JPH07980A - 海水のオゾン処理方法と処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】海水をオゾン処理する際、散気管が目詰まりす
るのを防ぐ。 【構成】従来の昼夜連続の長時間運転に対して、間欠運
転とし、運転休止期間は散気管内部に海水を満たしてお
き、散気管内に析出する海水中の硫酸カルシウムを溶解
して、散気管の目詰まりを防ぐ。また、オゾン接触塔，
散気管を複数個用いて、これらの系統を切り換えバルブ
により交互に作動させて、休止期間中の散気管内部に海
水を満たすことにより、硫酸カルシウムを溶解して、散
気管の目詰まりを防ぐ。もしくは、１塔のオゾン接触塔
内に複数個の散気管を配置しても同様の効果がある。そ
のほか、装置系に加湿装置を付加し、乾燥したオゾン化
ガスに湿気を与え、海水中の塩分が濃縮するのを抑制し
て、散気管の目詰まりを防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は海水のオゾン処理装置と
処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】オゾンは強力な酸化作用があり、脱色、
脱臭、殺菌、ＣＯＤ除去などに、上水、下水、産業排
水、プール用水など広い分野で用いられている。このオ
ゾンは、空気または酸素を原料としてつくられており、
使用の対象となる液と反応させるためには、気液の接触
塔が必要である。一般に、前述の利用分野でオゾン処理
する場合は、オゾンの吸収効率を高めるために、気孔径
が数１０〜１００μｍ程度の散気管を用い、オゾンを微
細な気泡にして液中に散気する。しかし、オゾンを使用
する対象が海水のように多量の塩分を含む液体の場合、
数１０〜１００μｍ程度の小さい気孔径を持つ散気管を
用いて、オゾン化空気またはオゾン化酸素（以下、これ
らをオゾン化ガスと称する）を散気すると、散気管が数
日のうちに目詰まりを生ずる。そこで、従来は目詰まり
を防ぐために、ある程度オゾンの吸収効率を犠牲にし
て、散気管の気孔径を２００〜５００μｍに粗くし、な
おかつ頻繁に散気管を取り外して酸などで洗浄を行なっ
ている。

【０００３】ここで、魚を飼育する装置を例として、海
水のオゾン処理の概要を述べる。図８はオゾン処理装置
の全体の構成を示す模式図である。図８において、オゾ
ン処理を行なう海水１は、海水魚飼育槽２からポンプ３
で汲み上げられ、オゾン接触塔４に供給される。オゾン
化空気は、空気コンプレッサー５によって空気を除湿機
６に供給し、除湿された空気をオゾナイザー７に導入す
ることによりつくられる。このオゾン化空気はオゾン接
触塔４に入り、気孔径が２００〜５００μｍの散気管８
から、比較的大きな気泡９としてオゾン接触塔４内の海
水１中に注入される。オゾン化空気と接触した海水１
は、色度成分などが分解されて、海水魚飼育槽２に戻さ
れる。即ち、海水１は海水魚飼育槽２とオゾン接触塔４
の間を循環する。未反応のオゾン化ガスはオゾン接触塔
４の上部から、排オゾン処理塔１０に送られ処理された
後、大気に放出される。 このようなオゾン処理におけ
るオゾン吸収効率は、液流量／オゾン化空気流量の比が
３３，有効水深１．８ｍの条件で約５０％と低く、散気
管８は７日に一度の割合で取り外し、希塩酸で洗浄を行
なう。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは散気管８
に目詰まりを生ずる原因を鋭意検討した結果、非常に乾
燥したオゾン化ガスが用いられることと、オゾン処理が
昼夜連続で長時間運転されることが、その大きな原因で
あることがわかった。オゾン化ガスは、オゾナイザーで
つくられる際に、ＮＯ_X が生ずることのないように、原
料の空気もしくは酸素を−６０℃の露点レベルまで除湿
した非常に乾燥したガスであり、一方海水は多量の塩分
を含んでいる。

