JPH06335690A

JPH06335690A - オゾン接触反応槽

Info

Publication number: JPH06335690A
Application number: JP12764793A
Authority: JP
Inventors: Koji Ishida; 宏司石田; Akio Toriyama; 明夫鳥山; Hirokazu Minami; 南　　宏和; Taichi Kamisaka; 太一上坂
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1993-05-31
Filing date: 1993-05-31
Publication date: 1994-12-06

Abstract

(57)【要約】【構成】オゾン接触反応槽１５において、被処理水と
オゾン化ガスとを混合し、被処理水中にオゾンを溶解さ
せるオゾン溶解装置１６を設ける。オゾン溶解装置１６
の下流側に、オゾン溶解装置１６を通して供給される被
処理水を一定方向に流下させ、その溶存オゾンにより被
処理水中の被処理物質を酸化処理する反応槽１７を設け
る。【効果】被処理水中のオゾン濃度とガス中のオゾン濃
度との差が大きい状態で混合されるため、オゾンの溶解
速度が大きくなる。反応槽内で完全混合が起こらないの
で、溶存オゾン濃度が低下しにくい。この結果、被処理
物質とオゾンとの反応速度が大きくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高度浄水処理、下水高
度処理、産業廃水処理、し尿処理、汚水前段処理、工業
用水処理、食品消毒、食品保存、臭気制御などに使用さ
れるオゾン接触反応槽に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような目的で使用されるオゾン接触
反応槽には、たとえば図３に示したような散気式オゾン
接触槽がある。散気式オゾン接触槽１は槽の中央部に上
下方向に設けられた隔壁２によって槽内が分割（この図
では２分）されており、各区画どうしは隔壁２の上部お
よび下部において連通している。また、一方の区画の天
井部に被処理水供給管３が開口し、天井部にオゾン化ガ
スの一部が排出されるオゾン化ガス排出口４が設けられ
るとともに、他方の区画における隔壁と対向する槽壁の
上部に処理水流出口５が設けられている。そして、一方
の区画の底面近傍には、槽外のオゾン化ガス供給装置に
接続して散気管６が設けられている。

【０００３】この構成において、被処理水供給管３から
被処理水を供給すると、被処理水は一方の区画内におい
て散気管６から噴出されるオゾン化ガスと混合されつつ
この区画内を下降し、次いで、隔壁２の下部を通って他
方の区画に流入して、他方の区画内を上昇した後に処理
水流出口５から流出する。この間に、被処理水に混合さ
れたオゾン化ガスの中のオゾンが被処理水に溶解し、溶
解したオゾンが被処理水中の被処理物質と反応するた
め、被処理物質は酸化処理される。また、被処理水に溶
解しなかったオゾンは、オゾン化ガス排出口４から排出
される。

【０００４】また、図４に示したようなエゼクタ式オゾ
ン接触槽がある。エゼクタ式オゾン接触槽７には、槽内
の底面近傍で開口する降水管８が設けられていて、降水
管８の端部の圧送ポンプ９を通じて供給された被処理水
を、降水管８により槽内に導入するようになっている。
槽の側壁には循環管１０が接続しており、この循環管１
０は槽外で循環ポンプ１１を介装するとともに降水管８
の被処理水流入側に連結して、槽内の被処理水が循環管
１０と降水管８を通して循環されるように構成されてい
る。また、循環管１０における循環ポンプ１１と降水管
８との間には、オゾン化ガス供給装置に接続したエゼク
タ１２が介装されていて、このエゼクタ１２において、
循環ポンプ１１によって圧送された被処理水にオゾン化
ガスを混合するように構成されている。また、槽の上部
には槽内の処理水を流出させる処理水流出口１３が設け
られており、槽の天井部にはオゾン化ガス排出口１４が
設けられている。

