微小氣泡生成裝置及其方法、以及利用微小氣泡的水處理設備的製作方法

2023-11-01 01:57:27 3

專利名稱：微小氣泡生成裝置及其方法、以及利用微小氣泡的水處理設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及使微小氣泡的直徑和產生量穩定的微小氣泡生成裝置及方法，以及可用於自來水、下水、河川水、湖泊水、工業排水等的淨化、殺菌、消毒的利用微小氣泡的水處理設備。
背景技術：
在非專利文獻1中，記載了淨化、殺菌、消毒中的微小氣泡的利用和效果。另外，在非專利文獻2中，記載了臭氧水的殺菌效果。在非專利文獻1的記載中，微小氣泡是稱為微型氣泡的直徑為50微米以下的氣泡。通常，該直徑範圍的氣泡，氣泡內的氣體溶入周圍的液相中，直徑減小，所以，在表面張力的作用下，內部成處於高壓、高溫狀態，消失時，產生OH基等的氧化力高的自由基和壓力波。下面，將微小氣泡定義為直徑約50微米以下的氣泡。
在非專利文獻2中，記載了溶入有氣體臭氧的臭氧水，其氧化電位高，具有強力的殺菌效果；如果在臭氧水的製造中使用微小氣泡，則溶解速度高，不溶解而從液面跑出的氣泡減少，可提高臭氧的利用效率；以及一種臭氧殺菌裝置，該臭氧殺菌裝置利用了由水泵進行的氣相微細化。
通常，微小氣泡的生成方法是，利用旋轉流、旋轉流的剪切、攪拌、文丘裡管等，使氣體和液體的氣液二相流微小氣泡化。另外一種方法是，對氣液二相流加壓，然後，用狹窄的流路將其急劇減壓，使溶解的氣體作為微小氣泡析出。該方法與其它方法相比，每單位的生成氣泡量所消耗的電力量大，氣泡直徑分布在比較小的區域。
在專利文獻1揭示了加壓式臭氧處理裝置。在該裝置中，用噴射器(エセ·クタ)吸引臭氧氣體、混合到液相中，用節流孔(オリフイス)把被泵加壓了的氣液二相流減壓，噴射到溶解槽中，使其微小氣泡化。節流孔處的設定壓力是4kg/cm3，節流孔直徑d/管路直徑D＝0.4。
專利文獻2揭示了微型氣泡發生裝置。該裝置具有與專利文獻1同樣的結構，採用具有半月形縫隙的節流孔，進行泵的變換器控制、生成微小氣泡。用變換器控制改變泵的轉速，以便在氣體混入並且排出量和排出壓力變動時，將泵的排出壓力調節為最適當的壓力。
專利文獻3揭示了微小氣泡生成裝置。在該裝置中，用狹窄流路使加壓了的氣液二相流減壓，採用使該狹窄流路的流路面積可變的機構，使狹窄流路的剖面積變化，產生微小氣泡。
專利文獻1日本特開平10-225696號公報專利文獻2日本特開2003-117365號公報專利文獻3日本特開平10-99877號公報非專利文獻1「水的特性和新的利用技術」，株式會社エヌ·テイ-·エス，142～146頁，2004年非專利文獻2「新版臭氧利用的新技術」，サンコ-書局，74～83頁，1988年在非專利文獻1記載的現有技術中，描述了微小氣泡的特性，但是，沒有揭示微小氣泡的生成方法及具體的水處理方法。另外，非專利文獻2記載的現有技術，是利用泵的葉輪的剪切，生成氣泡的方法，在該氣泡生成方法中，存在著氣泡不夠微小的問題。
在專利文獻1記載的現有技術中，混合水在節流孔上遊側被高壓泵加壓，在通過節流孔時被減壓，可以生成微小氣泡，但是，由於節流孔的流路面積是固定的，所以，當需要改變臭氧微小氣泡的混合水的必要流量時，具有不能滿足這一要求的問題。另外，當加壓壓力變化時，微小氣泡的直徑和產生量也變化，因此，臭氧溶解效率變化，水處理能力不穩定。在用該方式使加壓壓力和流量變化時，雖然可以採用在高壓泵中設置具有流量調整閥的旁通流路、使混合水的一部分通過該旁通流路的方法，但是，由於通過旁通流路的混合水不被送到節流孔，而是被浪費掉，增加了供給高壓泵的電力的損失。
在專利文獻2記載的現有技術中，通過用變換器調節泵的轉速，從而控制節流孔的加壓壓力，但是，由於節流孔的流路面積是固定的，所以與專利文獻1同樣地，在對應臭氧微小氣泡混入水的要求流量的變化的情況下，加壓壓力將發生變化，不能穩定地生成微小氣泡。
在專利文獻3記載的現有技術中，節流孔的流路節流可以調節，從而可控制加壓壓力，根據該方法，雖然也能控制臭氧微小氣泡混入水的流量，但是，當節流孔的流路節流發生變化時，通過節流孔時的流速將發生變化，生成微小氣泡用的節流孔部的減壓量也變化。因此，加壓減壓的平衡變化時，微小氣泡的直徑和生成量也變化，所以臭氧溶解效率變化，水處理能力不穩定。

發明內容
本發明的第1目的是，提供能穩定地生成微小氣泡、經濟性良好的微小氣泡生成裝置及其方法。
本發明的第2目的是，通過泵的轉速控制、和變更可通過氣液二相流的孔數，提供能穩定地生成微小氣泡的微小氣泡生成裝置及其方法。
本發明的第3目的是，提供能控制流入微小氣泡生成裝置的壓力和流量、穩定地生成微小氣泡的微小氣泡生成裝置及其方法。
本發明的第4目的是，提供水處理設備，該水處理設備，通過控制加壓壓力和氣液二相流的流量，使微小氣泡的直徑和生成量穩定，以此保持臭氧溶解效率，提高水處理性能。
本發明的第5目的是提供水處理設備，該水處理設備可不施加過大的加壓壓力地減小泵的驅動電力、提高運轉經濟性。
解決課題的技術方案為了實現上述第1～第3目的，本發明的微小氣泡生成裝置，備有控制與氣液二相流生成裝置連接著的泵的轉速的變換器、與泵連接並包含使氣液二相流通過用的流路剖面積變化的驅動裝置的多孔板組件、控制變換器及驅動裝置的控制裝置；藉助來自控制裝置的指令，控制驅動裝置，使氣液二相流通過用的流路剖面積變化，同時，控制變換器，將泵的加壓壓力保持在容許範圍內地使氣液二相流的流量變化。
在設有多個孔的多孔板上，設置覆蓋其一部分的流路限制板，通過移動或旋轉流路限制板，變更氣液二相流通過的孔數。另外，並排地連接備有多孔板的多個流路，在各流路上設置開閉閥，通過開閉控制開閉閥，變更氣液二相流通過的流路剖面積。
這樣，用泵對氣液二相流加壓，通過將其注入狹窄流路而使其減壓，使溶解在液體中的氣體析出，生成微小氣泡。通過改變氣液二相流通過的孔數、即改變流路剖面積，可以保持微小氣泡生成條件地控制流量。這樣，通過改變氣液二相流通過的孔數、以及控制變換器以控制泵的轉速，可以控制加壓壓力和流量。
作為多孔板，可以採用具有一種以上的剖面積的多個孔的多孔板，也可以採用單位面積中的孔數不同的多孔板。
另外，可以進行多孔板的逆清洗，避免多孔板的堵塞。另外，也可以在流路限制板上設置與多孔板接觸的端面構造，流路限制板在多孔板的表面上移動時，端面構造將多孔板表面的附著物刮掉、剝離。
另外，為了提高氣體的溶解效率，在泵與多孔板組件之間的流路上，設置供被加壓的氣液二相流滯留的加壓罐；或者，為了提高氣體的利用效率，為了使從多孔板流出的粗大氣泡微小化，也可以在泵與多孔板組件之間的流路上，設置流路控制板，在氣液二相流流入多孔板組件時，使其產生旋轉流。
為了實現上述第4、第5目的，本發明的利用微小氣泡的水處理設備，備有產生臭氧氣體的臭氧發生裝置、把產生的臭氧氣體注入被處理水中的臭氧氣體注入裝置、對被注入了臭氧氣體的被處理水加壓的高壓泵、設置在高壓泵與水處理槽之間流路上的具有多個連通孔的多孔板；設有有效孔數可變的微小氣泡生成裝置；控制變換器，將高壓泵的加壓壓力保持在容許範圍內地控制泵的旋轉速度。可變地調節多孔板的有效孔數，同時，將高壓泵的加壓壓力控制在容許的範圍內，這樣，使注入了加壓臭氧氣體的被處理水，在孔部上遊側處於適當的加壓狀態，用適當的孔徑使多孔板通水，在孔部產生減壓，可有效地生成微小氣泡。
另外，也可以不採用上述的可變調節多孔板的有效孔數的方法，而是設置具有不同孔數的多個多孔板、和分別設置有這些多孔板的多個流路，在多個流路上設置閥，利用閥的開閉切換通水的流路，這樣，也可以可變地調節設在高壓泵與水處理槽之間的多孔板的有效孔數。
另外，抽取水處理槽內的一部分被處理水，把臭氧發生裝置產生的臭氧氣體注入到抽取的被處理水中，作為被處理水的循環圈，將混入了微小氣泡的被處理水注入到水處理槽內。
另外，控制混入了臭氧微小氣泡的被處理水向水處理槽的注入流量，以及控制高壓泵對多孔板上遊的加壓壓力，同時，控制臭氧發生裝置的臭氧氣體發生量，這樣可控制臭氧對被處理水的注入量。
另外，在將臭氧微小氣泡向水處理槽混入時可以直接使用被處理水，也可以設置滯水槽，將被處理水積存在滯水槽中，作為臭氧微小氣泡混入的被處理水進行使用。
