CN115702116A - 臭氧水制造装置、水处理装置以及臭氧水制造方法 - Google Patents
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Abstract
本公开的目的在于得到可抑制设置上的制约的同时、抑制臭氧的无效消耗的臭氧水制造装置。本公开的臭氧水制造装置(100)具备供给包含氧气的第一气体的氧气供给单元(30)，和供给包含二氧化碳气体、氮气以及氮氧化物气体中的至少1种的第二气体的其他气体供给单元(31)，和通过对包含由氧气供给单元(30)供给的第一气体和由其他气体供给单元(31)供给的第二气体的气体进行放电处理来生成包含臭氧气体的第三气体的臭氧气体生成单元(32)，和通过将第三气体溶解于被溶解水来生成臭氧水的臭氧水生成单元(34)。
Description
技术领域
本公开涉及用于有机物的去除等的制造臭氧水的臭氧水制造装置、水处理装置以及臭氧水制造方法。
背景技术
作为含有有机物的废水的处理方法，已知通过生物处理分解被处理水中的有机物、通过使用称为过滤膜的分离膜的固液分离得到澄清的处理水的膜分离活性污泥法。分离膜中，由于持续的使用，包含污泥、漂浮性固体、微生物以及微生物的代谢物等的污染物质附着或粘着在膜表面以及膜内部。由此，分离膜的过滤性能发生经时劣化。因此，在使用分离膜的水处理设备中，并设有清洗分离膜的膜清洗设备，实施用膜清洗设备的定期的分离膜的清洗。
作为膜清洗设备中的分离膜的清洗方法，提出了使用臭氧的清洗方法。臭氧不稳定且易于自分解，尤其在水中的臭氧的寿命极短。例如，在常温常压的状态下，臭氧在水中的半衰期为10分钟左右。臭氧在水中的半衰期还受pH、温度等的影响。为此，根据从生成臭氧水起到作为清洗对象的分离膜为止的臭氧水的运送距离、运送时间、运送环境等，不能无视臭氧在水中的自分解(即不参与分离膜的清洗的臭氧消耗)这种无效消耗。为此，为了补足臭氧的无效消耗部分，必须设置过度容量的臭氧气体产生源、或进行过度时间的臭氧气体供给成为课题。
专利文献1中，公开了通过使臭氧水流过分离膜、分解附着于分离膜的有机物，清洗分离膜的膜清洗方法。在专利文献1中记载的膜清洗方法中，通过使用pH调整装置将臭氧水的pH维持为2～5，抑制溶解并存在的臭氧的自分解，解决了上述课题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第6430091号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
但是，在专利文献1中记载的技术中，通过向将臭氧气体溶解于被溶解水中的臭氧水生成单元供给酸(即酸溶液)来将臭氧水的pH维持为2～5。为此，在臭氧水生成单元的周边，设置了储藏酸的储藏单元，产生设置上的制约。
本公开是鉴于上述问题而产生的发明，其目的在于得到可抑制设置上的制约的同时、抑制臭氧的无效消耗的臭氧水制造装置。
解决技术问题所采用的技术方案
为了解决上述技术问题、实现目的，本公开的臭氧水制造装置具备：供给包含氧气的第一气体的第一气体供给单元，和供给包含二氧化碳气体、氮气以及氮氧化物气体中的至少1种的第二气体的第二气体供给单元。此外，臭氧水制造装置具备：通过对包含由第一气体供给单元供给的第一气体和由第二气体供给单元供给的第二气体的气体进行放电处理来生成包含臭氧气体的第三气体的放电单元，和通过使第三气体溶解于被溶解水来生成臭氧水的臭氧水生成单元。
发明的效果
本公开的臭氧水制造装置起到可抑制设置上的制约的同时、抑制臭氧的无效消耗的效果。
附图说明
图1是表示实施方式1的水处理装置的构成例的图。
图2是表示实施方式1的控制电路的构成例的图。
图3是表示实施方式1的条件控制单元中的臭氧水制造的控制步骤的一例的流程图。
图4是表示实施方式2的水处理装置的构成例的图。
图5是表示实施方式3的臭氧水制造装置的构成例的图。
图6是表示实施方式4的臭氧水制造装置的构成例的图。
图7是表示实施方式5的臭氧水制造装置的构成例的图。
图8是表示实施方式6的臭氧水制造装置的构成例的图。
图9是表示实施方式7的臭氧水制造装置的构成例的图。
图10是表示实施方式8的臭氧水制造装置的构成例的图。
图11是表示实施方式9的臭氧水制造装置的构成例的图。
图12是表示实施方式10的臭氧水制造装置的构成例的图。
图13是表示实施方式11的臭氧水制造装置的构成例的图。
具体实施方式
以下基于附图对本实施方式的臭氧水制造装置、水处理装置以及臭氧水制造方法进行详细说明。
实施方式1
图1是表示实施方式1的水处理装置的构成例的图。本实施方式的水处理装置通过膜分离活性污泥法(Membrane Bio Reactor：MBR)净化下水或工业废水等被处理水。如图1所示，水处理装置具备处理槽10、分离膜11、膜状态测定单元20、换向阀21、工序控制单元22、过滤水泵23、以及作为膜清洗装置起作用的臭氧水制造装置100。
被处理水经被处理水配管1a被导入到处理槽10。被处理水在处理槽10中通过活性污泥被生物分解处理后，在分离膜11中从膜的一次侧向二次侧被过滤处理，经过过滤水配管2a以及放流配管2b被排出。本实施方式中，由于通过在分离膜11中将活性污泥和经膜过滤的澄清水进行固液分离的MBR进行净化，因此不需要最终沉淀池，可实现非常简单和紧凑的水处理装置。此外，本实施方式的水处理装置实施进行被处理水的净化的膜过滤工序、和清洗分离膜11的膜清洗工序。通过实施膜清洗工序，可维持分离膜11的过滤性能。
过滤水配管2a中设有膜状态测定单元20以及换向阀21。换向阀21与设有过滤水泵23的排出配管2b和设有臭氧水制造装置100的膜清洗用配管3d连接。基于来自工序控制单元22的指示，换向阀21在排出配管2b和膜清洗用配管3d之间切换过滤水配管2a的连接目标。
工序控制单元22管理膜过滤工序以及膜清洗工序。在从膜过滤工序向膜清洗工序转移时，工序控制单元22指示换向阀21将过滤水配管2a的连接目标设为膜清洗用配管3d。此外，在从膜清洗工序向膜过滤工序转移时，工序控制单元22指示换向阀21将过滤水配管2a的连接目标设为排出配管2b。如果过滤水配管2a通过换向阀21连接到排出配管2b，则经膜过滤的澄清水经排出配管2b排出。如果过滤水配管2a通过换向阀21连接到膜清洗用配管3d，则通过作为膜清洗装置的臭氧水制造装置100进行分离膜11的清洗。
在经生物分解处理、分离膜11通过膜过滤得到澄清水的过程中，分离膜11的表面以及膜内部中，附着或粘着包括污泥、漂浮性固体、微生物、微生物的代谢物等污染物质。由此，作为膜过滤处理时的膜的二次侧压力与大气压之差的跨膜压差上升，产生过滤性能的经时劣化，即作为每单位时间以及单位膜过滤面积的过滤水量的通量下降。因此，为了维持分离膜11的过滤性能，需要实施从分离膜内部以及表面清洗去除污染物质的膜清洗工序。在本实施方式的膜清洗工序中，在停止膜过滤的状态下，在与过滤水的流动为逆方向的从分离膜11的二次侧向着一次侧的方向上供给臭氧水作为清洗液。由此，可有效地清洗去除分离膜11的污染物质。通过膜清洗工序恢复分离膜11的跨膜压差以及通量后，重新开始膜过滤工序。如果采用该清洗方法，则可在分离膜11浸渍在处理槽10内的被处理水中的状态下，在所希望的时机切换膜过滤工序和膜清洗工序，可实现过滤性能的维持和水处理装置维护的简化。
