JP2006281129A - 水処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 処理水の再汚染を防止するための塩素剤の使用率を低減でき、かつ処理水の再汚染を抑制する。
【解決手段】 被処理水に金属イオン（１２）と過酸化水素（１１）を注入して、金属イオンと過酸化水素とのフェントン反応により生成されるラジカルにより被処理水中の有機物を酸化分解する工程（２１）と、該工程から排出される被処理水にオゾン（５，１３）の気泡を注入して有機物を酸化分解して処理水を生成する工程（２２）とを有し、処理水の設定時間後におけるオゾン濃度を設定値以上に保持するように、オゾンの注入率を調整することにより、処理水の再汚染を防止するための塩素剤の使用率を低減して、かつ処理水の再汚染を抑制する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、水処理方法及び装置に係り、例えば、下水や廃水などの一度利用された水を再生処理して、循環して使用するのに適した再生水を生成する技術に関する。

水資源の有効利用の観点から、下水や上水等を再生処理した再生水を循環利用することが行われている。再生水の用途としては、親水用、水洗用、工業利用などが代表的であるが、飲料用にも用いることが試みられている。

このような再生水を人が摂取したり、吸入した場合を考慮して、病原菌、病原性の原虫、ウイルス等の有機物の消毒や不活化を行って、安全性を十分確保しなければならない。また、再生水の消毒の過程で生成される発ガン性を有するトリハロメタンやハロ酢酸等の消毒副生物に配慮することも必要となる。現在、再生水の消毒には、消毒や不活化能力に優れ、かつ他の消毒剤に比べて安価である塩素剤が広く用いられている。また、塩素消毒以外にも、紫外線（ＵＶ）照射やオゾンによる消毒法が開発されている。

一方、特許文献１には、被処理水にＦｅＳＯ_４やＦｅＣｌなどを凝集剤として添加して２価の鉄イオン（Ｆｅ^２＋）の水溶液とし、これに過酸化水素Ｈ_２Ｏ_２を添加してフェントン反応により・ＯＨ（ヒドロキシラジカル）を発生させて、難分解性の有機物を酸化分解することが記載されている。特に、同特許文献では、凝集剤の使用量を減らすため、被処理水中に含まれる３価の鉄イオン（Ｆｅ^３＋）を固体鉄に接触させてＦｅ^２＋に還元してフェントン反応に用いることが提案されている。このフェントン反応による酸化分解は、病原菌の不活化、耐塩素性原虫（例えば、クリプトスポリジウム）の不活化にも効果があるが、さらに、処理水をＵＶ反応槽に導いて紫外線を照射して、光反応により脱塩素化、ＵＶ酸化、ラジカル反応によって残りの有機物を分解することが提案されている。

また、特許文献２には、ＵＶ反応を用いずに、フェントン反応により処理された被処理水にオゾンを散気して、未反応の過酸化水素とオゾンとの相乗効果による強い酸化力により、有機物の酸化分解を促進させることが記載されている。

特開２００３−１８１４７４号公報 特開２０００−７９３９５号公報

しかし、特許文献１に記載の処理法によれば、フェントン反応により再生されたＦｅ^３＋がＵＶ反応槽に混入し、Ｆｅ^３＋は紫外線の透過性を妨げることから、ＵＶ処理に悪影響を与えてしまう。つまり、Ｆｅ濃度が十分必要なフェントン反応と、Ｆｅ濃度が制限されるＵＶ反応の相反性のために、効率よく十分な効果を得るのが難しいという問題がある。

特許文献２では、処理して得られた再生水を使用場所に配水する配水系などにおいて、リグロウス等の細菌や有機物による再汚染を抑制することについて考慮されていない。例えば、配水系における再汚染を抑制するために、一般に、持続性のある消毒剤として次亜塩素酸ナトリウムなどの塩素剤を添加することが行われているが、塩素剤は消毒副生物が生成する要因の一つであるため、再利用時に比較的高濃度の消毒副生物が生じている可能性がある。

本発明は、再生水の再汚染を防止するための塩素剤の使用率を低減でき、かつ再生水の再汚染を抑制することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明の水処理方法は、被処理水中の有機物を金属イオンと過酸化水素とのフェントン反応により生成されるラジカルにより酸化分解し、前記被処理水にオゾンの気泡を注入して前記有機物を酸化分解するにあたり、処理水の設定時間後におけるオゾン濃度を設定値以上に保持するように、前記オゾンの注入率を調整することを特徴とする。

