促進酸化処理法
【課題】高濃度のオゾン溶解水を得ることにより、オゾン発生器の大型化を招くことなく、高効率で所望の促進酸化処理を行うことができる促進酸化処理法を実現する。
【解決手段】紫外線照射装置５で処理された処理水の一部を気体溶解膜モジュール２に供給する。一方、オゾン発生器１から発生するオゾンガスを処理水と対向流となるように気体溶解膜モジュール２に供給する。そして、気体溶解膜を気相側から加圧し、オゾンガスを気体溶解膜中に拡散させ、これによりオゾンガスを処理水中に完全溶解させて高濃度のオゾン溶解水を生成する。その後、オゾン溶解水搬送管１４により搬送されてきたオゾン溶解水を原水に注入し、紫外線照射装置に供給する。紫外線照射装置５では、オゾン溶解水含有原水に紫外線を照射し、原水に含有される難分解性物質を酸化分解して除去する。
【解決手段】紫外線照射装置５で処理された処理水の一部を気体溶解膜モジュール２に供給する。一方、オゾン発生器１から発生するオゾンガスを処理水と対向流となるように気体溶解膜モジュール２に供給する。そして、気体溶解膜を気相側から加圧し、オゾンガスを気体溶解膜中に拡散させ、これによりオゾンガスを処理水中に完全溶解させて高濃度のオゾン溶解水を生成する。その後、オゾン溶解水搬送管１４により搬送されてきたオゾン溶解水を原水に注入し、紫外線照射装置に供給する。紫外線照射装置５では、オゾン溶解水含有原水に紫外線を照射し、原水に含有される難分解性物質を酸化分解して除去する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、促進酸化処理法に関し、より詳しくは酸化剤としてオゾンを使用した促進酸化処理法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、水処理技術の分野では、オゾン（Ｏ３）の有する強い酸化力を利用し、井戸水や工場廃水に含有される染料やフミン質の着色成分を酸化分解して脱色したり、臭気成分を酸化分解して脱臭することが行われている。
【０００３】
しかしながら、このようなオゾンの酸化力のみを利用したオゾン単独処理では、有機塩素化合物やアンモニア性窒素等の難分解性物質を除去するには、酸化力が未だ不十分である。
【０００４】
そこで、近年、特定の酸化剤と紫外線とを併用した促進酸化処理法（ＡＯＰ；Advanced Oxidation Process）の研究・開発が盛んに行なわれている。
【０００５】
この促進酸化処理法では、オゾン（Ｏ３）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）等の特定の酸化剤に紫外線を照射することにより、オゾンよりも更に強力な酸化力を有するヒロドキシラジカル（・ＨＯ）を生成し、これにより廃水中に含有される難分解性の有害物質を酸化分解し除去することが可能となる。
【０００６】
すなわち、オゾンは過酸化水素や次亜塩素酸ナトリウムに比べて標準酸化還元電位が高く、強い酸化力を有することが知られているが、ヒロドキシラジカルの標準酸化還元電位は２．８０Ｖであり、オゾンの標準酸化還元電位（２．０７Ｖ）よりも高く、したがってオゾンよりも更に酸化力が強い。
【０００７】
このようにヒドロキシラジカルは強大な酸化力を有することから、トリクロロエチレンやトリハロメタン等の有機塩素化合物やアンモニア性窒素を強固に結合させている一重結合（Ｃ−Ｃ、Ｎ−Ｈ等）の結合子を開裂させることができ、難分解性の有害物質を酸化分解して無害物質に変換することが可能となる。
【０００８】
上記特定の酸化剤のうち、過酸化水素や次亜塩素酸ナトリウムは常温常圧で液体であるため取扱いは容易であるが、紫外線を照射した場合にヒドロキシラジカルを生成する量子効率がオゾンに比べて低いという欠点がある。したがって、量子効率を考慮すると、酸化剤としてはオゾンを使用するのが好ましいと考えられる。
【０００９】
そこで、近年、酸化剤としてオゾンを使用した促進酸化処理法が種々提案されている。
【００１０】
例えば、特許文献１には、本明細書に添付の図６に示すように、２５４ｎｍ波長の紫外線ランプ１０１と散気装置１０２とを有する反応塔１０３と、オゾンを発生するオゾン発生器１０４とを備え、オゾン発生器１０４で発生したオゾンを散気装置１０２を介して被処理水１０５中に吹き込み可能とし、かつ、被処理水１０２の循環ライン１０６を反応塔１０３に接続し、循環ライン１０６の途中に１８５ｎｍ波長の紫外線ランプを有する紫外線処理塔１０７を設けた水処理装置が提案されている。
【００１１】
この特許文献１では、散気法と呼称される方法で、反応塔１０３に供給される被処理水１０５中にオゾンを吹き込んで促進酸化処理を行っている。さらに、特許文献１では、循環ライン１０６を通過する被処理水にも紫外線処理塔１０７の紫外線ランプを照射して溶存酸素をオゾンに変換し、ポンプ１０８を介して反応塔１０３にオゾンを供給している。そして、このオゾンによってもヒドロキシラジカルの生成を可能とし、これにより、ヒドロキシラジカルの生成を増量させて促進酸化処理の効率向上を図っている。尚、反応塔１０３内で紫外線に反応しなかった残留オゾンはオゾンキラー１０９で分解され、酸素となって大気に放出される。
【００１２】
また、特許文献２には、本明細書に添付の図７に示すように、貯留槽１１１、オゾン発生器１１２からのオゾンを吸引するエジェクタ１１３、及び紫外線照射槽１１４がこの順序で設けられた循環流路１１５を備え、貯留槽１１１が、原水供給ライン１１６からの難分解性有機物を含む被処理水及び貯留槽１１１から循環流路１１５に引き出されて再び貯留槽１１１に戻される処理水を貯留する循環水貯留部１１７と、循環水貯留部１１７からの余剰の処理水を貯留する処理水貯留部１１８とを有する促進酸化処理装置が提案されている。
【００１３】
この特許文献２では、エジェクタ法と呼称される方法で、オゾン発生器１１２からのオゾンガスを被処理水に添加し、オゾン添加水に紫外線を照射して促進酸化処理を行っている。
【００１４】
【特許文献１】特開２００２−２１０４７９号公報（図２）
【特許文献２】特開２００３−３４０４７２号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、特許文献１では、オゾン発生器１０４からのオゾンガスを散気装置１０２を介して被処理水中にオゾンを散気させているが、このような方法では、オゾンガスを被処理水中に高効率で溶解させることができず、大部分のオゾンは水中で大きな気泡の状態で分散する。したがって、紫外線ランプ１０１から紫外線を照射しても、紫外線の透過率が低く、このため、ヒドロキシラジカルの生成効率も低い。その結果、所望の促進酸化処理を行うためには大量のオゾンが必要となり、オゾン発生器の大型化を招くおそれがあるという問題点があった。また、特許文献１では、循環ライン１０６を通過する被処理水にも紫外線ランプを照射して溶存酸素をオゾンに変換しているものの、そもそもオゾン自体の水中での溶解効率が低いため、シンプルで効率的な促進酸化処理を行うことはできない。
【００１６】
