CN117295683A - 控制装置、臭氧发生系统、臭氧储存装置、臭氧发生装置、水处理系统、臭氧注入控制方法和计算机程序 - Google Patents

控制装置、臭氧发生系统、臭氧储存装置、臭氧发生装置、水处理系统、臭氧注入控制方法和计算机程序 Download PDF

Info

Publication number
CN117295683A
CN117295683A CN202180097781.9A CN202180097781A CN117295683A CN 117295683 A CN117295683 A CN 117295683A CN 202180097781 A CN202180097781 A CN 202180097781A CN 117295683 A CN117295683 A CN 117295683A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ozone
amount
injection
period
time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180097781.9A
Other languages
English (en)
Inventor
和田昇
竹田智昭
有马芳明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of CN117295683A publication Critical patent/CN117295683A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/02—Membrane cleaning or sterilisation ; Membrane regeneration
    • B01D65/06—Membrane cleaning or sterilisation ; Membrane regeneration with special washing compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/10—Preparation of ozone
    • C01B13/11—Preparation of ozone by electric discharge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/50—Treatment of water, waste water, or sewage by addition or application of a germicide or by oligodynamic treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/78—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with ozone
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/12—Activated sludge processes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)

Abstract

本发明的控制装置(2)是对能储存所产生的臭氧且将臭氧注入到水处理过程(6)的臭氧发生部(3)进行控制的控制装置，在电力单价为第1值的时间段中的至少一部分即第1时间段使臭氧发生部(3)产生臭氧，以使得每单位时间的臭氧产生量成为第1量，在第1时间段使臭氧发生部(3)将每单位时间比第1量要小的第2量的臭氧注入到水处理过程(6)并且储存所产生的臭氧中未被注入到注入对象的臭氧，在电力单价为第1值以上的第2值的时间段中的至少一部分即第2时间段，使臭氧发生部(3)释放所储存的臭氧并注入到水处理过程(6)。

Description

控制装置、臭氧发生系统、臭氧储存装置、臭氧发生装置、水处 理系统、臭氧注入控制方法和计算机程序
技术领域
本公开涉及控制装置、臭氧发生系统、臭氧储存装置、臭氧发生装置、水处理系统、臭氧注入控制方法和计算机程序。
背景技术
利用臭氧的除菌、清洗近年来被广泛使用。一般的臭氧发生装置在需要供应臭氧时使臭氧产生。专利文献1中公开了一种技术，通过在电费低廉的夜间使臭氧发生装置运转并储存，并且在白天使用所储存的臭氧，从而削减运用成本。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平11－292512号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
根据应用臭氧的系统，不限于只在白天等电费较高的时间段使用。例如，在上下水处理中，无论昼夜都需要提供臭氧，即使在基于膜分离活性污泥法的水处理中使用臭氧水来清洗分离膜的情况下，进行分离膜的清洗也不限于白天。然而，专利文献1所记载的技术中，在夜间仅进行储存，在白天仅进行臭氧的使用，而在臭氧使用时停止臭氧发生装置。因此，专利文献1所记载的技术的应用限于臭氧仅在电费较高的时间段使用的特定使用方式的系统。即，专利文献1所记载的技术中，例如，无法应用于不分昼夜使用臭氧的使用方式等中，无法削减运用成本，运用成本的削减不充分。
本公开鉴于上述情况而完成，其目的在于得到一种控制装置，能削减运用成本。
用于解决技术问题的技术手段
为了解决上述问题，达到目的，本公开所涉及的控制装置是对能储存所产生的臭氧且将臭氧注入到臭氧的注入对象的臭氧发生部进行控制的控制装置，在电力单价为第1值的时间段中的至少一部分即第1时间段使臭氧发生部产生臭氧，以使得每单位时间的臭氧产生量成为第1量，在第1时间段使臭氧发生部将每单位时间比第1量要小的第2量的臭氧注入到注入对象并且储存所产生的臭氧中未被注入到注入对象的臭氧，在电力单价为第1值以上的第2值的时间段中的至少一部分即第2时间段，使臭氧发生部释放所储存的臭氧并注入到注入对象。
发明效果
本公开所涉及的控制装置起到能削减运用成本的效果。
附图说明
图1是示出具备实施方式1所涉及的臭氧发生系统的水处理系统的结构例的图。
图2是示出实施方式1的控制部的结构例的图。
图3是示出实现实施方式1的控制装置的计算机系统的一个示例的图。
图4是示出实施方式1的控制部中的处理步骤的一个示例的流程图。
图5是示出实施方式1所涉及的臭氧供给量的一个示例的图。
图6是示出实施方式1的运用成本削减效果的一个示例的图。
图7是示出实施方式1的变形例所涉及的控制部中的处理步骤的一个示例的流程图。
图8是示出实施方式1的变形例所涉及的臭氧供给量的一个示例的图。
图9是示出实施方式1的变形例中的运用成本削减效果的一个示例的图。
图10是示出具备实施方式2所涉及的臭氧发生系统的水处理系统的结构例的图。
图11是示出具备实施方式3所涉及的臭氧发生系统的水处理系统的结构例的图。
图12是示出实施方式3的控制部的结构例的图。
图13是示出将实施方式3中的运用成本公式化的情况下的计划制定步骤的一个示例的流程图。
图14是示出通过机器学习进行预测的情况下的实施方式3的注入量预测部的结构例的图。
图15是示出实施方式3的模型生成部中的动作的一个示例的流程图。
图16是示出实施方式3的预测部中的动作的一个示例的流程图。
图17是示出神经网络的一个示例的示意图。
图18是示出实施方式4所涉及的臭氧发生系统的结构例的图。
图19是示出实施方式5所涉及的臭氧发生系统的结构例的图。
具体实施方式
以下，基于附图来详细说明实施方式所涉及的控制装置、臭氧发生系统、臭氧储存装置、臭氧发生装置、水处理系统、臭氧注入控制方法以及计算机程序。
实施方式1.
图1是示出具备实施方式1所涉及的臭氧发生系统的水处理系统的结构例的图。如图1所示，本实施方式的水处理系统包括臭氧发生系统1、使用从臭氧发生系统1提供的臭氧来进行水处理的水处理过程6、以及进行将从水处理过程6排出的废臭氧浓度设为允许值以下的处理的废臭氧处理部7。
