２４１ｂとが、反応槽２１１ｂへの過酸化水素の注入量を制御可能に構成されている。この際、過酸化水素注入装置２５１は、両制御装置が算出したそれぞれの過酸化水素の注入量を、別個に又は一度に、過酸化水素注入管２６１へ注入可能に構成されてもよい。すなわち、本実施形態は、第４の実施形態と第６の実施形態を組み合わせた構成となっている。このため、最初の反応槽２１１ａではオゾン処理により、オゾンと反応性が高い成分が優先的に分解され、その後の反応槽２１１ｂ、２１１ｃで残りの難オゾン反応性の成分がオゾン／過酸化水素処理によって分解されることとなる。本実施形態の構成の場合、最初の反応槽２１１ａで、不必要な過酸化水素を注入する必要がない。なお、第６の実施形態の場合と同様に、１段目の反応槽２１１ａの出口に溶存オゾン濃度計を設置し、溶存オゾン濃度を制御することも可能である。後段のオゾン／過酸化水素処理では、それぞれの反応槽２１１ｂ、２１１ｃでオゾンガス注入率等の処理条件を変える場合、ある反応槽の出口の溶存オゾン濃度は、最終的な出口（本実施形態においては、反応槽２１１ｃの出口）の溶存オゾン濃度より、高くなる可能性もある。第６の実施形態の構成では、第４の実施形態と同様に、それぞれのオゾン反応槽２１１ｂ、２１１ｃの出口に溶存オゾン濃度計２３１ａ、２３１ｂが設置してあるため、このようにそれぞれのオゾン反応槽２１１ｂ、２１１ｃで処理条件が異なる場合においても、それぞれのオゾン反応槽２１１ｂ、２１１ｃにおいて最適な処理条件で処理を行うことができる。なお、その他の構成、オゾン及び過酸化水素の注入量の制御方法及び水処理原理については、本発明の第１の実施形態の水処理用反応槽と同様である。

図１８は、本発明の第９の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。図１８に示すとおり、本発明の水処理用反応槽７９は、本発明の第２の実施形態の水処理用反応槽と同様に、複数の反応槽２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃを直列につなぐ多段型の反応槽である。しかし、本発明の第２の実施形態の水処理用反応槽とは異なり、被処理水中の溶存オゾンの濃度を計測するための溶存オゾン濃度計２３１ａ、２３１ｂは、反応槽２１１ｂ、２１１ｃの出口にそれぞれ設置されており、フィードバック制御装置２４１ａ、２４１ｂは、溶存オゾン濃度計２３１ａ、２３１ｂでそれぞれ計測された被処理水中の溶存オゾンの濃度に基づいて、反応槽２１１ｂ、２１１ｃへの過酸化水素の注入量を、それぞれ制御可能に構成されている。すなわち、本実施形態は、第５の実施形態と第６の実施形態を組み合わせた構成となっている。このため、最初の反応槽２１１ａではオゾン処理により、オゾンと反応性が高い成分が優先的に分解され、その後の反応槽２１１ｂ、２１１ｃで残りの難オゾン反応性の成分がオゾン／過酸化水素処理によって分解されることとなる。本実施形態の構成の場合、最初の反応槽２１１ａで、不必要な過酸化水素を注入する必要がない。なお、第６の実施形態の場合と同様に、１段目のオゾン反応槽２１１ａの出口に溶存オゾン濃度計を設置し、溶存オゾン濃度を制御することも可能である。後段のオゾン／過酸化水素処理では、第５の実施形態と同様に、それぞれの反応槽２１１ｂ、２１１ｃで、オゾンガス注入率等の反応条件が異なる場合でも、それぞれの反応槽２１１ｂ、２１１ｃに必要最小限の過酸化水素を注入することができる。なお、その他の構成、オゾン及び過酸化水素の注入量の制御方法及び水処理原理については、本発明の第１の実施形態の水処理用反応槽と同様である。

