(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染物質を含む被処理水に過酸化物が添加される酸化槽、ハニカム孔表面に光触媒が担持されたハニカム構造体、及び浄化された水を堰き止める溢流槽をそれぞれ配置した水処理槽と、紫外線ランプが配設された紫外線照射部とを備え、ハニカム構造体は酸化槽の下流側に複数配列され、紫外線照射部は各ハニカム構造体の間の水処理槽内に形成されるかあるいは水処理槽の上方に配置され、また、少なくとも２つのハニカム構造体のハニカム孔が被処理水の流れ方向に対して傾斜しており、更に、各ハニカム構造体のハニカム孔を介して沈殿する汚泥を収集する汚泥沈殿槽を水処理槽の底部に配置していることを特徴とする光触媒を利用した水処理装置。
【請求項２】
前記紫外線照射部は、各ハニカム構造体の間の水処理槽内に形成される請求項１記載の水処理装置。
【請求項３】
前記紫外線ランプが光透過性保護管内に収納され、光透過性保護管には、空気導入管が該保護管内に挿通された空気吸入孔及びオゾン供給管が接続されたオゾン吐出孔が形成されていて、オゾン供給管と前記酸化槽内に配設されノズルを有する吹出管とを配管接続したことを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
【請求項４】
前記ハニカム孔は、２０〜７０°の範囲内で被処理水の流れ方向に対して下方に傾斜していることを特徴とする請求項１または３に記載の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光触媒と紫外線との酸化作用により、水中に含まれる汚染物質を酸化分解して水を浄化する光触媒を用いた水処理装置に関する。特に、本発明は、光触媒を表面積の広いハニカム構造体内部のハニカム孔に担持させると共に、汚泥の通路となるハニカム孔を傾斜させて汚泥の沈殿を促進させる水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水等の生活系排水、工場排水等の工業系用水などの水処理では、種々の水処理技術を組み合わせて、水中の汚染物質や有害な細菌を除去または無害化して放流している。この種の水処理技術としては、凝集沈殿等の沈殿分離、加圧浮上等の浮上分離，砂濾過，逆浸透，限外濾過等の濾過分離、活性炭吸着，イオン交換等の吸着・交換分離，中和，酸化還元，オゾン処理，塩素処理等の化学的処理などがある。この他、代表的なものとして、活性汚泥法が挙げられる。
即ち、単一の水処理法（単位操作）だけで目的とする水質を達成することは困難であり、被処理水の水質に応じて、ある特定の水処理法を組み合わせることによって、目的水質を達成しているのが現状である。例えば、浄水処理に使用される河川の水には生活排水等が流入しているため、その水処理には、前塩素処理工程、凝集沈殿工程、砂濾過工程、オゾン処理工程、活性炭吸着工程、後塩素処理工程等の幾つもの工程が組み合わされている。従って、水処理のための装置建設費、運転管理費、維持管理費は莫大なものとなる。
【０００３】
一方、紫外線が照射されると触媒活性を呈する酸化チタン等の光触媒が、多方面に応用され、ガラス，タイル等の汚れ防止、抗菌、空気の脱臭処理、排ガス処理、汚染物質を含有する水の処理などに利用されている。
光触媒を用いた水処理装置については、従来から種々の提案がなされている。光触媒の活性はその表面積及び紫外線の光量に大きく依存するので、単位体積当たりの光触媒の表面積を大きくした従来例として、粒状担体に光触媒を担持してこれを固定床または流動床とする水処理装置が提案されている。
