JP2872829B2 - 超純水の製造のための曝気装置及び方法 - Google Patents
超純水の製造のための曝気装置及び方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、超純水を製造する際
に、有機物やコロイド状物質等の不純物を未処理水から
除去するため、未処理水をオゾン（Ｏ3）や酸素（Ｏ2）
で曝気し、有機物を酸化分解するとともに、コロイド状
物質を固形状に微粒子化する超純水の製造のための曝気
装置及び方法に関するものである。
に、有機物やコロイド状物質等の不純物を未処理水から
除去するため、未処理水をオゾン（Ｏ3）や酸素（Ｏ2）
で曝気し、有機物を酸化分解するとともに、コロイド状
物質を固形状に微粒子化する超純水の製造のための曝気
装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、超純水を製造する際には、未処理
水中から不純物を除去する必要があるが、未処理水中の
コロイド状物質は、その粒子径が０．１μｍに満たない
ため、ろ過膜を通過してしまい、また電荷もイオンに比
べて非常に小さいため、イオン交換樹脂での除去も困難
であった。このため、未処理水を曝気することにより、
コロイド状物質を粒径０．１μｍ以上の固形微粒子化
し、ろ過膜での除去を容易にする方法が提案されてい
る。
水中から不純物を除去する必要があるが、未処理水中の
コロイド状物質は、その粒子径が０．１μｍに満たない
ため、ろ過膜を通過してしまい、また電荷もイオンに比
べて非常に小さいため、イオン交換樹脂での除去も困難
であった。このため、未処理水を曝気することにより、
コロイド状物質を粒径０．１μｍ以上の固形微粒子化
し、ろ過膜での除去を容易にする方法が提案されてい
る。
【０００３】図５は、従来の代表的な超純水製造用の曝
気装置を示す概略図である。図において、有機物の酸化
分解及びコロイド状物質の固形微粒子化を目的とした処
理を施す水（以下、未処理水とする）は、反応タンク１
の側面下部に設けられた水注入管５から図示しないポン
プにより反応タンク１に供給される。また、反応タンク
１の側面下部には、曝気ガス例えばオゾン（Ｏ3）ガス
を注入する曝気ガス注入管２が、反応タンク１の反対側
側面まで到達するように設けられている。この曝気ガス
注入管２には、反応タンク１内に曝気ガスを噴出する細
孔３が多数設けられている。
気装置を示す概略図である。図において、有機物の酸化
分解及びコロイド状物質の固形微粒子化を目的とした処
理を施す水（以下、未処理水とする）は、反応タンク１
の側面下部に設けられた水注入管５から図示しないポン
プにより反応タンク１に供給される。また、反応タンク
１の側面下部には、曝気ガス例えばオゾン（Ｏ3）ガス
を注入する曝気ガス注入管２が、反応タンク１の反対側
側面まで到達するように設けられている。この曝気ガス
注入管２には、反応タンク１内に曝気ガスを噴出する細
孔３が多数設けられている。
【０００４】反応タンク１の中央部には、メッシュ状フ
ィルタ４ａ〜４ｃが層状に設置されており、反応タンク
１の側面上部には、曝気済の処理水（純水）を排出する
排出管７が接続されている。この排出管７には排出ポン
プ８が設置されており、処理水は気液分離タンク９へと
導かれる。なお、反応タンク１の天井部には、過剰なガ
スを逃がす排気管６に曝気ガス除去手段１０が接続され
ている。
ィルタ４ａ〜４ｃが層状に設置されており、反応タンク
１の側面上部には、曝気済の処理水（純水）を排出する
排出管７が接続されている。この排出管７には排出ポン
プ８が設置されており、処理水は気液分離タンク９へと
導かれる。なお、反応タンク１の天井部には、過剰なガ
スを逃がす排気管６に曝気ガス除去手段１０が接続され
ている。
【０００５】従来の超純水の製造用の曝気装置は上述し
たように構成され、水注入管５により未処理水を反応タ
ンク１内に注入し、これを適量貯めておく。水注入管５