すなわち、設定時間後における処理水中のオゾンの残存濃度を設定値以上に保持することにより、オゾンの殺菌あるいは消毒作用を持続させて、再生水として利用する処理水の再汚染を抑制する。

上記の場合において、金属イオンと過酸化水素とのフェントン反応により生成されるラジカルにより被処理水中の有機物を酸化分解する工程と、前記ラジカルにより処理された被処理水にオゾンの気泡を注入して前記有機物を酸化分解して処理水を生成する工程とを分けて行うことができる。

また、処理水のオゾン濃度の基準に係る経過時間の設定時間は２４時間とし、オゾン濃度の設定値は０．０５ｐｐｍとすることが望ましい。これを実現するために、オゾンの注入初期における気泡径を、５０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下とする。

本発明によれば、処理水の再汚染を防止する塩素剤の使用率を低減でき、かつ処理水の再汚染を抑制することができる。

本発明の水処理方法を実施する装置の一実施形態としては、被処理水が導入される処理水槽と、前記処理水槽に過酸化水素を供給する過酸化水素供給装置と、前記処理水槽に前記化酸化水素と反応してラジカルを生成する金属イオンを供給する金属イオン供給装置と、前記処理水槽中の前記被処理水にオゾンを散気するオゾン散気装置と、該オゾン散気装置にオゾンを供給するオゾン供給装置とを備え、前記オゾン供給装置は、前記処理水槽から排出される処理水の設定時間後のオゾン濃度を設定値以上に保持するように前記オゾンの注入率を調整する制御手段を有して構成できる。

また、本発明の水処理装置の他の実施形態としては、被処理水が導入される第１の処理水槽と、前記第１の処理水槽に過酸化水素を供給する過酸化水素供給装置と、前記第１の処理水槽に前記過酸化水素と反応してラジカルを発生する金属イオンを供給する金属イオン供給装置と、前記第１の処理水槽により処理された前記被処理水が導入される第２の処理水槽と、該第２の処理水槽中の前記被処理水にオゾンを散気するオゾン散気装置と、該オゾン散気装置にオゾンを供給するオゾン供給装置とを備え、前記オゾン供給装置は、前記処理水槽から排出される処理水の設定時間後のオゾン濃度を設定値以上に保持するように前記オゾンの注入率を調整する制御手段を有して構成できる。

このように構成することにより、過酸化水素と金属イオンとのフェントン反応により、酸化力の高いラジカルが多量に発生し、不活化能力や有機物の分解性能を向上できる。ここで、金属イオンとしては、2価の鉄イオンＦｅ^２＋とすることで、下記の式（１）に示すフェントン反応により多量のラジカルを生成させことができる。しかし、本発明は、過酸化水素とフェントン反応してラジカルを発生する金属イオンであれば、2価の鉄イオンＦｅ^２＋以外の金属イオンを用いることができる。

Ｈ_２Ｏ_２＋Ｆｅ^２＋→Ｆｅ^３＋と＋ＯＨ⁻＋・ＯＨ （１）
特に、処理された処理水の設定時間後における処理水中のオゾンの残存濃度を設定値以上に保持することにより、オゾンの殺菌あるいは消毒作用を持続させて、処理水の再汚染を抑制することができる。これにより、処理水の再汚染を防止するための塩素剤の使用率を低減できるから、塩素剤による消毒副生物の発生を抑制することができる。

また、オゾン散気装置は、被処理水中へ供給されるオゾンの気泡径を微細な径に形成できる構成とする。このような構成にすると、気泡の微細化により気泡表面積が増加するため、処理速度の向上やオゾン供給量の低減が期待できるだけでなく、処理水の使用場所に至るまでの長時間（例えば、２４時間）の間にオゾン濃度が低下して、消毒能力を保持できる濃度（例えば、０．０５ｐｐｍ）に落ちるのを抑えて、消毒効果の持続性を得ることができる。例えば、散気初期における気泡径を５０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下とすることが望ましい。特に、ナノオーダーの微細気泡にすれば、水中では通常不安定なオゾンを安定化させることができるので、一層、消毒効果の持続性が得られる。その結果、消毒効果の持続性を得る目的で塩素剤を注入する必要がある場合であっても、塩素剤注入量を低減できる。

