(57)【要約】【課題】被処理流体内の藻類、ランプ・保護管の破片や水銀などの固形分と処理水とを分離でき、且つ被処理流体内の藻類等の固形分を紫外線照射装置に溜めないようにする。【解決手段】紫外線照射装置１が被処理流体に含まれる固形分と処理水に分離し、固形分を含む排水と処理水を別々に排出するので、被処理流体内の藻類、ランプ・保護管の破片や水銀などの固形分と処理水とを分離でき、且つ固液分離装置３が紫外線照射装置１から排出された排水から固形分を除去するようにしたので、被処理流体内の藻類等の固形分を紫外線照射装置１に溜めないようにすることができる。【選択図】  図１
2008062203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理流体に紫外線を照射して浄水処理を行う水処理システムにおいて、
前記被処理流体が流入する容器内に、個別に保護管に収納された１本乃至複数本の紫外線ランプが配置され、前記容器内を流れる被処理流体に対し、前記紫外線ランプから紫外線を照射するとともに、前記被処理流体に含まれる固形分と処理水に分離し、前記固形分を含む排水と処理水を別々に排出する紫外線照射装置と、
前記紫外線照射装置から排出された排水から固形分を除去する固液分離装置と
を備えたことを特徴とする水処理システム。
【請求項２】
請求項１に記載の水処理システムにおいて、
前記固液分離装置により固形分が除去された排水を、前記紫外線照射装置に流入する前の前記被処理流体に流入する配管を更に備えたことを特徴とする水処理システム。
【請求項３】
請求項１に記載の水処理システムにおいて、
前記固液分離装置により固形分が除去された排水を、前記紫外線照射装置から排出された前記処理水に流入する配管を更に備えたことを特徴とする水処理システム。
【請求項４】
請求項１に記載の水処理システムにおいて、
前記紫外線照射装置の下流側に設けられ、前記紫外線照射装置から排出された前記処理水に残留する固形分を除去する下流側の固液分離装置を更に備えたことを特徴とする水処理システム。
【請求項５】
被処理流体に紫外線を照射して浄水処理を行う水処理システムにおいて、
前記被処理流体が流入する容器内に、個別に保護管に収納された１本乃至複数本の紫外線ランプが配置され、前記容器内を流れる被処理流体に対し、前記紫外線ランプから紫外線を照射するとともに、前記被処理流体に含まれる固形分と処理水に分離し、前記固形分を含む排水と処理水を別々に排出する紫外線照射装置と、
前記紫外線照射装置の上流側に設けられ、被処理流体中の固形分を予め分離除去する前処理用の固液分離装置と
を備えたことを特徴とする水処理システム。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の水処理システムにおいて、
前記固液分離装置は、ろ過手段、膜分離手段、遠心分離手段、沈降分離手段、圧搾分離手段のうち、１つ以上の手段にて固液分離することを特徴とする水処理システム。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の水処理システムにおいて、
前記紫外線照射装置を複数台設け、当該複数台の紫外線照射装置を互いに並列又は直列に接続し、前記固液分離装置は前記紫外線照射装置の台数よりも少ない台数だけ設けたことを特徴とする水処理システム。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の水処理システムにおいて、
前記紫外線照射装置から排出されて前記固液分離装置に流入する排水又は処理水に塩素系消毒剤を注入する消毒剤注入装置を更に備えたことを特徴とする水処理システム。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の水処理システムにおいて、
前記紫外線照射装置は、遠心分離を行うことにより、前記容器内を流れる被処理流体を当該被処理流体に含まれる固形分と処理水に分離することを特徴とする水処理システム
【請求項１０】
請求項９に記載の水処理システムにおいて、
前記紫外線照射装置は、円筒状の容器内部に、容器軸と平行、かつ、個別に保護管に収納された１本乃至複数本の紫外線ランプが配置され、前記容器内の上部から下部方向へ旋回しながら下降する被処理流体に対して前記紫外線ランプから紫外線を照射することを特徴とする水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理水に紫外線を照射して浄水処理を行う水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水道を代表とする水処理システムでは、凝集、沈澱、濾過、塩素処理からなる基本的な浄化処理工程が行われている。この種の水処理システムは、衛生学的安全性の観点から、特に殺菌のための塩素処理を基盤として運用されてきている。
【０００３】
しかしながら、近年、塩素による消毒が困難なクリプトスポリジウム、ジアルジア等の病原微生物による水道汚染事故が発生している。また、水処理システムでは、水道水源である湖沼、ダム、河川にて富栄養化や有機物汚濁の進行などによる大量の藻類の発生により、異臭味、着色障害、凝集、沈澱阻害、濾過閉塞、濾過水の漏出などの障害が起きている。さらに、水処理システムでは、塩素殺菌処理で注入される塩素剤が原水中の有機物と反応し、有害な副生成物（トリハロメタン等）を生成する問題も起きている。
【０００４】
以上のように、従来の水処理システムは、塩素処理を基盤とした運用では対応できない問題が起きている。
【０００５】
係る問題を解決する観点から、塩素処理の代替殺菌技術として、紫外線照射を利用した殺菌（以下、紫外線消毒ともいう）技術が注目されている。紫外線消毒技術は、（１）複雑な薬品注入管理が不要であり、（２）有害な副生成物が生成せず、（３）クリプトスポリジウムの増殖能力にダメージを与えて感染力を消失させる効果が高く、（４）原水に含まれる藻類の繁殖を有効に防止できる、という利点がある。
【０００６】
このため、浄水処理場等の水処理システムでは、微生物や残留有機物を酸化させるために紫外線照射処理を採用する場合がある。紫外線照射処理は、紫外線の透過効率の高い水に対して有効なので、通常、濾過処理水あるいは凝集、沈澱処理水に対して施される。
【０００７】