より未処理水を注入しながら、曝気ガス注入管２から曝
気ガスを注入し、細孔３より曝気ガスを噴出させる。こ
の曝気ガスは、泡となって反応タンク１内を浮上する。
たように構成され、水注入管５により未処理水を反応タ
ンク１内に注入し、これを適量貯めておく。水注入管５
より未処理水を注入しながら、曝気ガス注入管２から曝
気ガスを注入し、細孔３より曝気ガスを噴出させる。こ
の曝気ガスは、泡となって反応タンク１内を浮上する。
【０００６】ここで、曝気とは、未処理水中に曝気ガス
を混合、溶解させることにより、含有する有機物の酸化
分解及びコロイド状物質の固形微粒子化を図ることであ
り、気液接触の効率、曝気ガスの溶解度等が曝気効率に
寄与することになる。そこで、細孔３を出た泡は、その
直径が大きいため、泡を細かくしてその表面積を増大さ
せると共に、泡が浮上する速度を低下させて気液接触の
効率を高めるために、複数枚のメッシュ状フィルタ４ａ
〜４ｃが設けられている。
を混合、溶解させることにより、含有する有機物の酸化
分解及びコロイド状物質の固形微粒子化を図ることであ
り、気液接触の効率、曝気ガスの溶解度等が曝気効率に
寄与することになる。そこで、細孔３を出た泡は、その
直径が大きいため、泡を細かくしてその表面積を増大さ
せると共に、泡が浮上する速度を低下させて気液接触の
効率を高めるために、複数枚のメッシュ状フィルタ４ａ
〜４ｃが設けられている。
【０００７】こうして曝気ガスの細かい泡は、反応タン
ク１内の未処理水に混合、溶解され、曝気が進行する。
曝気された処理水は、排気ポンプ８によって吸引され、
排出管７から排出されて気液分離タンク９に導かれる。
この気液分離タンク９において、処理水中に溶存してい
る曝気ガスが除去される。一方、未処理水中に溶け込ま
なかった曝気ガスは、排気管６から曝気ガス除去手段１
０例えばハニカム状Ｏ3分解システムである神戸製鋼製
「ＡＫＨ２」を介して排気される。
ク１内の未処理水に混合、溶解され、曝気が進行する。
曝気された処理水は、排気ポンプ８によって吸引され、
排出管７から排出されて気液分離タンク９に導かれる。
この気液分離タンク９において、処理水中に溶存してい
る曝気ガスが除去される。一方、未処理水中に溶け込ま
なかった曝気ガスは、排気管６から曝気ガス除去手段１
０例えばハニカム状Ｏ3分解システムである神戸製鋼製
「ＡＫＨ２」を介して排気される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述したような超純水
の製造に用いられる曝気装置では、メッシュ状フィルタ
４ａ〜４ｃを使用したとしても、曝気ガスが十分微細な
泡とはならず、また、泡の浮力のみによって未処理水と
接触するため曝気ガスの未処理水に対する溶解度が低
く、曝気効率が悪いという問題点があった。また、曝気
ガスと未処理水との接触時間を長くして、曝気ガスの溶
解度を増大させるためには、反応タンクの大型化が必要
であるという問題点もあった。この発明は、これらの問
題点を解決するためになされたもので、曝気効率を向上
させることができると共に、反応タンクを小型化できる
超純水の製造のための曝気装置及び方法を得ることを目
的とする。
の製造に用いられる曝気装置では、メッシュ状フィルタ
４ａ〜４ｃを使用したとしても、曝気ガスが十分微細な
泡とはならず、また、泡の浮力のみによって未処理水と
接触するため曝気ガスの未処理水に対する溶解度が低
く、曝気効率が悪いという問題点があった。また、曝気
ガスと未処理水との接触時間を長くして、曝気ガスの溶
解度を増大させるためには、反応タンクの大型化が必要
であるという問題点もあった。この発明は、これらの問
題点を解決するためになされたもので、曝気効率を向上
させることができると共に、反応タンクを小型化できる
超純水の製造のための曝気装置及び方法を得ることを目
的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る超
純水の製造のための曝気装置は、曝気ガスを未処理水中
