(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に紫外線源と、
紫外線透過率を計測する紫外線透過率計測装置を具備する紫外線照射槽と、
該紫外線照射槽の上流側に設けられ被処理水の流量を計測する流量計と、
前記紫外線照射槽の後流側に設けられ処理水を放流する放流先と、
該放流先の可視光線の照射量を計測する可視光線照射量計測装置と、
前記紫外線透過率の計測装置の計測値と前記流量計の計測値と前記可視光線照射量計測装置の計測値とを入力し、前記可視光線照射量計測装置の計測値である可視光線照射量から、可視光線照射量を照射した際の光回復率との関係を示す関数により処理水中の処理微生物に照射される可視光線による処理微生物の光回復率を算出し、該算出された光回復率から、被処理水中の微生物数および目標とされるべき光回復後微生物数を用いて，紫外線源により処理される処理微生物の不活化率を算出し、該算出された不活化率から、前記不活化率と紫外線照射量との関係を示す関数に基づいて前記紫外線源により照射する紫外線照射量を算出し、前記流量計で計測された被処理水の流量から紫外線照射時間を算出し、紫外線照射量が紫外線照射強度と紫外線照射時間の積である関係から紫外線照射強度を算出し、該算出された紫外線強度から、前記紫外線透過率計測装置により計測された紫外線透過率に基づいて紫外線源の出力量を算出して、前記紫外線源の出力制御信号を出力する制御部を備えた紫外線水処理設備。
【請求項２】
前記紫外線照射槽の上流側に前記被処理水の濁度を計測する濁度計を具備するものであって、
前記濁度計で計測された濁度から、濁度を変化させた時の不活化率と紫外線照射量との関係を示す関数により算出される前記不活化率に基づいて前記紫外線源により照射する紫外線照射量を算出する請求項１に記載の紫外線水処理設備。
【請求項３】
内部に紫外線源と、
紫外線透過率を計測する紫外線透過率計測装置を具備する紫外線照射槽と、
該紫外線照射槽の上流側に設けられ被処理水の流量を制御する送水ポンプと、
前記紫外線照射槽の上流側に設けられ被処理水の濁度を計測する濁度計と、
前記紫外線照射槽の後流側に設けられ処理水を放流する放流先と、
該放流先の可視光線の照射量を計測する可視光線照射量計測装置と、
前記紫外線透過率の計測装置の計測値と前記濁度計の計測値と前記可視光線照射量計測装置の計測値とを入力し、前記可視光線照射量計測装置の計測値である可視光線照射量から、可視光線照射量を照射した際の光回復率との関係を示す関数により処理水中の処理微生物に照射される可視光線による処理微生物の光回復率を算出し、該算出された光回復率から、被処理水中の微生物数および目標とされるべき光回復後微生物数を用いて，紫外線源により処理される処理微生物の不活化率を算出し、濁度計で計測された濁度から、濁度を変化させた時の不活化率と紫外線照射量との関係を示す関数により算出される前記不活化率に基づいて前記紫外線源により照射する紫外線照射量を算出し、紫外線源の出力量と前記紫外線透過率計測装置により計測された紫外線透過率に基づいて紫外線照射強度を算出し、紫外線照射量が算出した前記紫外線照射強度と紫外線照射時間の積である関係から紫外線照射時間を算出し,算出された紫外線照射強度と紫外線照射量との比により、算出した前記紫外線照射時間に求める被処理水流量が反比例することから前記送水ポンプの被処理水流量を求めて、記送水ポンプの流量制御信号を出力する制御部を備えた紫外線水処理設備。
【請求項４】
前記放流先に至るまでの水路で可視光線が照射される場合は、前記可視光線可視光線照射量計測装置が前記水路に設置されている請求項１から３のいずれかに記載の紫外線水処理設備。
【請求項５】
