(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水が流入するオゾン接触槽へ供給されるオゾンの濃度と流量を制御するオゾン注入制御装置において、
オゾン接触槽に設置された計測器と、
計測器で測定した定常運転時の注入オゾン濃度Ｐin、排オゾン濃度Ｐout 、注入オゾン流量Ｑg 、溶存オゾン濃度Ｘout測定値、被処理水流量ＱL を記憶する定常記憶装置と、
定常記憶装置からの情報に基づいて、
オゾン注入速度Ａ＝Ｐin×Ｑg
排オゾン流出速度Ｂ＝Ｐout ×Ｑg
オゾン溶解速度Ｃ＝Ａ−Ｂ
溶存オゾン流出速度Ｄ＝Ｘout測定値×ＱL
オゾン消費速度Ｒ＝Ｃ−Ｄ
オゾン消費速度定数ＫR＝（Ｃ−Ｄ）／（Ｘout測定値×Ｖ）：Ｖはオゾン接触槽の有効容積
を求める速度・定数演算装置と、
溶存オゾン濃度Ｘout 所定値と、現在の被処理水流量ＱLとに基づいて、
診断用溶存オゾン流出速度Ｄ′＝Ｘout所定値×ＱL 
を求め、
影響因子の許容変動幅区分のトレンドオゾン消費速度Ｒまたはトレンドオゾン消費速度定数ＫR を速度・定数演算装置から読出し、
トレンドオゾン消費速度Ｒおよび診断用溶存オゾン流出速度Ｄ′、またはトレンドオゾン消費速度定数ＫR、溶存オゾン濃度Ｘout測定値、オゾン接触槽の有効容積Ｖおよび診断用溶存オゾン流出速度Ｄ′に基づいて、
診断用オゾン溶解速度Ｃ′＝Ｒ＋Ｄ′
＝ＫR×Ｘout測定値×Ｖ＋Ｄ′
を求め、
速度・定数演算装置から現在のＢの影響因子の許容変動幅区分のトレンド排オゾン流出速度Ｂを読出し、
当該診断用オゾン溶解速度Ｃ′と、トレンド排オゾン流出速度Ｂとから、
診断用オゾン注入速度Ａ′＝Ｃ′＋Ｂ
を求めるとともに、
現在の注入オゾン濃度ＰINと、現在のオゾン流量Ｑgとに基づいて、
現在のオゾン注入速度ＡN＝ＰIN×Ｑg
を求め、
前記診断用オゾン注入速度Ａ′と前記現在のオゾン注入速度ＡN とを比較するオゾン注入診断装置とを備え、
前記診断用オゾン注入速度Ａ′と前記現在のオゾン注入速度ＡN との差を考慮して、オゾン注入速度を調整することによって、オゾン注入量を制御することを特徴とするオゾン注入制御装置。
【請求項２】
被処理水が流入するオゾン接触槽へ供給されるオゾンの濃度と流量を制御するオゾン注入制御装置において、
オゾン接触槽に設置された計測器と、
計測器で測定した定常運転時の注入オゾン濃度Ｐin、排オゾン濃度Ｐout 、注入オゾン流量Ｑg 、溶存オゾン濃度Ｘout測定値 、被処理水流量ＱL を記憶する定常記憶装置と、
定常記憶装置からの情報に基づいて、
オゾン注入速度Ａ＝Ｐin×Ｑg
排オゾン流出速度Ｂ＝Ｐout ×Ｑg
オゾン溶解速度Ｃ＝Ａ−Ｂ
溶存オゾン流出速度Ｄ＝Ｘout測定値×ＱL
オゾン消費速度Ｒ＝Ｃ−Ｄ
オゾン消費速度定数ＫR＝（Ｃ−Ｄ）／（Ｘout 測定値×Ｖ）：Ｖはオゾン接触槽の有効容積
を求める速度・定数演算装置と、
現在の注入オゾン濃度ＰINと、現在のオゾン流量Ｑgとに基づいて、
現在のオゾン注入速度ＡN＝ＰIN×Ｑg 
を求め、
現在のＢの影響因子の許容変動幅区分のトレンド排オゾン流出速度Ｂを読出し、
現在のオゾン注入速度ＡNと、トレンド排オゾン流出速度Ｂに基づいて、
診断用オゾン溶解速度Ｃ′＝ＡN−Ｂ
を求め、
影響因子の許容変動幅区分のトレンドオゾン消費速度Ｒまたはトレンドオゾン消費速度定数ＫR を速度・定数演算装置から読出し、
診断用オゾン溶解速度Ｃ′とトレンドオゾン消費速度Ｒに基づいて、
診断用溶存オゾン流出速度Ｄ′＝Ｃ′＋Ｒ
を求め、
診断用溶存オゾン流出速度Ｄ′および被処理水流量ＱL、またはトレンドオゾン消費速度Ｒ、トレンドオゾン消費速度定数ＫRおよびオゾン接触槽の有効容積Ｖ
に基づいて、
診断用溶存オゾン濃度Ｘout′＝Ｄ′／ＱL
＝Ｒ／（ＫR×Ｖ）
を求めるとともに、
この診断用溶存オゾン濃度Ｘout ′と現在の溶存オゾン濃度Ｘout 測定値とを比較するオゾン注入診断装置とを備え、
前記診断用溶存オゾン濃度Ｘout ′と前記現在の溶存オゾン濃度Ｘout 測定値との差を考慮して、溶存オゾン濃度を調整することによって、オゾン注入量を制御することを特徴とするオゾン注入制御装置。
【請求項３】
定常記憶装置は、計測器からの各計測値が所定時間において一定の許容変動幅内にあるものを記憶することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のオゾン注入制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は上下水道、一般産業の水処理に用いられるオゾン注入制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上下水道、一般産業の水処理において、オゾンはその強い酸化力により、脱臭、脱色、殺菌、鉄など溶解無機物の不溶化除去、有機物の低分子化などの目的で使用される。
【０００３】
今後の実用が期待される上水高度処理のオゾン注入方法および装置について、図６により説明する。
【０００４】
