JPH0671273A - 高度浄水システムにおけるオゾン接触槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 オゾン接触槽と活性炭処理塔を用いた高度浄
水システムにおいて、オゾン処理による溶存オゾンに起
因する生物活性炭の微生物への悪影響をなくしたオゾン
接触槽を提供することを目的とする。 【構成】 被処理水が流入するオゾン接触槽１１が３室
以上の複数の反応室で構成され、第２室以降の散気管１
３ｂにオゾンガスを供給してオゾン処理を行い、液相中
に吸収されないオゾンガスを回収して第１室１１ａに注
入するリサイクル機構を備えたオゾン接触槽１１に曝気
用ブロワ２２を付設して、この曝気用ブロワ２２をオゾ
ン接触槽の最終段の反応室１１ｃに配置された散気管１
３ｃに接続したことにより、被処理水に対する曝気作用
によって液相中の溶存オゾンを気相中へ除去した後に活
性炭処理塔１２に導入するようにした高度浄水システム
におけるオゾン接触槽の構成にしてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水道水等の前処理として
の高度浄水システムにおけるオゾン接触槽に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、都市部での水環境の悪化に伴って
河川とか湖沼の水質汚濁が進んでおり、従来の凝集沈澱
とか砂濾過処理及び塩素処理との組み合わせだけでは、
水道用原水中の色度，臭気の除去作用に限界点が生じて
いる現状にある。特に我国の水道水として利用される水
源の約７０％は、地表水と呼ばれる湖沼水，ダム水及び
河川水に依存しており、これら湖沼水とかダムには富栄
養化に伴う生物活動が活発化することによるカビ臭とか
藻臭の発生があり、他方の河川水には各種排水に含まれ
ている有機物とかアンモニア性窒素が流入され、河川の
自然浄化作用によってこれらの流入物を完全に浄化する
ことは期待できない状況にある。

【０００３】このような高度経済成長に伴う水源の水質
悪化に対処するため、前塩素処理が一般的に採用されて
いるが、前塩素処理を採用した浄水過程で発生する有機
塩素化合物であるトリハロメタン（ＴＨＭ）が発ガン性
を有していることが知られている。このような水源のカ
ビ臭とか藻臭の消去、及びトリハロメタン等発ガン物質
対策として、浄水の操作工程中にオゾン処理、又は該オ
ゾン処理と活性炭処理との複合処理を導入する高度浄水
システムが検討されている。

【０００４】現在一般的に行われている高度浄水システ
ムを取り入れた浄水工程を図３に基づいて説明する。即
ち、河川等から取水した被処理水が着水井１に入り、濁
度計２により濁度が測定されてから次段の混和池３で被
処理水中の有機物とか粘土等の濁凝質成分を除去する目
的で凝集剤４が注入される。この混和池３には撹拌翼等
の撹拌機構５が配備されていて、この撹拌機構５の作用
により、被処理水中の濁質成分がマイクロフロックに変
化している。

【０００５】次にフロック形成池６において、図外のパ
ドル回転数制御装置によってパドル７ａ，７ｂ，７ｃの
回転数が制御されながら緩やかな撹拌が行われ、前記マ
イクロフロックがフロックに凝集生成される。その後に
被処理水は沈澱池８に移行して生成したフロックが沈澱
され、更に沈澱池８で分離できない微フロックは濾過池
９で除去される。

