JP2757213B2 - 水流殺菌装置 - Google Patents
水流殺菌装置Info
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- JP2757213B2 JP2757213B2 JP1240620A JP24062089A JP2757213B2 JP 2757213 B2 JP2757213 B2 JP 2757213B2 JP 1240620 A JP1240620 A JP 1240620A JP 24062089 A JP24062089 A JP 24062089A JP 2757213 B2 JP2757213 B2 JP 2757213B2
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- water flow
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2303/00—Specific treatment goals
- C02F2303/04—Disinfection
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- Toxicology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
- Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は水流殺菌装置に関し、特に、電子線を用いて
水流を殺菌する水流殺菌装置に関する。
水流を殺菌する水流殺菌装置に関する。
（従来の技術） 一般に上水あるいは下水を消毒殺菌する際には塩素が
用いられているが、近年塩素を用いた際には発癌物質で
あるトリハロメタンが生成され、場合によっては人体に
極めて有害となる恐れがある。
用いられているが、近年塩素を用いた際には発癌物質で
あるトリハロメタンが生成され、場合によっては人体に
極めて有害となる恐れがある。
このため、電子線を用いて上水あるいは下水等の水流
を殺菌する水流殺菌装置が開発されている。このような
水流殺菌装置では、電子線の水中透過距離は極めて短い
（加速電圧2MeVで透過距離約10mmである）ため大量の水
（例えば、数千から数十万m3/日）を殺菌処理する際に
は水流を幅広でしかも薄膜に高速で流す必要がある。
を殺菌する水流殺菌装置が開発されている。このような
水流殺菌装置では、電子線の水中透過距離は極めて短い
（加速電圧2MeVで透過距離約10mmである）ため大量の水
（例えば、数千から数十万m3/日）を殺菌処理する際に
は水流を幅広でしかも薄膜に高速で流す必要がある。
上述のような電子線を用いた水流殺菌装置として従来
例えば「ELECRTRON BEAM PROCESS DESIGN FOR THE
TREATMENT OF WASTES AND ECONOMIC FEASIBILIT
Y OF THE PROCESS,Radiat.Phys.Chem.Vol.24,No.1,p
p.179〜190,1984（以下単に文献１という）」に記載の
水流殺菌装置及び米国特許第3,891,855（以下単に文献
２という）に記載の水流殺菌装置がある。
例えば「ELECRTRON BEAM PROCESS DESIGN FOR THE
TREATMENT OF WASTES AND ECONOMIC FEASIBILIT
Y OF THE PROCESS,Radiat.Phys.Chem.Vol.24,No.1,p
p.179〜190,1984（以下単に文献１という）」に記載の
水流殺菌装置及び米国特許第3,891,855（以下単に文献
２という）に記載の水流殺菌装置がある。
ここで、文献１に記載された水流殺菌装置について第
４図を参照して概説する。
４図を参照して概説する。
第１の貯水部（図示せず）からの水流は水路41を通っ
て流れ、この水路41から所定の水位差をもって水路41と
右端下側に配置された放流溝42に注がれ、放流溝42から
水が第２の貯水部（図示せず）に流入する。水路41から
放流溝42に水流が落下する際この水流は膜状に形成さ
れ、この膜状の水流に対してスキャニングホーン43から
電子線がスキャン照射されて水流の消毒殺菌が行われ
る。
て流れ、この水路41から所定の水位差をもって水路41と
右端下側に配置された放流溝42に注がれ、放流溝42から
水が第２の貯水部（図示せず）に流入する。水路41から
放流溝42に水流が落下する際この水流は膜状に形成さ
れ、この膜状の水流に対してスキャニングホーン43から
電子線がスキャン照射されて水流の消毒殺菌が行われ
る。
一方、文献２に記載された水流殺菌装置では、コーン
を用いて膜状の水流を形成してこの膜状の水流に電子線
を照射している。
を用いて膜状の水流を形成してこの膜状の水流に電子線
を照射している。
（発明が解決しょうとする課題） ところで、第４図に示した水流殺菌装置の場合、理論
的にはｖ（流速）＝（2gH）1/2の流速が得られるけれど
も安定した水膜に保つためには高速で水流を流すことが
できない。つまり、高速で水流を流すと第４図に示すよ
うに乱流が生じてしまう。このため流速は２乃至3m/秒