另外，設置控制器，以及在水處理槽中的臭氧微小氣泡注入部位下遊，設置被處理水的溶解臭氧濃度測定器，把被處理水的溶解臭氧濃度目標值輸入給控制器，由控制器將溶解臭氧濃度測定器的計測值與溶解臭氧濃度目標值進行比較，計算注入水處理槽的臭氧量的過多或不足，控制器根據該計算結果控制泵的轉速及多孔板的有效孔數、和臭氧發生裝置的臭氧發生量，這樣，調節注入水處理槽的臭氧量，當注入水處理槽的臭氧量不足時，控制器進行如下控制，即，增加多孔板的有效孔數，保持加壓壓力地增加泵的轉速，增加臭氧發生器的臭氧發生量；另一方面，當注入水處理槽的臭氧量過多時，控制器進行如下控制，即，減少多孔板的有效孔數，保持加壓壓力地減少泵的轉速，減少臭氧發生器的臭氧發生量。
另外，為了控制的應答性和節能化，設置導入到水處理槽中的被處理水的水質計測計和流量計，把被處理水的水質參數和流量輸入給控制器，當被處理水的水質惡化或流量增加時，利用控制器計算所需的臭氧增加量；當被處理水的水質改善或流量減少時，由控制器計算所需的臭氧減少量，控制器根據計算結果控制泵的轉速和多孔板的有效孔數，調節注入水處理槽的臭氧量。
另外，為了防止多孔板上的孔堵塞，使通過多孔板的流體流動方向逆轉，將多孔板逆洗乾淨。另外，在把產生的臭氧氣體注入被處理水中時，也可以用噴射器進行氣相吸入。也可以採用空氣擴散管式的氣相混合微細化功能。
發明效果根據本發明，在變更微小氣泡生成量時，由於變更泵的轉速和流路剖面積，所以，可將加壓壓力保持在生成微小氣泡所需的範圍內，抑制過度的壓力上升，因此可高效地生成氣泡直徑穩定分布的微小氣泡。
另外，可以使微小氣泡的直徑和發生量穩定，保持臭氧溶解效率，提高水處理能力，所以，可減少臭氧使用量，提高水處理設備的經濟性。另外，可不產生過大的加壓壓力地降低泵的驅動電力，所以，可提高水處理設備的運轉經濟性。


圖1是本發明實施例1的微小氣泡生成裝置的構成圖。
圖2是表示本實施例中的多孔板組件的構造的俯視圖。
圖3是表示本實施例中的多孔板組件的構造的縱剖面圖。
圖4是本實施例中的多孔板的俯視圖。
圖5是本實施例中的流路限制板的俯視圖。
圖6是表示本實施例中的多孔板組件的構造的俯視圖。
圖7是表示本實施例中的狹窄流路的構造的縱剖面圖。
圖8是表示本實施例中的狹窄流路的構造的縱剖面圖。
圖9是表示本實施例中的狹窄流路的構造的俯視圖。
圖10是表示本實施例中的狹窄流路的構造的俯視圖。
圖11是本實施例中的控制流程圖。
圖12是說明本實施例的作用、效果的圖。
圖13是本發明實施例2的微小氣泡生成裝置的構成圖。
圖14是本實施例中的多孔板的俯視圖。
圖15是本實施例中的多孔板的俯視圖。
圖16是說明本實施例的作用、效果的圖。
圖17是表示本發明實施例3的微小氣泡生成裝置的多孔板組件的構造的俯視圖。
圖18是表示本實施例中的多孔板組件的構造的縱剖面圖。
圖19是本實施例中的多孔板的俯視圖。
圖20是本實施例中的流路限制板的俯視圖。
圖21是表示本實施例中的多孔板組件的構造的俯視圖。
圖22是本實施例中的流路限制板的俯視圖。
圖23是本實施例中的流路限制板的俯視圖。
圖24是本發明實施例4的微小氣泡生成裝置的構成圖。
圖25是本實施例中的控制流程圖。
圖26是本發明實施例5的微小氣泡生成裝置的構成圖。
圖27是本發明實施例6的微小氣泡生成裝置的構成圖。
圖28是本發明實施例7的利用微小氣泡的水處理設備的構成圖。
圖29是實施例7的微小氣泡生成裝置的縱剖面圖。
圖30是表示實施例7的微小氣泡生成裝置的多孔板的俯視圖。
圖31是表示實施例7的微小氣泡生成裝置的擋板的俯視圖。
圖32是表示氣泡直徑與氣泡個數分布關係的圖。
圖33是實施例7中的水處理設備的控制流程圖。
圖34是本發明實施例8的微小氣泡生成裝置的構成圖。
圖35是本發明實施例9的利用微小氣泡的水處理設備的構成圖。
圖36是本發明實施例10的利用微小氣泡的水處理設備的構成圖。
圖37是本發明實施例11的下水處理設施的構成圖。
圖38是本發明實施例12的下水處理設施的構成圖。
圖39是本發明實施例13的下水處理設施的構成圖。
圖40是本發明實施例14的下水處理設施的構成圖。
圖41是本發明實施例15的水處理設備的構成圖。
圖42是說明實施例15中的處理槽內的流動狀況的圖。
圖43是本發明實施例16的水處理設備的構成圖。
圖44是說明實施例16中的處理槽內的流動狀況的圖。
圖45是本發明實施例17的微小氣泡生成裝置的構成圖。
圖46是本發明實施例18的多孔板清洗裝置的系統圖。
圖47是本發明實施例18的多孔板清洗裝置的系統圖。
具體實施例方式
本發明提供微小氣泡生成裝置及其方法，用該微小氣泡生成裝置，控制氣液二相流的加壓壓力和流量，生成具有穩定的氣泡直徑和發生量的微小氣泡。
〔實施例1〕下面，參照圖1至圖12說明本發明的實施例1。圖1是本實施例的微小氣泡生成裝置的構成圖。
本實施例的微小氣泡生成裝置，如圖1所示，由與未圖示的氣液二相流生成裝置連接著的流路9a、與流路9a連接著的泵1、與泵1連接著的未圖示變換器、通過流路9b與泵1連接著的多孔板組件4、設在流路9b上的壓力計5、設置在多孔板組件4上的驅動裝置7、與多孔板組件4連接著的流路9c、設在流路9c上的流量計6、控制裝置3、與控制裝置3連接著的輸入裝置8構成。在此，在氣液二相流中，液體是水，氣體是空氣、臭氧、氮氣、氧氣、二氧化碳中的任一種。
壓力計5、流量計6和控制裝置3通過信號線連接。控制裝置3接受來自壓力計5和流量計6的信號。變換器、驅動裝置7和控制裝置3通過信號線連接，從控制裝置3將控制信號發送給變換器和驅動裝置7。
多孔板組件4，如圖2至圖6所示地構成。由圓板狀的多孔板100、圓板狀的流路限制板101和旋轉軸102構成，所述多孔板100固定在未圖示的多孔板組件4的壁面上，設有若干個直徑為0.1～5mm範圍內的、相同直徑的直管狀孔103；所述流路限制板101如圖3和圖4所示，繞著多孔板100的中心旋轉，與多孔板100相向地設置著；所述旋轉軸102藉助固定板104連接在流路限制板101的中心部。旋轉軸102與驅動裝置7連接著，通過驅動裝置7控制其旋轉角度。如圖4所示，在多孔板100的一半區域上形成有孔103。如圖5、圖6所示，通過形成為半圓形的流路限制板101旋轉，氣液二相流所能通過的孔數發生變化。本實施例中，流路限制板101是半圓形的，但也可以是扇形。另外，孔103的直徑最好在0.5～2mm的範圍內，這樣，微小氣泡的生成更加穩定，生成效率更高。
多孔板100也可以是固定在流路9b上的構造。多孔板100和流路限制板101在不產生妨礙流路限制板101旋轉的摩擦力的範圍內相互接觸。另外，也可以在流路限制板101旋轉時，控制驅動裝置7，使旋轉軸102沿軸方向移動，在多孔板100與流路限制板101之間形成間隙，再次使多孔板100與流路限制板101接觸、進行通水。
若控制驅動裝置7、使旋轉軸102旋轉，則孔103的一部分將被流路限制板101遮住，因此，從例如圖2所示的狀態變化為圖6所示狀態，用於多孔板100的通水的孔數發生變化。這裡，為了方便，把用於通水的孔數稱為有效孔數。
在圖2至圖6所示的例子中，使流路限制板101旋轉，但是，也可以使流路限制板101沿著多孔板100在直徑方向平行移動。另外，也可以在多孔板100的直徑方向設置若干個細長的流路限制板101，使流路限制板101相對於流路方向平行或垂直地旋轉，以改變有效孔數。
在圖2至圖6所示的例子中，設在多孔板100上的孔103是直管狀，但是，多孔板的孔內部的剖面積也可以沿流路方向變化，例如，可以如圖7所示的多孔板110那樣，將孔112的中間部剖面積加大，也可以如圖8所示的多孔板113那樣，將孔115的中間部剖面積減小等。在採用這種孔形狀的多孔板時，不僅多孔板的上遊和下遊之間的壓力發生變化，在孔內部壓力也發生變化，所以能使氣泡更加微小化。
另外，也可以在多孔板上設置若干個縫隙，代替上述的若干個孔。在圖9所示的例子中，在多孔板120的右半側放射狀地形成了孔相連那樣的形狀的直線狀縫隙121。在圖10所示的例子中，在多孔板122的上下方向，形成了若干層直線狀的縫隙123。另外，該縫隙形成為孔相連的形狀，也可以不是直線。
操作鍵盤等，把微小氣泡生成量的目標值QB輸入到輸入裝置8中。另外，還輸入偏離微小氣泡生成量的目標值QB時的容許偏差量ΔQ、增減泵轉速時的控制幅度ΔN。輸入的微小氣泡生成量目標值QB、偏差量ΔQ、控制幅度ΔN，被送到控制裝置3。控制裝置3接受設置在流路9b上的壓力計5的加壓壓力測定值、設置在流路9c上的流量計6的微小氣泡含有水11的排出流量測定值。
在控制裝置3中，計算為了得到微小氣泡生成量目標值QB所需的微小氣泡含有水11的排出流量Qo。控制裝置3算出在使多孔板組件4的加壓壓力不超過從輸入裝置8輸入的設定值的偏差容許範圍的情況下、為了得到排出流量Qo而需要的泵1的轉速N、多孔板組件4的孔數。控制裝置3根據該計算值，控制變換器2和驅動裝置7。