对膜过滤工序和膜清洗工序之间的工序转移进行具体说明。膜状态测定单元20测定分离膜11的污染状态，向工序控制单元22输出测定值。例如，膜状态测定单元20测定分离膜11的跨膜压差以及通量中的至少一个。工序控制单元22将储存在工序控制单元22内的存储单元中的阈值和测定值进行比较，根据比较结果判断是否进行工序转移。例如，在膜状态测定单元20测定跨膜压差的情况下，如果作为测定值的跨膜压差超过阈值，则工序控制单元22判断工序从膜过滤工序向膜清洗工序转移，指示换向阀21将过滤水配管2a的连接目标设为膜清洗用配管3d。而且，如果作为测定值的跨膜压差低于阈值，则工序控制单元22判断工序从膜清洗工序向膜过滤工序转移，指示换向阀21将过滤水配管2a的连接目标设为排出配管2b。在膜状态测定单元20测定通量的情况下，如果作为测定值的通量低于阈值，则工序控制单元22使工序从膜过滤工序向膜清洗工序转移，如果测定值超过阈值，则使工序从膜清洗工序向膜过滤工序转移。
另外，用于判断从膜清洗工序向膜过滤工序的工序转移的阈值、和用于判断从膜过滤工序向膜清洗工序的工序转移的阈值可以不同。例如，在膜状态测定单元20测定跨膜压差的情况下，可以将判断从膜清洗工序向膜过滤工序的工序转移的阈值设为比判断从膜过滤工序向膜清洗工序的工序转移的阈值小的值。在膜状态测定单元20测定通量的情况下，可以将判断从膜清洗工序向膜过滤工序的工序转移的阈值设为比用于判断从膜过滤工序向膜清洗工序的工序转移的阈值大的值。此外，在膜状态测定单元20测定分离膜11的跨膜压差以及通量双方的情况下，工序控制单元22可以在跨膜压差以及通量的任一方满足工序转移的条件的情况下进行工序转移，也可以在双方满足工序转移的条件的情况下进行工序转移。
如上，根据膜状态测定单元20的测定值，通过反复进行上述工序转移，可不损害所希望的过滤性能地持续被处理水的处理。膜过滤工序和膜清洗工序之间的工序转移不限于上述的例，例如，可以进行如下的定期膜清洗：若膜过滤工序的运行时间超过规定时间则进行一定时间的膜清洗工序，再向膜过滤工序转移，将运行时间清零。在该情况下，也可变更实施膜过滤工序的间隔、膜清洗工序的持续时间。
接着，对臭氧水制造装置100的构成和动作进行说明。臭氧水制造装置100具备氧气供给单元30、其他气体供给单元31、臭氧气体生成单元32、臭氧水生成单元34、臭氧水状态测定单元35、臭氧水送水泵36、条件控制单元37以及废臭氧处理装置38。
氧气供给单元30是通过氧气配管3a向臭氧气体生成单元32供给作为第一气体的一例的氧气的第一气体供给单元。其他气体供给单元31是通过其他气体配管3b向臭氧气体生成单元32供给作为第二气体的其他气体的第二气体供给单元。其他气体例如为二氧化碳气体。以下，对作为其他气体使用二氧化碳气体的实例进行说明，但其他气体不限于二氧化碳气体，也可以是氮气或氮氧化物气体，只要是包含二氧化碳气体、氮气以及氮氧化物气体中的至少1种的气体即可。
臭氧气体生成单元32中，分别经氧气配管3a、其他气体配管3b连接氧气供给单元30、其他气体供给单元31。臭氧气体生成单元32中，经氧气配管3a以及其他气体配管3b供给氧气以及其他气体。臭氧气体生成单元32使用氧气以及其他气体，例如通过称为介电屏障放电的放电处理来生成臭氧。即，臭氧气体生成单元32是通过对包含由第一气体供给单元供给的第一气体和由第二气体供给单元供给的第二气体的气体进行放电处理来生成包含臭氧气体的第三气体的放电单元。臭氧气体生成单元32中，氧分子通过放电的作用解离，从解离的氧原子和氧分子生成臭氧。此处，臭氧气体生成单元32中，与氧分子的解离相同，二氧化碳也同时解离。因此，在作为由臭氧气体生成单元32生成的气体的第三气体中，不仅包含臭氧还包含起因于二氧化碳的碳酸类副产物。以下，虽然为了简化，将由臭氧气体生成单元32生成的气体称为臭氧气体，但如上所述，该臭氧气体含有碳酸类副产物。
通过臭氧气体生成单元32生成的臭氧气体经臭氧气体配管3c供至臭氧水生成单元34。此外，臭氧水生成单元34中，经被溶解水配管3e供给被溶解水。此外，臭氧水生成单元34贮留供给的被溶解水。臭氧水生成单元34具备臭氧注入单元33，这样，臭氧注入单元33通过使由臭氧气体生成单元32生成的第三气体溶解于被溶解水中来生成臭氧水。将经臭氧气体配管3c供给的臭氧气体导入被溶解水。由此，臭氧气体溶解于被溶解水，生成臭氧水。由臭氧气体生成单元32生成以及贮留的臭氧水经臭氧水送水泵36以及膜清洗用配管3d供至作为清洗对象的分离膜11。即，由臭氧气体生成单元32的臭氧水作为清洗分离膜11的清洗剂使用。另一方面，未溶解的臭氧气体经废臭氧气体配管3f被导入废臭氧处理装置38。废臭氧处理装置38将臭氧气体无害化，向大气排出。
为了抑制溶解并存在的臭氧的自分解，在臭氧水生成单元34中生成以及贮留的臭氧水的pH优选维持在6以下，更优选pH维持在3～5的范围内。以下，将把臭氧水保持为酸性的条件称为酸性条件。如上所述，酸性条件可以是pH为6以下的条件，也可以是pH在规定范围内的条件。规定范围例如3～5的范围即是pH在3以上5以下的范围，但不限于此。
从臭氧气体生成单元32供给的臭氧气体中含有的碳酸根离子以及碳酸氢根离子这样的碳酸类副产物使被溶解水的pH下降，因此本实施方式的臭氧水的pH取决于碳酸类副产物与臭氧气体一起以何种程度溶解于被溶解水。因此，可通过控制从其他气体供给单元31供给的二氧化碳的供给，控制臭氧水的pH。详细地，可通过控制从其他气体供给单元31供给的二氧化碳的供给以维持酸性条件，来控制碳酸类副产物的溶解，抑制溶解并存在的臭氧的自分解，实现溶解并存在的臭氧的长寿命化以及溶解并存在的臭氧浓度的提高。此外，碳酸类副产物还作为捕捉臭氧在水中的分解而生成的羟基自由基的自由基清除剂起作用。即，碳酸类副产物通过与羟基自由基反应，抑制臭氧的分解反应的进行。
臭氧水生成单元34的温度可以是常温，但通过优选维持30℃以下，进一步优选20℃以下，可在通过维持上述的酸性条件来抑制溶解并存在的臭氧的自分解之外，得到通过保持低温来抑制溶解并存在的臭氧的自分解的效果。通过以上，本实施方式中的臭氧水制造装置100中制造的臭氧水可通过从臭氧气体生成单元32供给的碳酸类副产物，实现臭氧水中的溶解并存在的臭氧的稳定化、高浓度化以及长寿命化。
臭氧水状态测定单元35测定表示臭氧水的pH相关状态的量。表示臭氧水的pH相关状态的量可以是臭氧水的pH本身，也可以是溶解并存在的臭氧浓度。即，臭氧水状态测定单元35可测定臭氧水的pH，也可测定臭氧水的溶解并存在的臭氧浓度。图1中在臭氧水生成单元34中设有臭氧水状态测定单元35，但臭氧水状态测定单元35的位置不限于图1所示的位置，也可将臭氧水状态测定单元35设于膜清洗用配管3d。
