一般社団法人 日本紫外線水処理技術協会
ニュースレター No.11

Japan UV Water Treatment Technology Association

11

Newsletter01

日本紫外線水処理技術協会

もくじ

ニュースレター No.11

顧問・役員

Japan UV Water Treatment Technology Association●巻頭言
01
展望のある酸化処理
特定非営利活動法人 日本オゾン協会 会長
全国簡易水道協議会 相談役
眞柄 泰基●特別寄稿（JWRC 大垣理事長にきく）
合理的な選択と紫外線処理の将来に向けて
03
公益財団法人 水道技術研究センター
理事長
大垣 眞一郎
一般社団法人 日本紫外線水処理協会
理事
堀田 秋廣



●技術資料
07
平成 29 年度ＪＵＶＡ技術セミナー「ＵＶ処理の表流水への適用へ向けて」の報告
一般社団法人 日本紫外線水処理技術協会
理事
府中 裕一

1HZVOHWWHU

協会組織図

11

紫外線処理装置認定件数と導入件数推移
公益財団法人 水道技術研究センター
浄水技術部 主任研究員
松本
純

13

UVC-LED の殺菌応用
旭化成株式会社
研究・開発本部 次世代部品開発部
永瀬 和宏

14

深紫外線 LED と流水殺菌製品の開発
日機装技研株式会社
渡邊 真也

16

深紫外 LED の水処理への応用
スタンレー電気株式会社
研究開発センター 主任技師
木下
亨

18

UV-LED 光源製品のバラツキが殺菌効果に及ぼす影響
お茶の水女子大学 教授
大瀧 雅寛

20

長野県企業局川中島水道管理事務所
における紫外線処理設備の導入事例
長野県企業局川中島水道管理事務所
担当係長
和田
剛

技術委員会
担当理事

総 会

大瀧

雅寛

理事会
会 長

伊藤

博文

副会長

山越

裕司

広報委員会
事務局

事務局長

担当理事

堀田

秋廣

出口憲一郎

■顧問・役員（平成29年度）
顧問

大垣眞一郎（公益財団法人 水道技術研究センター 理事長）

会
長
副 会 長
事務局長

伊藤 博文（水 ing 株式会社 副統括）
山越 裕司（株式会社日本フォトサイエンス 理事）
出口憲一郎（千代田工販株式会社 リサーチセンター長）

理事（技術担当）
理事（広報担当）
理
事
理
事
理
事
理
事
理
事
理
事
理
事
理
事
監
事

大瀧 雅寛（お茶の水女子大学 教授）
堀田 秋廣（フナテック株式会社 常務取締役）
神子 直之（立命館大学 教授）
小熊久美子（東京大学 准教授）
向井 眞一（岩崎電気株式会社 部長）
相馬 孝浩（東芝インフラシステムズ株式会社 参事）
落合隆（月島機械株式会社 担当部長）
杉本 隆仁（メタウォーター株式会社 部長）
橘木 次男（株式会社ウォーターテック 部長）
府中 裕一
谷口 康夫

●活動報告
24
設立 10 周年記念パーティーの報告
一般社団法人 日本紫外線水処理技術協会
会長
伊藤 博文
●会員紹介
25
会員リスト

編集・発行
一般社団法人 日本紫外線水処理技術協会 広報委員会

巻頭言「始まりの終わりを迎えて」神子
巻頭言

直之

展望のある酸化処理
特定非営利活動法人 日本オゾン協会 会長
全国簡易水道協議会 相談役

水道は清冽の原水を求め続けるのが定めであった。古眞柄 泰基と併用についての扱いはその名残である。

代そして近代水道の系譜を眺めれば、まさに導水技術とオゾン原料を空気としている水道施設が圧倒的に多い

汚染防止技術が開渠から管路へと進ませたのである。しが、海外では酸素を原料とするオゾンが主流となっていかし、近代から現代、世界人口の増加と富を求める業は、る。反応槽にしろ、空気乾燥設備にしろ、圧倒的に省略

質変換・相移相技術を駆使することで、人が介在する水できるから、その便益ははかりしれない。オゾン処理水

循環系を成立させたという幻想にひたっている。

を塩素処理して、変異原性試験を行ったところ、酸化条

大航海時代の新興感染症の脅威は、今日の溶血性大腸

件がゆるやかな時は変異原性が高まるが、やがて変異原

菌、塩素・化学物質耐性微生物による新興・再興感染症

性はオゾン酸化前の原水より低くなるということを明らの脅威と変わるところはない。さらには、温暖化も影響かにしたことがある。活性炭や生物処理が後置しなけれして植物生産能向上に伴う藻類過剰増殖は異臭味ばかり

ばということは理解できるが、制御不能ではないと考えでなく毒素も脅威となっている。近代水道の除濁と塩素ている。オゾン酸化は異臭味、藻類毒、有機物質類を分による不活化では対応できなくなり、さらには、塩素と解するし、ウイルス、細菌やクリプトスポリジュウムもの反応生成物による健康リスクすら生じさせたのである。

不活化できる。ただし、原水に臭素が存在すると臭素酸

水系感染症やヒ素のように健康を損なう蓋然性を制御が生成し、変異原性が高まるので、生成する臭素酸濃度するばかりでなく、染色体の DNA 損傷性すら健康リスを制御しながらオゾン酸化をしなければならない。なお、

クとして制御を求めるようになり、まさに、質変換・相米国で臭素酸のリスクの再評価が行われており、楽観的移相技術を導入することを求められることとなっている。

な結果が想定されていると報告されている。

1973 年異臭味対策でオゾン処理が導入され、1980

神奈川県平塚での小規模な水系クリプト症の小規模な

年に異臭味対策でオゾン・粒状活性炭処理が導入された。

集団感染や埼玉県越生町の大規模な集団感染を受けて、しかし、1984 年に WHO が水質ガイドラインを WHO

1996 年のクリプトスポリジュウム暫定対策指針が制定

加盟国に勧告するまで、健康リスクを前提とする水道された。対策の基本は清冽な原水を求めることであり、水の水質管理技術は定着していなかった。1973 年についでは、清冽であることを確認することであり、汚染

Bruce Ames がエムス試験に関する論文を明らかにしての可能性があれば除濁操作に最善を尽くすということでから、10 年後のことである。また、塩素処理をしているある。しかし、中・小規模水道の余りにも多くが、財政的・

水道水を利用している母集団とそうでない母集団でガン

技術的な制約を理由に、それらの対策を具体的にとるこ発症率に有意差を否定できないという疫学調査がなされと無く無為に給水を続けている。それらの水道事業体は、

たのもこの頃である。

公衆衛生の維持に資するという水道の目的を踏みにじっ

化学物質の健康影響リスクに関心が高まったのは、地ているとしか思えない。そのような現実を看過すること

盤改良で使用されていたアクリルアミド、農薬、PCB にが出来ないため、本来は地下水・湧水を水源とするとこ

よる健康影響が起きたからであり、水道水の寄与は無視

ろでの対策としての紫外線処理の適用範囲が広げられてできるほどであるにもかかわらず、未然防止的な対策はきてはいる。それでも、未対策の水道事業は多いと言わ社会的な要請であった。高分子凝集剤、オゾンは活性炭

ざるを得ない。

ニュースレター No.11 | 01

オゾン処理にしても、紫外線処理にしても発生期の酸素や酸素ラジカルのもつ酸化能を利用する酸化処理である。しかし、これらの適用範囲を拡大する流れは小さいように思われて仕方がない。オゾン処理で言えば、海外では酸素オゾン製造が標準であり、それが大規模ばかり
でなく小規模な水道施設や食品衛生分野でも使われる等用途が拡大している。紫外線処理にしても、水銀条約での制約もあり LED 光源に転換したこともあって、多段の紫外線照射操作が大規模水道事業体で導入されたりして、あるいは、直結浄水器等分散型給水設備にも導入されつつある。
酸化処理のみがすべての単位操作を凌駕するものではないことは確かであり、多種・多様な単位操作とシステムを構成することで、水道の社会的な意義を達成できるという役割を共に果たすことが出来ると確信している。

02 | ニュースレター No.11

特別寄稿（JWRC 大垣理事長にきく）

合理的な選択と紫外線処理の将来に向けて
公益財団法人 水道技術研究センター 理事長

大垣 眞一郎聞き手：一般社団法人 日本紫外線水処理協会 理事

上水道における紫外線処理は、「水道におけるクリプト
スポリジウム等対策指針」にて、その適用について対象

堀田 秋廣

表があり、紫外線ランプは海外では使われているが日本ではどうなっているのだろうと関心を持ちました。

水源（地表水以外）や水質が示されているが、その技術

また、私は、1983 年から 1985 年の 4 月までバンの有用性から適用範囲のさらなる拡大が期待されている。

コクのアジア工科大学院へ助教授として派遣されました。

平成 26 年度から 3 ヶ年にわたり厚生労働科学研究費

タイは当時経済的発展途上国でしたから、消毒の問題とによる「地表水を対象とした浄水処理の濁度管理技術を

か感染症の問題が重要な課題でした。

補完する紫外線処理の適用に関する研究」が行われ、具AIT の前任者で後に東北大教授になった大村達夫先生

体的な設計緒元や維持管理上の留意事項等について検討が、現地の生物系の研究者と一緒に大腸菌ファージを使っされた。今回、上記研究における研究代表者である公益てウイルスの挙動の研究をされておりました。私は後任

