高度浄水処理におけるオゾン接触槽及びその運転方法
【目的】 水道水等の前処理として行うオゾン接触槽に、予備系のオゾン接触槽を併設することなくオゾン接触槽の保守，点検及び修理等を行うことができる上、既設のオゾン接触槽にも適用可能なオゾン接触槽とその運転方法を提供することを目的とする。
【構成】 オゾン接触槽を複数のオゾン接触槽４ａ，４ｂに分割し、各オゾン接触槽にそれぞれ独立して作動する原水送水ポンプ２ａ，２ｂと原水流量計３ａ，３ｂを配備するとともに、オゾン発生器５から得られるオゾンを、それぞれ別個の注入オゾンガス流量計６ａ，６ｂと発生オゾン濃度計７ａ，７ｂを介して各オゾン接触槽４ａ，４ｂに注入するオゾン供給機構を設けてある。そして上記複数のオゾン接触槽４ａ，４ｂの有効容積の合量は、浄水処理システムとしてのオゾン接触槽に要求される有効容積と等容量となっている。
【構成】 オゾン接触槽を複数のオゾン接触槽４ａ，４ｂに分割し、各オゾン接触槽にそれぞれ独立して作動する原水送水ポンプ２ａ，２ｂと原水流量計３ａ，３ｂを配備するとともに、オゾン発生器５から得られるオゾンを、それぞれ別個の注入オゾンガス流量計６ａ，６ｂと発生オゾン濃度計７ａ，７ｂを介して各オゾン接触槽４ａ，４ｂに注入するオゾン供給機構を設けてある。そして上記複数のオゾン接触槽４ａ，４ｂの有効容積の合量は、浄水処理システムとしてのオゾン接触槽に要求される有効容積と等容量となっている。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は水道水等の前処理としての高度浄水処理におけるオゾン接触槽とその運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、都市部での水環境の悪化に伴って河川とか湖沼の水質汚濁が進んでおり、従来の凝集沈澱とか濾過処理及び塩素処理との組み合わせだけでは、水道用原水中の色度，臭気の除去作用に限界点が生じている現状にある。特に我国の水道水として利用される水源の約７０％は、地表水と呼ばれる湖沼水，ダム水及び河川水に依存しており、これら湖沼水とかダムには富栄養化，即ち、Ｎ，Ｐ等の栄養塩類の濃度増加に伴ってこれらを栄養素とする生物活動が活発化することによるカビ臭とか藻臭の発生があり、他方の河川水には各種排水に含まれている有機物とかアンモニア性窒素が流入され、河川の自然浄化作用によってこれらの流入物を完全に浄化することは期待できない状況にある。
【０００３】このような高度経済成長に伴う水源の水質悪化に対処するため、前塩素処理が一般的に採用されているが、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）が発ガン性を有していることが知られている。このような水源のカビ臭とか藻臭の消去、及びトリハロメタン等発ガン物質対策として、浄水の操作工程中にオゾン処理、又は該オゾン処理と活性炭処理との複合処理を導入する手段が従来から検討されている。
【０００４】上記単位操作の一つであるオゾン処理とは、塩素よりもはるかに酸化力の強力なオゾンＯ3を利用した方法であり、このオゾン処理の特徴として、（１）異臭味、色度除去に優れた効果を発揮する（２）有機物質の生物分解性を増大させる（３）塩素要求量を減少させる（４）鉄，マンガンの酸化能力が大きいの４項目を挙げることができる。
【０００５】このようなオゾンの持つ特徴を利用して、例えば原水に凝集剤を添加して原水中に分散している微粒子等を凝集沈澱処理した後、浄水工程において異臭味及び色度の除去、有機塩素化合物の低減を目的としてオゾン処理が行われる。
【０００６】図４は従来のオゾン処理系の概要図である。即ち、オゾン処理を行う原水は、原水槽１から原水送水ポンプ２により原水流量計３を経由してオゾン接触槽４に一定量供給される。他方でオゾン発生器５で得られたオゾンガスは、注入オゾンガス流量計６及び発生オゾン濃度計７を介してオゾン接触槽４に注入され、吸収効率を高めるために散気管８から微細な気泡として原水中に放散される。通常オゾン発生器５では、清浄な乾燥空気又は酸素中に一定の電圧値又は電流値で無声放電を行ってオゾンガスを発生させ、得られたオゾンガスをオゾン接触槽４内で原水中に放散することによって気液接触させる。
【０００７】オゾン接触槽４内でオゾンガスを一定時間滞留して充分に反応させた後、オゾン接触槽４の上方空間部から排オゾンガスとして外方に導出し、脱泡槽９で排ガス中に同伴する発泡及び水滴が取り除かれた後、排オゾン濃度計１１の監視下で排オゾン接触槽１０を通してオゾンが分解され、大気中に放出される。オゾン接触槽４で処理された水は処理水槽１２に移送されて一旦貯留され、次段の処理工程に移行する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのような従来のオゾン処理系の場合、オゾン接触槽４の保守，点検及び修理等を行う際には、該オゾン接触槽４への原水の通水を停止しなければならず、その対策として予め他のオゾン接触槽を予備系として併設しておかなければならないという課題があった。
【０００９】例えば水道施設設計指針・解説（日本水道協会，１９９０年）によれば、「オゾン発生及び注入設備は、オゾン発生器、接触槽、排オゾン処理設備等で構成され、予備系を設けるとともに、維持管理が容易に行えるものであること」と記述されている。従って予め予備系のオゾン接触槽を併設しておき、前記したようにオゾン接触槽４の保守，点検及び修理時には予備系のオゾン接触槽に切り替えることによって対処するのが通常の手段となっている。