しかし、固定床法では、固定床表面付近では光触媒活性を呈するが、担体自体が入射紫外線を遮蔽するため、紫外線の当たない固定床内部では光触媒活性が得られないという問題がある。他方、流動床法では、紫外線がある程度有効利用されるが、固定床法と同様の理由から充分とはいえない。しかも、流動床法では、光触媒担体を絶えず流動または循環させなければならず、装置が複雑になるだけでなく、運転管理費も嵩むという問題がある。また、これらの水処理装置は、下水処理施設や産業排水処理施設等の水の大量処理に適合するものではない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、上述の従来技術の問題点を解消することにあり、水処理の単位操作を低減し、運転管理費が安く済み、単位体積当たりの光触媒の表面積を大きくしても入射紫外線を有効利用することが可能で、水の大量処理にも適合可能な光触媒を利用した水処理装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、水中に含まれる汚染物質等を光触媒と紫外線の照射により酸化分解する従来の水処理装置の問題点を解決すべく、鋭意検討を重ねてきたところ、光触媒をハニカム構造体内の多数のハニカム孔に担持させると同時に、ハニカム孔を傾斜配置させて水中に含まれる汚泥の沈殿を促進することによって、入射紫外線を有効利用することが可能であり、汚泥の分離工程を別途設ける必要がなく、かつ、水の大量処理にも適合可能な光触媒を利用した水処理装置を確立するに至ったものである。
【０００６】
即ち、本発明の光触媒を利用した水処理装置は、汚染物質を含む被処理水に過酸化物が添加される酸化槽、ハニカム孔表面に光触媒が担持されたハニカム構造体、及び浄化された水を堰き止める溢流槽をそれぞれ配置した水処理槽と、紫外線ランプが配設された紫外線照射部とを備え、ハニカム構造体は酸化槽の下流側に複数配列され、紫外線照射部は各ハニカム構造体の間の水処理槽内に形成されるかあるいは水処理槽の上方に配置され、また、少なくとも２つのハニカム構造体のハニカム孔が被処理水の流れ方向に対して傾斜しており、更に、各ハニカム構造体のハニカム孔を介して沈殿する汚泥を収集する汚泥沈殿槽を水処理槽の底部に配置していることを特徴とする。
本発明の水処理装置においては、上記紫外線ランプが光透過性保護管内に収納され、光透過性保護管には、空気導入管が該保護管内に挿通された空気吸入孔及びオゾン供給管が接続されたオゾン吐出孔が形成されていて、オゾン供給管と上記酸化槽内に配設されノズルを有する吹出管とを配管接続することが好ましい。また、上記ハニカム孔は、２０〜７０°の範囲内で被処理水の流れ方向に対して下方に傾斜していることが好ましい。
【０００７】
【作用】
本発明の光触媒を利用した水処理装置において、過酸化物が酸化槽に添加されると、被処理水の臭気及び色度が改善され、菌類が殺菌される。次に、ハニカム構造体に流入した被処理水は、紫外線ランプから照射される紫外線と光触媒との共同作用によって、有機質汚染物質がハニカム孔表面に担持された光触媒と接触する際に酸化分解されて無害化される。この酸化反応は、紫外線がハニカム孔全体に照射されるので、効率良く行われる。
また、被処理水がハニカム孔を通過する際、ハニカム孔がその流れ方向に対して傾斜しているため、被処理水に含まれている汚泥（汚濁物質）の沈殿が促進される。ハニカム構造体は酸化槽の下流側に複数配列されているので、これを適宜数配列することにより、汚染物質の分解と汚泥の分離が繰り返され、被処理水が下流に流れるに従って汚染物質濃度及び汚泥含量が次第に低下し、最終的に被処理水は浄化される。浄化された被処理水は溢流槽に流入した後放流される。
【０００８】
本発明の水処理装置において、紫外線ランプを光透過性保護管内に収納させて、この保護管に空気導入管を挿通させた空気吸入孔及びオゾン吐出孔を形成した場合、ハニカム構造体に照射される紫外線を利用してオゾンを発生させることができる。このオゾンは、上記オゾン吐出孔に接続する供給管とノズルを有する吹出管とを配管接続することにより、酸化槽内に添加される前述の過酸化物として利用することができる。