また、特許文献２は、エジェクタ１１３によりオゾン発生器１１２からのオゾンガスを被処理水に添加しているため、特許文献１と同様、オゾンガスを被処理水中に高効率で溶解させることができず、大部分のオゾンは水中で大きな気泡の状態で分散する。すなわち、特許文献１と同様、紫外線ランプ１０１から紫外線を照射しても、紫外線の透過率が低く、このため所望の促進酸化処理を行うためには大量のオゾンが必要となり、促進酸化処理を効率よく行うことができないという問題点があった。
【００１７】
オゾンと水とを混合させる他の方法としては、ポンプを使用してオゾンを水中で撹拌するポンプ撹拌法も知られているが、上記散気法、エジェクタ法と略同様、オゾンガスを被処理水中に高効率で溶解させることができず、所望の促進酸化処理を行うためには大量のオゾンが必要となり、オゾン発生器の大型化を招くおそれがあるという問題点があった。
【００１８】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、高濃度のオゾン溶解水を得ることにより、オゾン発生器の大型化を招くことなく、高効率で所望の促進酸化処理を行うことができる促進酸化処理法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明に係る促進酸化処理法は、オゾンガスを水中で気体溶解膜で処理して前記オゾンガスを溶解させ、高濃度のオゾン溶解水を生成し、該オゾン溶解水を被処理水に注入した後、紫外線を照射し、前記被処理水に含有される難分解性物質を酸化分解することを特徴としている。
【００２０】
また、本発明の促進酸化処理法は、前記気体溶解膜は、オゾン分子が拡散して透過する非多孔質形状であることを特徴としている。
【００２１】
さらに、本発明の促進酸化処理法は、前記気体溶解膜は、微小泡の発生が可能な多孔質形状であることを特徴としている。
【００２２】
本発明の促進酸化処理法は、前記オゾン溶解水に加え、次亜塩素酸ナトリウム及び過酸化水素のうちの少なくともいずれか一方を前記被処理水に注入して紫外線を照射することを特徴としている。
【００２３】
また、本発明の促進酸化処理法は、前記気体溶解膜で処理されなかった余剰のオゾンガスを前記紫外線で分解処理することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２４】
上記促進酸化処理法によれば、気体溶解膜が非多孔質形状の場合は、オゾン分子は気体溶解膜を拡散しながら通過することとなるため、大きな気泡の生成が抑止されて完全溶解した高濃度のオゾン溶解水を生成することができる。したがって、このオゾン溶解水を被処理水に注入し、紫外線を照射すると強力な酸化力を有するヒドロキシラジカル（・ＯＨ）を高効率で生成することができる。そしてこれにより、大量のオゾンを要することもなく、前記被処理水に含有される難分解性物質の酸化分解を効率良く促進させることが可能となる。
【００２５】
また、前記気体溶解膜が多孔質形状である場合は、微小泡（マイクロバブル）は発生する可能性はあるものの、この場合もオゾンガスが水中で大きな気泡の状態で分散することもなく、オゾン分子は気体溶解膜の孔を通過して高濃度のオゾン溶解水を生成することができる。そして、上述と同様、このオゾン溶解水を被処理水に注入し、紫外線を照射すると強力な酸化力を有するヒドロキシラジカル（・ＯＨ）を高効率で生成することができる。そしてこれにより、大量のオゾンを要することもなく、前記被処理水に含有される難分解性物質の酸化分解を効率良く促進させることが可能となる。
【００２６】
このように本発明の促進酸化処理法によれば、高濃度のオゾン溶解水を得ることができるので、ヒドロキシラジカルの生成効率も高く、比較的小さな処理能力のオゾン発生器であっても所望の促進酸化処理を行うことができる。
【００２７】
また、前記オゾン溶解水に加え、次亜塩素酸ナトリウム及び過酸化水素のうちの少なくともいずれか一方を前記被処理水に注入して紫外線を照射するので、難分解性物質をより効果的に酸化分解して除去することが可能となる。すなわち、オゾン溶解水に加え、次亜塩素酸ナトリウムや過酸化水素を紫外線と共に併用することにより、有機性炭素（ＴＯＣ）の濃度が高い場合やトリクロロエチレン、アンモニア性窒素等の難分解性物質の濃度が高い場合であっても、装置の大型化を招くことなく促進酸化処理を実行することのできるシステムの構築が可能となる。
【００２８】
また、前記気体溶解膜で処理されなかった余剰のオゾンガスを前記紫外線で分解処理するので、別途、排オゾン処理を設ける必要もなく、処理システムの大規模化を招くのを極力回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づき詳説する。
【００３０】
図１は、本発明に係る促進酸化処理法を使用した促進酸化処理システムの一実施の形態（第１の実施の形態）を示す概略システム構成図である。
【００３１】
この促進酸化処理システムは、無声放電等によりオゾンガスを発生するオゾン発生器１と、オゾンガスを水中で溶解させる気体溶解膜モジュール２が内蔵されたオゾンガス溶解装置３と、紫外線ランプ（吸収波長：２５３．７ｎｍ）４が配設された紫外線照射装置５とを主要部として備えている。
【００３２】
オゾン発生器１と気体溶解膜モジュール２とはガス供給管６を介して接続され、オゾン発生器１で生成されたオゾンガスの気体溶解膜モジュール２への供給が可能とされている。
【００３３】
紫外線照射装置５には原水供給管７が接続されると共に、該原水供給管７の管路にはインラインミキサ８が介装されている。また、紫外線照射装置５には処理水搬送管９が接続されると共に、該処理水搬送管９は、管路中の点ａで、制御弁１０の介装された分岐管１１と接続され、さらに、該分岐管１１は気体溶解膜モジュール２に接続されている。そして、これにより紫外線照射装置５で処理された処理水の一部又は全部が、処理水搬送管９及び分岐管１１を介して気体溶解膜モジュール２に供給可能とされている。尚、処理水搬送管９は、前記点ａよりも上流側の適所にプレフィルタ１２が介装され、紫外線照射装置５からの処理水中に含有されうる浮遊物質（ＳＳ）の除去が可能とされている。また、処理水搬送管９の前記分岐点ａよりも下流側には制御弁１３が介装されると共に、処理水中の残留オゾンを還元する還元剤が処理水に注入可能となるように制御弁１３の下流側の適所には還元剤注入装置１７が配されている。
【００３４】
尚、還元剤注入装置１７に収容される還元剤としては、処理水中に含有される残留オゾンを酸素に還元できるものであれば、特に限定されるものではないが、重亜硫酸ナトリウムを好んで使用することができる。
【００３５】
また、原水供給管７は、気体溶解膜モジュール２に接続されたオゾン溶解水搬送管１４とインラインミキサ８の上流側の点ｂで接続され、気体溶解膜モジュール２で溶解したオゾン溶解水の紫外線照射装置５への供給が可能とされている。
【００３６】
また、紫外線照射装置５と気体溶解膜モジュール２とは排オゾン搬送管１５を介して接続され、気体溶解膜モジュール２で溶解されなかった余剰のオゾンガスが紫外線照射装置５に供給可能とされている。
【００３７】
