(57)【要約】【課題】紫外線の照射量を任意に調整して、処理水の水質を安定化させることができる水処理装置を得る。【解決手段】被処理水を流通させる反応槽１と、反応槽１内の被処理水にオゾンガスを供給するオゾン発生器３と、反応槽１内の被処理水に紫外線を照射する紫外線ランプ２ａと、紫外線ランプ２ａによって照射される紫外線の一部を吸収することにより、紫外線の照射量を制御するための紫外線吸収剤を流す紫外線吸収剤流路６と、紫外線吸収剤の濃度を制御するための紫外線吸収剤濃度調整器７とを備えた水処理装置である。【選択図】図１
2006000755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水を流通させる反応槽と、
前記反応槽内の被処理水にオゾンガスを供給するオゾンガス供給手段と、
前記被処理水に紫外線を照射する紫外線照射手段と、
前記紫外線照射手段によって照射される紫外線の一部を除去することにより、紫外線の照射量を制御する紫外線照射量制御手段と
を備えたことを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
前記紫外線照射量制御手段は、前記紫外線照射手段によって照射される紫外線の一部を吸収するための紫外線吸収剤を流動させている紫外線吸収剤流路から構成されることを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
前記被処理水の水質に基づいて、前記オゾンガス供給手段により供給される前記オゾンガスの供給量を制御するとともに、前記紫外線吸収剤流路を流れる前記紫外線吸収剤の濃度を制御する制御装置をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の水処理装置。
【請求項４】
前記紫外線吸収剤は、オゾンガスもしくはオゾン水であることを特徴とする請求項２または３に記載の水処理装置。
【請求項５】
前記オゾンガス供給手段によって供給されるオゾンガスのうち、前記被処理水に溶解しなかった分は排オゾンガスとして前記反応槽から排出されるものであって、
前記オゾンガスおよび前記オゾン水は、当該排オゾンガスを用いて生成されることを特徴とする請求項４記載の水処理装置。
【請求項６】
前記紫外線吸収剤は、前記オゾンガスと前記紫外線とによって前記反応槽内で水処理された処理水であることを特徴とする請求項２または３に記載の水処理装置。
【請求項７】
前記紫外線吸収剤は、芳香族環あるいは不飽和二重結合を有する有機物を含むことを特徴とする請求項２または３に記載の水処理装置。
【請求項８】
前記紫外線吸収剤は、前記被処理水であることを特徴とする請求項２または３に記載の水処理装置。
【請求項９】
前記紫外線吸収剤流路は複数個設けられているものであって、
複数個の前記紫外線吸収剤流路の中から、指定される個数を選択する紫外線吸収剤流路切替手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２ないし８のいずれか１項に記載の水処理装置。
【請求項１０】
前記紫外線照射量制御手段は、
前記紫外線照射手段と前記被処理水との間に設けられ、開閉可能な紫外線照射口を備えて、前記紫外線の一部を遮蔽するスリットと、
前記スリットの前記紫外線照射口の開口幅を調整する照射口幅調整手段と
から構成されることを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は水処理装置に関し、特に、オゾンと紫外線を用いた水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オゾンと紫外線を用いた水処理装置においては、原水の水質に応じてオゾン供給量と紫外線照射量を調整する必要がある。
【０００３】
従来のこのような方式の水処理装置では、汚染成分濃度計により測定された被処理水または処理水の汚染成分濃度に基づいて、制御装置を用いて、オゾナイザの電源電圧と紫外線ランプの電圧調整装置の電圧を制御し、オゾン供給量と紫外線ランプの出力とを制御することによって、処理水の水質を安定化させていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２３３８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献１に示される従来の水処理装置は上述のように構成されているが、紫外線ランプは安定して放電できる電流および電圧の範囲が狭いため、汚染成分濃度に基づいて、出力すなわち紫外線照射量を任意に調整することが難しく、処理水の水質を安定化させることができないという問題点があった。
【０００６】