放流先の処理水に照射される可視光線の可視光線照射量を計測する可視光線照射量計測装置により計測された可視光線照射量から、可視光線照射量を照射した際の光回復率との関係を示す関数により処理水中の処理微生物に照射される可視光線による処理微生物の光回復率を算出し、該算出された光回復率から、被処理水中の微生物数および目標とされるべき光回復後微生物数を用いて，紫外線源により処理される処理微生物の不活化率を算出し、該算出された不活化率から、前記不活化率と紫外線照射量との関係を示す関数に基づいて前記紫外線源により照射する紫外線照射量を算出し、紫外線照射槽の上流側に設けられた流量計で計測された被処理水の流量から紫外線照射時間を算出し、紫外線照射量が紫外線照射強度と紫外線照射時間の積である関係から紫外線照射強度を算出し、該算出された紫外線強度から、紫外線照射槽に具備された紫外線透過率計測装置で計測された紫外線透過率に基づいて前記紫外線源により照射する紫外線源出力を算出する紫外線照射量の演算部を備えた紫外線照射量制御装置。
【請求項６】
前記紫外線照射槽の上流側に前記被処理水の濁度を計測する濁度計を具備するものであって、前記濁度計で計測された濁度から、濁度を変化させた時の不活化率と紫外線照射量との関係を示す関数により算出される前記不活化率に基づいて前記紫外線源により照射する紫外線照射量を算出する請求項５に記載の紫外線照射量制御装置。
【請求項７】
算出した前記紫外線照射量，前記被処理水の流量，前記紫外線源の出力値，前記可視光線照射量計測装置により計測された可視光線線量の情報のうちの少なくとも一つを表示する表示装置を備えた請求項５又は６に記載の紫外線照射量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微生物の光回復現象を考慮した紫外線水処理設備及びその紫外線照射量制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大腸菌や大腸菌群などの微生物に、波長３００ｎｍ以下の紫外線を照射すると、微生物のＤＮＡ鎖中で隣接するチミンが二量体化する。これにより、二重螺旋よりなるＤＮＡ鎖間の接続部分が切断され、ＤＮＡの複製が不可能になる。その結果、微生物は複製，感染能力を失い、不活化する。
【０００３】
微生物の不活化率は、照射された紫外線のエネルギー量と相関があり、エネルギー量が大きいと、不活化率が増大する。紫外線のエネルギー量を紫外線照射量といい、単位面積当たりの紫外線照射強度と紫外線照射時間との積で表される。紫外線照射強度には、紫外線源である紫外線ランプの出力量と、被処理水の紫外線透過率が関係し、照射時間には、被処理水の流速、すなわち紫外線水処理装置に流入する被処理水の流量が関係する。
【０００４】
そのため、一般的には、照射時間を考慮して、目標とする水質レベルとなる微生物数になるように紫外線照射量を決定している。
【０００５】
紫外線ランプの照射量制御には、複数のランプ群の点灯，消灯を制御する方法や、ランプへ印加する電圧を制御する方法がある。例えば、［特許文献１］に記載の水処理装置は、紫外線透過率により、装置内の紫外線ランプの点灯本数を制御し、必要な紫外線照射量を得ている。［非特許文献１］に記載の水処理装置では、被処理水の水質や流量に応じて、紫外線ランプの電圧を制御することで、紫外線照射量を制御している。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２２９５５０号公報
【非特許文献１】吉野ら、「出力制御可能な紫外線消毒装置と実証実験」、第３４回下水道研究発表会講演集、pp.７１０−７１２（１９９７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、現実の紫外線水処理では、紫外線照射により不活化された微生物が、処理後に再活性化する光回復と呼ばれる現象が生じる。光回復は、ＤＮＡ周辺に存在する修復酵素が、農業用水における配水先や、下水放流水における放流先で照射される太陽光線などの可視光線により活性化されることで生じる現象で、修復酵素は紫外線により生成したチミンの二量体を開裂することでＤＮＡ鎖間の切断を修復し、再度活性化させる。光回復する微生物の量は、可視光線の照射量と相関がある。
【０００８】
［特許文献１］，［非特許文献１］に記載の水処理装置に代表されるように、一般的な紫外線水処理装置では、光回復について考慮されていない。光回復が考慮されていない場合、放流先での微生物数が、要求水質レベルの微生物数よりも多くなる可能性もあり、安全性に関する課題があった。