に激しく混入させる曝気ガス混合手段を、複数のフィル
タが多段状に設けられている反応タンクの前の未処理水
注入管に設けたものである。請求項２の発明に係る超純
水の製造のための曝気装置は、曝気ガスを未処理水中に
激しく混入させる曝気ガス混合手段を反応タンクの前の
未処理水注入管に設けると共に、上記反応タンク内に気
液分離槽を設けたものである。請求項３の発明に係る超
純水の製造のための曝気方法は、曝気ガス混合手段によ
り曝気ガスを未処理水中に激しく混入させた後、この曝
気ガスが混入した未処理水を、複数のフィルタを多段状
に設けた反応タンクに導いて、未処理水中の有機物の酸
化分解及びコロイド状物質の固形微粒子化を行うもので
ある。なお、各請求項に記載された手段は、超純水を製
造する工程の内のひとつの手段であり、公知のイオン交
換装置、ろ過装置、逆浸透膜装置、限外ろ過膜装置、紫
外線殺菌装置などと組合わせて超純水が製造されること
はいうまでもない。
純水の製造のための曝気装置は、曝気ガスを未処理水中
に激しく混入させる曝気ガス混合手段を、複数のフィル
タが多段状に設けられている反応タンクの前の未処理水
注入管に設けたものである。請求項２の発明に係る超純
水の製造のための曝気装置は、曝気ガスを未処理水中に
激しく混入させる曝気ガス混合手段を反応タンクの前の
未処理水注入管に設けると共に、上記反応タンク内に気
液分離槽を設けたものである。請求項３の発明に係る超
純水の製造のための曝気方法は、曝気ガス混合手段によ
り曝気ガスを未処理水中に激しく混入させた後、この曝
気ガスが混入した未処理水を、複数のフィルタを多段状
に設けた反応タンクに導いて、未処理水中の有機物の酸
化分解及びコロイド状物質の固形微粒子化を行うもので
ある。なお、各請求項に記載された手段は、超純水を製
造する工程の内のひとつの手段であり、公知のイオン交
換装置、ろ過装置、逆浸透膜装置、限外ろ過膜装置、紫
外線殺菌装置などと組合わせて超純水が製造されること
はいうまでもない。
【００１０】
【作用】この発明においては、曝気ガス混合手段によっ
て、流体の持つエネルギーが混合に直接作用し、曝気ガ
スが未処理水中に白濁するように激しく混合されるの
で、曝気ガスは極めて小さな泡となり、未処理水に対す
る単位体積当たりの接触面積を増大させ、曝気ガスを未
処理水中に多量に溶解させることになり、高効率な曝気
が可能となる。
て、流体の持つエネルギーが混合に直接作用し、曝気ガ
スが未処理水中に白濁するように激しく混合されるの
で、曝気ガスは極めて小さな泡となり、未処理水に対す
る単位体積当たりの接触面積を増大させ、曝気ガスを未
処理水中に多量に溶解させることになり、高効率な曝気
が可能となる。
【００１１】
【実施例】図１は、この発明の一実施例による超純水の
製造に用いられる曝気装置を示す概略図である。なお、
各図中、同一符号は同一又は相当部分を示している。図
において、未処理水の水注入管５ａには、曝気ガスを未
処理水中に激しく混入させる曝気ガス混合手段（イジェ
クタ）として、例えばアスピレータ（水流ポンプ）１１
が接続されている。このアスピレータ１１には、曝気ガ
スを注入する曝気ガス注入管２が接続されている。アス
ピレータ１１は、所定の長さの水注入管５ｂを介して反
応タンク１Ａの下部に接続されている。
製造に用いられる曝気装置を示す概略図である。なお、
各図中、同一符号は同一又は相当部分を示している。図
において、未処理水の水注入管５ａには、曝気ガスを未
処理水中に激しく混入させる曝気ガス混合手段（イジェ
クタ）として、例えばアスピレータ（水流ポンプ）１１
が接続されている。このアスピレータ１１には、曝気ガ
スを注入する曝気ガス注入管２が接続されている。アス
ピレータ１１は、所定の長さの水注入管５ｂを介して反
応タンク１Ａの下部に接続されている。
【００１２】上述したように構成された超純水の製造用
の曝気装置においては、図示しないポンプにより水注入
管５ａから注入された未処理水は、アスピレータ１１を
