JPH11156148A

JPH11156148A - 湿式オゾン脱臭装置

Info

Publication number: JPH11156148A
Application number: JP9321674A
Authority: JP
Inventors: Tomoharu Horioka; 友春堀岡; Masashi Nakajima; 雅志中島; Ichiro Funada; 一郎船田
Original assignee: DENIM KK
Current assignee: DENIM KK
Priority date: 1997-11-21
Filing date: 1997-11-21
Publication date: 1999-06-15
Anticipated expiration: 2017-11-21
Also published as: JP3792378B2

Abstract

(57)【要約】【課題】水洗方式にオゾンガスを吹き込んで臭気を除
去する原理を利用した湿式オゾン脱臭装置における脱臭
効率を向上させる。【解決手段】気体を強制的に上昇させる雰囲気を形成
した湿式オゾン酸化塔の上部に排気口を有し、前記湿式
オゾン酸化塔内の底部に水位を保っている貯水部を備
え、該貯水部にオゾンガスを供給して溶解させるオゾン
ガス発生機を併設し、該貯水部より吸い上げたオゾン含
有水を、前記湿式オゾン酸化塔の上部に複数設けられた
液分散ノズルの夫々のノズルから前記雰囲気中に中空コ
ーン状に放出して前記貯水部に戻る様にした水循環経路
を設け、一方前記貯水部より上方には貯水部内を通じて
吹き出されるオゾンガスと前記湿式オゾン酸化塔内に導
入する臭気ガスを混合するガス混合部を設け、このガス
混合部と前記液分散ノズルの間に、前記放出されたオゾ
ン含有水を案内流下させるガイド部材を備えた気液向流
接触部を設けてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、小規模な地域内に
単独で設置される中小規模の下水道設備、特に生活雑排
水処理設備を主対象とするものであり、こうした生活雑
排水処理設備で発生するアンモニアや硫化水素等の悪臭
成分を含む臭気ガスを、例えばオゾンガスと同時に溶解
力の大きな水を用いて効率よく除去する湿式オゾン脱臭
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】地方公共団体による生活雑排水用の下水
道設備がまだ設置されていない地区、例えば農村地区や
山間地区、更には都市地区であっても下水道設備がまだ
設置されていない地区等の小規模な地域内では、その地
域内に地方公共団体が事業主となって単独で生活雑排水
処理設備が設置されている。従来、この種の中小規模の
生活雑排水処理施設は、その管轄によって下記のように
区分されている。（ａ）農業集落排水処理設備、林業集落排水処理設備、
漁業集落排水処理設備（農林水産省所轄）（ｂ）特定環境保全公共下水道（建設省所轄）（ｃ）コミュニティ・プラント（厚生省所轄）

【０００３】本発明の湿式オゾン脱臭装置は、上記いず
れの処理設備をも対象とするものであるが、以下ではそ
の代表例として、日本の約４０％を占める農村社会の中
小規模の生活雑排水処理設備（処理場）、即ち農業集落
排水処理設備中における臭気を除去する場合について説
明する。

【０００４】上記の様な農業集落排水処理設備（以下、
単に「排水処理設備」と呼ぶことがある。）における排
水処理機構について、図面を用いて説明する。図１はこ
うした排水処理設備における排水処理機構の代表的な構
成例［社団法人・農業集落排水協会設計による「JARUS
Ｉ型」（協会Ｉ型）］を示す概略説明図であり、図中１
は曝気沈砂槽、２は原水ポンプ槽、３は汚水計量槽、４
は沈殿分離槽、５は接触曝気槽、６は沈殿槽、７は消毒
槽、８は汚泥濃縮貯留槽、９は汚泥貯留槽、１０は脱臭
装置を夫々示す。

【０００５】上記構成において、設備周囲の各地域から
排水処理設備に送られてきた生活排水等の汚水は、曝気
沈砂槽１に流入されて砂が分離された後、水中ポンプ１
ａによって曝気沈砂槽１から汲み上げられて原水ポンプ
槽２に送られる。原水ポンプ槽２に送られた汚水は水中
ポンプ２ａによって汲み上げられて汚水計量槽３に送ら
れる。汚水計量槽３では、堰型流量計によって汚水が規
定流量に計量され、その後沈殿分離槽４に送られて汚水
中の固形物が沈殿分離されてから接触曝気槽５に送られ
る。

【０００６】接触曝気槽５では、活性汚泥の作用によっ
て浄化され、更に沈殿槽６に送られて活性汚泥と分離さ
れ、その後消毒槽７にて塩素で消毒されてから放流され
る。尚汚泥濃縮貯留槽８は、浄化された汚水と共に沈殿
槽６に送られてきた余剰汚泥を濃縮する為に設けられる
ものであり、汚泥濃縮貯留槽８で濃縮された余剰汚泥
は、その後汚泥貯留槽９に送られて貯留される。

【０００７】こうした排水処理機構において、前記曝気
沈砂槽１、原水ポンプ槽２および汚水計量槽３が主な臭
気発生源となり、これらの槽からは各種の悪臭成分を含
む臭気ガスが発生するが、この臭気ガスは前記脱臭装置
１０に吸引されて脱臭処理が行われる（局所脱臭）。こ
の様な局所脱臭処理は、近辺に人家、学校、集会所等の
施設がなく人里離れた所に排水処理設備が設置される場
合に適用されるものであるが、排水処理設備が人家、学
校、集会所等の施設の近くに設置される場合には、例え
ば図１の消毒槽７を除く全槽から前記脱臭装置１０に吸
引されて脱臭処理が行われることになる（全槽脱臭）。