条件控制单元37与工序控制单元22协同，控制臭氧水的制造。如上所述，工序控制单元22控制工序的转移。工序控制单元22在向膜清洗工序转移时，向条件控制单元37通知膜清洗工序的开始，在结束膜清洗工序向膜过滤工序转移时，向条件控制单元37通知膜过滤工序的开始。一旦条件控制单元37被通知膜清洗工序的开始，则开始臭氧水的制造以及臭氧水的送水。详细地，如后所述，条件控制单元37基于为了臭氧水的制造的各种条件，在通过控制氧气供给单元30、其他气体供给单元31以及臭氧气体生成单元32来制造臭氧水的同时，通过驱动臭氧水送水泵36对臭氧水进行送水。由臭氧水送水泵36送水的臭氧水经膜清洗用配管3d、换向阀21以及过滤水配管2a供至分离膜11。一旦膜清洗工序之后条件控制单元37被通知膜过滤工序的开始，则可以停止臭氧水的制造以及臭氧水的送水，也可以继续臭氧水的制造、停止臭氧水的送水。在膜过滤工序中继续臭氧水的制造的情况下，制造的臭氧水储藏在臭氧水生成单元34中，条件控制单元37再次被通知膜过滤工序的开始时，通过驱动臭氧水送水泵36，开始臭氧水的送水。在膜过滤工序中继续臭氧水的制造的情况下，条件控制单元37也可在储藏着的臭氧水的量到达阈值的情况下等，停止臭氧水的制造。
这样，在分别进行控制臭氧水的制造的条件控制单元37和根据分离膜11的状态控制工序的工序控制单元22的控制的同时，通过协同两者进行控制，可实现自由度高、运行成本优良的水处理装置。
条件控制单元37通过处理电路实现。该处理电路可以是专用的硬件，也可以是具备处理器的控制电路。在是专用的硬件的情况下，处理电路例如是单个电路、解码电路、编程处理器、并行编程处理器、ASIC(Appl ication Specific Integrated Circuit，专用集成电路)、FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、或将这些组合而得的硬件。
图2是表示本实施方式的控制电路的构成例的图。实现条件控制单元37的处理电路例如可以是图2所示的控制电路。图2所示的控制电路具备处理器201以及储存器202。
作为运算装置的处理器201例如为CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、GPU(Graphics Processing Unit，图像处理器)、微处理器、微控制器或DSP(DigitalSignal Processor，数字信号处理器)等。作为存储单元的储存器202例如为RAM(RandomAccess Memory，随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory，只读存储器)、闪存、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory，可擦可编程只读存储器)、以及EEPROM(注册商标)(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory，电可擦可编程只读存储器)等半导体储存器、磁盘、软盘等。
在通过图2所示的控制电路实现条件控制单元37的情况下，条件控制单元37的功能通过软件、固件、或软件与固件的组合实现。软件、固件被描述为程序、存储在储存器202中，通过处理器201读取并执行储存器202所存储的程序，实现条件控制单元37的功能。此外，当在处理器201正在执行程序的同时记录信息时，数据被保存在存储器202中。该程序可通过作为存储介质的程序存储介质提供，也可通过通信介质等提供。
此外，条件控制单元37也可通过作为专用的硬件的处理电路和图2所示的控制电路的组合来实现。另外，对于上述的工序控制单元22，与条件控制单元37相同地通过处理电路实现，该处理电路可以是专用的硬件，也可以是具备处理器的控制电路，也可以是这些的组合。
接着，对条件控制单元37的控制的详细进行说明。条件控制单元37是对二氧化碳等其他气体实施放电处理而得的副产物的生成量进行控制的控制单元。详细地，条件控制单元37在进行臭氧水的制造时，控制臭氧水制造装置100的各单元，以满足臭氧水的制造相关的各种条件。各种条件中，包括上述的酸性条件。各种条件在酸性条件以外，包括气体条件、放电条件。根据制造的臭氧水中的溶解并存在的臭氧浓度的目标浓度，条件控制单元37决定气体条件以及放电条件，以使与上述的臭氧水状态测定单元35的测定值对应的pH满足酸性条件。
气体条件是氧气以及二氧化碳气体中的至少一方的气体流量值相关的条件，是决定原料气体中的二氧化碳气体的比率的条件。例如，可以通过将氧气的流量保持为固定、增加或减少二氧化碳气体的流量来增加或减少原料气体中的二氧化碳气体的比率，也可以通过将二氧化碳气体的流量保持为固定、增加或减少氧气的流量，来增加或减少原料气体中的二氧化碳气体的比率。此外，也可以通过增加或减少氧气以及二氧化碳气体的双方的流量，来增加或减少原料气体中的二氧化碳气体的比率。也可通过适当调整放电电力和氧气流量增加溶解并存在的臭氧量，但在本实施方式中，即使氧气的供给量相同也可通过增加二氧化碳气体的流量来增加溶解并存在的臭氧。
放电条件是放电处理中的气体压力、温度、电流、电压以及放电电力中的至少1个。即，放电条件表示臭氧气体生成单元32的放电处理中的臭氧气体产生场(即放电场)的气体压力、对放电场施加的电流、基于电压的放电电力、以及放电场的温度中的至少一个。例如，可通过调整臭氧气体生成单元32的放电场中的放电电力、气体压力以及放电场的温度，来控制二氧化碳的解离量、调整碳酸类副产物的生成量。另外，放电场的温度可通过放电电力或供给臭氧气体生成单元32的冷却水的温度中的至少任一方来控制。
臭氧水的pH取决于碳酸类副产物的生成量。此外，碳酸类副产物的生成量在取决于从其他气体供给单元31供给的二氧化碳气体的流量的同时，还取决于放电条件。因此，可通过适当设定气体条件以及放电条件，维持酸性条件。
为了调整碳酸类副产物的生成量以维持酸性条件的条件，不限于上述的实例。例如，可通过复合性地调整多个气体条件以及放电条件，一边维持所希望的臭氧的生成量，一边控制作为臭氧气体生成时的副产物的碳酸类副产物的生成量。
与酸性条件对应的pH的范围例如存储在条件控制单元37内的存储单元。例如在与臭氧水状态测定单元35的测定值对应的pH超过酸性条件中规定的适当范围的上限值的情况下，条件控制单元37决定气体条件，以使其他气体供给单元31所供给的二氧化碳气体的供给量增加，根据决定的气体条件来控制其他气体供给单元31的流量。由此，可增加碳酸类副产物的生成量，降低臭氧水的pH。通过这样适当控制臭氧水的pH，实现臭氧水中的溶解并存在的臭氧的稳定化、高浓度化以及长寿命化。此外，在与臭氧水状态测定单元35的测定值对应的pH低于酸性条件中规定的适当范围的下限值的情况下，条件控制单元37决定气体条件，以使其他气体供给单元31所供给的二氧化碳气体的供给量减少，根据决定的气体条件来控制其他气体供给单元31的流量。由此，可减少碳酸类副产物的生成量，提高臭氧水的pH。另外，在作为酸性条件仅规定上限值的情况下，也可以不进行使二氧化碳气体的供给量减少的控制。
