JPH1133567A

JPH1133567A - オゾン分解方法とその装置

Info

Publication number: JPH1133567A
Application number: JP19954697A
Authority: JP
Inventors: Rie Kagami; 理恵加賀美; Hiroshi Noguchi; 寛野口; Shigeo Sato; 茂雄佐藤
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-07-25
Filing date: 1997-07-25
Publication date: 1999-02-09

Abstract

(57)【要約】【課題】オゾン接触槽での反応でオゾンを完全に消費
することによって水中及び気相中の残留オゾンをなく
し、経済性及び維持管理の面からも有利なオゾン分解方
法とその装置を提供することを目的とする。【解決手段】オゾン接触槽１内にランプ保護管５を介
在して紫外線ランプ６を挿入配置し、オゾン接触槽１内
にオゾン用の散気管４ａ，４ｂを配置して、被処理水に
オゾンガスを放散するのと同時に紫外線ランプ６から発
する光を照射することにより、光分解反応でオゾン放散
により生じた溶存オゾンを分解してＯＨラジカルを生成
し、このＯＨラジカルにより被処理水中の有機物の酸化
除去を行うとともにオゾンを完全分解して残留オゾンが
生じないようにしたオゾン分解方法とその装置を基本構
成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は上下水道の処理分野
で利用されているオゾンの分解方法とその装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】オゾンは強力な酸化力を有しており、水
中の着色成分とか臭気成分の分解及び従来の前塩素処理
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）前駆物質を分解する作用がある
ため、浄水の操作工程中にオゾン処理、又はオゾン処理
と活性炭処理との複合処理を行うなど水処理分野で広く
利用されており、近時は上水のみならず下水処理にも採
用されている。しかしながら処理工程中に投入されるオ
ゾンを１００％の効率で使用することは困難であり、オ
ゾン処理が終了した後の水中とか排ガス中にはオゾンが
残留する。

【０００３】水中に残留するオゾンは施設を腐食させる
作用があり、排ガス中に残留するオゾンは人体とか動植
物に対して毒性を示すため、これらの残留オゾンを含む
水とか排ガスを水処理施設の外部に放流又は排出する際
には、オゾンを分解処理する等の手段を採ることが必要
である。

【０００４】従来から水環境における残留オゾンの水生
生物に与える影響を考慮して、水中の残留オゾンの許容
濃度は少なくとも０.０５（ｐｐｍ）以下に保つ必要が
あると言われている。又、排ガス中のオゾンについては
法的な規制値はないが、オゾンが光化学スモッグの一成
分とされており、大気汚染防止及び生活環境保全の観点
から残留オゾンの許容濃度は０.１（ｐｐｍ）以下まで
分解処理してから放出する必要がある。

【０００５】上記に関して、日本産業衛生協会のオゾン
許容濃度に関する委員会勧告（１９７２年）と厚生省の
オゾン設計指針（１９７２年）において、残留オゾンの
許容濃度は０.１（ｐｐｍ）以下としている。

【０００６】現在の水処理施設で採用されている残留オ
ゾンの分解方法として、表１に示す各種の手段が挙げら
れる（参考文献：出口富雄「オゾンを中心とした高度浄
水処理技術」及び「オゾン分解技術」三秀書房，１９９
０年を参照）。

【０００７】

【表１】

【０００８】一方、オゾンの酸化力を高める手段として
促進酸化処理法が検討されている。この促進酸化処理法
とは、オゾンの分解速度を促進してヒドロキシラジカル
（以下ＯＨラジカルと略称）の生成速度を増加させ、こ
のＯＨラジカルの持つ強力な酸化力を利用する手段であ
る。

【０００９】オゾンは活性酸素種との反応により分解さ
れてＯＨラジカルを生じる。もしくはオゾンが直接二酸
化チタン表面上で分解してＯＨラジカルが生成する可能
性も考えられる。いずれにしても生じたＯＨラジカルが
有機物等の分解反応の担い手となる。

【００１０】水中におけるオゾン反応は、オゾン直接反
応とＯＨラジカルによる反応とに区分され、このＯＨラ
ジカル反応の酸化力はオゾン直接反応の酸化力よりも強
く、オゾン直接反応では困難な有機物を水と炭酸ガスに
完全分解することが可能である。

【００１１】促進酸化処理法としては、オゾンと紫外線
照射の併用処理、オゾンと過酸化水素水の併用処理等の
外、光触媒を用いた促進酸化処理法としてオゾンと二酸
化チタンと紫外線照射の併用処理がある。オゾンと二酸
化チタン，紫外線の併用処理での反応は、二酸化チタ
ンの紫外線吸収によって起こる光触媒反応、オゾンに
よる紫外線吸収反応の複合反応となる。二酸化チタンの
光触媒としての機能は、半導体における光励起反応の原
理による。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
オゾン接触槽における水中及び気相中の残留オゾン分解
工程は、オゾンを完全に反応で消費できていないために
オゾンを製造する工程と反応工程の外に付け加えられる
工程であり、換言すればオゾンを完全に反応で消費でき
れば必要のない工程である。このようなオゾン分解工程
を実施するためには、設置用地の確保とか運転制御、経
済性、維持管理等の各種対策が要求されることになる。