【０００８】ところで、上記の設備で発生する臭気中に
含まれる悪臭成分は、アンモニア、トリメチルアミン、
硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル、二硫化メ
チル等であるが、これらの性質は下記表１に示した通り
であり、酸性、中性、アルカリ性に分類される。このう
ちアンモニアやトリメチルアミン等は水溶性であるの
で、これらの悪臭成分を含む臭気を除去する為には、活
性炭を吸着材とする乾式吸着方式よりも、水を併用する
湿式法が好ましいと言われている。また除去効率を向上
させる為に、酸性ガスの除去にはアルカリ洗浄法を、ア
ルカリ性ガスの除去には酸洗浄法が、中性ガスの洗浄に
は過酸化水素洗浄液体等の薬剤洗浄法が適用されるのが
一般的である。

【０００９】

【表１】

【００１０】一方、オゾンガスが有する酸化力に着目し
て上記の様な湿式法にオゾンガスを併用して脱臭効率を
向上させる技術も注目されている。こうした技術を応用
したものとしては、例えば特公昭５９−３３０１１号に
開示された様な装置も知られている。この装置は、臭気
とオゾンガスをブロアによる吹き込み力によって洗浄塔
の下部に導入すると共に、洗浄塔の上部から弱アルカリ
性水溶液による洗浄水を散布し、洗浄塔の中間部に設け
た炭素質材料による接触層で気液接触を行うことによっ
て悪臭成分を吸収し、洗浄塔の最上部に設けたデミスタ
を介して放出するものである。こうした装置において前
記接触層は、炭素質材料によるものの他に、パイプを輪
切りに切断した状態の素材を多数個ランダムに積み重ね
たものも知られており、従来は気液接触には不規則な通
路を形成して行われている。

【００１１】上記の脱臭装置は、基本的には臭気をオゾ
ンガスに接触させることによって、オゾンガスの酸化力
で悪臭成分を酸化分解するものであるが、こうした基本
原理を採用した脱臭装置としては、上記装置の他に、特
開昭５４−５８６４号や同５７−１３１４４９号に開示
された様な装置も提案されている。

【００１２】これらの装置における洗浄水散布手段とし
ては、上記特開昭５４−５８６４号公報や前記特公昭５
９−３３０１１号にも開示されている様に、スプレーに
よって噴射する構成が採用されるのが一般的である。ま
た洗浄塔にガスを導入する手段としては、洗浄塔の流入
口にブロアで強制的に吹き込むか、或は前記特開昭５７
−１３１４４９号に開示されている様に、洗浄塔に継い
で洗浄塔から排出されるガスに含まれるオゾンガスを除
去する吸着塔の排出側にブロアで引き出す手段によるの
が一般的である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これま
で提案されている脱臭装置では、下記の様な問題を抱え
ており、前述した排水処理設備から発生する臭気にこう
した装置を適用しても、期待する程の脱臭性能が発揮さ
れないのが実情であった。

【００１４】その問題の一つとしては、オゾンガスと臭
気の接触効率の点が挙げられる。従来の接触層は前述の
如く不規則な通路であり、圧力損失が大きく、上昇する
ガスが流下する水中を通過することなく、単に水の表面
と接触するのみであり、生活排水から発生する臭気のう
ち、特にアンモニアはオゾンガスとの反応性が殆どな
く、またアンモニア、トリメチルアミンは水溶性に優れ
ているので、その除去には水洗が最も効果的であるが、
アンモニアを除く他の悪臭成分はオゾンと良く反応する
から、オゾンガスとの接触率を高める必要がある。しか
しながら、前述の様に不規則な通路では水も不規則な流
動となる結果、ガスが均一な流動をせずに偏流が生じや
すく、気液の接触効率が低下するので、この低下を補う
為に薬剤を混合する等の手段も採られ、運転費が高価と
なるという問題がある。

【００１５】一方、水洗塔の上部で行われている洗浄水
の散布の点でも問題があった。特に、ポンプにより加圧
された水をノズルから噴射すると、その間を上昇するガ
スに伴ってエレメント（微細な水滴の同伴飛沫）の流出
が多くなることが実験によって明らかになった。上記の
様な装置では、後処理のオゾンガスを排除する工程で触
媒が使用されるが、ガス中に含まれる同伴飛沫は触媒に
悪影響を及ぼし、水滴によって触媒の機能を短時間で低
下させるという問題が生じることになる。

【００１６】本発明は上記事情に着目してなされたもの
であって、水洗方式にオゾンガスを吹き込んで臭気を除
去する原理を利用した湿式オゾン脱臭装置における脱臭
効率を向上させることを主目的とし、必要によって脱臭
処理されたガスに含まれるオゾンガスを除去する為の機
能が長期に亘って維持することもできる湿式オゾン脱臭
装置設備を提供しようとするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成し得た本
発明の湿式オゾン脱臭装置とは、気体を強制的に上昇さ
せる雰囲気を形成した湿式オゾン酸化塔の上部に排気口
を有し、前記湿式オゾン酸化塔内の底部に水位を保って
いる貯水部を備え、該貯水部にオゾンガスを供給して溶
解させるオゾンガス発生機を併設し、該貯水部より吸い
上げたオゾン含有水を、前記湿式オゾン酸化塔の上部に
複数設けられた液分散ノズルの夫々のノズルから前記雰
囲気中に中空コーン状に放出して前記貯水部に戻る様に
した水循環経路を設け、一方前記貯水部より上方には貯
水部内を通じて吹き出されるオゾンガスと前記湿式オゾ
ン酸化塔内に導入する臭気ガスを混合するガス混合部を
設け、このガス混合部と前記液分散ノズルの間に、前記
放出されたオゾン含有水を案内流下させるガイド部材を
備えた気液向流接触部を設けてなる点に要旨を有するも
のである。

