JP2018134607A - 紫外線殺菌システム、及び紫外線照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理水の殺菌に必要な紫外線照射量の変化に合わせて適切に照射量を調整できるようにする。
【解決手段】被処理水Ｗが流れる流路１０Ｃと、前記流路１０Ｃに設けられ、線状発光部から全周方向に紫外線を放射して前記被処理水Ｗを殺菌する複数のランプユニット２０と、前記被処理水Ｗの殺菌処理に必要な紫外線照射量に応じて、前記ランプユニット２０の点滅、及び／又は調光する制御盤７と、を備え、前記複数のランプユニット２０のそれぞれは、前記線状発光部の軸方向Ｂが前記被処理水Ｗの流れ方向Ｑに対して垂直に設けられ、前記被処理水Ｗの流れ方向Ｑに沿って配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、紫外線殺菌システム、及び紫外線照射装置に関する。

従来から、下水や、地下水、工業用水等の被処理水が流れる処理槽と、処理槽を流れる被処理水に紫外線を照射して殺菌する紫外線殺菌装置とを備えた紫外線殺菌システムが知られている。この種の紫外線殺菌システムでは、紫外線殺菌装置の光源には、棒状の紫外線ランプが用いられている。
また、処理槽内の被処理水の貯水量を一定の水深に維持しつつ、長手方向を被処理水の流れに平行に配置した複数の紫外線ランプを水深方向に多段に重ねて配置した紫外線殺菌システムも知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−１００４６１号公報

ところで、一般に、被処理水の水質や流量は、常に一定ではなく、時間帯や季節などによって変動するので、被処理水の殺菌に必要な紫外線照射量（以下、「必要照射量」と言う）も変化する。
しかしながら、特許文献１の構成では、被処理水の水質が比較的良好である等して必要照射量が小さくて済む場合であっても、次の理由により、最大照射量での照射を維持する必要がある。なお、最大照射量は、紫外線殺菌処理システムにおいて、被処理水の殺菌に必要となる最大の照射量の設定値である。

すなわち、特許文献１において、幾つかの紫外線ランプを消灯して紫外線照射量を下げると、消灯状態の紫外線ランプの近傍を、その長手方向に沿って流れる被処理水に対しては紫外線の照射量が不足し、殺菌が不十分となる。
また紫外線ランプの各々の光出力を下げることで紫外線照射量を下げることが考えられる。しかしながら、被処理水の中での紫外線の減衰率は大きく、紫外線は被処理水の中を然程遠くまで到達しないため、光出力を下げても、紫外線ランプから遠方での紫外線照射量が不足し、殺菌が不十分となる。

本発明は、被処理水の殺菌に必要な紫外線照射量の変化に合わせて適切に照射量を調整できる紫外線殺菌システム、及び紫外線照射装置を提供することを目的とする。

本発明は、被処理水が流れる流路と、前記流路に設けられ、線状発光部から全周方向に紫外線を放射して前記被処理水を殺菌する複数の紫外線光源と、前記被処理水の殺菌処理に必要な紫外線照射量に応じて、前記紫外線光源の点滅、及び／又は調光する制御手段と、を備え、前記複数の紫外線光源のそれぞれは、前記線状発光部の軸方向が前記被処理水の流れ方向に対して垂直に設けられ、前記被処理水の流れ方向に沿って配置されていることを特徴とする。

本発明は、上記紫外線殺菌システムにおいて、互いに独立した複数の前記流路と、前記被処理水の水量に応じて、当該被処理水が導かれる前記流路の数を変える流路導入数変更手段と、を備えることを特徴とする。

本発明は、上記紫外線殺菌システムにおいて、前記流路内の前記被処理水の水深は一定に維持されている、ことを特徴とする。

本発明は、上記紫外線殺菌システムにおいて、一定時間以上に亘って前記被処理水が導入されていない流路に、前記被処理水を導入し前記紫外線光源の紫外線によって殺菌することを特徴とする。

