(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
菌内容物を有する菌を含んだ被処理水にオゾンを用いてオゾン処理を行う水処理システムにおいて、
前記菌内容物を前記菌から溶出させる菌内容物溶出処理を行う菌内容物溶出手段と、
前記菌内容物溶出処理の処理条件と前記被処理水の濁度情報との関係を記憶する第１の記憶部と、
前記菌内容物溶出手段が前記菌内容物溶出処理を行った前記被処理水に前記オゾン処理を行うオゾン処理手段とを備え、
前記菌内容物溶出手段は、前記第１の記憶部に記憶された前記関係に基づいて前記処理条件を決定し、前記菌内容物溶出処理を行う
ことを特徴とする水処理システム。
【請求項２】
前記菌内容物溶出手段は、密閉系で構成してあり、
前記菌内容物溶出処理は、前記菌に対する溶菌処理である
ことを特徴とする請求項１に記載の水処理システム。
【請求項３】
前記被処理水に含まれる濁質成分を除去する濁質除去処理を行う濁質除去手段を更に備え、
前記菌内容物溶出手段は、前記濁質除去手段が前記濁質除去処理を行った前記被処理水に前記菌内容物溶出処理を行う
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水処理システム。
【請求項４】
前記オゾン処理手段は、
前記オゾンを発生させるオゾン発生器と
前記オゾン発生器が発生させた前記オゾンと前記菌内容物溶出手段が前記菌内容物溶出処理を行った前記被処理水とを混合するエジェクタとを備える
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の水処理システム。
【請求項５】
前記菌内容物溶出手段は、超音波を用いて前記菌内容物溶出処理を行う超音波発生装置、または加熱を用いて前記菌内容物溶出処理を行う加熱装置を備える
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の水処理システム。
【請求項６】
前記菌内容物溶出手段が前記菌内容物溶出処理を行った前記被処理水の濁度情報と前記オゾン処理に用いる前記オゾンの量との関係を記憶する第２の記憶部と、
前記菌内容物溶出手段が前記菌内容物溶出処理を行った前記被処理水の濁度を測定する濁度計とを備え、
前記オゾン処理手段は、前記第２の記憶部に記憶された前記関係に基づき、前記濁度計が測定した前記濁度を示す前記濁度情報に対応した前記量となる前記オゾン処理を行うように構成してある
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の水処理システム。
【請求項７】
前記被処理水の溶解性有機物情報を取得する溶解性有機物情報取得手段を備え、
前記オゾン処理手段は、前記溶解性有機物情報取得手段が取得した前記溶解性有機物情報に基づいて前記オゾン処理を行うように構成してある
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の水処理システム。
【請求項８】
菌内容物を有する菌を含んだ被処理水にオゾンを用いてオゾン処理を行う水処理方法において、
前記菌内容物を前記菌から溶出させる菌内容物溶出処理を行う菌内容物溶出工程と、
前記菌内容物溶出処理の処理条件と前記被処理水の濁度情報との関係を記憶する第１の記憶工程と、
前記菌内容物溶出工程で前記菌内容物溶出処理を行った前記被処理水に前記オゾン処理を行うオゾン処理工程とを備え、
前記菌内容物溶出工程は、測定された前記被処理水の濁度と前記第１の記憶工程で記憶された前記関係に基づいて前記処理条件を決定し、前記被処理水の菌内容物溶出処理を行う
ことを特徴とする水処理方法。
【請求項９】
前記菌内容物溶出工程における前記菌内容物溶出処理は、密閉系で行う溶菌処理である
ことを特徴とする請求項８に記載の水処理方法。 
【請求項１０】
前記被処理水に含まれる濁質成分を除去する濁質除去処理を行う濁質除去工程を更に備え、
前記菌内容物溶出工程では、前記濁質除去工程で前記濁質除去処理を行った前記被処理水に前記菌内容物溶出処理を行う
ことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の水処理方法。
【請求項１１】
前記オゾン処理工程では、
オゾン発生器が発生させた前記オゾンと前記菌内容物溶出工程が前記菌内容物溶出処理を行った前記被処理水とをエジェクタで混合する
ことを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の水処理方法。
【請求項１２】
前記菌内容物溶出工程では、超音波を用いて前記菌内容物溶出処理を行う超音波発生装置、または加熱を用いて前記菌内容物溶出処理を行う加熱装置を駆動させる
ことを特徴とする請求項８から１１のいずれか１項に記載の水処理方法。