【００１８】また上記オゾン脱臭装置においては、下記
（１）〜（４）の要件を付加することが脱臭効率を高め
るという観点から好ましい。（１）前記液分散ノズルに向かう水循環経路中の前記オ
ゾン含有水の一部を前記貯水部に循環させる様に構成す
る。（２）前記液分散ノズルに向かう水循環経路中の前記オ
ゾン含有水にオゾンガスを混合する様に構成する。（３）前記気液向流接触部は、上下にジグザグ状に連続
している多数枚の波板を間隙を開けて列設し、その間隙
を混合ガスの流動路とし、前記液分散ノズルから放出部
されて流下するオゾン含有水が、一方の波板から前記間
隙を横切って隣接する他方の波板を伝って順次流下する
様に形成する。（４）湿式オゾン酸化塔の上部に設けた排気口に送風機
で湿式オゾン酸化塔内のガスを強制的に吸引する排気経
路を連結すると共に、前記液分散ノズルと排気口間に、
上下にジグザグ状に連続している多数枚の波板を間隙を
開けて列設したデミスタを備える。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明者は、脱臭技術についてか
ねてより研究を進めており、その研究の一環として、オ
ゾンガスを用いて臭気を効果的に脱臭する方法、および
この方法を実施する為の湿式オゾン酸化脱臭装置につい
て開発しており、その技術的意義が認められたので先に
出願している（特願平８−１２８６０７号）。この脱臭
方法は、臭気ガス中にオゾンガスを導入して混合ガスと
なし、その混合ガスを一方に向かって流動する間に、水
を混合ガスの流動方向と交差する方向に流動して混合ガ
スと向流接触する工程を繰り返し行って脱臭することを
基本的な構成とするものであり、また上記脱臭装置はこ
うした方法を実施する為の装置構成を工夫したものであ
る。この装置構成の概要を説明する。

【００２０】図２は、本発明者が先に開発した脱臭装置
（湿式オゾン酸化脱臭装置）の構成を示す概略説明図で
あり、図中１１は湿式オゾン酸化塔、１２は貯水部、１
３はガス混合部、１４は気液向流接触部、１５は水放出
部、１６はデミスタ、１７は排出口、１８はオゾンガス
発生機、１９は臭気ガスの導入口、２０は送風機、２１
はガス清浄部を夫々示す。

【００２１】上記した脱臭装置において、上記貯水部１
２には、上水や地下水等の水２２が供給され、オーバー
フロー２３によって一定の水位が保持されるている。ま
た貯水部１２内の水（オゾン含有水）は循環ポンプ２４
によって吸い上げられ水放出部１５に送られる。水放出
部１５は、図３に示す様に、パイプの下側となる面に多
数の小孔２５が明けてあり、各小孔２５より水を自然流
下する様に構成されている。尚図示していないが、水放
出部１５の各小孔２５には液分散ノズルが設置され、こ
の液分散ノズルを介してオゾン含有水が放出される構成
も採用される。

【００２２】オゾンガス発生機１８は、例えば大気など
酸素成分を含有するガスを原料として無声放電させる方
式を採用できるが、湿度が高ければＮｏ_x が発生するの
で好ましくなく、そこでオゾンガスの発生原料として乾
燥させた空気、或は酸素濃度の高い乾燥酸素ガスを供給
して無声放電により発生させることが好ましい。このオ
ゾンガス発生機１８で発生させたオゾンガスを貯水部１
２内に供給し、バブリングによってガス混合部１３へ導
入する様にされる。

【００２３】オゾンガス発生機１８で発生させたオゾン
ガスの一部はオゾン含有水となるが、その殆どは気泡と
して上昇し、破裂して水滴を同伴して増湿されて、ガス
混合部１３に放出され、ガス混合部１３に導入口１９か
ら導入された臭気ガスと混合される。一方、貯水部１２
内のオゾン含有水は、前述の如く循環ポンプ２４によっ
て吸い上げられ水放出部１５に送られるが、このオゾン
含有水は気液向流接触部１４の上方より流下させること
により、上昇する臭気ガスとオゾンガスを効率良く接触
させて酸化脱臭反応をより効率的に促進させるものであ
る。

【００２４】臭気中には悪臭成分の一つとしてアンモニ
アが含まれているが、このアンモニアは水溶性に優れて
いるので、前記水放出部１５から流下して貯水部１２に
貯水されるオゾン含有水と気液向流接触部１４で接触し
てアンモニア臭気が除去され、流下した水は上記のよう
に貯水部１２内でバブリングしているオゾンガスと接触
して、一部は窒素ガスまで酸化されて脱窒される。