本発明は、被処理水が流れる流路に設けられ、前記被処理水に紫外線を照射して殺菌する紫外線照射装置において、線状発光部から全周方向に紫外線を放射する複数の紫外線光源と、前記被処理水の殺菌処理に必要な紫外線照射量に応じて、前記紫外線光源の点滅、及び／又は調光する制御手段と、を備え、前記複数の紫外線光源のそれぞれは、前記線状発光部の軸方向が前記被処理水の流れ方向に対して垂直に設けられ、前記被処理水の流れ方向に沿って配置されることを特徴とする。

本発明によれば、被処理水の殺菌に必要な紫外線照射量の変化に合わせて適切に照射量を調整できる。

本発明の実施形態に係る紫外線消毒システムの構成を示す図である。 紫外線照射装置の概略構成を示す側面図である。 紫外線消毒システムの動作説明図である。 本発明の変形例に係る流路の構成を示す模式図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態に係る紫外線消毒システム１の構成を示す図である。
紫外線消毒システム１は、下水や、地下水、工業用水等の被処理水Ｗを消毒するシステムである。具体的には、複数の処理槽３と、複数の紫外線照射装置４と、開閉弁６と、制御盤７と、を備え、紫外線照射装置４が、処理槽３を流れる被処理水Ｗに紫外線を照射することで、被処理水中に存在している所定の微生物を、ある程度まで減らす、いわゆる消毒を行う。

処理槽３のそれぞれは、内部を被処理水Ｗが流れる略直方形状の槽であり、一端部３Ａには被処理水が導入される導入口８が設けられ、他端部３Ｂには被処理水Ｗを排出する排出口９が設けられており、導入口８から排出口９にかけて被処理水Ｗが処理槽３の中を一方向に流れる。

本実施形態の処理槽３は、一端部３Ａの側に流入枡１０Ａを備え、他端部３Ｂの側に流出枡１０Ｂを備え、これら流入枡１０Ａ、及び流出枡１０Ｂの間に流路１０Ｃを備えている。流入枡１０Ａと流路１０Ｃとの境には、整流板１２が設けられており、導入口８から流入枡１０Ａに流れ込む被処理水Ｗが整流板１２で整流されて流路１０Ｃに流入する。

一方、流路１０Ｃと流出枡１０Ｂとの境には、越流堰１４が設けられている。越流堰１４は、流路１０Ｃの被処理水Ｗを堰き止める部材であり、越流堰１４を超えて流れ出る被処理水Ｗが排出口９から排出される。流路１０Ｃが越流堰１４で堰き止められることで、一定容積の被処理水Ｗが流路１０Ｃに常に留まることとなる。

本実施形態では、複数の処理槽３のそれぞれが、被処理水Ｗを上流側から導く上流管１６に並列に接続されている。具体的には、上流管１６は、複数の上流分岐管１６Ａに分岐し、それぞれの上流分岐管１６Ａに処理槽３の導入口８が接続されている。
本実施形態では、それぞれの上流分岐管１６Ａに開閉弁６が設けられている。開閉弁６は、電気制御により上流分岐管１６Ａを開閉する弁体である。
処理槽３のそれぞれの排出口９は、下流分岐管１８Ａに接続されており、処理槽３で消毒された被処理水Ｗが下流分岐管１８Ａに排出される。下流分岐管１８Ａのそれぞれは、下流管１８に集合し、被処理水Ｗが当該下流管１８を通って下流側に放出される。

図２は、紫外線照射装置４の概略構成を示す側面図である。同図には、紫外線照射装置４の処理槽３への設置状態を示す。
紫外線照射装置４は、複数のランプユニット２０と、支持体２２と、を備え、処理槽３の内部に設置されている。ランプユニット２０は、線状発光部から全周方向に紫外線を放射する紫外線光源である。支持体２２は、処理槽３の底面３Ｄに設置され、ランプユニット２０の各々を支持する。

本実施形態のランプユニット２０は、線状発光部を構成する紫外線ランプ２４と、収納管２６と、を備えている。
紫外線ランプ２４は、直管形の高出力タイプの放電灯であり、例えば低圧水銀ランプが用いられる。
収納管２６は、紫外線ランプ２４を納める管体であり、紫外線を透過する例えば石英ガラスから形成されている。
本実施形態のランプユニット２０は、被処理水Ｗ中の細菌、ウイルス、薬品耐性菌などを殺菌・不活化する。

