JP3819794B2

JP3819794B2 - 水処理システム

Info

Publication number: JP3819794B2
Application number: JP2002078578A
Authority: JP
Inventors: 哲也中西
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2006-09-13
Anticipated expiration: 2022-03-20
Also published as: JP2003275753A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子線あるいはＸ線による汚水等の殺菌・滅菌処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子線を用いて汚水を処理するために、電子加速器、電子線照射部、汚水輸送路からなる装置を使用して、該輸送路を流れる水量を一定に保ちながら、その上部から電子線を照射し、滅菌処理を行なっている。この装置は、たとえば特開平１０−１６５９４９号公報に開示されている。発生した放射線の一部は建屋の壁に吸収されるため、建屋の壁を分厚くするなどして放射線を遮蔽する特殊な構造でなければならず、コストが高くなるという問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記課題を解決するものであり、建屋コストの低減を図り、さらには、発生する放射線の全てを汚水の殺菌処理に使用することのできる高効率の水処理システムを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の水処理システムは、電子の通路であると共にＸ線の発生源であるビーム輸送系と、スキャン装置と、スキャンホーンと、電子線の照射対象であると共にＸ線の発生源である被処理水を内蔵する照射部容器とを囲むように被処理水を遮蔽材とする遮蔽手段を備えた水処理システム（装置）である。
【０００５】
本発明の第２の水処理システムは、第１の水処理システムにおいて、水処理システムの外側での放射線漏れ線量が法定許容値以下である水処理システム（装置）である。
【０００６】
本発明の第３の水処理システムは、第１の水処理システムにおいて、前記通路の側面のみに前記遮蔽手段を備えた水処理システム（装置）である。
【０００７】
本発明の第４の水処理システムは、第１、２または３の水処理システムにおいて、開閉可能な放射線遮蔽手段を備えた水処理システム（装置）である。
【０００８】
本発明の第５の水処理システムは、第１、２、３または４の水処理システムにおいて、前記遮蔽手段の内側にオゾン処理手段を備えた水処理システム（装置）である。
【０００９】
本発明の第６の水処理システムは、第１、２、３または４の水処理システムにおいて、前記遮蔽手段が吸気孔および排気孔を有し、遮蔽手段の外側にオゾン処理手段を備えた水処理システム（装置）である。
【００１０】
本発明の第７の水処理システムは、第６の水処理システムにおいて、孔が斜めに開いている水処理システム（装置）である。
【００１１】
本発明の第８の水処理システムは、第６または７の水処理システムにおいて、さらに送風手段を備えた水処理システム（装置）である。
【００１２】
本発明の第９の水処理システムは、第１、２、３、４、５、６、７または８の水処理システムにおいて、さらにオゾンを含んだ気体の送風攪拌手段を備えた水処理システム（装置）である。
【００１３】
本発明の第１０の水処理システムは、第１、２、３、４、５、６、７、８または９の水処理システムにおいて、遮蔽手段の上部に被処理水入口を備え、下部に被処理水取出し口を備えるか、または前記遮蔽手段の下部に被処理水入口を備え、上部に被処理水取出し口を備えた水処理システム（装置）である。
【００１４】
