JP6058262B2 - 紫外線処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、水中で紫外線を放射することにより、水中に存在する細菌やウイルス等の微生物のＤＮＡ（デオキシリボ核酸）を損傷させて増殖能力や感染力の喪失（以下、「不活化」という）を図るとともに、水中に溶存する物質の分子構造を変形または分解させる紫外線処理装置に関するものである。

塩素処理に代わる水の消毒技術として紫外線照射による細菌やウイルス等の微生物の不活化が普及している。

例えば、下水や農業集落排水等を処理するための汚水処理施設で得られた処理水は、公共水域に放流される前に、開水路に設置された紫外線処理装置より紫外線の照射を受けており、これにより、処理水中に残留する細菌等の微生物等は不活化されている。

また、浄水施設では、塩素で殺菌できない病原性微生物、例えばクリプトスポリジウムなどを不活化させるために、塩素が混和される前の処理水に紫外線の照射が行われる。

さらに、紫外線は塩素と異なり無味無臭であることから、天然水に紫外線を照射することで、天然水本来の風味を損なわずに安全性を確保することができる。

その他、漁業集落排水処理施設のように処理水の放流先が漁場や養殖場近郊である場合に、処理水中の残留塩素が周辺水域の環境に影響を及ぼすことが懸念されることから、塩素消毒の代替手段として紫外線処理を採用する例もある。

上述した様々な目的に応じた水処理施設において細菌やウイルス等の微生物の不活化に用いられる紫外線処理装置では、細菌等の微生物の不活化を確実に行うために、被処理水への紫外線照射を均一化する必要がある。

しかし、紫外線照射ランプを開水路あるいは管路に適切に配置し、被処理水への紫外線照射を均一化した場合においても、他の要因、例えば被処理水量の変動により紫外線照射ランプが発生する熱が適切に排熱されず、紫外線照射ランプ表面温度の上昇や紫外線処理装置の高温化による電気部品他への影響により紫外線照射を不均一化させることが懸念される。

また、紫外線照射ランプ表面の温度上昇は、紫外線照射ランプの焼付きを引き起こすという問題がある。被処理水量が一時的に低下し紫外線照射ランプが高温になった後に被処理水を導入すると、紫外線照射ランプの保護管等（例えば石英ガラス製）と被処理水との温度差により保護管が急激に収縮し破損するという問題がある。

特許文献１には、紫外線ランプの誘電体容器表面の温度上昇に対し、冷却用ファンを装置本体の外部に配置させることで誘電体容器の表面温度を一定以下に調整して紫外線透過率を維持する紫外線消毒装置が開示されている（段落０００８、００１１および図１参照）。

また、被処理水に存在する硬度成分等が紫外線照射を受けることで、紫外線照射ランプの表面に固着・堆積すると、その固着物または堆積物が被処理水への紫外線照射を妨げてしまうという問題が生じていた。

特許文献２には、空気噴射口を有し、噴射された空気によって被処理水を攪拌し、紫外線発生管に付着した付着物を離脱除去させる方法と装置が開示されている（段落００１０および図１参照）。

特開２００９−９５７２４号公報 特開平７−１００４６１号公報

本発明者は、本発明に想到するに際して、少なくとも以下に記載する課題を認識していた。
（１）特許文献１に開示された紫外線消毒装置では、紫外線ランプの誘電体容器表面の温度上昇を抑制するために冷却装置を設けることにより、その紫外線消毒装置の部品点数が増えて、装置全体が大型となり、且つ部品交換や保守点検が複雑となるという課題があった。また、冷却装置を機能させるエネルギーが別途必要となるという課題もあった。

（２）空気噴射口を有し、噴射された空気によって被処理水を攪拌することで紫外線発生管に付着物を脱離除去させる特許文献２に開示された方法は、開水路においては簡便な装置となるが、管路では高い圧力で空気を押込む必要があり、結果として大量の空気を注入するため空気抜き弁では対応ができず、別途空気抜き設備を設ける必要があるという課題があった。

（３）上記（１）の特許文献２に開示された方法は、被処理水や空気の流れによる物理的な除去方法であるが、固着・堆積した硬度成分を除去するには力が不十分であるため、より強力な物理的あるいは化学的な除去方法が必要となるという課題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、管路を流れる被処理水に効率よく、しかも確実に紫外線を照射して細菌やウイルス等の微生物を不活化できると共に、部品点数が少なく、コンパクトで部品交換や保守点検を容易に行うことができ、且つ省エネルギーである紫外線処理装置を提供することを目的とする。

本発明に係る紫外線処理装置は、流入側フランジおよび流出側フランジを有し、保護管に収容された紫外線照射ランプが配設されたリアクターに流入水を導入し、紫外線を照射する紫外線処理装置において、前記リアクター内には、受光部を有する紫外線センサー、および前記保護管の表面を清掃する清掃具が配設され、且つ、前記リアクターには、前記清掃具を駆動させる駆動機が設けられていることを特徴とするものである。

本発明に係る紫外線処理装置は、前記清掃具は、薬液注入口を有し、保護管を包み込む環状部材、保護管に接触する清掃環、および清掃環を支持する清掃環支持部材を備えたことを特徴とするものである。

本発明に係る紫外線処理装置は、前記リアクター内の水位を検知する水位センサー、および／または前記リアクター内の水温を測定する水温センサーを備えたことを特徴とするものである。

本発明に係る紫外線処理装置は、前記紫外線照射ランプと前記紫外線センサーは、引抜き方向を同一に配設されていることを特徴とするものである。

本発明に係る紫外線処理装置は、前記リアクターには、前記リアクター内の水を排出する排水口が配設されていることを特徴とするものである。

本発明に係る紫外線処理装置によれば、前記リアクター内に、受光部を有する紫外線センサー、および保護管の表面を清掃する清掃具を配設し、且つ、前記リアクターに、前記清掃具を駆動させる駆動機を設けるよう構成したので、紫外線センサーにより、所定量であることが検知された紫外線照射ランプの照射する紫外線を、駆動機により駆動された清掃具によって表面を清掃された保護管を通じてリアクター内の被処理水に、均一に且つ安定して照射できる効果がある。

