JP3655178B2 - オゾン反応システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高度浄水処理を行なうオゾン反応槽を有するオゾン反応システムに係り、とりわけオゾン反応槽内の流動制御して均一にオゾン処理を行うことができるオゾン反応システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、原水水質の悪化や、「より安全でおいしい水」への関心の高まりから、オゾン処理と生物活性炭（ＢＡＣ）処理を組み合わせた浄水高度処理が導入されている。
【０００３】
オゾン処理は、臭気成分の分解、トリハロメタン前駆物質の低減を目的としている。また、従来、前・中塩素処理等で酸化除去していた鉄やマンガンを除去したり、難分解性有機物を易分解性（生分解性）有機物に改質させてＢＡＣ処理において処理することを目的としている。
【０００４】
オゾン処理で用いるオゾンガスは、上記に示した強力な酸化作用のほかに、強い殺菌力を有している。
【０００５】
最近では、河川、湖沼等の水道水源中からクリプトスポリジウムやジアルジア等の病原性微生物が相次いで検出され、実際に水道を通じて人間に感染する例も発生している。
【０００６】
これらの病原性微生物は塩素に対する耐性を有するため、通常の塩素滅菌処理では除去が不可能であり、除去対策として凝集・沈殿及びろ過池の厳重な濁度管理（０．１度以下）が求められている。これらの病原性微生物除去対策として有効な処理方法として、膜処理やオゾン処理が考えられている。
【０００７】
膜処理は孔径０．１〜１μｍのＭＦ膜、ＵＦ膜などにより、クリプトスポリジウムやジアルジア等の病原性微生物を物理的に除去するものであるが、現状では処理量１万ｍ３／ｄ以下の小規模な浄水場にしか適用例はない。
【０００８】
一方、オゾン処理は小規模から大規模のまでの浄水処理に適応しているが、除去特性を維持する上でＣＴ値（溶存オゾン濃度と接触時間の積）管理が重要であり、極端に接触時間が短い水流、すなわち短絡流の発生防止を図ることが重要である。
【０００９】
短絡流が発生すると、被処理水のオゾン反応（接触）が不十分となり、臭気成分の分解やトリハロメタン前駆物質等の低減に悪影響を及ぼし、浄水水質の低下を招く。
【００１０】
短絡流が発生する要因は、オゾン反応槽の土木構造の不備によることが多いが、処理水量や散気量変動により反応槽内の水流攪拌が不十分になることにより発生する場合がある。このため槽土木構造だけでは短絡流を完全に防止できないのが現状である。
【００１１】
図１５は、従来のオゾン反応槽の構造を示すブロック図である。原水となる河川水や湖沼水等を前処理プロセスとして、凝集沈殿−急速ろ過等の処理を行なうことにより被処理水が得られる。この被処理水はオゾン反応槽１においてオゾン処理され、その後、後処理プロセスとして、ＢＡＣ槽における生物活性炭（ＢＡＣ）処理と、塩素滅菌槽における塩素滅菌処理が行なわれて、浄水として供給される。
【００１２】
図１５に示すように、オゾン反応槽１は、流入部１ａおよび流入部１ｂと、オゾンガスと被処理水との気液接触を行う接触部２と、気液接触後、オゾン反応の熟成を行う滞留部３とを有し、接触部２には、オゾンガスを微細気泡にして接触部２へ放出する散気管４が設けられている。接触部２と滞留部３は、隔壁５、６で区切られた迂流部７を介して連結されている。
【００１３】
図１５に示すオゾン反応槽１内において、需要変動や渇水等による被処理水量の変動、配管の圧損や散気管４の目詰まり等による散気量バランスの不均等により被処理水の短絡流が起こることがある。例えば図１７に示すように被処理水量の低下により沈み込み流速８ａの低下や、散気管４の目詰まり等による流入部１ａ側のオゾンガス上昇流速９の増大、および流出部１ｂ側におけるオゾンガス上昇流速１０の低下などにより、接触部２の上部水面に短絡水流１１が発生したり、反時計回り回転流速が乱れて短絡流１１が発生する。このような短絡流１１はオゾン処理の問題点の一つとなっている。
【００１４】
ところで、オゾン反応槽１への被処理水の流入量とオゾンガス散気量のバランスがとれている場合は、図１７に示すように沈み込み流速８ｂは速くなり、オゾンガスの均一な上昇流速１２と合わさって反時計回り回転流速１３が発生することが確認されている。
【００１５】
この反時計回りの回転流速１３から分岐する被処理水は、十分にオゾン処理が行われ、その後オゾン接触水１４として迂流部７へ流出する。図１７のような流動状態が維持された場合は、短絡流によるオゾン処理の不均等は起こらない。
【００１６】
この反時計回り回転流速は、流入水の運動エネルギーとオゾンガス気泡の上昇運動エネルギーと相互作用（合成）によるものである。
【００１７】
この回転流速を効率よく起こさせる方法としては、特開平８−１８７４９３に記載されているようにオゾン反応槽１内の散気管４からのオゾンガス量を、流入部１ａ側より流出部１ｂ側に多く配分する方法や、散気管４の配置を流入部１ａ側より流出部１ｂ側に片寄らせて多数配置する方法が示されている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
これらの方法は、短絡流の防止及び低減には非常に有効な方法であるが、散気管４の片寄り配置を既存のオゾン反応槽１に適用する場合は、土木構造の変更が必要な場合がある。また散気管４のガス量を流出側に多く配分する方法は、ガス量を多く配分される散気管からの気泡径が大きくなり、均一散気の場合に比較してオゾン吸収率が若干低下する問題がある。
【００１９】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、オゾン反応槽内において反時計回りの回転流速を維持することにより短絡流の発生を防止して均一なオゾン処理を行なうことができるオゾン反応システムを提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、流入部と、この流入部に対向しかつ底部近傍に流出開口を有する隔壁とを有し、被処理水が流入するオゾン反応槽と、オゾン反応槽内に流入部から隔壁に沿って複数配置され、オゾンガスを放出する散気管と、各散気管に設けられた散気管バルブと、オゾン反応槽内に設けられオゾン反応槽内の短絡流を検知する短絡流検知手段と、短絡流検知手段からの信号に基づいて、各散気管バルブの開度を調整する散気量分配制御装置と、を備え、散気量分配制御装置は、短絡流検知手段からの信号に基づいて、オゾン反応槽内で短絡流が発生しているか否かを判断し、短絡流が発生していると判断したときには、フィード・バック制御により短絡流を防止するよう各散気管バルブの開度を調整し、短絡流が発生していないと判断したときには、各散気管から放出されるオゾンガスが均等散気となるよう各散気管バルブの開度を調整することを特徴とするオゾン反応システムである。
【００２１】
本発明は、短絡流検知手段は複数設けられ、各短絡流検知手段はそれぞれ流速計からなり、複数の短絡流検知手段により測定された各流速において、流速の最大値が流速の最小値に対して２倍以上の大きさとなっているときに、散気量分配制御装置はオゾン反応槽内で短絡流が発生していると判断することを特徴とするオゾン反応システムである。
【００２２】
本発明は、散気量分配制御装置は、短絡流が発生していると判断したときには、隔壁に近い散気管に設けられた散気管バルブの開度を、流入部に近い散気管に設けられた散気管バルブの開度よりも大きくするよう各散気管バルブの開度を調整することを特徴とするオゾン反応システムである。
【００２３】
本発明は、流入部と、この流入部に対向しかつ底部近傍に流出開口を有する隔壁とを有し、被処理水が流入するオゾン反応槽と、オゾン反応槽内に流入部から隔壁に沿って複数配置され、オゾンガスを放出する散気管と、オゾン反応槽の流入部に、上方から下方に向って複数設けられた被処理水の流入管と、各流入管に設けられた流入管バルブと、オゾン反応槽内に設けられオゾン反応槽内の短絡流を検知する短絡流検知手段と、短絡流検知手段からの信号に基づいて、各流入管バルブの開度を調整する流入水分配制御装置と、を備え、流入水分配制御装置は、短絡流検知手段からの信号に基づいて、オゾン反応槽内で短絡流が発生しているか否かを判断し、短絡流が発生していると判断したときには、フィード・バック制御により短絡流を防止するよう各流入管バルブの開度を調整し、短絡流が発生していないと判断したときには、各流入管から流入する被処理水が均等流入となるよう各流入管バルブの開度を調整することを特徴とするオゾン反応システムである。
【００２４】
本発明は、短絡流検知手段は複数設けられ、各短絡流検知手段はそれぞれ流速計からなり、複数の短絡流検知手段により測定された各流速において、流速の最大値が流速の最小値に対して２倍以上の大きさとなっているときに、流入水分配制御装置はオゾン反応槽内で短絡流が発生していると判断することを特徴とするオゾン反応システムである。
【００２５】
本発明は、流入水分配制御装置は、短絡流が発生していると判断したときには、下方の流入管に設けられた流入管バルブの開度を、上方の流入管に設けられた流入管バルブの開度よりも大きくするよう各流入管バルブの開度を調整することを特徴とするオゾン反応システムである。
【００２６】
本発明は、オゾン反応槽の流入部に、上方から下方に向って複数設けられた被処理水の流入管と、各流入管に設けられた流入管バルブと、短絡流検知手段からの信号に基づいて、各流入管バルブの開度を調整する流入水分配制御装置と、を更に備え、流入水分配制御装置は、短絡流検知手段からの信号に基づいて、オゾン反応槽内で短絡流が発生しているか否かを判断し、短絡流が発生していると判断したときには、フィード・バック制御により短絡流を防止するよう各流入管バルブの開度を調整し、短絡流が発生していないと判断したときには、各流入管から流入する被処理水が均等流入となるよう各流入管バルブの開度を調整することを特徴とするオゾン反応システムである。
【００２７】
本発明は、複数の短絡流検知手段により測定された各流速において、流速の最大値が流速の最小値に対して２倍以上の大きさとなっているときに、流入水分配制御装置はオゾン反応槽内で短絡流が発生していると判断することを特徴とするオゾン反応システムである。
【００２８】
本発明は、流入水分配制御装置は、短絡流が発生していると判断したときには、下方の流入管に設けられた流入管バルブの開度を、上方の流入管に設けられた流入管バルブの開度よりも大きくするよう各流入管バルブの開度を調整することを特徴とするオゾン反応システムである。
【００２９】
本発明は、流入部と、この流入部に対向しかつ底部近傍に流出開口を有する隔壁とを有し、被処理水が流入するオゾン反応槽と、オゾン反応槽内に流入部から隔壁に沿って複数配置され、オゾンガスを放出する高濃度オゾンガス散気系統および低濃度オゾンガス散気系統の散気管と、低濃度オゾンガス散気系統の各散気管に設けられた散気管バルブと、オゾン反応槽内に設けられオゾン反応槽内の短絡流を検知する短絡流検知手段と、短絡流検知手段からの信号に基づいて、低濃度オゾンガス散気系統の各散気管バルブの開度を調整する散気量分配制御装置と、を備え、散気量分配制御装置は、短絡流検知手段からの信号に基づいて、オゾン反応槽内で短絡流が発生しているか否かを判断し、短絡流が発生していると判断したときには、フィード・バック制御により短絡流を防止するよう低濃度オゾンガス散気系統の各散気管バルブの開度を調整し、短絡流が発生していないと判断したときには、低濃度オゾンガス散気系統の各散気管から放出されるオゾンガスが均等散気となるよう低濃度オゾンガス散気系統の各散気管バルブの開度を調整することを特徴とするオゾン反応システムである。
また、高濃度オゾンガス散気系統の各散気管に設けられた散気管バルブを更に備え、散気量分配制御装置は、短絡流が発生していると判断したときには、フィード・バック制御により短絡流を防止するよう低濃度オゾンガス散気系統の各散気管バルブとともに高濃度オゾンガス散気系統の各散気管バルブの開度も調整し、短絡流が発生していないと判断したときには、高濃度オゾンガス散気系統の各散気管から放出されるオゾンガスが均等散気となるよう高濃度オゾンガス散気系統の各散気管バルブの開度を調整することを特徴とするオゾン反応システムである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
第１の実施の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００３１】
図１は本発明によるオゾン反応システムの第１の実施の形態を示す図である。図１に示すように、オゾン反応システムは流入部１ａと流出部１ｂとを有し被処理水が流入するオゾン反応槽１を有している。オゾン反応槽１の流入部１ａには被処理水流量計２４が取付けられた流入本管３０が配置され、オゾン反応槽１によりオゾン処理された被処理水は、処理水として流出部１ｂから図示しない生物活性炭（ＢＡＣ）槽へ送られるようになっている。
【００３２】
オゾン反応槽１内は隔壁５、６により、被処理水とオゾンガスの気流接触を行なう接触部２と、迂流部７と、オゾン反応の熟成を行なう滞留部３とに区画されている。また接触部２内には、オゾンガスを放出する複数の散気管４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが、流入部１ａ側から流出部１ｂ側に沿って配置され、各散気管４ａ〜４ｄには散気ガス流量計１６、１７、１８、１９と、散気管バルブ２０、２１、２２、２３が各々取付けられている。さらに各散気管４ａ〜４ｄは合流して、全オゾンガス流量計１５に接続されている。
