(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理槽内にピーク波長が１９０（ｎｍ）から２００（ｎｍ）の波長域を有するエキシマ紫外線ランプを配置して、被処理水にエキシマ紫外線を照射することによって臭素酸イオンを除去することを特徴とするエキシマ紫外線ランプを用いた浄水処理方法。
【請求項２】
オゾンガス放散用の散気管が配置されオゾン接触槽と、活性炭処理槽及びエキシマ紫外線処理槽とを備え、オゾン接触槽に流入した被処理水中にオゾンを放散した後に活性炭処理槽に流入させて活性炭処理を行い、更にエキシマ紫外線処理槽でピーク波長が１９０（ｎｍ）から２００（ｎｍ）のエキシマ紫外線を照射することによってオゾン処理時に発生する臭素酸イオンを除去することを特徴とするオゾン・活性炭処理におけるエキシマ紫外線ランプを用いた浄水処理方法。
【請求項３】
着水井、急撹池、フロック形成池、沈澱池、濾過池、塩素混和池及び浄水池を備え、被処理水に前塩素処理プロセスを施す浄水過程において、前塩素処理及び濾過処理が終了した段階でエキシマ紫外線処理槽を配備して、被処理水中にピーク波長が１９０（ｎｍ）から２００（ｎｍ）のエキシマ紫外線を照射することによって前塩素処理時に発生する臭素酸イオンを除去することを特徴とするエキシマ紫外線ランプを用いた浄水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は浄水処理方法としてのオゾン処理及び前塩素処理に加えて、エキシマ紫外線ランプを用いた紫外線照射処理を併用した浄水処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
オゾンは強力な酸化力を有しており、水中の着色成分とか臭気成分の分解及び従来の前塩素処理を採用した浄水過程で発生する有機塩素化合物であるトリハロメタン（ＴＨＭ）前駆物質を分解する作用があるため、浄水の操作工程中にオゾン処理、又はオゾン処理と活性炭処理との複合処理を行うなど高度浄水処理分野で広く利用されており、近時は上水のみならず下水処理にも採用されている。
【０００３】
他方で臭素イオン（Ｂｒ−）を含有する原水をオゾン処理すると、次亜臭素酸イオン（ＢｒＯ−）を経て臭素酸イオン（ＢｒＯ３−）が生成する。特に河口付近の浄水場では海水の溯上があるため、臭素イオンが多く含まれている。
【０００４】
この臭素酸イオンの生成量は、溶存オゾン濃度とか臭素イオン濃度及びオゾン接触時間に依存しており、オゾン処理の程度如何に関わらず臭素酸イオンが生成する。又、通常の浄水工程に採用されている前塩素注入処理によっても臭素酸イオンが生成する。
【０００５】
原水中に次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ−）が含まれていることも多く、この場合もオゾン処理によって臭素酸イオンが生成する。この臭素酸イオンは発ガン性が懸念されており、ＷＨＯ飲料水水質ガイドラインでは、臭素酸イオンの測定上の問題から推奨値が２５（μｇ／ｌ）と定められているが、毒性学的には３（μｇ／ｌ）が妥当であるものと考えられる。欧米では１０（μｇ／ｌ）の基準値が検討されている。
【０００６】
図３に示す臭素酸イオンの紫外線吸収スペクトルに見られるように、臭素酸イオンは波長１９５（ｎｍ）付近に吸収ピークＰを有し、これ以上の波長領域では吸収ピークを持たない。波長１９５（ｎｍ）は６．３６（ｅＶ）に相当するので、通常の化学的酸化剤では臭素酸イオンを除去することができないが、酸性条件下では還元剤と反応して臭素イオン（Ｂｒ−）を生成する。
【０００７】
上記に対処して、近時はオゾンの酸化力を高める手段として各種の促進酸化処理法が採用されている。この促進酸化処理法としては、オゾンと紫外線照射の併用処理とかオゾンと過酸化水素水の併用処理等があるが、オゾンと紫外線照射の併用処理での反応は、被処理水に紫外線を照射することにより酸化還元反応が進行する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように、浄水時にオゾン処理と活性炭処理との複合処理を行う場合、一般にオゾン処理の後段に活性炭処理が組み合わされることが多いが、この活性炭処理では、臭素酸イオン（ＢｒＯ３−）を除去することができない（Ｂ．Ｌｅｇｕｂｅ，“Ａ  Ｓｕｒｖｅｙ  ｏｆ  Ｂｒｏｍａｔｅ  Ｉｏｎ  ｉｎ  Ｅｕｒｏｐｉａｎ  Ｄｒｉｎｋｉｎｇ  Ｗａｔｅｒ”，Ｏｚｏｎｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ＆  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１８，３２５−３４８，１９９６を参照）。
【０００９】
