JP4815426B2 - UV water treatment equipment - Google Patents
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Description
本発明は、複数の異なる水質レベルを得られる紫外線水処理装置に関する。 The present invention relates to an ultraviolet water treatment apparatus capable of obtaining a plurality of different water quality levels.
紫外線は、波長が100〜400nmの範囲にある電磁波の一種である。大量の水を処理する必要がある上下水処理では、低コストの紫外線源として水銀ランプが用いられる。水銀ランプの紫外線を透過する石英ガラス管内には、水銀蒸気が封入されており、ランプ点灯時の石英ガラス管内の蒸気圧によって、生成波長が異なる。蒸気圧が100Pa以下のランプは、低圧水銀ランプと呼ばれ、波長が254nmの単色紫外線を生成する。蒸気圧が50〜300kPaのランプは中圧水銀ランプと呼ばれ、365nmを主波長として波長が200nm以下の紫外線から可視光線まで幅広く生成する。 Ultraviolet rays are a type of electromagnetic wave having a wavelength in the range of 100 to 400 nm. Mercury lamps are used as low-cost ultraviolet light sources in water and sewage treatment that requires treatment of a large amount of water. Mercury vapor is enclosed in a quartz glass tube that transmits ultraviolet light from a mercury lamp, and the generated wavelength varies depending on the vapor pressure in the quartz glass tube when the lamp is lit. A lamp having a vapor pressure of 100 Pa or less is called a low-pressure mercury lamp, and generates monochromatic ultraviolet light having a wavelength of 254 nm. A lamp having a vapor pressure of 50 to 300 kPa is called a medium pressure mercury lamp, and generates a wide range from ultraviolet rays having a main wavelength of 365 nm to 200 nm or less to visible rays.
上下水処理では、紫外線は、主に微生物の不活化および有機物の酸化分解に用いられる。微生物の不活化とは、微生物が増殖能力や感染能力などの活性を失った状態を言う。微生物のDNAは、波長260nm付近に吸収のピークを示し、この付近の波長の紫外線を吸収すると、DNA鎖中で隣接するチミンが二量体化し、DNAの複製が不可能になり、微生物は不活化する。 In water and sewage treatment, ultraviolet rays are mainly used for inactivation of microorganisms and oxidative decomposition of organic substances. Microbe inactivation refers to a state in which a microorganism has lost activity such as proliferation ability or infection ability. Microbial DNA shows a peak of absorption around a wavelength of 260 nm, and absorption of ultraviolet light having a wavelength near this wavelength causes dimerization of adjacent thymine in the DNA strand, making DNA replication impossible, and microorganisms not being used. Activate.
有機物の酸化分解では、有機物に紫外線だけを照射して分解する場合もあるが、主には紫外線と光触媒による光触媒反応や、紫外線とオゾンや過酸化水素水による促進酸化反応や、紫外線と光触媒とオゾンや過酸化水素水などの光触媒反応と促進酸化反応を組み合わせた反応を利用して分解する。 In the oxidative decomposition of organic matter, the organic matter may be decomposed by irradiating only ultraviolet rays, but it is mainly photocatalytic reaction by ultraviolet rays and photocatalyst, accelerated oxidation reaction by ultraviolet rays and ozone or hydrogen peroxide solution, ultraviolet rays and photocatalyst. Decomposes using a combination of photocatalytic reactions such as ozone and aqueous hydrogen peroxide and accelerated oxidation.
光触媒反応では、被処理水中に浸漬した酸化チタン等の光触媒に、波長が400nm以下の紫外線或いは400nm以上の可視光線を照射すると、水を分解してヒドロキシラジカルを生成する。ラジカルは強い酸化力を持ち、周囲の有機物を酸化,分解する。吸収できる最長波長は光触媒の種類に依存する。 In the photocatalytic reaction, when a photocatalyst such as titanium oxide immersed in water to be treated is irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 400 nm or less or visible light having a wavelength of 400 nm or more, water is decomposed to generate a hydroxy radical. Radicals have strong oxidizing power and oxidize and decompose surrounding organic substances. The longest wavelength that can be absorbed depends on the type of photocatalyst.
