JPH0929273A - オゾンを用いた下水処理設備におけるオゾン発生装置の冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オゾンを用いた下水処理設備におけるオゾン
発生装置１３を冷却する方法において、冷却水配管中に
スライムが発生することを防止でき、オゾンの安定的発
生を維持することができるようにする。 【解決手段】 砂ろ過装置１１の砂ろ過水と、オゾン発
生装置１３からのオゾン化ガスをオゾン接触槽１２にお
いて接触、反応せしめ、該オゾン処理水を、自己分解
し、かつ排オゾンガスとして揮散させるための処理水槽
１４に貯留し、該処理水槽１４から、熱交換器１５を介
して砂ろ過装置１１に至るまでの区間に配管を設置して
冷却水系を構成する。常時は溶存オゾン濃度の微量な処
理水槽１４の水を前記冷却水系に一次冷却水として通水
し、必要に応じてコントローラ１６によってオゾン発生
装置１３のオゾン濃度制御を行って、溶存オゾンが残留
する処理水を間欠的に通水し、冷却排水は砂ろ過装置１
１に戻す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オゾンを用いた下
水処理水の高度処理施設において、オゾン処理水をオゾ
ン発生装置の冷却水に用いる方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】下水処理水は都市域の安定した新しい水
資源として、積極的に利用されるようになってきた。水
洗用水、雑用水としての処理場内利用はもとより、最近
では、「都市域で失われようとしている、せせらぎの復
活」、「都市に潤いを与える良好な水辺空間の形成」
等、種々な形態でのアメニティ利用が求められている。
このように、下水処理水が人間の目に触れ、肌への接触
機会が増えるに連れて、処理水の色や臭気が利用者に不
快感を与えないように、衛生学的に安全であるようにレ
ベルの高い処理が必要となっている。

【０００３】このような要求に対して、オゾン処理は強
力な酸化力により殺菌をはじめ脱色、下水臭除去、生物
難分解性ＣＯＤの除去、藻類の発生防止などに効果があ
ることから、下水処理水の修景・親水用水としての再利
用や塩素代替消毒、放流水水質の向上には欠かせないプ
ロセスとなっている。

【０００４】工業的に多量のオゾンを発生させる方式と
しては、無声放電法が広く採用されている。無声放電
は、平行に配した電極間にガラスあるいはセラミックス
等の誘電体を介在させ、酸素を含む気体を電極間に流し
ながら交流高電圧を印加すると、集中したアークとはな
らず、均一な紫色のコロナとなって放電し、酸素の一部
がオゾンになる。

【０００５】容量の大きいオゾン発生装置の電極構造は
高効率化や省スペースの観点から一般的に円筒多管式が
採用されている。この円筒多管式は図２に示すように、
誘電体であるガラス管１の内周には薄膜の内部電極２
を、外周には空隙部（放電ギャップ）を介してステンレ
ス製の接地電極３を配設し、その接地電極３の外周に冷
却水及び空気を供給することにより、空隙部に通流させ
た原料空気、例えば酸素並びに電極の発熱量を間接的に
冷却する構造となっている。尚図２において４は内部電
極２と接地電極３間に高電圧を印加する電源である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述した無声放電方式
によるオゾン発生では、エネルギー効率が１０％程度
（空気原料で７％、酸素原料で１８％）であり、その多
くが熱エネルギーとなるため、熱エネルギーの放出がオ
ゾンの発生効率に影響を与える。またブロワや空気冷却
装置にも冷却水が必要となる。

【０００７】冷却方式には、空気もしくは水を用いた強
制冷却が採用される。このうち空冷方式は季節により、
また運転時間により冷却能力が変動するために、安定し
たオゾン発生が行いにくい欠点をもっているが、オゾン
発生器の缶体腐食が少ないなどの理由から小形機種を対
象に採用されている。

【０００８】また、水冷方式は、従来、水質によっては
腐食問題が生じていたが、熱交換器による冷却水循環式
や冷却塔による循環式の採用により、その問題は解決さ
れている。下水処理施設においては冷却用水の確保が容
易なため熱交換方式による水冷式冷却装置が多く採用さ
れている。熱交換方式には、熱交換器方式、空冷チラー
方式および両者にクーリングタワーを組み合わせた方式
がある。

【０００９】熱交換器方式は設備的には最もシンプルで
設備費も最も安価でありチラーなどの運転コストが低減
できる。下水処理水は年間を通して１０〜２０℃程度と
温度変化が小さく、一次冷却水には砂ろ過処理工程以上
の水を使用できるが、オゾン処理水槽の貯留水では殺菌
力の持続がなく（溶存オゾンの自己分解が速いため）、
一次冷却水の管内壁にスライムが発生し、冷却水量を低
下させたり、熱交換を阻害したりする。その結果、冷却
効率を低下させ、冷却水温上昇によるオゾン発生装置の
異常停止の原因となることがある。

