(57)【要約】【課題】            オゾンあるいは過酸化水素を使用することなく、紫外線のみを照射して１，４−ジオキサンを連続的かつ瞬時に分解し、飲用水を供給するのに適していると共に、１，４−ジオキサンの分解に要するエネルギー消費ができるだけ必要最小限の大きさで済む１，４−ジオキサンの分解方法及び分解装置を提供することを目的とする。【解決手段】        本発明の１，４−ジオキサン分解方法は、流動している被処理水に波長１８５ｎｍを中心とする第１の波長域と波長２５４ｎｍを中心とする第２の波長域の両方の紫外線を同時に照射すると共に、前記被処理水の単位体積に照射する前記紫外線の照射エネルギーは、前記紫外線の照射前の前記被処理水中の１，４−ジオキサン濃度に応じて所定の範囲内で選定するか、あるいは所定の関係式を満たすように選定する。【選択図】          図１
2008221151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動している被処理水に波長１８５ｎｍを中心とする第１の波長域と波長２５４ｎｍを中心とする第２の波長域の両方の紫外線を同時に照射して前記被処理水中の１，４−ジオキサンを連続的に分解する方法であって、前記紫外線の照射前の前記被処理水中の１，４−ジオキサン濃度に応じて前記被処理水の単位体積に照射する前記紫外線の照射エネルギーを選定することを特徴とする１，４−ジオキサン分解方法。
【請求項２】
前記被処理水中の１，４−ジオキサン濃度が０．００８〜０．１９ｍｇ／Ｌであり、前記紫外線の照射エネルギーは０．１〜１．２ｋＷ・ｈ／ｍ３の範囲内で選定することを特徴とする前記請求項１に記載の１，４−ジオキサン分解方法。
【請求項３】
前記照射エネルギーをＸ［ｋＷ・ｈ／ｍ３］、前記被処理水中の１，４−ジオキサンが前記紫外線により分解される割合を示す百分率で表わした前記１，４−ジオキサン分解率をＹ（％）とした時、ＸとＹが
Ｙ＝ａ×Ｌｎ（Ｘ）＋ｂ
（但し、ａ及びｂは前記紫外線による前記被処理水中の１，４−ジオキサンの分解反応に係る０でない定数。Ｌｎは対数記号を表わす。）
なる式で表わされる比例関係を保つように前記紫外線の照射エネルギーを選定することを特徴とする前記請求項２に記載の１，４−ジオキサン分解方法。
【請求項４】
前記紫外線照射する光源は低圧水銀ランプであることを特徴とする前記請求項１から請求項３までのいずれかに記載の１，４−ジオキサン分解方法。
【請求項５】
前記被処理水に波長１８５ｎｍを中心とする第１の波長域と波長２５４ｎｍを中心とする第２の波長域の両方の紫外線を同時に照射して前記被処理水中の１，４−ジオキサンを連続的に分解する分解工程の後に、該分解工程で生成した副生成物を除去する除去工程を備えたことを特徴とする前記請求項１から請求項４までのいずれかに記載の１，４−ジオキサン分解方法。
【請求項６】
内部を流動している被処理水に対して波長１８５ｎｍを中心とする第１の波長域と波長２５４ｎｍを中心とする第２の波長域の両方の紫外線を同時に照射可能なように構成した紫外線光源を備える紫外線処理槽と、前記紫外線処理槽の前段に配置され前記紫外線処理槽に流入する被処理水中の１，４−ジオキサン濃度を検知する濃度検知手段と、該１，４−ジオキサン濃度に応じて前記紫外線処理槽中を流動する被処理水単位体積当たりの前記紫外線光源の照射エネルギーを制御する照射エネルギー制御手段と、を備えたことを特徴とする１，４−ジオキサン分解装置。
【請求項７】
前記紫外線処理槽の後段に配置され前記紫外線の照射により前記紫外線処理槽内の前記被処理水中に生成した副生成物を除去する副生成物除去手段を備えたことを特徴とする前記請求項６に記載の１，４−ジオキサン分解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線による１，４−ジオキサンの分解方法とその分解装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