通過する。この時、先端を細くしたノズル１１ａから勢
いよく未処理水を噴出させると、アスピレータ１１の容
器１１ｂ内が減圧となり、曝気ガスが未処理水中に白濁
するように激しく混合されることになる。従って、曝気
ガスは極めて小さな泡となり、未処理水に対する単位体
積当たりの接触面積を増大させ、曝気ガスを未処理水中
に多量に溶解させることになり、高効率な曝気が可能と
なる。また、曝気ガスがアスピレータ１１で未処理水中
に混入された直後から曝気が開始され、曝気ガスは未処
理水中に溶解し続け、未処理水が反応タンク１Ａに到達
するまでの間も曝気が進行する。
の曝気装置においては、図示しないポンプにより水注入
管５ａから注入された未処理水は、アスピレータ１１を
通過する。この時、先端を細くしたノズル１１ａから勢
いよく未処理水を噴出させると、アスピレータ１１の容
器１１ｂ内が減圧となり、曝気ガスが未処理水中に白濁
するように激しく混合されることになる。従って、曝気
ガスは極めて小さな泡となり、未処理水に対する単位体
積当たりの接触面積を増大させ、曝気ガスを未処理水中
に多量に溶解させることになり、高効率な曝気が可能と
なる。また、曝気ガスがアスピレータ１１で未処理水中
に混入された直後から曝気が開始され、曝気ガスは未処
理水中に溶解し続け、未処理水が反応タンク１Ａに到達
するまでの間も曝気が進行する。
【００１３】曝気ガスが混入された未処理水は、水注入
管５ｂにより反応タンク１Ａに導入され、従来装置と同
様に、メッシュ状フィルタ４ａ〜４ｃに導かれる。この
発明の装置では、曝気ガスの泡は極めて細かくなってい
るが、水注入管５ｂを通過してくる間に泡がくっつき合
って泡が大きくなる場合があるので、これを小さくする
ため、及び曝気ガスの泡が浮上する速度を低下させて気
液接触の効率を高めるために、メッシュ状フィルタ４ａ
〜４ｃが設けられている。こうして、曝気ガスは未処理
水に混合、溶解し続け、曝気が進行する。曝気された処
理水は、排気ポンプ８によって吸引され、排出管７から
排出されて気液分離タンク９に導かれる。この気液分離
タンク９において、処理水中に溶存している曝気ガスが
除去される。一方、未処理水中に溶け込まなかった曝気
ガスは、排気管６から曝気ガス除去手段１０を介して排
気される。
管５ｂにより反応タンク１Ａに導入され、従来装置と同
様に、メッシュ状フィルタ４ａ〜４ｃに導かれる。この
発明の装置では、曝気ガスの泡は極めて細かくなってい
るが、水注入管５ｂを通過してくる間に泡がくっつき合
って泡が大きくなる場合があるので、これを小さくする
ため、及び曝気ガスの泡が浮上する速度を低下させて気
液接触の効率を高めるために、メッシュ状フィルタ４ａ
〜４ｃが設けられている。こうして、曝気ガスは未処理
水に混合、溶解し続け、曝気が進行する。曝気された処
理水は、排気ポンプ８によって吸引され、排出管７から
排出されて気液分離タンク９に導かれる。この気液分離
タンク９において、処理水中に溶存している曝気ガスが
除去される。一方、未処理水中に溶け込まなかった曝気
ガスは、排気管６から曝気ガス除去手段１０を介して排
気される。
【００１４】次に、この発明による超純水の製造用の曝
気装置を使用した実施例について説明する。容量２００
リットル、高さ１メートルの反応タンクを備えた曝気装
置を用い、未処理水流量３００リットル／時間、未処理
水注入圧力０．５〜１．０ｋｇ／ｃｍ2でオゾン曝気処
理を行った。オゾンはアスピレータに２６グラム／時間
導入され、その内２２グラム（８５％）が未処理水に溶
解した。一方、従来装置を用いて上述と同様の条件下で
処理した場合、オゾンは未処理水に７．９グラム（３０
％）しか溶解せず、この発明による装置は簡易なシステ
ムでオゾンの溶解度を約３倍にすることができた。従っ
て、曝気効率もこれに伴い大幅に増大し、反応タンクを
小型化することが可能となる。また、アスピレータを用
いることにより、水注入管５ａを流れる未処理水の流量
に比例して曝気ガスを混入できる利点がある。