本発明に係る紫外線処理装置によれば、前記清掃具に、薬液注入口を有し、保護管を包み込む環状部材、保護管に接触する清掃環、および清掃環を支持する清掃環支持部材を備えるよう構成したので、保護管に付着した付着物を駆動機により駆動される環状部材の清掃環での掻落としという物理的な清掃に加え、薬液による化学的な清掃を行うことができる効果がある。

本発明に係る紫外線処理装置によれば、前記リアクター内の水位を検知する水位センサー、および／または前記リアクター内の水温を測定する水温センサーを備えるよう構成したので、次のような優れた作用効果を奏する。
（１）リアクター内の被処理水から保護管が露出している状態で紫外線照射ランプを点灯してしまうことにより生じる紫外線照射ランプの焼付きを防止できる効果がある。
（２）リアクター内の被処理水から保護管が露出している状態で紫外線照射ランプを点灯してしまうことにより高温化するリアクターへの作業員等の接触による事故を防止できる効果がある。
（３）リアクター内の被処理水から保護管が露出している状態で紫外線照射ランプを点灯してしまうことにより生じる保護管の温度上昇と、温度上昇した保護管と被処理水との温度差による保護管の破損を防止できる効果がある。

本発明に係る紫外線処理装置によれば、前記紫外線照射ランプと前記紫外線センサーを、引抜き方向が同一になるよう配設したので、紫外線照射ランプと前記紫外線センサーの引抜きスペースや保守点検作業用スペースを紫外線処理装置の片側にまとめることができ、紫外線照射ランプ等の交換や保守点検作業を効率よく行うことができる効果がある。

本発明に係る紫外線処理装置によれば、前記リアクターに、前記リアクター内の水を排出する排水口を配設したので、次のような優れた作用効果を奏する。
（１）紫外線照射ランプへの給電から所定の紫外線強度に達するまでの時間（以下、「点灯準備中」という）において、紫外線照射ランプにより温度上昇したリアクター内の被処理水を排水口から排出することで、リアクター内に高い温度の被処理水が滞留することによる紫外線照射ランプの焼付きを防止できることになる。
（２）部品交換や保守点検の作業前にリアクター内の水を排水口から排出することにより、リアクター内を空にすることができるので、紫外線照射ランプや紫外線センサーを保護する保護管をリアクターから取り外す際に床や交換部品等を濡らすことがなくなるため、作業を容易にすることができる効果がある。
（３）紫外線照射ランプの点灯準備中にリアクター内に流入した、紫外線処理の不十分な被処理水を排水口から排出することにより、紫外線処理の不十分な被処理水が流出側フランジから流出することを防ぐことができる効果がある。

本発明の実施の形態１による紫外線処理装置の全体構成を、一部を破断して示す上面図である。 本発明の実施の形態２による紫外線処理装置のリアクター内に配設される掃除具および保護管の構成を示す斜視図である。 図２に示した掃除具の環状部材の構成を分解して示す斜視図である。 本発明の実施の形態３による紫外線処理装置のリアクターに取り付けられた水位センサーおよび温度センサーの構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態４による紫外線処理装置のリアクターから紫外線センサーおよび紫外線照射ランプが同一方向に引き抜かれた状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態５による紫外線処理装置のリアクターに設けられた排水口の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態６による紫外線処理装置のリアクター内に取り付けられた紫外線照射ランプおよび紫外線センサーの配置構成を示す側面図である。 本発明の実施の形態７による紫外線処理装置のリアクター内に取り付けられた紫外線照射ランプおよび紫外線センサーの配置構成を示す側面図である。 本発明の実施の形態８による紫外線処理装置のリアクター内に取り付けられた紫外線照射ランプおよび紫外線センサーの配置構成を示す側面図である。 本発明による紫外線処理装置を表流水以外の水（井水、伏流水等）に対する水処理（塩素消毒のみ）に適用した実施例１を示すフロー図である。 本発明による紫外線処理装置を表流水以外の水（井水、伏流水等）に対する水処理（緩速ろ過および塩素消毒）に適用した実施例２を示すフロー図である。 本発明による紫外線処理装置を表流水以外の水（井水、伏流水等）に対する水処理（マンガン砂ろ過および塩素消毒）に適用した実施例３を示すフロー図である。 本発明による紫外線処理装置を表流水に対する水処理（凝集沈殿、急速ろ過および塩素消毒）に適用した実施例４（マルチバリア）を示すフロー図である。 本発明による紫外線処理装置を表流水に対する水処理（凝集、急速ろ過および塩素消毒）に適用した実施例５（マルチバリア）を示すフロー図である。 本発明による紫外線処理装置を表流水に対する水処理（緩速ろ過および塩素消毒）に適用した実施例６（マルチバリア）を示すフロー図である。 本発明による紫外線処理装置を表流水に対する水処理（膜ろ過および塩素消毒）に適用した実施例７（マルチバリア）を示すフロー図である。 本発明による紫外線処理装置を産業排水または生物処理水等に対する促進酸化処理に適用した実施例８を示すフロー図である。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による紫外線処理装置の全体構成を、一部を破断して示す上面図である。なお、以下の説明において、紫外線処理の対象となる水を被処理水または流入水という。

この実施の形態１による紫外線処理装置１は、管路Ｐの途中に配設されて、管路Ｐを流れる被処理水に紫外線を照射して被処理水中に存在する細菌やウイルス等の微生物を不活化するものである。管路Ｐには、種々の水処理施設内で一連の浄化処理が施された被処理水が流入する。この紫外線処理装置１は、図１に示すように、管路Ｐとの接続が可能な流入側フランジ２ａおよび流出側フランジ２ｂを互いに対向する位置に備えた外周部２ｃを有する有底円筒状のリアクター２と、このリアクター２の開口端２ｄを液密状態に封止する円板状の封止プレート３と、リアクター２内の被処理水に紫外線を照射する長尺の紫外線照射ランプ４と、この紫外線照射ランプ４からの紫外線強度を計測する受光部５ａを有する紫外線センサー５と、リアクター２内で水平方向に延在され、かつ、紫外線照射ランプ４および紫外線センサー５をそれぞれ個別に収容する有底円筒状で長尺の保護管６と、この保護管６上をその長さ方向（水平方向）に沿って往復移動して保護管６の外周表面を清掃する清掃具７と、この清掃具７を駆動させる駆動機８と、紫外線照射ランプ４および清掃具７を制御する制御器９とから概略構成されている。