一方、地下水等のきれいな水を水源とする場合、濾過処理あるいは凝集、沈澱処理を行わず、原水に対して紫外線照射処理を施し、クリプトスポリジウム等の微生物を不活化した上で、水道管中で細菌増殖を抑制できる程度の塩素系消毒剤を注入し、得られた水道水をユーザに供給する。
【０００８】
続いて、このような紫外線照射による水処理技術について具体的に説明する。  
紫外線照射の光源には、病原性原虫、病原菌、バクテリア、ウィルス等の微生物の消毒に有効なＵＶ−Ｃ帯と呼ばれる２００ｎｍ〜３００ｎｍ波長領域の紫外線を出す紫外線ランプとして、水銀蒸気を封入した低圧ないし中圧の水銀ランプが提案されている。なお、消毒対象の微生物は、微生物種毎に、消毒に必要な紫外線照射量が異なっている。
【０００９】
紫外線ランプを用いた紫外線照射装置としては、被処理流体を流通させる円筒容器内に、この容器の中心軸と平行に１本または複数本の紫外線ランプを配置したものが知られている（例えば、非特許文献１参照）。この種の紫外線照射装置では、被処理流体が容器内を流通する僅かな時間に消毒に必要な量の紫外線を微生物に照射する必要がある。
【００１０】
但し、実際に微生物に照射される紫外線の量は、被処理流体中の紫外線の透過効率に比例する。紫外線の透過効率が被処理流体の濁度や色度により変動するため、紫外線の照射量を適切に維持することは困難である。例えば被処理流体の濁度が高い場合、紫外線の透過効率が減少するため、紫外線の照射量は不足になり易い。反対に、被処理流体の濁度が低い場合、紫外線の透過効率が増加するため、紫外線の照射量は過剰になり易い。
【００１１】
この困難を解消する観点から、濁度計により検出した原水の濁度に応じて原水の流量を制御することにより、紫外線の照射量を適切に調整する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１には、貯水池などの存在する水中プランクトンの消失処理時に紫外線照射を利用することが提案されている。
【００１２】
また、濁度計に代えて、微粒子計を設置し、この微粒子計の出力を用いて、紫外線照射量を制御する技術も提案されている（例えば、非特許文献２参照）。さらに、濁度計と微粒子計から得られる出力を用い、紫外線ランプの出力を制御する紫外線照射システムが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１３】
他には、紫外線強度（照度）の減衰特性（紫外線ランプからの距離の二乗に応じて紫外線強度が減衰する性質）を考慮し、被処理流体が旋回しつつ常に紫外線ランプ近傍に流れるように、容器の入口管と出口管との配置を工夫した紫外線照射技術が提案されている（例えば、特許文献３，４参照）。
【００１４】
以上のような紫外線照射技術では、ほとんどの場合、紫外線ランプが保護管に収納された構造を有している。しかしながら、保護管としては、紫外線を減衰することなく透過しなければならないため、結晶石英や合成石英ガラスといった比較的衝撃に弱い材料が使用される。これに伴い、紫外線照射システムは、無理な力や突発的な衝撃により、保護管や紫外線ランプが破損する場合がある。紫外線ランプや保護管が破損した場合、ランプ内の水銀や石英ガラスの破片が処理流体に混入する不都合が生じることになる。
【００１５】
この不都合を解消する技術としては、センサが紫外線ランプの破損を検出した時に、紫外線照射装置への通水を遮断することにより、紫外線照射装置内の水銀汚染の拡大を防止する紫外線照射システムが提案されている（例えば、特許文献５参照）。但し、紫外線照射装置への通水を遮断するまでの間に、紫外線照射装置内の水銀で汚染された処理水が下流側の浄水工程に混入する心配がある。
【００１６】
一方、前述した特許文献３では、水銀で汚染された処理水が下流側の浄水工程に混入する心配を解消するため、紫外線照射装置に固液分離機能を付加したことにより、水銀や破片などの固形分を処理水から分離する技術が提案されている。
【特許文献１】特開平０５−１６９０５９号公報
【特許文献２】特開２００４−１８８２７３号公報
【特許文献３】特願２００５−３１９８２０号明細書
【特許文献４】特願２００５−３４７０６９号明細書
【特許文献５】特開２００４−１８８２７４号公報
【非特許文献１】“ULTRAVIOLET DISINFECTION GUIDANCE MANUAL.”, United States Environmental Protection Agency, June 2003, Draft．
【非特許文献２】木村繁夫他、「微粒子測定機器の基礎的性能評価に関する調査」水道協会雑誌、第７１巻、第１０号、３１〜５１頁、平成１４年１０月発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
以上のような特許文献３記載の技術においては、被処理水が固体分を多く含まない場合には、特に問題は無いと考えられる。
【００１８】
しかしながら、特許文献３記載の技術は、本発明者の検討によれば、被処理水が藻類などの固体分を多く含む場合には、固液分離機能に藻類などの固体分が溜まり易くなった点で改良の余地があると考えられる。
【００１９】
例えば、藻類の大量発生や降雨等により、紫外線照射装置に流入する被処理水に藻類や懸濁物質等の固形分が含まれる場合を考える。この場合、紫外線照射装置においては、破片回収する箇所にこれらの固形分が多量に溜まることにより、固形分が腐食して衛生上問題が生じる可能性や、溜まった固形分が処理水と共に下流側の浄水工程に流出する可能性が考えられる。
【００２０】
従って、特許文献３記載の技術は、藻類の大量発生時や降雨時などのように、被処理水が藻類などの固体分を多く含む場合に備え、藻類などの固体分を紫外線照射装置に溜めないようにすることが必要となる。但し、通常時のように、被処理水が藻類などの固体分を多く含まない場合にはこの限りではない。
【００２１】
本発明は上記実情を考慮してなされたもので、被処理流体内の藻類、ランプ・保護管の破片や水銀などの固形分と処理水とを分離でき、且つ被処理流体内の藻類等の固形分を紫外線照射装置に溜めないようにし得る水処理システム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】
【００２２】
