JPH0780480A - 浄水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 汚染物質の含まれる水を深井戸状の水路が設
けられたオゾン接触装置を直列多段に配設し、廃オゾン
無害化処理装置が不要な迄にオゾン有効利用効率を高め
て安全な水の低簾な安定供給及び省スペース化を可能に
する。 【構成】 上部と下部とで上昇管と連通する下降管内を
毎秒１〜２ｍの速度で乱流動する下降水流中に供給され
る被処理水とオゾンガスとを接触させる水深が８ｍ以上
の水路と該オゾンガスを注入する注気手段と該上昇管内
の水面下から揚水し該下降水流を形成維持せしめる揚水
手段とを具備する発生オゾン接触装置と回収オゾン接触
装置と廃オゾン接触装置とが装設されていることを特徴
とする浄水装置と、該廃オゾン接触装置の水路内に該回
収オゾン接触装置と発生オゾン接触装置の水路部が装設
されていることを特徴とする浄水装置とである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ジオスミン，２−メチ
ルイソボルネオール，鉄・マンガンイオン等の水の着色
・呈異臭味物質や農薬，トリクロロエチレン，１−４ジ
オキサン，ダイオキシンなど（以下汚染物質という）を
含む河川・湖沼水，地下水，し尿・下水処理場放流水，
埋立地浸透水及びそれら混合水など（以下原水という）
をオゾンガスに接触させて脱色・脱臭，無毒化，殺菌し
安全でおいしい水を安定供給する浄水装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来技術の概略説明図であり、河
川・湖沼などを水源として主に藍藻類などの生物に由来
する水の着色・呈異臭味物質をオゾンの酸化力で分解し
浄化する浄水場で実用に供されている。ａは除塵装置，
生物処理装置，凝集沈澱濾過装置などが適宜に組み合わ
されてなる原水Ａの前処理装置、ｂは濃度が２０〜３０
ｇ／Ｎｍ³ の発生オゾンＹ₁ を発生させるオゾナイザ、
ｃはオゾンガスと給水とが向流接触する第１槽ｄ及び第
３槽ｆと並流接触する第２槽ｅ及び第４槽ｇとを備えた
水深が５ｍ程度のオゾン接触反応装置でありそのそれぞ
れの槽底部には孔径が３０〜９０μｍの多孔性の散気筒
ｈが設けられている。

【０００３】また、オゾナイザｂから導出された発生オ
ゾンガスＹ₁ は第２槽ｅと第３槽ｆと第４槽ｇとに注入
され、それらの水面から放出される回収オゾンガスＹ₂
はそれらの槽上部のガス溜空間から導出され昇圧装置ｉ
で昇圧され第１槽ｄに散気されてその水面から放出され
その槽上部のガス溜空間から送風機ｊで引き抜かれ廃オ
ゾンガスＹ₃ として活性炭及び触媒などが充填された廃
オゾン処理装置ｋに送られる。おな、ｌはオゾン処理水
槽、ｍは生物活性炭装置、ｎは塩素剤が注入される配水
槽である。また廃オゾン処理装置では1.000 〜2.000ppm
の廃オゾンガスＹ₃ が１ｍ³ 当り２〜0.2 円のコストを
掛けて無害化処理されていた。

【０００４】前処理装置ａから導出される原水Ａはオゾ
ン接触反応装置ｃに供給され、第１槽ｄの上方から下方
へ流れる間に昇圧装置ｉから圧送される回収オゾンガス
Ｙ₂と接触し、潜堰を潜り抜けて第２槽ｅの下方から上
方へ流れ越流堰を越え第３槽ｆを上方から下方へ流れ潜
堰を潜り抜けて第４槽ｇを下方から上方へ流れる間にそ
れぞれオゾナイザｂから供給される発生オゾンガスＹ₁
と接触し汚染物質を酸化分解して低分子化・生物易分解
化し生物活性炭装置ｍで生物酸化され配水槽ｎで塩素滅
菌されて給水される。

【０００５】なお、オゾン接触反応装置ｃの吸収率は一
般的に水温が１５℃，注入率２mg／ｌの時に９０％を達
成し、また色度は２０〜３０度の前処理水が２〜４度に
処理され、また第１槽ｄから導出される濃度が1.000 〜
2.000ppm程度の廃オゾンガスＹ₃ は廃オゾン処理装置ｋ
に充填された活性炭や触媒などにより無害化処理せねば
ならないが、処理対象物質が主に藻類由来の着色・呈異
臭味成分なのでオゾン酸化され易く比較的に濃度の低い
オゾンで短時間に凝集沈澱性・生物分解性が改善される
ことから実用上充分であった。

