JPH01275402A - 酸素リサイクル式オゾナイザシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば上水、下水処理場等の水処理分野に採
用し、オゾンにより処理水を曝気処理して水中の有害物
質の除去、殺菌、脱色、脱臭等を行うオゾナイザシステ
ム、特にオゾン反応槽から排出される酸素富化ガスをリ
サイクルしてオゾナイザの原料酸素として再使用するよ
うにしたａ　ｆリサイクル式オゾナイザシステムの構成
に関する。

〔従来の技術〕

頭記オゾナイザシステムとして、最近ではシステム内に
酸素発生装置を組み込み、オゾンの原料ガスとして空気
の代わりに酸素発生装置を通じて得た酸素濃度の高い酸
素富化空気をオゾナイザに送り込んでオゾン生成効率を
高めるようにしたオゾナイザシステムの開発が進められ
ている。

またその方式として第２図のワンパス方式、第３図、第
４図に示す酸素リサイクル式方式が提唱されている。各
図において、１は外気より取り込んだ原料空気を圧縮し
て送気するブロア、２は例えばＰ　３　Ａ　（Ｐｒｅｓ
ｓｕｒｅ　ＳＳｎ１ｎ　Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　）方式
として知られている吸着分離式酸素発生装置、３はオゾ
ナイザ、４は処理水中にオゾンを吹き込んで曝気処理す
るオゾン反応槽、５はオゾン反応槽内の底部に配備した
オゾンの散気板、６はオゾン反応槽４の上部から排出さ
れる排ガス中に含まれている余剰オゾンを分解して無害
化する排オゾン処理器である。

かかるオゾナイザシステムで、第２図に示したワンパス
方式では、大気側から取り込まれた原料空気ａはブロア
１により昇圧、送気されて酸素発生装置２に導入され、
ここで空気中の水分、炭酸ガス、窒素等の多くが選択的
に吸着除去されて酸素濃度の高い酸素富化空気となり、
この酸素富化空気を原料ガスｂとして次段のオゾナイザ
３に導入される。またオゾナイザ３では酸素富化空気を
原料ガスとして無声放電によりオゾンを生成し、ここで
生成されたオゾン化ガスＣがオゾン散気板５を通じてオ
ゾン反応槽４を貫流する処理水中にバブリングされる。

これにより水がオゾン処理されことになる。一方、水処
理の吸収反応過程で消費し切れなかった余剰オゾンを含
む排オゾンガスｄは排オゾン処理器６に導入され、ここ
で排オゾンを分解処理して無害化ガスに替えて大気中に
放出される。

一方、第３図、第４図の方式は、第２図のワンパス方式
で系外に放出して捨てていた富化酸素をオゾナイザの原
料酸素として再利用することで、システムに投入する電
力量を削減してランニングコストの低減化を図るように
した酸素リサイクル式方式であり、第２図のシステムと
異なる点は排オゾン処理器６でオゾンが分解処理された
酸素富化ガスをそのまま系外に捨てずにリサイクルガス
ｅとして系内でリサイクルし、オゾナイザの原料酸素と
して再使用するようにした点にある。

すなわち第３図のシステムでは、排オゾン処理器６を出
た酸素富化ガスをリサイクルガスｅとして原料空気ａと
合流させた上でブロア１を通じて酸素発生装置２に送り
込むようにしたものである。

これに対して第４図の方式では、リサイクルガスｅをリ
サイクル経路の途上でブロアマにより昇圧した後に、さ
らに塔内にゼオライト等の吸着剤。

および吸湿剤を充填した加熱再生型の吸着塔８に送り込
み、ここでリサイクルガスｅに含まれている処理水曝気
の際に混入した水分、揮発性有機物。

炭酸ガス等（これら成分はオゾナイザでのオゾン生成効
率を低下させる）を選択的に吸着除去してクリーンな酸
素富化ガスｆとした上で、該ガスｆを酸素発生装Ｗ２か
ら送気されて来た酸素富化空気の原料ガスｂと合流して
オゾナイザ３へ送り込むようにしたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで前記した従来の各方式では、オゾナイザシステ
ムの設備費、ランニングコスト（オゾン生成量単位当た
りのシステムに投入するトータル的な消費電力量）の面
で次記のような難点がある。