在臭氧水状态测定单元35测定溶解并存在的臭氧浓度的情况下，预先确定与规定为酸性条件的适当pH值范围对应的溶解并存在的臭氧浓度的范围。条件控制单元37将该溶解并存在的臭氧浓度的范围存储在存储单元中，与上述相同，在溶解并存在的臭氧浓度的测定值低于存储着的范围的下限值的情况下，增加其他气体供给单元31所供给的二氧化碳气体的供给量，增加碳酸类副产物的生成量。由此，可实现臭氧水中的溶解并存在的臭氧的稳定化、高浓度化以及长寿命化。在溶解并存在的臭氧浓度高于存储着的范围的上限值的情况下，减少其他气体供给单元31所供给的二氧化碳气体供给量，减少碳酸类副产物的生成量。另外，在作为酸性条件仅规定上限值的情况下，溶解并存在的臭氧浓度的范围仅规定下限值，因此不需要执行使二氧化碳气体的供给量减少的控制。这样，条件控制单元37可通过调整从其他气体供给单元31供给的其他气体的流量，控制碳酸类副产物的生成量。
此外，条件控制单元37可以通过调整放电处理中的放电条件来控制碳酸类副产物的生成量，也可以将从其他气体供给单元31供给的其他气体的流量的调整和放电条件的调整进行组合来控制碳酸类副产物的生成量。如以上所述，条件控制单元37控制碳酸类副产物的生成量以使臭氧水状态测定单元35的测定值在规定的范围内。
这样，本实施方式的臭氧水制造方法包括：供给氧气的第一气体供给工序、和供给其他气体的第二气体供给工序。本实施方式的臭氧水制造方法进一步包括通过对包含经第一气体供给工序供给的氧气和经第二气体供给工序供给的其他气体的气体进行放电处理来生成包含臭氧气体的气体的放电工序、和通过使放电工序生成的气体溶解于被溶解水来生成臭氧水的臭氧水生成工序。
图3是表示本实施方式的条件控制单元37中的臭氧水制造的控制步骤的一例的流程图。图3所示的处理以没有制造臭氧水的状态开始。条件控制单元37判断臭氧水的制造开始与否(步骤S1)，在没有开始臭氧水的制造的情况下(步骤S1 No)，重复步骤S1。条件控制单元37例如在由工序控制单元22通知膜清洗工序的开始的情况下，判断开始臭氧水的制造。在由工序控制单元22通知膜清洗工序的开始而开始臭氧水的制造时，条件控制单元37还通过驱动臭氧水送水泵36来开始臭氧水的送水。另外，条件控制单元37也可不与来自工序控制单元22的各工序的开始的通知联动地、例如定期地开始臭氧水的制造。在该情况下，制造的臭氧水储藏于臭氧水生成单元34。一旦条件控制单元37被通知膜过滤工序的开始，则通过驱动臭氧水送水泵36来开始臭氧水的送水。
在开始臭氧水的制造的情况下(步骤S1 Yes)，条件控制单元37判断测定值是否超出适当范围(步骤S2)。测定值是通过臭氧水状态测定单元35测定的结果。这里，臭氧水状态测定单元35设为对pH进行测定。此外，此处，将pH的上限值和下限值规定为适当范围，详细地，在步骤S2中，条件控制单元37判断测定值是否超出适当范围的上限值。
在测定值不超出适当范围的情况下(步骤S2 No)，条件控制单元37判断测定值是否低于适当范围(步骤S3)。详细地，条件控制单元37判断测定值是否低于适当范围的下限值。在测定值不低于适当范围的情况下(步骤S3 No)，条件控制单元37判断是否停止臭氧水的制造(步骤S4)。例如，条件控制单元37在由工序控制单元22通知膜过滤工序的开始的情况下，判断停止臭氧水的制造。如上所述，在被通知膜过滤工序的开始后可以继续臭氧水的制造，在该情况下，条件控制单元37通过通知膜过滤工序的开始以外的契机(如臭氧水的储藏量超出阈值则停止臭氧水的制造等)使臭氧水的制造停止。判断为不停止臭氧水的制造的情况下(步骤S4 No)，条件控制单元37再次实施从步骤S2起的处理。
在测定值超出适当范围的情况下(步骤S2 Yes)，条件控制单元37使臭氧气体生成时的副产物的生成量增加(步骤S5)，处理向步骤S4行进。臭氧气体生成时的副产物的生成量表示臭氧气体生成时相对于所生成的臭氧气体的生成量的副产物的生成量。步骤S5中，条件控制单元37例如通过增加从其他气体供给单元31供给的二氧化碳气体的流量来调整气体条件，以使臭氧气体生成时的副产物的生成量增加。此外，条件控制单元37可以通过调整放电条件来增加臭氧气体生成时的副产物的生成量，也可以调整气体条件以及放电条件两者、增加臭氧气体生成时的副产物的生成量。
在测定值低于适当范围的情况下(步骤S3 Yes)，条件控制单元37使臭氧气体生成时的副产物的生成量减少(步骤S6)，处理向步骤S4行进。步骤S6中，条件控制单元37与步骤S5相同，可以调整气体条件，也可以调整放电条件，也可以调整气体条件以及放电条件两者。
在判断停止臭氧水的制造的情况下(步骤S4 Yes)，条件控制单元37结束处理。处理的结束后，再进行图3所示的处理。另外，在臭氧水状态测定单元35测定溶解并存在的臭氧浓度的情况下，条件控制单元37只要在步骤S2中判断测定值是否低于与pH的适当范围对应的溶解并存在的臭氧浓度的范围的下限值、在步骤S3中判断测定值是否高于溶解并存在的臭氧浓度的范围的上限值即可。
通过以上的处理，可通过从臭氧气体生成单元32供给的碳酸根离子以及碳酸氢根离子的溶解来控制由臭氧水制造装置100制造的臭氧水的pH，维持酸性条件。通过将臭氧水的pH维持为满足酸性条件，可抑制溶解并存在的臭氧的自分解，实现溶解并存在的臭氧的长寿命化以及溶解并存在的臭氧浓度的提高。此外，与碳酸类副产物的反应生成物还作为捕捉臭氧在水中的分解而生成的羟基自由基的自由基清除剂起作用。通过以上，通过与从臭氧气体生成单元32供给的碳酸类副产物的反应生成物，可实现臭氧水中的溶解并存在的臭氧的稳定化、高浓度化以及长寿命化。
此外，在以上所述的例中，条件控制单元37根据臭氧水状态测定单元35的测定值来动态控制碳酸类副产物等副产物的生成量，但副产物的生成量的控制方法不限于此。可以预先确定气体条件以及放电条件中的至少一个，氧气供给单元30以及其他气体供给单元31根据预先确定的气体条件分别供给氧气、其他气体，臭氧气体生成单元32根据预先确定的放电条件进行放电处理，以满足酸性条件。其他气体供给单元31、氧气供给单元30分别具备调整流量的调整单元。在确定气体条件以满足酸性条件的情况下，其他气体供给单元31的调整单元是控制副产物的生成量的控制单元。在确定放电条件以满足酸性条件的情况下，臭氧气体生成单元32中控制放电的控制单元是控制副产物的生成量的控制单元。
另外，以上所述的例中，作为其他气体使用了二氧化碳气体为实例进行说明，但作为其他气体使用氮或氮氧化物气体来代替二氧化碳也可获得相同的效果。在作为其他气体使用氮或氮氧化物气体的情况下，通过放电控制与臭氧同时生成的硝酸类副产物的生成量，以维持酸性条件。由此，通过从臭氧气体生成单元32供给的硝酸根离子的溶解来控制臭氧水的pH，起到维持酸性条件的作用。通过将臭氧水的pH维持为酸性条件，可抑制溶解并存在的臭氧的自分解，实现溶解并存在的臭氧的长寿命化以及溶解并存在的臭氧浓度的提高。此外，硝酸类副产物或与硝酸类副产物的反应生成物还作为捕捉臭氧在水中的分解而生成的羟基自由基的自由基清除剂起作用。通过以上，通过与从臭氧气体生成单元32供给的硝酸类副产物或与硝酸类副产物的反应生成物，可实现臭氧水中的溶解并存在的臭氧的稳定化、高浓度化以及长寿命化。此外，也可将混合了二氧化碳、氮以及氮氧化物中的2种以上的混合气体作为其他气体使用。因此，其他气体只要包含二氧化碳气体、氮气以及氮氧化物气体中的至少1种即可。作为其他气体使用混合气体的情况下，例如，可使用相对于氧流量二氧化碳在0.1％以上的混合气体。在作为其他气体使用混合气体的情况下，通过放电控制与臭氧同时生成的硝酸类以及碳酸类副产物的生成量，以维持酸性条件。