尚、原水供給管７の点ｂよりも上流側には、酸化剤注入装置１６が原水に注入可能に配設されている。ここで、酸化剤注入装置１６に収容される酸化剤としては、次亜塩素酸ナトリウム及び過酸化水素のうちの少なくとも一方が使用される。このような酸化剤をオゾンと併用することにより、強力な酸化作用を有するヒドロキシラジカルをより大量に生成することができ、廃水中の有機炭素の濃度が特に高い場合や、トリクロロエチレンアンモニア性窒素等の難分解性物質の濃度が特に高い場合であっても、これら難分解性物質を効果的に酸化分解することができ、ＣＯＤ等を低減することが可能となる。
【００３８】
図２は気体溶解膜モジュール２の一部破断正面図である。
【００３９】
該気体溶解膜モジュール２は、筒状に形成されたベッセル１８に気体溶解膜１９が内蔵されると共に、その底面部にはオゾンガス導入口２０と、該オゾンガス導入口２０よりも大径に形成されたオゾン溶解水排出口２１が設けられ、さらに、その上面部には、オゾンガス排出口２２及び処理水供給口２３が、オゾンガス導入口２０及びオゾン溶解水排出口２１と対向状にそれぞれ設けられている。
【００４０】
気体溶解膜１９は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂からなり、実質上孔が存在せず、断面が均一層からなる非多孔質形状に形成されている。
【００４１】
このように形成された気体溶解膜モジュール２では、紫外線照射装置５からの処理水が処理水搬送管９及び分岐管１１を介して処理水供給口２３からベッセル１８に供給される。一方、オゾン発生器１からのオゾンガスはオゾンガス供給管６を介してオゾンガス導入口２０からベッセル１８に供給される。尚、気体溶解膜モジュール２としては、例えばポール・コーポレーション社製「インフューザー」等のオゾンガス透過モジュールを使用することができる。
【００４２】
図３は図２のＸ部を拡大した模式図である。
【００４３】
すなわち、図３に示すように、処理水の通過する液相側を大気圧とし、オゾンガスの通過する気相側から所定気圧（例えば、０．２ＭＰａ）の圧力を負荷すると、気体状のオゾン分子２４は気体溶解膜１９中を拡散して処理水に完全溶解し、オゾン溶解水２５となって、オゾン溶解水排出口２１からオゾン溶解水供給管１４に排出される。
【００４４】
このようにオゾンガスと処理水とが対向流となるようにベッセル１８に供給される。そして、オゾン分子２４が気体溶解膜１９中を拡散して処理水と接触し、オゾン分子２４が処理水中に完全溶解し、これにより大きな気泡が発生することもなく、高濃度のオゾン溶解水２５が生成される。
【００４５】
尚、ベッセル１８に供給されたオゾンガスのうち、気体溶解膜１９中を拡散しなかった余剰のオゾンガスは、オゾンガス排出口２２から排オゾン搬送管１５に排出される。
【００４６】
次に、図１を参照しながら、促進酸化処理システムの運転方法を述べる。
【００４７】
まず、酸化剤注入装置１６により適量の酸化剤が注入された原水が、原水供給管７を介して紫外線照射装置５に供給される。ここで、原水としては、予め前処理が施された排水や用水を使用することができる。例えば、膜分離活性汚泥処理や、限外ろ過処理、砂ろ過処理がなされた排水や除鉄除マンガン処理がなされた処理水を原水として使用することができる。
【００４８】
尚、酸化剤としては、上述したように紫外線照射装置５の照射によりヒドロキシラジカル（・ＯＨ）の生成が可能な次亜塩素酸ナトリウム及び過酸化水素水のうちの少なくとも一方が使用される。
【００４９】
上記酸化剤を含有した原水が紫外線照射装置５に供給されると、紫外線ランプ４が酸化剤含有原水に照射される。そして、酸化剤が次亜塩素酸ナトリウムの場合は化学反応式（１）、（２）によりヒドロキシラジカルを生成し、過酸化水素水の場合は化学反応式（３）によりヒドロキシラジカルを生成する。
【００５０】
【化１】
【００５１】
【化２】
【００５２】
そして、該ヒドロキシラジカルの酸化力によって原水中の不純物が酸化分解され、処理水が生成される。
【００５３】
次いで、処理水は処理水搬送管９に排出され、プレフィルタ１２で浮遊物質が除去される。そして制御弁１３を閉弁し、かつ制御弁１０を開弁すると、処理水は分岐管１１を通過して気体溶解膜モジュール２に供給される。尚、制御弁１０は、気体溶解膜モジュール２への処理水の供給量が所定流量（例えば、６０Ｌ／min）となるように、開度が調整される。
【００５４】
一方、無声放電等の手段によってオゾン発生器１では所定濃度（例えば、１００ｇ／Ｎｍ）のオゾンガスが生成される。そして、オゾン発生器１で生成されたオゾンガスは所定流量（例えば、８．３ＮＬ／min）で気体溶解膜モジュール２に供給される。オゾンガスは所定圧力（例えば、０．２ＭＰａ）で加圧されて気体溶解膜１９を拡散し、処理水中に完全溶解し、高濃度のオゾン溶解水２５（例えば、８ｇ／ｍ３）となる。そして、所定流量（例えば、３．６ｍ３／ｈ）のオゾン溶解水２５が、オゾン溶解水供給管１４を介して原水供給管７に注入され、インラインミキサ８を介して紫外線照射装置５に供給される。
【００５５】
紫外線照射装置５では、オゾン溶解水２５は、上記化学反応式（１）〜（３）に加え、反応式（４）に示すように、オゾンの分解反応が生じ、ヒドロキシラジカルが生成される。
【００５６】
【化３】
【００５７】
一方、気体溶解膜１８に拡散しなかった余剰のオゾンガスは、排オゾン搬送管１５を介して紫外線照射装置５内に散気され、紫外線ランプ４からの紫外線により酸素に分解される。
【００５８】
そしてその後は、制御弁１０及び制御弁１３の開度を調整し、紫外線照射装置５で酸化分解された処理水のうち、一部が気体溶解膜モジュール２に供給されてオゾン溶解水２５の生成に供されると共に、気体溶解膜モジュール２に供給されなかった他の処理水は、還元剤注入装置１７からの還元剤が注されて残留オゾンは酸素に還元分解され、その後、外部機器（冷却塔、ボイラ等）に給水される。
【００５９】
このように定常的には、紫外線照射装置５から排出される処理水の一部は、気体溶解膜モジュール２及びオゾン溶解水搬送管１４を循環し、オゾン溶解水２５の生成に供されることとなる。
【００６０】
このように本実施の形態では、上述した次亜塩素酸ナトリウム及び／又は過酸化水素に紫外線照射して生成されたヒドロキシラジカルと、オゾンに紫外線照射して生成されたヒドロキシラジカルとを併用することによって強力な酸化作用が促進され、これにより原水、すなわち被処理水に含有された有機塩素化合物やアンモニア性窒素等の難分解性物質が酸化分解される。
【００６１】
すなわち、本実施の形態によれば、脱色、脱臭、微生物の不活性化のみならず、アンモニア性窒素や、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、１，２−cis−ジクロロエチレン、トリハロメタン等の有機塩素化合物などの難分解性物質の酸化分解を行うことができ、ＣＯＤ等を抑制するこが可能となる。
【００６２】
しかも、オゾンガスは、非多孔質形状の気体溶解膜１９によって気泡が生じることなく完全溶解させて高濃度のオゾン溶解水２５を生成しているので、紫外線の透過率も高く、高効率でヒドロキシラジカルを得ることができ、オゾン発生器１の小型化が可能となる。
【００６３】
