JP2003024934A - 紫外線処理装置及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃水や地下水等のスケールが付着しやすい処
理水を紫外線を利用して浄化する際に、紫外線管の外面
にスケールが付着することを防止し、効果的な浄化作用
を奏する紫外線処理装置を提供する。 【解決手段】 酸性にＰＨ調整され、過酸化水素が添加
された処理水が送入される容器３０内に、紫外線を透過
する保護管３６内に紫外線ランプ３８が挿入され前記容
器３０の軸線方向の略全長にわたる長さに形成された紫
外線管３２が配置され、紫外線管３２から放射される紫
外線の作用によって容器３０内の処理水を浄化する紫外
線処理装置において、前記紫外線管３２を、その下端部
と上端部とを各々支持具３４ａにより支持して長手方向
を前記容器３０の軸線方向と略平行にして前記容器内に
支持し、前記容器３０の内壁面に容器に送入された処理
水に旋回流を与える撹拌板４０を設けたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は紫外線を利用して廃
水や地下水等の液を処理する装置において紫外線ランプ
の保護管にスケールが付着することを防止し効率的な浄
化処理を可能にした紫外線処理装置及びその使用方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】廃水や地下水等の処理水を浄化処理する
処理装置には、紫外線、オゾン、過酸化水素、二酸化チ
タン等を組み合わせて処理する装置が知られている（特
開平１１−３４７５９１号、特開２０００−２６３０７
１等）。これらの浄化装置に付設される紫外線処理装置
は、処理水に紫外線を照射することによって処理水を浄
化させることを目的としている。たとえば、処理水にオ
ゾンを添加して紫外線を照射すると、オゾンよりも酸化
力が強いヒドロキシラジカルが生成され、これによって
有機物等が効率的に酸化分解され、処理水を効率的に浄
化することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような処理水の浄
化に用いられる紫外線処理装置では、紫外線を透過する
石英等の保護管内に紫外線ランプを挿入して成る紫外線
管を処理水を収容した容器内に設置し、紫外線管から容
器内へ紫外線が放射されるように構成している。ところ
で、従来の紫外線処理装置では、容器内で紫外線が処理
水に作用させやすくするという理由から、処理水の通流
を妨げて撹拌作用が生じるように容器内に撹拌板を何枚
も設置している。このように何枚も撹拌板を設置して形
成した紫外線処理装置は、水道水や下水の３次処理や超
純水を処理する場合には問題にならないのであるが、廃
水や地下水のように懸濁物質や鉄等の溶解性金属を多く
含んでいる処理水を処理すると、徐々に紫外線管の死角
となった部分（保護管）や撹拌板の外面にスケールが付
着し、紫外線管からの紫外線の放射を妨げるようになる
という問題が生じる。

【０００４】廃水や地下水のようにスケールが付着しや
すい処理水を浄化する場合には、定期的に紫外線処理装
置から紫外線管を取り出して、紫外線管（保護管）の外
面に付着しているスケールを洗浄して除去するといった
操作が必要になる。従来の紫外線処理装置は上述したよ
うに容器内に撹拌板を設けて紫外線が処理水に効果的に
作用させるようにしているものであるが、従来の紫外線
処理装置で廃水や地下水といったスケールが発生しやす
い処理水を処理する場合には、随時紫外線管を装置から
外して洗浄する必要があり、操作が煩わしいという問題
と、使用とともに紫外線管（保護管）の外面にスケール
が付着して紫外線による作用が低下し、所要の浄化効率
が得られないといった問題があった。