財団法人水道技術研究センター（JWRC）理事長大垣眞で行きましたが、これは面白いなと思ってファージの研一郎様にお話を伺った。

究を引き継ぎました。研究を重ねると、定量性がすごく良いことが分かりました。それで気に入って、これは工学的に活用できるのではと思うようになりました。
堀田

そうしますと、そこで Bio-dosimetry（生物線量計）として、ファージがとても使いやすいということを認識されたということでしょうか？
大垣

少し違います。病原ウイルスの代替指標としては有効だと認識しましたが、その時はまだ Bio-dosimetryという概念は持っておりませんでした。帰国後、紫外線の研究に使用できるなと思いました。大腸菌ファージの死滅速度の再現性が非常に安定していたのです。
それで帰国後、純粋なウイルスを国内で探しました。
大垣理事長 ( 右 ) と堀田理事 ( 左 )その結果、東海大学付属病院の古瀬教授にたどり着き、そこから Q βを分けて頂き使い始めました。

堀田

最初に紫外線にご興味をもたれたきっかけについまた同じ時期、オランダやアメリカの研究者が MS2てお聞かせ下さい。

を使っておなじような研究をやっておりました。いまで大垣は、もう少しＱβを使った論文の国際発表等を早めに行っ

紫外線処理の研究を始めたのは、教授になる前の1985 年頃です。誰もやっていない、誰かやらないか？

ていれば良かったと思っております。

というような示唆を当時の藤田賢二教授から受けました。

堀田

紫外線装置認定制度が始まってすぐの頃に、大瀧

私自身は工学博士論文で汚泥の混相流体の研究をやっ先生が Q β使っておられたので、MS2 ではないのです

たあと、東北大で河川の自浄作用とか活性汚泥処理の研かとお聞きしたら、これは大垣先生由来の Q βだと言わ究をやっており、消毒技術は詳しくなかったのですが、れておりました。

いずれは感染症対策の研究をやらなければいけないので

大垣はという気持ちがありました。

また、サイズも同じで、結局どちらを使用しても同じだ

そこで、全くのゼロからでしたが紫外線の研究を始めました。最初は、小型の中圧装置を貸していただいて研究を行っておりました。

Q βと MS2 はほとんど感受性が同じなのです。

という感じです。MS2 を使用されている方が多いと思います。
Q βは、一部わたくしの研究室の留学生が使っており当時の IAWQ（今の IWA：International Water

ましたが、残念ながら国際的には広がりませんでした。

Association の前身）の国際会議でもすでに UV の発

ただ、今でも国内の関係者は時々使用されていると思い

ニュースレター No.11 | 03

ます。

起きた１９９６年時点では、UV がクリプトの不活化に有堀田

そうですね、使用されております。

大垣

いまでも、東海大学の古瀬先生には Q βを親切にしかし、その後紫外線がクリプトに非常に有効である

分けて頂いたことや、培養等のノウハウを教えていただと国際的に認知されたので、考え方を変えてリスク管理いたことに大変感謝しております。

上紫外線をどう使うかを考えることが重要になったわけ

堀田

です。

次に JUVA 設立との関わり合いについて、お話頂

けますでしょうか？
大垣

効であることはまだ世界でも認識されていませんでした。

今回の厚生科研費での研究でも、そのようなことに踏JUVA の設立のころ、ご相談頂いたことを覚えてみ込み検討し結論を出しております。

おります。

堀田

堀田

ましたが、その中で小熊先生が「クリプト対策のレベル

そのような任意団体が必要だという認識を共有し、この前の JUVA のセミナーで、いろんな質問がで協力頂いたと記憶しております。

としては 1 〜 4 があり現在はレベル 4 に対して紫外線処

大垣

その通りです。先ほどの話の流れで私の研究はス理の記載がないが、紫外線の処理の考え方を無理やり押タートしています。民間企業の技術が先にあり、国際的し込むのではなくて選択肢を広げるそういう考え方でいには使われていたので、それを使ってどんなことができます」と、回答されておりました。それが的を射ている

るかとか、どういう効果があるのかという報告を行ってなと思いますが、いかがでしょうか？

いました。しかし、民間の企業や団体と一緒にやってい大垣

かない限り仕事 ( 普及 ) は進んでいかないし、もともとそかということになると思います。要するに、1 つの単位

ういう協会ができることはわたしにとってもありがたい

操作でクリプトのリスクを全部除くということではなく話と感じておりました。

て、複合した系列処理の中で処理する方法もあると思い堀田ます。どれがどのような水源に対して合理的かという議わかりました、ありがとうございます。次に浄水

紫外線を使うための議論ではなくて、何が合理的処理における UV の有用性についてお聞かせ下さい。

論をしないといけません。

大垣

堀田

クリプトの危険性が高いのは地表水で、さらに濁そのような意味で、選択肢を広げるという表現を度が上がった時はクリプトのリスクがさらに高くなるのされていたのかも知れません。

で、その対策をしていかなければならないと思います。

大垣

その対策のためには紫外線が非常に有効であろうという立場に立つと、地下水よりむしろ地表水に使用した方が、有用性が高いと思われます。

地表水か地表水でないかという設定で研究を行うと、地表水に適用できるかできないかという議論になってしまいます。
しかし、地表水も様々ですし、地下水も様々です。

地下水からクリプトが出ないとすると、あとは細菌とそれら各水源に応じた多様な処理法の 1 つとして紫外ウイルスへの対応となります。ウイルス対策であるなら線が有効であることを報告できたのが、今回の科研費研

ば、UV 感受性が全然違いますから、事情が変わってくる究の成果だと考えております。

と思います。

堀田

堀田

アデノウイルスとか、そちらの方になりますね。

水質だとかプロセスに合っているのであれば、ＵＶも選

大垣

そうなりますと、紫外線量の考え方・発想自体が択肢として追加するという考え方が良いのではないで変わってくると思います。

別にろ過設備を否定するわけでなく、その場所の

しょうか。
2

今の基準の 10mJ ／ cm でクリプト対策となると、

大垣

例えば、施設を広げようとしてスペースがない場

地下水よりむしろ地表水に利用するほうが海外の発想に合、ろ過池を改造するよりは後段に紫外線を入れたほう近いのではないかということになると思います。

が良いという事もあるでしょう。

堀田

リスク管理から言ったら地表水からやるべきといしかし反対に紫外線を入れるスペースがないというのうお話になるでしょうか？

も今回調査した結果にありましたし、順番としてフロー

大垣の最後に入れられないという例もありました。

当時のクリプト対策指針ができた背景として、多くの浄水場がろ過施設をもっており、リスク管理上とにそれぞれの現場での対応が必要で、この例のような時

かくそこで確実に取るにはどうしたらいいかとの考えかにはろ過池を改善するほうが適しているかもしれません。

ら、ろ過水濁度 0.1 度以下というのが緊急的に出された堀田という風に考えることもできます。リスク管理の方向とね。

しては間違っていなかったと思います。越生町の事件の04 | ニュースレター No.11だから合理的な方式を考えればよいという事です出てきます。
濁度上昇時に取水停止することも考えられますが、水道の使命として水の供給を安易に止めることはできません。どれだけリスクを減らして供給できるかという問題を解決していく必要があります。
堀田

適切な設備を入れておかないと、その常時 0.1 度

以下を保つのは難しいですね。99％が 0.1 度以下を保てても 1 日だけ、0.1 度を超えることがあれば、それは充分ではないという判断になってしまいますので、無駄が多くなることが考えられます。
( 公益財団法人水道技術研究センター理事長 )大垣

また、急速ろ過の逆洗後などに処理水濁度が一時的に高くなりますが、捨水により対応している所もある大垣そうです。小熊先生が言われているように、合理的な 1 つの重要な手段として紫外線処理があり、それを加えるべきであるという考え方ですね。

のですが、紫外線を入れることによってリスク対応がより確実になるというようなことも考えられます。
システム全体のリスク管理として、施設を低リスクに先のセミナーでは、地表水で言われている濁度の保ち、リスクを低減するためにどう設計していくかと考問題、吸収と散乱の問題など、いくつかの研究についてえるときに、紫外線処理が 1 つの安全性を高める良い方

発表頂いておりますが、今の紫外線透過率 75％程度の水法としてあるというふうに考えております。

堀田

であれば、現行の紫外線装置の基準で、地表水だとか地

今後さらに紫外線処理が普及していくために必要と考下水だとか水源に関係なく適用できるのではないかとい

えられることは、やはりこの理解を事業体の方々に広げうのが最終的結論となるでしょうか？

ていくことではないでしょうか？

大垣

堀田

あえて整理すると、水源水質が定常状態で、処理

そうですね。今、地表水に関しては適用対象になっも定常状態であって、そのような時、基準を守ることにておりません。適用対象になってないため安心、安全に

よってリスクを減らすという発想になりがちです。

対する技術的な裏付けがまだ十分ではないのではないか

しかし、現実のリスク、特にクリプトの場合は、濁度という風に捉えられている可能性があります。

が急に上がった時などにリスクが発生するわけで、それ大垣

そう見えるかもしれません。

を除去できれば、全体が安全になると思います。

堀田

しかし、紫外線に対する事業体の関心は高いよう

その濁度が上がった時のリスクに対する紫外線処理にで、先般の JUVA のセミナーでも事業体からの参加者もついても考えないといけないということで、今回の科研

多く非常に盛会でした。

費の研究があったと思います。

大垣

かなりの人数が参加されたそうですね。

堀田

堀田

今回初めて百人を超える方にご参加いただきまし

濁度管理技術を補完するという意味合いをもった研究だったのでしょうか？

た。東京都や千葉県の方、大勢でお越しいただいた事業

大垣

そうですね。クリプトのリスクに対して濁度上昇

体もありました。今回の紫外線の地表水に向けての適用というところに不安があったと思います。それに対してというようなテーマに、皆さん関心があることが確認でどう考えたら良いかという課題で、従来は、クリプト対