この発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、紫外線照射量を任意に調整して、処理水の水質を安定化させることができる水処理装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、被処理水を流通させる反応槽と、前記反応槽内の被処理水にオゾンガスを供給するオゾンガス供給手段と、前記被処理水に紫外線を照射する紫外線照射手段と、前記紫外線照射手段によって照射される紫外線の一部を除去することにより、紫外線の照射量を制御する紫外線照射量制御手段とを備えた水処理装置である。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は、被処理水を流通させる反応槽と、前記反応槽内の被処理水にオゾンガスを供給するオゾンガス供給手段と、前記被処理水に紫外線を照射する紫外線照射手段と、前記紫外線照射手段によって照射される紫外線の一部を除去することにより、紫外線の照射量を制御する紫外線照射量制御手段とを備えた水処理装置であるので、紫外線照射量制御手段により、紫外線の照射量を任意に調整して、処理水の水質を安定化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１における水処理装置の構成図である。図１に示すように、本実施の形態の水処理装置は、反応槽１と、オゾン発生器３と、制御装置４と、水質計５と、紫外線吸収剤濃度調整器７とから構成されている。反応槽１内には、直管型の紫外線ランプ２ａと、当該紫外線ランプ２ａを内部に収納しているランプジャケット２ｂとが設けられている。また、ランプジャケット２ｂの外側には、紫外線吸収剤流路６が設けられている。さらに、反応槽１内の底部に近い箇所に、散気管８が設けられている。
【００１０】
図１に示すように被処理水は、被処理水供給管１２を通して反応槽１に供給される。オゾン発生器３で生成されたオゾンガスは、オゾンガス供給管１３を通って、反応槽１に設置された散気管８から反応槽１内に供給され、オゾンが被処理水中に溶解する。それと同時に紫外線ランプ２ａから発せられた紫外線が、ランプジャケット２ｂおよび紫外線吸収剤流路６を介して、反応槽１内の被処理水に照射される。このとき、被処理水中に溶解しているオゾンが紫外線によって分解され過酸化水素が生成し、この過酸化水素とオゾンとの反応からヒドロキシラジカルなどのラジカル種が被処理水中に生成される。このように生成したヒドロキシラジカルなどのラジカル種は、酸化力が強く、被処理水中の有機物を酸化分解し、被処理水を浄化する。浄化された処理水は処理水排出管１５を通って外部に排出される。また、供給したオゾンガスのうち被処理水に溶解せずに残ったものは排オゾンガスとして、オゾンガス排気管１４を通って、反応槽１外に排気される。
【００１１】
このとき、水質計５で測定した、被処理水供給管１２を通過する被処理水の水質に合わせて、制御装置４の制御により、オゾン供給量および紫外線照射量を制御しているが、本実施の形態では、紫外線吸収剤流路６に紫外線吸収剤としてオゾンガスを流し、その濃度を紫外線吸収剤濃度調整器７により変化させることにより紫外線照射量を調整している。
【００１２】
図２は、本実施の形態を用いた場合と、紫外線照射量を一定とした場合の処理水ＴＯＣ濃度を比較したものである。このときの反応槽１の容積は１０Ｌ、紫外線吸収剤流路６の幅は１ｍｍ、被処理水流量は１Ｌ／ｍｉｎ、オゾンガス流量は１Ｌ／ｍｉｎであり、紫外線ランプ２ａは定格出力１１０Ｗのものを用いた。その他の実験条件を表１に示す。
【００１３】
【表１】
2006000755.tif 000003
【００１４】
図２中、実線は被処理水のＴＯＣ濃度、○印は本実施の形態を用いた場合の処理水のＴＯＣ濃度、△印は紫外線照射量を一定とした場合の処理水のＴＯＣ濃度である。図２に示すように、本実施の形態である紫外線吸収剤の濃度を変化させて紫外線照射量を変化させた場合は、処理水のＴＯＣ濃度を３ｍｇ／Ｌ以下に保つことができたが、紫外線照射量を一定とした場合は、処理水のＴＯＣ濃度を３ｍｇ／Ｌ以下に保つことはできなかった。
【００１５】
図３は、紫外線照射量とＴＯＣ分解率の関係を示したものである。紫外線照射量が少なすぎる場合、有機物を分解するために必要な量のヒドロキシラジカルが生成されず、ＴＯＣ分解率は低くなる。一方、紫外線照射量が多すぎる場合は、オゾンと紫外線との反応から過酸化水素ばかりが生じ、肝心のヒドロキシラジカルが生成しないため、ＴＯＣ分解率は低下してしまう。以上のように、ＴＯＣ分解率を９０％とするためには、最適な量の紫外線を照射する必要がある。しかしながら、従来のように、紫外線ランプの電圧を制御する方法では、紫外線の照射量を任意に調整することができず、被処理水の水質に合わせた最適な量の紫外線を照射することができなかったため、本実施の形態においては、以下のようにして、紫外線の照射量の調整を行うようにする。
【００１６】
オゾンは２５４ｎｍ付近に最大吸収帯を持ち、オゾンによって吸収される紫外線の光量は、Ｌａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒの法則に従うことから、紫外線吸収剤流路６にオゾンを含むガスを流した場合の紫外線強度Ｉとオゾンを含まないガスを流した場合の紫外線強度Ｉ０の比（＝相対紫外線強度）は、（１）式で表される。