【００３３】
また、接触部２内には、短絡流を検知する短絡流検知手段２５、２６、２７、２８が設けられ、これら短絡流検知手段２５〜２８からの信号に基づいて、散気量分配制御装置２９により、各散気管バルブ２０、２１、２２、２３が制御されるようになっている。
【００３４】
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００３５】
まず、被処理水が流入部１ａから接触部２内に流入し、その後接触部２内の被処理水に対して散気管４ａ〜４ｄからオゾンガスが放出される。被処理水は放出されたオゾンガスによりオゾン反応を行なって、迂流部７および滞留部３を経て処理水としてＢＡＣ槽へ送られる。
【００３６】
この間オゾン反応槽１の接触部２における短絡流を短絡流検知手段２５〜２８が検知する。このうち短絡流検知手段２５は流入部１ａ付近の沈み込み流速の速度Ｒ１を検知し、短絡流検知手段２６は表面流速の速度Ｒ２を検知し、短絡流検知手段２７は底面流速の速度Ｒ３を検知し、短絡流検知手段２８は流出部１ｂ付近の上昇流速の速度Ｒ４を検知する。
【００３７】
短絡流検知手段２５〜２８は、このように接触部２内の流速を常時計測しており、測定値Ｒ１〜Ｒ４としてそれぞれ散気量分配制御装置２９へ出力する。なお、各短絡流検知手段２５〜２８における流速Ｒ１〜Ｒ４は、電磁流速計のＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の値を合成（ベクトル化）し、５分間の積算移動平均を行なうことにより求められる。
【００３８】
短絡流が発生すると、図１６に示したように反時計回りの回転流速が乱れたり、表面流速が流出部１ｂ方向で強くなる。
【００３９】
本実施の形態では、流速Ｒ１〜Ｒ４のうち、どれか１つでも時計回り方向の流速となるか、あるいは反時計回りの流速であってもＲ１〜Ｒ４の中の最大値｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍａｘと最小値｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍｉｎとの差が２倍以上、つまり｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍａｘ／｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍｉｎ≧２の場合、オゾン反応槽１内の反時計回りの流れが乱れ、短絡流が発生したものと散気量分配制御装置２９が判断する。
【００４０】
散気量分配制御装置２９には、上記に示した各点の流速Ｒ１〜Ｒ４の他、被処理水流量計２４からの被処理水量Ｑｔ、全オゾンガス流量計１５からの全オゾンガス流量Ｆｔ、散気ガス流量計１６〜１９からの各散気管４ａ〜４ｄ毎の散気ガス量Ｆ１〜Ｆ４が入力される。この散気量分配制御装置２９により接触部２における理想的な流動状態を維持するために、各散気管バルブ２０〜２３の開度制御を行い、各散気管４ａ〜４ｂから散気されるオゾンガス量を変化させる。
【００４１】
この場合、散気量分配制御装置２９により、接触部２内の短絡流を打ち消すように散気管４ａ〜４ｄにおける散気ガス量の配分目標値ＰＦ１〜ＰＦ４が計算され、それに応じた散気管バルブ２０〜２３の開度目標値Ｇｖ１〜Ｇｖ４が決定される。
【００４２】
例えば、接触部２内で短絡流が発生した場合、流出部１ｂに近い散気管４ｃ及び４ｄにおける散気ガス量を増加させるため、開度目標値Ｇｖ１〜Ｇｖ４にもとづき散気管バルブ２２及び２３の開度を大きくして散気管４ｃ及び４ｄからのオゾンガス散気量を増加させる。同時に、散気管バルブ２０及び２１の開度を小さくして、散気管４ａ及び４ｂからのオゾンガス散気量を減少させる。
【００４３】
このように流速Ｒ１〜Ｒ４の値にもとづき、散気管４ａ〜４ｂから散気するオゾンガス量（散気管バルブの開度）を、｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍａｘ／｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍｉｎ＜２を満たすようにフィード・バック制御を行い、接触部２内の流動状態をオゾン接触に適した状態に維持する。
【００４４】
本実施の形態では、短絡流の発生がないと判断されている場合は、散気管４ａ〜４ｄから放出される注入オゾンガスは、均等散気となり、バルブ２０〜２３は何ら制御されることなく維持される。
【００４５】
なお、本実施の形態において、短絡流検知手段２５〜２８として流速計を用いているが、溶存オゾン濃度計を利用してもよい。
【００４６】
また、気泡の流動状態を画像処理及び解析（画像処理装置）しても回転方向及び流動状態を判断することができる。
【００４７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、オゾンガスの散気量を分配制御することによりオゾン吸収効率の低下を最小限に抑えながら、オゾンガスの気液接触・反応効率を低下させる短絡流の防止・低減が実現できる。このため、均等なオゾン処理が実現できると共に、水質の安定した浄水が得られる。また、クリプトスポリジウム等の病原性微生物の除去に影響するＣＴ値の保持時間が確実に得られる。
【００４８】
第２の実施の形態
次に図２および図３により本発明の第２の実施の形態について説明する。図２および図３に示すように、流入本管３０から分岐して複数の流入管３１、３２、３３が設けられ、これら流入管３１〜３３はオゾン反応槽１の流入部１ａに接続されている。
【００４９】
各流入管３１〜３３には、流入管バルブ３４、３５、３６と分岐水量計３７、３８、３９が各々設けられている。また、これら流入管バルブ３４、３５、３６は、流入水分配制御装置４３により調整される。
【００５０】
図２および図３において、図１に示す実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５１】
図２において、流入量分配制御装置４３には、被処理水流量計２４からの被処理水量Ｑｔ、各分岐水量計３７〜３９からの測定値Ｑ１〜Ｑ３が入力され、さらに流入量分配制御装置４３には分岐水量の分岐割合設定値Ｐｑ１〜Ｐｑ３が設定されている。
【００５２】
流入量分配制御装置４３内の分岐割合設定値Ｐｑ１〜Ｐｑ３は任意に設定が可能であり、本実施の形態では、流入量分配制御装置４３において、被処理水流量計２４からの測定値Ｑｔに対して分岐割合設定値、Ｐｑ１＝１７％、Ｐｑ２＝３３％、Ｐｑ３＝５０％（ただし、Ｐｑ１＋Ｐｑ２＋Ｐｑ３＝１００％）の値が設定（傾斜配分）されている。
【００５３】
流入量分配制御装置４３では、被処理水量Ｑｔと分岐割合設定値Ｐｑ１〜Ｐｑ３から、流入管３１、３２、３３に実際に流れる水量Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３がそれぞれ、
Ｑ１＝Ｐｑ１×Ｑｔ
Ｑ２＝Ｐｑ２×Ｑｔ
Ｑ３＝Ｐｑ３×Ｑｔ
となるように、流入管バルブ３４〜３６の開度Ｑｖ１〜Ｑｖ３を常に演算し、フィードバック制御を行う。
【００５４】
これらの制御により、オゾン反応槽１へ流入する被処理水は、常に上部流入口４０から１７％、中部流入口４１から３３％、下部流入口４２から５０％の割合で流入する。
【００５５】
このようにオゾン反応槽１の上部から下部にかけて流入水の割合を大きくすると、図３に示すように被処理水の沈み込み流速４４が大きくなり、オゾンガスによる上昇流速４５と合わさって反時計回りの回転流速４６が効率良く発生し、このため短絡流の防止・低減が実現できる。
【００５６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、被処理水の流入量を傾斜配分することにより、オゾン反応槽１における短絡流の防止・低減ができ、均等なオゾン処理が実現できると共に、水質の安定した浄水が得られる。また、クリプトスポリジウム等の病原性微生物の除去に影響するＣＴ値の保持時間が確実に得られる。
【００５７】
第３の実施の形態
次に図４および図５により本発明の第３の実施の形態について説明する。図４および図５に示す第３の実施の形態は、オゾン反応槽１の接触部２内に短絡流検知手段２５〜２８を設けるとともに、短絡流検知手段２５〜２８からの信号を流入水分配制御装置４３へ送るようにしたものである。
【００５８】
図４および図５において、他の構成は図２および図３に示す実施の形態と略同一である。図４において、図２および図３に示す実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５９】
図４において、短絡流検知手段２５〜２８の指示値により上部流入口４０、中部流入口４１、下部流入口４２より流出させる分岐水量の比率を積極的に変化させる。
【００６０】
すなわち、第２の実施の形態と同様、オゾン反応槽１の上部から下部にかけて流入水の割合を大きくすることにより短絡流の防止・低減を図ることができる。この場合、図５に示すように、被処理水量や注入するオゾンガス量等の変動により、被処理水の沈み込み流速４３が増大すると、オゾン反応槽１の底部を流れる短絡流４７が発生する。
【００６１】
本実施の形態では、短絡流検知手段２５〜２８で検知した流速Ｒ１〜Ｒ４のうち、どれか一つでも時計回り方向の流速が測定されるか、あるいはすべてが反時計回り流速でもＲ１〜Ｒ４の中の最大値｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍａｘと最小値｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍｉｎとの差が２倍以上、つまり｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍａｘ／｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍｉｎ≧２の場合、オゾン反応槽１内の反時計回りの回転が乱れ、短絡流が発生したと流入量分配制御装置４３にて判断する。
【００６２】
流入量分配制御装置４３では、被処理水流量計２４からの被処理水量Ｑｔ、各分岐水量計３７〜３９からの測定値Ｑ１〜Ｑ３および短絡流検知手段２５〜２８からの流速Ｒ１〜Ｒ４に基づいて、上記に示した短絡流発生基準以下になるよう常に最適な分岐水量の分岐割合設定値Ｐｑ１〜Ｐｑ３を計算し、それに対応する流入管バルブ３４〜３６の開度Ｑｖ１〜Ｑｖ３を常に演算してフィードバック制御を行う。
【００６３】
これにより、図５に示すような被処理水量や注入オゾンガス量等の変動によるオゾン反応槽１の底部における短絡流４７の発生を防止して、反時計回りの回転流速４６（図３参照）が維持できる。
【００６４】
なお、本実施の形態では、短絡流の発生がないと判断されている場合は、上部流入口４０、中部流入口４１、下部流入口４２から流入する被処理水は、均等流入であり流入管バルブ３４〜３６は何ら制御されることなく維持されている。
【００６５】
以上説明したように、本実施の形態によれば、被処理水量や注入オゾンガス量等の変動によりオゾン反応槽１の底部に生じる短絡流４７を防止して、反時計回りの回転流速４６を維持することができ、これによりオゾン処理の均一性が常に保たれ、水質の安定した浄水が得られる。また、クリプトスポリジウム等の病原性微生物の除去に影響するＣＴ値の保持時間が確実に得られる。
【００６６】
第４の実施の形態
次に図６により、本発明による第４の実施の形態について説明する。図６に示す第４の実施の形態は、図１に示す第１の実施の形態と、図４および図５に示す第３の実施の形態を組合せたものである。
【００６７】
図６において、図１に示す第１の実施の形態、および図４および図５に示す第３の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６８】
また、図６において各流入管バルブ３４〜３６および各散気管バルブ２０〜２３を制御するため、散気量、流入水分配制御装置４８が設けられている。
【００６９】
図６に示すように、短絡流検知手段２５〜２８により検知された流速Ｒ１〜Ｒ４のうち、どれか１つでも時計回り方向の流速が測定されるか、あるいはすべてが反時計回り流速でもＲ１〜Ｒ４の中の最大値｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍａｘと最小値｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍｉｎとの差が２倍以上、つまり｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍａｘ／｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍｉｎ≧２の場合、オゾン反応槽１内の反時計回りの回転が乱れ、短絡流が発生したと散気量・流入水分配制御装置４８にて判断する。
【００７０】
散気量・流入水分配制御装置４８には、上記に示した短絡流検知手段２５〜２８からの流速Ｒ１〜Ｒ４の他、被処理水流量計２４からの被処理水量Ｑｔ、全オゾンガス流量計１５からの全オゾンガス流量Ｆｔ、各散気管４ａ〜４ｄ毎の散気ガス流量計１６〜１９からの散気ガス量Ｆ１〜Ｆ４が入力され、接触部２における理想的な流動状態を維持するために、散気管バルブ２０〜２３の開度制御を行い、各散気管４ａ〜４ｄにおける散気されるオゾンガス量を変化させる。