リアクター２の流出側フランジ２ｂ側には、リアクター２から流出する被処理水の水位を検知する水位センサー１０と、リアクター２から流出する被処理水の水温を測定する水温センサー１１が取り付けられている。さらに、リアクター２には、リアクター２内の被処理水を排出する排水口１２が形成されている。

封止プレート３は、リアクター２内に収容された状態の保護管６の基部を液密に固定するとともに、駆動機８の長尺の雄ネジ８ａを回転可能に支持するものである。この封止プレート３の中央部には、雄ネジ８ａを受け入れる貫通孔（図示せず）が形成されており、この実施の形態１における貫通孔（図示せず）の周囲には、４本の保護管６を収容する４つの収容孔（図示せず）が形成されている。

この実施の形態１では、リアクター２内へ流入する被処理水の流れ方向に直交する方向（図１の矢印Ａ方向に直交する方向）に沿ってリアクター２内に配設された保護管６内に２本の紫外線照射ランプ４がそれぞれ個別に収容されている。同様に、２本の紫外線センサー５も、図１の矢印Ａ方向に直交する方向に沿ってリアクター２内に配設された保護管６内にそれぞれ個別に収容されている。この場合、被処理水で満管となったリアクター２内に流入した被処理水は、紫外線照射ランプ４および紫外線センサー５を収容する保護管６の間を縫うように流れることになる。

紫外線照射ランプ４としては、例えば、中圧水銀ランプが望ましいが、低圧水銀ランプやＬＥＤランプ等でもよい。

紫外線照射量は、紫外線照射ランプ４からの紫外線の強度と被処理水に対する紫外線の照射時間との積（紫外線照射量ｍJ／ｃｍ^２＝ｍＷｓ／ｃｍ^２＝紫外線強度ｍＷ／ｃｍ^２×照射時間ｓ）として算出される。この実施の形態１では、１０ｍJ／ｃｍ^２以上となる条件で照射することが望ましい。紫外線照射ランプ４からの紫外線の強度は、経時的に減衰していくから、被処理水に対して必要とされる紫外線照射量を確保していることを確認するために、紫外線センサー５は紫外線照射ランプ４からの紫外線の強度を常時、モニターしている。このため、紫外線センサー５の受光部５ａの位置は、紫外線照射ランプ４からリアクター２内の被処理水中に照射される紫外線の強度およびその強度分布を正確にモニターするために、リアクター２内での紫外線照射ランプ４の位置や設置本数などを考慮して決められることが望ましい。このような紫外線センサー５により紫外線強度の減衰を把握しておき、所定値に近づいた場合には、例えば、紫外線照射ランプ４を交換することができる。また、紫外線照射ランプ４からの紫外線の強度が細菌やウイルス等の微生物を不活化するに十分なレベル以上であっても、紫外線照射ランプ４を覆う保護管６の外周表面に硬度成分系の付着物が付着している場合には、被処理水が受ける紫外線照射量が実質的に減衰するため、保護管６の外周表面を常に清掃しておく必要がある。この状態も、紫外線センサー５の計測データを利用して把握することができる。

保護管６は、紫外線照射ランプ４からの紫外線を透過するに十分な透明度を有する石英ガラス製のスリーブであり、その内部に収容する紫外線照射ランプ４および紫外線センサー５を被処理水から保護し、紫外線照射ランプ４および紫外線センサー５の破損を防止するとともに、紫外線照射ランプ４と保護管６との間に形成される空間を石英ガラスを通じて被処理水により冷却して紫外線照射ランプ４の過熱を防止するものである。このような保護管６の基部は、封止プレート３の収容孔（図示せず）内に片持ち梁状に固定されており、保護管６の先端部は、リアクター２の底部２ｅ近傍に延在している。

保護管６の外周表面を清掃する清掃具７は、複数の収容孔（図示せず）を有する略円板状の部材であり、これらの収容孔に紫外線照射ランプ４および紫外線センサー５の保護管６を収容する。また、清掃具７は、その中心部に雌ネジの形成された雌ネジ孔（図示せず）を有し、リアクター２の中心軸に沿って形成される雄ネジ８ａに回転可能に接続されている。

封止プレート３の外側には、駆動機８が取り付けられており、その雄ネジ８ａは、リアクター２の底部２ｅまで水平方向に沿って延在しており、その先端部分は底部２ｅ上に回転可能に支持されている。この駆動機８内には、雄ネジ８ａを正逆方向に回転させるモータ（図示せず）が設けられている。このモータ（図示せず）により正逆方向に回転する雄ネジ８ａの回転力が雌ネジ孔（図示せず）に伝わると、清掃具７は、雄ネジ８ａの長さ方向に沿って、すなわち、保護管６の長さ方向に往復移動するように構成されている。

制御器９と駆動機８の外部に取り付けられた端子ボックス１３内の各端子（図示せず）とは、配線１４を介して電気的に接続されており、端子ボックス１３内の各端子（図示せず）は、紫外線照射ランプ４、紫外線センサー５、駆動機８、水位センサー１０、水温センサー１１および清掃具の位置センサー７e（図示せず）に接続されている。