從控制裝置3將泵1的轉速指令值發送到變換器2，控制變換器2，泵1按照轉速指令值運轉。從控制裝置3將控制信號發送到驅動裝置7，控制多孔板組件4的流路限制板101的旋轉角度，使得孔數成為算出的有效孔數。
來自氣液二相流生成裝置的氣液二相流10，流入流路9a，通過泵1加壓而使氣體加壓溶解後的氣液二相流10流入多孔板組件4。氣液二相流10在通過多孔板組件4時被急劇減壓，溶解的氣體析出，形成了微小氣泡。含有微小氣泡的微小氣泡含有水11，從流路9c排出。
圖11是實施例1中的控制流程圖，表示用於得到微小氣泡生成量QB的運轉方法。下面，參照圖11詳細說明實施例1的運轉方法。
在步驟S1中，控制裝置3根據從輸入裝置8輸入的微小氣泡生成量目標值QB、微小氣泡含有水的微小氣泡含有率rB，用公式1算出微小氣泡含有水11的排出流量QO，將泵起動。式中，含有率rB是預先通過實驗根據加壓壓力與孔徑的關係求出的，或者通過設置除了流量計6以外的用於計測含有率的裝置而求出。
公式1QO＝QB/rB…(1)在步驟S2中，控制裝置3把通過流量計6計測的微小氣泡含有水11的排出流量測定值Qf與目標值QO進行比較。當測定值Qf低於目標值QO時，進入步驟S3；當測定值Qf高於目標值QO時，進入步驟S4。
在步驟S3中，控制裝置3把目標值QO與測定值Qf之差的絕對值與容許偏差量ΔQ進行比較。在該差的絕對值小於偏差量ΔQ時，判斷為流量在控制目標範圍內，進入步驟S5。當該差的絕對值大於偏差量ΔQ時，判斷為流量相對於控制目標範圍不足，控制變換器2，將泵1的轉速N增加設定的控制幅度ΔN，返回步驟S2。
在步驟S4中，控制裝置3與在步驟S3同樣地，把目標值QO與測定值Qf之差的絕對值與偏差量ΔQ進行比較。在該差的絕對值小於偏差量ΔQ時，判斷為流量在控制目標範圍內，進入步驟S5。當該差的絕對值大於偏差量ΔQ時，判斷為流量相對於控制目標範圍過剩，控制變換器2，將泵1的轉速N減少設定的幅度ΔN，返回步驟S2。
在步驟S5中，控制裝置3將壓力計5的測定值P與設定值的壓力下限值Pmin進行比較。當測定值高於下限值時，進入步驟S6。當測定值低於下限值時，起動驅動裝置7，將多孔板組件4的有效孔數m減少設定的控制幅度Δm，返回步驟S2。下限值Pmin例如設定為0.3PMa。
這裡，加壓壓力的容許範圍是0.1MPa～1.0MPa。對微小氣泡的生成更穩定、經濟性更好的加壓壓力範圍，是0.3MPa～0.7MPa。
在步驟S6中，控制裝置3將壓力計5的測定值P與設定值的壓力上限值Pmax進行比較。在測定值低於下限值時結束。在測定值高於下限值時，起動驅動裝置7，將多孔板組件4的有效孔數m增加設定的控制幅度Δm，返回步驟S2。
下面參照圖12說明這樣控制時的作用、效果。
圖12中的虛線，表示使有效孔數變化，從而使流路剖面積變化，並且，進行泵的轉速控制時的情形。實線表示流路面積固定、進行泵的轉速控制時的情形。這裡，表示有效孔數是連續地變化、流路剖面積平滑地變化的情形。
圖12的上面的圖，是表示加壓壓力與氣液二相流流量的關係的圖。表示在相同流路剖面積的有效孔數中，虛線與實線交叉，但是在使流路剖面積變化時，將加壓壓力保持為一定或控制在容許的範圍內的情形。另一方面，在流路剖面積固定時，為了增多氣液二相流的流量，必須使泵的旋轉速度上升，提高加壓壓力，為了減少氣液二相流的流量，必須使泵的旋轉速度降低，降低加壓壓力。
這樣，在流路剖面積固定時，為了使氣液二相流的流量變化，必須要使加壓壓力變化，因此生成微小氣泡的條件也變化，不容易穩定地生成微小氣泡。而在本實施例中，加壓壓力被控制為一定或在容許範圍內，即使使流路剖面積變化，由於孔徑相同，因此也可進行穩定的微小氣泡的生成。另外，在圖12中，表示流路剖面積固定時也大幅度地進行流量控制的情形，但實際上控制幅度並不太大。
圖12的下面的圖，是表示泵的消耗電力與氣液二相流流量的關係的圖。在氣液二相流的流量增大、需要處理量的部分可以減小泵的消耗電力。這裡，假定泵的消耗電力與壓力和流量的積成正比。
根據本實施例，在變更微小氣泡生成量時，由於變更泵的轉速和流通剖面積，所以，可將加壓壓力保持在微小氣泡生成所需的範圍內，抑制過度的壓力上升，因此，能高效地生成氣泡直徑分布穩定的微小氣泡。
〔實施例2〕下面，參照圖13至圖16說明本發明的實施例2。圖13是本實施例的微小氣泡生成裝置的構成圖。
本實施例的微小氣泡生成裝置，與實施例1同樣地構成，但是，在本實施例中，用多孔板組件40代替多孔板組件4。多孔板組件40的構造是，在流路9b的泵1的後面，設置若干個分支流路，在各分支流路上通過閥70-1～70-n設置分別具有固定的孔數的多孔板40-1～40-n。若干個多孔板40-1～40-n合流後與流路9c連接。各閥70-1～70-n通過信號線分別與控制裝置3連接，進行閥70-1～70-n的開閉控制。這裡，在流路9c可延長到每個閥70-1～70-n的情況下，若干個多孔板40-1～40-n也可以不合流。
設在各多孔板40-1～40-n上的孔數，對於每個多孔板可以不同，也可以相同，也可以是一部分相同其餘不同。控制裝置3進行閥70-1～70-n的開閉控制，可將打開的閥的個數控制在1個至n個之間，與設定的有效孔數相應地進行開閉控制。設在多孔板上的孔數、孔徑即使相同，通過如圖14所示那樣地設在孔板的外周側、或如圖15所示那樣地設在多孔板的內周側，也可以根據流量等分開使用孔位置不同的多孔板。通過這樣地形成孔位置，可以在使流體流過內周側、希望產生旋轉時等分開使用。
本實施例的控制，與圖11所示實施例1的控制流程同樣地進行。在各多孔板40-1～40-n的孔數相等的情形下，在圖11中的步驟S5、S6中，控制裝置3增減將閥70-1～70-n打開的個數，階段性地控制有效孔數。在形成在各多孔板40-1～40-n上的孔數不同的情形下，切換閥70-1～70-n的開閉，把設置著孔數多的多孔板的流路、或者設置著孔數少的多孔板的流路打開，切換有效孔數。
這樣，在實施例1中，有效孔數的變更是藉助流路限制板101的旋轉而進行的，因此需要機械式的可動部和馬達。但在本實施例中，是用閥的開閉來進行孔數的變更，所以，構造簡單，可靠性提高，維護管理容易。
下面，參照圖16說明上述控制時的作用、效果。
圖16中的虛線，表示使有效孔數階段性地變化，從而使流路剖面積階段性地變化，同時進行泵的轉速控制時的情形。實線表示流路剖面積固定、進行泵的轉速控制時的情形。
圖16中上面的圖，是表示加壓壓力與氣液二相流流量關係的圖，表示在通過分支流路的切換使流路剖面積階段性地變化時，用某個分支流路的流路剖面積使泵的旋轉速度變化，從而使氣液二相流變化，進行切換流路剖面積的控制，由此可將加壓壓力控制在容許範圍內的情形。即，當加壓壓力要超過容許值時，控制裝置3切換流路，使流路剖面積增加，因此加壓壓力雖然在某個變動幅度內變動，但仍保持在容許範圍內。
另一方面，在流路剖面積固定時，為了增加氣液二相流的流量，必須使泵的旋轉速度上升，提高加壓壓力；為了減少氣液二相流的流量，必須使泵的旋轉速度降低，降低加壓壓力。
這樣，在流路剖面積固定時，為了使氣液二相流的流量變化，必須使加壓壓力大幅度地變化，因此，用於生成微小氣泡的條件變化，很難穩定地生成微小氣泡。而本實施例中，可將加壓壓力控制在容許的範圍內，即使使流路剖面積階段性地變化，由於孔徑相同，因此也可穩定地生成微小氣泡。
圖16的下面的圖，是表示泵的消耗電力與氣液二相流的流量關係的圖。由於在氣液二相流流量增大、需要處理量的部分不產生過度的壓力損失，所以可以減小泵的電力消耗。
根據本實施例，由於在變更微小氣泡生成量時，變更泵的轉速和流通剖面積，所以，可將加壓壓力保持在微小氣泡生成所需的範圍內，抑制過度的壓力上升，因此，可以高效地生成氣泡直徑分布穩定的微小氣泡。
根據本實施例，在變更微小氣泡生成量時，由於可變更泵的轉速和狹窄流路的流路剖面積，因此可將加壓壓力保持在生成微小氣泡所需的範圍內，抑制過度的壓力上升。因此，可以高效地生成氣泡直徑分布穩定的微小氣泡。
〔實施例3〕下面，參照圖17至圖23說明本發明的實施例3。圖17至圖23是本實施例中的多孔板組件的構成圖。
本實施例的多孔板組件，是實施例1中的圖2至圖6所示多孔板組件4的變形例。
