JPH0615281A - 浄水塔 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水道水の貯水中に発生する微生物等の不純物
を除去し、美味しい飲料水を得ることのできる浄水塔を
提供する。 【構成】 未処理水道水を浄水塔１の流入管２へ送入す
る。オゾン含有エアーは未処理水の流入圧を利用した負
圧インジェクター４によって気液混合室５へ噴射させ
る。この気液混合体を接触層７へ送入してオゾンを液相
へ溶解する。気液混合体は接触槽７内を上昇して頂部で
気相部と液相部とに分離され、気相部は除害されて大気
に放出される。一方液相部は第一反応槽１１内を下降
し、第２反応槽１３内を上昇する。これらの反応槽中で
不純物を酸化する。この後液相部はろ過槽１６へ流入
し、活性炭層を通過して不純物が除去され、清浄な水と
なって流出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水を清浄化する浄水塔に
関するものであり、特に高層建造物に設置された受水
槽、高置水槽等に貯溜された飲料水を清浄化するに有用
な浄水塔に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】昨今、飲料用の原水は水源地において直
接汚染されたり、大気汚染の結果間接的に汚染されたり
するケースが増大している。また生活排水等による富栄
養化も進み、これが微生物の繁殖を助長して水質の低下
を招き、浄水処理後においても味が悪かったり、濁りや
着色があったり、或いは不快臭を発することが頻繁にあ
る。

【０００３】また高層建造物においては、公共水道から
飲料水を受入れるための受水槽、この飲料水を高層階へ
配水するための高置水槽を設置しており、これら貯水槽
内での飲料水の変質の問題がある。このため上記問題の
ある水道水を更に水質が低下した状態で飲用している。
即ち受水槽、高置水槽においては、マンホールの蓋にヒ
ビが入って雨水が流れ込んだり、腐敗水が溜まっていた
り、小動物が入り込んで死んでいた例もある。またこれ
らの貯水槽には砂、水あか、微生物、鉄錆等が沈積した
り、微細藍藻類が発生・増殖することも多い。

【０００４】上記受水槽、高置水槽内に貯められた飲料
水を安全に利用するために、容量が10立方メートル以上
のものについては水道法による定期点検が義務付けられ
ている。しかし1983年の厚生省調査によると、全国の受
水槽設備約61万箇所中ほぼ８割を占める約48万箇所が、
容量10立方メートルに満たない小規模貯水槽であり、こ
れらは非衛生的な状態に置かれているものと考えられ
る。また上記定期点検の義務付けられている貯水槽につ
いても、必ずしも完全な状態であるとはいえない。

【０００５】塩素、オゾン等、殺菌効果を有する薬品に
よる飲料水の浄化については、公共事業者が実施するこ
とは周知であるものの、設備が大掛かりになるため個人
で行う例は無かった。但し、プールの水を循環させて浄
化する技術は一般に行われており、例えば特公平2-4460
0号公報には、オゾンと塩素の相乗効果によって各殺菌
剤の濃度が低くても水質を保持することのできる方法が
記載されている。

【０００６】また水道の蛇口付近に設置して飲料水の汚
れを取る所謂浄水器は、浸透膜、活性炭、多孔性セラミ
クス、及びこれらの組合わせを用いるものであり広く普
及している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、水道水
等の飲料水の不味さ及び不快臭、及びこれに加えて受水
槽、高置水槽に貯水中に生ずる微生物の増殖その他によ
る水質低下が問題になっているが、前記小規模受水層等
に取付可能な程度のオゾンによる小型浄水装置は実用化
されていない。一方上述した浄水器は手軽ではあるが、
小型であるため活性炭等の破過が早く、また数日使用し
ないと雑菌が繁殖して却って不衛生な水を使用すること
になる等の問題点が有った。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題を解決
するための浄水塔であり、受水槽等に貯水された未処理
水（水道水）及びオゾン含有エアーを気液混合状態で浄
水塔下部へ送入し、この気液混合状態の未処理水中へオ
ゾンを溶解させる。溶解しなかったオゾン含有エアーは
液相から分離し、オゾンを分解して酸素として浄水塔上
部より排出する。一方、オゾンの溶存した前記液相中で
は有機、無機物或いは微生物等の不純物とオゾンとを反
応させて酸化し、生成した酸化物の吸着・ろ過は活性炭
層によって行う。また酸化反応後液相中に残存するオゾ
ンも同じく前記の活性炭層で酸素に分解する。こうして
得られた清浄水を浄水塔下部から流出させる。