【０００９】
又、仮に光回復が考慮される場合でも、光回復量が不明なため、紫外線を過剰に照射することになり、その結果、紫外線ランプの消費電力が過大となり、ランニングコストや環境負荷の増大を招いていた。
【００１０】
本発明の目的は、可視光線が照射された後の配水先あるいは放流先における処理水中の微生物数を目標数以下にできる紫外線水処理設備及びその紫外線照射量制御装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、過剰に紫外線を照射するものでなく、装置の消費電力を抑えることができる紫外線水処理設備及びその紫外線照射量制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するための本発明は、放流先の処理水に照射される可視光線の可視光線照射量を計測する可視光線照射量計測装置により計測された可視光線照射量と、紫外線照射槽に具備された紫外線透過率計測装置で計測された紫外線透過率と、紫外線照射槽の上流側に設けられた流量計で計測された被処理水の流量と、に基づいて前記紫外線源により照射する紫外線源出力を算出する紫外線照射量の演算部を備えたものである。
【００１３】
前記可視光線照射量から、前記紫外線源により処理水中の処理微生物に照射される可視光線による処理微生物の光回復率を算出し、該算出された光回復率から紫外線源により処理される処理微生物の不活化率を算出し、該算出された不活性率に基づいて前記紫外線源により照射する紫外線照射量を算出し、該算出された紫外線照射量に基づいて前記紫外線源出力を算出するものである。
【００１４】
又、前記紫外線照射量と、前記紫外線透過率と、前記紫外線源の出力に基づき、前記流量を制御する被処理水流量の制御部を備えたものである。
【００１５】
又、前記光照射部に流入する被処理水の濁度あるいは浮遊物質量に基づき、前記紫外線源出力を算出する紫外線源出力の演算部を備えたものである。
【００１６】
又、算出した前記紫外線照射量，前記被処理水の流量，前記紫外線源の出力値，前記可視光線照射量計測装置により計測された情報のうちの少なくとも一つを表示する表示装置を備えたものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、紫外線処理後の処理水への可視光線の照射量を取得し、微生物の光回復量を算出することで、適切な紫外線照射量を決定することができ、可視光線が照射された後の配水先あるいは放流先における処理水中の微生物数を目標数以下にできる。また、過剰に紫外線を照射する必要がないため、装置の消費電力を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の各実施例を図面により説明する。
【実施例１】
【００１９】
本発明の実施例１を、図１から図６により説明する。図１は、紫外線水処理設備の構成図である。
【００２０】
図１に示すように、光照射される紫外線照射槽３は、内部に紫外線源である紫外線ランプ４と、紫外線透過率の計測装置である紫外線センサ５を備えている。紫外線照射槽３の上流側には、送水ポンプ１と流量計２が接続され、後流側には放流先６が接続されている。放流先６には、可視光線照射量の計測装置である可視光線センサ７が設置されている。
【００２１】
図１中の実線の矢印は、被処理水或いは処理水の流れ方向を示し、送水ポンプ１へ流入する被処理水１５は、紫外線照射槽３で紫外線を照射され、処理水１６として放流先６に流出する。
【００２２】
図１中の点線の矢印は、信号の流れを示す。放流先６で可視光線センサ７により計測された可視光線照射量１７は、紫外線照射量の演算部８に入力され、紫外線照射量１８が求められる。この紫外線照射量１８と、流量計２で計測される被処理水の流量計測値２１と、紫外線センサ５で計測される被処理水の紫外線透過率２２は、紫外線源出力の演算部９に入力され、紫外線ランプ４の出力である紫外線源出力１９が求められる。求められた紫外線源出力１９は、紫外線源出力の制御部１０に入力され、紫外線源出力の制御部１０で演算された紫外線源出力制御信号２０により紫外線ランプ４の出力が制御される。表示装置１１には、紫外線照射量の演算部８からの紫外線照射量演算部情報２３および紫外線源出力の演算部９からの紫外線源出力演算部情報２４が入力され、画面に表示される。
