(57)【要約】【課題】複数の施設でオゾン処理設備を共用可能とし、オゾン処理設備の利用効率を向上する。【解決手段】実施形態の移動式オゾン発生ユニットは、電源装置を備え、この電源装置は、外部からの電力供給を受けてオゾン発生用電力をオゾン発生装置に供給する。オゾン発生装置は、高圧電極に対し、所定のギャップを介して低圧電極が配置され、前記オゾン発生用電力及び外部から原料ガスが供給されて、高圧電極と低圧電極との間に誘電体を介して所定の高電圧を印加して放電させ、放電によりオゾンを発生させる。【選択図】図１
2014118341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの電力供給を受けてオゾン発生用電力を供給する電源装置と、
高圧電極に対し、所定のギャップを介して低圧電極が配置され、前記オゾン発生用電力及び外部から原料ガスが供給されて、前記高圧電極と前記低圧電極との間に誘電体を介して所定の高電圧を印加して放電させ、前記放電によりオゾンを発生させるオゾン発生装置と、
を備えた移動式オゾン発生ユニット。
【請求項２】
前記オゾン発生装置は、外部の原料ガス供給管が接続される原料ガス供給管ジョイントを有する原料ガス供給配管と、
外部のオゾンガス供給管が接続されるオゾンガス供給管ジョイントを有するオゾンガス供給配管と、
を備えた請求項１記載の移動式オゾン発生ユニット。
【請求項３】
前記オゾン発生装置は、外部の冷却水供給管が接続される冷却水供給管ジョイントを有する冷却水供給配管と、
外部の冷却水排出管が接続される冷却水排出管ジョイントを有する冷却水排出配管と、を備えた請求項２記載の移動式オゾン発生ユニット。
【請求項４】
前記冷却水排出管ジョイント、前記原料ガス供給管ジョイント、前記オゾンガス供給管ジョイント及び冷却水供給管ジョイントは、当該移動式オゾン発生ユニットが車両に積載された状態で接続が可能となる位置及び向きに配置され、あるいは、所望の位置及び向きにするための可動機構が設けられている、
請求項３記載の移動式オゾン発生ユニット。
【請求項５】
冷却水を循環する冷却水循環ポンプと、
前記冷却水循環ポンプに接続されて、前記冷却水を空気冷却する空冷チラーと、を備え、
前記オゾン発生装置は、前記空冷チラーが接続され、空気冷却後の前記冷却水が導入される冷却水供給配管と、
前記循環されている冷却水を前記冷却水循環ポンプに排出する冷却水排出配管と、
を備えた、
請求項２記載の移動式オゾン発生ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、移動式オゾン発生ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、浄水処理、下水道分野等の水処理設備において、衛生学的水質の確保を目的とするために、オゾン処理設備が用いられていた（例えば、特許文献１参照）。
例えば、水道施設においてはトリハロメタンの低減、臭気除去、耐塩素性病原性微生物の不活化等を目的としてオゾン処理設備が適用されている。
また、下水道施設では色度除去、放流用消毒、再生水利用等を目的としてオゾン処理設備が適用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３０２３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、オゾン処理設備においては、オゾンガスの供給設備と、オゾンガスを処理対象水と反応させるための反応設備が同一の水処理施設内の機械室等に恒常的に設置されるのが、一般的であった。
したがって、複数の施設でオゾン処理設備を共用できるものではなく、場合によっては、著しくオゾン処理設備の利用効率が低下するおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の移動式オゾン発生ユニットは、電源装置を備え、この電源装置は、外部からの電力供給を受けてオゾン発生用電力をオゾン発生装置に供給する。
