JP2011131139A - 紫外線照射システム - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンス周期の期間や紫外線ランプの寿命期間に到達したり、紫外線ランプからの紫外線出力の低下が生じても、殺菌、消毒、不活化能力を維持することを課題とする。
【解決手段】水道水または地下水等の原水の殺菌、消毒、不活化を行う紫外線照射システムにおいて、直列に接続された複数の紫外線照射装置１１ａ〜１１ｃと、これらの紫外線照射装置の出力及び非出力を制御する制御部とを具備し、前記紫外線照射装置１１ａ〜１１ｃは、原水を流す水処理容器と、この水処理容器中の原水に紫外線を照射する紫外線ランプと、前記紫外線ランプから照射される紫外線照射量を計測する紫外線センサーを備えていることを特徴とする紫外線照射システム１１。
【選択図】図２

Description

本発明は、紫外線を利用して水道水または地下水等の原水の殺菌、消毒、または不活化を行う紫外線照射システムに関する。

上下水道の殺菌・消毒、工業用水の殺菌・消毒・脱色、あるいはパルプの漂白、さらには医療機器の殺菌等を行うためにオゾンや塩素等の薬品が用いられている。
従来の消毒装置では、オゾンや薬品を処理水に均一に溶けこますために、滞留槽やスプレーポンプ等の攪拌装置が必需品で、水質や水量の変化に対し即時対応できなかった。これに対し、紫外線には、殺菌・消毒・脱色、工業用水の脱臭・脱色、あるいはパルプの漂白等の作用があり、水質や水量の変化に対し即時対応することが出来るというメリットがある。そこで、殺菌消毒手段の１つとして、被処理水に紫外線を照射して殺菌・浄化する紫外線照射装置が最近注目されている。特許文献１には、紫外線ランプを保護する保護管等のひび割れや損傷を検出するための機能を備えた紫外線殺菌浄化装置が開示されている。

しかし、この紫外線殺菌浄化装置においては、以下の問題点があった。
（１）紫外線を用いる場合、紫外線光源から紫外線を照射している数秒以内で上下水道水の殺菌・消毒・不活化される。しかし、紫外線光源に高輝度高出力の紫外線ランプを使用した場合、ランプ寿命が短くなり年１回の定期メンテナンス周期まで、消毒・殺菌・不活化に必要な規定の紫外線出力を確保できなかった。
（２）紫外線光源に紫外線ランプを使用した場合、点消灯の回数や紫外線ランプ設置環境、ランプ入力の増減などの動作履歴よりランプ寿命到達前に、消毒・殺菌・不活化に必要な規定の紫外線出力を確保できなかった。

特開２００４−２２３５０２号公報

本発明はこうした事情を考慮してなされたもので、メンテナンス周期の期間や紫外線ランプの寿命期間に到達したり、紫外線ランプからの紫外線出力の低下が生じても、殺菌、消毒、不活化能力を維持し得る紫外線照射システムを提供することを目的とする。

本発明に係る紫外線照射システムは、水道水または地下水等の原水の殺菌、消毒、不活化を行う紫外線照射システムにおいて、直列に接続された複数の紫外線照射装置と、この紫外線照射装置の出力及び非出力を制御する制御部とを具備し、前記紫外線照射装置は、原水を流す水処理容器と、この水処理容器中の原水に紫外線を照射する紫外線ランプと、前記紫外線ランプから照射される紫外線照射量を計測する紫外線センサーを備えていることを特徴とする。

また、本発明に係る紫外線照射システムは、水道水または地下水等の原水の殺菌、消毒、不活化を行う紫外線照射システムにおいて、複数の紫外線照射装置と、これらの紫外線照射装置のうち、１つの紫外線照射装置のみ使用するか、あるいは直列または並列に接続して複数の紫外線照射装置を使用可能にする複数の開閉弁と、これらの複数の開閉弁の開閉を制御する制御部とを具備し、前記紫外線照射装置は、原水を流す水処理容器と、この水処理容器中の原水に紫外線を照射する紫外線ランプと、前記紫外線ランプから照射される紫外線照射量を計測する紫外線センサーを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、メンテナンス周期の期間や紫外線ランプの寿命期間に到達したり、紫外線ランプからの紫外線出力の低下が生じても、殺菌、消毒、不活化能力を維持し得る紫外線照射システムが得られる。

上水処理システムにおける処理手順を示すフローチャート。 本発明の実施例１に係る紫外線照射システムの説明図。 図２の紫外線照射システムの紫外線照射装置の説明図。 本発明の実施例２に係る紫外線照射システムの説明図。 図４の紫外線照射システムにおける紫外線照射装置を開閉弁で切り替える例を示す説明図。

