(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾン含有ガスを水中に散気するオゾン含有ガス水中散気装置において、
オゾン含有ガスが供給される中空体を有し、この中空体のうち水中で下部側に位置する部分のみが通気性となっていることを特徴とするオゾン含有ガス水中散気装置。
【請求項２】
中空体は、水中で上部側に位置する非通気性壁部および下部側に位置する通気性壁部を有することを特徴とする請求項１記載のオゾン含有ガス水中散気装置。
【請求項３】
中空体は、中空状の通気性多孔質体と、この通気性多孔質体のうち水中で上部側に位置する部分に設けられた非通気性仕上層とを有することを特徴とする請求項１記載のオゾン含有ガス水中散気装置。
【請求項４】
前記中空体は、非通気性体と、この非通気性体のうち水中で下部側に位置する部分に設けられ、前記非通気性体とともに中空体を形成する通気性多孔質体とを有することを特徴とする請求項１記載のオゾン含有ガス水中散気装置。
【請求項５】
オゾン含有ガスを水中に散気するオゾン含有ガス水中散気装置において、
オゾン含有ガスが供給される通気性の中空体であって、端部に開放部を有する筒状の中空体と、
前記中空体の前記開放部を密閉する端部材と、
前記中空体と前記端部材とを固定する固定材とを備え、
前記固定材が前記中空体の外部に配置されていることを特徴とするオゾン含有ガス水中散気装置。
【請求項６】
オゾン含有ガスを水中に散気するオゾン含有ガス水中散気装置において、
オゾン含有ガスが供給される通気性の中空体であって、端部に開放部を有する筒状の中空体と、
前記中空体の前記開放部を密閉する端部材と、
前記中空体と前記端部材とを固定する固定材とを備え、
前記固定材が前記中空体の内部に配置され、前記固定材は少なくともその表面が耐酸化性材料からなっていることを特徴とするオゾン含有ガス水中散気装置。
【請求項７】
耐酸化性材料は、セラミック、４弗化エチレン樹脂および塩化ビニールを含む群から選ばれた少なくとも１つの材料を含むことを特徴とする請求項６記載のオゾン含有ガス水中散気装置。
【請求項８】
オゾン含有ガスを水中に散気するオゾン含有ガス水中散気システムにおいて、
オゾン発生装置と、
前記オゾン発生装置から送出されるオゾン含有ガスの流体条件を調節するプロセス操作端と、
前記オゾン発生装置から送出されるオゾン含有ガスをオゾン接触槽内に散気する複数のオゾン含有ガス水中散気装置と、
前記プロセス操作端を制御する制御器とを備え、
前記制御器は、前記複数のオゾン含有ガス水中散気装置のうち残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置を順次切り替えながら当該オゾン含有ガス水中散気装置から残水を排出させる残水排出手段を有することを特徴とするオゾン含有ガス水中散気システム。
【請求項９】
残水排出手段は、複数のオゾン含有ガス水中散気装置のうち残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置の流体条件が通常運転の流体条件の最大値以上の許容値になるようにプロセス操作端を制御することにより、残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置から残水を排出させることを特徴とする請求項８記載のオゾン含有ガス水中散気システム。
【請求項１０】
残水排出手段は、複数のオゾン含有ガス水中散気装置のうち残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置以外の他のオゾン含有ガス水中散気装置の流体条件が通常運転の流体条件の最小値方向の許容値になるようにプロセス操作端を制御することにより、残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置から残水を排出させることを特徴とする請求項８記載のオゾン含有ガス水中散気システム。
【請求項１１】
オゾン発生装置から送出されるオゾン含有ガスの流体条件に関するプロセスデータを測定するプロセスデータ測定端をさらに備え、
残水排出手段は、プロセスデータ測定端により測定されたプロセスデータに基づいて残水の排出が可能であるか否かを確認することを特徴とする請求項８記載のオゾン含有ガス水中散気システム。
【請求項１２】
オゾン発生装置から送出されるオゾン含有ガスをオゾン接触槽内に散気する複数のオゾン含有ガス水中散気装置を備えたオゾン含有ガス水中散気システムの運転方法において、
非運転状態からの運転復帰時以外に定期的にまたは随時に、残水排出動作を開始させるステップと、
前記複数のオゾン含有ガス水中散気装置のうち残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置を順次切り替えながら当該オゾン含有ガス水中散気装置から残水を排出させるステップとを含むことを特徴とするオゾン含有ガス水中散気システムの運転方法。
【請求項１３】
残水を排出させるステップにおいて、複数のオゾン含有ガス水中散気装置のうち残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置の流体条件が通常運転の流体条件の最大値以上の許容値になるようにプロセス操作端を制御することにより、残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置から残水を排出させることを特徴とする請求項１２記載のオゾン含有ガス水中散気システムの運転方法。
【請求項１４】
残水を排出させるステップにおいて、複数のオゾン含有ガス水中散気装置のうち残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置以外の他のオゾン含有ガス水中散気装置の流体条件が通常運転の流体条件の最小値方向の許容値になるようにプロセス操作端を制御することにより、残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置から残水を排出させることを特徴とする請求項１２記載のオゾン含有ガス水中散気システムの運転方法。
【請求項１５】
