(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線を透過する複数のチューブの内側に消毒すべき被処理水を流し、前記複数のチューブの外側に該複数のチューブと平行に前記被処理水に紫外線を照射して消毒する紫外線ランプを配置した被処理水の外照式紫外線消毒装置において、
水槽の下部に貯溜部が、上部に水面が大気に通じた処理水水槽が形成され、前記複数のチューブの一端開口を前記貯溜部の管板に水密に固定すると共に、他端開口を前記処理水水槽の管板に水密に固定して前記水槽内に鉛直に配置し、前記複数のチューブの外側の前記水槽内に前記紫外線ランプを配置し、原水流路から前記貯溜部に前記原水流路の水面高に応じた量の被処理水を流入し、前記処理水水槽の流出口から処理水を処理水排出路へ自然流下させるように構成されたことを特徴とする被処理水の外照式紫外線消毒装置。
【請求項２】
請求項１において、前記処理水水槽の流出口近傍に前記処理水をオーバーフローさせる堰を設けたことを特徴とする被処理水の外照式紫外線消毒装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水処理水や浄水（飲料水）の消毒、又は浄水処理工程や修景池の藻の発生を防止する被処理水の外照式紫外線消毒装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、外照式の紫外線消毒手段の一例を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は正面図である。外照式の紫外線消毒手段５は、図４（Ａ）に示すように、紫外線を透過するチューブである光透過性チューブ６の内側に消毒すべき被処理水３１を流し、この光透過性チューブ６の外側にこの光透過性チューブ６と平行に被処理水３１に紫外線を照射して消毒する紫外線ランプ１０を配置したものである。図４（Ｂ）は、光透過性チューブ６と紫外線ランプ１０との相対位置関係を示したもので、この例では光透過性チューブ６の両側に各々１５ｃｍの距離を隔てて紫外線ランプ１０を配置している。
【０００３】
図５は、従来技術に係る被処理水の紫外線消毒装置の例を示す縦断面図である。この被処理水の紫外線消毒装置１００は、開水路に設けられた横型のもので、水槽１０１に流入した被処理水３１は整流板１０２を通過し水平方向に複数配列された紫外線ランプ１０３の周囲を水平方向に流れる。複数の紫外線ランプ１０３は枠体に支持されてランプアッセンブリー（又はランプ・サポート・ラック）１０４を形成している。水槽１０１の水位１０５は水位調整ゲート１０６によって維持されている。被処理水３１は、ランプアッセンブリーの紫外線ランプ１０３で紫外線照射を受けて消毒され、処理水３２となって水路１０７を流出する。
【０００４】
図６は、従来技術に係る別の被処理水の紫外線消毒装置の例を示す斜視図である。この被処理水の紫外線消毒装置１００は、被処理水３１をヘッダーパイプ１０８に導入し、ヘッダーパイプ１０８から各光透過性チューブ１１０に分配する。光透過性チューブ１１０に分配された被処理水３１は、光透過性チューブ１１０の周りに配置された紫外線ランプ１０３によって紫外線の照射を受けて消毒される。消毒された被処理水３１は、光透過性チューブ１１０からヘッダーパイプ１０９に集められ処理水３２として流出する。このタイプは、被処理水３１の流入、流出ともにヘッダーパイプ１０８、１０９を使用しており、被処理水３１の水量が変化しても水流断面積の変化が全くないので紫外線照射が常時均等に行なわれ、且つ流れが乱流であり微生物がランプに接近する頻度が高く、高強度の紫外線に照射され、消毒効果が高い等の利点がある。
【０００５】
図７は、図６と同様の更に別の被処理水の紫外線消毒装置の例を示す縦断面図である。被処理水の外照式紫外線消毒装置１００は、シリンダー１１０と、この内側に設けられた中圧殺菌ランプ１１１と、この中圧殺菌ランプ１１１に電力を供給するための電源接続部１１２と、紫外線強度を常時測定、監視する紫外線センサー１１３とを備えており、高出力の中圧殺菌ランプ１１１の１本で１ユニットを形成したランプ浸漬式消毒装置である。被処理水３１は、中圧殺菌ランプ１１１の外側を通過する際に紫外線で消毒されて処理水３２として流出する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５に示した被処理水の紫外線消毒装置１００は、流入水量の変動、例えば流入水量の増加により水面が上昇すると、開水路に浸漬されたランプアセンブリー１０４を流れる被処理水３１の流速は水面側が速く、底側が遅くなるため、水面側を流れる被処理水と底面側を流れる被処理水とで紫外線暴露量が異なる。従って、開水路の水深変化を最小にする複雑な水位調節ゲートを必要とする等の問題があった。更に、水深、幅、又は長さが異なっても同一の消毒性能が得られるようにするには、三次元的な紫外線照射強度の評価と複雑な水の流動解析が必要になると云う問題もあった。
【０００７】