が限度であると推定される。
的にはｖ（流速）＝（2gH）1/2の流速が得られるけれど
も安定した水膜に保つためには高速で水流を流すことが
できない。つまり、高速で水流を流すと第４図に示すよ
うに乱流が生じてしまう。このため流速は２乃至3m/秒
が限度であると推定される。
一方、文献２に示された水流殺菌装置の場合にはコー
ンタイプの電子線スキャニングホーンが必要となってし
まう。
ンタイプの電子線スキャニングホーンが必要となってし
まう。
いずれにしても従来の水流殺菌装置では水流を幅広、
薄膜にしかも高速で安定して流すことができないという
問題点がある。
薄膜にしかも高速で安定して流すことができないという
問題点がある。
本発明の目的は水流を幅広、薄膜にしかも高速に安定
して流すことができ、その結果、、水流を多量に安定し
て殺菌できる水流殺菌装置を提供することができる。
して流すことができ、その結果、、水流を多量に安定し
て殺菌できる水流殺菌装置を提供することができる。
（課題を解決するための手段） 本発明によれば、水流が流れる水路部と、該水路部よ
りも下側に所定の水位差をもって位置する放流部とを有
し、前記水路部から前記放流部に水流を放流させる際、
前記水流に電子線を照射して前記水流を殺菌する水流殺
菌装置において、前記水路部に連結され鉛直方向に前記
水位差よりも大きい鉛直距離をもって延びる鉛直部を備
える井戸部と、該井戸部に接続され予め定められた仰角
のスリット状ノズルを備えるノズル部と、該スリット状
ノズル部から放出される水流に電子線を照射する電子線
照射手段とを有し、前記スリット状ノズル部からの水流
を前記放流部に放出するようにしたことを特徴とする水
流殺菌装置が得られる。
りも下側に所定の水位差をもって位置する放流部とを有
し、前記水路部から前記放流部に水流を放流させる際、
前記水流に電子線を照射して前記水流を殺菌する水流殺
菌装置において、前記水路部に連結され鉛直方向に前記
水位差よりも大きい鉛直距離をもって延びる鉛直部を備
える井戸部と、該井戸部に接続され予め定められた仰角
のスリット状ノズルを備えるノズル部と、該スリット状
ノズル部から放出される水流に電子線を照射する電子線
照射手段とを有し、前記スリット状ノズル部からの水流
を前記放流部に放出するようにしたことを特徴とする水
流殺菌装置が得られる。
この場合、前記スリット状ノズル部に前記スリット状
ノズルの開度を調整する調整手段を備えることが望まし
い。また、前記ノズル部には前記電子線照射手段からの
電子線が照射されるための窓部を備えてもよい。
ノズルの開度を調整する調整手段を備えることが望まし
い。また、前記ノズル部には前記電子線照射手段からの
電子線が照射されるための窓部を備えてもよい。
（作用） 本発明では、水路部からの水流は井戸部に導かれる。
そして、井戸部の上端とノズル部との間の水頭差をノズ
ル部で運動エネルギーに変換してスリット状ノズル部か
ら水流を噴射する。つまり、高速で薄膜の水流を得る。
この薄膜の水流はノズルより高い位置にある放流溝に放
出されることになる。薄膜の水流放出の際、電子線照射
手段から電子線が薄膜の水流に照射されて水流の細菌が
行われる。
そして、井戸部の上端とノズル部との間の水頭差をノズ
ル部で運動エネルギーに変換してスリット状ノズル部か
ら水流を噴射する。つまり、高速で薄膜の水流を得る。
この薄膜の水流はノズルより高い位置にある放流溝に放
出されることになる。薄膜の水流放出の際、電子線照射
手段から電子線が薄膜の水流に照射されて水流の細菌が
行われる。
井戸部からの水量の変化に対しては調整手段によって
ノズルの開度を調整し安定した水膜と噴射高さを保つよ
うにする。
ノズルの開度を調整し安定した水膜と噴射高さを保つよ
うにする。
（実施例） 以下本発明について実施例によって説明する。
第１図を参照して、例えば、下水処理場の最終沈殿池
（図示せず）の水は水平に付設された水路部11を通っ
て、最終的に放流部に放流される。この水路部11には図
示のように井戸部12が連結されており、井戸部12は鉛直
方向に延びる垂直部12aと垂直部12aに連結された水平部
12bとを備えている。水平部12bの右端にはノズル部13が
形成されており、水路部11と水平部12bとの間の所定の
位置には図示のように放流部14が配設されている。そし
て、ノズル部13からの水流は放流部14に放流される。ま
た、ノズル部13から放出される水流に対応して電子線照
射装置のスキャニングホーン15が配置されている。
（図示せず）の水は水平に付設された水路部11を通っ
て、最終的に放流部に放流される。この水路部11には図
示のように井戸部12が連結されており、井戸部12は鉛直
方向に延びる垂直部12aと垂直部12aに連結された水平部
12bとを備えている。水平部12bの右端にはノズル部13が
形成されており、水路部11と水平部12bとの間の所定の
位置には図示のように放流部14が配設されている。そし
て、ノズル部13からの水流は放流部14に放流される。ま
た、ノズル部13から放出される水流に対応して電子線照
射装置のスキャニングホーン15が配置されている。
上記の放流部14は水路部11に対して水位差ｈ（例え
ば、１から2m）をもって配設されており、一方、垂直部