きました。やはり紫外線の地表水への適用は、非常に関策指針に基づき、ろ過後の濁度を監視することにより 0.1

心が高い事項であると思います。

度以下となっていることを確認し、0.1 度以下となっていればろ過処理が良好に行われているのでクリプトは完全にとれていると判断されていたと思います。
しかし、この 0.1 度以下を完全にこなすことに困難を

特に中大規模浄水場の水源としては地表水が多いので、関心が高まっていると我々は捉えております。
次に、今後に向けての取組についてお聞かせ下さい。
厚労科研費については一段落したのでしょうか。それ感じている浄水場がたくさんあるのが実情と思います。

とも、また新しく何かテーマをとって研究される予定は堀田ありますか。

常時保たれているかどうかということも 1 つの問題と思われますが。

大垣

大垣

しているものは紫外線以外の研究課題です。

常時保つことを規定しているのはもちろん大変な

平成 29 年度からは厚労科研として JWRC が実施ことだと思います。濁度上昇時に対応するためどういう話は変わりますが、これから人口減が進んでいくため、処理方法を導入して、安全性を確保するかという問題が浄水場の全面更新のように丸々新規で建設されることはニュースレター No.11 | 05

少ないでしょう。そうなると既存の浄水設備の更新になっ大垣ていくと思います。更新時に紫外線装置を設置する場合、基準（低圧紫外線ランプ編）と同（中圧紫外線ランプ編）

既存の砂ろ過をそのまま使えば、運用方法の問題だけとに加えて、UV-LED 編を作成し発行しました。LED は、いうことになると思います。

数を増やせば高出力にも対応できると思いますので、今堀田

度の基準作りとか、安定性とか、1 個ずつの製品の品質そういう意味では、既存のろ過設備をそのまま活用して補完するというか、0.1 度以下にするのに困難がある浄水場に対して、それを補完する意味で UV の果た

JWRC では、紫外線照射装置の JWRC 技術審査

管理と品質保証が非常に重要であると思います。
いろいろな所で使われている照明用 LED と、装置の安す役割は大きいのではないでしょうか。

全管理が必要な UV − LED とを同じように扱うわけには

大垣

そうだと思います。しかし、補完だと二次的な感

いきませんが、今後魅力的な UV −光源の 1 つであろう

じを受けてしまうと思います。メインがあってそれが失ということは確かだと思います。非常に小さい規模から敗したときのためのという感じになると思います。

大きい規模まで、広く対応できるでしょう。

様々な水質に対して紫外線単独だと限界はありますが、

堀田

クリプト対策として考えると、紫外線が主でろ過等は前できていると思います。しかし、設備とかの部分でもう処理的な役割となると思います。もちろん、水処理全体少し進化していかないと、コストパフォーマンスも含めとしてはろ過が主体となりますので、何を中心と考えるて現状だとなかなか難しい所もあると思います。

かで表現が変わると思います。

大垣

堀田

コスト縮減は結構早く起きます。量産化とか技術を工夫

クリプト対策ということで 1 点に絞ったら、紫外

原理的にはもう波長が決まっていますので証明はコンピュータをはじめ、車や通常の電気製品など、線が主ということになるでしょうか。

してどの程度のスピードで普及すると思われますか。私大垣

そもそもの話になりますが、病原微生物による感は専門家でないので判断できませんが、コンピュータの染症を水道水経由で生じさせないことが最も基本的な浄集積回路とか、半導体とかの延長線上にあるものだとす

水処理の目的です。日本の水道はこの点に関し長年の優ると同じような線をたどって加速度的に進むのではない

れた実績があります。唯一課題は、塩素に対して抵抗力でしょうか。

のあるクリプトスポリジウムなどです。その対応がクリ

その時にどれくらいの規模で利用できるかがポイント

プト対策指針であったわけです。当面はクリプト対策のとなると思います。特に小規模のところは適用性が高いひとつとしての紫外線と考えれば良いのではないでしょと思います。水道の蛇口につけるみたいな極めて小規模うか。長期的にはウイルスや感染症のリスク管理というでも LED が利用されていますね。

方向に進んでいき、よく言われる 6log 等の対数の評価で、

しかし、UV − LED も普通の紫外線ランプと同様の紫ろ過は何 log、紫外線で何 log 不活化できるというよう外線の安全対策が必要だと思います。

なことかも知れません。

堀田

また日本の場合は後塩素が必ずありますから、塩素で特に小型のものはそのような安全対策が結構重要になってくると思います。

何 log という議論で進むべきですが、今、一気にそこに堀田

行く必要はないと思います。

銀が含まれた製品は使用しない方向に、皆さんの意識が既に紫外線無しで動いているシステムがあるわけです

今は、水俣条約のことがあり、世間一般的には水変わっていると思います。

から、そこに log の考えを入れても良いですが、今重要

しかし、紫外線殺菌とか不活化に使用するランプがそなことは、クリプト対策の安全性をどのように高めていの条約の対象外ということを知らない方が、結構おられくかという事が水道事業を運営している方の一番の関心

ると思います。

事ではないでしょうか。

大垣

地表水を対象とした場合、紫外線処理に前処理が必要

水銀条約が社会に浸透しているという意味でいうと、水銀ゼロの電池はもう普及していますね。

なのは当然のことと思います。そういう中で紫外線が何しかし、水処理用の UV 消毒装置など、プロフェッショを担っているのかを明確に打ち出さないと、説得力がな

ナルが設計し設置し、管理されたところで使用している

くなっていくのではないでしょうか。

ものであれば安全です。使用目的・使用方法がしっかりよって、当面はやはりクリプト、ジアルジア対策とししていること、また、有用であることをアピールして行て重要であるという形でしっかり説明していくことが必

くことが重要であると考えます。

要だと思います。

堀田

堀田

ないといけないと思います。

LED に関しての考え方や今後について何か期待していることがあればお聞かせください。

06 | ニュースレター No.11

そうですね。協会としてもしっかり発信していか

本日は貴重なご意見ありがとうございました。

技術資料

平成 29 年度ＪＵＶＡ技術セミナー「ＵＶ処理の表流水への適用へ向けて」の報告
一般社団法人 日本紫外線水処理技術協会

府中 裕一

平成 29 年 11 月 13 日（月）に本協会主催の技術セ
ミナー「UV 処理の表流水への適用に向けて」が、銀座
キレイが丘本館において開催された。参加者は、事業体、大学および企業と幅広い参加があり 120 名に達し、非常に盛会であった。
本題に先立ち、伊藤 JUVA 会長から「紫外線処理の表
流水への適用に向けて、協会として取り組む」との表明
が力強く出された。続いて大瀧教授より、本日の講演は、
紫外線処理が地表水を原水とした浄水に導入される場合、学問的に担保できるかとの観点から発表されるが、最大の目的は皆様方参加者がどのように受け入れられるかであるとの趣旨説明があった。以下に、講演の要旨と総括を示す。

１．厚労科研費研究の概要（栗原潮子）

写真 1

技術セミナーの様子

日本の地表水の水質に即した具体的な紫外線処理の施設

平成 26 年度から 28 年度において、研究課題「地表要件、維持管理要件等について、実際の原水を対象とし、水を対象とした浄水処理の濁度管理技術を補完する紫外

実務に即した提案を行う。これにより水道水に起因する線処理の適用に関する研究」として行われた。研究目的は、健康リスクの低減に資することである。

ニュースレター No.11 | 07

なお、本研究はこれから講演される先生方にも分担研過率が重要であることがわかった。

究していただいた。
３）紫外線処理を導入する場合の留意点
装置のスペース・構造や、さらには配水池や浄水池の運用上の点から設置場所を考慮する必要がある。
４）結論
地表水は地下水に比べて水質変動が大きいが、ろ過水を紫外線処理の原水にすることによって変動を解消できる。管理指標として紫外線透過率を用いることで、諸外国のように地表水と地下水を問わず流入水質条件は同一でよい。
２．原水条件および処理効果の検証（神子直之）
写真 2

講演：栗原潮子主任研究員

地表水を原水にする場合には濁度の急激な変化への対応が求められる。そこで、濁質存在下での微生物不活性

１）クリプト対策での濁度管理目標値
クリプト対策を講じている水道事業体に対して、現状化効率について明らかにした。また、普遍的な問題として、
流水式紫外線照射槽の性能評価について検討した。

把握を目的として濁度の管理目標についてアンケート及びヒヤリング調査を行った。

写真 3
図１ 「急速ろ過」対策における濁度の管理目標値

講演：神子直之教授

１）原水条件および処理効果の検証
コロイド粒子が多く含まれる下水の最初沈殿池流出水

急速ろ過によってクリプト対策している浄水施設でのとカオリン懸濁液を原水とし、指標微生物として MS2

濁度の管理目標値は、図 1 のように 0.05 度が最も多く、を用いた回分実験結果を図 2 に示す。濁質が含まれる系対策基準値の 0.1 度より厳しい内容になっている。これにおける不活性化速度を予測できるか調べるために、平は高濁度原水流入時に備えての措置と思われる。それに均紫外線量を求める式の吸光度項に積分球式吸光度を代対して紫外線処理を導入している浄水施設ではほとんど入して求めたところ、MS2 の不活性化速度はほぼ同じ値

