JPH06285482A

JPH06285482A - 気液接触装置および気液接触システム

Info

Publication number: JPH06285482A
Application number: JP7715993A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Ishikawa; 川勝廣石; Kenji Taguchi; 口健二田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-04-02
Filing date: 1993-04-02
Publication date: 1994-10-11

Abstract

(57)【要約】【目的】被処理水中に気体を効率良く溶解させて、気
液接触反応を効率良く行なうこと。【構成】流入部６ａと流出部６ｂとを有する気液接触
槽６内に、気液接触ユニット７ａ，７ｂが装着されてい
る。気液接触ユニット７ａ，７ｂは中空状体８ａ，８ｂ
を多数配置してなり、中空状体８ａ，８ｂは孔径１μｍ
以下の透過膜を中空支持体表面に設けて形成されてい
る。中空状体８ａ，８ｂは気体供給基材９ａ，９ｂに接
続され、気体供給基材９ａ，９ｂから中空状体８ａ，８
ｂ内に気体が供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、オゾン・酸素などの気
体を水などの液体に溶解し、水処理などの反応をさせる
ための気液接触装置および気液接触システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】上下水道・一般産業などの水処理システ
ムにおいて、オゾン処理は重要な要素技術であり、オゾ
ンの気液接触システムにより水質汚濁物を酸化分解し、
脱色・脱臭・殺菌・鉄やマンガンなどの不溶化・有機物
の低分子化などの作用を行なっている。他方、好気性微
生物処理も普及度の高い水処理技術であるが、微生物の
代謝作用による水浄化中に酸素が消費されるため、酸素
の気液接触装置による溶存酸素の補給が不可欠となる。

【０００３】図９に、従来の水道水を作成するための高
度浄水処理のオゾン気液接触装置の構成図を示す。気液
接触槽１内に被処理水が流入し、気液接触槽１の下部に
配設された散気管２にオゾンガス（実際にはオゾンと空
気の混合ガス）が送られる。そして散気管２からオゾン
ガスの気泡３が上昇し、この上昇気泡３と被処理水とが
気液接触してオゾンガスが水へ溶解し、オゾン反応が行
なわれる。気液接触槽１内に設けられた隔壁４，５によ
って、気液接触槽１内に形成される被処理水流の短絡流
が低減され、被処理水と上昇気泡３との気液接触を十分
に行なうことができる。この隔壁４，５は多い程良い
が、構造面と経済面から気液接触槽１を１〜３分割する
程度に、設けることが好ましい（図８は３分割の例を示
す）。

【０００４】図９において散気管２として、５０μｍ程
度の孔径を有するセラミックスが用いられる。この場
合、発生する気泡径は、数mmから５mm程度となる。この
程度の気泡径において、気泡上昇速度は２５〜３０cm/s
と大きくなるので、気液接触槽１の槽高を、例えばオゾ
ンガスの発生部の圧力から許容される最大値の５ｍ程度
としても、気泡は２０ｓ程度しか水中に滞留しない。こ
のため未溶解のオゾンガスが水位レベル（ＷＬ）から排
オゾンガスとして大気中に排出され、その後排オゾン分
解塔（図示なし）へ導かれる。

【０００５】通常の排オゾンガスのオゾン濃度は、散気
管２に供給するオゾンガス濃度が２０ｇ／Ｎｍ³、オゾ
ン注入率が２mg/lの場合で、４〜２ｇ／Ｎｍ³となり、
この排オゾンガス中のオゾンは全くむだなエネルギー消
費となる。

【０００６】水処理用の酸素の気液接触システムについ
ては、図９のオゾン気液接触システムのオゾンガスを、
酸素ガス（実際には空気が使用される）に置き換えるこ
とにより構成される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のように上昇気泡
３による気液接触では、排オゾンガスや排酸素ガスなど
のむだなエネルギー消費を生じる問題があり、これを最
小に抑えるためには気液接触槽１の高さを可能な限り高
くしなければならない。また、散気管２から発生する気
泡３中の気体濃度は、気泡３が気液接触槽１内を上昇移
動して気液接触する際低下するため、上方の気泡３は散
気管２から発生直後の気泡３よりその溶解速度が低下す
る。このため、十分な気液接触反応をさせるためには、
気液接触槽１を大きくして被処理液の気液接触時間を長
くする必要がある。