【００７１】
すなわち、短絡検知手段２５〜２８からの測定値に基づいて、散気量・流入水分配制御装置４８において、短絡流を打ち消すように散気管４ａ〜４ｄにおける散気ガス量の配分目標値ＰＦ１〜ＰＦ４が計算され、それに応じた散気管バルブ２０〜２３の開度目標値Ｑｖ１〜Ｑｖ４が演算されてフィードバック制御が行われる。
【００７２】
さらに、散気量・流入水分配制御装置４８は、被処理水流量計２４からの被処理水量Ｑｔ、各分岐水量計３７〜３９からの測定値Ｑ１〜Ｑ３、短絡流検知手段２５〜２８からの流速Ｒ１〜Ｒ４に基づいて、上記に示した短絡流発生判断基準以下になるよう常に最適な分岐水量の分岐割合設定値Ｐ１〜Ｐ３を計算して、それに対応する流入管バルブ３４〜３６の開度目標値Ｑｖ１〜Ｑｖ３を演算してフィードバック制御を行う。
【００７３】
散気量・流入水分配制御装置４８では、散気管バルブ２０〜２３の開度目標値Ｑｖ１〜Ｑｖ４及び流入管バルブ３４〜３６の開度目標値Ｑｖ１〜Ｑｖ３を協調して制御を行うことにより、第１の実施の形態１および第３の実施の形態よりもさらに精度の良の良いフィードバック制御を行うことができる。
【００７４】
このように、第１の実施の形態および第３の実施の形態の作用の組合せ相乗効果により、より強力かつ効果的に短絡流の発生が防止でき、理想的な流動状態が維持される。
【００７５】
なお、本実施の形態では、短絡流の発生がないと判断されている場合は、散気管４ａ〜４ｄから放出される注入オゾンガスは、均等散気となり、散気管バルブ２０〜２３は何ら制御されることなく維持される。また、同様に、上部流入口４０、中部流入口４１、下部流入口４２から流入する被処理水は、均等流入となり、流入管バルブ３４〜３６は何ら制御されることなく維持される。
【００７６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、オゾン吸収効率の低下を最小限に抑え、かつ被処理水量や注入オゾンガス量等の変動による短絡流の防止・低減が実現できる。このため、均等なオゾン処理が実現できると共に、水質の安定した浄水が得られる。また、クリプトスポリジウム等の病原性微生物の除去に影響するＣＴ値の保持時間が確実に得られる。
【００７７】
第５の実施の形態
次に図７および図８により、本発明による第５の実施の形態について説明する。図７において、図１乃至図６に示す第１〜第４の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７８】
図７に示すように、オゾン反応槽１の接触部２には、高濃度オゾンガス散気系統５３に接続された散気管４９ａ〜４９ｄと、低濃度オゾンガス散気系統６６に接続された散気管５４ａ〜５４ｄがそれぞれ独立系統で設置されている。
【００７９】
高濃度オゾンガス散気系統５３は通常の気液接触用のものであり、高濃度オゾンガス用のオゾン発生設備５２にて発生させた最大濃度３０ｇ／ｍ３のオゾンガスを流通させる。高濃度オゾンガス散気系統５３には、高濃度用のオゾンガス濃度計５１（測定値ＣＨ）および高濃度用のオゾンガス流量計５０（測定値ＦＨｔ）がそれぞれ接続されている。
【００８０】
一方、低濃度オゾンガス散気系統６６は流動制御用であり、低濃度オゾン発生設備５８にて発生させた濃度５ｇ／ｍ３以下のオゾンガスを流通させる。低濃度オゾンガス散気系統６６には低濃度用のオゾンガス濃度計５６（測定値ＣＨ）及び低濃度用のオゾンガス流量計５５（測定値ＦＨｔ）が接続されている。
【００８１】
さらに、低濃度オゾンガス散気系統６６は上述のように分岐されて、オゾンガスの散気管５４ａ〜５４ｄに接続されているが、その間に散気管バルブ６２〜６５および散気ガス流量計５８〜６１が設置されている。
【００８２】
散気管バルブ６２〜６５および散気ガス流量計５８〜６１は、オゾンガス量を分岐するために用いられ、オゾンガス散気管５４ａ〜５４ｄに対応している。また散気管５４ａ〜５４ｄに対応する分岐割合設定値Ｐｇ１〜Ｐｇ４は、散気量分配制御装置２９にて任意に設定が可能である。
【００８３】
本実施例では、散気量分配制御装置２９に、予めオゾンガス流量計５５の測定値ＦＬｔに対して分岐割合設定値が入力され、この分岐割合設定値は、Ｐｇ１＝５％、Ｐｇ２＝１０％、Ｐｇ３＝３０％、Ｐｇ＝５５％（ただし、Ｐｇ１＋Ｐｇ２＋Ｐｇ３＋Ｐｇ４＝１００％）となっている。
【００８４】
図７において散気量分配制御装置２９では、オゾンガス流量ＦＬｔと分岐割合設定値Ｐｇ１〜Ｐｇ４から実際に流れる散気ガス量ＦＬ１、ＦＬ２、ＦＬ３、Ｆｌ４がそれぞれ、
ＦＬ１＝Ｐｇ１×ＦＬｔ
ＦＬ２＝Ｐｇ２×ＦＬｔ
ＦＬ３＝Ｐｇ３×ＦＬｔ
ＦＬ４＝Ｐｇ４×ＦＬｔ
となるように、散気管バルブ６２〜６５の開度ＧＬ１〜ＧＬ４を演算し、フィードバック制御を行う。
【００８５】
これにより、図８に示すように、オゾンガスによる上昇流速６８により反時計回りの回転流速６９が加速され、これにより効果的に短絡流の発生が防止でき、理想的な流動状態が維持される。
【００８６】
なお、オゾン反応槽１におけるオゾン注入率の目標値Ｐｒは、別ブロックの制御系（図示せず）にて演算されて発生オゾン量制御装置６７に出力される。このとき発生オゾン量制御装置６７はオゾン注入率の目標値Ｐｒに対応したオゾン発生量制御を行うため、オゾン発生設備５２およびオゾン発生設備５８の発生オゾン濃度制御を行なっている。
【００８７】
オゾン反応槽１における全オゾン注入率ｒｔ（ｇ／ｍ３＝ｍｇ／Ｌ）は、以下の式で計算される。
【００８８】
ｒｔ＝（ＣＨ×ＦＨｔ＋ＣＬ×ＦＬｔ）／Ｑｔ
本実施の形態のオゾン反応槽１におけるオゾン処理条件は、被処理水量Ｑｔ＝５００ｍ３／ｈ（１２０００ｍ３／ｄ）、高濃度用のオゾン発生設備５２のオゾン発生量は１．３ｋｇ／ｈ、低濃度用のオゾン発生設備５７のオゾン発生量は０．２ｇｋ／ｈ、定格ガス風量（オゾンガス散気量）は４３ｍ３／ｈの能力を有している。
【００８９】
本実施の形態では、低濃度用のオゾン発生設備５７における発生オゾン濃度の目標値ＰＣＬを５ｇ／ｍ３に設定している。
【００９０】
このとき、オゾン発生設備５７だけによるオゾン注入率ｒｌは、
となる。
【００９１】
通常の浄水処理では、オゾン注入率は１〜２ｍｇ／Ｌの範囲に設定あるいは制御されることが多く、本実施の形態でもオゾン注入率０．４３ｍｇ／Ｌ以上の場合は、低濃度用のオゾン発生設備５７と高濃度用のオゾン発生設備５３の併用運転となる。ただし、実際の浄水処理では、オゾン注入率が０．５ｍｇ／Ｌ以下となることはない。
【００９２】
そこで、オゾン発生量制御装置６７には、オゾン注入率の目標値Ｐｒ、被処理水量Ｑｔ、高濃度用のオゾンガス濃度計５１の測定値ＣＨ、高濃度用のオゾンガス流量計５０の測定値ＦＨｔ、低濃度用のオゾンガス濃度計５６の測定値ＣＬ、低濃度用のオゾンガス流量計５５の測定値ＦＬｔが入力され、オゾン注入率の目標値Ｐｒと全オゾン注入率ｒｔが等しくなるように低濃度用のオゾン発生設備５７における発生オゾン濃度の目標値ＰＣＬおよび高濃度用のオゾン発生設備５３における発生オゾン濃度の目標値ＰＣＨを、フィードバックにより制御する。このため、必要なオゾン注入率は、常に確保されている。
【００９３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、低濃度オゾンガス用の散気管５４ａ〜５４ｄから散気されるオゾンガス流量の比率を流入部１ａから流出部１ｂへ向けて大きくすることにより、オゾン反応槽１の接触部２内において理想的な流動・混合状態を維持でき、短絡流の防止・低減が実現できる。またオゾン注入率に影響を与えることもない。これにより、均等なオゾン処理が実現できると共に、水質の安定した浄水が得られる。また、クリプトスポリジウム等の病原性微生物の除去に影響するＣＴ値の保持時間が確実に得られる。
【００９４】
第６の実施の形態
次に、図９により本発明の第９の実施の形態について説明する。図９に示す第６の実施の形態は、短絡流検知手段２５〜２８をオゾン反応槽１の接触部２内に配置するとともに、短絡流検知手段２５〜２８からの信号を散気量分配制御装置２９へ送ったものであり、他は図７および図８に示す第５の実施の形態と略同一である。図９において、図７および図８に示す実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００９５】
図９において、短絡流検知手段２５〜２８で検知した流速Ｒ１〜Ｒ４のうち、どれか１つでも時計回り方向の流速が測定されるか、あるいはすべてが反時計回り流速でもＲ１〜Ｒ４の中の最大値｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍａｘと最小値｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍｉｎとの差が２倍以上、つまり｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍａｘ／｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍｉｎ≧２の場合、オゾン反応槽１内の反時計回りの回転が乱れ、短絡流が発生したと、散気量分配制御装置２９にて判断する。
【００９６】
散気量分配制御装置２９では、接触部２内の流動状態を常に最適な状態に維持するため、被処理水流量計２４からの被処理水量Ｑｔ、オゾンガス流量計５０、５５からのオゾンガス流量ＦＬｔ、および散気ガス流量計５８〜６１からの散気ガス量ＦＬ１〜ＦＬ４、および短絡流検知手段２５〜２８からの槽内流速Ｒ１〜Ｒ４とに基づいて、上記に示した短絡流発生の判断基準以下になるよう常に最適なオゾンガス量の分岐割合設定値Ｐｇ１〜Ｐｇ４を計算して、それに対応する散気管バルブ６２〜６５の開度ＧＬ１〜ＧＬ４を演算し、フィードバック制御を行う。
【００９７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、オゾン吸収効率の低下を最小限に抑えかつ、被処理水量や注入オゾンガス量等の変動による短絡流の防止・低減が実現できる。このため、均等なオゾン処理が実現できると共に、水質の安定した浄水が得られる。また、クリプトスポリジウム等の病原性微生物の除去に影響するＣＴ値の保持時間が確実に得られる。
【００９８】
第７の実施の形態
次に、図１０により本発明の第７の実施の形態について説明する。図１０に示す実施の形態は、高濃度オゾンガス散気系統５３に接続された散気管４９ａ〜４９ｄに、各々散気ガス流量計７０〜７３と、散気管バルブ７４〜７７を設けたものであり、他は図９に示す第６の実施の形態と略同一である。
【００９９】
図９において、接触部２に設置された短絡流検知手段２５〜２８で検知した流速Ｒ１〜Ｒ４のうち、どれか１つでも時計回り方向の流速が測定されるか、あるいはすべてが反時計回り流速でもＲ１〜Ｒ４の中の最大値｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍａｘと最小値｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍｉｎとの差が２倍以上、つまり｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍａｘ／｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍｉｎ≧２の場合、オゾン反応槽１内の反時計回りの回転が乱れ、短絡流が発生したと、散気量分配制御装置２９にて判断する。
【０１００】
図９において高濃度オゾンガス散気系統５３に接続された散気管４９ａ〜４９ｄにおいても、オゾンガス量の分岐割合設定値Ｐｈ１〜Ｐｈ４を計算して高濃度オゾンガスの散気管４９ａ〜４９ｄから散気されるオゾンガス量を制御する。
【０１０１】
散気量分配制御装置２９では、接触部２内の流動状態を常に最適な状態に維持するため、被処理水流量計からの被処理水量Ｑｔ、低濃度用散気系統６６におけるオゾンガス流量計５５からのオゾンガス流量ＦＬｔおよび散気ガス流量計５８〜６１からの散気ガス量ＦＬ１〜ＦＬ４、高濃度用散気系統５３におけるオゾンガス流量計５０からのオゾンガス流量ＦＨｔおよび散気ガス流量計７０〜７３からの散気ガス量ＦＨ１〜ＦＨ４、短絡流検知手段２５〜２８からの槽内流速Ｒ１〜Ｒ４とに基づいて、上記に示した短絡流発生の判断基準以下になるよう常に最適な両系統におけるオゾンガス量の分岐割合設定値Ｐｇ１〜Ｐｇ４、Ｐｈ１〜Ｐｈ４を計算して、それに対応する散気管バルブ６２〜６５の開度ＧＬ１〜ＧＬ４および散気管バルブ７４〜７７の開度ＧＨ１〜ＧＨ４を常に演算し、フィードバック制御を行う。
【０１０２】
なお、オゾンガス流量ＦＬｔとＦＨｔがほぼ等しく設定されている場合は、オゾンガス量の分岐割合設定値Ｐｇ１〜Ｐｇ４、Ｐｈ１〜Ｐｈ４もほぼ等しくなるため、どちらか一方での指示値で制御が可能である。
【０１０３】
本実施の形態によれば、低濃度オゾンガス散気系統６６および高濃度オゾンガス散気系統５３の両系統にてオゾンガス量の散気制御を行うため、より強力な撹拌力が得られる。このため、より強力な短絡流防止・低減効果が得られる。また、クリプトスポリジウム等の病原性微生物の除去に影響するＣＴ値の保持時間が確実に得られる。
【０１０４】
第８の実施の形態
次に図１１により本発明の第８の実施の形態について説明する。
【０１０５】