如圖17至圖23所示，多孔板210，圓形的板被分割為若干區域，在每個區域形成孔徑不同的孔，即，在每個區域中設有剖面積不同的孔。或者，也可以在多孔板210的每個區域中，形成相同的孔徑、以每單位表面積的孔數不同的方式設置相同剖面積的孔。流路限制板設在多孔板210的正反兩側，半圓形的流路限制板211設在表側(上遊側)，半圓形的流路限制板212設在背側(下遊側)。在流路限制板211的中心部，嵌合著軸214，通過固定板216固定在軸214上。在流路限制板212的中心部，嵌合著軸215，通過固定板217固定在軸215上。軸215是中空的，軸214插入在中空部的空間內，軸215和軸214獨立地被驅動裝置7旋轉操作。
控制裝置3控制驅動裝置7，使軸215和軸214分別獨立地旋轉，並控制表側流路限制板211的旋轉角、和背側流路限制板212的旋轉角，調節氣液二相流所通過的孔的部位、孔數、流路層剖面積，使其形成所需的有效孔數、或所需的流路剖面積。另外，在上面的說明中，流路限制板211、212是半圓形的，但是其形狀也可以改變。
根據本實施例，可在多孔板的整個面上設置孔，可以更加細微地變更狹窄流路的流路剖面積，可以平滑地控制微小氣泡生成量。另外，可抑制流量變更時的加壓壓力的變動，所以，可以緩和流入泵的急劇的流量和壓力變動，減輕泵的負擔。
〔實施例4〕下面，參照圖24、圖25說明本發明的實施例4。圖24是本實施例的微小氣泡生成裝置的構成圖。圖25是本實施例的微小氣泡生成裝置中的、逆流清洗時的運轉方法的控制流程圖。
本實施例的微小氣泡生成裝置，與圖1所示的實施例1同樣地構成，但是，在流路9a上設有閥12，在閥12上設有流入管16，在流路9b的泵1與多孔板組件4之間，設有閥13、14，在流路9c上設有閥15，閥13和閥15通過配管17連接，在閥14上設有排水管18。閥12、13、14、15由三通閥構成，分別通過信號線與控制裝置3連接，按照來自控制裝置3的指令，進行開閉的切換控制，在通常運轉時，閥12將流路9a側打開，將流入管16側關閉。閥13和閥15分別將流路9b側打開，將流路9c側打開，將配管17側關閉。閥14將流路9b側打開，將排水管18側關閉。這樣，氣液二相流10被泵1升壓，在多孔板組件4生成微小氣泡，作為微小氣泡流11流出。
當檢測到多孔板組件4內的多孔板，由於液相中的浮遊物、溶解成分的析出·附著等而被堵塞時，控制裝置3切換閥12～15，進行逆洗運轉。
在逆洗運轉時，閥12將流路9a側關閉，將流入管16側打開。閥13和閥15分別將流路9b側關閉，將流路9c側關閉，將配管17側打開。閥14將流路9b側關閉，將排水管18側打開。
從流入管16流入的逆洗用水，被泵1升壓後，流經配管17，從流路9c側流入多孔板組件4中，在將多孔板組件4的孔清洗乾淨後，從排水管18排出。另外，也可以設置實施例2的多孔板代替多孔板組件4。
在向逆洗運轉切換時，按圖25所示的流程圖進行。
在步驟S11，控制裝置3起動驅動裝置7，將多孔板組件4的有效孔數設定為校正用的目標值mp。在步驟S12，控制裝置3控制變換器2，將泵1起動，控制泵1的轉速，使得流量計6的測定值成為校正用的目標值Qp。
在步驟S13，計測壓力計5的測定值P，判斷測定值P與校正用目標值Pp的差是否大於偏差量的容許值ΔP。如果測定值P與校正用目標值Pp的差大於偏差量的容許值ΔP，則判斷為多孔板組件4內的多孔板由於液相中的浮遊物、溶解成分的析出·附著等而堵塞，進入步驟S14。如果測定值P與校正用目標值Pp的差小於偏差量的容許值ΔP，則結束。
在步驟S14中，將閥12～閥15切換到逆洗用流路。即，如上所述，閥12將流路9a側關閉，將流入管16側打開。閥13和閥15分別將流路9b側關閉，將流路9c側關閉，將配管17側打開。閥14將流路9b側關閉，將排水管18側打開。
在步驟S15，控制裝置3將泵1起動，使泵1運轉設定的運轉時間，進行多孔板組件4的逆洗。在經過了設定的運轉時間後，將泵1停止。在步驟S16，切換閥12～閥15的開閉狀態，切換到通常運轉時的微小氣泡生成用的流路，返回到步驟S2。
另外，校正用的目標值mp、Qp和逆洗時的泵1的運轉時間，從輸入裝置8進行輸入。
上面的說明中，說明了在校正用目標值與計測值的差大於容許值時進行逆洗運轉的例子。但是，控制裝置3也可以這樣地進行控制，即，用定時器進行時間計測，按照從輸入裝置8輸入的逆洗開始時刻、開始逆洗的時間間隔，將閥12～閥15切換到逆洗用流路，使泵1運轉設定的運轉時間，然後，返回到通常運轉時的微小氣泡生成用流路。
另外，在採用多孔板組件4時，也可以在流路限制板的軸方向，安裝與多孔板接觸的突起部分或刷狀部件。另外，在流路限制板的軸方向部分，也可以具有相對於多孔板面加工成銳角的部分。如實施例3所示那樣，當流路限制板是若干塊時，可以在表側的流路限制板上實施該加工。這時，可以在微小氣泡生成運轉時的設定的時間間隔內、或者在逆洗運轉時的泵起動前，在運轉中使流路限制板在其整個可動區域內活動。也可以在流路限制板上設置與多孔板接觸的端面構造，流路限制板在多孔板的表面上移動時，該端面構造將多孔板表面的附著物刮掉、剝離，可以避免多孔板的孔堵塞。
根據本實施例，由於可除去狹窄流路的附著物，所以，可防止微小氣泡生成裝置堵塞，可避免加壓壓力上升。另外，可避免因多孔板的孔剖面積、孔形狀的變化而引起的氣泡直徑分布的變化，所以，能高效地生成具有穩定的直徑分布的微小氣泡。
〔實施例5〕流入多孔板組件4的氣液二相流10的氣體溶解效率，對微小氣泡含有水11的微小氣泡個數濃度有影響。如果微小氣泡個數濃度低，則即使增加微小氣泡含有水11的流量，也不能確保微小氣泡量。即使增加流入泵1的氣液二相流的氣體注入率，當氣體溶解效率低時，由於作為粗大氣泡流出到微小氣泡含有水11中，因此也不能充分地利用微小氣泡。
本實施例中，參照圖26，說明在泵1的後面提高氣體溶解效率，進一步提高微小氣泡含有水11的微小氣泡個數濃度的方法。圖26是本實施例的微小氣泡生成裝置的構成圖。
本實施例的微小氣泡生成裝置，與實施例1或實施例2的微小氣泡生成裝置同樣地構成，但是，在泵1與多孔板組件4之間，在壓力計5的上遊側，設置了壓力罐21。壓力罐21能承受微小氣泡生成時所需的加壓壓力。被泵1加壓後的氣液二相流10，在高壓條件下滯留在壓力罐21內，從而進行氣體的溶解。
根據本實施例，可以提高流入狹窄流路的氣液二相流的溶解氣體濃度，因減壓而析出的微小氣泡的個數濃度增加，所以，單位流量的微小氣泡生成量進一步增加。因此，可提高在泵的前面注入的氣體的利用效率，可更有效地生成微小氣泡。
另外，本實施例可以應用於實施例2～實施例4中的任一個，在應用於實施例4時，閥14和排水管18設置在壓力罐21的後面。
〔實施例6〕在採用多孔板組件4時，未能溶解的氣體儲存在多孔板的入口附近，在達到預定量時，有時作為氣相通過多孔板。從原理上說，在加壓條件下未溶解的氣體，即使減壓也不會成為微小氣泡，所以，粗大的氣泡周期地混入從多孔板流出的微小氣泡含有水11中，向上部的氣相脫離，所以氣體的利用效率降低。
本實施例中，參照圖27，說明通過改變泵1後面的氣液二相流的流入狀態，使流出到多孔板後面的粗大氣泡成為微小氣泡的方法。
本實施例的微小氣泡生成裝置中，與實施例1或實施例2的微小氣泡生成裝置同樣地構成，但是，在泵1與多孔板組件4之間，設置了流體控制板22。流體控制板22，對被泵1加壓了的氣液二相流施加旋轉，在流入多孔板組件4時，提高管路剖面方向的中心附近的氣相比例。在把多孔板組件4的孔位置設在中心附近和周邊附近時，從中心流出的氣相比例高、流速比較低的氣液二相流，被從周邊流出的液相比例高、流速比較高的二相流施加剪切力。結果，在粗大氣泡混入了從中心流出的氣液二相流時，粗大氣泡在該剪切力作用下，成為微小氣泡。
另外，本實施例可以應用於實施例2～實施例4中的任一個，在應用於實施例4時，閥14和排水管18設置在流體控制板22的後面。
根據本實施例，把流入多孔板組件4的氣液二相流，分為氣相比例不同的部分，在多孔板的後面，使氣液二相流之間產生剪切力。這樣，即使在多孔板上減壓、導致不能微小氣泡化的粗大氣泡流入，在流出多孔板後，也可被機械地微小氣泡化，所以可提高在泵的前面注入的氣體的利用效率。結果，可以更有效地生成微小氣泡。
反饋被處理水的溶解臭氧濃度等的水處理槽的狀態，在微小氣泡生成裝置中，控制氣液二相流的加壓壓力和流量，生成穩定的氣泡直徑和發生量的微小氣泡，調節注入水處理槽內的臭氧量，提供水處理性能高的水處理設備。
〔實施例7〕下面，參照圖28至圖33說明本發明的實施例7。圖28是本實施例的、利用微小氣泡的水處理設備的構成圖。圖29至圖31是採用孔數可變型多孔板的微小氣泡生成裝置的構造圖。圖32表示微小氣泡生成裝置中的氣泡直徑分布測定結果。