【００２３】
このように構成される紫外線水処理設備の適用例として、下水処理場における紫外線水処理設備を例にとり、動作，作用を説明する。
【００２４】
下水処理場では、被処理水は最終沈殿池より流出する二次処理水であり、被処理水を送水ポンプ１で紫外線照射槽３へと送水する。また、放流先６は河川であり、紫外線照射槽３の処理水を河川に放流する。
【００２５】
被処理微生物を大腸菌群とし、放流先６の河川にて、可視光線源である太陽からの太陽光線が照射される。この太陽光線の照射量は、可視光線照射量の計測装置である可視光線センサ７、すなわち日射量計により計測される。
【００２６】
なお、放流先６は、河川の他に、海，湖沼，水路，タンク，貯留池，畑，田圃，工場，修景場，水洗場，親水場，散水場でも良い。被処理微生物は、大腸菌，一般細菌，従属栄養細菌等の細菌類や、クリプトスポリジウム等の原虫類や、ノロウイルス等のウイルス類や、アオコ等の藍藻類や、クロレラ等の緑藻類でも良い。可視光線源としては、人工光源である蛍光灯，白熱灯，発光ダイオード等でも良い。可視光線照射量取得手段は、光量センサや照度センサや超高速光センサやフォトトランジスタやフォトンセンサや太陽電池でもよい。
【００２７】
光回復を考慮しない場合には、紫外線照射後の処理水中の微生物数である処理微生物数Ｃ1（個／ｍＬ）は、数１に示すように、処理水中の微生物の紫外線処理目標数である処理微生物目標数Ｃ（個／ｍＬ）と等しい、あるいは小さくなるように制御される。ここで、数１の等号は、バランスのよい制御が実施される場合に成立する。
【００２８】
【数１】
0005276855.tif 000002
【００２９】
被処理水中の被処理微生物の数である被処理微生物数をＣ0（個／ｍＬ）とすると、微生物（ここでは大腸菌群）の不活化率Ｉ（−）は、数２で表される。
【００３０】
【数２】
0005276855.tif 000003
【００３１】
この不活化率Ｉ（−）と紫外線照射量ＤUV（Ｊ／ｍ2）の関係を図２に示す。紫外線照射量の演算部８には、この関係を組み込んだテーブルあるいは数式が備えられ、入力された不活化率Ｉ（−）に対する紫外線照射量ＤUV（Ｊ／ｍ2）を決定し、出力する。これより、処理微生物目標数Ｃを達成するために必要な紫外線照射量ＤUVが決定される。図２に示す関係は、実験により求めても良く、文献値を参考にしても良い。また、処理微生物数Ｃ1は、処理場における年間最大値を参考にした推定値としても良く、年間変動値を参考にした推定値としても良く、週日単位で直近の測定値を参考にした推定値でも良く、リアルタイムな計測による結果を反映させても良い。
【００３２】
紫外線照射量は、紫外線照射強度と紫外線照射時間の積で表されるが、上述したように、紫外線照射強度には、紫外線源である紫外線ランプの出力と、被処理水の紫外線透過率が関係する。照射時間には、被処理水の流速、すなわち紫外線水処理設備に流入する被処理水の流量が関係する。
【００３３】
これらの関係から、流量と紫外線透過率と紫外線照射量を紫外線源出力の演算部９に入力すると、紫外線ランプ４の出力量が計算され、その計算値を基に、紫外線源出力の制御部１０において、紫外線ランプ４の出力量が制御される。なお、紫外線ランプ４は単数でも良く、複数でも良い。紫外線ランプ４が複数の場合には、それぞれの紫外線ランプ４の点灯，消灯も紫外線源出力の制御部１０により制御される。
【００３４】
この制御は、処理場出口，下水処理場の場合は放流口まで可視光線が照射されない場合を想定したもので、その場合は、現行の水質基準を満たすことができる。
【００３５】
