(57)【要約】【課題】簡便な装置により被処理水の殺菌が可能となる水処理方法を提供する。【解決手段】水槽内の被処理水に放射線を照射する水処理方法であって、放射線源と、前記放射線源に電気を供給する電源と、前記放射線源及び前記電源を格納したケースとを含む放射線照射モジュールを、水槽内の被処理水中の任意の場所に位置し得るように設置し、前記放射線照射モジュールから発せられた放射線を被処理水に照射する、水処理方法により課題を解決する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水槽内の被処理水の水処理方法であって、
放射線源と、前記放射線源に電気を供給する電源と、前記放射線源及び前記電源を格納したケースとを含む放射線照射モジュールを準備するステップ、
該放射線照射モジュールを水槽内の被処理水中の任意の場所に位置し得るように設置するステップ、及び
前記放射線照射モジュールから出射した放射線を被処理水に照射するステップ、を含む水処理方法。
【請求項２】
前記放射線が紫外線である、請求項１に記載の水処理方法。
【請求項３】
前記電源から前記放射線源に電気を供給し、前記放射線照射モジュールが放射線を出射する状態とするモジュール起動ステップ、を含む、請求項１または２に記載の水処理方法。
【請求項４】
前記水槽内に設置された前記放射線照射モジュールを、水槽から取り出す回収ステップ、を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の水処理方法。
【請求項５】
前記水槽は放射線源確認手段及び／又は水質確認手段を備え、該確認手段によって、前記回収ステップの実施時期を判断する、請求項４に記載の水処理方法。
【請求項６】
被処理水を貯蔵した水槽であって、
前記被処理水中に、放射線源と、前記放射線源に電気を供給する電源と、前記放射線源及び前記電源を格納したケースとを含む放射線照射モジュールが配置され、
前記放射線照射モジュールは、前記水槽内の被処理水中の所定の領域において任意の場所に位置し得るように配置された、水槽。
【請求項７】
前記被処理水中に複数の放射線照射モジュールが配置され、前記複数の放射線照射モジュールが互いに連結されている、請求項６に記載の水槽。
【請求項８】
前記被処理水の比重と前記放射線照射モジュールの比重とが略同一である、請求項６又は７に記載の水槽。
【請求項９】
放射線源と、前記放射線源に電気を供給する電源と、前記放射線源及び前記電源を格納したケースとを含む、液体殺菌用放射線照射モジュール。
【請求項１０】
前記放射線源が複数個ケースに格納された、請求項９に記載の液体殺菌用放射線照射モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線モジュールを用いた水処理方法、放射線モジュールが配置された水槽及び液体殺菌用放射線モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
水槽に貯蔵された被処理水を殺菌する方法として、特許文献１に記載された液体タンク内殺菌装置が提案されている。具体的には、液体タンク内で液体の中に配置された殺菌線照射ユニットと、殺菌線照射ユニットに連結され、液体に浮いてこの殺菌線照射ユニットを支持する浮き部材とからなる、液体タンク内殺菌装置が開示されている。この液体タンク内殺菌装置は、浮き部材が液体タンク内における液体の増減に応じて上下することで、連結された殺菌線照射ユニットが常時液体中に存在するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−７５４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の液体タンク内殺菌装置は、紫外線を照射する殺菌照射ユニットが上下方向に移動可能なスライダー部材に取り付けられているため、殺菌照射ユニットは特定の範囲において上下方向にのみ移動し、左右と前後方向に移動することができない。そのため、タンク内壁及びタンク内に貯蔵される水に対して殺菌のための紫外線照射が不均一となる。その結果、タンク内壁において紫外線が過剰照射される箇所ではタンクの劣化が生じやすく、一方で紫外線の照射量が不足する箇所ではタンクに貯蔵された液体の殺菌が不十分となるという問題を有する。
【０００５】
また、殺菌照射ユニットに電力を供給する外部電源を準備し、当該外部電源から電力を得ていることから、配線等により設備が煩雑となる。そのため、メンテナンス性が悪く、また新たに設置する際にも作業が困難となる。  