【０００５】そこで、本発明はこれらの課題を解決すべ
くなされたものであり、その目的とするところは、廃水
あるいは地下水等のスケールが付着しやすい処理水を浄
化処理する場合であっても紫外線管（保護管）の外面に
スケールが付着することを防止し、紫外線管を処理装置
から取り外して洗浄するといった作業を不要として、取
り扱いを容易にするとともに、紫外線処理装置の浄化効
率を好適に維持することができる紫外線処理装置及びそ
の使用方法を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は次の構成を備える。すなわち、酸性にＰＨ
調整され過酸化水素が添加された処理水が送入される容
器内に、紫外線を透過する保護管内に紫外線ランプが挿
入され前記容器の軸線方向の略全長にわたる長さに形成
された紫外線管が配置され、紫外線管から放射される紫
外線の作用によって容器内の処理水を浄化する紫外線処
理装置において、前記紫外線管を、その下端部と上端部
とを各々支持具により支持して長手方向を前記容器の軸
線方向と略平行にして前記容器内に支持し、前記容器の
内壁面に容器に送入された処理水に旋回流を与える撹拌
板を設けたことを特徴とする。また、前記紫外線管を前
記容器の内壁面から２０〜７０ｍｍ離間させるととも
に、互いに５０〜１５０ｍｍ離間させて容器の内壁面に
沿って配置し、各々の紫外線管の中間位置に前記容器の
内壁面から撹拌板を突設したことを特徴とする。また、
前記支持具が、半透明のフッ素系樹脂材によって形成さ
れ、あるいはフッ素系樹脂材によってライニング加工さ
れたものであることを特徴とする。これによって、支持
具へのスケールの付着を好適に防止することができる。

【０００７】また、前記紫外線処理装置の使用方法であ
って、酸性にＰＨ調整された処理水に過酸化水素水を連
続的に通液し、あるいは４８時間以内の一定時間間隔ご
とに通液して紫外線管の保護管の外面にスケールが付着
することを防止して浄化処理することを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、廃水あ
るいは地下水等の処理水を浄化する処理装置の全体構成
を示す説明図である。この浄化装置はバッチ式で処理す
る装置であり、処理水のＰＨを調整する処理槽１０と、
処理槽１０に薬液を収容する薬液槽１２と、紫外線を利
用して浄化処理する紫外線処理装置１４を主要な構成部
分とする。

【０００９】原水および原水に添加する薬液は処理槽１
０に付設した供給管１６を経由して処理槽１０に供給さ
れる。薬液槽１２には、過酸化水素、硫酸等の酸、苛性
ソーダ等のアルカリ、硫酸第一鉄等の反応促進剤が個別
に収容されており、各々過酸化水素注入ポンプ１８ａ、
酸注入ポンプ１８ｂ、アルカリ注入ポンプ１８ｃ、反応
促進剤注入ポンプ１８ｄを作動させることにより、供給
管１６を介して処理槽１０に各薬液を添加することがで
きる。

【００１０】２０は処理槽１０内で処理水を撹拌するた
めの撹拌機である。２２は処理槽１０内の処理水のＰＨ
値を検知するためのＰＨ電極である。２４は処理槽１０
でＰＨ調整された処理水を紫外線処理装置１４に送出す
るための送液ポンプである。処理槽１０と紫外線処理装
置１４とは循環して連通する構成となっており、浄化処
理の際には送液ポンプ２４は処理水を処理槽１０と紫外
線処理槽１４とで循環させて通流させる作用をなす。紫
外線処理装置１４は円筒状に形成された容器３０の内部
に、複数の紫外線管３２を互いに所定間隔をあけ平行に
起立させるように配置したものである。紫外線管３２は
容器３０の軸線方向のほぼ全長にわたる長さに設定さ
れ、管体の下端側と上端側が支持具３４ａ、３４ｂによ
って係止されている。

【００１１】図２に容器３０内での紫外線管３２の平面
配置を示す。紫外線管３２は円筒状に形成した有底の石
英管からなる保護管３６に同芯に紫外線ランプ３８を挿
入したものである。図３に、保護管３６に紫外線ランプ
３８を装着した状態を示す。紫外線ランプ３８は保護管
３６に挿入して装着した状態で保護管３６と略同長とな
るように長さが設定されている。３８ａ、３８ｂは紫外
線ランプ３８の電極である。

【００１２】図２に示すように、本実施形態では、円筒
状に形成した容器３０の内周面に沿って６本の紫外線管
３２を等間隔で配置し、容器３０の中央に１本の紫外線
管３２を配置している。保護管３６の外周面と容器３０
の内壁面との間隔は２０〜７０ｍｍ、隣接する紫外線管
３２の配置間隔（中心間距離）は５０〜１５０ｍｍであ
る。容器３０内における紫外線管３２の配置位置および
配置本数は、紫外線管３２からの紫外線光が処理水に有
効に作用するように配置間隔を設定すること、容器３０
内で均等に処理水に紫外線が作用する配置とするといっ
たことを考慮して決められる。したがって、容器の大き
さ等に応じて紫外線管３２の配置位置および配置本数が
適宜設定される。

