オゾンによる水処理設備
【課題】低建設コスト且つ低運転コストのオゾンによる水処理設備を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明は、上記の課題を達成するためにオゾン発生体とオゾン溶解器を共通のオゾン曝気槽に組み込み、発生するすべてのオゾンを処理対象水に溶解させオゾン処理を行う方法を採用する。選択図はオゾン発生体として石英ガラス２重管式オゾン発生体２基を、またオゾン溶解器としてエジェクター２基を用いた例を示す。
処理対象水を処理対象水入口６を経てエジェクター３８に導入し、その気体吸引口よりオゾン発生体１５で発生させたオゾンガスを引き込み、オゾン気泡８として溶解させる。未溶解のオゾンオゾン発生体１５の原料気体入口９よりオゾン発生用放電体１５に入り、オゾンガス濃度を増大させて、再びオゾン溶解器５に引き込まれる。このようにして発生した全てのオゾンは処理対象水２８に溶解し、浄化水出口７より外部に取り出される。
【解決手段】本発明は、上記の課題を達成するためにオゾン発生体とオゾン溶解器を共通のオゾン曝気槽に組み込み、発生するすべてのオゾンを処理対象水に溶解させオゾン処理を行う方法を採用する。選択図はオゾン発生体として石英ガラス２重管式オゾン発生体２基を、またオゾン溶解器としてエジェクター２基を用いた例を示す。
処理対象水を処理対象水入口６を経てエジェクター３８に導入し、その気体吸引口よりオゾン発生体１５で発生させたオゾンガスを引き込み、オゾン気泡８として溶解させる。未溶解のオゾンオゾン発生体１５の原料気体入口９よりオゾン発生用放電体１５に入り、オゾンガス濃度を増大させて、再びオゾン溶解器５に引き込まれる。このようにして発生した全てのオゾンは処理対象水２８に溶解し、浄化水出口７より外部に取り出される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上水の原水、井戸水、雨水、湖水、海水などの自然水もしくはプール、風呂、水タンク等に貯留された水を生活用水、産業用水として利用もしくは再利用するために浄化する水処理設備にかかわるものである。
【背景技術】
【０００２】
気体状オゾンを水に接触させて水中の有害菌を殺菌し、且つ有害有機物を分解し、脱臭する浄水方法は従来広く行われてきた。
【０００３】
オゾンを水に接触させる典型的な方法は、処理対象とする水をオゾン曝気槽と呼ばれる縦長の水槽に貯留し、その水槽の下部より気泡状のオゾンを散気する方法である。(非特許文献１のＰ１８６参照）
【非特許文献１】オゾンハンドブック：日本オゾン協会編
【０００４】
図１に、従来のオゾンによる上水処理設備の構成例を示す。主要な構成機器は酸素濃縮器１、オゾン発生装置３５、オゾン曝気槽２、廃オゾン分解装置３７である。
【０００５】
酸素濃縮器１は空気中の酸素を濃縮する装置である。これはオゾンを発生させるために酸素原料を用いることが効率がよいために備えられる設備であるが、酸素発生器を使わないで乾燥空気発生器を備え、乾燥空気にてオゾンを発生させる場合もある。
【０００６】
オゾン発生装置３５はオゾン発生体２と交流高電圧電源４から構成される。
オゾン発生体２は誘電体と誘電体もしくは誘電体と金属の間に狭い空隙を設けた構造を持ち、その空隙の間に交流高電圧電源４にて発生させた交流高電圧を負荷し、放電を発生させ、同時にその空隙に酸素濃縮器１より供給される酸素を通過させて、オゾンを発生する。
【０００７】
オゾン曝気槽２は縦長の水槽であり、原水を上部から導入し、下部より取り出す。オゾン発生装置３５で発生させたオゾンはオゾン曝気槽２の底部に備えられた散気板７に導かれ、そこからオゾン気泡８として槽内を上昇し、その間下降する原水と接触して、原水を脱臭、殺菌する。
【０００８】
廃オゾン分解装置３７はオゾン気泡８の中に残存し、オゾン曝気槽２の上部より排出されるオゾンを分解する。この装置はオゾンが人体に有害であるために必要とされるものである。
【０００９】
以上で述べた上水オゾン処理設備の構成はオゾンを利用した上水設備の全体の中のオゾン処理部分のみを示したものであり、上水設備全体としてはろ過設備も含むより大規模なものである。またオゾン処理部分のみでも、オゾン曝気槽は多段式等オゾンの溶解効率を高めるための種々の工夫がなされている。
【００１０】
近年大型の上水処理設備ではこのようなオゾン処理設備が水の脱臭、美味化および殺菌用塩素の使用量の低減等を目的に実用化が進んでいる。
【００１１】
しかし、中小規模の上水処理設備、規模の小さな井戸水、雨水等の水処理の目的では普及が進んでいない。その最大の原因は一般に装置規模が大きいため建設コストが高価である、また運転コスト、特に電力費も高価であること、である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は中小規模の上水処理設備もしくは小規模の井戸水、雨水等の水処理設備として、導入しやすい、低建設コスト且つ低運転コストのオゾンによる水処理設備を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記の課題を達成するためにオゾン発生体とエジェクター等のオゾン溶解器をオゾン曝気槽の中に組み込み、オゾン曝気槽内においてオゾンガスを循環させ、発生するすべてのオゾンを原水に溶解させオゾン処理を行う方法を採用する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のオゾン処理設備はオゾン発生体がオゾン曝気槽内に収められ、その冷却がオゾン曝気槽内の処理対象水でなされることから、後述の実施例２、実施例３、実施例４に示すように構造が単純でコンパクトになる。
【００１５】
また生成したオゾンガスが気体状で排気されることはない、すなわち廃オゾンガスが発生しないために廃オゾン分解装置が不要となる。
【００１６】
更に酸素濃縮器で生成した酸素が全てオゾン発生用として利用されるために酸素濃縮器の容量は従来の数分の１程度である。
【００１７】
またオゾン発生体の冷却が処理対象水を用いてなされることから、一般に必要とされるオゾン発生体の冷却水循環系も不要となる。
【００１８】
以上のことから本発明によるオゾンによる上水処理設備は、従来の同様の設備に対して機器の数および容量が削減され、また機器の数の減少に伴って配管等の工事費用も削減されるため、結果として大幅な建設コストの削減が達成される。
【００１９】
酸素濃縮器の容量の低下、オゾン発生用冷却水の不要化などから、所要電力も大幅な削減が可能となる。更にオゾン分解に通常使用される活性炭の使用量も減少し、結果として運転コストの低減が達成される。
【００２０】
以上に記した本発明の効果を特にオゾンによる上水処理設備に関する設計例を挙げて説明する。
【００２１】
日本国内におけるオゾンによる上水処理設備は大部分がカビ臭除去の目的で設置されている。１日の水処理量としては１０００〜４００，０００立方メートル／日程度の範囲である。またカビ臭除去の目的でのオゾン注入率すなわち１立方メートルの水処理に対して注入されるオゾンの量は多くて３グラム／立方メートル（３ミリグラム／リットル）程度である。（非特許文献２ Ｐ２５７）
【非特許文献２】オゾンを中心とした高度浄水処理技術：山口富雄編・著 三しゅう書房
【００２２】