１，４−ジオキサンは、香りのある無色の液体で、発がん性の疑いが持たれている物質であるが、通常の廃水処理では適切な除去ができないことから、河川や地下水、埋立処分場浸出水などの水環境中からこの物質が頻繁に検出されており、深刻な社会問題となっている。また、平成１６年４月の水道水の水質基準改正により１，４−ジオキサンの濃度が新たに水質基準項目に加わったこと（１，４−ジオキサンの濃度は０．０５ｍｇ／Ｌ以下）から、今後この物質への対策が必要になることが予想される。
【０００３】
しかし現在、１，４−ジオキサンの処理方法は確立しておらず、また砂濾過処理、凝集沈殿処理、活性炭処理等、既存の方法では分解除去が困難であるという問題がある。
【０００４】
そこで、紫外線を利用した酸化分解処理が提案されており、廃水中の１，４−ジオキサンの分解処理に関しては、例えば特許文献１、２に、オゾン処理、過酸化水素処理、紫外線処理のうち２つ以上を組み合わせて処理する促進酸化処理法が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１０３４０１号公報
【特許文献２】特開２００５−３４９３５１号公報
【０００５】
これらの処理方法によれば、被処理水中の１，４−ジオキサンが１０μｇ／Ｌ（Ｌはリットルを表わす。以下同じ。）程度から５０ｍｇ／Ｌ程度までの濃度の場合に対して１〜２時間くらいで１，４−ジオキサンを分解処理することが可能であり、処理済水中の１，４−ジオキサン濃度を０．１ｍｇ／Ｌ以下にすることができる。
【０００６】
しかしながら、用いたオゾンあるいは過酸化水素は有害であるが、これは処理作業の終了後も被処理水中に微量残存し、これを完全に除去するのは難しいという問題があった。このため、オゾンあるいは過酸化水素を用いる従来の処理方法で得られた被処理水は水道水等の飲用水には適さないという重大な欠点があった。
【０００７】
また、これらの処理方法では、いずれもオゾンあるいは過酸化水素を用いるため、これらを供給するための設備が必要となる。このため、１，４−ジオキサンの処理に係る装置がその分だけ大型化し、また高額になるという問題があった。
【０００８】
さらに、単に１，４−ジオキサンの分解という観点でも、上記従来の方法は処理形態としては回分処理であり、所定処理槽内に被処理水を導入してこれに紫外線照射あるいはオゾン注入等を行なって分解処理を行なう方法であるが、上記の通り、処理に１〜２時間程度の時間を必要とし、数分ないしそれ以下の短時間で処理できる方法はこれまでに知られていなかった。
【０００９】
そうして、１，４−ジオキサンの分解に大掛かりな装置と長時間を必要とする従来の処理方法は、エネルギー消費の面でもその分だけエネルギーを余分に必要とすることになるので、エネルギー節約型の処理方法が求められていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上述のことに鑑みて創出したものであり、オゾンあるいは過酸化水素を使用することなく、紫外線のみを照射して１，４−ジオキサンを連続的かつ瞬時に分解し、飲用水を供給するのに適していると共に、１，４−ジオキサンの分解に要するエネルギー消費ができるだけ必要最小限の大きさで済む１，４−ジオキサンの分解方法及び分解装置を提供することを目的とする。
【００１１】
なお、濃度が０．２ｍｇ／Ｌ程度を超えるような高濃度の１，４−ジオキサンを含む被処理水に対しては、オゾンあるいは過酸化水素を使用して分解処理を行なう必要があるが、発明者は、１，４−ジオキサン濃度がそれ以下の低濃度の場合について、紫外線照射のみによる１，４−ジオキサンの分解の可能性を検討し、本発明を創出したものである。そこで、本発明では、０．０１〜０．２ｍｇ／Ｌ程度の低濃度の１，４−ジオキサンを含む被処理水を対象とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の１，４−ジオキサン分解方法は、流動している被処理水に波長１８５ｎｍを中心とする第１の波長域と波長２５４ｎｍを中心とする第２の波長域の両方の紫外線を同時に照射して前記被処理水中の１，４−ジオキサンを連続的に分解する方法であって、前記紫外線の照射前の前記被処理水中の１，４−ジオキサン濃度に応じて前記被処理水の単位体積に照射する前記紫外線の照射エネルギーを選定する方法である。