促進酸化反応に用いるオゾンや過酸化水素はそれ自身が酸化力を持つため、被処理水中の有機物は酸化分解される。促進酸化反応では、添加したオゾンや過酸化水素を、紫外線により直接的或いは間接的に分解する。直接的に分解する場合、被処理水に波長300nm以下の紫外線を照射する。この帯域の紫外線は、オゾンや過酸化水素を分解し、ヒドロキシラジカルを生成する。間接的に分解する場合には、被処理水に光触媒を混入する。光触媒は波長300nm以下の紫外線のみならず、波長300nm以上の紫外線と可視光線を吸収してヒドロキシラジカルを生成する。これはオゾンや過酸化水素を分解し、さらなるヒドロキシラジカルを生成する。ヒドロキシラジカルはオゾンや過酸化水素より強い酸化力を有するので、オゾンや過酸化水素を単独で用いる場合と比較して、有機物の酸化,分解が促進される。 Since ozone and hydrogen peroxide used in the accelerated oxidation reaction have an oxidizing power, organic substances in the water to be treated are oxidatively decomposed. In the accelerated oxidation reaction, added ozone and hydrogen peroxide are decomposed directly or indirectly by ultraviolet rays. In the case of direct decomposition, the water to be treated is irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 300 nm or less. The ultraviolet rays in this band decompose ozone and hydrogen peroxide to generate hydroxy radicals. In the case of indirect decomposition, a photocatalyst is mixed into the water to be treated. The photocatalyst absorbs not only ultraviolet rays having a wavelength of 300 nm or less, but also ultraviolet rays having a wavelength of 300 nm or more and visible light to generate hydroxy radicals. This breaks down ozone and hydrogen peroxide, generating more hydroxy radicals. Since the hydroxy radical has a stronger oxidizing power than ozone and hydrogen peroxide, the oxidation and decomposition of organic substances are promoted as compared with the case of using ozone and hydrogen peroxide alone.
微生物の不活化や有機物の酸化分解に低圧水銀ランプを用いる場合、生成する紫外線は、DNAやオゾンや過酸化酸素によく吸収される。そのため、不活化や促進酸化反応を高効率で行うことができ、水処理に必要な電力を低減できる。一方、中圧水銀ランプを用いる場合、不活化や促進酸化反応の効率では劣るが、単位ランプ体積あたりの紫外線出力量が大きく、水処理に必要なランプ本数を減らせるため、装置を小型化できる利点がある。 When a low-pressure mercury lamp is used to inactivate microorganisms or oxidatively decompose organic substances, the generated ultraviolet rays are well absorbed by DNA, ozone, and oxygen peroxide. Therefore, inactivation and accelerated oxidation reaction can be performed with high efficiency, and electric power required for water treatment can be reduced. On the other hand, when using a medium-pressure mercury lamp, the efficiency of inactivation and accelerated oxidation reaction is inferior, but the amount of UV output per unit lamp volume is large and the number of lamps required for water treatment can be reduced, so the apparatus can be downsized. There are advantages.
このような水処理装置として、[非特許文献1],[特許文献1],[特許文献2]に記載のものがある。 As such a water treatment apparatus, there exists a thing described in [nonpatent literature 1], [patent literature 1], and [patent literature 2].
[非特許文献1]に記載の水処理装置は、微生物を不活化する装置で、円筒形状の槽に紫外線ランプを浸漬した構造である。[特許文献1]に記載の水処理装置は、有機物を酸化分解する装置で、円筒形状の槽に紫外線ランプを浸漬し、同槽内にオゾン気泡を注入している。[特許文献2]に記載の水処理装置は、内部に紫外線ランプが配設された処理タンク内に所要量の被処理液体を収納し、処理タンク内の底部側からオゾンと空気との混合気体を順次曝気させて供給して被処理液体を攪拌させながら接触させ、不純物を酸化還元、殺菌している。 The water treatment apparatus described in [Non-Patent Document 1] is an apparatus for inactivating microorganisms, and has a structure in which an ultraviolet lamp is immersed in a cylindrical tank. The water treatment apparatus described in [Patent Document 1] is an apparatus that oxidizes and decomposes organic matter, and immerses an ultraviolet lamp in a cylindrical tank and injects ozone bubbles into the tank. The water treatment apparatus described in [Patent Document 2] stores a required amount of liquid to be treated in a treatment tank having an ultraviolet lamp disposed therein, and a mixed gas of ozone and air from the bottom side in the treatment tank. Are sequentially aerated and supplied, and the liquid to be treated is brought into contact with stirring to oxidize, reduce, and sterilize the impurities.
いずれの装置も処理水の流出口は一つであり、紫外線源の照射強度や処理流量などを変化させて、処理水質を制御する。すなわち、一つの装置からは、一種類の水質の処理水のみを得ることができる。 Each apparatus has one outlet for treated water, and the quality of the treated water is controlled by changing the irradiation intensity of the ultraviolet light source, the treatment flow rate, and the like. That is, only one type of treated water can be obtained from one apparatus.