本発明による設備は特に中小規模の水処理設備において建設コストおよび運転コストに関する優位性が生じると考えられることから設計条件として水処理量１０，０００ｍ３／日を想定する。稼働時間は２０時間として１時間当たりの水処理量は５００ｍ３／ｈｒとなる。オゾン注入率は３グラム／立方メートルとするとオゾン発生量は１時間当たりでその５００倍の１．５ｋｇ／ｈｒ必要とされる。
【００２３】
以上を設計条件として後述の実施例４の複数の石英ガラス２重管式オゾン発生体（図４参照）および複数のエジェクターをもちいる場合の設計結果を示す。以下の説明は実施例４を示す図７および図８を参照されたい。
【００２４】
石英ガラス２重管式オゾン発生体として実績のある外径２１ｍｍ、長さ３１６ｍｍの機種は１本につき、２５ｇ／ｈｒのオゾン発生量であるが、１．５ｋｇ／ｈｒのオゾンを発生させるためには、それを６０本必要とする。６本×１０本の配列とし、ピッチ３０ｍｍとすると全体の外形寸法は固定枠を含めて幅２５０ｍｍ、奥行４００ｍｍ、高さ５００ｍｍとなる。
【００２５】
石英ガラス２重管式オゾン発生体の電力消費量は１本あたり、５００Ｗであり、６０本で３０ｋＷの電力消費量となる。
【００２６】
次にオゾン溶解器としては株式会社ＩＢＳ社のエジェクターＭｏｄｅｌ４０９１を採用する。このエジェクターは１本の水処理量が毎分１，７２２リットルすなわち毎時約１００ｍ３であり、５本で毎時５００ｍ３の水を処理できるが、余裕を見て６本を使用する。１本の外形は約１５０ｍｍ×３００ｍｍ×７００ｍｍＨであり、６本を図７に示すように６角状に並べて全体の外形はφ６００×８００Ｈに収まる。
【００２７】
オゾン曝気槽は実績として１ｍ３／ｈｒの水処理量あたり容積３リットルであり、水処理用５００ｍ３／ｈｒに対しては約１．５ｍ３の容積となる。寸法は径１ｍで高さ２ｍの槽とする。このオゾン曝気槽の内部の下方に上記エジェクターを収納し、石英ガラス２重管式オゾン発生体を上部に収納する。
【００２８】
次にオゾン発生のために必要な酸素量を計算する。必要な酸素量はオゾンの発生に使われる酸素と処理対象水に溶解して流出する酸素の和となる。オゾン１．５ｋｇ／ｈｒに使われる酸素の量は毎時１．０５ｍ３である。処理対象水に溶解する酸素の量は最大で処理対象流量に酸素の溶解度を乗じたものとなる。酸素の水への溶解度は１気圧２０℃で水１ｃｃあたり０．０３１ｃｃ（０℃換算値：非特許文献３ Ｐ４９９）である。オゾン曝気槽の運転圧力を２気圧とすると溶解度は２倍で水１ｃｃあたり０．０６２ｃｃである。したがって水５００ｍ３／ｈｒに溶け込む酸素量は最大で毎時１５．５ｍ３である。
【００２９】
オゾン発生分と処理対象水への溶解分を合計すると毎時１６．５５ｍ３の酸素が必要ということになる。これは毎分約７０リットルの酸素発生量に相当する。設計余裕を見て毎分８０リットル（標準状態換算）の酸素濃縮器を備えるものとする。
【非特許文献３】理科年表２００５
【００３０】
以上の設計結果をまとめる。水処理量１０，０００ｍ３／日のオゾンによる水処理施設の主要部はステンレス製で径０．８ｍ×高さ２ｍのオゾン曝気槽（石英ガラス２重管式オゾン発生体とエジェクターを内蔵）、３０ｋＷのオゾン発生用電源、酸素発生量８０リットル（標準状態換算）の酸素濃縮器である。
【００３１】
次に上記と比較のためにオゾン発生体とエジェクターをオゾン曝気槽の外部に置くことを前提にした設計結果を示す。
なお、従来の方法としてはエジェクターを用いずにオゾン曝気槽に散気板を置きオゾン気泡を発生させてオゾンを溶解させる方法もあるが、オゾン曝気槽が著しく大きくなるため、ここではエジェクターを用いた場合を比較の対象とする。
【００３２】
オゾン発生体をオゾン曝気槽の外部におく場合には石英ガラス２重管式オゾン発生体をステンレス製密閉容器に収納し、冷却水を流通できる構造とする。この外形寸法は径０．６ｍ×高さ０．８ｍとなる。
【００３３】
エジェクターは６本を６角形に配置し、外形が径０．７ｍ×高さ１ｍの容器に収納し配置する。
【００３４】
酸素必要量はオゾン発生量とオゾン濃度より計算される。石英ガラス２重管式オゾン発生体のオゾン濃度は１００ｇ／ｍ３（標準状態換算）であり、オゾン発生量は１．５ｋｇ／ｈｒであるから、１５ｍ３／ｈｒ（標準状態換算）の酸素が必要になる。そこで毎分２５０リットルの酸素濃縮器を備えるものとする。
【００３５】
さらにオゾン曝気槽から排出される廃オゾンを分解するために廃オゾン分解装置が必要となる。この廃オゾン分解器はステンレス容器にキャタラー社の触媒、型式ＭＤ−９を充填した触媒充填容器とする。この触媒はオゾンを分解し酸素に戻す作用を有する。出口におけるオゾン濃度を人体に安全な０．１ｐｐｍに落とすために、触媒充填量として１時間の廃オゾンガス流量１５ｍ３の５００分の１すなわち３０リットルの触媒を充填する。この触媒充填容器は触媒の劣化に備えて２基を並列にする。
【００３６】
オゾン曝気槽はエジェクターから出たオゾン気泡と処理対象水の混合ガスを受け入れ、オゾンの溶解を促進させると共に、オゾン気泡を処理対象水と分離させる気液分離機能を持たせる必要がある。寸法は径１ｍ×高さ２ｍとする。
【００３７】
オゾン発生体とエジェクターをオゾン曝気槽の外部におく従来型の水処理設備の設計をまとめる。
必要な主要機器はステンレス製で径０．８ｍ×高さ２ｍのオゾン曝気槽、石英ガラス２重管式オゾン発生体を収納する径０．６ｍ×高さ０．８ｍのステンレス容器、径０．７ｍ、高さ１ｍのエジェクター収納容器、３０ｋＷのオゾン発生用電源、酸素発生量２５０リットル（標準状態換算）の酸素濃縮器、さらに３０リットルの触媒充填容器を２基である。
【００３８】
オゾン発生体とエジェクターをオゾン曝気槽の内部に配置する本発明による水処理設備をオゾン発生体とエジェクターをオゾン曝気槽の外部に配置する本発明によらない水処理設備を比較すると次のことが言える。
（１）本発明による水処理設備は、径０．６ｍ×高さ０．８ｍのオゾン発生体収納容器、径０．７ｍ×高さ１ｍのエジェクター収納容器のスペースが必要ない。
（２）本発明による水処理設備は、触媒充填量３０リットル廃オゾン分解器 ２基が必要ない。
（３）本発明による水処理設備は、オゾン発生体収納容器、エジェクター収納容器、廃オゾン分解器がないために配管が単純になる。
（４）本発明による水処理設備は、酸素濃縮器の容量が３分の１以下となる。
（５）上記（１）〜（４）の結果設置スペースは２分の１程度になる。
（６）上記（１）〜（５）の結果建設価格が３分の２以下になる。
（７）本発明による水処理設備は酸素濃縮器の容量が８０リットルで電力は８ｋＷであり、本発明によらない酸素濃縮器では２５ｋＷである。したがって本発明は１７ｋＷの電力の節約になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下に発明を実施するための最良の形態を図を用いて具体的に説明する。
【実施例１】
【００４０】
図２は、本発明の請求項１に関る実施例を示す。
【００４１】
主要な構成機器は酸素濃縮器１、オゾン曝気槽２、オゾン発生体３、交流高電圧電源４およびオゾン溶解器５である。
【００４２】
オゾン曝気槽２はステンレス等で作られた密閉構造の円筒形または直方形の容器であり、その内部にオゾン発生体３、オゾン溶解器５を組み込んでいる。
【００４３】
オゾン曝気槽２の内部は上部の気相部を除きオゾン処理対象水で満たされている。酸素濃縮器１で生成した酸素を上部の酸素入口１０より上部気相部にを注入し、下部の原水入口６から原水を導入し、下部のオゾン処理水出口７より、オゾン処理水を取り出す。
