JP4059754B2 - 無排気型紫外線オゾン併用殺菌浄化装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、循環式浴槽のお湯や、プールの水、その他の上水、下水、産業排水などを、オゾンと紫外線を併用して殺菌浄化する紫外線オゾン併用殺菌浄化装置に関するものである。さらに詳しくは、オゾンガスを効率良く処理対象水に溶解させることができ、しかも、余剰オゾンガスの回収処理が不要な無排気型紫外線オゾン併用殺菌浄化装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
様々な有害物質や有害微生物が含まれている各種排水を浄化処理するための装置としては、オゾンと紫外線を併用したものが知られている。処理対象の水にオゾンガスを供給することにより、有害な有機物質を酸化して分解することができる。また、オゾンを含む処理対象水に紫外線を照射することにより、オゾンと処理対象水に含まれている有機物の反応や微生物の殺滅が促進され、浄化効率が改善される。このような装置は例えば下記の特許文献1に記載されている。
【0003】
また、紫外線ランプの照射領域に処理対象の水を霧状態で供給することにより、処理対象の水の浄化効率を高めるようにした水処理装置が下記の特許文献2に記載されている。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−314880号公報
【特許文献2】
特開2001−232359号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来のオゾンおよび紫外線を併用した浄化装置では、処理対象の水が供給される処理槽に供給されたオゾンガスの大部分は処理対象の水に溶解することなく、そのまま処理槽から排出される。従って、余剰のオゾンガスを回収して再度、処理槽に循環させるための排気回収処理機構が必要である。
【0006】
また、従来の浄化装置では、処理対象の水に溶解するオゾンガスの量が少ないので、効率良く殺菌浄化処理を行うことができない。
【0007】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、処理対象の水に対するオゾンガスの溶解度を高めて殺菌浄化を促進させることができ、しかも、余剰オゾンガスの回収処理を不要とした無排気型紫外線オゾン併用殺菌浄化装置を提案することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の無排気型紫外線オゾン併用殺菌浄化装置は、
処理対象の水が供給される圧力タンクに圧縮空気を供給し、
圧縮空気の供給を制御することにより、当該圧力タンク内で処理中の水の表面上部にオゾン発生用空間を形成し、
このオゾン発生用空間にオゾン化用紫外線ランプを配置し、
外部から導入した処理対象水を、このオゾン発生用空間を通して、圧力タンク内で処理中の水の表面に向けて噴射し、
この処理対象の水の噴射位置に隣接して仕切り板を配置し、噴射された水によって、当該第1の仕切り板の下側を経由して再び噴射位置に戻る上下方向の循環流を形成し、
当該循環流に沿って紫外線ランプを配置し、
圧力タンクの側面の下側位置に形成した処理水出口に向けて、前記循環流の一部を導くようにしたことを特徴としている。
【0009】
本発明の無排気型紫外線オゾン併用殺菌浄化装置では、圧力タンク内の上部にオゾン発生用空間が形成され、ここに配置したオゾン化用紫外線ランプによってオゾンガスが圧力タンク内に発生する。外部から導入される処理対象の水は、オゾンガスが発生している当該オゾン発生用空間を通して、圧力タンク内で処理中の水の表面に噴射される。処理対象水を勢い良く噴射すると、オゾン発生用空間のオゾンガスや空気が抱き込まれて処理中の水の中に細かな気泡状態で供給される。水は、オゾンガスを抱き込んだ状態で、仕切り板に沿って上下に繰り返し循環し、その間に多量のオゾンガスが循環水に溶解する。
【0010】
また、仕切り板によって形成される循環流に沿った位置には紫外線ランプが配置されているので、循環流には繰り返し紫外線が照射される。この結果、オゾンと水に含まれている汚濁物質との反応が促進され、また、水の殺菌も促進される。
【0011】
このようにして殺菌浄化作用を受けた水の一部は処理水出口から処理水として排出される。
【0012】
オゾンガスが外部に排出されないので、従来のような余剰オゾンガスの回収処理も不要になる。
【0013】
ここで、オゾンガスを圧縮空気と共に圧力タンク内に供給すれば、オゾン発生用空間のオゾンガス濃度が高まり、より多量のオゾンガスを水に溶解させることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した無排気型紫外線オゾン併用殺菌浄化装置の実施の形態を説明する。
【0015】
(全体構成)
図1は、本実施の形態に係る無排気型紫外線オゾン併用殺菌浄化装置を示す全体構成図である。無排気型紫外線オゾン併用殺菌浄化装置1は、例えば、プールや浴槽などの水槽2に貯留されている水を循環させて殺菌浄化するためのものである。水槽2の底面に形成された排水口3から排出された処理対象水W1は、ストレーナ4を介してサイズの大きな混入物が除去された後に、ポンプ5によって圧送され、制御弁6を介してオゾン反応・溶解槽7に供給される。オゾン反応・溶解槽7で処理対象水W1は殺菌浄化処理されて、処理水W3となって、処理水出口8から排出される。処理水W3はろ過タンク9に供給され、ここを介して、水槽2の水供給口10から再び水槽2に供給される。
