JPH06489A - 液体処理 - Google Patents
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- JPH06489A JPH06489A JP5032081A JP3208193A JPH06489A JP H06489 A JPH06489 A JP H06489A JP 5032081 A JP5032081 A JP 5032081A JP 3208193 A JP3208193 A JP 3208193A JP H06489 A JPH06489 A JP H06489A
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- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/78—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with ozone
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
Abstract
(57)【要約】
【構成】 それぞれが吸着剤のベッドを含む二つの圧力
容器８，１０を含む ＰＳＡ プラント２で製造される酸
素を、オゾン発生器４でオゾン化し、そのオゾン化酸素
を、接触器６において、処理すべき液体と接触させるこ
とによって、オゾン化液体流と酸素に富む廃ガス流とを
生成させる。廃ガス流は、圧力容器中にある吸着剤の再
生工程の間に、及び真空ポンプ２０によるその排気後
に、ライン３４を経由させて、ＰＳＡ プラント２の圧
力容器８，１０のそれぞれへと戻す。
容器８，１０を含む ＰＳＡ プラント２で製造される酸
素を、オゾン発生器４でオゾン化し、そのオゾン化酸素
を、接触器６において、処理すべき液体と接触させるこ
とによって、オゾン化液体流と酸素に富む廃ガス流とを
生成させる。廃ガス流は、圧力容器中にある吸着剤の再
生工程の間に、及び真空ポンプ２０によるその排気後
に、ライン３４を経由させて、ＰＳＡ プラント２の圧
力容器８，１０のそれぞれへと戻す。
Description
【０００１】本発明は、オゾンで、液体を処理するため
の方法と装置に関するものである。
の方法と装置に関するものである。
【０００２】オゾンは、例えば水を処理して飲料水を製
造する時に用いられる酸化剤である。
造する時に用いられる酸化剤である。
【０００３】無音放電又は無音コロナ放電によって、空
気中に存在している酸素からオゾンを直接製造すること
が知られている。この公知の製造方法の電力効率は良く
なく、製造することができるオゾンの濃度は、３ − ４
％である。
気中に存在している酸素からオゾンを直接製造すること
が知られている。この公知の製造方法の電力効率は良く
なく、製造することができるオゾンの濃度は、３ − ４
％である。
【０００４】オゾン発生器に対する供給ガスとして、空
気ではなく酸素を用いることによって、この公知の製造
方法の効率を増加させる、ことが知られている。又、圧
力スウィング吸着（ＰＳＡ）法を用いて、オゾン発生器
のための富酸素供給ガスを製造すること、も知られてい
る。
気ではなく酸素を用いることによって、この公知の製造
方法の効率を増加させる、ことが知られている。又、圧
力スウィング吸着（ＰＳＡ）法を用いて、オゾン発生器
のための富酸素供給ガスを製造すること、も知られてい
る。
【０００５】酸素は水溶性であるが、オゾンは酸素以上
に水溶性である。従って、オゾン化された酸素で水のよ
うな液体を処理する時に生じる廃ガスにおいては、酸素
のオゾンに対するモル比が増大している、ことが一般的
である。
に水溶性である。従って、オゾン化された酸素で水のよ
うな液体を処理する時に生じる廃ガスにおいては、酸素
