JP2000015108A

JP2000015108A - 触媒構造体及びこれを用いた水処理装置

Info

Publication number: JP2000015108A
Application number: JP10191881A
Authority: JP
Inventors: Yukio Satonaka; 幸雄里中
Original assignee: Shin Meiva Industry Ltd
Current assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Priority date: 1998-07-07
Filing date: 1998-07-07
Publication date: 2000-01-18

Abstract

(57)【要約】【課題】光触媒を用いて流体の処理を行う触媒構造体
１０において、小型化と処理性能の向上を両立させると
共に、処理対象の制約を無くして適用対象を拡大する。【解決手段】線状のファイバー部材２１の両端部を、
先端固定具３１及び基端固定具４１で支持し、多数のフ
ァイバー部材２１を所定の間隔で整列させる。このファ
イバー部材２１の外周面に、触媒被膜を形成する。この
触媒被膜は、酸化チタンから成る光触媒を備えている。
また、各ファイバー部材２１の一端部を、光源部５０の
光源体５１にそれぞれ接続する。そして、光源体５１の
ＬＥＤ５３が発する紫外線を、ファイバー部材２１に入
射する。この紫外線はファイバー部材２１の内部を伝播
して触媒被膜へ至り、触媒被膜の光触媒を励起する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光触媒によって流
体に含まれる物質を分解処理する触媒構造体及び該触媒
構造体を備えた水処理装置に関し、特に、処理能力の向
上対策及び処理対象の拡大対策に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、酸化チタン等から成る光触媒
を用いて、水などの流体に含まれる有機物等の物質を分
解する処理方法が知られている。その一例として、以下
のような超純水製造方法が知られている。つまり、処理
対象の被処理水に光触媒粒子を混入し、紫外線を照射し
て光触媒を励起させる。そして、光触媒の酸化分解作用
によって被処理水に含まれる有機物を分解した後に、光
触媒粒子を分離除去して超純水を得るものである。しか
し、この処理方法では、水から光触媒粒子を分離除去す
る工程が必要となり、処理工程が複雑化すると共に、処
理を行うための設備が大型化するという問題があった。

【０００３】一方、上述の問題を解決するために、実開
平５−２６１８７号公報に開示されているような紫外線
照射装置が提案されている。具体的に、この装置は、円
筒状の処理筒と、該処理筒の中心軸上に設けられた棒状
の紫外線ランプと、該紫外線ランプの外周に間隔をおい
て複数設けられた透過筒とを備えている。上記処理筒の
内部には、複数の透過筒によって複数の流路が区画形成
されている。また、上記透過筒は、紫外線を透過するよ
うに構成されると共に、側面には光触媒が被覆されてい
る。そして、該光触媒を紫外線ランプの紫外線によって
励起する一方、透過筒によって形成された流路に被処理
水を流し、光触媒と接触させて被処理水に含まれる有機
物を分解するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記紫
外線照射装置では、円筒状の隔壁の側面に光触媒を被覆
している。このため、被覆の面積、即ち処理対象の水と
光触媒との接触面積をそれ程広くすることが困難であっ
た。また、充分な接触面積を確保しようとすると装置が
大型化するという問題があった。この結果、装置に充分
な水処理性能を発揮させることが困難であった。

【０００５】更に、上述の処理対象の水に光触媒粒子を
混入する方法においても、また、上記紫外線照射装置に
おいても、処理対象となる流体を介して紫外線を光触媒
に照射するようにしている。従って、処理対象の流体は
紫外線を透過するもの、つまり透明なものに限定され、
上述の方法や装置によって汚水等の濁った流体を処理す
ることはできなかった。このため、上述の方法や装置
は、処理できる流体についての制約が大きいという問題
があった。

【０００６】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、光触媒を用いて流体
の処理を行う触媒構造体を小型に維持しつつその処理性
能を向上させると共に、処理対象の制約を無くして適用
対象を拡大することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、線状の導光部
材の表面に触媒被覆を形成し、該導光部材の内部を通じ
て触媒被覆の光触媒に光を照射するようにしたものであ
る。

【０００８】具体的に、本発明が講じた第１の解決手段
は、線状に形成された多数の導光部材と、該導光部材の
外周面に形成されて光触媒を有する触媒被膜とを設け、
上記導光部材の内部を通って触媒被膜に導かれた光によ
って光触媒を励起するように触媒構造体を構成するもの
である。

【０００９】また、本発明が講じた第２の解決手段は、
上記第１の解決手段において、導光部材の端部に接続し
て該導光部材の軸方向に光を入射する光源手段を設ける
ものである。

【００１０】また、本発明が講じた第３の解決手段は、
上記第２の解決手段において、光源手段を導光部材の一
方の端部に接続し、上記導光部材の他方の端部に至った
光を反射して再び該導光部材を伝播させる反射手段を設
けるものである。