【００１３】図２で、３４ａは紫外線管３２を容器３０
内で起立させて支持する支持具である。本実施形態では
紫外線管３２の上端部と下端部の近傍でのみ支持具３４
ａ、３４ｂによって紫外線管３２を支持して紫外線管３
２の中途に支持具を設けないようにしている。これは、
支持具を配置するとその部位からスケール（汚れ）が成
長しやすくなることから、紫外線管３２の中途位置でス
ケールが生じないようにするためである。紫外線管３２
が長く、安定して支持するために保護管３６の中途で支
持具を設けざるを得ないときには、半透明のフッ素系樹
脂材、好適にはテトラフルオルエチレンとヘキサフルオ
ルプロピレンの共重合物からなる樹脂材によって作成し
た支持具、あるいは前記樹脂材によってライニング加工
した支持具を用いて支持するとよい。これらの樹脂材は
材質的にスケールが付着しにくいことと、紫外線照射に
より過酸化水素が分解されて生じたガスの洗浄効果によ
って樹脂材の表面が洗浄されてスケールが付着しにくく
なるという利点がある。

【００１４】また、図２で４０は容器３０の下部に容器
３０の内壁面から容器３０の中央部に向けて端部が延出
するように設けた撹拌板である。この撹拌板４０は隣接
する紫外線管３２の中間に延出して隣接する紫外線管３
２を仕切るように設け、容器３０の下部から上部に向け
て処理水が通流する際に処理水が撹拌板４０によって旋
回流が生じるように設けている。なお、図１で４４は紫
外線処理装置１４に設けたドレーン排出バルブ、４６は
清水注入バルブである。ドレーン排出バルブ４４は容器
３０の内壁に付着した沈殿物を排出する際に使用し、清
水注入バルブ４６は処理水を入れ換える際やメンテナン
スの際に容器３０に清水を注入して容器３０内のドレー
ンを排出する際に使用する。装置停止ボタンを押した際
に、自動的にドレーン排出バルブ４４と清水注入バルブ
４６を開放することによって容器３０内の液を自動的に
更新するように構成することができる。

【００１５】本実施形態の浄化装置による浄化処理は次
のようにして行う。まず、処理槽１０に原水を導入した
後、撹拌機２０によって処理水を撹拌しながら、酸注入
ポンプ１８ｂにより処理槽１０に硫酸を添加し、処理液
のＰＨを３〜４に調整する。なお、容器３０の耐食性を
考慮し、処理物質の分解性（トリクレン等の有機塩素系
化合物の場合）を考慮するとＰＨ３．８〜４でも処理可
能である。ＰＨ調整した後、過酸化水素注入ポンプ１８
ａにより処理槽１０に過酸化水素を添加する。過酸化水
素の添加量は、処理物質の種類と濃度等の処理水の条件
によって異なるが、保護管３６の汚れを防止して処理で
きるようにするには紫外線処理装置１４で最低５ｍｇ／
ｌの残存過酸化水素が検出される程度とする必要があ
る。過酸化水素を使用しない場合には、一定時間ごとに
酸性の過酸化水素水や場合によっては還元剤等の他の薬
品を添加するのがよい。

【００１６】処理槽１０で処理水を一定のＰＨ値に調整
し、過酸化水素を添加した後、送液ポンプ２４を駆動さ
せて処理槽１０の処理水を紫外線処理装置１４に送入開
始する。なお、紫外線処理装置１４からは排出管４２を
介して処理水が排出されるが、排出管４２は処理槽１０
に連通して設けられており、送液ポンプ２４を駆動する
ことによって、処理槽１０と紫外線処理装置１４とで処
理水が循環されて浄化されていく。処理水を循環させて
浄化処理している際には、ＰＨ電極２２によって処理槽
１０内の処理水のＰＨが監視され、処理水が一定のＰＨ
値となるように制御される。紫外線処理装置１４に送入
された処理水は、容器３０内で紫外線が照射されること
により、処理水に含まれている過酸化水素が分解されて
ガスが生じ、処理水を浄化するとともに、このガスによ
って紫外線管３２の保護管３６の外表面が洗浄され、保
護管３６にスケールが付着することが防止されるように
なる。

