JP2008302337A - オゾン処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】オゾン発生装置において消費される電力を削減して運転することのできるオゾン処理システムを提供する。
【解決手段】酸素を含む原料ガスからオゾンを発生させる複数のオゾン発生装置２と、このオゾン発生装置２により生成されたオゾンを使用することにより、被処理水を浄化するオゾン処理設備４と、オゾン発生装置２に対するオゾン発生量指令値を作る制御装置１０１とから構成され、制御装置１０１は、運転するオゾン発生装置２の最少オゾン発生量の合計値がオゾン発生量指令値より小さくなる最大の台数のオゾン発生装置が運転されるように指令を出す。
【選択図】図１

Description

この発明は、オゾン処理システムに関するものであり、特にオゾンを発生させるためのオゾン発生装置の最適台数制御運転方法に関するものである。

オゾンは強力な酸化力を持ちかつ反応後酸素に戻るため、上下水道、水処理分野等で広く適用されている。オゾンは乾燥空気または、高濃度酸素を原料として、オゾン発生装置内において無声放電によって生成される。そして飲料水の製造過程において、オゾンを使用することにより、殺菌、脱色、脱臭、有機物分解の処理などに大きな効果を発揮することができ、高度浄水処理技術の中核技術として導入が加速されている。

従来のオゾン発生装置の運転においては、オゾン発生装置のオゾン発生容量を考慮して、運転するオゾン発生装置のオゾン発生容量の合計値が必要とされるオゾン発生量を超える最少の台数に運転台数を決定していた。これは上下水道における送配水ポンプがポンプ容量に応じて運転台数を決定する台数制御と同じ方法であった。

従来のオゾン発生装置の運転台数決定方法としては、オペレータにより設定されたオゾン発生装置の電圧調整器の設定値に基づき、オゾン発生装置のオゾン発生量を元にして運転台数を決定しているものがあった（特許文献１、２参照）。

また原水の流量に対応してオゾン発生装置の台数を制御するものもあり、原水から算出される必要オゾン量にもとづき、オゾン発生装置のオゾン発生量を考慮して運転台数を決定しているものもあった（特許文献３参照）。

また所要のオゾン発生量を出力する比率設定器の出力信号によってオゾン発生装置の運転台数を選択するものもあり、オゾン発生装置のオゾン発生量を考慮して運転台数を決定しているものであった（特許文献４参照）。

更に流量センサーの流量検出値に応じてポンプの稼働台数を調整するものもあり、オゾン水供給ポンプの台数をオゾン水の要求量により決定しているものもあった（特許文献５参照）。上記のいずれの従来技術においても、上下水道の送配水ポンプの台数制御と同じく、オゾン発生装置の容量をもとに運転台数を決定しているものである。

特開平８−７１５７４ 特開平８−７３２０３ 特開昭６１−６８１９５ 特開昭５９−９５９９２ 特開２００３−２３６３５４

上記のようにオゾン発生装置は高度浄水処理技術として多用されているが、オゾン発生装置の電力消費量が大きいという問題点があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、オゾン発生装置において消費される電力を削減して運転することのできるオゾン処理システムを提供することを目的とする。

この発明に係るオゾン処理システムは、酸素を含む原料ガスからオゾンを発生させる複数のオゾン発生装置と、このオゾン発生装置により生成されたオゾンを使用することにより、被処理水を浄化するオゾン処理設備と、オゾン発生装置に対するオゾン発生量指令値を作る制御装置とから構成されるものであって、制御装置は、運転するオゾン発生装置の最少オゾン発生量の合計値がオゾン発生量指令値より小さくなる最大の台数のオゾン発生装置が運転されるように指令を出すものである。

この発明に係るオゾン処理システムによれば、酸素を含む原料ガスからオゾンを発生させる複数のオゾン発生装置と、このオゾン発生装置により生成されたオゾンを使用することにより、被処理水を浄化するオゾン処理設備と、オゾン発生装置に対するオゾン発生量指令値を作る制御装置とから構成されるものであって、制御装置は、運転するオゾン発生装置の最少オゾン発生量の合計値がオゾン発生量指令値より小さくなる最大の台数のオゾン発生装置が運転されるように指令を出すようにしたので、オゾン発生装置の消費する電力を、運転するオゾン発生装置の台数を最少にする従来のシステムに比較して同一オゾン発生量指令値のもとで低減することができる。