此外，将空气等包含氧的第一气体代替氧来供至臭氧气体生成单元32也可得到相同的效果。即，作为第一气体供给单元的氧气供给单元30供给包含氧气的第一气体。在该情况下，通过放电控制与臭氧同时生成的硝酸类以及碳酸类副产物的生成量，以维持酸性条件。由此，通过从臭氧气体生成单元32供给的硝酸根离子、碳酸根离子、碳酸氢根离子等的溶解来控制臭氧水的pH，起到维持酸性条件的作用。此外，在将第一气体设为空气的情况下，由于空气中的氮生成硝酸类副产物，因此也可不使用第二气体。即，在该情况下，空气兼为第一气体和第二气体两者。通过将臭氧水的pH维持为酸性条件，可抑制溶解并存在的臭氧的自分解，实现溶解并存在的臭氧的长寿命化以及溶解并存在的臭氧浓度的提高。此外，硝酸类副产物或与硝酸类副产物的反应生成物、以及碳酸类副产物还作为捕捉臭氧在水中的分解而生成的羟基自由基的自由基清除剂起作用。通过以上，通过与从臭氧气体生成单元32供给的硝酸类副产物或与硝酸类副产物的反应生成物以及碳酸类副产物，可实现臭氧水中的溶解并存在的臭氧的稳定化、高浓度化以及长寿命化。
如果采用本实施方式，可实现生成的臭氧水中的溶解并存在的臭氧的长寿命化。另外，溶解并存在的臭氧的寿命比臭氧气体的寿命短。因此，运送臭氧水的距离优选短，臭氧水生成单元34优选设于作为清洗对象的分离膜11的附近。通过将臭氧水生成单元34配置于分离膜11的附近，可进一步抑制臭氧的自分解，实现高效率的臭氧的供给。具体而言，例如，配置臭氧水生成单元34以使作为臭氧水运送的距离短于在气体状态下运送臭氧的距离。例如，通过将图1所示的臭氧气体配管3c的长度设为比膜清洗用配管3d和过滤水配管2a的总计长度更长，可相对减少作为臭氧水的运送距离。
臭氧气体生成单元32中，在原料气体中的氧气纯度为99％以上的情况下，不能实现臭氧气体的高效率产生。在该情况下，可通过在原料气体中添加相对于氧气而言微量的二氧化碳、氮或氮氧化物气体中的至少任一种，来优化放电状态或化学反应状态，维持臭氧气体的高效率产生。即，本实施方式中的对原料气体进行其他气体的添加不仅可实现生成的臭氧水中的溶解并存在的臭氧的稳定化、高浓度化以及长寿命化，还对臭氧气体生成单元32的高效率化有很大贡献。
如上所述，可利用臭氧气体制造时作为副产物产生的碳酸类副产物或硝酸类副产物，根据生成的臭氧水的pH测定值或溶解并存在的臭氧浓度测定值，调整臭氧气体生成中的气体条件或放电条件，任意控制臭氧水的pH。由此，可实现基于臭氧水的稳定化、高浓度化以及长寿命化的高效率生成，不导致臭氧水制造装置的大型化和复杂化，非常容易地将所希望的臭氧量制成臭氧水提供给分离膜清洗。此外，在分别调整被溶解水、臭氧气体、酸或碱这3种流体使其溶解获得所希望的pH的情况下，分别调整3种流体花费工夫。与此相对，在本实施方式中，由于调整通过臭氧气体生成单元32调整过的混合气体(例如，臭氧气体和碳酸类气体)和被溶解水这两种流体来获得所希望的pH，因此与分别调整3种流体的情况相比可减少麻烦，控制pH。
实施方式2
图4是表示实施方式2的水处理装置的构成例的图。本实施方式的水处理装置在实施方式1的水处理装置中追加有调整阀25以及被溶解水贮留槽26。对与实施方式1具有同样功能的构成部件标记与实施方式1相同的附图标记，并且省略与实施方式1重复的说明。以下，主要说明与实施方式1不同的方面。
本实施方式中，排出配管2b中设有调整阀25，排出配管2b经由调整阀25连接至被溶解水贮留槽26。被溶解水贮留槽26连接至向臭氧水生成单元34供给被溶解水的被溶解水配管3e。另外，水处理装置也可不具备被溶解水贮留槽26。
膜过滤工序中，如实施方式1所说明的，过滤水经由过滤水泵23流过排出配管2b。本实施方式中，工序控制单元22还进行调整阀25的控制。工序控制单元22在膜过滤工序中控制调整阀25以使过滤水的至少一部分流向被溶解水配管3e。经过了排出配管2b以及调整阀25的过滤水作为被溶解水储藏于被溶解水贮留槽26。储藏于被溶解水贮留槽26的被溶解水经由被溶解水配管3e供至臭氧水生成单元34。在不具备被溶解水贮留槽26的情况下，经过了排出配管2b以及调整阀25的过滤水经由被溶解水配管3e供至臭氧水生成单元34。这样，本实施方式中，被溶解水是通过分离膜11被过滤的过滤水。
以上所述以外的本实施方式的动作与实施方式1相同。本实施方式中，在得到与实施方式1相同的效果的同时，通过将过滤水作为被溶解水利用，与将自来水等作为被溶解水使用时相比可减少被溶解水的运行成本。此外，本实施方式中，在附近没有自来水供给源的场所也可设置水处理装置。此外，在附近没有自来水供给源的场所设置水处理装置的情况下，不必为了自来水的导入而进行长距离配管施工，因此是经济的。另外，有时过滤水中含有比自来水更多的有机物，认为臭氧水生成时，一部分臭氧被消耗以分解包含在被溶解水中的有机物。但是，本实施方式中，与可通过基于与实施方式1相同地将臭氧水的pH维持为适当范围的效果、和羟基自由基的捕捉效果的自分解的抑制来削减的臭氧的无效消耗量相比，通过被溶解水中含有的有机物的分解被消耗的臭氧的量是极少的，在本实施方式中也可得到与实施方式1相同的效果。
实施方式3
图5是表示实施方式3的臭氧水制造装置的构成例的图。本实施方式的水处理装置中，除了具备图5所示的臭氧水制造装置100a来代替实施方式1的水处理装置的臭氧水制造装置100以外，与实施方式1的水处理装置相同。对与实施方式1具有同样功能的构成部件标记与实施方式1相同的附图标记，并且省略与实施方式1重复的说明。以下，主要说明与实施方式1不同的方面。
本实施方式中，对臭氧水生成单元34中没有溶解于被溶解水的臭氧气体进行再利用。本实施方式的臭氧水制造装置100a具备循环扇39来代替实施方式1的臭氧水制造装置100的废臭氧处理装置38。未溶解的臭氧气体作为废臭氧气体从臭氧水生成单元34被排出到废臭氧气体配管3f，通过循环扇39导入到臭氧气体配管3c。这样，本实施方式中，将臭氧水生成单元34中没有溶解于被溶解水的第三气体导入臭氧水生成单元34。
本实施方式中，在可得到实施方式1相同的效果的同时，通过将臭氧水生成单元34中没有被消耗的臭氧气体加入到从臭氧气体生成单元32供给的臭氧气体中，改善臭氧气体的利用效率。此外，还可期待臭氧气体生成单元32中的臭氧产生相关电力消耗的减少、以及电力的使用量、原料气体成本等运行成本的减少。
实施方式4