【００４４】
オゾン溶解器５はオゾンと水を混合してオゾンを溶解させる機能を持つ構成要素である。水入口１１、水出口１３を備え、その間に気体吸引口１３を備える。オゾン溶解器として代表的なものはエジェクターであり図１のオゾン溶解器はエジェクターの断面を示している。エジェクターは一般に液の流路の一部に隘路を設け、その部分の流速を速くすることにより減圧状態として気体を引き込む方式のものである。その他種々の内部構造を備えた無動力のオゾン溶解用機器が実用化されている。またポンプ内にてオゾンと水を混合するオゾン混合用ポンプ等動力を備えた溶解用機器も実用化されている。オゾン溶解器５としては気体吸引力のあるものであれば、これらのいずれもが採用できる。
【００４５】
図２でオゾン溶解器５は、その気体吸引口１２がオゾン発生体３のオゾンガス出口９に結合されている。
下部の処理対象水入口から導入された処理対象水はオゾン溶解器５の水入口１１よりオゾン溶解器５内に入り、気体吸引口１２でオゾン発生用放電管３のオゾンガス出口２５からオゾンガスを吸引し、オゾン気泡８と混合した状態で、オゾンガスを溶け込ませながら、水出口１３から出てオゾン曝気槽２内の処理対象水２８と混合する。
【００４６】
オゾン溶解器５から出た未溶解のオゾン気泡８はオゾン曝気槽３の上部気相部に放出される。
【００４７】
オゾン発生体３は上部に原料気体入口９を、下部にオゾンガス出口２５を持つ。原料気体入口９は気相部１４に開口され、また、オゾンガス出口２５は前述の如くオゾン溶解器５の気体吸引口１２に接続している。
【００４８】
オゾン溶解器５に処理対象水が導入されると、オゾン発生体内のオゾンガスが、オゾン溶解器の気体吸引口１２よりオゾン溶解器５内に引き込まれ一部が水中に溶解するが、未溶解のオゾンガスは気相部１４に放出され、原料気体入口９よりオゾン発生体３に入り、その内部にてオゾン濃度を増大させて再びオゾン溶解器５内に引き込まれる。このようにしてオゾンガスの一部は処理対象水に溶解してオゾン処理水出口よりとり出せれ、未溶解部分はオゾン曝気槽２の内部で循環する。
【００４９】
図２はオゾン発生体３とオゾン溶解器５がオゾン曝気槽２内に垂直に保持され状態を示しているが、本発明による設備の機能を発揮させるためにそれらの方向および取付位置はそれらがオゾン曝気槽内にある限り任意である。
【００５０】
図２の実施例は酸素濃縮器が使用されているが、酸素濃縮器の代わりに液体酸素、ボンベ入り酸素を使用しても同じ効果を得られえる。また特に脱臭目的等で高濃度のオゾンを必要としない場合にはコンプレッサにて室内の空気を導入しても効果が得られる。
【実施例２】
【００５１】
図３は、本発明の請求項２に関る実施例を示す。
【００５２】
主要な構成機器は酸素濃縮器１、オゾン曝気槽２、石英ガラス２重管式放電体１５、交流高電圧電源４、オゾン溶解器５、レベルスイッチ１９および電磁弁１６である。
【００５３】
本実施例は実施例１のオゾン発生体が石英ガラス２重管式放電体１５とされ、レベルスイッチ１９および電磁弁１６が加わったもので他は実施例１と同様であり、オゾン処理の機構も実施例１と同様である。従って以下には実施例１で記述のない石英ガラス２重管式放電管１５の構造およびレベルスイッチ１９と電磁弁１６の機構について説明する。
【００５４】
図４に石英ガラス２重管式放電体１５の構造を示す。
【００５５】
２本の径の異なる石英ガラス管２０、２１（以下外側石英ガラス管２０、内側石英ガラス管２１と称す）が中心軸を一致して同心円筒状に配置され上方の高電圧導入枝管２３に溶接されている。
【００５６】
内側石英ガラス管の内部には電解液２９が満たされている。またその電解液の中には高電圧電源４の高電圧側配線２６と電気的に接続された金属線２２が浸漬されている。
【００５７】
また外側石英ガラス管２０の両端には枝管により原料気体入口９およびオゾンガス出口２５が設けられている。図３に示すようにこの原料気体入口はオゾン曝気槽２の内部の気相部に開口し、オゾンガス出口はオゾン溶解器５の気体吸引口１２と接続されている。
【００５８】
この石英ガラス２重管式放電体は図３に示すようにほぼ全体が処理対象水２８の内部に浸漬された状態で配置され、また処理対象水２８は高電圧電源４のアース側配線１８に電気的に接続されている。
【００５９】
高電圧電源を作動させると内側石英ガラス管２１と外側石英ガラス管２０の間の空隙部２９に強い電場が発生し、それにより空気放電が起こり、オゾンが発生する。
【００６０】
図３においてレベルスイッチ１９と電磁弁１６はオゾン曝気槽２内の水位を一定に保持するために設けられているものである。
【００６１】
オゾン曝気槽２内の水位がレベルスイッチ１９の位置まで上がると、レベルスイッチ１９が作動し、それに伴って電磁弁１６が開放され、酸素が導入され、水位が下げられる。このようにしてほぼ一定の水位が保持される。
【００６２】
オゾン曝気槽２内の水位を一定に保持するための方法として図３のレベルスイッチおよび電磁弁を用いる実施例は一つの例であって、その他の方法たとえばオゾン曝気槽内に流出入する水の流量バランスを調節する方法も採用可能である。
【実施例３】
【００６３】
図５は、本発明の請求項３に関る実施例を示す。
【００６４】
主要な構成機器は酸素濃縮器１、オゾン曝気槽２、板状誘電体式オゾン発生体２４、交流高電圧電源４、オゾン溶解器５、レベルスイッチ１９および電磁弁１６である。
【００６５】
本実施例は実施例２の石英ガラス２重管式放電体１５を板状誘電体式オゾン発生体２４に置き換えたものであり、他は実施例２と同様である。従って以下には実施例２で記述のない板状誘電体式オゾン発生体２４について説明する。
【００６６】
図６に板状誘電体式オゾン発生体２４の構造を示す。ここで誘電体の材料としてはセラミックもしくはガラスが用いられる。
【００６７】
２枚の同一の四角形状の誘電体板３０、３１（以下接水誘電体板３０、非接水誘電体板３１と称す）が支持体３４ａ、３４ｂにより相互の間に空隙部２９を形成した状態で平行に配置されている。
【００６８】
非接水誘電体板３１の空隙部２９と反対の側に導電性膜３３が張られ、更にその外側に絶縁板３２が被覆され、導電性膜３３を外部から電気的に絶縁している。またその導電性膜３３は高電圧電源４の高電圧側配線１７と電気的に接続されている。
【００６９】
また前記空隙部２９に外部より通じる原料気体入口９およびオゾンガス出口管２５が設けられている。図５に示すようにこの原料気体入口９はオゾン曝気槽２の内部の気相部１４に開口し、オゾンガス出口２５はオゾン溶解器５の気体吸引口１２と接続されている。
【００７０】
この板状誘電体式オゾン発生体は図５に示すようにほぼ全体が処理対象水２８の内部に浸漬された状態で配置され、また処理対象水２８は高電圧電源４のアース側配線１８に電気的に接続されている。
【００７１】
高電圧電源を作動させると接水誘電体３０と非接水誘電体３１の間の空隙部２９に強い電場が発生し、それにより空気放電が起こり、オゾンが発生する。
【実施例４】
【００７２】
図７は、本発明の請求項４に関る実施例を示す。
【００７３】
主要な構成機器は酸素濃縮器１、オゾン曝気槽２、複数の石英ガラス二重管式オゾン発生体１５、交流高電圧電源４および複数のエジェクター３８である。
【００７４】