本発明の第１１の水処理システムは、第１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０の水処理システムにおいて、前記遮蔽手段に入った被処理水が放射線発生部の周囲を循環あるいは螺旋軌道を描きながら取出し口へ導かれる水処理システムである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
図１は本発明の一実施形態を表わす断面図であり、１は電子を必要なエネルギーまで加速する加速器であり、２は加速器で加速され取り出された電子線を導く電子ビーム輸送系、３は電子線を走査するスキャン装置、４はスキャンホーン、５は被処理水が照射される照射部容器、６は汚水などの被処理水を輸送する汚水輸送パイプ、７は全面遮蔽容器、９は加速器から発生する放射線を遮蔽する自己遮蔽材、１０は通常の建屋の壁である建屋壁、１１は地面、１２は汚水の流れを表わす矢印である。図２は、図１で示された装置のＡ−Ａ方向の断面図である。また、図３は全面遮蔽容器７の直方体形状の概略鳥瞰図、図４は全面遮蔽容器７の円筒形状の概略鳥瞰図である。
【００１６】
加速され取り出された電子線は、ビーム輸送系２で必要な断面形状にされる。図には記載していないが、ビーム輸送系２は通常複数の四極電磁石が配置され、電子線の断面形状が調整される。電子線はスキャン装置３で偏向され図２のスキャンホーンの形状のように時間的に広げられる。スキャン装置３は、たとえば時間的に磁場強度が変わる電磁石で、繰り返し周波数は数十Ｈｚから数十ｋＨｚである。これは被照射物の流れる速度よりも充分早い値に選ばれ、被照射物に均一に照射できるようにする。磁場の時間波形は、正弦波が電源を容易にできるが、均一照射のためには、磁場強度が直線的に変化する方がよい。電子線のスキャン方向に対して垂直方向の幅は、ビーム輸送系２の設計によるが、通常は数ｃｍである。この電子線照射により汚水中の菌は法定許容値以下に減る。
【００１７】
Ｘ線照射の場合は、スキャンホーン４の出口にタングステン等の熱に強い重金属が配置される。電子がそこに当たると、制動Ｘ線を発生し、そのＸ線を被照射体に照射する。電子線からＸ線への変換効率が低い問題があり、電子線強度を増やすか加速器台数を増やす必要があるが、Ｘ線は電子線に比べて被照射体への侵入の深さが深く、より濃度の高い汚水等に適している。
【００１８】
汚水などの被処理水は汚水輸送パイプ６によって全面遮蔽容器７まで運ばれてくる。全面遮蔽容器７は、電子の通路および電子線あるいはＸ線照射部を囲む構造であり、図３および図４に概略鳥瞰図を示す。容器の材質はたとえばステンレスやアルミニウムなどが考えられる。放射線は電子が物質に衝突することにより発生するが、最も発生する部分は照射部容器５付近であり、つぎに多い場所が加速器１である。また、ビーム輸送系２やスキャン装置３、スキャンホーン４でも発生するため、これらを囲むような形状に全面遮蔽容器７は作られる。図３は直方体形状の例であり、図４は円筒形状の例である。これらは一体物として描いているが、構造的に限定するものではない。１３はビーム輸送系２をとおすための貫通穴である。全面遮蔽容器７の汚水は汚水取り出し口１４から照射部容器に入り照射される。照射部容器出口側の排水容器は排水路スペース１５に設置され、殺菌された汚水は外側に取り出される。図４では省略している。
【００１９】
全面遮蔽容器７が被処理水で満たされると、加速器１が運転を始め、電子線あるいはＸ線が照射され出す。このために、たとえば排水側の汚水輸送パイプ６あるいは全面遮蔽容器７と照射部容器５のあいだにバルブを設ける。
【００２０】
照射処理終了方法については、たとえば汚水を止めて放流しても問題ない水を全面遮蔽容器７に送り込み、汚水が排出した時点で加速器１の運転を止めればよい。また、処理水の量に比べて全面照射容器内の汚水の量が充分に小さい値であれば、そのまま殺菌せずに運転を終了しても問題ない。なお、運転中でない場合は、全面遮蔽容器７は、水または汚水により満たされているか、法令上問題なければ空の状態でもよい。
【００２１】