【００１０】しかしながら予備系のオゾン接触槽を設けることは、余分な設備費がかかるとともに敷地の増大が要求されることになり、結果として建設費のコストアップを招来してしまうという問題点を有している。従って予備系のオゾン接触槽を設けずに通常のオゾン接触槽に改良を加えることによって対処可能であるならば、コストダウン効果に加えて既設のオゾン接触槽の維持管理が容易に行えるという利点があり、新たな高度浄水処理システムの導入計画の推進にも役立つものと考えられる。
【００１１】そこで本発明は上記に鑑みてなされたものであり、予備系のオゾン接触槽を併設することなくオゾン接触槽の保守，点検及び修理等を行うことができる上、既設のオゾン接触槽にも適用して維持管理を容易とし、新たなオゾン処理システムの実現を推進することができるオゾン接触槽とその運転方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【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、オゾン接触槽に原水を流入し、オゾン発生器から得られたオゾンガスを前記原水中に適宜な注入率で注入して、オゾン接触槽内でオゾンガスを一定時間滞留し、充分に反応させた後、該オゾン接触槽から排オゾンガスとして外方に導出し、排オゾン接触槽を通して分解されたオゾンを大気中に放出するようにした高度浄水処理におけるオゾン接触槽において、先ず請求項１により、前記オゾン接触槽を複数のオゾン接触槽に分割し、各オゾン接触槽にそれぞれ独立して作動する原水送水ポンプと原水流量計を配備するとともに、オゾン発生器から得られるオゾンを、それぞれ別個の注入オゾンガス流量計と発生オゾン濃度計を介して各オゾン接触槽に注入するオゾン供給機構を設けた構成にしてある。
【００１３】更に請求項２により、上記複数のオゾン接触槽の有効容積の合量は、浄水処理システムとしてのオゾン接触槽に要求される有効容積と等容量であるように設定してある。
【００１４】請求項３により、上記オゾン接触槽における特定のオゾン接触槽の運転を停止した場合には、運転を継続している他のオゾン接触槽への原水供給量と、該オゾン接触槽に対する注入オゾン濃度を特定の倍数だけ増大して対処するようにした運転方法を提供する。
【００１５】
【作用】かかるオゾン接触槽とその運転方法によれば、原水がそれぞれ独立して作動する原水送水ポンプと原水流量計を介して特定のオゾン接触槽に一定量供給されるとともに、オゾン発生器で得られたオゾンガスがそれぞれ別個の注入オゾンガス流量計及び発生オゾン濃度計を介して同じく特定のオゾン接触槽に注入され、原水中に放散される。そして各々のオゾン接触槽内でオゾンガスが一定時間滞留されて充分に反応させた後、各オゾン接触槽から排オゾンガスとして外方に導出され、排オゾン接触槽を通してオゾンが分解された後、処理ガスとして大気中に放出される。
【００１６】そして保守，点検，修理等の原因により、ある特定のオゾン接触槽の運転を停止し、しかも原水の処理量自体は停止前の水量を確保したい場合には、運転を継続しているオゾン接触槽への原水供給量と該オゾン接触槽に対するオゾン濃度を特定の倍数だけ増大することにより対処することが出来る。更に有機物成分の目標除去率が一定の場合には、注入オゾン濃度を高めることにより、処理時間が短縮されるという作用が得られる。
【００１７】
【実施例】以下図面に基づいて本発明にかかる高度浄水処理におけるオゾン接触槽の具体的な一実施例を、前記従来の構成部分と同一の構成部分に同一の符号を付して詳述する。
【００１８】図１は本発明の基本的な実施例を示す概要図であり、図中の１は原水槽、２ａ，２ｂは原水送水ポンプ、３ａ，３ｂは原水流量計、４ａは第１のオゾン接触槽、４ｂは第２のオゾン接触槽である。第１のオゾン接触槽４ａ内には散気管８ａが配置されており、他方の第２のオゾン接触槽４ｂには散気管８ｂが配置されている。
【００１９】即ち、本実施例ではオゾン接触槽が第１系統と第２系統とに分割されていて、原水槽１から一方の原水送水ポンプ２ａと原水流量計３ａを介して第１のオゾン接触槽４ａに原水が流入され、他方の原水送水ポンプ２ｂと原水流量計３ｂを介して第２のオゾン接触槽４ｂに原水が流入されるようになっている。
【００２０】一方、５はオゾン発生器、６ａ，６ｂは注入オゾンガス流量計、７ａ，７ｂは発生オゾン濃度計である。本実施例ではオゾン接触槽の系統に合わせてオゾン供給機構も２系統に分割されており、オゾン発生器５から得られたオゾンは、一方の発生オゾンガス流量計６ａと発生オゾン濃度計７ａを介して第１のオゾン接触槽４ａの散気管８ａに供給され、他方の発生オゾンガス流量計６ｂと発生オゾン濃度計７ｂを介して第２のオゾン接触槽４ｂの散気管８ｂにオゾンが供給されるように構成されている。
【００２１】上記オゾン接触槽４ａ，４ｂに配備された原水送水ポンプ２ａと原水送水ポンプ２ｂとは、それぞれ単独で運転操作することが可能となっている。９は脱泡槽、１０は排オゾン接触槽、１１は排オゾン濃度計、１２は処理水槽である。