【０００６】一方、１０は高度浄水処理システムであ
り、この高度浄水処理システム１０は、オゾン接触槽１
１と活性炭処理塔１２とから構成されている。オゾン接
触槽１１の内方底部には散気管１３が配置されていて、
オゾンガスが処理水中に注入される。そして沈澱池８か
ら排出された被処理水がオゾン接触槽１１でオゾン処理
され、次に活性炭処理塔１２に移行して被処理水中の有
機汚濁物質が吸着除去される。この活性炭処理塔１２で
処理された被処理水は、濾過池９へ移行して最終濾過が
行われ、処理が終了する。（かかる高度浄水システムを
取り入れた浄水方法に関しては、水道施設設計指針・解
説、１９９０年日本水道協会発行、厚生省監修を参
照。） 上記のオゾン処理とは、塩素よりもはるかに酸化力の強
力なオゾンＯ₃を利用した方法であり、被処理水中にオ
ゾンガスを散気管１３から微細な気泡にして吹き込むこ
とにより、被処理水との接触によって異臭味とか色度除
去、有害物質の酸化除去が行われる。図４は従来のオゾ
ン接触槽１１の具体的な構造例を示す概略図であり、こ
のオゾン接触槽１１は、反応室が第１室１１ａ，第２室
１１ｂ，第３室１１ｃの３室から構成されており、各反
応室の内方底部に散気管１３ａ，１３ｂ，１３ｃが配置
されている。そして各反応室の気相部は隔壁１６，１６
によって分離されており、液相部は相互に連通されて被
処理水が順次流通する。

【０００７】又、原料ガス装置１７から供給されるガス
がオゾン発生装置１８によってオゾン化され、得られた
オゾンガスが管路１９を介して散気管１３ｂ，１３ｃか
ら微細な気泡として被処理水中にほぼ均等量注入され
る。このように第２室１１ｂと第３室１１ｃに注入され
たオゾンガス中のオゾンは液相中に吸収されるが、吸収
されずに気相中に残存するオゾンガスは、リサイクルブ
ロワ２０によって上方から回収され、散気管１３ａから
第１室１１ａに注入される。更にこの第１室１１ａの液
相中に吸収されず残存するオゾンガスは、別途に配設し
た排オゾン処理塔２１へ送り込まれて分解処理される。
オゾンガスはフッ素につぐ強力な酸化力を有していて人
体にも有害な物質であるため、この排オゾン処理塔２１
で分解処理が不可欠であり、無害化されてから大気中に
放出される。

【０００８】上記のオゾン接触槽１１でオゾン処理され
た被処理水は、次段の活性炭処理塔１２に移行して処理
される。この活性炭処理とは、ヤシ殻系活性炭とか石炭
系活性炭，更には木炭系活性炭等の吸着能を利用して、
原水中の主として有機汚濁物質を吸着除去する方法であ
り、活性炭の形態上から粉末活性炭と粒状活性炭とに区
別される。更に活性炭に硝化菌等の細菌を付着させた生
物活性炭を用いる方法も試みられている。この生物活性
炭処理によれば、通常の活性炭では除去することができ
ないアンモニアが除去されるとともに、生物分解性有機
物が除去されるという作用が得られる。

【０００９】このような生物活性炭処理塔及び通常の活
性炭処理塔では、この活性炭処理塔の上部からオゾン処
理の終了した被処理水を流入して、該活性炭処理塔の下
部から処理水を流出させる方法が一般に採用されてい
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記したように高度浄
水システムを取り入れた浄水工程を実施した際に、オゾ
ン接触槽でオゾン処理された被処理水中に溶存オゾンと
してオゾンＯ₃が存在するため、活性炭処理塔における
処理に悪影響を及ぼしてしまうことがあるという課題が
あった。

【００１１】特に上記活性炭として生物活性炭を用いた
場合には、前記溶存オゾンによって活性炭表面に繁殖す
る硝化菌等の微生物が死滅してしまい、生物活性炭とし
ての機能を発揮することができない。このような生物活
性炭に対する溶存オゾンの影響を避けるために、オゾン
接触槽へのオゾン注入率を下げる手段が考慮されるが、
このような手段を用いるとオゾン処理効果が充分に発揮
されないという難点を生じてしまうことになる。

【００１２】他方でオゾン処理水中に含有されている溶
存オゾンを除去するための施設を別途に設けておき、オ
ゾン接触槽１１で処理された水を活性炭処理塔１２に導
入する前に、この施設を用いてオゾン処理水中の溶存オ
ゾンを一旦除去してから活性炭処理塔に導入するという
手段も試みられている。しかしながらこのような施設
は、パージガス中に含有されているオゾンが洩れないよ
うにするための密閉構造が必要であり、且つ余分な施設
の建造費及びスペースを要するという難点を有してい
る。