図６に示すように、オゾン接触槽１に被処理水が流入し、オゾン発生装置２から供給される注入オゾンがオゾン接触槽１に設けられた散気管（図示なし）から気泡となって注入される。この注入オゾンの気泡と被処理水との気液接触によりオゾンが被処理水に溶解し、溶質との酸化反応により、２−メチルイソボルネオール（２−ＭＩＢ）などの臭気成分の脱臭、鉄などの不溶化、有機物の低分子化などが達成される。一方、注入オゾンの一部は排オゾンとして、オゾン接触槽１の上部気相部より排出され、注入オゾンのロスとなる。処理水中の溶存オゾンもオゾン接触槽１より流出するため注入オゾンのロスとなる。したがって、被処理水の溶質性状変化に合せて、必要最小限のオゾン注入によりこれらのロスを低減する制御が必要になる。
【０００５】
現在、実運用もしくは考察されている制御方法の基本形として、次の３つの制御方法がある。
【０００６】
第１の方法はオゾン注入率一定制御方法であり、この方法は図６において制御器３に被処理水流量の計測器４の計測値ＱL を入力し、被処理水流量ＱL の変化に合せて、オゾン発生装置２の注入オゾン量（オゾン濃度の計測器５の計測値ＰIN・オゾン（化）ガス流量の計測器６の計測値Ｑg ）を変化させる。これは、最も実用的制御であるが、本質的に被処理水の溶質によるオゾン消費量が被処理水流量ＱL に比例する前提に立っているため、溶質変化をともなう被処理水流量ＱL 変化、水温の計測器７の計測値θ変化などに追従できない。そのため、オゾン処理対象の溶質濃度の計測器８の計測値ＣIN（実際には複数成分になるが、ここでは１成分で説明する）の処理（除去）性能（ＣINと溶質濃度の計測器９の計測値Ｃout で評価する）、排オゾン濃度の計測器１０の計測値Ｐout や溶存オゾン濃度の計測器１１の計測値Ｘout による注入オゾンのロス量、水温θなどの変化に応じて、制御器３の設定値を変化させる必要が出てくる。しかし、オゾンの溶解と酸化反応が複雑であり、これらの解明手段もないため、設定値の変更は非常に困難である。θ変化をともなう季節変化や運転経験により、運転に支障のないように設定値を変化させているのが現状であり、最適運用とはほど遠いものとなっている。
【０００７】
第２の方法は排オゾン一定制御方法であり、この方法は、制御器３に排オゾン濃度Ｐout を入力し、これが一定になるように注入オゾン量（ＰIN・Ｑg ）を変化させる。この制御は注入オゾン量変化に対する排オゾン濃度Ｐout の応答遅れが大きいこと、排オゾン濃度Ｐout が溶質濃度ＣINや被処理水流量ＱL の変化にともなうオゾン消費量変化よりも操作対象である注入オゾン量変化の影響を強く受けることなどのため、過大応答や過小応答が生じて制御系の安定化が容易でない問題がある。また制御系の安定化ができてもオゾン消費量変化への追従が不十分となり溶存オゾン濃度Ｘout が過不足になる。さらにまた水温θ変化にも追従できず、オゾン注入率一定制御と同様に、制御器３の設定値変更の困難性がある。
【０００８】
第３の方法は溶存オゾン一定制御であり、この方法は制御器３に溶存オゾン濃度Ｘout を入力し、これが一定になるように注入オゾン量（ＰIN・Ｑg ）を変化させる。これは注入オゾン量に対し、溶質のオゾン消費量に応じた溶存オゾン濃度Ｘout になるため、最も望ましい制御とされるが、溶存オゾン濃度Ｘout を測定する濃度計の安定性が問題視されており、排オゾン濃度Ｐout 同様に応答遅れが大きいため制御系の安定化が容易でない問題もある。今後、これらの問題が解決できても、前記２つの制御同様に制御器３の設定値をどのような条件でどう設定するかは困難なこととなる。
【０００９】
以上の３つの独立制御のほか、これらを組合せることも考えられるが、相互の関係が不明確なため混乱するだけである。機場の特性変化に合せて、制御器３に収納した３つの制御のいずれかを選択可能としたり、選択した制御系以外の制御器３の入力信号に上下限値を設定し、これにより制御範囲を抑制するなどの利用が考えられる。しかし、前記３つの制御における問題は依然として残ることになる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記３つの制御は、今まで説明した種々の問題点があるが、最終的には制御器３の各制御における設定値の運用が非常に困難であることが問題となっており、必要最小限のオゾン注入による最適化が進まない原因となっている。
【００１１】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、従来は不明確であったオゾンの溶解と溶質反応を、実験的な特性把握や、実運転データの収集・解析により、解明し、オゾン注入の最適化を行うことができる、オゾン注入制御装置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、被処理水が流入するオゾン接触槽へ供給されるオゾンの濃度と流量を制御するオゾン注入制御装置において、オゾン接触槽に設置された計測器と、計測器で測定した定常運転時の注入オゾン濃度Ｐin、排オゾン濃度Ｐout 、注入オゾン流量Ｑg 、溶存オゾン濃度Ｘout測定値、被処理水流量ＱL を記憶する定常記憶装置と、定常記憶装置からの情報に基づいて、オゾン注入速度Ａ＝Ｐin×Ｑg、排オゾン流出速度Ｂ＝Ｐout ×Ｑg、オゾン溶解速度Ｃ＝Ａ−Ｂ、溶存オゾン流出速度Ｄ＝Ｘout測定値×ＱL、オゾン消費速度Ｒ＝Ｃ−Ｄ、オゾン消費速度定数ＫR＝（Ｃ−Ｄ）／（Ｘout測定値×Ｖ）：Ｖはオゾン接触槽の有効容積を求める速度・定数演算装置と、溶存オゾン濃度Ｘout 所定値と、現在の被処理水流量ＱLとに基づいて、診断用溶存オゾン流出速度Ｄ′＝Ｘout所定値×ＱL