一方、図６に示した被処理水の外照式紫外線消毒装置１００は、大規模施設で光透過性チューブ１１０が増加すると、各光透過性チューブ１１０へ流入水量を均等にするのが困難であった。又、紫外線ランプ１０３の出力低下や被処理水３１と接触しているチューブの内面の汚れ等による紫外線照射強度を測定し、監視することが重要であるが、図６に示した外照式紫外線消毒装置は、光透過性チューブ１１０内のＵＶ照度測定が困難であった。
【０００８】
図７に示した被処理水の紫外線消毒装置１００は、紫外線センサー１１３の信頼性の低さに加えて紫外線センサー１１３の取付部窓の汚れも加わりオンライン紫外線強度の測定を困難にしていた。更に、ランプ保護用石英ガラスの表面の洗浄のため、管表面に機械的ワイパーを取り付けたものもあるが、石英ガラス面に吸着した蛋白質や多糖類を除去することは困難であった。
【０００９】
本発明の課題は、被処理水の各チューブへの流入量を均等化して、紫外線暴露量を均一にすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、紫外線を透過する複数のチューブの内側に消毒すべき被処理水を流し、複数のチューブの外側にこの複数のチューブと平行に前記被処理水に紫外線を照射して消毒する紫外線ランプを配置した被処理水の外照式紫外線消毒装置において、水槽の下部に貯溜部が、上部に水面が大気に通じた処理水水槽が形成され、前記複数のチューブの一端開口を前記貯溜部の管板に水密に固定すると共に、他端開口を前記処理水水槽の管板に水密に固定して前記水槽内に鉛直に配置し、前記複数のチューブの外側の前記水槽内に前記紫外線ランプを配置し、原水流路から前記貯溜部に前記原水流路の水面高に応じた量の被処理水を流入し、前記処理水水槽の流出口から処理水を処理水排出路へ自然流下させるように構成することにより、上記課題を解決する。
【００１１】
処理水水槽の水面を大気に通じて設け、原水流路から貯溜部に原水流路の水面高に応じた量の被処理水を流入し、複数のチューブを通して処理水水槽に導き、処理水水槽の流出口から処理水を処理水排出路へ自然流下させることにより、貯溜部に貯溜された被処理水は、各チューブに一定の流入量で流入し、均一な紫外線暴露量となり確実に消毒される。
【００１２】
また、チューブを鉛直に設けたことから、被処理水中の気泡の除去が確実となり、被処理水の外照式紫外線消毒装置の作用に加え、各チューブへの被処理水の流入がより一層均等になり、且つ装置の構造が簡便になり製作も容易になる。
【００１３】
更に、処理水水槽の流出口近傍に処理水をオーバーフローさせる堰を設けることが好ましい。堰を設けたことにより、簡便な構造により処理水水槽の水位が同一となり、各チューブにかかる水頭を一定にすることが出来、各チューブの流入、流出量をより均一にし、紫外線暴露量がより均一で確実に消毒される。
【００１４】
そして、上記いずれかの被処理水の外照式紫外線消毒装置において、前記原水流路と前記貯溜部との間に被処理水の流入を遮断するゲート又はバルブを設けたことである。原水流路と貯溜部との間にゲート又はバルブを設けたことにより、上記いずれかの被処理水の外照式紫外線消毒装置の作用に加え、ゲート又はバルブにより原水流路と貯溜部との間を遮断してから、チューブ内面の汚れを除去する薬剤を投入することにより、チューブ内面の洗浄が容易となる。更に、チューブを処理水水槽へ開口させることにより紫外線センサーの取付け、維持管理が容易となるので紫外線強度の測定精度が高くなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る被処理水の外照式紫外線消毒装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、図１〜３において、同一又は同等部分には同一符号を付けて示す。
【００１６】
図１は、本発明に係る被処理水の外照式紫外線消毒装置の一実施の形態を示す縦断面図、図２は、図１における I−I 線断面図、図３は、図１における平面図、をそれぞれ示す。本実施の形態の被処理水の外照式紫外線消毒装置１は、紫外線を透過するチューブである光透過性チューブ６の内側に消毒すべき被処理水３１を流し、外側にこの光透過性チューブ６と平行に被処理水３１に紫外線を照射して消毒する紫外線ランプ１０を配置した紫外線消毒手段５を有するものである。紫外線消毒手段５は、複数の光透過性チューブ６と、複数の紫外線ランプ１０を有する。
【００１７】
更に、原水流路（水路又は水路に代えて管路としてもよい）２１と、水面が大気に通じた処理水水槽１８との間に、原水流路２１から流入する被処理水３１を溜める貯溜部１５を備える。そして、貯溜部１５に紫外線消毒手段の光透過性チューブ６の一端７を開口させると共に、光透過性チューブ６の他端８を処理水水槽１８へ開口させ、処理水３２を処理水排出路２３に排出させる。
【００１８】
紫外線消毒手段５は、水槽２の中に設けられ、更に、水槽２の下部には貯溜部１５、上部には水面が大気に通じた処理水水槽１８を形成している。紫外線消毒手段５の光透過性チューブ６は、貯溜部１５に設けられた流入側管板１７と、処理水水槽１８に設けられた流出側管板１３との間で鉛直に水密状に固定されている。原水流路２１と貯溜部１５とは接続部４で接続されている。