オゾン発生装置は、高圧電極に対し、所定のギャップを介して低圧電極が配置され、前記オゾン発生用電力及び外部から原料ガスが供給されて、高圧電極と前記低圧電極との間に誘電体を介して所定の高電圧を印加して放電させ、放電によりオゾンを発生させる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１実施形態の移動式オゾン発生装置の概要構成ブロック図である。
【図２】図２は、実施形態のオゾン発生装置の概要構成断面図である。
【図３】図３は、オゾン発生ユニットを車両で移動する際の説明図である。
【図４】図４は、移送先での使用態様の一例の説明図である。
【図５】図５は、第２実施形態の移動式オゾン発生装置の概要構成ブロック図である。
【図６】図６は、移送先での使用態様の一例の説明図である。
【図７】図７は、複数の施設でオゾン発生ユニットを共用する場合の運用状態の説明図である。
【図８】図８は、第３実施形態の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
次に図面を参照して、実施形態について詳細に説明する。
［１］第１実施形態
図１は、第１実施形態の移動式オゾン発生装置の概要構成ブロック図である。
移動式オゾン発生ユニット１０は、空気、酸素（Ｏ２ガス）あるいは空気と酸素の混合ガスを原料ガスとしてオゾン（Ｏ３）ガスを発生するオゾン発生装置１１と、外部の電源（商用電源）が接続される電極端子が配置された端子箱１２を有し、オゾン発生装置１１に対しオゾン発生用の高圧電源を供給する電源装置１３と、電源装置１３の制御を行うコントローラ１４と、を備えている。
【０００８】
オゾン発生装置１１は、外部の原料ガス供給管が接続される原料ガス供給管ジョイント１５を有する原料ガス供給配管１６と、外部のオゾンガス供給管が接続されるオゾンガス供給管ジョイント１７を有するオゾンガス供給配管１８と、オゾン発生装置１１を冷却する循環水を循環させる循環ポンプ１９と、外部から供給された冷却水と循環水の熱交換を行わせる熱交換器２０と、冷却水を供給あるいは排出する外部の冷却水配管を接続する冷却水配管ジョイント２１を有し、熱交換器２０に冷却水を供給（あるいは排出）するための冷却水配管２２と、外部の冷却水配管が接続される冷却水配管ジョイント２３を有する冷却水配管２４と、を備えている。
【０００９】
上記構成において、熱交換器２０とオゾン発生装置１１の間には、循環ポンプ１９を介して冷却用の循環水を循環させるために循環水配管２５、２６が設けられている。
【００１０】
なお、冷却水配管ジョイント２１及び冷却水配管ジョイント２３には、冷却水が循環可能に外部の冷却水配管が接続されるようにしてもよい。この場合においては、オゾン発生装置１１内のステンレス製部材が腐食されないように、イオン交換水などを冷却水として供給されることが望まれる。
【００１１】
図２は、実施形態のオゾン発生装置の概要構成断面図である。
実施形態のオゾン発生装置１１は、誘電体バリア放電式のオゾン発生装置として構成されている。
オゾン発生装置１１は、大別すると、オゾンを発生するオゾン発生装置本体３１と、電源装置１３からの電力供給を受け、オゾン発生装置本体３１にオゾン発生用電力（高圧交流電力）を供給する高圧碍子３３と、を備えている。
【００１２】
オゾン発生装置本体３１は、高圧碍子３３に電気的に接続された接続板３５及びヒューズ３６を介してオゾン発生用電力が供給される複数の誘電体電極３７と、誘電体電極３７の外周面のそれぞれに対向して、所定の放電ギャップ長ｄが保たれて同軸状態に保持された円筒状かつステンレス鋼製の金属電極３８が配置されている。
ここで、誘電体電極３７は、図２中、左方向から金属電極３８内に同軸に挿入されている。さらに誘電体電極３７には、高圧電源が供給されているので、高電位側電極として機能している。
【００１３】
また、金属電極３８の誘電体電極３７の対向している面とは逆の面側には、金属電極３８と一体に冷却水流路３９が形成されており、全体として、蜂の巣状の金属電極集合体３８Ａをなしている。ここで、金属電極集合体３８Ａは、接地されており、金属電極３８は低電位側電極として機能している。