残水排出動作を開始する前に、オゾン含有ガスの流体条件に関するプロセスデータに基づいて残水の排出が可能であるか否かを確認するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１２記載のオゾン含有ガス水中散気システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浄水場や下廃水処理場等で行われる高度水処理に係り、とりわけ、オゾン含有ガスを水中に散気するオゾン含有ガス水中散気装置、オゾン含有ガス水中散気システムおよびその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
浄水場等で行われる高度水処理として、オゾン処理や生物活性炭処理等が行われるようになってきている。
【０００３】
このうち、オゾン処理は、図５（本発明を示す図）に示すようなオゾン含有ガス水中散気システムを用いて行われる。図５に示すように、１台以上のオゾン発生装置１から送出されたオゾン含有ガスは、その圧力および流量等の流体条件を調節および測定するプロセス操作端／プロセスデータ測定端２を介して送気配管３を流下し、１基以上のオゾン接触槽４内に設置された１台以上のオゾン含有ガス水中散気装置７に送られる。ここで、オゾン接触槽４は、段仕切り５で区分された通常１〜３段の段槽６を有しており、これら各段槽６内の底部に各オゾン含有ガス水中散気装置７が設置されている。
【０００４】
なお、オゾン含有ガス水中散気装置７は、図６(a)(b)（本発明を示す図）に示すように、送気配管３に接続されるヘッダー管９を有し、このヘッダー管９にはオゾン含有ガスを水中に散気するための複数の散気器８が継手１０を介して水中で略水平に延びるように取り付けられている。
【０００５】
図９は従来の散気器の構成を示す図である。図９に示すように、散気器８は、セラミック製の通気性多孔質体からなる中空体１１と、この中空体１１の両端に位置する開放部を密閉するステンレス製の端部材１４，１５と、中空体１１と端部材１４，１５とを密閉するための４弗化エチレン樹脂製のパッキング１３と、中空体１１と端部材１４，１５とを固定するステンレス製の固定材１６とを有している。ここで、端部材１５には接続口１７が設けられており、この接続口１７側に設けられる継手１０を介して散気器８とヘッダー管９とが接続されるようになっている（図６(a)(b)参照）。オゾン含有ガスは、ヘッダー管９および継手１０を介して接続口１７から流入し、ガス通路１８を通過して通気性多孔質体からなる中空体１１の内部に入り、その壁部を通過して水中に散気される。
【０００６】
ここで、オゾン含有ガス水中散気装置７の運転が設置工事や補修工事、運転停止等により停止し、オゾン含有ガスの通気が停止したり、オゾン含有ガスの流量および圧力等の流体条件が通常運転の流体条件以下に減少すると、仮に送気配管３等の配管の途上のバルブを閉止したとしても、オゾン接触層４の段槽６内の底部に設置された散気器８からオゾン含有ガス水中散気装置７の内部配管まで水が逆流することとなる。これは、オゾン含有ガスが圧縮性流体であり、また段槽６の水深圧力があるからである。通常、オゾン含有ガス水中散気装置７をこのような非運転状態から運転状態に復帰させる場合には、オゾン含有ガスの流量および圧力等の流体条件を通常運転の流体条件に戻して、逆流水を排出し、オゾン含有ガスの水中での散気開始に伴う圧力の低下を逆流水の排出完了の合図として、通常運転に入っていた。
【０００７】
ところで、オゾン発生装置１から送出されるオゾン含有ガスは露点が−５０〜−６０℃と乾燥している。このことから、従来、ステンレス製の管材や構造体等の内部へのオゾン含有ガス（微量の窒素酸化物を含有する）の腐食はなく、上述したような非運転状態での散気器８への逆流水も容易に排出され、通気時間の経過とともに散気器８の内部壁面に残留した水分も揮散し、腐食の進行は問題にならないと考えられていた。それよりもむしろ、酸化性のオゾン含有ガスが水（被酸化物を含有する）と接触することによる散気器８の外部壁面での酸化物の付着沈積による目詰まりが心配されていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者らが、長期間実験運転したオゾン含有ガス水中散気装置７に対して詳細な調査をしたところ、予想していなかった腐食の進行が確認された。具体的には、散気器８の内部壁面の下面側に茶褐色の腐食生成物が付着堆積し、固定材１６や端部材１４，１５等のステンレス材料が腐食減量しており、特に固定材１６での腐食の進行が激しかった。このような腐食が進行すると、散気器８の構造破壊が起き、散気の偏りや気泡径の不均一の拡大等による散気不良が生じ、最終的に運転停止に至ることも予想された。
【０００９】
図１０(a)(b)は図９に示す従来の散気器８の水中散気状態を説明するための図であり、図１０(a)は散気器８の外観を示す図、図１０(b)は図１０(a)に示す散気器８の内部の想定状況を示す図である。
【００１０】
図１０(a)(b)に示すように、従来の散気器８では、中空体１１の上部側からのみ気泡１９が発生し、水深圧力が大きくなる下部側からは気泡１９が発生しない。このため、オゾン含有ガス水中散気装置７の運転を復帰させた場合でも、散気器８の内部壁面の下面側に残水２０が残留することが予想される。この残水２０は、散気器８内の湿度補給源として作用し、乾燥状態では問題とならないステンレス材料等の金属材料の腐食を進行させることになると考えられる。この残水２０は、オゾン含有ガス水中散気装置７が非運転状態になる度に発生し、浸透水の形で常に浸透してくることも予想される。オゾン含有ガス水中散気装置７に運転状態で送気される乾燥オゾン含有ガスにより、この残水２０の量は次第に揮散して消失する方向になるが、これは非運転状態の際の態様によって変化することになる。
【００１１】
本発明はこのような知見に基づいてなされたものであり、オゾン含有ガス水中散気装置の構造等に起因する残水による腐食の進行を抑えることにより、散気不良やこれに伴う運転停止等の発生を防止して、オゾン含有ガスの水中での散気を長期的に安定して行うことができる、オゾン含有ガス水中散気装置、オゾン含有ガス水中散気システムおよびその運転方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、その第１の解決手段として、オゾン含有ガスを水中に散気するオゾン含有ガス水中散気装置において、オゾン含有ガスが供給される中空体を有し、この中空体のうち水中で下部側に位置する部分のみが通気性となっていることを特徴とするオゾン含有ガス水中散気装置を提供する。