本発明に係る紫外線照射システムについて更に詳しく説明する。
（１）第１の発明に係る紫外線照射システムは、上述したように、直列に接続された複数の紫外線照射装置と、これらの紫外線照射装置の出力及び非出力を制御する制御部とを備えている。ここで、制御部は、前記紫外線照射装置の紫外線ランプからの紫外線出力が規定値よりも低下した場合に、紫外線照射装置を順番に切り替えるものであることが好ましい。また、前記制御部は、前記紫外線照射装置の紫外線ランプからの紫外線出力が規定値よりも低下した場合に、あるいは原水への紫外線透過率が低下した場合に、紫外線照射装置を全て使用するか、もしくは使用する紫外線照射装置の数を増やすものであることが好ましい。

ここで、紫外線出力が規定値よりも低下するのは、使用時間に応じて紫外線ランプそのものの性能が低下する場合と、紫外線ランプを保護する保護管等に汚れ等が生じ、処理水に照射される紫外線量が減ることに起因する。一方、紫外線透過率が透過するのは、紫外線ランプの能力や保護管への汚れには特に問題はないが、水質の変動等によることに起因する。

（２）第２の発明に係る紫外線照射システムは、上述したように、複数の紫外線照射装置と、開閉弁と、制御部とを具備し、開閉弁によりこれらの紫外線照射装置のうち、１つの紫外線照射装置のみ使用するか、あるいは直列または並列に接続して複数の紫外線照射装置を使用可能にするものである。ここで、制御部は、処理すべき原水量が１台の紫外線照射装置による処理能力の範囲を超えた場合に、複数の紫外線照射装置を並列に接続して使用するものであることが好ましい。また、制御部は、紫外線照射装置の紫外線ランプからの紫外線出力が規定値よりも低下した場合、あるいは原水への紫外線透過率が低下した場合に、複数の紫外線照射装置を直列に接続して使用するものであることが好ましい。このように、開閉弁の切り替えにより紫外線照射装置の使用の態様を変えることにより、上記（１）と同様に、定期メンテナンス周期まで、消毒、殺菌、不活化に必要な規定の紫外線出力を確保できる。

次に、上水処理システムにおける処理の流れの概要を、図１を参照して説明する。
まず、川、湖または地下水から原水を取水し（工程Ｓ１）、取水した原水を凝集沈殿槽に導入し、これに凝集剤を添加して凝集・沈殿させる（工程Ｓ２）。次に、凝集沈殿槽の上澄み水を活性炭濾過槽に送って異物を濾過し（工程Ｓ３）、濾過水を紫外線照射装置に送って紫外線を照射し（工程Ｓ４）、ＵＶ消毒処理水を塩素注入槽に送って塩素を注入（工程Ｓ５）した後に、一般家庭や事業所などに配水される。

次に、本発明の実施例に係る紫外線照射システムについて図面を参照して説明する。なお、本実施例は下記に述べることに限定されない。
（実施例１）
図２及び図３（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。ここで、図２は本発明の実施例１に係る紫外線照射システムの説明図、図３（Ａ）は同紫外線照射システムに使用される紫外線照射装置の説明図、図３（Ｂ)は図３（Ａ）のＸ矢視図を示す。なお、本実施例は下記に述べることに限定されない。

本実施例１の紫外線照射システム１１は、図２に示すように、直列に接続した配置された３台の紫外線照射装置１１ａ，１１ｂ，１１ｂと、これらの複数の開閉弁の開閉を制御する制御部（図示せず）を有している。ここで、各紫外線照射装置と制御部とは電気的に接続している。

紫外線照射装置は、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、水処理容器としてのリアクター１と、複数の監視窓２と、紫外線センサー３と、カウンター（図示せず）と、電源ボックス４と、清掃機構５を備えている。リアクター１は、原水が流入するための給水口１ａと、紫外線を照射された処理済み原水を排出するための排水口１ｂを有する第１の配管６、この第１の配管６と交差する第２の配管７を備えている。第２の配管７内には、４本の紫外線ランプ（中圧水銀ランプ）８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄが石英製の保護管９より保護されて配置されている。第２の配管７と交差する第１の配管６部分には、点検窓１０が設けられている。