本発明は、このような状況下なされたものであり、簡便な装置により被処理水の殺菌が可能となる水処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決すべく開発を進め、電源と、前記電源に接続された放射線光源とがケースに格納された放射線照射モジュールを水処理に用いることで、上記課題を解決できることを見出し、発明を完成させた。本発明は、以下のものを含む。
【０００７】
［１］水槽内の被処理水の水処理方法であって、
放射線源と、前記放射線源に電気を供給する電源と、前記放射線源及び前記電源を格納したケースとを含む放射線照射モジュールを準備するステップ、
該放射線照射モジュールを水槽内の被処理水中の任意の場所に位置し得るように設置するステップ、及び
前記放射線照射モジュールから出射した放射線を被処理水に照射するステップ、を含む水処理方法。
［２］前記放射線が紫外線である、［１］に記載の水処理方法。
［３］前記電源から前記放射線源に電気を供給し、前記放射線照射モジュールが放射線を
出射する状態とするモジュール起動ステップ、を含む、［１］または［２］に記載の水処理方法。
［４］前記水槽内に設置された前記放射線照射モジュールを、水槽から取り出す回収ステップ、を含む、［１］〜［３］のいずれかに記載の水処理方法。
［５］前記水槽は放射線源確認手段及び／又は水質確認手段を備え、該確認手段によって、前記回収ステップの実施時期を判断する、［４］に記載の水処理方法。
［６］被処理水を貯蔵した水槽であって、
前記被処理水中に、放射線源と、前記放射線源に電気を供給する電源と、前記放射線源及び前記電源を格納したケースとを含む放射線照射モジュールが配置され、
前記放射線照射モジュールは、前記水槽内の被処理水中の所定の領域において任意の場所に位置し得るように配置された、水槽。
［７］前記被処理水中に複数の放射線照射モジュールが配置され、前記複数の放射線照射モジュールが互いに連結されている、［６］に記載の水槽。
［８］前記被処理水の比重と前記放射線照射モジュールの比重とが略同一である、［６］又は［７］に記載の水槽。
［９］放射線源と、前記放射線源に電気を供給する電源と、前記放射線源及び前記電源を格納したケースとを含む、液体殺菌用放射線照射モジュール。
［１０］前記放射線源が複数個ケースに格納された、［９］に記載の液体殺菌用放射線照射モジュール。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、簡便な装置により、水槽内において全体的に、かつ、均一的に被処理水の殺菌が可能となる水処理方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】紫外線照射モジュールを用いた水処理ステップについて説明したフローチャートである。
【図２】紫外線照射モジュールの一形態を概念的に示す斜視図である。
【図３】紫外線照射モジュールを配置した水槽の一形態を概念的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明について詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施形態の一例（代表例）であり、本発明はこれらの内容に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
本発明の一実施形態は、例えば図１に示すような処理フローによって示される水処理方法である。
【００１１】
図１は、被処理水に放射線照射モジュールを設置して水処理を開始するまでのフローである初期設置ステージと、水処理開始後のフローである稼働後ステージとに分割することができる。
初期ステージは、水槽中に処理水が貯蔵された状態（スタット）から、電源から放射線源に電気を供給し、前記放射線照射モジュールが放射線を出射する状態とするモジュール起動ステップ；及び
起動した放射線照射モジュールを水槽内の被処理水中に設置する設置ステップを経て実施される。
【００１２】
２回目以降ステージは、放射線源確認手段及び／又は水質確認手段手段によって、被処理水の水質を監視するステップ、前記ステップで水質が劣化したと判断された場合には水処理を停止し、前記水槽内に設置された放射線照射モジュールを、水槽から取り出す回収
ステップを含む。
また、回収ステップが完了したら、新たな前記放射線照射モジュールを水槽内の水中に設置する、再投入（設置）ステップを備えてもよい。なお、再投入（設置）ステップは、新たな前記放射線照射モジュールを準備してもよいし、回収した放射線照射モジュールの電池を交換して、放射線照射モジュールを再利用してもよい。