【００１３】
なお、上述した第１の解決手段において、中空体は、水中で上部側に位置する非通気性壁部および下部側に位置する通気性壁部を有することが好ましい。また、中空体は、中空状の通気性多孔質体と、この通気性多孔質体のうち水中で上部側に位置する部分に設けられた非通気性仕上層とを有することが好ましい。さらに、中空体は、非通気性体と、この非通気性体のうち水中で下部側に位置する部分に設けられ、前記非通気性体とともに中空体を形成する通気性多孔質体とを有することが好ましい。
【００１４】
本発明は、その第２の解決手段として、オゾン含有ガスを水中に散気するオゾン含有ガス水中散気装置において、オゾン含有ガスが供給される通気性の中空体であって、端部に開放部を有する筒状の中空体と、前記中空体の前記開放部を密閉する端部材と、前記中空体と前記端部材とを固定する固定材とを備え、前記固定材が前記中空体の外部に配置されていることを特徴とするオゾン含有ガス水中散気装置を提供する。
【００１５】
本発明は、その第３の解決手段として、オゾン含有ガスを水中に散気するオゾン含有ガス水中散気装置において、オゾン含有ガスが供給される通気性の中空体であって、端部に開放部を有する筒状の中空体と、前記中空体の前記開放部を密閉する端部材と、前記中空体と前記端部材とを固定する固定材とを備え、前記固定材が前記中空体の内部に配置され、前記固定材は少なくともその表面が耐酸化性材料からなっていることを特徴とするオゾン含有ガス水中散気装置を提供する。
【００１６】
なお、上述した第３の解決手段において、耐酸化性材料は、セラミック、４弗化エチレン樹脂および塩化ビニールを含む群から選ばれた少なくとも１つの材料を含むことが好ましい。
【００１７】
本発明は、その第４の解決手段として、オゾン含有ガスを水中に散気するオゾン含有ガス水中散気システムにおいて、オゾン発生装置と、前記オゾン発生装置から送出されるオゾン含有ガスの流体条件を調節するプロセス操作端と、前記オゾン発生装置から送出されるオゾン含有ガスをオゾン接触槽内に散気する複数のオゾン含有ガス水中散気装置と、前記プロセス操作端を制御する制御器とを備え、前記制御器は、前記複数のオゾン含有ガス水中散気装置のうち残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置を順次切り替えながら当該オゾン含有ガス水中散気装置から残水を排出させる残水排出手段を有することを特徴とするオゾン含有ガス水中散気システムを提供する。
【００１８】
なお、上述した第４の解決手段において、残水排出手段は、複数のオゾン含有ガス水中散気装置のうち残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置の流体条件が通常運転の流体条件の最大値以上の許容値になるようにプロセス操作端を制御することにより、残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置から残水を排出させることが好ましい。また、残水排出手段は、複数のオゾン含有ガス水中散気装置のうち残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置以外の他のオゾン含有ガス水中散気装置の流体条件が通常運転の流体条件の最小値方向の許容値になるようにプロセス操作端を制御することにより、残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置から残水を排出させることが好ましい。さらに、オゾン発生装置から送出されるオゾン含有ガスの流体条件に関するプロセスデータを測定するプロセスデータ測定端をさらに備え、残水排出手段は、プロセスデータ測定端により測定されたプロセスデータに基づいて残水の排出が可能であるか否かを確認することが好ましい。
【００１９】
本発明は、その第５の解決手段として、オゾン発生装置から送出されるオゾン含有ガスをオゾン接触槽内に散気する複数のオゾン含有ガス水中散気装置を備えたオゾン含有ガス水中散気システムの運転方法において、非運転状態からの運転復帰時以外に定期的にまたは随時に、残水排出動作を開始させるステップと、前記複数のオゾン含有ガス水中散気装置のうち残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置を順次切り替えながら当該オゾン含有ガス水中散気装置から残水を排出させるステップとを含むことを特徴とするオゾン含有ガス水中散気システムの運転方法を提供する。
【００２０】
なお、上述した第５の解決手段において、残水を排出させるステップにおいて、複数のオゾン含有ガス水中散気装置のうち残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置の流体条件が通常運転の流体条件の最大値以上の許容値になるようにプロセス操作端を制御することにより、残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置から残水を排出させることが好ましい。また、残水を排出させるステップにおいて、複数のオゾン含有ガス水中散気装置のうち残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置以外の他のオゾン含有ガス水中散気装置の流体条件が通常運転の流体条件の最小値方向の許容値になるようにプロセス操作端を制御することにより、残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置から残水を排出させることが好ましい。さらに、残水排出動作を開始する前に、オゾン含有ガスの流体条件に関するプロセスデータに基づいて残水の排出が可能であるか否かを確認するステップをさらに含むことが好ましい。
【００２１】
本発明の第１の解決手段によれば、中空体のうち水中で下部側に位置する部分のみが通気性となっているので、水中への散気が中空体の下部側でのみ行われる。このため、非運転状態で中空体へ流入した逆流水の排出方向と通気方向とが一致することとなり、非運転状態で中空体へ流入した逆流水の排出が短時間で行われ、中空体の内部に残留する残水がなくなるとともに、中空体への浸透水の侵入もなくなる。このため、従来のような残水による固定材等の腐食の問題を大きく改善することができる。