図５は全面遮蔽容器の出入り口扉を示したものである。出入り口遮蔽扉１７は、ステンレス等でできた直方体形状の容器であり、中に水等が蓄えられている。これは、レール１８の上に載せられており、電動あるいは手動でレール１８の上を移動する。図６は、全面遮蔽容器７と出入り口遮蔽扉１７の隙間から放射線が漏れることを防ぐ方式であり、出入り口遮蔽扉１７の断面形状を平行四辺形的にして斜め方向に移動させるようにしたものである。これらは、放射線遮蔽構造の建屋において、よく用いられている方法である。
【００２２】
出入り口遮蔽扉１７は、放射線遮蔽材であればコンクリートでも鉄でも何でもよく、比重が大きい材質ほど扉の厚みを薄くできる。鉄や鉛を使えば、このようにレール上を移動する方式でなく、通常の開閉扉方式が可能になる場合もある。扉の開閉方向を矢印１９で示す。
【００２３】
全面遮蔽容器７の厚さは、その外側で放射線が法定許容値以下となるように設計される。本方式の特長は、電子線あるいはＸ線が照射部容器内で殺菌するだけでなく、先に述べたさまざまな個所で発生する放射線（主にＸ線やγ線）が全面遮蔽容器内で殺菌作用をすることであり、放射線遮蔽が殺菌容器も兼ねていることである。電子線および発生する放射線がすべて殺菌作用するため、極めて効率の高いシステムである。
【００２４】
全面遮蔽容器内７での殺菌作用を効果的にするためには、汚水が全面遮蔽容器７に入ってから出るまでの時間をできるだけ長くすることである。そのためには、放射線発生部の周り、すなわち遮蔽容器内部を回りながら出口に向かうようにする。図３に汚水入り口１６を示すが、汚水取り出し口１４に対して同図の位置にあれば、汚水は螺旋軌道を描きながら汚水取り出し口１４に導かれる。もちろん、この方式ではほとんど汚水の移動がない領域が生じるが、その部分の汚水は、最後に取り出されるときには菌数は極めて少なくなっている。また、図５、図６のように扉を付けた例では、流路は短くなり殺菌効果は低減する。これに対して、出入り口遮蔽扉１７をなくして、図３、図４のような構造で、全面遮蔽容器内側には地下から出入りする構造とすると、殺菌効果は高くなる。
【００２５】
実施の形態２
なお、前記実施例では上面も覆ったが、図７、図８に示すように上面は除いた側面だけでも同様の効果が得られる。この場合、側面遮蔽容器８は全面遮蔽容器７に比べて製作が容易になる効果が得られる。しかし、上面に抜ける放射線を遮蔽するために、加速器１の自己遮蔽材９の厚みを厚くする必要がある。
【００２６】
実施の形態３
図９は、加速器１に自己遮蔽材９を用いない方式で、建屋の壁を放射線遮蔽材とする実施例である。通常、建屋遮蔽材２０は厚いコンクリートである。この場合、加速器１へのアクセスが容易になり、保守管理が容易になる効果が得られる。
【００２７】
実施の形態４
図１０は、加速器１を含めたすべての電子線あるいは電子線とｘ線の通路を被処理水遮蔽容器である完全遮蔽容器２１で覆った構造の例である。この方式では、放射線発生部の建屋を被処理水遮蔽容器で兼ねられるため、建屋コストを著しく低減できる効果が得られる。
【００２８】
汚水輸送パイプ６で運ばれてきた汚水は完全遮蔽容器２１の上部から入れられ、一旦下側に落ちて引き上げパイプ２２をとおって外部に取り出され、照射部容器５で照射されて所定の場所に輸送される。この方式により、完全遮蔽容器２１内側で発生する放射線による殺菌を効果的にできる。また、汚水の完全遮蔽容器２１への入り口と引き上げパイプ２２の位置関係は、入った汚水が完全遮蔽容器２１内でできるだけ長い流路を形成するように選ばれ、図１０の例に限定されるものではない。
【００２９】
実施の形態５
電子が空中をとおるとオゾンが発生する。このオゾンは金属を腐食させる。図１１は発生オゾンをオゾン処理装置２３で処理して装置の腐食を防ぐ実施例である。
【００３０】
実施の形態６