【００１３】例えば水中の残留オゾンを分解させるに
は、貯留槽とか空気曝気槽等の容積の大きな付帯設備が
必要であり、限られた敷地内に大きな貯留槽などを設置
することは困難な場合が多々ある。更に気相中にオゾン
を脱気させるためにはブロワ等の動力源が必要であるた
め、これらの設備費用とか維持管理面での負担が大きく
なるという問題点が生じる。

【００１４】特に気相中オゾンを分解する装置は、水処
理施設の規模によってはかなり大掛かりな設備が必要と
なり、オゾン発生装置と同レベルの費用を要する場合も
ある。又、メンテナンスにも手間がかかる方法でもある
ため、水処理施設にオゾン処理を導入する上での運営上
の負担が増大してしまうという課題がある。

【００１５】前記表１に示した方法の中で、活性炭によ
る気相中残留オゾンの分解方法はランニングコストが比
較的安価でメカニズムも簡便なため多用されているが、
オゾンの分解量に較べて活性炭の必要量が大きいため、
処理施設の設置容積がかなり大きくなり、しかも活性炭
の寿命が短いため該活性炭を定期的に交換するための煩
瑣な作業が不可欠であるという難点がある。

【００１６】又、触媒分解とか熱分解による方法は大き
な設置容積は必要としないが、高価な触媒とか加熱状態
を制御する装置等の設備が必要となるためにイニシャル
コストが大きくなり、且つ維持管理上の負担も増大する
難点がある。更に還元剤を用いた薬品分解方法は、薬品
代等のランニングコストと該薬品の維持管理及び廃棄に
も留意しなければならず、多く採用されていないのが現
状である。

【００１７】そこで本発明は上記に鑑みてなされたもの
であり、反応でオゾンを完全に消費することによって水
中及び気相中の残留オゾンをなくし、しかも実施に際し
て格別大きな設置用地とか複雑な運転制御手段を用いる
ことなく、経済性及び維持管理の面からも有利で、水処
理施設にオゾン処理を導入する上での運営上の負担を軽
減することができるオゾン分解方法とその装置を提供す
ることを目的とするものである。

【００１８】

【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、請求項１，８に記載したように、オゾン
接触槽内にランプ保護管を介在して紫外線ランプを挿入
配置し、該オゾン接触槽内にオゾン用の散気管を配置し
て、オゾン接触槽内に投入された被処理水にオゾンガス
を放散するとともに紫外線ランプから発する光を照射す
ることにより、光分解反応でオゾン放散により生じた溶
存オゾンを分解してＯＨラジカルを生成し、このＯＨラ
ジカルにより被処理水中の有機物の酸化除去を行うとと
もにオゾンを完全分解して残留オゾンが生じないように
したオゾン分解方法とその装置を基本とする。

【００１９】更に請求項２，９に記載したように、オゾ
ン接触槽内に二酸化チタン薄膜を塗布したランプ保護管
を介在して波長域３００〜４２０ｎｍの光源を挿入配置
し、該オゾン接触槽内にオゾン用の散気管を配置して、
オゾン接触槽内に投入された被処理水にオゾンガスを放
散するとともに光源から発する光を照射することによ
り、二酸化チタンによる光触媒反応により活性酸素種を
生成し、この活性酸素種と溶存オゾンの反応によりＯＨ
ラジカルを生成して、このＯＨラジカルにより被処理水
中の有機物の酸化除去を行うとともにオゾンを完全分解
して残留オゾンが生じないようにしたオゾン分解方法と
その装置を提供する。

【００２０】請求項３，１０では上記光源としてブラッ
クライトを用いている。

【００２１】請求項４によりオゾン接触槽に過酸化水素
溶液貯留槽を付設して該オゾン接触槽に過酸化水素を被
処理水中に注入するための過酸化水素溶液添加口を設
け、該オゾン接触槽内にオゾン用の散気管を配置して、
オゾン接触槽内に投入された被処理水にオゾンガスを放
散するとともに過酸化水素溶液添加口から過酸化水素を
添加することにより、溶存オゾンを分解してＯＨラジカ
ルを生成し、このＯＨラジカルによる被処理水との促進
酸化処理により被処理水中の有機物の酸化除去を行うと
ともにオゾンを完全分解して残留オゾンが生じないよう
にしたオゾン分解方法とその装置構成にしてある。

【００２２】以下、オゾン接触槽内に紫外線ランプを挿
入配置するとともに、該オゾン接触槽内の気相空間部に
気相中オゾン分解用紫外線ランプを配置した組み合わせ
方法及び装置と、二酸化チタン薄膜を塗布したランプ保
護管と気相中オゾン分解用紫外線ランプの組み合わせ及
び装置、過酸化水素溶液添加口と気相中オゾン分解用紫
外線ランプの組み合わせにかかる方法と装置を提供す
る。

