JPH07265884A - オゾン処理装置 - Google Patents

オゾン処理装置

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JPH07265884A
JPH07265884A JP6056494A JP6056494A JPH07265884A JP H07265884 A JPH07265884 A JP H07265884A JP 6056494 A JP6056494 A JP 6056494A JP 6056494 A JP6056494 A JP 6056494A JP H07265884 A JPH07265884 A JP H07265884A
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JP
Japan
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ozone
image
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liquid
ozone treatment
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Pending
Application number
JP6056494A
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English (en)
Inventor
Minoru Suzuki
実 鈴木
Masamitsu Nakazawa
正光 中沢
Naoto Komatsu
直人 小松
Shigeo Shiono
繁男 塩野
Shoji Watanabe
昭二 渡辺
Naoki Hara
直樹 原
Kenji Baba
研二 馬場
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明のオゾン処理装置において、オゾン反応
槽内で液体中に散気されるオゾン化気体の溶解性能を数
値情報としてオゾン発生装置を制御してオゾン発生装置
の電気代を節約したり、あるいはオゾン発生装置のライ
フを長くしたりする等の経済的に運転することにある。 【構成】オゾン反応槽内20の気泡状態の画像を採取
し、これを画像処理装置70で数値情報を創生し、運転
条件データを加味してオゾン発生装置10に制御指令を
与える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はオゾンの酸化力を応用し
た上水,下水,プール水等の殺菌,脱臭,脱色,有機物
分解を目的とした水のオゾン処理装置、あるいはパルプ
の漂白などに代表される産業プラント内のオゾン処理装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】オゾンを利用した水処理の例としては、
出口冨雄著「オゾンを中心とした高度浄水処理技術」に
述べられているように、浄水,分野への応用がある。本
用途において同文献P182〜P186に示すように、
オゾン反応槽内を流通する水道原水内にオゾンを含む空
気を気泡状態で散気させて、オゾンを原水に溶解させて
有機物,異臭味物質の分解を行う。これにより「おいし
い水」の要求に対応した高度浄水処理が行われている。
【0003】本処理を行うオゾン処理装置は図8に示す
ようにオゾン発生装置10と発生したオゾン化空気を散
気させるオゾン反応槽20,余ったオゾンを分解する排
オゾン処理装置30,その間を接続する水,気体の配管
と、計測機器類60〜68オゾン処理の制御を行う制御
装置などから構成されている。
【0004】計測の主要項目として原水流量,水温,水
質項目,オゾンを含む空気の流量,圧力,温度,オゾン
濃度,オゾン反応槽では水中の残留オゾン濃度,水中通
過後の空気中のオゾン濃度(排オゾン濃度)などがあ
り、原水の流量,水質劣化に応じて、オゾン濃度の制
御,オゾン化空気量の制御で、注入するオゾン量を増減
させている。しかし、注入オゾン量を原水の水質測定値
から直接設定できる計測器は無く、現状は原水流量に比
例してオゾン量を増減させるか、または、排オゾン濃度
あるいは水中の残留オゾン濃度と水質の関係を予めデー
タ収集しておき、この相関から注入オゾン量を制御する
方式が採用されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従って、オゾン処理が
行われるオゾン反応槽内についてはオゾン濃度の結果を
見ているだけで、内部で生じている気体と液体の反応メ
カニズムに基づいた現象の計測,制御指標化が行われて