制御盤７は、紫外線照射装置４、及び、開閉弁６を制御する装置である。
具体的には、制御盤７は、上流管２を流れる被処理水Ｗの消毒に必要な処理能力（以下、「必要処理能力」という）に応じて、紫外線照射装置４の点滅制御、並びに、開閉弁６の開閉制御を行う。必要処理能力は、被処理水Ｗの水質、及び水量に応じて変動する。水質とは、被処理水Ｗの汚れの程度を指し、被処理水Ｗの消毒に必要な紫外線照射量である上記必要照射量を決定付ける要素である。また、水量は、紫外線消毒システム１が処理すべき被処理水Ｗの量（例えば、単位日あたりの容量）を指す。

上流管１６には、図１に示すように、水質を検知する水質センサ３０と、水量を検知する流量計３２と、が設けられており、制御盤７は、これら水質センサ３０及び流量計３２の検知結果に基づいて、紫外線照射装置４の点滅制御、並びに、開閉弁６の開閉制御を行う。
具体的には、制御盤７は、被処理水Ｗの水量の増加に応じて、開状態とする開閉弁６の数を増やし、被処理水Ｗが流れ込む処理槽３の数を段階的に増やす。また、制御盤７は、被処理水Ｗの汚れ具合がひどくなるほど、紫外線照射装置４において、点灯状態とするランプユニット２０の数を増やす。
本実施形態の紫外線消毒システム１では、最大処理能力で消毒処理が行われる場合、全ての処理槽３に被処理水Ｗが流入し、かつ、全ての紫外線照射装置４において、全てのランプユニット２０が点灯状態となる。

なお、水質センサ３２としては、例えば、濁度を計測する濁度計、懸濁物質や浮遊物質（Suspended Solid）の濃度を計測するＳＳ計等の任意の計器類を用いることができる。

ここで、本実施形態の紫外線照射装置４では、一部のランプユニット２０を消灯した場合でも、処理槽３を流れる被処理水Ｗがムラなく消毒処理される。

詳述すると、図２に示すように、被処理水Ｗは、処理槽３の内部を、所定の流れ方向Ｑに流れており、線状光源であるランプユニット２０のそれぞれは、その線状発光部の軸方向Ｂが流れ方向Ｑに対して略垂直な姿勢で立設されている。この構成によれば、処理槽３を流れる被処理水Ｗは、深さ方向Ｅのどの位置においても、ランプユニット２０のそれぞれの横を通り抜けることとなり、深さ方向Ｅにおいて、一様に消毒が行われる。

また、処理槽３において、被処理水Ｗに照射される紫外線照射量は、各ランプユニット２０から照射された紫外線照射量の積算値となる。したがって、必要照射量が変動した場合でも、当該必要照射量に応じた数だけランプユニット２０が点灯することで、最小限のランプユニット２０だけで被処理水Ｗの消毒に必要十分な紫外線が照射されることとなる。
なお、処理槽３において、ランプユニット２０が配置される流路１０Ｃの幅Ｆ（図１）は、ランプユニット２０から最遠方の箇所で、必要紫外線量が維持可能な長さに設定されている。この場合において、流路１０Ｃの幅Ｆの方向に、複数のランプユニット２０が配置されてもよい。

図３は、紫外線消毒システム１の動作説明図である。同図において、図３（Ａ）は最大処理能力の動作状態を示し、図３（Ｂ）は最大処理能力よりも低い処理能力の動作状態を示す。
被処理水Ｗの水量が多く、なおかつ、被処理水Ｗの汚れがひどい場合、被処理水Ｗの消毒に要する処理能力が最大処理能力に達する。この場合、図３（Ａ）に示すように、紫外線消毒システム１では、全ての開閉弁６が開状態となり、全ての処理槽３の流路１０Ｃに被処理水Ｗが流水される。さらに、処理槽３のそれぞれでは、紫外線照射装置４の全てのランプユニット２０が点灯状態となり、最大の紫外線照射量が被処理水Ｗに照射され、被処理水Ｗが消毒される。