【００１４】
この金属電極３８の背面に設けられた冷却水流路３９は、オゾン発生装置本体３１に設けられた冷却水が導入される冷却水供給配管２５と冷却水が導出される冷却水排出配管２６との間に配置されている。
【００１５】
さらにオゾン発生装置本体３１には、原料ガスが導入される原料ガス供給配管１６及び未反応の原料ガス及びオゾン（Ｏ３）が導出されるオゾンガス供給配管１８が設けられている。
【００１６】
図３は、オゾン発生ユニットを車両で移動する際の説明図である。
移動式オゾン発生ユニット１０は、トレーラ車両４０の荷台４１に搭載されて、所望の施設等へと移送される。
この場合において、機動性の確保を目的とし、荷台４１に移動式オゾン発生ユニット１０を搭載した状態で使用先の施設で使用可能な状態とするため、端子箱１２、冷却水配管ジョイント２１、原料ガス供給管ジョイント１５、オゾンガス供給管ジョイント１７及び冷却水配管ジョイント２３は接続が容易な位置及び向きに配置され、あるいは、より好適な位置及び向きにするために可動機構を設ける等の可動状態とされている。
【００１７】
図４は、移送先での使用態様の一例の説明図である。
移動式オゾン発生ユニット１０を移送先で使用する場合には、電源装置１３の端子箱１２に商用電源５１を配電盤５２を介して接続する。
また、オゾン発生装置１１につながる原料ガス供給管ジョイント１５には、原料ガス供給配管５３を介して原料ガス供給源である原料ガス供給装置５４が接続される。
【００１８】
ここで、原料ガスとしては、空気、酸素あるいは空気と酸素の混合ガスが挙げられる。この場合に空気と酸素の混合ガスを用いる場合には、酸素の混合比率を上げることにより、オゾンの発生量を制御可能である。
【００１９】
また、オゾン発生装置１１につながるオゾンガス供給管ジョイント１７には、オゾンガス供給配管５５を介して、気液混合装置として機能する、曝気槽５６及び曝気槽５６内に設置された気泡発生装置５７が接続される。
【００２０】
また、冷却水配管ジョイント２１には、冷却水供給用の冷却水配管６４が接続され、この冷却水配管６４を介して、熱交換により冷却を行うための冷却水が熱交換器２０に供給される。
また、冷却水配管ジョイント２３には、冷却水回収用の冷却水配管６３が接続され、熱交換器２０により熱交換が行われた冷却後の冷却水が回収（排出）される。
【００２１】
上記構成において、電源装置１３の端子箱１２には、商用電源５１から配電盤５２を介して商用交流電力が供給される。
これにより電源装置１３は、オゾン発生用電力を高圧碍子３３を介してオゾン発生装置本体３１に供給する。
これと並行して、原料ガス供給配管１６には、原料ガス供給源である原料ガス供給装置５４から空気、酸素（Ｏ２ガス）あるいは空気と酸素の混合ガスが供給される。
【００２２】
また、冷却水供給ポンプ６１により冷却水配管６４を介して熱交換器２０に供給された冷却水（例えば、水道水）は、熱交換器２０を通過して、循環水配管２５及び循環水配管２６を循環する循環水と熱交換を行い、冷却水配管６３を経て排出される。
【００２３】
一方、順環ポンプ１９により熱交換器２０、循環水配管２５及び循環水配管２６を循環する循環水は、冷却水と熱交換を行って冷却されて、オゾン発生装置本体３１内の冷却水流路３９に供給されて金属電極３８の冷却がなされる。
ここで、循環水としては、水道水に含まれる塩素等の影響によりオゾン発生装置本体３１の冷却水流路３９を構成しているステンレス製部材の腐食を防止するために、イオン交換水等が用いられている。
【００２４】
このような状況において、原料ガス供給配管１６からオゾン発生装置本体３１内に導入された原料ガスである空気、酸素（Ｏ２ガス）あるいは空気と酸素の混合ガスは、誘電体電極３７と金属電極３８との間に形成された放電ギャップを流れる。この原料ガスである空気、酸素（Ｏ２ガス）あるいは空気と酸素の混合ガスの導入と並行して誘電体電極３７と金属電極３８との間に電源装置１３から交流高電圧を高圧碍子３３及びヒューズ３６を介して誘電体電極３７に印加すると、放電ギャップに誘電体バリア放電が形成され、オゾンガス（Ｏ３）が発生してオゾンガス供給配管１８から流出し、オゾンガス供給配管５５を介して、曝気槽５６内に設置された気泡発生装置５７から放出される。