【００２２】この実施例では、オゾン接触槽が２系統に分割されているとともに各オゾン接触槽４ａ，４ｂに対する原水供給系とオゾン供給機構も２系統となっているが、本発明は上記２系統の実施例に限定されるものではなく、要すればオゾン接触槽を、２個又はそれ以上の複数のオゾン接触槽に分割し、各オゾン接触槽にそれぞれ独立して作動する原水送水ポンプと原水流量計とを配備し、更にオゾン発生器から得られるオゾンを、それぞれ別個の発生オゾンガス流量計と発生オゾン濃度計を介して各オゾン接触槽に注入するように構成したことを特徴としている。
【００２３】そして上記複数のオゾン接触槽の有効容積の合量は、浄水処理システムとしてのオゾン接触槽に要求される有効容積と等容量であるように設定されたことが本実施例の他の特徴となっている。
【００２４】かかる本実施例の作用を以下に説明する。先ず基本的な動作を説明すると、被処理水としての原水が原水槽１から原水送水ポンプ２ａ及び原水流量計３ａを経由して第１系統のオゾン接触槽である第１のオゾン接触槽４ａに一定量供給され、同時にオゾン発生器５で得られたオゾンガスは、注入オゾンガス流量計６ａ及び発生オゾン濃度計７ａを介して同じく第１のオゾン接触槽４ａに注入されて、吸収効率を高めるために散気管８ａから微細な気泡として原水中に放散される。このオゾンガスは、予め設定された所定の濃度と流量を保持するように管理されている。
【００２５】同様に被処理水としての原水は、原水槽１から原水送水ポンプ２ｂ及び原水流量計３ｂを経由して第２系統のオゾン接触槽である第２のオゾン接触槽４ｂにも一定量供給され、オゾン発生器５で得られたオゾンガスが注入オゾンガス流量計６ｂ及び発生オゾン濃度計７ｂを介して第２のオゾン接触槽４ｂに注入され、散気管８ｂから原水中に放散される。
【００２６】通常オゾン発生器５では、清浄な乾燥空気又は酸素中に一定の電圧値又は電流値で無声放電を行うことによってオゾンガスを発生させ、得られたオゾンガスを第１，第２のオゾン接触槽４ａ，４ｂ内で原水中に放散することによって気液接触させる。
【００２７】そして第１，第２のオゾン接触槽４ａ，４ｂ内でオゾンガスを一定時間滞留して充分に反応させた後、各オゾン接触槽４ａ，４ｂの上方空間部から排オゾンガスとして外方に導出し、脱泡槽９に導いて排ガス中に同伴する発泡及び水滴を取り除いた後、排オゾン濃度計１１によりオゾン濃度が測定され、排オゾン接触槽１０を通してオゾンが分解された後、処理ガスとして大気中に放出される。
【００２８】そして各オゾン接触槽４ａ，４ｂで処理された水は、ともに処理水槽１２に一旦貯留され、次段の処理工程に移行する。
【００２９】そこで今、保守，点検修理等の原因によって第１系統又は第２系統の何れか一方のオゾン接触槽の運転を停止し、しかも原水の処理量自体は停止前の水量を確保したい場合の動作を説明する。例えば第１系統のオゾン接触槽４ａの運転を停止した場合を考慮すると、運転を継続している第２系統のオゾン接触槽４ｂへの原水供給量を２倍とし、同時に該オゾン接触槽４ｂに対するオゾン濃度Ｐinを２倍にすれば良い。
【００３０】図２は実浄水場における凝集沈澱水の回分オゾン処理実験結果を示すグラフであり、この実験では被処理水の流入流出がなく、オゾンガスが連続注入される条件下で行われる。図２では注入オゾン濃度ＰinをパラメータとするＥ２６０（測定波長２６０ｎｍにおける試料水の吸光度）の経時変化を示しており、具体的には、Ｐinが１０．５（ｇ／ｍ3），１９．４（ｇ／ｍ3）及び４２．４（ｇ／ｍ3）の３種の試料の初期濃度に対する濃度比を接触時間を変えてプロットしたものである（夫々図中に○，△，□で表示）。上記Ｅ２６０とは、通常水中の有機物成分の測定指標として利用されている。
【００３１】図２によれば、注入オゾン濃度Ｐinが高くなるほど限界除去率に達するまでの所要時間ＴCは短くなっていることがわかる。図示例ではＴC1＞ＴC2＞ＴC3となっている。このＴC1，ＴC2，ＴC3は夫々前記Ｐinを順次大きくした３種の試料のＴCである。
【００３２】この実験結果を、Ｅ２６０成分除去率とオゾン注入率との関係で示すと図３のグラフが得られる。
【００３３】ここで連続処理系でのオゾン注入率Ｄ（ｇ／ｍ3）はＤ＝Ｐin×（ＱG／ＱL）・・・・・・・・・・・・・（１）
ここでＰin：注入オゾン濃度（ｇ／ｍ3）
ＱG：送気オゾンガス流量（Ｌ／分）
ＱL：処理水量（Ｌ／分）
で求めることができる。回分処理ではＱLが０であるため、オゾン注入率Ｄ′はＤ′＝Ｐin×（ＱG／Ｖ）×Ｔ・・・・・・・・（２）
ここで Ｖ：オゾン接触槽内水量（Ｌ）
Ｔ：処理時間（分）
で表わすことができる。但し回分処理の場合には、特定のオゾン注入率でのオゾン処理結果は、連続処理系においてオゾン接触槽内での被処理水の滞留時間Ｔの通水条件でオゾン処理した水量がＶになると解釈される。即ち、Ｖ／Ｔ＝ＱLと考えることにより、回分処理実験結果を連続処理系の場合に置き換えることが可能である。
【００３４】従って図３において注入オゾン濃度Ｐinを広範囲に亙って変えても、Ｅ２６０成分除去率とオゾン注入率との関係は一つの関係線で近似させることが可能であり、オゾン接触槽の有効水量Ｖと送気オゾンガス流量ＱGが一定である条件から、目標除去率ａに対するオゾン注入率がｂとなり、前記（２）式から、注入オゾン濃度ＰinをＸ倍にすれば処理時間Ｔは（１／Ｘ）にすることが出来る。
