(57)【要約】【課題】オゾンを外部に出すことなく、水の処理効率を向上する。【解決手段】第１の水槽２Ａは、処理対象となる処理水が注入される。第２の水槽２Ｂは、処理済の水を排出する。第１の配管部３Ａは、第１の水槽２Ａから第２の水槽２Ｂへ処理水を送る。第２の配管部３Ｂは、第２の水槽２Ｂから第１の水槽２Ａへ処理水を送る。オゾン供給装置５Ａは、第２の配管部３Ｂで送られる水にオゾンバブルを発生させる。第１の発光ダイオード１０Ａは、第１の水槽２Ａにおいて処理水の水面より高い位置に設けられ、水面下まで届く紫外線を照射して、水面より高い位置に層状の紫外線照射空間を形成する。第２の発光ダイオード１０Ｂは、第２の水槽２Ｂにおいて処理水の水面より高い位置に設けられ、水面下まで届く紫外線を照射して、水面より高い位置に層状の紫外線照射空間を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象となる処理水が注入される第１の水槽と、
処理済の水を排出する第２の水槽と、
前記第１の水槽から前記第２の水槽へ処理水を送る第１の配管部と、
前記第２の水槽から前記第１の水槽へ処理水を送る第２の配管部と、
前記第２の配管部で送られる水にオゾンバブルを発生させるオゾンバブル発生部と、
前記第１の水槽において処理水の水面より高い位置に設けられ、水面下まで届く紫外線を照射して、前記水面より高い位置に層状の紫外線照射空間を形成する第１の発光ダイオードと、
前記第２の水槽において処理水の水面より高い位置に設けられ、水面下まで届く紫外線を照射して、前記水面より高い位置に層状の紫外線照射空間を形成する第２の発光ダイオードと、
を備える水処理装置。
【請求項２】
前記第１の水槽及び前記第２の水槽の上部内壁は円錐状に形成され、
前記第１の発光ダイオードとして、鉛直方向から第１の角度で傾斜した方向に紫外線を照射する発光ダイオードが前記上部内壁の水平方向の円周に渡って複数配設され、
前記第２の発光ダイオードとして、鉛直方向から第２の角度で傾斜した方向に紫外線を照射する発光ダイオードが前記上部内壁の水平方向の円周に渡って複数配設される、
請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
前記第１の発光ダイオードと、前記第２の発光ダイオードとで、出射する紫外線の波長が異なる、
請求項１又は２に記載の水処理装置。
【請求項４】
前記第１の水槽における処理水の水面の高さを検出する第１のレベルセンサと、
前記第２の水槽における処理水の水面の高さを検出する第２のレベルセンサと、
前記第１のレベルセンサにおける水面の高さと、前記第２のレベルセンサにおける水面の高さとの高さを制御する水面制御部と、
を備える請求項１から３のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項５】
前記オゾンバブル発生部は、
前記第２の配管部内に設けられ処理水の送水を狭くするノズルと、
前記ノズルから出て減圧された処理水に対してオゾンを供給し、オゾンバブルを発生させるオゾン供給装置と、
を備える
請求項１から４のいずれか一項に記載の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
農業、工業等の各種生産業で水が使われており、処理水を浄化して再利用する水処理装置が開示されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１０３１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に開示された水処理装置によれば、オゾンバブル及び紫外線により水を浄化している。しかしながら、この水処理装置では、発生させたオゾンを処理するのが困難になる。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、オゾンを外部に出すことなく、水の処理効率を向上することができる水処理装置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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の水処理装置は、
処理対象となる処理水が注入される第１の水槽と、
処理済の水を排出する第２の水槽と、