のオゾンに対するモル比が増大している、ことが一般的
である。
【０００６】オゾンが水と接触する装置（接触器）から
の富酸素廃ガスを再循環させるための様々なシステム
が、提案されて来た。そのような装置の一般的な概要
は、Evans によって編集され、Ann Arbor Science（197
2）から出版された文献の第ＶＩ章 Harvey M Rosen に
よる「オゾン発生、及びオゾン発生と廃水処理における
オゾンの経済的応用との関係」の中に記載されている。
ある装置においては、空気を圧縮し、その圧縮空気か
ら、圧力スウィング吸着によって、酸素を分離させる。
次に得られた酸素ガスをオゾン発生器に通し、そこから
生じたオゾン化酸素を、処理すべき水と接触させる。接
触器からの未溶解ガスは、圧縮段階へと再循環させる。
の富酸素廃ガスを再循環させるための様々なシステム
が、提案されて来た。そのような装置の一般的な概要
は、Evans によって編集され、Ann Arbor Science（197
2）から出版された文献の第ＶＩ章 Harvey M Rosen に
よる「オゾン発生、及びオゾン発生と廃水処理における
オゾンの経済的応用との関係」の中に記載されている。
ある装置においては、空気を圧縮し、その圧縮空気か
ら、圧力スウィング吸着によって、酸素を分離させる。
次に得られた酸素ガスをオゾン発生器に通し、そこから
生じたオゾン化酸素を、処理すべき水と接触させる。接
触器からの未溶解ガスは、圧縮段階へと再循環させる。
【０００７】この公知の装置は、富酸素廃ガスを、ＰＳ
Ａ プロセスに戻して利用するために、富酸素廃ガスを
再圧縮する装置が更に必要となることから、しばしば複
雑で実用的でない傾向を有している。この富酸素廃ガス
は、湿潤していて、酸素濃度は約７５％まで減少してい
るが、特殊な送風機と圧縮器を用いて発火の危険を低下
させなければならない。
Ａ プロセスに戻して利用するために、富酸素廃ガスを
再圧縮する装置が更に必要となることから、しばしば複
雑で実用的でない傾向を有している。この富酸素廃ガス
は、湿潤していて、酸素濃度は約７５％まで減少してい
るが、特殊な送風機と圧縮器を用いて発火の危険を低下
させなければならない。
【０００８】特殊装置を用いる必要をなくすこと、及び
従来の ＰＳＡ プラントを用いて湿気と汚染物を除去
し、更にそのより高品質なガスを用いて、ＰＳＡ プラ
ントへ新たに装填する空気の初めの部分をつくる、とい
うような方法で富酸素廃ガスをＰＳＡベッドへと投入す
ることは、本発明の目的である。
従来の ＰＳＡ プラントを用いて湿気と汚染物を除去
し、更にそのより高品質なガスを用いて、ＰＳＡ プラ
ントへ新たに装填する空気の初めの部分をつくる、とい
うような方法で富酸素廃ガスをＰＳＡベッドへと投入す
ることは、本発明の目的である。
【０００９】本発明の一つの面に従って、オゾンで液体
を処理する装置は、富酸素生成ガスを製造するための圧
力スウィング吸着プラントを含み、該プラントは、酸素
に比べて供給空気の残留成分を優先的に吸着する吸着剤
のベッドをそれぞれ含む少なくとも二つの圧力容器、前
記各ベッドは、生成ガスを製造している間に行われる吸
着工程と再生工程とを含む運転の一つのサイクルを経験
する、該サイクルは位相はずれに配置されていて、好ま
しくは １８０°位相がずれており、それによって富酸
素生成ガスの連続流を製造する；再生工程中に、各圧力
容器の中の圧力を低下させるための手段；富酸素生成ガ
スをオゾン化するためのオゾン発生器；処理すべき液体
に対してオゾン化酸素を接触させて、運転中に、オゾン
化液体流を、富酸素廃ガス流と共に製造するための接触
器；その再生工程中に、及びその圧力低下後に、富酸素
廃ガス流を、圧力容器の内部と流体連絡するように配置
するための手段、を含む。