交換・クリーニングステップが完了すると、再度水処理を開始する。
【００１３】
放射線は、殺菌に使用できる放射線であれば限定しない。一般的に、放射線には電離放射線と非電離放射線がある。放射線には遺伝子（ＤＮＡ）を切断する働きがあることを考慮すると、非電離放射線が好ましい。非電離放射線は、例えば、電波、マイクロ波、赤外線、可視光線、紫外線等が挙げられるが、モジュールの小型化がしやすい点、汎用的に殺菌できる点で紫外線が好ましい。
【００１４】
本実施形態の水処理方法で用いる放射線照射モジュールである、紫外線モジュールの一形態を図２に示す。図２に示す紫外線モジュール１０は、電源１１と、前記電源１１に接続された紫外線光源１２と、がケース１３に格納された構成を有する。紫外線モジュール１０は、外部に向かって紫外線光源１２から紫外線を照射することができるため、被処理水の殺菌に使用することができる。なお、紫外線モジュール１０は、これら以外の構成を有してもよい。
【００１５】
電源１１は、紫外線光源１２に電力を供給できるものであればよく、典型的には電池であるが、これに限られない。省スペースなどの観点から、ボタン電池であることが好ましい。本実施形態では、電源１１を紫外線モジュール１０内に格納することから、紫外線モジュール１０と外部電源とを接続する必要がない。そのため、電源供給用の外部配線を準備する必要がなく、紫外線モジュール１０を水槽に設置することが容易であり、且つメンテナンスも容易である。
【００１６】
紫外線光源１２は、電源１１と電気的に接続されることで、電源１１から電力を供給され、紫外線を紫外線モジュール１０の外部に向かって照射する。紫外線光源１２は、紫外線を照射できれば特に限定されないが、消費電力の観点から紫外線発光ＬＥＤを用いることが好ましい。
【００１７】
電源１１と紫外線光源１２とは、ケース１３に配置乃至格納される。本実施形態において紫外線モジュール１０は水中に設置されることから、電源と紫外線光源とが水と触れないように防水性を備えることが要求される。
ケース１３は水中に設置されることため防水性を有する。
紫外線モジュール１０の構造のバリエーションとしては、たとえば以下の場合がある。構造１：防水性を有するカプセル状のケース１３に電源１１と紫外線光源１２が格納されている構造
構造２：防水性を有さない容器に電源１１と紫外線光源１２を格納し、容器の表面が防水シートで保護されている構造
構造３：容器に電源１１を格納し、容器の表面に紫外線光源１２を配置して、表面を防水シートで保護されている構造
メンテナンスが容易であり、耐久性が高い点で構造１が好ましい。
【００１８】
紫外線モジュール１０は、被処理水殺菌用紫外線モジュールである。被処理水は、地下水、河川水、工場排水等が挙げられる。
紫外線モジュール１０が備える電源の数、及び紫外線光源の数、は特段限定されない。紫外線モジュールから均一に紫外線を照射する観点から、紫外線光源１２は複数あってもよい。
紫外線モジュール１０における電源及び紫外線光源の配置箇所は特段限定されないが、紫外線モジュールから均一に紫外線を照射する観点から、例えばケースが多面体である場合には、各面から紫外線が出射するように紫外線光源を配置してもよく、ケースが球体である場合には、球体を２つの半球に分離した際に、それぞれの半球を形成する外周面から紫外線が出射するように紫外線光源を配置してもよい。また、複数の紫外線光源を配置した場合、それぞれの紫外線光源の間隔は、略同一であってよく、アトランダムであってもよい。
紫外線による殺菌は、菌の種類や生息条件によって効果は異なるが、２００〜３１０ｎｍが好ましく、２２０〜２８０ｎｍがより好ましく、２５０〜２６０ｎｍが特に好ましい。
紫外線による殺菌効果は、菌種、温度、湿度、その他の条件によって異なる。
【００１９】
ケース１３は、紫外線光源を格納する場合には、少なくとも紫外線が出射する箇所について紫外線透過材料を用いることが必要である。一方で、紫外線光源をケース表面に配置する場合には、ケース１３は紫外線透過材料でなくてもよいが、その場合には、防水性を担保するための防水シートが必要となり、防水シートは紫外線透過材料であることが好ましい。ケース１３は、典型的にはガラス、樹脂などで形成されるが、これらに限られない。また、防水シートは、典型的にはビニールなどの紫外線透過性を有する樹脂素材などで形成されるが、これらに限られない。
【００２０】