【００１１】また、本発明が講じた第４の解決手段は、
上記第２又は第３の解決手段において、光源手段を、導
光部材と別体に形成する一方、上記光源手段と上記導光
部材とを接続する光伝送手段を設けるものである。

【００１２】また、本発明が講じた第５の解決手段は、
上記第１〜第３の何れか１の解決手段の触媒構造体を設
け、処理対象の被処理水と触媒被膜の光触媒とを接触さ
せ、光触媒によって該被処理水に含まれる物質を分解す
るように水処理装置を構成するものである。

【００１３】また、本発明が講じた第６の解決手段は、
上記第５の解決手段において、被処理水を貯留する一
方、内部に触媒構造体が配置された水処理槽を設けるも
のである。

【００１４】また、本発明が講じた第７の解決手段は、
上記第５の解決手段において、被処理水を貯留する水処
理槽と、内部に触媒構造体が収納された処理容器と、上
記水処理槽の被処理水を上記処理容器へ移送する移送手
段とを設けるものである。

【００１５】また、本発明が講じた第８の解決手段は、
上記第４の解決手段の触媒構造体と、被処理水を貯留す
る水処理槽とを設け、触媒構造体の導光部材は水処理槽
の内部に、光源手段は該水処理槽の外部にそれぞれ配置
するものである。

【００１６】−作用−上記第１の解決手段では、線状、
即ち細長い棒状あるいはファイバー状に形成された複数
の導光部材と、該導光部材の表面に形成されて光触媒を
有する触媒被膜とによって触媒モジュールが構成され
る。そして、導光部材の端部から軸方向へ入射した光は
導光部材表面の触媒被膜へ導かれ、この光を受けて光触
媒が励起する。この励起した光触媒と水などの流体とを
接触させると、流体に含まれる有機物等の物質が光触媒
によって分解される。

【００１７】また、上記第２の解決手段では、導光部材
の端部に光源手段が接続される。該光源手段は光を発
し、この光を導光部材の軸方向へ入射する。そして、光
源手段の光は、触媒被膜へ導かれて光触媒を励起する。

【００１８】また、上記第３の解決手段では、導光部材
の一方の端部に光源手段が接続される。そして、光源手
段の光は、導光部材の軸方向へ入射し、触媒被膜へ導か
れて光触媒を励起する。その際、導光部材へ入射した光
源手段の光の一部は、触媒被膜に至ることなく、導光部
材の他方の端部に到達する。これに対し、導光部材の他
方の端部には反射手段が設けられる。そして、導光部材
の他方の端部に到達した光源手段の光は、反射手段によ
って反射されて再び導光部材を伝播する。

【００１９】また、上記第４の解決手段では、光源手段
と導光部材とは別体に形成される。そして、光源手段の
発する光は、光伝送手段を介して導光部材に導かれ、導
光部材の軸方向へ入射する。

【００２０】また、上記第５の解決手段では、上記第１
〜第３の何れか１の触媒構造体を用いて、被処理水に含
まれる物質が分解が行われる。即ち、光を受けて励起し
た光触媒と、被処理水とを接触させる。これによって、
被処理水中の物質が光触媒によって分解される。

【００２１】また、上記第６の解決手段では、被処理水
を貯留する水処理槽の内部に触媒構造体を配置する。こ
れによって、触媒構造体の光触媒と被処理水とが接触す
る。

【００２２】また、上記第７の解決手段では、水処理槽
と処理容器とが設けられる一方、この処理容器には触媒
構造体が収納される。そして、水処理槽に貯留する被処
理水は、移送手段によって処理容器に移送され、該処理
容器の内部で触媒構造体の光触媒と被処理水とが接触す
る。

【００２３】また、上記第８の解決手段では、水処理槽
の内部において導光部材の光触媒と被処理水とが接触す
る。また、光源手段は水処理槽の外部に設けられ、光伝
送手段を介して導光部材へ光を照射する。

【００２４】

【発明の効果】従って、上記第１の解決手段によれば、
線状の多数の導光部材の表面に触媒被膜を形成している
ため、構造体を大型化させることなく触媒被膜の面積を
拡大することができる。この結果、本発明の触媒構造体
によって流体中の物質の分解処理を行う場合、構造体を
小型に維持しつつ、処理対象の流体と光触媒との接触面
積を拡大することができ、処理能力を向上させることが
できる。

【００２５】また、導光部材の内部を通った光を触媒被
膜に導くようにしている。つまり、従来のように、処理
対象の流体を通して光触媒に光を照射するのではなく、
導光部材を通して触媒被膜の光触媒に光を照射してい
る。従って、処理対象が光を透過しにくいもの、例えば
濁った汚水のようなものである場合であっても、光触媒
に確実に光を到達させることができ、光触媒を励起する
ことができる。この結果、触媒構造体によって処理可能
な流体の制約を減らすことができ、触媒構造体の適用対
象を拡大することができる。