【０００８】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、排オゾンガス量を低減し、かつ気泡接触槽
の高さを小さくすることができ、さらに気液接触反応を
効率的に行なうことができる気液接触装置および気液接
触システムを提供す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記載の発明は流
入部と流出部とを有する気液接触槽と、この気液接触槽
内に装着された気液接触ユニットを備え、気液接触ユニ
ットは孔径１μｍ以下の透過膜を中空支持体表面に設け
てなる中空状体を有し、前記中空状体に、各中空状体内
に気体を供給する気体供給基材を接続したことを特徴と
する気液接触装置である。

【００１０】請求項３記載の発明は、流入口と流出口と
を有する気液接触管と、この気液接触管内に装着された
気液接触ユニットとを備え、前記接触ユニットは孔径１
μｍ以下の透過膜を中空支持体表面に設けてなる中空状
体を有し、前記中空状体の内部および外部のうち、いず
れか一方に被処理水を、他方に気体を各々流入させたこ
とを特徴とする気液接触装置である。

【００１１】請求項６記載の発明は、請求項１に記載の
気液接触システム、または請求項３に記載の気液接触装
置を複数並列に配置し、ガス発生部からの気体を流量調
整部を介して前記複数の気液接触装置に供給することを
特徴とする気液接触システムである。

【００１２】

【作用】請求項１記載の発明によれば、流入部から被処
理水が気液接触槽内に流入する。

【００１３】他方、気体供給基材から流入する気体は、
孔径１μｍ以下の中空状体の透過膜から被処理水側へ極
微細気泡となって流出して、気液接触が行なわれ、同時
に透過膜の孔を介して気液が直接接触する。気液接触が
行なわれた被処理水は、処理水となって流出部から流出
する。

【００１４】請求項３記載の発明によれば、流入口から
流入する被処理水は、孔径１μｍ以下の中空状体の透過
膜を介して気体と直接接触し、同時に気体は被処理水側
へ極微細気泡となって流出し気液接触が行なわれる。気
液接触が行なわれた被処理水は、流出口から流出する。

【００１５】請求項６記載の発明によれば、ガス発生部
からの気体を流量調整部を介して複数の気液接触装置に
供給することにより、各気液接触装置へ気体を均等分配
することができる。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。基本的原理まず、本発明の基本的原理について説明する。

【００１７】本発明による気液接触装置は、後述のよう
に、中空状体を有しており、この中空状体を介して気液
接触が行なわれる。図８（ａ）（ｂ）に示すように、中
空状体８は中空支持体４０の内面（図８（ａ））、また
は外面（図８（ｂ））に小さな孔径を有する透過膜４１
を設けて構成されている。中空支持体４０の内面に透過
膜４１を設けた場合は、中空状体８内部に液体が流れ、
中空状体８外部に気体が流れる。また中空支持体４０の
外面に透過膜４１を設けた場合は、中空状体８内部に気
体が流れ、中空状体８外部に気体が流れる。

【００１８】中空支持体４０はセラミック無機質からな
り、透過膜４１は有機膜からなっている。このうち透過
膜４１の孔径は１μｍ以下となっており、この中空体８
内に被処理液より少し高い圧力でオゾン・酸素などの気
体を供給した場合、従来の散気管の上昇気泡径の１／１
０以下の極微細気泡が観察される。さらに０．２μｍ程
度の孔径の場合には、肉眼で発泡を観察することが困難
な程の極微細気泡となる。

【００１９】発明者らは、この１μｍ程度の孔径の透過
膜４１を有する中空状体８を利用し、オゾン及び酸素の
溶解性を調べ十分な気液接触特性が得られることを把握
した。また、とりわけ孔径が０．２μｍ程度の場合に、
より細かな極微細気泡を得ることができ、更に高い溶解
性を得ることができる。

【００２０】一般に、気体の液中へ溶解速度式は（１）
式で表わされる。

【００２１】ｄｃ／ｄｔ＝Ｋ_L・ａ（Ｃ^*−Ｃ） ……（１）ここでＫ_L：総括移動係数ａ：単位体積当たりの気液接触面積＝Ｓ／ＶＫ_L・ａ＝総括移動容量係数Ｃ^*：飽和溶存気体濃度Ｃ：溶存気体濃度である。

【００２２】（１）式において、Ｋ_Lは主に気体の拡散
係数により決まり、温度一定下ではほぼ固定値となる。
またＣ^*も温度一定下では固定値となるので、単位体積
当たりの気液接触面積ａが気液接触反応を支配すること
になる。

