TW202146107A - 臭氧水製造裝置、水處理裝置及臭氧水製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明之目的在於獲得一種臭氧水製造裝置，可抑制設置上之限制且可抑制臭氧之無效消耗。本發明的臭氧水製造裝置(100)係具備：氧氣供給部(30)，係供給包含氧氣的第一氣體；其他氣體供給部(31)，係供給包含二氧化碳氣體、氮氣及氮氧化物氣體之中之至少一者的第二氣體；臭氧氣體生成部(32)，係藉由對氣體進行放電處理來生成包含臭氧氣體的第三氣體，該氣體係包含由氧氣供給部(30)所供給的第一氣體與由其他氣體供給部(31)所供給的第二氣體；以及臭氧水生成部(34)，係使第三氣體溶解於被溶解水來生成臭氧水。

Description

臭氧水製造裝置、水處理裝置及臭氧水製造方法

本發明係關於一種製造要使用於有機物之除去等之臭氧水的臭氧水製造裝置、水處理裝置及臭氧水製造方法。

就含有有機物的排水之處理方法而言，已知有一種膜分離活性污泥法(MBR：Membrane Bio Reactor；薄膜生物反應器)，藉由生物處理來分解被處理水中之有機物，且藉由使用了亦稱為過濾膜之分離膜的固液分離，來獲得清澈之處理水。因持續使用分離膜，故包含污泥、浮游性固形物、微生物及微生物之代謝物等污濁物質會附著或固著於膜表面及膜內部。藉此，分離膜之過濾性能會隨著時間經過而發生劣化。因此，使用了分離膜的水處理設備係倂設有洗淨分離膜的膜洗淨設備，且定期地以膜洗淨設備實施分離膜之洗淨。

就膜洗淨設備實施之分離膜之洗淨方法而言，已提出一種使用臭氧的洗淨方法。臭氧係不安定而容易自我分解，特別是水中的臭氧之壽命極短。例如，常溫常壓的狀態下，臭氧之水中的半衰期為10分鐘左右。臭氧之水中的半衰期亦受到pH、溫度等的影響。因此，臭氧水中的自我分解亦即成為無助於分離膜之洗淨的臭氧水之消耗的無效消耗，將會因臭氧水生成之後到達成為洗淨對象的分離膜的臭氧水之輸送距離、輸送時間、輸送環境等而變得無法忽視。因此，為了補償臭氧之無效消耗量，而有需要設置過度容量的臭氧氣體產生源或過度之時間地供給臭氧氣體之課題。

專利文獻1揭示有一種膜洗淨方法，使臭氧水流通於分離膜以分解已附著於分離膜的有機物，藉此洗淨分離膜。專利文獻1所記載的膜洗淨方法中，係使用pH調整裝置將臭氧水之pH維持於2至5，藉此抑制溶存臭氧之自我分解而解決上述課題。 [先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特許第6430091號公報

[發明所欲解決之課題]

然而，專利文獻1所記載的技術中，係將酸亦即酸性溶液供給至使臭氧氣體溶解於被溶解水的臭氧水生成部，藉此將臭氧水之pH維持於2至5。因此，要在臭氧水生成部之周邊設置貯藏酸的貯藏部，而發生設置上的限制。

本發明係有鑑於上述課題而開發完成者，其目的在於獲得一種臭氧水製造裝置，可抑制設置上之限制且可抑制臭氧之無效消耗。 [用以解決課題之手段]

為了解決上述課題，達成目的，本發明的臭氧水製造裝置係具備：第一氣體供給部，係供給包含氧氣的第一氣體；以及第二氣體供給部，係供給包含二氧化碳氣體、氮氣及氮氧化物氣體之中之至少一者的第二氣體。又，臭氧水製造裝置係具備：放電部，係藉由對氣體進行放電處理來生成包含臭氧氣體的第三氣體，該氣體係包含由第一氣體供給部所供給的第一氣體與由第二氣體供給部所供給的第二氣體；以及臭氧水生成部，係使第三氣體溶解於被溶解水來生成臭氧水。 [發明功效]

本發明的臭氧水製造裝置可達成可抑制設置上之限制且可抑制臭氧之無效消耗之功效。

以下依據圖式詳細地說明實施型態的臭氧水製造裝置、水處理裝置及臭氧水製造方法。

[實施型態1] 圖1係顯示實施型態1的水處理裝置之構成例的圖。本實施型態的水處理裝置係藉由膜分離活性污泥法來淨化下水或工業廢水等被處理水。如圖1所示，水處理裝置係具備處理槽10、分離膜11、膜狀態測定部20、切換閥21、步驟控制部22、過濾水泵23及用以作為膜洗淨裝置之功能的臭氧水製造裝置100。

被處理水係經由被處理水配管1a而導入至處理槽10。被處理水係在處理槽10中藉由活性污泥進行生物分解處理之後，以分離膜11從膜之一次側往二次側進行過濾處理，再經由過濾水配管2a及排放配管2b排放。本實施型態中，由於藉由以分離膜11將活性污泥與膜過濾後的清水固液分離之MBR來進行淨化，故不需要最終沉澱池，而可實現極簡單且小型的水處理裝置。又，本實施型態的水處理裝置係實施進行被處理水之淨化的膜過濾步驟以及洗淨分離膜11的膜洗淨步驟。藉由實施膜洗淨步驟，可維持分離膜11之過濾性能。

過濾水配管2a係設有膜狀態測定部20及切換閥21。切換閥21係連接於設有過濾水泵23的排放配管2b以及設有臭氧水製造裝置100的膜洗淨用配管3d。切換閥21係依據來自步驟控制部22的指示，將過濾水配管2a之連接對象切換於排放配管2b與膜洗淨用配管3d之間。

步驟控制部22係管理膜過濾步驟及膜洗淨步驟。步驟控制部22係在要從膜過濾步驟轉換成膜洗淨步驟時，指示切換閥21以膜洗淨用配管3d作為過濾水配管2a之連接對象。又，步驟控制部22係在要從膜洗淨步驟轉換成膜過濾步驟時，指示切換閥21以排放配管2b作為過濾水配管2a之連接對象。過濾水配管2a藉由切換閥21連接於排放配管2b時，膜過濾後的清水係經由排放配管2b而排放。過濾水配管2a藉由切換閥21連接於膜洗淨用配管3d時，可藉由作為膜洗淨裝置的臭氧水製造裝置100來進行分離膜11之洗淨。

經生物分解處理並藉由分離膜11進行膜過濾而獲得清水的過程中，包含污泥、浮游性固形物、微生物、微生物之代謝物等污濁物質會附著或固著於分離膜11之表面及膜內部。藉此，膜過濾處理時的膜的二次側壓力與大氣壓的壓差之所謂的膜滲透壓差會上升，單位時間及單位膜過濾面積之過濾水量之流通量(flux)會降低，而發生所謂的過濾性能隨著時間經過之劣化。因此，為了維持分離膜11之過濾性能，必需實施從分離膜內部及表面洗淨除去污濁物質的膜洗淨步驟。本實施型態的膜洗淨步驟係在停止膜過濾的狀態下，朝向過濾水的流向的相反方向之從分離膜11的二次側朝向一次側的方向，供給臭氧水作為洗淨液。藉此，可有效地洗淨除去分離膜11之污濁物質。藉由膜洗淨步驟使分離膜11之膜滲透壓差及流通量恢復之後，再次開始膜過濾步驟。依據此洗淨方法，可在分離膜11浸漬於處理槽10內之被處理水中的狀態下，於所期望的時機切換膜過濾步驟與膜洗淨步驟，而可實現過濾性能之維持以及水處理裝置之保修的簡化。

在此具體地說明膜過濾步驟與膜洗淨步驟之間的步驟轉換。膜狀態測定部20係測定分離膜11之髒污的狀態，且將測定值輸出至步驟控制部22。例如，膜狀態測定部20係測定分離膜11之膜滲透壓差與流通量中之至少一者。步驟控制部22係比較記憶於步驟控制部22內之記憶部的臨限值與測定值，依據比較結果來判斷是否進行步驟轉換。例如，膜狀態測定部20測定膜滲透壓差時，步驟控制部22係在成為測定值的膜滲透壓差超過臨限值時，判斷要使步驟從膜過濾步驟轉換成膜洗淨步驟，且指示切換閥21以膜洗淨用配管3d作為過濾水配管2a之連接對象。並且，步驟控制部22係在成為測定值的膜滲透壓差低於臨限值時，判斷要使步驟從膜洗淨步驟轉換成膜過濾步驟，且指示切換閥21以排放配管2b作為過濾水配管2a之連接對象。膜狀態測定部20測定流通量時，步驟控制部22係在成為測定值的流通量低於臨限值時，使步驟從膜過濾步驟轉換成膜洗淨步驟，而在測定值超過臨限值時，使步驟從膜洗淨步驟轉換成膜過濾步驟。

