JPH08132032A - 水を消毒する装置と方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 混濁した水の消毒にも使用でき、かつまた被
処理水と光源とが直接接触することのない構成の装置と
方法を提供する。 【構成】 中空体１１に複数反射面を有する楕円セグメ
ント形状の複数反射ユニット１５を形成し、各ユニット
が第１近位焦線と中空体中心軸線と合致する共通の第２
遠位焦線とを有するようにし、第１近位焦線上に光源１
６を、また第２遠位焦線上には被処理水の送水管１７を
配置するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、広くは、照射による水
の滅菌および解毒に関するものである。以下の説明およ
びクレイムにおいては、水を滅菌又は解毒する処置、す
なわち侵襲（インフェステーション）度を無毒レベルま
で低減する処置を、一括して“消毒”と呼ぶことにす
る。

【０００２】

【従来の技術】光線、特に紫外線（ＵＶ）を利用して微
生物を死滅させ、水を消毒する処置は、よく知られてい
る。従来の浄水装置は複数ＵＶランプを有し、これらの
ＵＶランプは複数石英管によって保護され、送水管内又
は水タンク内に浸漬されている。ＵＶランプは、概し
て、１９０〜３００ｎｍの波長の高圧水銀灯である。こ
の種のランプには高電力を用いる必要がある。最近の浄
水装置には低圧水銀灯が用いられている。この種の水銀
灯は、主として２５４ｎｍの波長の紫外線を発し、所要
電力も概して１００Ｗ以下と、かなり低い値である。

【０００３】先行技術の浄水装置には、いくつかの欠点
がある。第一は、透明な、混濁していない水にしか有効
ではない点である。これは、混濁を生じさせている浮遊
物質のために、微生物が紫外線を受けず、死滅をまぬが
れるからである。第二は、ＵＶランプを保護する石英管
が水と直接接触するため、不溶性の塩類、たとえば炭酸
塩類が石英管表面に沈着し、紫外線が弱められ、消毒効
果が著しく低下することである。第三は、水とランプと
の直接接触により、安全性が損われ、水の危険な過熱が
生じる恐れがある点である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、先行
技術の欠点が除去された、水を消毒する装置と方法を得
ることにある。より具体的には、本発明の目的は、発光
源が直接に水と接触することのない、指定された種類の
装置と方法を得ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の一態様によれ
ば、水の消毒装置は、中心軸線を有する中空体と、複数
の細長い反射ユニットから成る内部光線反射面とを備え
た集合装置を有しており、前記反射ユニットが、それぞ
れ、第１近位焦線と、すべての反射ユニットに共通の、
かつまた前記中心軸線と合致する第２遠位焦線とを有す
る楕円セグメントの形状を有しており、更に、前記反射
ユニットそれぞれの前記第１焦線上には発光ランプが、
また、前記第２焦線上には前記発光ランプの発する光線
を透過する送水管が備えられ、更に、この送水管の一端
には消毒される水の噴射手段が、また他端には消毒され
た水を回収する手段が備えられている。