【００２６】また、導光部材のみを通じて触媒被膜に光
を導くようにしている。従って、導光部材に入射した光
を、何物にも遮られることなく触媒被膜に到達させるこ
とができる。従って、狭い空間に導光部材を密集して設
けた場合や、触媒被膜の表面に汚れ等が付着した場合で
あっても、触媒被膜の光触媒に光を確実に照射すること
ができる。この結果、いかなる場合であっても、触媒構
造体の処理能力を十分に発揮させることができる。更
に、励起した光触媒によって触媒被膜に付着した汚れを
分解することもでき、これによっても触媒構造体の処理
能力を十分に発揮させることが可能となる。

【００２７】また、上記第２の解決手段によれば、光源
手段の発する光を、導光部材を通して確実に触媒被膜へ
導くことができ、触媒構造体の処理能力を十分に発揮さ
せることができる。

【００２８】また、上記第３の解決手段によれば、導光
部材の一方の端部から入射し、触媒被膜へ至ることなく
他方の端部へ至った光源手段の光を、反射手段で反射す
ることによって再び導光部材を伝播させることができ
る。従って、導光部材に入射した光源手段の光を、導光
部材の端部から外部へ漏らすことなく、ほぼ完全に触媒
被膜へ導くことができる。この結果、光源体５１が発す
る光のエネルギをほぼ完全に光触媒に付与することがで
き、触媒構造体の処理能力を確実に発揮させることがで
きる。

【００２９】また、上記第４の解決手段によれば、導光
部材と光源手段とを別体に形成しているため、設置する
際の自由度が増大し、触媒構造体の使い勝手を向上させ
ることができる。

【００３０】また、上記第５の解決手段によれば、触媒
構造体の触媒被膜と被処理水とを接触させることによっ
て、触媒構造体を用いた水処理が可能となる。

【００３１】また、上記第６の解決手段によれば、触媒
構造体を水処理槽の内部に設けるようにしているため、
触媒構造体の触媒被膜と被処理水を確実に接触させるこ
とができる。従って、触媒構造体による水処理を確実に
行うことが可能となる。

【００３２】また、上記第７の解決手段によっても、触
媒構造体の触媒被膜と被処理水を確実に接触させること
ができ、触媒構造体による水処理を確実に行うことが可
能となる。また、処理容器に触媒構造体を収納するよう
にしているため、処理容器を水処理槽の外部に設置する
ことによって、触媒構造体を容易に取り出すことが可能
となり、触媒構造体の保守作業を簡略化することができ
る。

【００３３】また、上記第８の解決手段によれば、光源
手段を水処理槽の外部に配置しているため、光源手段の
保守作業を容易に行うことができる。また、例えば光源
手段が電力によって光を発するように構成されている場
合には、水中に電気配線を設ける必要がなく、漏電等の
トラブルを未然に防止して信頼性を向上させることがで
きる。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。

【００３５】（第１実施形態） −下水処理装置の全体構成− 図１のブロック図に示すように、本実施形態の下水処理
装置１は、活性汚泥法によって下水の浄化を行う水処理
装置である。具体的に、この下水処理装置１は、流量調
整槽２と、ばっ気槽３と、沈殿槽４と、消毒槽５とによ
って構成されている。また、上記ばっ気槽３には、本発
明の特徴とする触媒構造体１０が設けられている。

【００３６】上記流量調整槽２には、家庭などから排出
される汚水等が流入している。そして、該流量調整槽２
は、流入した汚水を一時的に貯留する一方、常に一定流
量の汚水をばっ気槽３へ供給するように構成されてい
る。

【００３７】上記ばっ気槽３は、汚水を貯留する一方、
この汚水に空気を通じることによって、汚水と空気とを
活発に接触させるばっ気（エアレーション）と、汚水の
攪拌とを行うように構成されている。また、該ばっ気槽
３には好気性微生物が存在している。そして、ばっ気に
よって汚水に酸素を充分に供給し、好気性微生物の活動
を活発化させるように構成されている。

【００３８】上記沈殿槽４は、ばっ気槽３で処理された
水が流入し、固形分、即ち汚泥を沈殿させて固液分離を
行うように構成されている。この沈殿槽４で沈殿した汚
泥の一部は、返却汚泥としてばっ気槽３に戻され、ばっ
気槽３内の微生物量を維持するようにしている。また、
ばっ気槽３に返却されない汚泥は、余剰汚泥として排出
される。

【００３９】上記消毒槽５は、沈殿槽４の上澄み液が流
入し、この上澄み液を消毒した後に放水するように構成
されている。

【００４０】また、上記ばっ気槽３には、図２に示すよ
うに、本発明の特徴とする触媒構造体１０が設けられて
いる。この触媒構造体１０は、固定金具６１を介してば
っ気槽３の底部に固定されている。つまり、本実施形態
では、上記ばっ気槽３が水処理槽となり、汚水が被処理
水となっている。そして、該触媒構造体１０によってば
っ気槽３内の汚水に含まれる物質を分解処理し、沈殿槽
４から排出される余剰汚泥の量を削減するようにしてい
る。尚、図２では、送風機等のばっ気を行うための構成
は省略している。