しかし、例えば下水処理場では下水放流水と再生水のように、要求水質が異なる処理が求められることがある。 However, for example, in sewage treatment plants, treatments with different required water quality, such as sewage discharge water and reclaimed water, may be required.
再生水に対しては、微生物の不活化だけで良い場合と、それに加えて臭気物質や色度成分などの有機物の低減までも求められる場合がある。微生物の不活化だけで良い場合でも、再生水の基準は、下水放流水よりも基準が厳しい。例えば再生水は、大腸菌不検出/100mLであり、下水放流水は、大腸菌群3000個/mLである。 For reclaimed water, it may be required to inactivate microorganisms or to reduce organic substances such as odorous substances and chromaticity components. Even if inactivation of microorganisms is sufficient, the standard of reclaimed water is stricter than that of sewage effluent. For example, the reclaimed water is E. coli not detected / 100 mL, and the sewage effluent is 3000 E. coli groups / mL.
従って、再生水の基準で処理した水を下水に放流すると、放流先の水質は良好となる反面、下水放流水としては過剰処理であり、処理場の運転コストの増大となる問題がある。従来の技術を用いて水処理をより効率的にするためには、下水放流水用と再生水用の異なる複数の装置が必要となり、設置面積が大きくなり、コストも増大する問題があった。 Therefore, when the water treated on the basis of the reclaimed water is discharged into the sewage, the quality of the discharged water becomes good, but the sewage discharged water is excessively treated, and there is a problem that the operation cost of the treatment plant increases. In order to make the water treatment more efficient using the conventional technique, a plurality of different apparatuses for sewage effluent water and reclaimed water are required, and there is a problem that the installation area is increased and the cost is also increased.
また、有機物の低減まで求められる再生水に関しては、下水放流水との水質の差異がさらに大きい。これは、一般に、有機物を低減するためには、微生物を不活化するより多量の紫外線照射量が必要となるためである。有機物が低減するまで紫外線を照射した再生水では、微生物の不活化の基準を充分に達成できる。このように、有機物が低減する処理を施した再生水を下水に放流すると、放流先の水質はさらに良好となるが、下水放流水としては過剰処理であり、処理場の運転コストの増大する問題がある。この場合も、従来の技術を用いて水処理をより効率的にするためには、下水放流水用と再生水用の異なる複数の装置が必要となり、設置面積が大きくなり、コストも増大する問題があった。 Moreover, regarding the reclaimed water required to reduce the organic matter, the difference in water quality from the sewage discharge water is even greater. This is because, in general, in order to reduce organic matter, a larger amount of UV irradiation is required than inactivating microorganisms. Recycled water irradiated with ultraviolet light until organic matter is reduced can sufficiently achieve the standard for inactivation of microorganisms. In this way, when the reclaimed water that has been treated to reduce organic matter is discharged into sewage, the water quality at the discharge destination is further improved, but the sewage effluent is excessively treated, increasing the operating cost of the treatment plant. is there. In this case as well, in order to make the water treatment more efficient using the conventional technology, a plurality of different apparatuses for sewage effluent and reclaimed water are required, which increases the installation area and increases the cost. there were.
本発明の目的は、複数の異なる水質レベルを得られる紫外線水処理装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an ultraviolet water treatment apparatus capable of obtaining a plurality of different water quality levels.
上記目的を達成するために本発明の紫外線水処理装置は、流入流路と流出流路を有し、該流入流路から流入した被処理水が流通する紫外線照射槽と、前記被処理水に紫外線を照射する紫外線源と、前記被処理水と紫外線源の直接的な接触を妨げ且つ紫外線を透過する保護材と、前記流入流路と流出流路との間に設けられた紫外線照射槽から処理水を抽出する一つ以上の分岐流路とを備え、前記分岐流路と流出流路の間の紫外線照射槽内の被処理水に異なる時間の紫外線照射を行うものである。 In order to achieve the above object, an ultraviolet water treatment apparatus of the present invention has an inflow channel and an outflow channel, an ultraviolet irradiation tank through which the treated water flowing from the inflow channel flows, and the treated water. An ultraviolet ray source for irradiating ultraviolet rays, a protective material that prevents direct contact between the water to be treated and the ultraviolet ray source and transmits ultraviolet rays, and an ultraviolet ray irradiation tank provided between the inflow channel and the outflow channel. One or more branch flow paths for extracting treated water are provided, and the water to be treated in the ultraviolet irradiation tank between the branch flow path and the outflow flow path is irradiated with ultraviolet rays for different times.