【００２５】
これにより、例えば、主目的がトリハロメタン低減である場合には、トリハロメタン前駆物質であるフルボ酸類のオゾン酸化反応が、注入したオゾンガスの気泡界面で起きることとなる。
また、異臭味発生時は、除去対象がごく微量の臭気物質ジェオスミンや２−ＭＩＢであるが、これらに対しては、溶存オゾンが臭気物質と出会って酸化反応が起こってこれらを除去することとなる。
【００２６】
以上の説明のように、本第１実施形態の移動式オゾン発生ユニット１０によれば、原料ガスの供給が可能（原料ガス供給装置５４を常時配備あるいは、緊急配備可能な）施設にトレーラ等で移動式オゾン発生ユニット１０を移動すれば、オゾン発生装置を常時有していない施設であってもオゾンガスを利用した処理を行うことが可能となる。
【００２７】
すなわち、通常運用ではオゾン処理を必要としない施設であっても、緊急時に短時間のオゾン処理を必要とする場合が発生した場合には、本実施形態の移動式オゾン発生ユニット１０を移動して設置することにより、処理の現場で緊急オゾン処理が可能となる。
【００２８】
以上の説明においては、曝気槽５６及び曝気槽５６内に接地された気泡発生装置５７が気液混合装置として機能する場合について説明したが、気液混合装置としては、これに限らず、圧力差によりオゾンガスをオゾン接触池に溶け込ましたり、エジェクタにより気液混合を行うように構成することも可能である。
【００２９】
［２］第２実施形態
本第２実施形態は、上記第１実施形態が利用先の施設において、冷却水の供給系統が要求されていたが、本第２実施形態は、利用先の施設において、冷却水の供給系統とを設ける必要が無いように構成したものである。
【００３０】
図５は、第２実施形態の移動式オゾン発生装置の概要構成ブロック図である。
図５において、図１と同様の部分については、同一の符号を付すものとする。
移動式オゾン発生ユニット１０Ａは、図５に示すように、空気、酸素（Ｏ２ガス）あるいは空気と酸素の混合ガスを原料ガスとしてオゾン（Ｏ３）ガスを発生するオゾン発生装置１１と、外部の電源（商用電源）が接続される端子箱１２を有し、オゾン発生装置１１に対しオゾン発生用の高圧電源を供給する電源装置１３と、電源装置１３の制御を行うコントローラ１４と、オゾン発生装置１１を冷却する冷却水（循環冷却水）を循環させる冷却水循環用ポンプ６７と、循環冷却水を空気冷却する空冷チラー６８と、を備えている。
【００３１】
さらにオゾン発生装置１１は、外部の原料ガス供給管が接続される原料ガス供給管ジョイント１５を有する原料ガス供給配管１６と、外部のオゾンガス供給管が接続されるオゾンガス供給管ジョイント１７を有するオゾンガス供給配管１８と、空冷チラー６８に接続されて、循環冷却水が供給される冷却水配管２５と、冷却水循環用ポンプ６７が接続される冷却水配管２６と、を備えている。
【００３２】
図６は、移送先での使用態様の一例の説明図である。
図６において、図４と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
移動式オゾン発生ユニット１０を移送先で使用する場合には、電源装置１３の端子箱１２に商用電源５１を配電盤５２を介して接続する。また、オゾン発生装置１１につながる原料ガス供給管ジョイント１５には、原料ガス供給配管５３を介して原料ガス供給装置５４を構成している酸素ボンベ５４Ａが原料ガスである酸素を供給するために接続され、オゾンガス供給管ジョイント１７には、オゾンガス供給配管５５を介して、曝気槽５６内に設置された気泡発生装置５７が接続される。
【００３３】
上記構成において、電源装置１３の端子箱１２には、商用電源５１から配電盤５２を介して商用交流電力が供給される。