次に動作について説明する。
まず、紫外線照射ランプ４の点灯中に、リアクター２内の被処理水中に照射されている紫外線の強度は、紫外線センサー５により、常時、モニターされている。
次に、制御器９により制御された駆動機８のモータ（図示せず）を間欠的に駆動させる。これにより、清掃具７は、保護管６の外周表面上を摺動しながら往復移動する。この往復移動中に、清掃具７の収容孔（図示せず）内のワイパー（図示せず）により、保護管６の外周表面上に付着していた硬度成分系の付着物を物理的に除去する。なお、紫外線センサー５による紫外線の強度等の計測データに基づいて、駆動機８のモータを駆動させる間隔を設定しても良い。

この実施の形態１では、清掃具７の移動により、同時に４本の保護管６の外周表面から付着物を物理的に除去できるので、その付着物により減衰していた保護管６を透過する紫外線の強度の減衰分を回復させることができるから、２本の紫外線照射ランプ４からの紫外線を、その強度を減衰させずに、そのまま被処理水に照射できるとともに、その強度を２本の紫外線センサー５により正確に検知することができるようになる。

なお、この実施の形態１では、図１に示すように、リアクター２内の被処理水中に水平方向に延在される保護管６内に紫外線センサー５の受光部５ａが設けられているが、これに限定されるものではなく、例えば、リアクター２の内壁面など、リアクター２内に付設してもよい。この場合には、保護管６内に紫外線センサー５を収容する必要がないため、その保護管６内に、紫外線センサー５に代えて、紫外線照射ランプ４を配設できるから、紫外線照射ランプ４の設置本数を増やすことができる。

また、この実施の形態１では、１つの制御器９により紫外線照射ランプ４の点灯または消灯のタイミングおよび紫外線照射ランプ４の出力を制御しているが、例えば、清掃具７の駆動タイミングを制御するように構成してもよい。

また、図１には、１つの管路Ｐの途中に１つの紫外線処理装置１を接続した構成が示されているが、必要に応じて、複数の紫外線処理装置１を接続してもよい。例えば、１つのリアクター２の流入側フランジ２ａと他のリアクター２の流出側フランジ２ｂを順次、連続的に接続して形成された組立体を１つの管路Ｐの途中に配設させるように構成してもよい。その場合には、１つの制御器９により、複数の紫外線照射ランプ４の点灯または消灯のタイミングおよび清掃具７の駆動タイミングを制御するように構成してもよい。

以上のように、この実施の形態１によれば、流入側フランジ２ａおよび流出側フランジ２ｂを有し、保護管６に収容された紫外線照射ランプ４が配設されたリアクター２内に、受光部５ａを有する紫外線センサー５、および保護管６の外周表面を清掃する清掃具７を配設し、且つ、リアクター２に、清掃具７を駆動させる駆動機８を設けるよう構成したので、紫外線センサー５により、所定量であることが検知された紫外線照射ランプ４の照射する紫外線を、駆動機８により駆動された清掃具７によって表面を物理的に清掃された保護管６を通じてリアクター２内の流入水（被処理水）に、均一に且つ安定して照射できる効果がある。

実施の形態２．
図２は本発明の実施の形態２による紫外線処理装置のリアクター内に配設される掃除具および保護管の構成を示す斜視図であり、図３は図２に示した掃除具の環状部材の構成を分解して示す斜視図であり、図１と同一の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施の形態２による紫外線処理装置１は、保護管６の外周表面を物理的および化学的に清掃する清掃具７を備えた点で、実施の形態１と異なる。

この実施の形態２における清掃具７は、図２に示すように、駆動時の水流抵抗を軽減するために外周縁部に沿って複数の凹み７ａが形成された略円板状の部材である。この清掃具７の中央部には、駆動機８の雄ネジ８ａと螺合可能な雌ネジ（図示せず）を内周面に有する１つの雌ネジ孔７ｂが形成されている。また、清掃具７には、雌ネジ孔７ｂの周囲に保護管６を摺動可能に収容するための２種類の収容孔が形成されている。１つ目の収容孔７ｃは、保護管６の外径よりも大きな内径を有する円形状の孔であり、図２には、３つの収容孔７ｃが示されている。この収容孔７ｃ内には、紫外線照射ランプ４を収容するための保護管６の外周表面を清掃する後述の環状部材が装着可能である。２つ目の収容孔７ｄは、収容孔７ｃとは異なり、紫外線センサー５を収容するための保護管６の外周表面を清掃する円筒状の孔であり、略円板状の清掃具７に立設されている。この収容孔７ｄの内周面には、清掃用の部材（図示せず）が配設されている。この実施の形態２では、雌ネジ孔７ｂの近傍に位置センサー７ｅが取り付けられている。この位置センサー７ｅは、リアクター２における清掃具７の位置を常時、モニターするものである。位置センサー７ｅとしては、リアクター２内の基準位置からの清掃具７までの距離を測定するものであれば、周知の位置検出手段を使用可能であるが、清掃具７が移動する環境（紫外線、水、高温等）を勘案すると、これらの影響を受けずに、清掃具７の位置を正確に検出できるものであることが望ましい。さらに、清掃具７には、清掃具７の駆動時に、水流抵抗を軽減する水抜き孔７ｆが形成されている。なお、紫外線照射ランプ４または紫外線センサー５等を収容しない収容孔７ｃおよび７ｄも、清掃具７の駆動時に、水抜き孔としての役割を果たすこともできる。

環状部材１５は、図３に示すように、略円筒状の本体１５ａと、この本体１５ａの他端側（図２において有底円筒状の保護管６の開口側または基部側）の開口の外周縁部から当該本体１５ａの軸線方向に沿って延在し、かつ、互いに上下方向に離間する一対の薬液注入ノズル１５ｂと、本体１５ａの内側に一体に形成された内筒部１５ｃとから概略構成されている。また、本体１５ａの内周面には、その内周の全周にわたって延在し、かつ、薬液注入ノズル１５ｂと連通する凹所（図示せず）が形成されている。この凹所（図示せず）は、本体１５ａの内周面の一部をくり抜いて形成されてもよく、あるいは、複数の部材を組み合わせた際に部材間に形成される間隙として形成されてもよい。この凹所（図示せず）と保護管６の外周表面との間には、環状部材１５内に保護管６が挿通されている状態で、薬液注入ノズル１５ｂから注入された薬液を保持する間隙（図示せず）が形成される。なお、必要に応じて、本体１５ａの内周面に１つまたは２つ以上の溝を設けることにより、凹所（図示せず）の容積を大きくして、清掃に使用されるに十分な量の薬液を貯留または保持して、清掃効率を向上させるようにしてもよい。