【請求項１３】
前記菌内容物溶出工程で前記菌内容物溶出処理を行った前記被処理水の濁度情報と前記オゾン処理に用いる前記オゾンの量との関係を記憶する第２の記憶工程と、
前記菌内容物溶出工程で前記菌内容物溶出処理を行った前記被処理水の濁度を測定する濁度測定工程とを備え、
前記オゾン処理工程では、前記第２の記憶工程で記憶された前記関係に基づき、前記濁度測定工程で測定した前記濁度を示す前記濁度情報に対応した前記量となる前記オゾン処理を行う
ことを特徴とする請求項８から１２のいずれか１項に記載の水処理方法。
【請求項１４】
前記被処理水の溶解性有機物情報を取得する溶解性有機物情報取得工程を備え、
前記オゾン処理工程では、前記溶解性有機物情報取得工程で取得した前記溶解性有機物情報に基づいて前記オゾン処理を行う
ことを特徴とする請求項８から１２のいずれか１項に記載の水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、有機物を含有する被処理水中の汚染物質、菌、及びウイルス等を分解し、被処理水を浄化する水処理システムおよび水処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場、工場廃水処理場、及び畜産廃水処理場等においては、河川、湖沼などの水環境中に、有害な汚染物質や、菌、及びウイルス等が流出することを抑制するため、廃水の浄化処理を行い、廃水中の有害な汚染物質や、菌、及びウイルス等を分解することが行われている。【０００３】
浄化処理の対象となる被処理水中の汚染物質や、菌、及びウイルス等を分解する方法として、オゾンガスを用いてオゾン処理する方法（例えば、特許文献１参照）がある。          【０００４】
オゾンは酸化力が高いため、被処理水中の難分解性の汚染物質を分解するとともに、被処理水中の菌の細胞壁やウイルスのカプシドを破壊しながら、菌体内の内容物である核酸、リン、タンパク、毒素等をマルチポイントで分解する。そのため、被処理水の浄化手段として非常に有効である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−８８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
オゾンと菌との反応には、概して、次の２つの段階が考えられる。第１段階においてオゾンは、活性を有する菌（以下、生菌と表現する）の細胞壁または細胞膜の一部を破壊して不活性な菌（以下、死菌と表現する）を生成する。第２段階においてオゾンは、第１段階によって一部が破壊された細胞壁または細胞膜から侵入して死菌内部で菌内容物と接触し、または第１段階によって一部が破壊された細胞壁または細胞膜から溶出した菌内容物と死菌外部でオゾンが接触し、菌内容物を分解する。【０００７】
菌内容物には、核酸、リン、タンパク、毒素等が含まれている。菌内容物が菌体内から水環境へ放出された場合、水環境の汚染を招く虞もある。そのため近年、菌内容物分解へのニーズも増加してきた。一方、オゾンの使用はランニングコストが大きい。そのため、オゾンの使用量抑制のニーズも大きい。【０００８】
本願に係る発明は、上記のような状況を鑑みてなされたものであり、オゾン使用量を抑制しつつも、菌内容物分解を効率的に行うことが可能な水処理システムおよび水処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面に係る水処理システムは、菌内容物を有する菌を含んだ被処理水にオゾンを用いてオゾン処理を行う水処理システムであり、菌内容物を菌から溶出させる菌内容物溶出処理を行う菌内容物溶出手段と、菌内容物溶出処理の処理条件と被処理水の濁度情報との関係を記憶する第１の記憶部と、菌内容物溶出手段が前記菌内容物溶出処理を行った前記被処理水に前記オゾン処理を行うオゾン処理手段とを備え、菌内容物溶出手段は、第１の記憶部に記憶された関係に基づいて処理条件を決定し、菌内容物溶出処理を行うものである。
【００１０】
本発明の一側面に係る水処理方法は、菌内容物を有する菌を含んだ被処理水にオゾンを用いてオゾン処理を行う水処理方法であり、菌内容物を菌から溶出させる菌内容物溶出処理を行う菌内容物溶出工程と、菌内容物溶出処理の処理条件と被処理水の濁度情報との関係を記憶する第１の記憶工程と、菌内容物溶出工程で菌内容物溶出処理を行った被処理水にオゾン処理を行うオゾン処理工程とを備え、菌内容物溶出工程は、測定された被処理水の濁度と第１の記憶工程で記憶された関係に基づいて処理条件を決定し、被処理水の菌内容物溶出処理を行う。
【発明の効果】
【００１１】
本願に開示される水処理システムおよび水処理方法によれば、オゾン使用量を抑制しつつも、菌内容物分解を効率的に行うことが可能な水処理システムおよび水処理方法の提供を実現し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る水処理システムの構成を示す模式図である。