図１１に示すように、オゾン反応槽１の接触部２には、回転翼７８と、回転翼７８を動作させるために必要な循環ガスを放出させるための散気管（開口）８４が設置されている。また接触部２には排オゾン処理装置７９を含む排出ライン７９ａが接続されている。この排オゾン処理装置７９はオゾン反応槽１から排出される排オゾンガスを分解して無害化処理するもので、分解剤にはマンガン系触媒や活性炭が用いられる。また排出ライン７９には、オゾン反応槽１内の排オゾンガスを強制的に吸引して排オゾン処理装置７９へ導く排気ブロア８０が接続されている。排気ブロア８０は排オゾン処理装置７９の後段に設置されており、このため排気ブロア８０を通過するガスは非腐食性（窒素、二酸化炭素、酸素）の気体だけとなる。
【０１０６】
また排出ライン７９から、排気ブロワ８０により吸引され、流速（エネルギー）が付加された処理ガスの一部が、回転翼７８に向って吹出され、この回転翼７８を反時計回りに回転させる。このことにより、オゾン反応槽１の接触部２内での短絡流の発生低減・防止を行う。
【０１０７】
このため、排出ライン７９は散気管８４において開口し、この散気管８４は、循環ガスにより反時計回りの回転エネルギーを効率良く得るように、回転翼７８の翼外周部直下に位置している。
【０１０８】
無害化されたガスの分岐およびガス量の制御は、排出ライン７９ａに設けられた大気開放バルブ８１および循環バルブ８２を介して行われ、回転制御装置８６はこれらのバルブ制御およびオゾン反応槽１内の内圧制御を行う。
【０１０９】
反応槽１の接触部２に内圧計８５が設けられている。この内圧計８５は、オゾン反応槽１内の圧力を測定するものであり、オゾン反応槽１内はオゾン漏洩防止のため常に負圧（−５０〜−１００ｍｍＡｑ）に保たれている。
【０１１０】
図１１において、回転制御装置８６が設けられ、この回転制御装置８６は、被処理水流量計２４からの被処理水量Ｑｔ、オゾン反応槽１の内圧計８５からの内圧Ｐｉ、全オゾンガス流量計１５からの全オゾンガス流量Ｆｔ、排出ライン７９ａに設けられた循環ガス流量計８３からの循環ガス流量Ｅｈとから、オゾン反応槽１内の圧力が−５０〜−１００ｍｍＡｑの範囲を維持するように大気開放バルブ８１および循環バルブ８２の開度Ｇａ、Ｇｈをそれぞれ演算して制御を行うと共に循環ガス流量Ｅｈを調整する。
【０１１１】
本実施の形態によれば、循環ガス流量Ｅｈは、全オゾンガス流量Ｆｔの９５％から１００％の範囲に設定している。０．９５×Ｅｔ≦Ｅｈ≦Ｆｔとなる。
【０１１２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、排オゾンガスを無害化処理して循環ガスとし、回転翼７８を反時計回りに回転させることにより、強力な撹拌力が得られる。このため、より強力に短絡流の防止・低減効果を得ることができる。また、クリプトスポリジウム等の病原性微生物の除去に影響するＣＴ値の保持時間が確実に得られる。
【０１１３】
第９の実施の形態
次に図１２により本発明の第９の実施の形態について説明する。
【０１１４】
図１２において、オゾン反応槽１の接触部２には、回転翼７８が設置されており、排オゾンガスが有するエネルギー（圧力、流速）を間接的あるいは直接的に駆動力に変換し、回転翼７８を動作させるようになっている。
【０１１５】
図１２に示すように、排出ライン７９ａには排オゾン処理装置７９が接続されている。この排オゾン処理装置７９はオゾン反応槽１から排出される排オゾンガスを分解して無害化処理するもので、分解剤にはマンガン系触媒や活性炭が用いられる。また排出ライン７９ａに接続された排気ブロワ８０は、オゾン反応槽１内の排オゾンガスを強制的に吸引して排オゾン処理装置７９へ導くものであり、排気ブロワ８０は排オゾン処理装置７９の後段に配置され、排気ブロア８０内を通過するガスは非腐食性（窒素、二酸化炭素、酸素）の気体だけとなる。また排出ライン７９ａの下流側にはエネルギ変換装置８９が設けられ、このエネルギ変換装置８９と回転翼７９とは駆動装置９０により接続されている。
【０１１６】
回転制御装置８６は、排出ライン７９ａを介して排気ブロワ８０により吸引され流速（エネルギー）が付加された処理ガスの流量を、排出ライン７９ａに設けられた大気開放バルブ８１および分岐バルブ８７と、全オゾンガス流量計１５および排出ライン７９ａに設けられた分岐ガス流量計８８とともに連動させて、エネルギ変換装置８９を制御するとともに、オゾン反応槽１の内圧の制御も行う。
【０１１７】
図１２において、エネルギ変換装置８９にて、無害化処理されたガスの流速・圧力エネルギーをファン（図示せず）を用いて駆動力に変換し、駆動装置９０に伝達する。駆動装置９０はオゾン反応槽１の接触部２の側面の内側に配置されており、本実施の形態では耐腐食性金属チェーンからなっている。
【０１１８】
駆動装置９０により、回転翼７８を反時計回りに回転させることができ、短絡流の発生低減・防止を行なうことができる。
【０１１９】
反応槽１の接触部２に設けられた内圧計８５は、オゾン反応槽１内の圧力を測定するものであり、オゾン反応槽１内はオゾン漏洩防止のため常に負圧（−５０〜−１００ｍｍＡｑ）に保つ必要があり、その測定および監視用に設置されている。
【０１２０】
回転制御装置８６は、被処理水量Ｑｔ、オゾン反応槽１の内圧Ｐｉ、全オゾンガス流量Ｆｔ、分岐ガス流量Ｅｉとに基づいて、オゾン反応槽１内の圧力が−５０〜−１００ｍｍＡｑの範囲を維持するように大気開放バルブ８１の開度Ｇａおよび分岐バルブ８７の開度Ｇｉをそれぞれ演算して制御を行うと共に分岐ガス流量Ｅｉの調整も行う。
【０１２１】
本実施の形態では、分岐ガス流量Ｅｌを、全オゾンガス流量Ｆｔの０〜１００％の範囲で任意に設定可能である。つまり、０≦Ｅｉ≦Ｆｔとなる。
【０１２２】
本実施の形態では、エネルギ変換装置８９にて、ガスの流速・圧力エネルギーをファン（図示せず）を用いて駆動力に変換し駆動装置９０に伝達しているが、流速エネルギを電力エネルギーに変換（発電）し、モーター等の動力装置により回転翼７８を駆動させてもよい。
【０１２３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、排オゾンガスを無害化処理して分岐ガスとし、排オゾン処理装置７９へ導入した後、エネルギ変換装置８９において回転（運動）エネルギーに変換させ、回転翼７８を反時計回りに回転させる。このことにより強力な撹拌力が得られ、また、より強力な短絡流防止・低減効果が得られる。また、クリプトスポリジウム等の病原性微生物の除去に影響するＣＴ値の保持時間が確実に得られる。
【０１２４】
第１０の実施の形態
次に図１３により本発明の第１０の実施の形態について説明する。図１３に示す第１０の実施の形態は、反応槽１内に２段の接触部２、２を設けたものであり、他は図１に示す第１の実施の形態と略同一である。
【０１２５】
図１３において、各接触部２に短絡流検知手段２５〜２８ｂが設けられ、これら短絡流検知手段２５〜２８ｂからの信号に基づいて、散気量分配制御装置２９により各々の接触部２の散気管バルブ２０〜２３が調整される。
【０１２６】
第１１の実施の形態
次に図１４により、本発明の第１１の実施の形態について説明する。図１４に示す第１１の実施の形態は、反応槽１内に２段の接触部２、２を設けるとともに各接触部２、２にオゾンガス用の散気管４ａ〜４ｄと、空気用の散気管９４ａ〜９４ｄを設けたものであり、他は図１に示す第１の実施の形態と略同一である。
【０１２７】
図１４において、各接触部２、２に短絡流検知手段２５〜２８ｂが設けられている。これら短絡流検知手段２５〜２８ｂからの信号に基づいて、散気量分配制御装置２９により各々の接触部２の空気用の散気管９４ａ〜９４ｄに設けられた散気管バルブ９５ａ〜９５ｄが調整される。
【０１２８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、オゾン反応槽内において反時計回りの回転流を維持することができ、このためオゾン反応槽内において短絡流を防止して均一なオゾン処理を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるオゾン反応システムの第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明によるオゾン反応システムの第２の実施の形態を示す構成図。
【図３】本発明の第２の実施形態において、短絡流防止効果を説明する図。
【図４】本発明によるオゾン反応システムの第３の実施の形態を示す構成図。
【図５】本発明の第３の実施形態において、短絡流防止効果を説明する図。
【図６】本発明によるオゾン反応システムの第４の実施の形態を示す構成図。
【図７】本発明によるオゾン反応システムの第５の実施の形態を示す構成図。
【図８】本発明の第５の実施形態において、短絡流防止効果を説明する図。
【図９】本発明によるオゾン反応システムの第６の実施の形態を示す構成図。
【図１０】本発明によるオゾン反応システムの第７の実施の形態を示す構成図。
【図１１】本発明によるオゾン反応システムの第８の実施の形態を示す構成図。
【図１２】本発明によるオゾン反応システムの第９の実施の形態を示す構成図。
【図１３】本発明によるオゾン反応システムの第１０の実施の形態を示す構成図。
【図１４】本発明によるオゾン反応システムの第１１の実施の形態を示す構成図。
【図１５】従来のオゾン反応システムの構造を示すブロック図。
【図１６】従来のオゾン反応システムにおいて、短絡流が発生したときの説明図。
【図１７】従来のオゾン反応システムにおいて、短絡流が発生せず均一な処理が行われている時の説明図。
【符号の説明】
１ オゾン反応槽
１ａ 流入部
１ｂ 流出部
２ 接触部
３ 滞留部
４ａ〜４ｄ 散気管
５、６ 隔壁
２０〜２３ 散気管バルブ
２５〜２８ 短絡流検知手段
２９ 散気量分配制御装置
３０ 流入本管
３１〜３３ 流入管
３３〜３６ 流入管バルブ
４０ 上部流入口
４１ 中部流入口
４２ 下部流入口
４３ 流入水分配制御装置
４８ 散気量・流入水分配制御装置
４９〜５１ 高濃度オゾンガス散気管
５２ 高濃度オゾン発生設備
５３ 高濃度オゾンガス散気系統
５４ａ〜５４ｄ 低濃度オゾンガス散気管
５５ 低濃度オゾンガス散気系統
５７ 低濃度オゾン発生設備
６２〜６５ 散気管バルブ
６６ 低濃度オゾンガス散気系統
６７ オゾン発生量制御装置
７４〜７７ 散気管バルブ
７８ 回転翼
７９ 排オゾン処理装置
７９ａ 排出ライン
８４ 散気管
８５ 内圧計
８６ 回転制御装置
８９ エネルギ変換装置
９０ 駆動装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、高度浄水処理を行なうオゾン反応槽を有するオゾン反応システムに係り、とりわけオゾン反応槽内の流動制御して均一にオゾン処理を行うことができるオゾン反応システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、原水水質の悪化や、「より安全でおいしい水」への関心の高まりから、オゾン処理と生物活性炭（ＢＡＣ）処理を組み合わせた浄水高度処理が導入されている。
【０００３】
オゾン処理は、臭気成分の分解、トリハロメタン前駆物質の低減を目的としている。また、従来、前・中塩素処理等で酸化除去していた鉄やマンガンを除去したり、難分解性有機物を易分解性（生分解性）有機物に改質させてＢＡＣ処理において処理することを目的としている。
【０００４】
オゾン処理で用いるオゾンガスは、上記に示した強力な酸化作用のほかに、強い殺菌力を有している。
【０００５】
最近では、河川、湖沼等の水道水源中からクリプトスポリジウムやジアルジア等の病原性微生物が相次いで検出され、実際に水道を通じて人間に感染する例も発生している。
【０００６】
これらの病原性微生物は塩素に対する耐性を有するため、通常の塩素滅菌処理では除去が不可能であり、除去対策として凝集・沈殿及びろ過池の厳重な濁度管理（０．１度以下）が求められている。これらの病原性微生物除去対策として有効な処理方法として、膜処理やオゾン処理が考えられている。
【０００７】
膜処理は孔径０．１〜１μｍのＭＦ膜、ＵＦ膜などにより、クリプトスポリジウムやジアルジア等の病原性微生物を物理的に除去するものであるが、現状では処理量１万ｍ３／ｄ以下の小規模な浄水場にしか適用例はない。
【０００８】
一方、オゾン処理は小規模から大規模のまでの浄水処理に適応しているが、除去特性を維持する上でＣＴ値（溶存オゾン濃度と接触時間の積）管理が重要であり、極端に接触時間が短い水流、すなわち短絡流の発生防止を図ることが重要である。
【０００９】
短絡流が発生すると、被処理水のオゾン反応（接触）が不十分となり、臭気成分の分解やトリハロメタン前駆物質等の低減に悪影響を及ぼし、浄水水質の低下を招く。
【００１０】
短絡流が発生する要因は、オゾン反応槽の土木構造の不備によることが多いが、処理水量や散気量変動により反応槽内の水流攪拌が不十分になることにより発生する場合がある。このため槽土木構造だけでは短絡流を完全に防止できないのが現状である。
【００１１】
図１５は、従来のオゾン反応槽の構造を示すブロック図である。原水となる河川水や湖沼水等を前処理プロセスとして、凝集沈殿−急速ろ過等の処理を行なうことにより被処理水が得られる。この被処理水はオゾン反応槽１においてオゾン処理され、その後、後処理プロセスとして、ＢＡＣ槽における生物活性炭（ＢＡＣ）処理と、塩素滅菌槽における塩素滅菌処理が行なわれて、浄水として供給される。
【００１２】
図１５に示すように、オゾン反応槽１は、流入部１ａおよび流入部１ｂと、オゾンガスと被処理水との気液接触を行う接触部２と、気液接触後、オゾン反応の熟成を行う滞留部３とを有し、接触部２には、オゾンガスを微細気泡にして接触部２へ放出する散気管４が設けられている。接触部２と滞留部３は、隔壁５、６で区切られた迂流部７を介して連結されている。