しかし、実際は、放流先６である河川あるいは河川に至るまでの水路において、太陽光などの可視光線が照射される場合があり、一旦不活化された大腸菌群の一部が光回復する。光回復後の処理微生物数である光回復後微生物数をＣ2（個／ｍＬ）とすると、光回復率Ｐr（−）は、数３で定義される。
【００３６】
【数３】
0005276855.tif 000004
【００３７】
数３での等号は、放流先６である河川あるいは河川に至るまでの水路において、可視光線が全く照射されない場合に成立する。数１と数３から、光回復後微生物数Ｃ2は、数４となり、可視光線が照射される場合には、光回復後微生物数Ｃ2は処理微生物数Ｃ1より大きくなり、処理微生物目標数Ｃを上回るという安全性の問題が生じる恐れがあることが分かる。
【００３８】
【数４】
0005276855.tif 000005
【００３９】
光回復を考慮する場合でも、一定の光回復を見越して不活化率Ｉを決定する場合がある。数２と数３より、不活化率Ｉは数５で表される。
【００４０】
【数５】
0005276855.tif 000006
【００４１】
数５に、想定される最大の可視光線照射量ＤVLmaxを照射した際の光回復率Ｐrmaxを図３に示す関数に代入すると、光回復を最大限考慮した不活化率Ｉ1が求められる。このＩ1を図２に示す関数へ代入すると、紫外線照射量ＤUVが求められる。
【００４２】
しかし、実際の可視光線照射量は、天気，時刻により刻々と変化するため、最大可視光線照射量ＤVLmaxより求めた紫外線照射量ＤUVは、積算的に見ると過剰となり、紫外線水処理装置としては、過大な電力を消費する可能性がある。
【００４３】
実施例１では、紫外線水処理設備に、可視光線センサ７を備えているので、刻々と変化する可視光線照射量ＤVLを計測することができる。計測した可視光線照射量ＤVLから、可視光線照射量ＤVLに対する光回復率Ｐrの関係を表す図３の関数を用いて、光回復率Ｐrを導出する。
【００４４】
数５により、不活化率Ｉを求め、その時の可視光線照射量ＤVLに対する適切な紫外線照射量ＤUVを求める。これにより、連続的に変化する可視光線照射量ＤVLに対する適切な紫外線照射量ＤUVを連続的に求めることができる。
【００４５】
図４は、時刻に対する紫外線照射量ＤUVの関係の一例であるが、これより、一定の光回復を見越して不活化率Ｉを決定する場合と比較して、本実施例１の制御方式では、消費電力を低減できることが分かる。
【００４６】
放流先に至るまでの水路において、可視光線が照射される場合は、処理水の更なる安全性を確保するために、放流先に至るまでの水路に可視光線センサを設けて、これらの可視光線センサで計測される可視光線照射量を加味して、上述するようにして紫外線照射量を求め、求められた紫外線照射量ＤUVを制御することにより、消費電力を低減でき、大腸菌群の光回復を抑えることができる。放流先に至るまでの水路における可視光線照射量は、後述するように、地域の日射量情報や、天気情報，天候情報，日出，日没時刻情報でも良い。
【００４７】
また、実際の環境では、可視光線照射量以外にも、放流先６の水質（水温，ｐＨ，溶存酸素濃度等）や環境（捕食生物の存在等）も処理微生物の光回復率に影響を与える。これらの影響を光回復率Ｐrに考慮しても良い。
【００４８】
上述した紫外線照射量は、紫外線照射量の演算部８に組み込んだテーブルあるいは数式により計算される。求められた紫外線照射量１８と、流量計２で計測される被処理水流量計測値２１と、紫外線センサ５で計測される被処理水の紫外線透過率２２は、紫外線源出力の演算部９に入力され、紫外線ランプ４の出力である紫外線源出力１９が求められる。その結果は、紫外線源出力の制御部１０に入力され、紫外線源出力制御信号２０により紫外線ランプ４の出力が制御される。
【００４９】
図５に表示装置１１の画面例を示す。表示装置１１の画面３０には、被処理水流量計測値２１，紫外線透過率２２，可視光線照射量１７，紫外線照射量の演算部８により求められる紫外線照射量１８，紫外線ランプ出力の演算部９により求められる紫外線源出力１９が表示される。表示装置１１としては、ＰＣ，計装盤，グラフィックパネル，情報携帯端末，携帯電話のいずれでも良い。
【００５０】