12aはこの水位差ｈよりも長く設定されている。ノズル
部13はスリット状のノズル13aを有しており、ノズル13a
は仰角60乃至85度（好ましくは75乃至85度）の角度で水
平部12bに取り付けられている。
ば、１から2m）をもって配設されており、一方、垂直部
12aはこの水位差ｈよりも長く設定されている。ノズル
部13はスリット状のノズル13aを有しており、ノズル13a
は仰角60乃至85度（好ましくは75乃至85度）の角度で水
平部12bに取り付けられている。
ノズル13aから噴射される水流の流速（m/sec）は垂直
部12a及び水平部12bとノズル部13における全圧力損失Δ
Ｐ（ｍ−H2O）と垂直部12a−ノズル13a間の水位差Ｈ
（ｍ）によって決定される。
部12a及び水平部12bとノズル部13における全圧力損失Δ
Ｐ（ｍ−H2O）と垂直部12a−ノズル13a間の水位差Ｈ
（ｍ）によって決定される。
即ち、流速Ｖ＝｛2g（Ｈ−ΔＰ）｝1/2となる（ｇは
重力の加速度）。この場合、ΔＰは水路部11と放流部14
との水位差ｈ未満となるように垂直部12a、水平部12b及
びノズル部13の長さ、位置、及び形状が設定される。
重力の加速度）。この場合、ΔＰは水路部11と放流部14
との水位差ｈ未満となるように垂直部12a、水平部12b及
びノズル部13の長さ、位置、及び形状が設定される。
ここで、第２図を参照して、ノズル部13は図示のよう
に台状であり、前述したようにノズル部13の先端にはス
リット状のノズル13aが形成されている。このノズル13a
からは前述した流速Ｖで薄膜状の水流が噴出される。ノ
ズル13aにはスリット幅調整弁13bが備えられており、こ
のスリット幅調整弁13bによってノズル13aのスリット幅
が調整される。ノズル13a直上の薄膜水流に対応して図
示のようにスキャニングホーン15が配置され、このスキ
ャニングホーン15はスキャンチャンバー15a等を介して
加速器（図示せず）に連結されている。従って、ノズル
13aから噴出された薄膜水流にはスキャニングホーン15
から電子線がスキャン照射され、これによって、薄膜水
流が殺菌消毒される。
に台状であり、前述したようにノズル部13の先端にはス
リット状のノズル13aが形成されている。このノズル13a
からは前述した流速Ｖで薄膜状の水流が噴出される。ノ
ズル13aにはスリット幅調整弁13bが備えられており、こ
のスリット幅調整弁13bによってノズル13aのスリット幅
が調整される。ノズル13a直上の薄膜水流に対応して図
示のようにスキャニングホーン15が配置され、このスキ
ャニングホーン15はスキャンチャンバー15a等を介して
加速器（図示せず）に連結されている。従って、ノズル
13aから噴出された薄膜水流にはスキャニングホーン15
から電子線がスキャン照射され、これによって、薄膜水
流が殺菌消毒される。
ここで、スリットの長さはスキャニングホーン15の大
きさに合わせて例えば、１乃至4mとし、スリット幅は、
加速器の加速電圧が5Mevの場合、18乃至25mm以下とす
る。
きさに合わせて例えば、１乃至4mとし、スリット幅は、
加速器の加速電圧が5Mevの場合、18乃至25mm以下とす
る。
第２図に示した例では、薄膜水流に直接電子線を照射
している。つまり、第３図（ａ）に示すようにノズル13
a直上において薄膜水流にスキャニングホーン15から電
子線をスキャン照射している。
している。つまり、第３図（ａ）に示すようにノズル13
a直上において薄膜水流にスキャニングホーン15から電
子線をスキャン照射している。
ここで、第３図（ｂ）を参照して電子線をスキャン照
射の他の実施例を説明する。
射の他の実施例を説明する。
この実施例では、ノズル部13にその長さ方向に延びる
開口部を形成し、この開口部を金属膜（例えば、チタン
膜）で覆って照射窓13cを形成している。そして、スキ
ャニングホーン15は照射窓13cに対向して配設されてお
り、スキャニングホーン15からの電子線は照射窓13cを
介して水流に照射される。
開口部を形成し、この開口部を金属膜（例えば、チタン
膜）で覆って照射窓13cを形成している。そして、スキ
ャニングホーン15は照射窓13cに対向して配設されてお
り、スキャニングホーン15からの電子線は照射窓13cを
介して水流に照射される。
ここで、具体的数値をあげて説明する。
いま、下水処理場の最終沈殿池出口の水路と河川等へ
の放流溝との水位差が2mであるとする。そして、最終沈
殿池と放流溝との間で下水二次処理水に電子線を照射し
て殺菌処理を行うものとする。
の放流溝との水位差が2mであるとする。そして、最終沈
殿池と放流溝との間で下水二次処理水に電子線を照射し
て殺菌処理を行うものとする。
最終沈殿池出口の水路、つまり、井戸部流入水とノズ
ル部との水位差Ｈ＝4m、スリット状ノズルのスリット最
大幅を10mm、スリット長さを2mとすると、前記圧力損失
ΔＰ（ｍ−H2O）とスリット状ノズルからの水流流速Ｖ
との関係は実験によってΔＰ＝0.003V2として求められ
る（なお井戸部内における水流の速度は0.1m/sec程度と
極めて遅く、ここでの圧力損失は無視できる）。
ル部との水位差Ｈ＝4m、スリット状ノズルのスリット最
大幅を10mm、スリット長さを2mとすると、前記圧力損失