【図２】実施の形態２に係る水処理システムの構成を示す模式図である。
【図３】実施の形態３に係る水処理システムの構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
以下、実施の形態１に係る水処理システムおよび水処理方法の実施の形態を説明する。なお、以下に示す実施の形態は一例であり、これらの実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態１に係る水処理システムについて説明する。当水処理システムは、菌内容物を有する菌を含んだ被処理水にオゾンを用いてオゾン処理を行う。図１は、本実施の形態１に係る水処理システムの構成を示す模式図である。水処理システムは、溶菌槽１と超音波発生装置２等とを含む菌内容物溶出手段３、エジェクタ４とオゾン発生器５等とを含むオゾン処理手段６、等を備える。溶菌槽１は、被処理水７を一定時間滞留させるための槽である。超音波発生装置２は、溶菌槽１内に滞留している被処理水７に超音波を照射する装置であり、溶菌槽１に接続してある。溶菌槽１と超音波発生装置２等とを含む菌内容物溶出手段３は、被処理水７中の大腸菌、サルモネラ菌のようなバクテリアの菌等の菌体内の菌内容物を効率的に菌体外に溶出させる機能を有する。言い換えると、菌内容物溶出手段３は、菌内容物を菌から溶出させる菌内容物溶出処理を行う。エジェクタ４は、ガスと液体とを効率的に混合する気液混合器である。オゾン発生器５は、酸素を原料にオゾンを生成することができる装置である。エジェクタ４とオゾン発生器５等とを含むオゾン処理手段６は、処理対象となる液体をオゾン処理する機能を有する。言い換えると、オゾン処理手段６は、オゾンを発生させるオゾン発生器５と、オゾン発生器５が発生させたオゾンと菌内容物溶出手段３が菌内容物溶出処理を行った被処理水７とを混合するエジェクタ４とを備え、菌内容物溶出手段３が菌内容物溶出処理を行った被処理水７にオゾン処理を行う。
【００１５】
流入配管１０１は溶菌槽１の上部あるいは下部に接続してある。汚染物質、菌、及びウイルス等の有機物を含む被処理水７は、流入配管１０１を介して溶菌槽１に流入する。被処理水７が溶菌槽１内に滞留している間に、超音波発生装置２は、ホーン８を介して超音波を被処理水７に照射して第１処理水９を生成する。ホーン８は、溶菌槽１内の被処理水７全体に超音波を伝達する機能を有するものであり、溶菌槽１の内部における被処理水７と接触する位置に設けてある。
【００１６】
流出配管１０２は、溶菌槽１の下部あるいは上部に接続してある。生成された第１処理水９は、流出配管１０２を介して溶菌槽１の外部へ流出し、流出配管１０２上に設けられたエジェクタ４に流入する。エジェクタ４は、ガス配管１０３を介してオゾン発生器５に接続してある。ガス配管１０３は、オゾン発生器５で発生したオゾンガス１０をエジェクタ４に送る機能を有している。そのためエジェクタ４は、流出配管１０２を介してエジェクタ４内に流入する第１処理水９と、オゾン発生器５によって発生してガス配管１０３を介して注入されるオゾンガス１０とを接触させて反応を起こし、第２処理水１１を生成する。ここで、被処理水７は、処理すべき水の一例である。
【００１７】
超音波発生装置２は、溶菌槽１内で被処理水７にホーン８から超音波を照射する。超音波発生装置２が超音波を照射した場合、被処理水７中の菌の菌内容物は菌体外に溶出される。超音波の照射エネルギーが小さい場合、菌を被処理水７中に分散させることになるが、照射エネルギーを大きくなってきた場合、被処理水７中に生じた気泡を破裂させ、破裂による衝撃波で物理的に細胞壁や細胞膜を破壊し菌内容物を菌体外に溶出させることが可能となる。照射エネルギーは、超音波発生装置２の出力と処理時間（溶菌槽１における被処理水７の滞留時間）によって決定することができる。細胞壁または細胞膜に損傷を受けて菌内容物が菌体外に溶出してはいるが細胞壁および細胞膜の構造は維持している死菌が存在する場合、オゾンガス１０のオゾンの気泡が直接、死菌と接触して消費されてしまう虞がある。そのため、菌内容物溶出手段３においては、死菌による消費も考慮した上で菌を十分に溶菌することが可能な超音波の照射エネルギーに設定することが好ましい。また、ホーン８と溶菌槽１の側壁との間の距離が大きい場合、側壁付近の被処理水７中に存在する菌に衝撃波が届かない虞も考えられる。そのため、処理時間（溶菌槽１における被処理水７の滞留時間）を確保する際には、溶菌槽１の断面積増大よりも溶菌槽１の長さ増大を優先することが望ましい。超音波発生装置２の出力は、超音波発生装置２に入力する電力を調整して設定する。