【０００５】このような構成のオゾン接触槽７におい
て、圧力ポンプ９を用いて降水管８に被処理水を供給す
るとともに、循環ポンプ１１で槽内の被処理水をエゼク
タ１２に圧送すると、槽内の被処理水はエゼクタ１２内
でオゾン化ガスの気泡と混合されて降水管８に送られ、
降水管８内で圧力ポンプ９により供給された被処理水と
混合される。この被処理水は、降水管８の内部をオゾン
化ガスと混合されつつ下降し、槽の底部で降水管８の開
口から流出して、降水管８の外周側を上昇する。そし
て、その後、循環管１０に流入するか、あるいは一部処
理水として処理水流出口１３から流出する。この間に、
被処理水に混合されたオゾン化ガスの中のオゾンが被処
理水に溶解し、溶解したオゾンが被処理水中の被処理物
質と反応するため、被処理物質は酸化処理される。ま
た、被処理水に溶解しなかったオゾンは、オゾン化ガス
排出口１４から排出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】オゾンと被処理物質と
の反応において、オゾンと被処理物質との反応速度がオ
ゾンの水中への移動速度よりはるかに大きい場合、オゾ
ンは溶解と同時に速やかに反応する。したがって、被処
理物質を槽内に滞留させるべき時間等の水理的条件は、
オゾンの水中への移動速度、すなわちオゾンの溶解特性
にのみ基づいて決定することができる。

【０００７】一方、水処理において見られるように、オ
ゾンと被処理物質との反応速度がオゾンの水中への移動
速度よりも小さい場合、水理的条件は、オゾンの溶解特
性、およびオゾンと被処理物質との反応特性の両者に基
づいて決定しなければならない。

【０００８】オゾンの溶解特性においては、その溶解速
度に影響する因子の１つに、オゾンを溶解させようとす
る水中のオゾン濃度とガス中のオゾン濃度の差があげら
れる。すなわち、水中のオゾン濃度が小さくガス中のオ
ゾン濃度が大きいと、オゾンの溶解速度が大きくなる。
また別の因子に、物質移動容量係数Ｋ_Laがあり、これが
大きければオゾンの溶解速度が大きくなる。

【０００９】オゾンの反応特性においては、反応速度に
関係する条件の１つとして、溶存オゾン濃度があげられ
る。すなわち、水中の溶存オゾン濃度が大きいと、オゾ
ンと被処理物質との反応速度が大きくなる。

【００１０】したがって、水中とガス中のオゾン濃度
差、物質移動容量係数Ｋ_Laおよび溶存オゾン濃度を大き
くすれば、好適に反応が行われる。しかしながら従来の
オゾン接触槽では、１つの槽でオゾンの溶解とオゾン反
応を同時に行っており、そのときの槽内の被処理水は、
気泡による攪拌効果により完全混合状態に近くなってい
る。そのため、オゾンとの反応が終了した処理水の戻り
流に対してもオゾンを溶解させることになり、溶存オゾ
ンが存在する水にオゾン化ガスを接触させることになっ
て、オゾンの溶解速度は増大されない。

【００１１】また、オゾン化ガスの注入の手段に散気管
を用いればＫ_Laは比較的小さい。また、完全混合に近い
状態では、溶存オゾン濃度は槽内で平均化され、押し出
し流れ状態で予想されるよりも小さくなる。

【００１２】さらに、すでにオゾンとの反応が終了し、
被処理物質があまり含まれていない処理水の戻り流にオ
ゾンを溶解させても、オゾンは自己分解によって消費さ
れるだけであるため、オゾンの被処理物質との反応効率
は低くなる。

【００１３】本発明は上記問題点を解決するもので、オ
ゾンの溶解速度および溶存オゾン濃度を増大させること
によりオゾンと被処理物質との反応を促進し、かつその
反応効率の増大を図ることを目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に本発明のオゾン接触反応槽は、被処理水とオゾン化ガ
スとを混合して、被処理水中にオゾンを溶解させるオゾ
ン溶解装置を設け、このオゾン溶解装置の下流側に、オ
ゾン溶解装置を通して供給される被処理水を一定方向に
流下させ、その溶存オゾンにより被処理水中の被処理物
質を酸化処理する反応槽を設けたものである。