【００２３】図９に示す従来の高度浄水処理のオゾンの
気液接触システムにおいて、Ｋ_Lは０．０１cm・ｓ^-1、
Ｋ_L・ａは０．００１〜０．０１ｓ^-1程度であるため、
単位体積当たりの気液接触面積ａは０．１〜１cm^-1の範
囲にあると想定される。

【００２４】一方、単位体積当たりの気液接触面積ａ
と、気泡径あるいは気泡の上昇速度との関係は、（２）
式及び（３）式で表わされる。

【００２５】ａ＝φ（６／ｄ） ……（２）ここでφ：ホールドアップ（単位液体積当たりの気体体
積）ｄ：気泡径 φ＝ｖ／Ｕ ……（３）ｖ：単位平面積当たりの送気量Ｕ：気泡の上昇速度（２）式と（３）式とからわかるように、送気量を一定
とした場合、気泡径と気泡の上昇速度が小さい程、ａが
大きくなり有効な気液接触ができる。

【００２６】本発明において、気泡径は従来の気泡径の
１／１０以下となり、気泡の上昇速度も従来気泡の１／
１０以下に小さくなる。このため、（２）式及び（３）
式から求められる本発明の単位体積当たりの気液接触面
積ａは、従来のａの１００倍以上になり、大きな効果が
期待される。

【００２７】ところで、本発明において、中空状体８の
透過膜４１の孔径が小さくなる程、発泡による気液接触
よりも透過膜の孔を介した直接の気液接触が行なわれて
いる可能性が高いと予想される。このため０．数μｍ以
下の孔径での気液接触面積は、中空状体８の透過膜４１
の孔径から計算した方が安全と考えられる。この観点か
ら本発明における中空状体８の気液接触面積ｓと体積Ｖ
との比、すなわち単位体積当たりの気液接触面積＝ａを
求めると、中空状体８の透過膜４１の開孔率３０％、気
液接触槽１（図１）への充填率３０％、中空状体８の外
径Ｄの場合、ａ＝０．３６／Ｄとなる。このためＤ＝
３．６〜０．３６cmとすると、ａ＝０．１〜１cm^-1とな
る。Ｄをさらに小さくすることにより、ａはより大きく
なり気液接触性能がより改善される。

【００２８】このような透過膜４１の孔を介した直接の
気液接触では、従来の上昇気泡にみられる気泡中の気体
濃度の低下がほとんどなく、気液接触ユニットに供給す
る高濃度の気体によって気液接触反応が進行する。この
ため、より高効率に気液接触反応を行なうことができ、
気液接触槽が高さ制限を受けることも少なくなる。

【００２９】実際には、中空状体８の透過膜４１の孔径
に応じて、上昇する極微細気泡と孔を介した直接の気液
接触が同時進行し、従来の上昇気泡による気液接触方法
よりも高効率の気液接触が行なわれる。本発明の場合、
極微細気泡は上昇速度が小さいため、被処理水流に有効
に滞留し、排オゾンが少なくなる。

【００３０】本発明の気液接触装置としては、後述のよ
うに開放形気液接触槽及び密閉形気液接触管のいずれを
有していても良い。気液接触槽または気液接触管内に発
生する極微細気泡は、上昇速度が遅く、またこの極微細
気泡を気液接触ユニット７，１４が取り囲むように構成
されているので、極微細気泡は液流に伴なって移動す
る。このため従来の上昇気泡より大きな気液接触時間を
保つことができる。

【００３１】なお、発明において、極微細気泡は移動に
伴ない互いに衝突し合い、気泡径が大きくなることがあ
り、この場合は、気液接触槽での気泡の液面上への放散
や、気液接触管での気泡溜りによる液流に対する背圧や
圧力変動を生じることが考えられる。その際、開放形の
気液接触槽の上方に液中に埋没するとともに高さ勾配を
有するカバー部材を設けることにより、気液接触槽の上
方に集まる気泡をそのまま大気に開放せず、液中の流れ
方向にできるだけ維持しながら移動させることができ、
これにより気体損失を低減させることができる。

【００３２】密閉形気液接触管では、開放形のような気
泡の液面上への放散はないが、気液接触管の構造や据付
状況により気泡溜りの問題が生じることがある。この場
合、気液接触管を据付基材により液流の流下方向に向か
って高さ勾配を有するよう据付けることにより、気泡を
簡単に気液接触管外へ追い出すことができる。また、密
閉形気液接触管は、液体の流れ方向に沿って気液接触を
行なうことができ、また気液接触ユニット７，１４を有
する複数の気液接触管を連結することができる。