【００２３】かかるオゾン分解方法とその装置、特に請
求項１記載の方法によれば、オゾン接触槽内に被処理水
を流入した後、散気管からオゾンガスを水中に放散する
とともにＵＶランプを点灯することにより、オゾンガス
中のオゾンが被処理水中に溶解して溶存オゾンが生成
し、且つＵＶランプから発せられる波長２５４ｎｍの光
が溶存オゾンと光分解反応を起こし、溶存オゾンが分解
して酸化力の強いＯＨラジカルを生成する。このＯＨラ
ジカルと被処理水との促進酸化処理により、脱臭，脱
色，有機物の酸化除去及び殺菌，殺藻及び異臭味の除去
が行われるとともに、上記の反応でオゾンを完全に消費
することによって水中及び気相中に残留オゾンが生じな
いという作用が得られる。以下紫外線ランプと気相中オ
ゾン分解用紫外線ランプの組み合わせと、二酸化チタン
薄膜を塗布したランプ保護管と気相中オゾン分解用紫外
線ランプの組み合わせ及び過酸化水素溶液添加口と気相
中オゾン分解用紫外線ランプの組み合わせによっても同
様なオゾン完全消費の作用が得られる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に本発明にかかるオゾン分解
方法とその装置の各種実施の形態例を説明する。本実施
の形態例は水処理にオゾン促進酸化処理を導入してオゾ
ンの分解性を高めたことが特徴となっている。オゾン促
進酸化処理とは、通常オゾンの酸化力を高めるために採
用される手段であって、オゾンの分解速度を促進してＯ
Ｈラジカルを生成し、このＯＨラジカルの持つ強力な酸
化力を利用する。

【００２５】水中におけるオゾン反応は、オゾン直接反
応とＯＨラジカルによる反応とに区分され、このＯＨラ
ジカル反応の酸化力はオゾン直接反応の酸化力よりも強
く、オゾン直接反応では困難な有機物を水と炭酸ガスに
完全分解することが可能である。

【００２６】このように促進酸化処理により反応の段階
でオゾンを消費，分解させ、後段で別途にオゾン分解工
程を実施する必要がない方法と装置を得ることが本実施
形態例の主眼となっている。

【００２７】促進酸化処理法としては、オゾンと紫外線
照射の併用処理、オゾンと過酸化水素水の併用処理等の
外、光触媒を用いた促進酸化処理法としてオゾンと二酸
化チタンと紫外線照射の併用処理がある。オゾンと二酸
化チタン，紫外線の併用処理での反応は、二酸化チタ
ンの紫外線吸収によって起こる光触媒反応、オゾンに
よる紫外線吸収反応の複合反応となる。二酸化チタンの
光触媒としての機能は、半導体における光励起反応の原
理による。

【００２８】紫外線の波長域がオゾンの吸収帯から外れ
る場合は、光触媒反応と紫外線吸収反応によって生
成する活性酸素種とオゾンとの反応の相互作用が現れ
る。

【００２９】図１は本発明の第１実施形態例を示す概要
図であり、図中の１はオゾン接触槽、２はオゾン発生装
置であって、オゾン接触槽１は第１槽１ａ，第２槽１
ｂ，第３槽１ｃに区分されていて、各槽内には流入水の
短絡を防止するために上壁部から隔壁３，３が垂下され
て被処理水に上下流が生じるように構成されている。

【００３０】第１槽１ａと第２槽１ｂの底壁近傍にはオ
ゾンガス用の散気管４ａ，４ｂが配置されている。

【００３１】上記第１槽１ａ，第２槽１ｂ，第３槽１ｃ
内には、上方から石英ガラス等を用いたランプ保護管５
を介在して、光源として主波長２５４ｎｍの低圧水銀ラ
ンプを用いた紫外線ランプ６（以下ＵＶランプ６と略
称）が挿入配置されている。

【００３２】８はランプ電源、９は被処理水の流入口、
１０は同流出口、１１は排オゾンガス流出口，１２はコ
ントローラである。この排オゾンガス流出口１１は図外
の排オゾン処理装置に連接されている。

【００３３】第３槽１ｃ内の底壁近傍及び被処理水の流
出口１０近傍には溶存オゾンセンサ１３，１３が配置さ
れていて、この溶存オゾンセンサ１３，１３の検知した
溶存オゾン濃度信号がコントローラ１２に入力されてい
る。そして該コントローラ１２の制御出力によってオゾ
ン発生装置２の駆動制御が行われるように構成されてい
る。

【００３４】第１実施形態例では、第１槽１ａと第２槽
１ｂはオゾン注入槽としての機能を有し、第３槽１ｃは
滞留分解槽としての機能を有している。尚、被処理水の
水質とか設置面積の制約条件内で全槽数を増減する場合
も考えられる。

【００３５】かかる第１実施形態例の作用は以下の通り
である。先ず流入口９から被処理水を流入し、オゾン発
生装置２を起動してオゾン接触槽１の第１槽１ａと第２
槽１ｂの底壁近傍に配置された散気管４ａ，４ｂからオ
ゾンガスを水中に放散する。同時にランプ電源８のスイ
ッチをオンにしてＵＶランプ６を点灯する。但しオゾン
ガスの放散とＵＶランプ６の点灯とは必ずしも同時でな
くとも良い。

【００３６】すると第１槽１ａと第２槽１ｂ内に放散さ
れたオゾンガス中のオゾンが被処理水中に溶解して溶存
オゾンが生成し、且つＵＶランプ６から発せられる波長
２５４ｎｍの光はオゾンのHaertly帯と呼ばれる吸収帯
と重なるため、溶存オゾンと光分解反応を起こし、溶存
オゾンが分解して酸化力の強いＯＨラジカルを生成す
る。生成したＯＨラジカルと被処理水との促進酸化処理
により、脱臭，脱色，有機物の酸化除去及び殺菌，殺藻
及び異臭味の除去が行われる。