また、前記ハニカム孔を被処理水の流れ方向に対して２０〜７０°の範囲内で下方に傾斜させた場合、汚泥を効率良く分離することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
被処理水に含まれる代表的な汚染物質としては、生活排水や工場排水に含まれる種々の物質が挙げられ、例えば、アンモニア性窒素、硫化水素、水可溶性食物残渣、洗剤、有機ハロゲン化合物、有機色素、環境ホルモン、バクテリア等の菌類、藻類などがある。
本発明の水処理装置は、紫外線ランプが配設された紫外線照射部の他に、被処理水に過酸化物が添加される酸化槽と、光触媒が担持されたハニカム構造体と、浄化された水を堰き止める溢流槽と、汚泥を収集する汚泥沈殿槽とを配置した水処理槽を備えている。
【００１０】
本発明の水処理装置においては、有害物質、浮遊物質、栄養塩類、細菌等、種々の汚染物質を含む被処理水がまず酸化槽に流入する。汚染物質を含む被処理水には過酸化物が添加される。過酸化物としては、オゾン、過酸化水素、次亜塩素酸及びその水溶性塩等が用いられる。過酸化物の添加は、後述するように、ハニカム構造体に照射される紫外線を利用してオゾンを発生させ、このオゾンを酸化槽の下部に配設されたノズル付吹出管から吐出させることが好ましい。また、これに代えて、過酸化物源から酸化槽内に過酸化物を供給してもよく、あるいはその過酸化物の供給量を低減すべく両者を併用してもよい。
被処理水に過酸化物が添加されると、過酸化物の種類によっても異なるが、アンモニア、硫化水素、フェノール化合物、亜硝酸性窒素、シアン、鉄、マンガン等が分解される。また、過酸化物処理は、殺菌効果がある他に、被処理水の臭気及び色度が改善される。
酸化槽内には、必要に応じて、最上流のハニカム構造体に対向してその前面に格子状の整流板が配設されている。この整流板によって、層流状態の被処理水がハニカム構造体内部に流入する。
【００１１】
本発明の水処理装置を構成するハニカム構造体は、光触媒が担持されるハニカム孔の表面積を格段に広くすることができる。このハニカム構造体は水処理槽内に複数配列され、被処理水の流れ方向に対して、複数のハニカム構造体のハニカム孔を同じ方向に傾斜させたり、交互に逆向きに傾斜させることができる。
このようなハニカム構造体の配列において、被処理水は各ハニカム構造体の内部を通過しながら下流側に流れていき、溢流槽に至る。その間、被処理水中の汚泥が分離されると共に、汚染物質が光触媒と紫外線との作用により徐々に酸化分解されて被処理水は最終的に無害化される。
【００１２】
ハニカム構造とは一般に六角形のコアが多数集合した構造物を指すが、その形状は、三角形、四角形以上の多角形、千鳥格子状であってもよい。光触媒の担体となるハニカム壁は、セラミック、合成樹脂、表面が電気的に絶縁処理された金属等が使用される。この絶縁処理としては、ガラスコーティング処理、陽極酸化処理等が挙げられる。被処理水の性状に応じて、強化ガラスや耐水性の合成樹脂で被覆された紙も使用することができる。
ハニカム孔表面に担持される光触媒としては、酸化チタン、酸化亜鉛、硫化カドミウム、酸化鉄等が用いられ、酸化還元電位が高くバンドギャップの高い酸化チタンが好適である。酸化チタンとしては、アナターゼ型、ルチル型、ブロッカイト型等の結晶型のものが使用されるが、活性の強いアナターゼ型およびブロッカイト型結晶が好適である。
【００１３】
光触媒が担持されたハニカム構造体は、例えば次のようにして製造することができる。