【００２２】
本発明の第２の解決手段によれば、固定材を中空体の外部に設けるようにしているので、ステンレス製の固定材を用いた場合でも、中空体の内部の残水直近で最も被害のあった固定材の腐食を容易に回避することができる。このため、中空体の内部に残水があってもオゾン含有ガス水中散気装置の寿命を大幅に改善することができる。
【００２３】
本発明の第３の解決手段によれば、中空体の内部に配置された固定材の表面が耐酸化性材料からなっているので、中空体の内部の残水の溜まる一番近くに位置して最も腐食を受けやすい部分の腐食を回避することができ、従来のオゾン含有ガス水中散気装置の構造を変えることなく、オゾン含有ガス水中散気装置の寿命を大幅に改善することができる。
【００２４】
本発明の第４および第５の解決手段によれば、非運転状態からの運転復帰時以外に定期的にまたは随時に、複数のオゾン含有ガス水中散気装置のうち残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置を順次切り替えながら当該オゾン含有ガス水中散気装置から残水を排出させるので、非運転状態からの運転復帰時に行っていた逆流水の排出のみでは不充分であった、オゾン含有ガス水中散気装置の内部に残留する残水の排出を容易に行うことができる。このため、従来のような残水による固定材等の腐食の問題を大きく改善することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
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。
【００２６】
第１の実施の形態
まず、本発明の第１の実施の形態に係るオゾン含有ガス水中散気装置について説明する。
【００２７】
本発明の第１の実施の形態に係るオゾン含有ガス水中散気装置は、図５に示すようなオゾン含有ガス水中散気システムで用いられる。
【００２８】
図５に示すように、１台以上のオゾン発生装置１から送出されたオゾン含有ガスは、その圧力および流量の少なくとも一方の流体条件を調節および測定するプロセス操作端／プロセスデータ測定端２を介して送気配管３を流下し、１基以上のオゾン接触槽４内に設置された１台以上のオゾン含有ガス水中散気装置７に送られる。ここで、オゾン接触槽４は、段仕切り５で区分された通常１〜３段の段槽６を有しており、これら各段槽６内の底部に各オゾン含有ガス水中散気装置７が設置されている。
【００２９】
図６(a)(b)はオゾン含有ガス水中散気装置７の詳細を示す図であり、図６(a)はオゾン含有ガス水中散気装置７を段槽６の上面側から見た図、図６(b)は図６(a)のVIＢ−VIＢ線に沿った断面図である。
【００３０】
図６(a)(b)に示すように、オゾン含有ガス水中散気装置７は、送気配管３に接続されるヘッダー管９を有し、このヘッダー管９にはオゾン含有ガスを水中に散気するための複数の散気器８が継手１０を介して水中で略水平に延びるように取り付けられている。
【００３１】
なお、散気器８は、図６(a)(b)に示すようにヘッダー管９の真横に取り付けられるのが一般的であるが、図７に示すように、ヘッダー管９の真下から引き出された継手１０を介して取り付けられていてもよい。これにより、限定された設置面積に多数の散気器８を収容することができる。また、この場合には、ヘッダー管９と散気器８との接続が継手１０を介してヘッダー管９の真下で行われるので、ヘッダー管９への逆流水が散気器８へ押し出されて、ヘッダー管９内の残水が少なくなり、ヘッダー管９内の腐食を軽減することができる。
【００３２】
次に、図１(a)(b)および図２により、本発明の第１の実施の形態に係るオゾン含有ガス水中散気装置の散気器について説明する。なお、図１(a)は散気器の縦断面図、図１(b)は図１(a)に示す散気器をＩＢ方向から見た図である。また、図２は図１(a)(b)に示す散気器の水中散気状態を説明するための図である。
【００３３】
図１(a)(b)に示すように、散気器８は、オゾン含有ガスを水中に散気するためのものであり、オゾン含有ガスが供給される中空体１１と、この中空体１１の両端に位置する開放部を密閉するステンレス製の端部材１４，１５と、中空体１１と端部材１４，１５とを密閉するための４弗化エチレン樹脂製のパッキング１３と、中空体１１と端部材１４，１５とを固定するボルトやボルトナット、パッキング等のステンレス製の固定材１６とを有している。ここで、端部材１５には接続口１７が設けられており、この接続口１７側に設けられる継手１０を介して散気器８とヘッダー管９とが接続されるようになっている（図６(a)(b)参照）。
【００３４】
ここで、中空体１１は、中空状のセラミック製の通気性多孔質体１２と、この通気性多孔質体１２のうち水中で上部側に位置する部分に設けられた非通気性仕上層３３とを有し、中空体１１のうち水中で下部側に位置する部分のみが通気性となっている。なお、非通気性仕上層３３は、通気性多孔質体１２の外部壁面に上薬や孔ふさぎ剤を付けて焼成することにより形成することができる。
【００３５】
次に、このような構成からなる本発明の第１の実施の形態の作用について説明する。
【００３６】
図１(a)(b)に示すオゾン含有ガス水中散気装置の散気器８において、オゾン含有ガスは、ヘッダー管９および継手１０（図６(a)(b)参照）を介して接続口１７から流入し、ガス通路１８を通過して中空体１１の内部に入り、その壁部を通過して水中に散気される。
【００３７】
ここで、中空体１１は、通気性多孔質体１２のうち水中で上部側に位置する部分に非通気性仕上層３３が設けられ、中空体１１のうち水中で下部側に位置する部分のみが通気性となっているので、図２に示すように、水中への散気が中空体１１の下部側でのみ行われる（図２の気泡１９参照）。
【００３８】
このように本発明の第１の実施の形態によれば、中空体１１のうち水中で下部側に位置する部分のみが通気性となっているので、水中への散気が中空体１１の下部側でのみ行われる。このため、非運転状態で中空体１１へ流入した逆流水の排出方向と通気方向とが一致することとなり、非運転状態で中空体１１へ流入した逆流水の排出が短時間で行われ、中空体１１の内部に残留する残水がなくなるとともに、中空体１１への浸透水の侵入もなくなる。このため、従来のような残水による固定材１６等の腐食の問題を大きく改善することができる。
【００３９】