【００３７】尚、第３槽１ｃ内に挿入配置されたＵＶラ
ンプ６は、第２槽１ｂまでに分解しきれなかった溶存オ
ゾンを分解するためと、殺菌作用を高めるために補助的
に設けてある。

【００３８】このような動作時に、第３槽１ｃ内の底壁
近傍及び被処理水の流出口１０近傍に配置した溶存オゾ
ンセンサ１３，１３によって被処理水の溶存オゾン濃度
を測定し、この溶存オゾン濃度が０.０５ｐｐｍ以下に
なるようにコントローラ１２からオゾン発生装置２の駆
動制御を行う。特に第３槽１ｃ内の底壁近傍に配置した
溶存オゾンセンサ１３は、ＯＨラジカルによる被処理水
の促進酸化処理が十分に行われているか否かを監視する
機能を有している。

【００３９】前記ＯＨラジカルは、被処理水中のオゾン
ガスでは分解することができない有害物質も分解し、し
かも反応性がきわめて高いため、その寿命はオゾンに較
べて非常に短く、従ってＯＨラジカルが水中に残留する
ことはほとんどない。

【００４０】尚、気中に残留したオゾンはＵＶランプ６
でも分解されるが、分解しきれなかったオゾンガス及び
反応に使われなかったオゾンガスは反応槽１の上部の排
オゾンガス流出口１１に引き抜かれ、排オゾン処理装置
により０.１ｐｐｍ以下まで分解されて大気中へ放出す
る。

【００４１】ここで排オゾンガス流出口１１と図外の排
オゾン処理装置は補助的に設けたものであり、この排オ
ゾンガス流出口１１は設けなくとも良い。

【００４２】このように第１実施形態例によれば、ＵＶ
ランプ６により溶存オゾンを分解しながら促進酸化処理
を行うことにより、オゾンの単独処理よりも短時間で高
度浄水処理が行われ、水中に残留したオゾンを除去する
ための貯留槽とか空気曝気装置等の付帯設備は不要であ
り、オゾンが残留しない処理水を放流することができ
る。

【００４３】次に本発明の第２実施形態例を説明する。
第２実施形態例の基本的構成は図１とほぼ同一であるた
め図示は省略したが、この第２実施形態例では、図１の
オゾン接触槽１の第１槽１ａ，第２槽１ｂ，第３槽１ｃ
内の上方から前記石英ガラス等を用いたランプ保護管５
に代えて、二酸化チタン薄膜を塗布したランプ保護管を
挿入し、このランプ保護管を介在して光源として前記Ｕ
Ｖランプ６に代えて、主波長３５２ｎｍ、波長域３００
〜４２０ｎｍのブラックライトを挿入配置する。その他
の構成は第１実施例と一致している。

【００４４】かかる第２実施形態例によれば、流入口９
から被処理水を流入し、オゾン発生装置２を起動してオ
ゾン接触槽１の第１槽１ａと第２槽１ｂの底壁近傍に配
置された散気管４ａ，４ｂからオゾンガスを水中に放散
するのと同時にランプ電源８のスイッチをオンにしてブ
ラックライトを点灯する。但しオゾンガスの放散とブラ
ックライトの点灯とは必ずしも同時でなくとも良い。

【００４５】すると第１槽１ａと第２槽１ｂ内に放散さ
れたオゾンが被処理水中に存在する反応物質により消費
され、溶存オゾンが生成する。そしてブラックライトか
ら発せられる波長３００ｎｍ〜４２０ｎｍの光がランプ
保護管５に塗布された二酸化チタン薄膜に吸収されて光
触媒反応を起こし、二酸化チタン表面の近傍部位まで拡
散してきた溶存オゾンと光触媒反応で生じた活性酸素種
が相互作用してオゾンが分解され、ＯＨラジカルを生成
する。生成したＯＨラジカルが被処理水との促進酸化処
理により反応が進行し、ＯＨラジカルはその酸化力によ
って水中に存在する有害物質を完全分解する。

【００４６】第３槽１ｃ内に挿入配置されたランプ保護
管とブラックライトは、第２槽１ｂまでに分解しきれな
かった溶存オゾンを分解するためと、殺菌作用を高める
ために補助的に設けてある。この第３槽１ｃ内の底壁近
傍及び被処理水の流出口１０近傍に配置した溶存オゾン
センサ１３，１３によって溶存オゾン濃度を測定し、こ
の溶存オゾン濃度が０.０５ｐｐｍ以下になるようにコ
ントローラ１２からオゾン発生装置２の駆動制御を行う
ことは第１実施形態例と同様である。

【００４７】このように第２実施形態例によれば、ＵＶ
ランプ６に代えてブラックライトを採用し、該ブラック
ライトと二酸化チタン薄膜による光触媒反応により溶存
オゾンを分解しながら促進酸化処理を行うことができ
る。

【００４８】尚、オゾンの紫外線吸収スペクトルとブラ
ックライトのエネルギー分布及び二酸化チタンの光吸収
特性については、本願出願人の先願である特願平９−５
２６５２号を参照すればよい。