【００１３】
上記分解方法では、前記被処理水中の１，４−ジオキサン濃度が０．００８〜０．１９ｍｇ／Ｌであり、前記紫外線の照射エネルギーは０．１〜１．２ｋＷ・ｈ／ｍ３の範囲内で選定する。
【００１４】
また上記分解方法では、前記被処理水中の１，４−ジオキサンが前記紫外線により分解される割合を示す１，４−ジオキサン分解率と、前記被処理水の単位体積に照射する前記紫外線の照射エネルギーの対数とが比例関係を保つように前記紫外線の照射エネルギーを選定する。
【００１５】
上記比例関係は、前記照射エネルギーをＸ［ｋＷ・ｈ／ｍ３］、百分率で表わした前記１，４−ジオキサン分解率をＹ（％）とした時、Ｙが
Ｙ＝ａ×Ｌｎ（Ｘ）＋ｂ
（但し、ａ及びｂは前記紫外線による前記被処理水中の１，４−ジオキサンの分解反応に係る０でない定数。）
なる関係式で表わされる関係とする。
【００１６】
また本発明の１，４−ジオキサン分解方法においては、前記紫外線照射する光源は低圧水銀ランプである。
【００１７】
さらに本発明の１，４−ジオキサン分解方法においては、前記被処理水に波長１８５ｎｍを中心とする第１の波長域と波長２５４ｎｍを中心とする第２の波長域の両方の紫外線を同時に照射して前記被処理水中の１，４−ジオキサンを連続的に分解する分解工程の後に、該分解工程で生成した副生成物を除去する除去工程を備える。
【００１８】
本発明の１，４−ジオキサン分解装置は、内部を流動している被処理水に対して波長１８５ｎｍを中心とする第１の波長域と波長２５４ｎｍを中心とする第２の波長域の両方の紫外線を同時に照射可能なように構成した紫外線光源を備える紫外線処理槽と、前記紫外線処理槽の前段に配置され前記紫外線処理槽に流入する被処理水中の１，４−ジオキサン濃度を検知する濃度検知手段と、該１，４−ジオキサン濃度に応じて前記紫外線処理槽中を流動する被処理水単位体積当たりの前記紫外線光源の照射エネルギーを制御する照射エネルギー制御手段と、を備える。
【００１９】
また、本発明の１，４−ジオキサン分解装置は、前記紫外線処理槽の後段に配置され前記紫外線の照射により前記紫外線処理槽内の前記被処理水中に生成した副生成物を除去する副生成物除去手段を備える。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の１，４−ジオキサン分解方法においては、波長１８５ｎｍを中心とする第１の波長域と波長２５４ｎｍを中心とする第２の波長域の両方の紫外線を同時に照射するので、波長１８５ｎｍを中心とする第１の波長域と波長２５４ｎｍを中心とする第２の波長域の両方の紫外線の吸収による直接分解と、波長１８５ｎｍを中心とする第１の波長域の紫外線により発生する活性酸素化学種による分解とを同時に起こすことができ、１，４−ジオキサンの効率的な分解に適しており、流動している被処理水に含まれる１，４−ジオキサンを連続的かつ瞬時に分解することが可能である。
【００２１】
また本発明の１，４−ジオキサン分解方法においては、前記紫外線の照射前の前記被処理水中の１，４−ジオキサン濃度に応じて前記被処理水の単位体積に照射する前記紫外線の照射エネルギーを選定するので、１，４−ジオキサンの分解に要するエネルギーは必要最小限の量で済み、エネルギー節約が可能であるという効果がある。
【００２２】
そして、前記被処理水中の１，４−ジオキサンが前記紫外線により分解される割合を示す１，４−ジオキサン分解率と、前記被処理水の単位体積に照射する前記紫外線の照射エネルギーの対数とが比例関係を保つように前記紫外線を照射するので、被処理水中の１，４−ジオキサン濃度と要求される１，４−ジオキサン分解率に応じて、必要な紫外線照射エネルギーを予め把握した上で紫外線を照射することができ、効率的に分解処理できるという効果がある。
【００２３】