以上、説明したように、実施例１では、可視光線照射量に基づき、紫外線水処理設備後段の放流先における処理水中の光回復後微生物数を、処理微生物目標数内に抑制できる紫外線照射量を計算し、その計算値と被処理水の流量と被処理水の紫外線透過率に基づき、紫外線ランプの出力量を計算し、紫外線ランプの出力を制御するともに、その制御値を操作員に提示することが可能となる。
【００５１】
ここで、可視光線照射量計測装置は、例えば日射量計である可視光線センサ７以外に、放流先６が位置する地域の日射量情報や、天気情報，天候情報，日出，日没時刻情報でも良く、天気情報，天候情報，日出，日没時刻情報を用いる場合には、図６に一例を示すように、得られた情報と日射量の関係を示す表を用いて、日射量を決定する。また、実施例１では、可視光線の照射による仕事率を、適切な照射時間で積分した、積算エネルギー量としたが、可視光線の照射による仕事率を可視光線照射量としても良い。
【実施例２】
【００５２】
本発明の実施例２を、図７から図１０により説明する。図７は、実施例２の紫外線水処理設備の構成図である。
【００５３】
実施例２の紫外線水処理設備は、実施例１の紫外線水処理設備と同様に構成されているが、本実施例では、流量計２と紫外線照射槽３との間に濁度計１２を設け、濁度計１２から紫外線ランプ出力の演算部９へ濁度計計測値２５を入力するようになっている。
【００５４】
このように構成される紫外線水処理設備の適用例として、下水処理場における紫外線水処理設備を例にとり、動作，作用を説明する。
【００５５】
実施例２では、実施例１に示した被処理水の流量，可視光線照射量，紫外線透過率に加えて、濁度計１２により被処理水の濁度を計測する。
【００５６】
濁度は、被処理水中の浮遊物質の存在を意味しており、浮遊物質は、被処理微生物への紫外線照射を遮るため、浮遊物質が多いと被処理微生物は不活化されにくくなる。特に、浮遊物質に付着あるいは包含された被処理微生物は、浮遊物質の少ない被処理水中を浮遊する被処理微生物と比較して、不活化に紫外線照射量がかなり多く必要となる。
【００５７】
図８は、濁度Ｔu（−）を変化させた時の不活化率Ｉ（−）と紫外線照射量ＤUV（Ｊ／ｍ2）の関係を表している。図８から分るように、低濁度時には、濁度Ｔuが０の場合と比較して、大きな違いは見られないが、濁度Ｔuが大きくなると、同じ不活化率Ｉを達成するために必要な紫外線照射量ＤUVが大きくなる。この傾向は、不活化率Ｉが増加すると顕著になるが、これは不活化に必要な紫外線照射量が大きい、浮遊物質に付着，包含された被処理微生物の割合が大きくなるためである。
【００５８】
このように、再生水などの高い不活化率を必要とする高品質の処理水を得る際には、特に浮遊物質の影響を考慮する必要がある。なお、図８に示す関係は、実験により求めても良く、文献値を参考にしても良い。また、濁度以外の指標として浮遊物質量を用いても良い。上述した紫外線照射量は、紫外線照射量の演算部８に組み込んだテーブルあるいは数式により計算される。
【００５９】
本実施例では、実施例１と同様に、可視光線センサ７により計測された可視光線照射量１７に基づき、紫外線照射量演算部８により紫外線照射量が決定される。求められた紫外線照射量１８と、流量計２で計測される被処理水流量計測値２１と、紫外線センサ５で計測される被処理水の紫外線透過率２２とに、濁度計１２で計測される濁度計計測値２５である濁度Ｔuを、紫外線源出力の演算部９に入力することで、紫外線ランプ４の出力である紫外線源出力１９が求められる。求められた紫外線源出力１９は、紫外線源出力の制御部１０に入力され、紫外線源出力制御信号２０により紫外線ランプ４の出力が制御される。
【００６０】
図９に濁度を考慮した場合と、濁度を考慮していない場合の光回復後微生物数履歴の一例を示す。このように濁度Ｔuの影響を加味することで、光回復後微生物数Ｃ2が処理微生物目標数Ｃを上回ることを防ぐことができる。
【００６１】