【００３５】そこで本実施例では、前記動作説明で述べたように、第１系統のオゾン接触槽４ａの運転を停止した場合には、運転を継続している第２系統のオゾン接触槽４ｂへの原水供給量を２倍とし、且つ該オゾン接触槽４ｂに対するオゾン濃度Ｐinを２倍にすることによって対処することが可能である。更にオゾン接触槽が２個以上の複数である場合にも同様に対処可能である。
【００３６】前記第１，第２のオゾン接触槽４ａ，４ｂの有効容積の合量は、従来例におけるオゾン接触槽４（図４）の有効容積と等容量である。即ち、本実施例におけるオゾン接触槽の有効容積は、浄水処理システムとしての計画処理水量に対する必要オゾン接触槽有効容積をＶとした場合に、複数の等容量のオゾン接触槽を設置した場合の有効容積の合量がＶであるように設定すれば良い。
【００３７】そこで上記の図１に示した実施例では、２個のオゾン接触槽４ａ，４ｂを設置し、且つ各１個のオゾン接触槽４ａ又は４ｂの有効容積が（Ｖ／２）であるように設定されている。
【００３８】特に本実施例の場合、供給するオゾンの濃度を高めることによって処理水量を増加させることが可能であるから、既設の高度浄水処理システムによって複数のオゾン接触槽を運転している装置に対しても、運転を停止しているオゾン接触槽での処理量分を他のオゾン接触槽に振り分けて、供給オゾン濃度を変えることによって対処することができる。
【００３９】更に上水の需要増加に伴って浄水場の高度浄水処理システムを増設する場合にあっても、既設のオゾン接触槽を利用して処理水量増加に対応させることが可能となる。
【００４０】
【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接触槽及びその運転方法によれば、以下に記す作用効果がもたらされる。即ち、複数のオゾン接触槽の中で特定の槽の保守，点検，修理等を行うために該オゾン接触槽の運転を停止した場合には、運転を継続しているオゾン接触槽への原水供給量と該オゾン接触槽に対するオゾン濃度を特定の倍数だけ増大することにより、原水の処理量を停止前の水量を確保したままで停止前のオゾン処理特性を変更せずに運転を継続することが出来る。これによりオゾン接触槽の保守及び維持管理が容易となり、ひいては高度浄水システムの信頼性が高められるという効果が発揮される。
【００４１】又、従来採用されている予備系のオゾン接触槽を併設する必要がなく、しかも本発明における複数のオゾン接触槽の有効容積の合量が浄水処理システムとしてのオゾン接触槽に要求される有効容積と等容量であるように設定したことにより、個々のオゾン接触槽自体の容積を小型化することが可能となるため、複数のオゾン接触槽を設けるために格別敷地を増大することが要求されず、省スペース化がはかれる上、設備費のアップは最小限に抑えることができる。
【００４２】更に通常のオゾン接触槽に改良を加えることによって対処可能であるため、既設のオゾン接触槽にも適用することが可能であり、新たな高度浄水処理システムの導入が推進されるとともに、これらシステムの維持管理が容易に行えるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したオゾン処理系の基本的実施例を示す概要図。
【図２】実浄水場における凝集沈澱水の回分オゾン処理実験結果を示すグラフ。
【図３】Ｅ２６０成分除去率とオゾン注入率との関係を示すグラフ。
【図４】従来のオゾン処理系の一例を示す概要図。
【符号の説明】
１…原水槽
２ａ，２ｂ…原水送水ポンプ
３ａ，３ｂ…原水流量計
４ａ…第１のオゾン接触槽
４ｂ…第２のオゾン接触槽
５…オゾン発生器
６ａ，６ｂ…注入オゾンガス流量計
７ａ，７ｂ…発生オゾン濃度計
８ａ，８ｂ…散気管
９…脱泡槽
１０…排オゾン処理塔
１１…排オゾン濃度計
１２…処理水槽。
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は水道水等の前処理としての高度浄水処理におけるオゾン接触槽とその運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、都市部での水環境の悪化に伴って河川とか湖沼の水質汚濁が進んでおり、従来の凝集沈澱とか濾過処理及び塩素処理との組み合わせだけでは、水道用原水中の色度，臭気の除去作用に限界点が生じている現状にある。特に我国の水道水として利用される水源の約７０％は、地表水と呼ばれる湖沼水，ダム水及び河川水に依存しており、これら湖沼水とかダムには富栄養化，即ち、Ｎ，Ｐ等の栄養塩類の濃度増加に伴ってこれらを栄養素とする生物活動が活発化することによるカビ臭とか藻臭の発生があり、他方の河川水には各種排水に含まれている有機物とかアンモニア性窒素が流入され、河川の自然浄化作用によってこれらの流入物を完全に浄化することは期待できない状況にある。
【０００３】このような高度経済成長に伴う水源の水質悪化に対処するため、前塩素処理が一般的に採用されているが、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）が発ガン性を有していることが知られている。このような水源のカビ臭とか藻臭の消去、及びトリハロメタン等発ガン物質対策として、浄水の操作工程中にオゾン処理、又は該オゾン処理と活性炭処理との複合処理を導入する手段が従来から検討されている。