を求め、影響因子の許容変動幅区分のトレンドオゾン消費速度Ｒまたはトレンドオゾン消費速度定数ＫR を速度・定数演算装置から読出し、トレンドオゾン消費速度Ｒおよび診断用溶存オゾン流出速度Ｄ′、またはトレンドオゾン消費速度定数ＫR、溶存オゾン濃度Ｘout測定値、オゾン接触槽の有効容積Ｖおよび診断用溶存オゾン流出速度Ｄ′に基づいて、診断用オゾン溶解速度Ｃ′＝Ｒ＋Ｄ′＝ＫR×Ｘout測定値×Ｖ＋Ｄ′を求め、速度・定数演算装置から現在のＢの影響因子の許容変動幅区分のトレンド排オゾン流出速度Ｂを読出し、当該診断用オゾン溶解速度Ｃ′と、トレンド排オゾン流出速度Ｂとから、診断用オゾン注入速度Ａ′＝Ｃ′＋Ｂを求めるとともに、現在の注入オゾン濃度ＰINと、現在のオゾン流量Ｑgとに基づいて、現在のオゾン注入速度ＡN＝ＰIN×Ｑgを求め、前記診断用オゾン注入速度Ａ′と前記現在のオゾン注入速度ＡN とを比較するオゾン注入診断装置とを備え、前記診断用オゾン注入速度Ａ′と前記現在のオゾン注入速度ＡN との差を考慮して、オゾン注入速度を調整することによって、オゾン注入量を制御することを特徴とするオゾン注入制御装置である。
【００１３】
本発明は、被処理水が流入するオゾン接触槽へ供給されるオゾンの濃度と流量を制御するオゾン注入制御装置において、オゾン接触槽に設置された計測器と、計測器で測定した定常運転時の注入オゾン濃度Ｐin、排オゾン濃度Ｐout 、注入オゾン流量Ｑg 、溶存オゾン濃度Ｘout測定値 、被処理水流量ＱL を記憶する定常記憶装置と、定常記憶装置からの情報に基づいて、オゾン注入速度Ａ＝Ｐin×Ｑg、排オゾン流出速度Ｂ＝Ｐout ×Ｑg、オゾン溶解速度Ｃ＝Ａ−Ｂ、溶存オゾン流出速度Ｄ＝Ｘout測定値×ＱL、オゾン消費速度Ｒ＝Ｃ−Ｄ、オゾン消費速度定数ＫR＝（Ｃ−Ｄ）／（Ｘout 測定値×Ｖ）：Ｖはオゾン接触槽の有効容積を求める速度・定数演算装置と、現在の注入オゾン濃度ＰINと、現在のオゾン流量Ｑgとに基づいて、現在のオゾン注入速度ＡN＝ＰIN×Ｑg を求め、現在のＢの影響因子の許容変動幅区分のトレンド排オゾン流出速度Ｂを読出し、現在のオゾン注入速度ＡNと、トレンド排オゾン流出速度Ｂに基づいて、診断用オゾン溶解速度Ｃ′＝ＡN−Ｂを求め、影響因子の許容変動幅区分のトレンドオゾン消費速度Ｒまたはトレンドオゾン消費速度定数ＫR を速度・定数演算装置から読出し、診断用オゾン溶解速度Ｃ′とトレンドオゾン消費速度Ｒに基づいて、診断用溶存オゾン流出速度Ｄ′＝Ｃ′＋Ｒを求め、診断用溶存オゾン流出速度Ｄ′および被処理水流量ＱL、またはトレンドオゾン消費速度Ｒ、トレンドオゾン消費速度定数ＫRおよびオゾン接触槽の有効容積Ｖに基づいて、診断用溶存オゾン濃度Ｘout′＝Ｄ′／ＱL＝Ｒ／（ＫR×Ｖ）を求めるとともに、この診断用溶存オゾン濃度Ｘout ′と現在の溶存オゾン濃度Ｘout 測定値とを比較するオゾン注入診断装置とを備え、前記診断用溶存オゾン濃度Ｘout ′と前記現在の溶存オゾン濃度Ｘout 測定値との差を考慮して、溶存オゾン濃度を調整することによって、オゾン注入量を制御することを特徴とするオゾン注入制御装置である。
【００１４】
本発明によれば、オゾン注入診断装置において溶存オゾン濃度Ｘout の所定値に基づいて、速度・定数演算装置からの情報により診断用オゾン注入速度Ａ′を求め、この診断用オゾン注入速度Ａ′と現在のオゾン注入速度ＡN とを比較することにより、オゾン接触槽内の実情に沿して精度良くオゾン注入制御を行うことができる。
【００１５】
本発明によれば、オゾン注入診断装置において速度・定数演算装置からの情報により診断用溶存オゾン濃度を求め、この診断用溶存オゾン濃度と現在の溶存オゾン濃度とを比較することにより、オゾン接触槽内の実情に沿して精度良くオゾン注入制御を行うことができる。
【００１６】
【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。図１乃至図５は本発明によるオゾン注入制御装置を示す図である。
【００１７】
図１に示すようにオゾン接触槽１に被処理水が流入し、オゾン接触槽１にはオゾン発生装置２からオゾンが供給される。オゾンにより処理された処理水は、オゾン接触槽１から流出するとともに、オゾン接触槽１内のオゾンは排オゾンとして排出される。
【００１８】
オゾン接触槽１には、複数の計測器４，…１１が取付けられている。このうち計測器４は被処理水流量ＱL を計測し、計測器５はオゾン濃度を計測し、計測器６はオゾン流量を計測し、計測器７は被処理水温度を計測し、計測器８は被処理水の溶質濃度Ｃinを計測し、計測器９は処理水の溶質濃度Ｃout を計測し、計測器１０は排オゾン濃度Ｐout を計測し、計測器１１は処理水の溶存オゾン濃度Ｘout を計測するようになっている。
【００１９】
また各計測器４，…１１には、各計測器からの定常運転時の計測値を記憶する定常判断記憶装置２１が接続され、この定常判断記憶装置２１には各計測器４，…１１からの計測値に基づいてオゾン注入速度、排オゾン流出速度、オゾン溶解速度、溶存オゾン流出速度、およびオゾン消費速度を各々求める速度・定数演算装置２２が接続されている。さらに速度・定数演算装置２２には、速度・定数演算装置２２からの情報に基づいて、現在のオゾン注入の妥当性を判断するオゾン注入診断装置２３が接続され、オゾン注入診断装置２３には、設定値演算装置２７および制御器３が順次接続されている。また定常判断記憶装置２１および速度・定数演算装置２２には、定常運転演算装置２５が接続されており、この定常運転演算装置２５は制御器３に接続されている。