いない状態であった。
【0006】本発明の目的は、オゾン反応槽内で液体中
に散気されるオゾン化気体の溶解性能を数値情報とし
て、オゾン発生装置を制御して、オゾン発生装置の電気
代を節約したり、あるいはオゾン発生装置のライフを長
くしたりする等の経済的に運転するオゾン処理装置を提
供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のオゾン処理装置
は、オゾン反応槽内の水中でのオゾン化気体の散気状態
の画像を取り込み画像処理で数値化し散気状態を数値情
報として、この数値情報制御指標によりオゾン発生装置
を制御することにある。
【0008】
【作用】気泡画像を画像処理することで水中のオゾン化
空気の量,気泡の分布等により変化する数値が得られ、
オゾン化空気の散気状態を代表する数値情報として活用
できる。更に、オゾンの水中への溶解を支配する総括物
質移動容量係数Klaはオゾン反応槽のオゾン溶解特性
の把握や評価に使用され、反応槽の形状,気泡径などに
より変化するので、上記で得られる数値情報からKla
をオンライン推定することができる。
【0009】この画像処理から得られた数値情報とオゾ
ン処理装置の運転条件の相関をデータとして収集蓄積し
データベースとしておき、運転時のデータと比較するこ
とで、オゾン反応槽の特性の変化,異常等の診断を行う
ことができる。また、反応槽の特性の変化等に合わせ
て、オゾン供給量,空気量,オゾン濃度を変化させるこ
とで、最適な反応槽制御を行うことにより、オゾン発生
装置を経済的に運転することにある。
【0010】例えば、オゾン反応槽内で水に溶けるオゾ
ン濃度Xを示す微分方程式の例として(数1)式があ
る。
【0011】 dX/dt=Kla(X*−X)−K3X+b×dL/dt …(数1) ここで、L:全COD濃度(mg/l) X:溶存オゾン濃度(mg/l) Kla:総括物質移動容量係数(1/hr) X* :飽和オゾン濃度(mg/l) K3:自己分解反応定数(1/hr) b:単位COD当りに消費されてるオゾン量(mgO3/m
gCOD) 上式において、b×dX/dtは水に含まれる分解物質
によるオゾンの消費である。従って、分解物質を含まな
い水に対しては(数2)式で表現され dX/dt=Kla(X*−X)−K3X …(数2) 解は(数3)になる。
【0012】 X=Kla/Kla+K3・X*1−exp−(Kla+K3)t …(数3) 実験よりtとXの関係を求めることにより、その反応槽
についてKla,Kとの値を知ることができ、その時の
気泡の画像処理データとKlaの値を関連づけることが
できる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1により説明す
る。
【0014】オゾン発生装置10で発生したオゾン化空
気量60は、原水40が流れるオゾン反応槽20に導か
れ、多孔質材料で形成され散気管21により気泡となっ
て、原水と接触しオゾンが水中に溶解しながらオゾン処
理が行われ、処理水50となる。オゾン化空気内に残っ
たオゾンは排オゾン処理装置30により酸素に分解され
気中に放出されている。オゾン発生装置10は、空気を
圧送するブロア部11,空気の冷却乾燥部12とオゾン
発生部13より構成される。計装関連はオゾン化空気量
60,同空気の圧力61,温度62,オゾン化空気のオ
ゾン濃度63の計測である。65は排オゾン濃度であ
る。
【0015】一方、原水については、水質検出計67,
処理水量64,水温68の検出,オゾン反応後の溶存オ
ゾン濃度66の測定を行い計測制御部へデータ伝送す
る。オゾン反応槽20には、内部をのぞく透明窓74を
設け、照明装置73の光で気泡状態が観察でき、画像処
理装置70に接続されたカメラ75により画像の取り込
みを行う。画像処理装置70では画像処理により気泡画
像を数値情報化し、制御部80に伝送する。制御部80
では該数値データからオゾン反応槽内の散気状態を判別
し、他の変動要素例えば原水水量、あるいは排オゾン濃
度,溶存オゾン濃度に見合った制御指示をオゾン発生装
置10に向かって伝送する。
【0016】この指令には、オゾン発生量制御信号8
1,オゾン化空気量制御信号82,同圧力制御信号83
等がある。例えば、溶存オゾン濃度の低下した場合は、
処理物質の増大によるオゾン消費の増加または、オゾン
の水中への溶解の低下が原因として考えられるが、画像
処理の数値情報により後者の溶解の状況の異変の有無を
判別することが可能となり、該数値情報を制御指標とし
て使用することにより、変動部分の確認による最適制御
化への道が拓かれる。
【0017】図2,図3,図4,図5は画像処理の数値