【００１９】
図２に示すように、処理水水槽１８の側面に沿って処理水排出路２３が設けられ、処理水水槽の流出口９近傍に処理水３２を処理水排出路２３にオーバーフローさせる堰として処理水流出堰１９が設けられている。更に、図１又は図３に示すように、原水流路２１と貯溜部１５との間に被処理水３１の流入を遮断する流入ゲート２７が設けられ、処理水排出路２３と放流水路２５との間に流出ゲート２８が設けられている。
【００２０】
以上の構造を有する本実施の形態の被処理水の外照式紫外線消毒装置１は、次のように作用する。即ち、被処理水３１は、原水流路２１から流入ゲート２７と接続部４を通過して貯溜部１５に流入し、一旦貯溜される。貯溜部１５に貯溜される被処理水３１の水量は、光透過性チューブ６の一端７から光透過性チューブ６に流入する水量にくらべ大きく設定されている。
【００２１】
更に、光透過性チューブ６を処理水水槽１８の底部に連結し、処理水水槽１８より処理水を処理水排出路２３へ自然落下させることにより、処理水水槽１８の水位は全ての位置で同じにすることが出来、各光透過性チューブ６への流入量を均等にすることが出来る。故に、被処理水３１は、貯溜部１５から光透過性チューブ６の一端７にどの光透過性チューブ６に対しても略均一に流入し、すべての位置で流速が等しくなり、光透過性チューブ６内を上昇する間に紫外線ランプ１０より紫外線照射を受け、被処理水中の細菌等の微生物を死滅させる。更に、処理水水槽１８の側面に処理水流出口堰１９を設けることにより、一層流入量を均等にすることが出来る。
【００２２】
原水流路２１の水面２２と処理水水槽１８の水面３との距離ΔＨは紫外線消毒手段５の損失水頭に相当し、処理水水槽１８の水面３と処理水流出堰１９の頂との距離Δｈは処理水流出堰１９の越流水深であり、流入水量の変動によりΔＨ及びΔｈは変化する。流入量ゼロの時は原水流路２１の水面２２は処理水流出堰１９の頂のレベルまで下がる。被処理水水量の変動にともないΔｈ、即ち処理水水槽１８の水位が変化するが、処理水水槽１８の水位は全ての位置で同じであるので、各光透過性チューブ６への流入量は均等になる。
【００２３】
更に、光透過性チューブ６が鉛直に処理水水槽１８に連結されたことにより、被処理水中の気泡の除去が確実となり各光透過性チューブ６への被処理水３１の流入が一層均等になり、且つ装置の構造が簡便になり製作も容易になる。そして、原水流路２１と貯溜部１５との間に流入ゲート２７を設けたことにより、流入ゲートにより原水流路２１と貯溜部１５との間を遮断し、処理水水槽１８の開放面から、次亜塩素酸又はクエン酸等のチューブ内面の汚れを除去する薬液を注入し、一定時間放置することにより容易に光透過性チューブ６の内面の汚れを洗浄することが出来る。
【００２４】
紫外線ランプ１０の出力の長期的低下や光透過性チューブ６の汚れにより被処理水の受ける紫外線強度は低下するので、紫外線強度を監視することは重要であるが、現在のところオンライン用紫外線強度計の信頼度は低い。そこで、図１に示すようにポータブル式の紫外線強度（照度）センサー３０を定期的に光透過性チューブ６に挿入することにより正確な紫外線強度を精度が高く測定することが出来る。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の被処理水の外照式紫外線消毒装置によれば、被処理水の各チューブへの流入量が一定となり紫外線暴露量が均一で確実に消毒される。更に、チューブの洗浄が容易で、紫外線強度の測定精度が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る被処理水の外照式紫外線消毒装置の一実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】図１における I−I 線断面図である。
【図３】図１における平面図である。
【図４】外照式の紫外線消毒手段の一例を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は正面図である。
【図５】従来技術に係る被処理水の紫外線消毒装置の例を示す縦断面図である。
【図６】従来技術に係る別の被処理水の紫外線消毒装置の例を示す斜視図である。
【図７】図６と同様の更に別の被処理水の紫外線消毒装置の例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１  被処理水の外照式紫外線消毒装置
６  光透過性チューブ（チューブ）
７  一端
８  他端
９  流出口
１０  紫外線ランプ
１５  貯溜部
１８  処理水水槽
１９  処理水流出堰（堰）
２１  原水流路
２７  流入ゲート（ゲート又はバルブ）
３１  被処理水
３２  処理水
【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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