JPH11267673A - オゾンを利用した有機物等の分解装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オゾン利用率が高く、小型化され、有機物等
の分解のエネルギーコストを抑えた分解装置を提供する
こと。 【解決手段】 分解装置１０は溶解槽２０と反応槽３０
とが分設されてなる。溶解槽２０には、被処理水と気相
オゾンとが混合された気液混合物が投入される。溶解槽
２０内で気相オゾンを被処理水に吸収させた後、オゾン
溶解被処理水は反応槽３０に移送される。反応槽３０で
は、オゾン溶解被処理水が一定時間滞留させられる。溶
解槽２０と反応槽３０とが分設されているので、溶解槽
２０では気相オゾンを高濃度で吸収される。反応槽３０
では、溶解オゾンのゆっくりと有機物等の反応させられ
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、オゾンを利用して
被処理水中に含まれる有機物や有機溶剤（以下、「有機
物等」という。）を分解する装置に関する。本発明の装
置は、有機物等の分解処理に加えて、被処理水の滅菌、
脱臭及び漂白にも好適である。

【０００２】

【従来の技術】原水中に含まれる有機物等の分解にオゾ
ンが有効であることは広く知られている。そして、原水
中のオゾン濃度を上げること、及び、溶解オゾンと有機
物等との反応時間を長くすることにより、有機物等の分
解能力が高められることも広く知られている。従来の装
置として、撹拌槽内でオゾンを爆気させ、微細な気泡状
のオゾンを液体に撹拌吸収させ、被処理水中に含まれる
有機物等を分解させる装置がある。この装置では、高濃
度で被処理水に吸収させられた溶解オゾンが有機物等の
分解に利用される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記装置は、あつ程度
高濃度のオゾンを得ることはできるが、吸収操作に加え
て撹拌槽内で溶解オゾンと有機物等の分解を行うため、
比較的反応時間が短く、高濃度でオゾンを吸収させて
も、そのオゾンは有機物等と反応せずに大部分が利用さ
れずに排出される欠点がある。この種の装置では、オゾ
ンの生成にかなりのエネルギーコストを要するのが一般
的であるが、そのオゾンが有効利用されないためにかな
りのエネルギーロスを生じる。そして、オゾンは無害で
はなく、有効利用されないオゾンを大気中に放散するに
は分解の必要があり、そのエネルギーロスは甚大であ
る。

【０００４】もっとも、反応時間を確保してオゾンと有
機物等の反応率を上げる技術もあるが、長時間オゾンを
撹拌槽内に滞留させなければならない。そのため、有機
物等とオゾンを反応させるための槽、すなわち、上記従
来技術では撹拌槽を巨大化させなければならず、解決手
段として実用的でない。

【０００５】従来の装置では、吸収操作の理論段が１段
であるので、オゾンを微細な気泡状にして原水への吸収
操作を行っても溶解度には限界があり、６〜７ｐｐｍそ
の限界であった。

【０００６】本発明の目的は、オゾン利用率の高い分解
装置を提供することである。本発明の他の目的は、高濃
度で溶解オゾンを生成させ、この溶解オゾンを利用して
有機物等を分解することにより、分解装置を小型化する
ことにある。本発明のさらに他の目的は、有機物等の分
解のエネルギーコストを抑えた分解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】本発明は、被処理水と気
相オゾンとが供給されて前記気相オゾンが底部で微細化
されるオゾン溶解槽と、前記オゾン溶解槽の頭部におい
てオゾン溶解槽からのオゾン溶解被処理水が移送され該
オゾン溶解被処理水を一定時間滞留させる反応槽とを有
する、有機物等の分解装置により前記課題を解決した。

【０００８】

【作用】オゾン溶解槽では、底部において微細化された
気相オゾンが被処理水と混合され、微細化された気相オ
ゾンが溶解槽内を上昇するに従って被処理水に吸収され
る。被処理水中の有機物等の一部は底部から頭部まで微
細化された気相オゾン及び溶解したオゾンと反応する。
気相オゾンを微細化するには、被処理水と気相オゾンの
気液混合相を溶解槽の底部で爆気する手段、被処理水が
供給された溶解槽の底部で気相オゾンを爆気する手段、
又は、被処理水が供給された溶解槽の底部で気相オゾン
を散気管によって細かな気泡に分散させる手段がある。