【００２５】ところで気液向流接触部１４の上方より流
下させる水は、循環ポンプ２４による循環オゾン含有水
が使用されるが、操業が進行するにつれて使用済のオゾ
ン含有水をオーバーフロー２３から徐々に流出させると
共に、それに応じて新鮮な水を供給してやる必要があ
る。そしてこの水は上水が一般的に使用されるのである
が、水道費が高価な場合には、ランニングコストの低減
という観点からして、水の流出量および供給量を節減す
ることが好ましい。

【００２６】オーバーフロー２３から流出量は、(i) 貯
水部１２からの水の蒸発量、(ii)循環水のｐＨ、 (iii)
沈殿の析出、等を検出することによって節減することが
できる。こうした検出手段を採用することによって、そ
の流出量を循環水の０．２〜０．５％程度にすることが
できる。またその具体的な手順としては、まず試運転に
よって供給水量を循環水の０．５％程度に設定してお
き、その後上記(i) 〜(iii) を確認しつつ、流出量を
０．４％→０．３％→０．２％と節減する様にすれば良
い。或は、予め予備試験を行っておいて、どの程度まで
節減できるか予測し、流出量を０．５％から０．２％程
度にまで順次節減する様にしても良い。

【００２７】一方、貯水部１２内および気液向流接触部
１４内でアンモニアの一部がオゾン酸化されて窒素ガス
となるので、アンモニア水の酸化に消費されるオゾンガ
スを、その消費量に見合った量を増加して供給する様に
すれば良いが、この場合の水の供給量を節減する手段と
して、（Ａ）図２に示した様に、水２２を供給する給水系に流
量調整弁２８と積算流量計２９を設ける。（Ｂ）貯水部１２に、厳密には水２２の給水部出口にボ
ールタップ式のような液面給水調節器を設置する。の二つの手段があるので、供給水２２の給水量の大小に
よって前記（Ａ）または（Ｂ）、若しくは（Ａ）と
（Ｂ）を併用して用いる。また図示していないが、上記
（Ａ）の方法では、弁の開閉をタイマーやシーケンサー
等によって自動的に作動させても良い。また（Ａ）の方
法の場合には、貯水部１２の液ｐＨを測定するか、また
は最終的にガス清浄部２１から排出するガス中のオゾン
濃度を測定し、その値に従い手動または自動調整して供
給水量を制御することが好ましい。

【００２８】次に、気液向流接触部１４は、図４に示す
ように、上下にジグザグ状に連続している多数枚の波板
３１を互いに間隙３２をあけて列設したもので、オゾン
ガスと臭気ガスの混合ガスＧがその間隙３２内を伝って
上昇するものであり、一方上からの流下水Ｗ（オゾン含
有水）は、一方の波板３１の屈折部３０から間隙３２を
横切って隣接する他方の波板３１の屈折部３０を流下す
る流れを繰り返し、貯水部１２に流下するものである。

【００２９】デミスタ１６は、必要によって設置される
ものであり、その構成の詳細については図示していない
が、前記気液向流接触部１４と同様に、上下にジグザグ
状に連続している多数枚の波板を互いに間隙をあけて列
設したものが採用できる。送風機２０は、例えばファン
やブロアー等によって構成されるものであって、その設
置位置を、湿式オゾン酸化塔１１の排気口１７とガス清
浄部２１を結ぶ排気経路３３の中間部に設けることが重
要であり、送風機２０を駆動すれば、そこに圧縮熱が発
生するため、その圧縮熱によって湿式オゾン酸化塔１１
より排気されたガス中の湿度を低減する作用、即ち、相
対湿度を１００％から低減させるものである。更に、ガ
ス清浄部２１には、ヤシ殻炭による活性炭に金属や金属
酸化物を添着した触媒作用が得られる残留未反応オゾン
ガス除去剤３４が充填される。

【００３０】上記の様な装置構成を採用することによっ
て、オゾンガスと臭気との接触効率を高めて脱臭効率を
向上させると共に、脱臭処理されたガスに含むオゾンガ
スの除去する機能が長期間に亘って維持できる脱臭装置
が実現できたのである。

【００３１】本発明者らは上記の様な装置を完成した後
も、脱臭装置の脱臭能力を高めるべく、様々な角度から
検討を加えてきた。その結果、上記の構成を採用すれ
ば、脱臭装置における脱臭能力が格段に高められて改良
されることを見出し、本発明を完成した。本発明に係る
脱臭装置における最大の特徴は、先に提案した装置構成
を基本として、水放出部１５に設置する液分散ノズルの
構成を工夫した点にある。これら各構成の作用効果につ
いて、それが完成された経緯も併せて更に詳細に説明す
る。

【００３２】従来の液分散ノズルとしては、空調用室外
機（冷水方式による増湿を利用したもの）の冷却水分散
用ノズル（冷却塔冷媒噴射用ノズル）として、液放出
（噴出）状態が扁平楕円状となる液分散ノズルが開発さ
れており、従来の水洗塔や薬剤洗浄塔の液分散ノズルと
して一般的に使用されている（以下、これを「フラット
型の液分散ノズル」と呼ぶ）。また近年では、液放出状
態が中実コーン状の液分散ノズルも開発されている（以
下、これを「フルコーン型の液分散ノズル」と呼ぶ）。