実施の形態１．
以下この発明の一実施形態を図に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態１によるオゾン処理システムを示すブロック構成図であり、説明を簡単にするためオゾン発生装置が２台ある場合について説明する。図において、原料ガスとして液体酸素を使用した場合、液体酸素貯蔵タンク１が用いられ、液体酸素貯蔵タンク１に蓄えられた液体酸素は気化器をとおして酸素ガスとしてオゾン発生装置２ａ、２ｂに送られ、オゾン発生装置２ａ、２ｂでオゾンが発生する。

オゾン発生装置２ａ、２ｂで発生したオゾンを含むオゾン化酸素ガスはパイプ３内を通ってオゾン処理設備４へ送られる。オゾン処理設備４には被処理水が流入し、オゾン化酸素ガスは気泡として被処理水に溶解されることにより、被処理水は浄化され、オゾン処理設備４から処理水として送水される。又余分なオゾンはそのまま排出すると光化学スモッグの原因となり有害であるので、排オゾン分解装置５で酸素に変えられ外部に排出される。尚このようなオゾン処理システム全体を統括するためのオゾン制御装置１０１が設けられるとともに、このオゾン制御装置１０１に指令を出す浄水場全体計算機システム１０２が設置されている。

次に動作について説明する。図１に示すように、２台のオゾン発生装置２ａ、２ｂによりオゾン処理システムが構成される場合（１台が予備機の場合も含む）、２台はともに定格オゾン発生量が同一仕様でＡｋｇ／ｈとすると、最大２Ａｋｇ／ｈのオゾンを発生することができる。

図２はオゾン発生装置２の内部構成を示す概略図、図３はＸ−Ｘ線断面図である。図２において、接地電極管６とガラス管７の間の放電空隙８内部に原料空気又は酸素が送り込まれ、接地電極管６及び高電圧給電子９が接触している高圧電極１０間において高電圧が印可されることにより、酸素の一部がオゾンに変わる。放電により熱が発生するが、高温になると生成したオゾンが酸素に戻る割合が多くなり、オゾン生成効率が低下する。これを避けるために、接地電極管６の外側に冷却水１１を流して接地電極管６を冷却し、その冷却効果で放電空間を冷却する。尚放電空隙８内にはスペーサ１２が設けられている。

必要とされるオゾンの量は、季節条件及び被処理水の流入量、水質、水温など様々な条件から算出される。必要とされるオゾン量が計算され、仮にオゾン発生量指令値がＡｋｇ／ｈとされた場合、従来においては、１台のオゾン発生装置２ａのみを運転し、他のオゾン発生装置２ｂは運転されなかった。

図４は本発明及び従来技術におけるオゾン発生装置２ａ、２ｂの運転状態の経時変化を示すためのタイムチャートであり、図４（ａ）はオゾン発生量指令値の経時変化を示すためのタイムチャート、図４（ｂ）は従来のオゾン発生装置の運転状態を示すタイムチャート、図４（ｃ）は本発明によるオゾン発生装置の運転状態を示すタイムチャートである。

図４（ａ）におけるＳは、オゾン制御装置１０１により発生されるオゾン発生量指令値の移り変わりを示す。図４（ａ）における縦軸のＡｋｇ／ｈはオゾン発生装置１台の定格オゾン発生量、２Ａｋｇ／ｈは２台分の定格オゾン発生量である。又Ｂｋｇ／ｈは１台のオゾン発生装置の最小オゾン発生量（発生量がＢｋｇ／ｈ以下になると無声放電の安定性が低下する）、２Ｂｋｇ／ｈは２台分の最小オゾン発生量である。

尚横軸は時間の経緯を示している。発生量指令値Ｓが図４（ａ）のように変化した時、従来の運転方法では、図４（ｂ）に示すように、発生量指令値ＳがＡｋｇ／ｈ以下の範囲では、１台のオゾン発生装置２ａが運転され、Ａｋｇ／ｈを超える範囲では、２台のオゾン発生装置が運転となる。これに対し、本発明による運転方法では、図４（ｃ）に示すように、発生量指令値Ｓが２Ｂｋｇ／ｈを超える範囲で、２台のオゾン発生装置２ａ、２ｂを運転することになる。