以上の事項を留意することによって、第１処理水９は、菌体内の菌内容物が菌体外に溶出した状態となる。その後、菌内容物が菌体外に溶出した第１処理水９は、流出配管１０２を介してエジェクタ４内に流入し、オゾン発生器５によって発生してエジェクタ４内に注入されたオゾンガス１０と反応する。エジェクタ４内でオゾンガス１０と反応した第１処理水９は第２処理水１１となり、エジェクタ４外へ排出される。具体的な設計一例としては、被処理水７の水質（濁度、及び溶解性有機物濃度）をあらかじめ把握し、その被処理水７に含まれる菌を十分に溶菌するのに必要な超音波の照射エネルギーをラボ試験による検証で把握し、その必要な照射エネルギーに基づき、設置場所の電力単価、及び設置場所のスペースからライフサイクルコストを鑑みて、超音波発生装置２の出力と処理時間（溶菌槽１における被処理水７の滞留時間）を決定する。さらに、第１処理水９中の菌内容物を十分に分解するのに必要なオゾン注入量をラボ試験による検証で把握し、発生元から流れてくる被処理水７の流量との比が０．１以下になるようにオゾンガス１０の流量を設定する。上記、オゾン注入量とオゾンガス１０の流量から必要なオゾンガス濃度を算出し、必要なオゾンガス濃度を製造可能な仕様のオゾン発生器５を調達する。ただし、被処理水７中の汚染物質、菌、及びウイルス等がシステムの外部に飛散するリスクを避けるため、菌内容物溶出手段３の構成は大気開放されていない密閉系であることが好ましい。そのため、菌内容物溶出手段３は配管内で行うことが好ましい（溶菌槽１は直径が大きい配管と見なすことができる）。なお、オゾン処理手段６でも汚染物質、菌、及びウイルス等がシステムの外部に飛散するリスクがあるため、被処理水７が流入する流入配管１０１から菌内容物溶出手段３、流出配管１０２、及びエジェクタ４まで全て配管上で構成されていることが好ましい。
【００１８】
実施の形態１に係る水処理システムでは、オゾン処理手段６の上流に菌内容物溶出手段３を配置してある。当配置によって、オゾン処理の前段で菌体内の菌内容物が菌体外に溶出することになる。そのため、菌内容物を菌体外に溶出するための細胞壁または細胞膜の一部破壊に必要なオゾン使用量を抑制することができる。したがって、オゾン使用量を抑制しつつも、菌内容物分解を効率的に行うことが可能となる。当水処理システムでは、汚染物質、菌、及びウイルス等に加えて、菌内容物も分解された第２処理水１１を効率的に生成することが可能となる。
【００１９】
被処理水７中の菌が超音波で溶菌された場合、被処理水７の濁度が減少する。菌内容物が菌体外に排出されるが、菌内容物は溶解性なので菌体外に排出しても濁度として計測されないからである。そのため、菌内容物溶出手段３における超音波の出力は、一例として、被処理水７に対し超音波を照射して濁度を測定する試験を事前に実施して決定する。具体的には、試験を介して超音波の出力と、被処理水７の濁度と第１処理水９の濁度の差分との関係を事前に取得して、取得した関係を記憶する第１の記憶部２０１を水処理システムに設け、被処理水７の濁度を測定する第１の濁度計２０２を水処理システムに設置し、第１の記憶部２０１に記憶した関係と濁度計が測定した濁度とに基づいて菌内容物溶出手段３における超音波の出力を決定する。さらに、実施の形態１に係る水処理システムは、菌内容物溶出手段３が菌内容物溶出処理を行った被処理水７の濁度情報とオゾン処理に用いるオゾン注入量との関係を記憶する第２の記憶部２０３と、菌内容物溶出手段３が菌内容物溶出処理を行った被処理水７の濁度を測定する第２の濁度計２０４とを備える。またオゾン処理手段６は、第２の記憶部２０３に記憶された関係に基づき、第２の濁度計２０４が測定した濁度を示す濁度情報に対応したオゾン注入量となるオゾン処理を行うように構成してある。このような構成によって、菌内容物溶出を適切に行うための超音波出力、及びオゾン注入量を自動的に連続的に決定することが可能となる。
【００２０】
実施の形態１に係る一例の水処理システムでは、菌内容物溶出手段３として超音波発生装置２及びホーン８を備える構成を例示していた。しかしながら本発明は、当一例に限定されない。例えば菌内容物溶出手段３として、熱交換器及び熱源を有する加熱装置を備えるように構成してもよい。被処理水７を加熱処理することによって、超音波照射の場合と同様に、菌体から菌内容物を溶出させることが可能となる。菌内容物溶出手段３が熱交換器及び熱源を備える構成の場合、菌内容物溶出手段３が超音波発生装置２及びホーン８を備える構成の場合と同様に、被処理水７に対し加熱して濁度を測定する試験を事前に実施して加熱条件を決定する。
【００２１】