【００１３】そこで本発明は上記に鑑みてなされたもの
であり、別途に施設を設けることなく溶存オゾンを除去
することを可能として、溶存オゾンに起因する生物活性
炭の微生物への悪影響をなくし、しかもオゾン処理効果
を充分に高く維持することができる高度浄水処理システ
ムにおけるオゾン接触槽を提供す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】本発明は上記の目的を達
成するために、被処理水が流入するオゾン接触槽が３室
以上の複数の反応室で構成され、各反応室の気相部が隔
壁によって分離されているとともに液相部は相互に連通
されており、各反応室の内方底部に散気管が配置され、
第２室以降の散気管にオゾンガスを供給して被処理水と
の接触によりオゾン処理を行い、液相中に吸収されない
オゾンガスを回収して第１室に注入するリサイクル機構
を備え、オゾン処理された被処理水を次段の活性炭処理
塔に導入して処理するようにした高度浄水システムにお
けるオゾン接触槽において、上記オゾン接触槽に曝気用
ブロワを付設して、この曝気用ブロワをオゾン接触槽の
最終段の反応室に配置された散気管に接続したことによ
り、オゾン処理された被処理水に対する曝気作用によっ
て液相中の溶存オゾンを気相中へ除去た後に活性炭処理
塔に導入するようにした高度浄水システムにおけるオゾ
ン接触槽の構成にしてある。

【００１５】又、前記活性炭処理塔内に充填する活性炭
として、表面に硝化菌等の細菌を繁殖させた生物活性炭
を用いている。

【００１６】

【作用】かかるオゾン接触槽の構成によれば、被処理水
が複数の反応室内を流入する間に、第２室以降の散気管
から放散されるオゾンガスとの接触により所望のオゾン
処理が行われ、且つ液相中に吸収されないオゾンガスが
リサイクル機構によって回収されて第１室に注入され
る。そして第２室以降の反応室でオゾン処理された水は
最終段の反応室に流入し、この反応室内に配置された散
気管から曝気用ブロワの駆動による空気の微細気泡が注
入され、この空気の曝気作用によって液相中の溶存オゾ
ンが気相中へ移動して溶存オゾンが除去される。

【００１７】このように最終段の反応室にて曝気用ブロ
ワの作用によって溶存オゾンが除去された被処理水が次
段の活性炭処理塔に移行して所定の活性炭処理が行われ
るので、特に活性炭として硝化菌等の細菌を付着させた
生物活性炭を用いても、この生物活性炭に悪影響が生じ
ることがないという作用がもたらされる。

【００１８】

【実施例】以下図面に基づいて本発明にかかる高度浄水
システムにおけるオゾン接触槽の一実施例を、前記従来
の構成部分と同一の構成部分に同一の符号を付して詳述
する。

【００１９】図１に示す概略図において、１１はオゾン
接触槽であり、このオゾン接触槽１１は３室以上の複数
の反応室で構成されている。図示例の場合には、該反応
室として第１室１１ａ，第２室１１ｂ，第３室１１ｃの
３室から構成されており、各反応室の内方底部に散気管
１３ａ，１３ｂ，１３ｃが配置されている。各反応室の
気相部は隔壁１６，１６によって分離されており、液相
部は相互に連通されている。

【００２０】１２はオゾン接触槽１１によってオゾン処
理された被処理水が導入される活性炭処理塔、１７は原
料ガス装置、１８はオゾン発生装置、２１はオゾンガス
を無害化して大気中に放出するための排オゾン処理塔で
ある。

【００２１】更に本実施例では、上記オゾン接触槽１１
に曝気用ブロワ２２が付設されており、この曝気用ブロ
ワ２２が接触槽１１の最終段の反応室である第３室１１
ｃに配置された散気管１３ｃに接続されている。