ここでは運転されるほとんどの期間（発生量指令値Ｓが２Ｂｋｇ／ｈ以下の範囲以外）で２台のオゾン発生装置２ａ、２ｂが運転されることとなり、従来のように発生量指令値ＳがＡｋｇ／ｈ以上のときのみ２台運転するものとは相違する。

オゾン発生装置を２台とも運転すると、１台だけ運転する場合に比べて流される冷却水の量は２倍になるが、オゾン発生装置における単位面積当たりのオゾン発生量が減り、発生する熱量が少なくなる。更にオゾン発生装置の運転台数が多くなる分、冷却水による冷却効果は大きくなる。尚このような制御はオゾン制御装置１０１が指令を出して全体を統括するものである。

次に上記のような運転をすることにより、オゾン発生装置で消費される電力を削減することができるメカニズムについてより詳しく説明する。図５はオゾン発生装置におけるエネルギー密度と発生オゾン濃度の関係を表すグラフである。図において、曲線Ｔ１はオゾン発生装置出口の冷却水温度がＴ１（℃）の時の特性曲線であり、曲線Ｔ２はオゾン発生装置の出口の冷却水の温度がＴ２（℃）の時の特性曲線であり、Ｔ１＞Ｔ２である。

エネルギー密度はオゾン発生装置で消費される消費電力と酸素を含む原料ガス流量の比である。図５のｂ点を例にとると、発生オゾン濃度を一定に保つ時、酸素を含む原料ガス流量を倍にし、かつ消費電力を倍投入すれば、エネルギー密度とオゾン濃度の関係は変わらず（ｂ点は動かない）、オゾン発生量は倍になる。

図６はオゾン濃度が一定であり、かつ酸素を含む原料ガス流量が一定の時のオゾン発生装置出口の冷却水温度と消費電力量の関係を表すグラフである。図６より冷却水の温度が下がれば、消費電力は減少することがわかる。

次にオゾン発生装置の運転台数と冷却水の水温との関係について説明する。図１のシステムにおいて、発生オゾン濃度が同一であり、かつ酸素ガス流量が同一である時、オゾン発生装置を２台運転する場合と１台運転する場合を比較する。

オゾン発生装置を１台運転する場合、接地電極管６上で放電が発生している部分の電極表面積をＲ１とすると、これが冷却面積となる。又オゾン発生装置入口の冷却水温度をＴ３、冷却水量をＷ１（Ｌ／ｍｉｎ）とする。発生オゾン濃度ａの時のオゾン１ｇを発生させるのに必要な消費電力は冷却水の温度上昇を考慮しないで出口冷却水温度もＴ３であるとすると、図６よりｆ（Ｗ）である。Ａｋｇ／ｈのオゾンを発生させるのに必要な消費電力Ｄ１は、以下（１）式により計算できる。
Ｄ１＝Ａ・ｆ（ｋＷｈ）・・・・・・・（１）

ここで、発生する熱損失Ｅ１は以下（２）式により計算できる。
Ｅ１＝Ｄ１・８６０・α（ｋｃａｌ／ｈ）・・・・・・・（２）
α：係数
この熱損失による温度上昇ΔＴ１は以下（３）式により計算できる。
ΔＴ１＝Ｅ１／（Ｗ１・６０） （℃）・・・・・・・（３）

これに対し、オゾン発生装置を２台運転する場合、オゾン発生装置の入口及び出口での冷却水温度をＴ３とした場合に、発生オゾン濃度ａの時のオゾン１ｇを発生させるのに必要な消費電力ｆ（Ｗ）は変わらないので、Ａｋｇ／ｈのオゾンを発生するのに必要な消費電力Ｄ２は以下（４）式により計算できる。
Ｄ２＝Ａ・ｆ（ｋＷｈ）・・・・・・・（４）

オゾン発生部の冷却面積は２×Ｒ１、冷却水量は２×Ｗ１（Ｌ／ｍｉｎ）なので、発生する熱損失Ｅ２は以下（５）式により計算できる。
Ｅ２＝Ｄ２・８６０・α （ｋｃａｌ／ｈ）・・・・・・・（５）
この熱損失による温度上昇ΔＴ２は以下（６）式により計算できる。
ΔＴ２＝Ｅ２／（２×Ｗ１・６０） （℃）
＝Ｅ１／（Ｗ１・６０）×２ （℃）
＝ΔＴ１／２ （℃）・・・・・・・（６）