第１の発明は、被処理流体に紫外線を照射して浄水処理を行う水処理システムにおいて、前記被処理流体が流入する容器内に、個別に保護管に収納された１本乃至複数本の紫外線ランプが配置され、前記容器内を流れる被処理流体に対し、前記紫外線ランプから紫外線を照射するとともに、前記被処理流体に含まれる固形分と処理水に分離し、前記固形分を含む排水と処理水を別々に排出する紫外線照射装置と、前記紫外線照射装置から排出された排水から固形分を除去する固液分離装置とを備えた水処理システムである。
【００２３】
第２の発明は、被処理流体に紫外線を照射して浄水処理を行う水処理システムにおいて、前記被処理流体が流入する容器内に、個別に保護管に収納された１本乃至複数本の紫外線ランプが配置され、前記容器内を流れる被処理流体に対し、前記紫外線ランプから紫外線を照射するとともに、前記被処理流体に含まれる固形分と処理水に分離し、前記固形分を含む排水と処理水を別々に排出する紫外線照射装置と、前記紫外線照射装置の上流側に設けられ、被処理流体中の固形分を予め分離除去する前処理用の固液分離装置とを備えた水処理システムである。
【００２４】
（作用）
第１及び第２の各発明においては、紫外線照射装置が被処理流体に含まれる固形分と処理水に分離し、固形分を含む排水と処理水を別々に排出するので、被処理流体内の藻類、ランプ・保護管の破片や水銀などの固形分と処理水とを分離でき、且つ固液分離装置が紫外線照射装置から排出された排水から固形分を除去するようにしたので、被処理流体内の藻類等の固形分を紫外線照射装置に溜めないようにすることができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように本発明によれば、被処理流体内の藻類、ランプ・保護管の破片や水銀などの固形分と処理水とを分離でき、且つ被処理流体内の藻類等の固形分を紫外線照射装置に溜めないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の各実施形態を図面を用いて説明する。  
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る水処理システムの構成を示す模式図である。この水処理システムは、配管（以下、被処理水ラインという）を通って流入する被処理水に紫外線を照射しながら被処理水に含まれる固形物と処理水に分離する紫外線照射装置１と、分離された固形物を含む排水を排出する配管（以下、排水ラインという）に設置されたポンプ２と固液分離装置３と、紫外線照射装置１から処理水が排出される配管（以下、処理水ラインという）に設置されたバルブ４とにより構成される。なお、ポンプ２と固液分離装置３とは順序が逆でもよい。
【００２７】
ここで、紫外線照射装置１は、図２及び図３に示すように、被処理水が流入する容器５内に、個別に保護管１０に収納された１本乃至複数本の紫外線ランプ９が配置され、容器５内を流れる被処理水に対し、紫外線ランプ９から紫外線を照射するとともに、被処理水に含まれる固形分と処理水に分離し、固形分を含む排水と処理水を別々に排出するものである。なお、紫外線照射装置１の詳細は後述する。
【００２８】
ポンプ２は、紫外線照射装置１から排出された排水を固液分離装置３に流入するためのものであり、所定の頻度と所定の流量で排水を流入させるように運転される。ここで、「所定の頻度」とは、固形物の含有量の少ない被処理水の場合には１日に２〜３回の運転を意味し、固形物の含有量が多い被処理水の場合には常時運転を意味する。「所定の流量」とは、被処理水の流量よりも少ない流量であり、好ましくは、処理水の流量よりも少ない流量である（なお、被処理水の流量＝ポンプ２の流量＋処理水の流量、の関係がある）。但し、ポンプ２の流量は、ランプ等の破損時に限っては、バルブ４が閉じられて処理水の流量がゼロとなるために被処理水の流量と同じ流量となる。ポンプ２を「所定の頻度」と「所定の流量」で運転することは以下の各実施形態でも同様である。
【００２９】
固液分離装置３は、紫外線照射装置１から排出された排水がポンプ２を介して流入すると、この排水から固形分を除去する装置である。詳しくは、固液分離装置３は、ろ過機構、膜分離機構、遠心分離機構、沈降分離機構、圧搾分離機構のいずれかの機構、或いはその複数を組合せた機構により、紫外線照射装置１から排出される排水を固形物と水とに分離する。分離された水はそのまま排水しても構わないが、配管３ａを介して被処理水ラインに接続して返送水として被処理水に戻す方が好ましい。換言すると、水処理システムは、固液分離装置３により固形分が除去された排水を、紫外線照射装置１に流入する前の被処理水に流入する配管３ａを備えてもよい。
【００３０】
なお、固液分離装置３は、分離した水を返送水として戻す場合、紫外線ランプ９又は保護管１０の破損を保護管割れ検知器１１により検知すると、水銀汚染の拡散を防ぐ観点から、分離された水を返送水として戻さずに排水するように、分離した水の排出先を切り替える切替機能を備えることが好ましい。
【００３１】
続いて、紫外線照射装置１について詳細に説明する。  
紫外線照射装置１は、図２及び図３に示すように、被処理水ラインから流入する被処理水に紫外線を照射することにより、被処理水に含まれる藻類や微生物を不活性化した処理水を生成する装置である。紫外線照射装置１においては、具体的には、紫外線が照射される胴部に相当する円筒形の照射部５−１と、この照射部５−１の上端部に連ねて膨らみを持たせた状態に形成され、上端開口部が金属製材料のカバーで閉塞された円筒形の流入部５−２と、照射部５−１の下端部に連なる逆円錐形（漏斗形）の分離部５−３とからなる照射容器５と、被処理水ラインの流体出口側と接続される被処理水入口管６と、流入部５−２の上部からカバーを貫通して照射容器５内部の中心軸ラインに挿入され、処理水ラインに接続される処理水出口管７と、排水ラインに接続され分離部５−２の下端部に取り付けられた固形物排出管８とが設けられている。
【００３２】
照射部５−１では、図３の平面図に示すように、容器軸と並行、かつ、円周方向に沿って等間隔に複数本の紫外線ランプ９（９−１〜９−６）が配列され、各紫外線ランプ９の外周には当該ランプを個別に収納し保護するための保護管１０と、その破損を検知する保護管割れ検知器１１と、照射容器５の壁面に紫外線照度計１２が設けられている。なお、紫外線ランプ９は、少なくとも１本が配置されればよいが、一部の紫外線ランプ９が異常により消灯した場合でも紫外線の照射量を確保する観点から、複数本が配置されることが好ましい。