図１９は、本発明の第１０の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。図１９に示すとおり、本発明の水処理用反応槽８０は、本発明の第２の実施形態の水処理用反応槽と異なり、エゼクタ式反応槽又はインクジェット式反応槽と呼ばれるものである。エゼクタ式反応槽とは、過酸化水素を添加した被処理水をノズル（図示せず）へ送り、ノズルでの圧力差を利用してオゾンガス注入管２２１を介してオゾンガスを吸引し、水道管１１をとおって反応槽２１１中へ分散させる方式の反応槽である。すなわち、本発明の実施の形態は、オゾンガス及び過酸化水素を反応槽２１１へ注入させる手段が、本発明の第１〜９の実施形態にかかる水処理用反応槽とは異なるものである。エゼクタ２７１は、コンパクトな装置であり、分散気泡は微細で気液の混合が激しく、大きな物質移動係数が得られ、また、ディフューザ（本発明の第１〜９の実施形態にかかる水処理用反応槽に用いられている方式）のような深い水深を必要とせず、短時間で高オゾン溶解効率が得られる。よって、小規模な場合には有効な方式とされ、上下水道の高度処理に適用されている。また、エゼクタ式反応槽である水処理用反応槽８０では、オゾンガスの溶解はエゼクタ２７１で行われるが、残存オゾンガスは反応槽２１１でも吸収される。したがって、本実施形態では、反応槽２１１中の溶存オゾン濃度を計測することにより、エゼクタ２７１および反応槽２１１における溶存オゾン濃度を計測及び制御していることになる。なお、その他の構成、オゾン及び過酸化水素の注入量の制御方法及び水処理原理については、本発明の第１の実施形態の水処理用反応槽と同様である。

図２０は、本発明の第１１の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。図２０に示すとおり、本発明の水処理用反応槽８１は、本発明の第１０の実施形態にかかる水処理用反応槽と同様に、エゼクタ式反応槽又はインクジェット式反応槽と呼ばれるものである。しかし、本発明の第１０の実施形態にかかる水処理用反応槽とは異なり、エゼクタ２７１と反応槽２１１との間に溶存オゾン濃度計２３１を配設している。また、エゼクタ式反応槽である水処理用反応槽８１の場合、エゼクタ２７１の性能やオゾン注入量によっては、注入したオゾンガスは全てエゼクタ２７１で溶け込み可能な場合がある。この場合、溶存オゾン濃度は、エゼクタ２７１の出口で最も高くなると考えられる。本実施形態では、エゼクタ２７１に特化して溶存オゾン濃度を計測及び制御していることとなる。なお、その他の構成、オゾン及び過酸化水素の注入量の制御方法及び水処理原理については、本発明の第１の実施形態の水処理用反応槽と同様である。

図２１は、本発明の第１２の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。図２１に示すとおり、本発明の水処理用反応槽８２は、本発明の第１０の実施形態にかかる水処理用反応槽と同様に、エゼクタ式反応槽又はインクジェット式反応槽と呼ばれるものであり、被処理水中の溶存オゾンの濃度を計測するための溶存オゾン濃度計２３１は、反応槽２１１の出口に設置されている。しかし、本発明の第１０の実施形態にかかる水処理用反応槽とは異なり、フィードバック制御装置２４１ａ、２４１ｂは、溶存オゾン濃度計２３１で計測された被処理水中の溶存オゾンの濃度に基づいて、それぞれエゼクタ２７１及び反応槽２１１への過酸化水素の注入量を、それぞれ制御している。すなわち、本実施形態は、第１０の実施形態と比較すると、エゼクタ２７１及び反応槽２１１のそれぞれに、過酸化水素注入装置２５１ａ、２５１ｂが、過酸化水素が注入可能に配設されているため、エゼクタ２７１及び反応槽２１１のそれぞれに対して必要最小量の過酸化水素を注入することが可能となり、エゼクタ２７１での反応において過剰な過酸化水素を注入する必要がない。このとき、過酸化水素の注入量は、それぞれの過酸化水素注入装置２５１ａ、２５１ｂについて制御することも、そのうちの特定の過酸化水素注入装置のみについて注入量を制御することも可能である。