【００４９】次に図２により本発明の第３実施形態例を
説明する。オゾン接触槽１自体の基本的構成は図１とほ
ぼ同一であるため、同一の符号を付して表示してある。
この第３実施形態例ではオゾン接触槽１に過酸化水素溶
液貯留槽１５（以下Ｈ₂Ｏ₂貯留槽１５と略称）を付設
し、オゾン接触槽１の各第１槽１ａ，第２槽１ｂ，第３
槽１ｃの上方から過酸化水素を被処理水中に注入するた
めの過酸化水素溶液添加口１６（以下Ｈ₂Ｏ₂添加口１６
と略称）を設けてある。その他の構成は第１実施例と一
致している。

【００５０】かかる第３実施形態例によれば、流入口９
から被処理水を流入し、オゾン発生装置２を起動してオ
ゾン接触槽１の第１槽１ａと第２槽１ｂの底壁近傍に配
置された散気管４ａ，４ｂからオゾンガスを水中に放散
すると、オゾンが被処理水中に存在する反応物質により
消費され、溶存オゾンが生成する。同時にＨ₂Ｏ₂添加口
１６からＨ₂Ｏ₂貯留槽１５に充填されている過酸化水素
を各第１槽１ａ，第２槽１ｂ，第３槽１ｃの上方から一
定流量で添加すると、この過酸化水素が溶存オゾンと反
応し、オゾンを分解してＯＨラジカルを生成する。生成
したＯＨラジカルによる被処理水との促進酸化処理によ
り反応が進行して水中に存在する有害物質を完全分解す
る。

【００５１】第３槽１ｃ内の底壁近傍及び被処理水の流
出口１０近傍に配置した溶存オゾンセンサ１３，１３に
よって溶存オゾン濃度を測定し、この溶存オゾン濃度が
０.０５ｐｐｍ以下になるようにコントローラ１２から
オゾン発生装置２の駆動制御を行うことは第１，第２実
施例と同様である。又、Ｈ₂Ｏ₂添加口１６は各槽の上方
に付設せずに他の場所に付設しても良い。

【００５２】この際の促進酸化反応を簡単に説明する
と、過酸化水素Ｈ₂Ｏ₂は水中で水素イオンとＨＯ₂ ^-（ヒ
ドロペルオキシイオン）に解離する。ＨＯ₂ ^-はオゾンと
反応してＯ₂・^-（スーパーオキサイド）とＯ₃・^-（オゾ
ニドイオン）を生成する。このＯ₃・^-は酸素を放出して
ＯＨラジカルを生成する。

【００５３】次に図３により本発明の第４実施形態例を
説明する。オゾン接触槽１自体の基本的構成は図１とほ
ぼ同一であるため、同一の符号を付して表示してある。
この第４実施形態例では、第１実施形態例と同様にオゾ
ン接触槽１の第１槽１ａ，第２槽１ｂ，第３槽１ｃ内に
は、上方から石英ガラス等を用いたランプ保護管５を介
在して、光源として主波長２５４ｎｍの低圧水銀ランプ
を用いたＵＶランプ６を挿入配置し、更に各第１槽１
ａ，第２槽１ｂ，第３槽１ｃ内の気相空間部に、気相中
オゾン分解用ＵＶランプ６ａを配置してある。８はＵＶ
ランプ６と気相中オゾン分解用ＵＶランプ６ａに共通の
電源である。

【００５４】上記気相中オゾン分解用ＵＶランプ６ａ
は、ＵＶランプ６と同様な主波長２５４ｎｍの低圧水銀
ランプを用いる。又、排オゾンガス流出口１１内に排オ
ゾンセンサ１７を配備してある。その他の構成は第１実
施形態例と一致している。

【００５５】かかる第４実施形態例によれば、流入口９
から被処理水を流入した後、オゾン発生装置２を起動し
てオゾン接触槽１の第１槽１ａと第２槽１ｂの底壁近傍
に配置された散気管４ａ，４ｂからオゾンガスを水中に
放散する。同時にランプ電源８のスイッチをオンにし
て、ＵＶランプ６と気相中オゾン分解用ＵＶランプ６ａ
を点灯する。但しオゾンガスの放散とＵＶランプ６及び
気相中オゾン分解用ＵＶランプ６ａの点灯とは必ずしも
同時でなくとも良い。

【００５６】すると第１槽１ａと第２槽１ｂ内に放散さ
れたオゾンが被処理水中に溶解して溶存オゾンが生成
し、且つＵＶランプ６から発せられる波長２５４ｎｍの
光が溶存オゾンと光分解反応を起こし、溶存オゾンが分
解して酸化力の強いＯＨラジカルを生成して前記した被
処理水の促進酸化処理が進行する。同時に気相中オゾン
分解用ＵＶランプ６ａにより、気相中のオゾンの分解が
進行する。

【００５７】又、第３槽１ｃ内の底壁近傍及び被処理水
の流出口１０近傍に配置した溶存オゾンセンサ１３，１
３と排オゾンガス流出口１１内に配置した排オゾンセン
サ１７によって被処理水の溶存オゾン濃度と排オゾン濃
度を測定し、この溶存オゾン濃度と排オゾン濃度がそれ
ぞれ０.０５ｐｐｍ以下，０.１ｐｐｍ以下になるように
コントローラ１２からオゾン発生装置２の駆動制御を行
う。