本実施例は実施例２に該当するが特に複数の石英ガラス二重管式オゾン発生体１５と複数のエジェクター３８を備えている。図７では２基の石英ガラス２重管式オゾン発生体１５と２基ののエジェクター３８を備えているが、これらの基数は処理容量に応じて選択されるもので、原理的には基数に制限はない。
【００７５】
複数の石英ガラス二重管式オゾン発生体１５のオゾンガス出口２５は１本のオゾン配管４０に接続され、さらにオゾン配管から複数のエジェクターの気体吸引口２５に接続される。
【００７６】
複数のエジェクター３８は水入口１１が共通のエジェクター入口ヘッダー３９に接続され、処理対象水入口６から供給される処理対象水はエジェクター入口ヘッダー３９に入り、複数のエジェクター３８に分配される。
【００７７】
複数のエジェクターの各気体吸引口１２よりオゾンガスが吸引されオゾン気泡８となり、オゾン曝気槽内に放出される。
【００７８】
複数のエジェクターは多数の場合には円環状に配列することが出来る。図８にその配列の一例を示す。同図は６本のエジェクターを円環状に配列した場合である。６本のエジェクターの気体吸引管は１本のオゾン配管に結合される。
【００７９】
複数のエジェクターを平行に配列することも出来る。図９にその配列の一例を示す。
【００８０】
図８の円環状配列の場合も図９の平行配列の場合も、エジェクター気体吸引用管２７の長さおよび内径を等しくすることで、オゾンガス吸引量を均一に出来る。
【００８１】
以上の実施例４に関する説明はオゾン発生体として石英ガラス２重管式オゾン発生体複数を採用したものであるが、板状誘電体式オゾン発生体複数を採用しても同様のオゾンによる水処理設備の構成が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明の飲料用水オゾン処理装置は小規模から大規模まで、広範な規模での設置が可能であり上水の浄化処理に用いられる他、井戸水や雨水等の利用のための浄化処理、プール水の浄化、養殖用水の浄化、水族館の水の浄化、海水淡水化のための殺菌、生活廃水あるいは産業排水の再利用化、湖水の浄化等に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】従来のオゾンによる上水処理設備の構成をしめす。
【図２】本発明の実施例１によるオゾンによる水処理設備の構成をしめす。
【図３】本発明の実施例２によるオゾンによる水処理設備の構成をしめす。
【図４】本発明の実施例２によるオゾンによる水処理設備の中の石英２重管式放電体の構造をしめす。
【図５】本発明の実施例３によるオゾンによる水処理設備の構成をしめす。
【図６】本発明の実施例３によるオゾンによる水処理設備の中の板状誘電体式オゾン発生体の構造をしめす。
【図７】本発明の実施例４によるオゾンによる水処理設備の構成をしめす。
【図８】本発明の実施例４によるエジェクターの円環状配列を示す。
【図９】本発明の実施例４によるエジェクターの平行配列を示す。
【符号の説明】
【００８４】
１ 酸素濃縮器
２ オゾン曝気槽
３ オゾン発生体
４ 交流高圧電源
５ オゾン溶解器
６ 処理対象水入口
７ 浄化水出口
８ オゾン気泡
９ 原料気体入口
１０ 酸素入口
１１ 水入口
１２ 気体吸引口
１３ 水出口
１４ 気相
１５ 石英ガラス２重管式オゾン発生体
１６ 電磁弁
１７ 高電圧側配線
１８ アース側配線
１９ レベルスイッチ
２０ 外側石英ガラス管
２１ 内側石英ガラス管
２２ 導電性液体
２３ 高電圧導入用
２４ 板状誘電体式オゾン発生体
２５ オゾンガス出口
２６ エジェクター気体吸引用配管
２７ アース側配線
２８ 処理対象水
２９ 空隙
３０ 接水誘電体板
３１ 非接水誘電体板
３２ 絶縁体板
３３ 導電性膜
３４ａ 支持体
３４ｂ 支持体
３５ オゾン発生装置
３６ 散気板
３７ 廃オゾン分解装置
３８ エジェクター
３９ エジェクター入口ヘッダー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上水の原水、井戸水、雨水、湖水、海水などの自然水もしくはプール、風呂、水タンク等に貯留された水を生活用水、産業用水として利用もしくは再利用するために浄化する水処理設備にかかわるものである。
【背景技術】
【０００２】
気体状オゾンを水に接触させて水中の有害菌を殺菌し、且つ有害有機物を分解し、脱臭する浄水方法は従来広く行われてきた。
【０００３】
オゾンを水に接触させる典型的な方法は、処理対象とする水をオゾン曝気槽と呼ばれる縦長の水槽に貯留し、その水槽の下部より気泡状のオゾンを散気する方法である。(非特許文献１のＰ１８６参照）
【非特許文献１】オゾンハンドブック：日本オゾン協会編
【０００４】
図１に、従来のオゾンによる上水処理設備の構成例を示す。主要な構成機器は酸素濃縮器１、オゾン発生装置３５、オゾン曝気槽２、廃オゾン分解装置３７である。
【０００５】
酸素濃縮器１は空気中の酸素を濃縮する装置である。これはオゾンを発生させるために酸素原料を用いることが効率がよいために備えられる設備であるが、酸素発生器を使わないで乾燥空気発生器を備え、乾燥空気にてオゾンを発生させる場合もある。
【０００６】
オゾン発生装置３５はオゾン発生体２と交流高電圧電源４から構成される。
オゾン発生体２は誘電体と誘電体もしくは誘電体と金属の間に狭い空隙を設けた構造を持ち、その空隙の間に交流高電圧電源４にて発生させた交流高電圧を負荷し、放電を発生させ、同時にその空隙に酸素濃縮器１より供給される酸素を通過させて、オゾンを発生する。
【０００７】
オゾン曝気槽２は縦長の水槽であり、原水を上部から導入し、下部より取り出す。オゾン発生装置３５で発生させたオゾンはオゾン曝気槽２の底部に備えられた散気板７に導かれ、そこからオゾン気泡８として槽内を上昇し、その間下降する原水と接触して、原水を脱臭、殺菌する。
【０００８】
廃オゾン分解装置３７はオゾン気泡８の中に残存し、オゾン曝気槽２の上部より排出されるオゾンを分解する。この装置はオゾンが人体に有害であるために必要とされるものである。
【０００９】
以上で述べた上水オゾン処理設備の構成はオゾンを利用した上水設備の全体の中のオゾン処理部分のみを示したものであり、上水設備全体としてはろ過設備も含むより大規模なものである。またオゾン処理部分のみでも、オゾン曝気槽は多段式等オゾンの溶解効率を高めるための種々の工夫がなされている。
【００１０】
近年大型の上水処理設備ではこのようなオゾン処理設備が水の脱臭、美味化および殺菌用塩素の使用量の低減等を目的に実用化が進んでいる。
【００１１】
しかし、中小規模の上水処理設備、規模の小さな井戸水、雨水等の水処理の目的では普及が進んでいない。その最大の原因は一般に装置規模が大きいため建設コストが高価である、また運転コスト、特に電力費も高価であること、である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は中小規模の上水処理設備もしくは小規模の井戸水、雨水等の水処理設備として、導入しやすい、低建設コスト且つ低運転コストのオゾンによる水処理設備を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記の課題を達成するためにオゾン発生体とエジェクター等のオゾン溶解器をオゾン曝気槽の中に組み込み、オゾン曝気槽内においてオゾンガスを循環させ、発生するすべてのオゾンを原水に溶解させオゾン処理を行う方法を採用する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のオゾン処理設備はオゾン発生体がオゾン曝気槽内に収められ、その冷却がオゾン曝気槽内の処理対象水でなされることから、後述の実施例２、実施例３、実施例４に示すように構造が単純でコンパクトになる。