【００３３】これらの液分散ノズルは、液分散圧力を
０．７ｋｇ／ｍ² 以上として液体を噴射させるのが一般
的であるが、この様な条件では液中にオゾンガスを溶解
させる必要があるときには、オゾンガスは液中に溶解し
にくいので、液分散ノズルからの噴射時にオゾンガスが
放散してしまい、液中に残留するオゾンが殆どなくなっ
てしまうという問題がある。また上記したフルコーン型
の液分散ノズルでは、塔径が５００ｍｍ以上と大きくな
った場合には、液分散ノズルの設置個数が２０か所以上
の多数のノズルを使用することになり、噴射される液体
の重複領域が多くなって不均一流下することになり、好
ましくない。更に、従来使用されている液分散ノズル
は、冷却水で暖かいガスを増湿させて冷却すること、即
ち気−液間の潜熱移動を目的としてなされたものであ
り、水の一部が蒸発すれば良いので、均一分散が必ずし
も要求されず、液噴射状態まで厳密に考慮されていない
のである。

【００３４】上記した各液分散ノズルに対して、本発明
の湿式オゾン脱臭装置では、使用する液分散ノズルとし
て、液の放出状態が中空コーン状となる液分散ノズル
（以下、これを「ホロコーン型」の液分散ノズルと呼
ぶ）を選んだ。このホロコーン型の液分散ノズルでは、
液放出状態において前記フルコーン型の液分散ノズルの
様な重複領域が少なくなり、単一ノズルによる液分散試
験に基づいてノズル配列の設計を行えば、塔断面に対す
る均一分散流動に近くなり、好ましい液分散状態が達成
されたのである（液分散圧力に関しては後述する）。

【００３５】上述した様に、フラット型やフルコーン型
の液分散ノズルは、溶解度が大きいか或は反応速度が大
きい気体に液体を噴出することを想定して開発されてい
るので、その性能は液放出角度を大きくすることが、性
能評価因子となっている。しかしながら、オゾンを水に
溶解させたオゾン水の場合には、下記表２に示す様に、
大気圧下でのオゾンの溶解度は酸素の約１０倍である
が、炭酸ガスの様な比較的溶解度の大きいガスと比較し
て溶解度は極めて小さいものである。また溶解度の圧力
に対する影響は、圧力が高くなる程良く溶解するが、そ
の溶解度は依然として小さいものである。

【００３６】

【表２】

【００３７】本発明者らは、従来の市販のフラット型液
分散ノズルを用い、この液分散ノズルへの導入前後にお
けるオゾン水濃度を測定し、噴出後のオゾン残存率を計
算したところ、下記表３に示す結果が得られた。この結
果から明らかな様に、いずれの液分散圧力においてもノ
ズル噴射後の水中のオゾン濃度は検出されず、オゾンは
全く残存していないことが分かる。

【００３８】

【表３】

【００３９】上記した事態が生じる原因については、そ
の全てを解明した訳ではないが、恐らく次の様に考える
ことができる。前記図２に示した様な湿式オゾン酸化塔
の場合には、一般に大気圧下でオゾンが溶解された後、
ポンプアツプされ（加圧され）、水放出部１５の液分散
ノズルを介して放出されるのであるが、上記の様にオゾ
ンの溶解度が小さいことに加えて操作圧力（一般に大気
圧）まで減圧されることになるので、噴出時にオゾン含
有水中のオゾンが放散されてオゾン含有水中にはオゾン
が残留しないものと考えることができる。

【００４０】そこで本発明者らは、前述した問題を解決
するべく、様々な角度から検討を加えた。そしてまず下
記の様な着想が得られた。従来のフラット型の液分散ノ
ズルは、冷却塔の増湿用として開発され、その後従来の
水洗塔や薬剤洗浄塔の液分散ノズルとして採用されたの
で、液分散圧力が０．７ｋｇｆ／ｃｍ² 程度で使用され
る様に設計されている。しかしながら空調機室外機冷却
塔の場合では、増湿にによるガスの冷却効果を利用する
こと、即ち、熱移動のみを利用するものであるので、特
に液分散ノズルの液分散状態に殆ど影響されず、その噴
出形状が単純な（複数のノズルによる噴出軌道の重複状
態が単純な）フラット型が採用されても何らの不都合が
生じることはなかった。

【００４１】しかしながら、本発明で対象とする湿式オ
ゾン酸化脱臭装置の場合では、溶解度の小さいオゾンガ
スを溶解させたオゾン水が湿式オゾン酸化塔の上部から
流下する間に、湿式オゾン酸化塔の下部から導入される
臭気ガスとの酸化脱臭反応を効果的に促進する為には、
複数のノズルにより噴出される水の噴出軌道の重複状態
を均一にすることが重要である。その為には、使用する
液分散ノズルをフラット型よりもホロコーン型の方が好
ましいことが判明したのである。

【００４２】図５は、各種液分散ノズルによる液放出状
態を示す概略説明図であり、図５（ａ）はホロコーン
型、図５（ｂ）はフルコーン型、図５（ｃ）はフラット
型の夫々の液分散ノズルから噴出された液放出状態を示
したものである。