紫外線モジュール１０の大きさは、紫外線モジュールを使用する場面により適宜設定できる。すなわち、被処理水が貯蔵された処理槽や貯水タンクの大きさにより、適宜設定できる。
【００２１】
紫外線モジュール１０の形状は、特に限定されず、立方体、直方体、多面体、円柱、円錐、球体（略球体を含む）、回転楕円体などであってよい。
多面体の場合には、多面体が形成する角により水槽の壁を損傷しない観点から、紫外線モジュールにおける隣り合う面と面とが作る角度が、なるべく１８０°に近いことが好ましい。一方で、球体の場合には、紫外線がケースから出射する際にケースの曲面によって反射しやすいため、ケースから出射する紫外線量が減少し、殺菌効果に影響する恐れがある。上述した２点を考えると、球に近い多面体が好ましい。
【００２２】
紫外線モジュール１０の大きさは、特段限定されず、例えば紫外線モジュールが立方体である場合には、一辺が通常２ｃｍ以上であり、３ｃｍ以上であってよく、また通常１０ｃｍ以下であり、５ｃｍ以下であってよい。また、例えば紫外線モジュールが球体（球に近い多面体を含む）である場合、その直径（略球体の場合には長径、球に近い多面体である場合も同様）が通常２ｃｍ以上であり、３ｃｍ以上であってよく、また通常１０ｃｍ以下であり、５ｃｍ以下であってよい。
【００２３】
ケース１３の紫外線透過率は、モジュールの素材、形状、大きさ、素子の配置等に左右されるが、ＪＩＳ  Ｋ７３７５：２００８に準じて測定した上記波長の透過率が通常６０％以上、好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上、更に好ましくは９５％以上であり、通常１００％以下である。紫外線透過率は高ければ高いほど好ましい。
【００２４】
本実施形態において、紫外線モジュールは水槽内の水中に設置される。紫外線モジュール１０が複数水槽内に設置された形態を図３に示す。
水槽２０は、被処理水を保持できる容器であればよく、例えば原水槽、受水槽（貯水タンク）、廃水貯水槽などが例示できるが、これらに限定されない。
【００２５】
水槽２０の材質は特段限定されず、ステンレス等の金属製であってよく、ＦＲＰ等の樹
脂製であってよく、ガラス製であってよい。
水槽２０の大きさは特段限定されず、被処理水の貯蔵量により適宜選択される。また、水槽の形状も特に限定されず、立方体、直方体、三角錐などの多面体、円柱、円錐、球体（略球体を含む）、回転楕円体などであってよい。
水槽２０は、被処理水の流入口２１や流出口２２を備えてもよく、蓋２３を備えてもよい。水槽における流入口２１や流出口２２の位置も特段限定されない。
【００２６】
水槽２０は、光源確認手段及び／又は水質確認手段を備えてもよい（図示せず）。
光源確認手段は、水槽２０の外部から、水槽内の水中に設置された紫外線モジュール１０が紫外線を照射し続けているか否かを確認できればよく、水槽が非透明材料から形成されている場合には、水槽の一部を透明材料からなる窓枠とすることで、外部から紫外線の照射を確認することができる。また、水槽内に紫外線感知センサーを設置することで、遠隔でも紫外線モジュールが紫外線を照射し続けているか否かを確認できる。
【００２７】
光源確認手段により、紫外線照射が確認できなかった場合には、紫外線モジュール内の電源の電力供給が低下して紫外線を照射しなくなったか、紫外線光源が何らかの故障等で紫外線を照射しなくなったと考えられ、前述した回収ステップの実施時期であると判断し、回収ステップを実施する。
【００２８】
水質確認手段は、水槽外部から水槽内の水の水質を確認できればよく、例えば水質を測定するための水質測定センサーを水槽内部に設置してもよい。水槽内の水の水質が劣化したことが確認できた場合には、紫外線モジュール内の電源の電力供給が低下して紫外線を照射しなくなったか、紫外線光源が何らかの故障等で紫外線を照射しなくなったと考えられ、前述した回収ステップを実施する。紫外線の線量をセンサーで測定してもよい。
【００２９】
水槽内の水中へ、紫外線モジュールを設置する方法は特段限定されず、水槽の開口部から水槽内部へ紫外線モジュールを投入すればよい。なお、この際に、複数の紫外線モジュールを設置する場合には、紫外線モジュール同士を連結しておくことが好ましい。連結により、前述した回収ステップの際に、紫外線モジュールの回収が容易となる。
複数の紫外線モジュールを連結するための手段は特に限定されず、糸や紐などの連結部材を用いることができる。
【００３０】