特に前塩素処理を採用した浄水過程では、通常の消毒プロセスよりも多くの次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ−）を注入するため、多くの臭素酸イオンが発生する。従って現在までに我国の浄水場で採用されている高度浄水処理法では、臭素酸イオンを除去することができない。
【００１０】
又、浄水過程で化学的処理を施す場合、水を酸性条件下におくことができないので、化学的還元法を採用することができない。
【００１１】
一方、オゾンと紫外線照射の併用処理での反応を用いた場合には、被処理水に紫外線を照射することにより酸化還元反応が進行するが、光触媒による促進酸化の反応効率が充分に高められているとはいえない面があり、例えば照射源として波長が２００（ｎｍ）の低圧紫外線ランプを使用した場合、この低圧紫外線ランプから発生する光には、オゾン発生を伴う波長１８５（ｎｍ）のエネルギー領域が含まれているため、水中に含まれている臭素イオン（Ｂｒ−）を含有する原水をオゾン処理すると、次亜臭素酸イオン（ＢｒＯ−）を経て臭素酸イオン（ＢｒＯ３−）が生成する。
【００１２】
又、通常の紫外線ランプは様々な波長を放出するため、臭素酸イオンの除去に焦点を当てた場合には無駄が多く、効率的な処理が行えないという問題がある。
【００１３】
そこで本発明は上記に鑑みてなされたものであり、浄水処理方法としてのオゾン処理と活性炭処理を用いた高度浄水過程、及び前塩素処理を採用した浄水過程で生成する臭素酸イオンを効率的に除去することができる浄水処理方法を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するために、処理槽内にピーク波長が１９０（ｎｍ）から２００（ｎｍ）の波長域を有するエキシマ紫外線ランプを配置して、被処理水にエキシマ紫外線を照射することによって臭素酸イオンを除去するようにしたエキシマ紫外線ランプを用いた浄水処理方法を基本手段とする。
【００１５】
具体的な装置例として、オゾンガス放散用の散気管が配置されオゾン接触槽と、活性炭処理槽及びエキシマ紫外線処理槽とを備え、オゾン接触槽に流入した被処理水中にオゾンを放散した後に活性炭処理槽に流入させて活性炭処理を行い、更にエキシマ紫外線処理槽でピーク波長が１９０（ｎｍ）から２００（ｎｍ）のエキシマ紫外線を照射することによってオゾン処理時に発生する臭素酸イオンを除去する。
【００１６】
他の適用例として、着水井、急撹池、フロック形成池、沈澱池、濾過池、塩素混和池及び浄水池を備えて被処理水に前塩素処理プロセスを施す浄水過程において、前塩素処理及び濾過処理が終了した段階で被処理水中にピーク波長が１９０（ｎｍ）から２００（ｎｍ）のエキシマ紫外線を照射することによって前塩素処理時に発生する臭素酸イオンを除去する。
【００１７】
かかるエキシマ紫外線ランプを用いた浄水処理方法によれば、エキシマ紫外線ランプのエネルギー出力のほとんどがほぼ単一波長に集中しているため、エネルギー強度が大であることにより、このエネルギーにより臭素酸イオンを効率的に除去することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明にかかるエキシマ紫外線ランプを用いた浄水処理方法の各種実施例を説明する。図１は高度浄水処理としてのオゾン・活性炭処理において生成する臭素酸イオン（ＢｒＯ３−）の除去に適用した第１実施例の概要図である。
【００１９】
図中の１は半回分式あるいは気液向流式のオゾン接触槽であり、このオゾン接触槽１の上方から被処理水としての原水２が流入するとともに、該オゾン接触槽１の内方底部近傍にオゾンガス放散用の散気管３が配置されている。４は活性炭処理槽であり、該活性炭処理槽４の内部に精製した活性炭４ａが充填されている。
【００２０】
５は本実施例の特徴的構成物であるエキシマ紫外線処理槽であり、このエキシマ紫外線処理槽５の内部には、エキシマ紫外線ランプ５ａが挿入配置されている。６はエキシマ紫外線処理槽５から排出される処理水である。
【００２１】
上記エキシマ紫外線ランプ５ａ（Ｅｘｃｉｍｅｒ  ＵＶ  Ｌａｍｐ）は、励起状態から短波長の紫外線を放射して基底状態に遷移することにより、反転分布が持続した高効率で大出力のエネルギーを放射する紫外線ランプである。このエキシマ紫外線ランプ５ａとして、ピーク波長が１９０（ｎｍ）から２００（ｎｍ）を有するランプを用いる。具体的にはランプ内に不活性ガスと適量のフッ化アルゴン（ＡｒＦ）を封入たランプを使用する。
【００２２】
かかる第１実施例の作用は以下の通りである。先ず被処理水として臭素イオン（Ｂｒ−）を含有する原水２をオゾン接触槽１内に流入し、図外のオゾン発生機を起動してオゾン接触槽２内の底壁近傍に配置された散気管３からオゾンガスを水中に放散する。するとオゾンの持つ酸化力によって水中の着色成分とか有機塩素化合物が分解されるが、オゾン処理によって臭素イオンが次亜臭素酸イオンを経て臭素酸イオン（ＢｒＯ３−）となる。尚、反応に使われなかったオゾンガスはオゾン接触槽１の上部に引き抜かれて図示しない排オゾン処理装置により分解されて大気中へ放出される。