前記第１の水槽から前記第２の水槽へ処理水を送る第１の配管部と、
前記第２の水槽から前記第１の水槽へ処理水を送る第２の配管部と、
前記第２の配管部で送られる水にオゾンバブルを発生させるオゾンバブル発生部と、
前記第１の水槽において処理水の水面より高い位置に設けられ、水面下まで届く紫外線を照射して、前記水面より高い位置に層状の紫外線照射空間を形成する第１の発光ダイオードと、
前記第２の水槽において処理水の水面より高い位置に設けられ、水面下まで届く紫外線を照射して、前記水面より高い位置に層状の紫外線照射空間を形成する第２の発光ダイオードと、
を備える。
【０００７】
この場合、前記第１の水槽及び前記第２の水槽の上部内壁は円錐状に形成され、
前記第１の発光ダイオードとして、鉛直方向から第１の角度で傾斜した方向に紫外線を照射する発光ダイオードが前記上部内壁の水平方向の円周に渡って複数配設され、
前記第２の発光ダイオードとして、鉛直方向から第２の角度で傾斜した方向に紫外線を照射する発光ダイオードが前記上部内壁の水平方向の円周に渡って複数配設される、
こととしてもよい。
【０００８】
また、前記第１の発光ダイオードと、前記第２の発光ダイオードとで、出射する紫外線の波長が異なる、
こととしてもよい。
【０００９】
前記第１の水槽における処理水の水面の高さを検出する第１のレベルセンサと、
前記第２の水槽における処理水の水面の高さを検出する第２のレベルセンサと、
前記第１のレベルセンサにおける水面の高さと、前記第２のレベルセンサにおける水面の高さとの高さを制御する水面制御部と、
を備える、
こととしてもよい。
【００１０】
前記オゾンバブル発生部は、
前記第２の配管部内に設けられ処理水の送水を狭くするノズルと、
前記ノズルから出て減圧された処理水に対してオゾンを供給し、オゾンバブルを発生させるオゾン供給装置と、
を備える、
こととしてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、２つの水槽で処理水を循環させる過程において、処理水にオゾンバブルを複数回発生させることにより、処理水を浄化することができる。さらに、紫外線を照射する第１の発光ダイオード及び第２の発光ダイオードにより、水面下まで届く紫外線を照射して、水面より高い位置に層状の紫外線照射空間を形成することができるので、水を浄化し水面から発生したオゾンを紫外線により余すことなく酸素に変換することができる。さらに、紫外線は、水面下では、処理水を浄化する。この結果、オゾンを外部に出すことなく、水の処理効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る水処理装置の構成を示す模式図である。
【図２】オゾンバブルが発生する様子を示す模式図である。
【図３】図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、紫外線照射領域を説明する図である。
【図４】図４（Ａ）は、第１の発光ダイオードの光路を示す図である。図４（Ｂ）は、第２の発光ダイオードの光路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。全図において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号が付されている。
【００１４】
図１に示すように、本実施の形態に係る水処理装置１は、処理対象となる水（処理水Ｗ）を浄化、すなわち浄水する処理を行う。水処理装置１は、第１の水槽２Ａと、第２の水槽２Ｂと、を備える。第１の水槽２Ａ及び第２の水槽２Ｂは、例えばステンレスのような金属で形成されている。第１の水槽２Ａには、上位装置からバルブ２１を介して送られた処理水Ｗが注入口２Ａａを介して注入される。第２の水槽２Ｂは、処理済の水を排出口２Ｂｃから排出する。
【００１５】
第１の水槽２Ａと第２の水槽２Ｂとの間は、第１の配管部３Ａと第２の配管部３Ｂとで接続されている。第１の水槽２Ａ内の処理水Ｗは、排出口２Ａｂから排出されて、第１の配管部３Ａ内を矢印の方向に送られ、注入口２Ｂａから第２の水槽２Ｂ内に注入される。すなわち、第１の配管部３Ａは、第１の水槽２Ａから第２の水槽２Ｂへ処理水Ｗを送る。
【００１６】