紫外線モジュール１０は、水中へ投入された後、水中で浮遊し続けることが好ましい。紫外線モジュールが水中で浮遊することで、水中の対流や外部からの振動によって紫外線モジュールが回転し、及び／又は水槽内を移動し、それにより紫外線が水槽内に均一に照射されるため、紫外線の殺菌効果が隅々まで行き渡る。また、特定の箇所を集中的に照射することがなく、水槽等の劣化を防止できる。なお、水流を生じさせるため、水槽内にローター、スクリュー、循環装置などの撹拌機を設置してもよい。
【００３１】
紫外線モジュール１０が水中で浮遊し続けるため、水槽中の被処理水の比重と、紫外線モジュールの比重とを略同一とすることが好ましい。略同一とは、比重の差が１０％以内であることをいい、５％以内であってよく、３％以内であってよく、２％以内であってよく、１％以内であってよい。
複数の紫外線モジュールを設置した場合には、複数の紫外線モジュールの比重を同一として設置してもよく、正規分布のように比重のバランスを複数の紫外線モジュールで取りながら設置してもよい。
水槽中の被処理水に対して過剰照射がなく、全面的に、且つ均一的に照射できる観点から、例えば、全紫外線モジュールの個数に対して、水との比重の差が１０％以内である紫外線モジュールが５０〜６０％であり、水との比重の差が５％以内である紫外線モジュールが５〜１０％であり、水との比重の差が３％以内である紫外線モジュールが１０〜１５
％であり、水との比重の差が１％以内である紫外線モジュールが２０〜３０％となるように、紫外線モジュールを設置することが好ましい。
紫外線モジュールの比重を調整するためには、電源となる電池や紫外線光源の重さを調整し、またケース中に存在させる空気やウレタンなどの比重の小さい物質の量を調整する、などの方法があげられる。
【００３２】
水槽２０内に設置された紫外線モジュール１０は、一定期間経過後、水槽から取り出され、回収される。回収の方法は特段限定されず、例えば水槽２０の蓋２３を開けて、該開口部から柄付き網を用いて回収する方法、蓋２３を開けて、該開口部から水槽２０内へ侵入し、人手により回収する方法、などがあげられる。ここで、複数の紫外線モジュール１０が連結されている場合、紫外線モジュールを芋づる式に回収することが可能となり、回収が容易となる。更に、連結された複数の紫外線モジュールの先端や末端に、被処理水に浮くことができる部材を接続することで、回収がより容易になる。
【００３３】
本発明の別の実施形態は、上記水処理方法を実施する水槽である。具体的には、被処理水を貯蔵した水槽であって、前記被処理水中に、電源と、前記電源に接続された放射線源と、前記放射線源及び電源を格納したケースとを含む放射線照射モジュールが配置され、前記放射線照射モジュールは、前記水槽内の被処理水中の所定の領域において任意の場所に位置し得る、水槽である。
【００３４】
本実施形態では、被処理水を貯蔵した水槽内の水中に、上記放射線照射モジュールが配置される。そして、該放射線照射モジュールは、水槽内の被処理水中の所定の領域において、任意の場所に位置し得る。すなわち、放射線照射モジュールが、被処理水中で水槽と連結されておらず、また水槽と連結されたガイドなどでその動きが制約されず、上下左右前後に自由に移動し得ることを特徴とする。本実施形態では、放射線照射モジュールが上下左右前後に自由に移動し得ることから、水槽内に生じる水流や対流などにより適宜水中で回転し及び／又は水中を移動し、放射線が水槽内に均一に照射されるため、放射線の殺菌効果が隅々まで行き渡る。また、特定の箇所を集中的に照射することがなく、水槽等の劣化を防止できる。
【００３５】
放射線照射モジュールの水中での移動度を高めるため、前述のとおり放射線照射モジュールを配置する被処理水の比重と、放射線照射モジュールの比重とを略同一とすることが好ましい。
水槽中に隔離部材を設置し、放射線照射モジュールが制限なく移動可能な範囲を制御することもできる。隔離部材としては、放射線照射モジュールを通さず、被処理水を透過させるものであればよく、典型的にはネットが用いられる。また、水槽が非処理水の流入口及び流出口を有する場合には、流出口から放射線照射モジュールが非処理水と共に流出することを防ぐため、流出口にネットを設置することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０  紫外線モジュール
１１  電源
１２  紫外線光源
１３  ケース
２０  水槽
２１  流入口
２２  流出口
２３  蓋
【図１】
2020185515.tif 000003
【図２】
2020185515.tif 000004
【図３】
2020185515.tif 000005