【０００６】しかし、最近の山間地の大規模な開発やそ
れに伴なう森林伐採や酸性雨などによる生態系の破壊が
山林の保水能力を喪失させるとともに土壌を流失させて
水源地を汚染しその自然浄化能力を奪うばかりではな
く、その開発地からの生活排水・ゴルフ場流出水・産業
廃棄物埋立浸透水等の漏洩・放流などによる富栄養化物
質だけでなく微量でも強い残留毒性を示す農薬やトリク
ロロエチレン，ダイオキシン等の有機ハロゲン化合物や
プラスチックス可塑剤などの生物難解性の化学物質によ
る水系の汚染が全国規模に拡大しその濃度も急増し深刻
化している一方で、水需要は増加の一途を辿り下水処理
場放流水量を増加させて河川の下流域はその放水路の如
くになり取水源としての水質を低下させているばかりで
はなく、該河川の上流域のダム建設と相挨って中流域の
河川水量を低下させてその自然浄化能力をも奪い水系汚
染を加速し地下水脈をも浸透汚染し更に都市部における
緑地面積の激減と不透水面積の拡大などが水系汚染に拍
車を掛けるなどの悪循環を加速し水資源の複合・総合汚
染を急速に進行させている。

【０００７】このような水系環境下において安全な水を
安定供給するためには、前処理工程で生物難分解性の物
質を塩素を添加して酸化分解・低分子化し生物易分解性
・凝集性を改善したり粉末活性炭及び凝集剤で吸着・凝
集分離除去しオゾン消費量の節減を計らねばならない
が、汚染物質の含有量の増大する状況下においては塩素
添加量の増加が発癌性のトリハロメタン生成量を増加さ
せるために既に限界に達しているだけに粉末活性炭及び
凝集剤の添加量を増してカバーせざるを得ず運転費を過
大にするばかりではなくその分離・除去率の逓増率が大
幅に低減するという問題があるので、浄化効率を上げる
ためにはオゾンの接触反応装置の吸収効率及びオゾンの
有効利用効率を上げる必要があった。

【０００８】しかし、従来のオゾンの接触反応装置にお
いては、一般的に、孔径が３０〜９０μｍ程度の多孔性
の散気筒を接触槽の底部に設け且つ空気ブロワ圧力で水
中に散気させたオゾンガスの上昇ワンパスフローの気泡
を水に接触させているために、オゾン散気時の圧力損失
及びオゾンに与える散気衝撃が大きくなりオゾン自己分
解率を高めるとともに、接触槽の水深が空気ブロワ許容
限界圧力から５ｍ程度に制約されて該気泡の滞留時間・
移動距離が延ばせないこと、該気泡を水中に均一分散化
させ物質移動速度を高める水攪拌力がオゾンガスの曝気
効果だけで与えられていること、そのために散気ガス容
量を減らしオゾン濃度を高めて気−液流量比（以下Ｇ／
Ｌ比という）を下げるとともにその濃度差推進効果を発
揮させられないことなどからオゾン吸収反応効率・有効
利用効率を上げることが難しいという問題があった。

【０００９】また、接触槽の底部から水中に散気された
オゾンガスの気泡は上昇ワンパスフローで分離されるた
めに水中滞留時間・移動距離を短かくするので，オゾン
の吸収率・有効利用効率を上げて浄化・浄水能力を維持
・向上させるには複数の該接触槽を直列多段に配設する
とともに排オゾンを回収・昇圧して再利用し廃オゾン処
理装置の負荷を軽減させる必要があるなどのことから装
置建設費及び運転費が過大になり、また所要敷地面積が
大きくなり既設装置の増改造や地価の高い地域における
建設が難しくし適用分野を広げられないなどの問題があ
った。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する問題点は、接触槽の水深が浅く散気抵抗が強く散気
ガス量を低減し得ず吸収効率の向上を計ることが難しい
のでオゾンの接触反応効率・有効利用効率を向上させる
ためには、該接触槽を直列多段に配設しなければならな
いこと、廃オゾンの濃度・ガス量が大きいので回収昇圧
装置及び廃オゾン処理装置が必要になることなどから装
置が大型化して建設費及び運転費が過大になるばかりで
はなく所要敷地面積が大きくなって適用分野が限定され
る点である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、汚染物質を含む被処理水にオゾンガスを接
触させて浄化する浄水装置において、上部と下部とで連
通する下降管と上昇管とからなる水深が８ｍ以上の深井
戸状の水路と該水路を覆うガスドームとが設けられた気
−液接触装置を具備し、該水路に該下降管部で供給され
た被処理水を該上昇管部で揚水して該下降管内に毎秒１
ｍ乃至２ｍ程度の速さの高速の下降水流を与える揚水手
段と該下降水流中にオゾンガスを注入する注気手段とが
付設され、該ガスドームに該上昇管の水中から分離した
オゾンガスを導出する分配器が付設されていることを特
徴とする浄水装置である。

【００１２】また、汚染物質を含む被処理水にオゾンガ
スを接触させて浄化する浄水装置において、上部と下部
とで連通する下降管と上昇管とからなる水深が８ｍ以上
の深井戸状の循環水路と稀薄化された廃オゾンガスを大
気中に放出するヘッドタンクとが設けられた廃オゾン接
触装置を具備し、該循環水路に該下降管部で供給された
被処理水を該上昇管部で揚水して該下降管内に毎秒１ｍ
乃至２ｍの高速の下降水流を与える揚水手段と該下降水
流中に廃オゾンガスを注入する注気手段と微生物を着床
させる生物担体とが付設されていることを特徴とする浄
水装置である。