本発明の１，４−ジオキサン分解装置においては、内部を流動している被処理水に対して波長１８５ｎｍを中心とする第１の波長域と波長２５４ｎｍを中心とする第２の波長域の両方の紫外線を同時に照射可能なように構成した紫外線光源を備える紫外線処理槽と、前記紫外線処理槽の前段に配置され前記紫外線処理槽に流入する被処理水中の１，４−ジオキサン濃度を検知する濃度検知手段と、該１，４−ジオキサン濃度に応じて前記紫外線処理槽中を流動する被処理水単位体積当たりの前記紫外線光源の照射エネルギーを制御する照射エネルギー制御手段と、を備えるので、必要最小限の紫外線照射エネルギーで流動している被処理水に含まれる１，４−ジオキサンを連続的かつ瞬時に分解することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
発明者らは、飲用水中の１，４−ジオキサンを分解することを想定して、０．０１〜０．１ｍｇ／Ｌ程度の低濃度の１，４−ジオキサンを含む被処理水を対象とし、オゾンあるいは過酸化水素を使用することなく、紫外線のみを照射して１，４−ジオキサンを連続的かつ瞬時に分解する方法を検討した。
【００２５】
まず、紫外線照射による前記被処理水中の１，４−ジオキサンの分解における紫外線波長の影響を調査した。すなわち、紫外線照射に、主に波長２５４ｎｍを中心とする波長域の光を放射するランプ（ランプＡ：例えば２００ｎｍ以下の紫外線をカットした低圧水銀ランプ等）と、主に波長１８５ｎｍを中心とする第１の波長域と波長２５４ｎｍを中心とする第２の波長域の両方の紫外線を放射するランプ（ランプＢ：例えば全紫外域の光を放射する低圧水銀ランプ等）を使用し、それぞれ照射した場合に１，４−ジオキサンの分解率に違いが見られるか比較検討を行なった。ランプ電力は、どちらのランプの場合も、紫外線処理に使用される平均的な大きさである０．６ｋＷ・ｈ／ｍ３とした。その結果、ランプＡによる光を照射した場合は、１，４−ジオキサンの分解率が３８％であったのに対し、ランプＢによる光を照射した場合には、その分解率が８９％であった。このことから、波長２５４ｎｍを中心とする波長域の光単独よりもこれに波長１８５ｎｍを中心とする波長域の光を同時に照射した方が１，４−ジオキサンの分解効率が倍以上に向上することが判明した。波長１８５ｎｍを中心とする波長域の光は１，４−ジオキサンの分解に大きく関与していると推定される。
【００２６】
次に、紫外線照射による１，４−ジオキサンの分解速度に及ぼす１，４−ジオキサンの初期濃度の影響を調査した。すなわち、主に波長１８５ｎｍを中心とする第１の波長域と波長２５４ｎｍを中心とする第２の波長域の両方の紫外線を放射するランプＢを用いて、１，４−ジオキサン濃度が異なる前記被処理水について、１，４−ジオキサンの分解速度を検討した。
【００２７】
その結果、０．０１１ｍｇ／Ｌ、０．０２０ｍｇ／Ｌ、０．１０ｍｇ／Ｌ、０．１９ｍｇ／Ｌの４種類の１，４−ジオキサン濃度について、紫外線照射エネルギー［ｋＷ・ｈ／ｍ３］と１，４−ジオキサン分解率［％］の関係は図３に示す通りであった。この紫外線照射エネルギーは、前記被処理水の単位体積に照射する紫外線の照射エネルギーである。なお、この被処理水の水温は１５〜２０℃の範囲の温度とした。
【００２８】
そこで、この照射エネルギーをＸ、１，４−ジオキサン分解率をＹとし、Ｘの対数に対してＹをプロットすると、１，４−ジオキサン濃度が０．０１〜０．１９ｍｇ／Ｌの範囲内にある時、１，４−ジオキサン濃度にかかわらず、１，４−ジオキサン分解率Ｙは照射エネルギーＸの対数に比例することを見出した（図４参照）。すなわち、１，４−ジオキサン分解率Ｙは次式で表わされる。
Ｙ＝ａ×Ｌｎ（Ｘ）＋ｂ                                      （式１）
（但し、ａ及びｂは前記紫外線による前記被処理水中の１，４−ジオキサンの分解反応に係る０でない定数。Ｌｎは対数記号を表わす。以下同じ。）
但し、照射エネルギーＸは０．１〜１．２ｋＷ・ｈ／ｍ３である。
【００２９】
さらに、定数ａ及びｂはいずれも、１，４−ジオキサン濃度に依存しており、この濃度をＣとすると、それぞれ次式で表わされることも明らかになった。
ａ＝ｐ×Ｃ−ｑ                                              （式２）
ｂ＝ｒ×Ｃ＋ｓ                                            （式３）
【００３０】