【００５８】このように第４実施形態例は、水中だけで
なく、気相中のオゾンをも分解しているため、オゾンの
分解がほぼ完全に行われて後段に排オゾン処理装置等を
設置しなくてもよいという利点が得られる。尚、第３槽
１ｃ内に挿入配置されたＵＶランプ６と気相中オゾン分
解用ＵＶランプ６ａは、第２槽１ｂまでに分解しきれな
かった溶存オゾンと気相オゾンを分解するために補助的
に設けてある。

【００５９】次に図４により本発明の第５実施形態例を
説明する。オゾン接触槽１自体の基本的構成は前記各例
とほぼ同一であるが、この第５実施例では、オゾン接触
槽１の第１槽１ａ，第２槽１ｂ，第３槽１ｃ内の上方か
ら、二酸化チタン薄膜を塗布したランプ保護管５を挿入
し、このランプ保護管を介在して光源として主波長３５
２ｎｍ、波長域３００〜４２０ｎｍのブラックライト２
０を挿入配置してあり、更に各第１槽１ａ，第２槽１
ｂ，第３槽１ｃ内の気相空間部に、気相中オゾン分解用
ＵＶランプ６ａを配置してある。８はブラックライト２
０用の電源、８ａは気相中オゾン分解用ＵＶランプ６ａ
用の電源である。その他の構成は第４実施形態例と一致
している。

【００６０】かかる第５実施形態例によれば、被処理水
中にオゾン発生装置２で得られるオゾンガスを各散気管
４ａ，４ｂから放散するとともにランプ電源８，８ａの
スイッチをオンにしてブラックライト２０とＵＶランプ
６ａを点灯すると、第１槽１ａと第２槽１ｂ内に放散さ
れたオゾンが被処理水中に存在する反応物質により消費
され、溶存オゾンが生成し、ブラックライトから発せら
れる波長３００ｎｍ〜４２０ｎｍの光がランプ保護管５
に塗布された二酸化チタン薄膜に吸収されて光触媒反応
を起こし、二酸化チタン表面の近傍部位まで拡散してき
た溶存オゾンと光触媒反応で生じた活性酸素種が相互作
用し、ＯＨラジカルを生成する。生成したＯＨラジカル
が被処理水との促進酸化処理により反応が進行し、ＯＨ
ラジカルはその酸化力によって水中に存在する有害物質
を完全分解する。この動作と同時に気相中オゾン分解用
ＵＶランプ６ａの照射により、気相中のオゾンの分解が
進行する。

【００６１】第３槽１ｃ内に挿入配置されたランプ保護
管５とブラックライト２０は、第２槽１ｂまでに分解し
きれなかった溶存オゾンを分解するためと、殺菌作用を
高めるために補助的に設けてある。この第３槽１ｃ内の
底壁近傍及び被処理水の流出口１０近傍に配置した溶存
オゾンセンサ１３，１３と排オゾンガス流出口１１内に
配置した排オゾンセンサ１７によって被処理水の溶存オ
ゾン濃度と排オゾン濃度を測定し、この溶存オゾン濃度
と排オゾン濃度がそれぞれ０.０５ｐｐｍ以下，０.１ｐ
ｐｍ以下になるようにコントローラ１２からオゾン発生
装置２の駆動制御を行うことは第２実施形態例と同様で
ある。このように第５実施形態例の場合は、第４実施形
態例と同様に水中だけでなく気相中のオゾンをも分解す
ることができる。

【００６２】次に図５により本発明の第６実施形態例を
説明する。この第６実施形態例の場合もオゾン接触槽１
自体の基本的構成は前記各実施形態例とほぼ同一である
が、本第６実施形態例ではオゾン接触槽１に前記第３実
施形態例（図２参照）で説明したＨ₂Ｏ₂貯留槽１５を付
設し、オゾン接触槽１の各第１槽１ａ，第２槽１ｂ，第
３槽１ｃの上方から過酸化水素を被処理水中に注入する
ためのＨ₂Ｏ₂添加口１６を設けてある。更に各第１槽１
ａ，第２槽１ｂ，第３槽１ｃ内の気相空間部に、気相中
オゾン分解用ＵＶランプ６ａを配置してある。８ａは気
相中オゾン分解用ＵＶランプ６ａ用の電源である。その
他の構成は第３実施形態例と一致している。

【００６３】かかる第６実施形態例によれば、被処理水
中にオゾン発生装置２で得られるオゾンガスを各散気管
４ａ，４ｂから放散するとともにＨ₂Ｏ₂添加口１６から
Ｈ₂Ｏ₂貯留槽１５に充填されている過酸化水素を各第１
槽１ａ，第２槽１ｂ，第３槽１ｃの上方から一定流量で
添加し、ランプ電源８ａのスイッチをオンにしてＵＶラ
ンプ６ａを点灯する。

【００６４】するとオゾンが被処理水中に存在する反応
物質により消費され、溶存オゾンが生成し、この溶存オ
ゾンと過酸化水素とが反応してオゾンの分解によるＯＨ
ラジカルを生成する。生成したＯＨラジカルによる被処
理水との促進酸化処理により反応が進行して水中に存在
する有害物質を完全分解する。この動作と平行して気相
中オゾン分解用ＵＶランプ６ａの照射により、気相中の
オゾンの分解が進行する。