本实施方式的水处理系统基本上24小时始终运用，臭氧发生系统1不论昼夜向水处理过程6提供大致恒定量的臭氧。
在上下水处理等需要较高的可靠性、持续性及连续性的过程中，将用于执行可靠处理的性能余量考虑在内来决定对臭氧发生系统1的要求规格。因此，臭氧的产生量的设计值相对于实际注入的臭氧的注入量、即臭氧的使用量具有余量的情况较多。例如，在水处理系统的运用开始后确定恰当的注入量，结果有时也会产生余量，此外，有时也为了冗余化而设有余量。此外，随着近年来节能化的促进，也存在采用尽量抑制臭氧的注入量的运用的情况。这些因素导致臭氧的产生量的设计值与臭氧的注入量产生差异、即产生剩余能力。
另一方面，通常臭氧发生装置设计为以使得设计值下的运用为最高效率，因此，如果以比设计值要少的注入量使臭氧产生，则产生功率损耗，效率下降。为了高效地运转，如果按设计值产生臭氧，则不使用的臭氧会浪费。
本实施方式中，在24小时始终运用的系统中，通过有效活用上述剩余能力来削减运用成本。这里，说明应用于24小时始终使用恒定量的臭氧的系统的示例，但能应用有效活用了本实施方式的剩余能力的运用成本的削减的臭氧的使用方式不限于此，也可以适用于任意使用方式。
如图1所示，臭氧发生系统1包括控制装置2、臭氧发生部3和臭氧注入部5。臭氧发生部3能产生臭氧并储存臭氧，基于来自控制装置2的指示，将产生的臭氧和储存的臭氧中的至少一方注入到臭氧注入部5。控制装置2控制臭氧发生部3中的臭氧的产生量、储存量、所储存的臭氧的取出量等。臭氧注入部5将从臭氧发生部3提供的臭氧注入到水处理过程6，以使得向水处理过程6注入的臭氧注入量维持目标值。水处理过程6是臭氧发生部3的臭氧的注入对象的一个示例，注入对象不限于水处理过程6。
臭氧发生部3包括原料气体供应部31、臭氧发生器32、臭氧储存部33和切换阀34、35。原料气体供应部31将包含氧的气体即原料气体提供给臭氧发生器32。臭氧发生器32使用从原料气体供应部31提供的原料气体来产生臭氧。臭氧储存部33储存在臭氧发生器32中产生的臭氧。此外，臭氧储存部33取出所储存的臭氧并提供给臭氧注入部5。
本实施方式的臭氧发生系统1中，利用经由切换阀34连接到臭氧注入部5的臭氧输送路径36、以及经由切换阀35和臭氧储存部33连接到臭氧注入部5的臭氧输送路径37这2个路径来输送臭氧发生器32中所产生的臭氧。通过切换阀34和切换阀35的开闭来控制臭氧在这2个输送路径的哪一个中输送。例如，若关闭切换阀34、打开切换阀35，则臭氧发生器32中产生的臭氧经由臭氧输送路径37储存在臭氧储存部33中。此外，若关闭切换阀35、打开切换阀34，则臭氧发生器32中产生的臭氧经由臭氧输送路径36被提供给臭氧注入部5。此外，若打开切换阀34、35双方，则臭氧发生器32中产生的臭氧在臭氧输送路径36和臭氧输送路径37双方中被输送，由此，臭氧被提供给臭氧注入部5并且被储存在臭氧储存部33中。在利用这2个输送路径来输送臭氧的情况下，由臭氧发生器32产生的臭氧中，由臭氧注入部5注入到水处理过程6的剩余部分通过臭氧输送路径37输送并储存在臭氧储存部33中。切换阀34、35的开闭的控制可以由控制装置2直接进行，也可以由臭氧发生部3内的未图示的控制部基于来自控制装置2的指示进行。
臭氧储存部33中的臭氧的储存方法可以使用任意方法，但臭氧储存部33例如具备填充有硅胶等吸附剂的吸附筒，吸附筒中，通过控制温度和压力，利用臭氧和氧对于吸附剂的吸附和解吸特性的差异，从包含臭氧和氧的混合气体中分离臭氧和氧。臭氧储存部33通过维持在低温的吸附剂选择性地吸附臭氧并储存，并且经由氧再利用路径38将分离出的氧供应给臭氧发生器32，并将由此分离出的氧再次作为原料气体来再利用。由此，实现原料气体成本的大幅降低。
臭氧寿命较短因此难以储存，但如上所述，通过采用臭氧储存部33从而能长期储存臭氧，其中，臭氧储存部33使用对维持为低温的吸附剂的压力摆动所伴随的吸附解吸现象。即，能利用臭氧储存部33暂时储存所生成的臭氧，在任意定时从臭氧储存部33取出任意的量，并经由臭氧输送路径37提供给臭氧注入部5。
控制装置2包括数据输入输出部21和控制部22。数据输入输出部21接受来自用户的输入，并向用户提示各种信息。数据输入输出部21例如显示运用成本的削减量、臭氧的产生量、臭氧发生部3的运转状态等。控制部22使用臭氧发生部3中的臭氧产生量的设计值和所需的臭氧注入量来制定与臭氧的发生、储存、所储存的臭氧的取出有关的计划，以抑制运用成本，并根据所制定的计划来控制臭氧发生部3中的臭氧的产生量、储存量、所储存的臭氧的取出量等。
图2是示出本实施方式的控制部22的结构例的图。如图2所示，控制部22包括计划制定部221、电力单价存储部222、注入量信息存储部223、计划存储部224和指示部225。
电力单价存储部222按时间段存储作为电费单价的电力单价。注入量信息存储部223存储注入到水处理过程6的臭氧注入量的目标值，并且存储臭氧注入量的设计值、即臭氧发生部3的臭氧发生器32产生的臭氧的最大量。每个时间段的电力单价、臭氧注入量的设计值和臭氧注入量的目标值可以经由数据输入输出部21由用户输入，也可以由控制装置2从未图示的其它装置接收。此外，这些值也能经由数据输入输出部21来变更。
计划制定部221使用电力单价存储部222中所存储的每个时间段的电力单价、注入量信息存储部223中所存储的臭氧注入量的设计值和臭氧注入量的目标值，来制定与臭氧的发生、储存、所储存的臭氧的取出有关的计划，以抑制运用成本。此外，计划制定部221基于所制定的计划来生成表示电力的削减效果的信息，并将所生成的信息、所制定的计划等输出到数据输入输出部21。以下，将与臭氧的发生、储存、所储存的臭氧的取出有关的计划简称为计划或臭氧生成计划。计划制定部221将所制定的计划存储在计划存储部224中。指示部225根据计划存储部24中所存储的计划，向臭氧发生部3指示臭氧发生部3中的臭氧的产生量、储存量、所储存的臭氧的取出量等。
这里，对本实施方式的控制装置2的硬件结构进行说明。控制装置2由计算机系统实现。图3是示出实现本实施方式的控制装置2的计算机系统的一个示例的图。图3所示的计算机系统包括处理器101、存储器102、通信电路103、显示部104和输入部105。
作为运算装置的处理器101例如是CPU(Central Processing Unit:中央处理单元)、GPU(Graphics Processing Unit：图形处理单元)、微处理器、微控制器或DSP(DigitalSignal Processor：数字信号处理器)等。作为存储部的存储器102例如相当于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：可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(注册商标)(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory：电可擦可编程只读存储器)等半导体存储器、磁盘、软盘等。通信电路103是能进行通信的收发机。
显示部104是显示器、监视器等，输入部105是按钮、开关、键盘、鼠标等。也可以使用显示部104和输入部105一体化后的触摸面板。
通过执行描述了控制装置2所执行的处理的程序来实现控制装置2。具体而言，程序被安装到存储器102。在执行程序时，将从存储部102读取出的程序存储在存储部102的主存储区域中。该状态下，处理器101根据存储于存储部102的程序，来执行作为本实施方式的控制装置2的处理。另外，上述程序可以由记录介质来提供，也可以经由通信电路103由传输介质来提供。
由处理器101执行图3所示的存储器102中所存储的程序，从而实现图1所示的控制部22。此外，控制部22的实现也使用存储器102。图1所示的数据输入输出部21由图3所示的显示部104和输入部105来实现。