薬液注入ノズル１５ｂから環状部材１５内に注入される薬液としては、保護管６の外周表面に固着し堆積する鉱物成分（例えば、鉄、カルシウムおよびマンガン等の無機物）を効率よく溶解できるゲル状の燐酸系洗浄剤であることが望ましい。例えば、ジャクリン・インダストリーズ・インク（カナダ国オンタリオ州）製の製品名アクティクリーンゲルＮＳＦなどが挙げられるが、これに限定されるものではない。

また、環状部材１５の内筒部１５ｃ内に保護管６が挿通された状態で、環状部材１５の両端側から内筒部１５内にリング状の清掃環１６および清掃環支持部材１７が配設されて組み立てられる。この組立て状態で、収容孔７ｃ内に保護管６を挿通させてから、環状部材１５の一端側（図２において有底円筒状の保護管６の底部側または先端側）を清掃具７に接触させる。この状態で、環状部材１５は清掃具７にネジ等により固定される。また、清掃環１６および清掃環支持部材１７は、保護管６の外周表面を包み込むに十分な内径を有している。外側の清掃環１６は保護管６の外周表面上を摺動する際に、当該外周表面に接触して清掃するワイパーとして作用するものであり、内側の清掃環支持部材１７は清掃環１６用のベアリングである。

この実施の形態２では、清掃環１６による清掃時に、間隙（図示せず）内に注入された薬液が保護管６の外周表面に移行して保護管６の外周表面に固着し堆積する鉱物成分を溶解する。すなわち、清掃具７の往復移動時において、保護管６の外周表面上を摺動する環状部材１５の清掃環１６による物理的な清掃と薬液による化学的な清掃を同時に行うことができる。

以上のように、この実施の形態２によれば、清掃具７に、薬液注入ノズル１５ｂを有しかつ保護管６を包み込む環状部材１５、保護管６に接触する清掃環１６、および清掃環１６を支持する清掃環支持部材１７を備えるよう構成したので、保護管６に付着した付着物を駆動中の環状部材１５の清掃環１６での掻落としという物理的な清掃に加え、薬液による化学的な清掃を行うことができる効果がある。

実施の形態３．
図４は本発明の実施の形態３による紫外線処理装置のリアクターに取り付けられた水位センサーおよび温度センサーの構成を示す斜視図であり、図１〜図３と同一の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施の形態３による紫外線処理装置１は、リアクター２の流出側フランジ２ｂ側に水位センサー１０および水温センサー１１を設けた構成を有している。

水位センサー１０および水温センサー１１の各プローブ（図示せず）は、リアクター２の外周部２ｃの上方位置から被処理水中に延在されており、計測データは制御器９に送信されるように構成されている。

この実施の形態３では、水位センサー１０がリアクター２の流出側フランジ２ｂ側に設けられている。これにより、リアクター２内に流入した被処理水により流入側の部位で水位の変動が生じた場合であっても、リアクター２内の水位を計測することができる。また、水温センサー１１がリアクター２の流出側フランジ２ｂ側に設けられている。これにより、リアクター２内に流入した流入側フランジ２ａ側の被処理水の温度をリアクター２内の水温として計測してしまうことを回避して、紫外線処理の行われた流出側フランジ２ｂ側の被処理水の温度を計測することができる。このように、水位センサー１０や水温センサー１１を流出側フランジ２ｂに設けることが好ましいが、他の位置に設けてもよいことはもちろんである。

なお、この実施の形態３における封止プレート３の中央部には、雄ネジ８ａ（図１参照）を回転可能に受け入れる貫通孔３ａが形成されている。また、封止プレート３の貫通孔３ａの周囲には、複数の収容孔３ｂ、３ｃが形成され、必要に応じて、紫外線照射ランプ４およびその保護管６、紫外線センサー５およびその保護管６を収容する（図５の説明において詳細を後述する）。なお、使用されない収容孔（この場合は２つの収容孔３ｂ）は、円板状の蓋部材３ｄにより液密に閉塞されている。

以上のように、この実施の形態３によれば、リアクター２内の水位を検知する水位センサー１０およびリアクター２内の水温を測定する水温センサー１１を備えるよう構成したので、リアクター２内の被処理水から保護管６が露出している状態で紫外線照射ランプ４を点灯することを回避し、紫外線照射ランプ４の焼付きを防止でき、高温化するリアクター２への作業員等の接触による事故を防止でき、さらに、保護管６の温度上昇と、温度上昇した保護管６と被処理水との温度差による保護管６の破損を防止できる効果がある。

実施の形態４．
図５は本発明の実施の形態４による紫外線処理装置のリアクターから紫外線センサーおよび紫外線照射ランプが同一方向に引き抜かれた状態を示す斜視図であり、図１〜図４と同一の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施の形態４による紫外線処理装置１は、１つの封止プレート３に固定した保護管６内に収容して、紫外線照射ランプ４と紫外線センサー５を同一の方向（図５の矢印Ｂ方向）に引き抜けるよう配設した構成を有している。なお、図５は、引き抜かれた紫外線照射ランプ４と紫外線センサー５をそれぞれ収容している保護管６も引き抜かれた状態を示しているが、これは、引抜き方向の説明のための表現であり、実際の紫外線照射ランプ４と紫外線センサー５の交換時には保護管６を引き抜く必要はなく、むしろ、保護管６を引き抜かずにリアクター２内に収容したままの状態で、紫外線照射ランプ４と紫外線センサー５を引き抜くこともできる。