すなわち、第２図のワンバス方式ではオゾン処理槽４か
ら排出される余剰の富化酸素をそのまま大気中に放出し
て系外へ捨てており、必要な原料酸素の全量を新たに空
気を原料として製造する必要があるので電力消費量も多
く、システムの運転維持に要するランニングコストが嵩
む。

一方、第３図、第４図の酸素リサイクル方式ではオゾン
反応槽４から排出された酸素富化ガスをリサイクルガス
ｅとしてリサイクルし、原料酸素に再利用するようにし
ているので第２図のワンバス方式に比べてランニングコ
ストの低減化が図れる利点のある反面、特に第３図の方
式では、リサイクルガスｅが原料空気ａと合流してブロ
ア１に導入されるために、その混合気体の酸素濃度は少
なくとも３０％以上になる。したがってブロア１として
通常の空気仕様に製作されたブロアでは発火に対する安
全性が保証できず、このために防爆性機能を備えた酸素
仕様の高価なブロアを使用せざるを得す、結果として設
備費が増大する。

また第４図の方式では、吸着塔８を追加設置した分だけ
設備費が増す他、該吸着塔８での吸着運転、吸着剤再生
に要する除湿用冷凍機、再生用ヒータ等で多量の電力を
消費するためにトータル的なランニングコストも増大す
るようになる。しかも先記した吸着分離式（ＰＳＡ方式
）＃素発生装置２を通じて高酸素濃度化される原料ガス
ｂの酸素濃度は９０％前後まで高められるのに対して、
吸着塔８を経た後に酸素発生装置２の後段で合流される
リサイクルの酸素富化ガスｆの酸素濃度は、吸着塔８で
揮発性有機物等を除去したといえども原料酸素がオゾナ
イザ、オゾン反応槽を循環する過程ですシンゝ反応槽で
消費される分が差し引かれるので高々７０〜８０％であ
る。この結果、前記ガスｂとｆを混合してオゾナイザ３
に導入される原料ガスの酸素濃度はガスｂがガスｆで希
釈される形となり、その結果としてオゾナイザ３に導入
される原料ガスの酸素濃度は必然的に酸素発生装置２を
通じて得られた酸素富化空気自身の酸素濃度よりも低い
８０〜８５％が上限となる。つまり後段のオゾナイザ３
へ送り込む原料ガスの酸素濃度が頭打ちとなり、オゾン
生成効率の向上を狙いとした酸素リサイクル式オゾナイ
ザシステムの特長を十分に活かすことができない。

本発明は上記の点にかんがみ成されたものであり、先記
した従来の各方式と比べて設備費、ランニングコストの
低減化に加えて、オゾナイザでの高いオゾン生成効率が
得られるようにした酸素リサイクル式オゾナイザシステ
ムを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明のオゾナイザシステ
ムにおいては、オゾン反応槽から排出された酸素富化ガ
スをリサイクルガスとしてブロアにより送気されて来た
原料空気と合流させた上で酸素発生装置に導入するよう
構成するものとする。

〔作用〕

上記の構成により、オゾン反応槽より排出して排オゾン
が分解処理された酸素富化ガスをリサイクルガスとして
、このリサイクルガスがブロアにより昇圧した上で系内
における原料空気送気用ブロアと酸素発生装置の間の地
点へ還流するようにリサイクルされる。これによりリサ
イクルガスは大気側から取り込まれた原料空気と合流し
て酸素濃度３０％前後の酸素富化空気として酸素発生装
置に導入され１．ここで酸素濃度９０％程度にまで高酸
素濃度化された上でオゾナイザへ導入される。