【0016】
オゾン反応・溶解槽7には、コンプレッサ11から電磁弁12を介して圧縮空気が供給されると共に、コンプレッサ11から圧縮空気の一部が供給されるオゾン発生装置13から電磁弁12を介してオゾンガスも供給可能となっている。なお、オゾン発生装置13は省略することも可能である。
【0017】
図2は、無排気型紫外線オゾン併用殺菌浄化装置1のオゾン反応・溶解槽7の構成を示す説明図である。この図を参照して説明すると、オゾン反応・溶解槽7は、縦置き型の圧力タンク21を備えており、この圧力タンク21の上壁部分21aには、その中心に水位検出用電極棒22が垂直に取り付けられ、これを同心円状に取り囲む状態で、複数本のオゾン化用紫外線ランプ23が一定の角度間隔で垂直姿勢の状態に配列されている。
【0018】
また、圧力タンク21の上壁部分21aの外周端近傍にはポンプ5によって外部から処理対象水W1が導入される供給部21bが形成されており、ここには処理対象水W1を下方に向けて垂直に吹き出す噴射ノズル24が取り付けられている。
【0019】
この供給部21bとは反対側の上壁部分21aの外周端近傍にはコンプレッサ11からの圧縮空気を圧力タンク21内に導入するための圧縮空気供給口21cが形成されている。オゾンガスもこの圧縮空気供給口21cから圧力タンク21の内部に供給される。圧縮空気供給口21cの下方には、圧力タンク21の外周壁部分21dの下側部分を水平に貫通する状態に形成した処理水出口8が形成されている。
【0020】
ここで、圧力タンク21の内部で処理される水W2の液面Lは図に示す高さに維持されるようになっている。すなわち、液面Lの高さが電極棒22からの出力信号に基づき、制御盤25によって検出される。水位が低下した場合には、制御盤25は、コンプレッサ11あるいは電磁弁12を制御して、圧力タンク21に供給される圧縮空気の圧力を下げ、あるいはその供給量を少なくする。逆に、水位が上昇した場合には、圧縮空気の圧力を上げ、あるいは供給量を増加させる。
【0021】
図2から分かるように、圧力タンク21の内部には、常に、処理中の水W2の液面Lよりも上側に空間が形成された状態になり、ここに、上記のオゾン化用紫外線ランプ23が位置している。この空間がオゾンガス発生用空間30として機能する。
【0022】
圧力タンク21の内部においては、噴射ノズル24の直下であって、圧力タンク21の底壁部分21fに近い位置に、上下方向に一定の間隔で複数本の紫外線ランプ31が水平に取り付けられている。これら紫外線ランプ31が取り付けられている圧力タンク21の外周壁部分21dの部位から一定間隔を置いた位置には、第1の仕切り板32が垂直に配置されており、この第1の仕切り板32の上端は液面Lよりも僅かに低い位置とされ、その下端は最も下に位置している紫外線ランプ31とほぼ同一の高さ位置とされている。また、この第1の仕切り板32の両端は圧力タンク21の外周壁部分21dに接する位置まで延びている。
【0023】
この第1の仕切り板32における圧力タンク21の中心側に面している側面32aに沿って、上下方向に向けて一定の間隔で、複数本の紫外線ランプ33が水平に配列されている。
【0024】
一方、圧力タンク21の中心に対して第1の仕切り板32とは反対側に配置されている処理水出口8の側には、所定の間隔で2枚の第2および第3の仕切り板34、35が配置されている。これらの仕切り板34、35の下端は処理水出口8とほぼ同様な高さ位置にあるが、仕切り板34の上端は液面Lから上方に突出しており、仕切り板35の上端は液面Lよりも下方に位置している。これらの仕切り板34、35は上端側が第1の仕切り板32の側に僅かに傾斜した姿勢となっており、それらの両端は、第1の仕切り板32と同様に、それぞれ圧力タンク21の外周壁部分21dに接する位置まで延びている。
【0025】
なお、オゾン発生用空間30に配置されているオゾン化用紫外線ランプ23および処理中の水W2に浸漬した状態になる紫外線ランプ33は共に、制御盤25によってオンオフが制御される。
【0026】
(殺菌浄化処理動作)
このように構成した無排気型紫外線オゾン併用殺菌浄化装置1による処理動作を説明する。制御盤25は、ポンプ5を駆動して、処理対象水W1を水槽2からオゾン反応・溶解槽7の圧力タンク21に圧送させる。圧力タンク21の供給口21bには噴射ノズル24が取り付けられているので、処理対象水W1は、噴射ノズル24から勢いよく下方に向けて垂直に処理対象水W1を噴射する。圧力タンク21内で処理中の水W2の量は、その液面Lが図2に示す位置に保持される。すなわち、コンプレッサ11および電磁弁12を制御することにより、圧力タンク21内に供給される圧縮空気の圧力あるいは供給量が制御される。
【0027】
液面Lが図2に示す高さ位置に保持された状態においては、液面Lよりも上側にオゾン発生用空間30が形成される。このオゾン発生用空間30にはオゾン化用紫外線ランプ23が配置されているので、当該オゾン発生用空間30に供給された空気はランプ照射によってオゾンガス化する。