【００１３】
図１５に示すオゾン反応槽１内において、需要変動や渇水等による被処理水量の変動、配管の圧損や散気管４の目詰まり等による散気量バランスの不均等により被処理水の短絡流が起こることがある。例えば図１７に示すように被処理水量の低下により沈み込み流速８ａの低下や、散気管４の目詰まり等による流入部１ａ側のオゾンガス上昇流速９の増大、および流出部１ｂ側におけるオゾンガス上昇流速１０の低下などにより、接触部２の上部水面に短絡水流１１が発生したり、反時計回り回転流速が乱れて短絡流１１が発生する。このような短絡流１１はオゾン処理の問題点の一つとなっている。
【００１４】
ところで、オゾン反応槽１への被処理水の流入量とオゾンガス散気量のバランスがとれている場合は、図１７に示すように沈み込み流速８ｂは速くなり、オゾンガスの均一な上昇流速１２と合わさって反時計回り回転流速１３が発生することが確認されている。
【００１５】
この反時計回りの回転流速１３から分岐する被処理水は、十分にオゾン処理が行われ、その後オゾン接触水１４として迂流部７へ流出する。図１７のような流動状態が維持された場合は、短絡流によるオゾン処理の不均等は起こらない。
【００１６】
この反時計回り回転流速は、流入水の運動エネルギーとオゾンガス気泡の上昇運動エネルギーと相互作用（合成）によるものである。
【００１７】
この回転流速を効率よく起こさせる方法としては、特開平８−１８７４９３に記載されているようにオゾン反応槽１内の散気管４からのオゾンガス量を、流入部１ａ側より流出部１ｂ側に多く配分する方法や、散気管４の配置を流入部１ａ側より流出部１ｂ側に片寄らせて多数配置する方法が示されている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
これらの方法は、短絡流の防止及び低減には非常に有効な方法であるが、散気管４の片寄り配置を既存のオゾン反応槽１に適用する場合は、土木構造の変更が必要な場合がある。また散気管４のガス量を流出側に多く配分する方法は、ガス量を多く配分される散気管からの気泡径が大きくなり、均一散気の場合に比較してオゾン吸収率が若干低下する問題がある。
【００１９】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、オゾン反応槽内において反時計回りの回転流速を維持することにより短絡流の発生を防止して均一なオゾン処理を行なうことができるオゾン反応システムを提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、流入部と、この流入部に対向しかつ底部近傍に流出開口を有する隔壁とを有し、被処理水が流入するオゾン反応槽と、オゾン反応槽内に流入部から隔壁に沿って複数配置され、オゾンガスを放出する散気管と、各散気管に設けられた散気管バルブと、オゾン反応槽内に設けられオゾン反応槽内の短絡流を検知する短絡流検知手段と、短絡流検知手段からの信号に基づいて、各散気管バルブの開度を調整する散気量分配制御装置と、を備え、散気量分配制御装置は、短絡流検知手段からの信号に基づいて、オゾン反応槽内で短絡流が発生しているか否かを判断し、短絡流が発生していると判断したときには、フィード・バック制御により短絡流を防止するよう各散気管バルブの開度を調整し、短絡流が発生していないと判断したときには、各散気管から放出されるオゾンガスが均等散気となるよう各散気管バルブの開度を調整することを特徴とするオゾン反応システムである。
【００２１】
本発明は、短絡流検知手段は複数設けられ、各短絡流検知手段はそれぞれ流速計からなり、複数の短絡流検知手段により測定された各流速において、流速の最大値が流速の最小値に対して２倍以上の大きさとなっているときに、散気量分配制御装置はオゾン反応槽内で短絡流が発生していると判断することを特徴とするオゾン反応システムである。
【００２２】
本発明は、散気量分配制御装置は、短絡流が発生していると判断したときには、隔壁に近い散気管に設けられた散気管バルブの開度を、流入部に近い散気管に設けられた散気管バルブの開度よりも大きくするよう各散気管バルブの開度を調整することを特徴とするオゾン反応システムである。
【００２３】
本発明は、流入部と、この流入部に対向しかつ底部近傍に流出開口を有する隔壁とを有し、被処理水が流入するオゾン反応槽と、オゾン反応槽内に流入部から隔壁に沿って複数配置され、オゾンガスを放出する散気管と、オゾン反応槽の流入部に、上方から下方に向って複数設けられた被処理水の流入管と、各流入管に設けられた流入管バルブと、オゾン反応槽内に設けられオゾン反応槽内の短絡流を検知する短絡流検知手段と、短絡流検知手段からの信号に基づいて、各流入管バルブの開度を調整する流入水分配制御装置と、を備え、流入水分配制御装置は、短絡流検知手段からの信号に基づいて、オゾン反応槽内で短絡流が発生しているか否かを判断し、短絡流が発生していると判断したときには、フィード・バック制御により短絡流を防止するよう各流入管バルブの開度を調整し、短絡流が発生していないと判断したときには、各流入管から流入する被処理水が均等流入となるよう各流入管バルブの開度を調整することを特徴とするオゾン反応システムである。
【００２４】
本発明は、短絡流検知手段は複数設けられ、各短絡流検知手段はそれぞれ流速計からなり、複数の短絡流検知手段により測定された各流速において、流速の最大値が流速の最小値に対して２倍以上の大きさとなっているときに、流入水分配制御装置はオゾン反応槽内で短絡流が発生していると判断することを特徴とするオゾン反応システムである。
【００２５】
本発明は、流入水分配制御装置は、短絡流が発生していると判断したときには、下方の流入管に設けられた流入管バルブの開度を、上方の流入管に設けられた流入管バルブの開度よりも大きくするよう各流入管バルブの開度を調整することを特徴とするオゾン反応システムである。
【００２６】
本発明は、オゾン反応槽の流入部に、上方から下方に向って複数設けられた被処理水の流入管と、各流入管に設けられた流入管バルブと、短絡流検知手段からの信号に基づいて、各流入管バルブの開度を調整する流入水分配制御装置と、を更に備え、流入水分配制御装置は、短絡流検知手段からの信号に基づいて、オゾン反応槽内で短絡流が発生しているか否かを判断し、短絡流が発生していると判断したときには、フィード・バック制御により短絡流を防止するよう各流入管バルブの開度を調整し、短絡流が発生していないと判断したときには、各流入管から流入する被処理水が均等流入となるよう各流入管バルブの開度を調整することを特徴とするオゾン反応システムである。
【００２７】
本発明は、複数の短絡流検知手段により測定された各流速において、流速の最大値が流速の最小値に対して２倍以上の大きさとなっているときに、流入水分配制御装置はオゾン反応槽内で短絡流が発生していると判断することを特徴とするオゾン反応システムである。
【００２８】
本発明は、流入水分配制御装置は、短絡流が発生していると判断したときには、下方の流入管に設けられた流入管バルブの開度を、上方の流入管に設けられた流入管バルブの開度よりも大きくするよう各流入管バルブの開度を調整することを特徴とするオゾン反応システムである。
【００２９】
本発明は、流入部と、この流入部に対向しかつ底部近傍に流出開口を有する隔壁とを有し、被処理水が流入するオゾン反応槽と、オゾン反応槽内に流入部から隔壁に沿って複数配置され、オゾンガスを放出する高濃度オゾンガス散気系統および低濃度オゾンガス散気系統の散気管と、低濃度オゾンガス散気系統の各散気管に設けられた散気管バルブと、オゾン反応槽内に設けられオゾン反応槽内の短絡流を検知する短絡流検知手段と、短絡流検知手段からの信号に基づいて、低濃度オゾンガス散気系統の各散気管バルブの開度を調整する散気量分配制御装置と、を備え、散気量分配制御装置は、短絡流検知手段からの信号に基づいて、オゾン反応槽内で短絡流が発生しているか否かを判断し、短絡流が発生していると判断したときには、フィード・バック制御により短絡流を防止するよう低濃度オゾンガス散気系統の各散気管バルブの開度を調整し、短絡流が発生していないと判断したときには、低濃度オゾンガス散気系統の各散気管から放出されるオゾンガスが均等散気となるよう低濃度オゾンガス散気系統の各散気管バルブの開度を調整することを特徴とするオゾン反応システムである。
また、高濃度オゾンガス散気系統の各散気管に設けられた散気管バルブを更に備え、散気量分配制御装置は、短絡流が発生していると判断したときには、フィード・バック制御により短絡流を防止するよう低濃度オゾンガス散気系統の各散気管バルブとともに高濃度オゾンガス散気系統の各散気管バルブの開度も調整し、短絡流が発生していないと判断したときには、高濃度オゾンガス散気系統の各散気管から放出されるオゾンガスが均等散気となるよう高濃度オゾンガス散気系統の各散気管バルブの開度を調整することを特徴とするオゾン反応システムである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
第１の実施の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００３１】
図１は本発明によるオゾン反応システムの第１の実施の形態を示す図である。図１に示すように、オゾン反応システムは流入部１ａと流出部１ｂとを有し被処理水が流入するオゾン反応槽１を有している。オゾン反応槽１の流入部１ａには被処理水流量計２４が取付けられた流入本管３０が配置され、オゾン反応槽１によりオゾン処理された被処理水は、処理水として流出部１ｂから図示しない生物活性炭（ＢＡＣ）槽へ送られるようになっている。
【００３２】
オゾン反応槽１内は隔壁５、６により、被処理水とオゾンガスの気流接触を行なう接触部２と、迂流部７と、オゾン反応の熟成を行なう滞留部３とに区画されている。また接触部２内には、オゾンガスを放出する複数の散気管４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが、流入部１ａ側から流出部１ｂ側に沿って配置され、各散気管４ａ〜４ｄには散気ガス流量計１６、１７、１８、１９と、散気管バルブ２０、２１、２２、２３が各々取付けられている。さらに各散気管４ａ〜４ｄは合流して、全オゾンガス流量計１５に接続されている。
【００３３】
また、接触部２内には、短絡流を検知する短絡流検知手段２５、２６、２７、２８が設けられ、これら短絡流検知手段２５〜２８からの信号に基づいて、散気量分配制御装置２９により、各散気管バルブ２０、２１、２２、２３が制御されるようになっている。
【００３４】
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００３５】
まず、被処理水が流入部１ａから接触部２内に流入し、その後接触部２内の被処理水に対して散気管４ａ〜４ｄからオゾンガスが放出される。被処理水は放出されたオゾンガスによりオゾン反応を行なって、迂流部７および滞留部３を経て処理水としてＢＡＣ槽へ送られる。
【００３６】
この間オゾン反応槽１の接触部２における短絡流を短絡流検知手段２５〜２８が検知する。このうち短絡流検知手段２５は流入部１ａ付近の沈み込み流速の速度Ｒ１を検知し、短絡流検知手段２６は表面流速の速度Ｒ２を検知し、短絡流検知手段２７は底面流速の速度Ｒ３を検知し、短絡流検知手段２８は流出部１ｂ付近の上昇流速の速度Ｒ４を検知する。
【００３７】
短絡流検知手段２５〜２８は、このように接触部２内の流速を常時計測しており、測定値Ｒ１〜Ｒ４としてそれぞれ散気量分配制御装置２９へ出力する。なお、各短絡流検知手段２５〜２８における流速Ｒ１〜Ｒ４は、電磁流速計のＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の値を合成（ベクトル化）し、５分間の積算移動平均を行なうことにより求められる。
【００３８】
短絡流が発生すると、図１６に示したように反時計回りの回転流速が乱れたり、表面流速が流出部１ｂ方向で強くなる。
【００３９】
本実施の形態では、流速Ｒ１〜Ｒ４のうち、どれか１つでも時計回り方向の流速となるか、あるいは反時計回りの流速であってもＲ１〜Ｒ４の中の最大値｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍａｘと最小値｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍｉｎとの差が２倍以上、つまり｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍａｘ／｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍｉｎ≧２の場合、オゾン反応槽１内の反時計回りの流れが乱れ、短絡流が発生したものと散気量分配制御装置２９が判断する。
【００４０】
散気量分配制御装置２９には、上記に示した各点の流速Ｒ１〜Ｒ４の他、被処理水流量計２４からの被処理水量Ｑｔ、全オゾンガス流量計１５からの全オゾンガス流量Ｆｔ、散気ガス流量計１６〜１９からの各散気管４ａ〜４ｄ毎の散気ガス量Ｆ１〜Ｆ４が入力される。この散気量分配制御装置２９により接触部２における理想的な流動状態を維持するために、各散気管バルブ２０〜２３の開度制御を行い、各散気管４ａ〜４ｂから散気されるオゾンガス量を変化させる。
【００４１】