【０００５】ここで、散気管８について説明を加える。
図９はオゾン接触塔４中に設置された散気管８を示す模
式断面図である。図９において、散気管８はガラスまた
はセラミック、もしくは金属の粒子を焼結したものであ
り、その先端に散気板１１を有し、散気管８の内部まで
入ってきたオゾン化空気１２を、焼結した粒子の間隙を
通すことにより、微細な気泡９として海水１中に放出す
る。しかし、オゾン化空気１２は圧力損失の低い粒子間
隙から流出するため、全ての間隙から一様に通る訳では
ない。オゾン化空気１２の通りの悪い部分では、金属粒
子の間隙に染み込んできた海水１と、乾燥したオゾン化
空気１２とが長時間接触するので、海水中の塩分の濃縮
を生ずる。そして、遂には最も溶解度の低い硫酸カルシ
ウムが、散気管８の内側の表面上に析出物１３として析
出するようになり、さらに、その結晶が成長して、散気
管８の内側全面を覆ってしまうことが判明した。

【０００６】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、海水をオゾン処理するに当たり、数
１０〜１００μｍ程度の小さい気孔径を有する散気管を
用いても、長期間散気管の目詰まりを生ずることのない
海水のオゾン処理方法と処理装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、 オゾン化ガスの散気を間欠的に行ない、オゾン化ガ
スの散気が停止している期間中は、散気管内に海水を満
たしておく処理方法。および 複数個のオゾン接触塔と、これら複数個のオゾン接
触塔内にそれぞれ設置し、オゾン化ガスを海水中に散気
する複数個の散気管と、これら複数個の散気管へ交互に
オゾン化ガスを送る切り換えバルブとを有するオゾン処
理装置。

【０００８】 オゾン接触塔と、このオゾン接触塔内
に設置し、オゾン化ガスを海水中に散気する複数個の散
気管と、これら複数個の散気管へ交互にオゾンガスを送
る切り換えバルブとを有するオゾン処理装置。 オゾン化ガスに湿気を与える加湿機を付加したオゾ
ン処理装置。を構成したものである。

【０００９】

【作用】の処理方法は、オゾン化ガスの散気を停止し
ている期間に、散気管内部に海水を満たす間欠運転を行
なうことにより、オゾン化ガスの散気中に生じた散気管
内の硫酸カルシウムを再溶解し、散気管の目詰まりを防
ぐことができる。の装置は、オゾン接触塔，散気管を
いずれも複数個用いて、切り換えバルブによって、これ
らを交互に使い分けるようにしたものであり、一方の休
止中に、他方の散気管内の硫酸カルシウムが溶解される
ので、常に目詰まりのない散気管を用いることができ
る。

【００１０】の装置は、オゾン接触塔はただ１塔であ
るが、その中に配置する散気管を複数個とし、切り換え
バルブによって、これらの散気管を交互に使い分けるよ
うにしたものであり、の装置と同様の効果をもたら
す。の装置は、オゾン化ガスに湿気を与えることによ
り、海水とオゾン化ガスとが長時間接触しても、海水中
の塩分の濃縮が生じないので、散気管内に硫酸カルシウ
ムが析出することがなく、したがって散気管の目詰まり
も起きない。

【００１１】

【実施例】以下、ここでも、魚を飼育する場合の実施例
に基づき本発明を説明する。本実施例では、いずれも４
０μｍ程度の微細な気孔径を有する散気管を用いた場合
について述べる。はじめに、図８に示す従来装置を用い
て、散気管８に目詰まりを起こさない処理方法について
言及する。従来の方法が昼夜連続運転を行なっていたの
に対して、本発明の方法はオゾン処理を連続的に行なわ
ずに、昼間８時間運転し、夜間１６時間は運転を停止す
ることにある。オゾン処理の停止期間中は、散気管８内
に海水が満たされるように、空気コンプレッサー５の運
転も止める。さらに、本発明の方法を確実に行なうため
に、図８に示した装置に圧抜きバルブを設けるのが有効
である。