【００２０】
次にこのような構成からなる本実施例の作用について説明する。
【００２１】
オゾン発生装置２からオゾン接触槽１へ注入される注入オゾン量は、計測器５，６からの注入オゾン濃度Ｐinと、オゾン流量Ｑg により、（ＰIN・Ｑg ）で求められる。従って所定の注入オゾン量を定めても、注入オゾン濃度ＰINとオゾン流量Ｑg の組合せは無数にとれることになる。
【００２２】
従来より、オゾン流量Ｑg 一定の考え方が採用されており、注入オゾン量変化はオゾン発生電圧変化による注入オゾン濃度ＰINの変化になっている。
【００２３】
これは、注入オゾン量（Ｐin・Ｑg ）が変わらなければオゾン反応特性も変わらず、オゾン流量Ｑg を変化させると多数の散気管が布設されているガス流路抵抗のバラツキが変化し、均一な気泡が得にくいなどの考えによるものである。
【００２４】
本発明者らが、実規模実験装置で検証した結果、図２に示すような事実が判明した。図２は注入オゾン量（Ｐin・Ｑg ）を固定し、注入オゾン濃度ＰINを常用の２０ｇ／ｍ3 の前後に変化させたときの排オゾン流出速度の関係を示したものである。計測器１０からの排オゾン濃度をＰout とした場合、排オゾン流出速度はＰout ・Ｑg で表わされ、注入オゾンのロスとなる。このため排オゾン流出速度は極力小さくすべきである。これより注入オゾン濃度ＰINの大きい方が良いことがわかる。また、同時に測定した２−メチルイソボルネオール（臭気成分）の除去率も、注入オゾン濃度ＰINの大きいほど大きくなることが判明している。また気泡の均一性は、発泡の停止などの極端な部分がない限り問題のないことも判明した。これらの事実に基づき、本発明では、所定の注入オゾン量（Ｐin・Ｑg ）の運転条件下で可能な限り注入オゾン濃度ＰINを大きくするように手動で、もしくは注入オゾン濃度ＰINを最大とする演算機能付の制御器３で自動で運転する。
【００２５】
この間、計測器４〜１１の各計測値が、定常判断記憶装置２１に入力される。定常判断記憶装置２１では各計測値の時系列記憶と、所定条件による定常判断により選別された各定常計測値の時系列記憶が実行される。これは、通常の運転状態で自動的に有用データの取込みが実施されることを意味する。定常判断記憶装置２１の各定常測定値は速度・定数演算装置２２に入力される。ここでは、時系列的に同時刻のオゾン消費速度もしくはオゾン消費速度定数を各種の速度や定数から求め各定常計測値とともに記憶する。さらに、直近の所定期間におけるオゾン消費速度もしくはオゾン消費速度定数の平均値、最大・最小値などの時刻トレンドを作成し、現時刻あるいは指定時刻でのトレンド値をオゾン注入診断装置２３に出力する。オゾン注入診断装置２３ではこの出力と計測値によるオゾン注入速度などの演算によりオゾン注入の状態の良否を診断し、表示もしくは出力する。
【００２６】
他方、制御器３の出力固定機能部への手動／自動入力により、オゾン発生装置２を介してオゾン接触槽１への注入オゾン量を固定する。このように固定することにより、注入オゾン濃度Ｐin、オゾン流量Ｑg が変動することなく定常判断記憶装置２１での定常判断の機会が増える。このため定常計測値の時系列記憶データの不足を積極的に補い、速度・定数演算装置２２のオゾン消費に関するトレンド値の信頼性を高めることができる。
【００２７】
また定常運転演算装置２５は定常判断記憶装置２１における定常計測値の時系列記憶データから、データ補充が必要な時刻を探査し、これを制御器２４の出力固定機能部へ自動出力する。
【００２８】
また設定値演算装置２７はオゾン注入診断装置２３のオゾン注入の状態の良否診断の出力を制御器２６の設定値自動入力に変換する。
【００２９】
次に制御器３において、注入オゾン濃度Ｐinを可能な限り大きくする制御について以下、詳述する。
【００３０】
制御器３では注入オゾン量Ａの変化範囲を（１）（２）によりまず決定する。まず注入オゾン量Ａはオゾン注入速度と同じであり（１）式で表わされる。
【００３１】
0003829122.tif 000002
また、注入オゾン濃度ＰINとオゾン流量Ｑg についても、オゾン発生装置２やオゾンガス流路の形態条件により、運転可能な変化範囲がある。
【００３２】
最小ＰIN≦ＰIN≦最大ＰIN    …（３）
最小Ｑg ≦Ｑg ≦最大Ｑg    …（４）
上記条件で、所定のＡに対する注入オゾン濃度ＰINとオゾン流量Ｑg を定める場合、オゾン流量Ｑg が（４）式を満足する範囲で、（３）式の注入オゾン濃度ＰINを可能な限り最大ＰINに近づけるようにする。
【００３３】
手動操作の場合は、あらかじめオゾン注入速度Ａの変化に対応する注入オゾン濃度ＰINとオゾン流量Ｑg の変化表や図を作っておき、これにしたがって容易に操作することができる。
【００３４】
自動操作では（１）〜（４）式に基づく、ＰINを最大とする演算機能を組込み、容易に実施することができる。
【００３５】
なお、ガス濃度やガス流量は０℃もしくは２０℃の大気圧条件など補正統一された値を用い以下も同様である。
【００３６】