【００１０】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
その目的は、冷却水配管中にスライムが発生することを
防止でき、オゾンの安定的発生を維持できるオゾンを用
いた下水処理設備におけるオゾン発生装置の冷却方法を
提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、オゾンを用い
た下水処理設備におけるオゾン発生装置の冷却方法にお
いて、（１）下水処理設備における砂ろ過装置の砂ろ過
水に、オゾン発生装置からオゾンを注入して接触、反応
せしめ、該オゾン処理水を、自己分解し且つ排オゾンガ
スとして揮散させるための処理水槽に貯留し、該処理水
槽から、前記オゾン発生装置を冷却するための熱交換器
を介して前記砂ろ過装置に至るまでの区間で冷却水系を
構成し、常時は溶存オゾン濃度の微量な前記処理水槽の
水を前記冷却水系に一次冷却水として通水し、必要に応
じて前記オゾン処理水の濃度を制御して許容オゾン濃度
の残留オゾン水を前記冷却水系に通水し、前記熱交換器
の冷却排水は前記砂ろ過装置に戻すことを特徴とし、
（２）前記オゾン処理水の濃度制御は、前記処理水槽に
貯留される前のオゾン処理水の溶存オゾン濃度と、前記
熱交換器の冷却排水の溶存オゾン濃度との差に基づいて
オゾン発生装置の発生オゾン量を制御するものであるこ
とを特徴とし、（３）前記許容オゾン濃度は、冷却水系
の配管中のスライムを殺菌、剥離することができ、且つ
冷却水系に設けられた設備がオゾンにより酸化および腐
食劣化することのないオゾン濃度であることを特徴とし
ている。

【００１２】前記処理水槽に貯留されたオゾン処理水を
冷却水系に通水することにより、冷却水系の配管中のス
ライムは除去される。冷却水系に通水されるオゾン処理
水のオゾン濃度は、常時は微量であり、また濃度制御時
も許容オゾン濃度であるため、冷却水系に設けられた設
備がオゾンにより酸化および腐食劣化することはない。

【００１３】冷却排水を砂ろ過装置に戻しているので、
剥離されたスライム片を再利用水や放流水に流出させる
ことなく、砂ろ過装置内に藻類やスライムが発生するこ
とを抑制できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１に本発明を適用した下水処理
システムの概略を示す。図１において、１１は最終沈澱
池からの水を砂ろ過処理する砂ろ過装置、１２はオゾン
発生装置１３からのオゾン化ガスと砂ろ過水を接触反応
させるオゾン接触槽、１４はオゾン処理水を貯留する処
理水槽、１５はオゾン発生装置１３を冷却するための熱
交換器である。

【００１５】前記オゾン接触槽１２の出口および処理水
槽１４の出口と熱交換器１５の間の区間と、熱交換器１
５と砂ろ過装置１１の間の区間には冷却水系を構成する
配管、弁、一次冷却水循環ポンプ、一次冷却水流量計が
設けられている。ａはオゾン接触槽１２の出口側配管中
の水の溶存オゾン濃度を測定する溶存オゾン濃度計、ｂ
は熱交換器１５と砂ろ過装置１１の間の配管中の水の溶
存オゾン濃度を測定する溶存オゾン濃度計である。１６
は、一次冷却水流量計および溶存オゾン濃度計ａ，ｂの
各測定値に基づいて弁の開閉制御を行ったりオゾン発生
装置１３のオゾン発生量を制御（溶存オゾン濃度制御）
するコントローラである。

【００１６】上記のように構成されたシステムにおい
て、前記処理水槽１４に貯留されたオゾン処理水は再利
用水あるいは放流水として用いられるが、この水を冷却
水系の配管に一次冷却水として通水する。これにより、
オゾン発生装置１３が冷却されるとともに、冷却水系の
配管中のスライムは除去される。

【００１７】この場合、常時は溶存オゾン濃度の微量な
処理水槽１４の水を通水し、設定時間毎あるいは冷却水
流量が設定値を下回る時には必要な溶存オゾン濃度にな
るようオゾン発生装置１３を制御する。このときの許容
オゾン濃度は、冷却水系の配管中のスライムを殺菌、剥
離することができ、且つ冷却水系に設けられた設備がオ
ゾンにより酸化および腐食劣化することのないオゾン濃
度である

【００１８】

【実施例】冷却水系配管などのスライムの殺菌、剥離に
は、配管系の長さ、太さ、曲がり、温度などによって必
要なオゾン量、オゾン処理時間が異なるため、プラント
個々の状況に併せて決定する必要がある。例えば０．２
ｍｇ／ｌ以上の溶存オゾン濃度の水で３０℃、流速１ｍ
／ｓｅｃ、３０分間接触させれば菌の約９０％が除去さ
れる（「新版オゾン利用の新技術」のＰ６５７〜Ｐ６６
１）。