図１２はオゾン処理装置２３を全面遮蔽容器の外側に配置した実施例である。全面遮蔽容器には排気孔２６、吸気孔２７が開けられており、オゾンは照射部容器付近で主に発生するため、その付近に排気孔２６は設けられる。また、これらの孔は斜めに開けられ、放射線の漏洩を小さくする。また、とくに排気孔表面はオゾンによる腐食防止のために樹脂等でコーティングを行なう。ファン２５で排気孔から排出されたオゾンは排気ダクト２４をとおってオゾン処理装置２３に送られる。排気孔２６と吸気孔２７の開け方の一例を図１３に示す。このときの気体の流れを矢印２８で示す。
【００３１】
この実施例では、オゾン処理装置を外側に配置できるため、オゾン処理装置に制約がなくなるため、最適なオゾン処理装置が選択できる。また、全面遮蔽容器の内側を最少にできるため、全面遮蔽用器を最少にできる効果が得られる。
【００３２】
もちろん、図１１と図１２の全面遮蔽容器は、側面遮蔽容器でも同様の効果が得られる。
【００３３】
実施の形態７
図１４は、発生オゾンを殺菌にも使う実施例である。オゾンは殺菌作用があるため、放射線でなくオゾンを使った汚水処理装置が提案されるくらいである。照射部容器５付近で発生したオゾンを送風攪拌器２９で全面遮蔽容器内の汚水に溶け込ませ殺菌する。これにより、より効果的な殺菌が可能となる。一方、汚水の酸素濃度が高いほど電子線あるいはＸ線による殺菌効果は高くなるが、送風攪拌器により空気も送り込まれるため汚水の酸素濃度が高くなり、殺菌効果が上げられる効果も得られる。送り込まれた空気の多くは、上に抜けてゆき、空気抜き３０をとおって排出される。
【００３４】
もちろん本方式は、全面遮蔽容器だけでなく側面遮蔽容器の方式に対しても同様の効果が得られる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の第１の水処理システムによれば、電子線または／およびＸ線の通路の周囲に被処理水を遮蔽材とする遮蔽手段を備えたので、建屋の放射線遮蔽構造体としての機能を軽減でき、建屋のコスト減が図れる。
【００３６】
本発明の第２の水処理システムによれば、第１の水処理システムにおいて、水処理システムの外側での放射線漏れ線量が法定許容値以下であるので、建屋は放射線遮蔽構造とする必要がまったくなく、安価となる。
【００３７】
本発明の第３の水処理システムによれば、第１の水処理システムにおいて、前記通路の側面のみに前記遮蔽手段を備えたので、被処理水貯蔵タンクの製作が容易となる。また、内部へ入る構造も簡単になる。
【００３８】
本発明の第４の水処理システムによれば、第１、２または３の水処理システムにおいて、開閉可能な放射線遮蔽手段を備えたので、放射線遮蔽を兼ねた扉の構造が簡単になる。
【００３９】
本発明の第５の水処理システムによれば、第１、２、３または４の水処理システムにおいて、前記遮蔽手段の内側にオゾン処理手段を備えたので、遮蔽容器内側の金属の腐食を防止する。
【００４０】
本発明の第６の水処理システムによれば、第１、２、３または４の水処理システムにおいて、前記遮蔽手段が吸気孔および排気孔を有し、遮蔽手段の外側にオゾン処理手段を備えたので、遮蔽容器内側の金属の腐食を防止するとともに、遮蔽容器を小さくできる。
【００４１】
本発明の第７の水処理システムによれば、第６の水処理システムにおいて、孔が斜めに開いているので、放射線の漏洩を防止できる。
【００４２】
本発明の第８の水処理システムによれば、第６または７の水処理システムにおいて、さらに送風手段を備えたので、発生するオゾンを効果的に排出できる。
【００４３】
本発明の第９の水処理システムによれば、第１、２、３、４、５、６、７または８の水処理システムにおいて、さらにオゾンを含んだ気体の送風攪拌手段を備えたので、発生するオゾンを被処理水の殺菌に利用でき、殺菌効果が上がる。
【００４４】
本発明の第１０の水処理システムによれば、第１、２、３、４、５、６、７、８または９の水処理システムにおいて、遮蔽手段の上部に被処理水入口を備え、下部に被処理水取出し口を備えるか、または前記遮蔽手段の下部に被処理水入口を備え、上部に被処理水取出し口を備えたので、遮蔽手段内側で発生するすべての放射線（主にＸ線とγ線）を殺菌に使え、殺菌効果が上がる。