これにより電源装置１３は、オゾン発生用電力を高圧碍子３３を介してオゾン発生装置本体３１に供給する。
【００３４】
これと並行して、原料ガス供給配管１６には、原料ガス供給源である原料ガス供給装置５４を構成する複数の酸素ボンベ５４Ａから酸素（Ｏ２ガス）が供給される。
また、冷却水循環用ポンプ６７を駆動することにより、オゾン発生装置１１を冷却する循環冷却水が循環され、オゾン発生装置本体３１内の冷却水流路３９に供給されて金属電極３８の冷却がなされる。
【００３５】
そして、冷却水流路３９及び冷却水排出配管２２を流れた冷却水は、冷却水循環用ポンプ６７を介して空冷チラー６８に導入され、空気冷却されて、ふたたび冷却水供給配管２０を介してオゾン発生装置本体３１内に戻される。
【００３６】
以上の説明のように、本第２実施形態の移動式オゾン発生ユニット１０Ａによれば、原料ガスの供給が可能（原料ガス供給装置を常時配備あるいは、緊急配備可能な）施設にトレーラ等で移動式オゾン発生ユニット１０を移動すれば、オゾン発生装置および冷却水供給設備を有していない施設であってもオゾンガスを利用した処理を行うことが可能となる。
【００３７】
図７は、複数の施設でオゾン発生ユニットを共用する場合の運用状態の説明図である。
この場合において、移動式オゾン発生ユニット１０は、常設オゾン発生装置７１を有する施設Ａにおいて、保管されているのが望ましい。
【００３８】
これは、施設Ａにおいては、常設オゾン発生装置７１を有しているので、移動式オゾン発生ユニット１０を他の施設（図７の例においては、施設Ｂあるいは施設Ｃ）に移送して使用している場合でも、施設Ａにおける通常運転に必要とするオゾンまたは必要量の一部のオゾンを供給し、施設Ａにおいて全くオゾンが供給できない事態を回避することができるためである。
【００３９】
まず、施設Ｂにおいて、移動式オゾン発生ユニット１０を使用する場合には、設置箇所Ｐ１にトレーラ車両４０に載置したままで設置し、原料ガス供給装置５４を構成する複数の酸素ボンベ５４Ａ及び気液混合装置７２の間にオゾン発生装置１１を接続する。また、電源及び冷却系統については、上述したように接続する。
【００４０】
ここで、気液混合装置７２としては、例えば、エジェクタ等を用い、被処理水に対してオゾンガスを混合して、既設塩素混和池７３にオゾン水を供給する。
これによりオゾン水は、既設塩素混和池７３内で、被処理水と接触してトリハロメタン低減あるいは臭気物質を分解除去し、残った微量のオゾンは大気放出される。
【００４１】
また施設Ｃにおいて、移動式オゾン発生ユニット１０を使用する場合には、設置場所Ｐ２にトレーラ車両４０に載置したままで設置し、オゾン発生装置１１を原料ガス供給装置５４を構成する酸素発生装置５４Ｂに接続して用いることとなる。
ここで、上述した移動式オゾン発生ユニット１０を下水道施設（施設Ｂ）への着色排水混入を想定した例について述べる。
【００４２】
例えば、下水処理場流入水監視により着色検知された場合には、一次対応として施設貯留など処理水量低減と着色成分の拡散防止の対応を行う。
同時に、基幹施設である施設Ａから移動式設備である移動式オゾン発生ユニット１０を施設Ｂに緊急搬入し、搬入先の施設Ｂに備え付けられているまたは緊急搬入されたを原料ガス供給装置５４を構成する酸素ボンベ５４Ａを速やかに接続し、気液混合装置７２を介して既設塩素混和池７３に処理水を排出し、余剰オゾンの放出を監視しながら緊急処理を行う。
【００４３】
この場合に、着色水の流入検知から緊急オゾン発生まで、これらの対応時間が下水処理の標準的な酸化工程である生物反応タンクの水理学的滞留時間６時間以内であれば、緊急オゾン注入点である最終沈殿池の処理水に緊急オゾン注入をすることが可能である。
【００４４】
以上の説明においては、オゾン発生ユニットとして、第１実施形態の移動式オゾン発生ユニット１０を用いる場合について説明したが、第２実施形態の移動式オゾン発生ユニット１０Ａを用いるように構成することも可能である。
【００４５】
［３］第３実施形態
図８は、第３実施形態の説明図である。