なお、上述した第１の実施の形態においては、通気性多孔質体１２のうち水中で上部側に位置する部分に非通気性仕上層３３を設けることにより、中空体１１のうち水中で下部側に位置する部分のみを通気性としているが、これに限らず、中空体１１として、水中で上部側および下部側にそれぞれ位置する非通気性壁部および通気性壁部を有するものを用いることにより、中空体１１のうち水中で下部側に位置する部分のみを通気性としてもよい。具体的には、多孔質体を形成するための焼成前の練物材の多孔質形成物質の配合を中空体１１の壁部の一部のみとして一体焼成することにより形成することができる。
【００４０】
また、上述した第１の実施の形態においては、通気性多孔質体１２の外部壁面に非通気性仕上層３３を設けているが、これに限らず、通気性多孔質体１２の内部壁面や、通気性多孔質体１２の内部壁面および外部壁面の両方に非通気性仕上層３３を設けるようにしてもよい。
【００４１】
第２の実施の形態
次に、本発明の第２の実施の形態に係るオゾン含有ガス水中散気装置について説明する。なお、本発明の第２の実施の形態に係るオゾン含有ガス水中散気装置は、上述した第１の実施の形態と同様に、図５に示すようなオゾン含有ガス水中散気システムで用いられるものである。
【００４２】
図３(a)(b)は本発明の第２の実施の形態に係るオゾン含有ガス水中散気装置の散気器を示す図であり、図３(a)は散気器を底面側（図３(b)のIIIＡ方向）から見た図、図３(b)は散気器の横断面図である。
【００４３】
図３(a)(b)に示すように、散気器４０は、オゾン含有ガスを水中に散気するためのものであり、オゾン含有ガスが供給される通気性の中空体４１を有している。
【００４４】
ここで、中空体４１は、ステンレス製の非通気性体４２と、この非通気性体４２のうち水中で下部側に位置する部分に設けられ、非通気性体４２とともに中空体４１を形成する通気性多孔質体４３とを有している。
【００４５】
このうち、非通気性体４２は、ステンレス製の管等の下部に円形のくり貫き孔をあけるとともに、そのくり貫き孔に同種の材料からなる台座４４を溶接することにより形成することができる。ここで、非通気性体４２の内部には、耐酸化性を強化するために非通気性セラミックまたは４弗化エチレン樹脂等の耐酸化性のコーティング・ライニングを施すとよい。なお、非通気性体４２は、非通気性セラミックの一体成形により形成してもよく、この方が高価であるが耐酸化性には優れている。
【００４６】
一方、通気性多孔質体４３は、上述した第１の実施の形態のセラミック製の通気性多孔質体１２と同種の材料であり、平板形状をなしている。なお、通気性多孔質体４３は、図３(a)に示すように、オゾン含有ガス水中散気装置７の設置状況等に応じて複数箇所に設けることができる。
【００４７】
ここで、非通気性体４２と通気性多孔質体４３とは、パッキング４５を挟んだ状態で非通気性体４２および通気性多孔質体４３が腐食を受けにくい位置関係でステンレス製のボルトにより密閉固定され、これにより中空体４１が形成される。
【００４８】
なお、中空体４１（非通気性体４２）の両端に位置する開放部の一方は非通気性体４２と同種のステンレス製の端部材（図示せず）により密閉される。ここで、非通気性体４２と端部材とは、４弗化エチレン樹脂製のパッキング（図示せず）を介してボルトやボルトナット、パッキング等のステンレス製の固定材（図示せず）により密閉固定される。また、中空体４１（非通気性体４２）の開放部の他方は、オゾン発生装置につながるヘッダー管に接続されている。
【００４９】
次に、このような構成からなる本発明の第２の実施の形態の作用について説明する。
【００５０】
図３(a)(b)に示すオゾン含有ガス水中散気装置の散気器４０において、オゾン含有ガスは、ヘッダー管を介して他方の開放部から中空体４１の内部に入り、その壁部を通過して水中に散気される。
【００５１】
ここで、中空体４１は、ステンレス製の非通気性体４２と、この非通気性体４２のうち水中で下部側に位置する部分に設けられた通気性多孔質体４３とからなり、中空体４１の通気性多孔質体４３が設けられた部分（中空体４１の下部側）のみが通気性となっているので、水中への散気が中空体４１の下部側でのみ行われる。
【００５２】
このように本発明の第２の実施の形態によれば、通気性多孔質体４３が設けられた部分（中空体４１の下部側）のみが通気性となっているので、水中への散気が中空体４１の下部側でのみ行われる。このため、上述した第１の実施の形態と同様に、非運転状態で中空体４１へ流入した逆流水の排出方向と通気方向とが一致することとなり、非運転状態で中空体４１へ流入した逆流水の排出が短時間で行われ、中空体４１の内部に残留する残水がなくなるとともに、中空体４１への浸透水の侵入もなくなる。このため、従来のような残水による固定材等の腐食の問題を大きく改善することができる。
【００５３】
また、本発明の第２の実施の形態によれば、中空体４１のうち平板状の通気性多孔質体４３からのみ水中への散気が行われているので、円筒状の通気性多孔質体における上下差（水深圧力差）のある曲面からの水中への散気に比べて、散気の場所や気泡径が均一になり、これにより溶解効率の向上が図られる。これは、散気が不均一になり、部分的な通気量の増大に伴って気泡径が拡大すると、溶解効率の低下を招くからである。なお、散気器４０の中空体４１（非通気性体４２）の開放部の他方は、オゾン発生装置につながるヘッダー管に直接接続されるので、散気器が継手を介してヘッダー管に片持ち取付け状態で接続される場合に比べて、散気器の水平度を、継手との噛み合い具合といった要因によることなく確保することができ、散気の場所や気泡径をより均一にすることができる。
【００５４】
さらに、本発明の第２の実施の形態によれば、ステンレス製の管や板等で安価でかつ容易に精度よく製作することが可能な非通気性体４２に安価な通気性多孔質体４３を取り付けることによって散気器４０の中空体４１を形成しているので、散気器４０を安価に製造することができる。
【００５５】
さらにまた、本発明の第２の実施の形態によれば、中空体４１の非通気性体４２に通気性多孔質体４３を任意の数だけ取り付けることができるので、非通気性体４２によって図６(a)(b)に示すようなオゾン含有ガス水中散気装置７のヘッダー管９の機能を果たすことも可能であり、図３(a)(b)に示す散気器４０を少なくとも１本以上配管接続することにより、安価なオゾン含有ガス水中散気装置を実現することができる。