が浄水基準値である 2 度を採用している。

になった。さらに、流水式実験においても同様の結果が得られ、積分球式紫外線量で生残率を推算できる可能性

２）文献調査各国の紫外線処理の適用条件について調査した結果、外国においては適用条件において地表水、地下水の区別は見当たらないこと、管理指標として濁度より紫外線透

08 | ニュースレター No.11が示唆された。つまり、積分球式紫外線量で適切な制御が可能になる。

写真４

講演：小熊久美子准教授

以上から地表水を原水とする浄水場においても
図２

積分球式吸光度を用いた平均紫外線量と①紫外線処理を凝集沈殿ろ過後に設置し、MS2 生残率の関係②原水水質の変動は前段の処理工程で適切に対応する、という思想・運用であれば、紫外線処理が有効に機能し

２）流水式紫外線照射槽の性能評価うる。

対策指針の趣旨であるクリプト 3log 不活化の達成をどのように検証できるか、単一線量計の是非を含めて検討した。
一様分布や正規分布に槽内流れを仮定して計算すると、

２）水質（濁質）の変動が紫外線処理効率に及ぼす影響
素材・色・大きさの異なる粒子を添加して、粒子が微生物の不活性特性に及ぼす影響を検証した。

MS2 とクリプトとでは明らかにＲＥＤがある値以上で差異が生じる。したがって、クリプト 3log 不活化を担保できることと 95％以上 10mJ/cm2 は厳密にはイコールではない。性能の検証には計算あるいは実験によるクリ
プトＲＥＤ 10mJ/cm2 以上を用いた方がよいのではないかと思われる。
３．濁質が紫外線処理に及ぼす影響〜地表水の水質変動を想定して〜（小熊久美子）
クリプト対策における紫外線処理をめぐる欧米の発想
は、地表水「こそ」紫外線処理を導入する意義が高いと用いた粒子は、カーボンブラック 2 種類（ＣＢ：黒色、いうものである。その理由は地下水に比べて地表水は豪公称粒径 0.12-0.21 μｍ、粒子濃度 1010、109）およ雨等の影響を受けやすく、クリプト汚染リスクが高いたびポリスチレン 5 種類（Ｗ 0.2：白色、公称粒径 0.2 μｍ、めで、合理的と言えよう。

粒子濃度 1010、109 ／ W1.0：白色、公称粒径 1.0 μｍ、粒子濃度 109 ／ B0.2：黒色、公称粒径 0.2 μｍ、粒子

１）地表水を水源とする浄水場の水質変動

濃度 109、108）である。

関東近郊の浄水場 2 か所で水質変動を調査した。原水

表 1 において、粒子添加なしと有意にｋ値が異なる原

水質は降雨に応答し、大きく変動したが、凝集沈殿処理

水条件は、濁度 42 度以上、色度 64 度以上、透過率 5％の後においては変動幅が小さいことが明らかになった。

以下の極端な場合に相当する。0.2 μｍ粒子の濃度 109

さらに、ろ過水においては、地下水を対象とした現行指試 料（ 濁 度 0.5-1.5 度、 色 度 13 度 以 上、 透 過 率 56-

針の適用要件を満足していた。

70％に相当）では、粒子なしと不活性効果に有意差はない。さらに、CB の 109 試料は色度 169 度にもかかわニュースレター No.11 | 09

らず粒子なしと有意差はない。
㸿ίỈሙ

３）結言

㹀ίỈሙ

①現行の紫外線処理適用要件を満たす限り、濁質による処理効率の有意な低下を生じない蓋然性が高い。
②紫外線処理の適否は、原水の由来ではなく紫外線照射の対象となる時点の水質で判断すること合理的である。
４．濁質の特性と紫外線処理に及ぼす影響〜吸光か散乱か〜（大瀧雅寛）
紫外線の透過率低下が生じると消毒効果が低下すると一般的に言われている。しかし、濁質存在下においては、

図３

水道原水の濁度と濁度比の関係

濁質による吸収と散乱が生じ、前者では消毒効果が低減
するが、後者では増加するので、両者を併せて評価する必要がある。

濁度比が高いということは可視光散乱が大きいということなので、濁度値が高くなるほど可視光散乱も大きくなることを示している。つまり、可視光を散乱する物質
が濁度濃度の増減に関わっていることになる。また、散乱をもたらす組成についてＸ線解析で分析したところ、石英と同定された。
３）結論
紫外線消毒においては濁度 2 度以下の懸濁物質の影響はほとんどないが、仮に濁度上昇が生じた際に懸濁物質の流入があっても、紫外光散乱によって、消毒抑制の負の効果は少ないと考えられる。
５．質疑応答と総括

写真 5

講演：大瀧雅寛教授

講演終了後、50 件以上寄せられた質問票に対して各講師から一問一問丁寧な回答があった。最後に、共通意見

１）各懸濁物質の吸光と散乱として「これから紫外線処理を表流水へ適用するために各種懸濁液について可視光と紫外光との散乱分率を測は何が必要か？」との質問が取り上げられた。これに対定し、その相関を検証した。モデル物質としてカオリン、して神子教授から、「参加されている皆さんが様々な立場

活性炭、カーボンブラック、ベントナイトを、実試料とで声を出すことではないか？」との発言があり、これをして浄水場原水、浄水汚泥（PAC）、浄水汚泥（ポリシリ

そのまま総括とすることとしてセミナーは終了した。

カ）を用いた。その結果、ポリシリカ系浄水汚泥を除いて、可視光散乱性の高い濁質は紫外光散乱性も高い。また、下記式にしたがって濁度比を算出したところ、可視光散乱性の高い物質は濁度比によって把握できることがわかった。

２）水道原水の吸光と散乱
表流水を原水とする 2 か所の浄水場において、原水濁度と濁度比の関係性を検証した結果が図 3 である。

010 | ニュースレター No.11

技術資料

紫外線処理装置認定件数と導入件数推移
公益財団法人 水道技術研究センター 浄水技術部 主任研究員

１．はじめに松本純

平成 29 年 12 月末現在の装置認定取得状況の推移を

平成 19 年 4 月 1 日に施行された「水道施設の技術的

図 1 に示す。年間 5 〜 9 件のペースで認定取得件数は増基準を定める省令」（厚生労働省）の一部改正により、水加し、平成 29 年 12 月末までに累計で 103 件となった。

道における紫外線処理技術がクリプトスポリジウムとジ

平成 29 年度は 12 月末の時点で認定件数は 5 件となっアルジアの耐塩素性病原生物対策として位置づけられた。

ており、例年並みの件数となっている。

また、｢水道におけるクリプトスポリジウム等対策指針｣（厚生労働省）に基づき、その照射槽を通過する水量の 95％以上に対して紫外線（253.7nm 付近）の照射量を常に 10mJ/cm2 以上確保できることが紫外線照射装置の備えるべき要件として示された。
これを受けて当センターでは、装置に求められる一定水準以上の性能及び品質を具体的に判断する基準として、「紫外線照射装置ＪＷＲＣ技術審査基準」を制定し、平成

図1

紫外線照射装置認定取得件数の推移（平成 29 年 12 月末現在）

20 年 4 月より適合認定業務を行っている。
この認定制度の意図するものは、紫外線照射装置の性能及び品質等の適正化を図り、一定水準以上の紫外線照射装置の水道事業者等への供給及び紫外線処理技術の浄水施設への円滑かつ適切な導入の促進に資することである。
本稿では、「紫外線照射装置ＪＷＲＣ技術審査基準」に基づく装置認定取得状況及び紫外線照射装置の導入状況について紹介する。

２．紫外線照射装置認定取得状況
当センターでは、審査基準に基づき以下に示す審査項
目

1)

図2

ランプ種類別、処理水量別の認定取得件数（平成 29 年 12 月末現在）

について、有識者で構成する浄水技術支援委員会を設置し審査を実施している。

認定取得数をランプ種別毎に分類すると、低圧紫外線
ランプ照射装置については、20 企業が認定を取得し、認《紫外線照射装置の審査項目》

定件数は 83 件になる。一つの認定で複数の装置を登録①照射装置の概要及び仕様（図面を含む）

できるため、認定装置の型式総数は、170 型式となる。

②紫外線ランプの能力

中圧紫外線ランプ照射装置については、認定社数 6 企③照射装置の照射性能

業、認定件数 20 件、認定装置の型式数 35 型式である。

④紫外線モニタの性能

図 2 に平成 29 年 12 月末現在のランプ種類別（低圧・⑤照射槽及び槽内機器の浸出性⑥照射槽の耐圧性⑦その他性能（絶縁抵抗、耐電圧、寸法公差、構造一般等）

中圧）、処理水量別の認定取得件数を示す。
低 圧 ラ ン プ の 認 定 装 置 を 処 理 水 量 別 で 見 る と、
1,000m3/ 日 未 満 が 39 型 式、1,000m3/ 日 以 上 〜