【００２２】尚、本実施例ではオゾン接触槽１１の反応
室が３室で構成された例を開示したが、該反応室は３室
に限定されるものではなく、３室以上の複数の反応室を
用いて構成することができる。

【００２３】かかる本実施例の作用は以下の通りであ
る。即ち、沈澱水等の被処理水がオゾン接触槽１１内に
流入して、反応室を構成する第１室１１ａ，第２室１１
ｂ，第３室１１ｃの３室内を順次流通するが、この時に
原料ガス装置１７から供給されるガスがオゾン発生装置
１８によってオゾン化され、得られたオゾンガスが管路
２３を介して第２室１１ｂの散気管１３ｂから微細な気
泡として被処理水中に注入されて、オゾンと被処理水と
の接触により、脱臭，脱色，鉄マンガンとか有機物の酸
化除去，殺菌，殺藻及び異臭味の除去が行われる。

【００２４】このように第２室１１ｂに注入されたオゾ
ンガス中のオゾンは液相中に吸収され、被処理水がオゾ
ンにより酸化処理されるが、第２室１１ｂで吸収されず
に気相中に残存するオゾンガスは、リサイクルブロワ２
０によって上方から回収され、管路２４を介して散気管
１３ａから第１室１１ａ内に注入される。更に該第１室
１１ａの液相中に吸収されずに残存するオゾンを含むガ
スは、上方から引き抜かれて排オゾン処理塔２１へ送り
込まれ、周知の熱分解，触媒を用いた分解，土壌分解，
薬液洗浄処理又は再度の活性炭処理によって無害なガス
に分解されて大気中に放出される。

【００２５】そして第２室１１ｂでオゾン処理された水
は、最終段の反応室である第３室１１ｃに流入し、散気
管１３ｃから曝気用ブロワ２２の駆動による空気の微細
気泡が注入される。この空気の曝気作用によって液相中
の溶存オゾンが気相中へ移動して溶存オゾンが除去され
る。この第３室１１ｃに生じたオゾンを含む排ガスは上
方に引き抜かれて、前記と同様に排オゾン処理塔２１へ
送り込まれて分解処理される。

【００２６】本実施例によれば、第３室１１ｃにて曝気
用ブロワ２２の作用によって溶存オゾンが除去された被
処理水が次段の活性炭処理塔１２に移行して所定の活性
炭処理が行われる。従って活性炭として硝化菌等の細菌
を付着させた生物活性炭を用いても、被処理水中の溶存
オゾンが除去されているため、生物活性炭の死滅等の悪
影響が生じないという作用が得られる。この生物活性炭
処理により、被処理水中の通常の活性炭では除去されな
いアンモニアとか生物分解性有機物を除去することがで
きる。

【００２７】尚、図４に示した従来例では、第２室１１
ｂと第３室１１ｃの２室を用いてオゾン処理を行ってい
たのに対して、本実施例ではオゾン処理が第２室１１ｂ
のみで行われているため、被処理水のオゾンガスに対す
る接触時間が実質的に減少することによるオゾン処理効
果が低下する問題が懸念されるが、このような問題は第
２室１１ｂに対する注入オゾンガスの濃度を通常よりも
高くすることによって解決される。その理由は下記の通
りである。即ち、一般にオゾン処理における有機物の除
去速度Ｒ（ｍｇ／ｌ・ｍｉｎ）は次式で表わされる。

【００２８】Ｒ＝−（ｄｙ／ｄｔ）＝−ｋ・ｘ・ｙ ここでｘ：溶存オゾン濃度（ｍｇ／ｌ），ｙ：有機物濃
度（ｍｇ／ｌ） ｋ：反応速度係数（ｌ／ｍｉｎ），ｔ：経過時間（ｍｉ
ｎ） 従って溶存オゾン濃度を高くすればするほど有機物の除
去速度は大きくなり、より短時間で目的の除去率を達成
することができる。