【００１５】
また生成したオゾンガスが気体状で排気されることはない、すなわち廃オゾンガスが発生しないために廃オゾン分解装置が不要となる。
【００１６】
更に酸素濃縮器で生成した酸素が全てオゾン発生用として利用されるために酸素濃縮器の容量は従来の数分の１程度である。
【００１７】
またオゾン発生体の冷却が処理対象水を用いてなされることから、一般に必要とされるオゾン発生体の冷却水循環系も不要となる。
【００１８】
以上のことから本発明によるオゾンによる上水処理設備は、従来の同様の設備に対して機器の数および容量が削減され、また機器の数の減少に伴って配管等の工事費用も削減されるため、結果として大幅な建設コストの削減が達成される。
【００１９】
酸素濃縮器の容量の低下、オゾン発生用冷却水の不要化などから、所要電力も大幅な削減が可能となる。更にオゾン分解に通常使用される活性炭の使用量も減少し、結果として運転コストの低減が達成される。
【００２０】
以上に記した本発明の効果を特にオゾンによる上水処理設備に関する設計例を挙げて説明する。
【００２１】
日本国内におけるオゾンによる上水処理設備は大部分がカビ臭除去の目的で設置されている。１日の水処理量としては１０００〜４００，０００立方メートル／日程度の範囲である。またカビ臭除去の目的でのオゾン注入率すなわち１立方メートルの水処理に対して注入されるオゾンの量は多くて３グラム／立方メートル（３ミリグラム／リットル）程度である。（非特許文献２ Ｐ２５７）
【非特許文献２】オゾンを中心とした高度浄水処理技術：山口富雄編・著 三しゅう書房
【００２２】
本発明による設備は特に中小規模の水処理設備において建設コストおよび運転コストに関する優位性が生じると考えられることから設計条件として水処理量１０，０００ｍ３／日を想定する。稼働時間は２０時間として１時間当たりの水処理量は５００ｍ３／ｈｒとなる。オゾン注入率は３グラム／立方メートルとするとオゾン発生量は１時間当たりでその５００倍の１．５ｋｇ／ｈｒ必要とされる。
【００２３】
以上を設計条件として後述の実施例４の複数の石英ガラス２重管式オゾン発生体（図４参照）および複数のエジェクターをもちいる場合の設計結果を示す。以下の説明は実施例４を示す図７および図８を参照されたい。
【００２４】
石英ガラス２重管式オゾン発生体として実績のある外径２１ｍｍ、長さ３１６ｍｍの機種は１本につき、２５ｇ／ｈｒのオゾン発生量であるが、１．５ｋｇ／ｈｒのオゾンを発生させるためには、それを６０本必要とする。６本×１０本の配列とし、ピッチ３０ｍｍとすると全体の外形寸法は固定枠を含めて幅２５０ｍｍ、奥行４００ｍｍ、高さ５００ｍｍとなる。
【００２５】
石英ガラス２重管式オゾン発生体の電力消費量は１本あたり、５００Ｗであり、６０本で３０ｋＷの電力消費量となる。
【００２６】
次にオゾン溶解器としては株式会社ＩＢＳ社のエジェクターＭｏｄｅｌ４０９１を採用する。このエジェクターは１本の水処理量が毎分１，７２２リットルすなわち毎時約１００ｍ３であり、５本で毎時５００ｍ３の水を処理できるが、余裕を見て６本を使用する。１本の外形は約１５０ｍｍ×３００ｍｍ×７００ｍｍＨであり、６本を図７に示すように６角状に並べて全体の外形はφ６００×８００Ｈに収まる。
【００２７】
オゾン曝気槽は実績として１ｍ３／ｈｒの水処理量あたり容積３リットルであり、水処理用５００ｍ３／ｈｒに対しては約１．５ｍ３の容積となる。寸法は径１ｍで高さ２ｍの槽とする。このオゾン曝気槽の内部の下方に上記エジェクターを収納し、石英ガラス２重管式オゾン発生体を上部に収納する。
【００２８】
次にオゾン発生のために必要な酸素量を計算する。必要な酸素量はオゾンの発生に使われる酸素と処理対象水に溶解して流出する酸素の和となる。オゾン１．５ｋｇ／ｈｒに使われる酸素の量は毎時１．０５ｍ３である。処理対象水に溶解する酸素の量は最大で処理対象流量に酸素の溶解度を乗じたものとなる。酸素の水への溶解度は１気圧２０℃で水１ｃｃあたり０．０３１ｃｃ（０℃換算値：非特許文献３ Ｐ４９９）である。オゾン曝気槽の運転圧力を２気圧とすると溶解度は２倍で水１ｃｃあたり０．０６２ｃｃである。したがって水５００ｍ３／ｈｒに溶け込む酸素量は最大で毎時１５．５ｍ３である。
【００２９】
オゾン発生分と処理対象水への溶解分を合計すると毎時１６．５５ｍ３の酸素が必要ということになる。これは毎分約７０リットルの酸素発生量に相当する。設計余裕を見て毎分８０リットル（標準状態換算）の酸素濃縮器を備えるものとする。
【非特許文献３】理科年表２００５
【００３０】
以上の設計結果をまとめる。水処理量１０，０００ｍ３／日のオゾンによる水処理施設の主要部はステンレス製で径０．８ｍ×高さ２ｍのオゾン曝気槽（石英ガラス２重管式オゾン発生体とエジェクターを内蔵）、３０ｋＷのオゾン発生用電源、酸素発生量８０リットル（標準状態換算）の酸素濃縮器である。
【００３１】
次に上記と比較のためにオゾン発生体とエジェクターをオゾン曝気槽の外部に置くことを前提にした設計結果を示す。
なお、従来の方法としてはエジェクターを用いずにオゾン曝気槽に散気板を置きオゾン気泡を発生させてオゾンを溶解させる方法もあるが、オゾン曝気槽が著しく大きくなるため、ここではエジェクターを用いた場合を比較の対象とする。
【００３２】
オゾン発生体をオゾン曝気槽の外部におく場合には石英ガラス２重管式オゾン発生体をステンレス製密閉容器に収納し、冷却水を流通できる構造とする。この外形寸法は径０．６ｍ×高さ０．８ｍとなる。
【００３３】
エジェクターは６本を６角形に配置し、外形が径０．７ｍ×高さ１ｍの容器に収納し配置する。
【００３４】
酸素必要量はオゾン発生量とオゾン濃度より計算される。石英ガラス２重管式オゾン発生体のオゾン濃度は１００ｇ／ｍ３（標準状態換算）であり、オゾン発生量は１．５ｋｇ／ｈｒであるから、１５ｍ３／ｈｒ（標準状態換算）の酸素が必要になる。そこで毎分２５０リットルの酸素濃縮器を備えるものとする。
【００３５】
さらにオゾン曝気槽から排出される廃オゾンを分解するために廃オゾン分解装置が必要となる。この廃オゾン分解器はステンレス容器にキャタラー社の触媒、型式ＭＤ−９を充填した触媒充填容器とする。この触媒はオゾンを分解し酸素に戻す作用を有する。出口におけるオゾン濃度を人体に安全な０．１ｐｐｍに落とすために、触媒充填量として１時間の廃オゾンガス流量１５ｍ３の５００分の１すなわち３０リットルの触媒を充填する。この触媒充填容器は触媒の劣化に備えて２基を並列にする。
【００３６】
オゾン曝気槽はエジェクターから出たオゾン気泡と処理対象水の混合ガスを受け入れ、オゾンの溶解を促進させると共に、オゾン気泡を処理対象水と分離させる気液分離機能を持たせる必要がある。寸法は径１ｍ×高さ２ｍとする。
【００３７】
オゾン発生体とエジェクターをオゾン曝気槽の外部におく従来型の水処理設備の設計をまとめる。
必要な主要機器はステンレス製で径０．８ｍ×高さ２ｍのオゾン曝気槽、石英ガラス２重管式オゾン発生体を収納する径０．６ｍ×高さ０．８ｍのステンレス容器、径０．７ｍ、高さ１ｍのエジェクター収納容器、３０ｋＷのオゾン発生用電源、酸素発生量２５０リットル（標準状態換算）の酸素濃縮器、さらに３０リットルの触媒充填容器を２基である。