接着，对本实施方式的动作进行说明。如上所述，臭氧注入量的设计值比实际注入到水处理过程6的臭氧注入量更多。因此，若将臭氧注入量的设计值设为Xmg/L，将注入到水处理过程6的臭氧注入量的目标值设为Ymg/L，则X比Y要大。另外，X、Y是实数。另外，本实施方式中，臭氧注入量始终设为恒定量，但在臭氧注入量的目标值根据时间段而不同的情况下，每个时间段的目标量被存储在注入量信息存储部223中。
本实施方式中，活用X与Y之差即剩余能力来削减运用成本。图4是示出本实施方式的控制部22中的处理步骤的一个示例的流程图。控制部22判断电力单价是否因时间段而不同(步骤S1)。详细而言，计划制定部221从电力单价存储部222读取每个时间段的电力单价，并判断读取出的电力单价是否因时间段而不同。
在电力单价因时间段而不同的情况下(步骤S1为是)，控制部22制定臭氧生成计划，以使得在其它时间段内以最大能力生成臭氧，从而储存在电力单价最高的时间段内使用的臭氧(步骤S2)。臭氧生成计划的制定对象的期间没有特别限制，但将1天设为计划的制定对象期间。另外，电力单价按照1天中的时间段来确定的情况较多，因此，这里将计划制定对象期间设为1天，但也可以以1周、1年等为单位来制定计划。
步骤S2中，详细而言，计划制定部221使用步骤S1中读取的电力单价来求出电力单价最高的时间段，从注入量信息存储部223读取所求出的时间段的注入量的目标值，并计算电力单价最高的时间段的注入所需的臭氧的量，以作为储存需要量。然后，计划制定部221制定计划，以使得在电力单价最高的时间段以外的时间段以注入量的设计值Xmg/L产生臭氧并储存所计算出的储存需要量。例如，计划制定部221制定计划，以使得在电力单价最低的时间段以注入量的设计值Xmg/L产生臭氧并储存所计算出的储存需要量。此时，在电力单价较低的时间段也需要注入臭氧的情况下，计划制定部221制定臭氧生成计划，以使得生成该时间段的臭氧注入量的目标值Ymg/L，还产生用于储存的臭氧。即，活用剩余能力来储存臭氧。在电力单价较低的时间段内所能储存的臭氧的量小于储存需要量的情况下，计划制定部221还制定计划，以使得在电力单价第2低的时间段以注入量的设计值Xmg/L产生臭氧并储存。通过重复该操作，计划制定部221能制定臭氧生成计划，其在其它时间段储存在电力单价最高的时间段使用的臭氧。由此，与产生臭氧注入量的目标值而不进行储存的情况下相比，能削减运用成本。
步骤S2之后，控制部22存储计划、即臭氧生成计划(步骤S4)，并结束处理。步骤S4中，详细而言，计划制定部221将臭氧生成计划存储在计划存储部224中。
在电力单价没有根据时间段而不同的情况下(步骤S1为否)，控制部22决定以最大能力生成臭氧的时间段，基于所决定的时间段制定臭氧生成计划(步骤S3)，并使处理前进至步骤S4。
步骤S3中，计划制定部221决定以最大能力生成臭氧、即以注入量的设计值Xmg/L产生臭氧的时间段。另外，在步骤S1为否的情况下，电力单价为恒定而与时间段无关，因此，以注入量的设计值Xmg/L产生臭氧的时间段可以任意设定。此外，计划制定部221制定计划，以使得在该时间段以外的任意时间段使用通过以注入量的设计值Xmg/L产生臭氧来储存的臭氧。如上所述，臭氧发生器32设计为在以最大能力产生臭氧时效率最高，因此，即使在电力单价不根据时间段而改变的情况下，通过设置以注入量的设计值Xmg/L来产生臭氧的时间段，从而在该时间段内效率比其它时间段更高。因此，能削减恒定量的臭氧的产生所需的电力，能削减运用成本。例如，一般情况下，若将以注入量的设计值Xmg/L产生臭氧时的效率设为90％，则产生实际所需的注入量的臭氧时的效率为70％～80％左右的情况较多。因此，能通过以注入量的设计值Xmg/L产生臭氧来减小功率损耗，能削减运用成本。
另外，这里，在步骤S1为否的情况下考虑到效率进行了步骤S3的处理，但也可以不实施步骤S3的处理，而是制定臭氧生成计划，以在不储存的情况下产生所需量的臭氧。
指示部225根据所制定的计划，对臭氧发生部3进行控制。由此，能活用剩余能力来削减运用成本。作为一个示例，对X＝2.5、Y＝0.5的情况、即臭氧注入量的设计值为2.5mg/L，且运转后以臭氧注入量的目标值0.5mg/L的恒定注入量将臭氧注入到24小时始终运用的水处理过程6的情况进行说明。此外，将水处理过程6的处理水量设为15万吨/日。电费划分为高峰时间段(8小时)、通常时间段(8小时)以及夜间时间段(8小时)3个时间段，电力单价在高峰时间段最高，其次为通常时间段，夜间时间段最低。
该情况下，在电力单价最低的夜间时间段，使臭氧发生器32运转来产生该8小时所需的臭氧供给量25kg，并且储存在电力单价最高的时间段即高峰时间段使用的量25kg。臭氧发生系统1的剩余能力为2.5mg/L减去0.5mg/L而得的2.0mg/L，若以8小时臭氧注入量的设计值来运转，则能储存100kg的臭氧，因此能充分满足高峰时间段所使用的量25kg。例如，在夜间时间段中，以臭氧注入量的设计值2.5mg/L使臭氧发生器32运转2小时左右即可。另外，并不限于此，也可以以更长期的单位制定计划，以使得以臭氧注入量的设计值2.5mg/L运转8小时，储存4天的高峰时间段的需要量。储存时分离的臭氧经由臭氧再利用路径38提供给臭氧发生器32从而进行再利用。
在通常时间段，使臭氧发生器32运转来产生该时间段所需的臭氧供给量25kg。即，以臭氧注入量的目标值0.5mg/L产生臭氧。
由此，本实施方式的控制装置2如上所述那样制定计划并对臭氧发生部3发生指示，从而使臭氧发生部3在电力单价为第1值的时间段中的至少一部分即第1时间段产生臭氧，以使得每单位时间的臭氧产生量为第1量。电力单价为第1值的时间段例如是上述夜间时间段。然后，控制装置2在第1时间段使臭氧发生部3将每单位时间比第1量要小的第2量的臭氧注入到注入对象，并且储存所产生的臭氧中未被注入到注入对象的臭氧。并且，控制装置2在电力单价为第1值以上的第2值的时间段中的至少一部分即第2时间段，使臭氧发生部3释放所储存的臭氧并注入到注入对象。电力单价为第2值的时间段例如是上述高峰时间段。例如，第1量是对应于上述Xmg/L的能力的量，第2量是对应于上述Ymg/L的能力的量。即，第1量例如是臭氧发生部3中每单位时间能产生的最大量。上述示例中，在高峰时间段的整个时间段中，使臭氧发生部3释放所储存的臭氧并以每单位时间第2量注入到注入对象，但也可以在部分时间段而非高峰时间段的整个时间段使用所储存并所释放的臭氧。此外，上述示例中，在夜间时间段以最大能力产生臭氧，但不限于此，如果以比Ymg/L更高的能力产生臭氧并储存，则可得到活用剩余能力来削减运用成本的效果。
此外，用于控制本实施方式的控制装置2的程序例如使控制臭氧发生部3的计算机系统执行如下步骤：在电力单价为第1值的时间段中的至少一部分即第1时间段使臭氧发生部3产生臭氧，以使得每单位时间的臭氧产生量成为第1量，其中，上述臭氧发生部3能储存所产生的臭氧，并且将臭氧注入到臭氧的注入对象。此外，该程序使计算机系统执行如下步骤：在第1时间段，使臭氧发生部3将每单位时间比第1量要少的第2量的臭氧注入到注入对象，并且使其储存所产生的臭氧中未被注入到注入对象的臭氧；以及在电力单价为第1值以上的第2值的时间段中的至少一部分即第2时间段，使臭氧发生部3释放所储存的臭氧并注入到注入对象。
图5是示出本实施方式所涉及的臭氧供给量的一个示例的图。图5中，如上述所例示的那样，电力单价在高峰时间段、通常时间段以及夜间时间段这3个时间段中不同，示出了臭氧发生系统1以24小时恒定量向水处理过程6注入臭氧时的臭氧供给量。如图5所示，在高峰时间段，作为主要功耗源的臭氧发生器32不运转，而是提前停止。然后，臭氧储存部33释放在夜间时间段储存的臭氧，并将臭氧提供给臭氧注入部5。图5所示的比较例是不储存臭氧而以24小时恒定量使臭氧产生的示例。
图6是示出本实施方式的运用成本削减效果的一个示例的图。与图5的比较例同样地，图6所示的比较例是不储存臭氧而以24小时恒定量使臭氧产生的示例。如图6所示，比较例中，臭氧产生量不论时间段均为恒定，因此，根据电力单价的高低，各时间段的运用成本不同，在高峰时间段运用成本最高。与此相对，本实施方式中，在高峰时间段不产生臭氧，因此，在高峰时间段没有用于产生臭氧的运用成本，而在电力单价较低的时间段产生这部分臭氧。其结果是，如右端所示那样，在本实施方式中，与比较例相比能削减每一天的运用成本。另外，本实施方式1中，不仅是电力单价的差异，还能通过再利用储存时所产生的氧来得到降低原料成本的效果。