第２の水槽２Ｂ内の処理水Ｗは、排出口２Ｂｂから排出されて、第２の配管部３Ｂ内を矢印の方向に送られ、注入部２Ａｃから第１の水槽２Ａ内に戻される。すなわち、第２の配管部３Ｂは、第２の水槽２Ｂから第１の水槽２Ａへ処理水Ｗを送る。
【００１７】
第２の配管部３Ｂは、第１の水槽２Ａの底面中央部まで延びており、注入部２Ａｃは複数の孔があけられたボックス状の筐体となっている。これにより、注入部２Ａｃから排出される後述のオゾンバブルＯＢが第１の水槽２Ａ内全体に行き渡りやすくなっている。
【００１８】
このように、第１の水槽２Ａに注入された処理水Ｗは、第１の水槽２Ａ及び第２の水槽２Ｂを循環して浄化され、その後、第２の水槽２Ｂの排出口２Ｂｃから排出される。
【００１９】
第２の配管部３Ｂにはポンプ４が挿入されており、このポンプ４の駆動により、上述の処理水Ｗの循環が実現される。第２の配管部３Ｂには、オゾン供給装置５Ａが枝管５Ｂを介して接続されている。また、枝管５Ｂが接続される部分には、ノズル５Ｃが設けられている。オゾン供給装置５Ａ、枝管５Ｂ及びノズル５Ｃとで、オゾンバブル発生部が構成される。
【００２０】
図２に示すように、ポンプ４で第２の配管部３Ｂ内を送られる処理水Ｗは、ノズル５Ｃで気泡核が生成された後、ノズル５Ｃを通過した後に急激に流速が早くなるとともに減圧される。そこにオゾンが供給されることにより、オゾンを主成分とするオゾンのマイクロバブル又はナノバブルが発生する。マイクロバブル又はナノバブルを、以下ではオゾンバブルＯＢともいう。オゾンバブルＯＢは、第１の水槽２Ａ内に注入されるとともに、処理水Ｗを浄化する。
【００２１】
第１の水槽２Ａにおいて、処理水Ｗが溜まる部分は円柱状となっているが、処理水Ｗの水面よりも上部は円錐状となっている。円錐状の部分には、第１の発光ダイオード１０Ａが設けられている。すなわち、第１の発光ダイオード１０Ａは、第１の水槽２Ａにおいて処理水の水面ＬＶより高い位置に設けられている。
【００２２】
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、第１の発光ダイオード１０Ａは、水面下まで届く紫外線ＵＶを照射して、処理水Ｗの水面ＬＶより高い位置に層状の紫外線照射空間ＩＬを形成する。より具体的には、図４（Ａ）に示すように、第１の発光ダイオード１０Ａは、鉛直方向から第１の角度α傾斜した方向に紫外線ＵＶを照射する。第１の発光ダイオード１０Ａは、第１の水槽２Ａの上部内壁の水平方向の円周Ｃに渡って均等に複数配設されている。これら複数の第１の発光ダイオード１０Ａにより、処理水Ｗの水面ＬＶ上に紫外線照射空間ＩＬが形成される。
【００２３】
第１の発光ダイオード１０Ａから照射される紫外線ＵＶは、水面ＬＶから上昇するオゾンを以下のように、ＯＨラジカルと、酸素とに分解する。
Ｏ３→ＯＨ−＋Ｏ２
これにより、オゾンが第１の水槽２Ａの内壁を腐食するのを防止することができる。また、オゾンが外部に漏れて、環境を破壊するのを防止することができる。紫外線照射空間は水平の層状に形成されているため、水面ＬＶからでたオゾンは、紫外線によりすべて分解される。
【００２４】
図４（Ａ）に示すように、第１の発光ダイオード１０Ａから出射された紫外線ＵＶは、処理水Ｗに入射し、水深Ｄ１まで進み、処理水Ｗを浄化する。
【００２５】
また、第２の水槽２Ｂにおいて、処理水Ｗが溜まる部分は円柱状となっているが、処理水Ｗの水面ＬＶよりも上側は円錐状となっている。この円錐状の内壁には、第２の発光ダイオード１０Ｂが設けられている。第２の発光ダイオード１０Ｂは、第２の水槽２Ｂにおいて処理水Ｗの水面ＬＶより高い位置に設けられている。
【００２６】
第２の発光ダイオード１０Ｂも、第１の発光ダイオード１０Ａと同様に、処理水Ｗの水面ＬＶ下まで届く紫外線ＵＶを照射して、水面ＬＶより高い位置に層状の紫外線照射空間ＩＬを形成する。より具体的には、図４（Ｂ）に示すように、第２の発光ダイオード１０Ｂは、鉛直方向から第２の角度β傾斜した方向に紫外線ＵＶを照射する。第２の発光ダイオード１０Ｂは、第２の水槽２Ｂの上部内壁の水平方向の円周に渡って均等に複数配設される。ここれら複数の第２の発光ダイオード１０Ｂにより、処理水Ｗの水面ＬＶ上に紫外線照射空間ＩＬが形成される。
【００２７】
第２の発光ダイオード１０Ｂから照射される紫外線ＵＶは、水面ＬＶから上昇するオゾンを、ＯＨラジカルと、酸素とに分解する。これにより、オゾンが第２の水槽２Ｂの内壁を腐食するのを防止することができる。また、オゾンが外部に漏れて、環境を破壊するのを防止することができる。