【００４３】本発明の湿式オゾン酸化脱臭装置で使用す
るホロコーン型液分散ノズルの構造例を図６に示す。こ
の液分散ノズル４５は、ノズル本体４０とキャップ４１
とからなり、ノズル本体４０の下面にキャップ４１を組
み込む様に構成されている。そしてキャップ４１にはオ
リフィス４２が形成されており、ノズル本体４０に形成
された導入孔４３からオゾン含有水を導入し、オリフィ
ス４２を介して噴出するものである。またノズル本体４
０には円柱状空間４０ａが形成されており、前記導入孔
４３からこの円柱状空間４０ａに連通する導入路は該空
間に対して偏心した状態となっており、こうした構造と
することによって、導入孔４３から導入されるオゾン含
有水は偏流（うず巻き流）となり、オリフィス４２を介
して噴出されるオゾン含有水の液放出状態がホロコーン
状になるものである。即ち、図６に示したホロコーン型
液分散ノズルは、液導入路の位置や半径およびキャップ
の噴出口径やオリフィス径を適切に選定することによっ
て、液放出状態がホロコーン状態になる様にしたもので
ある。

【００４４】従来の水洗塔や薬剤洗浄塔で採用される液
分散ノズルは、溶解度が大きいかまたは中和反応等の反
応速度が大きいかのいずれの条件を満足する気体を想定
して開発されたものであるから、液分散角度を大きくす
ることを目的とするものであった。しかしながら、本発
明の様に溶解度が小さいオゾンガスを溶解させたオゾン
含有水を対象とする場合には、従来の液分散ノズルでは
要求される特性を満足することができない。

【００４５】前記図６に示した液分散ノズルにおいて、
オリフィス４２の半径を６ｍｍとし、導入孔４３の半径
を４ｍｍとしたもの（これを便宜上「Ａ型」呼ぶ）と、
導入孔４３の半径を７ｍｍとしたもの（これを便宜上
「Ｂ型」呼ぶ）の２種類のホロコーン型液分散ノズルを
準備した。そして、これらの液分散ノズルに液分散圧力
を変えて導入した前後におけるオゾン水濃度を測定し、
噴出後のオゾン残存率を計算した。その結果を、液負
荷、液分散角度と共に下記表４に示す。また上記Ａ型の
ホロコーン型液分散ノズルを使用したときにおける、オ
ゾン水濃度や液負荷と液分散圧力とのが関係を図７に、
上記Ｂ型のホロコーン型液分散ノズルを使用したときに
おける、オゾン水濃度や液負荷と液分散圧力との関係を
図８に夫々示す。

【００４６】

【表４】

【００４７】これらの結果から明らかな様に、液分散圧
力が低くなるに従って残留オゾン濃度が大きくなる傾向
を示すが、フラット型の液分散ノズルを使用したときと
比べて（前記表３）残留オゾン率が格段に向上している
ことが分かる。また本発明に係るホロコーン型液分散ノ
ズルでは、いずれも従来のフラット型と比べて残留オゾ
ン率が大きいが、同一の液負荷で比較した場合には、Ｂ
型の方が液分散圧力が低いときに残留オゾン率が大きい
ので、こうした観点からすればＢ型のホロコーン型液分
散ノズルの方が好ましい。尚液分散圧力があまり低くる
と液放出状態が好ましく傾向を示すが、Ｂ型のホロコー
ン型液分散ノズルでは、好ましい液分散圧力は０．０１
〜０．１ｋｇ／ｃｍ² 程度であり、このときに液分散角
度が１４０°程度となり、液分散圧力をこれ以上高くし
ても液分散角度はそれよりも大きくならず、オゾン水中
の残留オゾン濃度は減少する傾向がある。

【００４８】本発明の湿式オゾン脱臭装置の構成を、図
面を用いて説明する。図９は、本発明の湿式オゾン脱臭
装置の一実施例を示す概略説明図であり、その基本的な
構成は前記図２に示した装置構成と類似し、対応する部
分には同一の参照符号を付すことによって重複説明を回
避する。本発明の湿式オゾン脱臭装置は、上述の如く図
２に示した装置構成を基本とし、水放出部１５に設置す
る液分散ノズルとしてホロコーン型液分散ノズルを使用
することを最大の特徴とするものであるが、本発明の湿
式オゾン脱臭装置における水放出部１５付近の具体的な
構成例を図１０に示す。この図１０は、気液向流接触部
１４から水放出部１５を見たときの説明図であり、水放
出部１５の骨組みがパイプによって組み立てられ、下方
の気液向流接触部１４に臨んで複数（この図では３２
個）のホロコーン型液分散ノズルを設置したものであ
る。そして、水放出部１５の一端から導入されたオゾン
含有水が、各液分散ノズル４５から噴出される様に構成
されている。尚図１０において仮想線４６で示した円形
は、湿式オゾン酸化塔１１の内径を想定して示したもの
である。

【００４９】本発明の湿式オゾン脱臭装置においては、
液分散ノズルに向かう水循環経路中のオゾン含有水の一
部を前記貯水部に循環させる構成を採用することも有効
である。次に、こうした構成を採用したときの作用効果
について図面を用いて説明する。この構成は図９に示し
た様に、循環ポンプ２４の出口部からの循環流の一部を
循環経路５０を介して前記貯水部１２に吹き込み（戻
し）、散気管を通して上昇するオゾンバブリングの攪拌
を行ない、循環ポンプの吸引部のオゾン溶解を促進させ
るものである。尚図９の３７は、循環流の一部を貯水部
１２に戻す量を調整する為の流量調整弁である。