さらに、第１と第２の処理水槽は、それぞれ被処理水のｐＨを設定値に調整するｐＨ調整剤の投入量を制御するｐＨ調整装置を備えてなることが好ましい。これによれば、過酸化水素と金属イオンによるラジカル生成、過酸化水素とオゾンによるＯＨラジカル形成に適したpHに適宜調整することができるため、ラジカルの生成量を増加させることができる。

また、第１の処理水槽から第２の処理水槽に流入する被処理水の過酸化水素濃度を測定し、該測定値に基づいて第２の処理水槽に注入するオゾンの注入率を制御する制御手段を備えることができる。これにより、過酸化水素により消費されるオゾンを補って、処理水の設定時間経過後におけるオゾン濃度を設定値に保持できる。また、制御手段は、第２の処理水槽から排出する処理水の設定時間後におけるオゾン濃度を設定値以上に保持するように、前記オゾンの注入率を制御する。この場合は、特に、第２の処理水槽から排出される処理水のオゾン濃度を測定し、該測定値に基づいて第２の処理水槽に注入するオゾンの注入率を補正制御することが望ましい。

また、制御手段は、第１の処理水槽に流入される被処理水の流量を測定し、該測定値が設定値以上のとき、流量に応じてオゾンの注入率を増加補正する機能を有することが好ましい。これによれば、流量の増加に伴って第１の処理水槽から排出される未反応の金属イオンにより消費されるオゾンを補って、処理水の設定時間経過後におけるオゾン濃度を設定値に保持できる。

また、制御手段は、第１の処理水槽に流入される被処理水の紫外線吸光度を測定し、該測定値に基づいて金属イオンと過酸化水素の注入率を制御する機能、あるいはこれに加えてオゾンの注入量を制御する機能を設けることが好ましい。つまり、有機物濃度の変動は過酸化水素やオゾンの必要量を変化させるため、紫外線吸光度に基づいて有機物濃度を測定し、これに応じて過酸化水素やオゾンの注入率を適切に調整することにより、フェントン反応およびオゾンと過酸化水素の反応に必要な過酸化水素やオゾンの注入率を適切に調整でき、処理水質を安定に保つことができる。

以下、本発明の水処理方法の実施例を実施する装置の実施例を図面に示して説明する。

図１に、本発明の水処理方法を適用してなる実施例１の水処理装置の系統構成図を示す。図示のように、本実施例の水処理装置は、１つの処理水槽１により、細菌や有機物のラジカルによる酸化分解と、オゾンによる酸化分解とを行うようにしたものである。処理水槽１にはバルブ２ａを介して被処理水が導入され、処理された処理水はバルブ２ｂを介して排出されるようになっている。処理水槽１には攪拌装置３が設けられ、処理水槽１の底部には被処理水中にオゾンの気泡を散気するオゾン散気装置４が設けられている。また、処理水槽１には、２価の鉄イオンＦｅ^２＋を供給する鉄イオン供給装置１２と、過酸化水素を供給する過酸化水素供給装置１１が接続されている。オゾン散気装置４にはオゾンを供給するオゾン供給装置１３が接続されている。

このように構成される実施例１の処理水処理動作について説明する。まず、バルブ２ｂを閉じた状態で、バルブ２ａを開き、消毒処理の対象となる被処理水を処理水槽１に導入する。この時、過酸化水素供給装置１１から所定量の過酸化水素を被処理水に添加する。また、鉄イオン供給装置１２から所定量の鉄イオンを被処理水に添加する。ここで、鉄イオン供給装置１２から供給する鉄イオンは、被処理水中でＦｅ^２＋の形態で存在し得る薬剤であればよく、例えば、ＦｅＳＯ_４やＦｅＣｌ_２等の塩を用いることができる。

このようにして、処理水槽１に導入された被処理水の水位が所定の範囲に達した時点でバルブ２ａを閉じて、被処理水の導入を停止する。鉄イオンと過酸化水素とによる式（１）のフェントン反応が速やかに行われるように、攪拌装置３で処理水槽１内の被処理水を攪拌する。これにより、フェントン反応によって生成される・ＯＨラジカルによって被処理水中の消毒と有機物の分解が行われる。消毒と有機物の分解が所定度進んだ所定時間後に、攪拌装置３を停止する。