気装置を使用した実施例について説明する。容量２００
リットル、高さ１メートルの反応タンクを備えた曝気装
置を用い、未処理水流量３００リットル／時間、未処理
水注入圧力０．５〜１．０ｋｇ／ｃｍ2でオゾン曝気処
理を行った。オゾンはアスピレータに２６グラム／時間
導入され、その内２２グラム（８５％）が未処理水に溶
解した。一方、従来装置を用いて上述と同様の条件下で
処理した場合、オゾンは未処理水に７．９グラム（３０
％）しか溶解せず、この発明による装置は簡易なシステ
ムでオゾンの溶解度を約３倍にすることができた。従っ
て、曝気効率もこれに伴い大幅に増大し、反応タンクを
小型化することが可能となる。また、アスピレータを用
いることにより、水注入管５ａを流れる未処理水の流量
に比例して曝気ガスを混入できる利点がある。
【００１５】なお、上述した実施例では、曝気ガス混合
手段としてアスピレータ１１を使用した場合を示した
が、図２に示すように、ポンプ１２を設けて強制的に曝
気ガスを未処理水中に混合させる曝気ガス混合装置１３
を用いてもよく、さらに高効率に曝気処理を行うことが
できる。さらに、曝気効率が高くなり反応タンク１Ａの
小型化が図れるため、従来と同じ大きさの反応タンクの
中に気液分離槽を組み込むことも可能となる。従って、
スペースを有効に利用することが可能となる。仕切板１
４ａ〜１４ｃを備えた気液分離槽１５を反応タンク１Ｂ
内に組み込んだ一例を、図３及び図４に示す。なお、気
液分離槽１５は、従来の気液分離タンクと同様なもので
ある。
手段としてアスピレータ１１を使用した場合を示した
が、図２に示すように、ポンプ１２を設けて強制的に曝
気ガスを未処理水中に混合させる曝気ガス混合装置１３
を用いてもよく、さらに高効率に曝気処理を行うことが
できる。さらに、曝気効率が高くなり反応タンク１Ａの
小型化が図れるため、従来と同じ大きさの反応タンクの
中に気液分離槽を組み込むことも可能となる。従って、
スペースを有効に利用することが可能となる。仕切板１
４ａ〜１４ｃを備えた気液分離槽１５を反応タンク１Ｂ
内に組み込んだ一例を、図３及び図４に示す。なお、気
液分離槽１５は、従来の気液分離タンクと同様なもので
ある。
【００１６】また、上述した実施例では、有機物の酸化
分解、コロイド状物質の固形微粒子化を目的として、超
純水製造用のＯ3曝気について説明したが、酸化力のあ
るガス例えばＯ2（酸素）を用いたＯ2曝気を行ってもよ
く、上述と同様な効果が得られる。さらに、超純水製造
用で溶存酸素を減らすことを目的として、不活性ガス例
えばＮ2（窒素）ガス曝気に対しても同様に適用でき、
上述と同様の効果を奏する。また、他のガスを混入する
場合にも同様に適用することができる。
分解、コロイド状物質の固形微粒子化を目的として、超
純水製造用のＯ3曝気について説明したが、酸化力のあ
るガス例えばＯ2（酸素）を用いたＯ2曝気を行ってもよ
く、上述と同様な効果が得られる。さらに、超純水製造
用で溶存酸素を減らすことを目的として、不活性ガス例
えばＮ2（窒素）ガス曝気に対しても同様に適用でき、
上述と同様の効果を奏する。また、他のガスを混入する
場合にも同様に適用することができる。
【００１７】
【発明の効果】この発明は以上説明したとおり、曝気ガ
ス混合手段により曝気ガスを未処理水中に激しく混入さ
せてからこの未処理水を反応タンクへ導いて曝気処理を
行うので、曝気ガスは極めて小さな泡となり、未処理水
に対する単位体積当たりの接触面積を増大させ、曝気ガ
スを未処理水中に多量に溶解させることになり、高効率
な曝気が可能となり、従って、反応タンクを小型化でき
ると共に、超純水曝気システムの簡略化、高効率化を図
ることができるという効果を奏する。
ス混合手段により曝気ガスを未処理水中に激しく混入さ
せてからこの未処理水を反応タンクへ導いて曝気処理を
行うので、曝気ガスは極めて小さな泡となり、未処理水
に対する単位体積当たりの接触面積を増大させ、曝気ガ
スを未処理水中に多量に溶解させることになり、高効率