【００６５】第３槽１ｃ内の底壁近傍及び被処理水の流
出口１０近傍に配置した溶存オゾンセンサ１３，１３と
排オゾンガス流出口１１内に配置した排オゾンセンサ１
７によって被処理水の溶存オゾン濃度と排オゾン濃度を
測定し、この溶存オゾン濃度と排オゾン濃度がそれぞれ
０.０５ｐｐｍ以下，０.１ｐｐｍ以下になるようにコン
トローラ１２からオゾン発生装置２の駆動制御を行う。

【００６６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かるオゾン分解方法とその装置によれば、オゾン接触槽
内の被処理水にオゾンガスを放散するとともにＵＶラン
プを点灯することにより、オゾンガス中のオゾンが被処
理水中に溶解して溶存オゾンが生成し、且つＵＶランプ
から発せられる波長２５４ｎｍの光が溶存オゾンと光分
解反応を起こして溶存オゾンが分解し、酸化力の強いＯ
Ｈラジカルを生成して被処理水との促進酸化処理が行わ
れ、これにより有機物の酸化除去等の水処理が行われる
とともに反応でオゾンを完全に消費することができて、
水中及び気相中に残留オゾンが生じないという効果が得
られる。他の実施例である紫外線ランプと気相中オゾン
分解用紫外線ランプの組み合わせ、二酸化チタン薄膜を
塗布したランプ保護管と気相中オゾン分解用紫外線ラン
プの組み合わせ及び過酸化水素溶液添加口と気相中オゾ
ン分解用紫外線ランプの組み合わせによっても同様なオ
ゾン完全消費の効果が得られる。

【００６７】従来のように水中及び気相中の残留オゾン
を分解させるための貯留槽とか空気曝気槽等の容積の大
きな付帯設備とそのメンテナンスは不要であり、且つ活
性炭とか還元剤等の薬品による気相中残留オゾンの分解
方法のように多量の活性炭及び薬品は使用せず、触媒分
解とか熱分解のように高価な触媒とか加熱状態を制御す
る装置等の設備も不要となるためにイニシャルコストと
ランニングコストを低廉化することができる。

【００６８】特に大きな設置用地とか気相中のオゾンを
脱気させるための大型のブロワ等の動力源も不要である
ため、水処理施設にオゾン処理を導入する場合の設備費
用とか維持管理面での負担を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるオゾン分解方法の第１実施形態
例を示す概要図。