図２２は、本発明の第１３の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。図２２に示すとおり、本発明の水処理用反応槽８３は、本発明の第１０の実施形態にかかる水処理用反応槽と同様に、エゼクタ式反応槽又はインクジェット式反応槽と呼ばれるものである。しかし、本発明の第１０の実施形態にかかる水処理用反応槽とは異なり、エゼクタ２７１と反応槽２１１との間と、反応槽２１１の出口とに溶存オゾン濃度計２３１ａ、２３１ｂをそれぞれ配設し、溶存オゾン濃度計２３１ａにより計測された被処理水中の各溶存オゾンの濃度と、溶存オゾン濃度計２３１ｂにより計測された被処理水中の各溶存オゾンの濃度とに基づいて、フィードバック制御装置２４１ａとフィードバック制御装置２４１ｂとが、反応槽２１１への過酸化水素の注入量を制御可能に構成されている。この際、過酸化水素注入装置２５１は、両制御装置が算出したそれぞれの過酸化水素の注入量を、別個に又は一度に、過酸化水素注入管２６１へ注入可能に構成されてもよい。また、本実施形態では、エゼクタ２７１およびオゾン反応槽２１１のそれぞれに溶存オゾン濃度計２３１ａ、２３１ｂが設置してあり、第１０の実施形態と第１１の実施形態とを合わせた構成となっている。上述したように、エゼクタ２７１の性能や処理条件によっては、オゾンガスはエゼクタ２７１のみで水中に溶け込む場合と、エゼクタ２７１と反応槽２１１の両方で水中に溶け込む場合がある。本実施形態の構成では、そのいずれの場合についても対応可能なように、溶存オゾン濃度を計測及び制御していることとなる。なお、その他の構成、オゾン及び過酸化水素の注入量の制御方法及び水処理原理については、本発明の第１の実施形態の水処理用反応槽と同様である。

図２３は、本発明の第１４の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。図２３に示すとおり、本発明の水処理用反応槽８４は、本発明の第１０の実施形態にかかる水処理用反応槽と同様に、エゼクタ式反応槽又はインクジェット式反応槽と呼ばれるものである。しかし、本発明の第１０の実施形態にかかる水処理用反応槽とは異なり、被処理水中の溶存オゾンの濃度を計測するための溶存オゾン濃度計２３１ａ、２３１ｂは、エゼクタ２７１と反応槽２１１との間と、反応槽２１１の出口とにそれぞれ設置されており、フィードバック制御装置２４１ａ、２４１ｂは、溶存オゾン濃度計２３１ａ、２３１ｂでそれぞれ計測された被処理水中の溶存オゾンの濃度に基づいて、エゼクタ２７１及び反応槽２１１への過酸化水素の注入量を、それぞれ制御している。また、図２３では、エゼクタ２７１と反応槽２１１それぞれに溶存オゾン濃度計２３１ａ、２３１ｂと過酸化水素注入装置２５１ａ、２５１ｂが設置してある。このため、第１３の実施形態の場合と同様に、エゼクタ２７１の性能や処理条件によらず、溶存オゾン濃度が高くなる地点の溶存オゾン濃度を計測及び制御できる。また、第１２の実施形態の場合と同様に、エゼクタ２７１、反応槽２１１のそれぞれに対して必要最小量の過酸化水素を注入することが可能となり、エゼクタ２７１での反応において過剰な過酸化水素を注入する必要がない。なお、その他の構成、オゾン及び過酸化水素の注入量の制御方法及び水処理原理については、本発明の第１の実施形態の水処理用反応槽と同様である。