本實施例的水處理設備，如圖28所示地構成。設有水處理槽301，將來自下水處理設備的下水處理水注入該水處理槽301，處理後的水作為再生水從水處理槽301排出。水處理槽301內被若干個分隔板313分割為若干個槽。分隔板313，交替地設置固定在上部的分隔板313a、313c、313e和下部固定的分隔板313b、313d而構成，從下水處理設備註入的下水處理水(也稱為被處理水)，從分隔板313a的下部空間流到下遊側的下一個槽內，再越過下部固定的分隔板313b，流到下遊側的下一個槽內，反覆地這樣流動，最後作為再生水排出。在分隔板313b的上部，設有用於排出臭氧的管路，在管路上連接著排臭氧處理裝置312。排臭氧處理裝置312，是對脫離了被處理水並滯留在水處理槽301內的臭氧進行處理、然後將其放出到大氣中去的裝置。在再生水的排出口附近，設有溶解臭氧濃度計318，用於計測再生水的溶解臭氧濃度。
在水處理槽301的下水處理水注入口側，在其下方側，連接著用於取出下水處理水的抽水流路306。抽水流路306通過流量調節閥362與臭氧氣體注入裝置303連接。臭氧發生裝置302通過流量調節閥361與臭氧氣體注入裝置303連接，可以注入臭氧氣體。在臭氧發生裝置302中設有未圖示的臭氧用的流量計，該臭氧用流量計用於計測從臭氧發生裝置302排出的流量。水處理槽301內的被處理水，從抽水流路306被抽出，流入臭氧氣體注入裝置303。在臭氧發生裝置302中產生的臭氧氣體，在臭氧氣體注入裝置303中與被處理水混合，成為氣液二相流。臭氧氣體注入裝置303，可以採用噴射器方式、空氣擴散管方式、直接混合等的氣液混合方式的裝置。
在臭氧氣體注入裝置303的下遊側，連接著高壓泵304，高壓泵304通過微小氣泡生成裝置305與水處理槽301連接。在高壓泵304上連接著用於驅動的變換器309。氣液二相流被吸入高壓泵304，在被高壓泵304升壓後，流入微小氣泡生成裝置305。這裡，高壓泵304最好採用渦流泵，因為渦流泵的二相流排出性能好，但是也可以採用一般的泵。
微小氣泡生成裝置305，如圖29所示，由設在流入流路307上的密封部324、安裝在密封部324上的驅動軸323、安裝在驅動軸323上的擋板322、固定在流入流路307中的多孔板321構成。在微小氣泡生成裝置305的上遊側，設有壓力計310，在下遊側設有流量計311。
多孔板321如圖30所示，設有若干個相同直徑的孔，在每個扇形區域，孔數分布局部地不相同。擋板322如圖31所示，設有扇形的流通部分322a和阻礙板部分322b，當驅動軸323被未圖示的馬達驅動旋轉時，流通部分322a隨之旋轉。因此，通過控制驅動軸323的旋轉角、變更擋板322的旋轉角，就可以變更氣液二相流所通過的孔數。這裡，也可以將擋板322固定、使多孔板321旋轉，進行孔數的變更。為了方便，把該氣液二相流所通過的孔數，稱為有效孔數。
設有用於控制臭氧發生裝置302、高壓泵304、微小氣泡生成裝置305的控制器308，溶解臭氧濃度計318的信號、壓力計310的信號、流量計311的信號、臭氧用流量計的信號反饋到控制器308。
下面，詳細說明微小氣泡生成裝置305中的微小氣泡生成過程。從高壓泵304排出的、混入臭氧氣體後的氣液二相流，在壓力作用下，其一部分一邊溶解到液相中，一邊到達微小氣泡生成裝置305。圖29所示的多孔板321的上遊側是高壓，下遊側是低壓。從高壓的上遊側流入多孔板321的被處理水，在通過孔部時產生壓力損失，同時，流速增加，如伯努利定理所示那樣被減壓而壓力降低。因此，加壓溶解了的氣泡成為微小氣泡析出。另外，在多孔板321的下遊側，由於流路面積增加，因此壓力得到了恢復，但是，急劇的流路面積變化引起壓力不穩定，氣泡進一步分裂。藉助於該減壓和壓力不穩定，生成了微小氣泡。
從實驗結果得知，孔徑在0.1mm～5mm的範圍時，適合於生成微小氣泡。孔徑在0.5mm～2mm的範圍時，微小氣泡的生成更穩定，生成效率更高。加壓壓力的容許範圍是0.1MPa～1.0MPa。微小氣泡的生成更穩定、經濟性更好的加壓壓力範圍，是0.3MPa～0.7MPa。
圖32表示用本實施例的微小氣泡生成裝置305產生的氣泡的氣泡直徑分布測定結果。在該測定中，用粒子計數器測定通過多孔板321時產生的氣泡，求出氣泡直徑與氣泡個數分布的關係。通過該測定，確認了氣泡直徑集中在微型氣泡區域，用本實施例的微小氣泡生成裝置可以生成氣泡直徑相同的微小氣泡。
在這樣構成的水處理設備中，輸入臭氧用流量計、壓力計310、流量計311、溶解臭氧濃度計318的信號，控制高壓泵304的變換器9和微小氣泡生成裝置305的擋板322的旋轉角度、臭氧氣體發生裝置302的發生流量。下面用圖33說明其控制順序。
在步驟400中，讀入輸入數據。主要的輸入數據有溶解臭氧濃度的設定值Cs、溶解臭氧濃度的容許範圍ΔC、高壓泵加壓壓力的設定值Ps、高壓泵加壓壓力的容許範圍ΔP、臭氧微小氣泡混入液體的注入量容許範圍ΔF、參數增減率ΔX。在步驟401中，判斷計測運轉是否起動，如果計測運轉未起動，則結束。如果計測運轉起動，則在步驟402中，將臭氧用流量計、壓力計310、流量計311、溶解臭氧濃度計318的信號輸入到控制器308，讀入溶解臭氧濃度值Cm、高壓泵加壓壓力Pm、注入量Fm、臭氧發生器流量fom。
在步驟403中，從輸入數據中，進行溶解臭氧濃度的設定值Cs、溶解臭氧濃度的容許範圍ΔC和溶解臭氧濃度值Cm的比較運算。即，把對溶解臭氧濃度的設定值Cs加減(加味)溶解臭氧濃度的容許範圍ΔC後的數值範圍、即Cs-ΔC、Cs+ΔC與溶解臭氧濃度值Cm進行比較。如果溶解臭氧濃度Cm在Cs-ΔC和Cs+ΔC之間，則用定時器計測時間，在經過設定的時間後，返回步驟401，反覆進行從步驟401到步驟403的動作。
在溶解臭氧濃度值Cm低於Cs-ΔC的情況下、溶解臭氧濃度值Cm高於Cs+ΔC的情況下，在步驟404中，用公式2算出溶解臭氧濃度的變化率a。
公式2a＝(Cs-Cm)/Cs …(2)在步驟405中，判斷算出的溶解臭氧濃度的變化率a是否大於0，如果大於0，則用例如公式3算出注入量F的目標值Fp、臭氧發生流量fo的目標值fop。
公式3Fp＝F(1.0-ΔX)fop＝fo(1.0-ΔX) …(3)在溶解臭氧濃度的變化率a小於0的情況下，例如用公式4算出注入量F的目標值Fp、臭氧發生流量fo的目標值fop。
公式4Fp＝F(1.0+ΔX)
fop＝fo(1.0+ΔX) …(4)在算出注入量F的目標值Fp、臭氧發生流量fo的目標值fop後，在步驟408中，控制多孔板321的孔數，使注入量Fm成為公式5所示的範圍。
公式5Fp-ΔF＜Fm＜Fp+ΔFfop∝Fm…(5)另外，在步驟409中，控制高壓泵304的轉速，使高壓泵加壓壓力Pm成為公式6所示的範圍。
公式6Ps-ΔP＜Pm＜Ps+ΔP …(6)在步驟410中，判斷注入量Fm和高壓泵加壓壓力Pm，是否進入公式5和公式6的範圍。如果進入了該範圍，則返回步驟401，反覆進行到步驟410為止的動作。如果未進入該範圍，則返回步驟408，反覆到步驟410為止的動作。
當通過溶解臭氧濃度計318計測的溶解臭氧濃度，低於設定值Cs-溶解臭氧濃度容許範圍ΔC時，從控制器308向微小氣泡生成裝置305發出控制信號，控制擋板322的驅動機構，使擋板322旋轉，增加孔數。通過使孔數增加，多孔板321處的壓力損失降低，流量增加，同時，高壓泵304的加壓壓力降低。通過壓力計310計測的高壓泵加壓壓力Pm，被反饋給控制器308，為了使加壓壓力Pm成為公式6所示的範圍，將控制信號發送到高壓泵304的變換器309，進行控制、以增加泵304的轉速。另外，將控制信號發送到臭氧發生裝置302，進行控制、以使臭氧氣體發生量增加。在微小氣泡生成裝置305中，通過增加臭氧氣體發生裝置302的發生流量、抽水流路306及注入流路307的循環流量，可以增加對水處理槽301的臭氧注入量。
通過如上述地進行控制，可以將用於生成臭氧微小氣泡的加壓壓力的變化控制在容許範圍內，可以使臭氧注入量增加，使循環流量增加，所以，可以將水處理槽301的溶解臭氧濃度控制在容許範圍內。
當通過溶解臭氧濃度計318計測的溶解臭氧濃度高於設定值Cs+溶解臭氧濃度容許範圍ΔC時，使擋板322旋轉、使孔數減少。通過使孔數減少，多孔板321處的壓力損失增大，流量減少，同時，高壓泵304的加壓壓力上升。通過壓力計310計測的高壓泵加壓壓力Pm，被反饋給控制器308，為了使加壓壓力Pm位於公式6所示的範圍內，將控制信號發送到高壓泵304的變換器309，進行控制、以減少泵304的轉速。另外，將控制信號發送到臭氧發生裝置302，進行控制、以減少臭氧氣體發生量。