又、前記分岐流路に連通する酸化分解流路を、前記紫外線照射槽の内部に備えたものである。又、オゾンあるいは過酸化水素を生成する酸化剤生成部と、前記酸化分解流路に接続される前記オゾンあるいは該過酸化水素を注入する酸化剤注入流路を備えたものである。 In addition, an oxidation decomposition channel communicating with the branch channel is provided inside the ultraviolet irradiation tank. In addition, an oxidant generating unit that generates ozone or hydrogen peroxide and an oxidant injection channel that injects the ozone or hydrogen peroxide connected to the oxidative decomposition channel are provided.
本発明によれば、紫外線照射槽に分岐流路を設置することで、一つの装置で複数の異なる水質レベルの処理水を得ることができる。したがって、複数の異なる水質レベルの処理水を得るために複数の装置を用いる場合と比較して、装置の設置面積を小さくできる。 According to the present invention, it is possible to obtain treated water having a plurality of different water quality levels with one apparatus by installing a branch channel in the ultraviolet irradiation tank. Therefore, compared with the case where a plurality of devices are used to obtain a plurality of treated waters having different water quality levels, the installation area of the device can be reduced.
本発明の各実施例を図面により説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の実施例1を図1から図4を用いて説明する。図1は、本実施例の紫外線水処理装置の縦断面図、図2は、図1の矢視A−A断面図である。又、図3は、本実施例の紫外線水処理装置の縦断面図、図4は、図3の矢視B−B断面図である。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the ultraviolet water treatment apparatus of the present embodiment, and FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the ultraviolet water treatment apparatus of this embodiment, and FIG. 4 is a sectional view taken along the line BB in FIG.
図1,図2に示すように、円筒形状の紫外線照射槽1は、両端に平板が固定された密封構造となっており、平板の中央部間に石英で形成された円筒状の保護材である保護管3が取付けられている。保護管3内の軸方向には、紫外線源である紫外線ランプ2が設置され、紫外線ランプ2は配線により紫外線源制御装置であるランプ制御装置4と接続されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the cylindrical
紫外線照射槽1には、流入流路5と、流出流路7と、分岐流路である流出流路6が設けられ、流出流路6は2個以上設けられている。流入流路5は、紫外線照射槽1の一端側に、流出流路6は、紫外線照射槽1の中央部に、流出流路7は、紫外線照射槽1の他方の端部に設けられている。流出流路7には、開閉弁10が設けられている。流出流路6の各々には開閉弁9が設けられ、流出流路6は、流出流路8に合流している。開閉弁9,開閉弁10は、弁制御装置11と配線により接続され、弁制御装置11により開閉制御される。
The
図1中の矢印は被処理水の流れ方向を示し、流入流路5からは被処理水12が流入し、流入した被処理水12は、紫外線照射槽1を通過する間に紫外線ランプ2により紫外線を照射されて処理水13,処理水14となり、流出流路8と流出流路7から処理水13と処理水14が紫外線照射槽1外へ流出する。処理水13と処理水14に照射された紫外線エネルギー量、すなわち紫外線照射量を比較すると、紫外線ランプ2の全長に沿って流れる処理水14への紫外線照射量が、紫外線ランプ2の途中で流出流路6から流出する処理水13への紫外線照射量より大きく、処理水14でより多くの微生物が不活化されている。ここで、紫外線照射量は、紫外線照射量=紫外線照射強度×照射時間である。
The arrows in FIG. 1 indicate the flow direction of the water to be treated. The water to be treated 12 flows from the
下水処理場において、下水放流水と再生水では要求される不活化レベルが異なるが、本実施例の紫外線水処理装置を適用することで、下水放流水である処理水13と再生水である処理水14の二つの処理水を、一つの装置でより効率的に生成できる。
In the sewage treatment plant, the required inactivation level differs between sewage effluent water and reclaimed water, but by applying the ultraviolet water treatment apparatus of this embodiment, treated
処理水13と処理水14のそれぞれの流量と不活化レベルを制御するためには、ランプ制御装置4により紫外線ランプ2の照射強度を制御し、弁制御装置11により、開閉弁9のそれぞれの弁開度と、開閉弁10の弁開度を制御する。
In order to control the respective flow rates and inactivation levels of the treated
本実施例では一本の紫外線ランプ2による紫外線水処理装置について説明したが、図3,図4に示すように複数本の紫外線ランプ15を用いてもよい。図3,図4に示す赤外線水処理装置では、円筒形状の紫外線照射槽1は、両端に平板が固定された密封構造となっており、円筒形状の紫外線照射槽1内には、複数の円筒形状の保護管3が、その中心軸が紫外線照射槽1の中心軸と直交するように取付けられている。保護管3の各々には、紫外線ランプ15が設置され、紫外線ランプ15の各々は配線によりランプ制御装置4と接続されている。ランプ制御装置4は、各々の紫外線ランプを個別に制御できるようになっている。
In the present embodiment, the ultraviolet water treatment apparatus using one
この場合に処理水13及び処理水14の不活化レベルを制御するために、ランプ制御装置4により紫外線ランプ15のそれぞれの照射強度を制御する、或いは紫外線ランプ15のそれぞれの消灯,点灯時間を制御している。
In this case, in order to control the inactivation level of the treated
図1から図4に示す紫外線水処理装置は、内照式の紫外線水処理装置を示したが、外照式の紫外線水処理装置としてもよい。 The ultraviolet water treatment apparatus shown in FIGS. 1 to 4 is an internally illuminated ultraviolet water treatment apparatus, but may be an externally illuminated ultraviolet water treatment apparatus.