【００５０】ところで洗浄水等にオゾンを溶解させる方
法としては、（ａ）水中バブリング溶解方法、（ｂ）エ
ジェクターによる加圧混合溶解方法、等が考えられる。
このうち前者の方法は、オゾンバブリング気泡径を３０
μｍ程度の微細気泡を発生させて気液接触面積を向上さ
せ、水中を上昇する間に水中にオゾンを溶解させる方法
である。この方法における効率向上因子としては、気泡
径と水中上昇時間であり、バブリング気泡径を３０μｍ
程度の微細気泡にすること、および上昇時間を長くする
という観点から水深を深くする必要がある。実用的に
は、排水処理設備において嫌気性濾床槽や接触曝気槽等
の、バクテリアによる浄化効率を向上させる為に気泡
径：３０μｍ、水深：５ｍ程度として広く採用されてい
る。しかしながら、本発明の湿式オゾン脱臭装置の様
に、水深が高々６００ｍｍ程度である様な場合には、オ
ゾンガスを水中でバブリングさせても、ガスの密度は、
水の密度よりも約１０００倍も小さいので、オゾンガス
は塔底部に吹き込まれたら、直ちに上昇すると共に横方
向への拡散もしなく、またオゾン吹き込み高さとほぼ同
じ高さから循環ポンプに吸引されるので循環ポンプ吸引
箇所のオゾン濃度は向上しないという問題がある。一
方、エジェクターや湿式混合器による混合溶解法は、食
品分野でのオゾン水殺菌装置等に採用されているが、一
般に２ｋｇ／ｃｍ² 程度の圧力が必要であり、圧力損失
が大きくなるという問題がある。そこで本発明では、水
循環経路中の前記オゾン含有水の一部を前記貯水部に循
環させる（戻す）構成を採用することによって、上記し
た問題を発生させることなく、循環水中のオゾン濃度を
高めることに成功したのである。

【００５１】こうした構成を採用するに際しては、循環
ポンプ吸引部でオゾンバブリングによる気泡が混入すれ
ば、循環ポンプのキャビテーションの原因にもなるの
で、それを防止する手段として、耐オゾン性材料（例え
ば、ステンレス鋼等）からなる金網や樹脂性ネットを設
置することが好ましい。また図９に示す様に、流量時３
７の出口部にエジェクターや湿式混合器の様な構成を有
する湿式混合器３６を設置し、この混合器にオゾンガス
を導入（導入経路５１）してオゾンガスの溶解を促進す
ることも有効である。尚湿式混合器３６を設置したとき
の条件としては、オゾンガスの導入圧を約０．１５ｋｇ
／ｃｍ² 以上とすることによって、オゾン含有水の圧力
を１．０ｋｇ／ｃｍ² 程度とすることができる。

【００５２】尚本発明の湿式オゾン脱臭装置は、使用す
る液分散ノズルをホロコーン型とすることに特徴を有す
るものであるが、必要により（１）液分散ノズルに向か
う水循環経路中の前記オゾン含有水の一部を前記貯水部
に循環させる構成や、（２）前記液分散ノズルに向かう
水循環経路中の前記オゾン含有水にオゾンガスを混合す
る構成を採用することも有効であるが、こうした装置に
おいて、図２に関連して述べたような様な構成のデミス
タ１６を備えることも有効であることは勿論である。ま
た湿式オゾン脱臭装置における気液向流接触部１４とし
ては、前記図４に示した様な構成を採用することが好ま
しいが、こうした構成に限らず、液体分散ノズルから放
出されたオゾン含有水を案内流下させるガイド部材を備
えたものであれば、他の構成を採用しても良い。

【００５３】以下、本発明を実施例によってその作用効
果を具体的に説明するが、下記実施例は本発明を限定す
る性質のものではなく、前・後記の主旨に徴して設計変
更することはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるも
のである。

【００５４】

【実施例】実施例１前記図２に示した構成の湿式オゾン脱臭装置において、
液分散ノズルとしてホロコーン型のものに代えたときの
脱臭効果を調査した。このとき参考の為に、フラット型
の液分散ノズルを用いたものの脱臭効果についても調査
した。このときの脱臭条件は、下記の通りである。また
導入する臭気ガス（硫化水素）の濃度の選定に当たって
は、その基準となる「日本下水道事業団設計基準・脱臭
装置の項」に基づいて臭気強度を３．５とした。 (a) 臭気ガス量：３．５ｍ³ ／ｍｉｎ (b) 湿式オゾン酸化脱臭塔の仕様塔径：８００ｍｍφ（塔断面積：０．５０３ｍ
² ）充填高さ：０．８ｍ全長：２ｍ (c) 液／ガス比：３０ (d) 給水量：０．３リットル／ｍｉｎ (e) 臭気ガス：硫化水素（Ｈ₂ Ｓ）

【００５５】その結果を下記表５に示すが、フラット型
の液分散ノズルを使用した場合の脱臭効率は５０％であ
ったが、ホロコーン型の液分散ノズルを使用した場合の
脱臭効率は９２．５％となり、ホロコーン型の液分散ノ
ズルを使用した場合の方が脱臭効果が明らかに向上して
いることが分かる。

【００５６】

【表５】

【００５７】実施例２実施例１で用いた各湿式オゾン脱臭装置（ホロコーン型
またはフラット型の液分散ノズルを使用した脱臭装置）
を用い、これらに農業集落排水設備・前処理部の臭気ガ
ス（硫化水素およびメチルメルカプタンを主体とするも
の）を導入して脱臭試験を行った。その結果を下記表６
に示すが、ホロコーン型の液分散ノズルを使用した場合
の方が、フラット型の液分散ノズルを使用した場合と比
べて脱臭効率が明らかに向上していることが分かる。