次いで、オゾン供給装置１３から所定の供給速度でオゾンを供給し、オゾン散気装置４を介して処理水槽１内の被処理水中にオゾンの気泡を散気する。これにより、被処理水中の未反応の過酸化水素とオゾンの反応によりＯＨラジカルが生成され、さらに被処理水の消毒と有機物分解が行われる（第１０回日本オゾン協会年次研究講演会講演集、ｐ１４１（２０００年））。なお、必要であれば、オゾン散気に合わせて過酸化水素を追加供給してもよい。所定時間のオゾン供給後、オゾンの供給を停止する。次いで、バルブ２ｂを開いて処理した処理水を排出する。

特に、本実施例においては、オゾン供給装置１３から供給するオゾン量を調整して、バルブ２ｂを介して排出される処理水が使用されるまでの時間（例えば、２４時間）を考慮して、処理水中のオゾンの残存濃度が殺菌あるいは消毒作用を維持できる濃度（例えば０．０５ｐｐｍ以上）に保持するようにする。これにより、処理水の再汚染を抑制することができ、再汚染防止のために塩素剤を添加しなければならない場合であっても、塩素剤の使用率を低減できるから、塩素剤による消毒副生物の発生を抑制することができる。

また、オゾン散気装置４は、被処理水中へ供給されるオゾンの気泡径を微細な径にする構成とする。例えば、散気初期における気泡径を５０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下とすることが望ましい。このような気泡の微細化により、気泡表面積が増加して処理速度が向上するだけでなく、処理水の使用場所に至るまでの間にオゾン濃度が低下して、消毒能力が低下するのを抑えて、消毒効果の持続性を得ることができる。

図２に、本発明の水処理方法を適用してなる実施例２の水処理装置の系統構成図を示す。本実施例２が実施例１と異なる点は、処理水槽１を、フェントン反応槽２１とオゾン反応槽２２とに分けるとともに、被処理水を連続処理するようにした点、及び図１のオゾン散気装置４を、一層微細なオゾンの気泡を散気させることができる微細気泡発生装置５に代えたことにある。また、撹拌装置３を省略している。したがって、図１と同一の機能構成を有する部分には、同一の符号を付して説明を省略する。

このように構成されることから、消毒の対象である被処理水はフェントン反応槽２１へ連続的に供給される。フェントン反応槽２１では、過酸化水素供給装置１１から過酸化水素が所定の供給速度で被処理水に添加される。また、鉄イオン供給装置１２から所定の供給速度で被処理水に２価の鉄イオンＦｅ^２＋が供給される。鉄イオンＦｅ^２＋は過酸化水素と式（１）に示すフェントン反応を起こし、・ＯＨラジカルが生成されて被処理水の消毒と有機物の分解が行われる。
フェントン反応槽２１で処理された被処理水は、オゾン反応槽２２へ供給され、ここでオゾン供給装置１３から所定の供給速度でオゾンが供給される。オゾンは微細気泡発生装置５により、被処理水中でのオゾンの気泡径がナノオーダーになるように微細化されてオゾン反応槽２２内に注入される。オゾン反応槽２２では、オゾンと残留する過酸化水素が反応してＯＨラジカルを生成し、被処理水の消毒と有機物の分解が行われる。また、フェントン反応槽２１から供給される未反応のＦｅ^２＋はオゾンやラジカルによってＦｅ^３＋に酸化される。

本実施例においても、オゾン反応槽２２から排出される処理水が使用されるまでの時間（例えば、２４時間）を考慮して、処理水中のオゾンの残存濃度が殺菌あるいは消毒作用を維持できる濃度（例えば０．０５ｐｐｍ以上）に保持されるように、オゾン供給装置１３から供給するオゾン量を調整する。これにより、処理水の再汚染を抑制することができ、再汚染防止のために塩素剤を添加しなければならない場合であっても、塩素剤の使用率を低減できるから、塩素剤による消毒副生物の発生を抑制することができる。

また、微細気泡発生装置５は、被処理水中へ供給されるオゾンの散気初期の気泡径を微細な径、つまりナノオーダーの微細気泡にするように形成されている。このような微細な径のオゾンは、水中では通常不安定なオゾンを安定化させることができる。その結果、図１の実施例１に比べて、オゾンの消費量を低減しても、消毒効果の持続性を得ることができる。