すなわち、図５、図６に示すように、定数ａは濃度Ｃの増加とともに指数関数的に減少し、定数ｂは濃度Ｃに比例する。
そこで、濃度Ｃが与えられると、式２、式３から定数ａ、定数ｂを求めることができ、それらを式１に代入すれば、要求される分解率Ｙを与える紫外線照射エネルギーＸを求めることができる。
【００３１】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の１，４−ジオキサン分解方法の実施例を説明するための概略模式図である。
【００３２】
本発明の１，４−ジオキサン分解方法では、紫外線の照射前の被処理水中の１，４−ジオキサン濃度に応じて被処理水の単位体積に照射する前記紫外線の照射エネルギーを増減させ、図１に示す装置を用いて処理を行なう。１は、流動している被処理水１０に紫外線を照射して被処理水１０中の１，４−ジオキサンを分解するための紫外線処理槽であり、例えば径の異なる２本の紫外線透過性ガラス管を材料とし、これらを同軸円筒状に配置して構成される外管２及び内管３と、内管３の内側の中心に同軸状に配置した棒状紫外線ランプ４と、円筒両端に配置したフランジ６及び７などから構成される。外管２と内管３に挟まれた環状部が、被処理水１０が流通する流路５を形成する。１５は、被処理水１０を紫外線処理槽１に導くためのポンプである。２２は、被処理水１０中の１，４−ジオキサン濃度を検知する濃度検知手段、２４は、被処理水１０に照射する紫外線の照射エネルギーを制御する照射エネルギー制御手段である。
【００３３】
本発明の分解方法においては、被処理水１０は、流入管８から流入させ、流路５の中を流通する間に紫外線ランプ４による紫外線照射を受けさせ、排出管９へ排出して処理済水１１にする。そして、紫外線処理槽１の稼動中は常時、採水管２１を通じて採取した被処理水中の１，４−ジオキサン濃度を濃度検知手段２２により検知しておき、その濃度に応じて、照射エネルギー制御手段２４を用いて紫外線ランプ４に供給する電力を制御する。２３は、濃度検知手段２２と照射エネルギー制御手段２４を繋ぐ信号線、２５は、電力供給線である。
【００３４】
紫外線ランプ４は、波長１８５ｎｍを中心とする第１の波長域と波長２５４ｎｍを中心とする第２の波長域の両方の紫外線を同時に放射するランプであればどのようなランプでも用いることができるが、これらの波長域を含む紫外線領域の光透過性が高い発光管で構成され、波長１８５ｎｍを中心とする第１の波長域と波長２５４ｎｍを中心とする第２の波長域の両方に強い輝線がある低圧水銀ランプがより好ましい。
【００３５】
紫外線処理槽１は、図１に示す装置では、１本の紫外線ランプを備えた紫外線処理槽が１槽しか示されていないが、本発明ではこのような紫外線処理槽を複数槽有する装置を用いてもよく、また、１つの紫外線処理槽が複数本の紫外線ランプを備える装置を用いていてもよい。その場合、濃度検知手段、照射エネルギー制御手段、及びそれらから伸出する信号線等は、紫外線処理が効率的に行なえるように、必要に応じて複数配置する。
【００３６】
紫外線の照射エネルギーを制御する照射エネルギー制御手段２４は、具体的には紫外線ランプ４に供給する電力を制御する手段である。ランプに供給する電力を制御する方法としては、既存の電力制御方法を用いればよく、制御の様式としては、個々のランプに供給する電力を連続的に変化させてもよいし、また、複数配備したランプのうち点灯させるランプの本数を変えてもよい。
【００３７】
濃度検知手段２２は、既存の濃度測定法を利用した濃度測定器等で構成すればよい。濃度測定法としては、例えばガスクロマトグラフィーと質量分析とを組み合わせた方法を用いることができる。
【００３８】
処理済水１１が流れる排出管９の下流側には、処理済水中の微細な埃や微生物等を除去し高純度の飲用水を提供できるようにするため、活性炭処理槽４０を設けてもよい。活性炭処理槽４０は、既存の活性炭処理設備を利用することができる。
【００３９】
紫外線照射のしかたは、前記被処理水中の１，４−ジオキサンが前記紫外線により分解される割合を示す１，４−ジオキサン分解率と、前記被処理水の単位体積に照射する前記紫外線の照射エネルギーの対数とが比例関係を保つように紫外線を照射する。