な曝気が可能となり、従って、反応タンクを小型化でき
ると共に、超純水曝気システムの簡略化、高効率化を図
ることができるという効果を奏する。
【図１】 この発明の一実施例による超純水の製造用の
曝気装置を示す概略図である。
曝気装置を示す概略図である。
【図２】 この発明の他の実施例による超純水の製造用
の曝気装置を示す概略図である。
の曝気装置を示す概略図である。
【図３】 この発明のさらに他の実施例による超純水の
製造用の曝気装置を示す概略図である。
製造用の曝気装置を示す概略図である。
【図４】 図３に示した超純水の製造用の曝気装置の要
部側面断面図である。
部側面断面図である。
【図５】 従来の超純水の製造用の曝気装置を示す概略
図である。
図である。
【符号の説明】１Ａ，１Ｂ 反応タンク、２ 曝気ガス注入管、４ａ〜
４ｃ メッシュ状フィルタ、５ａ，５ｂ 水注入管、１
１ アスピレータ（曝気ガス混合手段）、１３曝気ガス
混合装置（曝気ガス混合手段）、１５ 気液分離槽。
４ｃ メッシュ状フィルタ、５ａ，５ｂ 水注入管、１
１ アスピレータ（曝気ガス混合手段）、１３曝気ガス
混合装置（曝気ガス混合手段）、１５ 気液分離槽。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢目 寛 埼玉県戸田市川岸１丁目４番９号 オル ガノ株式会社総合研究所内 (72)発明者 伴 功二 伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機株式 会社 エル・エス・アイ研究所内 (72)発明者 柳 基典 伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機株式 会社 エル・エス・アイ研究所内 (72)発明者 福本 隼明 伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機株式 会社 エル・エス・アイ研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−36899（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−70730（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭54−35024（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (3)
- 【請求項１】 有機物を酸化分解するとともに、コロイ
ド状物質を該コロイド状物質よりも粒径の大きい固形微
粒子とする超純水の製造のための曝気装置であって、 反応タンクと、 この反応タンク内に多段状に設けられている複数のフィ
ルターと、 未 処理水を上記反応タンクに導入するための未処理水注
入管と、 この未処理水注入管に設けられ、曝気ガスを上記未処理
水中に激しく混入させる曝気ガス混合手段とを備えてい
ることを特徴とする超純水の製造のための曝気装置。 - 【請求項２】 反応タンク内に気液分離槽が設けられて
いることを特徴とする請求項１記載の超純水の製造のた
めの曝気装置。 - 【請求項３】 曝気ガス混合手段により曝気ガスを未処
理水中に激しく混入させた後、この曝気ガスが混入した
未処理水を、複数のフィルタを多段状に設けた反応タン
クに導いて、未処理水中の有機物を酸化分解するととも
に、上記未処理水中のコロイド状物質を上記コロイド状
物質よりも粒径の大きい固形微粒子とすることを特徴と
する超純水の製造のための曝気方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3191559A JP2872829B2 (ja) | 1991-07-31 | 1991-07-31 | 超純水の製造のための曝気装置及び方法 |
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