図２４は、本発明の第１５の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。図２４に示すとおり、本発明の水処理用反応槽８５は、Ｕチューブ式反応槽又は下方注入式反応槽と呼ばれるものであり、一般的に、散気管式反応槽と比べて水深が深いため、オゾン分圧が高くなるので、オゾンガスの吸収速度が大きいといわれている（宗宮功編著『オゾンハンドブック』（横浜、サンユー書房、２００４年））。本実施形態においては、反応槽２１２は、水深２０ｍ〜３５ｍの垂直円筒形の閉管内に内管２８１を配した二重管により構成され、内管２８１は水道管１１に接続されており、被処理水は内管２８１を通って流入する。オゾンガス注入管２２１は内管２８１内に設置されており、オゾンガスはそこで被処理水中に引き込まれる。内管２８１の底部に下降した被処理水とオゾンガスは外周の環状帯に導かれ、上向きの流れに変換されて上昇し、下向管の上部に設けられた流出槽２９１に越流する。ここで、残オゾンガスは排オゾン管（図示せず）から排出され、処理水は水道管１１より流出する。フィードバック制御装置２４１は、溶存オゾン濃度計２３１が流出槽２９１中の処理水の溶存オゾン濃度を計測した溶存オゾン濃度を基づいて、反応槽２１２への過酸化水素の注入量を制御している。また、Ｕチューブ式反応槽である水処理用反応槽８５は、内管２８１と反応槽２１２のそれぞれにおいて、異なるオゾン吸収特性でオゾンガスは水中へと溶解しているが、本実施形態では、反応槽２１２出口に溶存オゾン濃度計２３１を１つ設置することで、内管２８１と反応槽２１２における溶存オゾン濃度を制御していることとなる。なお、その他の構成、オゾン及び過酸化水素の注入量の制御方法及び水処理原理については、本発明の第１の実施形態の水処理用反応槽と同様である。

図２５は、本発明の第１６の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。図２５に示すとおり、本発明の水処理用反応槽８６は、Ｕチューブ式反応槽又は下方注入式反応槽と呼ばれるものである。Ｕチューブ式反応槽である水処理用反応槽８６は、内管２８１の通過時に、水深が大きくなるのにともなってオゾンガスの溶け込み速度が大きくなるため、オゾンガスの注入率によっては、内管２８１出口においてオゾンガスが全て水中に溶解する場合もある。本実施形態では、内管２８１出口に溶存オゾン濃度計２３１が設置されており、このような処理条件に対応するため、内管２８１に特化して溶存オゾン濃度を計測及び制御していることとなる。なお、その他の構成、オゾン及び過酸化水素の注入量の制御方法及び水処理原理については、本発明の第１の実施形態の水処理用反応槽と同様である。

図２６は、本発明の第１７の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。図２６に示すとおり、本発明の水処理用反応槽８７は、Ｕチューブ式反応槽又は下方注入式反応槽と呼ばれるものである。本実施形態では、Ｕチューブ式反応槽である水処理用反応槽８７の内管２８１と反応槽２１２のそれぞれに過酸化水素注入装置２５１ａ、２５１ｂが設置してある。このため、内管２８１、反応槽２１２のそれぞれに対して必要最小量の過酸化水素を注入することが可能となり、内管２８１での反応において過剰な過酸化水素を注入する必要がない。なお、その他の構成、オゾン及び過酸化水素の注入量の制御方法及び水処理原理については、本発明の第１の実施形態の水処理用反応槽と同様である。

図２７は、本発明の第１８の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。図２７に示すとおり、本発明の水処理用反応槽８８は、Ｕチューブ式反応槽又は下方注入式反応槽と呼ばれるものである。本実施形態では、Ｕチューブ式反応槽の内管２８１と反応槽２１２のそれぞれの出口に溶存オゾン濃度計２３１ａ、２３１ｂが設置してあり、第１５の実施形態と第１６の実施形態とを合わせた構成となっている。上述したように、処理条件によっては、オゾンガスは内管２８１のみで水中に溶け込む場合と、内管２８１と反応槽２１２の両方で水中に溶け込む場合がある。本実施形態の構成では、そのいずれの場合についても対応可能なように、溶存オゾン濃度を計測及び制御していることとなる。なお、その他の構成、オゾン及び過酸化水素の注入量の制御方法及び水処理原理については、本発明の第１の実施形態の水処理用反応槽と同様である。