本第３実施形態は、図８（ａ）に示すように、移動式オゾン発生ユニット１０（１０Ａ）を貯留槽８１に蓄えた被処理水の一部を取り込んで、エジェクタ８２によりオゾンガスと接触させてオゾン水を生成し、スタティックミキサ８３により均質になるように混合し、再び貯留槽８１に戻すようにしている。
【００４６】
ここで、エジェクタ８２は、図８（ｂ）に示すように、被処理水が導入されるノズル８２Ａと、混合管として機能するディフューザ８２Ｂと、吸込管８２Ｃとを備えている。
そして、ノズル８２Ａから噴射される高速の被処理水は、ディフューザ８２Ｂに向かって進み、この被処理水の流れにより負の静圧が生じ、吸込管８２Ｃに供給されたオゾンガスはディフューザ８２Ｂ内に吸い込まれ、混合されてスタティックミキサ８３にいたる。
【００４７】
そして、スタティックミキサ８３により、より均一に混合されて貯留槽８１に戻されることとなる。
上記構成によれば、原水の一部をオゾン水とし、さらに循環させながら処理を行うため、排オゾン処理装置の設置が不要となるというメリットが得られる。
【００４８】
以上の説明のように、各実施形態によれば、複数の施設で設備を共用でき、オゾン発生装置の利用効率を向上することができる。
また、普段はオゾン発生装置を用いることが無いような施設であっても、緊急時にのみオゾン発生装置を用いることが可能となるため、より最適な処理を行うことができる。
【００４９】
以上の説明においては、原料ガス供給装置５４として、複数の酸素ボンベ５４Ａあるいは酸素発生装置５４Ｂを用いる構成としていたが、原料ガス供給装置５４として、乾燥空気を供給する原料空気供給装置を設けるように構成することも可能である。
ここで原料空気供給装置としては、空気を大気から取り込んで搬送するブロワと、ブロワに直列に接続され、供給された空気を冷却乾燥して乾燥空気を原料ガスとして供給する空気冷却乾燥装置を用いるようにしてもよい。
【００５０】
また、上述した複数の酸素ボンベ５４Ａあるいは酸素発生装置５４Ｂのうち少なくともいずれか一方及び原料空気供給装置を組み合わせて、酸素と乾燥空気とを同時に供給する原料ガス供給装置５４として構成することも可能である。
【００５１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５２】
１０、１０Ａ    移動式オゾン発生ユニット
１１    オゾン発生装置
１２    端子箱
１３    電源装置
１４    コントローラ
１５    原料ガス供給管ジョイント
１６    原料ガス供給配管
１７    オゾンガス供給管ジョイント
１８    オゾンガス供給配管
２０    熱交換器
２１    冷却水配管ジョイント
２２    冷却水配管
２３    冷却水配管ジョイント
２４    冷却水配管
２５、２６    循環水配管
３１    オゾン発生装置本体
３３    碍子
３５    接続板
３６    ヒューズ
３７    高圧電極
３８    接地電極
３９    冷却水流路
４０    トレーラ車両
４１    荷台
５３    原料ガス供給配管
５４    原料ガス供給装置
５４Ａ  酸素ボンベ（原料ガス供給装置）
５４Ｂ  酸素発生装置（原料ガス供給装置）
５５    オゾンガス供給配管
６１    冷却水供給ポンプ
６３、６４    冷却水配管
６５    冷却水排出ポンプ
６７    冷却水循環ポンプ
６８    空冷チラー
７１    常設オゾン発生装置
７２    気液混合装置
８２    エジェクタ
８３    スタティックミキサ
【図１】
2014118341.tif 000003
【図２】
2014118341.tif 000004
【図３】
2014118341.tif 000005
【図４】
2014118341.tif 000006
【図５】
2014118341.tif 000007
【図６】
2014118341.tif 000008
【図７】
2014118341.tif 000009
【図８】
2014118341.tif 000010