【００１７】本実施形態の紫外線処理装置１４では図１
に示すように紫外線管３２はその上端部と下端部を支持
具３４ａ、３４ｂによって支持するのみであり、また、
撹拌板４０は容器４０の内壁面から若干突出するように
設けるのみであるから、撹拌板４０によって紫外線管３
２から放射される紫外線が遮られることがなく、紫外線
管３２の全長にわたって保護管３６の全周囲に紫外線が
放射されるようになる。これによって、紫外線管３２の
保護管３６の外面にスケールが付着することを好適に防
止することが可能となる。

【００１８】図４は保護管３６の外表面にスケールが付
着する様子を説明的に示す。図４は、実際の紫外線処理
装置１４で紫外線管３２を使用した後、紫外線処理装置
１４から紫外線管３２を取り出した状態を示す。同図で
Ａ部分は保護管３６の外面にスケールが付着した部分で
ある。このＡ部分は紫外線処理装置１４で紫外線管３２
を支持する支持具３４ａによる支持位置よりも下側の部
分であり、この領域には紫外線が放射される範囲外にな
るため、紫外線によって過酸化水素が分解されることに
よる洗浄作用が生じないためスケールがそのまま付着し
て残ったものである。保護管３６のＡ部分を除いた部分
はすべて透明のままであり、スケールの付着はまったく
見られない。

【００１９】

【実施例】以下、本発明に係る紫外線処理装置を実際に
使用して、紫外線管にスケールが付着する様子を調べた
結果について説明する。 （実施例１）内面を鏡面仕上げとし、内径寸法２１６ｍ
ｍのステンレス製の容器内に、出力７５Ｗ、長さＬ＝１
０５０ｍｍの紫外線ランプを装着した紫外線管を８本設
置した紫外線処理装置を使用した例である。フミン酸を
含む有機物含有量５０〜１００ｍｇ／ｌ、鉄含有量１０
ｍｇ／ｌの処理水を、ＰＨ３．５、過酸化水素濃度２５
０ｍｇ／ｌ、処理量３立方メートル／時として連続運転
し、３か月経過時、６か月経過時、１年経過時の各々の
定期点検時に、紫外線管の保護管の外面を観察した。支
持具から下方部分にはスケールが付着しているものの、
紫外線が放射された範囲については、まったくスケール
の付着が認められなかった。

【００２０】（実施例２）内面を鏡面仕上げとし、内径
寸法３１８ｍｍのステンレス製の容器内に、出力７５
Ｗ、長さＬ＝１０５０ｍｍの紫外線ランプを装着した紫
外線管を１６本設置した紫外線処理装置を使用した例で
ある。実施例１と同一の処理水を使用し、同一の条件下
で、週５日間連続運転し、実施例１と同様に定期点検時
に紫外線管の保護管の外面を観察したところ、１年経過
時まで、紫外線が放射された範囲については、スケール
の付着がまったく認められなかった。むしろ、処理槽か
ら紫外線処理装置までの導入配管や処理槽の内面にスケ
ールが付着していた。

【００２１】（実施例３）内面を鏡面仕上げとし、内径
寸法３１８ｍｍのステンレス製の容器内に、出力１２０
Ｗ、長さＬ＝１５００ｍｍの紫外線ランプを装着した紫
外線管を１６本設置した紫外線処理装置を使用した例で
ある。有機物含有量５０〜１００ｍｇ／ｌ、鉄等の溶解
性金属の含有量１０ｍｇ／ｌを含む廃液を、ＰＨ３．
５、過酸化水素濃度２００ｍｇ／ｌ、処理量６立方メー
トル／時として連続運転し、６か月経過時点で紫外線管
の保護管の外面を観察したところ、紫外線が放射された
範囲については、まったくスケールの付着が認められな
かった。