データと、オゾン反応槽20の内部でのオゾン溶解の性
能を示す総括物質移動容量係数Klaの関係を実験デー
タに基づき示したものである。図2は、散気管21から
の気泡状態の一部を切り出し2値比することで、画像内
の気泡部の面積率=気泡部面積/画面面積を数値情報と
する方式である。この方式では、気泡が奥行き方向で重
なると、気泡が増加しても気泡面積の増加はみかけ上少
なくなりKlaの関連は図3のようになる気泡部面積率
特性図X1であることを確認した。
【0018】図4は、気泡部からの照明光の散乱光を画
像の明るさとして数値化する方式である。この方式では
気泡が奥行き方法で重なっても散乱光もほぼ比例して増
加する為、気泡量の増加に対しても検出精度を高くでき
る。Klaとの関係は図5に示すようにほぼ直線関係で
得られる気泡量増加特性X2を実験的に確認した。
【0019】このように画像処理装置70の画像内で気
泡部の面積割合を数値情報として検出した気泡量増加特
性X2を制御部80に入力し、制御部80では気泡量増
加特性X1を格納された基準気泡量増加特性とを比較し
て、その差分値をオゾン発生装置10のブロア部11,
冷却乾燥部12,オゾン発生部13等を制御して、オゾ
ン発生装置10の電気代を節約したり、あるいはオゾン
発生装置10のライフを長くしたりする等の効果を達成
できるようになった。
【0020】図6は、図2ないし図5に示した画像処理
手法から得た数値情報をKlaに変換するKla演算部
76を付加した実施例である。Klaを制御指標化する
ことにより20の内部でのオゾン溶解挙動が数式として
展開できるので最適な制御方式が得られる。Klaは原
水の水温68,水質67の内pHによって左右される為
76には70のデータを補正する機能も付加される。
【0021】図7は、85から送られる計測データと7
6からのKlaとの相関データを蓄積するファイル87
を有した実施例である。計測データはオゾン処理装置の
運転状態を示す数値データでありKlaと関連づけるこ
とができる。これを蓄積しファイル化し、運転中のデー
タとの偏差を確認することでオゾン反応槽内の状態を経
時的に監視でき、散気管の目づまり等による性能の低
下,突発的異変を顕在化させ予め設定された範囲を超え
た偏差が生じた場合は警報等を発生させ、装置の予防保
全に役立てることができる。またこの蓄積ファイルによ
り長期間の運転実績データを得、原水水質,水量変化に
対応したオゾン処理制御において、オゾン反応槽につい
ても最適化制御を行うことが可能となる。
【0022】
【発明の効果】本発明のオゾン発生装置10によれば、
オゾン反応槽内の気泡挙動を数値情報とすることで今ま
でブラックボックスであった当該部を制御対象として捉
えることができた。この結果、画像処理装置70の画像
内で気泡部の面積割合を数値情報として検出した気泡量
増加特性X2を制御部80に入力し、制御部80では気
泡量増加特性X1を格納された基準気泡量増加特性とを
比較して、その差分値をオゾン発生装置10のブロア部
11,冷却乾燥部12,オゾン発生部13等を制御し
て、オゾン発生装置10の電気代を節約したり、あるい
はオゾン発生装置10のライフを長くしたりする等の経
済的に運転する効果を達成できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例として示したオゾン発生装置の
全体概略説明図である。
【図2】図1の気泡部面積率の測定の仕方を示す概略側
面図である。
【図3】図2の気泡部面積率で測定した気泡部面積率特
性図X1である。
【図4】図1の気泡部面積率測定方法による気泡部に散
乱光を画像の明るさとして数値化する測定方法の概略側
面図である。
【図5】図2の気泡部面積率測定方法による気泡量増加
特性図X2である。
【図6】本発明の他の実施例として示したオゾン発生装
置の全体概略説明図である。
【図7】本発明の他の実施例として示したオゾン発生装
置の全体概略説明図である。
【図8】従来の実施例であるオゾン発生装置の全体概略
説明図である。
【符号の説明】
10…オゾン発生装置、11…ブロア部、12…空気冷
却乾燥部、13…オゾン発生部、20…ゾン反応槽、7
0…画像処理装置、73…照明装置、74…窓、75…
カメラ、76…Kla演算部、80…制御部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C02F 1/50 P 531 R 540 A 550 B L (72)発明者 塩野 繁男 茨城県日立市国分町一丁目1番1号 株式 会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 渡辺 昭二 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 原 直樹 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 馬場 研二 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】オゾンを含有する気体を気泡状態で液体中