【００５６】
第３の実施の形態
次に、本発明の第３の実施の形態に係るオゾン含有ガス水中散気装置について説明する。なお、本発明の第３の実施の形態に係るオゾン含有ガス水中散気装置は、上述した第１の実施の形態と同様に、図５に示すようなオゾン含有ガス水中散気システムで用いられるものである。また、図６(a)(b)および図７に示すようなオゾン含有ガス水中散気装置と同様の構成を備えている。
【００５７】
図４(a)(b)は本発明の第３の実施の形態に係るオゾン含有ガス水中散気装置の散気器を示す図であり、図４(a)は散気器の側面図、図３(b)は図３(a)に示す散気器をIVＢ方向から見た図である。
【００５８】
図４(a)(b)に示すように、散気器５０は、オゾン含有ガスを水中に散気するためのものであり、オゾン含有ガスが供給される通気性の中空体１１と、この中空体１１の両端に位置する開放部を密閉するステンレス製の端部材５２，５３とを有している。なお、中空体１１は、セラミック製の通気性多孔質体からなっている。
【００５９】
ここで、中空体１１と端部材５２，５３とは、４弗化エチレン樹脂製のパッキング（図示せず）を介してボルトやボルトナット、パッキング等のステンレス製の固定材５１により密閉固定されている。なお、固定材５１は、中空体１１の外部に配置されている。また、固定材５１が中空体１１の外部で中空体１１と端部材５２，５３とを締め付けることができるように端部材５２，５３の直径は中空体１１よりも少し大きく製作されている。なお、端部材５３には接続口１７が設けられており、この接続口１７側に設けられる継手１０を介して散気器８とヘッダー管９とが接続されるようになっている（図６(a)(b)参照）。
【００６０】
このように本発明の第３の実施の形態によれば、固定材５１を中空体１１の外部に設けるようにしているので、ステンレス製の固定材を用いた場合でも、中空体１１の内部の残水直近で最も被害のあった固定材の腐食を容易に回避することができる。このため、中空体１１の内部に残水があってもオゾン含有ガス水中散気装置７の寿命を大幅に改善することができる。
【００６１】
第４の実施の形態
次に、本発明の第４の実施の形態に係るオゾン含有ガス水中散気装置について説明する。なお、本発明の第４の実施の形態に係るオゾン含有ガス水中散気装置は、上述した第１の実施の形態と同様に、図５に示すようなオゾン含有ガス水中散気システムで用いられるものである。また、図６(a)(b)および図７に示すようなオゾン含有ガス水中散気装置と同様の構成を備えている。
【００６２】
本発明の第４の実施の形態に係るオゾン含有ガス水中散気装置の散気器は、図９に示す従来の散気器と同一の構成を備えている。すなわち、散気器は、オゾン含有ガスが供給されるセラミック製の通気性多孔質体からなる中空体１１と、この中空体１１の両端に位置する開放部を密閉するステンレス製の端部材１４，１５と、中空体１１と端部材１４，１５とを密閉するための４弗化エチレン樹脂製のパッキング１３と、中空体１１と端部材１４，１５とを固定する固定材１６とを有している。
【００６３】
ここで、固定材１６は、中空体１１の内部に配置されているが、少なくともその表面が、セラミック、４弗化エチレン樹脂および塩化ビニールを含む群から選ばれた少なくとも１つの材料を含む非通気性耐酸化性材料からなっている。なお、固定材１６としては、このような耐酸化性材料の無垢、またはこのような耐酸化性材料を他の構造材にコーティングしたものを用いることができる。
【００６４】
このように本発明の第４の実施の形態によれば、中空体１１の内部に配置された固定材１６を耐酸化性材料の無垢、またはこのような耐酸化性材料を他の構造材にコーティングしたものとしているので、オゾン含有ガス水中散気装置の構造体を維持する要となる部分で、かつ中空体１１の内部の残水の溜まる一番近くに位置して最も腐食を受けやすい部分の腐食を回避することができ、従来のオゾン含有ガス水中散気装置７の構造を変えることなく、オゾン含有ガス水中散気装置７の寿命を大幅に改善することができる。
【００６５】
第５の実施の形態
次に、本発明の第５の実施の形態に係るオゾン含有ガス水中散気システムおよびその運転方法について説明する。
【００６６】
まず、図５により、オゾン含有ガス水中散気システムの全体構成について説明する。
【００６７】
図５に示すように、オゾン含有ガス水中散気システムは、オゾン含有ガスを水中に散気するためのものであり、複数のオゾン発生装置１と、オゾン発生装置１から送気配管３を介して送出されるオゾン含有ガスの圧力および流量の少なくとも一方の流体条件を調節および測定するプロセス操作端／プロセスデータ測定端２と、オゾン発生装置１から送気配管３を介して送出されるオゾン含有ガスをオゾン接触槽４内に散気する複数のオゾン含有ガス水中散気装置７と、プロセス操作端／プロセスデータ測定端２を制御する制御器７０とを備えている。なお、プロセス操作端／プロセスデータ測定端２は、図８に示すように、流体条件を調節するプロセス操作端２ａと、流体条件に関するプロセスデータを測定するプロセスデータ測定端２ｂとからなっているが、図５では便宜上一つのブロックとして描かれている。
【００６８】
ここで、オゾン接触槽４は、段仕切り５で区分された通常１〜３段の段槽６を有しており、これら各段槽６内の底部に各オゾン含有ガス水中散気装置７が設置されている。
【００６９】
また、制御器７０は、複数のオゾン含有ガス水中散気装置７のうち残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置を順次切り替えながら当該オゾン含有ガス水中散気装置から残水を排出させる残水排出手段を有している。なお、残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置７はオゾン接触槽４の段槽単位、各段槽６内の段内区分単位、または複数のオゾン接触槽４がある場合の槽区分単位で選択される。
【００７０】