１台運転の場合と２台運転の場合の温度上昇を比べると、ΔＴ２がΔＴ１より低いことがわかる。尚出口冷却水温度が上昇すると、図６に示すように消費電力量、即ち熱損失が増加するので、ΔＴ１とΔＴ２は上に示した式よりも大きくなる。出口冷却水温度が高い方が熱損失はより大きくなるので、ΔＴ２はΔＴ１の半分未満になる。

図６に示したグラフにおいて、オゾン発生装置の出口側冷却水温度を考える。ΔＴ２の温度上昇の場合の出口側冷却水温度をＴ２、同様にΔＴ１の温度上昇の場合の出口側冷却水温度をＴ１とする。２台で運転する場合に該当するＴ２が１台で運転する場合に該当するＴ１よりもオゾン発生装置出口の冷却水温度が低くなる。

温度上昇を加味した消費電力はそれぞれＴ１点に対しｄ（Ｗ）となるとともに、Ｔ２点に対しｅ（Ｗ）となる。ｄ＞ｅであるので、２台運転の方がエネルギーを削減することができる。以上のように同一条件の下では、システム全体で考えると２台で運転する方がオゾン発生効率が高くなり、消費電力も少なくて済むのが判る。

条件により異なるが、一般的に同一容量のオゾン発生装置を複数台設置したオゾン処理システムにおいて、オゾン発生量指令値Ｓが１台分の発生量の時、１台のみ運転する場合に比べて複数台で運転する方が１％から数％程度消費エネルギーを削減することができる。尚図１においては、オゾン発生装置が２台の場合について説明したが、３台以上ある場合においても同様に運転される。

オゾン発生制御方式には、発生オゾン濃度一定制御と後述の原料ガス流量一定制御がある。実施の形態１（図１のシステム）においては、高価な液体酸素を使用しているため、オゾン発生量が少ない時は酸素使用量を少なくするために、発生オゾン濃度一定制御を採用する場合が多い。

即ちオゾン発生量指令値Ｓに合わせ、オゾン発生装置２ａ、２ｂへ送られる酸素ガス流量を調節し、例えば発生量指令値Ｓが１／２になれば、供給される酸素ガス使用量を半分にする。その時発生オゾン濃度は変わらず一定に保たれる。

高度浄水処理としてオゾン水を利用する浄水場においては、消費される電力を削減することは地球温暖化を防止するために必要なことであり、本発明においては、ハードウエアを追加することなく、ソフトウエアを追加するだけでエネルギー消費量を削減することができ、利用価値が高く、しかも温室効果の原因となる地球温暖化ガスの発生量を削減することができる。

実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２によるオゾン処理システムを示すブロック構成図である。本実施形態においては、富化酸素発生装置または空気乾燥装置からなる原料ガス発生装置１３を設置したものである。

次に動作について説明する。本実施形態においても、その運転方法は図４に示すような運転方法となる。ただし富化酸素発生装置又は空気乾燥装置は流量の細かい調整が困難である場合が多く、流量調整による消費電力削減等の効果も少ないため、酸素を含む原料ガス量を一定とする原料ガス流量一定制御を採用する場合が多い。

この場合は流量を一定値に維持したままオゾン発生装置の電源を調整することにより発生オゾン濃度を制御して所望のオゾン発生量を得るものである。この原料ガス流量一定制御のもとでも、２台のオゾン発生装置２ａ、２ｂを運転して、図４（ｃ）に示された最適台数制御を行うことにより、図４（ｂ）に示された従来の台数制御に比べ消費電力を低減できる。

原料ガス流量一定制御の例として、図７のブロック図は、原料ガス発生装置１３が１台の場合を示している。この場合、原料ガス量は定格の最大値に固定され、原料ガスは流量一定に制御される。発生量指令値Ｓの増減に伴い、オゾン濃度が増減され、所望のオゾン発生量を得る。

この場合も、オゾン発生装置の運転台数による冷却面積の効果は実施の形態１の場合、即ち発生オゾン濃度一定制御の場合と同じであり、オゾン発生装置を２台運転すると、１台のみ運転する場合に比べて物理的に冷却面積が増え、温度上昇が低減し、消費電力が減少する。