图6是表示实施方式4的臭氧水制造装置的构成例的图。本实施方式的水处理装置中，除了具备图6所示的臭氧水制造装置100b来代替实施方式1的水处理装置的臭氧水制造装置100以外，与实施方式1的水处理装置相同。对与实施方式1具有同样功能的构成部件标记与实施方式1相同的附图标记，并且省略与实施方式1重复的说明。以下，主要说明与实施方式1不同的方面。
本实施方式的臭氧水制造装置100b在实施方式1的臭氧水制造装置100中追加了臭氧气体浓缩储藏单元40以及循环扇41。实施方式4的臭氧水制造装置100b中，臭氧气体生成单元32中生成的臭氧气体经由臭氧气体浓缩储藏单元40被供至臭氧水生成单元34。作为臭氧气体分离单元的臭氧气体浓缩储藏单元40分离臭氧气体生成单元32所生成的臭氧气体中的臭氧和氧。通过臭氧气体浓缩储藏单元40分离的臭氧作为浓缩臭氧气体被导入臭氧水生成单元34。另一方面，通过臭氧气体浓缩储藏单元40分离的氧作为回收氧气、经由循环扇41以及氧回收配管3g回到氧气配管3a。由此，通过臭氧气体浓缩储藏单元40分离的氧作为臭氧气体生成单元32的原料气体的一部分被再利用。
本实施方式中的臭氧气体浓缩储藏单元40例如将填充了硅胶等吸附剂的吸附筒作为主要构成部件。吸附筒中，通过控制温度和压力，利用臭氧和氧对吸附剂的吸附以及解吸特性的差异，从包含臭氧的混合气体中分离臭氧和氧。基于来自条件控制单元37的指令，能够通过控制温度以及压力来改变浓缩臭氧气体的臭氧纯度以及臭氧浓度。即，通过调整来自条件控制单元37的指令，可任意设定浓缩臭氧气体的臭氧纯度以及臭氧浓度。
也可以通过在臭氧气体浓缩储藏单元40的下游配置解吸泵、向臭氧气体浓缩储藏单元40导入解吸用气体，从臭氧气体浓缩储藏单元40取出浓缩臭氧气体时促进臭氧的从吸附剂解吸。解吸用气体也可利用臭氧气体生成单元32中使用的原料气体的一部分。此外，也可在臭氧气体浓缩储藏单元40的下游配置喷射器，通过作为驱动流体向喷射器导入臭氧水制造装置100b周边的空气，来吸引浓缩臭氧气体。
本实施方式中，由于在可得到与实施方式1相同的效果的同时，可通过将臭氧气体生成单元32中制造的臭氧气体分离为臭氧和氧，将任意浓缩的臭氧气体导入臭氧水生成单元34，再将氧气作为臭氧气体生成单元32的原料气体回收，因此还可期待臭氧产生相关的电力消耗的减少、以及电力的使用量、原料气体成本等运行成本的减少。
实施方式5
图7是表示实施方式5的臭氧水制造装置的构成例的图。本实施方式的水处理装置中，除了具备图7所示的臭氧水制造装置100c来代替实施方式1的水处理装置的臭氧水制造装置100以外，与实施方式1的水处理装置相同。对与实施方式1具有同样功能的构成部件标记与实施方式1相同的附图标记，并且省略与实施方式1重复的说明。以下，主要说明与实施方式1不同的方面。
本实施方式的臭氧水制造装置100c在实施方式1的臭氧水制造装置100中追加了循环泵42。本实施方式的臭氧水制造装置100c中，贮留于臭氧水生成单元34的被溶解水从臭氧水生成单元34的下部经由循环配管3h以及循环泵42供至臭氧水生成单元34的上部。这样，通过循环泵42，被溶解水依次以臭氧水生成单元34的上部、臭氧水生成单元34的底部、循环配管3h的底部、循环配管3h的上部、臭氧水生成单元34的上部的顺序循环。因此，在臭氧水生成单元34内，产生从臭氧水生成单元34的上部向底部的被溶解水的流动。另一方面，经由臭氧注入单元33，从臭氧气体生成单元32导入的臭氧气体在臭氧水生成单元34中形成从底部向上部的流动。即，臭氧水生成单元34中，被溶解水和臭氧气体形成对流接触。另外，循环泵42只要在从臭氧气体生成单元32向臭氧水生成单元34导入臭氧气体期间动作即可。
本实施方式中，在可得到与实施方式1相同的效果的同时，由于被溶解水和臭氧气体形成对流接触，因此提高了臭氧气体对被溶解水的溶解效率，改善了臭氧水生成效率。由于改善了臭氧水生成中的臭氧气体的利用效率，因此可减少未溶解的臭氧气体量，可期待废臭氧处理装置38的容量减少。
实施方式6
图8是表示实施方式6的臭氧水制造装置的构成例的图。本实施方式的水处理装置中，除了具备图8所示的臭氧水制造装置100d来代替实施方式1的水处理装置的臭氧水制造装置100以外，与实施方式1的水处理装置相同。对与实施方式1具有同样功能的构成部件标记与实施方式1相同的附图标记，并且省略与实施方式1重复的说明。以下，主要说明与实施方式1不同的方面。
本实施方式的臭氧水制造装置100d具备喷射器43以及循环泵44来代替实施方式1的臭氧注入单元33。本实施方式的臭氧水制造装置100d中，臭氧气体生成单元32经由臭氧气体配管3c连接至喷射器43。臭氧水生成单元34与和臭氧水生成单元34一起形成被溶解水的循环流路的循环配管3i连接。被导入臭氧水生成单元34的被溶解水通过循环泵44在臭氧水生成单元34和循环配管3i中循环。喷射器43通过将被溶解水作为驱动流体，将臭氧气体作为吸引流体进行气液混合以及溶解，生成臭氧水。
本实施方式中，在可得到与实施方式1相同的效果的同时，由于被溶解水和臭氧气体通过喷射器43进行气液混合以及溶解，因此提高了臭氧气体对被溶解水的溶解效率，改善了臭氧水生成效率。由于改善了臭氧水生成中的臭氧气体的利用率，因此可减少未溶解的臭氧气体量，可期待废臭氧处理装置38的容量减少。
实施方式7
图9是表示实施方式7的臭氧水制造装置的构成例的图。本实施方式的水处理装置中，除了具备图9所示的臭氧水制造装置100e来代替实施方式1的水处理装置的臭氧水制造装置100以外，与实施方式1的水处理装置相同。对与实施方式1具有同样功能的构成部件标记与实施方式1相同的附图标记，并且省略与实施方式1重复的说明。以下，主要说明与实施方式1不同的方面。
本实施方式的臭氧水制造装置100e具备臭氧水生成单元34a来代替实施方式1的臭氧水生成单元34，追加有循环泵46。被溶解水配管3e以及臭氧水生成单元34a与和臭氧水生成单元34a以及被溶解水配管3e一起形成被溶解水的循环流路的循环配管3j连接。循环配管3j中设有循环泵46。从被溶解水配管3e供给的被溶解水通过循环泵46在由臭氧水生成单元34a、循环配管3j以及被溶解水配管3e的一部分形成的流路中循环。臭氧水生成单元34a中，设有形成被溶解水的竖直方向的多个流路的多个隔断45。多个隔断45以与臭氧水生成单元34a的上表面或底面分开的方式设置，以在臭氧水生成单元34a内形成一个连续的流路。
在图9所示的实例中，臭氧水生成单元34a被与臭氧水生成单元34a的底部相接设置的中央的隔断45分为2个区域，在各区域的底部分别设有臭氧注入单元33。中央的隔断45与臭氧水生成单元34a的上表面分离，由此，被溶解水可从右侧的区域流入左侧的区域。各区域中，设有与臭氧水生成单元34a的上表面相接且与臭氧水生成单元34a的底面分离设置的隔断45。由此，如图9所示，各区域被进一步分割为作为2个区域的细分区域。细分区域从左起依次称为第一至第四细分区域。在图9所示的实例中，被溶解水经由被溶解水配管3e从臭氧水生成单元34a的第一细分区域的上部被导入，从上部向底部流过第一细分区域内，在底部中流入第二细分区域。在第二细分区域中被溶解水从底部向上部流动，在上部流入第三细分区域。在第三细分区域中被溶解水从上部向底部流动，在底部流入第四细分区域。在第四细分区域中从底部向上部流动的被溶解水流入与臭氧水生成单元34a的上部连接的循环配管3j。