【００２９】図２は、実浄水場の凝集沈澱水を用いて実
験したオゾン吸収効率（％）とオゾン注入率（ｇ／
ｍ³）との関係を示すグラフであり、３種類の注入オゾ
ン濃度（１０．５ｇ／ｍ³，１９．４ｇ／ｍ³，４２．４
ｇ／ｍ³）をパラメータとした時の凝集沈澱水中へのオ
ゾンの吸収効率とオゾン注入率との相関をプロットして
ある。ここでオゾン注入率Ｄは次式で表わされる。

【００３０】Ｄ＝Ｐ_in×（Ｑ_G／Ｑ_L） ここでＰ_in：注入オゾン濃度（ｇ／ｍ³），Ｑ_G：注入オ
ゾンガス流量（ｌ／分），Ｑ_L：処理水量（ｌ／分） オゾン接触槽へのオゾンガス注入制御方法としては、オ
ゾン注入率を制御する手段が一般的であり、図２の結果
からオゾン注入率が一定の場合には注入オゾン濃度を高
くするほど吸収効率が高められ、従って溶存オゾン濃度
も高くなることが理解される。従って本実施例における
被処理水のオゾンガスとの接触時間が減少するという問
題に対しては、注入オゾンガスの濃度を通常よりも高く
するという手段によって対処可能となる。

【００３１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる高度浄水システムにおけるオゾン接触槽によれば、
第２室以降の反応室でオゾン処理された被処理水中の溶
存オゾンを、最終段の反応室での曝気作用によって除去
することができるので、次段の活性炭処理塔に用いられ
る活性炭として生物活性炭を用いても、この生物活性炭
に溶存オゾンに起因する悪影響が生じないという効果が
得られる。

【００３２】特に本発明では、オゾン接触槽が従来の溶
存オゾンを除去するための施設を兼ねているため、別途
に上記施設を建造する必要性をなくして、コストの低減
並びに省スペースがはかれるという効果をもたらし、し
かもオゾン処理効果を充分に高く維持することができる
高度浄水処理システムにおけるオゾン接触槽を提供する
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したオゾン接触槽の構造を示す概
略図。

【図２】本発明を適用した際のオゾン吸収効率とオゾン
注入率との関係を示すグラフ。

【図３】通常の高度浄水システムを取り入れた浄水工程
を示す概要図。

【図４】従来のオゾン接触槽の構造を示す概略図。

【符号の説明】

１１…オゾン接触槽 １１ａ…第１室 １１ｂ…第２室 １１ｃ…第３室 １２…活性炭処理塔 １３ａ，１３ｂ，１３ｃ…散気管 １６…隔壁 １７…原料ガス装置 １８…オゾン発生装置 ２０…リサイクルブロワ ２１…排オゾン処理塔 ２２…曝気用ブロワ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０２Ｆ 1/50 Ｃ 3/06

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理水が流入するオゾン接触槽が３室
   以上の複数の反応室で構成され、各反応室の気相部が隔
   壁によって分離されているとともに液相部は相互に連通
   されており、各反応室の内方底部に散気管が配置され、
   第２室以降の散気管にオゾンガスを供給して被処理水と
   の接触によりオゾン処理を行い、液相中に吸収されない
   オゾンガスを回収して第１室に注入するリサイクル機構
   を備え、オゾン処理された被処理水を次段の活性炭処理
   塔に導入して処理するようにした高度浄水システムにお
   けるオゾン接触槽において、 上記オゾン接触槽に曝気用ブロワを付設して、この曝気
   用ブロワをオゾン接触槽の最終段の反応室に配置された
   散気管に接続したことにより、オゾン処理された被処理
   水に対する曝気作用によって液相中の溶存オゾンを気相
   中へ除去した後に活性炭処理塔に導入するようにしたこ
   とを特徴とする高度浄水システムにおけるオゾン接触
   槽。
2. 【請求項２】 前記活性炭処理塔内に充填する活性炭と
   して、表面に硝化菌等の細菌を繁殖させた生物活性炭を
   用いたことを特徴とする請求項１記載の高度浄水システ
   ムにおけるオゾン接触槽。