通過如上述地進行控制，可以將生成臭氧微小氣泡所需的加壓壓力的變化，控制在容許範圍內，可以使臭氧注入量減少，使循環流量減少，所以，可以將水處理槽301的溶解臭氧濃度控制在容許範圍內。
另外，由於可以一邊將高壓泵304的加壓壓力保持為適合於生成微小氣泡的壓力，一邊增減臭氧注入的循環量，因此可以節省泵的動力。
在微小氣泡生成裝置305中，混入微小氣泡的氣液二相流，通過注入流路307，被排出到水處理槽301內。藉助微小氣泡的作用，臭氧的溶解效率增高，溶解臭氧濃度增加，產生強烈的消毒作用。另外，藉助於在氣泡溶解時生成自由基，可進一步促進消毒作用。
被注入了臭氧並排出到水處理槽301內的被處理水的一部分，再次從抽水流路306流入微小氣泡生成裝置305，其餘的被處理水一邊繼續進行臭氧氧化作用，一邊在水處理槽301內流動，作為再生水從處理槽出口排出。
這裡，被處理水一邊被消毒，一邊在水處理槽301的流路中流動，隨著其流動，臭氧被消耗，溶解臭氧濃度減少。因此，也可以設置若干個系統的臭氧微小氣泡混合液體的注入流路307、或設置若干個系統的微小氣泡生成裝置305，在水處理槽301的流路中的若干個位置，注入臭氧微小氣泡混合液體。
根據本實施例的、利用微小氣泡的水處理設備，由於可以使微小氣泡的直徑和發生量穩定化，可保持臭氧溶解效率、提高水處理性能，所以，可以減少臭氧使用量，提高水處理設備的經濟性。另外，由於將加壓壓力控制在容許範圍內，減少泵的驅動電力，所以，可提高水處理設備的運轉經濟性。另外，通過計算被處理水的水質參數和流量、用變換器控制泵的轉速和多孔板的孔數，可以提高控制的應答性，實現節能運轉，可提高水處理設備的運轉經濟性。
根據本實施例的、利用微小氣泡的水處理設備，不使用大量的殺菌消毒用氯氣也可進行下水處理水的殺菌消毒，所以具有提高下水處理水再生設備的經濟性的效果和提高殺菌消毒性能的效果。
另外，本實施例的水處理槽，是使注入了臭氧微小氣泡混合水的被處理水，一邊與臭氧接觸，一邊在若干個槽內移動的形式的裝置，但是，也可採用儲存型或加壓式處理裝置。
〔實施例8〕下面，參照圖34說明本發明的實施例8。本實施例是實施例7的變形例，圖34是多個多孔板流路型的微小氣泡生成裝置的構造圖。實施例7中的微小氣泡生成裝置305，採用圖29至圖31所示的孔數可變型的多孔板321，而在本實施例中，設置了孔數固定的若干個多孔板314、315。在本例中，多孔板314的孔數多，多孔板315的孔數少。
在圖34所示的例子中，設置了具有多孔板314、多孔板315的2個系統的流路319、流路320。在流路319和流路320的合流部，設有切換閥317，藉助來自控制器308的信號，切換切換閥317，切換流路319和流路320。在高壓泵304上設有旁通閥316。
在這樣構成的水處理設備中，當溶解臭氧濃度計318計測的溶解臭氧濃度，低於設定值Cs-溶解臭氧濃度容許範圍ΔC時，從控制器308向切換閥317發出控制信號，將切換閥317切換到流路319側。若切換到流路319，則由於氣液二相流流過孔數多的多孔板314，所以多孔板314處的壓力損失降低，流量增加，同時，高壓泵304的加壓壓力降低。壓力計310計測的高壓泵加壓壓力Pm被反饋到控制器308，為了使該加壓壓力Pm處於公式6所示的範圍內，將控制信號發送到高壓泵304的變換器309，進行控制、使泵304的轉速增加。另外，將控制信號發送到臭氧發生裝置302，進行控制、使臭氧氣體發生量增加。
通過上述的控制，可以將生成微小氣泡所需的加壓壓力的變化，控制在容許範圍內，可以使臭氧注入量增加，使循環流量增加，所以，可以將水處理槽301的溶解臭氧濃度控制在容許範圍內。
當溶解臭氧濃度計318計測的溶解臭氧濃度，高於設定值Cs+溶解臭氧濃度容許範圍ΔC時，將切換閥317切換到流路320側。由於多孔板315的孔數少，所以壓力損失增大，流量減少，同時，高壓泵304的加壓壓力上升。通過壓力計310計測的高壓泵加壓壓力Pm被反饋給控制器308，為了使該加壓壓力Pm處於公式6所示的範圍內，將控制信號發送到高壓泵304的變換器309，進行控制、以減少泵304的轉速。另外，將控制信號發送到臭氧發生裝置302，進行控制、以減少臭氧氣體發生量。
通過如上述地進行控制，可以將生成微小氣泡所需的加壓壓力的變化控制在容許範圍內，可以使臭氧注入量減少，使循環流量減少，所以，可以將水處理槽301的溶解臭氧濃度控制在容許範圍內。
根據本實施例的水處理設備，除了具有實施例1的效果之外，由於在微小氣泡生成裝置中沒有旋轉部，所以故障減少，提高了下水處理水再生設備的可靠性。
在採用本實施例的微小氣泡生成裝置305時，臭氧微小氣泡混合液體的流量調整是階段式的，但是，通過把流路數增加到3個系統以上，可以對臭氧微小氣泡混合液體進行更細微的流量調整。
〔實施例9〕下面，參照圖35說明本發明的實施例9。圖35是本實施例的、利用微小氣泡的水處理設備的構成圖。本實施例中，除了實施例7的構造之外，在流入水處理槽301的被處理水的流路上，設置了流量計325和有機物濃度計326，通過信號線連接流量計325、有機物濃度計326和控制器308。在圖35中，通過設置有機物濃度計326、進行水質的計測，但是，除了有機物濃度計，也可以設置大腸桿菌傳感器、浮遊物濃度計、臭氣傳感器、色度傳感器等，來進行水質的計測。
本實施例中，當流量計325或有機物濃度計326的計測值高於設定值時，從控制器308向微小氣泡生成裝置305發出控制信號，控制擋板322的驅動機構，使擋板322旋轉，增加孔數。通過使孔數增加，多孔板321處的壓力損失降低，流量增加，同時，高壓泵304的加壓壓力降低。壓力計310計測的高壓泵加壓壓力Pm，被反饋給控制器308，將控制信號發送到高壓泵304的變換器309，進行控制、以增加高壓泵304的轉速。另外，將控制信號發送到臭氧發生裝置302，進行控制、以增加臭氧氣體發生量。
這樣，可使生成臭氧微小氣泡所需的加壓壓力的變化幅度減小，使臭氧的循環流量增加，可提高水處理槽301的水處理能力。結果，可以保證再生水的水質。
當流量計325或有機物濃度計326的計測值低於設定值時，進行相反操作，即，進行控制，使擋板322旋轉，減少孔數，並使高壓泵304的轉速減少，減少臭氧發生裝置302的臭氧氣體發生量。通過該操作，臭氧的循環流量減少，可以將水處理槽301的水處理能力保持在容許範圍內。
通過上述的控制，可以根據流入水處理槽301的下水處理水的流量、水質條件，調節臭氧注入量，所以，與把處理後的臭氧濃度反饋、進行控制的實施例7相比，可以在短時間內控制再生水的水質。因此，可提高水處理性能的負荷追隨性，減小運轉條件的變動量，可以節省泵的動力。
根據本實施例的水處理設備，除了具有實施例1的效果外，還能提高下水處理水再生設備的運轉經濟性。
〔實施例10〕下面，參照圖36說明本發明的實施例10。圖36是本實施例的、利用微小氣泡的水處理設備的構成圖。
在實施例7中，在水處理槽301中設置了抽水流路306和注入流路307，而本實施例中，在抽水流路306上連接了第2抽水流路328，在注入流路307上連接了第2注入流路327，將第2抽水流路328和第2注入流路327從水處理槽301的上方設置到水處理槽301內。
根據本實施例，由於從水處理槽301的上方將第2抽水流路和第2注入流路插入，所以，萬一抽水流路或注入流路斷裂，水處理槽301內的被處理水也不會流出到水處理槽301外，所以，可提高水處理設備的安全性。
另外，由於在水線下沒有流路插入部和接合部，所以，不需要用於保持水密性的維護作業，可提高維護作業的經濟性。
〔實施例11〕下面，參照圖37說明本發明的實施例11。圖37是下水處理設施的構成圖，該下水處理設施，採用了利用微小氣泡的水處理設備。
本實施例的下水處理設施，如圖37所示，分別由串聯連接著的沉澱池331、生物反應槽332、最終沉澱池333、濃縮槽334、與濃縮槽334連接的汙泥處理裝置335、與最終沉澱池333連接的實施例7至實施例10中的任一種水處理設備330構成，上述濃縮槽334與沉澱池331、生物反應槽332、最終沉澱池333的底部連接。連接流路，以使在最終沉澱池333中處理過的一部分下水返回到生物反應槽332中。