在此，用以判斷從膜洗淨步驟成為膜過濾步驟之步驟轉換的臨限值與用以判斷從膜過濾步驟成為膜洗淨步驟之步驟轉換的臨限值亦可不同。例如，膜狀態測定部20測定膜滲透壓差的情況下，用以判斷從膜洗淨步驟成為膜過濾步驟之步驟轉換的臨限值亦可設定成比用以判斷從膜過濾步驟成為膜洗淨步驟之步驟轉換的臨限值更小的值。膜狀態測定部20測定流通量的情況下，用以判斷從膜洗淨步驟成為膜過濾步驟之步驟轉換的臨限值，亦可設定成比用以判斷從膜過濾步驟成為膜洗淨步驟之步驟轉換的臨限值更大的值。又，膜狀態測定部20測定分離膜11之膜滲透壓差及流通量雙方的情況下，步驟控制部22可在膜滲透壓差及流通量之其中任一者已滿足步驟轉換之條件的情況下進行步驟轉換，亦可在雙方皆已滿足步驟轉換之條件的情況下進行步驟轉換。

如以上所述，藉由對應於膜狀態測定部20之測定值來反覆進行上述步驟轉換，可在所期望的過濾性能無損的情況下持續進行被處理水之處理。膜過濾步驟與膜洗淨步驟之間的步驟轉換係不限於上述之例，例如，亦可在膜過濾步驟之運轉時間超過預定時間時，進行一定時間的膜洗淨步驟之後，再次轉換成膜過濾步驟，並清除運轉時間定期地進行膜洗淨。此時，亦可變更實施膜過濾步驟的間隔、膜洗淨步驟之持續時間。

接著說明臭氧水製造裝置100之構成及動作。臭氧水製造裝置100係具備氧氣供給部30、其他氣體供給部31、臭氧氣體生成部32、臭氧水生成部34、臭氧水狀態測定部35、臭氧水輸送泵36、條件控制部37及臭氧排放處理裝置38。

氧氣供給部30係經由氧氣配管3a將作為第一氣體之一例的氧氣供給至臭氧氣體生成部32的第一氣體供給部。其他氣體供給部31係經由其他氣體配管3b將作為第二氣體之一例的其他氣體供給至臭氧氣體生成部32的第二氣體供給部。其他氣體係例如二氧化碳氣體。以下係使用二氧化碳氣體作為其他氣體之例來進行說明，惟其他氣體係不限於二氧化碳氣體，亦可為氮氣或氮氧化物氣體，若包含二氧化碳氣體、氮氣及氮氧化物氣體之中之至少一氣體即可。

臭氧氣體生成部32係經由氧氣配管3a、其他氣體配管3b而分別連接於氧氣供給部30、其他氣體供給部31。臭氧氣體生成部32係經由氧氣配管3a、其他氣體配管3b接受氧氣及其他氣體的供給。臭氧氣體生成部32係使用氧氣及其他氣體，藉由例如所謂介電體屏蔽放電的放電處理來生成臭氧。亦即，臭氧氣體生成部32係對包含由第一氣體供給部所供給的第一氣體與由第二氣體供給部所供給的第二氣體之氣體進行放電處理，藉此生成包含臭氧氣體的第三氣體之放電部。臭氧氣體生成部32中，氧分子係藉由放電的作用而解離，且由經解離的氧原子與氧分子來生成臭氧。在此，臭氧氣體生成部32中，與氧分子之解離同樣地，二氧化碳亦同時被解離。因此，成為藉由臭氧氣體生成部32所生成的氣體之第三氣體中，不僅包含臭氧，還包含源於二氧化碳的碳酸系副生成物。以下，為了簡化說明，將藉由臭氧氣體生成部32所生成的氣體稱為臭氧氣體，但如同上述，該臭氧氣體係含有碳酸系副生成物。

藉由臭氧氣體生成部32所生成的臭氧氣體係經由臭氧氣體配管3c供給至臭氧水生成部34。又，臭氧水生成部34係經由被溶解水配管3e接受被溶解水的供給。又，臭氧水生成部34係貯存被供給的被溶解水。臭氧水生成部34係具備臭氧注入部33，臭氧注入部33係使如上所述地藉由臭氧氣體生成部32所生成的第三氣體溶解於被溶解水而藉此生成臭氧水。將經由臭氧氣體配管3c所供給的臭氧氣體導入被溶解水。藉此，臭氧氣體係溶解於被溶解水而生成臭氧水。藉由臭氧水生成部34所生成及貯存的臭氧水係經由臭氧水輸送泵36及膜洗淨用配管3d供給至作為洗淨對象的分離膜11。亦即，藉由臭氧水生成部34所生成的臭氧水係作為洗淨分離膜11的洗淨劑來使用。另一方面，未被溶解的臭氧氣體係經由臭氧氣體排放配管3f導入臭氧排放處理裝置38。臭氧排放處理裝置38係使臭氧氣體無害化後排放至大氣中。

為了抑制溶存臭氧之自我分解，臭氧水生成部34所生成及貯存的臭氧水之pH，較佳是維持於6以下，更佳是維持在pH為3至5之範圍內。以下，將臭氧水保持於酸性的條件稱為酸性條件。如上所述，酸性條件可為pH於6以下的條件，亦可為pH於預定範圍內的條件。預定範圍係例如3至5之範圍，亦即pH於3以上且於5以下之範圍，但不限於此。

由於從臭氧氣體生成部32供給來之臭氧氣體中含有的碳酸離子及重碳酸離子之所謂的碳酸系副生成物會使被溶解水之pH降低，故本實施型態的離子水之pH係相依於碳酸系副生成物以何種程度與臭氧氣體一起溶解於被溶解水。因此，藉由控制從其他氣體供給部31供給的二氧化碳之供給，可控制臭氧水之pH。詳言之，藉由控制從其他氣體供給部31供給的二氧化碳之供給以維持酸性條件，可控制碳酸系副生成物之溶解，抑制溶存臭氧之自我分解，而達成溶存臭氧之長壽化及溶存臭氧濃度之提升。又，碳酸系副生成物係捕捉因臭氧在水中的分解而生成的羥基自由基(hydroxyl radical)而亦具有作為自由基捕獲劑(radical scavenger)之作用。亦即，藉由碳酸系副生成物與羥基自由基反應，可抑制臭氧之分解反應的進行。

臭氧水生成部34之溫度可為常溫，但較佳是維持於30℃以下，更佳是維持於20℃以下，藉此，除了能獲得因維持上述之酸性條件而抑制溶存臭氧之自我分解之功效以外，還能獲得因保持於低溫而抑制溶存臭氧之自我分解之功效。如以上所述，本實施型態的臭氧水製造裝置100所製造的臭氧水可藉由臭氧氣體生成部32供給的碳酸系副生成物實現臭氧水中之溶存臭氧的安定化、高濃度化及長壽化。

臭氧水狀態測定部35係測定表示有關臭氧水之pH的狀態之量。表示有關臭氧水之pH的狀態之量可為臭氧水之pH本身，亦可為溶存臭氧濃度。亦即，臭氧水狀態測定部35可測定臭氧水之pH，亦可測定臭氧水之溶存臭氧濃度。圖1中係將臭氧水狀態測定部35設於臭氧水生成部34，但臭氧水狀態測定部35之位置不限於圖1所示的位置，亦可在膜洗淨用配管3d設置臭氧水狀態測定部35。

條件控制部37係與步驟控制部22協調來控制臭氧水之製造。如上所述，步驟控制部22係控制步驟之轉換。步驟控制部22係在要轉換成膜洗淨步驟時，通知條件控制部37要開始進行膜洗淨步驟，而在膜洗淨步驟結束而轉換成膜過濾步驟時，通知條件控制部37要開始膜過濾步驟。條件控制部37係在收到膜洗淨步驟之開始的通知時，開始臭氧水之製造及臭氧水之輸送。詳言之，條件控制部37係如後述地依據為了製造臭氧水的各種條件來控制氧氣供給部30、其他氣體供給部31及臭氧氣體生成部32而藉此製造臭氧水，並且使臭氧水輸送泵36驅動而藉此輸送臭氧水。藉由臭氧水輸送泵36所輸送的臭氧水係經由膜洗淨用配管3d、切換閥21及過濾水配管2a而供給至分離膜11。條件控制部37係在膜洗淨步驟之後收到膜過濾步驟之開始的通知時，可使臭氧水之製造及臭氧水之輸送停止，亦可使臭氧水之製造繼續而使臭氧水之輸送停止。在膜過濾步驟中使臭氧水之製造繼續的情況下，所製造出的臭氧水係貯藏於臭氧水生成部34，而條件控制部37係在再次收到膜過濾步驟之開始的通知時，使臭氧水輸送泵36驅動而藉此開始臭氧水之輸送。在膜過濾步驟中使臭氧水之製造繼續的情況下，條件控制部37亦可在貯藏的臭氧水之量已達到臨限值等情況時，使臭氧水之製造停止。