【００４０】
上記比例関係は、具体的には、１，４−ジオキサン濃度が０．００８〜０．１９ｍｇ／Ｌであり、前記照射エネルギーをＸ［ｋＷ・ｈ／ｍ３］、百分率で表わした前記１，４−ジオキサン分解率をＹ（％）とした時、Ｘが０．１〜１．２ｋＷ・ｈ／ｍ３であって、Ｙが
Ｙ＝ａ×Ｌｎ（Ｘ）＋ｂ                            （式１）
（但し、ａ及びｂは前記紫外線による前記被処理水中の１，４−ジオキサンの分解反応に係る０でない定数。）
なる式で表わされる関係とする。
【００４１】
紫外線照射に用いるべき照射エネルギーは、次のようにして求める。すなわち、まず、紫外線処理槽１に流入する前の被処理水中の１，４−ジオキサン濃度Ｃ０と、目標とする紫外線照射処理後の１，４−ジオキサン濃度Ｃｔとから、要求される１，４−ジオキサン分解率Ｙ（％）を
Ｙ（％）＝（（Ｃ０−Ｃｔ）／Ｃ０）×１００                （式４）
により求め、次いで、式１から照射エネルギーＸ［ｋＷ・ｈ／ｍ３］を求める。
【００４２】
式１における定数ａ及び定数ｂは、予備実験を行なって事前に求めておく。すなわち、照射エネルギーＸの対数と１，４−ジオキサン分解率Ｙ（％）との関係をプロットして得られた直線（式１）の傾きから定数ａを、切片から定数ｂを求める。
【００４３】
本発明の方法によれば、１，４−ジオキサンを必要な分解率Ｙで丁度分解することができるような大きさの照射エネルギーＸを求めることができ、余分な照射エネルギーを用いなくて済むという利点がある。しかし、紫外線処理の際は、水質の安全を期する観点からは、上記方法で求められた照射エネルギーよりも幾分大きいエネルギーの紫外線を照射するのが好ましい。
【００４４】
本発明の方法では、波長１８５ｎｍを中心とする第１の波長域と波長２５４ｎｍを中心とする第２の波長域の両方の紫外線を同時に照射可能な光源、例えば低圧水銀ランプを用いて、１，４−ジオキサン濃度が０．００８〜０．１９ｍｇ／Ｌである被処理水に紫外線照射を行なうに際して、紫外線の照射エネルギーは、式１で表わされる関係式から求めた照射エネルギーではなく、０．１〜１．２ｋＷ・ｈ／ｍ３の範囲内で選定した任意の照射エネルギーであってもよい。この範囲の照射エネルギーであれば、数分以内に１，４−ジオキサンの分解処理を行なうことができ、従来の手法に比べれば十分に短時間に処理できる。しかしながら、１，４−ジオキサンの分解に必要な大きさの照射エネルギーを付与するためには、式１で表わされる関係式から照射エネルギーを求める手法が好ましい。
【００４５】
図２は本発明に対応した比較例の１，４−ジオキサン分解方法を説明するための概略模式図である。このタイプの１，４−ジオキサン分解方法は、紫外線の照射前の被処理水中の１，４−ジオキサン濃度に応じて前記紫外線を照射する被処理水の流量を増減させるもので、紫外線処理槽など、大部分が図１に示す装置と同じ基本構成を有する図２に示す装置を用いて処理が行なわれる。図１と図２とを比較すると、図２に示す装置は、被処理水１０中の１，４−ジオキサン濃度を検知する濃度検知手段２２は備えているが、被処理水１０に照射する紫外線の照射エネルギーを制御する照射エネルギー制御手段２４は備えず、代わりに、紫外線処理槽１に流入させる被処理水１０の流量を制御する流量制御手段３１を備えている点が異なる。
【００４６】
すなわち、比較例の分解方法においても、被処理水１０は、流入管８から流入させ、流路５の中を流通する間に紫外線ランプ４による紫外線照射を受けさせ、排出管９へ排出して処理済水１１にするが、紫外線ランプ４に供給するランプ電力は一定であり、また、紫外線処理槽１の稼動中は常時、採水管２１を通じて採取した被処理水中の１，４−ジオキサン濃度を濃度検知手段２２により検知しておき、その濃度に応じて、流量制御手段２４を用いて紫外線処理槽１に流入させる被処理水１０の流量を制御するという要素が加わっている。
【００４７】
３２は、濃度検知手段２２からの１，４−ジオキサン濃度に関する信号を伝達する信号線、３３は、紫外線ランプ４に電力を供給する電源、３４は、電力供給線である。流量制御手段３１は、液体の流量を制御する既存の流量制御手段が用いられる。