此外，数据输入输出部21通过显示图6所示那样的运用成本的削减效果，从而能向用户提示运用成本的减少量。此外，数据输入输出部21可以按时间顺序显示臭氧产生量，也可以按时间顺序显示臭氧发生器32的运转状态。臭氧产生量和运转状态可以是计划值，也可以从臭氧发生器32获取数据并显示实绩值。由此，数据输入输出部21例如显示表示与不进行臭氧储存的情况相比较而得的电力的使用费的削减量的画面、表示每个时间段的臭氧产生量和臭氧储存量的画面以及臭氧发生器32的运转状态中的至少一个。
＜变形例＞
上述示例中，在夜间时间段储存高峰时间段所使用的臭氧，但在夜间时间段，不仅可以储存高峰时间段所需的臭氧，还能存储通常时间段所需的臭氧，可以将臭氧发生器32的运转限定在夜间时间段。
图7是示出本实施方式的变形例所涉及的控制部22中的处理步骤的一个示例的流程图。图7所示的步骤S1、S3、S4与图4所示的示例相同。在步骤S1为是的情况下，控制部22在未选择的时间段中选择电力单价最高的时间段(步骤S5)。详细而言，计划制定部221使用步骤S1中读取出的电力单价，在未选择的时间段中选择电力单价最高的时间段。
接着，控制部22判断在电力单价比所选择的时间段的电力单价要低的时间段中是否存在能追加生成臭氧的时间段(步骤S6)。详细而言，计划制定部221使用步骤S1中读取出的电力单价和暂时保持的计划，判断在电力单价比所选择的时间段的电力单价要低的时间段中是否存在能追加生成臭氧的时间段。暂时保持的计划是后述步骤S7中制定且未确定的计划。
在电力单价比所选择的时间段的电力单价要低的时间段中不存在能追加生成臭氧的时间段的情况下(步骤S6为否)，控制部22使处理前进至步骤S4。
在电力单价比所选择的时间段的电力单价要低的时间段中存在能追加生成臭氧的时间段的情况下(步骤S6为是)，控制部22制定计划(步骤S7)，该计划在除已经计划为以最大能力生成臭氧的时间段以外的时间段中、在电力单价最低的时间段生成在所选择的时间段中使用的臭氧。
详细而言，步骤S7中，计划制定部221参照暂时保持的计划，提取除已经计划为以最大能力生成臭氧的时间段以外的时间段，并制定在提取出的时间段生成在步骤S5中选择的时间段使用的臭氧的计划。在第一次的步骤S7中，不存在暂时保持的计划，此外，在步骤S5中选择电力单价最高的时间段，因此进行图4的步骤S2的处理，例如，计算电力单价最高的时间段的所需储存量，并制定计划，以使得在电力单价最低的时间段产生所需储存量并进行储存。计划制定部221暂时保持所制定的计划。在第2次的步骤S7中，进行电力单价最高的时间段的所需储存量的储存的时间段已经决定，因此，存在已经确定以最大能力运转以供应电力单价最高的时间段的所需储存量的时间段。因此，控制部22制定计划，并保持所制定的计划，该计划在除已经计划为以最大能力生成臭氧的时间段以外的时间段中、在电力单价最低的时间段生成在所选择的时间段中使用的臭氧。在第3次以上的步骤S7中进行同样的处理。
步骤S7之后，控制部22的计划制定部221判断是否结束计划制定(步骤S8)，在结束计划制定的情况下(步骤S8为是)，使处理前进至步骤S4。步骤S8中，例如，在步骤S7执行了确定次数的情况下判断为结束计划制定。确定的次数例如是从电力单价的划分个数中减去1后而得的次数。例如，在确定了上述高峰时间段、通常时间段、夜间时间段这3个划分的电力单价的情况下，确定的次数为2次。
在没有结束计划制定的情况下(步骤S8为否)，控制部22重复从步骤S5起的处理。通过进行该处理，从而不仅是电力单价最高的时间段，对于其它时间段也能制定计划，该计划使用在电力单价更低的时间段中储存的臭氧。
例如，上述臭氧注入量的设计值为2.5mg/L，运转后以臭氧注入量的目标值0.5mg/L的恒定注入量将臭氧注入到24小时始终运用的水处理过程6，且水处理过程6的处理水量设为15万吨/日，在这样的示例中，能在夜间时间段储存高峰时间段的所需储存量。此外，通常时间段的所需储存量也为25kg，这部分也能在夜间时间段储存。因此，该情况下，臭氧发生系统1在夜间时间段以臭氧注入量的目标值0.5mg/L向水处理过程6注入臭氧，并且以臭氧注入量的设计值为2.5mg/L产生臭氧来储存50kg的臭氧。然后，臭氧发生系统1在高峰时间段和通常时间段释放所储存的臭氧，并将臭氧注入到水处理过程6。
由此，控制装置2可以在电力单价为比第1值要高且比第2值要低的第3值的时间段中的至少一部分即第3时间段，使臭氧发生部3释放所储存的臭氧并注入到注入对象。电力单价为第3值的时间段例如是上述通常时间段。
图8是示出本实施方式的变形例所涉及的臭氧供给量的一个示例的图。图8所示的变形例中，示出在夜间时间段能储存在高峰时间段和通常时间段中使用的臭氧的示例。该情况下，在高峰时间段和通常时间段不需要产生臭氧。
图9是示出本实施方式的变形例中的运用成本削减效果的一个示例的图。图9中，如图8所示，作为变形例的运用成本，示出在夜间时间段能储存在高峰时间段和通常时间段中使用的臭氧的情况下的运用成本。比较例是不储存臭氧而以24小时恒定量使臭氧产生的示例。由此，变形例中，与图6所示的示例相比，能进一步削减运用成本。
如上所述，本实施方式中，在电力单价最低的时间段活用剩余能力来储存至少在电力单价最高的时间段中使用的臭氧。由此，在24小时注入臭氧的系统中，与不进行储存的情况相比，也能削减运用成本。此外，不限于24小时注入臭氧的系统，在仅在白天使用臭氧的情况下、或臭氧的使用量在每个时间段不同的情况下，也同样地能通过在电力单价最低的时间段活用剩余能力储存臭氧来削减运用成本。
实施方式2.
图10是示出具备实施方式2所涉及的臭氧发生系统的水处理系统的结构例的图。如图10所示，本实施方式的水处理系统除了具备臭氧发生系统1a以代替实施方式1的臭氧发生系统1以外，与实施方式1的水处理系统相同。具有与实施方式1同样的功能的结构要素标注与实施方式1相同的标号，并省略重复的说明。以下，以与实施方式1不同的点为主来进行说明。
本实施方式的臭氧发生系统1a除了具备臭氧发生部3a以代替实施方式1的臭氧发生部3以外，与实施方式1的臭氧发生系统1相同。本实施方式的臭氧发生部3a除了具备臭氧发生器32-1、32-2和备用发生器39以代替实施方式1的臭氧发生器32以外，与实施方式1相同。臭氧发生器32-1、32-1和备用发生器39分别与实施方式1的臭氧发生器32相同。臭氧发生器32-1、32-2和备用发生器39的3台臭氧发生器作为臭氧发生系统1a纳入，其中臭氧发生器32-1、32-2这2台始终运转，1台备用发生器39作为备用。
由此，在设有备用发生器39的臭氧发生系统1a中，在本实施方式中，也使备用发生器39在电力单价较低的时间段运转来削减运用成本。即，本实施方式中，将臭氧发生器32-1、32-2和备用发生器39这3台的臭氧注入量的设计值的总计作为实施方式1的臭氧注入量的设计值来处理，与实施方式1同样地在电力单价较低的时间段储存臭氧。
例如，与实施方式1所述的示例同样地，在高峰时间段、通常时间段、夜间时间段这3个划分中确定电力单价，臭氧发生系统1a以24小时恒定量的Ymg/L为目标值向水处理过程6进行注入。
本实施方式中，控制部22将臭氧发生器32-1、32-2和备用发生器39这3台的臭氧注入量的设计值的总计作为实施方式1的臭氧注入量的设计值Xmg/L，与实施方式1同样地制定臭氧生成计划。由此，能在电力单价较低的夜间时间段储存在高峰时间段使用的臭氧，并在高峰时间段使用所储存的臭氧。或者，与实施方式1的变形例同样地，可以在电力单价较低的夜间时间段储存在高峰时间段和通常时间段使用的臭氧，并在高峰时间段和通常时间段使用所储存的臭氧。
由此，本实施方式中，在电力单价较低的时间段也使用备用发生器39来储存臭氧，从而能削减运用成本，能有效活用备用发生器39。
实施方式3.