如此，控制臭氧水之製造的條件控制部37與因應於分離膜11之狀態而控制步驟的步驟控制部22係進行各自的控制，並且兩者協調進行控制，藉此可實現自由度高且運轉成本佳的水處理裝置。

條件控制部37係藉由處理電路而實現。此處理電路可為專用的硬體，亦可為具備處理器的控制電路。處理電路係專用的硬體的情況下，例如相當於單一電路、解碼電路、經程式化的處理器、經平行程式化的處理器、ASIC(Application Specific Integrated Circuit；特殊應用積體電路)、FPGA(Field Programmable Gate Array；場域可程式化閘陣列)、或是此等的組合。

圖2係顯示本實施型態的控制電路之構成例的圖。實現條件控制部37的處理電路亦可為如圖2所示的控制電路。圖2所示的控制電路係具備處理器201及記憶體202。

作為運算裝置的處理器201例如為CPU(Central Processing Unit；中央處理單元)、GPU(Graphics Processing Unit；圖形處理單元)、微處理器(microprocessor)、微控器(microcontroller)、或DSP (Digital Signal Processor；數位信號處理器)等。作為記憶部的記憶體202例如相當於RAM(Random Access Memory；隨機存取記憶體)、ROM (Read Only Memory；唯讀記憶體)、快閃記憶體(flash memory)、EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory；可抹除可程式唯讀記憶體)、及EEPROM(註冊商標)(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory；可電性抹除可程式唯讀記憶體)等半導體記憶體、磁碟、軟碟等。

條件控制部37藉由圖2所示的控制電路實現的情況下，條件控制部37之功能可藉由軟體、韌體、或軟體與韌體之組合而實現。軟體、韌體係以程式描述且記憶於記憶體202，藉由處理器201讀取記憶體202所記憶的程式來執行而實現條件控制部37之功能。又，藉由處理器201執行程式之期間要記錄資訊時，資料係保持於記憶體202。此程式可由作為記憶媒體的程式記憶媒體所提供，亦可藉由通信媒體等所提供。

又，條件控制部37亦可藉由專用的硬體的處理電路與圖2所示的控制電路之組合而實現。再者，上述步驟控制部22亦可與條件控制部37同樣地藉由處理電路而實現，此處理電路可為專用的硬體，亦可為具備處理器的控制電路，又可為此等的組合。

接著，詳細說明條件控制部37之控制。條件控制部37係控制藉由對二氧化碳等其他氣體施予放電處理而獲得的副生成物之生成量的控制部。詳言之，條件控制部37係在進行臭氧水之製造時，控制臭氧水製造裝置100之各部，以滿足有關臭氧水之製造的各種條件。各種條件係包含上述酸性條件。各種條件除了酸性條件以外，還包含氣體條件、放電條件。條件控制部37係依據所製造的臭氧水中的溶存臭氧濃度之目標濃度，將氣體條件及放電條件決定成為與上述臭氧水狀態測定部35之測定值對應的pH滿足酸性條件。

氣體條件係指有關氧氣及二氧化碳氣體之中之至少任一者的氣體流量值之條件，且為決定原料氣體中的二氧化碳氣體之比率的條件。例如，可將氧氣之流量保持一定而使二氧化碳氣體之流量增減，藉此使原料氣體中的二氧化碳氣體之比率增減，亦可將二氧化碳氣體之流量保持一定而使氧氣之流量增減，藉此使原料氣體中的二氧化碳氣體之比率增減。又，亦可使氧氣及二氧化碳氣體雙方的流量增減，藉此使原料氣體中的二氧化碳氣體之比率增減。亦可藉由適當地調整放電功率與氧氣流量來增加溶存臭氧量，惟本實施型態中，即便氧氣之供給量相同，仍可藉由增加二氧化碳氣體之流量來增加溶存臭氧。

放電條件係指放電處理中的氣體壓力、溫度、電流、電壓及放電功率中之至少一者。亦即，放電條件係表示臭氧氣體生成部32之放電處理中的臭氧氣體產生場之放電場的氣體壓力、對放電場施加的電流、依據電壓而產生的放電功率、以及放電場的溫度中之至少一者。例如，藉由調整臭氧氣體生成部32之放電場中的放電功率、氣體壓力及放電場之溫度，可控制二氧化碳之解離量而調整碳酸系副生成物之生成量。在此，放電場之溫度可藉由放電功率或被供給至臭氧氣體生成部32的冷卻水之溫度中之至少一者來控制。

臭氧水之pH係相依於碳酸系副生成物之生成量。又，碳酸系副生成物之生成量係相依於從其他氣體供給部31所供給的二氧化碳氣體之流量，並且相依於放電條件。因此，可藉由適當地設定氣體條件及放電條件來維持酸性條件。

為了維持酸性條件而調整碳酸系副生成物之生成量的條件不限於上述之例。例如，藉由複合性地調整氣體條件及放電條件之複數個條件，可同時維持所期望的臭氧之生成量且控制作為臭氧氣體生成時之副生成物的碳酸系副生成物之生成量。

與酸性條件對應的pH之範圍係記憶於例如條件控制部37內之記憶部。條件控制部37係例如在與臭氧水狀態測定部35之測定值對應的pH已超過酸性條件所規定的適當範圍之上限值的情況下，將氣體條件決定成為使其他氣體供給部31供給的二氧化碳氣體之供給量增加，且依據所決定的氣體條件來控制其他氣體供給部31之流量。藉此，可使碳酸系副生成物之生成量增加，而可使臭氧水之pH降低。如此，藉由適當地控制臭氧水之pH，可實現臭氧水中之溶存臭氧的安定化、高濃度化及長壽化。又，條件控制部37係在與臭氧水狀態測定部35之測定值對應的pH已低於由酸性條件所規定的適當範圍之下限值的情況下，決定氣體條件以便使其他氣體供給部31供給的二氧化碳氣體之供給量減少，且依據已決定的氣體條件來控制其他氣體供給部31之流量。藉此，可使碳酸系副生成物之生成量減少，且可使臭氧水之pH上升。再者，在僅有上限值被規定作為酸性條件的情況下，使二氧化碳氣體之供給量減少的控制亦可不被進行。

在臭氧水狀態測定部35測定溶存臭氧濃度的情況下，預先決定與規定作為酸性條件的pH之適當範圍對應的溶存臭氧濃度之範圍。條件控制部37係預先將該溶存臭氧濃度之範圍記憶於記憶部，且與上述同樣地，在溶存臭氧濃度之測定值已成為低於所記憶的範圍之下限值的情況下，使其他氣體供給部31供給的二氧化碳氣體之供給量增加而使碳酸系副生成物之生成量增加。藉此，可實現臭氧水中的溶存臭氧之安定化、高濃度化及長壽化。且在溶存臭氧濃度已成為高於所記憶的範圍之上限值的情況下，使其他氣體供給部31供給的二氧化碳氣體供給量減少而使碳酸系副生成物之生成量減少。在此，酸性條件僅已規定了上限值的情況下，僅規定溶存臭氧濃度之範圍的下限值，故亦可不進行使二氧化碳氣體之供給量減少的控制。如此，條件控制部37可藉由調整從其他氣體供給部31供給的其他氣體之流量來控制碳酸系副生成物之生成量。

又，條件控制部37亦可藉由調整放電處理中的放電條件來控制碳酸系副生成物之生成量，亦可組合從其他氣體供給部31供給的其他氣體之流量的調整與放電條件的調整來控制碳酸系副生成物之生成量。如以上所述，條件控制部37係將碳酸系副生成物之生成量控制成為臭氧水狀態測定部35之測定值成為所決定的範圍內。

如此，本實施型態的臭氧水製造方法係包含：供給氧氣的第一氣體供給步驟；以及供給其他氣體的第二氣體供給步驟。本實施型態的臭氧水製造方法更具備：放電步驟，係藉由對氣體進行放電處理來生成包含臭氧氣體的氣體，該氣體係包含由第一氣體供給步驟所供給的氧氣與由第二氣體供給步驟所供給的其他氣體；以及臭氧水生成步驟，係使放電步驟所生成的氣體溶解於被溶解水來生成臭氧水。