さらに、水に対するオゾンの溶解度を超えたために気体溶解膜１９に拡散しなかった余剰のオゾンガスは排オゾン搬送管１５を通過して紫外線照射装置５に回収され、紫外線照射により酸素に分解されるので、別途、排オゾン処理装置を設ける必要もなく、システムの簡素化が可能である。
【００６４】
図４は本発明の促進酸化処理法を使用した促進酸化処理システムの第２の実施の形態を示す概略システム構成図であって、この第２の実施の形態では、オゾンガスを原水中に完全溶解させている。
【００６５】
すなわち、本第２の実施の形態では、原水供給管７が、点ｃで原水分岐管２６と接続され、該原水分岐管２６が気体モジュール２に接続されている。また、原水分岐管２６には、制御弁２７及びプレフィルタ２８が順次介装されている。
【００６６】
また、紫外線照射装置５には処理水搬送管３０が接続されると共に、第１の実施の形態の還元剤注入装置に代えて、活性炭吸着装置２９が設けられている。
【００６７】
この第２の実施の形態では、制御弁２７が開弁すると、酸化剤注入装置１６により適量の酸化剤が注入された原水の一部は、プレフィルタ２８で浮遊物質が除去された後、所定流量（例えば、６０Ｌ／min）で気体溶解膜モジュール２に供給される。ここで、原水としては、第１の実施の形態と同様、予め前処理が施された排水や用水を使用することができ、例えば、膜分離活性汚泥処理や、限外ろ過処理、砂ろ過処理がなされた排水や除鉄除マンガン処理がなされた処理水を原水として使用することができる。
【００６８】
気体溶解膜モジュール２では、第１の実施の形態と略同様、オゾン発生器１からのオゾンガスと原水とを対向流としてオゾンガスを気体溶解膜で溶解させてオゾン溶解水２５を生成し、点ｂでオゾン溶解水２５を原水に注入する。
【００６９】
そして、酸化剤注入装置１６からの酸化剤及びオゾン溶解水２５が注入された原水はインラインミキサ８を経て紫外線照射装置５に供給される。紫外線照射装置５では原水中に含有される次亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素、オゾン溶解水に紫外線が照射され、上記化学反応式（１）〜（４）に示すようにヒドロキシラジカルを生成する。
【００７０】
これにより原水、すなわち被処理水に含有された有機塩素化合物やアンモニア性窒素等の難分解性物質が酸化分解され、処理水が生成される。
【００７１】
そして、紫外線照射装置５で処理された処理水は、処理水搬送管３０で搬送され、活性炭吸着装置２９の活性炭に残留オゾンが吸着されて除去され、冷却塔やボイラ等の外部装置に給水される。
【００７２】
尚、気体溶解膜１９に拡散しなかった余剰のオゾンガスは、第１の実施の形態と同様、排オゾン搬送管１５を介して紫外線照射装置５内に散気され、紫外線ランプ４からの紫外線により酸素に分解される。そしてこれにより、別途、排オゾン処理装置をも設けるのを不要としている。
【００７３】
このように本第２の実施の形態でも、第１の実施の形態と同様、オゾンガスを非多孔質形状の気体溶解膜１９で気泡が生じることなく完全溶解させているので、高濃度のオゾン溶解水２５を得ることができ、したがって紫外線の透過率も高く、オゾン発生器１の小型化が可能となる。
【００７４】
そして、次亜塩素酸ナトリウム及び／又は過酸化水素に紫外線照射して生成されたヒドロキシラジカルと、オゾンに紫外線照射して生成されたヒドロキシラジカルとを併用することによって、第１の実施の形態と同様、強力な酸化作用が促進され、これにより、脱色、脱臭、微生物の不活性化のみならず、アンモニア性窒素や、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、１，２−cis−ジクロロエチレン、トリハロメタン等の有機塩素化合物などの難分解性物質の酸化分解を行うことができ、ＣＯＤ等の抑制が可能となる。
【００７５】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。上記第１及び第２の実施の形態では、気体溶解膜として、図３に示すような非多孔質形状のものを使用したが、図５に示すような多孔質形状の気体溶解膜３１を使用してもよい。
【００７６】
すなわち、水の通過する液相側を大気圧とし、オゾンガスの通過する気相側から所定圧力（例えば、０．２ＭＰａ程度）を加圧することにより、オゾン分子２４は、気体溶解膜３１の孔を通過し、微小泡（マイクロバブル）の発生を伴いながら水中に溶解してオゾン溶解水３２が得られる。
【００７７】
このように多孔質形状の気体溶解膜３１を使用した場合であっても、気体溶解膜３１を介してオゾンガスと水とは接触し、オゾンガスは水中に溶解していくので、従来のエジェクタ法、散気法、或いはポンプ撹拌法のように水中で大きな気泡の状態で分散することはなく、紫外線の照射に高効率で反応する高濃度のオゾン溶解水３２を得ることができる。
【００７８】
また、上記各実施の形態では、次亜塩素酸ナトリウム又は／及び過酸化水素をオゾン溶解水と併用しているが、原水の水質に応じ、次亜塩素酸ナトリウム又は／及び過酸化水素の注入を省くことも可能である。本発明では、オゾンガスから高効率でヒドロキシラジカルを生成できることから、例えば、有機性炭素の濃度が低い場合やトリクロロエチレン等の特定の塩素化合物濃度が低い場合、アンモニア濃度が低い場合等では、オゾンと紫外線の組み合わせのみで、所望の促進酸化処理を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明に係る促進酸化処理法を使用した促進酸化処理システムの一実施の形態（第１の実施の形態）を示す概略システム構成図である。
【図２】気体溶解膜モジュール２の一部破断正面図である。
【図３】図２のＸ部を拡大した模式図である。
【図４】本発明に係る促進酸化処理法を使用した促進酸化処理システムの第２の実施の形態を示す概略システム構成図である。
【図５】気体溶解膜の他の実施の形態を模式的に示した拡大断面図である。
【図６】特許文献１に記載された先行技術の模式図である。
【図７】特許文献２に記載された先行技術の模式図である。
【符号の説明】
【００８０】
４ 紫外線ランプ
１９ 気体溶解膜
２５ オゾン溶解水
３１ 気体溶解膜
３２ オゾン溶解水
【技術分野】
【０００１】
本発明は、促進酸化処理法に関し、より詳しくは酸化剤としてオゾンを使用した促進酸化処理法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、水処理技術の分野では、オゾン（Ｏ３）の有する強い酸化力を利用し、井戸水や工場廃水に含有される染料やフミン質の着色成分を酸化分解して脱色したり、臭気成分を酸化分解して脱臭することが行われている。
【０００３】
しかしながら、このようなオゾンの酸化力のみを利用したオゾン単独処理では、有機塩素化合物やアンモニア性窒素等の難分解性物質を除去するには、酸化力が未だ不十分である。
【０００４】
そこで、近年、特定の酸化剤と紫外線とを併用した促進酸化処理法（ＡＯＰ；Advanced Oxidation Process）の研究・開発が盛んに行なわれている。
【０００５】