【００５８】

【表６】

【００５９】実施例３前記図９、１０に示した装置構成の湿式オゾン脱臭装置
（即ち、ホロコーン型液分散ノズルを使用すると共に、
前記液分散ノズルに向かう水循環経路中の前記オゾン含
有水の一部を前記貯水部に循環させる構成の脱臭装置）
を用い、実施例２に示した臭気ガスと同様の臭気ガスを
導入して脱臭試験を行った。このとき前記図２に示した
構成の湿式オゾン脱臭装置（即ち、フラット型の液分散
ノズルを使用すると共に、前記液分散ノズルに向かう水
循環経路中の前記オゾン含有水の一部を前記貯水部に循
環させる構成を採用しない脱臭装置）を用いて同様の試
験を行った。

【００６０】その結果を下記表７に示すが、ホロコーン
型の液分散ノズルを使用すると共に、液分散ノズルに向
かう水循環経路中の前記オゾン含有水の一部を前記貯水
部に循環させる構成を採用した脱臭装置を適用して脱臭
した場合には、脱臭効率が格段と向上していることが分
かる。

【００６１】

【表７】

【００６２】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、水
洗方式にオゾンガスを吹き込んで臭気を除去するような
原理を利用したオゾン脱臭装置における脱臭効率を向上
さることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】農業集落排水処理設備における排水処理機構の
代表的な構成を示す概略説明図である。

【図２】本発明者が先に開発した湿式オゾン脱臭装置の
構成を示す概略説明図である。

【図３】図２に示した装置の水放出部の構造例を示す正
面図である。

【図４】気液向流接触部の一部を示す断面図である。

【図５】各種液分散ノズルによる液放出状態を示す概略
説明図である。

【図６】本発明の湿式オゾン酸化脱臭装置で使用するホ
ロコーン型液分散ノズルの構造例を示す説明図である。

【図７】Ａ型のホロコーン型液分散ノズルを使用したと
きにおける、オゾン水濃度や液負荷と液分散圧力との関
係を示すグラフである。

【図８】Ｂ型のホロコーン型液分散ノズルを使用したと
きにおける、オゾン水濃度や液負荷と液分散圧力との関
係を示すグラフである。

【図９】本発明の湿式オゾン脱臭装置の一実施例を示す
概略説明図である。

【図１０】本発明の湿式オゾン脱臭装置における水放出
部１５付近の具体的な構成例を示す説明図である。

【符号の説明】

１曝気沈砂槽２原水ポンプ槽３汚水計量槽４沈殿分離槽５接触爆気槽６沈殿槽７消毒槽８汚泥濃縮貯留槽９汚泥貯留槽１０脱臭装置１１湿式オゾン酸化塔１２貯水部１３ガス混合部１４気液向流部１５水放出部１６デミスタ１７排気口１８オゾンガス発生機１９臭気ガスの導入口２０送風機２１ガス清浄部２２水２８流量調整弁２９積算流量計３６湿式混合器３７流量計４０ノズル本体４１キャップ４２オリフィス４３導入孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気体を強制的に上昇させる雰囲気を形成
した湿式オゾン酸化塔の上部に排気口を有し、前記湿式
オゾン酸化塔内の底部に水位を保っている貯水部を備
え、該貯水部にオゾンガスを供給して溶解させるオゾン
ガス発生機を併設し、該貯水部より吸い上げたオゾン含
有水を、前記湿式オゾン酸化塔の上部に複数設けられた
液分散ノズルの夫々のノズルから前記雰囲気中に中空コ
ーン状に放出して前記貯水部に戻る様にした水循環経路
を設け、一方前記貯水部より上方には貯水部内を通じて
吹き出されるオゾンガスと前記湿式オゾン酸化塔内に導
入する臭気ガスを混合するガス混合部を設け、このガス
混合部と前記液分散ノズルの間に、前記放出されたオゾ
ン含有水を案内流下させるガイド部材を備えた気液向流
接触部を設けてなることを特徴とする湿式オゾン脱臭装
置。
【請求項２】前記液分散ノズルに向かう水循環経路中
の前記オゾン含有水の一部を前記貯水部に循環させる様
に構成されたものである請求項１に記載の湿式オゾン脱
臭装置。
【請求項３】前記液分散ノズルに向かう水循環経路中
の前記オゾン含有水にオゾンガスを混合する様に構成さ
れたものである請求項１または２に記載の湿式オゾン脱
臭装置。
【請求項４】前記気液向流接触部は、上下にジグザグ
状に連続している多数枚の波板を間隙を開けて列設し、
その間隙を混合ガスの流動路とし、前記液分散ノズルか
ら放出されて流下するオゾン含有水が、一方の波板から
前記間隙を横切って隣接する他方波板を伝って順次流下
する様に形成したものである請求項１〜３のいずれかに
記載の湿式オゾン脱臭装置。
【請求項５】湿式オゾン酸化塔の上部に設けた排気口
に、送風機で湿式オゾン酸化塔内のガスを強制的に吸引
する排気経路を連結すると共に、前記液分散ノズルと排
気口間に、上下にジグザグ状に連続している多数枚の波
板を間隙を開けて列設したデミスタを備えてなる請求項
１〜４のいずれかに記載の湿式オゾン脱臭装置。