【００４８】
上記流量制御手段は一般的に、高価で、定期的なメンテナンスを必要とする複雑な機器である。しかるに、本発明の実施形態と比較例との分解方法の比較から分かるように、本発明の分解方法によれば、流量制御手段という余分な要素を持たないシステムで１，４−ジオキサンを分解できるという利点がある。
【００４９】
本発明の１，４−ジオキサン分解装置は、上記説明の１，４−ジオキサン分解方法が実現されるように構成すればよく、紫外線の照射前の被処理水中の１，４−ジオキサン濃度に応じて被処理水の単位体積に照射する前記紫外線の照射エネルギーを選定するように構成する。紫外線処理工程で生成した副生成物、あるいは処理済水中の微細な埃や微生物等を除去するために、１，４−ジオキサン分解装置の後段側に処理水精製手段（例えば活性炭処理槽）を設けてもよい。
【実施例１】
【００５０】
本発明の実施例の１，４−ジオキサン分解装置を説明する。この装置５０は、前記説明で示した図１の装置と同様の構成を有するものである。紫外線ランプ４は、波長１８５ｎｍを中心とする第１の波長域と波長２５４ｎｍを中心とする第２の波長域の紫外線を同時に放射し、発光管が石英ガラス製でランプ電力１２０Ｗの直管状低圧水銀ランプを１灯使用した。発光管は、全長１１４０ｍｍ、発光長１０４０ｍｍ、外径１５ｍｍであった。紫外線処理槽１は、外形がほぼ円筒状であり、同軸の二重円筒構造を有しており、その中心軸上の処理槽１の中央部に紫外線ランプ４を配置した。処理槽１は、円筒部の全長が１１９０ｍｍ、外管２は、外径１１４ｍｍ、内径１０８ｍｍ、内管３は、外径３１ｍｍ、内径２５ｍｍであった。外管２はステンレス製、内管３は石英ガラス製である。
【００５１】
１，４−ジオキサン濃度が０．０１〜０．１９ｍｇ／Ｌである種々の濃度の浄水（波長２５４ｎｍの紫外線透過率が９７．２〜９７．６％）を対象として、１，４−ジオキサン分解装置５０を用い、０．３〜３．４ｍ３／ｈの流量、０．１〜１．２ｋＷ・ｈ／ｍ３の紫外線照射エネルギーにて紫外線処理を行なったところ、１，４−ジオキサン分解率の実測値は表１に示す値を得た。なお、この被処理浄水が処理槽１内の通過に要する時間は、表１の各被処理水流量について、最小で７秒、最大で８１秒であり、またその水温は１６〜２０℃であった。
【００５２】
【表１】
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【００５３】
例えば１，４−ジオキサン濃度が０．１１ｍｇ／Ｌの浄水に対しては、照射エネルギー０．６１ｋＷ・ｈ／ｍ３の紫外線を照射した場合、１，４−ジオキサン分解率の実測値は８９．１％であり、また、１，４−ジオキサン濃度が０．１９ｍｇ／Ｌの浄水に対しては、照射エネルギー１．２０ｋＷ・ｈ／ｍ３の紫外線を照射した場合、分解率の実測値は８１．６％であった。これらの分解率に対応する処理済の浄水中の１，４−ジオキサン濃度は、飲用水に求められる水質基準（１，４−ジオキサン濃度０．０５ｍｇ／Ｌ以下）を十分に満足するものであった。
【００５４】
表１に示したデータのうち、処理前の浄水の１，４−ジオキサン濃度が０．１８０ｍｇ／Ｌで、紫外線照射処理により１，４−ジオキサン分解率が４６．７％となった場合だけは、処理済の浄水中の１，４−ジオキサン濃度が水質基準を大きく超えており、この時の照射エネルギー０．１１ｋＷ・ｈ／ｍ３では飲用水の製造に十分でないことを示していた。
【００５５】
表１に示したデータから、１，４−ジオキサン分解率Ｙを紫外線照射エネルギーＸの対数に対してプロットすると、
Ｙ＝ａ×Ｌｎ（Ｘ）＋ｂ                                        （式１）
（但し、ａ及びｂは前記紫外線による前記被処理水中の１，４−ジオキサンの分解反応に係る０でない定数。）
で表わされる関係式を得ることができた。
【００５６】
また、種々の１，４−ジオキサン濃度について定数ａ、定数ｂとの関係を検討すると、
ａ＝９．１４×Ｃ−０．２８２                                    （式２Ａ）
ｂ＝−１５０×Ｃ＋１０７                                    （式３Ａ）