また、図１の実施例１によれば、１つの処理水槽１内において、フェントン反応とオゾン反応とを行うようにしているから、注入したＦｅ^２＋がオゾンにより酸化されてしまい、フェントン反応が阻害されることがある。これに対し、本実施例によれば、フェントン反応槽２１とオゾン反応槽２２とに分け、先にフェントン反応により処理し、その後オゾン反応により処理するようにしているから、それぞれの反応を効果的に行わせることができる。その結果、Ｆｅ^２＋やオゾンなどの薬剤の使用量を低減できる。

図３に、本発明の水処理方法を適用してなる実施例３の水処理装置の系統構成図を示す。本実施例が図２の実施例２と異なる点は、図３に示すように、微細気泡発生装置５を図１のオゾン散気装置４に代えたこと、フェントン反応槽２１とオゾン反応槽２２のｐＨを調整可能にしたこと、及び被処理水の吸光度に基づいて過酸化水素、鉄イオン及びオゾンの注入率を制御するようにした点にある。なお、図２と同一の機能構成を有する部分には、同一の符号を付して説明を省略する。また、オゾン散気装置４に代えて、図２の微細気泡発生装置５を適用することもできる。

図示のように、フェントン反応槽２１には、同槽内の被処理液のｐＨを測定するｐＨ計４２ａと、このｐＨ測定値に基づいて同槽内の被処理液のｐＨを設定値に調整する薬剤（酸）を注入する酸供給装置５２が設けられている。同様に、オゾン反応槽２２には、同槽内の被処理液のｐＨを測定するｐＨ計４２ｂと、このｐＨ測定値に基づいて同槽内の被処理液のｐＨを設定値に調整する薬剤（アルカリ）を注入するアルカリ供給装置５３が設けられている。

また、フェントン反応槽２１に導入される被処理液の紫外線吸光度（被処理液の濁度に相当）を測定する吸光度測定装置４１と、これにより測定された吸光度測定値に基づいて、過酸化水素供給装置１１、鉄イオン供給装置１２及びオゾン供給装置１３から供給する薬剤の注入率を制御する制御装置５１が設けられている。

このように構成される本実施例におけるｐＨ調整と、過酸化水素、鉄イオン及びオゾンの注入率制御の詳細を、動作とともに説明する。先ず、被処理水は連続してフェントン反応槽２１へ供給されるものとする。フェントン反応槽２１へ供給される前に、吸光度測定装置４１により被処理水の紫外線の吸光度が連続して測定される。測定に用いる紫外線の波長は、処理対象の有機物の濃度と吸光度とが相関を持つ領域であればよいが、例えば２６０ｎｍ付近が望ましい。フェントン反応槽２１では、過酸化水素供給装置１１及び鉄イオン供給装置１２から、過酸化水素と鉄イオンがそれぞれ被処理水に供給される。この過酸化水素と鉄イオンの供給量は、吸光度測定装置４１の測定結果を用いて制御装置５１によって予め設定された注入率に調整される。

また、フェントン反応槽２１では、ｐＨ計４２ａにより測定された槽内の被処理水のｐＨ測定値に基づいて、酸供給装置５２から酸が供給され、槽内のpHを設定範囲に調整する。このｐＨの設定範囲は酸性領域とすることが望ましい。また、ｐＨ調整剤としての酸の種類は、最終的な処理水である処理水を人が利用したり、摂取する際に危害を及ぼさないものであればよく、例えば、硫酸や塩酸を用いることが望ましい。

このようにして、被処理水中の有機物の濃度に応じて、フェントン反応槽２１に供給される過酸化水素と鉄イオンの注入率が制御され、かつ槽内のpHがフェントン反応に適した酸性領域に制御される。これにより、過酸化水素と鉄イオンがフェント反応を起こし、・ＯＨラジカルが生成されて被処理水の消毒と有機物の分解が効果的に行われる。

一方、フェントン反応槽２１で処理された水は、オゾン反応槽２２へ連続して供給される。オゾン反応槽２２には、オゾン散気装置４を介してオゾン供給装置１３からオゾンが注入される。このオゾンの供給量は、吸光度測定装置４１の測定結果を用いて予め設定された注入率に従って制御装置５１によって調整される。

また、オゾン反応槽２２では、ｐＨ計４２ｂにより測定された槽内の被処理水のｐＨ測定値に基づいて、アルカリ供給装置５３からアルカリ剤が供給され、槽内のpHを設定範囲に調整する。このｐＨの設定範囲は中性領域とすることが望ましい。また、ｐＨ調整剤としてのアルカリ剤の種類は、最終的な処理水である処理水を人が利用したり、摂取する際に危害を及ぼさないものであればよく、例えば、水酸化ナトリウムや水酸化カルシウムを用いることが望ましい。