【００２２】（比較例）フミン酸を含む有機物含有量５
０ｍｇ／ｌ、鉄含有量１０ｍｇ／ｌを含む地下水を、Ｐ
Ｈ３．５、過酸化水素濃度２５０ｍｇ／ｌに調整し、石
英管を３日間浸漬したところ、糊状の薄い沈殿が石英管
の表面に付着し、７日後には茶色のスケールとなってい
た。１４日後には、茶色の固いスケールに成長し、スケ
ールを除去するには希塩酸の洗浄が必要であった。

【００２３】

【発明の効果】本発明に係る紫外線処理装置及びその使
用方法によれば、上述したように、紫外線管の下端部と
上端部とを支持具で支持し、紫外線管を設置する容器の
壁面にのみ撹拌板を設ける構成としたことによって、紫
外線管が撹拌板によって遮蔽されたり、撹拌板によって
影が生じることがなく、紫外線の作用によって過酸化水
素が分解されて生じるガスによって紫外線管の保護管の
外面全体に洗浄効果が作用し、保護管の外面にスケール
が付着することを効果的に防止することができる。これ
によって、随時紫外線管を装置から取り出して洗浄する
といった操作が不要となり、紫外線管からの紫外線の放
射効率が低下しないことから効果的な浄化作用がなされ
るという著効を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る紫外線処理装置を用いた浄化装置
の全体構成を示す説明図である。

【図２】紫外線処理装置内での紫外線管の平面配置を示
す説明図である。

【図３】紫外線管の内部構成を示す説明図である。

【図４】紫外線管にスケールが付着した状態を示す説明
図である。

【符号の説明】

１０ 処理槽 １２ 薬液槽 １４ 紫外線処理装置 １６ 供給管 １８ａ 過酸化水素注入ポンプ １８ｂ 酸注入ポンプ １８ｃ アルカリ注入ポンプ １８ｄ 反応促進剤注入ポンプ ２０ 撹拌機 ２２ ＰＨ電極 ２４ 送液ポンプ ３０ 容器 ３２ 紫外線管 ３４ａ、３４ｂ 支持具 ３６ 保護管 ３８ 紫外線ランプ ４０ 撹拌板 ４２ 排出管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久志本 真夫 長野県長野市丹波島１丁目１番12号 ミヤ マ株式会社内 (72)発明者 鏑木 毅 東京都中央区銀座５丁目２番１号 千代田 工販株式会社内 Ｆターム(参考） 4D037 AA11 AB02 BA18 BB04 CA14

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸性にＰＨ調整され過酸化水素が添加さ
   れた処理水が送入される容器内に、紫外線を透過する保
   護管内に紫外線ランプが挿入され前記容器の軸線方向の
   略全長にわたる長さに形成された紫外線管が配置され、
   紫外線管から放射される紫外線の作用によって容器内の
   処理水を浄化する紫外線処理装置において、 前記紫外線管を、その下端部と上端部とを各々支持具に
   より支持して長手方向を前記容器の軸線方向と略平行に
   して前記容器内に支持し、 前記容器の内壁面に容器に送入された処理水に旋回流を
   与える撹拌板を設けたことを特徴とする紫外線処理装
   置。
2. 【請求項２】 前記紫外線管を前記容器の内壁面から２
   ０〜７０ｍｍ離間させるとともに、互いに５０〜１５０
   ｍｍ離間させて容器の内壁面に沿って配置し、 各々の紫外線管の中間位置に前記容器の内壁面から撹拌
   板を突設したことを特徴とする請求項１記載の紫外線処
   理装置。
3. 【請求項３】 前記支持具が、半透明のフッ素系樹脂材
   によって形成され、あるいはフッ素系樹脂材によってラ
   イニング加工されたものであることを特徴とする請求項
   １または２記載の紫外線処理装置。
4. 【請求項４】 請求項１、２または３記載の紫外線処理
   装置の使用方法であって、 酸性にＰＨ調整された処理水に過酸化水素水を連続的に
   通液し、あるいは４８時間以内の一定時間間隔ごとに通
   液して紫外線管の保護管の外面にスケールが付着するこ
   とを防止して浄化処理することを特徴とする紫外線処理
   装置の使用方法。