本発明の実施例2を、図5により説明する。図5は紫外線水処理装置の縦断面図である。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the ultraviolet water treatment apparatus.
本実施例は、図1に示す紫外線水処理装置と同様に構成されているが、本実施例の円筒形状の紫外線照射槽1は、両端に平板が固定された密封構造となっており、平板の中央部間に石英で形成された円筒状の保護材である保護管3が取付けられている。保護管3内には、紫外線ランプ2が設置され、紫外線ランプ2は配線によりランプ制御装置4と接続されている。本実施例の紫外線照射槽1は、中央部の外径の大きい外筒部32と、外径の小さい内筒部31で形成され、二重管構造となっており、外筒部32と内筒部31は紫外線を透過する紫外線透過壁33によって区切られている。紫外線透過壁33より外筒部32側には酸化分解流路である空間37が形成され、外筒流入口34を介して外筒部32と内筒部31とは連通している。
Although this embodiment is configured in the same manner as the ultraviolet water treatment apparatus shown in FIG. 1, the cylindrical
内筒部31の一方の端側には、流入流路5が設けられ、他方の端側には、開閉弁10が取付けられた流出流路7が設けられている。外筒部32の外筒流入口34から遠い側には、開閉弁9が取付けられた複数の流出流路6が設けられ、外筒部32の外筒流入口34に近い側には、酸化剤注入流路35が設けられ、酸化剤注入流路35は、酸化剤注入装置36に接続されている。
The
図5中の矢印は被処理水の流れ方向を示し、流入流路5からは被処理水12が流入し、流入した被処理水12は、紫外線照射槽1を通過する間に紫外線ランプ2により紫外線を照射されて微生物が不活化された処理水14となり、一部が流出流路7から処理水14として紫外線照射槽1外へ流出する。
The arrows in FIG. 5 indicate the flow direction of the water to be treated. The water to be treated 12 flows from the
一方、外筒流入口34から外筒部32に流入した被処理水は、中間処理水37として処理され流出流路8から処理水13として紫外線照射槽1外へ流出する。中間処理水37には、オゾンや過酸化水素などの酸化剤が酸化剤注入装置36により注入される。紫外線ランプ2より照射された紫外線は、被処理水12と紫外線透過壁33を透過して、酸化剤が混入した中間処理水37を照射する。中間処理水37中の酸化剤は、紫外線を吸収してハイドロキシラジカルを生成し、中間処理水37中の有機物を酸化分解する。
On the other hand, the treated water that has flowed into the
このような処理により、微生物が不活化され、有機物が酸化分解された処理水13と、微生物が不活化された処理水14が得られる。下水処理場において、再生水は、下水放流水より高い不活化レベルが求められ、脱臭,脱色などの有機物の低減が求められる場合がある。本実施例の紫外線水処理装置を適用することで、下水放流水である処理水14と再生水である処理水13の二種類の処理水を一つの装置で生成でき、装置設置面積を低減できる。
By such treatment, treated
処理水13の流量と酸化分解レベル、処理水14の流量と不活化レベルを制御するには、ランプ制御装置4により紫外線ランプ2の照射強度を制御する方法や、弁制御装置11により、開閉弁9のそれぞれの弁開度と、開閉弁10の弁開度を制御する方法がある。また、酸化剤注入装置36により、中間処理水に注入する酸化剤の量を制御する。本実施例では一本の紫外線ランプ2による紫外線水処理装置について説明したが、実施例1の図3で示したように複数本の紫外線ランプを用いてもよい。その場合では、紫外線ランプ群のそれぞれの消灯,点灯により紫外線照射量を制御する方法がある。なお、本実施例は外照式の紫外線水処理装置にも適用できる。
In order to control the flow rate and oxidative decomposition level of the treated
本発明の実施例3を、図6により説明する。図6は、本実施例の紫外線水処理装置の縦断面図である。 A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the ultraviolet water treatment apparatus of this embodiment.