この促進酸化処理法では、オゾン（Ｏ３）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）等の特定の酸化剤に紫外線を照射することにより、オゾンよりも更に強力な酸化力を有するヒロドキシラジカル（・ＨＯ）を生成し、これにより廃水中に含有される難分解性の有害物質を酸化分解し除去することが可能となる。
【０００６】
すなわち、オゾンは過酸化水素や次亜塩素酸ナトリウムに比べて標準酸化還元電位が高く、強い酸化力を有することが知られているが、ヒロドキシラジカルの標準酸化還元電位は２．８０Ｖであり、オゾンの標準酸化還元電位（２．０７Ｖ）よりも高く、したがってオゾンよりも更に酸化力が強い。
【０００７】
このようにヒドロキシラジカルは強大な酸化力を有することから、トリクロロエチレンやトリハロメタン等の有機塩素化合物やアンモニア性窒素を強固に結合させている一重結合（Ｃ−Ｃ、Ｎ−Ｈ等）の結合子を開裂させることができ、難分解性の有害物質を酸化分解して無害物質に変換することが可能となる。
【０００８】
上記特定の酸化剤のうち、過酸化水素や次亜塩素酸ナトリウムは常温常圧で液体であるため取扱いは容易であるが、紫外線を照射した場合にヒドロキシラジカルを生成する量子効率がオゾンに比べて低いという欠点がある。したがって、量子効率を考慮すると、酸化剤としてはオゾンを使用するのが好ましいと考えられる。
【０００９】
そこで、近年、酸化剤としてオゾンを使用した促進酸化処理法が種々提案されている。
【００１０】
例えば、特許文献１には、本明細書に添付の図６に示すように、２５４ｎｍ波長の紫外線ランプ１０１と散気装置１０２とを有する反応塔１０３と、オゾンを発生するオゾン発生器１０４とを備え、オゾン発生器１０４で発生したオゾンを散気装置１０２を介して被処理水１０５中に吹き込み可能とし、かつ、被処理水１０２の循環ライン１０６を反応塔１０３に接続し、循環ライン１０６の途中に１８５ｎｍ波長の紫外線ランプを有する紫外線処理塔１０７を設けた水処理装置が提案されている。
【００１１】
この特許文献１では、散気法と呼称される方法で、反応塔１０３に供給される被処理水１０５中にオゾンを吹き込んで促進酸化処理を行っている。さらに、特許文献１では、循環ライン１０６を通過する被処理水にも紫外線処理塔１０７の紫外線ランプを照射して溶存酸素をオゾンに変換し、ポンプ１０８を介して反応塔１０３にオゾンを供給している。そして、このオゾンによってもヒドロキシラジカルの生成を可能とし、これにより、ヒドロキシラジカルの生成を増量させて促進酸化処理の効率向上を図っている。尚、反応塔１０３内で紫外線に反応しなかった残留オゾンはオゾンキラー１０９で分解され、酸素となって大気に放出される。
【００１２】
また、特許文献２には、本明細書に添付の図７に示すように、貯留槽１１１、オゾン発生器１１２からのオゾンを吸引するエジェクタ１１３、及び紫外線照射槽１１４がこの順序で設けられた循環流路１１５を備え、貯留槽１１１が、原水供給ライン１１６からの難分解性有機物を含む被処理水及び貯留槽１１１から循環流路１１５に引き出されて再び貯留槽１１１に戻される処理水を貯留する循環水貯留部１１７と、循環水貯留部１１７からの余剰の処理水を貯留する処理水貯留部１１８とを有する促進酸化処理装置が提案されている。
【００１３】
この特許文献２では、エジェクタ法と呼称される方法で、オゾン発生器１１２からのオゾンガスを被処理水に添加し、オゾン添加水に紫外線を照射して促進酸化処理を行っている。
【００１４】
【特許文献１】特開２００２−２１０４７９号公報（図２）
【特許文献２】特開２００３−３４０４７２号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、特許文献１では、オゾン発生器１０４からのオゾンガスを散気装置１０２を介して被処理水中にオゾンを散気させているが、このような方法では、オゾンガスを被処理水中に高効率で溶解させることができず、大部分のオゾンは水中で大きな気泡の状態で分散する。したがって、紫外線ランプ１０１から紫外線を照射しても、紫外線の透過率が低く、このため、ヒドロキシラジカルの生成効率も低い。その結果、所望の促進酸化処理を行うためには大量のオゾンが必要となり、オゾン発生器の大型化を招くおそれがあるという問題点があった。また、特許文献１では、循環ライン１０６を通過する被処理水にも紫外線ランプを照射して溶存酸素をオゾンに変換しているものの、そもそもオゾン自体の水中での溶解効率が低いため、シンプルで効率的な促進酸化処理を行うことはできない。
【００１６】
また、特許文献２は、エジェクタ１１３によりオゾン発生器１１２からのオゾンガスを被処理水に添加しているため、特許文献１と同様、オゾンガスを被処理水中に高効率で溶解させることができず、大部分のオゾンは水中で大きな気泡の状態で分散する。すなわち、特許文献１と同様、紫外線ランプ１０１から紫外線を照射しても、紫外線の透過率が低く、このため所望の促進酸化処理を行うためには大量のオゾンが必要となり、促進酸化処理を効率よく行うことができないという問題点があった。
【００１７】
オゾンと水とを混合させる他の方法としては、ポンプを使用してオゾンを水中で撹拌するポンプ撹拌法も知られているが、上記散気法、エジェクタ法と略同様、オゾンガスを被処理水中に高効率で溶解させることができず、所望の促進酸化処理を行うためには大量のオゾンが必要となり、オゾン発生器の大型化を招くおそれがあるという問題点があった。
【００１８】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、高濃度のオゾン溶解水を得ることにより、オゾン発生器の大型化を招くことなく、高効率で所望の促進酸化処理を行うことができる促進酸化処理法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明に係る促進酸化処理法は、オゾンガスを水中で気体溶解膜で処理して前記オゾンガスを溶解させ、高濃度のオゾン溶解水を生成し、該オゾン溶解水を被処理水に注入した後、紫外線を照射し、前記被処理水に含有される難分解性物質を酸化分解することを特徴としている。
【００２０】
また、本発明の促進酸化処理法は、前記気体溶解膜は、オゾン分子が拡散して透過する非多孔質形状であることを特徴としている。
【００２１】
さらに、本発明の促進酸化処理法は、前記気体溶解膜は、微小泡の発生が可能な多孔質形状であることを特徴としている。
【００２２】
本発明の促進酸化処理法は、前記オゾン溶解水に加え、次亜塩素酸ナトリウム及び過酸化水素のうちの少なくともいずれか一方を前記被処理水に注入して紫外線を照射することを特徴としている。
【００２３】
また、本発明の促進酸化処理法は、前記気体溶解膜で処理されなかった余剰のオゾンガスを前記紫外線で分解処理することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２４】