このように運用可能の範囲で注入オゾン濃度ＰINを最大限にして運用することにより、排オゾンの流出速度が小さくなり、注入オゾンのロスを低減させるだけでなく、処理対象成分の除去率向上にも寄与する。
【００３７】
次に定常判断記憶装置２１、速度・定数演算装置２２、オゾン注入診断装置２３および設定値演算装置２７の作用について詳述する。
【００３８】
ここで定常判断記憶装置２１の主要機能構成を、図３に示す。図３において計測器４，…１１からの各計測値は、まず定常判断記憶装置２１の信号フィルタ部３０に入力される。この信号フィルタ部３０は、各計測値のふらつきやノイズなどを除去し、これ以降のデータ処理に不都合が生じないようにする機能をもつもので１０秒〜１分程度の時間平均出力が得られる汎用品が利用できる。信号フィルタ部３０を出た計測値は定常判断部３１に入力される。定常判断部３１ではあらかじめ設定された定常判断時間ＴT の経過中に各計測値の変動が各計測値ごとに定められた許容変動幅以内にあるか否かを判断し、全ての計測値が変動幅以内にある場合の最終計測値あるいはＴT 時間の平均値などを定常計測値として時系列的に（時刻と同期させて）定常計測値記憶部３２に収納するとともに、これを速度・定数演算装置２２へ出力する。
【００３９】
本実施例では、定常運転時の定常計測値による物質収支を基にして、データ解析し、従来、不明確であった溶質によるオゾン消費とその時間トレンドを求め、これより注入オゾンの診断をする。しかし、実運転計測値より完全な定常データを得ることは困難なため、各計測値ごとに許容変動幅を定め、この許容変動幅以内であれば定常とする取扱いをする。したがって、実際には準定常状態のデータを取扱うことになるが、この設定条件を変化させない限り、実際上の問題は出ない。この許容変動幅の一例を示すと、注入オゾン濃度ＰINの変化範囲が１０〜２０ｇ／ｍ3 の場合、注入オゾン濃度ＰINの許容変動幅を１ｇ／ｍ3 にすると、１０、１１、…２０ｇ／ｍ3 の１１区分したデータが取得可能になる。同様に被処理水の水温θでは２℃、処理水の溶存オゾン濃度Ｘout では０．０５ｍｇ／Ｌ、排オゾン濃度Ｐout では０．５ｇ／ｍ3 などの許容変動幅をデータへの影響度に応じて設定することができる。また、定常判断時間ＴT はオゾン接触槽の応答特性を調べることにより決定できる。一般的には処理水の溶存オゾン濃度Ｘout は１０分前後で定常に達し、排オゾン濃度Ｐout も水面上の空間容積やガス流路形態で変化するが１０〜２０分程度である。したがってＴT は１０〜２０分程度に設定できる。定常判断と定常計測値のデータの取込みは、上述した内容に沿うものであれば形態は問わない。ＴT 周期で計測値をサンプリングし定常判断すると、ＴT 周期単位のむだ時間の長いデータ収集となり十分な量のデータが得られない可能性がある。このため１〜２分単位の短い時間移動間隔で定常判断をすることが望ましい。サンプリング時間１〜２分の１０〜５回（ＴT ＝１０分として）設定の移動平均演算器を用いると、１〜２分間隔でＴT 時間での定常判断が移動平均演算器の前出力と今回出力の比較で簡単に行える。
【００４０】
信号フィルタ部３０を出た計測値は、計測値記憶部３３に記憶されるとともにオゾン注入診断装置２３へも出力される。計測値記憶部３３は時刻と同期させて、それぞれの計測値が記憶され、読出し可能であればどのような形態でもよい。表示演算部３４は定常計測値記憶部３２と計測値記憶部３３の定常計測値と計測値のいずれかあるいは両方を読出し、希望する表示のための演算をして表示するものである。現在の各計測値変化を前日データや１週間平均など所定期間の平均（最小、最大を含めてもよい）データとともに演算表示するようにすれば、今までの経歴データとの違いなどが読取れ、適切な処置をするうえで有用となる。
【００４１】
次に速度・定数演算装置２２の作用について、図４により説明する。定常判断記憶装置２１より出力される最新の時刻における各定常計測値は、速度・定数演算装置２２の各速度・速度定数の演算記憶部４０に入り、この演算記憶部４０において以下の演算が実施され時系列データとして記憶される。
【００４２】
0003829122.tif 000003
ここで（６）式は厳密には定常平衡条件で成立するものであるが、本発明の準定常平衡条件データにも適用して運用できる。（７）式のＫL ａが既知であれば、（７）式によりＣが求められる（ＸK がＰINとヘンリー定数の関数で既知であるため）が、オゾン接線槽１の散気管の種別その他の条件によりＫL ａが変化し、この特性把握が不十分なことが多いので、ここではＫL ａが既知ではないとして説明する。
【００４３】
各速度・速度定数の演算・記憶部４０で演算されたＣ、Ｄはオゾン消費速度または速度定数の演算部４１に入力され、（９）、（10）式によりＲまたはＫR が演算される。
【００４４】
0003829122.tif 000004
（９）、（10）式で演算されたＲまたはＫR は、データ区分・記憶部４２に入り、次のようにデータ区分されて記憶される。
【００４５】
ここで（９）式のオゾン消費速度Ｒは各種の溶質だけでなくオゾンの自己分解も含む総括的オゾンの消費速度を示している。これに影響を与える因子としては溶存オゾン濃度Ｘout 、被処理体水流量ＱL 、被処理水の水温θがあるが時刻Ｔも加える。オゾンの自己分解にはｐＨも関係するが、通常、無視できる変化しかしないのでここでは省略する。これらの影響因子には前述した許容変動幅が設定されているので、各因子の許容変動幅の区分別に演算されたオゾン消費速度Ｒまたはオゾン消費速度定数ＫR を他の因子データとともに記憶させ、読出しも可能なようにする。なお、時刻Ｔの区分については、０〜２４時のＲ（またはＫR ）の変動パターンを意図する場合、３０分や１時間程度の区分で良いと考えられるが、機場特性に合せて自由に設定できる。