【００１９】オゾン反応槽は、オゾン化ガスと砂ろ過水
を接触反応させるオゾン接触槽と反応を余裕を持って完
了させるための滞留槽から成るため、処理水中の溶存オ
ゾン濃度はオゾンの自己分解により、通常、低濃度（≦
０．０１ｍｇ／ｌ）となる（「工業用水、Ｖｏｌ ８
Ｎｏ．４３１」のＰ５３〜５５）。

【００２０】冷却水系に付着したスライムはオゾンによ
り、殺菌、剥離されるが、オゾンの消費も大きいため、
配管内流速を速くし、管内部、熱交換部までオゾンを到
達させる必要があり、高濃度の溶存オゾン濃度水の連続
的通水が有効となる。しかしながら、オゾンの利用で注
意すべきことは、冷却水配管や熱交換器、ポンプなど冷
却水系材質のオゾンによる酸化、腐食劣化である。その
ため、高濃度の溶存オゾンを含む冷却水の連続通水は、
冷却系の腐食を助長することになる。

【００２１】そこで、通常は溶存オゾン濃度が微量であ
る再利用水あるいは放流水を一次冷却水として用い、設
定時間毎あるいは冷却水流量が設定値を下回る時には、
必要とする溶存オゾン濃度（例えば０．２ｍｇ／ｌ）に
なるよう溶存オゾン濃度制御を行い、溶存オゾン濃度計
ａとｂの差を検出し、この差が許容されるまで残留オゾ
ン水を通水する。

【００２２】ただし、溶存オゾン濃度の高い処理水を直
接再利用または放流すると、再利用先あるいは放流先で
有害なオゾンガスが揮散する恐れがあるため、一旦、処
理水槽１４に貯留し、自己分解あるいは排オゾンガスと
して揮散させる。

【００２３】また、冷却排水を砂ろ過装置１１に戻すこ
とにより、剥離されたスライム片を再利用水や放流水に
流出させることなく、砂ろ過装置１１内に藻類やスライ
ムが発生することを抑制できる。

【００２４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、オゾン発
生装置の熱交換器一次冷却水として、溶存オゾンが残留
する処理水を間欠的に通水し、冷却排水を砂ろ過装置に
戻すように構成したので、次のような優れた効果が得ら
れる。

【００２５】（１）冷却水配管中にスライムが発生する
ことを防止でき、オゾンの安定的発生を維持できる。

【００２６】（２）温度変化が少なく豊富なオゾン処理
水を有効利用することでオゾン処理のコストを低減する
ことができる。

【００２７】（３）砂ろ過装置における藻類やスライム
の発生の抑制に効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した下水処理施設におけるオゾン
処理システムのブロック図。

【図２】円筒多管式によるオゾン発生装置の電極構造を
示す構成図。

【符号の説明】

１…ガラス管 ２…内部電極 ３…接地電極 ４…電源 １１…砂ろ過装置 １２…オゾン接触槽 １３…オゾン発生装置 １４…処理水槽 １５…熱交換器 １６…コントローラ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オゾンを用いた下水処理設備におけるオ
   ゾン発生装置の冷却方法において、 下水処理設備における砂ろ過装置の砂ろ過水に、オゾン
   発生装置からオゾンを注入して接触、反応せしめ、該オ
   ゾン処理水を、自己分解し且つ排オゾンガスとして揮散
   させるための処理水槽に貯留し、該処理水槽から、前記
   オゾン発生装置を冷却するための熱交換器を介して前記
   砂ろ過装置に至るまでの区間で冷却水系を構成し、 常時は溶存オゾン濃度の微量な前記処理水槽の水を前記
   冷却水系に一次冷却水として通水し、必要に応じて前記
   オゾン処理水の濃度を制御して許容オゾン濃度の残留オ
   ゾン水を前記冷却水系に通水し、前記熱交換器の冷却排
   水は前記砂ろ過装置に戻すことを特徴とするオゾンを用
   いた下水処理設備におけるオゾン発生装置の冷却方法。
2. 【請求項２】 前記オゾン処理水の濃度制御は、前記処
   理水槽に貯留される前のオゾン処理水の溶存オゾン濃度
   と、前記熱交換器の冷却排水の溶存オゾン濃度との差に
   基づいてオゾン発生装置の発生オゾン量を制御するもの
   であることを特徴とする請求項１に記載のオゾンを用い
   た下水処理設備におけるオゾン発生装置の冷却方法。
3. 【請求項３】 前記許容オゾン濃度は、冷却水系の配管
   中のスライムを殺菌、剥離することができ、且つ冷却水
   系に設けられた設備がオゾンにより酸化および腐食劣化
   することのないオゾン濃度であることを特徴とする請求
   項１又は２に記載のオゾンを用いた下水処理設備におけ
   るオゾン発生装置の冷却方法。