圖3係顯示實施型態的條件控制部37中的臭氧水製造之控制步驟之一例的流程圖。圖3所示的處理係在未進行臭氧水之製造的狀態下開始。條件控制部37係判斷是否要開始臭氧水之製造(步驟S1)，在尚未要開始臭氧水之製造的情況下(步驟S1，否)，反覆進行步驟S1。條件控制部37例如在已從步驟控制部22收到膜洗淨步驟之開始之通知的情況下，判斷為開始進行臭氧水之製造。藉由從步驟控制部22收到膜洗淨步驟之開始之通知而開始進行臭氧水之製造時，條件控制部37亦藉由使臭氧水輸送泵36驅動而開始進行臭氧水之輸送。在此，條件控制部37亦可不與來自步驟控制部22的各個步驟之開始的通知連動，而例如定期地開始臭氧水之製造。此時，所製造出的臭氧水係貯藏於臭氧水生成部34。條件控制部37係在收到膜過濾步驟之開始之通知時，藉由使臭氧水輸送泵36驅動而開始臭氧水之輸送。

要開始臭氧水之製造的情況下(步驟S1，是)，條件控制部37係判斷測定值是否高於適當範圍(步驟S2)。測定值係藉由臭氧水狀態測定部35所測定的結果。在此假設臭氧水狀態測定部35測定量pH。又，在此假設已規定了作為適當範圍之pH之上限值與下限值，詳言之，步驟S2中，條件控制部37係判斷測定值是否超過了適當範圍之上限值。

測定值未高於適當範圍的情況下(步驟S2，否)，條件控制部37係判斷測定值是否低於適當範圍(步驟S3)。詳言之，條件控制部37係判斷測定值是否低於適當範圍之下限值。測定值未低於適當範圍的情況下(步驟S3，否)，條件控制部37係判斷是否停止臭氧水之製造(步驟S4)。例如，條件控制部37係已從步驟控制部22收到膜過濾步驟之開始之通知的情況下，判斷停止臭氧水之製造。如上所述，亦可在已收到膜過濾步驟之開始之通知之後亦繼續臭氧水之製造，此時，條件控制部37係藉由膜過濾步驟之開始之通知以外的觸發條件來使臭氧水之製造停止，例如於臭氧水之貯藏量超過臨限值時停止臭氧水之製造等。判斷為不停止臭氧水之製造的情況下(步驟S4，否)，條件控制部37係再次實施從步驟S2起之處理。

測定值高於適當範圍的情況下(步驟S2，是)，條件控制部37係使臭氧氣體生成時的副生成物之生成量增加(步驟S5)，且使處理往步驟S4前進。臭氧氣體生成時的副生成物之生成量係表示與臭氧氣體生成時所生成的臭氧氣體之生成量相對應的副生成物之生成量。步驟S5中，條件控制部37例如將氣體條件調整成為使從其他氣體供給部31供給的二氧化碳氣體之流量增加，藉此使臭氧氣體生成時的副生成物之生成量增加。又，條件控制部37可藉由調整放電條件來使臭氧氣體生成時的副生成物之生成量增加，亦可藉由調整氣體條件及放電條件雙方來使臭氧氣體生成時的副生成物之生成量增加。

測定值低於適當範圍的情況下(步驟S3，是)，條件控制部37係使臭氧氣體生成時的副生成物之生成量減少(步驟S6)，且使處理往步驟S4前進。步驟S6中，條件控制部37係與步驟S5同樣地，可調整氣體條件，且可調整放電條件，又可調整氣體條件及放電條件雙方。

判斷為要停止臭氧水之製造的情況下(步驟S4，是)，條件控制部37係結束處理。處理結束之後，再次進行圖3所示的處理。在此，臭氧水狀態測定部35測定溶存臭氧濃度的情況下，條件控制部37可在步驟S2中判斷測定值是否低於與pH之適當範圍對應的溶存臭氧濃度之範圍的下限值，且在步驟S3中判斷是否高於溶存臭氧濃度之範圍的上限值。

藉由以上的處理，藉由臭氧水製造裝置100所製造出的臭氧水之pH可藉由從臭氧氣體生成部32所供給來的碳酸離子及重碳酸離子之溶解進行控制，而可維持酸性條件。藉由將臭氧水之pH維持於滿足酸性條件，可抑制溶存臭氧之自我分解，而可達成溶存臭氧之長壽化及溶存臭氧濃度之提升。又，與碳酸系副生成物反應之生成物係捕捉因臭氧在水中分解而生成的羥基自由基而亦具有作為自由基捕獲劑之作用。如以上所述，藉由與從臭氧氣體生成部32所供給來的碳酸系副生成物反應之生成物，可實現臭氧水中的溶存臭氧之安定化、高濃度化及長壽化。

又，以上所述之例中，條件控制部37係依據臭氧水狀態測定部35之測定值而動態地控制碳酸系副生成物等的副生成物之生成量，但副生成物之生成量的控制方法不限於此。亦可預先將氣體條件及放電條件中之至少一者決定成為使酸性條件滿足，而從氧氣供給部30及其他氣體供給部31分別按照預先決定的氣體條件來供給氧氣、其他氣體，且臭氧氣體生成部32係按照預先決定的放電條件來進行放電處理。其他氣體供給部31、氧氣供給部30係分別具備調整流量的調整部。將氣體條件決定為滿足酸性條件的情況下，其他氣體供給部31之調整部係成為控制副生成物之生成量的控制部。將放電條件決定為滿足酸性條件的情況下，臭氧氣體生成部32中之控制放電的控制部係成為控制副生成物之生成量的控制部。

再者，以上所述之例中已說明了使用二氧化碳氣體作為其他氣體之例，但即便使用氮或氮氧化物氣體來取代二氧化碳氣體來作為其他氣體時，仍可獲得同樣的功效。使用氮或氮氧化物氣體作為其他氣體的情況下，可藉由放電將與臭氧同時生成的硝酸系副生成物之生成量控制成為維持於酸性條件。藉此，臭氧水之pH係藉由從臭氧氣體生成部32所供給來的硝酸離子之溶解而受到控制，發揮維持酸性條件之作用。藉由將臭氧水之pH維持於酸性條件，可抑制溶存臭氧之自我分解，而可達成溶存臭氧之長壽化及溶存臭氧濃度之提升。又，硝酸系副生成物或與硝酸系副生成物反應之生成物係捕捉因臭氧在水中分解而生成的羥基自由基而亦具有作為自由基捕獲劑之作用。如以上所述，可藉由從臭氧氣體生成部32所供給來的硝酸系副生成物或與硝酸系副生成物反應之生成物來實現臭氧水中之溶存臭氧的安定化、高濃度化及長壽化。又，亦可混合二氧化碳、氮及氮氧化物中之二個以上的混合氣體作為其他氣體來使用。因此，其他氣體若包含二氧化碳氣體、氮氣及氮氧化物氣體中之至少一者即可。使用混合氣體作為其他氣體的情況下，例如可使用二氧化碳相對於氧流量成為0.1%以上的混合氣體。使用混合氣體作為其他氣體的情況下，可藉由放電將與臭氧同時生成的硝酸系及碳酸系副生成物之生成量控制成為維持於酸性條件。

又，即便以空氣等含氧的第一氣體取代氧來供給至臭氧氣體生成部32，仍可獲得同樣的功效。亦即，作為第一氣體供給部的氧氣供給部30係供給包含氧氣的第一氣體。此時，可將藉由放電而與臭氧同時生成的硝酸系及碳酸系副生成物之生成量控制成為維持於酸性條件。藉此，臭氧水之pH係藉由從臭氧氣體生成部32所供給來的硝酸離子、碳酸離子、重碳酸離子等的溶解而受到控制，且發揮維持酸性條件之作用。又，以空氣作為第一氣體的情況下，可藉由空氣中的氮來生成硝酸系副生成物，故亦可不使用第二氣體。亦即，此時，空氣係兼作為第一氣體與第二氣體雙方。藉由將臭氧水之pH維持於酸性條件，可抑制溶存臭氧之自我分解，而可達成溶存臭氧之長壽化及溶存臭氧濃度之提升。又，硝酸系副生成物或與硝酸系副生成物反應之生成物、及碳酸系副生成物係捕捉因臭氧在水中分解而生成的羥基自由基而亦具有作為自由基捕獲劑之作用。如以上所述，藉由從臭氧氣體生成部32所供給來的硝酸系副生成物或與硝酸性副生成物反應之生成物、及碳酸性副生成物，可實現臭氧水中的溶存臭氧之安定化、高濃度化及長壽化。