光触媒の微粒子を水等の溶媒に分散させてスラリーとし、このスラリー中に予めバインダを塗布しておいたハニカム体またはハニカム壁となる基板を浸漬するか、あるいはスラリー、微粒状光触媒のゾルまたはゲルをハニカム基板に塗布または噴霧する。次いで、光触媒が付着したバインダをその分解温度以下で加熱してバインダを硬化させた後、必要に応じて、ハニカム孔が所定の形状をなすようにハニカム基板を組み立てることによって、本発明で使用されるハニカム構造体が得られる。なお、バインダとしては、一般に硬化後にハニカム基板を被覆可能な水不溶性の高分子材料が用いられる。その一例として、エポキシ樹脂、ポリエステル、発泡ポリスチレン、発泡ポリウレタン等が挙げられる。
また、ハニカム壁がアルミナ等の吸着性材料で構成される場合は、バインダを用いる必要はなく、上記浸漬、塗布または噴霧法によって、スラリー中の光触媒を多孔質ハニカム基板またはハニカム孔表面に担持させた後、乾燥することによっても、ハニカム構造体を製造することができる。
【００１４】
水処理槽に配列される複数のハニカム構造体は、被処理水の流れ方向に対してハニカム孔が傾斜しているため、前記汚染物質やその酸化生成物等の被処理水に含まれる汚泥の凝集更には分離が促進される。被処理水の流れ方向に対するハニカム構造体の配列としては、全て下方傾斜配列、下方傾斜と上方傾斜の交互配列等があるが、例えば、最下流のものは被処理水の流れと平行であるなど、必ずしも全てのハニカム構造体のハニカム孔が傾斜している必要はない。
複数のハニカム構造体のハニカム孔は、被処理水の流れ方向に対して、２０〜７０°の範囲内で、特に３０〜６０°の範囲内で下方に傾斜していることが好ましい。上記傾斜角が２０°未満の場合は、汚泥の沈殿効果が不充分であり、被処理水の流れ方向に沿ってハニカム構造体を必要以上に長くせざるを得なくなる。一方、傾斜角が７０°より大きい場合は、被処理水の流水抵抗が大きく、被処理水の処理時間が長くなる。
【００１５】
ハニカム孔が被処理水の流れ方向に対して下方に傾斜した各ハニカム構造体の下方、場合によっては各紫外線照射部及びハニカム構造体の両方の下方の水処理槽底部には、ハニカム孔から排出される汚泥を収集する汚泥沈殿槽が配置されている。これらの汚泥沈殿槽は、被処理水の流れ方向に関して底部を下方に傾斜させておくことが好ましい。
全般的に、収集される汚泥の量は、下流側に位置する汚泥沈殿槽ほど減少する傾向にある。しかし、ハニカム孔の傾斜角によっては、最上流側に位置する汚泥沈殿槽に収集される汚泥の量が最も多いとは限らず、それより下流側に位置する汚泥沈殿槽が最大の汚泥量となることがある。
各汚泥沈殿槽に収集された汚泥は、その底壁に開口を設けて１つの汚泥収集槽に集めることができる。このようにして、各汚泥沈殿槽または汚泥収集槽に収集された汚泥は、例えば、気泡ポンプ（エアリフトポンプ）によって汲み上げられ、汚泥排出管を通ってそのまゝまたは濾過装置を介して、水処理槽から外部に排出される。
【００１６】
ハニカム構造体内部に紫外線を照射する紫外線照射部は、２つのハニカム構造体の間の水処理槽内に形成されるか、あるいは水処理槽の上方に配置される。この照射部には紫外線ランプが配設される。上記ハニカム構造体の内部にはハニカム孔が形成されているので、被処理水の浄化の進行に伴って、紫外線ランプからの紫外線は障害物等で遮蔽されることなくハニカム孔の全表面を照射することが可能である。
紫外線ランプとしては、例えば、波長３６０nmの冷陰極ランプ、波長３２０nmのブラックライト、波長２５４nmまたは１８５nmの低圧水銀ランプ、波長１７２nmを中心とするキセノン形態のエキシマランプ等の波長４００nm以下の紫外線を放射するランプが使用される。中でも、大腸菌等の細菌の殺菌や藻類の殺藻作用のある波長２５４nm以下の紫外線を放射するランプ、更には空気中の酸素に作用してオゾンを発生する波長２００nm以下の紫外線を放射するランプが好ましく使用される。
紫外線ランプは、互いに適宜の間隔で配設された棒状のランプが通常使用される。その間隔は、紫外線ランプの照射量、ハニカム孔の傾斜角、光触媒の酸化反応速度、被処理水中の汚染物質の濃度、被処理水の流速及び単位時間当たりの流量などに依存して決定される。また、棒状の紫外線ランプに代えて、球状または楕円状のランプをランダムまたは整列させて使用してもよい。