【００１２】図１はその装置の構成を示す模式図であ
り、散気管８内に確実に海水を満たすために、オゾン化
空気を注入する配管に圧抜きバルブ１４を取り付けてあ
る。その他図８と共通する部分は同一符号を用いてあ
る。このようにすると、オゾン処理の停止時には、圧抜
きバルブ１４を開き、配管内の圧力を大気開放すること
により、水圧で散気管８内に海水が満たされる。散気管
８内に海水１が満たされると、オゾン化空気の通気中に
析出した硫酸カルシウムが溶解する。この方法を水族館
の飼育水槽の処理に適用した例では、散気管８の目詰ま
りは、約２カ 月経っても起こらず、連続通気処理が７日
程度で完全に目詰まりした従来に比べて、大きな効果を
有する。

【００１３】また、本発明のこの間欠運転方法は、以上
のほかに、１時間運転して２時間停止するというよう
に、短い間隔で行なうこともできる。しかし、連続的に
オゾン化空気の通気を行なう時間が長すぎると、散気管
８内における硫酸カルシウムの析出が多くなり、海水を
満たしても溶解し難くなるので、１日以上連続運転する
のは好ましくない。運転時間と停止時間の割合は、海水
の状態や散気管８の種類によって、目詰まりを起こさな
い適当な割合を決めるのがよい。

【００１４】次に、図２は図１の装置に二つのオゾン接
触塔と、これに接続する二つの排オゾン処理塔を付加
し、したがって、それぞれのオゾン接触塔に属する二つ
散気管を用いたものであり、図１の装置を改良した本発
明の海水のオゾン処理装置の構成を示す模式図である。
図１と共通部分を同一符号で表わす。図２の装置では、
海水魚飼育槽２から、ポンプ３により送る海水１の経路
を分岐し、一方はオゾン処理水１をオゾン接触塔４ａへ
導入し、オゾン接触塔４ａは排オゾン処理塔１０ａに接
続してあり、他方は海水１をオゾン接触塔４ｂへ導入
し、オゾン接触塔４ｂは排オゾン処理塔１０ｂに接続し
てある。散気管８ａはオゾン接触塔４ａに挿入し、散気
管８ｂがオゾン接触塔４ｂに挿入される。そしてオゾナ
イザー７からの配管途中に切り換えバルブ１５を設け
て、この切り換えバルブ１５を操作して、オゾン化空気
をオゾン接触塔４ａと、オゾン接触塔４ｂに供給し、ま
た、オゾナイザー７から排オゾン処理塔１０ａへの配管
に、圧抜きバルブ１４ａ，排オゾン処理塔１０ｂへの配
管に、圧抜きバルブ１４ｂを取り付けてある。

【００１５】運転方法は、オゾン接触塔４ａを１時間使
用すると、切り換えバルブ１５を操作して、オゾン化空
気をオゾン接触塔４ｂの方に切り換え、オゾン接触塔４
ａへのオゾン化空気の供給を停止する。このとき、圧抜
きバルブ１４ａは開放して、散気管８ａ内に海水を満た
す。次に１時間の停止時間が過ぎると、圧抜きバルブ１
４ａを閉じ、切り換えバルブ１５を操作して、オゾン接
触塔４ａにオゾン化空気を供給する。このとき、オゾン
接触塔４ｂへのオゾン化空気の供給は停止し、圧抜きバ
ルブ１４ｂを開放して、散気管８ｂ内に海水を満たす。
このように、二つのオゾン接触塔４ａと４ｂを交互に使
用することにより、それぞれ停止時間中に散気管８ａと
８ｂ内に海水を満たし、オゾン化空気の通気中に生ずる
硫酸カルシウムのスケールを溶解して、散気管８ａ，８
ｂの目詰まりを防ぐことができる。