图11是示出具备实施方式3所涉及的臭氧发生系统的水处理系统的结构例的图。图11所示的水处理系统是利用膜分离活性污泥法来净化被处理水的水处理系统。如图11所示，本实施方式的水处理系统包括：膜分离生物反应器(MBR)系统9，该膜分离生物反应器系统9具备膜分离生物反应器(MBR)装置91-1、91-2；以及臭氧发生系统1b，该臭氧发生系统1b提供用于清洗MBR装置91-1、91-2分别具备的膜单元92-1、92-2的臭氧水。
MBR系统9中，被处理水在未图示的处理槽中利用活性污泥进行生物分解处理后，在具有过滤膜的膜单元92-1、92-2中，从分离膜的一次侧向二次侧进行过滤处理，并经由未图示的配管排放。
在膜单元92-1、92-2的过滤膜的表面和膜内部，附着或粘附包含污泥、悬浮性固体物质、微生物、微生物的代谢物等在内的污浊物质。由此，膜过滤处理时的膜的二次侧压力与大气压之差即膜透过压差上升，产生每单位时间和每单位膜过滤面积的过滤水量即通量的下降之类的过滤性能的历时劣化。因此，为了维持分离膜的过滤性能，需要实施膜单元清洗，从分离膜内部和表面将污浊物质清洗去除。本实施方式中，在膜清洗中，使用由臭氧发生系统1b制造的臭氧水作为清洗液。
如图11所示，臭氧发生系统1b除了具备控制装置2a、臭氧水制造部8以代替控制装置2、臭氧注入部5以外，与实施方式1的臭氧发生系统1相同。具有与实施方式1同样的功能的结构要素标注与实施方式1相同的标号，并省略重复的说明。以下，以与实施方式1不同的点为主来进行说明。
本实施方式中，与实施方式1的臭氧注入部5同样地，向臭氧水制造部8提供在臭氧发生器32中产生的臭氧、和从臭氧储存部33释放出的臭氧中的双方或一方。臭氧水制造部8是使用所提供的臭氧来生成臭氧水，并将所生成的臭氧水注入到膜单元92-1、92-2的注入部。另外，图11中，作为注入部的臭氧水制造部8配置在MBR系统9外，但也可以将臭氧水制造部8分别配置在膜单元92-1、92-2附近。膜单元清洗根据膜单元92-1、92-2的膜性能的历时变化适当实施。膜单元清洗的定时虽然省略图示，但从MBR系统9向控制装置2a发出指示。
本实施方式中，对于臭氧注入量的设计值，也设为在水处理系统的运用后，决定要比设计值降低的所需目标值。本实施方式中也将臭氧注入量的设计值设为Xmg/L，并将臭氧注入量的目标值设为Ymg/L。在MBR装置91-1、91-2中的膜单元清洗中，清洗的定时和频度根据流入水的状态等而变化。因此，与每次清洗产生臭氧而消耗电力相比，在电力单价较低的时间段以臭氧注入量的设计值Xmg/L产生臭氧并储存臭氧，并在需要清洗时释放，这一方式更能实现节能化，能降低运用成本。在MBR装置91-1、91-2中清洗定时可以为同时，也可以在MBR装置91-1、91-2中清洗定时不同。此外，清洗频度为1次/天、6次/天、1次/周等多种。
如图11所示，控制装置2a包括与实施方式1同样的数据输入输出部21和控制部22a。
例如，与实施方式1所述的示例同样地，若设定高峰时间段、通常时间段、夜间时间段的3个划分的电力单价，则控制部22a制定计划，以使得在某天的夜间时间段，以臭氧注入量的设计值产生臭氧并预先储存到臭氧储存部33直至达到所能储存的最大量，并基于计划来控制臭氧发生部3。或者，控制部22a可以预测一定期间内的清洗次数，并使用预测的清洗次数来决定臭氧的储存量。
图12是示出本实施方式的控制部22a的结构例的图。如图12所示，控制部22a对实施方式1的控制部22追加注入量实绩存储部226和注入量预测部227，并具备计划制定部221a以取代实施方式1的计划制定部221。注入量实绩存储部226获取并存储向膜单元92-1、92-2注入的臭氧注入量的实绩值。向膜单元92-1、92-2注入的臭氧注入量的实绩值可以由数据输入输出部21从臭氧水制造部8或MBR系统9接收并存储到注入量实绩存储部226，例如，可以由用户经由数据输入输出部21输入每个月进行几次之类的清洗频度的大致实绩值。
注入量预测部227使用注入量实绩存储部226中所存储的实绩值，来预测一定期间内的膜单元清洗所需的臭氧注入量，并将预测结果输出到计划制定部221a。例如，假设在1次清洗中使用的臭氧注入量，注入量预测部227基于注入量实绩存储部226中所存储的实绩值来预测一定期间内的膜单元清洗次数，将预测出的膜单元清洗次数与1次清洗中使用的臭氧注入量相乘，来预测一定期间内的臭氧注入量。例如，可以按一定期间划分过去的实绩值，分别计算一定期间内的膜单元清洗的次数，并将计算出的次数的平均值设为膜单元清洗次数的预测值。
计划制定部221a使用从注入量预测部227接收到的预测结果来制定计划，以使得在电力单价较低的时间段储存一定期间内的膜单元清洗所需的臭氧注入量。此时，注入量预测部227可以制定计划，以产生比预测结果要多的臭氧并进行储存。该情况下，在实际运用中，即使所储存的臭氧有剩余，也能在下一个一定期间的清洗中使用。此外，在实际的清洗次数比预测结果要多的情况下，产生臭氧来进行清洗。该情况下，与不进行储存的情况相比，也能削减运用成本。
例如，在设定了高峰时间段、通常时间段、夜间时间段的3个划分的电力单价，一定期间为1周期间，且预测为1周期间中的清洗次数为3次的情况下，计划制定部221a制定计划，以使得在1周期间的开始时的夜间时间段中，产生满足最低3次清洗次数的臭氧并储存。
此外，以上所述的示例中，以在电力单价最低的时间段中能满足一定期间内使用的臭氧的所有注入量为前提，但根据一定期间的长度以及使用量，也有可能在电力单价最低的时间段中无法满足一定期间内使用的臭氧的所有注入量。此外，也考虑今后电力单价的划分更细致化、或电力单价产生变动的情况。
因此，计划制定部221a可以将运用成本作为评价函数来公式化，确定限制条件，并在限制条件下求解最优化问题以使运用成本最小化，从而确定一定期间内的计划。
图13是示出将本实施方式中的运用成本公式化的情况下的计划制定步骤的一个示例的流程图。步骤S1、S3、S4与实施方式1的图4所示的示例相同。
步骤S1为是的情况下，注入量预测部227预测一定期间内的臭氧的使用量即臭氧的注入量(步骤S11)。预测结果为一定期间内的各时间段的注入量的预测值。此时各时间段的时间刻度没有特别限制，可以是30分钟单位，可以是1小时单位，也可以是这些以外的单位。接着，计划制定部221a使用注入量预测部227的预测结果即使用量的预测值，来设定一定期间内的各时间段的臭氧生成量(步骤S12)。另外，步骤S12中，不仅设定臭氧生成量，还设定所生成的臭氧中所使用的量、所储存的量。所设定的这些量的初始值在满足限制条件的范围内设定为任意值。限制条件例如是以下的式(1)～式(6)所示的条件。也可以确定这些以外的限制条件。
y (t) ＝A (t) +B (t) · · · (1)
时刻0至t的S(t)的总和-时刻0至时刻t-1的B(t)的总和≧B(t)···(2)
时刻0至t的S(t)的总和-时刻0至时刻t的B(t)的总和≦臭氧的储存量的上限值···(3)
G(t)≦Xmax···(4)
S(t)≦Xmax···(5)
G (t) ＝S (t) +A (t) · · · (6)
另外，时刻t设为表示将一定期间的开始时刻设为0时的时刻的整数，y(t)设为时刻t所使用的臭氧的量的预测值，将G(t)设为时刻t下的臭氧生成量、即时刻t下臭氧发生器32产生的臭氧的量，将Xmax设为每单位时间的最大的臭氧生成量(相当于设计值)。此外，将A(t)设为G(t)中在时刻t下使用的量、即时刻t下的注入量，将S(t)设为G(t)中在时刻t下所储存的量，将B(t)设为时刻t下所储存的臭氧的释放量。
上述式中，臭氧的储存量的上限值和Xmax预先确定。y(t)作为预测结果被输入。因此，计划制定部221a在满足上述限制条件的范围内适当设定上述G(t)、A(t)、B(t)、S(t)。
接着，计划制定部221a计算一定期间内的运用成本(步骤S13)。例如，计划制定部221a通过下述式(7)来计算运用成本中电力的使用量即θ。这里，考虑电力的使用量作为运用成本，但运用成本也可以加上原料气体成本。另外，C(t)是时刻t下的电力单价，P(t)是生成臭氧的单位量所需的电力，η(t)是用百分率表示的效率。P(t)预先确定。另外，η(t)如上述那样是设计值且为最大，若以比设计值要小的值进行臭氧发生则其下降。因此，计划制定部221a将η(t)作为G(t)的函数预先确定，或者在表格中保持η(t)与G(t)的对应，从而使用G(t)来计算η(t)。