【００１７】
紫外線ランプは、通常各々を有底の光透過性保護管内に気密に収納され、紫外線照射部が水処理槽内に形成される場合は、液密に収納されて被処理水から保護される。保護管の素材としては、石英や、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、透明フッ素樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン）等の合成樹脂が例示される。紫外線ランプを収納した光透過性保護管は、紫外線照射部がハニカム構造体間に形成される場合、上部が水処理槽の液面から突出した状態で垂直方向に複数配列される。紫外線照射部が水処理槽ないしはハニカム構造体の上方に配置される場合、水平方向に複数配列される。
前者の場合、水処理槽を覆う遮蔽板（蓋）の内面を反射板等の反射性材料で形成することが望ましい。後者の場合、上記蓋を上述の光透過性素材で形成し、放射される紫外線が全て水処理槽に照射されるように、紫外線ランプの上方を反射板で覆うことが望ましい。なお、後者において、オゾンを発生させない場合は、紫外線ランプを必ずしも光透過性保護管に収納する必要はない。
【００１８】
本発明においては、前述したように、紫外線を利用してオゾンを発生させ、このオゾンを過酸化物として前記酸化槽に添加することが好ましい。その場合、光透過性保護管の天板部分に空気吸入孔及びオゾン吐出孔を形成し、空気吸入孔には上記保護管内に挿通する空気導入管が取り付けられる。一方、上記オゾン吐出孔にオゾン供給管を接続し、かつ酸化槽の下部にノズルを有する吹出管を配設して、供給管と吹出管とが配管接続される。
また、各ハニカム構造体の下方に、場合によっては各紫外線照射部の下方にノズルを有する吹出管を配設して、この吹出管と上記供給管とを配管接続することも好ましい。
【００１９】
上記供給管と吹出管との配管系に関しては、配管に真空ポンプが接続されていて、先端が光透過性保護管の深部に達する空気導入管から吸入された空気の一部は、保護管内で紫外線ランプから放射される波長２００nm以下の紫外線によりオゾンに変換される。オゾンを含有する空気は、直接酸化槽及び／又はハニカム構造体もしくは紫外線照射部の下方に供給される。この際、オゾンは、紫外線の照射下に水と反応してＯＨラジカルを生成するので、光触媒による酸化作用と相俟って、被処理水中の汚染物質が強力に酸化分解される。
勿論、真空ポンプに代えて、コンプレッサを空気導入管の上流に接続することもできる。また、１つの群に配列された光透過性保護管の各オゾン吐出孔に接続する供給管をオゾン収集室に接続したり、更にこれらのオゾン収集室をオゾンチャンバに接続して、オゾンを水処理槽に供給してもよい。
【００２０】
ハニカム構造体を流れる被処理水は、その液面をできるだけ各ハニカム構造体の上端縁部に保持させることが好ましい。その手段として、ハニカム構造体の上面を下流側のものほど低くしたオーバーフロー方式が挙げられる。また、ハニカム構造体間に間隔を介してバッフル板を設けた迂回方式がある。迂回方式の場合、バッフル板は、水処理槽を覆う遮蔽板または蓋からハニカム構造体の下端部まで垂下されるか、あるいは汚泥沈殿槽の下流側端部からハニカム構造体の上端部まで延びている。
一方、被処理水がハニカム構造体の一部をバイパスしないように構成することが望ましい。その手段として、各汚泥沈殿槽の上流側端部及び下流側端部の上端縁をそれぞれ隣接するハニカム構造体の上流側下端部に当接または連結させる方式が挙げられる。また、上記バッフル板がハニカム構造体の間の上端部まで延びる迂回方式の場合は、各汚泥沈殿槽の上流側端部の上端縁がバッフル板の１つまたは２以上上流側のハニカム構造体の上流側下端部に当接または連結される。