【００３３】なお据付状況によっては気液接触管に高さ
勾配を設けることができないことがあり、この場合は気
液接触管の上端部、あるいはこれに隣接した部分に脱気
部を配設することにより、複数の気液接触管を連結し
て、有効な気液接触をすることができる。

【００３４】また気液接触ユニットの中空状体の気液の
流れ状態として、中空状体８内部を液流路とする場合
は、中空状体８の外側から気体が供給され、中空状体８
内部から気体が供給される場合は中空状体８間の外部が
液流路となる。開放形気液接触槽では後者の場合のみで
あるが、密閉形気液接触管での両者の形態が可能であ
る。具体的構成以下、本発明の具体的構成について述べる。図１は本発
明による気液接触装置の第１の実施例を示す図である。

【００３５】図１において、開放形気液接触槽６は流入
部６ａと流出部６ｂとを有し、この気液接触槽６内の水
中に、気液接触ユニット７ａおよび７ｂが装着されてい
る。気液接触ユニット７ａは、中空支持体４０の外面に
孔径１μｍ以下の透過膜４１を設けてなる中空状体８ａ
を垂直に多数の配置してなり、中空状体８ａの上下端は
基材９ａに固定されている（図１および図８参照）。す
なわち中空状体８ａは、図８（ｂ）に示す中空状体８と
同様の構成となっている。中空状体８ａの中空内部は水
封的に基材９ａと連通し、この基材９ａはオゾンのガス
発生部３１（図７参照）に連通する２本のガス管路１０
ａに接続されている。

【００３６】中空状体８ａは一般的に分離膜として用い
られるセラミックス製中空支持体４０と有機材料の透過
膜４１とを有している。中空状体８の外径は一般に数cm
から０．数mm程度まで自由に選択でき、中空状体８の気
液接触槽６への充填率と合せて、所要の気液接触面積や
水流抵抗から決定される。

【００３７】気液接触ユニット７ａにおいて、中空状体
８ａの上端部の基材９ａに対応して２本のガス管路１０
ａと１０ａが接続されているが、これに限定することな
く、ガス管路１０ａ基材９ａを通して中空状体８ａの中
空内部へオゾンガスが供給できればガス管路の数は何本
でもよい。基材９ａとガス管路１０ａとの接続点は、可
能な限り各中空状体８ａへのオゾンガス流が均等化され
る位置にすることが望ましい。

【００３８】気液接触ユニット７ａでは中空状体８ａを
垂直方向に配列したが、水平方向に配置してもよい。こ
の場合の一例を気液接触ユニット７ｂとして示す。気液
接触ユニット７ｂにおいて、中空状体８ａと同一構造の
中空状体８ｂが水平方向に配置され、基材９ｂに固定さ
れる。また図１において、各基材９ｂに、２本のガス管
路１０ｂ，１０ｂが接続されている。

【００３９】中空状体の配列は、垂直方向および水平方
向の場合にその構造が容易となるが、水流との接触を良
好に維持できれば、種々の形態にすることができる。

【００４０】気液接触槽６内に４つの気液接触ユニット
７ａ，７ｂを装着した例を示したが、小形の気液接触槽
６では単一の気液接触ユニットのみを装着してもよい。
また気液接触槽６の規模に応じて複数の気液接触ユニッ
ト７ａ，７ｂを種々組合せることができる。また、複数
の気液接触ユニット７ａ，７ｂのガス管路１０ａ，１０
ｂを個別に気液接触槽６外に取出すことなく、気液接触
ユニット７ａ，７ｂのガス管路１０ａ，１０ｂを適当な
組合せで連結することにより、ガス管路１０ａ，１０ｂ
の本数を低減できる。

【００４１】次にこのような構成からなる本実施例の作
用について説明する。図１に示すように、気液接触槽６
の流入部６ａから被処理水が流入し、気液接触槽６内で
処理された処理水は流出部６ｂから流出する。この間、
オゾン発生部３１からガス管路１０ａ，１０ｂへ流入す
るオゾンガスが、基材９ａ，９ｂを介して中空状体８
ａ，８ｂ内へ供給され、その後未使用のオゾンガスはガ
ス管路１０ａ，１０ｂからオゾン発生部３１側へ戻され
る。