この場合、散気量分配制御装置２９により、接触部２内の短絡流を打ち消すように散気管４ａ〜４ｄにおける散気ガス量の配分目標値ＰＦ１〜ＰＦ４が計算され、それに応じた散気管バルブ２０〜２３の開度目標値Ｇｖ１〜Ｇｖ４が決定される。
【００４２】
例えば、接触部２内で短絡流が発生した場合、流出部１ｂに近い散気管４ｃ及び４ｄにおける散気ガス量を増加させるため、開度目標値Ｇｖ１〜Ｇｖ４にもとづき散気管バルブ２２及び２３の開度を大きくして散気管４ｃ及び４ｄからのオゾンガス散気量を増加させる。同時に、散気管バルブ２０及び２１の開度を小さくして、散気管４ａ及び４ｂからのオゾンガス散気量を減少させる。
【００４３】
このように流速Ｒ１〜Ｒ４の値にもとづき、散気管４ａ〜４ｂから散気するオゾンガス量（散気管バルブの開度）を、｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍａｘ／｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍｉｎ＜２を満たすようにフィード・バック制御を行い、接触部２内の流動状態をオゾン接触に適した状態に維持する。
【００４４】
本実施の形態では、短絡流の発生がないと判断されている場合は、散気管４ａ〜４ｄから放出される注入オゾンガスは、均等散気となり、バルブ２０〜２３は何ら制御されることなく維持される。
【００４５】
なお、本実施の形態において、短絡流検知手段２５〜２８として流速計を用いているが、溶存オゾン濃度計を利用してもよい。
【００４６】
また、気泡の流動状態を画像処理及び解析（画像処理装置）しても回転方向及び流動状態を判断することができる。
【００４７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、オゾンガスの散気量を分配制御することによりオゾン吸収効率の低下を最小限に抑えながら、オゾンガスの気液接触・反応効率を低下させる短絡流の防止・低減が実現できる。このため、均等なオゾン処理が実現できると共に、水質の安定した浄水が得られる。また、クリプトスポリジウム等の病原性微生物の除去に影響するＣＴ値の保持時間が確実に得られる。
【００４８】
第２の実施の形態
次に図２および図３により本発明の第２の実施の形態について説明する。図２および図３に示すように、流入本管３０から分岐して複数の流入管３１、３２、３３が設けられ、これら流入管３１〜３３はオゾン反応槽１の流入部１ａに接続されている。
【００４９】
各流入管３１〜３３には、流入管バルブ３４、３５、３６と分岐水量計３７、３８、３９が各々設けられている。また、これら流入管バルブ３４、３５、３６は、流入水分配制御装置４３により調整される。
【００５０】
図２および図３において、図１に示す実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５１】
図２において、流入量分配制御装置４３には、被処理水流量計２４からの被処理水量Ｑｔ、各分岐水量計３７〜３９からの測定値Ｑ１〜Ｑ３が入力され、さらに流入量分配制御装置４３には分岐水量の分岐割合設定値Ｐｑ１〜Ｐｑ３が設定されている。
【００５２】
流入量分配制御装置４３内の分岐割合設定値Ｐｑ１〜Ｐｑ３は任意に設定が可能であり、本実施の形態では、流入量分配制御装置４３において、被処理水流量計２４からの測定値Ｑｔに対して分岐割合設定値、Ｐｑ１＝１７％、Ｐｑ２＝３３％、Ｐｑ３＝５０％（ただし、Ｐｑ１＋Ｐｑ２＋Ｐｑ３＝１００％）の値が設定（傾斜配分）されている。
【００５３】
流入量分配制御装置４３では、被処理水量Ｑｔと分岐割合設定値Ｐｑ１〜Ｐｑ３から、流入管３１、３２、３３に実際に流れる水量Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３がそれぞれ、
Ｑ１＝Ｐｑ１×Ｑｔ
Ｑ２＝Ｐｑ２×Ｑｔ
Ｑ３＝Ｐｑ３×Ｑｔ
となるように、流入管バルブ３４〜３６の開度Ｑｖ１〜Ｑｖ３を常に演算し、フィードバック制御を行う。
【００５４】
これらの制御により、オゾン反応槽１へ流入する被処理水は、常に上部流入口４０から１７％、中部流入口４１から３３％、下部流入口４２から５０％の割合で流入する。
【００５５】
このようにオゾン反応槽１の上部から下部にかけて流入水の割合を大きくすると、図３に示すように被処理水の沈み込み流速４４が大きくなり、オゾンガスによる上昇流速４５と合わさって反時計回りの回転流速４６が効率良く発生し、このため短絡流の防止・低減が実現できる。
【００５６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、被処理水の流入量を傾斜配分することにより、オゾン反応槽１における短絡流の防止・低減ができ、均等なオゾン処理が実現できると共に、水質の安定した浄水が得られる。また、クリプトスポリジウム等の病原性微生物の除去に影響するＣＴ値の保持時間が確実に得られる。
【００５７】
第３の実施の形態
次に図４および図５により本発明の第３の実施の形態について説明する。図４および図５に示す第３の実施の形態は、オゾン反応槽１の接触部２内に短絡流検知手段２５〜２８を設けるとともに、短絡流検知手段２５〜２８からの信号を流入水分配制御装置４３へ送るようにしたものである。
【００５８】
図４および図５において、他の構成は図２および図３に示す実施の形態と略同一である。図４において、図２および図３に示す実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５９】
図４において、短絡流検知手段２５〜２８の指示値により上部流入口４０、中部流入口４１、下部流入口４２より流出させる分岐水量の比率を積極的に変化させる。
【００６０】
すなわち、第２の実施の形態と同様、オゾン反応槽１の上部から下部にかけて流入水の割合を大きくすることにより短絡流の防止・低減を図ることができる。この場合、図５に示すように、被処理水量や注入するオゾンガス量等の変動により、被処理水の沈み込み流速４３が増大すると、オゾン反応槽１の底部を流れる短絡流４７が発生する。
【００６１】
本実施の形態では、短絡流検知手段２５〜２８で検知した流速Ｒ１〜Ｒ４のうち、どれか一つでも時計回り方向の流速が測定されるか、あるいはすべてが反時計回り流速でもＲ１〜Ｒ４の中の最大値｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍａｘと最小値｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍｉｎとの差が２倍以上、つまり｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍａｘ／｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍｉｎ≧２の場合、オゾン反応槽１内の反時計回りの回転が乱れ、短絡流が発生したと流入量分配制御装置４３にて判断する。
【００６２】
流入量分配制御装置４３では、被処理水流量計２４からの被処理水量Ｑｔ、各分岐水量計３７〜３９からの測定値Ｑ１〜Ｑ３および短絡流検知手段２５〜２８からの流速Ｒ１〜Ｒ４に基づいて、上記に示した短絡流発生基準以下になるよう常に最適な分岐水量の分岐割合設定値Ｐｑ１〜Ｐｑ３を計算し、それに対応する流入管バルブ３４〜３６の開度Ｑｖ１〜Ｑｖ３を常に演算してフィードバック制御を行う。
【００６３】
これにより、図５に示すような被処理水量や注入オゾンガス量等の変動によるオゾン反応槽１の底部における短絡流４７の発生を防止して、反時計回りの回転流速４６（図３参照）が維持できる。
【００６４】
なお、本実施の形態では、短絡流の発生がないと判断されている場合は、上部流入口４０、中部流入口４１、下部流入口４２から流入する被処理水は、均等流入であり流入管バルブ３４〜３６は何ら制御されることなく維持されている。
【００６５】
以上説明したように、本実施の形態によれば、被処理水量や注入オゾンガス量等の変動によりオゾン反応槽１の底部に生じる短絡流４７を防止して、反時計回りの回転流速４６を維持することができ、これによりオゾン処理の均一性が常に保たれ、水質の安定した浄水が得られる。また、クリプトスポリジウム等の病原性微生物の除去に影響するＣＴ値の保持時間が確実に得られる。
【００６６】
第４の実施の形態
次に図６により、本発明による第４の実施の形態について説明する。図６に示す第４の実施の形態は、図１に示す第１の実施の形態と、図４および図５に示す第３の実施の形態を組合せたものである。
【００６７】
図６において、図１に示す第１の実施の形態、および図４および図５に示す第３の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６８】
また、図６において各流入管バルブ３４〜３６および各散気管バルブ２０〜２３を制御するため、散気量、流入水分配制御装置４８が設けられている。
【００６９】
図６に示すように、短絡流検知手段２５〜２８により検知された流速Ｒ１〜Ｒ４のうち、どれか１つでも時計回り方向の流速が測定されるか、あるいはすべてが反時計回り流速でもＲ１〜Ｒ４の中の最大値｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍａｘと最小値｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍｉｎとの差が２倍以上、つまり｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍａｘ／｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍｉｎ≧２の場合、オゾン反応槽１内の反時計回りの回転が乱れ、短絡流が発生したと散気量・流入水分配制御装置４８にて判断する。
【００７０】
散気量・流入水分配制御装置４８には、上記に示した短絡流検知手段２５〜２８からの流速Ｒ１〜Ｒ４の他、被処理水流量計２４からの被処理水量Ｑｔ、全オゾンガス流量計１５からの全オゾンガス流量Ｆｔ、各散気管４ａ〜４ｄ毎の散気ガス流量計１６〜１９からの散気ガス量Ｆ１〜Ｆ４が入力され、接触部２における理想的な流動状態を維持するために、散気管バルブ２０〜２３の開度制御を行い、各散気管４ａ〜４ｄにおける散気されるオゾンガス量を変化させる。
【００７１】
すなわち、短絡検知手段２５〜２８からの測定値に基づいて、散気量・流入水分配制御装置４８において、短絡流を打ち消すように散気管４ａ〜４ｄにおける散気ガス量の配分目標値ＰＦ１〜ＰＦ４が計算され、それに応じた散気管バルブ２０〜２３の開度目標値Ｑｖ１〜Ｑｖ４が演算されてフィードバック制御が行われる。
【００７２】
さらに、散気量・流入水分配制御装置４８は、被処理水流量計２４からの被処理水量Ｑｔ、各分岐水量計３７〜３９からの測定値Ｑ１〜Ｑ３、短絡流検知手段２５〜２８からの流速Ｒ１〜Ｒ４に基づいて、上記に示した短絡流発生判断基準以下になるよう常に最適な分岐水量の分岐割合設定値Ｐ１〜Ｐ３を計算して、それに対応する流入管バルブ３４〜３６の開度目標値Ｑｖ１〜Ｑｖ３を演算してフィードバック制御を行う。
【００７３】
散気量・流入水分配制御装置４８では、散気管バルブ２０〜２３の開度目標値Ｑｖ１〜Ｑｖ４及び流入管バルブ３４〜３６の開度目標値Ｑｖ１〜Ｑｖ３を協調して制御を行うことにより、第１の実施の形態１および第３の実施の形態よりもさらに精度の良の良いフィードバック制御を行うことができる。
【００７４】
このように、第１の実施の形態および第３の実施の形態の作用の組合せ相乗効果により、より強力かつ効果的に短絡流の発生が防止でき、理想的な流動状態が維持される。
【００７５】
なお、本実施の形態では、短絡流の発生がないと判断されている場合は、散気管４ａ〜４ｄから放出される注入オゾンガスは、均等散気となり、散気管バルブ２０〜２３は何ら制御されることなく維持される。また、同様に、上部流入口４０、中部流入口４１、下部流入口４２から流入する被処理水は、均等流入となり、流入管バルブ３４〜３６は何ら制御されることなく維持される。
【００７６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、オゾン吸収効率の低下を最小限に抑え、かつ被処理水量や注入オゾンガス量等の変動による短絡流の防止・低減が実現できる。このため、均等なオゾン処理が実現できると共に、水質の安定した浄水が得られる。また、クリプトスポリジウム等の病原性微生物の除去に影響するＣＴ値の保持時間が確実に得られる。
【００７７】
第５の実施の形態
次に図７および図８により、本発明による第５の実施の形態について説明する。図７において、図１乃至図６に示す第１〜第４の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７８】
図７に示すように、オゾン反応槽１の接触部２には、高濃度オゾンガス散気系統５３に接続された散気管４９ａ〜４９ｄと、低濃度オゾンガス散気系統６６に接続された散気管５４ａ〜５４ｄがそれぞれ独立系統で設置されている。
【００７９】
高濃度オゾンガス散気系統５３は通常の気液接触用のものであり、高濃度オゾンガス用のオゾン発生設備５２にて発生させた最大濃度３０ｇ／ｍ３のオゾンガスを流通させる。高濃度オゾンガス散気系統５３には、高濃度用のオゾンガス濃度計５１（測定値ＣＨ）および高濃度用のオゾンガス流量計５０（測定値ＦＨｔ）がそれぞれ接続されている。
【００８０】