【００１６】以上の運転に当たって、二つのオゾン接触
塔４ａ，４ｂの切り換え時間の間隔は、１時間毎でも２
時間毎でもよく、オゾン接触塔は２塔にかぎることな
く、実状に応じて、これ以上の複数塔用いて、順次オゾ
ン化空気の供給を切り換えるようにしてもよい。さらに
その切り換えには、タイマーを用いて、一定時間経過し
たとき、自動的に行なうことも可能である。

【００１７】この装置は、ただ一つのオゾン接触塔を用
いて間欠運転する図１の装置に比べて、１台のオゾナイ
ザーを連続的に、効率よく活用することができるという
利点を有する。図３は 二つのオゾン接触塔を用いる代
わりに、オゾン接触塔は１塔としたまま、その中に配置
する散気管を２本とし、これらの散気管を交互に使用す
る装置の構成を示す模式図であり、図１と共通部分を同
一符号で表わす。

【００１８】運転方法は、散気管８ｃを１時間使用した
後、切り換えバルブ１５を操作して、オゾン化空気を散
気管８ｄの方に切り換え、散気管８ｃへのオゾン化空気
の輸送を停止する。このとき、圧抜きバルブ１４ｃは開
放して、散気管８ｃ内に海水１を満たす。次に、１時間
の使用停止時間を経過した後、圧抜きバルブ１４ｃを閉
じ、切り換えバルブ１５を操作して、散気管８ｃにオゾ
ン化空気を通気する。このとき、散気管８ｄへのオゾン
化空気の輸送は停止し、圧抜きバルブ１４ｄを開放し
て、散気管８ｄ内に海水１を満たす。このようにして、
２本の散気管８ｃと８ｄを交互に使用することにより、
それぞれの停止時間中は、もう一方の散気管内部に海水
１を満たし、通気中に生ずる硫酸カルシウムのスケール
を溶解することにより、各散気管８ｃ，８ｄが目詰まり
するのを防ぐことができる。

【００１９】ここでも、２本の散気管を用いる場合につ
いて説明したが、オゾン接触塔４内に配置する散気管の
数は、２本に限ることなく、状況に応じてそれ以上の複
数本使用してもよく、また切り換えバルブ１５，圧抜き
バルブ１４ｃ，１４ｄをシーケンサーで制御し、自動運
転を行なうことも可能である。この装置では、二つのオ
ゾン接触塔を用いて間欠運転を行なうのと同様の効果を
得ることができる。

【００２０】図４は図３に示したオゾン接触塔４の上か
ら見たＡ−Ａ線断面図である。図４の矢印１６は、換え
バルブ１５の切り換えによって、散気管８ｃに通気され
るオゾン化空気を表わし、矢印１７は同じく散気管８ｄ
に通気されるオゾン化空気を表わしている。海水１は海
水出口１８から流出する。本発明の海水のオゾン処理装
置は、前述の間欠運転や、複数個のオゾン接触塔および
散気管を用いるほかに、装置系の一部に加湿装置を設け
て、散気管の目詰まりを防ぐこともできる。

【００２１】図５は、この装置の構成を示す模式図であ
り、これまで示した各図と共通する部分を同一符号で表
わしている。図５が図８と異なる点は、図２の本発明の
装置には、オゾン接触塔４の前段に、乾燥したオゾン化
空気に湿気を与えるための加湿装置１９を設けたことで
ある。図５において、空気コンプレッサー５により、空
気を除湿機６に供給して除湿した後、これをオゾナイザ
ー７に送りオゾン化空気とする。このオゾン化空気を加
湿装置１９により、水分が飽和状態のオゾン化空気に変
えた後、オゾン接触塔４内の散気管８に導き、微細な気
泡９にして海水中に散気する。散気後のオゾン化空気
は、排オゾン処理塔１０に導き、未反応のオゾンを分解
して大気に放出する。海水１はポンプ３によりオゾン接
触塔４に注入する。