なお、制御器７０により制御されるプロセス操作端２ａは、オゾン接触槽４の規模、段仕切り５の枚数、オゾン含有ガス水中散気装置７の設置形態等の設計仕様により、実際の浄水場プラント等で様々な態様で設けられる。具体的には、系統別の送気配管３にプロセス操作端２ａを設ける他、複数系統をまとめたブロック系統別の送気配管３にプロセス操作端２ａを設けるようにしてもよい。なお、プロセスデータ測定端２ｂについても同様である。なお、いずれの態様であってもその態様に合わせて、残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置を必要最小単位とし、実際の運転に支障のない範囲でプロセス操作端２ａおよびプロセスデータ測定端２ｂの設置数をできるだけ少なくすることが望ましい。
【００７１】
図８は制御器７０の残水排出手段の詳細を示すブロック図である。
【００７２】
図８に示すように、制御器７０は、自動タイマ７１、手動スイッチ７２ａ，７２ｂ、残水排出指令／解除指令部７３、事前確認動作部７４、残水排出切替動作部７５および通常運転復帰動作部７６を有している。
【００７３】
制御器７０は、自動タイマ７１または手動スイッチ７２ａによる開始指令によって残水排出動作を開始し、残水排出指令／解除指令部７３を介して事前確認動作部７４へ残水排出指令を出すようになっている。ここで、残水排出指令／解除指令部７３は、上記開始指令の他、手動スイッチ７２ｂによる解除指令、または事前確認動作部７４による異常判断に基づく解除指令を受けて、総括的に残水排出動作の開始と解除とを行うものである。
【００７４】
事前確認動作部７４は、残水排出動作を開始する上で支障がないか否かを確認する。具体的には、事前確認動作部７４は、残水排出動作を開始する前に、プロセスの正常性、すなわちプロセスデータ測定端２ｂにより測定された圧力および流量等のプロセスデータが通常運転の流体条件の範囲内にあるか否かを照合し、残水の排出が可能であるか否かを確認するようになっている。なお、ここでの確認条件には、プロセス操作端２ａによる浄水場プラント等の特性に固有の制御変化範囲を踏まえた確認条件を加えることが望ましい。なお、プロセスデータ測定端２ｂにより測定された圧力および流量等のプロセスデータが通常運転の流体条件の範囲内にあっても、プラント制御の最も重要な事項である水質が悪化すること等により残水排出制御に外乱が加えられることを回避したいときもあるので、プロセスデータ測定端２ｂにより測定されるプロセスデータとして水質を加えることが望ましい。
【００７５】
事前確認動作部７４によりプロセスの正常性が確認された場合には、次の残水排出切替動作部７５に移行する。残水排出切替動作部７５においては、プロセス操作端２ａの操作を自動化し、残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置を通常運転制御から残水排出制御に切り替え、所定時間だけ残水の排出を行う。具体的には、残水排出切替動作部７５は、複数のオゾン含有ガス水中散気装置７のうち残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置の流体条件が通常運転の流体条件の最大値以上の許容値になるようにプロセス操作端２ａを制御したり、複数のオゾン含有ガス水中散気装置７のうち残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置以外の他のオゾン含有ガス水中散気装置の流体条件が通常運転の流体条件の最小値方向の許容値になるようにプロセス操作端２ａを制御することにより、残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置から残水を排出させる。
【００７６】
残水排出切替動作部７５での処理が終了した後、通常運転復帰動作部７６に移行し、プロセス操作端２ａを通常運転制御に戻して、残水排出制御を終了する。
【００７７】
次に、このような構成からなる本発明の第５の実施の形態の作用について説明する。
【００７８】
図５に示すオゾン含有ガス水中散気システムにおいて、１台以上のオゾン発生装置１から送出されたオゾン含有ガスは、その圧力および流量の少なくとも一方の流体条件を調節および測定するプロセス操作端／プロセスデータ測定端２を介して送気配管３を流下し、１基以上のオゾン接触槽４内に設置された１台以上のオゾン含有ガス水中散気装置７に送られる。
【００７９】
ここで、プロセス操作端／プロセスデータ測定端２のうちプロセス操作端２ａを制御する制御器７０は、複数のオゾン含有ガス水中散気装置７のうち残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置を順次切り替えながら当該オゾン含有ガス水中散気装置から残水を排出させる。
【００８０】
図８に示すように、制御器７０においては、まず、自動タイマ７１または手動スイッチ７２ａによる開始指令によって、非運転状態からの運転復帰時以外に定期的にまたは随時に、残水排出動作を開始させる。これにより、残水排出指令／解除指令部７３を介して事前確認動作部７４へ残水排出指令が出される。
【００８１】
次に、事前確認動作部７４により、残水排出動作を開始する前に、プロセスデータ測定端２ｂにより測定された圧力および流量等のプロセスデータが通常運転の流体条件の範囲内にあるか否かを照合し、残水の排出が可能であるか否かを確認する。
【００８２】
事前確認動作部７４によりプロセスの正常性が確認された場合には、次の残水排出切替動作部７５に移行する。残水排出切替動作部７５においては、プロセス操作端２ａの制御を自動化し、残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置を通常運転制御から残水排出制御に切り替え、所定時間だけ残水の排出を行う。
【００８３】
具体的には、残水排出切替動作部７５は、オゾン含有ガスの送気源であるオゾン発生装置１に余裕がある場合には、複数のオゾン含有ガス水中散気装置７のうち残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置の流体条件が通常運転の流体条件の最大値以上の許容値になるように、残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置に最も近いプロセス操作端２ａの操作条件をその許容値まで上昇させ、残水の排出が完了する所定時間の経過後にその操作条件を元に戻すことにより、残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置から残水を排出させる。このようにして、残水排出対象となるオゾン含有水中散気装置を順次切り替えながら当該オゾン含有ガス水中散気装置から残水を排出させることにより、実際の運転に支障のない範囲でオゾン含有ガス水中散気装置を運転することが可能となる。