４本の紫外線ランプ８ａ〜８ｄのうち、リアクター内での被処理水の流れとの関係で、紫外線ランプ８ａと紫外線ランプ８ｂが対で用いられ、紫外線ランプ８ｃと紫外線ランプ８ｄが対で使用される。前記紫外線センサー３は、監視窓２より紫外線ランプ８ａ〜８ｄからの紫外線照射量を計測するために複数個配置されている。前記カウンターは、紫外線ランプの照射時間を計測するために配置されており、紫外線ランプ８ａ〜８ｄと電気的に接続されている。前記電源ボックス４には、紫外線ランプ８ａ〜８ｄを点灯させるために必要な電子安定器、清掃機構５の制御部等が配置されている。また、図示しないが、紫外線ランプ８ａ〜８ｄの点灯及び非点灯を制御する制御装置が、紫外線ランプ８ａ〜８ｄに電気的に接続して配置されている。制御装置は、積算時間タイマー（又は内蔵タイマー）を備えている。前記清掃機構５は、紫外線ランプ８ａ〜８ｄを保護する保護管１０の外周部を清掃するためのブラシ等を備えている。

こうした構成の紫外線照射システムにおいては、まず、運用開始直後は、最初の紫外線照射装置１１ａのみを運転し、この紫外線照射装置１１ａが寿命に到達した時には、紫外線照射装置１１ｂ、１１ｃの順に切り替えて運転する。

実施例１によれば、最初の紫外線照射装置１１ａが寿命に到達した時に、紫外線照射装置１１ｂ、１１ｃの順に切り替えて運転することができるので、通水を継続したまま運用することができる。従って、メンテナンス周期の期間に到達しても、殺菌、消毒、不活化能力を維持し得る紫外線照射システムが得られる。

なお、上記実施例１においては、最初の紫外線照射装置が寿命に到達した時に、次の紫外線照射装置に切り替える場合について述べたが、これに限らない。例えば、最初の紫外線照射装置に内蔵されている紫外線ランプからの紫外線出力が規定値よりも低下した場合で、1台の紫外線照射装置に内蔵されている紫外線ランプだけでは規定の紫外線出力を確保できない場合は、他の紫外線照射装置を２台以上、あるいは内蔵されている紫外線ランプの点灯数を増やし、原水の殺菌、消毒、不活化に必要とされる紫外線出力を確保して通水を継続してもよい。また、紫外線出力が規定値よりも低下した場合に代わって、水質変動等により紫外線ランプからの紫外線透過率が下がった場合にも同様の操作を行ってもよい。

（実施例２）
本発明の実施例２に係る紫外線照射システムについて図４を参照して説明する。
本実施例２の紫外線照射システムは、２台の紫外線照射装置１１ａ，１１ｂと、複数の開閉弁１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと、紫外線照射装置１１ａ，１１ｂの出力及び非出力を制御する制御部（図示せず）と、羽根つき流量計１３ａ，１３ｂを有している。ここで、紫外線照射装置１１ａ，１１ｂは、先に述べたように図２のような構成になっており、制御部と電気的に接続されている。流量計１３ａ，１３ｂは、原水の流れの影響を受けるので、夫々紫外線照射装置１１ａ，１１ｂの下流側に取り付けられている。但し、電磁流量計を使用する場合は、この限りでない。

開閉弁１２ａ、紫外線照射装置１１ａ、流量計１３ａ及び開閉弁１２ｂは、図示しない活性炭濾過装置からの配管から分岐する配管１４ａに介装されている。開閉弁１２ｃ、紫外線照射装置１１ｂ、及び流量計１３ｂは、活性炭濾過装置からの配管から分岐する配管１４ｂに介装されている。開閉弁１２ｄは、紫外線照射装置１１ａの出口側の配管１４ａと、紫外線照射装置１１ｂの入口側の配管１４ｂを接続する配管１４ｃに介装されている。

前記開閉弁１２ａ〜１２ｄの開閉の切り替えにより、２台の紫外線照射装置のうち、一方の紫外線照射装置１２ａ（又は１２ｂ）を使用したり、あるいは直列または並列に接続して両方の紫外線照射装置１１ａ，１１ｂを使用することができるようになっている。

こうした構成の紫外線照射システムにおいては、まず、通常、規定の処理すべき原水量の範囲内の場合は、運用開始直後は例えば紫外線照射装置１１ａのみで運転するため、開閉弁１２ａ，１２ｂを開き、開閉弁１２ｃ，１２ｄを閉じて原水の処理を行う。この後、紫外線照射装置１１ａの寿命に到達した時には、紫外線照射装置１１ｂのみで運転するため、開閉弁１２ｃを開き、開閉弁１２ａ，１２ｂ，１２ｄを閉じて原水の処理を行う。

実施例２によれば、最初の紫外線照射装置１１ａの寿命に到達した時に、開閉弁１２ａ〜１２ｄの開閉の切り替えにより紫外線照射装置１１ｂを運転することができるので、通水を継続したまま運用することができる。従って、メンテナンス周期の期間に到達しても、殺菌、消毒、不活化能力を維持し得る紫外線照射システムが得られる。