【００４６】
（10）′式によりオゾン消費速度定数ＫR を区分・記憶させると、因子としての溶存オゾン濃度Ｘout が減るので区分・記憶容量を小さくでき、データ区分と読出しも楽になる。
【００４７】
Ｒ／（Ｘ・１０3 ・Ｖ）＝ＫR                          ……（10）′
トレンド演算・記憶部４３はデータ区分・記憶部４２から、時刻区分別のオゾン消費速度Ｒまたはオゾン消費速度定数ＫR を読出し、トレンド演算条件により読出し値を選別、平均値などの演算加工をして、所定時間軸（０〜２４時など）に対するオゾン消費速度Ｒまたはオゾン消費速度定数ＫR のトレンドを記憶する。トレンド演算条件とはデータ採用期間（前日、過去数日、過去１週間など）とこの期間における影響因子（Ｘout 、ＱL 、θ）の定常計測値の各時刻区分での変動範囲である。
【００４８】
すなわち、過去の所定期間（データ採用期間）に逆登って、実際に計測された時刻別の影響因子の変動範囲におけるオゾン消費速度Ｒまたはオゾン消費速度定数ＫR が選別される。選別されたＲまたはＫR は各時刻区分ごとに平均・最大、最小値が演算され記憶される。
【００４９】
データ自動補充演算部４４は、トレンド演算・記憶部４３の時刻別トレンド記憶データに時刻的抜けがある場合、抜け時刻の前後の時刻データ傾向から抜け時刻のデータを直線や曲線近似あるいはその他の予測演算をさせて、データの補充をするものである。補充データは実データとは識別できるようにして、トレンド演算・記憶部４３に記録される。このデータ自動補充演算部４４は本実施例の必須構成要素ではないが、データ数が不足する場合には後述するオゾン注入診断のために不可欠になる。
【００５０】
なお、各速度・速度定数の演算・記憶部で演算されたオゾン注入速度Ａ、排オゾン流出速度Ｂ、オゾン溶解速度Ｃ、溶存オゾン流出速度Ｄのうち少くともＢは上述したオゾン消費速度Ｒ（またはオゾン消費速度定数ＫR ）と同様のトレンド演算・記憶ができるようにする。Ｂの影響因子は注入オゾン濃度ＰIN、オゾン流量Ｑg 、被処理水流量ＱL 、水温θ、溶存オゾン濃度Ｘout と多くなるが、オゾン消費速度Ｒ同様にＴ区分かつ影響因子の許容変動幅区分別に整理され、トレンドＢが得られる。
【００５１】
表示演算部４５はトレンド演算・記憶部４３と各速度・速度定数の演算・記憶部４０の記憶データから必要な表示演算をするものであり、所定時間軸でのＲ（またはＫR ）とＢのトレンド表示などが有用である。
【００５２】
次にオゾン注入診断装置２３の作用を図５により説明する。まず診断用オゾン注入速度演算部５０で所定の溶存オゾン濃度Ｘout を設定し、現在の被処理水流量ＱL を入力し、（８）式により診断用溶存オゾン流出速度Ｄ′を演算する。現在の影響因子である溶存オゾン濃度Ｘout 、被処理水流量ＱL 、水温θの許容変動幅区分のトレンドオゾン消費速度Ｒ（またはオゾン消費速度定数ＫR ）を速度・定数演算装置２２から読出し、（９）、（10）式から診断用オゾン溶解速度Ｃ′を演算する。速度・定数演算装置２２から現在のＢの影響因子の許容変動幅区分のトレンド排オゾン流出速度Ｂを読出し、（６）式から診断用オゾン注入速度Ａ′を演算する。
【００５３】
現オゾン注入速度演算部５１は、現在の注入オゾン濃度ＰIN、オゾン流量Ｑg から（１）式の演算により現オゾン注入速度ＡN を求める。次に比較診断・記憶部５２はこのように演算された診断用オゾン注入速度Ａ′と現オゾン注入速度ＡN を差や比率演算などで比較し、比較結果をＡ′とＡN とともに時系列で読出し可能に記憶し、表示演算部５３により表示する。表示例としては、過去１週間の平均値（最大、最小を入れてもよい）での現オゾン注入速度ＡN と診断用オゾン注入速度Ａ′の比較結果の１日変化パターンを今日の推移と対比させる。
【００５４】
図５では、溶存オゾン濃度Ｘout を設定してＡ′とＡN の値によりオゾン注入の診断をさせたが、これに限られることはない。例えば、現在の溶存オゾン濃度Ｘout と診断用溶存オゾン濃度Ｘout ′とを比較して診断することもできる。
【００５５】
すなわち現オゾン注入速度ＡN 、トレンドオゾン消費速度Ｒ（またはオゾン消費速度定数ＫR ）、トレンド排オゾン流出速度Ｂが演算、読出し可能であるので、（６）式から診断用オゾン溶存速度Ｃ′が演算でき、（９）式から診断用溶存オゾン流出速度Ｄ′が演算できる。次に溶存オゾン流出速度Ｄ′と（８）式から診断用溶存オゾン濃度Ｘout ′が演算できる。トレンドオゾン消費速度定数ＫR では（10）式から診断用溶存オゾン濃度Ｘout ′が演算できる。このＸout とＸout ′の比較による診断の方が、Ｘout の設定がない分だけ現場に受け入れ易い。
【００５６】
なお、上記両診断方法とも、同じトレンドＲ（またはＫR ）、トレンドＢの特性を利用しているので同様の診断を別の形式で表現していることになる。
【００５７】