この実施の形態４においては、封止プレート３の左側位置に形成した収容孔３ｂに、１つの紫外線センサー５および保護管６を収容し、封止プレート３の右側位置に形成した収容孔３ｂに、１つの紫外線照射ランプ４および保護管６を収容している。保護管６を収容しない上側および下側位置に形成した収容孔３ｂは、円板状の蓋部材３ｄにより液密に閉塞されている。なお、収容孔３ｃ内に紫外線センサー５を収容してもよい。

以上のように、この実施の形態４によれば、１つの封止プレート３に固定した保護管６内に収容して、紫外線照射ランプ４と紫外線センサー５を引抜き方向が同一になるよう配設したので、紫外線照射ランプ４と紫外線センサー５の引抜きスペースや保守点検作業用スペースを紫外線処理装置１の片側すなわちリアクター２の開口端２ｄ側の封止プレート３にまとめることができ、紫外線照射ランプ等の交換や保守点検作業を効率よく行うことができる効果がある。

実施の形態５．
図６は本発明の実施の形態５による紫外線処理装置のリアクターに設けられた排水口の構成を示す斜視図であり、図１〜図５と同一の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施の形態５による紫外線処理装置１は、リアクター２に、リアクター２内の被処理水を排出する排水口１２を流入側フランジ２ａ側上部および流出側フランジ２ｂ側下部に配設した構成を有している。

排水口１２は、図６に示すように、パッキン１８を介在させてキャップ１９により閉塞され、さらに、クランプ２０によりキャップ１９が排水口１２に固定される。このクランプ２０の使用により、比較的容易に排水口１２の開閉を行うことができる。さらに、排水口１２に接続される排水管の取付を容易に行うことができる。

以上のように、この実施の形態５によれば、リアクター２に、リアクター２内の被処理水を排出する排水口１２を配設したので、次のような優れた作用効果を奏する。
（１）紫外線照射ランプ４への給電から所定の紫外線強度に達するまでの点灯準備中において、紫外線照射ランプ４により温度上昇したリアクター２内の流入水を排水口１２から排出することで、リアクター４内に高い温度の流入水が滞留することによる紫外線照射ランプ４の焼付きを防止できる効果がある。
（２）部品交換や保守点検の作業前に、リアクター２内の被処理水を排水口１２から排出することにより、リアクター２内を空にすることができるので、紫外線照射ランプ４や紫外線センサー５をリアクター２から取り外す際に床や交換部品等を濡らすことがなくなるため、作業を容易にすることができる効果がある。
（３）紫外線照射ランプ４の点灯準備中にリアクター２内に流入した、紫外線処理の不十分な被処理水を排水口１２から排出することにより、紫外線処理の不十分な被処理水が流出側フランジ２ｂから流出することを防ぐことができる効果がある。

実施の形態６．
図７は本発明の実施の形態６による紫外線処理装置のリアクター内に取り付けられた紫外線照射ランプおよび紫外線センサーの配置構成を示す側面図であり、図１〜図６と同一の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施の形態６による紫外線処理装置１は、封止プレート３に１本の紫外線照射ランプ４と１つの紫外線センサー５を備えた構成を有している。この場合の紫外線センサー５は、１本の紫外線照射ランプ４からの紫外線の強度を常時、モニターするものである。なお、紫外線照射ランプ４を収容しない場合、封止プレート３の収容孔は、略円板状の蓋部材３ｅにより液密に閉塞されている。また、紫外線センサー５を収容しない場合、封止プレート３の収容孔は、円板状の蓋部材３ｆにより液密に閉塞されている。

以上のように、この実施の形態６によれば、封止プレート３に１本の紫外線照射ランプ４と１つの紫外線センサー５を備えたので、紫外線照射ランプ４からの紫外線の強度およびその強度分布を常時、正確に把握することができ、清掃時、交換時等を容易に設定することができる効果がある。

実施の形態７．
図８は本発明の実施の形態７による紫外線処理装置のリアクター内に取り付けられた紫外線照射ランプおよび紫外線センサーの配置構成を示す側面図であり、図１〜図７と同一の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施の形態７による紫外線処理装置１は、封止プレート３に２本の紫外線照射ランプ４と２つの紫外線センサー５を備えた構成を有している。この場合、１つの紫外線センサー５を１本の紫外線照射ランプ４の近傍に配設しているので、各紫外線照射ランプ４からの紫外線の強度を近傍の紫外線センサー５により常時、モニターすることができる。なお、紫外線照射ランプ４を収容しない場合、封止プレート３の収容孔は、略円板状の蓋部材３ｅにより液密に閉塞されている。

以上のように、この実施の形態７によれば、封止プレート３に２本の紫外線照射ランプ４と２つの紫外線センサー５を備えたので、２本の紫外線照射ランプ４からの紫外線の強度およびその強度分布を常時、正確に把握することができ、清掃時、交換時等を容易に設定することができる効果がある。

実施の形態８．
図９は本発明の実施の形態８による紫外線処理装置のリアクター内に取り付けられた紫外線照射ランプおよび紫外線センサーの配置構成を示す側面図であり、図１〜図８と同一の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施の形態８による紫外線処理装置１は、封止プレート３に４本の紫外線照射ランプ４と２つの受光部を備えた２つの紫外線センサー５を備えた構成を有している。この場合、１つの紫外線センサー５を２本の紫外線照射ランプ４の間に配設しているので、２本の紫外線照射ランプ４からの紫外線の強度を２つの受光部を備えた１つの紫外線センサー５により常時、モニターすることができる。

以上のように、この実施の形態８によれば、封止プレート３に４本の紫外線照射ランプ４と２つの紫外線センサー５を備えたので、４本の紫外線照射ランプ４からの紫外線の強度およびその強度分布を常時、正確に把握することができ、清掃時、交換時等を容易に設定することができる効果がある。