を処理する装置は、富酸素生成ガスを製造するための圧
力スウィング吸着プラントを含み、該プラントは、酸素
に比べて供給空気の残留成分を優先的に吸着する吸着剤
のベッドをそれぞれ含む少なくとも二つの圧力容器、前
記各ベッドは、生成ガスを製造している間に行われる吸
着工程と再生工程とを含む運転の一つのサイクルを経験
する、該サイクルは位相はずれに配置されていて、好ま
しくは １８０°位相がずれており、それによって富酸
素生成ガスの連続流を製造する；再生工程中に、各圧力
容器の中の圧力を低下させるための手段；富酸素生成ガ
スをオゾン化するためのオゾン発生器；処理すべき液体
に対してオゾン化酸素を接触させて、運転中に、オゾン
化液体流を、富酸素廃ガス流と共に製造するための接触
器；その再生工程中に、及びその圧力低下後に、富酸素
廃ガス流を、圧力容器の内部と流体連絡するように配置
するための手段、を含む。
【００１０】本発明の更なる面に従って、オゾンで液体
を処理する方法は： （ａ）吸着工程及び再生工程を含むサイクルは、吸着剤
の少なくとも二つのベッドにおいて行われ、該サイクル
は位相はずれに配置されていて、それによって酸素の連
続流を製造する；その再生工程の間、各ベッドは真空に
されているような圧力スウィング吸着によって、供給空
気から酸素を分離する工程； （ｂ）該酸素をオゾン化する工程； （ｃ）処理すべき液体を、オゾン化酸素と接触させて、
オゾン化液体流と富酸素廃ガス流をつくる工程；及び （ｄ）再生工程中に、及び排気後に、富酸素廃ガス流
を、各ベッドに戻す工程を含む。
を処理する方法は： （ａ）吸着工程及び再生工程を含むサイクルは、吸着剤
の少なくとも二つのベッドにおいて行われ、該サイクル
は位相はずれに配置されていて、それによって酸素の連
続流を製造する；その再生工程の間、各ベッドは真空に
されているような圧力スウィング吸着によって、供給空
気から酸素を分離する工程； （ｂ）該酸素をオゾン化する工程； （ｃ）処理すべき液体を、オゾン化酸素と接触させて、
オゾン化液体流と富酸素廃ガス流をつくる工程；及び （ｄ）再生工程中に、及び排気後に、富酸素廃ガス流
を、各ベッドに戻す工程を含む。
【００１１】オゾンで液体を処理する装置に関する作業
系統概略図である添付の図面を参照しながら、本発明の
態様を、例として説明する。
系統概略図である添付の図面を参照しながら、本発明の
態様を、例として説明する。
【００１２】図に示したように、本装置は、富酸素生成
ガスを製造するための酸素 ＰＳＡプラント２；オゾン
発生器４及び接触器６を含む。
ガスを製造するための酸素 ＰＳＡプラント２；オゾン
発生器４及び接触器６を含む。
【００１３】ＰＳＡ プラント２は、それぞれが、吸着
剤のベッドと、それ自体知られている様式であるアルミ
ナ層形態の乾燥剤とを含む二つの圧力容器８、１０を含
む従来の二床ＰＳＡプラント（two bed PSA plant）で
ある。吸着剤は、酸素に比べて、優先的に窒素と二酸化
炭素を吸着する。当業において知られているように、各
ベッドは、運転中、吸着工程と再生工程とを含むサイク
ルを経験する。圧力容器８、１０の該サイクルを、位相
はずれに配置して、圧力スウィング吸着プラント２から
出て来る酸素に富んだ乾燥生成ガスの連続流を提供す
る。
剤のベッドと、それ自体知られている様式であるアルミ
ナ層形態の乾燥剤とを含む二つの圧力容器８、１０を含
む従来の二床ＰＳＡプラント（two bed PSA plant）で
ある。吸着剤は、酸素に比べて、優先的に窒素と二酸化
炭素を吸着する。当業において知られているように、各
ベッドは、運転中、吸着工程と再生工程とを含むサイク
ルを経験する。圧力容器８、１０の該サイクルを、位相
はずれに配置して、圧力スウィング吸着プラント２から
出て来る酸素に富んだ乾燥生成ガスの連続流を提供す
る。