ニュースレター No.11 | 011

10,000m3/ 日未満が 92 型式、10,000m3/ 日以上が 39型式となっている。
中 圧 ラ ン プ に つ い て は、1,000m3/ 日 未 満 が 1 型 式、1,000m3/ 日 以 上 〜 10,000m3/ 日 未 満 が 10 型 式、10,000m3/ 日以上が 24 型式であり、中圧ランプは出力の高い特性を活かした大規模向けの認定が多く見受けられる。

３．紫外線照射装置の導入状況
水道技術研究センターでは、日本紫外線水処理技術協会（JUVA）の会員企業の協力を得て、我が国の水道における

図4

紫外線照射装置の導入状況（処理水量別）

紫外線照射装置の導入状況について調査を実施している。

（平成 29 年 3 月末現在）

平成 29 年 3 月末現在の調査結果を図 3 及び図 4 に示す。
なお、この集計結果は契約済段階及び工事中の装置を含んでいる。

４．おわりに水道技術研究センターでは、紫外線照射装置に係る

図 3 は紫外線照射装置の累積導入件数、累積計画処理水技術支援事業を推進してきており、この度、新たな紫量を示したものである。浄水プロセスへの適用においては、

外線光源として進歩が著しい UV-LED を使用した紫外

累積導入件数は 344 件（対前年度比 8.9％増）、累積計画

線照射装置に対する技術審査基準を平成 30 年 2 月に

3

処理水量は 1,117,802m / 日（対前年度比 3.6％増）となっ制定した。新たな基準を加え、本事業が水道事業体へている。平成 19 年に厚生労働省から指針が示され、翌平成のさらなる紫外線照射装置の円滑な導入に寄与するも20 年に紫外線照射装置の適合認定業務を開始して以降、装のと期待している。

置の導入件数は毎年増加していることが分かる。
参考文献
１）( 公財 ) 水道技術研究センター (2012) 紫外線照
射装置 JWRC 技術審査基準

図3

紫外線照射装置の導入状況（年度別）（平成 29 年 3 月末現在）

図４は紫外線照射装置の導入件数を計画処理水量別に分類したものである。1,000m3/ 日未満は 173 件、1,000m3/
日以上〜 10,000m3/ 日未満は 145 件、10,000m3/ 日
以上は 26 件である。クリプトスポリジウム等対策の指針が地表水以外を原水とする場合に限定されていることから、小規模浄水施設への導入が中心となっている。

012 | ニュースレター No.11

技術資料

UVC-LEDの殺菌応用
旭化成株式会社 研究・開発本部 次世代部品開発部

１．はじめに

永瀬 和宏

収スペクトルに起因する殺菌効果の波長依存性を考慮す2017 年 8 月に「水銀に関する水俣条約」が発効し、ることが極めて重要である。しかも、この波長依存性は、

2020 年にむけて、水銀およびその応用製品の LED 化

細菌、ウイルスの構造に起因して波長依存性が異なるたが加速している。さらに、これまで出力や寿命の点で水め注意を要する。

銀ランプに劣っていた LED も急速に性能の向上が進み、殺菌用途での実用化も現実的になってきた。

例として代表的な菌における殺菌効果の波長性を図 -1に示す。すべての菌で 260-265nm を中心として殺菌

UVC-LED は材料技術的にみると、2 つのカテゴリー

効果には強い波長依存性があることがわかる。このことに分けることができる。ひとつは、従来の照明用 LED とから水銀ランプから LED への置き換えに向けて各種の菌同様にサファイア基板上に形成した LED で、中心波長はについての波長依存性の研究 2）,3）が進んでいる。

275nm 〜 285nm、もう一つが、弊社が供給する単結晶 AlN 基板上の LED

1）

例えば指標菌として重要な大腸菌では、265nm でので、中心波長 260 〜 270nm の

殺 菌 効 果 と 比 較 す る と、280nm で 約 50%、285nm

ものである。いずれも出力としては、30-70mW 程度まで 30% 程度と急激に低下する。また、260-270nm でで出力は上がってきているが、本稿では、LED による殺は、殺菌効果が最大であるとともに、殺菌効果の波長依菌をするために注意すべき点について説明する。

存が少ないため、モジュール化した時の殺菌の設計がしやすいというメリットがある。

２．水銀ランプと LED の違い
水銀ランプを LED に置き換える上で最も重要な点は、発光波長の違いと LED が点光源であることである。
１）発光波長・水銀ランプによる UV 殺菌は、水銀の輝線である
253.7nm を用いているため、波長は一定である。

４．むすび
指標菌の殺菌特性を考慮した LED の波長選択と照射設計で、水銀ランプと同等以上の殺菌モジュールが可能になってきた。2020 年をめどに水銀ランプから LED への置き換えが順次進むことを願ってやまない。

しかし、LED は発光層に用いる AlxGa1-xN の組
成比で決まる半導体のバンドギャップで波長を調整しているため、製造上のばらつきで発光波長に± 10 〜 15nm ばらつきが発生する。このばらつきは殺菌性能を考える上で極めて重要なポイントである。
２）光源の形状・水銀ランプは管状で、技術的にもコスト的にも大型化が容易なため、大規模の流水殺菌モジュール

図 -1：代表的な菌に呈する殺菌効果の波長依存 2）でも殺菌性能し易い。しかし、LED は点光源であり、最小数の LED で効率的に殺菌できるかは、光＜参考文献＞

路設計と流路設計を複合した設計技術が必須である。

１) Cystal-IS ホームページ：
２) J.R.Bolton、“Action Spectra: Review”、IUVA

３．発光波長と殺菌効果

Newa vol.19 No.2 (2017)

UV 殺菌は、細菌に UV 光が照射されたとき DNA 中の３) S.E.Beck,et al, “Action spestra for validation

チミンが 2 量体化することによって不活化することで増of pathogen disintfection in medium-

殖をしなくなるというメカニズムであることは広く知らpressure ultraviolet(UV)systems”, Water

れている。一方で、LED を使う場合は、DNA の紫外吸reserch 70 (2015)

ニュースレター No.11 | 013

技術資料

深紫外線LEDと流水殺菌製品の開発
日機装技研株式会社

１．はじめに渡邊 真也

厳しい使用環境条件を満たすべく、高出力と長寿命を両

深紫外線は、微生物の増殖能力を抑制する効果があり、立する点に特長を持つ。一般に両者は相反する特性であ

環境衛生や医療など幅広い分野で応用されている。深紫り、特性向上には結晶成長層構造の改良と製造条件の最外線 LED は、サイズが小さく省力であるため、利用し適化が求められる。図 2 に最新の LED 製品の仕様特性

やすい光源として盛んに研究開発が行われてきている。

と寿命試験経過を示す。光出力は 40 〜 45mW と従来

日機装グループ（NKS-G）は、2014 年より深紫外線

品の 1.5 倍、寿命は従来品と同等な傾向で推移しており、LED の量産を開始し、現在はそれを用いた水処理装置の10,000 時間以上を確保できる見込みである。

開発にも注力している。本稿では、微生物不活化（殺菌）効果の視点から、NKS-G の開発活動の一部を紹介する。

２．微生物不活化に求められる LED 発光波長
図 1 は NKS-G の LED を 使 用 し た 場 合 の 大 腸 菌 とMS2 大腸菌ファージの不活化のアクションスペクトルである。一般に光出力一定で波長のみを変化させた場合、RNA や DNA の 吸 収 ピ ー ク に 近 い 260 〜 270nm 付
近を頂点とするスペクトルになるが、LED は短波長ほど光の取り出し効率が低くなるため、短波長側は微生物の

図2

NKS-G の最新 LED と寿命試験経過

感受性と光出力がトレードオフの関係となる。その結果、
NKS-G の LED は、280nm 近傍が最も効率的に不活化に作用する波長となる。

４．流水殺菌モジュール
深紫外線 LED を搭載した流水式の水殺菌モジュールの外観写真および内部基本構造を図 4 に示す。菌液は円筒型のパイプを通って流れ、光は流れと対向する方向か
らパイプ内壁で反射を繰り返しながら照射される。搭載さ れ る LED 員 数 や 流 量 に 対 す る 大 腸 菌（E.coli K-12
NBRC3301）の Log 不活化率を表 1 にまとめる。搭載した LED は従来タイプの LED（光出力 30mW）で、波長は 280nm である。検体 #4 は 12 個の LED を搭載しており、流量 12L/min において 200mW 強の駆動
電流で 3log の不活化が可能である。理想的に不活化率

図 1 LED 使用時の大腸菌・MS2 アクションスペクトルが光出力に比例すると仮定すれば、最新の LED（光出力40mW）を搭載することで、図 5 に示すように横軸の電３．LED 性能
NKS-G の 深 紫 外 線 LED は、 産 業 用 途 で 求 め ら れ る

014 | ニュースレター No.11

流値は圧縮され、定格の半分の駆動電流で 4log 近い不活化が可能となることが予想される。

図4

表1

図5

流水式殺菌モジュール

モジュールの大腸菌 Log 不活化率

検体 #4 の流量 12L/min における Log 不活化率

5. おわりに
現状の深紫外線 LED の光出力は、製造メーカ各社で概ね数十 mW/ 個とまだ低く、価格も十分に安価と言い難い。
多様な水処理需要に応えるために、LED の性能向上と共に、光を無駄なく殺菌に寄与させる工夫が装置開発に求められる。両技術開発を携わるメーカとして、市場の活況化に貢献したい。