一方、被処理水Ｗの水量が比較的少なく、また、被処理水Ｗの汚れが比較的軽度である場合、被処理水Ｗの消毒に要する処理能力は最大処理能力よりも低くなる。この場合、図３（Ｂ）に示すように、水量の減少に応じて開閉弁６が閉じられ、被処理水Ｗが導かれる処理槽３の数が減らされる。また、被処理水Ｗが導かれている各々の処理槽３においても、必要照射量の照射に必要となる最小数のランプユニット２０のみが点灯状態にされ、残りは消灯状態とされる。

なお、紫外線照射装置４において、一部のランプユニット２０を消灯する場合に、どのランプユニット２０を消灯するかは適宜に設定可能である。

以上説明したように、本実施形態によれば、次のような効果を奏する。
本実施形態の紫外線消毒システム１では、複数のランプユニット２０のそれぞれは、線状光源の線状の軸方向Ｂが被処理水Ｗの流れ方向Ｑに対して垂直に設けられ、なおかつ、被処理水Ｗの流れ方向Ｑに沿って配置されている。
これにより、処理槽３の流路１０Ｃを流れる被処理水Ｗは、深さ方向Ｅのどの位置においても、ランプユニット２０のそれぞれの横を通り抜けて紫外線が照射されることとなり、深さ方向Ｅにおいて、一様に消毒が行われる。したがって、必要照射量が変化した場合でも当該必要照射量に応じた数だけランプユニット２０が点灯することで、被処理水Ｗの消毒に必要十分な紫外線を照射し、一様に被処理水Ｗを消毒できる。また、必要照射量の数だけランプユニット２０を点灯させれば良いので、エネルギーの消費量が抑えられる。

本実施形態の紫外線消毒システム１では、互いに独立した複数の流路１０Ｃと、被処理水Ｗの水量に応じて開閉弁６を制御することで、当該被処理水Ｗが導かれる流路１０Ｃの数を変える制御盤７と、を備える構成とした。
これにより、被処理水Ｗの水量に応じて数の流路１０Ｃにだけ被処理水Ｗが導かれるので、被処理水Ｗが導かれた流路１０Ｃのランプユニット２０のみを点灯させ、必要最小限のランプユニット２０だけで十分な消毒を行うことができる。

また本実施形態の紫外線消毒システム１では、流路１０Ｃ内の被処理水Ｗの水深は一定に維持されているので、被処理水Ｗの流量が変化する場合でも、常に、被処理水Ｗの深さ方向Ｅの全域に亘って一様に紫外線を照射できる。

上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を例示するものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形、及び応用が可能である。

紫外線消毒システム１において、制御盤７は、ランプユニット２０のそれぞれを必要照射量に応じて点滅する代わりに調光してもよい。また、制御盤７は、必要照射量に応じて点滅、及び調光してもよい。

紫外線消毒システム１では、複数の処理槽３のそれぞれに１つの流路１０Ｃを設ける構成とした。しかしながら、これに限らず、１つの処理槽３の中を流れ方向Ｑに平行に仕切るなどして、互いに独立した複数の流路１０Ｃを設けてもよい。複数の流路１０Ｃが１つの処理槽３に形成されている場合には、処理槽３は１つでもよい。

紫外線消毒システム１において、一定時間以上に亘って被処理水Ｗが導入されていない流路１０Ｃが存在する場合、当該流路１０Ｃ内での被処理水Ｗの長時間の滞留を防止するために、制御盤７は開閉弁６を制御して、当該流路１０Ｃに被処理水Ｗを導入し、かつ、ランプユニット２０を点灯させて消毒処理する構成としてもよい。