【００１３】また、上記気−液接触装置がオゾナイザか
ら供給される発生オゾンガスを被処理水に接触させる発
生オゾン接触装置と該発生オゾン接触装置の前段に配設
され且つ該発生オゾン接触装置から導出される回収オゾ
ンガスを被処理水に接触させる回収オゾン接触装置との
それぞれに組み込まれるとともに該回収オゾン接触装置
から導出される廃オゾンガスを廃オゾン接触装置の注気
手段へ導びく導気管が設けられ、該廃オゾン処理装置の
循環水路内に該発生オゾン接触装置と回収オゾン接触装
置との気−液接触装置部の水路部が装設されていること
を特徴とする浄水装置である。

【００１４】

【実施例】本発明の一実施例を系統図を示した図１と、
図１の廃オゾン接触装置部の循環水路部横断面図を示し
た図２に基づいて説明する。１は除塵機，沈砂池，濾過
装置及び／又は前塩素装置などが適宜に組み合わされて
なる原水Ａ´の前処理装置、２は廃オゾン接触装置、１
２は流動生物担体の分離返送装置、１３は濾過装置、１
４は回収オゾン接触装置、２５は除鉄装置、２６は発生
オゾン接触装置、３６は生物活性炭装置、３７は図示し
ない塩素混和器が付設された配水装置である。なお、４
０は濃度が３０〜１２０ｇ／Ｎｍ³ のオゾンガス（以下
発生オゾンという）Ｖを発生するオゾナイザである。

【００１５】廃オゾン接触装置２は前処理装置１から導
出される前処理水Ｃに回収オゾン接触装置１４から導出
されるオゾンガス（以下廃オゾンという）Ｘを接触させ
て主にその中に含まれる酸素を図示しない流動生物担体
及び固定生物担体１０とに供給し汚染物質中の有機物質
やアンモニア態の窒素を生物酸化・分解及び菌体固定分
離したり硝酸態の窒素に変えるとともにオゾン濃度を0.
1ppm以下に稀薄化し大気に放出することを特徴とし、ま
た生物担体に光合成細菌などの稀薄なオゾンに耐性を持
つバクテリア類を主体とした微生物を馴養・着床せしめ
ていることを特徴としている。

【００１６】４は圧縮空気Ｔを上方に吹き上げエアリフ
ト効果で揚水する孔径が１mm以上の散気ノズル７が付設
された水深が８ｍ以上、好ましくは５０〜１００ｍ以上
の上昇管である。なお、散気ノズル７は水面下３ｍ、好
ましくは該水深が３０ｍ以上の場合には該水深の１／１
０程度の水面下に設けられる。３は上昇管４内に装設さ
れて２重管状の循環水路を形成せしめる下降管、５は流
動生物担体の越流を制限・捕捉して下降管３へ戻す捕捉
返送器６及び主に活性汚泥が着床する固定生物担体１０
が没設されているヘッドタンク、８は廃オゾンＸをエゼ
クタ内に流れる圧縮空気Ｔで吸引させながら下降管３の
水面下に下方に向け吹き込むインジェクション装置であ
る。なお、９は散気管でありその先端部は散気ノズル７
の取り付け位置より深い位置に設けられている。また、
１１は前処理水Ｃを下降管３の水面下に供給する給水管
である。なお、Ｂはスラッヂ成分、Ｄは下降水流を示す
矢印、Ｅは上昇水流を示す矢印である。

【００１７】分離返送装置１２には捕捉返送器６を越流
する流動生物担体を生物処理水Ｆから固液分離して下降
管３の水面下に返送する図示しない返送ポンプが付設さ
れている。また、濾過装置１３は主に生物担体面から脱
落した剥離菌体を濾過分離するもので図示しない自動逆
洗装置が付設されている。なお、Ｇは返送生物担体、Ｈ
は剥離菌体逆洗排水である。