一方、低濃度オゾンガス散気系統６６は流動制御用であり、低濃度オゾン発生設備５８にて発生させた濃度５ｇ／ｍ３以下のオゾンガスを流通させる。低濃度オゾンガス散気系統６６には低濃度用のオゾンガス濃度計５６（測定値ＣＨ）及び低濃度用のオゾンガス流量計５５（測定値ＦＨｔ）が接続されている。
【００８１】
さらに、低濃度オゾンガス散気系統６６は上述のように分岐されて、オゾンガスの散気管５４ａ〜５４ｄに接続されているが、その間に散気管バルブ６２〜６５および散気ガス流量計５８〜６１が設置されている。
【００８２】
散気管バルブ６２〜６５および散気ガス流量計５８〜６１は、オゾンガス量を分岐するために用いられ、オゾンガス散気管５４ａ〜５４ｄに対応している。また散気管５４ａ〜５４ｄに対応する分岐割合設定値Ｐｇ１〜Ｐｇ４は、散気量分配制御装置２９にて任意に設定が可能である。
【００８３】
本実施例では、散気量分配制御装置２９に、予めオゾンガス流量計５５の測定値ＦＬｔに対して分岐割合設定値が入力され、この分岐割合設定値は、Ｐｇ１＝５％、Ｐｇ２＝１０％、Ｐｇ３＝３０％、Ｐｇ＝５５％（ただし、Ｐｇ１＋Ｐｇ２＋Ｐｇ３＋Ｐｇ４＝１００％）となっている。
【００８４】
図７において散気量分配制御装置２９では、オゾンガス流量ＦＬｔと分岐割合設定値Ｐｇ１〜Ｐｇ４から実際に流れる散気ガス量ＦＬ１、ＦＬ２、ＦＬ３、Ｆｌ４がそれぞれ、
ＦＬ１＝Ｐｇ１×ＦＬｔ
ＦＬ２＝Ｐｇ２×ＦＬｔ
ＦＬ３＝Ｐｇ３×ＦＬｔ
ＦＬ４＝Ｐｇ４×ＦＬｔ
となるように、散気管バルブ６２〜６５の開度ＧＬ１〜ＧＬ４を演算し、フィードバック制御を行う。
【００８５】
これにより、図８に示すように、オゾンガスによる上昇流速６８により反時計回りの回転流速６９が加速され、これにより効果的に短絡流の発生が防止でき、理想的な流動状態が維持される。
【００８６】
なお、オゾン反応槽１におけるオゾン注入率の目標値Ｐｒは、別ブロックの制御系（図示せず）にて演算されて発生オゾン量制御装置６７に出力される。このとき発生オゾン量制御装置６７はオゾン注入率の目標値Ｐｒに対応したオゾン発生量制御を行うため、オゾン発生設備５２およびオゾン発生設備５８の発生オゾン濃度制御を行なっている。
【００８７】
オゾン反応槽１における全オゾン注入率ｒｔ（ｇ／ｍ３＝ｍｇ／Ｌ）は、以下の式で計算される。
【００８８】
ｒｔ＝（ＣＨ×ＦＨｔ＋ＣＬ×ＦＬｔ）／Ｑｔ
本実施の形態のオゾン反応槽１におけるオゾン処理条件は、被処理水量Ｑｔ＝５００ｍ３／ｈ（１２０００ｍ３／ｄ）、高濃度用のオゾン発生設備５２のオゾン発生量は１．３ｋｇ／ｈ、低濃度用のオゾン発生設備５７のオゾン発生量は０．２ｇｋ／ｈ、定格ガス風量（オゾンガス散気量）は４３ｍ３／ｈの能力を有している。
【００８９】
本実施の形態では、低濃度用のオゾン発生設備５７における発生オゾン濃度の目標値ＰＣＬを５ｇ／ｍ３に設定している。
【００９０】
このとき、オゾン発生設備５７だけによるオゾン注入率ｒｌは、
【００９１】
通常の浄水処理では、オゾン注入率は１〜２ｍｇ／Ｌの範囲に設定あるいは制御されることが多く、本実施の形態でもオゾン注入率０．４３ｍｇ／Ｌ以上の場合は、低濃度用のオゾン発生設備５７と高濃度用のオゾン発生設備５３の併用運転となる。ただし、実際の浄水処理では、オゾン注入率が０．５ｍｇ／Ｌ以下となることはない。
【００９２】
そこで、オゾン発生量制御装置６７には、オゾン注入率の目標値Ｐｒ、被処理水量Ｑｔ、高濃度用のオゾンガス濃度計５１の測定値ＣＨ、高濃度用のオゾンガス流量計５０の測定値ＦＨｔ、低濃度用のオゾンガス濃度計５６の測定値ＣＬ、低濃度用のオゾンガス流量計５５の測定値ＦＬｔが入力され、オゾン注入率の目標値Ｐｒと全オゾン注入率ｒｔが等しくなるように低濃度用のオゾン発生設備５７における発生オゾン濃度の目標値ＰＣＬおよび高濃度用のオゾン発生設備５３における発生オゾン濃度の目標値ＰＣＨを、フィードバックにより制御する。このため、必要なオゾン注入率は、常に確保されている。
【００９３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、低濃度オゾンガス用の散気管５４ａ〜５４ｄから散気されるオゾンガス流量の比率を流入部１ａから流出部１ｂへ向けて大きくすることにより、オゾン反応槽１の接触部２内において理想的な流動・混合状態を維持でき、短絡流の防止・低減が実現できる。またオゾン注入率に影響を与えることもない。これにより、均等なオゾン処理が実現できると共に、水質の安定した浄水が得られる。また、クリプトスポリジウム等の病原性微生物の除去に影響するＣＴ値の保持時間が確実に得られる。
【００９４】
第６の実施の形態
次に、図９により本発明の第９の実施の形態について説明する。図９に示す第６の実施の形態は、短絡流検知手段２５〜２８をオゾン反応槽１の接触部２内に配置するとともに、短絡流検知手段２５〜２８からの信号を散気量分配制御装置２９へ送ったものであり、他は図７および図８に示す第５の実施の形態と略同一である。図９において、図７および図８に示す実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００９５】
図９において、短絡流検知手段２５〜２８で検知した流速Ｒ１〜Ｒ４のうち、どれか１つでも時計回り方向の流速が測定されるか、あるいはすべてが反時計回り流速でもＲ１〜Ｒ４の中の最大値｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍａｘと最小値｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍｉｎとの差が２倍以上、つまり｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍａｘ／｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍｉｎ≧２の場合、オゾン反応槽１内の反時計回りの回転が乱れ、短絡流が発生したと、散気量分配制御装置２９にて判断する。
【００９６】
散気量分配制御装置２９では、接触部２内の流動状態を常に最適な状態に維持するため、被処理水流量計２４からの被処理水量Ｑｔ、オゾンガス流量計５０、５５からのオゾンガス流量ＦＬｔ、および散気ガス流量計５８〜６１からの散気ガス量ＦＬ１〜ＦＬ４、および短絡流検知手段２５〜２８からの槽内流速Ｒ１〜Ｒ４とに基づいて、上記に示した短絡流発生の判断基準以下になるよう常に最適なオゾンガス量の分岐割合設定値Ｐｇ１〜Ｐｇ４を計算して、それに対応する散気管バルブ６２〜６５の開度ＧＬ１〜ＧＬ４を演算し、フィードバック制御を行う。
【００９７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、オゾン吸収効率の低下を最小限に抑えかつ、被処理水量や注入オゾンガス量等の変動による短絡流の防止・低減が実現できる。このため、均等なオゾン処理が実現できると共に、水質の安定した浄水が得られる。また、クリプトスポリジウム等の病原性微生物の除去に影響するＣＴ値の保持時間が確実に得られる。
【００９８】
第７の実施の形態
次に、図１０により本発明の第７の実施の形態について説明する。図１０に示す実施の形態は、高濃度オゾンガス散気系統５３に接続された散気管４９ａ〜４９ｄに、各々散気ガス流量計７０〜７３と、散気管バルブ７４〜７７を設けたものであり、他は図９に示す第６の実施の形態と略同一である。
【００９９】
図９において、接触部２に設置された短絡流検知手段２５〜２８で検知した流速Ｒ１〜Ｒ４のうち、どれか１つでも時計回り方向の流速が測定されるか、あるいはすべてが反時計回り流速でもＲ１〜Ｒ４の中の最大値｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍａｘと最小値｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍｉｎとの差が２倍以上、つまり｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍａｘ／｜Ｒ１〜Ｒ４｜ｍｉｎ≧２の場合、オゾン反応槽１内の反時計回りの回転が乱れ、短絡流が発生したと、散気量分配制御装置２９にて判断する。
【０１００】
図９において高濃度オゾンガス散気系統５３に接続された散気管４９ａ〜４９ｄにおいても、オゾンガス量の分岐割合設定値Ｐｈ１〜Ｐｈ４を計算して高濃度オゾンガスの散気管４９ａ〜４９ｄから散気されるオゾンガス量を制御する。
【０１０１】
散気量分配制御装置２９では、接触部２内の流動状態を常に最適な状態に維持するため、被処理水流量計からの被処理水量Ｑｔ、低濃度用散気系統６６におけるオゾンガス流量計５５からのオゾンガス流量ＦＬｔおよび散気ガス流量計５８〜６１からの散気ガス量ＦＬ１〜ＦＬ４、高濃度用散気系統５３におけるオゾンガス流量計５０からのオゾンガス流量ＦＨｔおよび散気ガス流量計７０〜７３からの散気ガス量ＦＨ１〜ＦＨ４、短絡流検知手段２５〜２８からの槽内流速Ｒ１〜Ｒ４とに基づいて、上記に示した短絡流発生の判断基準以下になるよう常に最適な両系統におけるオゾンガス量の分岐割合設定値Ｐｇ１〜Ｐｇ４、Ｐｈ１〜Ｐｈ４を計算して、それに対応する散気管バルブ６２〜６５の開度ＧＬ１〜ＧＬ４および散気管バルブ７４〜７７の開度ＧＨ１〜ＧＨ４を常に演算し、フィードバック制御を行う。
【０１０２】
なお、オゾンガス流量ＦＬｔとＦＨｔがほぼ等しく設定されている場合は、オゾンガス量の分岐割合設定値Ｐｇ１〜Ｐｇ４、Ｐｈ１〜Ｐｈ４もほぼ等しくなるため、どちらか一方での指示値で制御が可能である。
【０１０３】
本実施の形態によれば、低濃度オゾンガス散気系統６６および高濃度オゾンガス散気系統５３の両系統にてオゾンガス量の散気制御を行うため、より強力な撹拌力が得られる。このため、より強力な短絡流防止・低減効果が得られる。また、クリプトスポリジウム等の病原性微生物の除去に影響するＣＴ値の保持時間が確実に得られる。
【０１０４】
第８の実施の形態
次に図１１により本発明の第８の実施の形態について説明する。
【０１０５】
図１１に示すように、オゾン反応槽１の接触部２には、回転翼７８と、回転翼７８を動作させるために必要な循環ガスを放出させるための散気管（開口）８４が設置されている。また接触部２には排オゾン処理装置７９を含む排出ライン７９ａが接続されている。この排オゾン処理装置７９はオゾン反応槽１から排出される排オゾンガスを分解して無害化処理するもので、分解剤にはマンガン系触媒や活性炭が用いられる。また排出ライン７９には、オゾン反応槽１内の排オゾンガスを強制的に吸引して排オゾン処理装置７９へ導く排気ブロア８０が接続されている。排気ブロア８０は排オゾン処理装置７９の後段に設置されており、このため排気ブロア８０を通過するガスは非腐食性（窒素、二酸化炭素、酸素）の気体だけとなる。
【０１０６】
また排出ライン７９から、排気ブロワ８０により吸引され、流速（エネルギー）が付加された処理ガスの一部が、回転翼７８に向って吹出され、この回転翼７８を反時計回りに回転させる。このことにより、オゾン反応槽１の接触部２内での短絡流の発生低減・防止を行う。
【０１０７】
このため、排出ライン７９は散気管８４において開口し、この散気管８４は、循環ガスにより反時計回りの回転エネルギーを効率良く得るように、回転翼７８の翼外周部直下に位置している。
【０１０８】
無害化されたガスの分岐およびガス量の制御は、排出ライン７９ａに設けられた大気開放バルブ８１および循環バルブ８２を介して行われ、回転制御装置８６はこれらのバルブ制御およびオゾン反応槽１内の内圧制御を行う。
【０１０９】
反応槽１の接触部２に内圧計８５が設けられている。この内圧計８５は、オゾン反応槽１内の圧力を測定するものであり、オゾン反応槽１内はオゾン漏洩防止のため常に負圧（−５０〜−１００ｍｍＡｑ）に保たれている。
【０１１０】
図１１において、回転制御装置８６が設けられ、この回転制御装置８６は、被処理水流量計２４からの被処理水量Ｑｔ、オゾン反応槽１の内圧計８５からの内圧Ｐｉ、全オゾンガス流量計１５からの全オゾンガス流量Ｆｔ、排出ライン７９ａに設けられた循環ガス流量計８３からの循環ガス流量Ｅｈとから、オゾン反応槽１内の圧力が−５０〜−１００ｍｍＡｑの範囲を維持するように大気開放バルブ８１および循環バルブ８２の開度Ｇａ、Ｇｈをそれぞれ演算して制御を行うと共に循環ガス流量Ｅｈを調整する。
【０１１１】
本実施の形態によれば、循環ガス流量Ｅｈは、全オゾンガス流量Ｆｔの９５％から１００％の範囲に設定している。０．９５×Ｅｔ≦Ｅｈ≦Ｆｔとなる。
【０１１２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、排オゾンガスを無害化処理して循環ガスとし、回転翼７８を反時計回りに回転させることにより、強力な撹拌力が得られる。このため、より強力に短絡流の防止・低減効果を得ることができる。また、クリプトスポリジウム等の病原性微生物の除去に影響するＣＴ値の保持時間が確実に得られる。
【０１１３】
第９の実施の形態
次に図１２により本発明の第９の実施の形態について説明する。
【０１１４】
図１２において、オゾン反応槽１の接触部２には、回転翼７８が設置されており、排オゾンガスが有するエネルギー（圧力、流速）を間接的あるいは直接的に駆動力に変換し、回転翼７８を動作させるようになっている。
【０１１５】