で表わされる関係式を得ることができた。
【００５７】
そこで、処理前の浄水の１，４−ジオキサン濃度を検知することができ、目標とする１，４−ジオキサン分解率が与えられれば、式１、式２Ａ及び式３Ａから、目標の分解率を達成するのに必要な紫外線照射エネルギーＸを求めることができる。
【００５８】
例えば、処理前の浄水の１，４−ジオキサン濃度が０．１８０ｍｇ／Ｌであった場合、１，４−ジオキサン分解率を７５％とすれば、処理済の浄水の１，４−ジオキサン濃度が０．０４５ｍｇ／Ｌとなり、水質基準を満足することができるから、この分解率とするための紫外線照射エネルギーＸは、式１、式２Ａ及び式３Ａから、
Ｘ＝０．７０１ｋＷ・ｈ／ｍ３
と求めることができる。すなわち、流量１ｍ３／ｈの被処理浄水に対して約７００Ｗの照射エネルギーを与えればよい。
【００５９】
上記照射エネルギーは、被処理浄水の流量を１ｍ３／ｈとした時、ランプ電力７００Ｗの紫外線ランプ１本で達成することができるが、ランプ電力１２０Ｗの紫外線ランプであれば６本使用すれば十分である。
【００６０】
但し、実際には、ランプからの紫外線出力は、ランプ仕様の違い、出力維持率の経時的な低下、ランプ外周を囲繞するジャケット（図１、図２で内管３に相当する部材）の汚れや劣化等の影響により低下するので、これらの影響を予め考慮して更に多めの照射エネルギーを加える（多めのランプ本数とする）ことが望ましい。
【００６１】
表１には、１，４−ジオキサン分解率Ｙの計算値も示した。これは、与えられた各１，４−ジオキサン濃度Ｃと各紫外線照射エネルギーＸとから、式１、式２Ａ及び式３Ａを用いた計算によって求めたものである。表１から、１，４−ジオキサン分解率の実測値と計算値とがよく一致していることが分かる。
【００６２】
以上説明したように、１，４−ジオキサン分解方法あるいは１，４−ジオキサン分解装置によれば、０．０１〜０．１ｍｇ／Ｌ程度の低濃度の１，４−ジオキサンを含む被処理液を対象とし、これを絶えず流動させながら、オゾンあるいは過酸化水素を使用することなく、紫外線のみを照射して１，４−ジオキサンを連続的かつ瞬時に分解して、良質な飲用水を供給することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、一般の水道水を供給する浄水処理工程に使用することができる。特に、飲用水にとって好ましくない物質が低濃度になっている浄水処理の最終工程の前段に使用すると効果的である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の１，４−ジオキサン分解方法の実施例を説明するための概略模式図である。
【図２】比較例の１，４−ジオキサン分解方法を説明するための概略模式図である。
【図３】いくつかの１，４−ジオキサン濃度について、紫外線照射エネルギーと１，４−ジオキサン分解率との関係を示したグラフである。
【図４】いくつかの１，４−ジオキサン濃度について、紫外線照射エネルギーの対数と１，４−ジオキサン分解率との関係を示したグラフである。
【図５】紫外線による１，４−ジオキサン分解反応における、１，４−ジオキサン濃度と定数ａとの関係を示すグラフである。
【図６】紫外線による１，４−ジオキサン分解反応における、１，４−ジオキサン濃度と定数ｂとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６５】
１…紫外線処理槽
２…外管
３…内管
４…紫外線ランプ
５…流路
６…フランジ
７…フランジ
８…流入管
９…排出管
１０…被処理水
１１…処理済水
１５…ポンプ
２１…採水管
２２…濃度検知手段
２３…信号線
２４…照射エネルギー制御手段
２５…電力供給線
３１…流量制御手段
３２…信号線
３３…電源
３４…電力供給線
４０…処理水精製手段
５０…１，４−ジオキサン分解処理装置
【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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