【００１８】回収オゾン接触装置１４は生物処理水Ｆに
発生オゾン接触装置２６から導出されたオゾンガス（以
下回収オゾンという）Ｗ及び適宜にオゾナイザ４０から
供給される発生オゾンＶなどを接触させて水中に溶解・
残存する鉄及びマンガン成分を酸化・不溶化するととも
に残留する生物難分解性成分中のオゾン易分解性物質を
酸化分解するものであり、１５と１６とはそれぞれ水深
が８ｍ以上、好ましくは３０〜１００ｍのＵ字形状の水
路を形成せしめる下降管と上昇管とである。１８はガス
ドーム１７に付設されその圧力を調整しながら導出する
分配器、１９は上昇管１６の水面下３ｍ、好ましくは該
水深が３０〜１００ｍの場合にはその１／１０程度の水
面下に設けられる孔径が１mm以上の散気ノズル２０を備
えたインジェクション装置でありエゼクタ内を流れる圧
縮空気Ｔに吸引させた廃オゾンガスＸを上方に向け吹き
込みエアリフト効果で揚水し水流を形成せしめる。２１
はエゼクタ内を流れる圧縮空気Ｔに吸引させたは回収オ
ゾンＷ及び発生オゾンＶを下降管１５の水面下に下方に
向け給気管２２から吹き込むインジョクション装置であ
り、給気管２２の先端部は散気ノズル２０の取り付け深
さと同じか好ましくはそれよりも0.5 〜２ｍ程度深い位
置に挿入されている。２３は生物処理水Ｆを下降管１５
の水面下に供給する給水管、２４は回収オゾン処理水Ｋ
の越流桝である。 なお、Ｉは下降水流を示す矢印、Ｊ
は上昇水流を示す矢印である。

【００１９】発生オゾン接触装置２６は除鉄装置２５か
ら導出される除鉄・マンガン水Ｌ中に残留するオゾン可
分解性物質を濃度が３０〜１２０ｇ／Ｎｍ³ の発生オゾ
ンＶに接触させて酸化分解し低分子化・生物易分解化す
るものであり、２７と２８とはそれぞれ水深が８ｍ以
上、好ましくは３０〜１００ｍ程度のＵ字形状の水路を
形成せしめる下降管と上昇管、３０はガスドーム２９の
圧力を調整しながら分配する分配器、３１は発生オゾン
Ｖを下降管２７の水面下１ｍ程度の深さに下方に向けて
吹き込む孔径が１mmよりも大きい散気ノズル、３２は除
鉄・マンガン水Ｌを下降管２７の水面下に供給する給水
管、３４は上昇管２８内の発生オゾン処理水Ｏを汲み揚
げて一部を返水管３５から下降管２７の水面下に返送し
一部を生物活性炭装置３６に供給しながら水流を形成せ
しめる揚水ポンプ、３３は越流枡である。なお、Ｍは下
降水流を示す矢印、Ｎは上昇水流を示す矢印、Ｐは浄水
である。

【００２０】オゾナイザ４０には圧縮空気Ｔ中の酸素を
９０％程度の濃度に濃縮する酸素発生装置３９と、原水
性状に応じオゾナイザ４０の発生オゾン濃度，発生量及
び分配率と酸素発生装置３９の酸素発生量及び分配器３
０からオゾナイザ４０に返送させる回収オゾンＷの返送
量とを制御する図示しない発生オゾン制御装置４１とが
設けられている。また、３８は空気圧縮装置である。な
お、Ｓは空気、Ｕは濃縮酸素、Ｙは酸素発生装置３９の
モレキュラシーブ再生時のパージガスである。

【００２１】以下作動について説明する。前処理装置１
で原水Ａからスラッヂ成分Ｂが除去されて廃オゾン接触
装置２に導入された前処理水Ｃは流動生物担体が伴流す
る毎秒1.0 〜2.0m程度の速さの下降水流Ｄ中に供給され
インジェクション装置９から圧縮空気Ｔに吸引させなが
ら注入される廃オゾンＸとともに下降管３を下降し底部
に達して上昇管４へ反転し毎秒0.5 〜1.5m程度の速さの
上昇水流Ｅとなりヘッドタンク５に至り該流動生物担体
の捕捉返送器６を越流し一部は下降管３に戻され循環す
る間に該流動生物担体及びヘッドタンク５の固定生物担
体とに接触し生物易分解性の汚染物質が生物酸化・分解
及び菌体固定化により除去されて一部は分離返送装置１
２に抜き出される。また、循環流は上昇管４の水面下に
散気ノズル７から注入される圧縮空気Ｔのエアリフト効
果による揚水力で形成・維持される。

【００２２】なお、散気ノズル７及び給気管９から水中
に注入されるガス量はそれぞれ前処理水Ｃの導入量に対
しＧ／Ｌ比で0.5 〜0.7 程度及び0.3 〜0.5 程度、液滞
留時間は平均３０〜９０分程度であり、また廃オゾンＸ
は汚染物質の酸化・分解の過程で消費され且つ注入空気
で稀釈され濃度が0.1ppm以下になりヘッドタンク５の水
面から大気中に放出され、また酸素発生装置３９からの
パージガスＹは主に廃オゾンＸの希釈ガスとして適宜に
散気ノズル７に供給される。

【００２３】分離返送装置１２及び濾過装置１３で流動
生物担体及び剥離菌体が分離除去された生物処理水Ｆは
回収オゾン接触装置１４内の毎秒1.0 〜2.0m程度の速さ
の下降水流Ｉ中に供給され且つインジェクション装置２
１のエゼクタ内を流れる圧縮空気Ｔに吸引・注入される
回収オゾンＷ及び適宜に混合される発生オゾンＶととも
に下降管１５を下降し底部で上昇管１６へ反転し毎秒0.
5 〜1.5mの速さの上昇水流Ｊになり上昇し一部は下降管
１５に戻り循環する間に生物処理水Ｆ中に溶存する鉄及
びマンガンが酸化・不溶化されて一部は越流枡２４から
除鉄装置２５に抜き出される。また、循環水流はインジ
ェクション装置１９のエゼクタ内を流れる圧縮空気Ｔに
吸引されて散気ノズル２０から上昇管１６の水中に注入
される廃オゾンＸと空気の混合気体のエアリフト効果に
よる揚水力で形成・維持される。