依據本實施型態，可實現所生成之臭氧水中的溶存臭氧之長壽化。在此，溶存臭氧之壽命係短於臭氧氣體之壽命。因此，輸送臭氧水的距離以較短為佳，且臭氧水生成部34較佳係設置於成為洗淨對象的分離膜11的附近。藉由將臭氧水生成部34配置於分離膜11的附近，可更抑制臭氧之自我分解，而實現高效率的臭氧之供給。具體而言，例如，將臭氧水生成部34配置成為臭氧水的輸送距離短於氣體狀態下輸送臭氧的距離，。例如，藉由將圖1所示的臭氧氣體配管3c之長度設定成長於膜洗淨用配管3d與過濾水配管2a之合計長度，可使臭氧水的輸送距離相對地縮短。

臭氧氣體生成部32中，原料氣體中的氧氣純度成為99%以上的情況下，無法實現臭氧氣體之高效率的產生。此時，藉由對原料氣體添加相對於氧氣為微量的二氧化碳、氮或氮氧化物氣體之至少任一者，可使放電狀態或化學反應狀態適當化，而可維持臭氧氣體之高效率的產生。亦即，本實施型態中對於原料氣體添加其他氣體時，不僅實現生成之臭氧的水中溶存臭氧之安定化、高濃度化及長壽化，且大幅地助益於臭氧氣體生成部32之高效率化。

如上所述，利用製造臭氧氣體時附帶產生的碳酸系副生成物或硝酸係副生成物，因應於生成的臭氧水之pH測定值或溶存臭氧濃度測定值來調整臭氧氣體生成過程中的氣體條件或放電條件時，可任意地控制臭氧水之pH。藉此，可實現由於臭氧水之安定化、高濃度化及長壽化所致之高效率的生成，且不會招致臭氧水製造裝置之大型化、複雜化，而可極容易地將所期望的臭氧量以臭氧水提供給分離膜的洗淨。又，個別地調整並溶解被溶解水、臭氧氣體、酸或鹼三流體以獲得所期望的pH之情況下，需花費個別地調整三流體的精神。相對於此，本實施型態中，由於進行藉由臭氧氣體生成部32調整完成的混合氣體(例如，臭氧氣體與碳酸系氣體)與被溶解水之二種流體的調整以獲得所期望的pH，故相較於個別地調整三流體的情況，可抑制花費精神來控制pH。

[實施型態2] 圖4係實施形態2的水處理裝置之構成例的圖。本實施型態的水處理裝置係對於實施型態1的水處理裝置追加調整閥25及被溶解水貯存槽26。對於與實施型態1具有同樣功能的構成要素係附記與實施型態1相同的符號且省略與實施型態1重複的說明。以下，主要說明與實施型態1不同之點。

本實施型態中，係在排放配管2b設有調整閥25，排放配管2b係經由調整閥25而連接於被溶解水貯存槽26。被溶解水貯存槽26係連接於將被溶解水供給至臭氧水生成部34的被溶解水配管3e。在此，水處理裝置亦可不具備被溶解水貯存槽26。

膜過濾步驟中，如實施型態1中的說明，過濾水係經由過濾水泵23而流動於排放配管2b。本實施型態中，步驟控制部22亦進行調整閥25之控制。步驟控制部22係在膜過濾步驟中，將調整閥25控制成為使過濾水之至少一部分朝向被溶解水配管3e流動。經過排放配管2b及調整閥25的過濾水係貯藏於被溶解水貯存槽26作為被溶解水。已貯藏於被溶解水貯存槽26的被溶解水係經由被溶解水配管3e而供給至臭氧水生成部34。未具備被溶解水貯存槽26的情況下，經過排放配管2b及調整閥25的過濾水係經由被溶解水配管3e而供給至臭氧水生成部34。如此，本實施型態中，被溶解水係藉由分離膜11所過濾的過濾水。

本實施型態之上述以外的動作係與實施型態1相同。本實施型態亦可獲得與實施型態1同樣的功效，並且，相較於使用自來水等作為被溶解水時，利用過濾水作為被溶解水可減低花在被溶解水的運轉成本。又，本實施型態中，即便是附近沒有自來水供給源的場所，仍可設置水處理裝置。又，附近沒有自來水供給源的場所設有水處理裝置的情況下，亦沒有必要為了導入自來水而進行長距離配管的施工經濟性佳。再者，亦會有過濾水中相較於自來水更包含有機物的情況，而有在臭氧水生成時一部分的臭氧會因被溶解水中所包含的有機物被分解而消耗的情況。然而，本實施型態中，因被溶解水中所包含的有機物之分解而消耗的臭氧之量，相較於與實施型態1同樣地藉由將臭氧水之pH維持於適當範圍之功效以及羥基自由基的捕捉功效所致之自我分解之抑制而可削減的臭氧之無效消耗量係極小，即便是本實施型態，仍可獲得與實施型態1同樣的功效。

[實施型態3] 圖5係實施型態3的臭氧水製造裝置之構成例的圖。本實施型態的水處理裝置係除了具備圖5所示的臭氧水製造裝置100a來取代實施型態1的水處理裝置之臭氧水製造裝置100以外，其餘皆與實施型態1的水處理裝置相同。對於與實施型態1具有同樣功能的構成要素係附記與實施型態1相同的符號且省略與實施型態1重複的說明。以下，主要說明與實施型態1不同之點。

本實施型態係再利用臭氧水生成部34中未溶解於被溶解水的臭氧氣體。本實施型態的臭氧水製造裝置100a係具備循環扇39來取代實施型態1的臭氧水製造裝置100之臭氧排放處理裝置38。未溶解的臭氧氣體係成為臭氧排放氣體而從臭氧水生成部34排出臭氧氣體排放配管3f，且藉由循環扇39導入臭氧氣體配管3c。如此，本實施型態中，將臭氧水生成部34中未溶解於被溶解水的第三氣體再導入臭氧水生成部34。

本實施型態係可獲得與實施型態1同樣的功效，並且藉由將臭氧水生成部34中未被消耗的臭氧氣體附加於臭氧氣體生成部32供給來的臭氧氣體，可改善臭氧氣體之利用效率。並且，亦可期待臭氧氣體生成部32之用於產生臭氧之電力消耗的減低以及電力之使用量、原料氣體成本等運轉成本的減低。

[實施型態4] 圖6係實施型態4的臭氧水製造裝置之構成例的圖。本實施型態的水處理裝置係除了具備圖6所示的臭氧水製造裝置100b來取代實施型態1的水處理裝置之臭氧水製造裝置100以外，其餘皆與實施型態1的水處理裝置相同。對於與實施型態1具有同樣功能的構成要素係附記與實施型態1相同的符號且省略與實施型態1重複的說明。以下，主要說明與實施型態1不同之點。

本實施型態的臭氧水製造裝置100b係對於實施型態1的臭氧水製造裝置100追加臭氧氣體濃縮貯藏部40及循環扇41。實施型態4的臭氧水製造裝置100b中，臭氧氣體生成部32所生成的臭氧氣體係經由臭氧氣體濃縮貯藏部40而供給至臭氧水生成部34。屬於臭氧氣體分離部的臭氧氣體濃縮貯藏部40係將臭氧氣體生成部32所生成的臭氧氣體中之臭氧與氧予以分離。藉由臭氧氣體濃縮貯藏部40分離後的臭氧係成為濃縮臭氧氣體而導入臭氧水生成部34。另一方面，藉由臭氧氣體濃縮貯藏部40分離後的氧係成為回收氧氣，經由循環扇41及氧回收配管3g回送至氧氣配管3a。藉此，藉由臭氧氣體濃縮貯藏部40分離後的氧可作為臭氧氣體生成部32的原料氣體之一部分來再利用。

本實施型態中的臭氧氣體濃縮貯藏部40係例如以充填有矽膠(silica gel)等吸附劑的吸附筒作為主要構成要素。吸附筒中，藉由控制溫度與壓力，利用臭氧與氧相對於吸附劑之吸附及去吸附特性的差異，從包含臭氧的混合氣體中將臭氧與氧分離。濃縮臭氧氣體之臭氧純度及臭氧濃度，可依據來自條件控制部37的指令，藉由控制溫度及壓力來變更。亦即，藉由調整來自條件控制部37的指令，可任意地設定濃縮臭氧氣體之臭氧純度及臭氧濃度。