【００４２】中空状体８ａ，８ｂ内のオゾンガスは被処
理水より高圧となっており、透過膜の孔から極微細気泡
となって被処理水側へ流出し、被処理水中を上昇して被
処理水と接触する。同時に、前述のように透過膜４１を
介してオゾンガスと被処理水との間で気液の直接接触が
行なわれ、このようにして、被処理水とオゾンガスとの
間で効率的な気液接触が行なわれる。

【００４３】被処理水との間で接触が完了した使用済オ
ゾンガスは、気液接触槽６から排オゾンガスとして外部
へ排出される。

【００４４】図１において、気液接触槽６内に４つの接
触ユニット７ａ，７ｂを高さ方向及び流れ方向に区分し
て配置することにより、気液接触槽６内の各部分の気液
接触状態に応じたオゾンガスの供給が可能になる。例え
ば気液接触槽６内において、流入部６ａ側より流出部６
ｂ側に向ってオゾンガスの供給量を低下させ、オゾンガ
スの消費量が低下する下流側において、むだな排オゾン
ガス量を低減させることができる。また、気液接触槽６
の上部の気液接触ユニット７ｂへのオゾンガス供給量を
下部の気液接触ユニット７ａより低下させ、液面真近で
放散される排オゾンガスの量を低減させることもでき
る。気液接触ユニット７ａ，７ｂの中空状体８ａ，８ｂ
は、被処理水の混合あるいは整流作用があり、従来の大
形気液接触槽１（図９参照）では避けられなかった被処
理水の短絡流の発生を防ぐことができる。

【００４５】次に図２により、本発明による気液接触装
置の第２の実施例について説明する。

【００４６】図２において、流入部１１ａおよび流出部
１１ｂを有する気液接触槽１１内に気液接触ユニット７
ａ，７ｂが装着されている。この気液接触ユニット７
ａ，７ｂは図１に示す気液接触ユニットと同様の構成と
なっている。気液接触槽１１の上部に、カバー部材１２
が配設されている。このカバー部材１２は流入部１１ａ
において液中に埋没し、流出部１１ｂにおいて液面（Ｗ
Ｌ）より高くなるような勾配を有している。

【００４７】このカバー部材１２は水封及びガス封がで
きる構造材料となっており、気液接触ユニット７ａ，７
ｂが装着される部分を部分的に密閉する構造となってい
るが、カバー部材１２をシートや薄板状の材料を用いて
半密閉的に簡単に布設し、気液接触ユニット７ａ，７ｂ
の保守点検作業を容易にしてもよい。

【００４８】図２において、カバー部材１２を設けるこ
とにより、気液接触ユニット７ａ，７ｂから流出するオ
ゾンガスを直接大気に放散することなく、気液接触槽１
１の液中上部に保持して可能な限り気液接触反応に関与
させることができる。これによって、むだな排オゾンガ
スを低減させることができる。またオゾンガスの気泡は
カバー部材１２の勾配に沿って、被処理水流と共に下流
側へ移動し、気液接触槽１１の流出部１１ｂで稀薄な排
オゾンガスとなる。

【００４９】次に図３（ａ）（ｂ）により、本発明によ
る気液接触装置の第３の実施例について説明する。この
うち、図３（ａ）は気液接触システムの外形図、図３
（ｂ）は気液接触ユニットの斜視図である。図３
（ａ），（ｂ）において、流入口１３ａと流出口１３ｂ
とを有する密閉形の気液接触管１３内に気液接触ユニッ
ト１４が装着されている。気液接触ユニット１４は、図
８（ａ）に示す中空状体８と同一構造の多数の中空状体
１５を一対の支持基材１６に固定して構成されている。
また被処理水が中空状体１５の中空内部を流れるよう
に、支持基材１６に固定された中空状体１５の中空内部
は、気液接触管１３の流入口１３ａおよび流出口１３ｂ
に開口している。さらに中空状体１５の外面と気液接触
管１３内面と支持基材１６とで囲まれた空間は水封空間
となっており、この水封空間にオゾンガスを供給するた
め、気液接触管１３にガス管路１７が単数あるいは複数
接続されている。

【００５０】なお、中空状体１５として、その内部に被
処理水を流す外圧形のものを示したが（図８（ａ）参
照）、中空状体１５として内部にオゾンガスを供給し、
その外部に被処理水を流す内圧形の中空状体８と同一構
造のものを用いてもよい（図８（ｂ））。この場合、図
１に示す気液接触システムと同様、中空状体外部に被処
理水が流れる。そして図３（ａ）（ｂ）の支持基材１６
にガス管路１７が接続され、支持基材１６はオゾンガス
を供給する図１に示す基材９と同様の機能を有する。