【００２４】なお、インジェクション装置１９及び２１
から水中に注入されるガス量はそれぞれ生物処理水Ｆの
導入量に対しＧ／Ｌ比で0.08〜0.1 程度及び0.05〜0.07
程度、液滞留時間は平均２〜１０分程度である。

【００２５】除鉄装置２５から発生オゾン接触装置２６
に導入された除鉄・マンガン水Ｌは毎秒1.0 〜2.0mの速
さの下降水流Ｍ中に供給され散気ノズル３１から注入さ
れる発生オゾンＶとともに下降管２７を下降し底部で上
昇管２８へ反転し毎秒0.5 〜1.5mの速さの上昇水流Ｎに
なり越流枡３３から揚水ポンプ３４で汲み揚げられ一部
は下降管２７に返送され循環する間にオゾン可分解性物
質が酸化分解されて低分子化・生物易分解化され一部は
生物活性炭装置３６に移送される。また、水流は揚水ポ
ンプ３４の揚水力で形成・維持される。なお、散気ノズ
ル３１から水面下に注入されるガス量は除鉄・マンガン
水Ｌの導入量に対しＧ／Ｌ比で0.01〜0.02程度、液滞留
時間は２〜１０分程度である。また、原水Ａの中の鉄及
びマンガン含有量が少ない場合或は除去する必要のない
場合には回収オゾン処理水Ｋは除鉄装置２５をバイパス
し発生オゾン接触装置２６に導入される。

【００２６】なお、処理水量，原水及び処理水の水質，
汚染物質の性状などにより水路寸法，液平均滞留時間及
び水流速度などが決定され、特に水路の深さに付いては
設置場所の地下条件に制約されるが建設物に沿わせて立
設される場合には該建設物の高さに制約され、また水路
の口径はその水深との兼ね合いで決定される。

【００２７】また、下降水流Ｄ，Ｉ，Ｍは0.3m程度の速
度で上昇しようとするオゾンの気泡を押え込みながら下
降せねばならぬため最低１ｍ程度の流速が必要になり且
つ速い方が好ましいのであるが上昇水流Ｅ，Ｊ，Ｎにつ
いては気泡の液中滞留時間が長い方が好ましいので一般
的には下降水流Ｄ，Ｉ，Ｍと同等かそれ以下、即ち上昇
管４，１６，２８の横断面積に流水部が占る面積のそれ
ぞれを下降管３，１５，２７の該面積よりも大きく設定
される。なお、廃オゾン接触装置２及び回収オゾン接触
装置１４における水流はそれぞれ下降水流Ｄ，Ｉと上昇
水流Ｅ，Ｊとの中に占める気泡容積、即ち水深に対し変
化する空気／水の比率で表わされる空隙率を上昇水流
Ｅ，Ｊ側を大きくすることにより与えられ且つその差を
調節することにより該水流の速度が制御され、発生オゾ
ン接触装置２６における水流は主に下降管２７の水位を
上昇管２８の水位より高くすることによる水頭で与えら
れ越流枡３４の越流堰の高さと揚水ポンプ３４の揚水量
及び返水量とを調整することにより制御される。なお、
下降管１５，２７と上昇管１６，２８とは廃オゾン接触
装置２の循環水回路内に装設されている。

【００２８】生物活性炭装置３６に導入された発生オゾ
ン処理水Ｏはその中に含まれる生物易分解化された汚染
物質が活性炭に吸着濾過されるとともにその表面に生息
するバクテリアに分解・浄化されてトリハロメタン前駆
物質などの環境変異原性物質類が除去され、配水槽３７
で塩素滅菌されて安全な浄水Ｐが安定給水される。な
お、本実施例の浄水装置は比較的に生物酸化され易い汚
染物質を多く含む原水の処理に適している。また、以下
の実施例では作動の説明を省略する。

【００２９】本発明の別の一実施例を系統図を示した図
３と、図３の廃オゾン接触装置部の循環水路部横断面図
を示した図４に基づいて説明する。４４は給水ポンプ４
２で昇圧された前処理水Ｃが導入される２重管状の回収
オゾン接触装置であり、４５は下降管、４６は上昇管、
４７は分配器４８が付設されたガスドーム、４３は回収
オゾンＷ及び発生オゾンＶをエゼクタ内を流れる被圧前
処理水中に吸引させながら下降管４５の水面下に供給す
るインジェクション装置、４９は廃オゾンＸをエゼクタ
内を流れる圧縮空気Ｔの中に吸引させながら孔径が１mm
以上の散気ノズル５１から上方に注入するインジェクシ
ョン装置である。なお、５０は給気水管、５２は除鉄装
置である。

