JPH07148494A - 酸素リサイクル型オゾン処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 原水にオゾン処理を行う装置において、酸素
の浪費とか余分なエネルギー消費を伴わず、各種の付属
機器を不要とし、操作性及びコスト面で満足する酸素リ
サイクル型オゾン処理装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 オゾン処理装置に第１及び第２の膜分離型乾
燥器１４，１５を配備して、オゾン接触槽６内の気相中
に残存する酸素ガスを第１の膜分離型乾燥器１４内を通
してガス中の水分を除去してから再度オゾン発生装置４
に供給する。この時に第１の膜分離型乾燥器１４を構成
する内管と外管との間の空間部に、第２の膜分離型乾燥
器１５から得られた乾燥空気を減圧下で供給することに
より、内管と外管間に圧力差が生じて水分の透過効率が
高められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水道水の前処理もしくは
下水処理に利用される酸素リサイクル型オゾン処理装置
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】近年はオゾンの持つ強力な酸化力で水中に
溶解している溶存性の有害物質を酸化除去する作用を利
用してオゾンが下水処理用としても採用されているが、
オゾンの処理効果をより一層高めるためには、無数の微
細なオゾンガスの気泡を作ることにより、水とオゾンガ
スとの接触効率を上げて、効率良くオゾンガスを水中に
溶解吸収させることが要求される。

【０００５】又、近年は下水処理に利用されるに伴って
より大容量のオゾン発生装置が要求されつつある。その
ため、装置の小型化等の必要性から空気を原料とせず、
酸素ガスを用いることが望まれている。この酸素ガスは
空気中から酸素を濃縮するため、製造に多大なエネルギ
ーを消費してコスト高となる問題があり、従ってオゾン
処理においては酸素をリサイクル利用することが有効で
ある。

【０００６】そこでオゾン接触槽から排出される酸素ガ
スとか、反応後にオゾンや酸素を含んでいるガスを吸着
塔に送り込んで不純物を取り除き、再度オゾン発生機へ
送り込むことによって運転コストを低廉化する試みがな
されている。

【０００７】このような酸素リサイクル型オゾン処理装
置の一例を図３に基づいて説明すると、先ずコンプレッ
サ１から得られる圧縮空気を酸素発生器２に送り込んで
酸素富化を行い、得られた酸素ガスを原料タンク３内に
一旦貯留する。次に貯留された酸素ガスを順次オゾン発
生装置４に供給してオゾンガス５を得て、このオゾンガ
ス５（Ｏ₃）をオゾン接触槽６内の底部から導入し、散
気管７から原水８中に継続して放散して所定のオゾン処
理を行う。上記散気管７は微細なオゾンガス５の気泡を
形成するために用いられる。尚、オゾンガス５中には、
可成りの割合で酸素ガス（Ｏ₂）も含まれている。

【０００８】そしてオゾン接触槽６内の液相中に吸収さ
れずに気相中に残存する酸素ガスを、ブロア１１の作用
によって管体９を介して上方に引き抜き、エアフィルタ
１０により不純物を除去してから吸着塔１２，１３へ送
り込んで水分を除去し、これを前記原料タンク３内に戻
し、再度オゾン発生装置４に供給して以下同一の工程を
経て循環処理される。

【０００９】上記吸着塔１２，１３は、通常一方の吸着
塔にガスを流し、乾燥ガスの一部を他方の吸着塔に流し
ながら吸湿剤の再生を行い、定期的に該吸着塔１２，１
３の作動状態を切り替えるのが一般的である。又、前記
オゾン発生装置４としては、密閉された酸素雰囲気中に
無声放電を行わせてオゾンガスを得る手段が用いられ
る。

【００１０】かかる酸素リサイクル型オゾン処理装置を
用いることにより、酸素ガスの無駄は比較的少なくな
り、しかも塩素よりもはるかに酸化力の強力なオゾンガ
スによって原水８の異臭味とか色度除去、更には下水処
理等における有害物質の酸化除去が行われる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな酸素リサイクル型オゾン処理装置を用いた場合であ
っても、工程中に酸素の浪費とか余分なエネルギー消費
を伴う上、実施に際して各種の付属機器を必要とするた
め、操作性及びコスト面から考慮して必ずしも満足する
ことができないという課題があった。