【０００４】上記単位操作の一つであるオゾン処理とは、塩素よりもはるかに酸化力の強力なオゾンＯ3を利用した方法であり、このオゾン処理の特徴として、（１）異臭味、色度除去に優れた効果を発揮する（２）有機物質の生物分解性を増大させる（３）塩素要求量を減少させる（４）鉄，マンガンの酸化能力が大きいの４項目を挙げることができる。
【０００５】このようなオゾンの持つ特徴を利用して、例えば原水に凝集剤を添加して原水中に分散している微粒子等を凝集沈澱処理した後、浄水工程において異臭味及び色度の除去、有機塩素化合物の低減を目的としてオゾン処理が行われる。
【０００６】図４は従来のオゾン処理系の概要図である。即ち、オゾン処理を行う原水は、原水槽１から原水送水ポンプ２により原水流量計３を経由してオゾン接触槽４に一定量供給される。他方でオゾン発生器５で得られたオゾンガスは、注入オゾンガス流量計６及び発生オゾン濃度計７を介してオゾン接触槽４に注入され、吸収効率を高めるために散気管８から微細な気泡として原水中に放散される。通常オゾン発生器５では、清浄な乾燥空気又は酸素中に一定の電圧値又は電流値で無声放電を行ってオゾンガスを発生させ、得られたオゾンガスをオゾン接触槽４内で原水中に放散することによって気液接触させる。
【０００７】オゾン接触槽４内でオゾンガスを一定時間滞留して充分に反応させた後、オゾン接触槽４の上方空間部から排オゾンガスとして外方に導出し、脱泡槽９で排ガス中に同伴する発泡及び水滴が取り除かれた後、排オゾン濃度計１１の監視下で排オゾン接触槽１０を通してオゾンが分解され、大気中に放出される。オゾン接触槽４で処理された水は処理水槽１２に移送されて一旦貯留され、次段の処理工程に移行する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのような従来のオゾン処理系の場合、オゾン接触槽４の保守，点検及び修理等を行う際には、該オゾン接触槽４への原水の通水を停止しなければならず、その対策として予め他のオゾン接触槽を予備系として併設しておかなければならないという課題があった。
【０００９】例えば水道施設設計指針・解説（日本水道協会，１９９０年）によれば、「オゾン発生及び注入設備は、オゾン発生器、接触槽、排オゾン処理設備等で構成され、予備系を設けるとともに、維持管理が容易に行えるものであること」と記述されている。従って予め予備系のオゾン接触槽を併設しておき、前記したようにオゾン接触槽４の保守，点検及び修理時には予備系のオゾン接触槽に切り替えることによって対処するのが通常の手段となっている。
【００１０】しかしながら予備系のオゾン接触槽を設けることは、余分な設備費がかかるとともに敷地の増大が要求されることになり、結果として建設費のコストアップを招来してしまうという問題点を有している。従って予備系のオゾン接触槽を設けずに通常のオゾン接触槽に改良を加えることによって対処可能であるならば、コストダウン効果に加えて既設のオゾン接触槽の維持管理が容易に行えるという利点があり、新たな高度浄水処理システムの導入計画の推進にも役立つものと考えられる。
【００１１】そこで本発明は上記に鑑みてなされたものであり、予備系のオゾン接触槽を併設することなくオゾン接触槽の保守，点検及び修理等を行うことができる上、既設のオゾン接触槽にも適用して維持管理を容易とし、新たなオゾン処理システムの実現を推進することができるオゾン接触槽とその運転方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【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、オゾン接触槽に原水を流入し、オゾン発生器から得られたオゾンガスを前記原水中に適宜な注入率で注入して、オゾン接触槽内でオゾンガスを一定時間滞留し、充分に反応させた後、該オゾン接触槽から排オゾンガスとして外方に導出し、排オゾン接触槽を通して分解されたオゾンを大気中に放出するようにした高度浄水処理におけるオゾン接触槽において、先ず請求項１により、前記オゾン接触槽を複数のオゾン接触槽に分割し、各オゾン接触槽にそれぞれ独立して作動する原水送水ポンプと原水流量計を配備するとともに、オゾン発生器から得られるオゾンを、それぞれ別個の注入オゾンガス流量計と発生オゾン濃度計を介して各オゾン接触槽に注入するオゾン供給機構を設けた構成にしてある。
【００１３】更に請求項２により、上記複数のオゾン接触槽の有効容積の合量は、浄水処理システムとしてのオゾン接触槽に要求される有効容積と等容量であるように設定してある。
【００１４】請求項３により、上記オゾン接触槽における特定のオゾン接触槽の運転を停止した場合には、運転を継続している他のオゾン接触槽への原水供給量と、該オゾン接触槽に対する注入オゾン濃度を特定の倍数だけ増大して対処するようにした運転方法を提供する。
【００１５】
【作用】かかるオゾン接触槽とその運転方法によれば、原水がそれぞれ独立して作動する原水送水ポンプと原水流量計を介して特定のオゾン接触槽に一定量供給されるとともに、オゾン発生器で得られたオゾンガスがそれぞれ別個の注入オゾンガス流量計及び発生オゾン濃度計を介して同じく特定のオゾン接触槽に注入され、原水中に放散される。そして各々のオゾン接触槽内でオゾンガスが一定時間滞留されて充分に反応させた後、各オゾン接触槽から排オゾンガスとして外方に導出され、排オゾン接触槽を通してオゾンが分解された後、処理ガスとして大気中に放出される。