しかし、被処理水の液面保持手段及びバイパス防止手段は、これらの方式に限定されるものではない。
【００２１】
以上のようにして、酸化槽及び紫外線照射部と組み合わされたハニカム構造体を経た被処理水は浄化されて、一旦溢流槽に堰き止められる。浄化される被処理水は、その使用目的に応じて浄化度が調整される。そのためには、紫外線ランプの間隔に関して例示した前記ファクタの他に、例えば、ハニカム構造体の長さ、断面積、配列される数や、ハニカム孔の断面積等が勘案される。なお、各ハニカム構造体は、必ずしも同じ長さである必要はなく、例えば上流側に配列されるハニカム構造体を下流側のものより長くしてもよい。
溢流槽に堰き止められた浄化水は、水処理槽から外部に放流されるが、必要に応じて、例えば塩素処理、イオン交換処理を施してもよい。
【００２２】
本発明は、単位体積当たりの表面積が従来の担体と比較して格段に広いハニカム孔に光触媒を担持させたハニカム構造体を用い、かつ、ハニカム孔を被処理水の流れ方向に対して傾斜させたことにより、被処理水に含まれる汚泥を分離できるだけでなく、汚染物質の分解効率に著しく優れた水処理装置を提供することができる。
また、紫外線ランプとして低波長域の紫外線が放射されるランプを使用する場合、浮遊性細菌、カビ等の微生物は紫外線の照射または紫外線・光触媒作用により殺菌されて、被処理水中の微生物の数が著しく低減され、最終的に無菌化することが可能である。同様に、被処理水中にたとえ病原性ウィルスが存在するような場合でも、ウィルスは紫外線または光触媒酸化により死滅させられる。より低波長域の紫外線が放射されるランプを使用する場合は、空気からオゾンを発生させて、これを被処理水の酸化処理に利用することができる。
以上のような本発明の水処理装置は、下水，中水，上水等の生活系排水、超純粋用水，工業用水，工場排水，工場工程排水等の工業系用水、その他、殺菌，濾過，高度処理を要する工程系用水などに適用することができる。
【００２３】
【実施例】
次に、図面を参照しながら本発明を具体的に説明する。
実施例１
図１，２において、符号１は水処理装置である。この水処理装置１の水処理槽２には、被処理水の上流側から順次、酸化槽３、複数のハニカム構造体４、溢流槽５が配置されている。また、ハニカム構造体４間には紫外線照射部６が形成され、ハニカム構造体４及び紫外線照射部６の下方の水処理槽２の底部には、汚泥沈殿槽７が配置されている。
酸化槽３には排水導入管８が接続している。また、酸化槽３内には、ハニカム構造体４に対向して、水処理槽２の両側壁に支持された格子状の整流板９が配設されている。
水処理槽２内に複数配列されたハニカム構造体４は、陽極酸化処理されたアルミニウムからなり、水処理槽２の両側壁に支持されている。各ハニカム構造体４には、図３に示すように、内部に多数のハニカム孔１０が形成されている。ハニカム孔１０は、エポキシ樹脂の薄膜で被覆されていて、表面にアナターゼ型の酸化チタンからなる光触媒が担持されている。また、各ハニカム孔１０は、被処理水の流れ方向に対して、下方に４５°傾斜している。
【００２４】
各紫外線照射部６には、波長１７２nmの紫外線を放射するキセノン形態の棒状エキシマランプ１１が配設されている。また、水処理槽２全体を覆う遮蔽板１２は、その内面が反射板で形成されている。遮蔽板１２には、水位調整板１３が各ハニカム構造体４の下流側上端部に沿って垂下していて、調整板１３の下端縁は一部開口している。
各エキシマランプ１１は、石英製の光透過性保護管１４内に収納されている。光透過性保護管１４は、各紫外線照射部６において垂直方向に複数整列されていて、その上部が遮蔽板１２から突出している。なお、保護管１４の突出部分は、図示していないが、遮蔽部材で覆われている。