【００１５】

【作用】上記構成により、オゾン溶解装置において被処
理水とオゾン化ガスとを混合するときは、被処理水中に
溶存オゾンが存在せず、被処理水中のオゾン濃度とガス
中のオゾン濃度との差が大きい状態であるため、オゾン
の溶解速度が大きくなる。オゾン化ガス気泡を微細化す
るエゼクタ、インジェクタ、微細孔をもつ膜等の溶解手
段を用いることで、物質移動容量係数Ｋ_Laが増大する。
そして、この被処理水を反応槽に導入して一定方向に流
下させるため、反応槽内では完全混合は起こりにくく、
それによる溶存オゾン濃度の低下も生じにくい。この結
果、反応槽において被処理水中に十分な濃度のオゾンが
含まれた状態が維持されることになり、オゾンと被処理
物質との反応速度が大きくなる。このとき、オゾンの被
処理物質との反応効率も高い。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１は、本発明の一実施例のオゾン接触反応
槽の構成を示した説明図である。オゾン接触反応槽１５
は、オゾン溶解装置１６と、このオゾン溶解装置１６の
下流に連結して設けられた反応槽１７とで構成されてい
る。オゾン溶解装置１６には、上流側に、オゾン溶解装
置１６に被処理水を圧送する圧送ポンプ１８が設けられ
るとともに、被処理水中にオゾン化ガスを供給するオゾ
ン化ガス供給管１９が接続されていて、圧送ポンプ１８
により圧送された被処理水にこの装置１６内でオゾン化
ガスを混合し、オゾンが溶解された被処理水を反応槽１
７に導入するように構成されている。

【００１７】反応槽１７は、底部においてオゾン溶解装
置１６に連結しており、この連結部と対向する槽壁の上
部に処理水を流出させる処理水流出口２０が設けられて
いる。反応槽１７内には、被処理水の流下方向に交差し
て槽の上下方向に２枚の隔壁２１，２２が設けられてい
る。上流側の隔壁２１は天井部との間に間隔をあけて設
けられるとともに、下流側の隔壁２２は底面との間に間
隔をあけて設けられていて、隔壁２１，２２により被処
理水の流路を構成している。反応槽１７の流入側におけ
る天井部にはオゾン化ガス排出口２３が設けられてい
る。

【００１８】上記の構成において、圧送ポンプ１８によ
りオゾン溶解装置１６に被処理水を圧送するとともに、
オゾン化ガス供給管１９よりオゾン溶解装置１６にオゾ
ン化ガスを供給して、被処理水中にオゾン化ガスを混合
する。すると、被処理水中に溶存オゾンが含まれていな
いため、オゾンは高速に被処理水に溶解する。この被処
理水を反応槽１７に供給すると、被処理水は、反応槽１
７の底部から流入し、反応槽１７内の隔壁２１の上流側
を上昇した後、隔壁２１の上部を越えて隔壁２１，２２
の間に流入する。そして、隔壁２１，２２の間を下降
し、隔壁２２の下部の間隙を通った後に隔壁２２の下流
側を上昇して、処理水流出口２０から流出する。このよ
うに被処理水が完全混合することなく流下されるため、
溶存オゾン濃度の低下は生じない。この結果、被処理水
に十分量の溶存オゾンが供給され、オゾンと被処理水中
の被処理物質との反応速度が大きくなる。このとき、反
応効率も大きくなる。

【００１９】被処理水に溶解しなかったオゾンは、オゾ
ン化ガス排出口２３から排出される。図２は、本発明の
他の実施例のオゾン接触反応槽の構成を示した説明図で
ある。この実施例のオゾン接触反応槽２４には、図１を
用いて示した実施例と同様にオゾン溶解装置が設けられ
ているので、オゾン溶解装置の構成については図１の実
施例と同じ符号を付して説明を省略する。オゾン溶解装
置１６の下流側には反応槽２５が設けられており、オゾ
ン溶解装置１６と反応槽２５との間には、反応槽への導
入前に被処理水から気泡を分離する気泡分離装置２６が
設けられている。オゾン溶解装置１６と気泡分離装置２
６とは底部で連結され、気泡分離装置２６と反応槽２５
とは上部で連結されていて、オゾン溶解装置１６から供
給された被処理水は気泡分離装置２６の底部から流入
し、上部から反応槽２５に送られるように構成されてい
る。気泡分離装置２６の天井部には、装置２６内で溶解
しなかったオゾンを排出するオゾン化ガス排出口２７が
設けられている。反応槽２５には、気泡分離装置２６と
の連結部と対向する槽壁の上部に処理水流出口２８が設
けられるとともに、槽内に、被処理水の流下方向に交差
して底面との間に間隔をあけて槽の上下方向に隔壁２９
が設けられていて、これにより被処理水の流路を構成し
ている。そして、隔壁２９の上流側と下流側にはそれぞ
れスタティックミキサーなどの混合装置３０が設けられ
ていて、槽内の微小部分で被処理水を攪拌混合するよう
に構成されている。