【００５１】本発明による密閉形の気液接触管１３で
は、従来の気液接触槽１よりオゾンガスの発泡を少なく
することができ、より微細な気泡を発生させて水流と共
に移動することができる。図３（ａ）（ｂ）において気
液接触管１３に泡溜りが生じないよう、その部分をスペ
ーサ等の部材で覆うか、泡抜けのすき間を設けることも
できる。また図３（ａ）（ｂ）に示す気液接触管１３は
円形断面状のもので最も実用性の高いものであるが、こ
の形状に限定されるものではない。

【００５２】次にこのような構成からなる本実施例の作
用について図３（ａ）（ｂ）により説明する。まず、内
部を被処理水が流れる外圧形中空状体１５の場合、気液
接触管１３の流入口１３ａから流入する被処理水が、中
空状体１５の中空内部を流れる。そしてガス管路１７か
ら供給されるオゾンガスは、気液接触管１３内面と中空
状体１５外面との間の空間に充満し、被処理水より高圧
となっているため中空状体１５の透過膜４１（図８参
照）を介して中空状体１５の中空内部に流入し、ここで
気液接触が行なわれる。上述のようにガス管路１７から
供給されるオゾンガス圧力は被処理水の圧力より高く設
定されるので、中空状体１５の中空内部にのみ被処理水
が保持され、この被処理水は溶解したオゾンガスと共に
流下する。この中空状体１５の中空内部をできる限り細
く、かつ円形断面状にしておくことにより、より均一性
が維持され、気泡の発生があっても、泡溜りが生じにく
い。したがって、気液接触管１３を複数連結し、所要の
気液接触を達成することが容易となる。

【００５３】以上は中空状体１５が外圧形で使用する場
合である。次に内部をオゾンガスが流れる内圧形中空状
体１５の場合は、被処理水とオゾンガスの流路が外圧形
中空状体１５と逆になる。両者の基本的作用は同じであ
るが、内圧形中空状体１５の場合、被処理水流路が気液
接触管１３の内面と中空状体１５の外面との間の空間と
なるため、中空状体１５の外径を外圧形の場合より小さ
くでき、気液接触面積を大きくできる。

【００５４】次に、図４により本発明による気液接触装
置の第４の実施例について説明する。

【００５５】図４において密閉形の気液接触管１８が据
付基材１９ａ，１９ｂにより支持され、気液接触管１８
が接続部材２０を介して開放形滞留槽２１に接続されて
いる。据付基材１９ａと１９ｂは、各々高さが異なり、
気液接触管１８は、流入口１８ａから流出口１８ｂに向
って上昇するよう配置されている。

【００５６】なお、気液接触管１８は、図３に示す気液
接触管１３と同様の構造となっており、気液接触管１８
内には外圧形または内圧形の中空状体１５からなる気液
接触ユニット１４が装着されている（図３参照）。

【００５７】図４に示すように、密閉形の気液接触管１
８が高さの異なる据付基材１９ａ，１９ｂにより高さ勾
配をつけて据付られると、気泡が流入口１８ａから流入
する被処理水の流れに沿って上昇移動し、その後流出口
１８ｂに向い開放式の滞留槽２１へ放出される。このた
め、簡単で効果的に泡溜りを防止することができる。

【００５８】次に、図５により本発明による気液接触装
置の第５の実施例について説明する。

【００５９】図５において、気液接触管１８が複数直列
に接続され、各気液接触管１８は高さの等しい据付基材
２２で略水平に支持されている。図５に示す気液接触管
１８は、図４に示す気液接触管１８と同一構造のもので
あり、この場合、気液接触管１８内には被処理水の流速
等により泡溜り対策が講じられている。

【００６０】図５において、気液接触管１８が複数直列
に接続されているので、被処理水の流れ方向の空間を有
効に利用できる。

【００６１】次に、図６により本発明による気液接触装
置の第６の実施例について説明する。

【００６２】図６は密閉形の複数の気液接触管１８を、
高位置から低位置に直列に接続する場合の例を示してい
る。高位置の気液接触管１８は接続部材２４と曲り部材
２５により低位置の気液接触管１８に接続される。