図１２に示すように、排出ライン７９ａには排オゾン処理装置７９が接続されている。この排オゾン処理装置７９はオゾン反応槽１から排出される排オゾンガスを分解して無害化処理するもので、分解剤にはマンガン系触媒や活性炭が用いられる。また排出ライン７９ａに接続された排気ブロワ８０は、オゾン反応槽１内の排オゾンガスを強制的に吸引して排オゾン処理装置７９へ導くものであり、排気ブロワ８０は排オゾン処理装置７９の後段に配置され、排気ブロア８０内を通過するガスは非腐食性（窒素、二酸化炭素、酸素）の気体だけとなる。また排出ライン７９ａの下流側にはエネルギ変換装置８９が設けられ、このエネルギ変換装置８９と回転翼７９とは駆動装置９０により接続されている。
【０１１６】
回転制御装置８６は、排出ライン７９ａを介して排気ブロワ８０により吸引され流速（エネルギー）が付加された処理ガスの流量を、排出ライン７９ａに設けられた大気開放バルブ８１および分岐バルブ８７と、全オゾンガス流量計１５および排出ライン７９ａに設けられた分岐ガス流量計８８とともに連動させて、エネルギ変換装置８９を制御するとともに、オゾン反応槽１の内圧の制御も行う。
【０１１７】
図１２において、エネルギ変換装置８９にて、無害化処理されたガスの流速・圧力エネルギーをファン（図示せず）を用いて駆動力に変換し、駆動装置９０に伝達する。駆動装置９０はオゾン反応槽１の接触部２の側面の内側に配置されており、本実施の形態では耐腐食性金属チェーンからなっている。
【０１１８】
駆動装置９０により、回転翼７８を反時計回りに回転させることができ、短絡流の発生低減・防止を行なうことができる。
【０１１９】
反応槽１の接触部２に設けられた内圧計８５は、オゾン反応槽１内の圧力を測定するものであり、オゾン反応槽１内はオゾン漏洩防止のため常に負圧（−５０〜−１００ｍｍＡｑ）に保つ必要があり、その測定および監視用に設置されている。
【０１２０】
回転制御装置８６は、被処理水量Ｑｔ、オゾン反応槽１の内圧Ｐｉ、全オゾンガス流量Ｆｔ、分岐ガス流量Ｅｉとに基づいて、オゾン反応槽１内の圧力が−５０〜−１００ｍｍＡｑの範囲を維持するように大気開放バルブ８１の開度Ｇａおよび分岐バルブ８７の開度Ｇｉをそれぞれ演算して制御を行うと共に分岐ガス流量Ｅｉの調整も行う。
【０１２１】
本実施の形態では、分岐ガス流量Ｅｌを、全オゾンガス流量Ｆｔの０〜１００％の範囲で任意に設定可能である。つまり、０≦Ｅｉ≦Ｆｔとなる。
【０１２２】
本実施の形態では、エネルギ変換装置８９にて、ガスの流速・圧力エネルギーをファン（図示せず）を用いて駆動力に変換し駆動装置９０に伝達しているが、流速エネルギを電力エネルギーに変換（発電）し、モーター等の動力装置により回転翼７８を駆動させてもよい。
【０１２３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、排オゾンガスを無害化処理して分岐ガスとし、排オゾン処理装置７９へ導入した後、エネルギ変換装置８９において回転（運動）エネルギーに変換させ、回転翼７８を反時計回りに回転させる。このことにより強力な撹拌力が得られ、また、より強力な短絡流防止・低減効果が得られる。また、クリプトスポリジウム等の病原性微生物の除去に影響するＣＴ値の保持時間が確実に得られる。
【０１２４】
第１０の実施の形態
次に図１３により本発明の第１０の実施の形態について説明する。図１３に示す第１０の実施の形態は、反応槽１内に２段の接触部２、２を設けたものであり、他は図１に示す第１の実施の形態と略同一である。
【０１２５】
図１３において、各接触部２に短絡流検知手段２５〜２８ｂが設けられ、これら短絡流検知手段２５〜２８ｂからの信号に基づいて、散気量分配制御装置２９により各々の接触部２の散気管バルブ２０〜２３が調整される。
【０１２６】
第１１の実施の形態
次に図１４により、本発明の第１１の実施の形態について説明する。図１４に示す第１１の実施の形態は、反応槽１内に２段の接触部２、２を設けるとともに各接触部２、２にオゾンガス用の散気管４ａ〜４ｄと、空気用の散気管９４ａ〜９４ｄを設けたものであり、他は図１に示す第１の実施の形態と略同一である。
【０１２７】
図１４において、各接触部２、２に短絡流検知手段２５〜２８ｂが設けられている。これら短絡流検知手段２５〜２８ｂからの信号に基づいて、散気量分配制御装置２９により各々の接触部２の空気用の散気管９４ａ〜９４ｄに設けられた散気管バルブ９５ａ〜９５ｄが調整される。
【０１２８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、オゾン反応槽内において反時計回りの回転流を維持することができ、このためオゾン反応槽内において短絡流を防止して均一なオゾン処理を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるオゾン反応システムの第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明によるオゾン反応システムの第２の実施の形態を示す構成図。
【図３】本発明の第２の実施形態において、短絡流防止効果を説明する図。
【図４】本発明によるオゾン反応システムの第３の実施の形態を示す構成図。
【図５】本発明の第３の実施形態において、短絡流防止効果を説明する図。
【図６】本発明によるオゾン反応システムの第４の実施の形態を示す構成図。
【図７】本発明によるオゾン反応システムの第５の実施の形態を示す構成図。
【図８】本発明の第５の実施形態において、短絡流防止効果を説明する図。
【図９】本発明によるオゾン反応システムの第６の実施の形態を示す構成図。
【図１０】本発明によるオゾン反応システムの第７の実施の形態を示す構成図。
【図１１】本発明によるオゾン反応システムの第８の実施の形態を示す構成図。
【図１２】本発明によるオゾン反応システムの第９の実施の形態を示す構成図。
【図１３】本発明によるオゾン反応システムの第１０の実施の形態を示す構成図。
【図１４】本発明によるオゾン反応システムの第１１の実施の形態を示す構成図。
【図１５】従来のオゾン反応システムの構造を示すブロック図。
【図１６】従来のオゾン反応システムにおいて、短絡流が発生したときの説明図。
【図１７】従来のオゾン反応システムにおいて、短絡流が発生せず均一な処理が行われている時の説明図。
【符号の説明】
１ オゾン反応槽
１ａ 流入部
１ｂ 流出部
２ 接触部
３ 滞留部
４ａ〜４ｄ 散気管
５、６ 隔壁
２０〜２３ 散気管バルブ
２５〜２８ 短絡流検知手段
２９ 散気量分配制御装置
３０ 流入本管
３１〜３３ 流入管
３３〜３６ 流入管バルブ
４０ 上部流入口
４１ 中部流入口
４２ 下部流入口
４３ 流入水分配制御装置
４８ 散気量・流入水分配制御装置
４９〜５１ 高濃度オゾンガス散気管
５２ 高濃度オゾン発生設備
５３ 高濃度オゾンガス散気系統
５４ａ〜５４ｄ 低濃度オゾンガス散気管
５５ 低濃度オゾンガス散気系統
５７ 低濃度オゾン発生設備
６２〜６５ 散気管バルブ
６６ 低濃度オゾンガス散気系統
６７ オゾン発生量制御装置
７４〜７７ 散気管バルブ
７８ 回転翼
７９ 排オゾン処理装置
７９ａ 排出ライン
８４ 散気管
８５ 内圧計
８６ 回転制御装置
８９ エネルギ変換装置
９０ 駆動装置
Claims (11)
- 流入部と、この流入部に対向しかつ底部近傍に流出開口を有する隔壁とを有し、被処理水が流入するオゾン反応槽と、
オゾン反応槽内に流入部から隔壁に沿って複数配置され、オゾンガスを放出する散気管と、
各散気管に設けられた散気管バルブと、
オゾン反応槽内に設けられオゾン反応槽内の短絡流を検知する短絡流検知手段と、
短絡流検知手段からの信号に基づいて、各散気管バルブの開度を調整する散気量分配制御装置と、を備え、
散気量分配制御装置は、短絡流検知手段からの信号に基づいて、オゾン反応槽内で短絡流が発生しているか否かを判断し、短絡流が発生していると判断したときには、フィード・バック制御により短絡流を防止するよう各散気管バルブの開度を調整し、短絡流が発生していないと判断したときには、各散気管から放出されるオゾンガスが均等散気となるよう各散気管バルブの開度を調整することを特徴とするオゾン反応システム。 - 短絡流検知手段は複数設けられ、各短絡流検知手段はそれぞれ流速計からなり、
複数の短絡流検知手段により測定された各流速において、流速の最大値が流速の最小値に対して２倍以上の大きさとなっているときに、散気量分配制御装置はオゾン反応槽内で短絡流が発生していると判断することを特徴とする請求項１記載のオゾン反応システム。 - 散気量分配制御装置は、短絡流が発生していると判断したときには、隔壁に近い散気管に設けられた散気管バルブの開度を、流入部に近い散気管に設けられた散気管バルブの開度よりも大きくするよう各散気管バルブの開度を調整することを特徴とする請求項１または２記載のオゾン反応システム。
- 流入部と、この流入部に対向しかつ底部近傍に流出開口を有する隔壁とを有し、被処理水が流入するオゾン反応槽と、
オゾン反応槽内に流入部から隔壁に沿って複数配置され、オゾンガスを放出する散気管と、
オゾン反応槽の流入部に、上方から下方に向って複数設けられた被処理水の流入管と、
各流入管に設けられた流入管バルブと、
オゾン反応槽内に設けられオゾン反応槽内の短絡流を検知する短絡流検知手段と、
短絡流検知手段からの信号に基づいて、各流入管バルブの開度を調整する流入水分配制御装置と、を備え、
流入水分配制御装置は、短絡流検知手段からの信号に基づいて、オゾン反応槽内で短絡流が発生しているか否かを判断し、短絡流が発生していると判断したときには、フィード・バック制御により短絡流を防止するよう各流入管バルブの開度を調整し、短絡流が発生していないと判断したときには、各流入管から流入する被処理水が均等流入となるよう各流入管バルブの開度を調整することを特徴とするオゾン反応システム。 - 短絡流検知手段は複数設けられ、各短絡流検知手段はそれぞれ流速計からなり、
複数の短絡流検知手段により測定された各流速において、流速の最大値が流速の最小値に対して２倍以上の大きさとなっているときに、流入水分配制御装置はオゾン反応槽内で短絡流が発生していると判断することを特徴とする請求項４記載のオゾン反応システム。 - 流入水分配制御装置は、短絡流が発生していると判断したときには、下方の流入管に設けられた流入管バルブの開度を、上方の流入管に設けられた流入管バルブの開度よりも大きくするよう各流入管バルブの開度を調整することを特徴とする請求項４または５記載のオゾン反応システム。
- オゾン反応槽の流入部に、上方から下方に向って複数設けられた被処理水の流入管と、
各流入管に設けられた流入管バルブと、
短絡流検知手段からの信号に基づいて、各流入管バルブの開度を調整する流入水分配制御装置と、を更に備え、
流入水分配制御装置は、短絡流検知手段からの信号に基づいて、オゾン反応槽内で短絡流が発生しているか否かを判断し、短絡流が発生していると判断したときには、フィード・バック制御により短絡流を防止するよう各流入管バルブの開度を調整し、短絡流が発生していないと判断したときには、各流入管から流入する被処理水が均等流入となるよう各流入管バルブの開度を調整することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のオゾン反応システム。 - 複数の短絡流検知手段により測定された各流速において、流速の最大値が流速の最小値に対して２倍以上の大きさとなっているときに、流入水分配制御装置はオゾン反応槽内で短絡流が発生していると判断することを特徴とする請求項７記載のオゾン反応システム。
- 流入水分配制御装置は、短絡流が発生していると判断したときには、下方の流入管に設けられた流入管バルブの開度を、上方の流入管に設けられた流入管バルブの開度よりも大きくするよう各流入管バルブの開度を調整することを特徴とする請求項７または８記載のオゾン反応システム。
- 流入部と、この流入部に対向しかつ底部近傍に流出開口を有する隔壁とを有し、被処理水が流入するオゾン反応槽と、
オゾン反応槽内に流入部から隔壁に沿って複数配置され、オゾンガスを放出する高濃度オゾンガス散気系統および低濃度オゾンガス散気系統の散気管と、
低濃度オゾンガス散気系統の各散気管に設けられた散気管バルブと、
オゾン反応槽内に設けられオゾン反応槽内の短絡流を検知する短絡流検知手段と、
短絡流検知手段からの信号に基づいて、低濃度オゾンガス散気系統の各散気管バルブの開度を調整する散気量分配制御装置と、を備え、
散気量分配制御装置は、短絡流検知手段からの信号に基づいて、オゾン反応槽内で短絡流が発生しているか否かを判断し、短絡流が発生していると判断したときには、フィード・バック制御により短絡流を防止するよう低濃度オゾンガス散気系統の各散気管バルブの開度を調整し、短絡流が発生していないと判断したときには、低濃度オゾンガス散気系統の各散気管から放出されるオゾンガスが均等散気となるよう低濃度オゾンガス散気系統の各散気管バルブの開度を調整することを特徴とするオゾン反応システム。 - 高濃度オゾンガス散気系統の各散気管に設けられた散気管バルブを更に備え、
散気量分配制御装置は、短絡流が発生していると判断したときには、フィード・バック制御により短絡流を防止するよう低濃度オゾンガス散気系統の各散気管バルブとともに高濃度オゾンガス散気系統の各散気管バルブの開度も調整し、短絡流が発生していないと判断したときには、高濃度オゾンガス散気系統の各散気管から放出されるオゾンガスが均等散気となるよう高濃度オゾンガス散気系統の各散気管バルブの開度を調整することを特徴とする請求項１０に記載のオゾン反応システム。
Priority Applications (1)
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