亦可在臭氧氣體濃縮貯藏部40之下游配置去吸附泵，且將去吸附用氣體導入臭氧氣體濃縮貯藏部40，藉此，從臭氧氣體濃縮貯藏部40取出濃縮臭氧氣體時，促使臭氧自吸附劑去吸附。去吸附用氣體可利用臭氧氣體生成部32中所使用的原料氣體之一部分。並且，亦可在臭氧氣體濃縮貯藏部40之下游配置噴射器，藉由將臭氧水製造裝置100b周邊的空氣導入噴射器作為驅動流體來吸引濃縮臭氧氣體。

本實施型態係可獲得與實施型態1同樣的功效，並且，藉由將由臭氧氣體生成部32所製造出的臭氧氣體分離成臭氧與氧，可將任意地濃縮的臭氧氣體導入臭氧水生成部34，且可將氧氣再次回收作為臭氧氣體生成部32之原料氣體，故亦可期待用於產生臭氧之電力消耗的減低以及電力之使用量、原料氣體成本等運轉成本的減低。

[實施型態5] 圖7係實施型態5的臭氧水製造裝置之構成例的圖。本實施型態的水處理裝置係除了具備圖7所示的臭氧水製造裝置100c來取代實施型態1的水處理裝置之臭氧水製造裝置100以外，其餘皆與實施型態1的水處理裝置相同。對於與實施型態1具有同樣功能的構成要素係附記與實施型態1相同的符號且省略與實施型態1重複的說明。以下，主要說明與實施型態1不同之點。

本實施型態的臭氧水製造裝置100c係對於實施型態1的臭氧水製造裝置100追加循環泵42。本實施型態的臭氧水製造裝置100c中，貯存於臭氧水生成部34的被溶解水係從臭氧水生成部34之下部經由循環配管3h及循環泵42供給至臭氧水生成部34之上部。如此，被溶解水係藉由循環泵42而依臭氧水生成部34之上部、臭氧水生成部34之底部、循環配管3h之底部、循環配管3h之上部、臭氧水生成部34之上部的順序循環。因此，在臭氧水生成部34內產生從臭氧水生成部34之上部往底部的被溶解水之水流。另一方面，從臭氧氣體生成部32所導入的臭氧氣體係經由臭氧注入部33而在臭氧水生成部34內成為從底部往上部之氣流。亦即，臭氧水生成部34中，被溶解水與臭氧氣體成為逆流接觸。再者，循環泵42可僅在臭氧氣體從臭氧氣體生成部32導入臭氧水生成部34的期間動作。

本實施型態係可獲得與實施型態1同樣的功效，並且，因被溶解水與臭氧氣體逆流接觸，故可提升臭氧氣體對被溶解水之溶解效率而可改善臭氧水生成效率。由於可改善臭氧水生成過程中的臭氧氣體之利用效率，故亦可期待未溶解的臭氧氣體量之減少、臭氧排放處理裝置38之容量減低。

[實施型態6] 圖8係實施型態6的臭氧水製造裝置之構成例的圖。本實施型態的水處理裝置係除了具備圖8所示的臭氧水製造裝置100d來取代實施型態1的水處理裝置之臭氧水製造裝置100以外，其餘皆與實施型態1的水處理裝置相同。對於與實施型態1具有同樣功能的構成要素係附記與實施型態1相同的符號且省略與實施型態1重複的說明。以下，主要說明與實施型態1不同之點。

本實施型態的臭氧水製造裝置100d係具備噴射器43及循環泵44來取代實施型態1的臭氧注入部33。本實施型態的臭氧水製造裝置100d中，臭氧氣體生成部32係經由臭氧氣體配管3c與噴射器43連接。臭氧水生成部34係連接有與臭氧水生成部34一起形成被溶解水之循環流路的循環配管3i。導入臭氧水生成部34的被溶解水係藉由循環泵44而循環於臭氧水生成部34與循環配管3i。噴射器43係以被溶解水作為驅動流體且以臭氧氣體作為吸引流體來進行氣液混合及溶解，藉此生成臭氧水。

本實施型態係可獲得與實施型態1同樣的功效，並且，因被溶解水與臭氧氣體藉由噴射器43進行氣液混合及溶解，故可提升臭氧氣體對被溶解水之溶解效率而可改善臭氧水生成效率。由於可改善臭氧水生成過程中的臭氧氣體之利用效率，故可減少未溶解的臭氧氣體量，亦可期待臭氧排放處理裝置38之容量減低。

[實施型態7] 圖9係實施型態7的臭氧水製造裝置之構成例的圖。本實施型態的水處理裝置係除了具備圖9所示的臭氧水製造裝置100e來取代實施型態1的水處理裝置之臭氧水製造裝置100以外，其餘皆與實施型態1的水處理裝置相同。對於與實施型態1具有同樣功能的構成要素係附記與實施型態1相同的符號且省略與實施型態1重複的說明。以下，主要說明與實施型態1不同之點。

本實施型態的臭氧水製造裝置100e係具備臭氧水生成部34a來取代實施型態1的臭氧水生成部34，且追加循環泵46。被溶解水配管3e及臭氧水生成部34a係連接有與臭氧水生成部34a及被溶解水配管3e一起形成被溶解水之循環流路的循環配管3j。循環配管3j係設有循環泵46。從被溶解水配管3e供給的被溶解水係藉由循環泵46而循環於由臭氧水生成部34a、循環配管3j及被溶解水配管3e之一部分所形成的流路。臭氧水生成部34a係設有用以形成被溶解水之鉛直方向之複數個流路的複數個障壁45。複數個障壁45係與臭氧水生成部34a之頂面或底面分離地設置成為在臭氧水生成部34a內形成一個連續之流路。

圖9所示之例中，臭氧水生成部34a係藉由與臭氧水生成部34a之底部相接設置的中央之障壁45而區分成二個區域，且各個區域之底部分別設有臭氧注入部33。中央之障壁45係與臭氧水生成部34a之頂面分離，藉此，被溶解水可從右側的區域流入左側的區域。各個區域中係設有與臭氧水生成部34a之頂面相接且與臭氧水生成部34a之底面分離設置的障壁45。藉此，如圖9所示，可將各個區域進而分割成二個區域的細分區域。在此將細分區域由左起依序稱為第一至第四細分區域。圖9所示之例中，被溶解水係從臭氧水生成部34a之第一細分區域的上部經由被溶解水配管3e導入，且在第一細分區域內從上部往底部流動，在底部流入至第二細分區域。在第二細分區域中，被溶解水係從底部往上部流動，且在上部流入第三細分區域。在第三細分區域中，被溶解水係從上部往底部流動，且在底部流入第四細分區域。在第四細分區域中，從底部往上部流動來的被溶解水係流入與臭氧水生成部34a之上部連接的循環配管3j。

本實施型態中，如此地形成被溶解水之循環流路，而可產生從臭氧水生成部34之上部朝向底部的被溶解水之水流。又，由於在各個區域之底部設有臭氧注入部33，故產生從臭氧水生成部34之底部朝向上部的臭氧氣體之氣流。因此，被溶解水與臭氧氣體會逆流接觸。再者，圖9所示之例中，將臭氧水生成部34a內區分成二個區域，且在每一區域具備臭氧注入部33，惟亦可將臭氧水生成部34a區分成三個以上的區域，且在每一區域具備臭氧注入部33。並且，臭氧水生成部34a亦可具備與臭氧水生成部34a之頂面相接而與臭氧水生成部34a之底面分離設置的一個障壁45，且具備一個臭氧注入部33。

本實施型態中，在臭氧水生成部34a內藉由障壁45而形成被溶解水之流路，藉此，被溶解水與臭氧氣體會逆流接觸。因此，本實施型態係可獲得與實施型態1同樣的功效，並且，由於可提升臭氧氣體對被溶解水之溶解效率，故可改善臭氧水生成效率。由於可改善臭氧水生成過程中的臭氧氣體之利用效率，故可減少未溶解的臭氧氣體量，亦可期待臭氧排放處理裝置38之容量減低。

[實施型態8] 圖10係實施型態8的臭氧水製造裝置之構成例的圖。本實施型態的水處理裝置係除了具備圖10所示的臭氧水製造裝置100f來取代實施型態1的水處理裝置之臭氧水製造裝置100以外，其餘皆與實施型態1的水處理裝置相同。對於與實施型態1具有同樣功能的構成要素係附記與實施型態1相同的符號且省略與實施型態1重複的說明。以下，主要說明與實施型態1不同之點。