下水先流入沉澱池331，除去以有機物為主體的比重較大的浮遊物質。除去以有機物為主體的比重較大的浮遊物質後的下水，流入生物反應槽332。在生物反應槽332中，對有機物氮、磷等進行生物處理。生物處理後的下水，流入最終沉澱池333，除去以微生物絮凝物為主體的比重較小的浮遊物質。在沉澱池331、生物反應槽332及最終沉澱池333中被除去的汙泥，在被送到濃縮槽334中進行濃縮後，被送到汙泥處理裝置335。
在最終沉澱池333中除去以微生物絮凝物為主體的比重較小的浮遊物質後的被處理水，流入水處理設備330，對全部的下水處理水進行處理。如上所述，在最終沉澱池333的後面，設置利用微小氣泡的水處理設備330，再生水除了可作為排放水外，還可作為清洗用水、灑水用水、造景用水、娛樂用水(親水用水)等利用。利用微小氣泡的水處理設備330，由於使用臭氧，所以消毒效果好，與已往的下水處理設施相比，可以簡化氯氣注入、滅菌工序。其結果，根據本實施例，可以簡化下水處理設施，提高設施建設和運轉的經濟性。
〔實施例12〕下面，參照圖38說明本發明的實施例12。圖38是下水處理設施的另一構成圖，該下水處理設施採用了利用微小氣泡的水處理設備。
本實施例的下水處理設施，與實施例11同樣地構成，但是，如圖38所示，在最終沉澱池333的後面，還並排設置了水處理設備330和滅菌槽336，在滅菌槽336的上遊側，設置了氯注入部。
流入到沉澱池331的下水，被進行實施例11所述那樣的處理直到達到最終沉澱池333。在最終沉澱池333進行處理後的下水處理水的一部分，流入滅菌槽336，並混合氯，在滅菌槽336中確保了接觸時間後，作為處理水進行排放。在最終沉澱池333中進行處理後的下水處理水的其餘部分，被導入實施例7至實施例10中的任一種水處理設備330中進行處理。處理後的再生水，除了作為排放水外，還可以作為清洗用水、灑水用水、造景用水、娛樂用水等利用。
根據本實施例，利用微小氣泡的水處理設備330，由於採用臭氧，所以消毒效果大，可以根據用途和利用目的，省略掉氯氣注入、滅菌工序等。另外，與已往的下水處理設施相比，具有可以簡化氯氣注入、滅菌工序的效果。另外，可以簡化下水處理設施，提高設施建設和運轉的經濟性。
另外，在利用微小氣泡的水處理設備330的後面，也可以設置氯注入部，設置將氯注入再生水中混合氯的滅菌槽336，在滅菌槽336確保了接觸時間後，將處理水排放掉。
〔實施例13〕下面，參照圖39說明本發明的實施例13。圖39是下水處理設施的另一構成圖，該下水處理設施採用了利用微小氣泡的水處理設備。
本實施例的下水處理設施，與實施例12同樣地構成，但是，如圖39所示，在最終沉澱池333與水處理設備330之間，還設置了砂過濾池337，並進行連接，以將通過砂過濾池337過濾後的清洗液(洗浄液)的一部分返回到濃縮槽334中。在砂過濾池337中，下水處理水中的浮遊物、以及附著在浮遊物上的氮、磷等被除去，在砂過濾池中處理後的被處理水，被引導至實施例7至實施例10中任一種水處理設備330中進行處理。這樣，可提高利用微小氣泡的水處理設備330中的被處理水的水質，使水質穩定。
根據本實施例，通過提高被處理水的水質，利用微小氣泡的水處理設備的臭氧消耗量減少，所以，可提高下水處理設施的運轉經濟性。
〔實施例14〕下面，參照圖40說明本發明的實施例14。圖40是下水處理設施的另一構成圖，該下水處理設施採用了利用微小氣泡的水處理設備。
本實施例的下水處理設施與實施例12同樣地構成，但是，如圖40所示，在最終沉澱池333與水處理設備330之間，設置有凝聚沉澱池338，並進行連接、以便將凝聚沉澱池338的汙泥返回到濃縮槽334。在凝聚沉澱池338的上遊側，設有凝聚劑注入部，通過注入的凝聚劑將下水處理水中的浮遊物及有機物除去。這樣，可提高利用微小氣泡的水處理設備330中的被處理水的水質，並使水質穩定。
根據本實施例，通過提高被處理水的水質，利用微小氣泡的水處理設備的臭氧消耗量減少，所以，可提高下水處理設施的運轉經濟性。
〔實施例15〕下面，參照圖41和圖42說明本發明的實施例15。圖41是利用微小氣泡的水處理設備的構成圖，圖42是說明水處理槽內的流動狀況的圖。
本實施例的下水處理設施，與實施例7同樣地構成，但是，如圖41、圖42所示，在水處理槽301內的流路中，在作為下降流的液面下的流路343中，設置有阻礙板341。在圖41所示的例子中，作為下降流的流路是流路343、343a、343b三個部位，分別設有阻礙板341、341a、341b。
在微小氣泡生成裝置305中產生的微小氣泡，若在注入流路307內部或水處理槽301內的流路343中合併而使氣泡直徑增加，則隨著直徑的增加，上升速度也增加，因此在流路343內上升。若該合併氣泡到達液面、跑到處理槽301的上部空間，則不但排臭氧處理的負荷增加，而且水處理中使用的臭氧量可能會減少。
在本實施例中，如圖42所示，由於設置了阻礙板341，所以流路343的流路面積將縮小，縮小部位的流速局部地比合併氣泡的上升速度大，所以，合併氣泡不會跑到縮小部位的上方，提高了臭氧的利用效率。另外，在阻礙板341下方的流路面積擴大的部位，由於產生了旋渦，所以可促進氣泡的攪拌和破壞。這樣，氣泡被更加微小化，更容易溶解到液體中。這樣，即使在產生合併氣泡時，也能保持高的臭氧利用效率和溶解效率。由阻礙板341形成的縮流部的流速，可從預定的被處理水流量和流路面積求出，氣泡上升速度的上限值最好為0.4m/s或0.4m/s以上。
根據本實施例，由於可保持臭氧的利用效率和溶解效率，所以，可保持下水處理水再生設施的運轉經濟性。
〔實施例16〕下面，參照圖43和圖44說明本發明的實施例16。圖43是本實施例的、利用微小氣泡的水處理設備的構成圖，圖44是說明水處理槽內的流動狀況的圖。
本實施例的下水處理設施與實施例7同樣地構成，但是，如圖43、圖44所示，在流路343內的注入流路307的注入口上下，設置有阻礙板344、阻礙板345。
阻礙板344，如實施例15中說明的那樣，通過對液流進行縮流使流速增加並進行氣泡的攪拌和破壞，防止合併氣泡的上升。另外，在阻礙板345處，通過對液流進行縮流而增加流速，同時，進行氣泡的攪拌和破壞，促進微小氣泡的混合。這樣，可以保持高的臭氧利用效率和溶解效率。
根據本實施例，由於可保持臭氧的利用效率和溶解效率，所以，可保持下水處理水再生設施的運轉經濟性。
〔實施例17〕下面，參照圖45說明本發明的實施例17。圖45是本實施例的微小氣泡生成裝置的構成圖。
本實施例與實施例7的微小氣泡生成裝置同樣地構成，但是，如圖45所示，在連接臭氧發生裝置302與臭氧氣體注入裝置303的流路349上，設置有混合器350。將從混合器350分支出的流路347，通過流量調節閥348和氣液分離器346與微小氣泡生成裝置305連接，氣液分離器346與注入流路307連接。氣液分離器346，為了降低流速、促進氣液分離，在注入流路307的局部形成有擴大流路，形成為上部體積比下部體積大的形狀。
在氣液分離器346中，將在注入流路307內因微小氣泡合併而生成的粗大氣泡進行氣液分離。在氣液分離器346分離的氣相，通過流路347到達混合器350，與從臭氧發生裝置302送來的、流入混合器350中的臭氧氣體混合。在混合器350混合後的臭氧氣體，被臭氧氣體注入裝置303再次注入液相。這樣，因微小氣泡合併而產生的粗大氣泡，被再次微小化，所以，可以把臭氧利用效率和溶解效率高的氣泡，注入到水處理槽301內。
根據本實施例，由於可保持臭氧的利用效率和溶解效率，所以，可保持下水處理水再生設施的運轉經濟性。
〔實施例18〕下面，參照圖46和圖47說明本發明的實施例18。圖46、圖47是本實施例的微小氣泡生成裝置的系統圖。在本實施例的微小氣泡生成裝置中，設置有逆洗裝置，當汙物或汙泥附著在多孔板321上時，可以進行清洗。
本實施例的微小氣泡生成裝置305，與實施例7同樣地構成，但是，如圖46所示，在高壓泵304與微小氣泡生成裝置305之間的流路上，設置有三通閥354。三通閥354的一側與微小氣泡生成裝置305連接，該連接部被分支、通過開閉閥351與汙泥處理設備連接。另外，三通閥的另一側與逆洗流路352連接，並且與微小氣泡生成裝置305的下遊側連接。在從逆洗流路352的連接點到水處理槽301側的注入流路307上設置有開閉閥353。
在通常運轉時，如圖46所示，將三通閥354的逆洗流路352側關閉，將開閉閥351關閉，將開閉閥353打開。這樣，從高壓泵304排出的臭氧氣體注入水，通過微小氣泡生成裝置305，注入到水處理槽301內。
另一方面，在逆洗時，如圖47所示，將三通閥354的逆洗流路352側打開，將開閉閥353關閉，將開閉閥351打開。這樣，從高壓泵304排出的臭氧氣體注入水，在微小氣泡生成裝置305中逆流，並通過開閉閥351流到汙泥處理裝置中。在臭氧氣體注入水逆流過多孔板321時，附著在孔上的汙物、汙泥等被除去，孔被清洗乾淨。另外，在逆流時，最好採用自來水、再生水等的清潔水。