【００４５】
本発明の第１１の水処理システムによれば、第１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０の水処理システムにおいて、前記遮蔽手段に入った被処理水が放射線発生部の周囲を循環あるいは螺旋軌道を描きながら取出し口へ導かれるので、、放射線に当たる時間が長くなり、殺菌効果が上がる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を表わす図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明で使用する直方体形状の全面遮蔽容器の概略鳥瞰図である。
【図４】本発明で使用する円筒形状の全面遮蔽容器の概略鳥瞰図である。
【図５】本発明で使用する出入り口扉を有する全面遮蔽容器の概略鳥瞰図である。
【図６】本発明で使用する出入り口扉を有する他の全面遮蔽容器の概略鳥瞰図である。
【図７】本発明の一実施形態を表わす図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ断面図である。
【図９】本発明の一実施形態を表わす図である。
【図１０】本発明の一実施形態を表わす図である。
【図１１】オゾン処理装置を備えた本発明の一実施形態を表わす図である。
【図１２】オゾン処理装置を備えた本発明の他の一実施形態を表わす図である。
【図１３】本発明で使用する排気孔２６と吸気孔２７の開け方の一例を表す図である。
【図１４】送風攪拌器を備えた本発明の他の一実施形態を表わす図である。
【符号の説明】
１加速器、２ビーム輸送系、３スキャン装置、４スキャンホーン、５照射部容器、６汚水輸送パイプ、７全面遮蔽容器、８側面遮蔽容器、９自己遮蔽材、１０建屋壁、１１地面、１２汚水の流れ、１３貫通穴、１４汚水取り出し口、１５排水路スペース、１６汚水入口、１７出入り口遮蔽扉、１８レール、１９扉開閉方向、２０建屋遮蔽材、２１完全遮蔽容器、２２引き上げパイプ、２３オゾン処理装置、２４排気ダクト、
２５ファン、２６排気孔、２７吸気孔、２８気体の流れ、２９送風攪拌器、３０空気抜き。

Claims

被処理水に電子線またはＸ線を照射する水処理システムにおいて、
電子の通路であると共にＸ線の発生源であるビーム輸送系と、スキャン装置と、スキャンホーンと、電子線の照射対象であると共にＸ線の発生源である被処理水を内蔵する照射部容器とを囲むように被処理水を遮蔽材とする遮蔽手段を備えた水処理システム。
水処理システムの外側での放射線漏れ線量が法定許容値以下である請求項１記載の水処理システム。
前記通路の側面のみに前記遮蔽手段を備えた請求項１記載の水処理システム。
さらに開閉可能な放射線遮蔽手段を備えた請求項１、２または３記載の水処理システム。
さらに前記遮蔽手段の内側にオゾン処理手段を備えた請求項１、２、３または４記載の水処理システム。
さらに前記遮蔽手段が吸気孔および排気孔を有し、遮蔽手段の外側にオゾン処理手段を備えた請求項１、２、３または４記載の水処理システム。
前記孔が斜めに開いている請求項６記載の水処理システム。
さらに送風手段を備えた請求項６または７記載の水処理システム。
さらにオゾンを含んだ気体の送風攪拌手段を備えた請求項１、２、３、４、５、６、７または８記載の水処理システム。
前記遮蔽手段の上部に被処理水入口を備え、下部に被処理水取出し口を備えるか、または前記遮蔽手段の下部に被処理水入口を備え、上部に被処理水取出し口を備えた請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９記載の水処理システム。
前記遮蔽手段に入った被処理水が放射線発生部の周囲を循環あるいは螺旋軌道を描きながら取出し口へ導かれる請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０記載の水処理システム。