【００６３】図６に示す気液接触管１８は、図４に示す
気液接触管１８と同一構造のものである。曲り部材２５
の上部には内部に気泡溜り空間を有する脱気部２６ａが
設けられ、脱気部２６ａの上方及び下方に、水位検出セ
ンサ２７が収納されている。脱気部２６ａの上方に、開
閉弁２８と流量調整弁２９が取付けられた排オゾンライ
ン３８が接続されている。水位検出センサ２７からの信
号は、水位計３０により開閉弁２８の開閉信号に変換さ
れるようになっている。本発明では、脱気部２６ａ、水
位計３０、開閉弁２８、および流量調整弁２９から脱気
装置２６が構成されている。

【００６４】図６において、密閉形の複数の気液接触管
１８が高位置から低位置に接続されるため、各々の気液
接触管１８で泡溜り対策がなされていても、曲り部材２
５上部に泡溜りが生じることが考えられる。このような
泡溜りの障害を軽減するため、脱気部２６ａで集泡させ
る。そして、集泡による被処理水の水位低下を水位計３
０の水位検出センサ２７で検出し、水位が所定レベル以
下となったら開閉弁２８を開き、流量調整弁２９で設定
された所定流量で稀薄オゾンガスを排オゾンライン３８
へ放出する。

【００６５】なお脱気部２６ａを曲り部材２５上端のみ
ならず、気液接触管１８の上端部に設けてもよい。脱気
部２６ａを各所に配置することにより、密閉形気液接触
管１８の据付高さ位置を変更することができる。

【００６６】次に、図７により本発明による気液接触シ
ステムの実施例について説明する。図７において符号３
２は、本発明による気液接触装置を示し、この気液接触
装置３２は図１に示す気液接触槽６を有するタイプ、ま
たは図３に示す気液接触管１３を有するタイプのいずれ
であってもよい。

【００６７】図７においてオゾンのガス発生部３１は、
本発明による気液接触装置３２にオゾンガスを供給する
オゾンガスの供給源となるもので、オゾンのガス発生器
３３と、分配部３４と、流量調整部３５と、送気部３６
とを有している。

【００６８】本発明による気液接触システム３２は複数
設けられることがあり、図７において、気液接触装置３
２は２個設けられている。

【００６９】図７（ａ）は各気液接触装置３２へのオゾ
ンガスのガス供給口が１つの場合を示し、ガス発生器３
３で空気又は酸素から発生したオゾンガスは分配部３４
で２系統に分岐される。そして２系統に分岐されたオゾ
ンガスは、流量調整部３５を経て各々の気液接触装置３
２へ流入する。

【００７０】図７（ａ）において、単一の気液接触装置
３２の単一ガス供給口からオゾンガスが気液接触装置３
２の各中空状体８ａ，８ｂ，１５に供給される。このオ
ゾンガスのガス供給口の位置は、各中空状体８ａ，８
ｂ，１５に均等にオゾンガスが供給されるよう設定され
ることが望ましいが、本実施例では多数配設された各中
空状体８ａ，８ｂ，１５から消費される最小限のオゾン
ガスをガス発生部３１から供給すれば良い。従来の数少
ない散気管から多量の気泡を発生するものに比べ、オゾ
ンガス供給面積当たりのオゾンガスの送気量が小さくな
るので、気液接触装置３２内の各中空状体８ａ，８ｂ，
１５へオゾンガスを均等配分することが従来より容易に
できる。

【００７１】図７（ｂ）は各気液接触装置３２へのオゾ
ンのガス供給口が複数（図では２個）の場合を示し、気
液接触装置３２の複数個所に同時にオゾンガスが供給さ
れるようになっている。

【００７２】図７（ｂ）において、各気液接触装置３２
へ複数のガス供給口からオゾンガスが供給でき、気液接
触システム３２内でのオゾンの区分供給が容易となる。
このため、気液接触装置３２の構造的制約から単一のガ
ス供給口ではオゾンガスの均等配分がしにくい場合や、
オゾンガスの供給・消費量が小さく、オゾンガスの供給
ラインにオゾンの濃度勾配が生ずるなどの場合に、これ
らを軽減することができる。

【００７３】図７（ｃ）は各気液接触装置３２にオゾン
のガス供給口とガス排出口を設けた場合を示し、送気部
３６のポンプなどでオゾンガスを増圧し、ガスの供給口
から気液接触装置３２に流入する。次に気液接触装置３
２のガス排出口から流量調整部３５を経てオゾンが流
れ、分配部３４と気液接触装置３２間にオゾンのガス循
環路を形成している。