このようにして、被処理水中の有機物の濃度に応じて、オゾン反応槽２２に供給されるオゾンの注入率が制御され、かつ槽内のpHがオゾン反応に適した中性領域に制御される。これにより、フェントン反応槽２１から供給される未反応の過酸化水素とオゾンが反応してＯＨラジカルが生成され、被処理水の消毒と有機物分解が効果的に行われる。また、未反応のＦｅ^２＋は、オゾンやラジカルによってＦｅ^３＋に酸化される。

ここで、図４を用いて、本実施例により紫外線吸光度の測定結果に基づいて過酸化水素、鉄イオン及びオゾンの注入率の制御法の一例を説明する。図４の横軸は被処理水の紫外線吸光度を示し、縦軸は各薬剤の注入率（ｍｇ／Ｌ）を表す。

まず、フェントン反応槽２１におけるＦｅ^２＋イオンの注入率の上限を設定しておく。上限値は、Ｆｅ^２＋濃度と有機物分解性能の関係、及び処理水中のＦｅ系のスラッジ発生量、スラッジの除去性能を考慮して設定する。導入される被処理水の紫外線吸光度が小さい領域、つまり図示のＡ点以下の紫外線吸光度の領域では、紫外線吸光度の増加に応じてＦｅ^２＋イオンの注入率を増加させる。また、紫外線吸光度の増加に応じて、過酸化水素の注入率をフェントン反応と後段のオゾンと過酸化水素との反応を十分生ずる値に制御する。このＡ点以下の紫外線吸光度の領域では、オゾンの注入率はゼロを含む一定値とする。

次に、流入する処理水の紫外線吸光度が上昇してＡ点を越える領域では、水処理のために必要なＦｅ^２＋イオンの注入率が上限値を超える。つまり、Ａ点は、Ｆｅ^２＋イオンの注入率の上限値に対応する紫外線吸光度の被処理水に対応する。Ａ点を越える領域では、Ｆｅ^２＋イオンの注入率を上限値で一定とする。このように上限値を設定することにより、直接的な処理水中の濁度（有機物）の基準を満たすために、精密な金属イオンの注入率の調整が可能となる。

一方、オゾンは紫外線吸光度の上昇に応じて増加させる。また、過酸化水素の注入率は、フェントン反応槽２１とオゾン反応槽２２の２つの槽におけるそれぞれの反応に十分必要な量に調整する。

すなわち、本実施例によれば、有機物濃度の測定結果に基づいて金属イオン、オゾン及び過酸化水素の注入率を調整する際に、予め金属イオンの注入率の上限値を設定し、金属イオンの注入率が上限値以下の場合は金属イオン注入率及び過酸化水素注入率を調整し、金属イオンの注入率が上限値を超える場合はオゾン注入率及び過酸化水素注入率を調整することとしている。このように制御することにより、処理水の濁度の基準を満たすだけでなく、過酸化水素及びオゾンによる処理へ負荷される有機物量を安定に保つことができ、オゾンを微細気泡として供給し消毒の持続性を維持しようとする場合、処理後の溶存オゾン濃度を安定に調整できる。

この場合に、有機物濃度の測定値及び／又は処理水の溶存オゾン濃度の測定値を考慮して、金属イオン、過酸化水素及びオゾンの注入率を制御するようにすることができる。これによれば、処理水の濁度の基準を満たすだけでなく、過酸化水素及びオゾンによる処理へ負荷される有機物量を安定に保つことができ、オゾンを微細気泡として供給し消毒の持続性を維持しようとする場合、処理後の溶存オゾン濃度を安定に調整できる。

なお、本発明の水処理法における薬剤注入率の制御は、図４の例に限られるものではなく、例えば、Ｆｅ^２＋イオンの注入率の上限値や、オゾンの注入開始に係る紫外線吸光度を設定しないで、紫外線吸光度の測定値に比例させて、過酸化水素、鉄イオン及びオゾンの注入率を調整することができる。

また、上記の実施例では、被処理水の紫外線吸光度をフェントン反応槽２１の流入側で測定した値に基づいて、過酸化水素、Ｆｅ^２＋イオン及びオゾンの注入率を制御する例を説明した。しかし、本発明はこれに限らず、フェントン反応槽２１とオゾン反応槽２２の間で、被処理水の紫外線吸光度及び／又は過酸化水素濃度を測定したり、オゾン反応槽２２の出口で処理水中の溶存オゾン濃度を測定し、これらの値に基づいて注入率を制御することができる。

