JP4827079B2 - オゾン処理装置 - Google Patents

Description

この発明は下水道などにおいてオゾンによる効率的な殺菌（消毒）を行わしめるのに適したオゾン処理装置に関するものである。

下水処理は所謂活性汚泥法に依拠したものが通常である。所謂活性汚泥法による下水処理においては、沈砂やし渣を分離後の排水を生物反応槽において攪拌・曝気することにより活性汚泥とし、有機物の酸化分解を行い、汚泥を分離・沈殿後の上澄水を放流する。従って、活性汚泥法による下水処理においては通常は汚染物質が未処理のまま排出されることはないようになっている。ところが、比較的古い時期に設置された下水道においては雨水をも下水配管に集めて処理する場合（所謂合流式下水道）があって、この場合、大量降雨があると、処理能力の限界から汚染物質が未処理のまま公共水域に放流されてしまう問題点があった。未処理の放流水の処理手段としては塩素系の殺菌剤の投入という対策をとり得るが、大量の塩素系殺菌剤の投入は生態系に対する相当の悪影響が懸念される。そこで、合流式下水道において放流ポンプの上流側にオゾンを注入することで、放流水の殺菌を行うようにしたものが提案されている（特許文献１）。
特開２００４−８８４８号公報

特許文献１においては、放流ポンプの上流側にオゾンを注入することで放流水の殺菌を行っている。そして、オゾンの注入手段としては、ポンプ井内にオゾン貯蔵装置を配置し、オゾン貯蔵装置としては、吸着剤による吸着や液化によって貯蔵するものとし、降雨量などにより必要オゾン量を計測し、必要量のオゾンをポンプ井に注入するようにしている。即ち、ポンプ井に注入されるオゾンは気泡状をなし、ポンプ井を浮上する間に被処理水と接触し、そこに含まれる大腸菌などを死滅せしめる。この場合、被処理水とオゾンとの接触時間が長いほどオゾンによる効率的な殺菌を行うことができる。ところが、貯蔵装置から注入されたままではオゾンの気泡径は大きいため、浮上速度が大きく、接触時間が短縮するため、オゾンによる効率的な殺菌が行い得なかった。

この発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、オゾンの気泡径を可及的に小さくし、その浮上速度を小さくし、オゾンによる効率的な殺菌をなし得るようにすることを目的とする。

請求項１に記載の発明によれば、汚水と雨水との合流式下水処理場における雨水沈砂池からの放流水のオゾン処理装置であって、放流ポンプは前記雨水沈砂池の出口側における深い窪み部分であるポンプ井に位置され、更に、オゾン含有気体を発生するオゾン含有気体発生手段と、オゾン含有気体発生手段からのオゾン含有気体を微細気泡に形成する微細気泡形成手段とを備え、微細気泡形成手段からのオゾン含有微細気泡はポンプ井の底部において放出され、オゾン含有微細気泡と接触後に放流水はポンプ井より放流ポンプによって放出されるようにされたことを特徴とするオゾン処理装置が提供される。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１若しくは２に記載の発明において、微細気泡形成手段はオゾン含有気体発生手段からのオゾン含有気体を混入した水流を加圧する加圧手段と、加圧後のオゾン含有気体を混入した水流を撹乱せしめることによりに微細気泡として放出せしめる水流撹乱手段とから構成されたことを特徴とするオゾン処理装置が提供される。

請求項１の発明の作用・効果を説明すると、オゾン含有気体発生手段からのオゾン含有気体微細気泡に微細気泡形成手段により微細気泡に形成される。そのため、被処理部位での気泡上昇速度が遅くなり、オゾンとの接触時間が延長され、効率的な殺菌を行うことができる。

そして、合流式下水処理場においては、降雨量が少ない場合は、雨水沈砂池への流入は起こらないが、降雨量が多くなると、雨水は下水が混じった形で雨水沈砂池へ流入され、放流ポンプより放流される。この発明では放流ポンプより上流側の部位（例えばポンプ井の適当な部位）においてオゾン含有気体が注入され、かつオゾン含有気体は微細気泡とされているため、ポンプ井などにおけるその浮上が低速にて行われ、被処理水との接触時間が延長されるため、下水中に含まれうる大腸菌などの殺菌を効率的におこなうことができ、合流式下水処理システムの採用に伴う環境悪化の懸念に対して有効に対処することができる。