θ＝Σ{C(t)·G(t)·P(t)·100/η(t)}···(7)
接着，计划制定部221a判断是否结束搜索(步骤S14)。若满足结束搜索的条件，则计划制定部221a判断为步骤S14中为是。结束搜索的条件例如根据最优化问题的搜索算法来确定即可，例如是进行了确定次数以上的搜索等条件。
在没有结束搜索的情况下(步骤S14为否)，变更设定的臭氧的生成量(步骤S15)，计划制定部221a重复从步骤S13起的处理。步骤S15中，在满足上述限制条件的范围内变更上述G(t)、A(t)、B(t)、S(t)。这些值的变更方法根据最优化问题的搜索算法来确定。
在结束搜索的情况下(步骤S14为是)，计划制定部221a基于运用成本为最小的设定值来制定计划(步骤S16)，并使处理前进至步骤S4。详细而言，计划制定部221a保持与步骤S13中计算出的运用成本对应的设定值、即G(t)、A(t)、B(t)、S(t)，在步骤S16中，基于它们中运用成本为最小的设定值来制定计划。
通过以上处理，能制定臭氧生成计划，以使一定期间内的运用成本最小化。另外，图13所示的处理不限于膜单元清洗，能应用于使用臭氧的任意系统。图13所示的处理例如也能适用于实施方式1所述的始终提供恒定量的系统。该情况下，一定期间内的注入量的预测值可以设为恒定值，而与时刻t无关。
此外，注入量预测部227可以获取表示膜单元92-1、92-2的状态的数据，并使用该数据来预测一定期间内的臭氧的使用量。例如，控制部22a可以从MBR系统9获取测量膜单元92-1、92-2的二次侧压力与大气压之差、膜单元92-1、92-2的每单位时间和每单位膜过滤面积的过滤水量即通量而得的数据，并使用获取到的数据通过机器学习来预测膜单元清洗的定时、或一定期间内的膜单元清洗的次数。
图14是示出通过机器学习进行预测的情况下的本实施方式的注入量预测部227的结构例的图。图14所示的示例中，注入量预测部227包括模型生成部231、学习完成模型存储部232和预测部233。
图15是示出本实施方式的模型生成部231中的动作的一个示例的流程图。另外，图15中，说明使用有教师的机器学习的示例，但应用的机器学习的算法没有限制，可以使用强化学习等。模型生成部231获取包含测量数据和正确数据的教师数据(步骤S31)。详细而言，模型生成部231例如经由数据输入输出部21从MBR系统9获取表示膜单元92-1、92-2的状态的测量数据和对应的正确数据。例如，模型生成部231将处理对象期间的测量数据作为时间序列数据来获取，并获取该期间后的一定期间中进行膜单元清洗的时刻，以作为正确数据。获取多组该测量数据和对应的正确数据的组。
接着，模型生成部231生成学习完成模型(步骤S32)。详细而言，模型生成部231将获取到的多组数据作为教师数据来使用，并利用有教师的机器学习来生成学习完成模型。
接着，模型生成部231存储学习完成模型(步骤S33)，并结束处理。详细而言，步骤S33中，模型生成部231将学习完成模型存储在学习完成模型存储部232中。另外，学习完成模型可以对每个膜单元92-1、92-2生成，也可以在膜单元92-1、92-2中使用共通的学习完成模型。
图16是示出本实施方式的预测部233中的动作的一个示例的流程图。如图16所示，预测部233获取测量数据(步骤S41)。详细而言，在预测该期间后的一定期间中进行的膜单元清洗的次数的情况下，预测部233例如经由数据输入输出部21从MBR系统9获取表示膜单元92-1、92-2的状态的测量数据。该测量数据是与模型生成中使用的处理对象期间相同长度的期间的时间序列数据。
接着，预测部233将测量数据输入到学习完成模型来预测一定期间内的清洗定时(步骤S42)，并结束处理。详细而言，预测部233将测量数据从学习完成模型存储部232输入到学习完成模型而得的学习完成模型的输出设为一定期间内的清洗定时的预测值。
作为上述有教师的学习算法，例如，能使用神经网络(包含深度学习)，但不限于此，决策树、多元回归、随机森林等也可以，可以使用任意算法。神经网络由多个神经元组成的输入层、多个神经元组成的中间层(隐藏层)以及多个神经元组成的输出层所构成。中间层为1层或2层以上。
图17是示出神经网络的一个示例的示意图。例如，如果是图17所示那样的3层神经网络，则当多个输入被输入到输入层(X1-X3)时，对该值乘以权重W1(w11-w16)而输入到中间层(Y1-Y2)，对其结果进一步乘以权重W2(w21-w26)并从输出层(Z1-Z3)输出。该输出结果根据权重W1和权重W2的值而变化。
本实施方式中，通过调整权重W1和权重W2来学习特征量与正确数据的关系，以使得在上述教师数据的特征量即测量数据输入到输入层时的来自输出层的输出接近正确数据。
另外，上述示例中注入量预测部227生成学习完成模型，但不限于此，学习完成模型可以由未图示的学习装置来进行。此外，上述示例中，使用了臭氧注入对象的一个示例即膜单元92-1、92-2中的测量数据，但作为学习完成模型中的输入的特征量不限于测量数据，是表示注入对象的状态的状态数据即可。因此，注入量预测部227可以使用用于根据表示注入对象的状态的状态数据来预测一定期间内向注入对象注入的各时刻的注入量的学习完成模型和获取到的状态数据，来预测一定期间内向注入对象注入的各时刻的注入量。
另外，上述示例中，作为运用成本在计算电力的使用费用时考虑了效率，但也可以制定计划，在不考虑效率的情况下求出电力的使用费用，并使电力的使用费用最小化。此外，上述示例中，制定计划以使得电力的使用费用最小化，但与不储存臭氧的情况相比能削减运用成本即可，因此，可以在与不储存臭氧的情况相比运用成本降低了的情况下结束搜索并制定计划。即，控制部22a可以预测一定期间内向注入对象注入的各时刻的注入量，使用预测出的结果和每个时间段的电力单价，决定各时刻的臭氧发生部3中的臭氧的产生量、臭氧的储存量和所储存的臭氧的释放量，以使得与不进行储存的情况相比一定期间内的臭氧的产生所需的电力的使用费用降低，并使用所决定的结果来控制臭氧发生部3。
如上所述，本实施方式中，在电力单价较低的时间段储存臭氧，并使用所储存的臭氧来进行MBR系统9中的膜单元92-1、92-2的清洗。由此，与不进行储存的情况相比能削减运用成本。此外，预测臭氧的使用量并计算运用成本，为了使运用成本最小化，可以通过求出所产生的臭氧的量来减小运用成本，而与使用方法无关。
实施方式4.
图18是示出实施方式4所涉及的臭氧发生系统的结构例的图。本实施方式的臭氧发生系统与实施方式1同样地能应用于水处理系统。另外，省略图示的臭氧注入部5与实施方式1同样地向水处理过程6注入臭氧。本实施方式中，对已设有臭氧发生器32的水处理系统追加功能，从而实现与实施方式1同样的臭氧发生系统1。具有与实施方式1同样的功能的结构要素标注与实施方式1相同的标号，并省略重复的说明。以下，以与实施方式1不同的点为主来进行说明。
例如，设为以空气为原料已经设置了臭氧发生器，从该臭氧发生器向与实施方式1同样的水处理过程6注入臭氧。在这样的水处理系统中，现有的臭氧发生器直接作为实施方式1的臭氧发生器32使用，并追加点划线所示的臭氧储存装置200。由此，能实现与实施方式1同样的臭氧发生系统1。另外，对于控制装置2，可以是新设置的，也可以通过改变现有的控制装置来设为控制装置2。臭氧储存装置200是从实施方式1所述的控制装置2和臭氧发生部3中去除臭氧发生器32和切换阀34而得的。另外，对于切换阀34，假设在现有的系统中也存在一些阀，因此，示出沿用该阀的示例，但切换阀34也可以包含在臭氧储存装置200中。
另外，即使是将现有的臭氧发生器作为干燥空气用来设计的装置，也能以进行电力供给的调整的程度，来变更为以氧为原料的臭氧发生器32。若将氧作为原料气体，则与将空气作为原料的情况相比，原料气体成本增加，但如实施方式1所述那样，通过具备臭氧储存部33，从而氧能再利用，因此，伴随原料气体种类的变更的成本增加较小。此外，通过将原料气体变更为氧，从而与使用干燥空气的情况相比，臭氧发生效率大幅提高，且能得到高浓度的臭氧。
另外，在向实施方式3所述的MBR系统9注入臭氧水的情况下，同样地，也能通过对现有的系统追加臭氧储存装置200来实现臭氧发生系统。
如上所述，通过对以现有的空气为原料的臭氧发生系统追加图18所示的臭氧储存装置200来进行一部分变更，从而能容易地实现更高效率和低成本的臭氧发生系统1。
实施方式5.