【００３８】
オゾン発生体とエジェクターをオゾン曝気槽の内部に配置する本発明による水処理設備をオゾン発生体とエジェクターをオゾン曝気槽の外部に配置する本発明によらない水処理設備を比較すると次のことが言える。
（１）本発明による水処理設備は、径０．６ｍ×高さ０．８ｍのオゾン発生体収納容器、径０．７ｍ×高さ１ｍのエジェクター収納容器のスペースが必要ない。
（２）本発明による水処理設備は、触媒充填量３０リットル廃オゾン分解器 ２基が必要ない。
（３）本発明による水処理設備は、オゾン発生体収納容器、エジェクター収納容器、廃オゾン分解器がないために配管が単純になる。
（４）本発明による水処理設備は、酸素濃縮器の容量が３分の１以下となる。
（５）上記（１）〜（４）の結果設置スペースは２分の１程度になる。
（６）上記（１）〜（５）の結果建設価格が３分の２以下になる。
（７）本発明による水処理設備は酸素濃縮器の容量が８０リットルで電力は８ｋＷであり、本発明によらない酸素濃縮器では２５ｋＷである。したがって本発明は１７ｋＷの電力の節約になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下に発明を実施するための最良の形態を図を用いて具体的に説明する。
【実施例１】
【００４０】
図２は、本発明の請求項１に関る実施例を示す。
【００４１】
主要な構成機器は酸素濃縮器１、オゾン曝気槽２、オゾン発生体３、交流高電圧電源４およびオゾン溶解器５である。
【００４２】
オゾン曝気槽２はステンレス等で作られた密閉構造の円筒形または直方形の容器であり、その内部にオゾン発生体３、オゾン溶解器５を組み込んでいる。
【００４３】
オゾン曝気槽２の内部は上部の気相部を除きオゾン処理対象水で満たされている。酸素濃縮器１で生成した酸素を上部の酸素入口１０より上部気相部にを注入し、下部の原水入口６から原水を導入し、下部のオゾン処理水出口７より、オゾン処理水を取り出す。
【００４４】
オゾン溶解器５はオゾンと水を混合してオゾンを溶解させる機能を持つ構成要素である。水入口１１、水出口１３を備え、その間に気体吸引口１３を備える。オゾン溶解器として代表的なものはエジェクターであり図１のオゾン溶解器はエジェクターの断面を示している。エジェクターは一般に液の流路の一部に隘路を設け、その部分の流速を速くすることにより減圧状態として気体を引き込む方式のものである。その他種々の内部構造を備えた無動力のオゾン溶解用機器が実用化されている。またポンプ内にてオゾンと水を混合するオゾン混合用ポンプ等動力を備えた溶解用機器も実用化されている。オゾン溶解器５としては気体吸引力のあるものであれば、これらのいずれもが採用できる。
【００４５】
図２でオゾン溶解器５は、その気体吸引口１２がオゾン発生体３のオゾンガス出口９に結合されている。
下部の処理対象水入口から導入された処理対象水はオゾン溶解器５の水入口１１よりオゾン溶解器５内に入り、気体吸引口１２でオゾン発生用放電管３のオゾンガス出口２５からオゾンガスを吸引し、オゾン気泡８と混合した状態で、オゾンガスを溶け込ませながら、水出口１３から出てオゾン曝気槽２内の処理対象水２８と混合する。
【００４６】
オゾン溶解器５から出た未溶解のオゾン気泡８はオゾン曝気槽３の上部気相部に放出される。
【００４７】
オゾン発生体３は上部に原料気体入口９を、下部にオゾンガス出口２５を持つ。原料気体入口９は気相部１４に開口され、また、オゾンガス出口２５は前述の如くオゾン溶解器５の気体吸引口１２に接続している。
【００４８】
オゾン溶解器５に処理対象水が導入されると、オゾン発生体内のオゾンガスが、オゾン溶解器の気体吸引口１２よりオゾン溶解器５内に引き込まれ一部が水中に溶解するが、未溶解のオゾンガスは気相部１４に放出され、原料気体入口９よりオゾン発生体３に入り、その内部にてオゾン濃度を増大させて再びオゾン溶解器５内に引き込まれる。このようにしてオゾンガスの一部は処理対象水に溶解してオゾン処理水出口よりとり出せれ、未溶解部分はオゾン曝気槽２の内部で循環する。
【００４９】
図２はオゾン発生体３とオゾン溶解器５がオゾン曝気槽２内に垂直に保持され状態を示しているが、本発明による設備の機能を発揮させるためにそれらの方向および取付位置はそれらがオゾン曝気槽内にある限り任意である。
【００５０】
図２の実施例は酸素濃縮器が使用されているが、酸素濃縮器の代わりに液体酸素、ボンベ入り酸素を使用しても同じ効果を得られえる。また特に脱臭目的等で高濃度のオゾンを必要としない場合にはコンプレッサにて室内の空気を導入しても効果が得られる。
【実施例２】
【００５１】
図３は、本発明の請求項２に関る実施例を示す。
【００５２】
主要な構成機器は酸素濃縮器１、オゾン曝気槽２、石英ガラス２重管式放電体１５、交流高電圧電源４、オゾン溶解器５、レベルスイッチ１９および電磁弁１６である。
【００５３】
本実施例は実施例１のオゾン発生体が石英ガラス２重管式放電体１５とされ、レベルスイッチ１９および電磁弁１６が加わったもので他は実施例１と同様であり、オゾン処理の機構も実施例１と同様である。従って以下には実施例１で記述のない石英ガラス２重管式放電管１５の構造およびレベルスイッチ１９と電磁弁１６の機構について説明する。
【００５４】
図４に石英ガラス２重管式放電体１５の構造を示す。
【００５５】
２本の径の異なる石英ガラス管２０、２１（以下外側石英ガラス管２０、内側石英ガラス管２１と称す）が中心軸を一致して同心円筒状に配置され上方の高電圧導入枝管２３に溶接されている。
【００５６】
内側石英ガラス管の内部には電解液２９が満たされている。またその電解液の中には高電圧電源４の高電圧側配線２６と電気的に接続された金属線２２が浸漬されている。
【００５７】
また外側石英ガラス管２０の両端には枝管により原料気体入口９およびオゾンガス出口２５が設けられている。図３に示すようにこの原料気体入口はオゾン曝気槽２の内部の気相部に開口し、オゾンガス出口はオゾン溶解器５の気体吸引口１２と接続されている。
【００５８】
この石英ガラス２重管式放電体は図３に示すようにほぼ全体が処理対象水２８の内部に浸漬された状態で配置され、また処理対象水２８は高電圧電源４のアース側配線１８に電気的に接続されている。
【００５９】
高電圧電源を作動させると内側石英ガラス管２１と外側石英ガラス管２０の間の空隙部２９に強い電場が発生し、それにより空気放電が起こり、オゾンが発生する。
【００６０】
図３においてレベルスイッチ１９と電磁弁１６はオゾン曝気槽２内の水位を一定に保持するために設けられているものである。
【００６１】
オゾン曝気槽２内の水位がレベルスイッチ１９の位置まで上がると、レベルスイッチ１９が作動し、それに伴って電磁弁１６が開放され、酸素が導入され、水位が下げられる。このようにしてほぼ一定の水位が保持される。
【００６２】
オゾン曝気槽２内の水位を一定に保持するための方法として図３のレベルスイッチおよび電磁弁を用いる実施例は一つの例であって、その他の方法たとえばオゾン曝気槽内に流出入する水の流量バランスを調節する方法も採用可能である。
【実施例３】
【００６３】
図５は、本発明の請求項３に関る実施例を示す。
【００６４】
主要な構成機器は酸素濃縮器１、オゾン曝気槽２、板状誘電体式オゾン発生体２４、交流高電圧電源４、オゾン溶解器５、レベルスイッチ１９および電磁弁１６である。