【００８４】
また、残水排出切替動作部７５は、オゾン含有ガスの送気源であるオゾン発生装置１に余裕がない場合には、複数のオゾン含有ガス水中散気装置７のうち残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置以外の他のオゾン含有ガス水中散気装置の流体条件が通常運転の流体条件の最小値方向の許容値になるように、残水排出対象としていないオゾン含有ガス水中散気装置に対応する他の一部のプロセス操作端２ａの操作条件をその通常運転の最小値方向の許容値まで低下させることにより、残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置から残水を排出させる。なお、残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置から残水を排出させるのに不足がある場合には、この操作対象となるプロセス操作端２ａの数を増やすことにより対応することができる。このような範囲のプロセス操作端２ａの制御は、オゾン含有ガス水中散気装置の実際の運転に支障を与えるものとはならない。なお、残水の排出の継続の影響が無視できないようであれば、１日に行う残水の排出回数を限定すること等により対応することができる。
【００８５】
その後、残水排出切替動作部７５での処理が終了した後、通常運転復帰動作部７６に移行し、プロセス操作端２ａを通常運転制御に戻して、残水排出制御を終了する。
【００８６】
このように本発明の第５の実施の形態によれば、非運転状態からの運転復帰時以外に定期的にまたは随時に、複数のオゾン含有ガス水中散気装置７のうち残水排出対象となるオゾン含有ガス水中散気装置を順次切り替えながら当該オゾン含有ガス水中散気装置から残水を排出させるので、非運転状態からの運転復帰時に行っていた逆流水の排出のみでは不充分であった、オゾン含有ガス水中散気装置７の内部に残留する残水の排出を容易に行うことができる。このため、従来のような残水による固定材等の腐食の問題を大きく改善することができる。
【００８７】
また、本発明の第５の実施の形態によれば、事前確認動作部７４により、プロセスデータ測定端２ｂにより測定された圧力および流量等のプロセスデータが通常運転の流体条件の範囲内にあるか否かを照合し、残水の排出が可能であるか否かを確認するので、プロセスデータの正常性を確認しながら残水の排出を行うことができ、プロセスデータヘの外乱の影響を許容範囲に抑えることができる。
【００８８】
さらに、本発明の第５の実施の形態によれば、制御器７０に残水排出手段が組み込まれ、残水の排出があらかじめ設定された条件に基づいて自動的に行われるので、オゾン含有ガス水中散気装置７の内部に残留する残水の排出を容易かつ確実に行うことができる。
【００８９】
なお、上述した第５の実施の形態においては、残水排出手段を制御器７０に組み込んでいるが、これに限らず、制御器７０とは別に設けるようにしてもよい。
【００９０】
また、上述した第５の実施の形態においては、残水排出手段に事前確認動作部７４を設けているが、小規模なプラントや簡略なシステム構成のプラント等では、事前確認動作部７４を省略することも可能である。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、オゾン含有ガス水中散気装置の構造等に起因する残水による腐食の進行を抑えることにより、散気不良やこれに伴う運転停止等の発生を防止して、オゾン含有ガスの水中での散気を長期的に安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るオゾン含有ガス水中散気装置の散気器の構成を示す図。
【図２】図１に示す散気器の水中散気状態を説明するための図。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るオゾン含有ガス水中散気装置の散気器の構成を示す図。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係るオゾン含有ガス水中散気装置の散気器の構成を示す図。
【図５】本発明が適用されるオゾン含有ガス水中散気システムの全体構成を示す系統図。
【図６】図５に示すオゾン含有ガス水中散気装置の詳細を示す図である。
【図７】図６に示すオゾン含有ガス水中散気装置の変形例を示す図。
【図８】本発明の第５の実施の形態に係るオゾン含有ガス水中散気システムの制御器における残水排出手段の詳細を示すブロック図。
【図９】従来のオゾン含有ガス水中散気装置の散気器の構成を示す図。
【図１０】図９に示す散気器の水中散気状態を説明するための図。
【符号の説明】
１  オゾン発生装置
２  プロセス操作端／プロセスデータ測定端
２ａ  プロセス操作端
２ｂ  プロセスデータ測定端
３  送気配管
４  オゾン接触槽
５  段仕切り
６  段槽
７  オゾン含有ガス水中散気装置
８  散気器
９  ヘッダー管（配管）
１０  継手
１１  中空体
１２  通気性多孔質体
１３  パッキング
１４，１５  端部材
１６  固定材
１７  接続口
１８  ガス通路
１９  気泡
２０  残水
３３  非通気性仕上層
４０  散気器
４１  中空体
４２  非通気性体
４３  通気性多孔質体
４４  台座
４５  パッキング
５０  散気器
５１  固定材
５２，５３  端部材
７０  制御器
７１  自動タイマ
７２ａ，７２ｂ  手動スイッチ
７３  残水排出指令／解除指令部
７４  事前確認動作部
７５  残水排出切替動作部
７６  通常運転復帰動作部
【図１】
0003696093.tif 000002
【図２】
0003696093.tif 000003
【図３】
0003696093.tif 000004
【図４】
0003696093.tif 000005
【図５】
0003696093.tif 000006
【図６】
0003696093.tif 000007
【図７】
0003696093.tif 000008
【図８】
0003696093.tif 000009
【図９】
0003696093.tif 000010
【図１０】
0003696093.tif 000011