【００３０】５３は２重管状の廃オゾン接触装置であ
り、除鉄装置５２から導出された除鉄・マンガン水に含
まれる生物易分解性物質及びアンモニアを固定生物担体
５７に接触させて生物酸化・分解や菌体固定・分離した
り硝酸化処理し且つ放出ガス中のオゾンを0.1ppm以下に
する。５４は下降管、５５は上昇管、５６は固定生物担
体５７が装設されたヘッドタンクである。５８はインジ
ェクション装置であり、エゼクタ内を流れる圧縮空気Ｔ
に廃オゾンＸを吸入させ給気管５９から下降管５４の水
面下に供給する。６０は上昇管５５の水面下に圧縮空気
Ｔを上方に向け注入する孔径が１mmより大きい散気ノズ
ルである。６１は除鉄・マンガン水を下降管５４の水面
下に供給する給水管である。なお、給気管５９の先端部
は散気ノズル６０の取付深度よりも深い位置に挿入され
ている。

【００３１】また、６２は砂を充填し図示しない自動逆
洗装置が付設された濾過装置、６４は図示しない自動逆
洗装置が付設された脱窒装置、６５は揚水ポンプ３４で
被圧された廃オゾン処理水Ｏの返送水をエゼクタ内に流
し回収オゾンＷを吸引させながら下降管２７の液中に注
入するインジェクション装置である。６３は濾過装置６
２及び脱窒装置６４の逆洗水を廃オゾン接触装置５３の
下降管５４に送る返水ポンプである。Ｑは脱窒逆洗排
水、Ｒは脱窒処理水である。なお、本実施例の浄水装置
はアンモニアや比較的に生物難分解性且つオゾン易分解
性の汚染物質を含む原水の処理に適している。上記図１
乃至図４の実施例において、同一部分は同一符号を符し
た。

【００３２】本発明は上述の実施例に限定されるもので
はなく、廃オゾン接触装置２，５３と回収オゾン接触装
置４４の２重管状の水路をＵ字形状の水路に或は回収オ
ゾン接触反応装置１４及び発生オゾン接触装置２６のＵ
字形状の水路を２重管状の水路に替えてもよく、緊急用
の廃オゾン処理装置を設けてもよく、廃オゾンＸの昇圧
装置を設けてもよく、インジェクション装置１９，４９
を揚水ポンプに替えてもよく、酸素発生装置３９を純酸
素供給装置に替えてもよく給気管９，２２，５９及び給
気水管５０に孔径の大きな散気ノズルを付設してもよ
く、前処理装置１に組み込まれる濾過装置を凝集濾過装
置に代えてもよく、濾過装置１３，６２は砂，ゼオライ
ト，活性炭などを複層に充填したものでも或は凝集濾過
装置であってもよく、廃オゾン接触装置２，５３と回収
オゾン接触装置１４，４４と発生オゾン接触装置２６の
水深は１００ｍ以上であってもよくその他本発明の要旨
を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論で
ある。

【００３３】

【発明の作用】オゾンは強力な酸化力を持つ優れた酸化
剤ではあるが、オゾンの発生に要する消費電力効率が極
めて低いため他の酸化剤よりも高価となるばかりではな
く、半日間程度の自然放置状態でその半量程度が自己分
解し無効の酸素に戻るため保存性が悪く且つその自己分
解率は昇圧・散気時に受ける機械的な衝撃や気相オゾン
濃度が上がる程に高くなり、水に溶解させ難く、また0.
1 〜0.3ppmの微量なオゾンガスでも極めて有害な物質で
ある。

【００３４】このような特性を持つオゾンガスを生物難
分解性の汚染物質を含む水に接触させて浄化するために
は過不足反応により生ずる有害物質、例えば再溶解化す
る過マンガン酸や着色性の強いオゾニド化合物或は逆に
原物質のチオン類よりも毒性の強いオキソン類などを副
生させたり或は改質物質の無機化反応に多量に消費され
るオゾンロスなどを抑制する必要があり、そのためには
機械的な衝撃を与えずにオゾンが注入でき、短時間内に
気−液界面積を大きくする微細気泡化とその気泡を液中
に強力に攪拌混合し物質移動速度を高める均一分散化と
ができ、該微細気泡の液中滞留時間を長くできるだげで
はなく随時にそれを調節し得ることなどの相互に対立し
勝な諸条件を構造的に干渉し合わぬようにまとめてオゾ
ンの有効利用効率・吸収反応効率を高め得る気相オゾン
の接触装置と浄化処理システムとが必要であった。

【００３５】液相への気相オゾンの溶解度はヘンリー則
に従うので、主に生物難分解性の汚染物質を酸化分解し
浄化処理する接触装置の気相オゾン溶解率・吸収率が水
圧に影響されることがわかっている。その関係を下記表
１の「縦循環水路における吸収率実験装置のフローシー
ト」に示した方法で検証しその一例を下記表２の「オゾ
ン吸収率と縦循環水路の深さ及び気−液流量比（Ｇ／Ｌ
比）との関係」に示した。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【表２】