この診断用溶存オゾン濃度Ｘout ′は現在のオゾン注入速度におけるトレンドＲとトレンドＢに基づく結果を示しており、トレンドＲとトレンドＢ特性が現在のものと一致すればＸout ＝Ｘout ′になるが、実際には両者に差が生じる。しかし、時刻経過の推移でこの差の変化をみれば、現状のオゾン注入運転の妥当性が判断できるようになる。
【００５８】
以上のように（７）式においてＫL ａが不明確な条件で説明した。ＫL ａ特性が判明している場合は、（７）式により溶存オゾン濃度Ｘout を設定すればＣが簡単に決定され、オゾン注入速度Ａ、排オゾン流出速度Ｂに関する計測と演算に頼らない分だけ演算精度が向上する。ＫL ａが不明確な場合でも、本実施例の運用により求めたオゾン溶解速度Ｃと（７）式からＫL ａを求め、これの主要影響因子であるオゾン流量Ｑg 、水温θなどの許容変動幅に対応させてＫL ａをデータ区分・記憶させる機能を各速度・速度定数の演算・記憶部４０などに組込むことができる。ＫL ａ特性を早く確定させることに集中し、（６）式の運用から（７）式の運用に移行することが望ましい。
【００５９】
上記実施の形態において、各装置２１、２２、２３ごとに機能部を設けて説明したが、この形態は一例であり、機能を満たせば自由な形態がとられることはもちろんである。また、（１）〜（10）式の各速度はmg／min で表現したが、有効容積Ｖで除したmg／(min・ｍ3 ）で演算しても同様の結果が得られる。さらに、オゾン消費速度（またはその定数）をＲ（またはＫR ）と総括的に取扱いしたが、（11）式のようにオゾン自己分解速度Ｅと区分した取扱いをしてもよい。
【００６０】
オゾン消費速度Ｒ＝Ｅ＋Ｆ                                ……（11）
ここで  Ｅ：オゾン自己分解速度
Ｆ：溶質消費速度
オゾン自己分解速度Ｅは水温θ、ｐＨ、溶存オゾン濃度Ｘout の関数として、既知のものがあり、これを利用すれば、上述実施例によりＲが求まり、次に溶質消費速度Ｆを求められる。上述したＲのトレンドを求める手段同様にしてＦのトレンドが得られるので、Ｒのトレンドに代えてＦのトレンドによる運用が可能になる。これにより、溶質変動がより明確になるが、Ｅの特性が不明確な場合はかえって、不明確になるので注意が必要である。Ｅは（12）式で表わせられる。
【００６１】
0003829122.tif 000005
ここで  ＫD ：オゾン自己分解速度定数
同様にＦも（13）式あるいはこれを特定溶質に細分化した式に展開し、特定溶質のオゾン処理変化を求めることもできる。
【００６２】
0003829122.tif 000006
ここで  ＫC ：総括溶質消費速度定数
しかし、（11）式以降の高度展開は複雑になり、時間を要することになるので、まずオゾン消費速度Ｒのトレンドによる運用でオゾン注入を最適化し、その後に高度展開して行くことが実運用上望ましいと考えられる。
【００６３】
このように本実施の形態によれば、オゾン接触槽１の実運転中に、常用の計測値から利用可能なデータを自動的に選別・記憶し、従来では把握できなかったオゾン消費速度（あるいはその定数）の時刻区分による最新のトレンド変動パターンが得られるようになる。これを速度論的に利用した現在のオゾン注入速度の適否を判断するため、オゾン注入の制御器３の設定値の変更を、手動で適切に実施することが可能になり、自動設定値変更へ発展させることも可能になる。
【００６４】
また、本実施例の運用により、当初不明確であった総括オゾン溶解定量定数ＫL ａの特性を確定できるようになるので、演算が簡素化され、演算精度が向上する効果も生じる。さらに、長期運用により、オゾン消費速度Ｒ（あるいはその定数ＫR ）のトレンドパターンの信頼度が高まれば、オゾン消費速度Ｒをさらに細分化して溶質変動をより明確にする高度展開を図ることが可能になる。
【００６５】
次に定常運転演算装置２５の作用について詳述する。制御器３には、オゾン発生装置２から発生する注入オゾン量（ＰIN・Ｑg ）を固定するための出力固定機能部が設けられている。この出力固定機能部には、スイッチによる手動操作あるいは外部からの接点信号や電気信号で自動操作できるような出力固定入力部を設けられており、出力固定機能は制御器３により種々の形態が可能である。一般的には制御器３に入る計測値入力とその設定値のずれの程度によりオゾン発生装置２への制御出力を決めているので、この計測値入力を読取り、これと同じ値の固定入力に切換えるか、計測値入力とその設定値とのずれのところで固定値に切換えるか、制御出力そのものを固定値に切換えればよい。
【００６６】
図１において定常運転演算装置２５は、定常判断・記憶装置２１内の定常計測値の時系列データの中から、データが取得されていない時刻区分の探査を行なう。これは、定常計測値が時系列に記憶されている定常判断・記憶装置２１の定常計測値記憶部３２、速度・定数演算装置２２の各速度・速度定数の演算・記憶部４０やトレンド演算・記憶部４３のいずれかを探査することにより行われる。
【００６７】
探査された時刻区分は、次の条件でさらに厳選し、優先順位がつけられる。この条件としては、
▲１▼  定常計測値が過去所定期間以内（３日前、１週間前など）のものであること、
▲２▼  現在時刻区分より１〜２区分後の余裕をみた時刻区分の直近のものから優先順位をつけること、
である。
【００６８】