本實施型態的臭氧水製造裝置100f係具備膜模組47來取代實施型態1的臭氧水生成部34。膜模組47係具備多孔質玻璃膜等的多孔質膜。本實施型態中係將臭氧氣體生成部32所製造出的臭氧氣體與被溶解水導入膜模組47。膜模組47係使所導入的臭氧氣體與被溶解水在多孔質膜之細孔內接觸，藉此，使臭氧氣體溶解於被溶解水來生成臭氧水。臭氧水係藉由臭氧水輸送泵36而導入膜洗淨用配管3d。本實施型態中，臭氧水狀態測定部35係設置於膜洗淨用配管3d。

本實施型態係可獲得與實施型態1同樣的功效，並且，由於臭氧氣體係藉由使用膜模組47而溶解於被溶解水，故可提升臭氧氣體對被溶解水之溶解效率而可改善臭氧水生成效率。亦可改善臭氧水生成過程中的臭氧氣體之利用效率。

[實施型態9] 圖11係實施型態9的臭氧水製造裝置之構成例的圖。本實施型態的水處理裝置係除了具備圖11所示的臭氧水製造裝置100g來取代實施型態1的水處理裝置之臭氧水製造裝置100以外，其餘皆與實施型態1的水處理裝置相同。對於與實施型態1具有同樣功能的構成要素係附記與實施型態1相同的符號且省略與實施型態1重複的說明。以下，主要說明與實施型態1不同之點。

本實施型態的臭氧水製造裝置100g係對於實施型態1的臭氧水生成部34追加微細氣泡產生部48。本實施型態中，藉由臭氧氣體生成部32所生成的臭氧氣體係導入微細氣泡產生部48。微細氣泡產生部48係將所導入的臭氧氣體以微細氣泡導入貯存有被溶解水的臭氧水生成部34。微細氣泡產生部48生成的微細氣泡，其氣泡直徑為100μm以下，較佳為1μm以下的超微細氣泡。微細氣泡產生部48可用加壓溶解方式、渦流方式或微細孔方式等任一種方式來生成微細氣泡，氣泡生成方法並無限制。

本實施型態係可獲得與實施型態1同樣的功效，並且，由於以微細氣泡導入臭氧氣體故可提升臭氧氣體對被溶解水之溶解效率而可改善臭氧水生成效率。由於可改善臭氧水生成過程中的臭氧氣體之利用效率，故可減少未溶解的臭氧氣體量，亦可期待臭氧排放處理裝置38之容量減低。並且，臭氧氣體成為超微細氣泡的情況下，係在被溶解水中以布朗運動(Brownian motion)持續漂浮，故不會如氣泡直徑較大的氣泡般地因浮力上升而在液面消失，可期待臭氧水之長壽化。

[實施型態10] 圖12係實施型態10的臭氧水製造裝置之構成例的圖。本實施型態的水處理裝置係除了具備圖12所示的臭氧水製造裝置100h來取代實施型態1的水處理裝置之臭氧水製造裝置100以外，其餘皆與實施型態1的水處理裝置相同。對於與實施型態1具有同樣功能的構成要素係附記與實施型態1相同的符號且省略與實施型態1重複的說明。以下，主要說明與實施型態1不同之點。

本實施型態的臭氧水製造裝置100h係對於實施型態1的臭氧水生成部34追加微細氣泡產生部49及循環泵50。臭氧水生成部34係連接有與臭氧水生成部34一起形成被溶解水之循環流路的循環配管3k。微細氣泡產生部49及循環泵50係設於循環配管3k。本實施型態中，被溶解液係藉由循環泵50而循環於循環流路。藉由臭氧氣體生成部32所生成的臭氧氣體係導入噴射器方式之微細氣泡產生部49。微細氣泡產生部49係以被溶解液作為驅動流體且以臭氧氣體作為吸引流體來使微細氣泡產生。微細氣泡之氣泡直徑為100μm以下，較佳是1μm以下的超微細氣泡。藉由微細氣泡溶解於被溶解水來生成臭氧水。臭氧水係藉由臭氧水輸送泵36從臭氧水生成部34導入膜洗淨用配管3d。

本實施型態係可獲得與實施型態1同樣的功效，並且，由於臭氧氣體成為微細氣泡，故可提升臭氧氣體對被溶解水之溶解效率而可改善臭氧水生成效率。由於可改善臭氧水生成過程中的臭氧氣體之利用效率，故可減少未溶解的臭氧氣體量，而亦可期待臭氧排放處理裝置38之容量減低。並且，臭氧氣體成為超微細氣泡的情況下，係在被溶解水中以布朗運動繼續漂浮，故不會如氣泡直徑較大的氣泡般地因浮力上升而在液面消失，可期待臭氧水之長壽化。

[實施型態11] 圖13係實施型態11的臭氧水製造裝置之構成例的圖。本實施型態的水處理裝置係除了具備圖13所示的臭氧水製造裝置100i來取代實施型態1的水處理裝置之臭氧水製造裝置100以外，其餘皆與實施型態1的水處理裝置相同。對於與實施型態1具有同樣功能的構成要素係附記與實施型態1相同的符號且省略與實施型態1重複的說明。以下，主要說明與實施型態1不同之點。

本實施型態的臭氧水製造裝置100i係在膜洗淨用配管3d設有切換閥53，切換閥53係連接臭氧水配管3m以及次氯酸鈉(sodium hypochlorite)溶液配管3n，該臭氧水配管3m係連接至臭氧水生成部34，該次氯酸鈉溶液配管3n係供給次氯酸鈉溶液。臭氧水配管3m係設有臭氧水輸送泵36。切換閥53係將膜洗淨用配管3d之連接對象，在臭氧水配管3m與次氯酸鈉溶液配管3n之間進行切換。切換閥53之切換係於膜洗淨步驟中的所期望之時機來進行。如此，本實施型態中，能夠將供給至分離膜11的洗淨劑於臭氧水與次氯酸鈉溶液之間進行切換，而能使用作為第一洗淨劑的次氯酸鈉溶液與作為第二洗淨劑的臭氧水之兩者來洗淨分離膜11。再者，次氯酸鈉溶液係從次氯酸鈉溶液供給部51經由泵52及切換閥53輸送至膜洗淨用配管3d。又，次氯酸鈉溶液之溶媒的種類並無特別限制，但次氯酸鈉溶液之溶媒亦可為從被溶解水配管3e分歧所獲得的被溶解水。臭氧水係從臭氧水生成部34經由臭氧水輸送泵36及切換閥53輸送至膜洗淨用配管3d。

本實施型態中的膜洗淨中係使用臭氧水及次氯酸鈉溶液之氧化力不同的二種洗淨劑。例如，在膜洗淨步驟中，首先藉由氧化力較小之第一洗淨劑之次氯酸鈉溶液進行膜洗淨，之後，使用氧化力較大之第二洗淨劑之臭氧水實施膜洗淨。在此，所謂氧化力係表示使用氫電極在25℃所測定的標準氧化還原電位。第一洗淨劑之氧化力係未達2.0V，另一方面，第二洗淨劑之氧化力為2.0V以上。

附著及固著於分離膜11的污濁物質之中，第一洗淨劑係有效於易分解性有機物的氧化分解除去。以第一洗淨劑進行的膜洗淨中，對於難分解性有機物無法氧化分解除去，但藉由第一洗淨劑化學性作用，可獲得對膜之附著力降低等功效。在獲得藉由第一洗淨劑所致的功效之後，應用第二洗淨劑時，對難分解性有機物的氧化分解功效亦變得顯著而可從分離膜11除去污濁物質。相較於僅以第二洗淨劑來氧化分解難分解性有機物，投放極少量的洗淨劑即可實現洗淨。

本實施型態係可能獲得與實施型態1同樣的功效，並且，藉由使用氧化力不同之二種洗淨劑以二個階段來洗淨分離膜，可使污濁物質中的難分解性有機物之氧化分解效率特別提升。因此，能夠減低臭氧水之使用量，亦可期待臭氧氣體生成部32之用於產生臭氧之電力消耗的減低、原料氣體成本等運轉成本的減低。再者，由於使用二種洗淨劑所致的膜洗淨效率改善之影響極大，且亦可進一步減低臭氧水之使用量，故相較於使用二種洗淨劑本身的成本增加，使用二種洗淨劑所致的成本降低之功效更大。又，因某種因素導致臭氧氣體生成部32或臭氧水生成部34發生問題，使得藉由臭氧水進行之洗淨動作停止的情況下，亦能夠以藉由次氯酸鈉溶液進行之洗淨作為備案來對應，亦有助於臭氧水製造裝置100i之冗長性確保。