【００１２】例えば吸着塔１２，１３は、前記したよう
に一方の吸着塔にガスを流し、乾燥ガスの一部を他方の
吸着塔に流しながら吸湿剤の再生を行わなければならな
いので、酸素ガスの一部がパージガスとして使用される
分だけ無駄が生じる。又、この吸着塔１２，１３として
加熱再生式のものを用いた場合には、再生に要する電気
ヒーターとか切換用の電磁弁、更にはブロワ等を別途に
配備しなければならず、設備費が高くなって運転コスト
が上昇してしまうことになり易い。

【００１３】そこで本発明は上記に鑑みてなされたもの
であり、酸素の浪費とか余分なエネルギー消費を伴わ
ず、且つ各種の付属機器を不要として、操作性及びコス
ト面で満足することができる酸素リサイクル型オゾン処
理装置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、酸素発生器で得られた酸素ガスをオゾン
化するためのオゾン発生装置と、得られたオゾンガスを
原水中に継続して放散して所定のオゾン処理を行うオゾ
ン接触槽と、該オゾン接触槽内の液相中に吸収されずに
気相中に残存する酸素ガス中の不純物と水分を除去して
から再度オゾン発生装置に供給する機構とを具備して成
る酸素リサイクル型オゾン処理装置において、上記オゾ
ン処理装置に膜分離型乾燥器を配備して、オゾン接触槽
内の気相中に残存する酸素ガスを上記膜分離型乾燥器内
を通してガス中の水分を除去してから再度オゾン発生装
置に供給するようにした酸素リサイクル型オゾン処理装
置の構成にしてある。

【００１５】前記膜分離型乾燥器は、ポリイミド製の中
空糸膜で構成された内管と、適宜な部材で構成されて外
管とから成り、被乾燥ガスを内管内に通すとともに内管
と外管との間の空間部に大気もしくは他の乾燥ガスを減
圧下で流通することにより、被乾燥ガスの水分だけを内
管を透過させ、ガス成分は不透過のまま進行させるよう
にしている。又、上記オゾン処理装置に第１及び第２の
膜分離型乾燥器を配備して、オゾン接触槽内の気相中に
残存する酸素ガスを第１の膜分離型乾燥器の内管へ送り
込む一方、該第１の膜分離型乾燥器を構成する内管と外
管との間の空間部に、第２の膜分離型乾燥器から得られ
た乾燥空気を供給する。

【００１６】

【作用】かかる酸素リサイクル型オゾン処理装置によれ
ば、酸素発生器で得られた酸素ガスが順次オゾン発生装
置に供給され、得られたオゾンガスがオゾン接触槽内の
底部から導入されて原水中に継続して放散されることに
より、所定のオゾン処理が実施される。このオゾン接触
槽内の気相中に残存する酸素ガスは引き抜かれた後、不
純物が除去されてから第１の膜分離型乾燥器の内管へ送
り込まれ、ガス中の水分が除去されてから再度オゾン発
生装置に供給されて循環処理される。

【００１７】上記第１の膜分離型乾燥器を構成する内管
と外管との間の空間部に、第２の膜分離型乾燥器から得
られた乾燥空気を減圧下で供給することにより、内管と
外管間に圧力差が生じて水分の透過効率が高められる。

【００１８】原水は塩素よりもはるかに酸化力の強力な
オゾンガスによって異臭味とか色度除去、脱臭，脱色，
鉄マンガンとか有機物の酸化除去，殺菌，殺藻処理が行
われる。

【００１９】

【実施例】以下図面に基づいて本発明にかかる酸素リサ
イクル型オゾン処理装置の一実施例を、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。

【００２０】先ず図１により装置全体の構成を説明する
と、１はコンプレッサ、２は酸素発生器、３は原料タン
ク、４はオゾン発生装置、６はオゾン接触槽、１０はエ
アフィルタ、１１はブロワ、１４は第１の膜分離型乾燥
器、１５は第２の膜分離型乾燥器、１６は減圧ポンプで
ある。