【図２】本発明の第３実施形態例を示す概要図。

【図３】本発明の第４実施形態例を示す概要図。

【図４】本発明の第５実施形態例を示す概要図。

【図５】本発明の第６実施形態例を示す概要図。

【符号の説明】

１…オゾン接触槽２…オゾン発生装置３…隔壁４ａ，４ｂ…散気管５…ランプ保護管６，６ａ…ＵＶランプ８…ランプ電源９…（被処理水の）流入口１０…（被処理水の）流出口１１…排オゾンガス流出口１２…コントローラ１３…溶存オゾンセンサ１５…過酸化水素溶液貯留槽１６…過酸化水素添加口１７…排オゾンセンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】オゾン接触槽内にランプ保護管を介在し
て紫外線ランプを挿入配置し、該オゾン接触槽内にオゾ
ン用の散気管を配置して、オゾン接触槽内に投入された
被処理水にオゾンガスを放散するとともに紫外線ランプ
から発する光を照射することにより、光分解反応でオゾ
ン放散により生じた溶存オゾンを分解してＯＨラジカル
を生成し、このＯＨラジカルにより被処理水中の有機物
の酸化除去を行うとともにオゾンを完全分解して残留オ
ゾンが生じないようにしたことを特徴とするオゾン分解
方法。
【請求項２】オゾン接触槽内に二酸化チタン薄膜を塗
布したランプ保護管を介在して波長域３００〜４２０ｎ
ｍの光源を挿入配置し、該オゾン接触槽内にオゾン用の
散気管を配置して、オゾン接触槽内に投入された被処理
水にオゾンガスを放散するとともに光源から発する光を
照射することにより、二酸化チタンによる光触媒反応に
より活性酸素種を生成し、この活性酸素種と溶存オゾン
との反応によりＯＨラジカルを生成して、このＯＨラジ
カルにより被処理水中の有機物の酸化除去を行うととも
にオゾンを完全分解して残留オゾンが生じないようにし
たことを特徴とするオゾン分解方法。
【請求項３】前記光源がブラックライトである請求項
２に記載のオゾン分解方法。
【請求項４】オゾン接触槽に過酸化水素溶液貯留槽を
付設して該オゾン接触槽に過酸化水素を被処理水中に注
入するための過酸化水素溶液添加口を設け、該オゾン接
触槽内にオゾン用の散気管を配置して、オゾン接触槽内
に投入された被処理水にオゾンガスを放散するとともに
過酸化水素溶液添加口から過酸化水素を添加することに
より、溶存オゾンを分解してＯＨラジカルを生成し、こ
のＯＨラジカルによる被処理水との促進酸化処理により
被処理水中の有機物の酸化除去を行うとともにオゾンを
完全分解して残留オゾンが生じないようにしたことを特
徴とするオゾン分解方法。
【請求項５】オゾン接触槽内にランプ保護管を介在し
て紫外線ランプを挿入配置するとともに、該オゾン接触
槽内の気相空間部に気相中オゾン分解用紫外線ランプを
配置し、該オゾン接触槽内にオゾン用の散気管を配置し
て、オゾン接触槽内に投入された被処理水にオゾンガス
を放散するとともに紫外線ランプから発する光を照射す
ることにより、光分解反応でオゾン放散により生じた溶
存オゾンを分解してＯＨラジカルを生成し、このＯＨラ
ジカルにより被処理水中の有機物の酸化除去を行い、且
つ気相中のオゾンを気相中オゾン分解用紫外線ランプを
用いて分解して残留オゾンが生じないようにしたことを
特徴とするオゾン分解方法。
【請求項６】オゾン接触槽内に二酸化チタン薄膜を塗
布したランプ保護管を介在して波長域３００〜４２０ｎ
ｍの光源を挿入配置するとともに、該オゾン接触槽内の
気相空間部に気相中オゾン分解用紫外線ランプを配置
し、該オゾン接触槽内にオゾン用の散気管を配置して、
オゾン接触槽内に投入された被処理水にオゾンガスを放
散するとともに光源から発する光を照射することによ
り、二酸化チタンによる光触媒反応により活性酸素種を
生成し、この活性酸素種とオゾンの反応によりＯＨラジ
カルを生成して、このＯＨラジカルにより被処理水中の
有機物の酸化除去を行い、且つ気相中のオゾンを気相中
オゾン分解用紫外線ランプを用いて分解して残留オゾン
が生じないようにしたことを特徴とするオゾン分解方
法。
【請求項７】オゾン接触槽に過酸化水素溶液貯留槽を
付設して該オゾン接触槽に過酸化水素を被処理水中に注
入するための過酸化水素溶液添加口を設けるとともに、
該オゾン接触槽内の気相空間部に気相中オゾン分解用紫
外線ランプを配置し、該オゾン接触槽内にオゾン用の散
気管を配置して、オゾン接触槽内に投入された被処理水
にオゾンガスを放散するとともに過酸化水素溶液添加口
から過酸化水素を添加することにより、溶存オゾンを分
解してＯＨラジカルを生成し、このＯＨラジカルによる
被処理水との促進酸化処理により被処理水中の有機物の
酸化除去を行い、且つ気相中のオゾンを気相中オゾン分
解用紫外線ランプを用いて分解して残留オゾンが生じな
いようにしたことを特徴とするオゾン分解方法。
【請求項８】オゾン用の散気管を配置したオゾン接触
槽にランプ保護管を介在して紫外線ランプを挿入配置
し、槽内に投入された被処理水にオゾンガスを放散する
とともに紫外線ランプから発する光を照射することによ
り、光分解反応でオゾン放散により生じた溶存オゾンを
分解してＯＨラジカルを生成し、このＯＨラジカルによ
り被処理水中の有機物の酸化除去を行うとともにオゾン
を完全分解して残留オゾンが生じないようにしたことを
特徴とするオゾン分解装置。
【請求項９】前記紫外線ランプに代えて、二酸化チタ
ン薄膜を塗布したランプ保護管を介在して波長域３００
〜４２０ｎｍの光源を挿入配置したことを特徴とする請
求項８記載のオゾン分解装置。
【請求項１０】前記光源としてブラックライトを用い
た請求項９記載のオゾン分解装置。
【請求項１１】オゾン用の散気管を配置したオゾン接
触槽に過酸化水素溶液貯留槽を付設し、該オゾン接触槽
に過酸化水素を被処理水中に注入するための過酸化水素
溶液添加口を設け、オゾン接触槽内に投入された被処理
水にオゾンガスを放散するとともに過酸化水素溶液添加
口から過酸化水素を添加するようにしたことを特徴とす
るオゾン分解装置。
【請求項１２】オゾン用の散気管を配置したオゾン接
触槽内にランプ保護管を介在して紫外線ランプを挿入配
置し、該オゾン接触槽内の気相空間部に気相中オゾン分
解用紫外線ランプを配置し、オゾン接触槽内に投入され
た被処理水にオゾンガスを放散するとともに気相中に紫
外線ランプから発する光を照射するようにしたことを特
徴とするオゾン分解装置。
【請求項１３】オゾン用の散気管を配置したオゾン接
触槽内に二酸化チタン薄膜を塗布したランプ保護管を介
在して波長域３００〜４２０ｎｍの光源を挿入配置し、
該オゾン接触槽内の気相空間部に気相中オゾン分解用紫
外線ランプを配置し、オゾン接触槽内に投入された被処
理水にオゾンガスを放散するとともに気相中に紫外線ラ
ンプから発する光を照射するようにしたことを特徴とす
るオゾン分解装置。
【請求項１４】オゾン用の散気管を配置したオゾン接
触槽に過酸化水素溶液貯留槽を付設し、該オゾン接触槽
に過酸化水素を被処理水中に注入するための過酸化水素
溶液添加口を設け、該オゾン接触槽内の気相空間部に気
相中オゾン分解用紫外線ランプを配置し、オゾン接触槽
内に投入された被処理水にオゾンガスを放散するととも
に過酸化水素溶液添加口から過酸化水素を添加し、気相
中に紫外線ランプから発する光を照射するようにしたこ
とを特徴とするオゾン分解装置。