【００３３】
被処理水入口管６は、流入部５−２の一側壁面に取り付けられ、詳しくは、照射容器６を構成する流入部５−２の円筒形容器断面部に対する接線方向に向けて取り付けられ、照射容器５内の上部に流入する被処理水が初期旋回を生成する状態を作り出している。なお、被処理水入口管６から流入した被処理水は、容器内の上部から下部方向へ旋回しながら下降し、処理水出口管７を通って容器外に流出する。
【００３４】
処理水出口管７は、前述したように照射容器５の上部から容器中心軸に沿って照射容器５内部に挿入される。処理水出口管７の下端部は紫外線ランプ９の下端部と同等の位置に設定される。
【００３５】
紫外線照度計１２は、紫外線ランプ９から照射される紫外線の届く場所であればどの位置に取り付けても構わないが、紫外線ランプ９の上下方向の中央付近に相当する照射部５−１の壁に取り付けるのが好ましい。また、紫外線照度計１２は、１台でもよいが、全ての紫外線ランプ９（９−１〜９−６）から照射される紫外線照射量を監視する必要から、複数台設置するのが好ましい。
【００３６】
なお、図３に示すように、２本の紫外線ランプ９から照射される紫外線照射量を主に監視する場合、例えば６本の紫外線ランプ９−１〜９−６に対し、隣接する対をなす２本の紫外線ランプ９のほぼ中央位置に相当する照射部５−１の円周壁面に等間隔で３台の紫外線照度計１２−１〜１２−３を取り付けるのが望ましい。ここで、紫外線照度計１２−１は、対をなす紫外線ランプ９−１，９−２から照射される紫外線照射量を監視する。同様に、紫外線照度計１２−２は対をなす紫外線ランプ９−３，９−４、紫外線照度計１２−３は対をなす紫外線ランプ９−５，９−６から照射される紫外線照射量をそれぞれ監視する。なお、各紫外線ランプ９−１〜９−６はそれぞれ個別に保護管１０に収納され保護されている。
【００３７】
保護管割れ検知器１１は、各保護管１０の破損を検知でき、破損検知信号を出力するものであればどのような検知形式のものでもよい。各保護管１０が破損したとき、当該各保護管１０内へ被処理水が浸入してくるので、例えば電極による電位変化を検知する抵抗電極センサ、温度変化を検知する温度検知センサ、湿度変化を検知する湿度センサ、圧力変化を検知する圧力検知センサ、歪変化を検知する歪検知センサの何れかのセンサにより検知する。なお、保護管割れ検知器１１が破損検知信号をバルブ４及び固液分離装置３に出力すると、バルブ４が閉じられ、固液分離装置３は返送水を戻さずに排水を排出する。また、保護管割れ検知器１１の破損検知信号に限らず、紫外線照度計１２の照度低下により紫外線ランプ９の消灯が検知された場合にも、保護管割れ検知器１１の故障の可能性を考慮して、バルブ４を閉じ、固液分離装置３が返送水を戻さずに排水を排出する構成としてもよい。
【００３８】
次に、以上のように構成された水処理システムの動作について説明する。  
被処理水は、図３に示すように被処理水ラインを通って紫外線照射装置１を構成する流入部５−２の円筒形容器断面に対する接線方向に向かって取り付けられる被処理水入口管６に入り、当該被処理水入口管６から照射容器５の流入部５−２に流入し、容器軸を中心に右回転方向に旋回しながら容器上部から容器下部方向に順次移っていく。
【００３９】
さらに、詳しくは、被処理水は、周方向に配列された例えば６本の紫外線ランプ９−１〜９−６をそれぞれ個別に収納した各保護管１０の外周近傍を時計方向に螺旋状に回転しながら下部方向に下降する。
【００４０】
ここで、被処理水は、各紫外線ランプ９（９−１〜９−６）の近傍を通って流れる間、各紫外線ランプ９から紫外線が照射され、その紫外線の照射量に応じて図４に示すように色度が変化する。図４中、太い矢印とその濃さは、被処理水の流れと紫外線照射量に伴って色度が変化する様子を表したものである。つまり、被処理水は、紫外線照射量を受けるに従い、グレーから黒に変化し、被処理水に含む消毒対象微生物が不活性化され、分離部５−３まで移っていく。この分離部５−３では、被処理水に含まれていた固形物と処理水とに遠心分離され、固形物は分離部５−３の下方に沈降して蓄積又は排出される。
【００４１】
一方、処理水は処理水出口管７の下端部から入って上昇しながら処理水ラインのバルブ４を通って下流側の他の浄水工程（図示せず）に送られる。なお、紫外線照度計１２で各ランプからの照度を測定し、処理量から消毒対象微生物を不活化できる照射量になるように各ランプの出力を調整する。
【００４２】
分離部５−３の下部に沈降した固形物は、固形物の含有量が少ない被処理水の場合、ポンプ２の休止中に分離部５−３の下部に蓄積し、ポンプ２の数時間おきの運転により、１日に２〜３回の頻度で排出管８から排水ラインに排出される。また、分離部５−３の下部に沈降した固形物は、固形物の含有量が多い被処理水の場合、ポンプ２の常時運転により、常に排水として排出管８から排水ラインに排出される。
【００４３】
排水ラインに排出されて固形物と処理水の一部からなる排水は、ポンプ２を介して固液分離装置３に送られる。
【００４４】
固液分離装置３では、この排水を固形物と水とに分離する。固形物が除去された水は、返送水として配管３ａを通って被処理水ラインの被処理水に戻される。分離された固形物は汚泥として水処理システムの系外に排出される。
【００４５】
また、保護管割れ検知器１１が、該当する紫外線ランプ９或いは保護管１０の破損を検知した場合、バルブ４を絞るか閉じとともにポンプ２を所定の流量で動かして、ランプ或いは保護管の破片を配水管９より排水ラインに排出する。
【００４６】
排出された破片は、ポンプ２を介して固液分離装置３に送られる。固液分離装置３では、排水を、破片を多く含む固形物と水とに分離する。破片が除去された水は排水として排出され、破片を含む固形物は汚泥として水処理システムの系外に出される。
【００４７】
上述したように本実施形態によれば、紫外線照射装置１が被処理流体に含まれる固形分と処理水に分離し、固形分を含む排水と処理水を別々に排出するので、被処理流体内の藻類、ランプ・保護管の破片や水銀などの固形分と処理水とを分離でき、且つ固液分離装置３が紫外線照射装置１から排出された排水から固形分を除去するようにしたので、被処理流体内の藻類等の固形分を紫外線照射装置に溜めないようにすることができる。詳しくは、被処理流体内の固形分の量に応じた頻度でポンプ２を運転し、ポンプ２が、紫外線照射装置１から排出された固形分を含む排水を固液分離装置３に流入させることにより、被処理流体内の藻類等の固形分を紫外線照射装置に溜めないようにすることができる。