なお、上記実施例２においては、最初の紫外線照射装置１１ａが寿命に到達した時に、別の紫外線照射装置１１ｂに切り替える場合について述べたが、これに限らない。例えば、最初の紫外線照射装置に内蔵されている紫外線ランプからの紫外線出力が規定値よりも低下した場合には、紫外線照射装置１１ａの寿命到達前であっても、上述したように別の紫外線照射装置１１ｂに切り替えて通水を継続して運用してもよい。

また、１台の紫外線照射装置で処理する場合は、例えば図５（Ａ）に示すように、開閉弁１２ａ，１２ｂを開き、開閉弁１２ｃ，１２ｄを閉じた状態で紫外線照射装置１１ａのみを運転する場合が挙げられる。しかし、処理すべき原水の量が１台の紫外線照射装置の処理能力を超えた場合は、図５（Ｂ）のように、開閉弁１２ａ，１２ｂ，１２ｃを開き、開閉弁１２ｄを閉じた状態で、紫外線照射装置１１ａ，１１ｂを並列に接続した状態で運用してもよい。

更に、原水の紫外線透過率が低下し、１台の紫外線照射装置の通水だけでは処理できない場合は、図５（Ｃ）のように、開閉弁１２ａ，１２ｄを開き、開閉弁１２ｃ，１２ｄを閉じた状態で、紫外線照射装置１１ａ，１１ｂを直列に接続した状態で通水し、原水の殺菌、消毒、不活化に必要とされる紫外線照射量を照射し、性能を維持して通水を継続して運用してもよい。なお、紫外線照射装置の一部又は全部に内蔵されている紫外線ランプからの紫外線出力が規定値よりも低下した場合においても、図５（Ｃ）のような開閉弁の状態にして運用することができる。

なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。具体的には、実施例１では３台の紫外線照射装置を用いた場合について述べ、実施例２では２台の紫外線照射装置を配置した場合について述べたが、これに限定されない。

１…リアクター（水処理容器）、１ａ…給水口、１ｂ…排水口、２…監視窓、３…紫外線センサー、４…電源ボックス、５…清掃機構、６…第１の配管、７…第２の配管、８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ…紫外線ランプ、９…保護管、１１ａ〜１１ｃ…紫外線照射装置、１１…紫外線照射システム、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ…開閉弁、１３ａ〜１３ｂ…流量計、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ…配管。

Claims (6)

1. 水道水または地下水等の原水の殺菌、消毒、不活化を行う紫外線照射システムにおいて、
   直列に接続された複数の紫外線照射装置と、これらの紫外線照射装置の出力及び非出力を制御する制御部とを具備し、
   前記紫外線照射装置は、原水を流す水処理容器と、この水処理容器中の原水に紫外線を照射する紫外線ランプと、前記紫外線ランプから照射される紫外線照射量を計測する紫外線センサーを備えていることを特徴とする紫外線照射システム。
2. 前記制御部は、前記紫外線照射装置の紫外線ランプからの紫外線出力が規定値よりも低下した場合に、紫外線照射装置を順番に切り替えるものであることを特徴とする請求項１記載の紫外線照射システム。
3. 前記制御部は、前記紫外線照射装置の紫外線ランプからの紫外線出力が規定値よりも低下した場合、あるいは原水への紫外線透過率が低下した場合に、紫外線照射装置を全て使用するか、もしくは使用する紫外線照射装置の数を増やすものであることを特徴とする請求項１記載の紫外線照射システム。
4. 水道水または地下水等の原水の殺菌、消毒、不活化を行う紫外線照射システムにおいて、
   複数の紫外線照射装置と、これらの紫外線照射装置のうち、１台の紫外線照射装置のみ使用するか、あるいは直列または並列に接続して複数の紫外線照射装置を使用可能にする複数の開閉弁と、これらの複数の開閉弁の開閉を制御する制御部とを具備し、
   前記紫外線照射装置は、原水が流入するための給水口、流入した原水に紫外線を照射する紫外線ランプ、及び紫外線が照射された原水を排出するための排水口を有する水処理容器と、前記紫外線ランプから照射される紫外線照射量を計測する紫外線センサーを備えていることを特徴とする紫外線照射システム。
5. 前記制御部は、原水量が１台の紫外線照射装置による処理能力の範囲を超えた場合に、複数の紫外線照射装置を並列に接続して使用するものであることを特徴とする請求項４記載の紫外線照射システム。
6. 前記制御部は、前記紫外線照射装置の紫外線ランプからの紫外線出力が規定値よりも低下した場合、あるいは原水への紫外線透過率が低下した場合に、複数の紫外線照射装置を直列に接続して使用するものであることを特徴とする請求項４記載の紫外線照射システム。

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