本実施例は、実施例2と同様に構成されているが、本実施例の紫外線水処理装置では、外筒部32に光触媒38を封入し、酸化剤注入流路35と酸化剤注入装置36を除去した構成となっている。
The present embodiment is configured in the same manner as in the second embodiment, but in the ultraviolet water treatment apparatus of the present embodiment, a
紫外線ランプ2により紫外線を照射された被処理水12の一部は流出流路7へ流入し、残りは外筒流入口34から外筒部32へ中間処理水37として流入する。流入した中間処理水37は、光触媒38と接触しながら流出流路8へ流入する。この際、紫外線が照射された光触媒38は、ハイドロキシラジカルを生成し、中間処理水37中の有機物を酸化分解する。
A part of the water to be treated 12 irradiated with ultraviolet rays by the
本実施例では、中圧水銀ランプを有効利用できる利点がある。中圧水銀ランプは、低圧水銀ランプと異なり、波長300nm以下の紫外線に加えて、波長300nm以上の紫外線と可視光線も生成する。波長300nm以上の紫外線と可視光線は、微生物の不活化と酸化剤の分解に寄与しないため、実施例1及び実施例2では、中圧水銀ランプを用いても、300nm以上の紫外線と可視光線を利用できない。しかし、光触媒は、波長300nm以下の紫外線の他、波長300nm以上の紫外線および可視光線を吸収してハイドロキシラジカルを生成するため、光触媒を用いることにより300nm以上の紫外線と可視光線を有効利用できる。 In this embodiment, there is an advantage that the medium pressure mercury lamp can be effectively used. Unlike low-pressure mercury lamps, medium-pressure mercury lamps generate ultraviolet rays having a wavelength of 300 nm or more and visible rays in addition to ultraviolet rays having a wavelength of 300 nm or less. Since ultraviolet rays and visible light having a wavelength of 300 nm or more do not contribute to inactivation of microorganisms and decomposition of the oxidizing agent, in Examples 1 and 2, even if an intermediate pressure mercury lamp is used, ultraviolet rays and visible light having a wavelength of 300 nm or more are used. Not available. However, since the photocatalyst absorbs ultraviolet light having a wavelength of 300 nm or less and ultraviolet light having a wavelength of 300 nm or more and visible light to generate a hydroxy radical, the use of the photocatalyst can effectively utilize ultraviolet light having a wavelength of 300 nm or more and visible light.
又、中圧水銀ランプを用いることにより、波長300nm以下の紫外線で微生物の不活化を行い、有機物の酸化分解には波長300nm以上の紫外線と可視光線を利用して、波長領域を分担させて、波長特性を有効活用できる紫外線水処理装置を提供することができる。 In addition, by using a medium pressure mercury lamp, microorganisms are inactivated by ultraviolet rays having a wavelength of 300 nm or less, and the oxidative decomposition of organic matter is divided into wavelength regions using ultraviolet rays having a wavelength of 300 nm or more and visible rays, It is possible to provide an ultraviolet water treatment apparatus capable of effectively utilizing wavelength characteristics.
図7は、紫外線と可視光線の下水二次処理水中における吸収率を表している。吸収率は、紫外線あるいは可視光線が試料水1cmを直進する際に試料水に吸収される百分率で表される。図7から分るように、下水の二次処理水中では、波長300nm以上の紫外線と可視光線は、波長300nm以下の紫外線と比較して吸収率が小さく、吸収されにくい。 FIG. 7 shows the absorptance in sewage secondary treated water of ultraviolet rays and visible rays. The absorptance is expressed as a percentage absorbed in the sample water when ultraviolet rays or visible light travels straight through 1 cm of the sample water. As can be seen from FIG. 7, in the secondary treated water of sewage, ultraviolet rays having a wavelength of 300 nm or more and visible rays have a smaller absorption rate than ultraviolet rays having a wavelength of 300 nm or less and are not easily absorbed.