上記促進酸化処理法によれば、気体溶解膜が非多孔質形状の場合は、オゾン分子は気体溶解膜を拡散しながら通過することとなるため、大きな気泡の生成が抑止されて完全溶解した高濃度のオゾン溶解水を生成することができる。したがって、このオゾン溶解水を被処理水に注入し、紫外線を照射すると強力な酸化力を有するヒドロキシラジカル（・ＯＨ）を高効率で生成することができる。そしてこれにより、大量のオゾンを要することもなく、前記被処理水に含有される難分解性物質の酸化分解を効率良く促進させることが可能となる。
【００２５】
また、前記気体溶解膜が多孔質形状である場合は、微小泡（マイクロバブル）は発生する可能性はあるものの、この場合もオゾンガスが水中で大きな気泡の状態で分散することもなく、オゾン分子は気体溶解膜の孔を通過して高濃度のオゾン溶解水を生成することができる。そして、上述と同様、このオゾン溶解水を被処理水に注入し、紫外線を照射すると強力な酸化力を有するヒドロキシラジカル（・ＯＨ）を高効率で生成することができる。そしてこれにより、大量のオゾンを要することもなく、前記被処理水に含有される難分解性物質の酸化分解を効率良く促進させることが可能となる。
【００２６】
このように本発明の促進酸化処理法によれば、高濃度のオゾン溶解水を得ることができるので、ヒドロキシラジカルの生成効率も高く、比較的小さな処理能力のオゾン発生器であっても所望の促進酸化処理を行うことができる。
【００２７】
また、前記オゾン溶解水に加え、次亜塩素酸ナトリウム及び過酸化水素のうちの少なくともいずれか一方を前記被処理水に注入して紫外線を照射するので、難分解性物質をより効果的に酸化分解して除去することが可能となる。すなわち、オゾン溶解水に加え、次亜塩素酸ナトリウムや過酸化水素を紫外線と共に併用することにより、有機性炭素（ＴＯＣ）の濃度が高い場合やトリクロロエチレン、アンモニア性窒素等の難分解性物質の濃度が高い場合であっても、装置の大型化を招くことなく促進酸化処理を実行することのできるシステムの構築が可能となる。
【００２８】
また、前記気体溶解膜で処理されなかった余剰のオゾンガスを前記紫外線で分解処理するので、別途、排オゾン処理を設ける必要もなく、処理システムの大規模化を招くのを極力回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づき詳説する。
【００３０】
図１は、本発明に係る促進酸化処理法を使用した促進酸化処理システムの一実施の形態（第１の実施の形態）を示す概略システム構成図である。
【００３１】
この促進酸化処理システムは、無声放電等によりオゾンガスを発生するオゾン発生器１と、オゾンガスを水中で溶解させる気体溶解膜モジュール２が内蔵されたオゾンガス溶解装置３と、紫外線ランプ（吸収波長：２５３．７ｎｍ）４が配設された紫外線照射装置５とを主要部として備えている。
【００３２】
オゾン発生器１と気体溶解膜モジュール２とはガス供給管６を介して接続され、オゾン発生器１で生成されたオゾンガスの気体溶解膜モジュール２への供給が可能とされている。
【００３３】
紫外線照射装置５には原水供給管７が接続されると共に、該原水供給管７の管路にはインラインミキサ８が介装されている。また、紫外線照射装置５には処理水搬送管９が接続されると共に、該処理水搬送管９は、管路中の点ａで、制御弁１０の介装された分岐管１１と接続され、さらに、該分岐管１１は気体溶解膜モジュール２に接続されている。そして、これにより紫外線照射装置５で処理された処理水の一部又は全部が、処理水搬送管９及び分岐管１１を介して気体溶解膜モジュール２に供給可能とされている。尚、処理水搬送管９は、前記点ａよりも上流側の適所にプレフィルタ１２が介装され、紫外線照射装置５からの処理水中に含有されうる浮遊物質（ＳＳ）の除去が可能とされている。また、処理水搬送管９の前記分岐点ａよりも下流側には制御弁１３が介装されると共に、処理水中の残留オゾンを還元する還元剤が処理水に注入可能となるように制御弁１３の下流側の適所には還元剤注入装置１７が配されている。
【００３４】
尚、還元剤注入装置１７に収容される還元剤としては、処理水中に含有される残留オゾンを酸素に還元できるものであれば、特に限定されるものではないが、重亜硫酸ナトリウムを好んで使用することができる。
【００３５】
また、原水供給管７は、気体溶解膜モジュール２に接続されたオゾン溶解水搬送管１４とインラインミキサ８の上流側の点ｂで接続され、気体溶解膜モジュール２で溶解したオゾン溶解水の紫外線照射装置５への供給が可能とされている。
【００３６】
また、紫外線照射装置５と気体溶解膜モジュール２とは排オゾン搬送管１５を介して接続され、気体溶解膜モジュール２で溶解されなかった余剰のオゾンガスが紫外線照射装置５に供給可能とされている。
【００３７】
尚、原水供給管７の点ｂよりも上流側には、酸化剤注入装置１６が原水に注入可能に配設されている。ここで、酸化剤注入装置１６に収容される酸化剤としては、次亜塩素酸ナトリウム及び過酸化水素のうちの少なくとも一方が使用される。このような酸化剤をオゾンと併用することにより、強力な酸化作用を有するヒドロキシラジカルをより大量に生成することができ、廃水中の有機炭素の濃度が特に高い場合や、トリクロロエチレンアンモニア性窒素等の難分解性物質の濃度が特に高い場合であっても、これら難分解性物質を効果的に酸化分解することができ、ＣＯＤ等を低減することが可能となる。
【００３８】
図２は気体溶解膜モジュール２の一部破断正面図である。
【００３９】
該気体溶解膜モジュール２は、筒状に形成されたベッセル１８に気体溶解膜１９が内蔵されると共に、その底面部にはオゾンガス導入口２０と、該オゾンガス導入口２０よりも大径に形成されたオゾン溶解水排出口２１が設けられ、さらに、その上面部には、オゾンガス排出口２２及び処理水供給口２３が、オゾンガス導入口２０及びオゾン溶解水排出口２１と対向状にそれぞれ設けられている。
【００４０】
気体溶解膜１９は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂からなり、実質上孔が存在せず、断面が均一層からなる非多孔質形状に形成されている。
【００４１】
このように形成された気体溶解膜モジュール２では、紫外線照射装置５からの処理水が処理水搬送管９及び分岐管１１を介して処理水供給口２３からベッセル１８に供給される。一方、オゾン発生器１からのオゾンガスはオゾンガス供給管６を介してオゾンガス導入口２０からベッセル１８に供給される。尚、気体溶解膜モジュール２としては、例えばポール・コーポレーション社製「インフューザー」等のオゾンガス透過モジュールを使用することができる。
【００４２】
図３は図２のＸ部を拡大した模式図である。
【００４３】
すなわち、図３に示すように、処理水の通過する液相側を大気圧とし、オゾンガスの通過する気相側から所定気圧（例えば、０．２ＭＰａ）の圧力を負荷すると、気体状のオゾン分子２４は気体溶解膜１９中を拡散して処理水に完全溶解し、オゾン溶解水２５となって、オゾン溶解水排出口２１からオゾン溶解水供給管１４に排出される。
【００４４】
このようにオゾンガスと処理水とが対向流となるようにベッセル１８に供給される。そして、オゾン分子２４が気体溶解膜１９中を拡散して処理水と接触し、オゾン分子２４が処理水中に完全溶解し、これにより大きな気泡が発生することもなく、高濃度のオゾン溶解水２５が生成される。