例えば、被処理水に金属イオンと過酸化水素を供給した後に処理水の濁度（紫外線吸光度等）を測定する手段を設け、その濁度の測定結果を用いてオゾン、金属イオンおよび過酸化水素の注入率をそれぞれ調整することができる、これによれば、処理水に対する濁度の水質基準を満たすように金属イオンの注入率を制御できる。

図５に、本発明の水処理方法を適用してなる実施例４の水処理装置の系統構成図を示す。本実施例が図３に示した実施例３と異なる点は、図５に示すように、フェントン反応槽２１に流入される被処理水の流量を計測する流量計６１を設け、制御装置５１は被処理水の紫外線吸光度に加え、流入量に応じてオゾンの注入率を制御するようにする点である。なお、図３と同一の機能構成を有する部分には、同一の符号を付して説明を省略する。また、オゾン散気装置４に代えて、図２の微細気泡発生装置５を適用することもできる。

図６に、紫外線吸光度の測定結果と被処理水の流入量とに基づいて、過酸化水素、鉄イオン及びオゾンの注入率を制御する方法の一例を説明する。図６の横軸は被処理水の紫外線吸光度を示し、縦軸は各薬剤の注入率（ｍｇ／Ｌ）を表す。図６に示すように、フェントン反応槽２１における鉄イオンの注入率の制御は、図４の例と同様に行う。

つまり、本実施例は、オゾン注入率の制御のみ、被処理水の流量を考慮して制御することを特徴とする。図６に示すように、流入する被処理水の紫外線吸光度が上昇し、Ａ点を越えた場合は、Ｆｅ^２＋イオンの注入率を水処理のために必要な上限値に一定に保持する。また、オゾンの注入率は、紫外線吸光度がＡ点を越えるまではゼロを含む一定値とし、Ａ点を越えた場合は被処理水の紫外線吸光度の上昇に応じて増加させる。

ここで、被処理水の流量が増加すると、フェントン反応槽２１における滞留時間が減少するから、フェントン反応槽２１からオゾン反応槽２２に流入する被処理水中に未反応のＦｅ^２＋イオンが残存することになる。未反応のＦｅ^２＋イオンが残存すると、オゾン反応槽２１においてオゾンがＦｅ^２＋→Ｆｅ^３＋の酸化反応に消費されることになる。そこで、本実施例では、被処理水の流量Ｑが設定値Ｑ_０以上の場合は、流量に応じて一定率ｋを上乗せした次式（２）の注入率でオゾンを注入制御する。なお、式中のｆ（ＵＶ）は、紫外線吸光度ＵＶに基づいたオゾン注入率である。

オゾン注入率＝ｆ（ＵＶ）＋ｋ・（Ｑ−Ｑ_０） （２）
但し、Ｑ≧Ｑ_０
これにより、残存する未反応のＦｅ^２＋イオンによるオゾンの消費を補って、必要なオゾンをオゾン反応槽２２に注入させることができる。

本発明の水処理方法を適用した実施例１の水処理装置の系統構成図である。 本発明の水処理方法を適用した実施例２の水処理装置の系統構成図である。 本発明の水処理方法を適用した実施例３の水処理装置の系統構成図である。 実施例３の制御法の一例を説明する線図である。 本発明の水処理方法を適用した実施例４の水処理装置の系統構成図である。 実施例４の制御法の一例を説明する線図である。

符号の説明

１ 処理水槽
２ａ，２ｂ バルブ
３ 撹拌装置
４ オゾン散気装置
５ 微細気泡発生装置
１１ 過酸化水素供給装置
１２ 鉄イオン供給装置
１３ オゾン供給装置

Claims (14)