【００４１】−触媒構造体の構成− 図３及び図４に示すように、上記触媒構造体１０は、触
媒反応部２０と光源部５０とを備えている。

【００４２】上記触媒反応部２０は、多数のファイバー
部材２１と、各ファイバー部材２１の端部を支持固定す
る先端固定具３１及び基端固定具４１とを備えている。

【００４３】上記ファイバー部材２１は、例えば直径１
〜２ｍｍ程度のファイバー状に形成されて所定の長さを
有している。このファイバー部材２１は、プラスチック
系光ファイバーに用いられる光の透過性、特に紫外線の
透過性に優れたポリマーから成り、内部に光を伝播させ
ることができる導光部材に構成されている。また、上記
ファイバー部材２１は、入射した光を長手方向に伝播さ
せると同時に、所定割合の光を周面から外側へ漏洩させ
るように構成されている。

【００４４】上記ファイバー部材２１の外周面には、図
５に示すように、石英ガラスから成る保護膜２２と、該
保護膜２２の外側に形成された触媒被膜２３とが形成さ
れている。この触媒被膜２３は、酸化チタンから成り、
所定波長の光を照射されて励起する光触媒を有してい
る。そして、多数のファイバー部材２１の外周面に触媒
被膜２３を形成することによって、該触媒被膜２３の面
積を拡大するようにしている。また、上記保護膜２２に
よってファイバー部材２１と光触媒との接触を阻止し、
ファイバー部材２１が光触媒によって分解されるのを防
止している。

【００４５】各ファイバー部材２１は、先端部（図３に
おける上端部）が先端固定具３１によって、基端部（図
３における下端部）が基端固定具４１によってそれぞれ
支持固定されている。そして、各ファイバー部材２１
は、それぞれの長手方向が互いに平行となり、且つそれ
ぞれの先端部の位置が揃った姿勢で、縦横に所定の間隔
を存して整列されている（図４参照）。このように各フ
ァイバー部材２１を配置することによって、全てのファ
イバー部材２１の表面に形成された触媒被膜２３と、処
理対象の汚水とを確実に接触させるようにしている。
尚、図３及び図４では、例示的にファイバー部材２１を
縦横９本ずつ配置した場合を示している。

【００４６】上記先端固定具３１は、先端固定板３２と
先端保持板３４とによって構成されている。この先端固
定板３２は、正方形状に形成される一方、各四隅部に１
つずつ合計４つの貫通孔３３を有している。また、先端
固定板３２の下面中央部には、先端保持板３４が埋め込
み固定されている。この先端保持板３４は、上記先端固
定板３２よりもやや小さな正方形状に形成される一方、
下面側の中央部にはファイバー部材２１の数と同数の保
持穴３５が形成されている。この保持穴３５は、所定の
深さを有すると共に、各ファイバー部材２１の先端の位
置に対応して、互いに所定の間隔を存して形成されてい
る。また、図６に拡大図示するように、該保持穴３５の
内面には、光を反射する反射膜３６が形成され、この反
射膜３６はファイバー部材２１の先端部に至った光を反
射する反射手段を構成している。そして、先端保持板３
４の各保持穴３５には、各ファイバー部材２１の先端部
が挿入され、これによってファイバー部材２１が先端固
定具３１に支持固定されている。

【００４７】上記基端固定具４１は、基端固定板４２と
基端保持板４４とによって構成されている。この基端固
定板４２は、正方形の枠状に形成される一方、各四隅部
に１つずつ合計４つの貫通孔４３を有している。また、
基端固定板４２には、基端保持板４４がはめ込み固定さ
れている。この基端保持板４４は、上記基端固定板４２
よりもやや小さな正方形状に形成される一方、中央部に
はファイバー部材２１の数と同数の保持孔４５が形成さ
れている。この保持孔４５は、基端保持板４４を上下方
向に貫通すると共に、各ファイバー部材２１の基端の位
置に対応して、互いに所定の間隔を存して形成されてい
る。そして、基端保持板４４の各保持孔４５には、各フ
ァイバー部材２１が通されており、これによってファイ
バー部材２１が基端固定具４１に支持固定されている。

【００４８】上記光源部５０は、直方体形状に形成され
る一方、内部には上記ファイバー部材２１と同数の光源
体５１が収納されている。また、該光源体５１の上端側
にはフランジ５５が形成される一方、このフランジ５５
は各四隅部に１つずつ合計４つの貫通孔５６を有してい
る。更に、該光源部５０には、光源体５１に電力を供給
する電源線５４が接続されている。