ニュースレター No.11 | 015

技術資料

深紫外LEDの水処理への応用
スタンレー電気株式会社 研究開発センター 主任技師

１．はじめに

木下亨

殺菌効果と波長の関係は従来報告値と同様の結果であ

波長が 280nm よりも短い深紫外光は、DNA に損傷り、殺菌効果は 265nm 付近で最大値をとり、280nmを与えることによって菌、ウィルスの不活化が可能であ付近では、殺菌効果は最大値の約 50% に減少するといるため、紫外線水処理用光源として幅広く用いられていう結果であった。

る。従来、紫外線水処理用光源には水銀ランプが主に用いられてきたが、水銀を含まない低環境負荷の代替光源

３．AlN 基板上深紫外 LED の特性の開発が望まれている。このような背景から、AlGaN 系

AlGaN 系深紫外 LED の課題の一つは、結晶欠陥 ( 転半導体材料を用いた深紫外 LED の開発が世界中で精力的

位 ) によって、特に、発光波長が 280nm 以下の場合、に進められており 1,2)、実用的な側面からも非常に注目を発光効率や素子寿命が著しく低下することである。これ集めている。

を解決する手段として、当社では、基板材料に、一般的

ス タ ン レ ー 電 気（ 株 ） で は、AlGaN 系 半 導 体 材 料

なサファイアではなく単結晶 AlN を用いている。図 2 に、を結晶成長させる基板に単結晶 AlN を用い、発光波長

AlN 基板上に作製した LED の断面透過電子顕微鏡 (TEM)

265nm の深紫外 LED の開発を進めている。本稿では、像を示す。LED 素子層中には転位は観察されず、転位密開発中の深紫外 LED の特性、および水殺菌リアクターへ

度が 105cm-2 以下と推測された。一方、サファイア基板の応用例について紹介する。

を用いた場合、結晶中の転位密度は 108cm-2 程度であり、AlN 基板の使用によって、欠陥密度が約 10000 分の 1

２．発光波長による殺菌効果の違いに低減されていることが確認された。

DNA は 265nm 付近に吸収ピークを持つため、265nm付近で殺菌効果が最大になると報告されている 3)。深紫外
LED を用いた場合でも同様の傾向が得られるかを検証するため、波長の異なる深紫外 LED を用いて、MS2 の不活化率における波長依存性を調査した ( 図 1)。

図2

AlN 基板上深紫外 LED の断面 TEM 像

図 3 には開発中の深紫外 LED の外観と諸特性を示す。
3.5 × 3.5mm の小型 SMD タイプで高密度の表面実装が可能になっている。また、発光出力は殺菌効果の最も高い 265nm において世界トップレベルの 50mW を達
図1

MS2 の不活化率と波長の関係※ 3) を参照して著者が編集

016 | ニュースレター No.11

成している。

図3

開発中の AlN 基板上深紫外 LED

4．深紫外 LED 水殺菌リアクターへの応用
当社では、AlN 基板上深紫外 LED の応用の一つとして、水殺菌リアクターの開発を進めている。試作機 (Type A)

図5

水殺菌リアクターの MS2 不活化特性

では、整流室での水流の層流化を図ると共に、LED 搭載
部の光学設計によって水流に対して均一に紫外光を照射する設計となっている ( 図 4)。

5．まとめ
殺菌効果の最も高い波長 265nm において、世界トップレベルの光出力 50mW を有する深紫外 LED を開発した。同素子を用いた水殺菌リアクターの MS2 不活化率
は 0.45log(100L/min) 及 び 2log(12L/min) で あ った。当社では、更なる消毒性能の向上を目指して、深紫外 LED の高出力化を図るとともに、水殺菌リアクターの設計改善に取り組んでいく。

参考文献
１）T. Takano et al: Appl. Phys. Express10,
031102(2017)２）S.Inoue et al: Appl. Phys. Lett.110, 141106(2017)
３）金子光美 : 水の消毒 , p230, ( 財 ) 日本環境整備教育センター (1997)

図4

水殺菌リアクターの外観と解析事例

図 5 に試作リアクターを用いた MS2 の殺菌実験結果を示す。25L/min における不活化率は 1log(90%) とな り、100L/min で は 約 0.45log で あ っ た。 ま た 小流 量 タ イ プ の 試 作 機 (Type B) で は、3~12L/min で
2~4log の不活化率を得ている。

ニュースレター No.11 | 017

技術資料

UV-LED光源製品のバラツキが殺菌効果に及ぼす影響
お茶の水女子大学 教授

１．はじめに

大瀧 雅寛

果の波長依存性（作用スペクトル）は 253.7nm（低圧

この数年、紫外線処理の分野において深紫外域（300

水銀ランプの照射波長）での不活化効果に対する相対値

nm 未満）で発光する紫外発光ダイオード（以下、UV-

Pi [-] と定義する。 この時、LED 照射光は次式 (1) にて、

LED と呼ぶ）が喧しい。発光出力や寿命に関しても、実253.7nm の殺菌効果エネルギー量 I 253.7mW/cm2 へと用化に耐えうる製品が市場に出回り始めており、処理場換算される。これは標準化した殺菌効果エネルギー値とへの導入が可能な規模の UV 装置の登場もほぼ現実のもしてみることができるため、値の増減によって殺菌効果のとなった。ここではそういった現状を踏まえ、現実的の増減を評価できる。

な視点から UV-LED に関する留意点の一つについて紹介したい。
なおΔ I はここでは 1nm とした。またクリプトスポリ
２．実機における UV-LED 光源の特徴

ジウムの波長依存性（作用スペクトル）は既報（Beck S.E.

UV-LED 光源はパッケージ当たりの出力が数十 mW 程et al. 2015）2）を参考にした。この報告は波長可変レー度であるため、大容量の装置に適用する場合、数百個のザーを用いて 210~290nm 間において 10nm 間隔でLED パッケージを並べたモジュールを光源とすることに

波長幅 1nm 未満の単波長光を照射した実験によるものなる。従って、従来の水銀ランプを用いた装置に比べて、で、微生物の波長依存性の報告としては最も精度が高い

使用する光源単体の数が桁違いに多い。このことは製品と考えられており、USEPA の UV 消毒ガイダンスにも管理方法に、これまでになかった知見が必要となること

参照されている。ただし 10nm 間隔のデータしかないたを意味する。

め、1nm 毎の値は、直線近似にて求めた。図 1 にその作

従来型の低圧 UV 水銀ランプの製品管理においては、用スペクトルを示す。

製品間のバラツキは出力にあり、その点に留意する必要があった。浄水用の UV 装置における JWRC の装置認証 1)
においても、使用するランプの最低保障出力を明記することで、能力保証を行っている。一方、LED パッケージの製品間のばらつきは、出力だけでなく、出力波長も考慮しなければならない。低圧 UV 水銀ランプの照射波長はいずれも 253.7nm で変わらない。中圧 UV 水銀ラン
プは形式によって照射波長スペクトルが異なる可能性があるが、同形式のランプのスペクトルはほぼ同じであるとされている。
LED 製品間の照射波長のバラツキは数 nm 程度である

図1

クリプトスポリジウムの作用スペクトル（Beck S.E. et al. 20152）より作成）とされているが、そのバラツキは殺菌効果において、どの程度の影響を及ぼす可能性があるのだろうか。ここではクリプトスポリジウムを対象微生物として、その影響を試算してみた。

４．UV-LED の想定照射スペクトル
UV-LED の照射スペクトルは中心波長と半値幅で特徴づけられる。今回は代表的な UV-LED 光源として中心波
長が 265nm と 285nm を対象とした（図 2 参照）。そ３．殺菌効果への影響の推定方法
波長の変化が殺菌効果へ及ぼす影響は、LED の照射ス
ペクトルと対象微生物の不活化効果の波長依存性（作用スペクトル）によって決まる。

れらの LED 光源の中心波長が最大で± 5nm ずれることを想定した。また半値幅については 0~12nm を想定し、半値幅の影響についても検討することとした。
この条件にて設定した LED の照射スペクトルと図 1

照射スペクトルは波長 i nm における単位波長当たりの作用スペクトルを用いて、上述の式 (1) に従って、各照射強度を I i mW/cm2/nm と定義する。また不活化効

条件での 253.7nm 換算エネルギー量 I 253.7 を算定した。

018 | ニュースレター No.11

各条件での算定値と標準 LED（ズレ値 0nm もしくは半

10nm の場合 35% 程度の殺菌効果の違いが生じる結果

値幅 0nm）との相対値を求めて、殺菌効果の増減を評価

となった。

した。
２）半値幅の違いによる影響
中心波長が 265nm と 285nm で半値幅を 0 〜 12nmと 2nm 毎に変えた場合の算定結果を図 4 に示した。

図2

対象 UV-LED の照射スペクトル

５．LED 光源のバラツキによる殺菌効果への影響
１）中心波長のズレによる影響
中心波長が 265nm と 285nm でピーク値がずれた場合の算定結果を図 3 に示した。なお半値幅は 5nm と10nm の 2 条件を想定した。

図4

LED の半値幅と殺菌効果の相対差

図 4 の結果から、265nm の LED では半値幅が大きくなると殺菌効果が下がった。一方 285nm の LED では、半値幅の違いは殺菌効果にほとんど影響がなく、中心波長で検討した結果とは反対の傾向が見られた。ただし 265nm の LED の場合、半値幅が 12nm と広くなっても効果は 5% 減にとどまっており、その影響は小さいと見て良いかもしれない。
６．まとめ
新光源 UV-LED の製品間で中心波長や半値幅のバラツキが生じる。実用化に当たり光源パッケージを多数個使用するため、製品管理が運用上重要となる。製品間のバラツキがクリプトスポリジウムの殺菌効果に与える影響
図3