【００４８】
これにより、藻類の大量発生や降雨等により、被処理水に藻類や懸濁物質等の固形分が含まれる場合でも、紫外線照射装置１内にこれらの固形分が溜まらないので、紫外線照射装置１内での固形分の腐食や、多量の固形分の蓄積による処理水への溢れ出しを防止することができる。また、地下水等の比較的きれいな水を水源とすることにより、藻類や懸濁物質等の固形分を被処理水に含む場合も同様に、紫外線照射装置１内にこれらの固形分が溜まらないので、同様の効果を得ることができる。
【００４９】
また、固液分離機能をもつ紫外線照射装置１を用いる構成により、濾過処理あるいは凝集、沈澱処理といった通常の前処理を省略して原水を直接に被処理水として紫外線照射装置１に供給し、原水中の固形物を分離除去すると共に、原水中の消毒対象微生物を不活性化することができる。即ち、ろ過池や凝集、沈殿池を無くした省スペースの浄水処理を実現させることができる。
【００５０】
また、固液分離装置３が固液分離した水を配管３ａから被処理水に返送することにより、原水を無駄なく有効利用できる。
【００５１】
（第２の実施形態）
図５は本発明の第２の実施形態に係る水処理システムの構成を示す模式図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、ここでは異なる部分について主に述べる。なお、以下の各実施形態も同様にして重複した説明を省略する。
【００５２】
すなわち、本実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、排水ラインの簡素化を図るものであって、具体的には図１に示した構成に比べ、被処理水ラインにポンプ１３を設け、排水ラインのポンプ２に代えてバルブ１４を有する構成となっている。
【００５３】
次に、以上のように構成された水処理システムの動作について説明する。  
被処理水は、被処理水ラインのポンプ１３の運転により、紫外線照射装置１に流入される。紫外線照射装置１は、第１の実施形態と同様に、被処理水に対し、紫外線ランプ９から紫外線を照射するとともに、被処理水に含まれる固形分と処理水に分離し、固形分を含む排水と処理水を別々に排出する。
【００５４】
ここで、紫外線照射装置１から排出される固形物と処理水の一部からなる排水は、バルブ１４の開度に応じた所定の流量で固液分離装置３に送られる。このとき、処理水ラインのバルブ４の開度を絞ることにより、排水ラインに排出される流量を調整しても構わない。他の動作は、第１の実施形態と同様である。
【００５５】
上述したように本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果に加え、排水ラインのポンプ２を省略でき、排水ラインの簡素化を図ることができる。
【００５６】
補足すると、紫外線照射装置１に被処理水を導入する場合、上流側にポンプ１３が必要な場合がある。例えば地下水等を原水とし、直接紫外線照射装置１に導入する場合や、前処理工程としてろ過池、凝集沈殿池から被処理水がポンプ１３で送られてくる場合がある。そのポンプ１３の動力を活用し、排水ラインのバルブ１４の操作のみ、或いは処理水ラインのバルブ４の操作との併用で第１の実施形態と同様の効果が得られ、排水ラインのポンプ２を省略できる。すなわち、本実施形態によれば、第１の実施形態に比べ、省スペース化、動力コスト削減、ポンプ導入コストの削減、を実現することができる。
【００５７】
（第３の実施形態）
図６は本発明の第３の実施形態に係る水処理システムの構成を示す模式図である。  
本実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、紫外線ランプ９の破損時にも水処理システムを停止せずに連続運転を図るものであって、具体的には図１に示した構成に比べ、被処理水ラインに返送水を戻す固液分離装置３及び配管３ａを省略し、ポンプ２の後の排水ラインに塩素系消毒剤を注入する消毒剤注入装置１５と、塩素系消毒剤が注入された排水を固液分離した水を配管１６ａを介して処理水ラインに送る固液分離装置１６とを備えている。
【００５８】
ここで、消毒剤注入装置１５は、固液分離装置１６が膜分離等により消毒対象微生物を確実に分離できる場合や、処理水ラインのバルブ４より後段に塩素注入工程がある浄水場の場合には省略しても構わない。
【００５９】
固液分離装置１６は、ろ過機構、膜分離機構、遠心分離機構、沈降分離機構、圧搾分離機構のいずれかの機構、或いはその複数を組合せた機構により、排水に含まれる固形物と水とを分離し、固形物を除去した水を処理水として処理水ラインに戻すものである。なお、分離した固形物は汚泥として水処理システムの系外に排出される。また、固液分離装置１６は、膜分離を用いた場合、ランプ破損時の水銀をも除去できるので、図１に述べた構成とは異なり、排水への切替機能が不要となっている。換言すると、固液分離装置１６は、膜分離を用いない場合、ランプ破損時の水銀を除去できないので、図１に述べた構成と同様に、排水への切替機能が必要となっている。
【００６０】
次に、以上のように構成された水処理システムの動作について説明する。  
被処理水は、第１の実施の形態と同様に、被処理水ラインを通って紫外線照射装置１に流入される。紫外線照射装置１は、前述同様に、被処理水に対し、紫外線ランプ９から紫外線を照射するとともに、被処理水に含まれる固形分と処理水に分離し、固形分を含む排水と処理水を別々に排出する。
【００６１】
ここで、紫外線照射装置１から排出される固形物と処理水の一部からなる排水は、ポンプ２の運転により、所定の流量で固液分離装置１６に送られる。このとき、消毒剤注入装置１５が塩素系消毒剤を排水に注入することにより、塩素系消毒剤を含む排水が固液分離装置１６に送られる。なお、紫外線ランプ９や保護管１０が破損した場合でも、排出された破片を含む排水は消毒剤注入装置１５より塩素系消毒剤を注入して塩素消毒してから固液分離装置１６に送られる。
【００６２】
固液分離装置１６では、排水に含まれる固形物と水とを分離し、固形物を除去しかつ塩素消毒剤を含む水を処理水として処理水ラインに戻す。分離された固形物は汚泥として水処理システムの系外に排出される。
【００６３】