図１０に表示装置１１の画面例を示す。表示装置１１の画面３０には、被処理水流量計測値２１，紫外線透過率２２，濁度計計測値３１，可視光線照射量１７，照射量演算部８により求められる紫外線照射量１８，紫外線ランプ出力演算部９により求められる紫外線源出力１９が示される。表示装置としては、ＰＣ，計装盤，グラフィックパネル，情報携帯端末，携帯電話のいずれでも良い。
【００６２】
以上説明したように、実施例２では、可視光線照射量に基づき、紫外線水処理設備後段の放流先における処理水中の光回復後微生物数を、処理微生物目標数内に抑制できるような紫外線照射量を計算する。その計算値と被処理水の流量と被処理水の紫外線透過率と被処理水の濁度あるいは浮遊物質量に基づいて、紫外線ランプの出力量を計算し、紫外線ランプの出力を制御するとともに、その制御値を操作員に提示することが可能となる。
【００６３】
なお、可視光線照射量計測装置は、日射量計である可視光線センサ７以外に、例えば放流先６が位置する地域の日射量情報や、天気情報，天候情報，日出，日没時刻情報でも良い。天気情報，天候情報，日出，日没時刻情報を用いる場合には、図６に示すように、得られた情報と日射量の関係を示す表を用いて、日射量を決定する。また、実施例２では、可視光線の照射による仕事率を、適切な照射時間で積分した、積算エネルギー量としたが、可視光線の照射による仕事率を可視光線照射量としても良い。
【実施例３】
【００６４】
本発明の実施例３を図１１により説明する。図１１は、本実施例の紫外線水処理設備の構成図である。
【００６５】
本実施例は、実施例２と同様に構成されているが、本実施例では、紫外線源出力の演算部の代わりに被処理水流量の演算部１３が、紫外線出力の制御部１０の代わりに被処理水流量の制御部１４が設けられ、被処理水流量の制御部１４から送水ポンプ１に被処理水流量制御信号２６が送信されるようになっている。
【００６６】
放流先６での可視光線センサ７により計測された可視光線照射量１７は、紫外線照射量演算部８に入力され、紫外線照射量１８が求められる。この紫外線照射量１８と、紫外線センサ５で計測される被処理水の紫外線透過率２２と、濁度計１２で計測される濁度計計測値２５は、被処理水流量演算部１３に入力され、送水ポンプ１の流量である被処理水水量２７が求められる。求められた被処理水水量２７は、被処理水流量の制御部１４に入力され、被処理水流量制御信号２６により送水ポンプ１による被処理水１５の流量が制御される。表示装置１１では、紫外線照射量演算部８からの紫外線照射量演算部情報２３および紫外線源出力演算部９からの紫外線源出力演算部情報２４が画面に出力される。
【００６７】
このように構成される紫外線水処理設備の動作，作用を説明する。実施例１と実施例２では、下水の二次処理水を処理して河川に放流する例を説明した。この場合、下水処理場への流入量の全量を処理する必要があるため、一般に被処理水の流量は入力値となる。これに対して、実施例３は、被処理水の流量が出力値となる。例えば、紫外線水処理設備前段に貯水タンクを持つ工場での排水処理では、貯水タンクが満水になるまでは、排水量を制御できるため、紫外線源の出力を一定として、放流先の可視光線照射量に応じて、被処理水流量を設定するといった運転が可能になる。
【００６８】
被処理水流量の演算部１３における被処理水流量の計算の具体例を以下に示す。紫外線源の出力と相関する紫外線照射強度をＩUV（Ｗ／ｍ2）、被処理水への紫外線照射時間をｔUV（ｓ）とし、被処理水流量Ｑ（ｍ3／ｓ）が紫外線照射時間ｔUVに反比例するとみなすと、紫外線照射量ＤUVは、数６，数７で表される。
【００６９】
【数６】
0005276855.tif 000007
【００７０】
【数７】
0005276855.tif 000008
ここでＶ（ｍ3）は光照射部の体積である。
【００７１】
紫外線源の出力を一定とする運転を実施する場合、紫外線強度ＩUVも一定となるため、数７から、被処理水流量Ｑは紫外線照射量ＤUVに反比例する。可視光線照射量ＤVLが大きい場合、光回復率Ｐrが大きくなり、必要な紫外線照射量ＤUVが増加する。その結果、被処理水流量Ｑが小さくなる。逆に、可視光線照射量ＤVLが小さい夜間や雨天時などでは、光回復率Ｐrが小さく、必要な紫外線照射量ＤUVが減少するため、被処理水流量Ｑが大きくなる。