菌内容物溶出手段３の下流にはオゾン処理手段６が配置してある。オゾン処理手段６が行うオゾンによる処理は、被処理水７のｐHが変化した場合にオゾン処理効率に影響を受ける虞がある。オゾン処理手段６の上流に配置した菌内容物溶出手段３が超音波処理または加熱処理を行う構成の場合、次亜塩素酸などを用いた酸化処理または水酸化ナトリウムなどを用いたアルカリ処理を行う構成と比較し、被処理水７のｐH変化を抑制することが可能となる。そのため、超音波処理または加熱処理を行う構成の菌内容物溶出手段３をオゾン処理手段６の上流に配置することによって、菌内容物溶出を促進しつつも、オゾン処理の効率低下抑制を導くことができる。したがって、オゾン使用量を抑制しつつも、菌内容物分解を効率的に行うことが可能となる。
【００２２】
実施の形態１に係る一例の水処理システムでは、オゾン処理手段６としてエジェクタ４を備える構成を例示していた。密閉空間となるエジェクタ４内で菌体とオゾンとの処理を行うことができるため、処理の際の飛沫懸念も抑制され得る。しかしながら、本発明は当一例にも限定されるものではない。例えば、エジェクタ４の代わりに反応槽と散気板を設けて、オゾン発生器５で発生させたオゾンガス１０を、散気板を介して、第１処理水９に注入する構成としても良い。このような代替構成によって、設計自由度が大きくなり、一時にオゾン処理へ付している処理水の増量も可能となる。
【００２３】
オゾン発生器５は、オゾン発生器５にオゾンガス１０の原料を供給する原料供給装置（図示せず）、およびオゾン発生器５を冷却する冷却装置（図示せず）に接続されている。また、オゾン発生器５に供給されるオゾンガスの原料は、特に限定されない。例えば、液体酸素、又はＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｗｉｎｇ  Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）、若しくはＰＶＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｓｗｉｎｇ  Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）で生成した酸素を用いることができる。必要に応じ、供給される酸素の流量に対して０．０５〜５％の窒素、空気、又は二酸化炭素を添加する添加ガス供給部を配置しても良い。さらに、冷却装置は、オゾン発生器５を冷却するための冷却媒体を循環させる循環ポンプと、オゾン発生器５において発生した熱を吸収して温度が上昇した冷却媒体を冷却する冷却器とを備える。冷却器としては、液体−液体型及び液体−気体型から選択した熱交換型冷却器、又は液体−フロン冷媒型のチラー等を用いても良い。     
【００２４】
オゾン発生器５で発生させるオゾンガス１０の濃度は、第１処理水９中の汚染物質や菌体外に溶出した菌内容物などを分解できれば特に限定されないが、オゾンガス１０の濃度は５０ｇ／Ｎｍ３以上３００ｇ／Ｎｍ３以下が好ましく、２００ｇ／Ｎｍ３以上２５０ｇ／Ｎｍ３以下がより好ましい。オゾンガス１０の濃度が上記の範囲よりも小さい場合、必要となるオゾンガス１０の流量が大きくなり、エジェクタ４におけるオゾンの反応効率が低下する虞がある。オゾンガス１０の流量が大きくなった場合、オゾンガス１０の気泡と気泡とが合一しやすくなる。オゾンガス１０の気泡と気泡とが合一した場合には、オゾンガス１０の気泡の比表面積が低下して、第１処理水９へのオゾンガス１０の溶解効率が低下し、オゾンの反応効率が低下する虞がある。反対に、オゾンガス１０の濃度が上記の範囲よりも大きい場合、未反応の排オゾンガス濃度が大きくなり、注入したオゾンガス１０が効率的に利用されず、不当にランニングコスト増大を招く虞がある。
【００２５】
オゾン処理手段６におけるオゾン注入量は、第１処理水９の１Ｌ当たり、１００ｍｇ以上４００ｍｇ以下が好ましく、１５０ｍｇ以上３００ｍｇ以下がより好ましい。オゾン注入量の範囲が上記より小さい場合、難分解性の汚染物質、菌体外に溶出した菌内容物等が分解されずに第２処理水１１に流出する虞がある。一方、オゾン注入量の範囲が上記より大きい場合、オゾンガス１０の注入量が過剰となり、処理コストが不必要に増加する虞がある。
【００２６】
前述したように、オゾンガス１０の流量が大きくなった場合、オゾンガス１０の気泡と気泡とが合一してオゾンの反応効率が低下する虞がある。そのためオゾンガス１０の流量は、第１処理水９の流量に対するオゾンガス１０の流量の割合（Ｇ／Ｌ比と呼ぶ）が、０．１以下になるように設定することが好ましい。
【００２７】