【００７４】図７（ｃ）において、気液接触システム３
２で供給・消費されるオゾンガスの流れに加えて、送気
部３６で増圧したエネルギーにより気液接触装置３２の
ガス供給口からガス排出口へオゾンガスが流れ分配部３
４に至る。このようにオゾンガスの循環流路が形成され
るので、分配部３４でのオゾン濃度が所定値になるよう
に制御することにより、気液接触装置３２へのオゾン濃
度の低下を防止して効率的なオゾンの供給を行なうこと
ができる。

【００７５】図７（ｄ）は送気部３６が２系統でなく１
系統に簡略化されて設けられ、各気液接触装置３２のガ
ス供給口が互いに連結されている。

【００７６】図７（ｄ）において、図７（ｃ）に示す複
数の気液接触装置３２のそれぞれのガス供給口を共有す
ることにより、送気部３６の共有化と共に構成の簡略化
を図ることができる。また図７（ｃ）に示す例と同様
に、各気液接触装置３２毎に流量調整部３５によりオゾ
ンの送気量を変えることができる。

【００７７】上記各実施例では、高度浄水処理における
オゾンの気液接触システムについて説明したが、下水の
高度処理や産業排水処理などの水処理分野だけでなく、
オゾンとの気液接触反応を必要とする化学工業などの分
野にも適用できる。また、オゾンを酸素（実際には空気
でもよい）に置き換えれば、酸素の気液接触システムが
構成され、これも水処理、化学工業などに実用すること
ができる。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１および請
求項３に記載の発明によれば、孔径１μｍ以下の中空状
体の透過膜を介して気体と液体が直接接触し、同時に気
体が極微細気泡となって被処理水中へ流出するので、液
体中に気体を効率良く溶解させることができる。このた
め、装置全体をコンパクトに、かつ排ガス量を少なく押
えることができる。

【００７９】また、請求項６に記載の発明によれば、各
気液接触装置へ気体を均等分配することができるので、
複数の気液接触装置を有する気液接触システム全体の気
液接触反応を効率良く行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による気液接触装置の第１の実施例を示
す側面図。

【図２】本発明による気液接触装置の第２の実施例を示
す側面図。

【図３】本発明による気液接触装置の第３の実施例を示
す側面図。

【図４】本発明による気液接触装置の第４の実施例を示
す側面図。

【図５】本発明による気液接触装置の第５の実施例を示
す側面図。

【図６】本発明による気液接触装置の第６の実施例を示
す側面図。

【図７】本発明による気液接触システムの実施例を示す
図。

【図８】中空状体の構造を示す側断面図。

【図９】従来の気液接触装置を示す図。

【符号の説明】

６気液接触槽６ａ流入部６ｂ流出部７ａ，７ｂ気液接触ユニット８ａ，８ｂ中空状体９ａ，９ｂ基材１１気液接触槽１２カバー部材１３気液接触管１４気液接触ユニット１５中空状体１６支持基材１８気液接触管２６脱気装置３１ガス発生部３２気液接触ユニット３３ガス発生部３４分配部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流入部と流出部とを有する気液接触槽と、
この気液接触槽内に装着された気液接触ユニットとを備
え、気液接触ユニットは孔径１μｍ以下の透過膜を中空
支持体表面に設けてなる中空状体を有し、前記中空状体
に各中空状体内に気体を供給する気体供給基材を接続し
たことを特徴とする気液接触装置。
【請求項２】気液接触槽に、流入部において被処理水の
液中に埋没し、流出部側に向って上昇して流出部におい
て液上に出るカバー部材を設けたことを特徴とする請求
項１記載の気液接触装置。
【請求項３】流入口と流出口とを有する気液接触管と、
この気液接触管内に装着された気液接触ユニットとを備
え、前記接触ユニットは孔径１μｍ以下の透過膜を中空
支持体表面に設けてなる中空状体を有し、前記中空状体
の内部および外部のうち、いずれか一方に被処理水を、
他方に気体を各々流入させたことを特徴とする気液接触
装置。
【請求項４】気液接触管は流入口から流出口に向って上
昇するよう配置されていることを特徴とする請求項３記
載の気液接触装置。
【請求項５】気液接触管に脱気装置を設けたことを特徴
とする請求項３記載の気液接触装置。
【請求項６】請求項１に記載の気液接触システム、また
は請求項３に記載の気液接触装置を複数並列に配置し、
ガス発生部からの気体を流量調整部を介して前記複数の
気液接触装置に供給することを特徴とする気液接触シス
テム。