【００１７】
【数１】
2006000755.tif 000004
【００１８】
（１）式において、εはモル吸光係数（Ｌ／ｍｏｌ・ｃｍ）、ｃはオゾンガス濃度（ｍｏｌ／Ｌ）、ｄは光路長（ｃｍ）であり、２５４ｎｍにおけるオゾンのモル吸光係数εは３０００Ｌ／ｃｍ・ｍｏｌであることが知られている。図４に光路長ｄを１ｍｍとした場合の相対紫外線強度Ｉ／Ｉ０とオゾンガス濃度の関係を示す。図４からわかるように、紫外線吸収剤であるオゾンガスの濃度を変化させることにより、被処理水に照射する紫外線照射量を任意に制御することができる。したがって、本実施の形態を用いることにより、紫外線照射量を任意に制御することができ、ＴＯＣ分解率を一定に保つことができた。本実施の形態では、紫外線吸収剤流路幅を１ｍｍとしたが、紫外線吸収剤の種類、濃度等により任意に定めることができる。
【００１９】
なお、本実施の形態では、オゾン発生器３から発生させたオゾンガスを紫外線吸収剤として用いたが、図５に示すように、オゾンガス排気管１４を紫外線吸収剤濃度調整器７に接続しておき、反応槽１から排出される排オゾンガスを紫外線吸収剤濃度調整器７に注入することにより、当該排オゾンガスを紫外線吸収剤として用いても良い。紫外線吸収剤として、排オゾンガスを用いることにより、オゾン発生器等の設備コストを低減することができる。
【００２０】
また、本実施の形態では、紫外線吸収剤としてオゾンガスを用いたが、オゾン水を用いるようにしてもよく、その場合にも同様の効果が得られる。紫外線吸収剤としてオゾン水を用いる場合も、排オゾンガスを用いてオゾン水を製造することにより、オゾン発生器等の設備コストを低減することができる。また、処理水には、オゾンが溶解していることから、処理水を紫外線吸収剤として用いても良い。処理水を紫外線吸収剤として用いることによりオゾン発生器だけでなく、散気管等のオゾン溶解装置も必要としないため、設備コストを低減することができる。
【００２１】
さらに、本実施の形態では、紫外線吸収剤としてオゾンガスを用いた場合を示したが、紫外線吸収剤は、オゾンの分解波長である２５４ｎｍの紫外線の吸収率が大きいものであればよい。例えば、フタル酸水素カリウムやフェノール、安息香酸のような芳香族環を有する有機物やエチレンやプロピレンのような不飽和二重結合を有する有機物は２５０〜２８０ｎｍの紫外線を吸収する。また、河川水中に含まれるフミン酸も２５４ｎｍの紫外線を吸収することから、本発明における紫外線吸収剤として適している。したがって、被処理水を紫外線吸収剤として用いても良い。この場合においても、２５４ｎｍの紫外線の照射量を任意に制御することができ、処理水の水質を安定化できるとともに、無効消費されるオゾン量も低減でき、処理コストを削減できる。
【００２２】
なお、本実施の形態では、オゾン溶解装置として散気管８を用いたが、オゾンを被処理水中に溶解できるものであればよく、エジェクタを用いても良い。
【００２３】
以上のように、本実施の形態によれば、オゾンと紫外線を用いた水処理装置において、被処理水にオゾンガスを供給するオゾンガス発生器３と、被処理水に紫外線を照射する紫外線ランプ２ａと、紫外線ランプ２ａによって照射された紫外線を吸収する紫外線吸収剤を流す紫外線吸収剤流路６とを備えるようにしたので、流量の制御が可能な紫外線吸収剤により一部の紫外線を除去することにより、紫外線照射量を任意に制御することができるため、処理水の水質を安定化できるとともに、無効消費されるオゾン量も低減でき、処理コストを削減することができる。
【００２４】
また、本実施の形態によれば、オゾンガスの供給量と紫外線吸収剤の濃度とを制御する制御装置４を備えているので、紫外線照射量を任意に制御することができ、処理水の水質をより安定化できるとともに、無効消費されるオゾン量も低減でき、処理コストを削減できる。
【００２５】
また、本実施の形態によれば、紫外線吸収剤がオゾンガスもしくはオゾン水であるようにしたので、２５４ｎｍの紫外線の照射量を任意に制御することができ、処理水の水質を安定化できるとともに、無効消費されるオゾン量も低減でき、処理コストを削減できる。
【００２６】
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２における水処理装置の構成図である。図６において、６ａ〜６ｄは紫外線吸収剤流路、９は紫外線吸収剤流路切替装置である。実施の形態１では紫外線吸収剤の濃度を制御することにより、被処理水への紫外線照射量を制御したが、本実施の形態では、紫外線吸収剤量を調整することにより紫外線照射量を制御した。
【００２７】
