JP2017176994A - 水処理装置 - Google Patents
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近年、半導体デバイスにおける回路パターンの微細化や高密度化および高集積化に伴い、洗浄処理に用いる純水(超純水)に水質向上の要請があることから、水中の有機物(TOC:Total Organic Carbon)をより効率的に除去する技術の開発が進められている。
具体的に、半導体素子などの製造工程に用いる洗浄用の純水(超純水)を得るための水処理システムとしては、主に原水(工業用水)から懸濁物質を除去する前処理装置と、複数の有機物除去処理装置と、脱気装置や限外濾過膜分離装置等の後処理装置とを備えたものが用いられている。このような水処理システムの具体例としては、例えば、前処理装置、逆浸透膜分離装置、紫外光酸化処理装置、イオン交換装置、脱気装置および限外濾過膜分離装置などをこの順に用いて原水(市水)を処理するものがある。
水は、紫外線が水に吸収された場合には、紫外線の照射エネルギーによって励起され、ラジカル(具体的には、水素ラジカル(・H)およびヒドロキシラジカル(・OH))を生成し、瞬時に水に戻る反応を繰り返している。
このようにして水が励起されることによって生成されたヒドロキシラジカルは、一部がTOCと反応してTOCの分解(酸化分解)に寄与するが、その大部分は水素ラジカルと結合して水に戻る。
具体的には、図2に示されるように、被処理水が流通する円筒状の処理容器31を有し、当該処理容器31内に同軸状に伸びるよう光源保護管41が配置されると共に、当該光源保護管41内に、流通される被処理水に紫外線を照射する紫外光源42が同軸状に伸びるよう配置されている。この処理容器31においては、処理容器31の内壁と光源保護管41とによって区画された空間によって被処理水が流通する流通空間Rが形成されている。また、この処理容器31においては、一端部に被処理水が供給される供給口33が形成されていると共に、他端部に被処理水が排出される排出口34が形成されている。
そして、処理容器31内の流通空間Rには、処理容器31の内径と略同等の外径を有し、光源保護管41の外径よりも大きな内径の開口35Aを有する、円環状のバッフル板35が複数設けられている。
バッフル板35は、具体的には、その開口35A内に、被処理水の流通路Rwとなる間隙を介して光源保護管41が挿入された状態となるよう、処理容器31の長さ方向に互いに離間して平行に備えられている。図2において、36はバッフル板35を貫通して保持するバッフル板保持棒である。
そして、処理容器31内に気体が溜まった状態となる結果、流通空間R内に存在させることのできる被処理水の量が低減され、従って、紫外線照射処理することのできる被処理水の量が所期の量よりも少なくなってしまう。また、流通空間R内における被処理水の流れ方が変化してしまうことや、流通空間Rにおいて被処理水が偏在することなどによって被処理水に対する紫外線の照射に所期の均質性が得られないことがある。その結果、処理効率が低いものとなってしまうという問題が生じることが判明した。
前記処理容器の下部に形成された被処理水供給口と、
前記処理容器の上部に形成された被処理水排出口と、
前記処理容器内に上下方向に伸びるよう配置された、流通される被処理水に紫外線を照射する紫外光源を有する光源部と、
前記処理容器内において前記紫外光源の周囲に設けられた複数のバッフル板とを備え、
前記バッフル板が水平方向に沿った方向に延びるものであることを特徴とする。
前記処理容器における前記被処理水排出口側の蓋部材に、脱気部が備えられていることが好ましい。
その結果、本発明の水処理装置によれば、所期の量の被処理水を処理容器内に流通させることができると共に、水平方向に伸びるバッフル板が備えられていることによって被処理水に所期の撹拌状態が得られて高い均質性で被処理水に紫外線を照射することができるので、高い効率で被処理水の紫外線照射処理を行うことができる。
この水処理装置10は、水を被処理水とするものである。被処理水は、任意成分が含有されたものであってもよい。
水処理装置10は、上下方向に伸びる、被処理水が流通する例えば円筒状の処理容器11と、当該処理容器11内に上下方向に伸びるよう配置された、流通される被処理水に紫外線を照射する紫外光源22を有する光源部20とを備えるものである。
処理容器11の下部には、筒状本体11Aにおける下方蓋部材11Cに近接した位置に、被処理水が供給される被処理水供給口13が設けられていると共に、処理容器11の上部には、筒状本体11Aにおける上方蓋部材11Bに近接した位置に、被処理水が排出される被処理水排出口14が設けられている。この図の例において、被処理水供給口13と被処理水排出口14とは、並列配置されている。
また、処理容器11において被処理水排出口14側の蓋部材である上方蓋部材11Bに脱気部(図示せず)が備えられている。
処理容器11の筒状本体11Aは、上下方向に伸びるものであればよく、特に鉛直方向に伸びるものであることが好ましいが、鉛直方向に対して0〜30°の傾きで伸びるものであってもよい。
このように被処理水排出口14と上方蓋部材11Bとの間に空間を有することによって、紫外線照射処理時において被処理水排出口14から抜けなかった気体が当該空間に溜まるので、被処理水に対する紫外線の照射の均質性に与える影響を極めて小さく抑制することができる。
処理容器11を構成する耐紫外光材料の具体例としては、例えばステンレス鋼やポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂などが挙げられる。
光源部20の光源保護管21は、後述するバッフル板15の開口15Aの内径より小さい外径を有すると共に筒状本体11Aの全長と同等の全長を有するものである。そして、光源保護管21は、処理容器11内において、当該光源保護管21の管軸が筒状本体11Aの管軸Cと一致するように支持部材(図示省略)によって支持されている。また、光源保護管21の一方の開口は上方蓋部材11Bによって閉塞され、他方の開口が下方蓋部材11Cによって閉塞されている。この光源保護管21においては、上方蓋部材11Bとの間、および下方蓋部材11Cとの間に、各々、耐水性および耐光性を有する合成樹脂よりなるシール部材(図示省略)が設けられていることにより、当該光源保護管21の気密性および液密性が保持されている。
そして、処理容器11と光源保護管21との間の円環状の空間によって被処理水が流通される流通空間Rが形成されている。
この図の例において、紫外光源22と光源保護管21との間の空間は、窒素ガスなどの不活性ガスで満たされている。すなわち、紫外光源22と光源保護管21との間には、不活性ガス層が形成されている。紫外光源22と光源保護管21との間の空間が不活性ガスで満たされていることにより、当該空間において、オゾンなどの活性ガスが発生するおそれがなくなり、水処理装置10の劣化を抑制することができる。また、紫外光源22からの光(紫外光)が、紫外光源22と光源保護管21との間の空間に存在するガスに吸収されることに起因して、被処理水に対する紫外光照射量が減少するおそれがない。この不活性ガス層の厚み、すなわち紫外光源22と光源保護管21との間の距離は、例えば1mmである。
特に、紫外光源22として波長189nm以下の光を放射するランプを用いる場合、紫外線が水に吸収されることにより気体(主に酸素)が生成されるが、本発明の水処理装置10によれば流通空間R内から気体が被処理水排出口14から抜け易いので、高い効率で被処理水の紫外線照射処理を行うことができる。
バッフル板15は、具体的には、その開口15A内に光源部20の光源保護管21が被処理水の流通路Rwとなる間隙を介して挿入された状態となるよう、筒状本体11Aの長さ方向すなわち上下方向に互いに離間して平行に備えられている。バッフル板15は、上下方向に伸び、その上下端が上方蓋部材11Bおよび下方蓋部材11Cによって支持されたバッフル板保持棒(図示せず)に円環部が貫通されて保持されている。バッフル板15がバッフル板保持棒によって保持される場合においては、バッフル板15と処理容器11の筒状本体11Aの内壁とは接触状態とされていてもよく、非接触状態とされていてもよい。また、バッフル板15は、処理容器11の筒状本体11Aの内壁面から延びる状態に一体的に形成されていてもよい。
そして、本発明の水処理装置10においては、バッフル板15は水平方向に沿った方向に延びるものとされている。この水処理装置10において、被処理水は流通空間Rにおいて上方に向かって流通するところ、バッフル板15が水平方向に沿った方向に延びるので、被処理水の流通方向と略直交させることができて、所期の被処理水の撹拌状態が得られる。
バッフル板15は、処理容器11の筒状本体11Aの伸びる方向に直交する平面に沿って延びていればよく、具体的には例えば当該平面に対して0〜30°の傾きがあってもよい。
上記範囲の数のバッフル板15を備えていることによって、被処理水を十分に撹拌することができて高い均質性で被処理水に紫外線を照射することができる
その結果、この水処理装置10によれば、所期の量の被処理水を処理容器11内に流通させることができると共に、水平方向に伸びるバッフル板15が備えられていることによって被処理水に所期の撹拌状態が得られて高い均質性で被処理水に紫外線を照射することができるので、高い効率で被処理水の紫外線照射処理を行うことができる。
例えば、被処理水が収容される処理容器は、光源部(具体的には、紫外光源および光源保護管等)のメンテナンス容易性の観点からは、図1に係る処理容器11のように、複数の構成部(図1に係る処理容器11においては、筒状本体11A、上方蓋部材11Bおよび下方蓋部材11C)が固定部材によって組み立てられたもの、すなわち分解組立てが可能なものであることが好ましいが、一体成形されたものであってもよい。
11 処理容器
11A 筒状本体
11B 上方蓋部材
11C 下方蓋部材
13 被処理水供給口
14 被処理水排出口
15 バッフル板
15A 開口
20 光源部
21 光源保護管
22 紫外光源
31 処理容器
33 供給口
34 排出口
35 バッフル板
35A 開口
36 バッフル板保持棒
41 光源保護管
42 紫外光源
R 流通空間
Rw 流通路
Claims (5)
- 上下方向に伸びる、被処理水が流通する処理容器と、
前記処理容器の下部に形成された被処理水供給口と、
前記処理容器の上部に形成された被処理水排出口と、
前記処理容器内に上下方向に伸びるよう配置された、流通される被処理水に紫外線を照射する紫外光源を有する光源部と、
前記処理容器内において前記紫外光源の周囲に設けられた複数のバッフル板とを備え、
前記バッフル板が水平方向に沿った方向に延びるものであることを特徴とする水処理装置。 - 前記光源部が、光透過性の光源保護管内に紫外光源が配置されてなるものであることを特徴とする請求項1に記載の水処理装置。
- 前記光源部を構成する紫外光源が、波長189nm以下の光を放射するものであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の水処理装置。
- 前記光源部を構成する紫外光源が、発光ガスとしてキセノンが封入されたランプよりなることを特徴とする請求項3に記載の水処理装置。
- 前記処理容器が、上下端に開口を有する直円筒状の筒状本体と、当該筒状本体の上方の開口および下方の開口をそれぞれ閉塞するように配設された蓋部材とよりなり、
前記処理容器における前記被処理水排出口側の蓋部材に、脱気部が備えられていることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の水処理装置。
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