請求項２の発明の作用・効果を説明すると、オゾン含有気体を混入した水流を加圧し、撹乱させることにより微細気泡を効率的に生成せしめることができる。

この発明の第１の実施形態は合流式下水道における雨水沈砂池からの放流水の殺菌に向けられたものであり、図１において１０は合流式下水道における雨水沈砂池を示しており、周知のように雨水沈砂池１０は合流式下水道における雨水吐室における分離堰からの雨水吐口に接続される。即ち、雨水沈砂池１０には降雨時における分離堰からの越流水（雨水＋汚水）が流入され、晴天時には汚水は分離堰を越えることができないため汚水処理場に送られるようになっている。雨水沈砂池１０は降雨時における雨水吐室からの越流水を除塵及び除砂後に公共水域へ放流するため設けられる。この実施形態においては、雨水沈砂池１０は低圧集砂式揚砂装置を備えたものであるが、この発明の実施に際してはこの方式の揚砂設備に限定されるものでないことは言うまでもない。雨水沈砂池１０の構成について説明すると、雨水沈砂池１０への雨水の流入側に除塵機１２が設けられ、除塵機１２により越流水中の大型夾雑物が除去される。雨水沈砂池１０における除塵機１２の下流に低圧集砂式揚砂装置１４が配置される。この実施形態における低圧集砂式揚砂装置１４においては、処理層中央部の集砂ビット１５に向かって傾斜する集砂面１６を備えると共に、この集砂面１６に対向して複数の集砂ノズル１８を備えており、かつ集砂ビット１５には揚砂ポンプ１９が配置される。各集砂ノズル１８は注水配管２０に接続され、各注水配管２０にモータバルブ２２と常開の遮断バルブ２４が直列配置にて設置される。遮断バルブ２４は通常は全開であるが、モータバルブ２２の故障・修理時にその注水配管２０を殺すため設けられるものである。揚砂ポンプ１９は集砂配管２６を介して沈砂分離機２８に接続され、集砂配管２６上にモータバルブ３０及び常開の遮断バルブ３２が直列配置される。沈砂分離機２８により分離された沈砂はホッパ３４にて回収され、水分は配管３６を介して合流式下水道における汚水処理設備における適当な部位、例えば汚水沈砂池３８に送られる。

低圧集砂式揚砂装置１４の下流側には放流ポンプ４０が設けられ、放流ポンプ４０は雨水沈砂池１０の出口側における深い窪み部分であるポンプ井４２に設置される。また、ポンプ井４２の底部付近には排水ポンプ４３が設けられ、排水ポンプ４３は配管４４及びモータバルブ４６及び遮断弁４７の直列接続を介して注水配管２０に接続されると共にモータバルブ４８及び遮断弁４９の直列接続を介して汚水処理場の汚水沈砂池３８に接続される。

この発明の実施形態によれば、ポンプ井４２からの雨水の放流に先立ってオゾンによる殺菌を行っており、オゾン発生器５０（この発明のオゾン含有気体発生手段）及びオゾン発生器５０からのオゾン含有気体をポンプ井４２の底部（この発明における水処理系の所定部位）に向けて放出される微細気泡に形成する微細気泡形成手段５２とが設けられる。オゾン発生器５０としては、原料となる空気をゼオライトのような吸着剤を用いPSA(Pressure Swing Adsorption)により加圧減圧を繰り返すことにより、高純度の酸素ガスとなし、酸素ガスを放電型のオゾナイザによってオゾンを生成することにより高濃度のオゾンが含まれたオゾン／酸素混合ガスを発生せしめる方式のものを採用することができる。微細気泡形成手段５２はオゾン含有気体（この発明の実施形態では酸素）を約１００μｍといった径の微細気泡に形成するもので、オゾン含有気体を散気板を通過させることにより微細気泡するタイプのものでよい。