【００１６】そして保守，点検，修理等の原因により、ある特定のオゾン接触槽の運転を停止し、しかも原水の処理量自体は停止前の水量を確保したい場合には、運転を継続しているオゾン接触槽への原水供給量と該オゾン接触槽に対するオゾン濃度を特定の倍数だけ増大することにより対処することが出来る。更に有機物成分の目標除去率が一定の場合には、注入オゾン濃度を高めることにより、処理時間が短縮されるという作用が得られる。
【００１７】
【実施例】以下図面に基づいて本発明にかかる高度浄水処理におけるオゾン接触槽の具体的な一実施例を、前記従来の構成部分と同一の構成部分に同一の符号を付して詳述する。
【００１８】図１は本発明の基本的な実施例を示す概要図であり、図中の１は原水槽、２ａ，２ｂは原水送水ポンプ、３ａ，３ｂは原水流量計、４ａは第１のオゾン接触槽、４ｂは第２のオゾン接触槽である。第１のオゾン接触槽４ａ内には散気管８ａが配置されており、他方の第２のオゾン接触槽４ｂには散気管８ｂが配置されている。
【００１９】即ち、本実施例ではオゾン接触槽が第１系統と第２系統とに分割されていて、原水槽１から一方の原水送水ポンプ２ａと原水流量計３ａを介して第１のオゾン接触槽４ａに原水が流入され、他方の原水送水ポンプ２ｂと原水流量計３ｂを介して第２のオゾン接触槽４ｂに原水が流入されるようになっている。
【００２０】一方、５はオゾン発生器、６ａ，６ｂは注入オゾンガス流量計、７ａ，７ｂは発生オゾン濃度計である。本実施例ではオゾン接触槽の系統に合わせてオゾン供給機構も２系統に分割されており、オゾン発生器５から得られたオゾンは、一方の発生オゾンガス流量計６ａと発生オゾン濃度計７ａを介して第１のオゾン接触槽４ａの散気管８ａに供給され、他方の発生オゾンガス流量計６ｂと発生オゾン濃度計７ｂを介して第２のオゾン接触槽４ｂの散気管８ｂにオゾンが供給されるように構成されている。
【００２１】上記オゾン接触槽４ａ，４ｂに配備された原水送水ポンプ２ａと原水送水ポンプ２ｂとは、それぞれ単独で運転操作することが可能となっている。９は脱泡槽、１０は排オゾン接触槽、１１は排オゾン濃度計、１２は処理水槽である。
【００２２】この実施例では、オゾン接触槽が２系統に分割されているとともに各オゾン接触槽４ａ，４ｂに対する原水供給系とオゾン供給機構も２系統となっているが、本発明は上記２系統の実施例に限定されるものではなく、要すればオゾン接触槽を、２個又はそれ以上の複数のオゾン接触槽に分割し、各オゾン接触槽にそれぞれ独立して作動する原水送水ポンプと原水流量計とを配備し、更にオゾン発生器から得られるオゾンを、それぞれ別個の発生オゾンガス流量計と発生オゾン濃度計を介して各オゾン接触槽に注入するように構成したことを特徴としている。
【００２３】そして上記複数のオゾン接触槽の有効容積の合量は、浄水処理システムとしてのオゾン接触槽に要求される有効容積と等容量であるように設定されたことが本実施例の他の特徴となっている。
【００２４】かかる本実施例の作用を以下に説明する。先ず基本的な動作を説明すると、被処理水としての原水が原水槽１から原水送水ポンプ２ａ及び原水流量計３ａを経由して第１系統のオゾン接触槽である第１のオゾン接触槽４ａに一定量供給され、同時にオゾン発生器５で得られたオゾンガスは、注入オゾンガス流量計６ａ及び発生オゾン濃度計７ａを介して同じく第１のオゾン接触槽４ａに注入されて、吸収効率を高めるために散気管８ａから微細な気泡として原水中に放散される。このオゾンガスは、予め設定された所定の濃度と流量を保持するように管理されている。
【００２５】同様に被処理水としての原水は、原水槽１から原水送水ポンプ２ｂ及び原水流量計３ｂを経由して第２系統のオゾン接触槽である第２のオゾン接触槽４ｂにも一定量供給され、オゾン発生器５で得られたオゾンガスが注入オゾンガス流量計６ｂ及び発生オゾン濃度計７ｂを介して第２のオゾン接触槽４ｂに注入され、散気管８ｂから原水中に放散される。
【００２６】通常オゾン発生器５では、清浄な乾燥空気又は酸素中に一定の電圧値又は電流値で無声放電を行うことによってオゾンガスを発生させ、得られたオゾンガスを第１，第２のオゾン接触槽４ａ，４ｂ内で原水中に放散することによって気液接触させる。
【００２７】そして第１，第２のオゾン接触槽４ａ，４ｂ内でオゾンガスを一定時間滞留して充分に反応させた後、各オゾン接触槽４ａ，４ｂの上方空間部から排オゾンガスとして外方に導出し、脱泡槽９に導いて排ガス中に同伴する発泡及び水滴を取り除いた後、排オゾン濃度計１１によりオゾン濃度が測定され、排オゾン接触槽１０を通してオゾンが分解された後、処理ガスとして大気中に放出される。
【００２８】そして各オゾン接触槽４ａ，４ｂで処理された水は、ともに処理水槽１２に一旦貯留され、次段の処理工程に移行する。
【００２９】そこで今、保守，点検修理等の原因によって第１系統又は第２系統の何れか一方のオゾン接触槽の運転を停止し、しかも原水の処理量自体は停止前の水量を確保したい場合の動作を説明する。例えば第１系統のオゾン接触槽４ａの運転を停止した場合を考慮すると、運転を継続している第２系統のオゾン接触槽４ｂへの原水供給量を２倍とし、同時に該オゾン接触槽４ｂに対するオゾン濃度Ｐinを２倍にすれば良い。