【００３８】上記表１の方法はオゾン接触装置７２の下
降管７３の水深ｚを縦循環水路の深さとしてこれを建物
に沿わせ５ｍ乃至５０ｍに組み立て、その下降管７３の
下降水流ｓ中に水温が２０℃の沼水の凝集沈澱濾過処理
水を試料水ｏとしオゾナイザ７０で発生させた濃度が３
０ｇ／Ｎｍ³ の発生オゾンｖとともに供給し接触させて
その吸収率を測定した。７１は試料水ｏの給水管、７４
は上昇管、７５は下降管７３の水面下１ｍの位置に付設
された孔径が１mmの散気ノズル、７６は邪魔板７８が付
設された円筒形の気−液分離器７７に上昇水流ｔを接線
方向に導入する連結管、７９は排出オゾンｗを排除する
調圧弁、８０はオゾン接触水ｐの一部を返送水ｑとして
下降水流ｓ中に戻し一部を排出水ｒとして排水槽８２に
供給する揚水ポンプ、８１は返送水ｑの返水管である。
またｕは空気である。なお、下降水流ｓ及び上昇水流ｔ
の速度を毎秒１ｍに設定した。

【００３９】また、上記表２において、吸収率は発生オ
ゾンｖの濃度を注入オゾン濃度ｘとし調圧弁７９から排
除される排出オゾンｗの濃度を廃オゾン濃度ｙとして気
相オゾン基準の１−（ｙ／ｘ）で表わしている。また、
気−液流量比（Ｇ／Ｌ比）は試料水ｏの給水量を分母と
し濃度がｘの注入オゾン量を分子にした値である。

【００４０】上記表２によれば、吸収率は縦循環水路の
深さが増す程に増大し且つＧ／Ｌ比の低下とともに増加
し、特に該縦循環水路の深さが５ｍから８ｍに至る間で
吸収率曲線が急上昇していることが示されている。な
お、該水深が５０ｍでＧ／Ｌ比が0.05の時に９５％以上
の吸収率を記録し、この時の排出水ｒの臭気濃度及び色
度については試料水ｏの臭気濃度ＴＯ５０〜６０及び色
度２５〜３０度に対しそれぞれＴＯ３〜５及び色度３〜
４度が得られているが、本発明の主体は気相吸収系の実
装方法にあるので液相反応系の検証についての説明は省
略した。

【００４１】

【発明の効果】

（１）廃オゾン接触装置と回収オゾン接触装置と発生オ
ゾン接触装置とが設けられたステップオゾネーションシ
ステムにより汚染物質が段階的に低分子化・改質されて
凝集性及び生物分解性が改善され且つ段階的に除去され
るので、有害な過不足反応物質の生成及び改質物質の無
機化反応が抑制し得て、浄化機能障害やオゾンロスの発
生を大幅に低減できて、オゾンの吸収率と有効利用効率
との向上が計られる。 （２）廃オゾン接触装置と回収オゾン接触装置と発生オ
ゾン接触装置とのそれぞれの下降管内に毎秒１〜２ｍ程
度の速さの下降流を形成せしめる水深が８ｍ以上の水路
が設けられているので、該下降水流中に注入されたオゾ
ンガスは乱流域の強力な攪拌力により短時間で微細気泡
化及び均一分散化され且つ下降する程に高まる静水圧を
与えられることなどから、注入オゾンガスは液攪拌用曝
気ガス分が省けて少容量化・高濃度化が計られオゾン発
生用の電気消費量の節減化，濃度差推進効果及びＧ／Ｌ
比の低減化が計られて吸収効率を大幅に向上させ得るば
かりではなく、散気ノズルの小容量化・大孔径化，圧力
損失・散気所要圧力・散気衝撃力の大幅な低減化が計ら
れてオゾン自己分解率の低減化，有効利用効率・省エネ
ルギー化の向上が計られ、また気−液界面積の増大化・
物質移動速度の高速化による吸収反応効率の向上，液滞
留時間の短縮化・高速処理化が計られて装置を小型化で
き、また散気ノズルの目詰り及び回収オゾンの機械的昇
圧装置などの回転機器類に起因する運転停止がないので
維持管理が容易にできて長期連続安定運転が可能になり
安全な水の安定供給が計られる。 （３）生物担体を備えた廃オゾン接触装置が設けられ汚
染物質の生物酸化・分解と菌体固定による浄化とともに
廃オゾンの消去・稀釈による無害化ができるので、活性
炭や触媒を充填した廃オゾン処理装置が省略し得て運転
費の大幅な削減が計られる。 （４）廃オゾン接触装置の循環水路内に回収オゾン接触
装置と発生オゾン接触装置との気−液接触装置部の水路
部が装設されるので、所要敷地面積が大幅に削減でき、
気体及び液体の引廻配管が大幅に短縮されるだけではな
く配管抵抗が低減されてオゾンガスの与圧エネルギー及
び自己分解量が削減でき、また掘削井本数・土量の低減
及び工事期間の短縮が計られることなどから建設費を大
幅に削減できるばかりではなく所要敷地面積の大幅な削
減が計られて既設設備への組み込みや狭い場所やビル内
への建設が可能になり適用分野が拡大される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る系統図。