したがって、二次処理水中に中圧水銀ランプからの紫外線と可視光線を照射すると、中圧水銀ランプから離れた遠方に波長300nm以上の紫外線と可視光線が照射される領域ができる。光触媒38封入した外筒部32をこの領域に設置することで、波長300nm以下の紫外線を、内筒部31の被処理水12中の微生物の不活化に利用し、波長300nm以上の紫外線と可視光線を外筒部32の中間処理水37中の有機物の酸化分解に利用することができる。
Therefore, when ultraviolet light and visible light from the medium pressure mercury lamp are irradiated in the secondary treated water, a region where ultraviolet light and visible light having a wavelength of 300 nm or more are irradiated far away from the medium pressure mercury lamp. By installing the
なお、排水,浄水,河川水などの下水二次処理水以外の被処理水でも、図7に示す傾向と同じ傾向となるので、同様の装置構造にできる。 In addition, since the treated water other than the sewage secondary treated water such as drainage, purified water, and river water has the same tendency as the tendency shown in FIG. 7, the same device structure can be obtained.
処理水13の流量と酸化分解レベル、および処理水14の流量と不活化レベルを制御するには、ランプ制御装置4により紫外線ランプ2の照射強度を制御する。また、弁制御装置11により、開閉弁9のそれぞれの弁開度と、開閉弁10の弁開度を制御する。本実施例では一本の紫外線ランプ2による紫外線水処理装置について説明したが、実施例1で示したように複数本の紫外線ランプを用いてもよい。その場合は、紫外線ランプ群のそれぞれの消灯,点灯により紫外線照射量を制御する。
In order to control the flow rate and oxidative decomposition level of the treated
図6は内照式の紫外線水処理装置を示しているが、本実施例は外照式の紫外線水処理装置にも適用可能である。 FIG. 6 shows an internally-illuminated ultraviolet water treatment apparatus, but this embodiment can also be applied to an externally-illuminated ultraviolet water treatment apparatus.
本発明の実施例4を、図8により説明する。図8は、本実施例の紫外線水処理装置の縦断面図である。 A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a longitudinal sectional view of the ultraviolet water treatment apparatus of this embodiment.
本実施例は、実施例2と同様に構成されているが、本実施例の紫外線水処理装置では、外筒部32に、光触媒38を封入した構成となっている。
The present embodiment is configured in the same manner as the second embodiment, but the ultraviolet water treatment apparatus of the present embodiment has a configuration in which a
実施例2では、外筒部32の中間処理水37中に混入させた酸化剤に紫外線ランプ2により紫外線を照射して、酸化剤を分解し、ハイドロキシラジカルを生成させる際に、波長300nm以下の紫外線が必要であるが、図7で示されるように、波長300nm以下の紫外線は被処理水12への吸収率が大きい。そのため、内筒部31の直径を大きくできず、処理水14の処理流量を大きく設定はできない。
In Example 2, when the oxidizing agent mixed in the intermediate treated
実施例3では、外筒部32に光触媒38を封入しており、被処理水12への吸収率が小さい波長300nm以上の紫外線と可視光線も利用できるため、内筒部31の直径を大きくできる。しかし、[非特許文献1]に記載のように、光触媒反応による有機物の酸化分解量は、促進酸化反応による酸化分解量より一般的に小さい。そのため、一定の酸化分解レベルを確保するためには、中間処理水37の流速を小さくして、紫外線照射時間を長くする必要があり、処理水13の流量を大きくは設定できない。
In Example 3, since the
本実施例では、処理水13と処理水14の流量を大きく取るため、外筒部32に封入した光触媒38により生成するハイドロキシラジカルにより、酸化剤を分解し、さらにハイドロキシラジカルを生成させる。これにより、中圧水銀ランプにより生成する波長300nm以上の紫外線と可視光線を酸化剤の分解に利用できる。したがって、内筒部31の直径を大きくでき、処理水14の処理流量を大きく設定できる。また、酸化剤の注入量を増やすことで、ハイドロキシラジカルの生成を促進できるため、処理水13の処理流量を大きく設定できる。
In the present embodiment, in order to increase the flow rates of the treated
処理水13の流量と酸化分解レベル、及び処理水14の流量と不活化レベルを制御するため、ランプ制御装置4により紫外線ランプ2の照射強度を制御する。また、弁制御装置11により、開閉弁9のそれぞれの弁の開度と、開閉弁10の開度を制御する。また、酸化剤注入装置36により、中間処理水に注入する酸化剤の量を制御する。本実施例では、一本の紫外線ランプ2を設置した紫外線水処理装置について説明したが、実施例1で示したように、複数本の紫外線ランプを用いてもよい。その場合は、紫外線ランプ群のそれぞれの消灯,点灯により紫外線照射量を制御する。また、図8は、内照式の紫外線水処理装置を示したが、本実施例は外照式の紫外線水処理装置にも適用できる。
The lamp controller 4 controls the irradiation intensity of the
本発明の実施例5を、図9,図10を用いて説明する。図9は、本実施例の紫外線水処理装置の縦断面図、図10は、図9の矢視C−C断面図である。 A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 is a longitudinal sectional view of the ultraviolet water treatment apparatus of this embodiment, and FIG. 10 is a sectional view taken along the line CC in FIG.