[變化例] 亦可適當組合以上之實施型態1至11所示的構成及動作。例如，亦可將實施型態2中所述之將過濾水作為被溶解水來利用的構成及動作，應用於實施型態3至11所述的水處理裝置。又，亦可將實施型態3中所述之再利用臭氧氣體的構成及動作，應用於實施型態4至11所述的水處理裝置。亦可將實施型態11中所述之使用二種洗淨劑的構成及動作，應用於實施型態2至10所述的水處理裝置。就此等以外的實施型態之組合而言，亦能夠適當地應用。

又，實施型態1至11中所述的臭氧水製造裝置不僅能夠應用於水處理裝置中的分離膜之洗淨，還能夠應用於與例如下水污泥、紙漿等包含臭氧氣體與固形物的液體的反應裝置。

以上之實施型態所示的構成僅為例示，其既能夠與其他的公知技術組合，又能夠組合實施型態彼此，且能夠在不脫離本發明要旨的範圍內省略、變更構成之一部分。

1a:被處理水配管 2a:過濾水配管 2b:排放配管 3a:氧氣配管 3b:其他氣體配管 3c:臭氧氣體配管 3d:膜洗淨用配管 3e:被溶解水配管 3f:臭氧氣體排放配管 3g:氧回收配管 3h,3i,3j,3k:循環配管 3m:臭氧水配管 3n:次氯酸鈉溶液配管 10:處理槽 11:分離膜 20:膜狀態測定部 21,53:切換閥 22:步驟控制部 23:過濾水泵 25:調整閥 26:被溶解水貯存槽 30:氧氣供給部 31:其他氣體供給部 32:臭氧氣體生成部 33:臭氧注入部 34,34a:臭氧水生成部 35:臭氧水狀態測定部 36:臭氧水輸送泵 37:條件控制部 38:臭氧排放處理裝置 39:循環扇 40:臭氧氣體濃縮貯藏部 41:循環扇 42,44,46,50:循環泵 43:噴射器 45:障壁 47:膜模組 48,49:微細氣泡產生部 51:次氯酸鈉溶液供給部 52:泵 100,100a~100i:臭氧水製造裝置 201:處理器 202:記憶體 S1~S6:步驟

圖1係顯示實施型態1的水處理裝置之構成例的圖。 圖2係顯示實施型態1的控制電路之構成例的圖。 圖3係顯示實施型態1的條件控制部中的臭氧水製造之控制步驟之一例的流程圖。 圖4係實施形態2的水處理裝置之構成例的圖。 圖5係實施型態3的臭氧水製造裝置之構成例的圖。 圖6係實施型態4的臭氧水製造裝置之構成例的圖。 圖7係實施型態5的臭氧水製造裝置之構成例的圖。 圖8係實施型態6的臭氧水製造裝置之構成例的圖。 圖9係實施型態7的臭氧水製造裝置之構成例的圖。 圖10係實施型態8的臭氧水製造裝置之構成例的圖。 圖11係實施型態9的臭氧水製造裝置之構成例的圖。 圖12係實施型態10的臭氧水製造裝置之構成例的圖。 圖13係實施型態11的臭氧水製造裝置之構成例的圖。

1a:被處理水配管

2a:過濾水配管

2b:排放配管

3a:氧氣配管

3b:其他氣體配管

3c:臭氧氣體配管

3d:膜洗淨用配管

3e:被溶解水配管

3f:臭氧氣體排放配管

10:處理槽

11:分離膜

20:膜狀態測定部

21:切換閥

22:步驟控制部

23:過濾水泵

30:氧氣供給部

31:其他氣體供給部

32:臭氧氣體生成部

33:臭氧注入部

34:臭氧水生成部

35:臭氧水狀態測定部

36:臭氧水輸送泵

37:條件控制部

38:臭氧排放處理裝置

100:臭氧水製造裝置

Claims (20)

1. 一種臭氧水製造裝置，係具備： 第一氣體供給部，係供給包含氧氣的第一氣體； 第二氣體供給部，係供給包含二氧化碳氣體、氮氣及氮氧化物氣體之中之至少一者的第二氣體； 放電部，係藉由對氣體進行放電處理來生成包含臭氧氣體的第三氣體，該氣體係包含由前述第一氣體供給部所供給的前述第一氣體與由前述第二氣體供給部所供給的前述第二氣體；以及 臭氧水生成部，係使前述第三氣體溶解於被溶解水來生成臭氧水。
2. 如請求項1所述之臭氧水製造裝置，係具備：控制部，係控制副生成物之生成量，該副生成物係藉由對前述第二氣體施予前述放電處理而獲得者。
3. 如請求項2所述之臭氧水製造裝置，其中，前述控制部係調整從前述第二氣體供給部供給的前述第二氣體之流量，藉此控制前述生成量。
4. 如請求項2所述之臭氧水製造裝置，其中前述控制部係調整前述放電處理中的放電條件，藉此控制前述生成量。
5. 如請求項3所述之臭氧水製造裝置，其中前述控制部係調整前述放電處理中的放電條件，藉此控制前述生成量。
6. 如請求項4所述之臭氧水製造裝置，其中前述放電條件係前述放電處理中的氣體壓力、溫度、電流、電壓及放電功率之中之至少一者。
7. 如請求項5所述之臭氧水製造裝置，其中前述放電條件係前述放電處理中的氣體壓力、溫度、電流、電壓及放電功率之中之至少一者。
8. 如請求項2至5中任一項所述之臭氧水製造裝置，係具備：臭氧水狀態測定部，係測定表示有關前述臭氧水之pH的狀態之量； 前述控制部係依據前述臭氧水狀態測定部所測定到的測定值來控制前述生成量。
9. 如請求項8所述之臭氧水製造裝置，其中，前述臭氧水狀態測定部係測定前述臭氧水之pH。
10. 如請求項8所述之臭氧水製造裝置，其中，前述臭氧水狀態測定部係測定前述臭氧水之溶存臭氧濃度。
11. 如請求項8所述之臭氧水製造裝置，其中，前述控制部係將前述生成量控制成為前述測定值於預定的範圍內。
12. 如請求項1至7中任一項所述之臭氧水製造裝置，其中，將在前述臭氧水生成部中未溶解於前述被溶解水的前述第三氣體導入前述臭氧水生成部。
13. 如請求項1至7中任一項所述之臭氧水製造裝置，係具備：臭氧氣體分離部，係將前述第三氣體中的臭氧氣體與氧氣予以分離； 由前述臭氧氣體分離部所分離出的臭氧氣體係導入前述臭氧水生成部； 由前述臭氧氣體分離部所分離出的氧氣係導入前述放電部。
14. 如請求項1至7中任一項所述之臭氧水製造裝置，其中，前述被溶解水與前述臭氧氣體係在前述臭氧水生成部中逆流接觸。
15. 如請求項1至7中任一項所述之臭氧水製造裝置，係具備：微細氣泡產生部，係將前述第三氣體以微細氣泡導入前述臭氧水生成部。
16. 如請求項1至7中任一項所述之臭氧水製造裝置，其中，前述臭氧水生成部係具備多孔質膜的膜模組。
17. 如請求項1至7中任一項所述之臭氧水製造裝置，其中，前述臭氧水係作為洗淨分離膜的洗淨劑來使用，該分離膜係在藉由膜分離活性污泥法來淨化被處理水的水處理裝置中進行固液分離； 前述被溶解水係藉由前述分離膜所過濾的過濾水。
18. 如請求項17所述之臭氧水製造裝置，係具備：次氯酸鈉溶液供給部，係供給次氯酸鈉溶液； 要供給至前述分離膜的前述洗淨劑係能夠於前述臭氧水與前述次氯酸鈉溶液之間進行切換。
19. 一種水處理裝置，係具備進行固液分離的分離膜且藉由膜分離活性污泥法來淨化被處理水； 前述水處理裝置係具備請求項1至14中任一項所述之臭氧水製造裝置； 且使用藉由前述臭氧水製造裝置所生成的臭氧水來洗淨前述分離膜。
20. 一種臭氧水製造方法，係包含： 第一氣體供給步驟，係供給包含氧氣的第一氣體； 第二氣體供給步驟，係供給包含二氧化碳氣體、氮氣及氮氧化物氣體之中之至少一者的第二氣體； 放電步驟，係藉由對氣體進行放電處理來生成包含臭氧氣體的第三氣體，該氣體係包含由前述第一氣體供給步驟所供給的前述第一氣體與由前述第二氣體供給步驟所供給的前述第二氣體；以及 臭氧水生成步驟，係使前述第三氣體溶解於被溶解水來生成臭氧水。

Images