【００１４】従来の様式で用いる場合、圧縮器１２は、
供給空気を圧縮して、供給空気を、圧力下において、圧
力容器へと、例えば吸着工程が行われる圧力容器８へと
供給する。圧力下の供給空気は、入口１３を通って圧力
容器８へと入り、そこで、吸着工程中に、吸着剤ベッド
によって該供給空気から窒素と二酸化炭素が選択的に吸
着され、その結果、出口１４を通って、圧力容器８か
ら、富酸素生成ガスが出て来る。
供給空気を圧縮して、供給空気を、圧力下において、圧
力容器へと、例えば吸着工程が行われる圧力容器８へと
供給する。圧力下の供給空気は、入口１３を通って圧力
容器８へと入り、そこで、吸着工程中に、吸着剤ベッド
によって該供給空気から窒素と二酸化炭素が選択的に吸
着され、その結果、出口１４を通って、圧力容器８か
ら、富酸素生成ガスが出て来る。
【００１５】既に説明したように、圧力容器８は吸着工
程に従事するのに対して、圧力容器１０は再生工程に従
事する。その再生工程中に、バルブ４０を開けることに
よって、まず初めに減圧し、次にライン１８を通して大
気中に圧力容器１０の内部から排気し、続いて真空ポン
プ２０を用いて、大気圧よりも低い圧力まで、圧力容器
１０の内部圧を低下させる。
程に従事するのに対して、圧力容器１０は再生工程に従
事する。その再生工程中に、バルブ４０を開けることに
よって、まず初めに減圧し、次にライン１８を通して大
気中に圧力容器１０の内部から排気し、続いて真空ポン
プ２０を用いて、大気圧よりも低い圧力まで、圧力容器
１０の内部圧を低下させる。
【００１６】位相はずれで二つの圧力容器８、１０を運
転することによって、富酸素生成ガスの連続供給を、ラ
イン２２を通して、無音放電によってオゾンをつくるオ
ゾン発生器４へと送る。
転することによって、富酸素生成ガスの連続供給を、ラ
イン２２を通して、無音放電によってオゾンをつくるオ
ゾン発生器４へと送る。
【００１７】生成した、一般的にオゾンを１ − １０容
量％含むオゾン化酸素は、例えば水のような処理すべき
液体の下降流と上昇オゾン化酸素とが十分に接触する向
流接触器６の（図示してある）底へと流れる。
量％含むオゾン化酸素は、例えば水のような処理すべき
液体の下降流と上昇オゾン化酸素とが十分に接触する向
流接触器６の（図示してある）底へと流れる。
【００１８】前記の水の下降流は、処理すべき水の全体
流の一部を副流として取出して、ライン２６を経由させ
て接触器６の上部に入れることによってつくる。
流の一部を副流として取出して、ライン２６を経由させ
て接触器６の上部に入れることによってつくる。
【００１９】接触器６の（図示してある）底から出て、
ライン２８を通るオゾン化された水及びライン３０を通
る水は、共に、酸素に富む廃ガスである。
ライン２８を通るオゾン化された水及びライン３０を通
る水は、共に、酸素に富む廃ガスである。
【００２０】ライン３０を通って接触器６から出て来る
廃ガスは、一般的に、酸素を７５−８５容量％、オゾン
を最大１容量％まで含む。この廃ガスは、最初に、貯蔵
能力のある緩衝容器３２の中に受容することができる。
ライン３４には、接触器６から直接流れて来る富酸素廃
ガス、又は緩衝容器３２から流れて来る富酸素廃ガスの
いずれかが通る。前記の接触器６と緩衝容器３２は、バ
ルブ３６、３８を経由して、圧力容器８、１０の内の一
つ又はもう一方と流体連絡している。オゾン破壊器３３
は、ライン３４に配置されていて、富酸素廃ガス中の全
ての残留オゾンを除去する。
廃ガスは、一般的に、酸素を７５−８５容量％、オゾン
を最大１容量％まで含む。この廃ガスは、最初に、貯蔵
能力のある緩衝容器３２の中に受容することができる。
ライン３４には、接触器６から直接流れて来る富酸素廃
ガス、又は緩衝容器３２から流れて来る富酸素廃ガスの
いずれかが通る。前記の接触器６と緩衝容器３２は、バ