【０００９】オゾン溶解被処理水は頭部において反応槽
に移送される。もっとも、オゾンの一部は気相のまま頭
部において反応槽に移送される。反応槽では、オゾン溶
解被処理水が一定時間滞留する間、有機物等とオゾンと
が反応する。溶解槽からオゾン溶解被処理水を反応槽に
移送する場合、そのオゾン溶解被処理水を反応槽の底部
に移送し、反応槽の液頭で処理水を排出することが好ま
しい。こうすることにより、気相オゾンがオゾン溶解被
処理水に含まれていても、オゾンの再吸収が行われると
ともに、有機物等と溶解オゾンの反応時間を確保するこ
とができるため、高効率で有機物等を分解することがで
きる。

【００１０】また、前記溶解槽を所定圧力に維持すると
ともに前記反応槽を前記所定圧力より低い圧力に維持
し、反応槽の上部をオゾンアキュームレータに接続し、
該オゾンアキュームレータからオゾン溶解槽にオゾンを
再供給することが好ましい。溶解槽は気相オゾンを溶解
させるために、気相オゾンの分圧を高めることが好まし
い。一方、反応槽では、未反応のオゾンを回収するため
に、溶解槽の所定圧力より低い圧力に設定されている。
気相のまま液面から放出されたオゾン及び気相に戻った
オゾンを回収し、このオゾンをオゾンアキュームレータ
に貯留する。そして、オゾンアキュームレータのオゾン
を再度溶解槽に再供給することにより、未反応オゾンを
再利用して溶解槽において高濃度のオゾン溶解被処理水
を生成することができる。また、こうすることにより、
排出されるオゾンの量を減らすことができる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は、本発明による分解装置の第１実施例を示
している。本発明の分解装置１０は、溶解槽２０と反応
槽３０とが分設されてなる。溶解槽２０には、被処理水
と気相オゾンとが混合された気液混合物が投入される。
そして、溶解槽２０内で気相オゾンを被処理水に吸収さ
せた後、オゾン溶解被処理水は反応槽３０に移送され
る。反応槽３０では、オゾン溶解被処理水が一定時間滞
留させられる。そして、反応槽３０から処理水が排出さ
れる。以下、詳細に分解装置について説明する。

【００１２】被処理水タンク１１には、有機物等が含ま
れる原水が貯留されている。オゾナイザー１２は、酸素
又は空気からオゾンを発生させる装置である。被処理水
はタンク１１からエジェクタ１３を通じて溶解槽２０に
送られる。エジェクタ１３は気相オゾンを被処理水に吸
引混在させる装置である。エジェクタ１３を使用するこ
とにより、オゾナイザー１２出口の圧力が低くてもコン
プレッサ等の圧力付与手段を利用することなく、気相オ
ゾンを被処理水中に吸引混合させることが可能となる。
被処理水は、エジェクタ１３の下流側導管において、オ
ゾン混合被処理水となり、エジェクタ１３の上流側に設
けられたポンプ１４により溶解槽２０に所定圧力で移送
される。また、エジェクタ１３の上流側において、過酸
化水素水が適宜投入される。過酸化水素水は、酸化助勢
剤である。さらに、エジェクタ１３の上流側において、
苛性ソーダが投入される。有機物等の分解は酸性サイド
では効率が良くないので、苛性ソーダは、被処理水のｐ
Ｈ７（中性）以上にして目的で投入される。

【００１３】溶解槽２０には、気相オゾンを微細化する
手段が設けられている。本実施例では、モータ駆動され
る撹拌翼２２が溶解槽２０の底部近傍に設けられてい
る。また、撹拌翼２２及び回転軸を囲繞する円筒部材が
設けられている。気液混合物としてのオゾン混合被処理
水は、円筒部材中の撹拌翼近傍に投入される。撹拌翼２
２は気相オゾンを微細化した気泡に爆気する。溶解槽内
は所定の圧力（正圧）に保たれており、微細化した気相
オゾンは溶解槽２０内で対流上昇する間に被処理水中に
吸収される。なお、溶解槽２０内で吸収されなかった気
相オゾンは上部に溜まる。なお、本実施例では、気相オ
ゾンを溶解槽２０内で微細化する手段として撹拌翼２２
を利用したが、被処理水を溶解槽２０に投入するととも
に、気相オゾンを被処理水とは独立して散気管により溶
解槽２０底の部に吹き出させてもよい。