【０００９】

【作用】本発明の浄水塔は、未処理水中へオゾンを溶解
して上記不純物と反応させ、生成した酸化物は活性炭層
で吸着、ろ過させる。またこの酸化反応後に液相中に残
存するオゾンも同じく活性炭層で分解させる。従って活
性炭層から流出する処理水は有機、無機物或いは微生物
等の不純物も、またオゾンも含まない清浄水となる。

【００１０】以下に本発明の実施例を図に基づいて説明
する。ここで図１は本発明に基づく浄水塔の一例を示す
断面図、図２は本発明に係る負圧インジェクターの例を
示す一部断面概略図、図３は本発明に基づく浄水塔に使
用するに好適なオゾナイザーの概略正面図、及び図４は
本発明に基づく浄水塔による飲料水清浄化実験の結果を
示すグラフである。

【００１１】図１において、未処理水道水は浄水塔１の
流入管２からポンプ（図示せず）を用いて例えば20l/分
の量が送入される。一方、オゾナイザーから発生したオ
ゾンを例えば数10ppm含むエアーは、例えば3.5l/分の量
がオゾン空気吸入管３を通り、上記未処理水の流入圧を
利用した負圧インジェクター４によって、気液混合され
ながら気液混合室５へ噴射される。この気液混合体は噴
射された勢いで気液混合室５の壁に激突するため、その
気相部は更に細かい泡となり、液相への溶解が容易にな
る。

【００１２】図２は負圧インジェクタ４の例を示す一部
断面概略図である。流入管２へ送られた未処理水道水は
管径を絞られたベンチュリ部２２を通過する際に管内圧
を負とし、ノズル２３からオゾン含有エアーを吸引して
気液混合物となる。なお逆止弁２４は、ベンチュリ部２
２を通過する水量が過少になると管内圧が正となってオ
ゾナイザーへ未処理水が流入してしまうため、これを阻
止するためのものである。

【００１３】上記の気液混合体は、浄水塔外筒６のすぐ
内側に設けられた接触層７へ送入され、ここで更にオゾ
ンが液相へ溶解される。この溶解されるオゾンの割合
は、全オゾンの約30〜60容量％である。気液混合体は接
触槽７内を例えば10秒（秒速8.9cm）程度で通過上昇し
てオゾン水溶液流入口８へ到達する。ここで気液混合体
は気相部と液相部とに分離され、気相部は浄水塔密閉蓋
９によって形成された気体分離室１０へ押上げられる。
一方液相部（及びこの液相部に巻き込まれた気相の一
部）は第一反応槽１１内を例えば6.5秒間で下降し、オ
ゾン水溶液流入口１２を通過して第２反応槽１３内を例
えば4.9秒で上昇する。これら反応槽を通過する間に、
オゾンの酸化作用と、水道水に含有される塩素の活性化
作用とそれに伴う塩素の酸化作用によって、液相中の有
機、無機物或いは微生物等の不純物が酸化される。反応
槽は長ければ長いほど酸化反応が十分に行われるため、
本例の第一反応槽１１、第２反応槽１３に加えて更に第
３、又はそれ以上の反応槽を設けてもよい。