【００４９】上記光源体５１は、光導入部５２とＬＥＤ
（発光ダイオード）５３とを備えている。そして、該光
源体５１は、それぞれが上記各ファイバー部材２１の基
端部に接続され、該ＬＥＤ５３の発する光をファイバー
部材２１の軸方向へ入射する光源手段に構成されてい
る。上記ＬＥＤ５３は、上記電源線５４を通じて供給さ
れた電力を受け、上記酸化チタンから成る光触媒を励起
するのに適した４００ｎｍ前後又はそれ以下の波長を有
する紫外線を発生するように構成されている。また、上
記光導入部５２は、ファイバー部材２１に光学的に接続
され、ＬＥＤ５３が発する紫外線をファイバー部材２１
に入射させるように構成されている。

【００５０】そして、上記触媒反応部２０と光源部５０
とを、支持金具４６及び該支持金具４６に係合する複数
のナット４７によって一体に形成することによって、上
記触媒構造体１０が構成されている。具体的に、上記支
持金具４６は、所定の長さを有する棒状に形成される一
方、両端部にはネジ部が形成されている。この支持金具
４６は、上記先端固定具３１の先端固定板３２、基端固
定具４１の基端固定板４２及び光源部５０のフランジ５
５にそれぞれ形成された各貫通孔３３,４３,５６に貫通
して１本ずつ設けられる。そして、各支持金具４６のネ
ジ部に係合するナット４７によって、先端固定具３１を
所定の位置に支持固定すると共に、基端固定具４１と光
源部５０とを締結固定している。

【００５１】−運転動作− 家庭などから排出された汚水は、流量貯留槽へ流入して
貯留された後に、一定の流量でばっ気槽３に送られる。

【００５２】上記ばっ気槽３では、貯留された汚水に空
気を通じることによって、ばっ気と攪拌とが行われる。
ばっ気槽３内の汚水には、ばっ気によって酸素が充分に
供給されており、好気性微生物が汚水中の有機物を食物
として取り込んで活発に活動し、増殖する。そして、汚
水に含まれる有機物は、微生物の活動エネルギとして消
費されたり、増殖した微生物の細胞物質として固定され
る。このため、汚水のＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）
が低下し、汚水が浄化される。

【００５３】上記ばっ気槽３で浄化された水は、沈殿槽
４に送られて汚泥と上澄み液とに固液分離される。この
汚泥は、主に汚水中の有機物を固定した好気性微生物で
ある。このため、沈殿した汚泥の一部を返却汚泥として
ばっ気槽３に戻し、ばっ気槽３内の微生物量を維持す
る。また、ばっ気槽３に返却されない汚泥は、余剰汚泥
として排出する。そして、沈殿槽４で分離された上澄み
液は、消毒槽５に送られ、消毒された後に放流される。

【００５４】上記ばっ気槽３では、触媒構造体１０によ
る処理も行われる。そこで、触媒構造体１０の動作につ
いて説明すると、先ず、電源線５４を通じて光源体５１
のＬＥＤ５３に電力を供給すると、該ＬＥＤ５３は紫外
線を発生する。このＬＥＤ５３で発生した紫外線は、光
導入部５２によって導かれ、ファイバー部材２１の基端
部から該ファイバー部材２１に入射する。ファイバー部
材２１に入射した紫外線は、ファイバー部材２１の長手
方向へ伝播する一方、一部はファイバー部材２１の周面
から外側へ漏洩する。このファイバー部材２１の外周面
から漏洩した紫外線は触媒被膜２３へ至り、この紫外線
を受けて触媒被膜２３の光触媒が励起する。また、漏洩
することなくファイバー部材２１の先端部に至った紫外
線は、先端保持板３４の保持穴３５に形成された反射膜
３６によって反射され、再びファイバー部材２１の内部
を長手方向へ伝播する。従って、ＬＥＤ５３が発生する
紫外線は、全て触媒被膜２３に導かれて光触媒の励起に
用いられる。

【００５５】一方、ばっ気槽３では空気を通じることに
よって汚水が攪拌されており、触媒構造体１０の触媒被
膜２３と汚水とが盛んに接触する。従って、ＬＥＤ５３
の紫外線を受けて励起した光触媒と、汚水に含まれる有
機物や微生物とが接触し、該光触媒によってこれらの物
質の分解処理が行われる。そして、この触媒構造体１０
による分解処理によって、沈殿槽４から排出される余剰
汚泥の量が削減される。つまり、微生物の食物となる有
機物を分解することによって該微生物の増殖が抑制さ
れ、余剰汚泥量が削減される。また、増殖した微生物自
体を分解することによっても、余剰汚泥量が削減され
る。

【００５６】尚、本実施形態では、余剰汚泥量を削減す
るようにしたが、より処理能力の大きな触媒構造体１０
を用いることによって、余剰汚泥を発生させないように
することも可能である。

【００５７】−第１実施形態の効果− 本第１実施形態によれば、ファイバー部材２１の表面に
触媒被膜２３を形成しているため、構造体を大型化させ
ることなく触媒被膜２３の面積を拡大することができ
る。この結果、触媒構造体１０を小型に維持しつつ、処
理対象の水と光触媒との接触面積を拡大して処理能力を
向上させることができる。