【００２１】上記第１及び第２の膜分離型乾燥器１４，
１５の構造と作動原理を図２に用いて説明する。この膜
分離型乾燥器１４（１５）は、内管１８と外管１９から
成り、この内管１８はポリイミド製の中空糸膜で構成さ
れ、外管１９は適宜な部材で構成されている。

【００２２】使用時には、矢印Ａに示したように圧縮さ
れた被乾燥ガスを内管１８内に通し、内管１８と外管１
９との間の空間部に大気もしくは他の乾燥ガスを流通し
ておく。すると上記ポリイミド製の中空糸膜が水蒸気
（Ｈ₂Ｏ）は非常に透過しやすく、空気は透過しにくい
という性質があり、矢印Ｃに示したように、被乾燥ガス
中のＨ₂Ｏ成分だけが内管１８を透過し、ガス成分は不
透過のまま進行することによって矢印Ｂに示す乾燥ガス
が得られる。この時に内管１８と外管１９との間の空間
部にある大気もしくは他の乾燥ガスを減圧することによ
り、両管１８，１９間に圧力差が生じて、Ｈ₂Ｏ成分の
透過効率が高められる。

【００２３】以下に本実施例にかかる酸素リサイクル型
オゾン処理装置の動作を説明する。図１において、コン
プレッサ１から得られる圧縮空気が酸素発生器２に送り
込まれて酸素富化が行われるが、同時にコンプレッサ１
から得られる圧縮空気の一部が第２の膜分離型乾燥器１
５に導入される。

【００２４】この第２の膜分離型乾燥器１５に導入され
た圧縮空気は、図２の矢印Ａで示すように内管１８内に
流入するが、その際の圧力によって空気中の水分（Ｈ₂
Ｏ）は外周方向に押圧された状態となり、矢印Ｃで示す
ように水分が内管１８を透過する。従って内管１８を通
過する空気は徐々に水分が除去されて、矢印Ｂの時点で
は乾燥された空気となっている。

【００２５】乾燥された空気の一部は、図示上では省略
されているが、外管１９と内管１８の間に導入され、そ
の間を流れる時に内管１８外周面の水分を吸収しながら
外部に放出される。

【００２６】一方、内管１８を出た乾燥空気の残りは管
路２０を通して第１の膜分離型乾燥器１４の内管１８と
外管１９との間の空間部に供給される。

【００２７】酸素発生器２で得られた酸素ガスは原料タ
ンク３内に一旦貯留され、次に貯留された酸素ガスが順
次オゾン発生装置４に供給されてオゾンガス５が得られ
る。そして得られたオゾンガス５がオゾン接触槽６内の
底部から導入され、散気管７から微細な気泡を形成して
原水８中に継続して放散されることにより、所定のオゾ
ン処理が実施される。

【００２８】次にオゾン接触槽６内の液相中に吸収され
ずに気相中に残存する酸素ガスは、ブロア１１の作用に
よって管体９を介して上方に引き抜かれ、エアフィルタ
１０により不純物が除去されてから第１の膜分離型乾燥
器１４の内管へ送り込まれ、図２で説明した作動原理に
基づいて該酸素ガス中の水分が除去されてから前記原料
タンク３内に還流され、再度オゾン発生装置４に供給さ
れて以下同一の工程を経て循環処理される。尚、上記の
エアフィルタ１０は気相中に残存するオゾンガス５を除
去する機能を有しており、除去された不純物は所定の安
定化処理が施される。

【００２９】前記したように第１の膜分離型乾燥器１４
を構成する内管と外管との間の空間部には、第２の膜分
離型乾燥器１５から得られた乾燥空気が供給されている
が、減圧ポンプ１６を稼働することによって該乾燥空気
が減圧され、内管と外管間に圧力差が生じてＨ₂Ｏ成分
の透過効率が高められる。

【００３０】かかる酸素リサイクル型オゾン処理装置を
用いることにより、塩素よりもはるかに酸化力の強力な
オゾンガス５によって原水８の異臭味とか色度除去、脱
臭，脱色，鉄マンガンとか有機物の酸化除去，殺菌，殺
藻処理が行われる。