光透過性保護管１４の天板部分には、図４に示すように、空気吸入孔１５及びオゾン吐出孔１６が形成されていて、空気吸入孔１５には先端が保護管１４内の下部に達する空気導入管１７が取り付けられる。また、各オゾン吐出孔１６にはオゾン供給管１８が接続されていて、酸化槽３の底部に配設されたノズルを有するオゾン吹出管１９及び各ハニカム構造体４の下方に配設されたノズルを有するオゾン吹出管２０と、供給管１８とが真空ポンプ２１を介して配管接続されている。
【００２５】
水処理槽２の底部に配置された各汚泥沈殿槽７は、その上流側端部及び下流側端部の上端縁が、それぞれ隣接するハニカム構造体４の上流側下端部に沿って当接している（最下流のハニカム構造体４を除く）。また、各汚泥沈殿槽７内の下部には、気泡ポンプによって汚泥を汲み上げる汚泥取出管２２の先端部が位置していて、各汚泥取出管２２は汚泥排出管２３に配管接続されている。
溢流槽５は、遮蔽板１２から水処理槽２内の下部に垂下するバッフル板２４で仕切られていて、水処理槽２の背壁上端と遮蔽板１２との間が浄化された被処理水の放流開口部２５となっている。
【００２６】
図１，２に示す水処理装置１の作用は次の通りである。
各種の汚染物質及び菌類等を含む被処理水が、排水導入管８を経由して水処理槽２の酸化槽３に流入する。一方、空気導入管１７を介して光透過性保護管１４内に取り入れられた空気の一部は、エキシマランプ１１から放射される紫外線によってオゾンに変換される。保護管１４内で発生したオゾンは、供給管１８及び真空ポンプ２１を介して、吹出管１９のノズルから酸化槽３内に供給される。このオゾンの供給によって、被処理水中の汚染物質が酸化され、菌類は殺菌される。酸化処理された被処理水は、整流板９で整流されて層流となり、ハニカム構造体４のハニカム孔１０に流入する。
ハニカム構造体４の間にはエキシマランプ１１が配設されているので、ハニカム構造体４内部の光触媒が担持されたハニカム孔１０の全表面に紫外線が照射される。同時に、水処理槽２を覆う遮蔽板１２の内面（溢流槽５部分を除く）が反射板で形成されているので、紫外線が水処理槽２内で有効利用される。
【００２７】
ハニカム孔１０に流入した被処理水は、紫外線と光触媒との共同作用により、汚染物質及び菌類等が効率良く酸化分解される。しかも、各ハニカム構造体４の下方にはオゾン吹出管２０が配設されているので、吹出管２０のノズルから供給されるオゾンによっても被処理水中の汚染物質及び菌類等が酸化分解される。また、各ハニカム孔１０は、被処理水の流れ方向に対して、下方に４５°傾斜しているため、被処理水中の汚泥（水不溶性の酸化生成物も含まれる）の凝集が促進され、ハニカム孔１０から排出された汚泥は水処理槽２の底部に配置された汚泥沈殿槽７に収集される。汚泥沈殿槽７に収集された汚泥は、汚泥取出管２２を介して気泡ポンプによって汲み上げられ、汚泥排出管２３から水処理槽２の系外に排出される。
水処理槽２内にはハニカム構造体４及び紫外線照射部６が複数配列されているので、被処理水は下流に向かうほど汚染物質及び汚泥含量が減少し、浄化されていく。最終的に無害化された被処理水は、バッフル板２４の下方を通って一旦溢流槽５に堰き止められた後、水処理槽２の系外に放流される。
【００２８】
図１，２に示す水処理装置は、次のように変更することができる。
光透過性保護管１４は、その上部を遮蔽板１２から突出させなくてもよい。その場合、空気導入管１７及びオゾン供給管１８が遮蔽板１２を貫通することになる。
各紫外線照射部６毎にそれぞれのオゾン供給管１８をオゾン収集室に接続し、これらのオゾン収集室を１つのオゾンチャンバに接続することもできる。また、オゾンチャンバとオゾン吹出管１９，２０との間にコンプレッサを介装してもよい。更に、各ハニカム構造体４の下方に配設されるオゾン吹出管２０の一部または全てを省略することができる。あるいは、オゾン吹出管１９に代えて、別途設けた過酸化水素水貯留タンクから酸化槽３に過酸化水素を添加してもよい。