ΔＰ（ｍ−H2O）とスリット状ノズルからの水流流速Ｖ
との関係は実験によってΔＰ＝0.003V2として求められ
る（なお井戸部内における水流の速度は0.1m/sec程度と
極めて遅く、ここでの圧力損失は無視できる）。
ベルヌーイの定理から上記のＶ、Ｈ、及びΔＰに関し
て次式が成立する。
て次式が成立する。
Ｖ＝｛2g（Ｈ−ΔＰ）｝1/2 ＝｛2g（Ｈ−0.003V2）｝1/2 従って、 Ｖ＝｛2gH/（１＋0.003×2g）｝1/2 ここで、Ｈ＝4m、ｇ＝9.8m/sec2であるからＶ＝8.6m/
secとなる。従って、ノズル部からの噴射水量は、噴射
水量＝スリットの断面積×ノズル出口の流速＝0.01×２
×8.6＝0.172m3/秒＝619.2m3/時＝14,861m3/日となる。
secとなる。従って、ノズル部からの噴射水量は、噴射
水量＝スリットの断面積×ノズル出口の流速＝0.01×２
×8.6＝0.172m3/秒＝619.2m3/時＝14,861m3/日となる。
また、ノズル部の仰角を75度とすると、ノズル部から
噴出した水流の到達する高さHJは次式で求められる。
噴出した水流の到達する高さHJは次式で求められる。
HJ＝（Vsin75゜）2/2g ＝3.52mとなる。
従って、ノズル部から高速で噴出した水膜を完全に放
流溝に戻すことができる。
流溝に戻すことができる。
なお、前述のスキャニングホーン15の照射窓の長さは
現時点で最大4mまで製作でき、かつ一台の加速器に二台
のスキャニングホーンを取り付けることができるから5
0,000m3/日程度の水量を細菌することは容易である。
現時点で最大4mまで製作でき、かつ一台の加速器に二台
のスキャニングホーンを取り付けることができるから5
0,000m3/日程度の水量を細菌することは容易である。
また、電子加速器は地下等に配置することができるた
め、電子線発生の際微量発生するＸ線の遮蔽を容易に行
うことができる。
め、電子線発生の際微量発生するＸ線の遮蔽を容易に行
うことができる。
（発明の効果） 以上説明したように本発明では、水路部からの水流を
一端井戸部に導いてスリット状のノズル部から噴出させ
るようにしたから動力を必要とすることなく容易に高速
で薄膜状の水流を安定して得ることができ、大量の水を
細菌処理することができる。
一端井戸部に導いてスリット状のノズル部から噴出させ
るようにしたから動力を必要とすることなく容易に高速
で薄膜状の水流を安定して得ることができ、大量の水を
細菌処理することができる。
第１図は本発明による水流殺菌装置の一実施例を示す
図、第２図は第１図に示すノズル部を詳細に示す図、第
３図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ水流への電子線の照射
を説明するための図、第４図は従来の水流殺菌装置の一
例を示す図である。 11……水路部、12……井戸部、13……ノズル部、14……
放流部、15……スキャニングホーン。
図、第２図は第１図に示すノズル部を詳細に示す図、第
３図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ水流への電子線の照射
を説明するための図、第４図は従来の水流殺菌装置の一
例を示す図である。 11……水路部、12……井戸部、13……ノズル部、14……
放流部、15……スキャニングホーン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 暢基 神奈川県平塚市夕陽ケ丘63番30号 住友 重機械工業株式会社平塚研究所内 (72)発明者 宮田 定次郎 群馬県高崎市綿貫町1233番地 日本原子 力研究所高崎研究所内 (72)発明者 新井 英彦 群馬県高崎市綿貫町1233番地 日本原子 力研究所高崎研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】水流が流れる水路部と、該水路部よりも下
側に所定の水位差をもって位置する放流部とを有し、前
記水路部から前記放流部に水流を放流させる際、前記水
流に電子線を照射して前記水流を殺菌する水流殺菌装置
において、前記水路部に連結され鉛直方向に前記水位差
よりも大きい鉛直距離をもって延びる鉛直部を備える井
戸部と、該井戸部に接続され予め定められた仰角のスリ
ット状ノズルを備えるノズル部と、該スリット状ノズル
部から放出される水流に電子線を照射する電子線照射手
段とを有し、前記スリット状ノズル部からの水流を前記
放流部に放出するようにしたことを特徴とする水流殺菌
装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の水流殺菌装置
において、前記スリット状ノズル部には前記スリット状
ノズルの開度を調整する調整手段が備えられていること
を特徴とする水流殺菌装置。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項において、前記ノズ
ル部には前記電子線照射手段からの電子線が照射される
ための窓部が備えられていることを特徴とする水流殺菌