紫外線消毒システム１では、被処理水Ｗの水量に応じて流路１０Ｃの数を、開閉弁６を用いて動的に変更する構成とした。しかしながら、これに限らず、被処理水Ｗの水量に応じて流路１０Ｃの数が静的に変更される構成でもよい。
図４は、本変形例に係る複数の流路１１０Ｃの構成を示す模式図である。
同図に示すように、本変形例に係る複数の流路１１０Ｃは、処理槽３の内部を、被処理水Ｗの流れ方向Ｑに平行に仕切板１７０によって仕切って形成されている。そして、それぞれの流路１１０Ｃの流入側には、被処理水Ｗの水量に応じて、被処理水Ｗが導かれる流路１１０Ｃの数を変える上流壁１７５が設けられている。なお、処理槽３において、上流壁１７５は、整流板１２（図１）の前後のいずれかに設けられる。

上流壁１７５は、各流路１１０Ｃの流入側を堰き止める壁体であり、流路１１０Ｃごとに、深さ方向Ｅの高さＨが異なっている。すなわち、被処理水Ｗの水量が増えるにしたがって、上流壁１７５の手前側の流入枡１０Ａの水位が上昇する。これにより、上流壁１７５の高さＨを超えて被処理水Ｗが流入する流路１１０Ｃの数が水量に応じて自然と増加する。これとは逆に、被処理水Ｗの水量が減って流入枡１０Ａの水位が低下すると、被処理水Ｗが流入する流路１１０Ｃの数も水量に応じて自然と減少することとなる。

上述した実施形態において、殺菌処理の一態様として消毒を例示したが、これに限らず、本発明は、滅菌などの任意の殺菌に適用できる。また、本発明における「殺菌」の概念には、ウイルス等を処理対象とする「不活化」も含んでいる。

１ 紫外線消毒システム（紫外線殺菌システム）
３ 処理槽
４ 紫外線照射装置
６ 開閉弁（流路導入数変更手段）
７ 制御盤（制御手段、流路導入数変更手段）
８ 導入口
９ 排出口
１０Ａ 流入枡
１０Ｂ 流出枡
１０Ｃ、１１０Ｃ 流路
１４ 越流堰
２０ ランプユニット（線状紫外線光源）
２４ 紫外線ランプ（線状発光部）
２６ 収納管
３０ 水質センサ
３２ 水質センサ
１７０ 仕切板
１７５ 上流壁（流路導入数変更手段）
Ｂ 線状発光部の軸方向
Ｅ 深さ方向
Ｗ 被処理水
Ｑ 流れ方向

Claims (5)

1. 被処理水が流れる流路と、
   前記流路に設けられ、線状発光部から全周方向に紫外線を放射して前記被処理水を殺菌する複数の紫外線光源と、
   前記被処理水の殺菌処理に必要な紫外線照射量に応じて、前記紫外線光源の点滅、及び／又は調光する制御手段と、を備え、
   前記複数の紫外線光源のそれぞれは、
   前記線状発光部の軸方向が前記被処理水の流れ方向に対して垂直に設けられ、前記被処理水の流れ方向に沿って配置されている
   ことを特徴とする紫外線殺菌システム。
2. 互いに独立した複数の前記流路と、
   前記被処理水の水量に応じて、当該被処理水が導かれる前記流路の数を変える流路導入数変更手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の紫外線殺菌システム。
3. 前記流路内の前記被処理水の水深は一定に維持されている、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の紫外線殺菌システム。
4. 一定時間以上に亘って前記被処理水が導入されていない流路に、前記被処理水を導入し前記紫外線光源の紫外線によって殺菌する
   ことを特徴とする請求項３に記載の紫外線殺菌システム。
5. 被処理水が流れる流路に設けられ、前記被処理水に紫外線を照射して殺菌する紫外線照射装置において、
   線状発光部から全周方向に紫外線を放射する複数の紫外線光源と、
   前記被処理水の殺菌処理に必要な紫外線照射量に応じて、前記紫外線光源の点滅、及び／又は調光する制御手段と、を備え、
   前記複数の紫外線光源のそれぞれは、
   前記線状発光部の軸方向が前記被処理水の流れ方向に対して垂直に設けられ、前記被処理水の流れ方向に沿って配置される
   ことを特徴とする紫外線照射装置。
   

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