【００７２】
ここでは、被処理水水量２７の計算に、被処理水流量の演算部１３に組み込んだ数７を用いる例を示したが、被処理水流量演算部１３に組み込んだテーブルにより計算しても良い。
【００７３】
実施例１，実施例２と同様に、可視光線センサ７により計測された可視光線照射量１７に基づき、紫外線照射量の演算部８により紫外線照射量が決定される。求められた紫外線照射量１８と、紫外線センサ５で計測される被処理水の紫外線透過率２２と、濁度計１２で計測される濁度計計測値２５は、被処理水流量演算部１３に入力され、送水ポンプ１の流量である被処理水水量２７が求められる。その結果は、被処理水流量の制御部１４に入力され、被処理水流量制御信号２６により送水ポンプ１による被処理水１５の流量が制御される。表示装置１１の画面には、実施例２と同様の画面が表示される。
【００７４】
以上説明したように、実施例３では、可視光線照射量に基づき、紫外線水処理設備後段の放流先における処理水中の光回復後微生物数を、処理微生物目標数内に抑制できるような紫外線照射量を計算する。その計算値と被処理水の紫外線透過率と被処理水の濁度あるいは浮遊物質量とに基づいて、紫外線ランプの出力量を計算し、送水ポンプの流量を制御するとともに、その制御値を操作員に提示することが可能となる。
【００７５】
なお、可視光線照射量計測装置は、日射量計である可視光線センサ７以外に、例えば、放流先６が位置する地域の日射量情報や、天気情報，天候情報，日出，日没時刻情報でも良い。天気情報，天候情報，日出，日没時刻情報を用いる場合には、図６に示すように、得られた情報と日射量の関係を示す表を用いて、日射量を決定する。また、実施例３では、可視光線の照射による仕事率を、適切な照射時間で積分した、積算エネルギー量としたが、可視光線の照射による仕事率を可視光線照射量としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施例１である紫外線水処理設備の構成図である。
【図２】不活化率と紫外線照射量の関係を示す図である。
【図３】可視光線照射量と光回復率の関係を示す図である。
【図４】本実施例の紫外線照射量履歴を示す図である。
【図５】実施例１の紫外線照射量制御装置の画面の表示例を示す図である。
【図６】各条件における可視光線照射量を示す図である。
【図７】本発明の実施例２である紫外線水処理設備の構成図である。
【図８】濁度を変化させた時の不活化率と紫外線照射量の関係を示す図である。
【図９】濁度を考慮する場合と考慮しない場合の光回復後微生物数履歴の比較を示す図である。
【図１０】実施例２の紫外線照射量制御装置の画面の表示例を示す図である。
【図１１】本発明の実施例３である紫外線水処理設備の構成図である。
【符号の説明】
【００７７】
１  送水ポンプ
２  流量計
３  紫外線照射槽
４  紫外線ランプ
５  紫外線センサ
６  放流先
７  可視光線センサ
８，９，１３  演算部
１０，１４  制御部
１１  表示装置
１２  濁度計
１５  被処理水
１６  処理水
１７  可視光線照射量
１８  紫外線照射量
１９  紫外線源出力
２０  紫外線源出力制御信号
２１  被処理水流量計測値
２２  紫外線透過率
２３  紫外線照射量演算部情報
２４  紫外線源出力演算部情報
２５  濁度計計測値
２６  被処理水流量制御信号
２７  被処理水水量
【図１】
0005276855.tif 000009
【図２】
0005276855.tif 000010
【図３】
0005276855.tif 000011
【図４】
0005276855.tif 000012
【図５】
0005276855.tif 000013
【図６】
0005276855.tif 000014
【図７】
0005276855.tif 000015
【図８】
0005276855.tif 000016
【図９】
0005276855.tif 000017
【図１０】
0005276855.tif 000018
【図１１】
0005276855.tif 000019