【００３０】図２は実浄水場における凝集沈澱水の回分オゾン処理実験結果を示すグラフであり、この実験では被処理水の流入流出がなく、オゾンガスが連続注入される条件下で行われる。図２では注入オゾン濃度ＰinをパラメータとするＥ２６０（測定波長２６０ｎｍにおける試料水の吸光度）の経時変化を示しており、具体的には、Ｐinが１０．５（ｇ／ｍ3），１９．４（ｇ／ｍ3）及び４２．４（ｇ／ｍ3）の３種の試料の初期濃度に対する濃度比を接触時間を変えてプロットしたものである（夫々図中に○，△，□で表示）。上記Ｅ２６０とは、通常水中の有機物成分の測定指標として利用されている。
【００３１】図２によれば、注入オゾン濃度Ｐinが高くなるほど限界除去率に達するまでの所要時間ＴCは短くなっていることがわかる。図示例ではＴC1＞ＴC2＞ＴC3となっている。このＴC1，ＴC2，ＴC3は夫々前記Ｐinを順次大きくした３種の試料のＴCである。
【００３２】この実験結果を、Ｅ２６０成分除去率とオゾン注入率との関係で示すと図３のグラフが得られる。
【００３３】ここで連続処理系でのオゾン注入率Ｄ（ｇ／ｍ3）はＤ＝Ｐin×（ＱG／ＱL）・・・・・・・・・・・・・（１）
ここでＰin：注入オゾン濃度（ｇ／ｍ3）
ＱG：送気オゾンガス流量（Ｌ／分）
ＱL：処理水量（Ｌ／分）
で求めることができる。回分処理ではＱLが０であるため、オゾン注入率Ｄ′はＤ′＝Ｐin×（ＱG／Ｖ）×Ｔ・・・・・・・・（２）
ここで Ｖ：オゾン接触槽内水量（Ｌ）
Ｔ：処理時間（分）
で表わすことができる。但し回分処理の場合には、特定のオゾン注入率でのオゾン処理結果は、連続処理系においてオゾン接触槽内での被処理水の滞留時間Ｔの通水条件でオゾン処理した水量がＶになると解釈される。即ち、Ｖ／Ｔ＝ＱLと考えることにより、回分処理実験結果を連続処理系の場合に置き換えることが可能である。
【００３４】従って図３において注入オゾン濃度Ｐinを広範囲に亙って変えても、Ｅ２６０成分除去率とオゾン注入率との関係は一つの関係線で近似させることが可能であり、オゾン接触槽の有効水量Ｖと送気オゾンガス流量ＱGが一定である条件から、目標除去率ａに対するオゾン注入率がｂとなり、前記（２）式から、注入オゾン濃度ＰinをＸ倍にすれば処理時間Ｔは（１／Ｘ）にすることが出来る。
【００３５】そこで本実施例では、前記動作説明で述べたように、第１系統のオゾン接触槽４ａの運転を停止した場合には、運転を継続している第２系統のオゾン接触槽４ｂへの原水供給量を２倍とし、且つ該オゾン接触槽４ｂに対するオゾン濃度Ｐinを２倍にすることによって対処することが可能である。更にオゾン接触槽が２個以上の複数である場合にも同様に対処可能である。
【００３６】前記第１，第２のオゾン接触槽４ａ，４ｂの有効容積の合量は、従来例におけるオゾン接触槽４（図４）の有効容積と等容量である。即ち、本実施例におけるオゾン接触槽の有効容積は、浄水処理システムとしての計画処理水量に対する必要オゾン接触槽有効容積をＶとした場合に、複数の等容量のオゾン接触槽を設置した場合の有効容積の合量がＶであるように設定すれば良い。
【００３７】そこで上記の図１に示した実施例では、２個のオゾン接触槽４ａ，４ｂを設置し、且つ各１個のオゾン接触槽４ａ又は４ｂの有効容積が（Ｖ／２）であるように設定されている。
【００３８】特に本実施例の場合、供給するオゾンの濃度を高めることによって処理水量を増加させることが可能であるから、既設の高度浄水処理システムによって複数のオゾン接触槽を運転している装置に対しても、運転を停止しているオゾン接触槽での処理量分を他のオゾン接触槽に振り分けて、供給オゾン濃度を変えることによって対処することができる。
【００３９】更に上水の需要増加に伴って浄水場の高度浄水処理システムを増設する場合にあっても、既設のオゾン接触槽を利用して処理水量増加に対応させることが可能となる。
【００４０】
【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接触槽及びその運転方法によれば、以下に記す作用効果がもたらされる。即ち、複数のオゾン接触槽の中で特定の槽の保守，点検，修理等を行うために該オゾン接触槽の運転を停止した場合には、運転を継続しているオゾン接触槽への原水供給量と該オゾン接触槽に対するオゾン濃度を特定の倍数だけ増大することにより、原水の処理量を停止前の水量を確保したままで停止前のオゾン処理特性を変更せずに運転を継続することが出来る。これによりオゾン接触槽の保守及び維持管理が容易となり、ひいては高度浄水システムの信頼性が高められるという効果が発揮される。
【００４１】又、従来採用されている予備系のオゾン接触槽を併設する必要がなく、しかも本発明における複数のオゾン接触槽の有効容積の合量が浄水処理システムとしてのオゾン接触槽に要求される有効容積と等容量であるように設定したことにより、個々のオゾン接触槽自体の容積を小型化することが可能となるため、複数のオゾン接触槽を設けるために格別敷地を増大することが要求されず、省スペース化がはかれる上、設備費のアップは最小限に抑えることができる。
【００４２】更に通常のオゾン接触槽に改良を加えることによって対処可能であるため、既設のオゾン接触槽にも適用することが可能であり、新たな高度浄水処理システムの導入が推進されるとともに、これらシステムの維持管理が容易に行えるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したオゾン処理系の基本的実施例を示す概要図。