图19是示出实施方式5所涉及的臭氧发生系统的结构例的图。本实施方式的臭氧发生系统1c与实施方式1同样地能应用于水处理系统。另外，虽然省略图示，但臭氧发生系统1c的臭氧注入部5与实施方式1同样地向水处理过程6注入臭氧。具有与实施方式1同样的功能的结构要素标注与实施方式1相同的标号，并省略重复的说明。以下，以与实施方式1不同的点为主来进行说明。
图19所示的臭氧发生系统1c中，作为臭氧发生装置的臭氧发生部3b也具有作为控制装置2的功能。实施方式1的图1中省略图示，但臭氧发生部3内一般设有控制各部分的控制部。图19所示的示例中，设置具有该控制部和实施方式1的控制部22双方的功能的控制部22b，控制部22b进行与实施方式1的控制部22同样的动作，并且控制臭氧发生部3b内的臭氧发生器32、切换阀34、35等。对于数据输入输出部21，在原本设置在臭氧发生部3b内的情况下可以沿用臭氧发生部3b内的数据输入输出部21，也可以新设置。另外，在现有的水处理系统中沿用现有的臭氧储存部的情况下，可以通过追加从图19所示的臭氧发生部3b中去除臭氧储存部33后的臭氧发生装置，来实现臭氧发生系统1c。
由此，臭氧发生装置即臭氧发生部3b内的控制部22b可以实施与实施方式1同样的动作。此外，在应用到实施方式3所述的MBR系统9的情况下，同样地，也可以使用臭氧发生部3b由臭氧发生部3b内的控制部22b实施与实施方式3同样的动作。
上述实施方式所示的结构是表示一个示例，能够与其它公知技术进行组合，能够对实施方式彼此进行组合，也能够在不脱离主旨的范围内对结构的一部分进行省略、变更。
标号说明
1、1a、1b、1c臭氧发生系统
2、2a控制装置
3、3a、3b臭氧发生部
5 臭氧注入部
6 水处理过程
7 废臭氧处理部
8 臭氧水制造部
9 MBR系统
21 数据输入输出部
22、22a、22b 控制部
31 原料气体供给部
32、32-1、32-2 臭氧发生器
33 臭氧储存部
34、35 切换阀
36、37 臭氧输送路径
38 氧再利用路径
39 备用发生器
91-1、91-2 MBR装置
92-1、92-2 膜单元
200 臭氧储存装置
221、221a 计划制定部
222 电力单价存储部
223 注入量信息存储部
224 计划存储部
225 指示部
226 注入量实绩存储部
227 注入量预测部
231 模型生成部
232 学习完成模型存储部
233 预测部。

Claims (19)

1.一种控制装置，对能储存所产生的臭氧且将臭氧注入到臭氧的注入对象的臭氧发生部进行控制，所述控制装置的特征在于，
在电力单价为第1值的时间段中的至少一部分即第1时间段使所述臭氧发生部产生臭氧，以使得每单位时间的臭氧产生量成为第1量，在所述第1时间段使所述臭氧发生部将每单位时间比所述第1量要小的第2量的臭氧注入到所述注入对象并且储存所产生的臭氧中未被注入到所述注入对象的臭氧，在电力单价为所述第1值以上的第2值的时间段中的至少一部分即第2时间段，使所述臭氧发生部释放所储存的臭氧并注入到所述注入对象。
2.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
作为与时间段无关的恒定量，使所述臭氧发生部在每单位时间将所述第2量的臭氧注入到注入对象。
3.如权利要求2所述的控制装置，其特征在于，
在电力单价为第2值的所有时间段，使所述臭氧发生部在每单位时间以所述第2量将所存储并释放的臭氧注入到所述注入对象。
4.如权利要求3所述的控制装置，其特征在于，
在电力单价为比第1值要高且比所述第2值要低的第3值的时间段中的至少一部分即第3时间段，使所述臭氧发生部释放所储存的臭氧并注入到所述注入对象。
5.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
预测一定期间内向所述注入对象注入的各时刻的注入量，使用预测出的结果和每个时间段的电力单价，决定各时刻的所述臭氧发生部中的臭氧的产生量、臭氧的储存量和所储存的臭氧的释放量，以使得与不进行储存的情况相比所述一定期间内的臭氧的产生所需的电力的使用费用降低，并使用所决定的结果来控制所述臭氧发生部。
6.如权利要求5所述的控制装置，其特征在于，
还使用依赖于每单位时间的臭氧的产生量的效率来决定各时刻的所述臭氧发生部中的臭氧的产生量、臭氧的储存量和所储存的臭氧的释放量，以使得与不进行臭氧的储存的情况相比所述一定期间内的臭氧的产生所需的电力的使用费用降低，
所述第1量是所述臭氧发生部中每单位时间能产生的最大量，所述效率在每单位时间的臭氧的产生量为第1量时成为最大。
7.如权利要求5或6所述的控制装置，其特征在于，
决定各时刻的所述臭氧发生部中的臭氧的产生量、臭氧的储存量和所储存的臭氧的释放量，以使得所述一定期间内的臭氧的产生所需的电力的使用费用为最小。
8.如权利要求1至7中任一项所述的控制装置，其特征在于，
具备数据输入输出部，该数据输入输出部显示表示与不进行臭氧的储存的情况相比较而得的电力的使用费用的削减量的画面、表示每个时间段的臭氧的臭氧的储存量的画面以及臭氧发生器的运转状态中的至少一个。
9.一种控制装置，对能储存所产生的臭氧且将臭氧注入到臭氧的注入对象的臭氧发生部进行控制，所述控制装置的特征在于，
预测一定期间内向所述注入对象注入的各时刻的注入量，使用预测出的结果和每个时间段的电力单价，决定各时刻的所述臭氧发生部中的臭氧的产生量、臭氧的储存量和所储存的臭氧的释放量，以使得与不进行臭氧的储存的情况相比所述一定期间内的臭氧的产生所需的电力的使用费用降低，并使用所决定的结果来控制所述臭氧发生部。
10.如权利要求8所述的控制装置，其特征在于，
还使用依赖于每单位时间的臭氧的产生量的效率来决定各时刻的所述臭氧发生部中的臭氧的产生量、臭氧的储存量和所储存的臭氧的释放量，以使得与不进行储存的情况相比所述一定期间内的臭氧的产生所需的电力的使用费用降低，
所述第1量是所述臭氧发生部中每单位时间能产生的最大量，所述效率在每单位时间的臭氧的产生量为第1量时成为最大。
11.如权利要求8或9所述的控制装置，其特征在于，
决定各时刻的所述臭氧发生部中的臭氧的产生量、臭氧的储存量和所储存的臭氧的释放量，以使得所述一定期间内的臭氧的产生所需的电力的使用费用为最小。
12.如权利要求8至10中任一项所述的控制装置，其特征在于，
使用过去的注入量的实绩来预测所述一定期间内向所述注入对象注入的各时刻的注入量。
13.如权利要求8至10中任一项所述的控制装置，其特征在于，
获取表示所述注入对象的状态的状态数据，使用用于根据所述状态数据来预测所述一定期间内向所述注入对象注入的各时刻的注入量的学习完成模型和获取到的所述状态数据，来预测所述一定期间内向所述注入对象注入的各时刻的注入量。
14.一种臭氧发生系统，其特征在于，包括：
臭氧发生器，该臭氧发生器使臭氧产生；
臭氧储存部，该臭氧储存部储存所述臭氧发生器所产生的臭氧；以及
注入部，该注入部向臭氧的注入对象注入所述臭氧发生器所产生的臭氧、和从所述臭氧储存部释放出的臭氧中的至少一方的臭氧，
所述臭氧发生器在电力单价为第1值的时间段中的至少一部分即第1时间段使所述臭氧发生器产生臭氧，以使得每单位时间的臭氧产生量为第1量，
所述注入部在所述第1时间段将每单位时间比所述第1量要少的第2量的臭氧注入到所述注入对象，
所述臭氧储存部在所述第1时间段储存由所述臭氧发生器产生的臭氧中未被注入到所述注入对象的臭氧，并在电力单价为所述第1值以上的第2值的时间段中的至少一部分即第2时间段，将所储存的臭氧释放，
所述注入部在所述第2时间段将从所述臭氧储存部释放出的臭氧注入到所述注入对象。
15.一种臭氧储存装置，储存产生臭氧的臭氧发生器所产生的臭氧，所述臭氧储存装置的特征在于，包括：
臭氧储存部，该臭氧储存部储存所述臭氧发生器所产生的臭氧；以及
控制装置，该控制装置控制所述臭氧发生器、所述臭氧储存装置和将臭氧注入到臭氧的注入对象的注入部，
所述控制装置在电力单价为第1值的时间段中的至少一部分即第1时间段使所述臭氧发生器产生臭氧，以使得每单位时间的臭氧产生量成为第1量，在所述第1时间段使所述臭氧发生器将每单位时间比所述第1量要小的第2量的臭氧注入到所述注入对象，并且使所述臭氧储存部储存所产生的臭氧中未被注入到所述注入对象的臭氧，在电力单价为所述第1值以上的第2值的时间段中的至少一部分即第2时间段，使所述臭氧储存部释放所储存的臭氧，并使所述注入部将从所述臭氧储存部释放出的臭氧注入到所述注入对象。
16.一种臭氧发生装置，使臭氧产生，并能将所产生的臭氧提供给储存臭氧的臭氧储存部、和将臭氧注入到臭氧的注入对象的注入部中的至少一方，所述臭氧发生装置的特征在于，包括：
臭氧发生器，该臭氧发生器使臭氧产生，并能将所产生的臭氧提供给所述臭氧储存部和所述注入部中的至少一方；以及
控制装置，该控制装置控制所述臭氧发生器、所述臭氧储存部和所述注入部，
所述控制装置在电力单价为第1值的时间段中的至少一部分即第1时间段使所述臭氧发生器产生臭氧，以使得每单位时间的臭氧产生量成为第1量，在所述第1时间段使所述臭氧发生器将每单位时间比所述第1量要小的第2量的臭氧注入到所述注入对象，并且使所述臭氧储存部储存所产生的臭氧中未被注入到所述注入对象的臭氧，在电力单价为所述第1值以上的第2值的时间段中的至少一部分即第2时间段，使所述臭氧储存部释放所储存的臭氧，并使所述注入部将从所述臭氧储存部释放出的臭氧注入到所述注入对象。
17.一种水处理系统，其特征在于，包括：
水处理装置，该水处理装置具备膜单元，利用膜分离活性污泥法来净化被处理水；以及
臭氧发生系统，该臭氧发生系统将用于清洗所述膜单元的臭氧水注入到所述膜单元，
所述臭氧发生系统包括：
臭氧发生器，该臭氧发生器使臭氧产生；
臭氧储存部，该臭氧储存部储存所述臭氧发生器所产生的臭氧；