ルブ３６、３８を経由して、圧力容器８、１０の内の一
つ又はもう一方と流体連絡している。オゾン破壊器３３
は、ライン３４に配置されていて、富酸素廃ガス中の全
ての残留オゾンを除去する。
【００２１】富酸素廃ガスは、以下のようにして、ＰＳ
Ａ プラント２ で用いる：圧力容器、例えば圧力容器１
０が、既に説明したように再生工程に従事している時、
圧力容器１０の内部を、初めに、バルブ４０によって大
気へと開放する。圧力容器１０の内部が実質的に大気圧
になったら、バルブ４２も開け、真空ポンプ２０を動作
させて、圧力容器１０の中に含まれているベッドの圧力
を、約１０％だけ低下させる。圧力容器１０が、吸着工
程に入ろうとしている時に、ライン３４から開放バルブ
３８を通して、圧力容器１０の内部に酸素を取込む。次
に、圧力容器８、１０を、当業において知られているよ
うにして、均圧化する。
Ａ プラント２ で用いる：圧力容器、例えば圧力容器１
０が、既に説明したように再生工程に従事している時、
圧力容器１０の内部を、初めに、バルブ４０によって大
気へと開放する。圧力容器１０の内部が実質的に大気圧
になったら、バルブ４２も開け、真空ポンプ２０を動作
させて、圧力容器１０の中に含まれているベッドの圧力
を、約１０％だけ低下させる。圧力容器１０が、吸着工
程に入ろうとしている時に、ライン３４から開放バルブ
３８を通して、圧力容器１０の内部に酸素を取込む。次
に、圧力容器８、１０を、当業において知られているよ
うにして、均圧化する。
【００２２】次に、圧縮器１２からの新鮮な供給空気を
圧力容器１０に投入して、吸着工程を開始する。
圧力容器１０に投入して、吸着工程を開始する。
【００２３】投入の結果、圧力容器１０にある吸着剤ベ
ッドの上部は、廃ガスからの高濃度酸素と接触し、次の
「層」も、空気に比べて酸素に富む均圧ガスから成り、
最後に、圧力容器１０の最底部は、新しい入り空気と接
触する。
ッドの上部は、廃ガスからの高濃度酸素と接触し、次の
「層」も、空気に比べて酸素に富む均圧ガスから成り、
最後に、圧力容器１０の最底部は、新しい入り空気と接
触する。
【００２４】排気されたガスは、空気中の酸素に比べて
酸素濃度が低く、且つ真空ポンプの役割は、ベッド及び
水吸着アルミナ層の掃除を高めるためであることから、
真空ポンプ２０は、特別な構造を必要としない。
酸素濃度が低く、且つ真空ポンプの役割は、ベッド及び
水吸着アルミナ層の掃除を高めるためであることから、
真空ポンプ２０は、特別な構造を必要としない。
【００２５】上記のようにして廃ガスを用いることによ
って、ＰＳＡ プラント２の大きさを約３０％だけ小さ
くすることができ、且つオゾン発生器４に対して同量同
質の供給ガスを提供するための電力消費も減少させるこ
とができる。
って、ＰＳＡ プラント２の大きさを約３０％だけ小さ
くすることができ、且つオゾン発生器４に対して同量同
質の供給ガスを提供するための電力消費も減少させるこ
とができる。
【００２６】改良する場合、カーボンシーブで満たした
容器５０を、ライン２２と流体連絡させて配置する。ア
ルゴンは、酸素に対して一定の割合で存在している傾向
があり、且つアルゴンは酸素と同様な溶解性を有してお
り、且つ又、酸素に比べて極めて高い溶解性を有するオ
ゾンへと酸素の幾らかを転化させることによってアルゴ
ンが次第に増加して来る、などの理由から、前記の改良
が時々必要となる。アルゴンの増加は、容器５０で制御
する。
容器５０を、ライン２２と流体連絡させて配置する。ア
ルゴンは、酸素に対して一定の割合で存在している傾向
があり、且つアルゴンは酸素と同様な溶解性を有してお
り、且つ又、酸素に比べて極めて高い溶解性を有するオ
ゾンへと酸素の幾らかを転化させることによってアルゴ
ンが次第に増加して来る、などの理由から、前記の改良