【００６５】
本実施例は実施例２の石英ガラス２重管式放電体１５を板状誘電体式オゾン発生体２４に置き換えたものであり、他は実施例２と同様である。従って以下には実施例２で記述のない板状誘電体式オゾン発生体２４について説明する。
【００６６】
図６に板状誘電体式オゾン発生体２４の構造を示す。ここで誘電体の材料としてはセラミックもしくはガラスが用いられる。
【００６７】
２枚の同一の四角形状の誘電体板３０、３１（以下接水誘電体板３０、非接水誘電体板３１と称す）が支持体３４ａ、３４ｂにより相互の間に空隙部２９を形成した状態で平行に配置されている。
【００６８】
非接水誘電体板３１の空隙部２９と反対の側に導電性膜３３が張られ、更にその外側に絶縁板３２が被覆され、導電性膜３３を外部から電気的に絶縁している。またその導電性膜３３は高電圧電源４の高電圧側配線１７と電気的に接続されている。
【００６９】
また前記空隙部２９に外部より通じる原料気体入口９およびオゾンガス出口管２５が設けられている。図５に示すようにこの原料気体入口９はオゾン曝気槽２の内部の気相部１４に開口し、オゾンガス出口２５はオゾン溶解器５の気体吸引口１２と接続されている。
【００７０】
この板状誘電体式オゾン発生体は図５に示すようにほぼ全体が処理対象水２８の内部に浸漬された状態で配置され、また処理対象水２８は高電圧電源４のアース側配線１８に電気的に接続されている。
【００７１】
高電圧電源を作動させると接水誘電体３０と非接水誘電体３１の間の空隙部２９に強い電場が発生し、それにより空気放電が起こり、オゾンが発生する。
【実施例４】
【００７２】
図７は、本発明の請求項４に関る実施例を示す。
【００７３】
主要な構成機器は酸素濃縮器１、オゾン曝気槽２、複数の石英ガラス二重管式オゾン発生体１５、交流高電圧電源４および複数のエジェクター３８である。
【００７４】
本実施例は実施例２に該当するが特に複数の石英ガラス二重管式オゾン発生体１５と複数のエジェクター３８を備えている。図７では２基の石英ガラス２重管式オゾン発生体１５と２基ののエジェクター３８を備えているが、これらの基数は処理容量に応じて選択されるもので、原理的には基数に制限はない。
【００７５】
複数の石英ガラス二重管式オゾン発生体１５のオゾンガス出口２５は１本のオゾン配管４０に接続され、さらにオゾン配管から複数のエジェクターの気体吸引口２５に接続される。
【００７６】
複数のエジェクター３８は水入口１１が共通のエジェクター入口ヘッダー３９に接続され、処理対象水入口６から供給される処理対象水はエジェクター入口ヘッダー３９に入り、複数のエジェクター３８に分配される。
【００７７】
複数のエジェクターの各気体吸引口１２よりオゾンガスが吸引されオゾン気泡８となり、オゾン曝気槽内に放出される。
【００７８】
複数のエジェクターは多数の場合には円環状に配列することが出来る。図８にその配列の一例を示す。同図は６本のエジェクターを円環状に配列した場合である。６本のエジェクターの気体吸引管は１本のオゾン配管に結合される。
【００７９】
複数のエジェクターを平行に配列することも出来る。図９にその配列の一例を示す。
【００８０】
図８の円環状配列の場合も図９の平行配列の場合も、エジェクター気体吸引用管２７の長さおよび内径を等しくすることで、オゾンガス吸引量を均一に出来る。
【００８１】
以上の実施例４に関する説明はオゾン発生体として石英ガラス２重管式オゾン発生体複数を採用したものであるが、板状誘電体式オゾン発生体複数を採用しても同様のオゾンによる水処理設備の構成が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明の飲料用水オゾン処理装置は小規模から大規模まで、広範な規模での設置が可能であり上水の浄化処理に用いられる他、井戸水や雨水等の利用のための浄化処理、プール水の浄化、養殖用水の浄化、水族館の水の浄化、海水淡水化のための殺菌、生活廃水あるいは産業排水の再利用化、湖水の浄化等に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】従来のオゾンによる上水処理設備の構成をしめす。
【図２】本発明の実施例１によるオゾンによる水処理設備の構成をしめす。
【図３】本発明の実施例２によるオゾンによる水処理設備の構成をしめす。
【図４】本発明の実施例２によるオゾンによる水処理設備の中の石英２重管式放電体の構造をしめす。
【図５】本発明の実施例３によるオゾンによる水処理設備の構成をしめす。
【図６】本発明の実施例３によるオゾンによる水処理設備の中の板状誘電体式オゾン発生体の構造をしめす。
【図７】本発明の実施例４によるオゾンによる水処理設備の構成をしめす。
【図８】本発明の実施例４によるエジェクターの円環状配列を示す。
【図９】本発明の実施例４によるエジェクターの平行配列を示す。
【符号の説明】
【００８４】
１ 酸素濃縮器
２ オゾン曝気槽
３ オゾン発生体
４ 交流高圧電源
５ オゾン溶解器
６ 処理対象水入口
７ 浄化水出口
８ オゾン気泡
９ 原料気体入口
１０ 酸素入口
１１ 水入口
１２ 気体吸引口
１３ 水出口
１４ 気相
１５ 石英ガラス２重管式オゾン発生体
１６ 電磁弁
１７ 高電圧側配線
１８ アース側配線
１９ レベルスイッチ
２０ 外側石英ガラス管
２１ 内側石英ガラス管
２２ 導電性液体
２３ 高電圧導入用
２４ 板状誘電体式オゾン発生体
２５ オゾンガス出口
２６ エジェクター気体吸引用配管
２７ アース側配線
２８ 処理対象水
２９ 空隙
３０ 接水誘電体板
３１ 非接水誘電体板
３２ 絶縁体板
３３ 導電性膜
３４ａ 支持体
３４ｂ 支持体
３５ オゾン発生装置
３６ 散気板
３７ 廃オゾン分解装置
３８ エジェクター
３９ エジェクター入口ヘッダー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上水の原水、井戸水、雨水、湖水、海水などの自然水もしくはプール、風呂、水タンク等に貯留された水（以下処理対象水と称す）を生活用水、産業用水として利用もしくは再利用するために浄化する水処理設備であって、次のＡ〜Ｅの構造を備え、Ｆの作用によりオゾンガスを処理対象水に溶解させて、脱臭、有害物質除去もしくは殺菌することを特徴とするオゾンによる水処理設備。
Ａ 上部に気相部を、下部に処理対象水を蓄え、その内部においてオゾンガスと処理対象水を接触させる機能を有する容器（以下オゾン曝気槽と称す）を備える。
Ｂ 前記Ａのオゾン曝気槽の内部に酸素もしくは空気を原料に気体放電によりオゾンを発生する機能を有する構成要素（以下オゾン発生体と称す）を備え、且つオゾン発声体により発生したオゾンガスを吸引して前記オゾン曝気槽内の処理対象水と接触させてオゾンを溶解させる機能を有する構成要素（以下オゾン溶解器と称す）を備える。
Ｃ 前記Ｂのオゾン発生体は原料気体入口とオゾンガス出口を備え、オゾン溶解器は水入口、水出口および気体吸引口を備える。
Ｄ 前記オゾン発生体の原料気体入口は前記オゾン曝気槽の気相部に開放され、オゾン発生用の原料気体をオゾン曝気槽の気相部より取込める構造を備える。
Ｅ 前記オゾン発生体のオゾンガス出口はオゾン溶解器の気体吸引口に接続されている。