臭氧水制造部，该臭氧水制造部对于臭氧的注入对象，使用所述臭氧发生器产生的臭氧、和从所述臭氧储存部释放出的臭氧中的至少一方的臭氧来生成臭氧水，并将生成的臭氧水注入到所述膜单元；以及
控制部，该控制部预测一定期间内向所述膜单元注入的各时刻的注入量，使用预测出的结果和每个时间段的电力单价，决定各时刻的所述臭氧发生器中的臭氧的产生量、臭氧的储存量和所储存的臭氧的释放量，以使得与不进行臭氧的储存的情况相比所述一定期间内的臭氧的产生所需的电力的使用费用降低，并使用所决定的结果来控制所述臭氧发生器和所述臭氧储存部。
18.一种臭氧注入控制方法，是将臭氧注入到臭氧的注入对象的臭氧发生系统中的臭氧注入控制方法，其特征在于，
在电力单价为第1值的时间段中的至少一部分即第1时间段使臭氧产生，以使得每单位时间的臭氧产生量为第1量，
在所述第1时间段将每单位时间比所述第1量要少的第2量的臭氧注入到所述注入对象，
在所述第1时间段储存所产生的臭氧中未被注入到所述注入对象的臭氧，
在电力单价为所述第1值以上的第2值的时间段中的至少一部分即第2时间段释放所储存的臭氧，
在所述第2时间段将所释放的臭氧注入到所述注入对象。
19.一种计算机程序，其特征在于，
使控制能储存所产生的臭氧且将臭氧注入到臭氧的注入对象的臭氧发生部的计算机系统执行以下步骤：
在电力单价为第1值的时间段中的至少一部分即第1时间段使所述臭氧发生部产生臭氧，以使得每单位时间的臭氧产生量成为第1量的步骤；
在所述第1时间段使所述臭氧发生部将每单位时间比所述第1量要小的第2量的臭氧注入到所述注入对象，并且储存所产生的臭氧中未被注入到所述注入对象的臭氧的步骤；以及
在电力单价为所述第1值以上的第2值的时间段中的至少一部分即第2时间段，使所述臭氧发生部释放所储存的臭氧并注入到所述注入对象的步骤。
CN202180097781.9A 2021-05-10 2021-05-10 控制装置、臭氧发生系统、臭氧储存装置、臭氧发生装置、水处理系统、臭氧注入控制方法和计算机程序 Pending CN117295683A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2021/017636 WO2022239050A1 (ja) 2021-05-10 2021-05-10 制御装置、オゾン発生システム、オゾン貯蔵装置、オゾン発生装置、水処理システム、オゾン注入制御方法およびコンピュータプログラム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117295683A true CN117295683A (zh) 2023-12-26

Family

ID=83112438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180097781.9A Pending CN117295683A (zh) 2021-05-10 2021-05-10 控制装置、臭氧发生系统、臭氧储存装置、臭氧发生装置、水处理系统、臭氧注入控制方法和计算机程序

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP7128974B1 (zh)
CN (1) CN117295683A (zh)
TW (1) TW202243730A (zh)
WO (1) WO2022239050A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7499999B1 (ja) 2023-03-23 2024-06-14 三菱電機株式会社 排水処理装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3692237B2 (ja) * 1998-04-03 2005-09-07 三菱重工業株式会社 オゾンの貯蔵方法及びその装置
JP2000290004A (ja) * 1999-04-07 2000-10-17 Nippon Sanso Corp オゾン供給装置及び方法
JP2005278335A (ja) * 2004-03-25 2005-10-06 Toshiba Corp 電力託送運用計画作成支援システム及び電力託送運用計画作成支援プログラム
JP5512032B1 (ja) * 2013-12-05 2014-06-04 三菱重工業株式会社 循環水利用システムの課金装置、循環水利用システム
JP7193316B2 (ja) * 2018-11-26 2022-12-20 株式会社Ｉｈｉプラント ハイドレート製造装置、および、ハイドレートの製造方法
CN113874317B (zh) * 2019-06-03 2024-03-12 三菱电机株式会社 臭氧供给装置及臭氧供给方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP7128974B1 (ja) 2022-08-31
JPWO2022239050A1 (zh) 2022-11-17
TW202243730A (zh) 2022-11-16
WO2022239050A1 (ja) 2022-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kyung et al. Estimation of greenhouse gas emissions from a hybrid wastewater treatment plant
Giarola et al. Techno-economic assessment of biogas-fed solid oxide fuel cell combined heat and power system at industrial scale
Barbu et al. On the evaluation of the global impact of control strategies applied to wastewater treatment plants
US20130066475A1 (en) Seawater desalination plant system
CN102251859B (zh) 用于增强功率产生设施的系统和方法
CN117295683A (zh) 控制装置、臭氧发生系统、臭氧储存装置、臭氧发生装置、水处理系统、臭氧注入控制方法和计算机程序
Bixio et al. A quantitative risk analysis tool for design/simulation of wastewater treatment plants
CN109389251A (zh) 基于控制断面水质达标的污染物总量优化分配方法
CN101149822A (zh) 水库预报调度的灰色动态规划方法
JP2013064245A (ja) 取送水運用制御装置
Mannina et al. Minimizing membrane bioreactor environmental footprint by multiple objective optimization
Monje et al. Economic, technical, and environmental evaluation of retrofitting scenarios in a full-scale industrial wastewater treatment system
JP2004171531A (ja) プラントワイド最適プロセス制御装置
Savun-Hekimoğlu et al. Optimization of wastewater treatment systems for growing industrial parks
JP2009108593A (ja) 水融通運用装置
JP4327013B2 (ja) プラントワイド最適プロセス制御装置
Hajji et al. Water pump scheduling system using scatter search, tabu search and neural networks—the case of Bouregreg water system in Morocco
Uraikul et al. A mixed-integer optimization model for compressor selection in natural gas pipeline network system operations
JP6603156B2 (ja) 下水道設備運転支援装置、そのシステムおよび方法
Nguyen et al. Optimal scheduling of gas pipeline operation using genetic algorithms
Tran Mapping the Electrodialysis Architecture Design Space by Determining Optimal System Configurations for Different Production Outputs
JP4148469B2 (ja) 浄化水装置の運転制御装置、同方法および浄化水供給装置
JP7499999B1 (ja) 排水処理装置
Popov et al. Setting and Solving Problems of Sustainable Development Management of Regional Economy Objects
CN106960109A (zh) 一种氢网络节氢中确定过程执行顺序的新方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination