JP2005313115A - オゾンによる水処理制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】 オゾンガス注入装置３からオゾン処理槽１内に注入されるオゾンガスの注入率を最適なものとすることができるオゾンによる水処理制御システムを提供する。
【解決手段】 オゾンによる水処理制御システムは、被処理水の一部が分岐ライン５を介して分岐して流入する試験用オゾン反応器６と、試験用オゾン反応器６内に試験用オゾンガスを注入して試験用オゾン処理水を得る試験用オゾンガス注入装置７とを備えている。試験用オゾン反応器６の下流側には、この試験用オゾン反応器６から流出した試験用オゾン処理水の水質を測定する試験用処理水水質測定器８が設けられている。水処理制御装置１０により、試験用オゾンガスの注入率と、試験用処理水水質測定器８により得られる試験用オゾン処理水の水質情報とに基づいて、オゾンガス注入装置７を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、浄水処理、下水処理、産業排水処理、食品排水処理などの水処理設備において用いられる水処理制御システムに係わり、特に、被処理水に対してオゾンガスを注入することにより水処理を行うオゾン処理設備において、被処理水に対するオゾンガスの注入率を最適なものとするオゾンによる水処理制御システムに関する。

水処理設備においては、地下水や表流水などの原水を着水井に導入して、凝集沈澱池において凝集剤を添加してフロックを形成する沈澱処理が実施される。この沈澱処理により、上澄み液を砂濾過池に導いて懸濁物を除去し、最後に消毒用の塩素処理を行うことによって、浄化された水が得られる。

このような水処理において、消毒用の塩素処理の効果をより確実にするために、凝集剤の添加前に塩素を注入する前塩素処理、あるいは沈澱処理した後の水に塩素を注入する中間塩素処理が行われている。

一方、近年では、産業排水、生活排水等の水処理設備に送られる排水の汚染が進んでおり、また、水源の汚染が社会問題となっている。具体的には、上流河川の水中に、かび臭などの臭気物質、フミン質、農薬、ダイオキシン、環境ホルモンなどの難分解性の汚染物質が微量含まれていることが指摘されている。

ここで、フミン質とは、植物などが微生物によって分解されることにより得られる、種々雑多な有機化合物によって構成される高分子化合物であって、樹木などのセルロースやリグニン酸が酸化される過程で発生する河川水の着色の原因となる有機物をいう。

従来の水処理方法では、このような汚染物質の除去に対応できないことのみならず、トリハロメタンの前駆物質であるフミン質を含む色度成分の増加に伴って、塩素処理によって処理水中のトリハロメタンが増大してしまう。また、含有されるアンモニア量の増加によって、塩素とアンモニアとが反応してクロラミンを生成し、必要以上に塩素を消費するため、塩素処理における塩素注入率が高くなり、その結果、トリハロメタン生成量が増大する。
トリハロメタンは発ガン性物質であるため、水処理工程において、このトリハロメタンの生成を抑制する必要がある。

そこで、上記の汚染物質を分解、除去することができるオゾン処理や生物活性炭処理などの高度浄水処理システムを従来の水処理方法と組み合わせた水処理設備が用いられている。
オゾン処理は、オゾン発生装置において、空気または酸素に電圧を印加して放電（無声放電）させることにより酸素の一部をオゾン化させて生成されるオゾンガスと、被処理水とを接触させて、オゾンガスの強い酸化力によって、被処理水中の汚染物質を分解する処理をいう。

特に、オゾン処理と生物活性炭処理とを組み合わせたシステムが広く普及しており、前段のオゾン処理においては、従来の水処理方法では対応できなかった汚染物質の分解・除去を行っている。具体的には、オゾン処理においては、かび臭などの臭気物質、フミン質などからなる色度成分の分解、鉄、マンガンなどの酸化・不溶化、有機ハロゲン化合物を含む有機物の分解が行われる。
後段の生物活性炭処理において、汚染物質は生物活性炭に含まれる微生物により更に分解され、吸着除去される。

なお、トリハロメタン生成能（ＴＨＭＦＰ）は、オゾン処理単独では完全に除去することができない。また、非特許文献１に示されるように、原水の水質によっては一度トリハロメタン生成能の量が減少した後に再び増加することがある。
これは、オゾンガスによる酸化分解のみではトリハロメタン前駆物質、特にフミン質を完全に無機化することができず、また、条件によっては、このフミン質が増加するためである。
しかしながら、前段のオゾン処理と後段の生物活性炭処理とを組み合わせることにより、これらのトリハロメタン前駆物質となるフミン質が分解、吸着除去され、最終的にはトリハロメタン生成能が低下する。

上述の高度浄水処理のオゾン処理が導入されている水処理設備においては、被処理水に対して除去目的物質の酸化分解反応を行うことができる十分な量のオゾンガスを注入する必要がある。
しかしながら、オゾンガスの過剰注入を行うことは、オゾンガスを生成するための電力コストが増大するのみならず、オゾン処理において溶存オゾン濃度が増加することとなり、後段の生物活性炭処理において生物活性炭の寿命を縮めることとなる。
また、オゾン処理水中の溶存オゾン濃度が増加すると、発ガン性物質である臭素酸イオン等の副生成物が生成されるという問題がある。

そこで、オゾン処理水中の溶存オゾン濃度と除去目的物質の除去効率の両方が最適なものとなるように被処理水に対するオゾンガスの注入率を制御する必要がある。

被処理水に対するオゾンガスの注入率を制御する方法として、被処理水の一定水量あたりのオゾンガスの注入量を一定とするオゾン注入率一定制御、溶存オゾン濃度が一定の値となるようにオゾンガスの注入量を調整する溶存オゾン濃度一定制御、あるいは、オゾン処理における排出ガス中の未反応のオゾン濃度が一定の値となるようにオゾンガスの注入量を調整する排出ガス中オゾン濃度一定制御などの制御方法が知られている。

いずれの制御方法においても、一定制御を行う各設定値は、あらかじめ原水とオゾンガスとの反応特性を求める試験を行い、その試験結果および原水の水質の天候による変動や季節変化などの過去のデータ、あるいは他の浄水場のデータなどに基づいて決定され、必要に応じてオペレータが手動によりこの設定値を変更している。

なお、一般的には、過不足なくオゾンガスを注入するという観点から、溶存オゾン濃度一定制御による制御方法が多く採用されている。この方法を用いることにより、処理水中の溶存オゾン濃度が、臭素酸イオンの生成量が増加しない範囲内となるよう制御することができ、これにより臭素酸イオンの生成を抑制することができる（例えば、特許文献１参照）。

次に、図７を用いて従来の溶存オゾン濃度一定制御によるオゾン処理について説明する。
図７は、従来のオゾンによる水処理制御システムの構成を示す構成図である。

図７に示すように、従来のオゾンによる水処理制御システムは、被処理水が導入されるオゾン処理槽５１と、このオゾン処理槽５１内に散気管５５を介してオゾンガスを注入して被処理水とオゾンガスとを反応させ、オゾン処理水を得るオゾンガス注入装置５２とを備えている。
また、オゾン処理槽５１の下流側には、このオゾン処理槽５１から流出されたオゾン処理水の溶存オゾン濃度を測定する溶存オゾン濃度計５３が設置されている。
また、オゾンガス注入装置５２に水処理制御装置５４が接続されている。この水処理制御装置５４は、溶存オゾン濃度計５３による溶存オゾン濃度に基づいて、オゾンガス注入装置５２を制御してオゾン処理槽５１内に注入されるオゾンガスの注入率を調整するものである。

次に、図７に示す従来のオゾンによる水処理制御システムの作用について説明する。
図７において、オゾン処理槽５１に被処理水が導入され、また、オゾンガス注入装置５２から供給されるオゾンガスが散気管５５を介してこの導入された被処理水中に気泡となって注入される。
このオゾンガスの気泡と被処理水との気液接触により、オゾンガスが被処理水中に溶解する。そして、溶質との酸化反応により、トリハロメタン前駆物質であって主に色度成分であるフミン質の分解、臭気物質である２−メチルイソボルネオール（２−ＭＩＢ）などの分解による脱臭、鉄、マンガンなどの不溶化、有機物の低分子化などが行われる。

オゾンガスとオゾン反応を行った被処理水がオゾン処理水としてオゾン処理槽５１から流出されると、このオゾン処理水の溶存オゾン濃度が溶存オゾン濃度計５３により測定される。
水処理制御装置５４は、設定基準値と溶存オゾン濃度計５３による測定値とに基づいて、オゾンガス注入装置５２を制御してオゾン処理槽５１へのオゾンガスの注入率を調整する。

オゾンガスの一部は排気ガスとしてオゾン処理槽５１の上部気相部より排出され、触媒等によりこの未反応のオゾンガスは分解され無害化された上で大気中に放出される。
この未反応のオゾンガスの量が多い場合には、オゾンガスの生成ロスとなる。また、オゾン処理水中の溶存オゾンもオゾン処理槽５１から流出するため、オゾンガスの生成ロスとなる。

したがって、被処理水の溶質の性状の変化にあわせて、必要最小限のオゾンガスを注入することによりこれらの生成ロスを低減する必要がある。しかしながら、実際には、被処理水の水質（溶質）を確認しながらの制御ではないために、常に必要量よりも多めのオゾンガスを注入するよう水処理制御装置５４における設定値が定められている。
オゾン処理が導入されている実際の水処理設備においては、溶存オゾン濃度は一般的には０．１〜０．２ｍｇ／Ｌ程度に維持されている。

また、溶存オゾン濃度計においては、未溶解のオゾンガスの気泡が入り測定値にばらつきが生じ易い。そこで、制御の指標として溶存オゾン濃度を用いる代わりに、注入されるオゾン量と排出されるオゾン量との差であるオゾンガス消費量を被処理水中の全有機体炭素（ＴＯＣ）で割った値が一定の範囲内になるように制御する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

一方、被処理水の水質（溶質）を確認しながらの制御においては、オゾンにより酸化分解される被処理水中の有機物の量と相関関係を有するオゾン処理水のＵＶ値（紫外線吸光度）または蛍光強度を測定しながら制御する方法が提案されている。
この場合、ＵＶ値または蛍光強度の他に、オゾン処理水あるいはオゾン処理前の被処理水の濁度、ＴＯＣ、溶存オゾン濃度を組み合わせた制御方法も提案されている（例えば、特許文献２乃至４参照）。

このような処理方法においては、ＵＶ値、蛍光強度、濁度、ＴＯＣ、溶存オゾン濃度またはこれらの水質指標を組み合わせて計算された水質指標が設定値または設定範囲内となるようにオゾンガスの注入率が制御される。
原水の水質のうち、溶存有機物質量の変動に対してはリアルタイムで適応可能であるが、上記の水質指標の設定値は、前述のオゾン注入率一定制御、溶存オゾン濃度一定制御等の制御方法と同様に、あらかじめ原水とオゾンガスとの反応特性を求める試験を行い、この試験結果および原水の水質の天候による変動や季節変動などの過去のデータ、あるいは他の浄水場のデータなどに基づいて決定される。

また、オゾン処理槽へ導入される前の被処理水のサンプリングを行い、このサンプル水にオゾンガスを試験的に注入し、このときのオゾン注入量、排オゾン濃度、溶存オゾン濃度およびサンプリング流量から、サンプル水のオゾン消費量を演算し、このオゾン消費量とオゾン処理槽へ導入される被処理水の流量とオゾン吸収効率とから被処理水へのオゾンガスの注入率を調整する方法が提案されている（例えば、特許文献５参照）。
この方法によれば、被処理水中のオゾン消費成分となる有機物濃度が急激に変動してもオゾンガスの注入率を過不足なく適切なものとすることができる。

特開２０００−２８８５６１号公報 特開平１１−２０７３６８号公報 特開平１１−２０７３６９号公報 特開２００３−８８８８２号公報 特開平９―１９２６８０号公報 「オゾンにおける臭素酸イオン生成特性に関する検討」、茂庭、岡田、加藤、本山、星川、第９回日本オゾン協会年次研究講演会講演集、第２３項−第２６項（２０００年）

しかしながら、上記の従来のオゾンによる水処理制御システムには、以下の問題がある。

すなわち、従来のオゾンによる水処理制御システムでは、オゾン注入率一定制御、溶存オゾン濃度一定制御等の一定制御に用いられる各設定値は、あらかじめ原水とオゾンガスとの反応特性を求める試験を行い、この試験結果および原水の水質の天候による変動や季節変化などの過去のデータ、あるいは他の浄水場のデータなどから決定する必要がある。

しかしながら、この方法では、原水の水質の変動に対してリアルタイムで対応することができず、天候、季節、定期的な水質検査の結果によって、適宜、人為的に設定値を変える必要がある。
このため、これらの専門知識を有し、経験豊かなオペレータを常駐させる必要がある。

また、オゾンガスの被処理水への溶解と溶質の酸化分解反応に関する仕組みは複雑であって、これらの仕組みは解明されていない。このため、実際のオゾン処理においては、季節変化や運転経験等により、水処理運転に支障がない範囲で必要量よりも多めにオゾンガスを注入するように設定値を変化させており、オゾン注入率の最適運転とはほど遠いものとなっている。

このため、高度浄水処理としてオゾン処理が導入されている水処理設備では、人件費やオゾンを生成するための電力料金が高くなり、浄水処理水量あたりのコストが従来の水処理設備に比べて格段に高くなっている。
このことは、中小規模の水処理設備において高度浄水処理の導入・普及が進まない原因の一つとなっている。

また、オゾン処理による副生成物である臭素酸イオンは、発ガン性物質である。
飲料水中の臭素酸イオンの濃度は、飲料水の水質のガイドライン値として、世界保健機構（ＷＨＯ）や米国環境保護庁（ＵＳＥＰＡ）ではその上限値が規制されており、日本においても新しい水道水の基準の対象となる予定である。

オゾン処理において生成される臭素酸イオンは、後段の生物活性炭処理における除去が困難であるので、オゾン処理においてはこの臭素酸イオンの生成を抑制する必要がある。

オゾン処理による臭素酸イオンの生成量は、被処理水中の臭化物イオンの濃度と、溶存オゾン濃度と、オゾン処理槽内におけるオゾンガスと被処理水との接触時間との積（以下、「ＣＴ値」ともいう。）に比例する。
実際の水処理設備においては、上記の接触時間は、オゾン処理槽のサイズが一定であることにより、水処理設備の処理水量によって決まることとなるが、この処理水量は適宜変更することが困難である。
このため、被処理水中の溶存オゾン濃度を調整することにより臭素酸イオンの生成を抑制することとなる。

ここで、従来の溶存オゾン濃度一定制御による水処理制御システムにおいては、臭素酸イオンの生成量を低減するために、上述のように溶存オゾン濃度の設定値を低く設定する必要がある。
しかしながら、溶存オゾン濃度の設定値を低くし過ぎると、実際の溶存オゾン濃度は、溶存オゾン濃度計の設定下限値に近づくか、この設定下限値より小さな値となる。
これにより、溶存オゾン濃度計の設定値のバラツキ、誤差が大きくなり、オゾンガス注入率を的確に制御することが困難となる。

また、臭素酸イオンの生成を抑制するために溶存オゾン濃度の設定値を低くする、すなわち、オゾンガスの注入率を低くすることは、オゾンによる臭気物質、色度物質、トリハロメタン前駆物質などの分解能力を低下させる事になる。よって、必要以上にオゾンガスの注入率を低下させることはできない。

上記の理由により、従来のオゾンによる水処理制御システムではオゾンガス注入率を制御するための各設定値を決定することは困難である。しかも、原水の水質の変動に対してリアルタイムで対応することはできない。

また、例えば前述の特許文献５に開示されているような、オゾン処理槽へ導入される前の被処理水のサンプリングを行い、このサンプル水にオゾンガスを試験的に注入し、このときのオゾン注入量、排オゾン濃度、溶存オゾン濃度およびサンプリング流量から、サンプル水のオゾン消費量を演算し、このオゾン消費量とオゾン処理槽へ導入される被処理水の流量とオゾン吸収効率とから被処理水へのオゾンガスの注入率を調整する方法を用いることも考えられる。
しかしながら、この方法では、臭素酸イオン等の副生成物を生成するオゾンもオゾン消費量としてカウントされ、副生成物の生成を抑止するという観点からは、最適なオゾンによる水処理制御システムとはいえない。

なお、水処理設備において高度浄水処理によるオゾン処理を採用する目的の一つに、トリハロメタン前駆物質を酸化分解することが挙げられるが、このトリハロメタン前駆物質を主に構成するフミン質は、オゾンによる分解反応が速い性質を有するものと分解反応が遅い性質を有するものとがある。その割合は、原水の種類、季節、天候などによって異なる。

分解反応が速い性質を有するフミン質の分解は、低い溶存オゾン濃度でも優先的に分解が進行するが、分解反応が遅い性質を有するフミン質まで分解するように溶存オゾン濃度を増加させる、すなわちオゾンガスの注入率を増加させると、後段の生物活性炭処理や塩素処理においても除去することが困難な臭素酸イオン等の副生成物量が増加してしまう。

また、分解反応が遅い性質を有するフミン質が中途半端にオゾン分解されると、かえってトリハロメタン生成能（ＴＨＭＦＰ）が増加するという問題がある。また、分解反応が遅い性質を有するフミン質をオゾン分解することは、無駄なオゾンガスを注入することとなり、運転コストの上昇につながるので好ましくない。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、水処理設備の運転コストを増加させる無駄なオゾンガスの生成を抑止することができ、かつ、後段の生物活性炭処理や塩素処理において除去することが困難な臭素酸イオン等の副生成物の生成を抑制することができ、かつ、原水の水質の季節変化、天候による変動、想定外の理由による突発的な変動に対してもリアルタイムで適応することができるオゾンによる水処理制御システムの提供を目的とする。

本発明は、被処理水が導入ラインを介して導入されるオゾン処理槽と、オゾン処理槽内にオゾンガスを注入して被処理水とオゾンガスとを反応させ、オゾン処理水を得るオゾンガス注入装置と、導入ラインにより導入される被処理水の一部が分岐ラインを介して分岐して流入する試験用オゾン反応器と、試験用オゾン反応器内に試験用オゾンガスを注入して被処理水と試験用オゾンガスとを反応させ、試験用オゾン処理水を得る試験用オゾンガス注入装置と、試験用オゾン反応器の下流側に設けられこの試験用オゾン反応器から流出した試験用オゾン処理水の水質を測定する試験用処理水水質測定器と、試験用オゾンガス注入装置からの試験用オゾンガスの注入率と、試験用処理水水質測定器により得られる試験用オゾン処理水の水質情報とに基づいて、オゾンガス注入装置を制御してオゾン処理槽内に注入されるオゾンガスの注入率を調整する水処理制御装置とを備えたことを特徴とするオゾンによる水処理制御システムである。

本発明のオゾンによる水処理制御システムにおいては、試験用処理水水質測定器は、試験用オゾン反応器から流出した試験用オゾン処理水の蛍光強度を測定する蛍光分析計を有し、水処理制御装置は、試験用オゾンガス注入装置からの試験用オゾンガスの注入率と、蛍光分析計により得られる試験用オゾン処理水の蛍光強度とに基づいて、オゾンガス注入装置を制御してオゾン処理槽内に注入されるオゾンガスの注入率を調整することが好ましい。

このようなオゾンによる水処理制御システムにおいては、水処理制御装置は、試験用オゾンガス注入装置を制御して試験用オゾン反応器内に注入される試験用オゾンガスの注入率を、０から設定最大値まで時間の経過とともに増加させて設定最大値に達したときに再び０にすることを繰り返すよう調整するとともに、試験用オゾン処理水の蛍光強度が低下しはじめてから設定目標蛍光強度に達するまでの時間を算出し、試験用オゾンガスの注入率が０となる時刻からこの算出された時間が経過したときにおける試験用オゾンガスの注入率に基づいて制御注入率を設定し、オゾンガス注入装置を制御してオゾン処理槽内に注入されるオゾンガスの注入率をこの設定された制御注入率となるよう調整することが好ましい。

本発明のオゾンによる水処理制御システムにおいては、試験用処理水水質測定器は、試験用オゾン反応器から流出した試験用オゾン処理水の蛍光強度を測定する蛍光分析計と、この試験用オゾン処理水の溶存オゾン濃度を測定する溶存オゾン濃度計とを有し、水処理制御装置は、試験用オゾンガス注入装置からの試験用オゾンガスの注入率と、蛍光分析計により得られる試験用オゾン処理水の蛍光強度および溶存オゾン濃度計により得られる試験用オゾン処理水の溶存オゾン濃度とに基づいて、オゾンガス注入装置を制御してオゾン処理槽内に注入されるオゾンガスの注入率を調整することが好ましい。

このようなオゾンによる水処理制御システムにおいては、水処理制御装置は、試験用オゾンガス注入装置を制御して、試験用オゾン反応器内に注入される試験用オゾンガスの注入率を、０から設定最大値まで時間の経過とともに増加させて設定最大値に達したときに再び０にすることを繰り返すよう調整するとともに、試験用オゾン処理水の蛍光強度が低下しはじめてから設定目標蛍光強度に達するまでの時間を算出し、試験用オゾンガスの注入率が０となる時刻からこの算出された時間が経過したときにおける試験用オゾンガスの注入率に基づいて制御注入率を設定し、試験用オゾン処理水の溶存オゾン濃度が設定上限溶存オゾン濃度以下である場合において、オゾンガス注入装置を制御してオゾン処理槽内に注入されるオゾンガスの注入率をこの設定された制御注入率となるよう調整することが好ましい。

また、このようなオゾンによる水処理制御システムにおいては、水処理制御装置は、試験用オゾン処理水の溶存オゾン濃度が設定上限溶存オゾン濃度を超えた場合おいて、溶存オゾン濃度が上昇しはじめてから設定上限溶存オゾン濃度に達するまでの時間を更に算出し、試験用オゾンガスの注入率が０となる時刻からこの算出された時間が経過したときにおける試験用オゾンガスの注入率に基づいて修正制御注入率を設定し、オゾンガス注入装置を制御してオゾン処理槽内に注入されるオゾンガスの注入率をこの設定された修正制御注入率となるよう調整することが好ましい。

本発明のオゾンによる水処理制御システムにおいては、オゾン処理槽の下流側に設けられ、このオゾン処理槽から流出したオゾン処理水のｐＨ値を測定するｐＨ計および／またはオゾン処理水の水温を測定する温度計を備えており、水処理制御装置において、設定上限溶存オゾン濃度は、ｐＨ計により測定されたオゾン処理水のｐＨ値および／または温度計により測定されたオゾン処理水の水温に基づいて補正されることが好ましい。

本発明のオゾンによる水処理制御システムにおいては、蛍光分析計は、励起波長が３４０ｎｍ乃至３５０ｎｍである光を試験用オゾン処理水に照射し、その分光スペクトル中の４２０ｎｍ乃至４３０ｎｍの蛍光波長を測定することにより試験用オゾン処理水の蛍光強度を測定するものであることが好ましい。

本発明のオゾンによる水処理制御システムにおいては、蛍光分析計により得られる試験用オゾン処理水の蛍光強度に係わる水質情報として、蛍光を発する特定物質の蛍光強度を基準とした相対蛍光強度が用いられることが好ましい。

本発明のオゾンによる水処理制御システムにおいては、導入ラインと試験用オゾン反応器との間の分岐ラインにサンプリング用ポンプが設けられ、水処理制御装置は、サンプリング用ポンプを制御して、オゾン処理槽における被処理水の滞留時間に対する試験用オゾン反応器における被処理水の滞留時間の割合が０．９乃至１．１となるよう、サンプリング流量を調整することが好ましい。

本発明のオゾンによる水処理制御システムにおいては、オゾン処理槽の下流側に設けられ、このオゾン処理槽から流出したオゾン処理水の溶存オゾン濃度を測定するオゾン処理水用溶存オゾン濃度計を更に備え、水処理制御装置は、オゾンガス注入装置を制御して、オゾン処理槽に注入されるオゾンガスの注入率を、オゾン処理水用溶存オゾン濃度計により測定されるオゾン処理水の溶存オゾン濃度が設定上限溶存オゾン濃度以下となるよう調整することが好ましい。

本発明のオゾンによる水処理制御システムにおいては、試験用処理水水質測定器は、試験用オゾン処理水の吸光度を測定する吸光度分析計を有し、水処理制御装置は、試験用オゾンガス注入装置からの試験用オゾンガスの注入率と、吸光度分析計により得られる試験用オゾン処理水の吸光度とに基づいて、オゾンガス注入装置を制御してオゾン処理槽内に注入されるオゾンガスの注入率を調整することが好ましい。

本発明のオゾンによる水処理制御システムによれば、被処理水の一部が流入する試験用オゾン反応器と、試験用オゾンガス注入装置とを備えており、水処理制御装置により、試験用オゾンガスの注入率と試験用オゾン処理水の水質情報とに基づいてオゾンガス注入装置の制御を行うことにより、このオゾンガス注入装置からオゾン処理槽内に注入されるオゾンガスの注入率を最適なものとすることができる。これにより、水処理設備の運転コストを増加させる無駄なオゾンガスの生成を抑止することができ、かつ、後段の生物活性炭処理や塩素処理において除去することが困難な臭素酸イオン等の副生成物の生成を抑制することができる。しかも、原水の水質の季節変化、天候による変動、想定外の理由による突発的な変動に対してもリアルタイムで適応することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１乃至図６は、本発明の実施形態を示す図である。
このうち、図１は、本発明の実施形態におけるオゾンによる水処理制御システムの構成を示す構成図であり、図２は、図１のオゾンによる水処理制御システムの作用を説明するフローチャートである。

図１に示すように、オゾンによる水処理制御システムは、被処理水が導入ライン２を介して導入されるオゾン処理槽１と、このオゾン処理槽１内にオゾンガスを注入して被処理水とオゾンガスとを反応させ、オゾン処理水を得るオゾンガス注入装置３とを備えている。
また、導入ライン２には、この導入ライン２より導入される被処理水の一部が分岐ライン５を介して分岐して流入する試験用オゾン反応器６が接続されている。さらに、試験用オゾン反応器６には、試験用オゾン反応器６内に試験用オゾンガスを注入して被処理水と試験用オゾンガスとを反応させ、試験用オゾン処理水を得る試験用オゾンガス注入装置７が接続されている。
また、試験用オゾン反応器６の下流側には流出ライン６ａが接続され、流出ライン６ａには、この試験用オゾン反応器６から流出した試験用オゾン処理水の水質を測定する試験用処理水水質測定器８が設置されている。

さらに、オゾンガス注入装置３および試験用オゾンガス注入装置７には、オゾンガス注入装置３および試験用オゾンガス注入装置７を制御して、オゾンガス注入装置３からオゾン処理槽１内に注入されるオゾン注入量および試験用オゾンガス注入装置７から試験用オゾン反応器６内に注入されるオゾン注入量をそれぞれ調整する水処理制御装置１０が接続されている。

また、導入ライン２には、被処理水の流量（Ｌ_総量）を測定する流量計２ａが設置され、この流量計２ａにより測定された被処理水の流量（Ｌ_総量）に関する情報は水処理制御装置１０に送られるようになっている。

さらに、オゾン処理槽１内には散気管１１が設けられており、オゾンガス注入装置３から送られたオゾンガスはこの散気管１１からオゾン処理槽１内に注入される。
また、試験用オゾン反応器６内にも同様に散気管１２が設けられており、試験用オゾンガス注入装置７から送られた試験用オゾンガスはこの散気管１２から試験用オゾン反応器６内に注入される。

オゾン処理槽１にはオゾン処理水が流出する流出ライン２ｂが接続され、この流出ライン２ｂにはオゾン処理槽１から流出したオゾン処理水の溶存オゾン濃度（ＤＯ_３処理後）を測定するオゾン処理水溶存オゾン濃度計４、オゾン処理水のｐＨ値を測定するｐＨ計１３、オゾン処理水の水温を測定する温度計１４がそれぞれ設けられている。
これらの溶存オゾン濃度計４、ｐＨ計１３、温度計１４により測定されたオゾン処理水の水質情報はそれぞれ水処理制御装置１０に送られるようになっている。

導入ライン２には、上述のように試験用オゾン反応器６に連通する分岐ライン５が流量計２ａの下流側において分岐して設けられ、この分岐ライン５にはサンプリング用ポンプ５ａが設置されている。
サンプリング用ポンプ５ａによる被処理水のサンプリング流量（Ｌ_サンプル）は水処理制御装置１０により調整される。

流出ライン６ａに設置された試験用処理水水質測定器８は、試験用オゾン反応器６から流出した試験用オゾン処理水の蛍光強度（ＦＬ_Ｘ）を測定する蛍光分析計８ａと、試験用オゾン処理水の溶存オゾン濃度（ＤＯ_３Ｘ）を測定する溶存オゾン濃度計８ｂとを有している。
そして、試験用処理水水質測定器８により測定された試験用オゾン処理水の水質情報は水処理制御装置１０に送られるようになっている。
試験用処理水水質測定器８により得られる試験用オゾン処理水の水質情報とは、具体的には、蛍光分析計８ａにより測定された試験用オゾン処理水の蛍光強度（ＦＬ_Ｘ）および溶存オゾン濃度計８ｂにより測定された試験用オゾン処理水の溶存オゾン濃度（ＤＯ_３Ｘ）のことをいう。

蛍光分析計８ａは、励起波長が例えば３４５ｎｍである光を試験用オゾン処理水に照射し、その分光スペクトル中の例えば４２５ｎｍの蛍光波長を測定することによりこの試験用オゾン処理水の蛍光強度を測定するものである。

次に、このような構成からなる本実施形態の作用について図２のフローチャートを用いて説明する。

例えば凝集沈澱池から送られた被処理水は、導入ライン２を介してオゾン処理槽１に流入される。この際、流量計２ａによって被処理水の流量（Ｌ_総量）が測定され（図２のステップ１）、この流量情報が水処理制御装置１０に送られる。

また、導入ライン２により導入される被処理水の一部は、導入ライン２から分岐する分岐ライン５に設けられたサンプリング用ポンプ５ａによって、この分岐ライン５を通って試験用オゾン反応器６に流入される。

この場合、水処理制御装置１０は、オゾン処理槽１におけるオゾン処理水の滞留時間が、試験用オゾン反応器６における試験用オゾン処理水の滞留時間Ｔと略同一となるよう、サンプリング用ポンプ５ａを制御する。
すなわち、サンプリング用ポンプ５ａによる被処理水のサンプリング流量（Ｌ_サンプル）は、下記式（１）によって算出される（ステップ２）。

サンプリング流量（Ｌ_サンプル）＝被処理水の流量（Ｌ_総量）×試験用オゾン反応器６の被処理水滞留容積（Ｖ_試験器）／（オゾン処理槽１の被処理水滞留容積（Ｖ_処理槽）＋試験用オゾン反応器６の被処理水滞留容積（Ｖ_試験器）） ・・・式（１）

このように、サンプリング用ポンプ５ａが水処理制御装置１０によって制御されて、このサンプリング用ポンプ５ａによる被処理水のサンプリング流量（Ｌ_サンプル）が調整される（ステップ３）。

次に、水処理制御装置１０により試験用オゾンガス注入装置７が制御され、試験用オゾンガス注入装置７から試験用オゾン反応器６内に注入される試験用オゾン注入量が調整される（ステップ４）。

そして、試験用オゾン反応器６内の被処理水に対して、試験用オゾンガス注入装置７より散気管１２を介して試験用オゾンガスが注入され（ステップ５）、オゾン反応が発生することにより試験用オゾン処理水が得られる（ステップ６）。

オゾン反応においては、被処理水中の分解対象物質とオゾンガスとが反応することによって、この分解対象物質を構成するトリハロメタン前駆物質であって、主に色度成分であるフミン質の分解、臭気物質である２−メチルイソボルネオール（２−ＭＩＢ）などの分解による脱臭、鉄、マンガンなどの不溶化、有機物の低分子化が行われる。

試験用オゾン反応器６内に注入された試験用オゾンガスのうち、被処理水に対して溶存することなくオゾン反応が生じなかった試験用オゾンガスは試験用オゾン反応器６から排気される。

一方、蛍光分析計８ａにより、試験用オゾン反応器６から流出した試験用オゾン処理水の蛍光強度（ＦＬ_Ｘ）が測定される。また、溶存オゾン濃度計８ｂにより、この試験用オゾン処理水の溶存オゾン濃度（ＤＯ_３Ｘ）が測定される（ステップ７）。
これらの蛍光分析計８ａ、溶存オゾン濃度計８ｂにより測定されたオゾン処理水の水質情報はそれぞれ水処理制御装置１０に送られる。

次に、図３および図４を用いて、水処理制御装置１０による試験用オゾンガス注入装置７の制御（ステップ８、９）について説明する。
図３（ａ）は、試験用オゾンガスの注入率（Ｉ_Ｘ）の経時変化を、図３（ｂ）は、試験用オゾン処理水の蛍光強度（ＦＬ_Ｘ）の経時変化を、図３（ｃ）は、試験用オゾン処理水の溶存オゾン濃度（ＤＯ_３Ｘ）の経時変化をそれぞれ示すグラフである。
また、図４（ａ）は、試験用オゾンガスの注入率（Ｉ_Ｘ）の他の経時変化を、図４（ｂ）は、試験用オゾン処理水の蛍光強度（ＦＬ_Ｘ）の他の経時変化を、図４（ｃ）は、試験用オゾン処理水の溶存オゾン濃度（ＤＯ_３Ｘ）の他の経時変化をそれぞれ示すグラフである。
ここで、試験用オゾン反応器６に対する試験用オゾンガスの注入率は、サンプリング用ポンプ５ａのサンプリング流量（Ｌ_サンプル）および試験用オゾンガス注入装置７からの試験用オゾンガスの注入量により算出される。

図３に示すように、水処理制御装置１０は、試験用オゾンガス注入装置７を制御して、試験用オゾンガスの注入率（Ｉ_Ｘ）を０から時間の経過とともに単調増加するよう調整する。ここで、試験用オゾンガスの注入率（Ｉ_Ｘ）の増加率は一定に定められている。そして、試験用オゾンガスの注入率（Ｉ_Ｘ）が設定最大値（Ｉ_最大）に達したときには、試験用オゾンガス注入装置７を制御して、この注入率（Ｉ_Ｘ）を０にし、再び時間の経過とともに単調増加するよう調整する。

なお、水処理制御装置１０は、図３および図４に示すように、試験用オゾンガスの注入率（Ｉ_Ｘ）が０から設定最大値（Ｉ_最大）に達するまでの時間が、試験用オゾン反応器６における試験用オゾン処理水の滞留時間Ｔと略同一となるよう試験用オゾンガス注入装置７を制御することが好ましい。

次に、試験用オゾン処理水の蛍光強度（ＦＬ_Ｘ）について説明する。被処理水の蛍光強度がＦＬ_０である場合において、試験用オゾン処理水の蛍光強度（ＦＬ_Ｘ）は、試験用オゾンガス注入装置７からの試験用オゾンガスの注入によってＦＬ_０から低下するが、試験用オゾンガスの注入率（Ｉ_Ｘ）を図３に示すように調整した場合には、この注入率（Ｉ_Ｘ）が０から増加しはじめる時刻と蛍光強度（ＦＬ_Ｘ）がＦＬ_０から低下しはじめる時刻との間に位相差時間が生じる。
この位相差時間は、試験用オゾン反応器６における試験用オゾン処理水の滞留時間Ｔと略同一となる。

図３において、試験用オゾン処理水の蛍光強度（ＦＬ_Ｘ）がＦＬ_０から低下しはじめてから設定目標蛍光強度（ＦＬ_目標）に達するまでの時間をｔとする。すなわち、試験用オゾンガスの注入率（Ｉ_Ｘ）が０から増加しはじめてから蛍光強度（ＦＬ_Ｘ）が設定目標蛍光強度（ＦＬ_目標）に達するまでの時間は（Ｔ＋ｔ）となる。

ここで、設定目標蛍光強度（ＦＬ_目標）の値の設定方法について図５を用いて説明する（ステップ９）。
図５（ａ）は蛍光強度（ＦＬ_Ｘ）の経時変化を、図５（ｂ）は図５（ａ）の蛍光強度の低減率（△ＦＬ_Ｘ／ＦＬ_０）の経時変化を、図５（ｃ）は図５（ｂ）の蛍光強度の低減率の減少速度（ｄ（△ＦＬ_Ｘ／ＦＬ_０）／ｄｔ）の経時変化をそれぞれ示すグラフである。図５のグラフ中の実線部分は原水の水質が良好である場合の蛍光強度（ＦＬ_Ｘ）等の経時変化を示し、グラフ中の点線部分は原水の水質が悪い場合の蛍光強度（ＦＬ´_Ｘ）等の経時変化を示す。

図５に示すように、蛍光強度の低減率の減少速度（ｄ（△ＦＬ_Ｘ／ＦＬ_０）／ｄｔ）があらかじめ設定された設定値（α_設定）に達したときの時刻における蛍光強度（ＦＬ_Ｘ）が設定目標蛍光強度（ＦＬ_目標）として設定される（ステップ１０）。
原水の水質が良好である場合（グラフの実線部分）であっても、水質が悪い場合（グラフの点線部分）であっても、図５に示すように、蛍光強度の低減率の減少速度（ｄ（△ＦＬ_Ｘ／ＦＬ_０）／ｄｔ）の経時変化はほぼ同一となっている。これにより、原水の水質が良好である場合であっても、水質が悪い場合であっても、水質の差異に応じて設定目標蛍光強度（ＦＬ_目標）の値を適切に決定することができる。

次に、試験用オゾン処理水の溶存オゾン濃度（ＤＯ_３Ｘ）について説明する。試験用オゾン処理水の溶存オゾン濃度（ＤＯ_３Ｘ）は、試験用オゾンガス注入装置７からの試験用オゾンガスの注入によって０から増加するが、試験用オゾンガスの注入率（Ｉ_Ｘ）を図３に示すように調整した場合には、この注入率（Ｉ_Ｘ）が０から増加しはじめる時刻と溶存オゾン濃度（ＤＯ_３Ｘ）が０から増加しはじめる時刻との間に位相差時間が生じる。
この位相差時間は、蛍光強度の場合と同様に、試験用オゾン反応器６における試験用オゾン処理水の滞留時間Ｔと略同一となる。

ここで、図３に示すように、試験用オゾン処理水の蛍光強度（ＦＬ_Ｘ）が設定目標蛍光強度（ＦＬ_目標）に達した際に測定された溶存オゾン濃度を、ＤＯ_３ｔ＋Ｔとする。
また、水処理制御装置１０においては、設定上限溶存オゾン濃度（ＤＯ_３上限）があらかじめ設定されている。この場合、設定上限溶存オゾン濃度（ＤＯ_３上限）は０．１ｍｇ／Ｌ〜０．１５ｍｇ／Ｌとされることが好ましい。
水処理制御装置１０は、溶存オゾン濃度（ＤＯ_３ｔ＋Ｔ）の大きさと設定上限溶存オゾン濃度（ＤＯ_３上限）の大きさとを比較する。

図３に示すように、溶存オゾン濃度（ＤＯ_３ｔ＋Ｔ）が設定上限溶存オゾン濃度（ＤＯ_３上限）よりも小さい場合には、水処理制御装置１０は、試験用オゾンガスの注入率（Ｉ_Ｘ）が０から増加しはじめてから時間ｔが経過したときの注入率を目標注入率（Ｉ_目標）に決定する（ステップ１１）。

一方、図４に示すように、溶存オゾン濃度（ＤＯ_３ｔ＋Ｔ）が設定上限溶存オゾン濃度（ＤＯ_３上限）よりも大きい場合には、溶存オゾン濃度（ＤＯ_Ｘ）が０から増加しはじめてから設定上限溶存オゾン濃度（ＤＯ_３上限）に達するまでの時間ｔ´を改めて算出する。
すなわち、試験用オゾンガスの注入率（Ｉ_Ｘ）が０から増加しはじめてから溶存オゾン濃度（ＤＯ_Ｘ）が設定上限溶存オゾン濃度（ＤＯ_３上限）に達するまでの時間は、（Ｔ＋ｔ´）となる。
このときに、図４に示すように、時間ｔ´はｔよりも小さい値となる。
そして、水処理制御装置１０は、試験用オゾンガスの注入率（Ｉ_Ｘ）が０から増加しはじめてから時間ｔ´が経過したときの注入率を目標注入率（Ｉ_目標）として決定する（ステップ１１）。

そして、オゾンガス注入装置３によりオゾン処理槽１内に注入されるオゾンガスの注入率は、以下の式によって算出される（ステップ１２）。
オゾンガスの制御注入率（Ｉ_制御）＝目標注入率（Ｉ_目標）×オゾン注入率補正値（β） ・・・式（２）

このオゾン注入率補正値（β）を予め設定することもできるが、後述するフィードバック制御により算出してもよい。

次に、水処理制御装置１０は、試験用オゾンガス注入装置７からの試験用オゾンガスの注入率と、試験用処理水水質測定器８により得られる試験用オゾン処理水の水質情報とに基づいて、オゾンガス注入装置３を制御してこのオゾンガス注入装置３によりオゾン処理槽１内に注入されるオゾンガスの注入率を調整する。

ここで、オゾン処理槽１に注入されるオゾンガスの注入率は、流量計２ａによる流量（Ｌ_総量）とサンプリング用ポンプ５ａのサンプリング流量（Ｌ_サンプル）との差の流量およびオゾンガス注入装置３からのオゾンガスの注入量により算出される。

具体的には、水処理制御装置１０はオゾンガス注入装置３を制御して、オゾンガスの注入率が制御注入率（Ｉ_制御）となるようオゾンガス注入装置３によりオゾン処理槽１内に注入されるオゾンガスの注入量を調整する（ステップ１３）。

そして、オゾン処理槽１内の被処理水に対して、オゾンガス注入装置３より散気管１１を介してオゾンガスが注入され、オゾン反応が発生することによりオゾン処理水が得られる（ステップ１４）。

オゾン処理槽１内に注入されたオゾンガスのうち、被処理水に対して溶存することなくオゾン反応が生じなかったオゾンガスはオゾン処理槽１から排気される。

そして、オゾン処理水用溶存オゾン濃度計４により、オゾン処理槽１から流出したオゾン処理水の溶存オゾン濃度（ＤＯ_３処理後）が測定される（ステップ１５）。また、ｐＨ計１３により、このオゾン処理水のｐＨ値が測定され、温度計１４により、このオゾン処理水の水温が測定される。
これらの溶存オゾン濃度計４、ｐＨ計１３、温度計１４により測定されたオゾン処理水の水質情報はそれぞれ水処理制御装置１０に送られる。

オゾン処理水用溶存オゾン濃度計４により測定されるオゾン処理水の溶存オゾン濃度（ＤＯ_３処理後）が上記の設定上限溶存オゾン濃度（ＤＯ_３上限）を超える場合には、水処理制御装置１０は上記の制御を行う代わりに、オゾン処理水の溶存オゾン濃度（ＤＯ_３処理後）が設定上限溶存オゾン濃度（ＤＯ_３上限）よりも小さくなるようフィードバック制御を行ってオゾンガス注入装置３によりオゾン処理槽１内に注入されるオゾンガスの注入率を調整する（ステップ１５）。

また、フィードバック制御によるオゾン注入率補正値（β）の算出においては、例えば、オゾン処理水用溶存オゾン濃度計４により測定されたオゾン処理水の溶存オゾン濃度（ＤＯ_３処理後）が用いられる（ステップ１６）。

具体的には、図３に示すように、試験用オゾン処理水の溶存オゾン濃度（ＤＯ_３ｔ＋Ｔ）が設定上限溶存オゾン濃度（ＤＯ_３上限）よりも小さい場合には、オゾン注入率補正値（β）は下記式（３）により算出される。
オゾン注入率補正値（β）＝ｋ_１×溶存オゾン濃度（ＤＯ_３ｔ＋Ｔ）／溶存オゾン濃度（ＤＯ_３処理後）×オゾン注入率補正初期値（β_０） ・・・式（３）

一方、図４に示すように、試験用オゾン処理水の溶存オゾン濃度（ＤＯ_３ｔ＋Ｔ）が設定上限溶存オゾン濃度（ＤＯ_３上限）よりも大きい場合には、オゾン注入率補正値（β）は下記式（４）により算出される。
オゾン注入率補正値（β）＝ｋ_２×設定上限溶存オゾン濃度（ＤＯ_３上限）／溶存オゾン濃度（ＤＯ_３処理後）×オゾン注入率補正初期値（β_０） ・・・式（４）

上記の式（３）および式（４）において、定数ｋ_１、ｋ_２およびオゾン注入率補正初期値（β_０）は、試験を行う等によりあらかじめ設定された値である。

なお、上述の水処理制御装置１０の制御においては、設定上限溶存オゾン濃度（ＤＯ_３上限）はあらかじめ設定されているものに限定されず、例えばｐＨ計１３によって測定されたオゾン処理水のｐＨ値や温度計１４によって測定されたオゾン処理水の水温に基づいて決定されるものであってもよい（ステップ１７）。

次に、ｐＨ計１３によって測定されたオゾン処理水のｐＨ値に基づいて設定上限溶存オゾン濃度（ＤＯ_３上限）の値を決定する方法について、図６を用いて説明する。
図６は、オゾン処理水の溶存オゾン濃度（ｍｇ／Ｌ）と臭素酸イオン生成量（μｇ／Ｌ）との相関関係を示すグラフである。図６のグラフにおいては、オゾン処理水のｐＨ値が７である場合とｐＨ値が８である場合についての相関関係が示されている。

図６に示すように、オゾン処理水のｐＨ値に応じて、臭素酸イオン生成量（μｇ／Ｌ）が１０μｇ／Ｌを超えないように設定上限溶存オゾン濃度（ＤＯ_３上限）の値を決定する。例えば、オゾン処理水のｐＨ値が７である場合には、設定上限溶存オゾン濃度（ＤＯ_３上限）の値は約０．５ｍｇ／Ｌとなる。一方、オゾン処理水のｐＨ値が８である場合には、設定上限溶存オゾン濃度（ＤＯ_３上限）の値は約０．１２ｍｇ／Ｌとなる。

また、オゾン処理槽１における被処理水の滞留時間と、試験用オゾン反応器６における被処理水の滞留時間Ｔは、同一である必要はなく、オゾン処理槽１における被処理水の滞留時間に対する試験用オゾン反応器６における被処理水の滞留時間の割合が０．９乃至１．１であってもよく、この場合でもオゾン反応に影響を与えることはない。また、このような１０％程度の誤差であれば、上記のオゾン注入率補正値（β）を変更することによってオゾン処理槽１へのオゾンガスの注入率を補正することにより対応することができる。

本実施形態のオゾンによる水処理制御システムは、上記の制御を行うことにより、オゾンガス注入装置３からオゾン処理槽１内に注入されるオゾンガスの注入率を最適なものとすることができる。これにより、水処理設備の運転コストを増加させる無駄なオゾンガスの生成を抑止することができ、かつ、後段の生物活性炭処理や塩素処理において除去することが困難な臭素酸イオン等の副生成物の生成を抑制することができ、しかも、原水の水質の季節変化、天候による変動、想定外の理由による突発的な変動に対してもリアルタイムで適応することができる。

また、オゾン処理槽１における被処理水の滞留時間と、試験用オゾン反応器６における被処理水の滞留時間Ｔとを略同一のものとすることにより、オゾン処理槽１におけるオゾン反応の内容および試験用オゾン反応器６におけるオゾン反応の内容に差異が生じることがなく、よって試験用オゾンガス注入装置７から試験用オゾン反応器６内に注入されるオゾンガスの最適注入率に基づいて、オゾンガス注入装置３からオゾン処理槽１内に注入されるオゾンガスの制御注入率を算出することができる。

また、試験用処理水水質測定器８として蛍光分析計８ａを用いることにより、蛍光強度の測定の原理上、分析セルにサンプリングされた試験用オゾン処理水のセル表面に近い部分の蛍光強度を測定するため、試験用オゾン処理水中の溶存オゾンや未溶解オゾンの気泡による照射光の減衰等の影響を最小限に抑えることができる。

また、この蛍光分析計８ａは、励起波長が３４０ｎｍ乃至３５０ｎｍである光を試験用オゾン処理水に照射し、その分光スペクトル中の４２０ｎｍ乃至４３０ｎｍの蛍光波長を測定することにより、この試験用オゾン処理水の蛍光強度を測定するようになっている。このため、分析対象となる被処理水中の溶解性有機物質およびトリハロメタン前駆物質のオゾンによる分解特性を正確に反映した被処理水とオゾンガスとの反応特性を得ることができる。これにより、最も効率よく被処理水中の溶解性有機物質およびトリハロメタン前駆物質を分解できるようオゾン処理槽１内へのオゾンガスの注入率を最適化することができる。

また、オゾン処理槽１から流出したオゾン処理水の溶存オゾン濃度（ＤＯ_３処理後）を、オゾン処理水用溶存オゾン濃度計４により測定し、この測定値が設定上限溶存オゾン濃度（ＤＯ_３上限）を超えないようにオゾン処理槽１内へのオゾンガスの注入率を制御するようになっているので、オゾン処理槽１内におけるオゾン反応の内容と試験用オゾン反応器６内におけるオゾン反応の内容とが異なっている場合であっても、オゾン処理槽１内へ過剰にオゾンガスを注入することを抑止することができる。これにより、オゾン処理水中の溶存オゾン濃度が高くなり、毒性の高い副生成物が生成されることを抑止することができる。

また、ｐＨ計１３により測定されたオゾン処理水のｐＨ値および／または温度計１４により測定されたオゾン処理水の水温に基づいて設定上限溶存オゾン濃度（ＤＯ_３上限）が設定されるので、臭素酸イオンが過剰に生成されるような溶存オゾン濃度を正確に導き出すことができ、この値を溶存オゾン濃度の上限値である設定上限溶存オゾン濃度（ＤＯ_３上限）に設定することにより、オゾンガスと被処理水との反応により生じる毒性の高い臭素酸イオンが生成されることを確実に抑止することができる。

なお、本発明のオゾンによる水処理制御システムは、上記の態様に限定されるものではなく、様々の変更を加えることができる。

例えば、試験用処理水水質測定器８により得られる試験用オゾン処理水の水質情報として、試験用オゾン処理水の蛍光強度を用いる代わりに、蛍光を発する特定物質の蛍光強度を基準とし、試験用オゾン処理水を測定することにより得られた蛍光強度の基準値に対する大きさの割合である相対蛍光強度を用いてもよい。これにより、蛍光分析計８ａなどの機器の影響を受けることなく、高い制御精度で、オゾン処理槽１へのオゾン注入率を決定することができ、この注入率を最適なものとすることができる。

また、他の変形例としては、例えば、試験用処理水水質測定器８においては、試験用オゾン反応水の蛍光強度を水質情報とする代わりに、試験用オゾン反応水の吸光度（ＵＶ）を測定する吸光度測定器を用いて、この試験用オゾン反応水の吸光度に関する水質情報を水処理制御装置１０に送るものであってもよい。

この場合、吸光度（ＵＶ）は、あらかじめ設定されている波長、例えば主にフミン質などの濃度を測定するのに最適な３９０ｎｍの波長光に対する吸光度を測定することにより得られる。

これにより、被処理水の色度の低減を主目的とする場合に、発色の原因となる物質の分解に対して高い制御精度でオゾンガス注入装置３を制御することができ、オゾン処理槽１へのオゾンガスの注入率を最適なものとすることができる。

また、他の変形例としては、例えば、水処理制御装置１０の制御において、オゾン処理槽１における被処理水の滞留時間に比べて、試験用オゾン反応器６における被処理水の滞留時間Ｔが短くなるように、サンプリング用ポンプ５ａによるサンプリング流量（Ｌ_サンプル）を決定することができる。

この場合には、試験用オゾン反応器６内におけるオゾン反応によって得られるオゾンガスの目標注入率（Ｉ_目標）をオゾン注入率補正値（β）で補正した値、すなわち、目標注入率（Ｉ_目標）とオゾン注入率補正値（β）との積に基づいて、オゾン処理槽１におけるＣＴ値と試験用オゾン反応器６におけるＣＴ値とが略同一となるようにオゾン処理槽１におけるオゾンガスの制御注入率（Ｉ_制御）を決定する。

これにより、試験用オゾン反応器６内において、被処理水とオゾンガスとの反応特性を迅速に把握することができるので、被処理水の突発的な変動に対して、有害性のオゾン処理副生成物の生成を最小限に抑えることができる。

また、更に他の変形例としては、例えば、導入ライン２に追加の蛍光分析計を設け、被処理水の蛍光強度（ＦＬ_０）をこの蛍光分析計により測定してもよい。
これにより、被処理水の蛍光強度（ＦＬ_０）に対するオゾン処理後の試験用オゾン反応水の蛍光強度（ＦＬ_Ｘ）の割合を算出することができ、試験用オゾン反応器６への試験用オゾンガスの注入率（Ｉ_Ｘ）を０からではなく、例えば設定最大値（Ｉ_最大）の半分の値からスタートさせることも可能となる。

よって、このようなオゾンによる水処理制御システムでは、設置コスト、運転コスト、水質指標を測定する機器の水質の違いによる誤差などを考慮した上で、蛍光分析計の台数を単数にするかあるいは複数にするかの選択を行うことが好ましい。

本発明の実施形態におけるオゾンによる水処理制御システムの構成を示す構成図 図１のオゾンによる水処理制御システムの作用を説明するフローチャート 試験用オゾンガスの注入率（Ｉ_Ｘ）の経時変化と、試験用オゾン処理水の蛍光強度（ＦＬ_Ｘ）の経時変化と、試験用オゾン処理水の溶存オゾン濃度（ＤＯ_３Ｘ）の経時変化とをそれぞれ示すグラフ 試験用オゾンガスの注入率（Ｉ_Ｘ）の他の経時変化と、試験用オゾン処理水の蛍光強度（ＦＬ_Ｘ）の他の経時変化と、試験用オゾン処理水の溶存オゾン濃度（ＤＯ_３Ｘ）の他の経時変化とをそれぞれ示すグラフ 蛍光強度（ＦＬ_Ｘ）の経時変化と、蛍光強度の低減率（△ＦＬ_Ｘ／ＦＬ_０）の経時変化と、蛍光強度の低減率の減少速度（ｄ（△ＦＬ_Ｘ／ＦＬ_０）／ｄｔ）の経時変化とをそれぞれ示すグラフ オゾン処理水の溶存オゾン濃度と臭素酸イオン生成量との相関関係を示すグラフ 従来のオゾンによる水処理制御システムの構成を示す構成図

符号の説明

１ オゾン処理槽
２ 導入ライン
２ａ 流量計
２ｂ 流出ライン
３ オゾンガス注入装置
４ オゾン処理水用溶存オゾン濃度計
５ 分岐ライン
５ａ サンプリング用ポンプ
６ 試験用オゾン反応器
６ａ 流出ライン
７ 試験用オゾンガス注入装置
８ 試験用処理水水質測定器
８ａ 蛍光分析計
８ｂ 溶存オゾン濃度計
１０ 水処理制御装置
１１ 散気管
１２ 散気管
１３ ｐＨ計
１４ 温度計
５１ オゾン処理槽
５２ オゾンガス注入装置
５３ 溶存オゾン濃度計
５４ 水処理制御装置
５５ 散気管

Claims (12)

1. 被処理水が導入ラインを介して導入されるオゾン処理槽と、
   オゾン処理槽内にオゾンガスを注入して被処理水とオゾンガスとを反応させ、オゾン処理水を得るオゾンガス注入装置と、
   導入ラインにより導入される被処理水の一部が分岐ラインを介して分岐して流入する試験用オゾン反応器と、
   試験用オゾン反応器内に試験用オゾンガスを注入して被処理水と試験用オゾンガスとを反応させ、試験用オゾン処理水を得る試験用オゾンガス注入装置と、
   試験用オゾン反応器の下流側に設けられこの試験用オゾン反応器から流出した試験用オゾン処理水の水質を測定する試験用処理水水質測定器と、
   試験用オゾンガス注入装置からの試験用オゾンガスの注入率と、試験用処理水水質測定器により得られる試験用オゾン処理水の水質情報とに基づいて、オゾンガス注入装置を制御してオゾン処理槽内に注入されるオゾンガスの注入率を調整する水処理制御装置とを備えたことを特徴とするオゾンによる水処理制御システム。
2. 試験用処理水水質測定器は、試験用オゾン反応器から流出した試験用オゾン処理水の蛍光強度を測定する蛍光分析計を有し、
   水処理制御装置は、試験用オゾンガス注入装置からの試験用オゾンガスの注入率と、蛍光分析計により得られる試験用オゾン処理水の蛍光強度とに基づいて、オゾンガス注入装置を制御してオゾン処理槽内に注入されるオゾンガスの注入率を調整することを特徴とする請求項１記載のオゾンによる水処理制御システム。
3. 水処理制御装置は、
   試験用オゾンガス注入装置を制御して試験用オゾン反応器内に注入される試験用オゾンガスの注入率を、０から設定最大値まで時間の経過とともに増加させて設定最大値に達したときに再び０にすることを繰り返すよう調整するとともに、
   試験用オゾン処理水の蛍光強度が低下しはじめてから設定目標蛍光強度に達するまでの時間を算出し、試験用オゾンガスの注入率が０となる時刻からこの算出された時間が経過したときにおける試験用オゾンガスの注入率に基づいて制御注入率を設定し、
   オゾンガス注入装置を制御してオゾン処理槽内に注入されるオゾンガスの注入率をこの設定された制御注入率となるよう調整することを特徴とする請求項２記載のオゾンによる水処理制御システム。
4. 試験用処理水水質測定器は、試験用オゾン反応器から流出した試験用オゾン処理水の蛍光強度を測定する蛍光分析計と、この試験用オゾン処理水の溶存オゾン濃度を測定する溶存オゾン濃度計とを有し、
   水処理制御装置は、試験用オゾンガス注入装置からの試験用オゾンガスの注入率と、蛍光分析計により得られる試験用オゾン処理水の蛍光強度および溶存オゾン濃度計により得られる試験用オゾン処理水の溶存オゾン濃度とに基づいて、オゾンガス注入装置を制御してオゾン処理槽内に注入されるオゾンガスの注入率を調整することを特徴とする請求項１記載のオゾンによる水処理制御システム。
5. 水処理制御装置は、
   試験用オゾンガス注入装置を制御して、試験用オゾン反応器内に注入される試験用オゾンガスの注入率を、０から設定最大値まで時間の経過とともに増加させて設定最大値に達したときに再び０にすることを繰り返すよう調整するとともに、
   試験用オゾン処理水の蛍光強度が低下しはじめてから設定目標蛍光強度に達するまでの時間を算出し、試験用オゾンガスの注入率が０となる時刻からこの算出された時間が経過したときにおける試験用オゾンガスの注入率に基づいて制御注入率を設定し、
   試験用オゾン処理水の溶存オゾン濃度が設定上限溶存オゾン濃度以下である場合において、オゾンガス注入装置を制御してオゾン処理槽内に注入されるオゾンガスの注入率をこの設定された制御注入率となるよう調整することを特徴とする請求項４記載のオゾンによる水処理制御システム。
6. 水処理制御装置は、
   試験用オゾン処理水の溶存オゾン濃度が設定上限溶存オゾン濃度を超えた場合おいて、溶存オゾン濃度が上昇しはじめてから設定上限溶存オゾン濃度に達するまでの時間を更に算出し、試験用オゾンガスの注入率が０となる時刻からこの算出された時間が経過したときにおける試験用オゾンガスの注入率に基づいて修正制御注入率を設定し、
   オゾンガス注入装置を制御してオゾン処理槽内に注入されるオゾンガスの注入率をこの設定された修正制御注入率となるよう調整することを特徴とする請求項５記載のオゾンによる水処理制御システム。
7. オゾン処理槽の下流側に設けられ、このオゾン処理槽から流出したオゾン処理水のｐＨ値を測定するｐＨ計および／またはオゾン処理水の水温を測定する温度計を備えており、
   水処理制御装置において、設定上限溶存オゾン濃度は、ｐＨ計により測定されたオゾン処理水のｐＨ値および／または温度計により測定されたオゾン処理水の水温に基づいて補正されることを特徴とする請求項５または６記載のオゾンによる水処理制御システム。
8. 蛍光分析計は、励起波長が３４０ｎｍ乃至３５０ｎｍである光を試験用オゾン処理水に照射し、その分光スペクトル中の４２０ｎｍ乃至４３０ｎｍの蛍光波長を測定することにより試験用オゾン処理水の蛍光強度を測定するものであることを特徴とする請求項２乃至７のいずれかに記載のオゾンによる水処理制御システム。
9. 蛍光分析計により得られる試験用オゾン処理水の蛍光強度に係わる水質情報として、蛍光を発する特定物質の蛍光強度を基準とした相対蛍光強度が用いられることを特徴とする請求項２乃至８のいずれかに記載のオゾンによる水処理制御システム。
10. 導入ラインと試験用オゾン反応器との間の分岐ラインにサンプリング用ポンプが設けられ、
    水処理制御装置は、サンプリング用ポンプを制御して、オゾン処理槽における被処理水の滞留時間に対する試験用オゾン反応器における被処理水の滞留時間の割合が０．９乃至１．１となるよう、サンプリング流量を調整することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のオゾンによる水処理制御システム。
11. オゾン処理槽の下流側に設けられ、このオゾン処理槽から流出したオゾン処理水の溶存オゾン濃度を測定するオゾン処理水用溶存オゾン濃度計を更に備え、
    水処理制御装置は、オゾンガス注入装置を制御して、オゾン処理槽に注入されるオゾンガスの注入率を、オゾン処理水用溶存オゾン濃度計により測定されるオゾン処理水の溶存オゾン濃度が設定上限溶存オゾン濃度以下となるよう調整することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のオゾンによる水処理制御システム。
12. 試験用処理水水質測定器は、試験用オゾン処理水の吸光度を測定する吸光度分析計を有し、
    水処理制御装置は、試験用オゾンガス注入装置からの試験用オゾンガスの注入率と、吸光度分析計により得られる試験用オゾン処理水の吸光度とに基づいて、オゾンガス注入装置を制御してオゾン処理槽内に注入されるオゾンガスの注入率を調整することを特徴とする請求項１記載のオゾンによる水処理制御システム。

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