JPH0919695A - 浄化処理用のオゾン処理施設 - Google Patents

浄化処理用のオゾン処理施設

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JPH0919695A
JPH0919695A JP7171774A JP17177495A JPH0919695A JP H0919695 A JPH0919695 A JP H0919695A JP 7171774 A JP7171774 A JP 7171774A JP 17177495 A JP17177495 A JP 17177495A JP H0919695 A JPH0919695 A JP H0919695A
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ozone
oxygen
concentration
air
generator
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JP7171774A
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Naoto Komatsu
直人 小松
Masamitsu Nakazawa
正光 中沢
Shigeo Shiono
繁男 塩野
Koji Kageyama
晃治 陰山
Fumio Shibata
文夫 柴田
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/78Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with ozone

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  • Hydrology & Water Resources (AREA)
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  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、オゾン接触池の縮小化とグロ
ー放電電力を低減した浄化処理用のオゾン処理施設を提
供する。 【構成】前記の課題を解決するために、本発明では、空
気を酸素富化装置1で高濃度酸素にし、これをオゾン発
生器3に送り込みオゾン濃度が30g/Nm3 以上又は
30(g/Nm3)から80(g/Nm3)の範囲に発生
させ、これらのオゾンをオゾン接触池4で散気させるこ
とにある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、上下水道などの浄化処
理用のオゾン処理施設に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のオゾン処理装置は、図7に示すよ
うに、補機空気源7において空気をブロア(BL)7a
で昇圧し、冷却乾燥機(CL/DRY)7bで乾燥空気
を作成して、オゾン発生器(OZN)3aに入力する
と、電源制御盤3bよりグロー放電電力を注入し、グロ
ー放電中を通過することで、オゾン化空気を生成せしめ
オゾン接触池4内に設置した散気管5により散気し、被
処理水量(Q)9と気液接触させ、オゾンを被処理水中
に溶解させオゾン反応によって脱臭・脱色・殺菌などを
行っていた。尚、オゾン接触池4は密閉構造として上側
の空間に残留オゾンガスが蓄積するので、排オゾン処理
装置6で分解して、無害にして大気放出することとして
いる。また、これらの制御は特開昭59−62390 号公報で
も公知となっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】近年、環境浄化に伴う
上下水処理の研究が進み、オゾンを処理水と接触させて
脱臭・脱色・殺菌処理する所謂高度処理が普及し始めて
いる。それに伴い、建設コストの低減及びグロー放電電
力の低減としての省電力化が望まれている。
【0004】特に建設コストにおいて、オゾン接触池4
とオゾン発生〜散気系との建設コスト比が2対1で、全
体の50%を占める(残りは活性炭吸着池や中間ポンプ
〜着水井などで構成する)ので、オゾン接触池の縮小化
が望まれていた。
【0005】本発明の目的は、オゾン接触池の縮小化と
オゾン処理装置の消費電力を低減した浄化処理用のオゾ
ン処理施設を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明では、空気を酸素富化装置で高濃度酸素に
し、これをオゾン発生器に送り込みオゾン濃度が30g
/Nm3 以上又は30(g/Nm3)から80(g/N
3)の範囲で発生させ、これらのオゾンをオゾン接触
池で散気させることにある。
【0007】
【作用】上記の高濃度オゾン化ガスにすると、高濃度オ
ゾン化ガスがオゾン接触池内の散気管から散気され、被
処理水との気液混合によるオゾン溶解量が多くなりオゾ
ン反応が早く、短時間で被処理水を処理でき、特にオゾ
ン濃度が30g/Nm3以上にすれば、オゾン接触池を従
来のオゾン接触池に比べて大幅に縮小化できる。又オゾ
ン濃度が30g/Nm3以上又は30(g/Nm3)から
80(g/Nm3)の範囲になるように高濃度酸素をオゾ
ン発生器に送り込めば、大幅に電力原単位を低減するこ
とができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1ないし図3,
図5〜図6により説明する。
【0009】図1において、PSA装置1(酸素富化装
置)により酸素が90%以上の高濃度酸素ガスを生成す
る。PSA装置1は、空気をブロアBpでバルブスキッ
ドV.S 配管系を経由し吸着筒A1〜A3に供給する。吸
着筒A1〜A3で順次シーケンス的に高濃度酸素O2 を取
出し、コンプレッサCpで昇圧し、タンクVへ蓄積す
る。一方、不要な窒素N2 は減圧ポンプVpで大気へ排
気する。
【0010】酸素ガスは流量調節弁2cを介して流量計
(F1)2aを経由し、制御ユニット(CE2)2dで必要
流量を設定制御してオゾン発生器3aに入力されると、
電源制御盤3bによりオゾン発生器3a内にグロー放電
を発生させ、このグロー放電中を通過することで、オゾ
ンO3 が生成し、オゾン化ガスとして出力し、複数台の
場合は図示の集合管10で集合して配分する配管系を経
由し流量計(f1)2bを通って、散気管5から散気され
る。図1では2段のため散気管は5a,5bに並列に散
気させている。オゾン発生器3aでは90%以上の酸素
ガスが送り込まれるので、オゾン濃度が30g/Nm3
以上のオゾン化ガスを発生し、このオゾン化ガスをオゾ
ン接触池4で散気させるが、オゾン化ガスのオゾン濃度
を30(g/Nm3)〜80(g/Nm3)の範囲内でオゾ
ン接触池4に散気しても良い。オゾン接触池4は被処理
水量(Q)9が密閉容積内を流れるが、その内寸法は幅
=W,高さ=H,奥行=Dとして図示し、水深はオゾン
接触部がH1 ,滞留部がH2 で表示した。散気管5aと
5bは処理水量(Q)9の入力により向流迂回する水流
経路で2段のオゾン接触を行わしめて、必要オゾン接触
時間を得るためである。ここに、オゾン接触時間は接触
部と滞留部とを合せ約10〜15分が目安となってい
る。
【0011】次に図2により各種指標の相関関係で説明
する。
【0012】オゾン注入率η(mg/l)とは、被処理水
量Q(m3/h)に対する必要オゾン量(kg/h)3を定
める指標で、人為的に設定値(max〜min幅内)が与えら
れる。図2では、ηH =maxの時にQ1点の交差点より下
方の必要オゾン量max(O1点)に至り、オゾン発生器は図
1の電源制御盤3b〜オゾン発生器3aによりオゾン量
を発生せしめる。
【0013】さて、図2で交点D1 はオゾン濃度(g/
Nm3)を定める指標であるので、左側に移行しF1
(オゾン化ガス量=Nm3/h)が定まり、更に左側へ移
行しn1点(散気管5の1本当りの定格流量=l/min)
の下方のN1点が散気管の必要本数となる。
【0014】ここに、オゾン注入率(ηH),被処理水
量(Q1)を保ちながらオゾン濃度D(g/Nm3)を高
い(H)→低い(L)にする時は、D1→D2点となれば
よいからオゾン化ガス量はF1→F2に増加せしめ、散気
管本数はN1→N2と多くなることを示す指標である。つ
まりオゾン濃度D(g/Nm3)が高い(H)のときはD
1 となり、オゾン化ガス量2を少なくすればよく、散気
管本数NはN1 が妥当本数となる。これとは逆のオゾン
濃度D2(g/Nm3)の低い(L)にする時はオゾン化
ガス量F2 がF1 より多くなるので、散気管本数NはN
2 が妥当本数となる。
【0015】図3では、縦軸はオゾン発生器3の電力原
単位P(kwh/kg−O3)の指標で、横軸にオゾン濃度D
(g/Nm3)をとると、Af曲線は図7の従来系で示し
た空気原料としたオゾン発生器の特性で、D=20g/
Nm3 の時にP=21kwh/kg−O3 となり、最小の消
費電力を示している。OF曲線は図1の90%以上の酸
素ガスを入力としたオゾン発生器3の特性で、D=60
g/Nm3 の時にP=16kwh/kg−O3 と最小とな
る。これはオゾン発生器内の放電空間が同じで、原料ガ
スが空気から酸素になるためである。
【0016】しかしながら、同一のオゾン発生器3で入
力ガスを空気から酸素に代えてもオゾン発生量は2〜
2.2 倍以内となる限界がある。これはグロー放電空間
に電力注入量を増やし続けても、温度上昇や分子間運動
の条件により飽和してしまうためである。グロー放電間
隔を約1/2として電流密度を増やし、オゾン濃度D=
120g/Nm3 までに高濃度化したオゾン発生器が公
開されているが、入力ガスは酸素専用の機種となる。従
って、図3においてD=20g/Nm3 の図7の公知例
の場合は例えばオゾン発生量1kg/hとするとf1=5
0Nm3/hとなる。なお、製造上のバラツキよりD=
20±5g/Nm3 と変化することは許容される。
【0017】一方、同一のオゾン発生器で入力ガスを酸
素に代えた場合オゾン発生量は2〜2.2倍以内となる
限界があるので、D=60g/Nm3のオゾン発生量と
するためには、オゾン発生量が2kg/hでF1は33N
3/hのオゾン化ガス量を流せばよい。またD=40
g/Nm3 とするには、オゾン発生器3は発生量(kg/
h)が2倍の2kg/h,オゾン化ガス量(Nm3/h)は
50Nm3/hとなる。
【0018】尚、製造上のバラツキよりD=40±5g
/Nm3 と変化することは許容される。従って、Afと
OFの曲線より電力原単位PはD=30g/Nm3 が境
界点となつて、OF曲線側が消費電力が小さくなる。
【0019】以上の条件において、ラボプラントを運転
し実験データを求めた結果を図4〜図6に示す。
【0020】図4,図5はオゾン接触池の面積比を横軸
にして、縦軸にオゾンの気液混合吸収効率(%)と臭気
物質(2−MIB,ジェオスミン)の除去効率(%)を
とって、オゾン注入率η(mg/l)8をパラメータとし
て最小ηL ,平均ηM ,最大ηH との条件で整理したも
ので、図4は従来の空気入力のオゾン発生器の場合の図
7のシステム系、図5は酸素入力のオゾン発生器の場合
の図1のシステム系のデータである。
【0021】以上の有効差を図6に示した。すなわち、
臭気物質の除去効率(%)で整理するとオゾン注入率の
min(ηL)〜max(ηH)においても図1のシステム系が優
れており、従来の図7のオゾン接触池4において面積比
1とすると図1においては面積比0.6〜0.7としても
同等の除去効率があることを示している。尚、図1のよ
うにオゾン発生器を複数台で運転する場合、オゾン濃度
(g/Nm3)を2倍、オゾン化ガス(Nm3/h)を同一
とすることでオゾン発生量が1台当り2倍の出力が得ら
れるので、従来の2台分に相当し、オゾン台数を半減で
きる。オゾン処理系オゾン接触池については、高濃度オ
ゾンの時は図1のように面積比0.6 〜0.7 に低減し
たオゾン接触池にして建設コストを少なくできる。ある
いは、図7のように面積比が従来と同じ時にはオゾン接
触池に2倍の被処理水量Qを流す方法もある。
【0022】又この実施例ではオゾン濃度を30(g/
Nm3)から80(g/Nm3)の範囲にする理由を図3
により説明する。
【0023】オゾン濃度を30(g/Nm3)以下と8
0(g/Nm3)以上とでは電力原単位P(kwh/kg−O
3)が増加して採算があわないばかりか、また電力消費
量の割には発生量(kg/h)も増加しない。従って、オ
ゾン濃度を30(g/Nm3)から80(g/Nm3)の範
囲にすると採算があうが、採算の点から考慮すると下限
値のオゾン濃度は40(g/Nm3)が好ましい。
【0024】またオゾン濃度を30(g/Nm3)から
80(g/Nm3)の範囲又は下限値のオゾン濃度が4
0(g/Nm3)になるように設定する方法は、PSA装
置1の制御ユニット1aと流量調節弁2cの制御ユニッ
ト2dとオゾン発生器3の電源制御盤3bとの総合制御
ユニット3cにより、図2〜図3の特性表よりガス流量
1 を決めたために流量調節弁2cが開度制御されてオ