実施例１．
図１０は本発明による紫外線処理装置を表流水以外の水（井水、伏流水等）に対する水処理（塩素消毒のみ）に適用した実施例１を示すフロー図である。
この実施例１における紫外線処理は、表流水以外の水（井水、伏流水等）に対する水処理から得られる処理水に対して一般的な塩素消毒が行われる前に、その塩素消毒では対応できない耐塩素性病原性微生物の不活化を目的として行われる。この場合、原水は、着水井２１から本発明による紫外線処理装置１に導入され、この原水に対する紫外線照射によって、例えば、クリプトスポリジウム等の不活化を行った後に、塩素混和池２２において次亜塩素酸ナトリウム等の塩素剤が混和され、浄水として配水される。

実施例２．
図１１は本発明による紫外線処理装置を表流水以外の水（井水、伏流水等）に対する水処理（緩速ろ過および塩素消毒）に適用した実施例２を示すフロー図である。
この実施例２における紫外線処理も、表流水以外の水（井水、伏流水等）に対する水処理から得られる処理水に対して一般的な塩素消毒が行われる前に、その塩素消毒では対応できない耐塩素性病原性微生物の不活化を目的として行われる。

緩速ろ過池２３を備えた浄水設備において、緩速ろ過処理水の濁度が０．１度を下回らない場合、クリプトスポリジウム等対策としては不十分であると認められており、ろ過設備を強化するか、紫外線処理を行う必要がある。一般に緩速ろ過池２３には大きな濾過面積が必要であり、浄水施設敷地面積の制限からろ過設備を強化（設備拡張）することは容易ではないが、本発明による紫外線処理装置１によって緩速ろ過処理水を紫外線処理することでクリプトスポリジウム等対策がなされる。この場合、原水は、着水井２１から緩速ろ過池２３を経て本発明による紫外線処理装置１に導入され、このろ過水に対する紫外線照射によって、例えば、クリプトスポリジウム等の不活化を行った後に、塩素混和池２２において次亜塩素酸ナトリウム等の塩素剤が混和され、浄水として配水される。

実施例３．
図１２は本発明による紫外線処理装置を表流水以外の水（井水、伏流水等）に対する水処理（マンガン砂ろ過および塩素消毒）に適用した実施例３を示すフロー図である。
この実施例３における紫外線処理も、表流水以外の水（井水、伏流水等）に対する水処理から得られる処理水に対して一般的な塩素消毒が行われる前に、その塩素消毒では対応できない耐塩素性病原性微生物の不活化を目的として行われる。

マンガン砂ろ過は凝集作用を伴わないため、クリプトスポリジウム等対策として認められておらず、ろ過方法を変更するか、後段に紫外線処理を施す必要がある。本発明による紫外線処理装置１は浄水施設の前段処理の処理方式にかかわらず適用が可能である。この場合、原水は、着水井２１から撹拌機２４、マンガン砂ろ過槽２５を経て本発明による紫外線処理装置１に導入され、このろ過水に対する紫外線照射によって、例えば、クリプトスポリジウム等の不活化を行った後に、塩素混和池２２において次亜塩素酸ナトリウム等の塩素剤が混和され、浄水として配水される。

実施例４．
図１３は本発明による紫外線処理装置を表流水に対する水処理（凝集沈殿、急速ろ過および塩素消毒）に適用した実施例４（マルチバリア）を示すフロー図である。
この実施例４は、表流水から取水された水の処理に本発明による紫外線処理装置１を補完的に適用することで、表流水に対するクリプトスポリジウム等対策の多重化（マルチバリア）に対応したものである。

凝集沈殿槽２６と急速ろ過装置２７と塩素混和池２２を備えた浄水施設に本発明による紫外線処理装置１を適用している。この場合、原水は、凝集剤とともに、凝集沈殿槽２６に投入され、急速ろ過装置２７を経て本発明による紫外線処理装置１に導入され、この急速ろ過水に対する紫外線照射によって、例えば、クリプトスポリジウム等の不活化を行った後に、塩素混和池２２において次亜塩素酸ナトリウム等の塩素剤が混和され、浄水として配水される。

実施例５．
図１４は本発明による紫外線処理装置を表流水に対する水処理（凝集、急速ろ過および塩素消毒）に適用した実施例５（マルチバリア）を示すフロー図である。
この実施例５も、表流水から取水された水の処理に本発明による紫外線処理装置１を適用することで、表流水に対するクリプトスポリジウム等対策の多重化（マルチバリア）に対応したものである。

凝集機２８と急速ろ過装置２７と塩素混和池２２を備えた浄水施設に本発明による紫外線処理装置１を適用している。この場合、原水は、凝集剤とともに、凝集機２８に投入され、急速ろ過装置２７を経て本発明による紫外線処理装置１に導入され、この急速ろ過水に対する紫外線照射によって、例えば、クリプトスポリジウム等の不活化を行った後に、塩素混和池２２において次亜塩素酸ナトリウム等の塩素剤が混和され、浄水として配水される。

実施例６．
図１５は本発明による紫外線処理装置を表流水に対する水処理（緩速ろ過および塩素消毒）に適用した実施例６（マルチバリア）を示すフロー図である。
この実施例６も、表流水から取水された水の処理に本発明による紫外線処理装置１を適用することで、表流水に対するクリプトスポリジウム等対策の多重化（マルチバリア）に対応したものである。

着水井２１と緩速ろ過池２３と塩素混和池２２を備えた浄水施設に本発明による紫外線処理装置１を適用している。取水源が異なるだけで図１１に示した実施例２と処理工程は同じである。

実施例７．
図１６は本発明による紫外線処理装置を表流水に対する水処理（膜ろ過および塩素消毒）に適用した実施例７（マルチバリア）を示すフロー図である。
この実施例７も、表流水から取水された水の処理に本発明による紫外線処理装置１を適用することで、表流水に対するクリプトスポリジウム等対策の多重化（マルチバリア）に対応したものである。

着水井２１と膜ろ過装置２９と塩素混和池２２を備えた浄水施設に本発明による紫外線処理装置１を適用している。この場合、原水は、着水井２１から膜ろ過装置２９を経て本発明による紫外線処理装置１に導入され、この膜ろ過水に対する紫外線照射によって、例えば、クリプトスポリジウム等の不活化を行った後に、塩素混和池２２において次亜塩素酸ナトリウム等の塩素剤が混和され、浄水として配水される。