図２８は、本発明の第１９の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。図２８に示すとおり、本発明の水処理用反応槽８９は、Ｕチューブ式反応槽又は下方注入式反応槽と呼ばれるものである。本実施形態では、Ｕチューブ式反応槽である水処理用反応槽８９の内管２８１と反応槽２１２のそれぞれに溶存オゾン濃度計２３１ａ、２３１ｂと過酸化水素注入装置２５１ａ、２５１ｂが設置してある。このため、第１８の実施形態と同様に、処理条件によらず、溶存オゾン濃度が高くなる地点の溶存オゾン濃度を計測及び制御できる。また、第１７の実施形態と同様に、内管２８１、反応槽２１２のそれぞれに対して必要最小量の過酸化水素を注入することが可能となり、内管２８１での反応において過剰な過酸化水素を注入する必要がない。なお、その他の構成、オゾン及び過酸化水素の注入量の制御方法及び水処理原理については、本発明の第１の実施形態の水処理用反応槽と同様である。

本発明においては、オゾンガスの接触方式は、特に制限をされるものではなく、例えば、タービン式（機械攪拌式）、マイクロバブル発生システム等を用いることができ、何れかを目的に合わせて適宜選択すればよい。また、オゾンガスの注入量の制御方法についても特に制限されず、例えば、既知の制御方法である被処理水の全有機炭素量や、紫外線吸光度に対する比率による制御方法等を適用してもよい。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

次に、本発明の水処理用反応槽及び水処理方法について、実施例によりさらに詳細に説明する。

図２に示した水処理用反応槽７１とほぼ同様の構成による水処理用反応槽（反応槽容量３９Ｌ、φ１００ｍｍ×５０００ｍｍ）を用い、処理対象物質としてマロン酸イオン２．０〜２．３ｍｇ／Ｌを添加した地下水（１８℃、ｐＨ７．７）を被処理水として水量３Ｌ／ｍｉｎで流通させ、オゾンガスを１７ｍｇ／Ｌ（流量３Ｌ／ｍｉｎ）で注入ながら処理を行った。過酸化水素を、０、１３、３２及び６４ｍｇ／Ｌの添加量で添加して、各添加量における被処理水中の溶存オゾン濃度及びマロン酸イオン分解率を測定した。なお、溶存オゾン濃度は、反応槽の出口側に設置された溶存オゾン濃度計（信頼測定範囲０．００５〜０．２ｍｇ／Ｌ）により測定した。また、マロン酸イオン分解率は、イオンクロマトグラフを用いて反応槽の入口側及び出口側のマロン酸イオン濃度を測定することにより求めた。これらの結果を、それぞれ図２９及び図３０に示した。

図２９及び図３０から明らかなとおり、溶存オゾン濃度が最小値（０ｍｇ／Ｌ）になる過酸化水素の最小添加量３２ｍｇ／Ｌで、マロン酸イオン分解率が最大値（５８％）となることがわかった。これにより、被処理水中の溶存オゾン濃度が最小となるように過酸化水素の注入量を制御することにより、水処理用反応槽の浄化処理効率が最大となることが確認された。

本発明の水処理用反応槽、水処理システム及び水処理方法は、被処理水の水質及びその変動、オゾンガスの注入率、反応装置の形状等の外的因子によらず、良好な処理効率を得ることができるので、上下水、工場等の産業排水等の様々な水処理に適用することができる。