【００１４】第一反応槽１１の頂部では、液相部に巻き
込まれた気体及び上記不純物との酸化反応によって発生
した気体が液相部から分離され、前記の気液混合体から
分離された気相部と同様に気体分離室１０へ押上げられ
る。これら気体分離室１０に到達した気体は、更に上昇
して排オゾン処理器１４に流入し、この排オゾン処理器
１４内に詰められた活性炭の作用によって、残留オゾン
が酸素に分解され除害されて大気に放出される。

【００１５】上記第２反応槽１３上部に迄上昇した液相
部はオゾン水溶液流入口１５からろ過槽１６へ流入す
る。この時、例えば浄水塔１が受水槽の浄水用に設置さ
れている場合には、受水槽の気相部と浄水塔１の吸気管
１７を接続しておく。すると受水槽気相部から吸気管１
７を通って引き込まれるエアーは吸気隔離蓋１８がある
ためろ過槽１６のみに導入され、水溶液流入口１５から
流入する上記液相部に引かれて、この液相部とともにろ
過槽１６内の活性炭を詰めた活性炭ろ材上段バスケット
１９及び活性炭ろ材下段バスケット２０を通過する。こ
のようにして活性炭内を通過させることによって、液相
部に存在する酸化反応物、残留オゾン及び気相部に含ま
れる多種の不純物が除去され、塔底にある浄化水、浄化
空気排出管２１から清浄な水及び空気を得ることができ
る。なお上記のように活性炭を上下２段のバスケットに
詰めた理由は、定期的な活性炭の交換を容易にするため
である。またポンプによる送水を停止しているときに
は、浄水塔１によって気相部のみの清浄化を行うことも
できる。

【００１６】図３は、本発明に基づく浄水塔１に使用す
るに好適なオゾナイザー３０の概略正面図である。オゾ
ナイザー３０は原料気体としてエアーを用いるものであ
り、空気清浄器の機能も兼備している。浄水塔１へ清浄
空気を送出するためのクリーンエアー排出管３１又は負
圧インジェクター４へオゾン含有エアーを送出するため
のオゾン空気排出管３２の少なくともどちらかに吸引力
が働くと、エアーが大気吸気口３３から吸入されて、エ
アー中の粗い塵埃粒子を除去するろ材であるプレフィル
ター３４を通ってチャンバー３５に入り、更に例えば0.
3ミクロン以上の塵埃粒子を95％以上除去するようなろ
材で構成された微細フィルター３６を通って清浄化され
クリーンエアーチャンバー３７に入る。この清浄化され
たエアーは、クリーンエアー排出管３１を通って浄水塔
１の吸気管１７へ送られるが、その一部はクリーンエア
ー供給管３８を通じてオゾン発生器３９に導かれる。オ
ゾン発生器３９に入った清浄エアーは無声放電によって
オゾン含有エアーとなり、オゾン空気排出管３２を通っ
てオゾン空気吸入管３へ送られる。なおこのオゾナイザ
ー３０は、電源スイッチ４０、前段放電管スイッチ４
１、後段放電管スイッチ４２、プログラムタイマー４３
及び風量計４４によって制御されている。

【００１７】図４は本発明に基づく浄水塔１による、飲
料水清浄化実験の詳細な結果を示すグラフである。ここ
において、試料水は地下受水槽に貯められていた上水道
からの飲料水であり、実験開始時のpHは8.35（電極法に
よる）、塩素濃度は約0.3ppm（オルトトリジン比色
法）、酸化還元電位は672.5mV（電極法）であった。ま
た外気温は20〜23℃、オゾナイザー３０からのオゾン発
生濃度は260ppm、このオゾンを発生させるための空気導
入量（吸気管１７から引き込まれる清浄空気量が含まれ
る）は250l/時間であった。更に、使用した浄水塔１に
ついて、浄水処理速度1,380l/時間、気体分離室１０付
近のオゾン濃度140ppmであった。また浄化水、浄化空気
排出管２１からの処理水落下付近のオゾン濃度は、活性
炭ろ材上段バスケット１９及び活性炭ろ材下段バスケッ
ト２０に活性炭を充填しなかった時は0.25ppmであった
が、活性炭を充填したときはオゾンを検出できず、殆ど
残留を認められなかった。