実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３によるオゾン処理システムを示すブロック構成図である。本実施形態においては、複数台の原料ガス発生装置（富化酸素発生装置または乾燥空気発生装置）を設置したものであり、図８では同一容量の原料ガス発生装置１３ａ、１３ｂが設置されている場合である。

次に動作について説明する。本実施形態においても、オゾン発生装置２ａ、２ｂの運転方法に関しては、図４に示すような運転方法となる。図８においては、原料ガス発生装置は２台あるので、原料ガス発生量についてはそれぞれの原料ガス発生装置を運転あるいは停止することにより２つの選択肢がある。

図８に示された構成において、原料ガス発生装置を１台運転する場合の定格原料ガス流量をＣＮｍ３／ｈとすると、２台の原料ガス発生装置１３ａ、１３ｂが稼動すれば２ＣＮｍ３／ｈの原料ガスが供給される。このときオゾン発生量指令値ＳがＡｋｇ／ｈの場合、原料ガスがＣＮｍ３／ｈの時の発生オゾン濃度ｊは、以下（７）式により計算できる。
ｊ＝Ａ／Ｃ Ｋｇ／Ｎｍ３ ・・・・・・（７）

原料ガスが２ＣＮｍ３／ｈの時の発生オゾン濃度ｋは、以下（８）式により計算できる。
ｋ＝Ａ／２Ｃ Ｋｇ／Ｎｍ３ ・・・・・・（８）
ここで発生オゾン濃度とエネルギー密度（消費電力）の関係を図５における冷却水温度Ｔ１の場合で説明する。それぞれ発生オゾン濃度ｊ、ｋの時のエネルギー密度をｌ、ｍ（Ｗｈ／Ｎｍ３）とすると、ｌ、ｍの関係は図５より以下の関係式が成立する。
ｊ（濃い） ＞ ｋ（薄い）
ｌ（ｊの時） ＞ ｍ（ｋの時）

図５における冷却水温度がＴ２の場合では、それぞれ発生オゾン濃度ｊ、ｋの時のエネルギー密度をｐ、ｑ（Ｗｈ／Ｎｍ３）とすると、図５よりｐ、ｑの間には以下の関係が成立する。
ｐ（ｊの時） ＞ ｑ（ｋの時）

原料ガス発生装置の運転台数とオゾン発生装置の運転台数の組み合わせにより、次の４つの場合Ｇ１１〜Ｇ２２が考えられる。
Ｇ１１ オゾン発生量Ａkg/h、原料ガス発生装置１台運転＋オゾン発生装置１台運転
Ｇ２１ オゾン発生量Ａkg/h、原料ガス発生装置２台運転＋オゾン発生装置１台運転
Ｇ１２ オゾン発生量Ａkg/h、原料ガス発生装置１台運転＋オゾン発生装置２台運転
Ｇ２２ オゾン発生量Ａkg/h、原料ガス発生装置２台運転＋オゾン発生装置２台運転

Ｇ１１とＧ２１ではオゾン発生装置の冷却水温度がＴ１であり、Ｇ１２とＧ２２ではＴ２であるとする。所定量のオゾンを発生するのに要するエネルギー密度は、Ｇ１１でｌ、Ｇ１２でｐ、Ｇ２１でｍ、Ｇ２２でｑである。原料ガス発生装置１台を運転するのに要する電力をＧとすると、それぞれの場合での消費電力は以下の式で表される。
Ｇ１１＝Ｇ＋ｌ×Ｃ
Ｇ２１＝２Ｇ＋ｍ×２Ｃ
Ｇ１２＝Ｇ＋ｐ×Ｃ
Ｇ２２＝２Ｇ＋ｑ×２Ｃ

上記Ｇ１１、Ｇ２１、Ｇ１２、Ｇ２２の各消費電力をオゾン制御装置１０１内で計算し、最も消費電力が少なくなる運転の組み合わせを選択する。このようにハードウエアが同じでも、運転の仕方を変えるだけで、電力消費量を低減することが可能である。