本实施方式中，这样，通过形成被溶解水的循环流路，形成从臭氧水生成单元34的上部向底部的被溶解水的流动。此外，由于在各区域的底部设有臭氧注入单元33，因此臭氧气体中产生从臭氧水生成单元34的底部向上部的流动。因此，形成被溶解水和臭氧气体的对流接触。另外，在图9所示的实例中，臭氧水生成单元34a内被分为2个区域，各个区域具备臭氧注入单元33，但臭氧水生成单元34a也可以被分为3个以上的区域，各区域具备臭氧注入单元33。此外，臭氧水生成单元34a也可与臭氧水生成单元34a的上表面相接且具备与臭氧水生成单元34a的底面分离设置的1个隔断45，具备1个臭氧注入单元33。
本实施方式中，臭氧水生成单元34a中通过隔断45形成被溶解水的流路，被溶解水和臭氧气体形成对流接触。因此，本实施方式中，在可得到与实施方式1相同的效果的同时，由于提高了臭氧气体对被溶解水的溶解效率，因此改善了臭氧水生成效率。由于改善了臭氧水生成中的臭氧气体的利用效率，因此可减少未溶解的臭氧气体量，可期待废臭氧处理装置38的容量减少。
实施方式8
图10是表示实施方式8的臭氧水制造装置的构成例的图。本实施方式的水处理装置中，除了具备图10所示的臭氧水制造装置100f来代替实施方式1的水处理装置的臭氧水制造装置100以外，与实施方式1的水处理装置相同。对与实施方式1具有同样功能的构成部件标记与实施方式1相同的附图标记，并且省略与实施方式1重复的说明。以下，主要说明与实施方式1不同的方面。
本实施方式的臭氧水制造装置100f具备膜组件47来代替实施方式1的臭氧水生成单元3。膜组件47具备多孔质玻璃膜等多孔质膜。本实施方式中，将臭氧气体生成单元32中制造的臭氧气体和被溶解水导入膜组件47。膜组件47通过使导入的臭氧气体和被溶解水在多孔质膜的细孔内接触，使臭氧气体溶解于被溶解水，生成臭氧水。臭氧水通过臭氧水送水泵36被导入膜清洗用配管3d。本实施方式中，臭氧水状态测定单元35设于膜清洗用配管3d。
本实施方式中，在可得到与实施方式1相同的效果的同时，由于通过使用膜组件47将臭氧气体溶解于被溶解水，因此提高了臭氧气体对被溶解水的溶解效率，改善了臭氧水生成效率。还改善了臭氧水生成中的臭氧气体的利用效率。
实施方式9
图11是表示实施方式9的臭氧水制造装置的构成例的图。本实施方式的水处理装置中，除了具备图11所示的臭氧水制造装置100g来代替实施方式1的水处理装置的臭氧水制造装置100以外，与实施方式1的水处理装置相同。对与实施方式1具有同样功能的构成部件标记与实施方式1相同的附图标记，并且省略与实施方式1重复的说明。以下，主要说明与实施方式1不同的方面。
本实施方式的臭氧水制造装置100g在实施方式1的臭氧水生成单元34中追加了细泡产生单元48。本实施方式中，通过臭氧气体生成单元32生成的臭氧气体被导入细泡产生单元48。细泡产生单元48将导入的臭氧气体作为细泡导入到贮留有被溶解水的臭氧水生成单元34。细泡产生单元48生成细泡的气泡直径在100μm以下，优选1μm以下的极细泡。细泡产生单元48可以用加压溶解方式、旋流方式或微细孔方式等任意方式生成细泡，对于生成泡的方法没有限制。
本实施方式中，在可得到与实施方式1相同的效果的同时，臭氧气体作为细泡被导入，因此提高了臭氧气体对被溶解水的溶解效率，改善了臭氧水生成效率。由于改善了臭氧水生成中的臭氧气体的利用效率，因此可减少未溶解的臭氧气体量，可期待废臭氧处理装置38的容量减少。此外，臭氧气体在为极细泡的情况下以布朗运动持续漂浮于被溶解水中，因此不会发生气泡径大的泡由于浮力而上升在液面消失，可期待作为臭氧水的长寿命化。
实施方式10
图12是表示实施方式10的臭氧水制造装置的构成例的图。本实施方式的水处理装置中，除了具备图12所示的臭氧水制造装置100h来代替实施方式1的水处理装置的臭氧水制造装置100以外，与实施方式1的水处理装置相同。对与实施方式1具有同样功能的构成部件标记与实施方式1相同的附图标记，并且省略与实施方式1重复的说明。以下，主要说明与实施方式1不同的方面。
本实施方式的臭氧水制造装置100h在实施方式1的臭氧水生成单元34中追加了细泡产生部49以及循环泵50。臭氧水生成单元34与和臭氧水生成单元34一起形成被溶解水的循环流路的循环配管3k连接。细泡产生单元49以及循环泵50设于循环配管3k。本实施方式中，通过循环泵50，被溶解液在循环流路中循环。通过臭氧气体生成单元32生成的臭氧气体被导入喷射器方式的细泡产生单元49。细泡产生单元49将被溶解液作为驱动流体，将臭氧气体作为吸引流体，产生细泡。细泡的气泡直径在100μm以下，优选1μm以下的极细泡。通过将细泡溶解于被溶解水，生成臭氧水。通过臭氧水送水泵36，将臭氧水从臭氧水生成单元34导入到膜清洗用配管3d。
本实施方式中，在可得到与实施方式1相同的效果的同时，将臭氧气体制成细泡，因此提高了臭氧气体对被溶解水的溶解效率，改善了臭氧水生成效率。由于改善了臭氧水生成中的臭氧气体的利用率，因此可减少未溶解的臭氧气体量，可期待废臭氧处理装置38的容量减少。此外，臭氧气体在为极细泡的情况下以布朗运动持续漂浮于被溶解水中，因此不会发生气泡径大的泡由于浮力而上升在液面消失，可期待作为臭氧水的长寿命化。
实施方式11
图13是表示实施方式11的臭氧水制造装置的构成例的图。本实施方式的水处理装置中，除了具备图13所示的臭氧水制造装置100i来代替实施方式1的水处理装置的臭氧水制造装置100以外，与实施方式1的水处理装置相同。对与实施方式1具有同样功能的构成部件标记与实施方式1相同的附图标记，并且省略与实施方式1重复的说明。以下，主要说明与实施方式1不同的方面。
本实施方式的臭氧水制造装置100i中，膜清洗用配管3d中设有换向阀53，换向阀53与臭氧水生成单元34连接的臭氧水配管3m以及供给次氯酸钠溶液的次氯酸钠溶液配管3n连接。臭氧水配管3m中，设有臭氧水送水泵36。换向阀53将膜清洗用配管3d的连接目标在臭氧水配管3m和次氯酸钠溶液配管3n之间切换。换向阀53的切换在膜清洗工序中的所希望的时机进行。这样，在本实施方式中，分离膜11能够将向分离膜11供给的清洗剂在臭氧水和次氯酸钠溶液间切换，使用作为第一清洗剂的次氯酸钠溶液和作为第二清洗剂的臭氧水两者清洗。另外，次氯酸钠溶液从次氯酸钠溶液供给单元51经由泵52以及换向阀53被送至膜清洗用配管3d。此外，对次氯酸钠溶液的溶剂的种类没有特别限定，但次氯酸钠溶液的溶剂可以是从被溶解水配管3e分支而得的被溶解水。臭氧水从臭氧水生成单元34经由臭氧水送水泵36以及换向阀53送至膜清洗用配管3d。
本实施方式中的膜清洗中，使用氧化能力不同的2种清洗剂臭氧水以及次氯酸钠溶液。例如，在膜清洗工序中，首先，用氧化能力较小的第一清洗剂次氯酸钠溶液进行膜清洗，之后，用氧化能力较大的第二清洗剂臭氧水实施膜清洗。此处，氧化能力表示为使用氢电极在25℃下测定的标准氧化还原电位。第一清洗剂的氧化能力低于2.0V，另一方面，第二清洗剂的氧化能力在2.0V以上。