本実施の形態においては、図６に示すように、紫外線吸収剤流路６ａ〜６ｄを複数個（図６では、４本）用意しておき、そのうちの何本を用いるかを、紫外線吸収剤流路切替装置９により選択して、選択した紫外線吸収剤流路にのみ、紫外線吸収剤を流すようにする。すなわち、全ての紫外線吸収剤流路６ａ〜６ｄを用いた場合には、最も紫外線吸収剤の量が多い場合となり、１本減らせば、その分だけ紫外線吸収剤の量が減り、さらにもう１本減らせば、さらにその分だけ紫外線吸収剤の量が減る。このように、紫外線吸収剤流路の用いる本数を減らすにつれて、紫外線吸収剤の量が段階的に減っていくことになる。他の構成については、上記の実施の形態１と同様であるため、ここでは、同一符号を付して示し、その説明は省略する。
【００２８】
以上のように、本実施の形態においては、実施の形態１と同様の効果を得ることができるとともに、さらに、本実施の形態では、紫外線吸収剤流路を複数個設けておき、それらを切り替えるための紫外線吸収剤流路切替装置９を設けるようにしたので、紫外線照射量を簡易かつ段階的に調整することができ、処理水の水質を安定化できるとともに、無効消費されるオゾン量も低減でき、処理コストを削減できる。
【００２９】
実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３における水処理装置の構成図である。図７に示すように、本実施の形態においては、前記紫外線ランプ２ａと反応槽１内の被処理水との間に設けられ、開閉可能な紫外線照射口を備えたスリット２ｃと、スリット２ｃの紫外線照射口の開口幅を調整するスリット幅調整器１０とが設けられている。また、図８はスリット２ｃを上部から見た図であり、（ａ）はスリット２ｃの紫外線照射口が閉じている状態、（ｂ）はスリット２ｃの紫外線照射口が４５度開いた状態、（ｃ）はスリット２ｃの紫外線照射口が完全に開いた状態である。実施の形態１では紫外線吸収剤の濃度を制御することにより、被処理水への紫外線照射量を制御したが、本実施の形態では、スリット幅調整器１０でスリット２ｃのスリット幅を制御することにより紫外線照射量を制御する。
【００３０】
なお、本実施の形態では、ランプジャケット２ｂの外側にスリット２ｃを設けたが、反応槽１内の被処理水と紫外線ランプ２ａとの間であれば、いずれの場所でもよいため、紫外線ランプ２ａとランプジャケット２ｂの間に設置しても良い。この場合、紫外線ランプ２ａとランプジャケット２ｂの間に設置することにより、スリット２ｃが被処理水に触れることがなく、汚染されないという利点がある。
【００３１】
以上のように、本実施の形態によれば、ランプジャケット２ｂの外側、あるいは、紫外線ランプ２ａとランプジャケット２ｂとの間に、開閉可能な紫外線照射口を有するスリット２ｃと、スリット２ｃの紫外線照射口の開口幅を調整するための紫外線照射口幅調整手段であるスリット幅調整器１０とを設けて、紫外線照射量を調整するようにしたので、簡易かつ確実に紫外線照射量を任意に制御することができ、処理水の水質を安定化できるとともに、無効消費されるオゾン量も低減でき、処理コストを削減できる。また、また、本実施の形態では、複雑な装置を必要とせずに、簡易に紫外線照射量を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る水処理装置の構成を示した構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る水処理装置を用いた場合と、紫外線照射量を一定とした場合の処理水ＴＯＣ濃度の時間変化を示した説明図である。
【図３】紫外線照射量とＴＯＣ分解率の関係を示した説明図である。
【図４】相対紫外線強度とオゾンガス濃度の関係を示した説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る水処理装置の変形例の構成を示した構成図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る水処理装置の構成を示した構成図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る水処理装置の構成を示した構成図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る水処理装置の構成を示した説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  反応槽、２ａ  紫外線ランプ、２ｂ  ランプジャケット、３  オゾン発生器、４  制御装置、５  水質計、６，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ  紫外線吸収剤流路、７  紫外線吸収剤濃度調整器、８  散気管、９  紫外線吸収剤流路切替装置、１０  スリット幅調整器、１２  被処理水供給管、１３  オゾンガス供給管、１４  オゾンガス排気管、１５  処理水排出管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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