【００２２】この装置では、散気管８の気孔径が４０μ
ｍ以下と細かいため、オゾン吸収効率は、液流量／オゾ
ン化空気流量の比が３３，有効水深１．８ｍの条件で１
００％であり、従来に比べて格段に向上する上、数カ 月
間連続使用しても、散気管８に目詰まりを生ずることが
ない。図６はこの装置に用いる加湿装置１９の模式断面
図である。図６の加湿装置は、加湿槽２０の下部にオゾ
ン化空気注入口２１を備え、上部にオゾン化空気排出口
２２と水道水補給口を備えているが、水道水補給口はこ
れに栓２３を嵌め込んだ状態で示し、加湿槽２０に水道
水２４を７０％程度入れたところを表わしており、加湿
槽２０内には、オゾン化空気注入口２１から、加湿用散
気管２５を挿入し、その先端でオゾン化空気を散気する
ようになっている。加湿槽２０内に注入されたオゾン化
空気は、水道水２４の中で微細な気泡９として通過する
間に、水分の飽和した状態となる。加湿槽２０から排出
されるオゾン化空気のオゾン濃度は、水道水２４中の溶
存オゾン濃度が飽和に達するまでの暫くの間は若干低下
するが、飽和濃度に達した以後は、低下することはな
い。オゾン化空気を１０ｌ／ｍｉｎで通気すると、１日
当たり約２００ｍｌの水を持ち去るので、栓２３を開け
て水道水２４を時々補給する。また、加湿槽２０に、図
示してないレベル計を取り付けて、水道水２４の補給口
と水道配管を直結し、レベル計の信号により水位が低下
した場合は、図示してないバルブを開いて、自動的に水
道水２４を補給することもできる。

【００２３】図７は図６とは異なる構造を持つ加湿装置
の模式断面図である。図７の加湿装置は、超音波加湿機
の原理を用いたものであり、電源２６により駆動される
超音波振動子２７により、水道水２８は加湿槽２９の中
で微細な霧状となり、その中にオゾン化空気をオゾン化
空気注入口３０から注入することにより、水分が飽和状
態のオゾン化空気となり、オゾン化空気排出口３１から
排出する。加湿槽２９内における水道水２８の水位を保
つため、レベル計３２の信号により水道配管３３のバル
ブ３４を調節する。図７の加湿装置は図６の加湿装置に
比べて、加湿用散気管２５を用いていない分、圧力損失
を少なくすることができる。

【００２４】以上のような加湿装置を付加した本発明の
オゾン処理装置は、数１０μｍ程度の細かい気孔径を有
する散気管を用いても、長時間の使用に対して目詰まり
を起こすことがない。

【００２５】

【発明の効果】海水をオゾン処理するとき、除湿乾燥し
たオゾン化ガスを、連続長時間行なっているために、散
気管に目詰まりを起こし、かなり高頻度で洗浄しなけれ
ばならなかったが、間欠運転を行ない、オゾン処理の停
止中は、散気管内に海水を満たし、散気管内の硫酸カル
シウムを溶解して目詰まりを防ぎ、また、オゾン接触
塔，散気管をいずれも複数個用いて、切り換えバルブに
よって、これらを交互に使い分けるようにし、一方の休
止中に、他方の散気管内に満たした海水によって、硫酸
カルシウムが溶解されるので、常に目詰まりのない散気
管を用いることができる。もしくは、１台のオゾン接触
塔内に複数個の散気管を配置して、これらを使い分ける
ことによっても、同様の効果が得られる。そのほか、装
置系に、オゾン化ガスに湿気を与える加湿装置を付加し
て、海水中の塩分の濃縮による硫酸カルシウムが析出す
るのを抑制し、散気管の目詰まりを防ぐことができる。

【００２６】本発明の以上のような各手段により、気孔
径が４０μｍ程度の微細な気泡を発生する散気管を使用
しても、全く目詰まりを生ずることがなく、その結果、
従来７日に一度程度の割合で必要とした散気管の酸洗浄
は不要となり、従来に比べて高いオゾン吸収効率が得ら
れ、従来と同量の海水処理に対して、オゾナイザーの容
量が小さいもので済むなど、多くの利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法が適用される海水のオゾン処理装
置の構成を示す模式図