【００２８】
図４（Ｂ）に示すように、第２の発光ダイオード１０Ｂから出射された紫外線ＵＶは、処理水Ｗに入射し、水深Ｄ２まで進み、処理水Ｗを浄化する。
【００２９】
また、第１の発光ダイオード１０Ａと、第２の発光ダイオード１０Ｂとでは、出射する紫外線の波長が異なっている。例えば、第１の発光ダイオード１０Ａが出射する紫外線の波長は２６５ｎｍであり、第２の発光ダイオード１０Ｂの紫外線の波長は、３６０ｎｍである。これにより、第２の発光ダイオード１０Ｂから出射される紫外線の深さを深くして（Ｄ２）、水処理効率を向上することができる。
【００３０】
さらに、水処理装置１は、さらに第１のレベルセンサ１１Ａと、第２のレベルセンサ１１Ｂとを備える。第１のレベルセンサ１１Ａは、第１の水槽２Ａにおける処理水Ｗの水面ＬＶの高さを検出する。第２のレベルセンサ１１Ｂは、第２の水槽２Ｂにおける処理水Ｗの水面ＬＶの高さを検出する。
【００３１】
水面制御部２０は、第１のレベルセンサ１１Ａにおける水面の高さと、第２のレベルセンサ１１Ｂにおける水面ＬＶの高さとの高さを制御する。これにより、第１の発光ダイオード１０Ａ及び第２の発光ダイオード１０Ｂを常に水面ＬＶより上に配置することが可能となる。
【００３２】
以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、２つの水槽（第１の水槽２Ａ、第２の水槽２Ｂ）で処理水Ｗを循環させる過程において、処理水ＷにオゾンバブルＯＢを複数回発生させることにより、処理水Ｗを浄化することができる。さらに、紫外線ＵＶを照射する第１の発光ダイオード１０Ａ及び第２の発光ダイオード１０Ｂにより、水面ＬＶ下まで届く紫外線ＵＶを照射して、水面ＬＶより高い位置に層状の紫外線照射空間ＩＬを形成することができるので、処理水Ｗを浄化し水面ＬＶから発生したオゾンを紫外線ＵＶにより余すことなく酸素に変換することができる。さらに、紫外線ＵＶは、水面ＬＶ下では、処理水Ｗを浄化する。この結果、オゾンを外部に出すことなく、処理水Ｗの処理効率を向上することができる。
【００３３】
なお、第１の発光ダイオード１０Ａ及び第２の発光ダイオード１０Ｂが出射する紫外線ＵＶの波長は、２６５ｎｍ、３６０ｎｍには限られず、他の波長の紫外線ＵＶを用いるようにしてもよい。
【００３４】
また、上記実施の形態では、第１の発光ダイオード１０Ａと第２の発光ダイオード１０Ｂとで、紫外線の波長が異なるようにしたが、本発明はこれには限られない。第１の発光ダイオード１０Ａと第２の発光ダイオード１０Ｂとで、紫外線の波長を同じにするようにしてもよい。
【００３５】
また、上記実施の形態では、円周Ｃ上に第１の発光ダイオード１０Ａを３つ、１２０°間隔で配置したが、本発明はこれには限られない。第１の発光ダイオード１０Ａは、４つ以上配置するようにしてもよい。
【００３６】
この発明は、この発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明の範囲を限定するものではない。すなわち、この発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、処理水を浄化する水処理装置に適用することができる。特に、有機物を分解する装置又は分解された有機物からメタンガスを発生させる装置に用いられる処理水を浄化するのに好適である。
【符号の説明】
【００３８】
１  水処理装置、２Ａ  第１の水槽、２Ａａ  注入口、２Ａｂ  排出口、２Ａｃ  注入部、２Ｂ  第２の水槽、２Ｂａ  注入口、２Ｂｂ  排出口、２Ｂｃ  排出口、３Ａ  第１の配管部、３Ｂ  第２の配管部、４  ポンプ、５Ａ  オゾン供給装置、５Ｂ  枝管、５Ｃ  ノズル、１０Ａ  第１の発光ダイオード、１０Ｂ  第２の発光ダイオード、１１Ａ  第１のレベルセンサ、１１Ｂ  第２のレベルセンサ、２０  水面制御部、２１  バルブ、Ｃ  円周、ＩＬ  紫外線照射空間、ＬＶ  水面、ＯＢ  オゾンバブル、ＵＶ  紫外線、Ｗ  処理水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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