【００４５】
尚、ベッセル１８に供給されたオゾンガスのうち、気体溶解膜１９中を拡散しなかった余剰のオゾンガスは、オゾンガス排出口２２から排オゾン搬送管１５に排出される。
【００４６】
次に、図１を参照しながら、促進酸化処理システムの運転方法を述べる。
【００４７】
まず、酸化剤注入装置１６により適量の酸化剤が注入された原水が、原水供給管７を介して紫外線照射装置５に供給される。ここで、原水としては、予め前処理が施された排水や用水を使用することができる。例えば、膜分離活性汚泥処理や、限外ろ過処理、砂ろ過処理がなされた排水や除鉄除マンガン処理がなされた処理水を原水として使用することができる。
【００４８】
尚、酸化剤としては、上述したように紫外線照射装置５の照射によりヒドロキシラジカル（・ＯＨ）の生成が可能な次亜塩素酸ナトリウム及び過酸化水素水のうちの少なくとも一方が使用される。
【００４９】
上記酸化剤を含有した原水が紫外線照射装置５に供給されると、紫外線ランプ４が酸化剤含有原水に照射される。そして、酸化剤が次亜塩素酸ナトリウムの場合は化学反応式（１）、（２）によりヒドロキシラジカルを生成し、過酸化水素水の場合は化学反応式（３）によりヒドロキシラジカルを生成する。
【００５０】
【化１】
【００５１】
【化２】
【００５２】
そして、該ヒドロキシラジカルの酸化力によって原水中の不純物が酸化分解され、処理水が生成される。
【００５３】
次いで、処理水は処理水搬送管９に排出され、プレフィルタ１２で浮遊物質が除去される。そして制御弁１３を閉弁し、かつ制御弁１０を開弁すると、処理水は分岐管１１を通過して気体溶解膜モジュール２に供給される。尚、制御弁１０は、気体溶解膜モジュール２への処理水の供給量が所定流量（例えば、６０Ｌ／min）となるように、開度が調整される。
【００５４】
一方、無声放電等の手段によってオゾン発生器１では所定濃度（例えば、１００ｇ／Ｎｍ）のオゾンガスが生成される。そして、オゾン発生器１で生成されたオゾンガスは所定流量（例えば、８．３ＮＬ／min）で気体溶解膜モジュール２に供給される。オゾンガスは所定圧力（例えば、０．２ＭＰａ）で加圧されて気体溶解膜１９を拡散し、処理水中に完全溶解し、高濃度のオゾン溶解水２５（例えば、８ｇ／ｍ３）となる。そして、所定流量（例えば、３．６ｍ３／ｈ）のオゾン溶解水２５が、オゾン溶解水供給管１４を介して原水供給管７に注入され、インラインミキサ８を介して紫外線照射装置５に供給される。
【００５５】
紫外線照射装置５では、オゾン溶解水２５は、上記化学反応式（１）〜（３）に加え、反応式（４）に示すように、オゾンの分解反応が生じ、ヒドロキシラジカルが生成される。
【００５６】
【化３】
【００５７】
一方、気体溶解膜１８に拡散しなかった余剰のオゾンガスは、排オゾン搬送管１５を介して紫外線照射装置５内に散気され、紫外線ランプ４からの紫外線により酸素に分解される。
【００５８】
そしてその後は、制御弁１０及び制御弁１３の開度を調整し、紫外線照射装置５で酸化分解された処理水のうち、一部が気体溶解膜モジュール２に供給されてオゾン溶解水２５の生成に供されると共に、気体溶解膜モジュール２に供給されなかった他の処理水は、還元剤注入装置１７からの還元剤が注されて残留オゾンは酸素に還元分解され、その後、外部機器（冷却塔、ボイラ等）に給水される。
【００５９】
このように定常的には、紫外線照射装置５から排出される処理水の一部は、気体溶解膜モジュール２及びオゾン溶解水搬送管１４を循環し、オゾン溶解水２５の生成に供されることとなる。
【００６０】
このように本実施の形態では、上述した次亜塩素酸ナトリウム及び／又は過酸化水素に紫外線照射して生成されたヒドロキシラジカルと、オゾンに紫外線照射して生成されたヒドロキシラジカルとを併用することによって強力な酸化作用が促進され、これにより原水、すなわち被処理水に含有された有機塩素化合物やアンモニア性窒素等の難分解性物質が酸化分解される。
【００６１】
すなわち、本実施の形態によれば、脱色、脱臭、微生物の不活性化のみならず、アンモニア性窒素や、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、１，２−cis−ジクロロエチレン、トリハロメタン等の有機塩素化合物などの難分解性物質の酸化分解を行うことができ、ＣＯＤ等を抑制するこが可能となる。
【００６２】
しかも、オゾンガスは、非多孔質形状の気体溶解膜１９によって気泡が生じることなく完全溶解させて高濃度のオゾン溶解水２５を生成しているので、紫外線の透過率も高く、高効率でヒドロキシラジカルを得ることができ、オゾン発生器１の小型化が可能となる。
【００６３】
さらに、水に対するオゾンの溶解度を超えたために気体溶解膜１９に拡散しなかった余剰のオゾンガスは排オゾン搬送管１５を通過して紫外線照射装置５に回収され、紫外線照射により酸素に分解されるので、別途、排オゾン処理装置を設ける必要もなく、システムの簡素化が可能である。
【００６４】
図４は本発明の促進酸化処理法を使用した促進酸化処理システムの第２の実施の形態を示す概略システム構成図であって、この第２の実施の形態では、オゾンガスを原水中に完全溶解させている。
【００６５】
すなわち、本第２の実施の形態では、原水供給管７が、点ｃで原水分岐管２６と接続され、該原水分岐管２６が気体モジュール２に接続されている。また、原水分岐管２６には、制御弁２７及びプレフィルタ２８が順次介装されている。
【００６６】
また、紫外線照射装置５には処理水搬送管３０が接続されると共に、第１の実施の形態の還元剤注入装置に代えて、活性炭吸着装置２９が設けられている。
【００６７】
この第２の実施の形態では、制御弁２７が開弁すると、酸化剤注入装置１６により適量の酸化剤が注入された原水の一部は、プレフィルタ２８で浮遊物質が除去された後、所定流量（例えば、６０Ｌ／min）で気体溶解膜モジュール２に供給される。ここで、原水としては、第１の実施の形態と同様、予め前処理が施された排水や用水を使用することができ、例えば、膜分離活性汚泥処理や、限外ろ過処理、砂ろ過処理がなされた排水や除鉄除マンガン処理がなされた処理水を原水として使用することができる。
【００６８】
気体溶解膜モジュール２では、第１の実施の形態と略同様、オゾン発生器１からのオゾンガスと原水とを対向流としてオゾンガスを気体溶解膜で溶解させてオゾン溶解水２５を生成し、点ｂでオゾン溶解水２５を原水に注入する。
【００６９】
そして、酸化剤注入装置１６からの酸化剤及びオゾン溶解水２５が注入された原水はインラインミキサ８を経て紫外線照射装置５に供給される。紫外線照射装置５では原水中に含有される次亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素、オゾン溶解水に紫外線が照射され、上記化学反応式（１）〜（４）に示すようにヒドロキシラジカルを生成する。
【００７０】
これにより原水、すなわち被処理水に含有された有機塩素化合物やアンモニア性窒素等の難分解性物質が酸化分解され、処理水が生成される。
【００７１】
そして、紫外線照射装置５で処理された処理水は、処理水搬送管３０で搬送され、活性炭吸着装置２９の活性炭に残留オゾンが吸着されて除去され、冷却塔やボイラ等の外部装置に給水される。