上述したように本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果に加え、紫外線ランプ９が破損した場合でも、消毒剤注入装置１５より塩素系消毒剤を注入することにより、水処理システムを停止せずに連続運転でき、ユーザに水を安定供給することができる。
【００６４】
また、常時、ポンプ２を運転し、処理水出口管７より排出する処理水の流量より少ない所定の流量で、固形物を含む排水を排水ラインに排出し、消毒剤注入装置１５より塩素系消毒剤を注入して塩素消毒してから固液分離装置１６に送るようにしても構わない。その場合、塩素系消毒剤を含んだ水を処理水ラインに送ることにより、水処理システムの後段に塩素消毒処理が不要となるので、水処理システムを小規模化できる。
【００６５】
また、固液分離された水を処理水ラインに送ることにより、原水の全量を無駄なく有効利用できる。
【００６６】
なお、消毒剤注入装置１５を固液分離装置１６の下流側に設けて、固液分離された水に塩素系消毒剤を注入しても構わない。しかし、本実施形態のように固液分離装置１６の上流側に設ける方が、固液分離装置１６内部での細菌・藻類の繁殖を防止でき、かつ固形分を消毒でき、人畜無害な汚泥を水処理システムの系外に排出することができる。このことは本明細書中の全ての実施形態でも同様である。
【００６７】
例えば、前述した図１又は図５に示す構成に対し、塩素系消毒剤を注入する消毒剤注入装置１５を固液分離装置３と紫外線照射装置１との間に設けた変形構成によれば、固液分離装置３内部での細菌・藻類の繁殖を防止でき、かつ固形分を消毒でき、人畜無害な汚泥を水処理システムの系外に排出することができる。このことは以下の各実施形態についても同様である。
【００６８】
（第４の実施形態）
図７は本発明の第４の実施形態に係る水処理システムの構成を示す模式図である。  
本実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、排水ラインからポンプ２を介して被処理水ラインに戻る経路の簡素化を図るものであって、具体的には図１に示した構成に比べ、固液分離装置３及び配管３ａを省略し、被処理水ラインに既存の着水池１７及びろ過池１８を用い、紫外線照射装置１の排水をバルブ１４、ポンプ２及び配管２ａを介して着水池１７（又はろ過池１８）に戻す構成となっている。なお、ポンプ２は、紫外線照射装置１から排出された排水をろ過地１８に流入させるためのものであり、ここではろ過池１８より上流側の着水池１７に排水を戻している。但し、ポンプ２は、配管２ａを介して排水を直接にろ過池１８に流入させてもよいことは言うまでもない。
【００６９】
また、ランプ破損時には、着水池１７及びろ過池１８へのランプ破片の混入を防止するため、排水ラインのバルブ１４を閉じ、排水ラインのバルブ２０を開にして固液分離装置１９で破片を除去する。換言すると、バルブ１４は通常時に開放し、ランプ破損時に閉塞する弁である。バルブ２０は通常時に閉塞し、ランプ破損時に開放する弁である。
【００７０】
なお、排水ラインの２つのバルブ１４，２０に代えて、３方バルブを設けても構わない。ろ過池１８に代えて、凝集沈殿池、膜処理にしてもよく、或いはそれらを併用しても構わない。また、ランプ破損時は、処理水ラインのバルブ４を閉じ、紫外線照射装置１を停止させる。
【００７１】
ここで、着水池１７は、上流側から流入する原水と、排水ラインの配管２ａから流入する固体分を含む排水とが着水する池であり、排水が混入した原水をろ過池１８に供給するものである。
【００７２】
ろ過池１８は、紫外線照射装置１の上流側に設けられ、着水池１７から供給される原水から予め固体分を分離除去する固液分離装置に相当し、固体分が分離除去された水を被処理水として紫外線照射装置１に流入させるものである。
【００７３】
固液分離装置１９は、ろ過機構、膜分離機構、遠心分離機構、沈降分離機構、圧搾分離機構のいずれかの機構、或いはその複数を組合せた機構により、排水に含まれる破片・水銀と水とを分離し、破片・水銀を除去した水を排水として排出するものである。なお、分離した破片及び水銀は、汚泥として水処理システムの系外に排出される。
【００７４】
次に、以上のように構成された水処理システムの動作について説明する。  
原水は、着水池１７に流入し、ろ過池１８で固形分が除去された後、被処理水として紫外線照射装置１に流入される。紫外線照射装置１は、第１の実施形態と同様に、被処理水に対し、紫外線ランプ９から紫外線を照射するとともに、被処理水に含まれる固形分と処理水に分離し、固形分を含む排水と処理水を別々に排出する。
【００７５】
通常の固形分の排水時は、バルブ２０を閉塞し、バルブ１４を開放しポンプ２で流量を調整して排水を着水池１７に戻し、ろ過池１８にて排水中の固形分を除去する。
【００７６】
ランプ破損時は、ポンプ２を停止してバルブ１４を閉塞し、バルブ２０を開放して、紫外線照射装置１から破片や水銀を含む排水を固液分離装置１９に流入させる。固液分離装置１９では、排水から破片や水銀等の固体分と水とを分離し、分離した水を排水し、固体分を汚泥として排出する。
【００７７】
上述したように本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加え、排水ラインからポンプ２を介して被処理水ラインに戻る経路上で固液分離装置を省略することができるので、当該経路を簡素化することができる。
【００７８】
なお、本実施形態では、図８に示すように、消毒剤注入装置１５を各バルブ１４，２０より下流側の排水ラインに設けてもよい。消毒剤注入装置１５をバルブ１４より下流側の排水ラインに設けた場合、塩素消毒された排水を被処理ラインに戻すことができるので、被処理水を比較的きれいな状態にすることができる。また、消毒剤注入装置１５をバルブ２０より下流側の排水ラインに設けた場合、固液分離装置１９内部での細菌・藻類の繁殖を防止でき、かつ固形分を消毒でき、人畜無害な汚泥を水処理システムの系外に排出することができる。
【００７９】
（第５の実施形態）
図９は本発明の第５の実施形態に係る水処理システムの構成を示す模式図である。  