装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1240620A JP2757213B2 (ja) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | 水流殺菌装置 |
| US07/585,699 US5072124A (en) | 1989-09-22 | 1990-09-20 | Disinfector system for disinfecting water by electron beam |
| FR909011700A FR2652348B1 (fr) | 1989-09-22 | 1990-09-21 | Dispositif de desinfection d'eau par faisceau electronique. |
| DE4030021A DE4030021A1 (de) | 1989-09-22 | 1990-09-21 | Desinfektionsanlage zum desinfizieren von wasser mittels elektronenstrahlen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1240620A JP2757213B2 (ja) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | 水流殺菌装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03109986A JPH03109986A (ja) | 1991-05-09 |
| JP2757213B2 true JP2757213B2 (ja) | 1998-05-25 |
Family
ID=17062202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1240620A Expired - Lifetime JP2757213B2 (ja) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | 水流殺菌装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5072124A (ja) |
| JP (1) | JP2757213B2 (ja) |
| DE (1) | DE4030021A1 (ja) |
| FR (1) | FR2652348B1 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5451790A (en) * | 1994-01-21 | 1995-09-19 | Ion Physics Corporation | Method of treating waste or drinking water with high-energy electrons and apparatus therefor |
| US5561298A (en) * | 1994-02-09 | 1996-10-01 | Hughes Aircraft Company | Destruction of contaminants using a low-energy electron beam |
| DE4430231A1 (de) * | 1994-08-25 | 1996-02-29 | Ultralight Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Gasen und Flüssigkeiten |
| DE19543503C2 (de) * | 1995-11-22 | 2000-01-05 | Nukem Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Bestrahlen von Flüssigkeiten mit energiereicher Strahlung sowie Verwendung der Vorrichtung |
| US5807491A (en) * | 1996-08-29 | 1998-09-15 | Advanced Oxidation Systems, Inc. | Electron beam process and apparatus for the treatment of an organically contaminated inorganic liquid or gas |
| AU2001234172A1 (en) | 2000-02-25 | 2001-09-03 | Ebara Corporation | Method and apparatus for electromagnetic irradiation of liquid |
| JP2004522574A (ja) | 2000-12-04 | 2004-07-29 | アドバンスト・エレクトロン・ビームズ・インコーポレーテッド | 流体滅菌装置 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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