【図２】実浄水場における凝集沈澱水の回分オゾン処理実験結果を示すグラフ。
【図３】Ｅ２６０成分除去率とオゾン注入率との関係を示すグラフ。
【図４】従来のオゾン処理系の一例を示す概要図。
【符号の説明】
１…原水槽
２ａ，２ｂ…原水送水ポンプ
３ａ，３ｂ…原水流量計
４ａ…第１のオゾン接触槽
４ｂ…第２のオゾン接触槽
５…オゾン発生器
６ａ，６ｂ…注入オゾンガス流量計
７ａ，７ｂ…発生オゾン濃度計
８ａ，８ｂ…散気管
９…脱泡槽
１０…排オゾン処理塔
１１…排オゾン濃度計
１２…処理水槽。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 オゾン接触槽に原水を流入し、オゾン発生器から得られたオゾンガスを前記原水中に適宜な注入率で注入して、オゾン接触槽内でオゾンガスを一定時間滞留し、充分に反応させた後、該オゾン接触槽から排オゾンガスとして外方に導出し、排オゾン接触槽を通して分解されたオゾンを大気中に放出するようにした高度浄水処理におけるオゾン接触槽において、前記オゾン接触槽を複数のオゾン接触槽に分割し、各オゾン接触槽にそれぞれ独立して作動する原水送水ポンプと原水流量計を配備するとともに、オゾン発生器から得られるオゾンを、それぞれ別個の注入オゾンガス流量計と発生オゾン濃度計を介して各オゾン接触槽に注入するオゾン供給機構を設けたことを特徴とする高度浄水処理におけるオゾン接触槽。
【請求項２】 上記複数のオゾン接触槽の有効容積の合量は、浄水処理システムとしてのオゾン接触槽に要求される有効容積と等容量であることを特徴とする請求項１記載の高度浄水処理におけるオゾン接触槽。
【請求項３】 オゾン接触槽に原水を流入し、オゾン発生器から得られたオゾンガスを前記原水中に適宜な注入率で注入して、オゾン接触槽内でオゾンガスを一定時間滞留し、充分に反応させた後、該オゾン接触槽から排オゾンガスとして外方に導出し、排オゾン接触槽を通して分解されたオゾンを大気中に放出するようにした高度浄水処理におけるオゾン接触槽において、前記オゾン接触槽を複数のオゾン接触槽に分割し、各オゾン接触槽にそれぞれ独立して作動する原水送水ポンプと原水流量計を配備するとともに、オゾン発生器から得られるオゾンを、それぞれ別個の注入オゾンガス流量計と発生オゾン濃度計を介して各オゾン接触槽に注入するとともに、特定のオゾン接触槽の運転を停止した場合には、運転を継続している他のオゾン接触槽への原水供給量と、該オゾン接触槽に対する注入オゾン濃度を特定の倍数だけ増大して対処することを特徴とする高度浄水処理におけるオゾン接触槽の運転方法。
【請求項１】 オゾン接触槽に原水を流入し、オゾン発生器から得られたオゾンガスを前記原水中に適宜な注入率で注入して、オゾン接触槽内でオゾンガスを一定時間滞留し、充分に反応させた後、該オゾン接触槽から排オゾンガスとして外方に導出し、排オゾン接触槽を通して分解されたオゾンを大気中に放出するようにした高度浄水処理におけるオゾン接触槽において、前記オゾン接触槽を複数のオゾン接触槽に分割し、各オゾン接触槽にそれぞれ独立して作動する原水送水ポンプと原水流量計を配備するとともに、オゾン発生器から得られるオゾンを、それぞれ別個の注入オゾンガス流量計と発生オゾン濃度計を介して各オゾン接触槽に注入するオゾン供給機構を設けたことを特徴とする高度浄水処理におけるオゾン接触槽。
【請求項２】 上記複数のオゾン接触槽の有効容積の合量は、浄水処理システムとしてのオゾン接触槽に要求される有効容積と等容量であることを特徴とする請求項１記載の高度浄水処理におけるオゾン接触槽。
【請求項３】 オゾン接触槽に原水を流入し、オゾン発生器から得られたオゾンガスを前記原水中に適宜な注入率で注入して、オゾン接触槽内でオゾンガスを一定時間滞留し、充分に反応させた後、該オゾン接触槽から排オゾンガスとして外方に導出し、排オゾン接触槽を通して分解されたオゾンを大気中に放出するようにした高度浄水処理におけるオゾン接触槽において、前記オゾン接触槽を複数のオゾン接触槽に分割し、各オゾン接触槽にそれぞれ独立して作動する原水送水ポンプと原水流量計を配備するとともに、オゾン発生器から得られるオゾンを、それぞれ別個の注入オゾンガス流量計と発生オゾン濃度計を介して各オゾン接触槽に注入するとともに、特定のオゾン接触槽の運転を停止した場合には、運転を継続している他のオゾン接触槽への原水供給量と、該オゾン接触槽に対する注入オゾン濃度を特定の倍数だけ増大して対処することを特徴とする高度浄水処理におけるオゾン接触槽の運転方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開平５−２５３５８２
【公開日】平成５年（１９９３）１０月５日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平４−５５７７７
【出願日】平成４年（１９９２）３月１６日
【出願人】（０００００６１０５）株式会社明電舎 (1,739)
【公開日】平成５年（１９９３）１０月５日
【国際特許分類】
【出願日】平成４年（１９９２）３月１６日
【出願人】（０００００６１０５）株式会社明電舎 (1,739)
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