本実施形態は、第３の実施形態の変形例であり、紫外線ランプの破損時にも水処理システムを停止せずに連続運転を図るものであって、具体的には図６に示した構成に比べ、紫外線照射装置１を複数台設け、当該紫外線照射装置１−１，１−２を互いに並列に接続し、各紫外線照射装置１−１，１−２の各排水ラインの合流部よりも下流側にポンプ２、消毒剤注入装置１５及び固液分離装置１６を設けた構成となっている。なお、ポンプ２、消毒剤注入装置１５及び固液分離装置１６の台数は、各排水ラインの合流部よりも下流側に設けられたことにより、紫外線照射装置１−１，１−２の台数よりも少ない台数となっている。
【００８０】
また、複数の紫外線照射装置１−１，１−２の各々の処理水ラインと各処理水ラインの合流部との間には、それぞれ処理流量を調整するバルブ４−１，４−２が設けられている。複数の紫外線照射装置１−１，１−２の各々の排水ラインと各排水ラインの合流部との間には、排水流量を調整するバルブ２０−１，２０−２が設けられている。
【００８１】
次に、以上のように構成された水処理システムの動作について説明する。  
この水処理システムは、通常時には第３の実施形態と同様に動作する。一方、ランプ破損時には、例えば、破損した紫外線照射装置１−１を停止し、破損していない紫外線照射装置１−２の処理流量を増やして運用する。以下、具体的に述べる。
【００８２】
被処理水は、被処理水ラインを通って各紫外線照射装置１−１，１−２に流入される。各紫外線照射装置１−１，１−２は、前述同様に、被処理水に対し、紫外線ランプ９から紫外線を照射するとともに、被処理水に含まれる固形分と処理水に分離し、固形分を含む排水と処理水を別々に排出する。但し、ランプ破損時には、破損した紫外線照射装置１−１を停止し、破損していない紫外線照射装置１−２の処理流量を増やすようにバルブ４−２の開度を調節する。停止した紫外線照射装置１−１は速やかにランプ交換が行われる。
【００８３】
いずれにしても、各紫外線照射装置１−１、１−２から排出される固形物と処理水の一部からなる排水は、ポンプ２の運転により、所定の流量で固液分離装置１６に送られる。このとき、消毒剤注入装置１５が塩素系消毒剤を排水に注入している。なお、紫外線ランプ９や保護管１０が破損した場合でも、排出された破片を含む排水は消毒剤注入装置１５より塩素系消毒剤を注入して塩素消毒してから固液分離装置１６に送られる。
【００８４】
固液分離装置１６では、排水に含まれる固形物と水とを分離し、固形物を除去しかつ塩素消毒剤を含む水を処理水として配管１６ａから処理水ラインに戻す。分離された固形物は汚泥として水処理システムの系外に排出される。
【００８５】
上述したように本実施形態によれば、第３の実施形態の効果に加え、複数の紫外線照射装置１−１，１−２を並列に設けた構成により、紫外線ランプの破損時でも破損した紫外線照射装置１−１を停止させるものの、水処理システムを停止せずに済むので、水処理システムを連続運転でき、水処理システムの安定性を向上させることができる。
【００８６】
また、排水処理は常時行っていない。また、排水処理を第３の実施形態のように常時行う場合にも、各紫外線照射装置１−１，１−２の排水流量が少なくて済む。そのため、紫外線照射装置１−１，１−２の台数と同等数のポンプ２、消毒剤注入装置１５、固液分離装置１６が不要となっている。その結果、紫外線照射装置１−１，１−２毎にそれぞれポンプ２、消毒剤注入装置１５及び固液分離装置１６を設ける場合に比べ、イニシャルコスト、ランニングコスト及び設置面積を低減することができる。
【００８７】
なお、本実施形態は、図１０乃至図１６のいずれかに示すように、変形してもよい。
【００８８】
図１０に示す変形例は、図９に示した固形分離装置１６及び塩素注入装置１５に代えて、第１の実施形態に示す固液分離装置３をポンプ２の下流側に設ける構成により、排水中の固形物を除去した水を配管２ａから被処理水ラインに返送するものである。すなわち、本実施形態を第１の実施形態に適用した変形例である。図１０に示す変形例によれば、本実施形態の効果と第１の実施形態の効果とを同時に得ることができる。
【００８９】
図１１に示す変形例は、図９に示した複数の紫外線照射装置１−１，１−２を互いに直列に接続した構成により、紫外線照射処理を繰り返し行うものである。図１１に示す変形例によれば、第３の実施形態の効果に加え、紫外線照射処理の確実性を向上させることができる。
【００９０】
図１２に示す変形例は、図１１に示した固形分離装置１６及び塩素注入装置１５に代えて、第１の実施形態に示す固液分離装置３をポンプ２の下流側に設ける構成により、排水中の固形物を除去した水を配管２ａから被処理水ラインに返送するものである。すなわち、図１１に示した変形例を第１の実施形態に適用した変形例である。図１２に示す変形例によれば、図１２の変形例の効果と第１の実施形態の効果とを同時に得ることができる。
【００９１】
図１３に示す変形例は、図９に示した固形分離装置１６及び塩素注入装置１５を省略し、第４の実施形態に示す着水池１７及びろ過池１８を各紫外線照射装置１−１，１−２の上流側に設ける構成により、固形物を含む排水をポンプ２の運転により配管２ａから被処理水ラインに返送するものである。すなわち、本実施形態を第４の実施形態に適用した変形例である。図１３に示す変形例によれば、本実施形態の効果と第４の実施形態の効果とを同時に得ることができる。
【００９２】
図１４に示す変形例は、図１３に示した変形例の配管２ａに塩素注入装置１５を設けた構成により、固形物を含む排水に塩素系消毒剤を注入するものである。図１４に示す変形例によれば、図１３の変形例の効果に加え、塩素消毒された排水を被処理ラインに戻すことができるので、被処理水を比較的きれいな状態にすることができる。
【００９３】
図１５に示す変形例は、図１３に示した複数の紫外線照射装置１−１，１−２を互いに直列に接続した構成により、紫外線照射処理を繰り返し行うものである。図１５に示す変形例によれば、図１３の変形例の効果に加え、紫外線照射処理の確実性を向上させることができる。
【００９４】
図１６に示す変形例は、図１４に示した複数の紫外線照射装置１−１，１−２を互いに直列に接続した構成により、紫外線照射処理を繰り返し行うものである。図１６に示す変形例によれば、図１４の変形例の効果に加え、紫外線照射処理の確実性を向上させることができる。
【００９５】
（第６の実施形態）
図１７は本発明の第６の実施形態に係る水処理システムの構成を示す模式図である。  