図9,図10に示すように、円筒形状の紫外線照射槽1は、両端に平板が固定された密封構造となっており、平板の中央部間に石英で形成された円筒状の保護材である保護管3が取付けられている。保護管3内には、紫外線ランプ2が設置され、紫外線ランプ2は配線によりランプ制御装置4と接続されている。
As shown in FIGS. 9 and 10, the cylindrical
紫外線照射槽1には、流入流路5と、流出流路7が設けられている。流入流路5は、紫外線照射槽1の一端側に、流出流路7は、紫外線照射槽1の他方の端部に設けられている。流出流路7には、開閉弁10が設けられている。紫外線照射槽1の中央部には、少なくとも1つの酸化分解流路41が設けられ、酸化分解流路41は、流入口42により紫外線照射槽1と連通している。酸化分解流路41には、酸化剤を注入するための流路35により酸化剤注入装置36が接続され、開閉弁43を有する流出流路8が接続されている。開閉弁9,開閉弁10,開閉弁43は、弁制御装置11と配線により接続され、弁制御装置11により開閉制御される。なお、酸化分解流路41と開閉弁43は、複数固設けてもよい。
The
本実施例の紫外線処理装置は、円筒形状の紫外線照射槽1に、酸化分解流路41,流入口42,流出流路8,開閉弁43,流路35,酸化剤注入装置36を追加することにより、貫通孔を空ける簡易な追加工事により実現できる。
In the ultraviolet treatment apparatus of this embodiment, an
図9中の矢印は流れ方向を示し、流入流路5からは被処理水12が紫外線照射槽1内に流入し、流出流路7から処理水14として流出する。一方、流入口42から酸化分解流路41に流入した中間処理水37は、流出流路8から処理水13として流出する。
The arrows in FIG. 9 indicate the flow direction, and the treated
酸化分解流路41を紫外線透過材で製作する場合は、酸化分解流路41内の中間処理水37に紫外線を照射でき、実施例1と同様に、下水放流水である処理水13と再生水である処理水14の二つの処理水を、一つの装置でより効率的に生成できる。
When the
金網等の空隙を持つ部材に光触媒を焼結した光触媒保持体を酸化分解流路41とすると、被処理水12は焼結した光触媒の隙間から酸化分解流路内部に流入できる。酸化分解流路41内部に光触媒38を封入する場合は、酸化分解流路41を紫外線透過材を用いなくとも、実施例3と同様に、中間処理水37は、光触媒38と接触しながら流出流路8へ流入する際、紫外線が照射された光触媒38は、ハイドロキシラジカルを生成し、中間処理水37中の有機物を酸化分解する。
When the photocatalyst holding body in which a photocatalyst is sintered in a member having a gap such as a wire mesh is used as the
酸化分解流路41を紫外線透過材で製作し、酸化分解流路41内部に光触媒38を封入し、酸化剤を注入する場合は、実施例4と同様に、中間処理水37中に混入させた酸化剤に紫外線ランプ2により紫外線を照射して、酸化剤を分解し、ハイドロキシラジカルを生成させ、酸化分解流路41内部に封入した光触媒38により生成するハイドロキシラジカルにより、酸化剤を分解し、さらにハイドロキシラジカルを生成させることができる。
When the
紫外線ランプ群のそれぞれの消灯,点灯により紫外線照射量を制御する。また、図9は、内照式の紫外線水処理装置を示したが、本実施例は外照式の紫外線水処理装置にも適用できる。 The amount of UV irradiation is controlled by turning off and turning on each UV lamp group. FIG. 9 shows an internally-illuminated ultraviolet water treatment apparatus, but this embodiment can also be applied to an externally-illuminated ultraviolet water treatment apparatus.
1 紫外線照射槽
2 紫外線ランプ
3 保護管
4 ランプ制御装置
5 流入流路
6,7,8 流出流路
9,10,43 開閉弁
11 弁制御装置
15 紫外線ランプ
31 内筒部
32 外筒部
33 紫外線透過壁
34 流入口
35 流路
36 酸化剤注入装置
38 光触媒
41 酸化分解流路
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