が時々必要となる。アルゴンの増加は、容器５０で制御
する。
【００２７】ＰＳＡ プラント２からの富酸素生成ガス
によって、カーボンシーブで酸素を吸着している容器５
０の中の圧力は上昇する。最高圧に達したら、アルゴン
平衡を回復させるのに十分な量のアルゴンに富むガス
を、バルブ５２を経由させて大気中へと放出し、容器５
０をガス抜きする。
によって、カーボンシーブで酸素を吸着している容器５
０の中の圧力は上昇する。最高圧に達したら、アルゴン
平衡を回復させるのに十分な量のアルゴンに富むガス
を、バルブ５２を経由させて大気中へと放出し、容器５
０をガス抜きする。
【００２８】この運転は、ＰＳＡ プラントの各サイク
ル毎に一回実行されるように時間を調整することができ
る。
ル毎に一回実行されるように時間を調整することができ
る。
【００２９】しかしながら、その他の方法を上記の装置
に適用して、アルゴンの増加を制御することもできる。
に適用して、アルゴンの増加を制御することもできる。
【図１】オゾンで液体を処理する装置に関する作業系統
概略図である。
概略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン・ロバート・コーツ イギリス国サリー，ファーナム，ウェイボ ーン・ロード 42
Claims (7)
- 【請求項１】 酸素に比べて供給空気の残留成分を優先
的に吸着する吸着剤のベッドをそれぞれ含む少なくとも
二つの圧力容器、前記各ベッドは、生成ガスを製造して
いる間に行われる吸着工程と再生工程とを含む運転の一
つのサイクルを経験する、該サイクルは位相はずれに配
置されていて、それによって富酸素生成ガスの連続流を
製造する；再生工程中に、各圧力容器の中の圧力を低下
させるための手段；富酸素生成ガスをオゾン化するため
のオゾン発生器；処理すべき液体に対してオゾン化酸素
を接触させて、運転中に、オゾン化液体流を、富酸素廃
ガス流と共に製造するための接触器；その再生工程中
に、及びその圧力低下後に、富酸素廃ガス流を、圧力容
器の内部と流体連絡するように配置するための手段を含
む富酸素生成ガスを製造するための圧力スウィング吸着
プラントを含むオゾンで液体を処理する装置。 - 【請求項２】 圧力低下手段が、真空ポンプである請求
項１記載の装置。 - 【請求項３】 緩衝容器が、富酸素廃ガスを含むための
接触器の下流に配置されている請求項１又は２記載の装
置。 - 【請求項４】 圧力スウィング吸着プラントから出て来
る富酸素生成ガスの一部を吸着するカーボンシーブ材を
含み、且つ圧力スウィング吸着プラントとオゾン発生器
との間に配置されている容器と、容器内から大気中へと
ガス抜きするための手段とを含む請求項１ − ３のいず
れかに記載の装置。 - 【請求項５】 富酸素廃ガスを、圧力容器の内部と流体
連絡するように配置するための手段が、オゾン破壊器を
有するラインである請求項１ − ４のいずれかに記載の
装置。 - 【請求項６】 （ａ）吸着工程及び再生工程を含むサイ
クルは、吸着剤の少なくとも二つのベッドにおいて行わ
れ、該サイクルは位相はずれに配置されていて、それに
よって酸素の連続流を製造する；その再生工程の間、各
ベッドは真空にされているような圧力スウィング吸着に
よって、供給空気から酸素を分離する工程； （ｂ）該酸素をオゾン化する工程； （ｃ）処理すべき液体を、オゾン化酸素と接触させて、
オゾン化液体流と富酸素廃ガス流をつくる工程；及び （ｄ）再生工程中に、及び排気後に、富酸素廃ガス流
を、各ベッドに戻す工程を含むオゾンで液体を処理する
方法。 - 【請求項７】 富酸素廃ガス流を、その再生工程中に、
及び均圧化工程の前に、流体連絡している各ベッドに戻
す請求項６記載の方法。
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