【００７２】
尚、気体溶解膜１９に拡散しなかった余剰のオゾンガスは、第１の実施の形態と同様、排オゾン搬送管１５を介して紫外線照射装置５内に散気され、紫外線ランプ４からの紫外線により酸素に分解される。そしてこれにより、別途、排オゾン処理装置をも設けるのを不要としている。
【００７３】
このように本第２の実施の形態でも、第１の実施の形態と同様、オゾンガスを非多孔質形状の気体溶解膜１９で気泡が生じることなく完全溶解させているので、高濃度のオゾン溶解水２５を得ることができ、したがって紫外線の透過率も高く、オゾン発生器１の小型化が可能となる。
【００７４】
そして、次亜塩素酸ナトリウム及び／又は過酸化水素に紫外線照射して生成されたヒドロキシラジカルと、オゾンに紫外線照射して生成されたヒドロキシラジカルとを併用することによって、第１の実施の形態と同様、強力な酸化作用が促進され、これにより、脱色、脱臭、微生物の不活性化のみならず、アンモニア性窒素や、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、１，２−cis−ジクロロエチレン、トリハロメタン等の有機塩素化合物などの難分解性物質の酸化分解を行うことができ、ＣＯＤ等の抑制が可能となる。
【００７５】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。上記第１及び第２の実施の形態では、気体溶解膜として、図３に示すような非多孔質形状のものを使用したが、図５に示すような多孔質形状の気体溶解膜３１を使用してもよい。
【００７６】
すなわち、水の通過する液相側を大気圧とし、オゾンガスの通過する気相側から所定圧力（例えば、０．２ＭＰａ程度）を加圧することにより、オゾン分子２４は、気体溶解膜３１の孔を通過し、微小泡（マイクロバブル）の発生を伴いながら水中に溶解してオゾン溶解水３２が得られる。
【００７７】
このように多孔質形状の気体溶解膜３１を使用した場合であっても、気体溶解膜３１を介してオゾンガスと水とは接触し、オゾンガスは水中に溶解していくので、従来のエジェクタ法、散気法、或いはポンプ撹拌法のように水中で大きな気泡の状態で分散することはなく、紫外線の照射に高効率で反応する高濃度のオゾン溶解水３２を得ることができる。
【００７８】
また、上記各実施の形態では、次亜塩素酸ナトリウム又は／及び過酸化水素をオゾン溶解水と併用しているが、原水の水質に応じ、次亜塩素酸ナトリウム又は／及び過酸化水素の注入を省くことも可能である。本発明では、オゾンガスから高効率でヒドロキシラジカルを生成できることから、例えば、有機性炭素の濃度が低い場合やトリクロロエチレン等の特定の塩素化合物濃度が低い場合、アンモニア濃度が低い場合等では、オゾンと紫外線の組み合わせのみで、所望の促進酸化処理を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明に係る促進酸化処理法を使用した促進酸化処理システムの一実施の形態（第１の実施の形態）を示す概略システム構成図である。
【図２】気体溶解膜モジュール２の一部破断正面図である。
【図３】図２のＸ部を拡大した模式図である。
【図４】本発明に係る促進酸化処理法を使用した促進酸化処理システムの第２の実施の形態を示す概略システム構成図である。
【図５】気体溶解膜の他の実施の形態を模式的に示した拡大断面図である。
【図６】特許文献１に記載された先行技術の模式図である。
【図７】特許文献２に記載された先行技術の模式図である。
【符号の説明】
【００８０】
４ 紫外線ランプ
１９ 気体溶解膜
２５ オゾン溶解水
３１ 気体溶解膜
３２ オゾン溶解水
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾンガスを水中で気体溶解膜で処理して前記オゾンガスを溶解させ、高濃度のオゾン溶解水を生成し、該オゾン溶解水を被処理水に注入した後、紫外線を照射し、前記被処理水に含有される難分解性物質を酸化分解することを特徴とする促進酸化処理法。
【請求項２】
前記気体溶解膜は、オゾン分子が拡散して透過する非多孔質形状であることを特徴とする請求項１記載の促進酸化処理法。
【請求項３】
前記気体溶解膜は、微小泡の発生が可能な多孔質形状であることを特徴とする請求項１記載の促進酸化処理法。
【請求項４】
前記オゾン溶解水に加え、次亜塩素酸ナトリウム及び過酸化水素のうちの少なくともいずれか一方を前記被処理水に注入して紫外線を照射することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の促進酸化処理法。
【請求項５】
前記気体溶解膜で処理されなかった余剰のオゾンガスを前記紫外線で分解処理することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の促進酸化処理法。
【請求項１】
オゾンガスを水中で気体溶解膜で処理して前記オゾンガスを溶解させ、高濃度のオゾン溶解水を生成し、該オゾン溶解水を被処理水に注入した後、紫外線を照射し、前記被処理水に含有される難分解性物質を酸化分解することを特徴とする促進酸化処理法。
【請求項２】
前記気体溶解膜は、オゾン分子が拡散して透過する非多孔質形状であることを特徴とする請求項１記載の促進酸化処理法。
【請求項３】
前記気体溶解膜は、微小泡の発生が可能な多孔質形状であることを特徴とする請求項１記載の促進酸化処理法。
【請求項４】
前記オゾン溶解水に加え、次亜塩素酸ナトリウム及び過酸化水素のうちの少なくともいずれか一方を前記被処理水に注入して紫外線を照射することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の促進酸化処理法。
【請求項５】
前記気体溶解膜で処理されなかった余剰のオゾンガスを前記紫外線で分解処理することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の促進酸化処理法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１０１３０２（Ｐ２００９−１０１３０２Ａ）
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７６１２２（Ｐ２００７−２７６１２２）
【出願日】平成１９年１０月２４日（２００７．１０．２４）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【出願人】（５０４１４３５２２）株式会社三浦プロテック (488)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２４日（２００７．１０．２４）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【出願人】（５０４１４３５２２）株式会社三浦プロテック (488)
【Ｆターム（参考）】
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