従来の台数制御ではＧ１１またはＧ２１で運転していたが、オゾン発生装置の運転台数を増やすという選択肢も入れて考慮することにより、より省エネ効果が高い運転方法を実現できる。尚消費電力量に関して言えば、Ｇ１２＜Ｇ１１、Ｇ２２＜Ｇ２１が成立するので、Ｇ１１とＧ２１は計算しなくてもよい。

実施の形態４．
次に同一仕様のオゾン発生装置が複数台ある場合、オゾン発生装置の運転台数の決め方について以下説明する。
１台あたりの定格オゾン発生量を Ａｋｇ／ｈ
１台あたりの最小オゾン発生量を Ｂｋｇ／ｈ
システム内のオゾン発生装置台数を ｎ台（予備も含む全台数）
とすると、常に１台のオゾン発生装置が発生するオゾン発生量が最小オゾン発生量Ｂｋｇ／ｈ以下にならないように、オゾン制御装置１０１がシステム全体を制御する。

図９は実施の形態４による制御方法を示すフローチャートである。図９において、先ずＳＴＥＰ７０１でオゾン発生量指令値Ｓが決定される。尚Ｂ≦Ｓ≦ｎＡである。次にＳＴＥＰ７０２において、Ｂ＞Ｓ／ｎかどうか判断し、Ｂ＜Ｓ／ｎであれば、オゾン発生装置をｎ台（予備を含む全台数）運転することになる（ＳＴＥＰ７０３）。

次にＳＴＥＰ７０４、７０５において、オゾン発生装置がｎ−１台の場合について考察し、同様にしてｎ＝１となるまで判定する（ＳＴＥＰ７０６、７０７）。最終的にＢ＞Ｓと判定された時、それでもオゾン処理が必要であると判断された場合は（ＳＴＥＰ７０８）、オゾン発生装置１台を最少発生量Ｂで運転する（ＳＴＥＰ７０９）。

オゾン発生装置の無声放電において、極低量のオゾン発生量領域（定格オゾン発生量の５％〜１０％）は放電の安定性が低下する場合があり、この領域の運転を避けるのが適当である。

実施の形態５．
次に複数のオゾン発生装置があり、それぞれの定格オゾン発生量が異なる場合においては、あらかじめ運転するオゾン発生装置の組み合わせをつくり、オゾン発生量（最小オゾン発生量の合計値）の大小順にならべ整理する。

この整理されたケースをもとに、オゾン発生量指令値Ｓが変化した場合でも、オゾン制御装置１０１は常にオゾン発生装置が発生するオゾン発生量がオゾン発生装置における最小オゾン発生量以下にならず、しかも同一発生量指令値Ｓの下でオゾン発生装置の組み合わせが複数ある場合には、冷却面積が一番大きい組み合わせを選択するようにする。

実施の形態６．
予備機については、オゾン発生装置の重要性から通常予備機が設けられるが、通常予備機は原料ガスの供給は行わず、又電圧の印加はない待機状態にある。

従来予備機は完全にオフライン状態にあったが、オゾン発生装置の保管条件としては常にオゾン発生装置内に原料ガスを供給することにより、露点温度（含水分量）を原料ガスと同様な−６０℃程度に維持することができ、電源を印加することによりオゾン発生装置の腐食防止等延命に効果があるとの考えがあり、予備機を含めて、全オゾン発生装置を常に稼動状態に置くことは、オゾン発生装置の長寿命化につながるものと思われる。

実施の形態７．
図１０はオゾン発生装置２ａ〜２ｎの各出力側にオゾン耐性を有する材質で構成された流量制御手段を有する従来のオゾン処理システムを示すブロック構成図であり、又図１１はこの発明の実施の形態７によるオゾン処理システムを示すブロック構成図である。上記実施形態で示したような運転を実施すると、最小オゾン発生量以下のオゾン発生領域を除き全オゾン発生装置を稼動させることになる。

オゾン処理システムの運転が必要で、かつ最少オゾン発生量以下（オゾン発生装置ｎ台の場合は、ｎ×最少オゾン発生量以下）のオゾン発生量指令値がある場合は非常にまれであり、一般的に最少オゾン発生量よりかなり大きな発生量が指令値となる。

このような通常の運転状態を考えると、この最適台数制御の下では全台数を運転し、原料ガスを全オゾン発生装置へ均等に配分する様に調整しておけば、原料ガス流量を１台の流量調整系で制御することが可能となる。