さらにオゾナイザでオゾン化されたガスはオゾン反応槽
、徘オゾン処理器を経て再び前記合流地点に戻るように
リサイクルされる。

上記のようにリサイクルガスは、系内における原料空気
送気用ブロアと酸素発生装置入口との間にリサイクルし
た上で原料空気と合流して酸素発生装置に送り込まれる
ので、酸素濃度の比較的高いリサイクルガスが原料空気
送気用ブロアを通流することがなく、したがってこのブ
ロアは空気仕様のままでよく、リサイクルガスの送風Ｎ
（空気送風量の約１１５）に対応した小容量の酸素仕様
ブロアをリサイクルガス経路に別置するだけで済む、さ
らにリサイクルガスは直接オゾナイザへ送り込まずに酸
素発生装置を経てオゾナイザへ送り込むようにしたので
、系内を循環する過程でオゾン反応槽での消費により低
下したリサイクルガスの酸素濃度が酸素発生装置で再び
高酸素濃度化されるようになり、これによりオゾナイザ
での高いオゾン生成効率が得られ、併せてトータル的な
電力消費量を削減して省電力化、つまりランニングコス
トを低減できる。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例によるオゾナイザシステムのフ
ロー図を示すものであり、第２図ないし第４図に対応す
る同一部分には同じ符号が付しである。

能を持った酸素仕様のブロア７で昇圧した後に、原料空
気送気用のブロアｌと吸着分離式酸素発生装置２の入口
との間にリサイクルされ、ここでブロア１を経て送気さ
れて来た空気ａと合流して酸素発生装置２へ導入するよ
うに構成されており、その他の構成、並びに動作は従来
のオゾナイザシステムと同様である。

かかる構成において、リサイクルガスｅはブロア１を経
て送気ぎれて来た原料空気ａと合流した上で酸素発生装
置２に送り込まれ、ここで酸素１度が９０％前後まで高
められた上で原料ガスｂとなってオゾナイザ３に導入さ
れる。その後にオゾナイザ３でオゾン化され、オゾンガ
スＣがオゾン散気板５を通じてオゾン反応槽４内にバブ
リングされ、さらにオゾン反応槽４で消費、溶解されな
かった余剰の徘オゾン、酸素を含む排オゾンガスｄはオ
ゾン反応槽４より排出した後゛に排オゾン処理器６で排
オゾンが分解処理され、再びリサイクルガスｅとなって
系内をリサイクルされる。

次に上記したオゾナイザシステムに付いて、発明者が実
証プラントで行った実験結果に付いて述べる。第１図の
フロー図で、まずブロア１により７８Ｎｎ？／ｈの原料
空気ａを大気側より取り込んで送気し、排オゾン処理器
６．ブロア７を経てリサイクル送気さて来た酸素濃度７
３％、風量１９Ｎｄ／ｈのリサイクルガスｅと合流して
酸素発生装置２に送り込まれる。また酸素発生装置２の
出口では酸素濃度９０％、風量２ＯＮｎ（／ｈの原料ガ
スｂが得られ、この原料ガスｂが後段のオゾナイザ３で
オゾン化される。ここで得られたオゾン化ガスＣのオゾ
ン濃度は６０　ｇｌＮｒｄであり、かつその酸素濃度は
原料ガスｂに含まれている酸素の一部がオゾン化された
分だけ減少して８７％となる。その後にオゾン化ガスＣ
は水深５ｍ、塔径１ｍのオゾン反応槽４内へオゾン散気
板５を通じて処理水中にバブリングされる。一方、オゾ
ン反応槽４内ではオゾン生成量の９０％以上が処理水と
の吸収反応により消費されるとともに、同時に酸素の一
部も処理水中に溶解して減少する。またオゾン反応槽４
より排出した排オゾンガスｄは後段の排オゾン処理器６
を通過して排オゾンが分解処理され、先記のように酸素
濃度７３％、風量１９Ｎｄ／ｈのリサイクルガスｅとし
て系内でリサイクルされる。