本発明の第１の実施形態にかかる水処理用反応槽が適用された水処理システムの全体構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。 通常のオゾン処理の概略を模式的に示した概念図である。 通常のオゾン処理の最終的なマスバランスを示した模式的に示した概念図である。 従来技術の促進酸化処理の概略を模式的に示した概念図である。 従来技術の促進酸化処理の最終的なマスバランスを示した模式的に示した概念図である。 本発明の促進酸化処理の概略を模式的に示した概念図である。 本発明の促進酸化処理の最終的なマスバランスを示した模式的に示した概念図である。 従来技術の促進酸化処理におけるマスバランスの制御方法を模式的に示した概念図である。 本発明の促進酸化処理におけるマスバランスの制御方法を模式的に示した概念図である。 本発明の第２の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。 本発明の第５の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。 本発明の第６の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。 本発明の第７の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。 本発明の第８の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。 本発明の第９の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。 本発明の第１０の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。 本発明の第１１の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。 本発明の第１２の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。 本発明の第１３の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。 本発明の第１４の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。 本発明の第１５の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。 本発明の第１６の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。 本発明の第１７の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。 本発明の第１８の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。 本発明の第１９の実施形態にかかる水処理用反応槽を示すブロック図である。 実施例により得られた結果（過酸化水素添加量と溶存オゾン濃度の関係）を示すグラフである。 実施例により得られた結果（過酸化水素添加量とマロン酸イオン分解率の関係）を示すグラフである。

符号の説明

１ 水処理システム
１１ 水道管
２１ 着水井
３１ 混和池
４１ フロック形成池
５１ 沈殿池
６１ 急速ろ過池
７１〜８９ 水処理用反応槽
９１ 活性炭吸着池
１０１ 浄水池
２１１，２１２ 反応槽
２２１ オゾンガス注入管
２３１ 溶存オゾン濃度計
２４１ フィードバック制御装置
２５１ 過酸化水素注入装置
２６１ 過酸化水素注入管
２７１ エゼクタ
２８１ 内管
２９１ 流出槽

Claims (9)

1. オゾンガスを被処理水に注入するオゾンガス注入手段と、
   過酸化水素を前記被処理水に注入する過酸化水素注入手段と、
   前記被処理水中の溶存オゾンの濃度を計測する溶存オゾン濃度計測手段と、
   を有し、
   前記過酸化水素注入手段は、前記溶存オゾン濃度計測手段により計測された溶存オゾン濃度に基づいて前記過酸化水素の注入量を制御することを特徴とする、水処理用反応槽。
2. 前記過酸化水素注入手段は、前記溶存オゾン濃度を低減するように前記過酸化水素の注入量を制御することを特徴とする、請求項１に記載の水処理用反応槽。
3. 前記過酸化水素注入手段は、前記溶存オゾン濃度が最小となるように前記過酸化水素の注入量を制御することを特徴とする、請求項２に記載の水処理用反応槽。
4. 水処理用反応槽を少なくとも１つ備えてなり、前記水処理用反応槽は、
   オゾンガスを被処理水に注入するオゾンガス注入手段と、
   過酸化水素を前記被処理水に注入する過酸化水素注入手段と、
   前記被処理水中の溶存オゾンの濃度を計測する溶存オゾン濃度計測手段と、
   を有し、
   前記過酸化水素注入手段は、前記溶存オゾン濃度計測手段により計測された溶存オゾン濃度に基づいて前記過酸化水素の注入量を制御することを特徴とする、水処理システム。
5. 前記過酸化水素注入手段は、前記溶存オゾン濃度を低減するように前記過酸化水素の注入量を制御することを特徴とする、請求項４に記載の水処理システム。
6. 前記過酸化水素注入手段は、前記溶存オゾン濃度が最小となるように前記過酸化水素の注入量を制御することを特徴とする、請求項５に記載の水処理システム。
7. オゾンガスを被処理水に注入するオゾンガス注入工程と、
   過酸化水素を前記被処理水に注入する過酸化水素注入工程と、
   前記被処理水中の溶存オゾンの濃度を計測する溶存オゾン濃度計測工程と、
   を有し、
   前記過酸化水素注入工程は、前記溶存オゾン濃度計測工程により計測された前記溶存オゾンの濃度に基づいて前記過酸化水素の注入量を制御することを特徴とする、水処理方法。
8. 前記過酸化水素注入工程は、前記溶存オゾン濃度を低減するように前記過酸化水素の注入量を制御することを特徴とする、請求項７に記載の水処理方法。
9. 前記過酸化水素注入工程は、前記溶存オゾン濃度が最小となるように前記過酸化水素の注入量を制御することを特徴とする、請求項８に記載の水処理方法。

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