Ｆ 前記オゾン溶解器の水入口に外部より処理対象水が導入されると、気体吸引口にオゾン発生体で発生したオゾンガスが引き込まれ、処理対象水と混合し、オゾンガスの一部は処理対象水に溶解するとともに、未溶解部は前記気相部に放出され、前記オゾン発生体の原料気体入口より、オゾン発生体に入り、オゾン濃度を増加させて、再び前記オゾン溶解器に引き込まれる。
【請求項２】
前記請求項１に該当するオゾンによる水処理設備であって、特にオゾン発生体が次のＧ〜Ｉの構造を備え、且つＪの方法によりオゾンを発生させることを特徴とするオゾンによる水処理設備。
Ｇ ２本の径の異なる石英ガラス管を用いており、その２本の石英ガラス管の相互の中心軸を一致させ同心円筒状に配置され、され固定されている。
Ｈ 前記２本の石英ガラス管の内側の管の内部には電解液が満たされている。
Ｉ 前記石英ガラス管の大部分が前記オゾン曝気槽の処理対象水中に浸漬された状態で配置される。
Ｊ 交流高電圧電源により発生させる高電圧を前記電解液に通電し、接地側端子を、オゾン曝気槽の処理対象水に通電させて、前記２本の石英ガラス管の間の空隙内に放電を生ぜしめてオゾンを発生させる。
【請求項３】
前記請求項１に該当するオゾンによる水処理設備であって、特にオゾン発生体が次のＫ〜Ｍの構造を備え、且つＮの方法によりオゾンを発生させることを特徴とするオゾンによる水処理設備。
Ｋ ２枚の誘電体板を相互間に１ミリメートル以下の空隙部が形成されるように平行に配置し、相互の位置を固定している。
Ｌ 前記２枚の誘電体板のうち一方の誘電体板の前記空隙部と反対側の面に導電性の薄膜状物質が張られ、更にその薄膜状物質の外側が絶縁性の膜で被覆されている。
Ｍ オゾン発生体の大部分が前記オゾン曝気槽の水相中に浸漬された状態で配置される。
Ｎ 交流高電圧電源の高電圧側端子を前記導電性の薄膜状物質に接続し、接地側端子を、オゾン曝気槽の処理対象水に接続した状態で交流高電圧電源を作動させて、前記２枚の誘電体板の間の空隙内に放電を生ぜしめてオゾンを発生させる。
【請求項４】
前記請求項２もしくは請求項３に該当するオゾンによる水処理設備であって、特にオゾン発生体およびオゾン溶解器が次のＯ〜Ｓの構造を備えることを特徴とするオゾンによる水処理設備。
Ｏ 請求項２に記すオゾン発生体が複数備えられている。
Ｐ オゾン溶解器として複数のエジェクターが備えられている。
Ｑ 複数のオゾン発生体のオゾンガス出口は共通の１本の配管に結合されている。
Ｒ 前記Ｑの１本の配管より複数のエジェクターの気体吸引用管に接続されている。
Ｓ 前記Ｒの気体吸引用管は長さと内径が各エジェクターに対して等しい。
【請求項１】
上水の原水、井戸水、雨水、湖水、海水などの自然水もしくはプール、風呂、水タンク等に貯留された水（以下処理対象水と称す）を生活用水、産業用水として利用もしくは再利用するために浄化する水処理設備であって、次のＡ〜Ｅの構造を備え、Ｆの作用によりオゾンガスを処理対象水に溶解させて、脱臭、有害物質除去もしくは殺菌することを特徴とするオゾンによる水処理設備。
Ａ 上部に気相部を、下部に処理対象水を蓄え、その内部においてオゾンガスと処理対象水を接触させる機能を有する容器（以下オゾン曝気槽と称す）を備える。
Ｂ 前記Ａのオゾン曝気槽の内部に酸素もしくは空気を原料に気体放電によりオゾンを発生する機能を有する構成要素（以下オゾン発生体と称す）を備え、且つオゾン発声体により発生したオゾンガスを吸引して前記オゾン曝気槽内の処理対象水と接触させてオゾンを溶解させる機能を有する構成要素（以下オゾン溶解器と称す）を備える。
Ｃ 前記Ｂのオゾン発生体は原料気体入口とオゾンガス出口を備え、オゾン溶解器は水入口、水出口および気体吸引口を備える。
Ｄ 前記オゾン発生体の原料気体入口は前記オゾン曝気槽の気相部に開放され、オゾン発生用の原料気体をオゾン曝気槽の気相部より取込める構造を備える。
Ｅ 前記オゾン発生体のオゾンガス出口はオゾン溶解器の気体吸引口に接続されている。
Ｆ 前記オゾン溶解器の水入口に外部より処理対象水が導入されると、気体吸引口にオゾン発生体で発生したオゾンガスが引き込まれ、処理対象水と混合し、オゾンガスの一部は処理対象水に溶解するとともに、未溶解部は前記気相部に放出され、前記オゾン発生体の原料気体入口より、オゾン発生体に入り、オゾン濃度を増加させて、再び前記オゾン溶解器に引き込まれる。
【請求項２】
前記請求項１に該当するオゾンによる水処理設備であって、特にオゾン発生体が次のＧ〜Ｉの構造を備え、且つＪの方法によりオゾンを発生させることを特徴とするオゾンによる水処理設備。
Ｇ ２本の径の異なる石英ガラス管を用いており、その２本の石英ガラス管の相互の中心軸を一致させ同心円筒状に配置され、され固定されている。
Ｈ 前記２本の石英ガラス管の内側の管の内部には電解液が満たされている。
Ｉ 前記石英ガラス管の大部分が前記オゾン曝気槽の処理対象水中に浸漬された状態で配置される。
Ｊ 交流高電圧電源により発生させる高電圧を前記電解液に通電し、接地側端子を、オゾン曝気槽の処理対象水に通電させて、前記２本の石英ガラス管の間の空隙内に放電を生ぜしめてオゾンを発生させる。
【請求項３】
前記請求項１に該当するオゾンによる水処理設備であって、特にオゾン発生体が次のＫ〜Ｍの構造を備え、且つＮの方法によりオゾンを発生させることを特徴とするオゾンによる水処理設備。
Ｋ ２枚の誘電体板を相互間に１ミリメートル以下の空隙部が形成されるように平行に配置し、相互の位置を固定している。
Ｌ 前記２枚の誘電体板のうち一方の誘電体板の前記空隙部と反対側の面に導電性の薄膜状物質が張られ、更にその薄膜状物質の外側が絶縁性の膜で被覆されている。
Ｍ オゾン発生体の大部分が前記オゾン曝気槽の水相中に浸漬された状態で配置される。
Ｎ 交流高電圧電源の高電圧側端子を前記導電性の薄膜状物質に接続し、接地側端子を、オゾン曝気槽の処理対象水に接続した状態で交流高電圧電源を作動させて、前記２枚の誘電体板の間の空隙内に放電を生ぜしめてオゾンを発生させる。
【請求項４】
前記請求項２もしくは請求項３に該当するオゾンによる水処理設備であって、特にオゾン発生体およびオゾン溶解器が次のＯ〜Ｓの構造を備えることを特徴とするオゾンによる水処理設備。
Ｏ 請求項２に記すオゾン発生体が複数備えられている。
Ｐ オゾン溶解器として複数のエジェクターが備えられている。
Ｑ 複数のオゾン発生体のオゾンガス出口は共通の１本の配管に結合されている。
Ｒ 前記Ｑの１本の配管より複数のエジェクターの気体吸引用管に接続されている。
Ｓ 前記Ｒの気体吸引用管は長さと内径が各エジェクターに対して等しい。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−５４０６（Ｐ２０１１−５４０６Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５０５７８（Ｐ２００９−１５０５７８）
【出願日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【出願人】（３０００４０５１９）エコデザイン株式会社 (5)
【出願人】（５９８０２８７７４）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【出願人】（３０００４０５１９）エコデザイン株式会社 (5)
【出願人】（５９８０２８７７４）
【Ｆターム（参考）】
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