本実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、紫外線照射装置では分離できない固形分の除去を図るものであって、具体的には図１に示す構成に比べ、紫外線照射装置１の下流側の処理水ラインに固液分離装置２１を設けたものである。
【００９６】
ここで、固液分離装置２１は、ろ過機構、膜分離機構、遠心分離機構、沈降分離機構、圧搾分離機構のいずれかの機構、或いはその複数を組合せた機構により、紫外線照射装置１の固液分離機能で分離できない処理水から固形分を除去し、分離した処理水を後段の浄水工程に送り出すものである。固液分離装置２１としては、特に膜分離が好ましい。
【００９７】
次に、以上のように構成された水処理システムの動作について説明する。  
いま、処理水ラインの固液分離装置２１よりも上流側の水処理システムは、第１の実施形態と同様に動作する。そして、処理水ラインの固液分離装置２１は、紫外線照射装置１から排出された処理水に残留する固形分を除去し、残留固形分が除去された処理水を後段の浄水工程に送り出す。
【００９８】
上述したように本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加え、紫外線照射装置１の固液分離機能では分離できなかった処理水中の固形分を除去することができる。補足すると、紫外線照射装置１は、遠心力により被処理水中の固形物を分離するため、比重又はサイズが小さい固形物を確実に除去するのは困難である。ガラス片で数十μｍ乃至数ｍｍ以上のサイズのガラス片ならば紫外線照射装置１で確実に分離除去できるが、それ以下のサイズのガラス片は確実な分離除去が困難である。また、有機物で、水とほぼ比重が同じ有機物の場合も除去するのが困難である。
【００９９】
しかしながら、本実施形態では、下流側に固液分離装置２１を設けた構成により、紫外線照射装置１で除去できない被処理水中の固形物を確実に除去することができる。なお、固液分離装置２１を膜分離とした場合、紫外線照射装置１を省略し、この膜分離単独の水処理システムとしても、被処理水中の固形物、微生物を確実に除去することができる。しかしながら、膜分離の前段に固液分離機能を付加した紫外線照射装置１を設けることにより、膜分離での目詰まり、逆洗頻度を低減でき、かつ膜寿命が長くなり、膜の交換コストを低減することができるので、より好ましい。
【０１００】
なお、本実施形態は、図１８に示すように、紫外線照射装置１と固液分離装置２１との間に塩素注入装置１５を設け、処理水に塩素系消毒剤を注入できるように変形してもよい。図１８に示す変形例によれば、本実施形態の効果に加え、水処理システムの後段の塩素消毒処理が不要となるので、水処理システムを小規模化することができる。また、紫外線照射装置１と固液分離装置３との間に塩素注入装置１５を設けた構成により、第３の実施形態の変形構成と同様の効果を得ることができる。
【０１０１】
なお、本願発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、紫外線照射装置１は、遠心分離による固液分離する構成に限らず、例えば、ろ過池に紫外線ランプを入れた紫外線照射装置において、ろ過池による固液分離する構成としてもよい。
【０１０２】
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る水処理システムの構成を示す模式図である。
【図２】同実施形態における紫外線照射装置の構成を示す模式図である。
【図３】同実施形態における紫外線ランプと紫外線照度計との配置関係を示す平面図である。
【図４】同実施形態における被処理水を照射容器内で旋回させた様子を説明するための模式図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る水処理システムの構成を示す模式図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る水処理システムの構成を示す模式図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る水処理システムの構成を示す模式図である。
【図８】同実施形態における水処理システムの変形例を示す模式図である。
【図９】本発明の第５の実施形態に係る水処理システムの構成を示す模式図である。
【図１０】同実施形態における水処理システムの変形例を示す模式図である。
【図１１】同実施形態における水処理システムの変形例を示す模式図である。
【図１２】同実施形態における水処理システムの変形例を示す模式図である。
【図１３】同実施形態における水処理システムの変形例を示す模式図である。
【図１４】同実施形態における水処理システムの変形例を示す模式図である。
【図１５】同実施形態における水処理システムの変形例を示す模式図である。
【図１６】同実施形態における水処理システムの変形例を示す模式図である。
【図１７】本発明の第６の実施形態に係る水処理システムの構成を示す模式図である。
【図１８】同実施形態における水処理システムの変形例を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１（１−１、１−２）…紫外線照射装置、２，１３…ポンプ、３，１６，１９，２１…固液分離装置、４（４−１〜４−２），１４，２０（２０−１〜２０−２）…バルブ、５…照射容器、５−１…照射部、５−２…流入部、５−３…分離部、６…被処理水入口管、７…処理水出口管、８…固形物排出管、９（９−１〜９−６）…紫外線ランプ、１０…保護管、１１…保護管割れ検知器、１２（１２−１〜１２−３）…照度計、１５…消毒剤注入装置、１７…着水池、１８…ろ過池。
【図１】
2008062203.tif 000003
【図２】
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【図３】
2008062203.tif 000005
【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】
2008062203.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2008062203.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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