【００３１】従って本発明によれば、オゾン接触槽６か
ら未反応で排出された酸素を含むガスを第１の膜分離型
乾燥器１４を通してから再度オゾン発生装置４に戻して
系内を循環させるようにしたことにより、酸素ガスの有
効利用がはかれて酸素の浪費とか余分なエネルギーの消
費がなく、しかも実施上格別な操作性が要求されない
上、吸湿剤再生用のヒータ等は必要としないという利点
がある。

【００３２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる酸素リサイクル型オゾン処理装置によれば、オゾン
接触槽内に導入されて原水中に放散されるオゾンガスに
よって所定のオゾン処理が実施され、該オゾン接触槽内
の気相中に残存する酸素ガスが引き抜かれて第１の膜分
離型乾燥器の内管へ送り込まれることにより、該酸素ガ
ス中の水分が除去されてから再度オゾン発生装置に供給
されて循環処理されるため、酸素の浪費とか酸素の無駄
がなくなり、効率的な運転を継続することができる。

【００３３】特に水分の除去に膜分離型乾燥器を用いた
ことにより、酸素ガスのリサイクルに余分なエネルギー
消費を伴わず、且つ各種の付属機器を不要として、操作
性及びコスト面で満足することができる。

【００３４】更に第１の膜分離型乾燥器を構成する内管
と外管との間の空間部に、第２の膜分離型乾燥器から得
られた乾燥空気を減圧下で供給することにより、内管と
外管間に圧力差が生じて水分の透過効率を高めることが
できる。

【００３５】従って本発明によれば、装置の大型化と高
価格化を伴わずにオゾン発生効率を高め、しかも酸素ガ
スの無駄をなくして運転コストの低廉化がはかれる酸素
リサイクル型オゾン処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した酸素リサイクル型オゾン処理
装置の具体的な構成例を示す概要図。

【図２】本発明で採用した膜分離型乾燥器の動作原理を
説明するための概要図。

【図３】従来の酸素リサイクル型オゾン処理装置の構成
例を示す概要図。

【符号の説明】

１…コンプレッサ ２…酸素発生器 ３…原料タンク ４…オゾン発生装置 ５…オゾンガス ６…オゾン接触槽 ７…散気管 ８…原水 １０…エアフィルタ １１…ブロワ １４…第１の膜分離型乾燥器 １５…第２の膜分離型乾燥器 １６…減圧ポンプ １８…内管 １９…外管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸素発生器で得られた酸素ガスをオゾン
   化するためのオゾン発生装置と、得られたオゾンガスを
   原水中に継続して放散して所定のオゾン処理を行うオゾ
   ン接触槽と、該オゾン接触槽内の液相中に吸収されずに
   残存する酸素ガス中の不純物と水分を除去してから再度
   オゾン発生装置に供給する機構とを具備して成る酸素リ
   サイクル型オゾン処理装置において、 上記オゾン処理装置に膜分離型乾燥器を配備して、オゾ
   ン接触槽内の気相中に残存する酸素ガスを上記膜分離型
   乾燥器内を通してガス中の水分を除去してから再度オゾ
   ン発生装置に供給するようにしたことを特徴とする酸素
   リサイクル型オゾン処理装置。
2. 【請求項２】 前記膜分離型乾燥器は、ポリイミド製の
   中空糸膜で構成された内管と、適宜な部材で構成されて
   外管とから成り、被乾燥ガスを内管内に通すとともに内
   管と外管との間の空間部に大気もしくは他の乾燥ガスを
   減圧下で流通することにより、被乾燥ガスの水分だけを
   内管を透過させ、ガス成分は不透過のまま進行させるよ
   うにした請求項１記載の酸素リサイクル型オゾン処理装
   置。
3. 【請求項３】 上記オゾン処理装置に第１及び第２の膜
   分離型乾燥器を配備して、オゾン接触槽内の気相中に残
   存する酸素ガスを第１の膜分離型乾燥器の内管へ送り込
   む一方、該第１の膜分離型乾燥器を構成する内管と外管
   との間の空間部に、第２の膜分離型乾燥器から得られた
   乾燥空気を供給するようにした請求項１，２記載の酸素
   リサイクル型オゾン処理装置。