当水処理システムの動作フローを説明する。発生元から被処理水７が流入配管１０１を介して当水処理システムに送られてくる。流入配管１０１において、第１の濁度計２０２は、被処理水７の濁度情報を取得する。第１の濁度計２０２が測定した濁度情報の値と第１の記憶部２０１の記憶内容とに基づき、菌内容物溶出手段３における超音波の出力が決定される。被処理水７の溶菌槽１への流入開始、あるいは第１の濁度計２０２による濁度測定に伴い、超音波発生装置２は、決定された出力で駆動し、被処理水７中の菌体内の菌内容物を菌体外に溶出させ始める。被処理水７が溶菌槽１から流出する段階においては、菌内容物の適切な菌体外溶出が期待され、菌内容物が菌体外に溶出した第１処理水９が流出配管１０２から流出される。第１の記憶部２０１に記憶された超音波の出力と被処理水７の濁度と第１処理水９の濁度の差分との関係から、第１の濁度計２０２が測定する被処理水７の濁度の増減に合わせて、超音波発生装置２に入力する電力を変化させて、出力を増減させる。当増減によって、第１処理水９の濁度を調整する。続いて、流出配管１０２において、第２の濁度計２０４が第１処理水９（すなわち、菌内容物溶出手段３が菌内容物溶出処理を行った被処理水７）の濁度情報を取得する。第２の濁度計２０４が測定した濁度情報の値と第２の記憶部２０３の記憶内容とに基づき、オゾン処理手段６におけるオゾン注入量が決定される。第１処理水９のエジェクタ４への流入開始、あるいは第２の濁度計２０４による濁度測定に伴い、決定されたオゾン注入量となるオゾンガス濃度、及びオゾンガス流量でオゾン発生器５が駆動を行い、第１処理水９（すなわち、菌内容物溶出手段３が菌内容物溶出処理を行った被処理水７）のオゾン処理を開始する。第２の記憶部２０３に記憶された第１処理水９（すなわち、菌内容物溶出手段３が菌内容物溶出処理を行った被処理水７）の濁度情報とオゾン処理に用いるオゾン注入量との関係から、第２の濁度計２０４が測定する第１処理水９の濁度の増減に合わせて、オゾン発生器５に入力する電力を変化させて、オゾンガス濃度あるいはオゾンガス流量を増減させる。当増減によって、オゾン注入量を調整する。このような構成によって、菌内容物溶出を適切に行うための超音波出力、及びオゾン注入量を自動的に連続的に決定することが可能となる。
【００２８】
上述したように、本実施の形態１に係る水処理システムでは、菌内容物溶出手段３において、被処理水７中の菌等の菌体内の菌内容物を効率的に菌体外に溶出させるとともに、菌等を溶菌させることができる。またオゾン処理手段６において、菌体内の菌内容物が菌体外に溶出した状態の第１処理水９を対象にオゾン処理を行うことができる。その結果、菌内容物を溶出させるため細胞壁や細胞膜の一部を破壊することに使用するオゾンの量を削減することが可能となる。また、菌内容物が菌体外に溶出されているため、菌内容物とオゾンとの接触機会が増大し、菌内容物を効率的にオゾンで分解することができるようになる。すなわち、オゾン使用量を抑制しつつも、菌内容物分解を効率的に行うことが可能な水処理システムを提供できるようになる。
【００２９】
本実施の形態１に係る水処理システムが実行する水処理方法について説明する。上記内容からも明らかなように、当水処理方法は、菌内容物を菌から溶出させる菌内容物溶出処理を行う菌内容物溶出手段３を用いた菌内容物溶出工程と、菌内容物溶出工程で菌内容物溶出処理を行った被処理水７にオゾン処理を行うオゾン処理手段６を用いたオゾン処理工程とを備える。オゾン処理工程においては、オゾン発生器５が発生させたオゾンと菌内容物溶出工程で菌内容物溶出処理を行った被処理水７とをエジェクタ４で混合する。菌内容物溶出工程では、超音波を用いて菌内容物溶出処理を行う超音波発生装置２、または加熱を用いて前記菌内容物溶出処理を行う加熱装置を駆動させる。また当水処理方法は、菌内容物溶出工程で菌内容物溶出処理を行った被処理水７の濁度情報とオゾン処理に用いるオゾン注入量との関係を記憶部で記憶する記憶工程と、菌内容物溶出工程で菌内容物溶出処理を行った被処理水７の濁度を測定する濁度測定工程とを備える。オゾン処理工程では、記憶工程で記憶された関係に基づき、濁度測定工程で測定した濁度を示す濁度情報に対応した量となるオゾン処理を行う。そのため、オゾン使用量を抑制しつつも、菌内容物分解を効率的に行うことが可能な水処理方法を提供できる。
【００３０】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る水処理システムについて説明する。実施の形態２に係る水処理システムは、基本的な構成および動作が実施の形態１と同様であるが、被処理水７に含まれる濁質成分を除去する濁質除去手段１２を更に備える。具体的には、流入配管１０１の上流側に濁質除去手段１２が接続してあり、濁質除去手段１２の上流側に除去手段流入配管１０４が接続してある。被処理水７は、除去手段流入配管１０４から濁質除去手段１２に流入し、濁質除去手段１２によって濁質成分が除去された被処理水７が流入配管１０１を介して溶菌槽１へ流入する。言い換えると、濁質除去手段１２は、被処理水７に含まれる濁質成分１３を除去する濁質除去処理を行う。菌内容物溶出手段３は、濁質除去手段１２が濁質除去処理を行った被処理水７に菌内容物溶出処理を行う。
【００３１】