1. 被処理水中の有機物を金属イオンと過酸化水素とのフェントン反応により生成されるラジカルにより酸化分解し、前記被処理水にオゾンの気泡を注入して前記有機物を酸化分解する水処理方法において、
   処理水の設定時間後におけるオゾン濃度を設定値以上に保持するように、前記オゾンの注入率を調整することを特徴とする水処理方法。
2. 被処理水に金属イオンと過酸化水素を注入し、前記金属イオンと前記過酸化水素とのフェントン反応により生成されるラジカルにより前記被処理水中の有機物を酸化分解する工程と、該工程から排出される前記被処理水にオゾンの気泡を注入して前記有機物を酸化分解する工程とを有する水処理方法において、
   処理水の設定時間後におけるオゾン濃度を設定値以上に保持するように、前記オゾンの注入率を調整することを特徴とする水処理方法。
3. 前記設定時間は２４時間とし、前記オゾン濃度の設定値は０．０５ｐｐｍとすることを特徴とする請求項１に記載の水処理方法。
4. 前記オゾンの注入時における気泡径を、５０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の水処理方法。
5. 被処理水が導入される処理水槽と、前記処理水槽に過酸化水素を注入する過酸化水素供給装置と、前記処理水槽に前記化酸化水素と反応してラジカルを生成する金属イオンを注入する金属イオン供給装置と、前記処理水槽中の前記被処理水にオゾンの気泡を注入するオゾン散気装置と、該オゾン散気装置にオゾンを供給するオゾン供給装置とを備えてなる水処理装置において、
   前記オゾン供給装置は、前記処理水槽から排出される処理水の設定時間後におけるオゾン濃度を設定値以上に保持するように前記オゾンの注入率を調整する制御手段を有することを特徴とする水処理装置。
6. 被処理水が導入される第１の処理水槽と、前記第１の処理水槽に過酸化水素を注入する過酸化水素供給装置と、前記第１の処理水槽に前記過酸化水素と反応してラジカルを発生する金属イオンを注入する金属イオン供給装置と、前記第１の処理水槽により処理された前記被処理水が導入される第２の処理水槽と、該第２の処理水槽中の前記被処理水にオゾンの気泡を注入するオゾン散気装置と、該オゾン散気装置にオゾンを供給するオゾン供給装置とを備えてなる水処理装置において、
   前記オゾン供給装置は、前記処理水槽から排出される処理水の設定時間後におけるオゾン濃度を設定値以上に保持するように前記オゾンの注入率を調整する制御手段を有することを特徴とする水処理装置。
7. 前記設定時間は２４時間とし、前記オゾン濃度の設定値は０．０５ｐｐｍとすることを特徴とする請求項５に記載の水処理装置。
8. 前記オゾン散気装置は、注入時におけるオゾンの気泡径が、５０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下に設定されてなることを特徴とする請求項５に記載の水処理装置。
9. 前記第１と第２の処理水槽は、それぞれ被処理水のｐＨを設定値に調整するｐＨ調整剤の投入量を制御するｐＨ調整装置を備えてなることを特徴とする請求項６に記載の水処理装置。
10. 被処理水が導入される第１の処理水槽と、前記第１の処理水槽に過酸化水素を供給する過酸化水素供給装置と、前記第１の処理水槽に前記過酸化水素と反応してラジカルを発生する金属イオンを供給する金属イオン供給装置と、前記第１の処理水槽により処理された前記被処理水が導入される第２の処理水槽と、該第２の処理水槽中の前記被処理水にオゾンの気泡を注入するオゾン散気装置と、該オゾン散気装置にオゾンを供給するオゾン供給装置とを備えてなる水処理装置において、
    前記第１の処理水槽から前記第２の処理水槽に流入する被処理水の過酸化水素濃度を測定し、該測定値に基づいて前記第２の処理水槽に注入するオゾンの注入率を制御する制御手段を備えたことを特徴とする水処理装置。
11. 前記制御手段は、前記第２の処理水槽から排出する処理水の設定時間後におけるオゾン濃度を設定値以上に保持するように、前記オゾンの注入率を制御することを特徴とする請求項１０に記載の水処理装置。
12. 前記制御手段は、前記第２の処理水槽から排出される処理水のオゾン濃度を測定し、該測定値に基づいて前記第２の処理水槽に注入するオゾンの注入率を補正制御する機能を有することを特徴とする請求項１１に記載の水処理装置。
13. 前記制御手段は、前記第１の処理水槽に流入される被処理水の流量を測定し、該測定値が設定値以上のとき、流量に応じて前記オゾンの注入率を増加補正する機能を有することを特徴とする請求項１１に記載の水処理装置。
14. 前記制御手段は、前記第１の処理水槽に流入される被処理水の紫外線吸光度を測定し、該測定値に基づいて前記金属イオンと前記化酸化水素の注入率を制御する機能を有することを特徴とする請求項１０に記載の水処理装置。

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