【００５８】また、ファイバー部材２１の内部を通った
光を触媒被膜２３に導くようにしている。つまり、従来
のように、処理対象の流体を通して光触媒に光を照射す
るのではなく、ファイバー部材２１を通して触媒被膜２
３の光触媒に光を照射する。この結果、光触媒を備えた
触媒構造体１０によって、透明度の低い流体である汚水
の処理を行うことが可能となる。

【００５９】また、ファイバー部材２１に入射した光源
体５１の光を、何物にも遮られることなく触媒被膜２３
に到達させることができる。従って、本実施形態のよう
に狭い空間にファイバー部材２１を密集して設けた場合
や、触媒被膜２３の表面に汚れ等が付着した場合であっ
ても、触媒被膜２３の光触媒に光を確実に照射すること
ができる。この結果、いかなる場合であっても、触媒構
造体１０の処理能力を十分に発揮させることができる。
更に、励起した光触媒によって触媒被膜２３に付着した
汚れを分解することもでき、これによっても触媒構造体
１０の処理能力を十分に発揮させることが可能となる。

【００６０】また、ファイバー部材２１の一方の端部か
ら入射し、触媒被膜２３へ至ることなく他方の端部へ至
った光源体５１の光を、反射手段で反射することによっ
て再びファイバー部材２１を伝播させることができる。
従って、ファイバー部材２１に入射した光源体５１の光
を、ファイバー部材２１の端部から外部へ漏らすことな
く、ほぼ完全に触媒被膜２３へ導くことができる。この
結果、光源体５１が発する光のエネルギをほぼ完全に光
触媒に付与することができ、触媒構造体１０の処理能力
を確実に発揮させることができる。

【００６１】また、触媒構造体１０の動作によって、下
水処理に伴って生ずる余剰汚泥の量を削減し、又は余剰
汚泥を発生させないようにすることができる。この余剰
汚泥を最終的に処分するためには汚泥の脱水や焼却等を
行う必要があり、その処分には多大な労力やコストを要
する。これに対して、本実施形態の触媒構造体１０を用
いることによって余剰汚泥の処理に要する労力等を削減
することができ、下水処理を効率的に行うことが可能と
なる。

【００６２】また、本実施形態の触媒構造体１０は、ば
っ気槽３の底部に固定されて所定の動作を行うように構
成されている。このため、該触媒構造体１０を、既存の
下水処理装置に設置することも容易に可能である。従っ
て、既存の下水処理装置に該触媒構造体１０を付加する
だけで、本実施形態の下水処理装置１と同様の効果を得
ることができる。

【００６３】−第１実施形態の変形例− 本実施形態では、図２に示すように、ばっ気槽３の底部
に触媒構造体１０を設置するようにしたが、以下に示す
ように触媒構造体１０を設置するようにしてもよい。

【００６４】先ず、図７に示すように、固定金具６１の
上に回転機構６２を設け、この回転機構６２に触媒構造
体１０を固定するようにしてもよい。この変形例によれ
ば、回転機構６２によって触媒構造体１０を回転駆動す
ることが可能となり、この触媒構造体１０の回転によっ
て汚水を攪拌し、触媒被膜２３と汚水とを積極的に接触
させることができる。

【００６５】また、図８に示すように、ばっ気槽３の上
方から触媒構造体１０をワイヤ６３で吊り下げるように
してもよい。この変形例によれば、該ワイヤ６３を手繰
ることによって触媒構造体１０をばっ気槽３から取り出
すことができ、触媒構造体１０の保守作業等の際に、触
媒構造体１０を容易に取り外すことが可能となる。

【００６６】また、図９に示すように、ばっ気槽３とは
別に所定の大きさの処理容器６５を設け、この処理容器
６５に触媒構造体１０を収納する一方、ばっ気槽３内に
移送ポンプ６６を設け、移送ポンプ６６と処理容器６５
とを汚水配管６７で接続してばっ気槽３内の汚水を処理
容器６５に移送するようにしてもよい。この移送ポンプ
６６と汚水配管６７とが、請求項７に記載した移送手段
を構成する。そして、ばっ気槽３の汚水を処理容器６５
に移送し、処理容器６５の内部において触媒構造体１０
による処理を行い、その後、処理容器６５とばっ気槽３
との間に設けられた処理水配管６８を通じて、処理後の
汚水をばっ気槽３へ戻すようにする。この変形例によれ
ば、触媒構造体１０はばっ気槽３と別体の処理容器６５
に収納されているため、触媒構造体１０の保守作業等の
際に、触媒構造体１０を容易に取り出すことが可能とな
る。