【００２０】上記の構成において、オゾン溶解装置１６
より気泡分離装置２６に被処理水を供給すると、被処理
水は気泡分離装置２６の底部から流入して、気泡分離装
置２６内を反応槽２５との連結部まで上昇する。そし
て、被処理水中に溶解しなかったオゾンは装置２６の天
井部から排出される。この結果、溶存オゾンは含むが気
泡は含まない被処理水が、上部から反応槽２５に送られ
る。

【００２１】反応槽２５に供給された被処理水は、槽内
における隔壁２９の上流側を混合装置３０で混合されな
がら下降し、隔壁２９の下部の連通部分を通って隔壁２
９の下流側へ流入する。そして、さらに混合装置３０で
混合されながら隔壁２９の下流側を上昇して、処理水流
出口２８から流出する。このようにして被処理水が部分
的に混合される状態で流動する間に、被処理水中の被処
理物質は溶存オゾンによって酸化処理される。このと
き、気泡分離装置２６で予め気泡を除去することによっ
て気泡による被処理水の槽全体での攪拌混合が防止され
ているので、従来の方式のときに比較して、オゾンと被
処理物質との反応速度およびオゾンの反応効率が高めら
れる。

【００２２】オゾンを溶解させる装置としては、エゼク
タ、インジェクタ、微細孔を持つ膜等、上で説明した作
用と同等の作用を持つものであればいずれの装置も使用
できるが、エゼクタ等の気泡を微細化する手段を用いて
溶解速度に影響する気液接触面積の増大を図ることも望
ましい。

【００２３】反応槽としては、被処理水が完全混合を起
こすことなく流下する形状であれば、どのような形状の
槽でも適用できる。

【００２４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来１つ
のオゾン接触槽で行っていたオゾン化ガスと被処理水と
の混合、およびオゾンと被処理物質との反応からなる処
理を、オゾンを高速に溶解する装置と、反応時間を確保
するために滞留させる装置とに分離して行なう構成とし
た。

【００２５】これにより、オゾン溶解装置において溶存
オゾンを含まない被処理水とオゾン化ガスとを混合する
ことで、オゾンの溶解速度が増大される。このとき、エ
ゼクタ等の気泡を微細化する手段を用いることにより、
気液接触面積の増大を図り、溶解速度を増大することも
可能である。

【００２６】また、オゾン溶解装置においてオゾンを溶
解させた被処理水を反応槽内で一定方向に流下させるこ
とで、従来のような完全混合は起こりにくく、それによ
る溶存オゾン濃度の低下も生じにくくなる。また、反応
の遅い被処理物質の場合、反応槽内に導入した時点では
被処理物質は多量に残存している。この結果、被処理水
中にオゾン、またはオゾンと被処理物質との両者が高濃
度で含まれることになり、オゾンと被処理物質との反応
速度が増大される。

【００２７】また、完全混合により被処理物質が希釈さ
れる場合と比較して、オゾンの自己分解やスカベンジャ
ー等との反応のような、オゾンが無効に消費される割合
が小さくなるので、オゾンの反応効率が増大される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のオゾン接触反応槽の構成を
示した説明図である。

【図２】本発明の他の実施例のオゾン接触反応槽の構成
を示した説明図である。

【図３】従来例のオゾン接触反応槽の構成を示した説明
図である。

【図４】他の従来例のオゾン接触反応槽の構成を示した
説明図である。

【符号の説明】

１５オゾン接触反応槽１６オゾン溶解装置１７反応槽２４オゾン接触反応槽２５反応槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上坂太一大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号株式会社クボタ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理水とオゾン化ガスとを混合して、
被処理水中にオゾンを溶解させるオゾン溶解装置を設
け、このオゾン溶解装置の下流側に、オゾン溶解装置を
通して供給される被処理水を一定方向に流下させ、その
溶存オゾンにより被処理水中の被処理物質を酸化処理す
る反応槽を設けたことを特徴とするオゾン接触反応槽。