第一清洗剂对氧化分解去除分离膜11中附着以及粘着的污染物质中的易分解性有机物是有效的。在利用第一清洗剂的膜清洗中，虽然不能氧化分解去除难分解性有机物，但通过第一清洗剂发生化学作用，可获得降低对膜的附着力等效果。如果在得到利用第一清洗剂的效果后采用第二清洗剂，则对难分解性有机物的氧化分解效果也变得显著，可从分离膜11去除污染物质。与仅用第二清洗剂来氧化分解难分解性有机物相比，可以通过投入非常少量的清洗剂来实现清洗。
本实施方式中，在可得到与实施方式1相同的效果的同时，通过使用氧化能力不同的2种清洗剂以2阶段清洗分离膜，尤其可提高污染物质中的难分解性有机物的氧化分解效率。因此，能够减少臭氧水的使用量，可期待臭氧气体生成单元32中的臭氧产生相关的电力消耗的减少、原料气体成本等运行成本的减少。另外，使用2种清洗剂对改善膜清洗效率的效果非常大、而且臭氧水的使用量也减少，因此使用2种清洗剂降低成本的效果大于使用2种清洗剂本身的成本增加。此外，在由于某些影响而在臭氧气体生成单元32或臭氧水生成单元34中产生问题、利用臭氧水的清洗动作停止的情况下，作为备份还可以用次氯酸钠溶液清洗作为应对，这也有助于确保臭氧水制造装置100i的冗余性。
<变形例>
可将以上的实施方式1～11所示的构成以及动作适当组合。例如，实施方式2所述的使用过滤水作为被溶解水的构成以及动作也可适用于实施方式3～11所述的水处理装置。此外，实施方式3所述的对臭氧气体进行再利用的构成以及动作也可适用于实施方式4～11所述的水处理装置。实施方式11所述的使用2种清洗剂的构成以及动作也可适用于实施方式2～10所述的水处理装置。也能够适当采用这些以外的实施方式的组合。
此外，实施方式1～11所述的臭氧水制造装置不仅可适用于水处理装置中的分离膜的清洗，还能够适用于臭氧气体与包含固体的液体(例如，下水污泥、纸浆类等)的反应装置。
以上的实施方式所示的构成仅为一例，也可以与其他公知的技术进行组合，可以将实施方式之间进行组合，在不脱离技术思想的范围内，可以对构成的一部分进行省略、变更。
符号说明
1a被处理水配管，2a过滤水配管，2b排出配管，3a氧气配管，3b其他气体配管，3c臭氧气体配管，3d膜清洗用配管，3e被溶解水配管，3f废臭氧气体配管，3g氧回收配管，3h,3i,3j,3k循环配管，3m臭氧水配管，3n次氯酸钠溶液配管，10处理槽，11分离膜，20膜状态测定单元，21,53换向阀，22工序控制单元，23过滤水泵，25调整阀，26被溶解水贮留槽，30氧气供给单元，31其他气体供给单元，32臭氧气体生成单元，33臭氧注入单元，34,34a臭氧水生成单元，35臭氧水状态测定单元，36臭氧水送水泵，37条件控制单元，38废臭氧处理装置，39,40臭氧气体浓缩储藏单元，41循环扇，42,44,46,50循环泵，43喷射器，45隔断，47膜组件，48,49细泡产生单元，51次氯酸钠溶液供给单元，52泵，
100,100a,100b,100c,100d,100e,100f,100g,100h,100i臭氧水制造装置。
Claims (18)
1.一种臭氧水制造装置，其特征在于，具备
供给包含氧气的第一气体的第一气体供给单元，和
供给包含二氧化碳气体、氮气以及氮氧化物气体中的至少1种的第二气体的第二气体供给单元，和
通过对包含由所述第一气体供给单元供给的所述第一气体和由所述第二气体供给单元供给的所述第二气体的气体进行放电处理来生成包含臭氧气体的第三气体的放电单元，和
通过将所述第三气体溶解于被溶解水来生成臭氧水的臭氧水生成单元。
2.如权利要求1所述的臭氧水制造装置，其特征在于，具备
对所述第二气体实施所述放电处理而得到的副产物的生成量进行控制的控制单元。
3.如权利要求2所述的臭氧水制造装置，其特征在于，所述控制单元通过调整从所述第二气体供给单元供给的所述第二气体的流量来控制所述生成量。
4.如权利要求2或3所述的臭氧水制造装置，其特征在于，所述控制单元通过调整所述放电处理中的放电条件来控制所述生成量。
5.如权利要求4所述的臭氧水制造装置，其特征在于，所述放电条件是所述放电处理中的气体压力、温度、电流、电压以及放电电力中的至少1个。
6.如权利要求2～5中任一项所述的臭氧水制造装置，其特征在于，具备
测定表示所述臭氧水的pH相关状态的量的臭氧水状态测定单元，所述控制单元根据由所述臭氧水状态测定单元测定的测定值来控制所述生成量。
7.如权利要求6所述的臭氧水制造装置，其特征在于，所述臭氧水状态测定单元测定所述臭氧水的pH。
8.如权利要求6所述的臭氧水制造装置，其特征在于，所述臭氧水状态测定单元测定所述臭氧水的溶解并存在的臭氧浓度。
9.如权利要求6～8中任一项所述的臭氧水制造装置，其特征在于，所述控制单元控制所述生成量以使所述测定值在规定的范围内。
10.如权利要求1～9中任一项所述的臭氧水制造装置，其特征在于，将所述臭氧水生成单元中没有溶解于所述被溶解水的所述第三气体导入所述臭氧水生成单元。
11.如权利要求1～10中任一项所述的臭氧水制造装置，其特征在于，具备分离所述第三气体中的臭氧气体和氧气的臭氧气体分离单元，用所述臭氧气体分离单元分离的臭氧气体被导入所述臭氧水生成单元，用所述臭氧气体分离单元分离的氧气被导入所述放电单元。
12.如权利要求1～11中任一项所述的臭氧水制造装置，其特征在于，所述臭氧水生成单元中，所述被溶解水和所述臭氧气体对流接触。
13.如权利要求1～11中任一项所述的臭氧水制造装置，其特征在于，具备
将所述第三气体作为细泡、导入所述臭氧水生成单元的细泡产生单元。
14.如权利要求1～11中任一项所述的臭氧水制造装置，其特征在于，所述臭氧水生成单元是具备多孔质膜的膜组件。
15.如权利要求1～14中任一项所述的臭氧水制造装置，其特征在于，在通过膜分离活性污泥法来净化被处理水的水处理装置中，所述臭氧水作为清洗进行固液分离的分离膜的清洗剂使用，
所述被溶解水是经所述分离膜过滤的过滤水。
16.如权利要求15所述的臭氧水制造装置，其特征在于，
具备供给次氯酸钠溶液的次氯酸钠溶液供给单元，
供至所述分离膜的所述清洗剂能够在所述臭氧水和所述次氯酸钠溶液间切换。
17.一种水处理装置，其特征在于，其是具备进行固液分离的分离膜、通过膜分离活性污泥法来净化被处理水的水处理装置，
具备权利要求1～14中任一项所述的臭氧水制造装置，
使用通过所述臭氧水制造装置生成的臭氧水来清洗所述分离膜。
18.一种臭氧水制造方法，其特征在于，包括供给包含氧气的第一气体的第一气体供给工序，和供给包含二氧化碳气体、氮气以及氮氧化物气体中的至少1种的第二气体的第二气体供给工序，和通过对包含由所述第一气体供给工序供给的所述第一气体和由所述第二气体供给工序供给的所述第二气体的气体进行放电处理来生成包含臭氧气体的第三气体的放电工序，和通过将所述第三气体溶解于被溶解水来生成臭氧水的臭氧水生成工序。
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