LED の中心波長のズレ幅と殺菌効果の相対差を考察した結果、LED 光源の波長によって、その影響の大小が異なっており、特に 285nm の LED では中心波

図 3 の結果から、265nm の LED は中心波長がずれ長のバラツキに留意する必要があると考えられた。

ても、殺菌効果が余り変わらない結果となった。最大でも 8% 程度の減少であった。ただし、いずれの場合も効

参考文献

果は下がっていた。これはクリプトスポリジウムの作用

1) JWRC (2012) 紫外線照射装置 JWRC 技術審査基準

スペクトル（図 1）に示されるように 265nm が最も効

2) Beck S.E. et al. (2015) Action spectra for

果が高い波長であり、そこからずれると効果が下がるた

validation of pathogen disinfection in medium-めである。一方、285nm の LED については中心波長

pressure ultraviolet (UV) systems, Wat.Res.,のズレが及ぼす影響は大きく、5nm ずれると半値幅が70, pp.27-37

ニュースレター No.11 | 019

技術資料

長野県企業局川中島水道管理事務所
における紫外線処理設備の導入事例
長野県企業局川中島水道管理事務所 担当係長

はじめに

和田

剛

ます。
水源は、四ツ屋浄水場近傍の 15 本の井戸からの地下

長野県企業局では、電気事業と水道事業の二つの事業を行っています。更に、水道事業は、上水道事業 ( 末端給水事業 ) と水道用水供給事業に大別されます。
上水道事業は、長野県東部に位置する上田市から北部に位置する長野市に至る千曲川沿岸一帯 ( ３市１町 ) の水水です。
井戸ポンプで四ツ屋浄水場へ導水し、紫外線処理、pH調整のためのアルカリ処理 ( 苛性ソーダ注入 ) 及び次亜塩
素酸ナトリウムの注入を行い、全量を送水ポンプで小松
原配水池 (8,700㎥ ) へ送水しています。

源開発を図り、生活環境の改善と産業基盤の整備を目的とした広域的な水道として昭和 39 年５月から給水を開始し、現在は、上田地区の千曲川表流水及び長野市川中
島地区の地下水を水源として、約 19 万１千人のお客様に給水を行っています。
本稿では、紫外線処理方式を採用している長野市川中島町の四ツ屋浄水場の設備導入事例について紹介します。

四ツ屋浄水場について
四ツ屋浄水場は長野市川中島町の川中島水道管理事務

余談になりますが、災害・事故時の活用及び防災訓練所敷地内にあり、日量 52,000㎥の浄水能力を有していや水道水の利用を促進するための PR を目的として、四020 | ニュースレター No.11

ツ屋浄水場の原水を用いて製造したペットボトル水「川備導入に問題のないことを確認。

中島の水」が、モンドセレクション最高金賞を２年連続

・ 平成 21 年度

詳細設計実施

受賞しました。

・ 平成 22 年度

工事着手

・ 平成 24 年度

紫外線処理設備稼働開始

紫外線処理設備の導入検討
厚生労働省事務連絡「紫外線処理設備について ( 平成
19 年３月 30 日 )」に基づき、原水の水質要件に問題がないか、紫外線照射により生成する臭素酸が水質管理の上で問題とならないことを確認し、浄水処理フローを選
紫外線処理装置導入に至る経緯
・ 平成 17 年度定した。

15 本ある井戸のうち１本の井戸から、紫外線照射実験の概要

クリプトスポリジウムの指標菌である大腸菌が検出さ
１

れた。

実験回数
15 箇所の水源井戸は年間を通して水質は安定していることから、実験回数は１回とした。
また、原水の臭化物イオン濃度を見極め、本実験の参考とするため予備実験を１回実施。

２

塩素添加の位置づけ
紫外線照射位置は塩素処理前段のため、残留塩素のない水に対して紫外線を照射する。
ただし、実験では安全側を考慮して、原水の臭化物
イオン濃度が最も高い井戸を対象に次亜塩素酸ナトリ
ウムを添加し紫外線照射を行った。

３

紫外線照射量
照射量は、10,40,100mJ/㎠を基本とした。

・10 mJ/㎠は、3log 不活化達成必要照射量
図１

水道原水に係るクリプトスポリジウム等による・40 mJ/㎠は、ランプやスリーブの汚染や劣化を考慮

汚染のおそれの判断の流れ

・100 mJ/㎠は、臭素酸が生成されるとの既往文献を考慮

・ 平成 18 年度

クリプトスポリジウム対策として、高また、最も条件の悪いケースとして、原水の臭化物

度浄水施設の導入を検討。

イオン濃度が最も高い井戸を対象に次亜塩素酸ナトリ

緩速ろ過、急速濾過、膜ろ過、紫外線処理の浄水処
理方法を比較検討し、コストや維持管理で最も有利である紫外線処理方式を選定。
・ 平成 19 年度

ウムの添加を行い、1,000 mJ/㎠の照射を行った。
５

実験対象水
15 箇所の各々の井戸について実施した。

紫外線照射実験を行い、紫外線処理設

ニュースレター No.11 | 021

③

実験結果

紫外線処理施設の工事が、現状の四ツ屋浄水場の運用に支障がなく遂行可能なように、設計上配慮す１

臭素酸の生成臭化物イオンは、0.01 〜 0.04mg/L の範囲であっる。
２

紫外線処理対象水量た。また、臭素酸は、次亜塩素酸ナトリウムを添加①

日最大原水量し、紫外線照射量 1,000 mJ/㎠とした条件において②

時間最大原水量： 2,100㎥ /h

0.003mg/L が検出されたが、これ以外の条件では、いずれも定量下限値 (0.001mg/L) 以下であった。
２

３：52,400㎥ / 日

計画施設フロー
四ツ屋浄水場では、着水井で次亜塩素酸ナトリウム

懸濁物質、溶解成分による紫外線透過率の低下を注入しており、残留塩素が存在する水に対して紫外

濁度は <0.1 〜 1.1 度、色度は <0.5 〜 3.5 度であ線照射を行うと、発がん性のある「臭素酸」の生成促

り、いずれの水源も濁度２度、色度５度を満たしている。

進が懸念されることから、紫外線処理設備は、着水井

３

紫外線吸収物質による照射強度の低下
紫外線吸光度は <0.000 〜 0.003abs./10mm ( 透過率換算で 99.3 〜 100%) であった。

４

ランプスリーブ表面への付着による透過率の低下の 1 次側に設置することとした。
また、現状の井戸ポンプ起動方法（ランダムに起動）を大きく変更する必要がないように、３系統の導水管を集約し紫外線処理を行うこととした。

総硬度は 64.5 〜 159mg/L の範囲にあり、一部の井戸では目安とされる値 (140mg/L) を僅かに超過しメーカーヒアリング結果ている。
計３回のヒアリング結果より、低圧ランプ３系列案、まとめ

中圧ランプ２系列案が他案と比較して優れていた。ただし、中圧ランプ２系列案がイニシャルコストで優れてい

塩素添加前に紫外線照射を行う条件では、臭素酸を生成する懸念はないことが明らかとなった。また、一部のる反面、低圧ランプ３系列案はランニングコストで優れていた。

井戸では、紫外線照射を妨げる水質要因が若干懸念されるが、各水源からほぼ均等に取水していることから、各井戸水のブレンド比率に応じて紫外線照射時点での濃度を算出した結果、全ての項目で水質基準を満足することが確認できた。

表１

低圧３系列案と中圧２系列案の長所短所

紫外線処理設備の設計
紫外線処理設備の設計方針
設計条件
メーカーヒアリング結果から、イニシャルコストが安
１

設計コンセプト① 「水道施設の技術的基準を定める省令」及び「水道くなる「中圧ランプ２系列案」を基本として設計を進めていくこととした。
ただし、低圧ランプ３系列に関しても、ランニングコ

された施設整備及び運転管理が可能なものとする。

ストにおいてメリットがあるため、低圧ランプ３系列案②

におけるクリプトスポリジウム等対策指針」に記載

最新の動向を紫外線処理設備のメーカーからヒアリングし、最適な紫外線処理設備を選定する。

022 | ニュースレター No.11も採用可能であるよう配慮することとした。

四ツ屋浄水場の紫外線処理設備
紫外線処理設備工事概要
紫外線処理設備の設計方針に従い、工事仕様を策定し入札を行ったところ、中圧ランプ２系列の紫外線処理設
備が導入された。

３

安全性
流量増加時や水質変動時にも自動調光機能により瞬時に紫外線出力を制御することで常に 10mJ/cm2 以
上の紫外線照射量が保持される。また、水流による負荷を石英スリーブに掛けない 4 点支持構造、自動洗浄
構造、洗浄待機位置設計など、万全な破損防止対策が講じられている。更に、万が一の場合にも、自動制御
により速やかに運転停止するとともに自動バルブを全閉し予備機への運転切り替えを行うことで、未照射水の流出を防止し安全に運転を継続する。