【００６７】（第２実施形態）本発明の第２実施形態
は、上記第１実施形態と同様に触媒構造体１０をばっ気
槽３に備える下水処理装置１であるが、上記第１実施形
態の触媒構造体１０が、触媒反応部２０と光源部５０と
を一体に形成したものであるのに対して、本実施形態の
触媒構造体１０は、触媒反応部２０と光源部５０とを別
体に形成したものである。そして、本実施形態の触媒構
造体１０は、図１０に示すように、触媒反応部２０が固
定金具６１を介してばっ気槽３の底部に固定される一
方、光源部５０がばっ気槽３の外側に設置されている。
その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。以
下、触媒構造体１０の構成について説明する。

【００６８】−触媒構造体の構成− 図１１に示すように、上記第１実施形態と同様に、上記
触媒構造体１０は、触媒反応部２０と光源部５０とを備
えている。

【００６９】上記光源部５０は、光源体５１を備えて上
記第１実施形態と同様に構成されている。また、該光源
体５１の構成も上記第１実施形態と同様である。尚、本
実施形態の光源部５０には、触媒反応部２０と一体形成
するためのフランジ５５は形成されていない。

【００７０】上記触媒反応部２０は、多数のファイバー
部材２５と、先端固定具３１と、基端固定具４１とを備
えている。尚、上記第１実施形態と同様に、本実施形態
においてもファイバー部材２５と光源部５０の光源体５
１とは同数設けられている。

【００７１】本実施形態のファイバー部材２５は、第１
実施形態と同様の直径１〜２ｍｍ程度のファイバー状に
形成される一方、第１実施形態のファイバー部材２１よ
りも長尺に形成されている。また、本実施形態のファイ
バー部材２５は、第１実施形態と同様に、紫外線の透過
性に優れたポリマーによって形成されている。そして、
本実施形態のファイバー部材２５には、先端部（図１１
における左端部）から所定の長さに亘って導光部２６が
形成される一方、残りの部分は伝送部２７に構成されて
いる。また、該ファイバー部材２５は、基端部（図１１
における右端部）において光源部５０の光源体５１と光
学的に接続されている。

【００７２】上記ファイバー部材２５の伝送部２７は、
一般的な光ファイバーと同様に、入射した光を周面から
漏洩させることなく長手方向に伝播させるように構成さ
れている。そして、該伝送部２７が、請求項３に記載し
た光伝送手段を構成している。

【００７３】一方、上記ファイバー部材２５の導光部２
６は、入射した光を長手方向に伝播させると同時に、所
定割合の光を周面から外側へ漏洩させるように構成され
ている。そして、該導光部２６が、請求項３に記載した
導光部材を構成している。また、該導光部２６の外周面
には、石英ガラスから成る保護膜２２と、該保護膜２２
の外側に形成された触媒被膜２３とが形成されている。
この触媒被膜２３は、酸化チタンから成る光触媒を有
し、保護膜２２は、ファイバー部材２５と光触媒との接
触を阻止している。この点は、第１実施形態と同様であ
る。

【００７４】本実施形態のファイバー部材２５は、先端
部が先端固定具３１によって、導光部２６と伝送部２７
との境界の部分が基端固定具４１によってそれぞれ支持
固定されている。そして、触媒反応部２０において、各
ファイバー部材２５は、上記第１実施形態と同様の姿勢
で縦横に所定の間隔を存して整列されている。

【００７５】上記先端固定具３１及び基端固定具４１
は、第１実施形態と同様に構成されている。そして、両
固定具の貫通孔３３,４３に支持金具４６を貫通させ、
該支持金具４６に係合するナット４７によって先端固定
具３１及び基端固定具４１を所定の位置に支持固定して
いる。

【００７６】−運転動作− 本実施形態の下水処理装置１は、上記第１実施形態と同
様に動作して、汚水の浄化を行う。また、本実施形態の
触媒構造体１０では、光源体５１のＬＥＤ５３で発生し
た紫外線は、ファイバー部材２５へ入射し、伝送部２７
を伝播して導光部２６へ至り、該導光部２６において周
面から外側へ漏洩して触媒被膜２３の光触媒を励起す
る。その他の動作は、上記第１実施形態と同様である。

【００７７】−第２実施形態の効果− 本第２実施形態によれば、第１実施形態の効果に加え
て、以下の効果を得ることができる。即ち、光源部５０
を水処理槽の外部に配置しているため、光源部５０の保
守作業を容易に行うことができる。また、ばっ気槽３の
汚水中に電源線５４を設ける必要がなく、漏電等のトラ
ブルを未然に防止して信頼性を向上させることができ
る。

【００７８】

【発明のその他の実施の形態】本発明は、上記の各実施
形態について、以下のような構成としてもよい。

【００７９】先ず、プラスチック系の光ファイバーと同
様のポリマーによってファイバー部材２１,２５を形成
するようにしたが、石英ガラスを主成分とする材料によ
ってファイバー部材２１,２５を形成するようにしても
よい。この場合、石英ガラスは光触媒によって分解され
ないため、ファイバー部材２１,２５に保護膜２２を形
成する必要はない。