【0028】
噴射ノズル24から処理対象水W1が噴射されると、噴射された処理対象水W1はオゾンガスが充満しているオゾン発生用空間30を通って、処理中の水W2の液面Lに上側から垂直に噴射される。噴射により液面Lに発生する負圧により、オゾンガス、空気の細かな気泡が抱き込まれて処理中の水W2の中に吸引される。
【0029】
処理対象水W1が噴射された処理中の水W2の表面部分は、垂直に配置された第1の仕切り板32によって他の部分から仕切られているので、噴射によって圧力タンク21内に貯留されている処理中の水W2には、当該仕切り板32に沿って下方に向かう水流が形成される。水流は第1の仕切り板32の下端から横方向に流れる。ここで、圧力タンク21内には第2の仕切り板34が配置されているので、水流の多くは、これら第1および第2の仕切り板32、34によって仕切られている区画部分41を通って上昇する。この結果、第1の仕切り板32に沿って上下方向に循環する循環流が形成される。
【0030】
この循環流の流れに沿って複数本の紫外線ランプ31、33が配置されているので、循環流は紫外線を照射されながら循環する。紫外線を照射された循環流は、そこに溶解しているオゾンが有機物などの汚濁成分と反応してこれを酸化分解する。また、殺菌処理が施される。このようにして、循環流は、噴射された新たな処理対象水と混合しながら、オゾンを多量に抱え込み、紫外線照射に晒されるという工程を繰り返して、効果的に殺菌浄化処理が施される。
【0031】
ここで、殺菌浄化処理が繰り返し施される循環流の一部は、第2の仕切り板34の下側から、第2および第3の仕切り板34、35による区画室42を経由して、処理水出口8から処理水W3として外部に排出される。処理水排出口8から排出された殺菌浄化後の処理水W2はろ過タンク9に供給される。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の無排気型紫外線オゾン併用殺菌浄化装置においては、圧力タンク内に供給する圧縮空気を制御することにより、オゾン発生用空間を形成し、ここに配置したオゾン化用紫外線ランプによって圧力タンク内でオゾンガスを生成している。また、圧力タンクに供給される処理対象水をオゾン発生用空間から圧力タンクに貯留している処理中の水の表面に噴射するようにしている。さらに、かかる処理対象水の噴射によって、圧力タンク内に貯留されている処理中の水に上下方向の循環流を発生させ、この循環流に沿って複数の紫外線ランプを配置して、循環流に紫外線を照射するようにしている。
【0033】
従って、本発明によれば、外部に余剰のオゾンガスが排出されることが無いので、従来のような余剰オゾンガスの回収処理が不要になる。また、新たに圧力タンク内に導入される処理対象水を、オゾン発生用空間から圧力タンク内に貯留している処理中の水の表面に噴射しているので、オゾンガスを効率良く処理中の水に抱き込むことができるので、オゾンガスの溶解度を上げて、浄化処理性能を高めることができる。さらには、水は紫外線ランプが配置されている経路に沿って循環しながら、新たな処理対象水との混合と、オゾンガスの溶解とが繰り返し行われるので、紫外線とオゾンガスの組合せによる殺菌浄化処理を効率良く行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した無排気型紫外線オゾン併用殺菌浄化装置の全体構成図である。
【図2】図1の装置のオゾン反応・溶解槽の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
1 無排気型紫外線オゾン併用殺菌浄化装置
2 水槽
3 排水口
4 ストレーナ
5 ポンプ
6 制御弁
7 オゾン反応・溶解槽
8 処理水出口
9 ろ過タンク
10 水供給口
11 コンプレッサ
12 電磁弁
13 オゾン発生装置
21 圧力タンク
21a 上壁部分
21b 供給部
21c 圧縮空気供給口
21d 外周壁部分
21f 底壁部分
22 電極棒
23 オゾン化用紫外線ランプ
24 噴射ノズル
25 制御盤
30 オゾンガス発生用空間
31 紫外線ランプ
32 第1の仕切り板
33 紫外線ランプ
34、35 仕切り板
W1 処理対象の水
W2 処理中の水
W3 処理水
Claims (2)
- 処理対象の水が供給される圧力タンクに圧縮空気を供給し、圧縮空気の供給を制御することにより、当該圧力タンク内で処理中の水の表面上部にオゾン発生用空間を形成し、
このオゾン発生用空間にオゾン化用紫外線ランプを配置し、
外部から導入した処理対象水を、このオゾン発生用空間を通して、圧力タンク内で処理中の水の表面に向けて噴射し、
この処理対象の水の噴射位置に隣接して仕切り板を配置し、噴射された水によって、当該第1の仕切り板の下側を経由して再び噴射位置に戻る上下方向の循環流を形成し、
当該循環流に沿って紫外線ランプを配置し、
圧力タンクの側面の下側位置に形成した処理水出口に向けて、前記循環流の一部を導くようにしたことを特徴とする無排気型紫外線オゾン併用殺菌浄化装置。 - 請求項1において、
前記圧縮空気と共にオゾンガスを前記圧力タンク内に供給することを特徴とする無排気型紫外線オゾン併用殺菌浄化装置。
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