四ツ屋浄水場紫外線処理設備の特徴
おわりに
１

高出力、高効率、長寿命
高 出 力 中 圧 紫 外 線 ラ ン プ と 高 機 能 電 子 安 定 器、

四ツ屋浄水場紫外線処理設備は、稼働開始後、５年余P-CFD シミュレーションによるランプ配置最適化設りが経過しますが、大きなトラブルもなく運用出来てい計、流量変動に追随した自動調光機能により、自動運る状況です。

転制御にて高出力、高効率かつ長寿命で紫外線処理が実施される。

ただ、年１回のメーカー点検時、ランプ交換を実施していますが、非常に高価です。
また、５年に一度 ( メーカー推奨の頻度 )、安定器の交換が必要であり、これもランプ同様高価で、中圧ランプの紫外線処理設備は、設計時の想定どおりとは言え、ランニングコストが掛かると感じています。
その他の日常のメンテナンスは、月に１回行うストレー２

正確な紫外線照射量の演算監視制御

ナ清掃 ( 地元の機械設備業者が実施 ) 程度で済んでいます。

自動校正機能とランプ個別の紫外線出力測定機能を最後になりますが、日頃、当設備のメンテナンスをし有する空間紫外線強度計により、1 年間ノーメンテナて頂いている業者の方々にお礼を申し上げて、終わりとンスで常に正確な紫外線照射量の演算監視制御が実施

させて頂きます。

される。

ニュースレター No.11 | 023

活動報告

設立10周年記念パーティーの報告
一般社団法人 日本紫外線水処理技術協会 会長

１．はじめに伊藤 博文

す。設立時は、8 社であった正会員数も現在では 23 社

当協会は、平成 28 年 12 月に設立 10 周年の佳節をとなり、協会の活動も活発になって紫外線水処理装置の迎えることができました。これを記念し、平成 29 年度

普及に微力ながらも貢献できているものと考えています。

総会開催にあわせ、特別講演および設立 10 周年記念パー

これまでの活動を振り返りますと、JWRC 紫外線認定

ティーを併せて開催しましたので、その概要等についてへの協力、日水協の地方支部への技術説明等を通じて紫報告致します。

外線の普及に取り組んで参りました。全国 30 か所以上
へ技術説明に行きました。これからも普及活動に取り組

２．特別講演および設立 10 周年記念パーティーの概要
開 催 日：平成 29 年 5 月 26 日 ( 金 )会

んで参りたいと存じます。
話は変わりますが、日本の上下水道は、世界の中でも場：フクラシア品川クリスタルスクエア

トップクラスと言われています。なかでも水道について

Ａホール

は、いつでもどこでも蛇口から飲めるという点で世界№

特別講演：司会進行

１と言っても過言ではないと思います。多くの課題は、お茶の水女子大学

教授

大瀧

雅寛

講演者

不満を言わせていただくと、先進国で使われている紫外

東京大学

准教授

立命館大学

教授

小熊久美子
神子

直之

設立 10 周年記念パーティー：
来線が地下水にしか使えないという点です。
ヨーロッパでは、消毒に使われているほど、一般的な処理ですが、日本では、まだ使えないという状況です。

賓

新しい光源として LED も登場してきていますので、原

厚生労働省

課長

宮崎

正信

（公財）水道技術研究センター
理事長

工務部長

大垣眞一郎

また、下水の再利用と言う観点で ISO の規格作りにも参加していますので、今後も水道だけでなく下水の紫外芦田裕志

特定非営利活動法人日本オゾン協会

京都大学

水の種類を問わずに全ての水道に紫外線を使えるように協会としても一層努力していきたいと思います。

（公社）日本水道協会

参加者ありますが、やっぱり No.1 だと思います。ただ、一つ線普及にも取り組んで行きます。
今後ともご支援ご鞭撻のほど、よろしくお願い申し上

会長

真柄

泰基

げます。簡単では、ございますがご挨拶とさせていただ

教授

田中

宏明

きます。ありがとうございました。

約 70 名３．記念パーティーあいさつ
本日は、お忙しい中、ご来場いただきましてありがとうございます。会長の伊藤です。
当協会は、平成 18 年 12 月に設立されましたので、昨年の 12 月で 10 年目となります。あっという間の 10年という感じがします。設立 10 周年を迎えられたことは、ひとえに関係者の皆様方のご支援とご指導の賜物と深く感謝申し上げます。ありがとうございました。
10 年という節目にあたり、ひとことご挨拶申し上げま

024 | ニュースレター No.11

特別講演の様子

会員紹介

会員リスト
平成 30 年 3 月現在（五十音順）
□正会員
岩

崎

電

気

株

式

会

社

〒103-0002 東京都中央区日本橋馬喰町 1-4-16
TEL 03-5847-8906

馬喰町第一ビルディング

株 式 会 社 ウ ォ ー タ ー テ ッ ク〒108-0023 東京都港区芝浦 3-16-1
TEL 03-3456-0795

株式会社神鋼環境ソリューション

〒651-0072 神戸市中央区脇浜町 1-4-78
本社 TEL 078-232-8115
大阪支社 TEL 06-6206-6746

神鋼環境メンテナンス株式会社〒651-0086 神戸市中央区磯上通 2-2-21
本社 TEL 078-261-7910
東京支社 TEL 03-3459-5974

ＪＦＥエ ン ジ ニ ア リ ン グ 株 式 会 社〒230-8611 横浜市鶴見区末広町二丁目１番地
TEL 045-505-8761（アクアプラント事業部 技術開発部）

水

道

水

i

機
n

工
g

株
株

中野興産ビル式会

社〒156-0054 東京都世田谷区桜丘 5-48-16
TEL 03-3426-2953（営業統括課）

式

会

社

〒108-8470 東京都港区港南 1-7-18
TEL 03-6830-9000

ス タ ン レ ー 電 気 株 式 会 社〒153-8636 東京都目黒区中目黒 2-9-13
TEL 03-6866-2592

セ ン 特 殊 光 源 株 式 会 社〒561-0891 大阪府豊中市走井 1-5-23
TEL 06-6845-5111

千 代 田 工 販 株 式 会 社〒104-8115 東京都中央区銀座 7-13-8
TEL 03-3547-1277

月〒104-0053 東京都中央区晴海 3-5-1
TEL 03-5560-6540（水環境事業本部 事業統括部）

島

機

械

株

式

会

社

第２丸高ビル３F

東芝インフラシステム株式会社〒212-8585 神奈川県川崎市幸区堀川町 72-34
TEL 044-331-0808

東 洋 濾 水 機 株 式 会 社〒612-8296 京都市伏見区横大路柿の本町 12-1
TEL 075-601-5206

ド

リ

株

式

コ
会

株
社

式
西

原

会

社

〒103-0027 東京都中央区日本橋 2-13-10
TEL 03-6262-1421

環境〒108-0022 東京都港区海岸 3-20-20
TEL 03-3455-4441

ヨコソーレインボータワー 3 階

日 機 装 技 研 株 式 会 社〒105-6022 東京都渋谷区恵比寿 4-20-3
TEL 03-3443-3732

株式会社日本フォトサイエンス〒193-0832 東京都八王子市散田町 5-8-3
TEL 042-667-5641

株〒104-0033 東京都中央区新川 1-23-5
TEL 03-3552-7019（営業本部）

式

会

社

フ

ソ

ウ

日本橋サンライズビルディング 3 階

恵比寿ガーデンプレイスタワー 22F

フ ナ テ ッ ク 株 式 会 社〒134-0085 東京都江戸川区南葛西 2-6-22
TEL 03-5679-2700

前〒322-8556 埼玉県川口市仲町 5-11
TEL 048-253-0907（環境ソリューション事業部

澤

工

業

株

式

会

社

第一部）

メ タ ウ ォ ー タ ー 株 式 会 社〒101-0041 東京都千代田区神田須田町 1-25 ＪＲ神田万世橋ビル
TEL 03-6853-7340（営業本部 営業企画室）

株

式

理

水

会
化

社
学

ヤ
株

式

マ

ト

〒371-0844 前橋市古市町 118 番地
TEL 027-290-1821（環境事業部）

会

社〒530-0054 大阪市北区南森町 1-4-10
TEL 06-6365-0691□特別会員：民間企業
旭化成株式会社 UVCプロジェクト
シーシーエス株式会社
DNライティング株式会社(旧ニッポ電機株式会社)理水ビル□特別会員：団体
DOWAエレクトロニクス株式会社
ヒメジ理化株式会社
株式会社フィリップスエレクトロニクスジャパン

特定非営利活動法人 日本オゾン協会
一般財団法人 千葉県薬剤師会検査センタ−□特別会員：個人
浅見真理 小熊久美子 府中裕一
石倉 證 神子直之
大瀧雅寛 谷口康夫

入会を希望される場合は、当協会のホームページ（http://www.juva.jp/）の入会申込書 PDF をダウンロードしていただき、必要事項をご記入のうえ事務局までお送りください。

ニュースレター No.11 | 025

セミナー・講演会への講師派遣を随時受付
本協会では、紫外線水処理装置・技術の啓蒙活動を積極的に行っており、その一環として紫外線水処理装置
および技術に関する講師の派遣を行っております。
お申し込みは、メールにて承ります。
（メールアドレス：info@juva.jp）

Japan UV Water Treatment Technology Association

一般社団法人 日本紫外線水処理技術協会
HPアドレス http://www.juva.jp/ メールアドレス info@juva.jp

一般社団法人 日本紫外線水処理技術協会 ニュースレター No.11／2018年3月発行／発行所 一般社団法人 日本紫外線水処理技術協会 広報委員会