【００８０】また、ファイバー部材２１,２５を直径１
〜２ｍｍ程度としたが、より細く、例えば数百μｍとし
てもよいし、より太く、５〜１０ｍｍ程度としてもよ
い。また、ファイバー部材２１,２５の断面形状を円形
に形成したが、この断面形状は円形に限定されず、例え
ば楕円形であってもよい。

【００８１】また、ファイバー部材２１,２５の一方の
端部を光源部５０の光源体５１に接続し、他方の端部に
至った光を先端保持板３４の反射膜３６で反射するよう
にしたが、これに代えて、ファイバー部材２１,２５の
両端部にそれぞれ光源体５１を設けるようにしてもよ
い。また、ファイバー部材２１,２５の両端を一つの光
源体５１に接続するようにしてもよい。

【００８２】また、触媒被膜２３には、酸化チタンから
成る光触媒を設けるようにしたが、酸化チタンに限ら
ず、光を受けて励起して分解作用を発揮する物質であれ
ば、何れの物質を光触媒として用いてもよい。

【００８３】また触媒構造体１０をばっ気槽３に設置す
るようにしたが、流量調整槽２に設けるようにしてもよ
い。また、光触媒によって細菌を分解することも可能で
あるため、消毒槽５に設けるようにしてもよい。

【００８４】また、活性汚泥法により下水の浄化を行う
下水処理装置１に触媒構造体１０を設けるようにした
が、他の方式を用いた下水処理装置に設置することも可
能である。また、下水処理装置から排出される汚泥の処
理を行う汚泥処理装置、産業廃水処理装置、上水装置な
ど、水処理に係る装置であれば、何れの装置に触媒構造
体１０を設置することもできる。

【００８５】また、触媒構造体１０の処理対象となる流
体は、水に限定されるものではない。従って、その他の
流体、例えば空気を処理対象として、空気中の有害物質
等を光触媒によって分解するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係る下水処理装置の構成を示す
ブロック図である。

【図２】第１実施形態に係る触媒構造体の設置状態を示
す模式図である。

【図３】第１実施形態に係る触媒構造体の構成を示す正
面から見た断面図である。

【図４】第１実施形態に係る触媒構造体のＡ−Ａ断面図
である。

【図５】第１実施形態に係る触媒構造体のファイバー部
材の断面図である。

【図６】第１実施形態に係る触媒構造体の要部拡大図で
ある。

【図７】第１実施形態の変形例に係る触媒構造体の設置
状態を示す模式図である。

【図８】第１実施形態の変形例に係る触媒構造体の設置
状態を示す模式図である。

【図９】第１実施形態の変形例に係る触媒構造体の設置
状態を示す模式図である。

【図１０】第２実施形態に係る触媒構造体の設置状態を
示す模式図である。

【図１１】第２実施形態に係る触媒構造体の構成を示す
正面から見た断面図である。

【符号の説明】

１下水処理装置３ばっ気槽１０触媒構造体２０触媒反応部２１ファイバー部材２３触媒被膜２５ファイバー部材２６導光部２７伝送部５０光源部５１光源体５３ＬＥＤ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】線状に形成された多数の導光部材と、該導光部材の外周面に形成されて光触媒を有する触媒被
膜とを備え、上記導光部材の内部を通って触媒被膜に導かれた光によ
って光触媒を励起することを特徴とする触媒構造体。
【請求項２】請求項１記載の触媒構造体において、導光部材の端部に接続して該導光部材の軸方向に光を入
射する光源手段を備えていることを特徴とする触媒構造
体。
【請求項３】請求項２記載の触媒構造体において、光源手段は導光部材の一方の端部に接続され、上記導光部材の他方の端部に至った光を反射して再び該
導光部材を伝播させる反射手段を備えていることを特徴
とする触媒構造体。
【請求項４】請求項２又は３記載の触媒構造体におい
て、光源手段は、導光部材と別体に形成される一方、上記光源手段と上記導光部材とを接続する光伝送手段を
備えていることを特徴とする触媒構造体。
【請求項５】請求項１乃至３の何れか１記載の触媒構
造体を備え、処理対象の被処理水と触媒被膜の光触媒とを接触させ、
光触媒によって該被処理水に含まれる物質を分解するこ
とを特徴とする水処理装置。
【請求項６】請求項５記載の水処理装置において、被処理水を貯留する一方、内部に触媒構造体が配置され
た水処理槽を備えていることを特徴とする水処理装置。
【請求項７】請求項５記載の水処理装置において、被処理水を貯留する水処理槽と、内部に触媒構造体が収納された処理容器と、上記水処理槽の被処理水を上記処理容器へ移送する移送
手段とを備えていることを特徴とする水処理装置。
【請求項８】請求項４記載の触媒構造体と、被処理水を貯留する水処理槽とを備え、触媒構造体の導光部材は水処理槽の内部に、光源手段は
該水処理槽の外部にそれぞれ配置されていることを特徴
とする水処理装置。