【００１４】溶解槽２０において気相オゾンを吸収した
被処理水は、オゾン溶解被処理水として反応槽３０に移
送される。オゾン溶解被処理水移送管２４は、溶解槽２
０の上部と反応槽３０の底部との間を連結する。こうす
ることで、オゾン溶解被処理水は、溶解槽２０の上部で
反応槽３０に移送される。

【００１５】反応槽３０は仕切壁３２で２分されてい
る。底部から流入したオゾン溶解被処理水は、一方のチ
ャンバー３４をゆっくりと上昇し、液頭において他方の
チャンバー３６に溢流する。未溶解のオゾン及び大気圧
下で気相化したオゾンは、反応槽３０上部に溜まる。そ
して、他方のチャンバー３６の底部から反応槽３０外部
に排出される。本実施例では、溶解槽２０を大気圧下で
操作しているため、反応槽３０内の圧力も大気圧となる
が、溶解槽２０を所定の正圧（ゲージ圧）で操作する場
合、反応槽３０内の圧力を溶解槽２０の所定圧力より低
く設定することが望ましい。反応槽３０に移送されたオ
ゾン溶解被処理水は、一方のチャンバー３４及び他方の
チャンバー３６を移動する間、反応槽３０内に滞留す
る。こうすることで、反応槽３０内では、有機物等とオ
ゾンとの反応時間を確保することができる。もっとも、
反応槽３０内を多数のチャンバーに区切って、オゾン溶
解被処理水が長時間滞留させることもできる。

【００１６】溶解槽２０及び反応槽３０において、未溶
解のオゾン及び気相化したオゾンは排オゾン分解機４０
に送られ、無害処理された上で大気中に放散される。

【００１７】図２は本発明による分解装置の第２実施例
を示している。本実施の分解装置１０’は、溶解槽２
０’と反応槽３０’を有し、さらに、オゾン再利用手段
を備えたものである。溶解槽２０’には、被処理水と気
相オゾンとが混合された気液混合物が投入される。溶解
槽２０’内で気相オゾンを被処理水に吸収させた後、オ
ゾン溶解被処理水は反応槽３０’に移送される。反応槽
３０’では、オゾン溶解被処理水は一定時間滞留させら
れる。そして、反応槽３０’から処理水が排出され、処
理水は処理水槽５０に貯留される。以下、詳細に分解装
置について説明する。

【００１８】被処理水タンク１１’、オゾナイザー１
２’、エジェクタ１３’、ポンプ１４’の構成、過酸化
水素水及び苛性ソーダを投入することは第１実施例と実
質的に同じである。溶解槽２０’には、気相オゾンを微
細化する手段が設けられている。本実施例では、散気管
２６が利用される。溶解槽２０’の底部に設けられた散
気管２６は、オゾン混合被処理水を溶解槽２０’内に排
出し、気相オゾンを微細化させる。溶解槽２０’内は背
圧弁２８により所定の圧力（正圧）に保たれている。微
細化した気相オゾンは溶解槽２０’内で対流上昇する間
に被処理水中に吸収される。なお、本実施例では、気相
オゾンを溶解槽２０内で微細化する手段として散気管２
６を利用したが、第１実施例に示した撹拌翼を利用し
て、気相オゾンを爆気させてもよい。

【００１９】溶解槽２０’において気相オゾンを吸収し
た被処理水は、オゾン溶解被処理水として溶解槽２０’
の上部の背圧弁２８を介して反応槽３０’に移送され
る。オゾン溶解被処理水移送管２４’は、背圧弁２８と
反応槽３０’の底部との間を連結する。こうすること
で、オゾン溶解被処理水は、溶解槽２０’の頭部で背圧
によって反応槽３０’に移送される。

【００２０】反応槽３０’は仕切壁３２’で２分されて
いる。また、複数の仕切壁を設け、反応槽３０’を多数
のチャンバーに区分してもよい。底部から流入したオゾ
ン溶解被処理水は、一方のチャンバー３４’をゆっくり
と上昇し、液頭において他方のチャンバー３６’に溢流
する。未溶解のオゾン及び減圧下で気相化したオゾン
は、反応槽３０’の上部に溜まる。そして、他方のチャ
ンバー３６’の底部から反応槽３０’の外部に排出され
る。反応槽３０’内の圧力は、溶解槽２０’の所定圧力
より低く設定されている。例えば、反応槽３０’は大気
圧に設定されている。反応槽３０’に移送されたオゾン
溶解被処理水は、一方のチャンバー３４’及び他方のチ
ャンバー３６’を移動する間、反応槽３０’内を滞留す
る。こうすることで、反応槽３０’内では、有機物等と
オゾンとの反応時間を確保することができる。