【００２９】
実施例２
本発明の光触媒を利用した水処理装置は、図５に示すものに変更することができる。この水処理装置１は、ハニカム構造体４のハニカム孔１０が被処理水の流れ方向に対して交互に逆向きに傾斜しているいる点で、更に、紫外線照射部６がハニカム構造体４の上方に配置されている点で、図１，２に示す水処理装置と相違する。
より具体的には、前記水位調整板１３に代えて、隣接するハニカム構造体４間に間隔を介して構造体４の下端部まで垂下する仕切板２６を設け、その下流側のハニカム構造体４の背後に間隔を介して汚泥沈殿槽７の下流側端部から構造体４の上端部まで延びる仕切板２７が設けられている。なお、汚泥沈殿槽７は隣接する２つのハニカム構造体４の下方に配置されている。
また、前記遮蔽板１２に代えて、溢流槽５部分を除く水処理槽２が透明フッ素樹脂製の透明板２８で液密に覆われていて、透明板２８の上方に前記紫外線照射部６が配置されている。ここで、紫外線照射部６を構成する一連の光透過性保護管１４は水平方向に配設され、保護管１４全体は反射板２９で覆われている。
【００３０】
図５に示す水処理装置１は、図１，２に示す水処理装置とほぼ同様の作用を奏するので、詳細な作用の説明は省略するが、主として被処理水の流れ及びハニカム孔１０への紫外線の入射角が相違する。
整流板９を通過した被処理水は、流れ方向が下向きと上向きに交互に変化しながら、仕切板２６の下側と仕切板２７の上側を交互に通過して溢流槽５に至る。この間、被処理水の大半は仕切板２６，２７に突き当たりながら流れていくので、被処理水中の汚泥の分離が一層促進される。
エキシマランプ１１から放射された紫外線は、反射板２９によって反射される紫外線と共に、ハニカム構造体４の上面及び前後面から光触媒が担持されたハニカム孔１０表面に照射される。放射される紫外線を有効利用するためには、上記仕切板２６，２７を光透過性材料で形成するかあるいはその表面を反射性材料で被覆することが望ましい。
【００３１】
【発明の効果】
以上のような本発明の光触媒を利用した水処理装置によれば、光触媒の担持体としてハニカム構造体を使用するため、紫外線ランプから放射される紫外線がハニカム孔の全表面に照射されるので、被処理水中に含まれる汚染物質等が光触媒によって効率良く酸化分解されて無害化される。また、ハニカム孔が被処理水の流れ方向に対して傾斜しているため、被処理水に含まれている汚泥の沈殿が促進され、汚泥沈殿促進剤または凝集剤の使用量を低減することが可能である。
本発明の水処理装置において、上述の紫外線を利用してオゾンを発生させることが可能であり、その場合、オゾンを汚染物質の酸化剤として利用できるので、通常の水処理において使用される過酸化物の量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の水処理装置の一実施例を示す縦断面説明図である。
【図２】  図１に示す水処理装置の横断面説明図である。
【図３】  本発明におけるハニカム構造体の一例を示す斜視図である。
【図４】  本発明における光透過性保護管の一例を示す斜視図である。
【図５】  本発明の水処理装置の別の実施例を示す縦断面説明図である。
【符号の説明】
１・・・ 水処理装置、２・・・ 水処理槽、３・・・ 酸化槽、４・・・ ハニカム構造体、５・・・ 溢流槽、６・・・ 紫外線照射部、７・・・ 汚泥沈殿槽、１０・・・ ハニカム孔、１１・・・ 紫外線ランプ、１４・・・ 光透過性保護管、１５・・・ 空気吸入孔、１６・・・ オゾン吐出孔、１７・・・ 空気導入管、１８・・・ オゾン供給管、１９、２０・・・ オゾン吹出管。
【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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