図１の実施形態の動作について説明すると、晴天時は雨水吐室からの越流水が存在しないため、雨水沈砂池１０は実質的に空となっている。降雨により雨水吐室の水位が分離壁を超えると越流水は雨水沈砂池１０に流入され、入口における除塵機１２により大型の夾雑物は除かれ、砂などの比重の大きな固形分は雨水沈砂池１０の集砂面１６上に沈積される。雨水沈砂池１０の水位が高まると放流ポンプ４０の動作によって放流が行われる。雨水沈砂池１０に流入される雨水には汚水が混入しているが、放流ポンプ４０からの放流に先立ってポンプ井４２にはオゾン発生器５０からのオゾン含有酸素が微細気泡形成手段５２により微細気泡化されて放出される。オゾンは微細気泡化されているためポンプ井４２における浮上時間（気泡径に比例）を長くとることができ、そのため、雨水中に含まれうる大腸菌などの汚染成分との接触時間も長くとることができ、所望の殺菌効果を得ることができる。そのため、放水中における汚染成分の残存量を効率的に削減することができ、合流式下水道に原因する環境汚染要因を緩和せしめるのに役立たせることができる。

降雨終了と共に雨水吐室からの越流水が無くなると、放流ポンプ４０による放流によって雨水沈砂池１０の水位はどんどん下がって行くが、放流ポンプ４０は大型のものであるため、その吸入口はポンプ井４２における比較的高い液面の部位に位置しており、放流ポンプ４０の停止時にポンプ井４２には幾分の水が残っており、これは集砂に利用される。即ち、排水ポンプ４３の作動投入によってポンプ井４２に残留した汚水は配管４４、モータバルブ46, 22並びに注水配管２０を介して集砂ノズル１８より集砂面１６に向けて噴出される。集砂ノズル１８からの水の噴出によって、集砂面１６上に堆積された沈砂は集砂ビット１５に集められ、揚砂ポンプ１９によって集砂配管２６を介して沈砂分離機２８に送られ、沈砂は水と分離後にホッパ３４に集められると共に、沈砂から分離された水は配管３６を介して汚水沈砂池３８などの汚水処理装置の適当な部位に戻される。集砂が完了した状態でモータバルブ２２は閉鎖されると共にモータバルブ４８は開放され、ポンプ井４２の残余の水は汚水沈砂池３８に戻され、ポンプ井４２は完全に空にされる。尚、破線経路５４は沈砂分離機２８で分離された水を雨水沈砂池１０で循環再利用するためのものであり、同破線経路にはその開閉のためのバルブ５６が設けられている。

図１は雨水沈砂池からの放水の殺菌に向けられたこの発明の第１の実施形態におけるオゾン処理装置の概略構成図である。

符号の説明

１０…雨水沈砂池
１２…除塵機
１４…低圧集砂式揚砂装置
１８…集砂ノズル
１９…揚砂ポンプ
２０…注水配管
２６…集砂配管
２８…沈砂分離機
３８…汚水沈砂池
４０…放流ポンプ
４２…ポンプ井
５０…オゾン発生器
５２…微細気泡形成手段

Claims (2)

1. 汚水と雨水との合流式下水処理場における雨水沈砂池からの放流水のオゾン処理装置であって、放流ポンプは前記雨水沈砂池の出口側における深い窪み部分であるポンプ井に位置され、更に、オゾン含有気体を発生するオゾン含有気体発生手段と、オゾン含有気体発生手段からのオゾン含有気体を微細気泡に形成する微細気泡形成手段とを備え、微細気泡形成手段からのオゾン含有微細気泡はポンプ井の底部において放出され、オゾン含有微細気泡と接触後に放流水はポンプ井より放流ポンプによって放出されるようにされたことを特徴とするオゾン処理装置。
2. 請求項１に記載の発明において、微細気泡形成手段はオゾン含有気体発生手段からのオゾン含有気体を混入した水流を加圧する加圧手段と、加圧後のオゾン含有気体を混入した水流を撹乱せしめることによりに微細気泡として放出せしめる水流撹乱手段とから構成されたことを特徴とするオゾン処理装置。

Images