【図２】図１の廃オゾン接触装置部の循環水路部横断面
図。

【図３】本発明の別の一実施例に係る系統図。

【図４】図３の廃オゾン接触装置部の循環水路部横断面
図。

【図５】従来技術に係る概略説明図。

【符号の説明】

１ 前処理装置 ２，５３ 廃オゾン接触装置 ３，１５，２７，４５，５４ 下降管 ４，１６，２８，４６，５５ 上昇管 ５，５６ ヘッドタンク ６ 捕捉返送器 ７，２０，３１，５１，６０ 散気ノズル ８，１９，２１，４３，４９，５８，６５ インジェク
ション装置 １０，５７ 固定生物担体 １４，４４ 回収オゾン接触装置 １７，２９，４７ ガスドーム １８，３０，４８ 分配器 ２４，３３ 越流桝 ２６ 発生オゾン接触装置 ３４ 揚水ポンプ ３６ 生物活性炭装置 ３９ 酸素発生装置 ４０ オゾナイザ ４２ 給水ポンプ ６４ 脱窒装置 ａ 前処理装置 ｂ オゾナイザ ｃ オゾン接触反応装置 ｄ 第１槽 ｅ 第２槽 ｆ 第３槽 ｇ 第４槽 ｈ 散気筒 ｉ 昇圧装置 ｊ 送風機 ｋ 廃オゾン処理装置 ｌ 処理水槽 ｍ 生物活性炭装置 ｎ 配水槽 Ａ 原水 Ｂ スラッヂ成分 Ｃ 前処理水 Ｄ 下降水流 Ｅ 上昇水流 Ｆ 生物処理水 Ｇ 返送生物担体 Ｈ 剥離菌体逆洗排水 Ｉ 下降水流 Ｊ 上昇水流 Ｋ 回収オゾン処理水 Ｌ 除鉄・マンガン水 Ｍ 下降水流 Ｎ 上昇水流 Ｏ 発生オゾン処理水 Ｐ 浄水 Ｑ 脱窒逆洗排水 Ｒ 脱窒処理水 Ｓ 空気 Ｔ 圧縮空気 Ｕ 濃縮酸素 Ｖ 発生オゾン Ｗ 回収オゾン Ｘ 廃オゾン Ｙ₁ 発生オゾンガス Ｙ₂ 回収オゾンガス Ｙ₃ 廃オゾンガス

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 汚染物質を含む被処理水にオゾンガスを
   接触させて浄化する浄水装置において、上部と下部とで
   連通する下降管と上昇管とからなる水深が８ｍ以上の深
   井戸状の水路と該水路を覆うガスドームとが設けられた
   気−液接触装置を具備し、該水路に該下降管部で供給さ
   れた被処理水を該上昇管部で揚水して該下降管内に高速
   の下降水流を与える揚水手段と該下降水流中にオゾンガ
   スを注入する注気手段とが付設され、該ガスドームに該
   上昇管の水中から分離したオゾンガスを導出する分配器
   が付設されていることを特徴とする浄水装置。
2. 【請求項２】 汚染物質を含む被処理水にオゾンガスを
   接触させて浄化する浄水装置において、上部と下部とで
   連通する下降管と上昇管とからなる水深が８ｍ以上の深
   井戸状の循環水路と稀薄化された廃オゾンガスを大気中
   に放出するヘッドタンクとが設けられた廃オゾン接触装
   置を具備し、該循環水路に該下降管部で供給された被処
   理水を該上昇管部で揚水して該下降管内に高速の下降水
   流を与える揚水手段と該下降水流中に廃オゾンガスを注
   入する注気手段と微生物を着床させる生物担体とが付設
   されていることを特徴とする浄水装置。
3. 【請求項３】 請求項１及び請求項２に記載の浄水装置
   において、気−液接触装置がオゾナイザから供給される
   発生オゾンガスを被処理水に接触させる発生オゾン接触
   装置と該発生オゾン接触装置の前段に配設され且つ該発
   生オゾン接触装置から導出される回収オゾンガスを被処
   理水に接触させる回収オゾン接触装置とのそれぞれに組
   み込まれるとともに該回収オゾン接触装置から導出され
   る廃オゾンガスを廃オゾン接触装置の注気手段へ導びく
   導気管が設けられ、該廃オゾン接触装置の循環水路内に
   該発生オゾン接触装置と回収オゾン接触装置との気−液
   接触装置部の水路部が装設されていることを特徴とする
   請求項１及び請求項２に記載の浄水装置。