図２は、本実施の形態２に係る水処理システムの構成を示す模式図である。図中、実施の形態１に係る水処理システムと同様の構成機器及び部材には、同じ符号を付し、特に必要のない限り説明を省略する。
【００３２】
本実施の形態２に係る水処理システムにおいては、菌内容物溶出手段３において、被処理水７中の菌等の菌体内の菌内容物を菌体外に溶出させる前段で、被処理水７に含まれる粒径の大きい固形成分である濁質成分１３を除去する濁質除去手段１２を備える。濁質成分１３は菌、ウイルスや菌内容物等と比べて大幅に粒径（サイズ）が大きいため、オゾン処理手段６において注入されるオゾンガス１０との接触効率が高く、オゾンガス１０が濁質成分１３と反応して、オゾンが無効消費される虞がある。しかし、本実施の形態２に係る水処理システムにおいては、濁質除去手段１２により、被処理水７に含まれる濁質成分１３を除去することができるため、被処理水７が濁質成分１３を多く含む性状である場合であっても、濁質成分１３によるオゾンの無効消費を抑制することができる。また、オゾン注入調整に関わる濁度計の検出精度も高めることができるようになる。
【００３３】
濁質除去手段１２は、ろ過フィルターまたはサイクロンセパレータ等を用いて構成してある。濁質除去手段１２が除去可能な濁質成分１３の粒径は、１０μｍ以上が好ましく、２０μｍ以上がより好ましい。上記の範囲よりも小さい粒径の濁質成分１３まで除去可能な濁質除去手段１２の場合、濁質除去手段１２として高性能の装置を使用しなければならないため、イニシャルコストやランニングコストが大幅に増加する虞がある。
【００３４】
第１の濁度計２０２を濁質除去手段１２の後段に設けた場合、更にオゾン使用量を抑制しつつも、菌内容物分解を効率的に行う効果を増強することが可能となる。第１の濁度計２０２を濁質除去手段１２の前段に設けた場合、測定で取得される被処理水７の濁度情報に、菌数だけでなく濁質成分１３の影響も含まれるが、第１の濁度計２０２を濁質除去手段１２の後段に設けた場合には、濁質成分１３が除かれた後の被処理水７の濁度情報を取得することが可能となるため、被処理水７に含まれる菌数のみをより正確に把握することもできるようになる。したがって、第１の記憶部２０１が記憶する超音波の出力と、被処理水７の濁度と第１処理水９の濁度の差分との関係がより正確になり、超音波発生装置２に入力する電力を変化させて、出力を増減させる精度が向上する。
【００３５】
上述したように、本実施の形態２に係る水処理システムでは、実施の形態１と同様に、被処理水７中の汚染物質、菌、及びウイルス等を効率的に分解するだけでなく、被処理水７中の濁質成分１３を除去することによって、オゾンによる菌内容物の分解をより効率的に行うことができる。すなわち、オゾン使用量を抑制しつつも、菌内容物分解を更に効率的に行うことが可能な水処理システムを提供できるようになる。
【００３６】
本実施の形態２に係る水処理システムが実行する水処理方法について説明する。上記内容からも明らかなように、当水処理方法は、実施の形態１に加えて、被処理水７に含まれる濁質成分１３を除去する濁質除去処理を行う濁質除去手段１２を用いた濁質除去工程を備え、菌内容物溶出工程では、濁質除去工程で濁質除去処理を行った被処理水７に菌内容物溶出処理を行う。そのため、オゾン使用量を抑制しつつも、菌内容物分解を更に効率的に行うことが可能な水処理方法を提供できるようになる。
【００３７】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る水処理システムについて説明する。実施の形態３に係る水処理システムは、基本的な構成および動作が実施の形態１と同様であるが、流出配管１０２上で、かつ菌内容物溶出手段３、及びオゾン処理手段６の間に、溶解性有機物情報取得手段１４が設けられており、溶解性有機物情報取得手段１４と、オゾン発生器５が、オゾン処理手段制御部１５を介して接続されている点が異なる。
【００３８】
図３は、本実施の形態３に係る水処理システムの構成を示す模式図である。図中、実施の形態３に係る水処理システムと同様の構成機器及び部材には、同じ符号を付し、特に必要のない限り説明を省略する。
【００３９】