手動調整弁２１ａ〜２１ｎを各オゾン発生装置２ａ〜２ｎ毎の入口側に置き、出口側にも手動調整弁２５ａ〜２５ｎを設ける。そして原料ガス流量は、オゾン発生装置２ａ〜２ｎへ原料ガスを供給する元管の入口側に設置された１台の流量センサー２２，１台の流量制御アクチュエーター２３及びコントロールユニット２４により制御されるように構成する。

この場合、上記各機器２２〜２４はオゾン発生装置２ａ〜２ｎの入力側に１式設置するだけでよく、しかも酸素を含む原料ガスライン上にあるので、オゾン耐性を必要としない材質で構成すれば済み、材質的にも数量的にも経済的なオゾン処理システムを構成できる。

次に動作について説明する。最小オゾン発生量以上の領域では実質的に全てのオゾン発生装置２ａ〜２ｎを稼動させることになり、この場合原料ガスは全てのオゾン発生装置２ａ〜２ｎに均等に流入するように、あらかじめ手動弁２１ａ〜２１ｎ、２５ａ〜２５ｎで流量調整をしておく。原料ガスの流量制御は、オゾン濃度一定制御の場合、及び原料ガス流量一定制御の場合とも１つの制御ループで制御可能である。

また図１１において、システムのハードウェアは上位計算機３１及びオゾンシステム制御盤３２から構成されており、上位計算機３１及びオゾンシステム制御盤３２が上記実施の形態１〜６に示した各演算を行い、流量制御手段並びに電源を介して各オゾン発生装置２ａ〜２ｎの運転指令を出しているものである。

この発明の実施の形態１によるオゾン処理システムを示すブロック構成図である。 オゾン発生装置の内部構成を示す概略図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 本発明及び従来技術におけるオゾン発生装置の運転状態の経時変化を示すためのタイムチャートである。 オゾン発生装置におけるエネルギー密度と発生オゾン濃度の関係を表すグラフである。 オゾン発生装置を冷却するための冷却水の温度と消費電力量の関係を表すグラフである。 この発明の実施の形態２によるオゾン処理システムを示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態３によるオゾン処理システムを示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態４による制御方法を示すフローチャートである。 オゾン発生装置の出力側に流量制御手段を設けた従来のオゾン処理システムを示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態７によるオゾン処理システムを示すブロック構成図である。

符号の説明

２ａ，２ｂ オゾン発生装置、４ オゾン処理設備、
１１ａ，１１ｂ 原料ガス発生装置。

Claims (7)

1. 酸素を含む原料ガスからオゾンを発生させる複数のオゾン発生装置と、このオゾン発生装置により生成されたオゾンを使用することにより、被処理水を浄化するオゾン処理設備と、上記オゾン発生装置に対するオゾン発生量指令値を作る制御装置とから構成されるオゾン処理システムにおいて、上記制御装置は、運転する上記オゾン発生装置の最少オゾン発生量の合計値が上記オゾン発生量指令値より小さくなる最大の台数の上記オゾン発生装置が運転されるように指令を出すことを特徴とするオゾン処理システム。
2. 上記制御装置は発生オゾン濃度が一定になるよう制御することを特徴とする請求項１記載のオゾン処理システム。
3. 上記制御装置は酸素を含む原料ガスの流量が一定になるよう制御することを特徴とする請求項１記載のオゾン処理システム。
4. 複数台の原料ガス発生装置から送出される酸素を含む原料ガスから複数台の上記オゾン発生装置がオゾンを生成するものであって、上記制御装置は上記原料ガス発生装置における消費電力と上記オゾン発生装置における消費電力との和が最少になるように上記原料ガス発生装置の運転台数を決定することを特徴とする請求項１記載のオゾン処理システム。
5. 上記制御装置は上記各オゾン発生装置が発生するオゾン発生量が、当該オゾン発生装置の最少オゾン発生量以下にならないように制御することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のオゾン処理システム。
6. 上記オゾン発生装置が予備機である場合、台数制御にこの予備機も含めることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のオゾン処理システム。
7. 上記各オゾン発生装置に流入する酸素を含む原料ガスの流量を１つの制御システムにより制御することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のオゾン処理システム。

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