【００１８】前記特公平2-44600号公報によれば、塩素
等によりもたらされる酸化還元レベルと、水中に生息す
る病原菌の滅菌やウイルス不活性化との間には関連が有
り、これら微生物が生存できない酸化還元電位は約600m
V以上である。本発明に係る飲料水清浄化の場合にもこ
の電圧を維持する必要がある。図４において、浄水塔１
への循環開始後７分経過して吸気管１７から清浄空気を
導入し始めた。浄化水、浄化空気排出管２１排出口付近
の水の酸化還元電位は塩素濃度の減少に伴って低下して
行った。実験開始後６０分、塩素濃度約0.05ppm、酸化
還元電位約660mVにまで低下した時点でオゾン注入を開
始した。すると上記排出口付近の水の酸化還元電位は、
残留オゾンがほとんど無いにもかかわらず急上昇して最
高で約770mVにまで達した。しかし塩素濃度がほとんど
０になった後には低下する傾向が見られた。

【００１９】上記の実験結果から、飲料水中の塩素の低
下に伴って酸化還元電位も漸減し、病原菌やウイルスが
生きていられる水準にまで達する恐れがあるが、オゾン
を用いることによって、塩素量が少なくても十分な酸化
還元レベルを維持することができることが明らかとなっ
た。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の浄水塔によ
れば、水道水に残留する殺菌酸化目的の塩素の活性化助
力と、オゾンそれ自体の酸化力との相乗作用を利用し
て、有害微生物の殺菌効果維持及びその他の不純物の酸
化を行い、水質の向上をはかることができるため、臭
い、着色等がない美味しい飲料水とすることができる。
また本発明の浄水塔で処理する水は水道水であって塩素
がすでに含まれているため、使用するオゾン量は少量で
済み、しかも活性炭によって分解させるため、処理され
た水中にはオゾンは全く含まれることがない。

【００２１】本発明の浄水塔は、オゾンの水への溶解、
不純物の酸化反応、酸化反応生成物のろ過による除去、
液相部及び気相部に残留するオゾンの分解を一体化した
小型化の可能な装置であり、安全性、経済性、耐久性に
優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく浄水塔の一例を示す断面図

【図２】本発明に係る負圧インジェクターの例を示す一
部断面概略図

【図３】本発明に基づく浄水塔に使用するに好適なオゾ
ナイザーの概略正面図

【図４】本発明に基づく浄水塔による、飲料水清浄化実
験の結果を示すグラフ

【符号の説明】

１…浄水塔、２…流入管、３…オゾン空気吸入管、４…
負圧インジェクター、５…気液混合室、７…接触槽、１
１…第一反応槽、１３…第２反応槽、１４…排オゾン処
理器、１６…ろ過槽、１７…吸気管、１９…活性炭ろ材
上段バスケット、２０…活性炭ろ材下段バスケット、２
１…浄化水、浄化空気排出管、３０…オゾナイザー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オゾンによって水を清浄化するための浄
   水塔であって、 未処理水及びオゾン含有エアーを気液混合状態で前記浄
   水塔下部へ送入する送入手段と、 前記気液混合状態の未処理水中へオゾンを溶解させる溶
   解手段と、 未溶解オゾン含有エアーを液相から分離する気液分離手
   段と、 分離された気相中に残留するオゾンを分解して浄水塔上
   部より排出する除害手段と、 オゾンの溶存する前記液相中で不純物を酸化反応させる
   反応手段と、 この反応で生成する酸化物を吸着、ろ過し且つ液相中に
   残存するオゾンを分解して、清浄水を浄水塔下部から流
   出させる処理手段とを備えていることを特徴とする浄水
   塔。