    に散気し、液体とオゾンを接触させてオゾン処理を行う
    オゾン処理装置において、液体中の気泡画像を捕捉する
    手段と、捕捉された画像から数値情報を得る画像処理手
    段を備え、画像処理手段で表れた気泡の割合を該数値情
    報としてオゾン処理装置の制御指標として使用したこと
    を特徴とするオゾン処理装置。
  2. 【請求項2】液体中の気泡画像を捕捉する手段と、捕捉
    された画像から画像処置により画像内の気泡占有面積を
    計算し、これを数値情報としてオゾン処理装置の制御指
    標に使用することを特徴とする請求項1記載のオゾン処
    理装置。
  3. 【請求項3】オゾンを含有する気体を気泡状態で液体中
    に散気し、液体とオゾンを接触させてオゾン処理を行う
    オゾン処理装置において、液体中の気泡画像を捕捉する
    手段と、捕捉された画像から画像処理により画像内の気
    泡部の明るさを計算し、これを数値情報としてオゾン処
    理装置の制御指標に使用することを特徴とするオゾン処
    理装置。
  4. 【請求項4】画像処理により得られた数値情報から総括
    物質移動容量係数を推定し、該係数を制御指標としてオ
    ゾン処理の制御に使用することを特徴とした請求項2ま
    たは3記載のオゾン処理装置。
  5. 【請求項5】画像処理より得られる数値情報と、オゾン
    処理装置の運転条件数値の相関を蓄積データとして保有
    し、運転時の数値情報と運転条件数値を該蓄積データと
    比較照合し、数値情報あるいは運転条件数値の偏差を制
    御指標としてオゾン処理装置の制御に使用することを特
    徴とする請求項1,2,3,4のいずれか1項記載のオ
    ゾン処理装置。
  6. 【請求項6】運転条件数値の中に、オゾンを含有する気
    体の流量,該気体の温度,処理を行う液体の温度,該液
    体のpHのいずれか1つ以上が含まれていることを特徴
    とする請求項5記載のオゾン処理装置。
  7. 【請求項7】運転時の数値情報が予め設定された範囲か
    ら外れた場合、あるいは運転時の数値情報と運転条件値
    がその相関において、蓄積データとの間で予め設定され
    た範囲以上の偏差を示した場合に警報を発することを特
    徴とする請求項5又は6項記載のオゾン処理装置。
  8. 【請求項8】制御対象の中に、オゾンを含有する気体流
    量あるいは、該気体圧力、あるいは該気体中に含まれる
    オゾン濃度あるいは、オゾン発生量のいずれか1つ以上
    が含まれていることを特徴とする請求項1,2,3,
    4,5,6のいずれか1項記載のオゾン処理装置。
JP6056494A 1994-03-30 1994-03-30 オゾン処理装置 Pending JPH07265884A (ja)

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JP6056494A JPH07265884A (ja) 1994-03-30 1994-03-30 オゾン処理装置

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JP (1) JPH07265884A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2753443A1 (fr) * 1996-09-17 1998-03-20 Hitachi Ltd Procede pour traiter et detecter un liquide
JP2016221499A (ja) * 2015-12-17 2016-12-28 三菱電機株式会社 水処理システム及び水処理方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2753443A1 (fr) * 1996-09-17 1998-03-20 Hitachi Ltd Procede pour traiter et detecter un liquide
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