実施例８．
図１７は本発明による紫外線処理装置を浄水、産業排水または生物処理水等に対する促進酸化処理に適用した実施例８を示すフロー図である。
この実施例８は、酸化剤を添加され、混合された原水に紫外線照射を行うことで強力な酸化力（分解力）を持つヒドロキシルラジカルを発生させて汚濁物質を分解する促進酸化法（ＡＯＰ）に、本発明による紫外線処理装置１を応用した応用例である。

この実施例８では、生物処理され、懸濁物質（ＳＳ）や溶解性汚濁物質（ＢＯＤ等）が低減化された産業排水において、活性汚泥法等の通常の生物処理では分解しきれなかった汚濁物質（難分解性物質）や着色物質（色度成分）を添加した酸化剤と本発明による紫外線処理装置１からの紫外線の照射により促進酸化する。この場合、原水は、酸化剤とともに、混合機３０を経て本発明による紫外線処理装置１に導入され、この混合水に対する紫外線照射によって、通常の生物処理では分解しきれなかった汚濁物質（難分解性物質、臭気物質）や着色物質（色度成分）を分解した後、処理水槽３１を経て放流または供給される。

酸化剤は、例えば、次亜塩素酸ナトリウム等の塩素剤および過酸化水素など水に溶解し易いものが好ましい。オゾンを酸化剤として用いる場合は排水へのオゾン溶解装置および排オゾン処理装置を設ける。水自体も紫外線照射を受けてヒドロキシルラジカルを発生するが、次亜塩素酸塩、過酸化水素およびオゾンと比較してその発生量は少ない。水中で紫外線を光触媒に照射することでヒドロキシルラジカルを発生させる場合、紫外線照射を受ける光触媒の表面積を大きくすることが望ましい。

この実施例８では、発光波長１８５ｎｍ（ナノ・メートル）の光源を用い、紫外線照射量は３０ｍJ／ｃｍ^２以上となる条件で照射することが望ましい。光源は中圧水銀ランプが望ましいが、発光波長１８５ｎｍ付近の光を発光できるものであれば、例えば、低圧水銀ランプやＬＥＤランプ等でもよい。また、発光波長は１８５ｎｍに限定されず、例えば２８５ｎｍ以下の波長であればよい。

本発明に係る紫外線処理装置は、上述した細菌やウイルス等の微生物を不活化する用途以外にも、例えばオゾンや過酸化水素などの酸化剤を併用することによりヒロドキシルラジカル等を発生させ、強力な酸化作用を必要とする物質の分解などにも用いることができる。

１ 紫外線処理装置、２ リアクター、２ａ 流入側フランジ、２ｂ 流出側フランジ、２ｃ 外周部、２ｄ 開口端、３ 封止プレート、３ａ 貫通孔、３ｂ、３ｃ 収容孔、
３ｄ、３ｅ、３ｆ 蓋部材、４ 紫外線照射ランプ、５ 紫外線センサー、
５ａ 受光部、６ 保護管、７ 清掃具、７ａ 凹み、７ｂ 雌ネジ孔、
７ｃ、７ｄ 収容孔、７ｅ 位置センサー、７ｆ 水抜き孔、８ 駆動機、
８ａ 雄ネジ、９ 制御器、１０ 水位センサー、１１ 水温センサー、１２ 排水口、１３ 端子ボックス、１４ 配線、１５ 環状部材、
１５ａ 本体、１５ｂ 薬液注入ノズル、１５ｃ 内筒部、１６ 清掃環、
１７ 清掃環支持部材、１８ パッキン、１９ キャップ、２０ クランプ、
２１ 着水井、２２ 塩素混和池、２３ 緩速ろ過池、
２４ 撹拌機、２５ マンガン砂ろ過槽、２６ 凝集沈殿槽、２７ 急速ろ過装置、
２８ 凝集機、２９ 膜ろ過装置、３０ 混合機、３１ 処理水槽

Claims (4)

1. 流入側フランジおよび流出側フランジを有し、
   保護管に収容された紫外線照射ランプと、
   前記紫外線照射ランプから照射される紫外線を受光する受光部を有して前記保護管とは別の保護管に収容された紫外線センサーとを有し、
   前記保護管に収容された紫外線照射ランプと前記別の保護管に収容された紫外線センサーとが配設されたリアクターに、流入水を導入し、
   紫外線を照射する紫外線処理装置において、
   前記リアクター内には、
   前記紫外線照射ランプを収納した前記保護管の表面を清掃する、略円筒状の本体、
   前記本体の内側に一体に形成された内筒部、
   前記本体の他端側の開口の外周縁部から当該本体の軸線方向に沿って延在し、かつ、互いに上下方向に離間する一対の薬液注入ノズル、
   前記本体の内周の全周にわたって延在し、かつ、前記薬液注入ノズルと連通する凹所、
   前記凹所と前記紫外線照射ランプを収容する前記保護管の外周表面との間に薬液注入ノズルから注入された薬液を保持する間隙、
   前記本体の両端側から前記内筒部内に配設されるリング状の清掃環および清掃環支持部材から構成される環状部材の装着可能な前記保護管を摺動可能に収容する該保護管の外径よりも大きな内径を有する円形状の孔、
   および前記紫外線センサーを収容した前記別の保護管の外周表面を清掃する円筒状の孔が形成され、
   外周縁部に沿って複数の凹みが形成された略円板状の清掃具が配設され、
   且つ、
   前記リアクターには、前記清掃具を駆動させる駆動機
   が設けられていることを特徴とする紫外線処理装置。
2. 前記リアクター内の水位を検知する水位センサー、
   および／または
   前記リアクター内の水温を測定する水温センサー
   を備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の紫外線処理装置。
3. 前記紫外線照射ランプと
   前記紫外線センサーは、
   引抜き方向を同一に配設されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の紫外線処理装置。
4. 前記リアクターには、
   前記リアクター内の水を排出する排水口が配設されている
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の紫外線処理装置。

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