優先順位をつけた時刻区分は、定常運転演算装置２５の表示機能部に表示させるとともに、優先順位の順にその時刻区分時刻に接点信号や電気信号を制御器３の出力固定入力部へ出力する。
【００６９】
以上の構成により、定常計測値の不足している時刻区分が表示されるので、これに従い手動で制御器３の制御出力を固定することができ、自動的にも実施できる。この固定により、定常判断の要素となっている注入オゾン濃度ＰINとオゾン流量Ｑg が固定されるので、これらによる変動がなくなる分、定常判断・記憶装置２１での定常計測値の取込みが多くなり、定常計測値の充実が図れるように作用する。しかし、この自動の制御出力の固定は、定常計測値がまだ十分な量になっていない運転初期に実施すると、オゾン注入が固定のまゝ運転されてしまうことになるので、現場の状況に合せ、自動運転にする必要がある。そのためには、自動運転の条件として、連なる時刻区分が探査される場合は、初めの時刻区分で自動運転し、続く時刻区分では時刻区分単位の適当な時間（時刻区分単位×１あるいは×２など）だけ自動運転をさせない機能を付加させるとより有用である。
【００７０】
定常運転演算装置２５によれば、定常計測値の不足が補われるだけでなく、古い定常計測値が更新され最新計測値を積極的に取込むことができるようになるため、トレンドＲを基礎とするオゾン注入の信頼度をさらに向上させる効果がある。
【００７１】
次に設定値演算装置２７の作用について、以下詳述する。まず制御器３には設定値手動入力部が組込まれているので、これに自動入力を付加することは容易にできる。設定値演算装置２７は、オゾン注入診断装置２３の診断出力を制御器３の設定値自動入力部への信号とするために電気的整合をとるものである。制御器３の設定値はオゾン注入制御方法により異なり、オゾン注入率一定制御では注入オゾン濃度ＰIN・オゾン流量Ｑg ／被処理水流量ＱL が設定値になり、溶存オゾン一定制御ではＸout が設定値となり、排オゾン一定制御ではＰout が設定値になる。オゾン注入診断装置２３の診断出力も、現オゾン注入速度ＡN と診断用オゾン注入速度Ａ′あるいは溶存オゾン濃度Ｘout と診断用溶存オゾン濃度Ｘout ′などの差や比率が採用される。したがって、この設定値と診断出力との組合せは複数になるが、いずれでも、（１）〜（13）の関係式に基づいた演算により、電気的整合がとれる。
【００７２】
例えば、オゾン注入率一定制御で診断出力がＡN −Ａ′の場合は、オゾン注入速度ＡN をＡN −Ａ′だけ変化させることを意味しているので、設定値ＰIn・Ｑg ／ＱL のオゾン注入速度部分ＰIN・Ｑg ＝ＡN をＡN −Ａ′だけ変化させることになり、診断出力の変化率と設定値の変化率は同じになる。したがって、診断出力と設定値とも同じ電圧が電流に統一するように構成すれば電気的整合が容易にとれることになる。
【００７３】
溶存オゾン一定制御の場合は、診断出力をＸout −Ｘout ′など溶存オゾンのものにしておけば上述例のように電気的整合が容易になる。
【００７４】
なお、上記２例では、設定値と診断出力が完全に一致した時の両者に差が出ない前提で説明した。しかし、前者にくらべ後者が種々の演算処理により加工されているため、理想状態の運転でも両者の値に一定のずれが生じ、これを無視すると過剰な設定値変更が実施されて不都合になることがある。あるいは、意識的にある一定の安全率を設けたい場合もある。これらを解消するため、診断出力を過去所定時刻区分だけ逆登って常態としての診断出力の平均値を演算し、あるいはこれに所定の安全率の乗算をしたもの、現時刻区分の診断出力から減算して設定値出力とする機能を付加することが有用である。
【００７５】
設定値演算装置２７によれば、制御器３の設定値変更を機場の特性変化パターンに合せ自動的に実施できるようになり、手動操作による種々のわずらわしい判断から開放される。また、設定値出力が常に直近のデータを取込み、機場の特性変化を自動的にキャッチして補正することができるため、より信頼性の高いオゾン注入装置が提供される。
【００７６】
【発明の効果】
以上のように、本実施の形態によれば、実運転で得られた計測値を用いて、オゾン接触槽内のオゾンの溶解反応を分析し、この結果に基づいてオゾン注入量を制御することができる。このため、オゾン接触槽内の実情に沿して最適なオゾン注入制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるオゾン注入制御装置の全体図。
【図２】本発明の作用を示す注入オゾン濃度と排オゾン流出速度との関係図。
【図３】本発明の定常判断・記憶装置の主要機能の構成図。
【図４】本発明の速度・定数演算装置の主要機能の構成図。
【図５】本発明のオゾン注入診断装置の主要機能の構成図。
【図６】従来のオゾン注入制御装置の全体図。
【符号の説明】
１  オゾン接触槽
２  オゾン発生装置
３  制御器
４，５，６，７，８，９，１０，１１  計測器
２１  定常判断・記憶装置
２２  速度・定数演算装置
２３  オゾン注入診断装置
２５  定常運転演算装置
２７  設定値演算装置
【図１】
0003829122.tif 000007
【図２】
0003829122.tif 000008
【図３】
0003829122.tif 000009
【図４】
0003829122.tif 000010
【図５】
0003829122.tif 000011
【図６】
0003829122.tif 000012