また、システム全体でのトータル的な電力消費量、つま
りランニングコストに関する評価を確認するために、オ
ゾナイザ３を通じて得たオゾン化ガスＣのオゾン濃度を
６０ｇ／Ｎｎｆ、またオゾナイザ３へ導入する原料ガス
ｂの酸素濃度が８０％。

９０％どなる各運転条件で、第１図、第２図、第３図の
各方式に付いてオゾン生成量単位当たりのシステムに投
入する電力量を調べたところ、第２図のワンパス方式に
比べて電力消費量が大幅に削減でき、また第３図の酸素
リサイクル法と路間等である結果が確認された。

また設備面でも、第２図の方式ではブロア１として酸素
仕様の機能を持つ風量約１００Ｎｎ（／ｈの大容量のブ
ロアが必要であるのに対して第１図の方式では、ブロア
１は空気仕様のままでよく、僅かにリサイクルガスの風
量２ＯＮ＋ｙｒ／ｈに対応する小容量（第２図のブロア
の約５／１容量）な酸素仕様のブ・ロア７を追加設置の
みで対応できる。

〔発明の効果〕

本発明の酸素リサイクル式オゾナイザシステムは、以上
説明したように樽、成されているので、次記の効果を奏
する。

すなわち、オゾン反応槽の排出側から得たリサイクルガ
スを、ブロアを通じて大気側から取り込み送気されて来
た原料空気と合流した上で酸素発生装置に導入するよう
にリサイクルさせることにより、 ｆｌ＋第２図に示した従来のワンパス方式と比べて、ラ
ンニングコストを１０％以上節減できる。

（２）第３図に示した従来の酸素リサイクル方式と比べ
て、システム内に組込む耐爆性機能を持たせた高価な酸
素仕様のブロアの容量を約１１５程度にでき、これによ
り設備費が軽減できる。

（３）さらに第４図に示した従来の酸素リサイクル方式
と比べても設備費が少なくて済む他、リサイクルガスを
そのままオゾナイザへ直接導入することなく、酸素発生
装置を経て高酸素濃度化した上でオゾナイザへ送り込む
ようにしたので、第４開方式で見られるような原料ガス
の酸素濃度の頭打ちがなくなり、酸素リサイクルガスの
特長点を十分に活かしてオゾナイザのオゾン生成効率を
高く維持し得る等、設備費、ランニングコスト、および
オゾン生成効率の面で優れた効果を発蓮する酸素リサイ
クル式オゾナイザシステムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例によるオゾナイザシステムのフロ
ー図、第２図、第３図、第４図はそれぞれ従来における
ワンパス方式、酸素リサイクル方式のオゾナイザシステ
ムのフロー図である。各図において、 １ニブロア、２：酸素発生装置、３：オゾナイザ、４ニ
オシン反応槽、５ニオシン散気板、６：排オゾン処理器
、７：プロア、ａ：空気、ｂ：原料ガス、Ｃニオシン化
ガス、ｄ：徘オゾンガス、吊１　凹 躬２１２Ｉｌ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）系内に原料空気送気用のブロア、酸素発生装置、オ
   ゾナイザ、オゾン反応槽、排オゾン処理器を有し、酸素
   発生装置を通じて得た酸素富化空気を原料ガスとしてオ
   ゾナイザでオゾン化した後にオゾン反応槽に供給し、さ
   らに該オゾン反応槽から排出してオゾン分解処理された
   酸素富化ガスをリサイクルしてオゾナイザの原料酸素と
   して再使用する酸素リサイクル式オゾナイザシステムに
   おいて、オゾン反応槽から排出された酸素富化ガスをリ
   サイクルガスとしてブロアにより送気されて来た原料空
   気と合流させた上で酸素発生装置に導入するよう構成し
   たことを特徴とする酸素リサイクル式オゾナイザシステ
   ム。