通過用逆流將多孔板321清洗乾淨，可以穩定地生成微小氣泡，同時，可保持臭氧的利用效率和溶解效率。
根據本實施例，由於可防止微小氣泡生成裝置305的堵塞，所以，可保持下水處理水再生設備的可靠性。另外，由於可保持臭氧的利用效率和溶解效率，所以，可保持下水處理水再生設備的運轉經濟性。
如上所述，根據各實施例，由於可使微小氣泡的直徑和發生量穩定化，可保持臭氧的溶解效率並可提高水處理性能，因此，臭氧使用量減少，可提高水處理設備的經濟性。另外，由於不施加過大的加壓壓力也可減低泵的驅動電力，所以，可提高水處理設備的運轉經濟性。另外，通過計算被處理水的水質參數和流量，用變換器控制泵的轉速和多孔板的孔數，可提高控制的應答性、實現節能運轉，可提高水處理設備的運轉經濟性。
權利要求
1.一種微小氣泡生成裝置，備有與氣液二相流的生成裝置連接著的泵、控制該泵的轉速的變換器、與上述泵連接並包含有使氣液二相流通過用的流路剖面積發生變化的驅動裝置的多孔板組件、控制上述變換器及驅動裝置的控制裝置；通過來自上述控制裝置的指令，控制上述驅動裝置，使氣液二相流通過用的流路剖面積變化，同時，控制上述變換器，將上述泵的加壓壓力保持在容許範圍內，使氣液二相流的流量變化。
2.一種微小氣泡生成裝置，備有與氣液二相流的生成裝置連接著的泵、控制該泵的轉速的速度控制部、與上述泵連接並包含有驅動部的多孔板組件、控制上述變換器及驅動裝置的控制裝置；上述的多孔板組件由多孔板和流路限制板構成，在上述多孔板上設有多個孔或縫隙，上述流路限制板被上述驅動裝置驅動、使上述多個孔中的能夠通過氣液二相流的孔數或縫隙面積發生變化。
3.一種微小氣泡生成裝置，備有與氣液二相流的生成裝置連接著的泵、控制該泵的轉速的速度控制部、通過流路與上述泵連接並包含有驅動部的多孔板組件、控制上述變換器及驅動裝置的控制裝置；上述多孔板組件，在上述流路上設有多個分支流路，在每個分支流路上，通過由上述控制裝置控制開閉的閥，連接有具有固定的流路剖面積的多孔板。
4.如權利要求2所述的微小氣泡生成裝置，其特徵在於，上述流路限制板，設置在上述多孔板的上遊側和下遊側兩面，用上述驅動裝置獨立地驅動該上遊側的流路限制板和下遊側的流路限制板。
5.如權利要求1或3所述的微小氣泡生成裝置，其特徵在於，上述流路剖面積是由多個相同直徑的孔、孔相連形狀的縫隙、每個區域中不同直徑的多個孔中的任一種形成的。
6.如權利要求1或3所述的微小氣泡生成裝置，其特徵在於，上述流路剖面積，是由多個相同直徑的孔形成的，單位表面積的孔數不相同。
7.如權利要求1至6中任一項所述的微小氣泡生成裝置，其特徵在於，在上述泵與上述多孔板組件之間的流路上，設有壓力罐或流體控制板。
8.如權利要求1、2或4中任一項所述的微小氣泡生成裝置，其特徵在於，在上述流路限制板上設有端面構造，該端面構造在該流路限制板在多孔板的表面上移動時，將多孔板表面的附著物刮掉、剝離。
9.如權利要求1至6中任一項所述的微小氣泡生成裝置，其特徵在於，在連接上述泵和多孔板組件的流路上，設有三通閥，連接與三通閥連接的配管，以便在切換三通閥時使逆洗用水從多孔板組件的下遊側流向上遊側。
10.一種微小氣泡的生成方法，其特徵在於，在控制裝置中，算出用於得到輸入的微小氣泡生成量的目標值的排出流量，計算為了得到該算出的排出流量所需的泵轉速及多孔板組件的流路剖面積，根據該計算結果控制變換器，控制上述泵的轉速，同時，控制上述多孔板組件的驅動裝置，設定流路剖面積，在用上述泵對來自氣液二相流的生成裝置的氣液二相流進行加壓後，使其向上述多孔板組件流動、生成微小氣泡。
11.如權利要求10所述的微小氣泡生成方法，其特徵在於，上述多孔板組件由多孔板和流路限制板構成，在上述多孔板上設有多個孔或縫隙，上述流路限制板被上述驅動裝置驅動、使上述多個孔中的能夠通過氣液二相流的孔數或縫隙面積發生變化，用上述驅動裝置驅動控制上述流路限制板，設定上述流路剖面積。
12.如權利要求10所述的微小氣泡生成方法，其特徵在於，上述多孔板組件，是在與上述泵連接的流路上設置多個分支流路，在每個分支流路上，通過由上述控制裝置控制開閉的閥，連接具有固定的流路剖面積的多孔板而構成的；用上述控制裝置控制上述閥的開閉，設定上述流路剖面積。
13.一種利用微小氣泡的水處理設備，備有產生臭氧氣體的臭氧發生裝置、把該臭氧發生裝置產生的臭氧氣體注入到被處理水中的臭氧氣體注入裝置、對被該臭氧氣體注入裝置注入了臭氧氣體的被處理水進行加壓的高壓泵、從被該高壓泵加壓的混入了臭氧氣體的被處理水生成微小氣泡的微小氣泡生成裝置；把混入有該微小氣泡生成裝置生成的臭氧微小氣泡的被處理水，注入水處理槽、對被處理水進行消毒處理。
14.如權利要求13所述的利用微小氣泡的水處理設備，其特徵在於，上述微小氣泡生成裝置設置在上述高壓泵與水處理槽之間的流路上，備有設置了多個連通孔的多孔板、和使該多孔板的有效孔數變化的擋板。
15.如權利要求13所述的利用微小氣泡的水處理設備，其特徵在於，上述微小氣泡生成裝置設置在上述高壓泵與水處理槽之間的流路上，設有具有不同孔數的多個多孔板、分別設置有該多孔板的多個第2流路、和分別設置在該多個第2流路上的閥；通過利用該閥的開閉切換通水的第2流路，對有效孔數進行可變調節。
16.如權利要求14或15所述的利用微小氣泡的水處理設備，其特徵在於，上述高壓泵通過變換器控制旋轉速度，使上述高壓泵的加壓壓力位於容許範圍內地控制旋轉速度。
17.如權利要求13所述的利用微小氣泡的水處理設備，其特徵在於，在上述水處理槽上設有用於抽取水處理槽內的被處理水的抽水流路，該抽水流路通過流量調節閥與上述臭氧氣體注入裝置連接。
18.如權利要求16所述的利用微小氣泡的水處理設備，其特徵在於，在上述水處理槽中的、混入有上述臭氧微小氣泡的被處理水的注入部位的下遊，設有被處理水的溶解臭氧濃度計，由控制器將溶解臭氧濃度計的計測值與臭氧濃度目標值進行比較，計算注入上述水處理槽的臭氧量的過多或不足，根據該計算結果，控制泵的轉速、上述多孔板的有效孔數、上述臭氧發生裝置的臭氧發生量。
19.如權利要求13至15中任一項所述的利用微小氣泡的水處理設備，其特徵在於，將上述高壓泵對多孔板上遊的加壓壓力控制在0.1MPa～1.0MPa的範圍內。
20.如權利要求13至19中任一項所述的利用微小氣泡的水處理設備，其特徵在於，上述臭氧注入裝置，是利用噴射器的氣相混合裝置、或者是利用空氣擴散管的氣液混合裝置。
21.如權利要求18所述的利用微小氣泡的水處理設備，其特徵在於，注入上述水處理槽中的臭氧量的過多或不足的計算結果，在注入到水處理槽中的臭氧量不足的情況下，通過上述控制器進行如下控制，即，增加多孔板的有效孔數，並增加上述泵的轉速、以保持上述加壓壓力，使上述臭氧發生裝置的臭氧發生量增加；在注入到上述水處理槽中的臭氧量過多的情況下，通過上述控制器進行如下控制，即，減少多孔板的有效孔數，並減少上述泵的轉速、以保持上述加壓壓力，使上述臭氧發生器的臭氧發生量減少。
22.如權利要求16所述的利用微小氣泡的水處理設備，其特徵在於，設有計測被導入上述水處理槽內的被處理水的水質的水質計測計和流量計，把該水質計測計的計測值和上述流量計計測的流量輸入到上述控制器，當被處理水的水質惡化或流量增加時，計算所需的臭氧量增加值；當被處理水的水質改善或流量減少時，計算所需的臭氧量減少值；根據該計算結果，控制泵的轉速和多孔板的有效孔數，調整注入到水處理槽內的臭氧量。
23.如權利要求13至22中任一項所述的利用微小氣泡的水處理設備，其特徵在於，備有使通過上述多孔板的流體流動方向逆轉、將多孔板逆洗洗淨的逆洗清洗裝置。
全文摘要
本發明提供微小氣泡生成裝置，該裝置通過泵(1)使加壓溶解有氣體的流體流入多孔板組件(4)，在通過多孔板時被減壓、使溶解的氣體析出，形成微小氣泡。控制裝置(3)通過變換器(2)改變泵(1)的轉速，控制微小氣泡含有水(11)的排出量。同時，控制裝置(3)通過驅動裝置(7)改變狹窄流路的孔數，將加壓壓力保持在生成微小氣泡所需的壓力的下限值以上、及預定的上限值以下。
文檔編號C02F1/78GK1899978SQ200610105600
公開日2007年1月24日 申請日期2006年7月19日 優先權日2005年7月19日
發明者隅倉岬, 日高政隆, 渡邊昭二, 芳賀鐵郎, 圓佛伊智朗, 原直樹 申請人:株式會社日立製作所