【００２３】
このような臭素酸イオンを含む被処理水は、次段の活性炭処理槽４に供給されて色度成分とか臭気成分が除去された後、エキシマ紫外線処理槽５に流入する。この時に予めエキシマ紫外線ランプ５ａを点灯しておく。
【００２４】
エキシマ紫外線処理槽５に流入した被処理水に、ピーク波長が１９０（ｎｍ）から２００（ｎｍ）の紫外線を照射することによって上記オゾン処理により生成した臭素酸イオンを除去し、処理水６として流出する。
【００２５】
同時に溶存オゾンがエキシマ紫外線の光触媒の作用により分解して活性酸素種を生成し、生成した活性酸素種は被処理水との促進酸化処理により、脱臭，脱色，有機物の酸化除去及び異臭味の除去を行う。
【００２６】
エキシマ紫外線ランプ５ａの特徴としては、エネルギー出力のほとんどがほぼ単一波長、例えば１９３（ｎｍ）に集中しており、エネルギー強度が大であることが挙げられる。このエネルギーにより前記臭素酸イオンを効率的に除去することが可能となる。
【００２７】
次に本発明の第２実施例を説明する。図２は通常の前塩素処理プロセスを採用している浄水場における臭素酸イオン（ＢｒＯ３−）除去に適用した第２実施例の概要図であり、図中の７は着水井、８は急撹池、８ａは撹拌翼、９はフロック形成池、９ａはパドル、１０は沈澱池、１１は濾過池、１１ａは濾過材、１２はエキシマ紫外線接触槽、１３は塩素混和池、１４は浄水池である。前記例と同様にエキシマ紫外線接触槽１２の内部にはエキシマ紫外線ランプ５ａが挿入配置されている。
【００２８】
かかる第２実施例の作用は以下の通りである。先ず着水井に被処理水として臭素イオン（Ｂｒ−）を含有する原水２を貯水し、次段の急撹池８で撹拌翼８ａの撹拌とともに（Ａ）前塩素注入処理を行う。この前塩素注入処理によって臭素酸イオン（ＢｒＯ３−）が生成する。
【００２９】
次に被処理水はフロック形成池９に送り込まれて凝集剤の注入とパドル９ａの回転に伴って所定の大きさを持つフロックを形成して除去し、次段の沈澱池１０に流入させる。
【００３０】
沈澱池１０での滞留によって被処理水中の浮遊物を沈澱除去し、更に濾過池１１に流入する際に（Ｂ）中塩素注入処理を行い、濾過材１１ａで微細混合物を濾過した後の被処理水を次段のエキシマ紫外線接触槽１２に流入させる。前記例と同様に予めエキシマ紫外線ランプ５ａを点灯しておく。
【００３１】
上記（Ａ）前塩素注入処理及び（Ｂ）中塩素注入処理を採用することによって着色成分とか有機塩素化合物が分解されるが、以後の沈澱とか濾過の浄水過程では生成した臭素酸イオンの除去は行われない。そこで被処理水をエキシマ紫外線接触槽１２に流入させ、ピーク波長が１９０（ｎｍ）から２００（ｎｍ）の紫外線を照射して臭素酸イオンの除去を行う。
【００３２】
次に被処理水は塩素混和池１３に流入する際に（Ｃ）後塩素注入処理を行い、浄水池１４に送り込む。
【００３３】
この第２実施例によれば、通常の前塩素処理プロセスを採用している浄水場において生成する臭素酸イオンをエキシマ紫外線接触槽１２で効率的に除去することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明にかかるエキシマ紫外線ランプを用いた浄水処理方法によれば、処理槽内にピーク波長が１９０（ｎｍ）から２００（ｎｍ）の波長域を有するエキシマ紫外線ランプを配置して、被処理水にエネルギー強度が大であるエキシマ紫外線を照射することによって臭素酸イオンを効率的に除去することが可能となる。
【００３５】
特にオゾンと紫外線照射の併用処理による促進酸化処理とか前塩素処理を採用した浄水過程では、水中に含まれている臭素イオンを含有する原水をオゾン処理もしくは前塩素処理することによって発ガン性が懸念される臭素酸イオンが生成する難点があるが、本発明を適用することによって生成した臭素酸イオンを効率的に除去することができる。
【００３６】
使用するエキシマ紫外線ランプは、エネルギー出力のほとんどがほぼ単一波長に集中しているため、エネルギー強度が大であるとともに臭素酸イオンの除去に対してほとんど無駄がなく、オゾン処理と活性炭処理を用いた高度浄水過程及び前塩素処理を採用した浄水過程において効率的な浄水処理が行えるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す概要図。
【図２】本発明の第２実施例を示す概要図。
【図３】臭素酸イオンの紫外線吸収スペクトル図。
【符号の説明】
１…オゾン接触槽
２…原水
３…散気管
４…活性炭処理槽
５…エキシマ紫外線処理槽
５ａ…エキシマ紫外線ランプ
６…処理水
７…着水井
８…急撹池
９…フロック形成池
１０…沈澱池
１１…濾過池
１２…エキシマ紫外線接触槽
１３…塩素混和池
１４…浄水池
【図１】
0003624625.tif 000002
【図２】
0003624625.tif 000003
【図３】
0003624625.tif 000004