ゾン発生器での電力原単位(kwh/kg−O3)は21から
16となり20%低減できるので、省エネ(ランニング
コストの低減)できると共に、運転コストを従来より安
くすることができる。
【0025】更に、この実施例ではPSA装置1(酸素
富化装置)により90%以上の酸素ガスを生成し、不要
な窒素N2 は減圧ポンプVpで大気へ排気するので、放
電による窒素酸化物の生成がなく、窒素酸化物と有機物
の反応によって生成すると言われているクロロピクリン
(CNO2Cl3)を発生することがなく、処理水は人体
に対してより安全となる。
【0026】
【発明の効果】以上述べたように、次の効果がある。
【0027】(1)オゾン発生器の濃度を40g/Nm
3 としてオゾン接触池で散気管により放出し被処理水と
気液混合接触させると、20g/Nm3 の時のオゾン接
触池の面積を1とすると0.6 に縮小しても同一の臭気
物質除去率が得られるのでオゾン接触池の建設コストを
大幅に低減できる。
【0028】即ち、図7におけるオゾン接触池4の面積
〔W×D〕は、図1に示すよう面積〔W1×D〕として
面積比を1→0.6まで縮少してもよいことを示してい
る。ここに、高さH,水深H1〜H2を変えない理由は、
散気管からの気液混合上昇時間が接触時間の1つのパラ
メータとなっているため変えていない。一般に5〜6m
となっている場合が多い。
【0029】(2)オゾン濃度を20→40g/Nm3
と2倍にあげると必要オゾン量を一定とすれば、オゾン
化ガスが1/2になるのでオゾンの散気管の本数を1/
2と減らすことができる。
【0030】(3)オゾン発生器の入力ガスを空気から
酸素ガスに代えると、電力原単位(kwh/kg−O3)は
20%低減できるので、省エネ(ランニングコストの低
減)できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である浄化処理用のオゾン処
理施設の概略説明図である。
【図2】本発明のオゾン処理施設の管理指標の相関関係
を示す特性図である。
【図3】空気及び酸素ガスによるオゾン濃度と電力原単
位の関係を示す特性図である。
【図4】図7のオゾン処理効果を示す特性図である。
【図5】図1のオゾン処理効果を示す特性図である。
【図6】総合評価データを示す特性図である。
【図7】従来の浄化処理用のオゾン処理施設の概略説明
図である。
【符号の説明】
1…PSA装置、2…流量調節弁、3…オゾン発生器、
4…オゾン接触池、5…散気管、6…排オゾン処理装
置、7…補機空気源、8…オゾン注入率、9…処理水
量。
フロントページの続き (72)発明者 陰山 晃治 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 柴田 文夫 東京都千代田区神田駿河台四丁目6番地 株式会社日立製作所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】空気を酸素富化装置で高濃度酸素にし、こ
    れをオゾン発生器に送り込み高濃度オゾンを発生させ、
    オゾンをオゾン接触池で散気させるオゾン処理施設にお
    いて、オゾン濃度を30g/Nm3 以上にしてオゾン接
    触池で散気させ、100%面積のオゾン接触池を60±
    10%までに縮小させることを特徴とする浄化処理用の
    オゾン処理施設。
  2. 【請求項2】空気を酸素富化装置で高濃度酸素にし、こ
    れをオゾン発生器に送り込み高濃度オゾンを発生させ、
    オゾンをオゾン接触池で散気させるオゾン処理施設にお
    いて、オゾン濃度を30(g/Nm3)から80(g/
    Nm3)の範囲になるように酸素富化装置で発生する酸
    素の流量を制御して、オゾン接触池で散気させることを
    特徴とする浄化処理用のオゾン処理施設。
  3. 【請求項3】酸素富化装置での不要な窒素N2を大気へ
    排気して、オゾン発生器へのN2を10%以下とするこ
    とを特徴とする請求項1または2記載の浄化処理用のオ
    ゾン処理施設。
JP7171774A 1995-07-07 1995-07-07 浄化処理用のオゾン処理施設 Pending JPH0919695A (ja)

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