【図２】二つのオゾン接触塔を用いた本発明の海水のオ
ゾン処理装置の構成を示す模式図

【図３】オゾン接触塔内に複数個の散気管を配置した本
発明の海水のオゾン処理装置の構成を示す模式図

【図４】図３に示したオゾン接触塔の横断面図

【図５】加湿装置を用いた本発明の海水のオゾン処理装
置の構成を示す模式図

【図６】図５の装置に用いる加湿装置の構造を示す模式
断面図

【図７】図５の装置に用い図６とは異なる構造を持つ加
湿装置の模式断面図

【図８】従来の海水のオゾン処理装置の構成を示す模式
図

【図９】オゾン接触塔内に配置した散気管の構造を示す
模式断面図

【符号の説明】

１ オゾン処理水 ２ 海水魚飼育槽 ３ ポンプ ４ オゾン接触塔 ４ａ 第一のオゾン接触塔 ４ｂ 第二のオゾン接触塔 ５ 空気コンプレッサー ６ 除湿機 ７ オゾナイザー ８ 散気管 ８ａ 散気管 ８ｂ 散気管 ８ｃ 散気管 ８ｄ 散気管 ９ 気泡 １０ 排オゾン処理塔 １０ａ 排オゾン処理塔 １０ｂ 排オゾン処理塔 １１ 散気板 １２ オゾン化空気 １３ 析出物 １４ 圧抜きバルブ １４ａ 圧抜きバルブ １４ｂ 圧抜きバルブ １４ｃ 圧抜きバルブ １４ｄ 圧抜きバルブ １５ 切り換えバルブ １６ オゾン化空気 １７ オゾン化空気 １８ 海水出口 １９ 加湿装置 ２０ 加湿槽 ２１ オゾン化空気注入口 ２２ オゾン化空気排出口 ２３ 栓 ２４ 水道水 ２５ 加湿用散気管 ２６ 電源 ２７ 超音波振動子 ２８ 水道水 ２９ 加湿槽 ３０ オゾン化空気注入口 ３１ オゾン化空気排出口 ３２ レベル計 ３３ 水道配管 ３４ バルブ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】オゾナイザーから発生するオゾン化ガスを
   オゾン接触塔内に設置した散気管からこのオゾン接触塔
   内の海水中に散気して海水をオゾン処理する方法であっ
   て、オゾン化ガスの散気を間欠的に行ない、オゾン化ガ
   スの散気が停止している期間中は、散気管内に海水を満
   たしておくことを特徴とする海水のオゾン処理方法。
2. 【請求項２】ａ．オゾン化ガスを発生させるオゾナイザ
   ーと、 ｂ．海水が供給される複数個のオゾン接触塔と、 ｃ．これら複数個のオゾン接触塔内にそれぞれ設置し、
   前記オゾン化ガスを海水中に散気する複数個の散気管
   と、 ｄ．これら複数個の散気管へ交互に前記オゾンガスを送
   る切り換えバルブとを有することを特徴とする海水のオ
   ゾン処理装置。
3. 【請求項３】ａ．オゾン化ガスを発生させるオゾナイザ
   ーと、 ｂ．海水が供給されるオゾン接触塔と、 ｃ．このオゾン接触塔内に設置し、前記オゾン化ガスを
   海水中に散気する複数個の散気管と、 ｄ．これら複数個の散気管へ交互に前記オゾンガスを送
   る切り換えバルブとを有することを特徴とする海水のオ
   ゾン処理装置。
4. 【請求項４】ａ．オゾン化ガスを発生させるオゾナイザ
   ーと、 ｂ．前記オゾン化ガスに湿気を与える加湿機と、 ｃ．海水が供給されるオゾン接触塔と、 ｄ．このオゾン接触塔内に設置しオゾン化ガスを海水中
   に散気する散気管とを有することを特徴とする海水のオ
   ゾン処理装置。