本実施の形態３に係る水処理システムにおいては、菌内容物溶出手段３により、菌等の菌体内の菌内容物が菌体外に溶出し、菌等が溶菌している状態の第１処理水９の溶解性有機物情報を取得する溶解性有機物情報取得手段１４を備えるため、溶解性有機物情報取得手段１４によって得られる溶解性有機物情報が、第１処理水９に含まれる汚染物質、及び菌内容物の量の指標となり、その溶解性有機物情報をオゾン処理手段制御部１５に伝達することができる。オゾン処理手段制御部１５は、伝達された溶解性有機物情報に基づき、オゾン発生器５におけるオゾンガス１０の濃度や流量を調整することができるので、被処理水７中の菌数といった性状の時間変動が大きい場合であっても、その性状の時間変動に応じたオゾン注入量で、第１処理水９をオゾン処理することができる。このとき、第２の濁度計２０４による第１処理水９（すなわち、菌内容物溶出手段３が菌内容物溶出処理を行った被処理水７）の濁度情報の値は、被処理水７中の菌が十分に溶菌されたことをモニタリングする役割に使用される。したがって、第２の濁度計２０４による第１処理水９の濁度情報に基づき第２の記憶部２０３で決定されるオゾン注入量ではなく、オゾン処理手段制御部１５で決定されるオゾン注入量が優先されて、オゾン処理が実行される。また、あらかじめ、溶解性有機物情報取得手段１４によって得られる第１処理水９の溶解性有機物情報とオゾン注入量の関係性をデータ化してオゾン処理手段制御部１５に制御アルゴリズムとして与えておいても良い。
【００４０】
菌体内の菌内容物を把握するためには、ＰＣＲ（Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ Ｃｈａｉｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎ）測定や菌内容物を標識する色素等を用いた蛍光測定といった方法が必要で、測定に長時間を有するため、被処理水７中の菌数といった性状の時間変動が大きい場合には、その性状の時間変動に対応できない虞がある。一方、本実施の形態３に係る水処理システムでは、被処理水７中の菌等の菌体内の菌内容物を菌体外に溶出させ、菌等を十分に溶菌させることが可能な菌内容物溶出手段３があり、その後段で、溶解性有機物情報を取得する構成となっているため、第１処理水９の溶解性有機物情報を把握するだけで、オゾン処理の対象となる汚染物質に加えて菌内容物をも把握することが可能である。溶解性有機物情報は、Ｓ−ＣＯＤ（Ｓｏｌｕｂｌｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｏｘｙｇｅｎ Ｄｅｍａｎｄ）や、ＤＯＣ（Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃａｒｂｏｎ）などの測定で取得することが可能で、必要な試薬も比較的低価格であり、測定時間もＰＣＲ測定に比べると短時間で、さらにはオンラインで自動計測することができる装置が既製品として存在するため、被処理水７中の菌数といった性状の時間変動が大きい場合であっても、その性状の時間変動に応じたオゾン注入量で、第１処理水９をオゾン処理することができる。
【００４１】
上述したように、本実施の形態３に係る水処理システムでは、実施の形態１と同様に、被処理水７中の汚染物質、菌、及びウイルス等を効率的に分解するだけでなく、濁度とは異なる溶解性有機物情報を用いることによって、オゾン使用量をさらに抑制することができる。すなわち、オゾン使用量を抑制しつつも、菌内容物分解を更に効率的に行うことが可能な水処理システムを提供できるようになる。
【００４２】
本発明は、以上のように説明し且つ記述した特定の詳細内容及び代表的な実施の形態に限定されるものではない。当業者によって容易に導き出すことができる更なる変形例及び効果も本発明に含まれる。また、それぞれの構成を組み合わせてもよい。例えば、複数の実施の形態１〜３に記載された様々な特徴、態様、及び機能は、単独で使用してもよく、または実施の形態１〜３を跨いで複数組み合わせて使用してもよい。したがって、添付の特許請求の範囲及びその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１  溶菌槽、２  超音波発生装置、３  菌内容物溶出手段、４  エジェクタ、５  オゾン発生器、６  オゾン処理手段、７  被処理水、８  ホーン、９  第１処理水、１０  オゾンガス、１１  第２処理水、１２  濁質除去手段、１３  濁質成分、１４  溶解性有機物情報取得手段、１５  オゾン処理手段制御部、２０３  記憶部、２０４  濁度計
【要約】
本願に係る発明は、オゾン使用量を抑制しつつも、菌内容物分解を効率的に行うことが可能な水処理システムおよび水処理方法を提供することを目的とする。一側面に係る水処理システムは、菌内容物を有する菌を含んだ被処理水にオゾンを用いてオゾン処理を行う。当水処理システムは、菌内容物を菌から溶出させる菌内容物溶出処理を行う菌内容物溶出手段と、菌内容物溶出手段が菌内容物溶出処理を行った被処理水にオゾン処理を行うオゾン処理手段とを備える。【図１】
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【図２】
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【図３】
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