【００２１】反応槽３０’において、未溶解のオゾン及
び気相化したオゾンは一部回収される。反応槽３０’内
の気相オゾンはコンプレッサー４２を通じてオゾンアキ
ュームレータ４４に所定圧力で貯留される。そして、圧
縮貯留されたオゾンは、オゾンアキュームレータ出口の
レギュレータ４６により溶解槽２０’の運転圧力に応じ
た圧力で、再度溶解槽内に散気管４８を介して供給され
る。こうすることにより、溶解槽２０’内において高濃
度のオゾン溶解被処理水を生成することができる。しか
も、溶解槽２０’内のオゾン濃度を、コンプレッサー４
２の調整、オゾナイザー１２’の負荷、溶解槽２０’の
圧力調整によって細かくコントロールすることができ
る。

【００２２】そして、反応槽３０’から処理水が処理水
槽５０に移送される。処理水槽５０で発生した排オゾン
等は、分解機４０’を介して大気中に放散され、処理水
はポンプを介して排出される。もっとも、反応槽３０’
に多数の仕切壁を設けることによって、反応槽３０’に
処理水槽５０とを一体化することができる。この場合、
独立した処理水槽は不要である。

【００２３】

【発明の効果】請求項１の発明では、気相オゾンを被処
理水に吸収させる溶解槽と、溶解したオゾンを有機物等
と反応させる反応槽を分離して設けたので、溶解槽にお
いては溶解オゾンの濃度を高めることだけを追求でき、
反応槽では高濃度の溶解オゾンを利用して有機物等を分
解することができ、しかも、有機物等の分解に必要な反
応時間は反応槽において確保すればよく、高濃度の溶解
オゾンの生成と有機物等の分解とを別々の槽で行うこと
により、装置を小型化させることができる。

【００２４】請求項２の発明では、有機物等の分解に利
用されなかったオゾンを回収することにより、そのオゾ
ンを溶解槽に戻すことにより、排オゾンを再利用するこ
とができることに加えて、溶解槽における溶解オゾンの
濃度を高めて高濃度のオゾン溶解被処理水を得ることが
できる。また、排オゾンをオゾンアキュームレータに一
旦回収することにより、溶解槽におけるオゾンの溶解度
を調節して一定且つ高濃度でオゾンを溶解させることが
できる。従って、溶解槽におけるオゾンの溶解度を高濃
度にコントロールして反応槽での有機物等の分解を補助
することができる。また、有害な排オゾンの量を減少さ
せることができ、排オゾンの分解に必要な装置を省力化
してエネルギーロスを低減することができるという効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による分解装置の第１実施例のフロー
チャートである。

【図２】 本発明による分解装置の第２実施例のフロー
チャートである。

【符号の説明】

１０，１０’ 分解装置 １１，１１’ 被処理水タンク １２，１２’ オゾナイザー １３，１３’ エジェクタ １４，１４’ ポンプ ２０，２０’ 溶解槽 ２２ 撹拌翼 ２４，２４’ オゾン溶解被処理水移送管 ２６ 散気管 ２８ 背圧弁 ３０，３０’ 反応槽 ３２，３２’ 仕切壁 ３４，３４’ 第１チャンバー ３６，３６’ 第２チャンバー ４０，４０’ 排オゾン分解機 ４２ コンプレッサー ４４ オゾンアキュームレータ ４６ レギュレータ ４８ 散気管 ５０ 処理水槽

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理水と気相オゾンとが供給されて前
   記気相オゾンが底部で微細化されるオゾン溶解槽と、前
   記オゾン溶解槽の頭部においてオゾン溶解槽からのオゾ
   ン溶解被処理水が移送され該オゾン溶解被処理水を一定
   時間滞留させる反応槽とを有する、有機物等の分解装
   置。
2. 【請求項２】 前記溶解槽を所定圧力に維持するととも
   に前記反応槽を前記所定圧力より低い圧力に維持し、前
   記反応槽の上部をオゾンアキュームレータに接続し、該
   オゾンアキュームレータから前記オゾン溶解槽にオゾン
   を再供給した、請求項１の有機物等の分解装置。