【０００６】本発明による装置の反射面は、自体公知の
どのような適当な形式であってもよいが、典型的な例は
研摩アルミニウム面である。

【０００７】本発明による装置の場合、反射ユニット
は、集合装置の中心軸線を中心として均等に分配配置す
るのが有利である。

【０００８】反射ユニットの数は偶数でも奇数でもよ
い。中心軸線を中心として均等に分配配置された反射ユ
ニットの数が偶数の場合には、集合装置は軸対称であ
る。

【０００９】各反射ユニットの第１焦線上に位置するラ
ンプは、マイクロ波からＵＶ線、可視光線を経て赤外線
に至るどのような所望波長の光線をも発するように設計
できる。一実施例の場合、各ランプが等しい波長の光線
を発するように構成されている。あるいは又、異なる波
長の光線を発するランプを異なるユニットに備えるよう
にすることもできる。マイクロ波またはＵＶ域の光を発
するランプを用いる場合には、放射エネルギーは、それ
自体で水中の微生物を死滅させる十分な強さを有してい
る。これに対し、可視光線を用いる場合には、光線を吸
収する特殊染料を用いて、吸収されたエネルギーを利用
して酸化作用により微生物を死滅させるのが有利であ
る。その種の染料の代表的な例はメチレンブルーであ
る。微生物の、染料による感光酸化についての詳細な説
明は、Ａ．Ｊ．エイカ（Ａｃｈｅｒ）及びＢ．Ｊ．ジュ
ーベン（Ｊｕｖｅｎ）著“応用環境微生物学”（１９７
７年５月刊）、Ｐ．１０１９〜Ｐ．１０２２に記載され
ている。

【００１０】既述のように、本発明による装置の場合、
送水管は使用する光線を透過するように選ばれねばなら
ない。たとえば、紫外線を用いる場合には、送水管は石
英製であるのが最もよく、可視光線を用いる場合は、ガ
ラス製又は適当なプラスチック材料製であるのがよい。
所望とあれば、送水管に着色し、所望波長の光線のみを
選択的に透過するフィルターの機能を与えることもでき
る。

【００１１】使用時には、消毒対象の水は送水管の一端
から、好ましくは乱流となるように噴射される。送水管
の長さ及び直径は、他端から流出する水が、所望の程度
まで消毒された状態となるように選定する。

【００１２】本発明によれば、循環する水に達する投入
エネルギーは、送水管内径の変更、循環水の流量制御、
これら双方の手段の併用のいずれかによって変化させる
ことができる。たとえば、内径３ｃｍの送水管を内径
１．５ｃｍの送水管と取替えることにより、管内の水を
透過する単位体積当りの光束は、２倍以上となり、それ
によって消毒度が改善される。同じように、循環水の流
量を引下げることによっても、消毒度は改善できる。

【００１３】本発明の別の態様によれば、既述の種類の
装置を通して、侵襲された水を循環させることにより、
水を消毒し、かつまた、水の流量調節によって目標消毒
度を達成する方法が得られる。

【００１４】可視光線を用いる場合、本発明の方法によ
れば、装置の光線を吸収する染料を水に添加し、酸化作
用によって水中の微生物を死滅させる。その種の染料の
典型例はメチレンブルーである。酸化による微生物の死
滅は、処理された水に内包されるか、もしくはガスディ
フューザにより供給される酸素により生じるものであ
る。

【００１５】

【実施例】一層理解を深めるため、以下で本発明の実施
例を添付図面につき説明する。図１に示した本発明によ
る装置は、内部反射面、ランプ、送水管など、既述のす
べてを有する集合装置１を有している。集合装置１は、
一端が乱流を発生させる噴射ノズル２と結合され、他端
が、消毒済みの水を回収する送出管３と結合されてい
る。消毒対象となる水、たとえば再循環される廃水が、
流入管４を通って流入し、ポンプ５によりダクト６を介
して自己浄化式フィルター７へ送られる。フィルター７
から供給管８と乱流発生噴射ノズル２を介して集合装置
１内へ噴射される。

【００１６】乱流発生噴射ノズル２は、図２により詳し
く示してある。図示のように、このノズル２は乱流を生
じさせる内側ら旋形通路９を有している。

【００１７】図３と図４には、消毒集合装置１の構成
が、より詳細に示してある。図示のように、集合装置１
は、３個の８角板１２，１３，１４内に保持されたボデ
ィ１１を有している。ボディ１１は、８個の反射ユニッ
ト１５から成る内側反射面を有している。反射ユニット
１５は、それぞれ第１の近位焦線と第２の遠位焦線とを
有する楕円セグメントの形状を有している。これらの焦
線は、すべてのセグメント１５に共通であり、集合装置
１の中心軸線と合致している。

【００１８】各反射ユニット１５の第１焦線のところに
は、反射ユニットと等長の管形ランプ１６が配置されて
いる。送水管１７は、すべての反射ユニット１５に共通
の、かつまた集合装置１の中心軸線と合致する遠位焦線
のところに配置されている。送水管１７は、ランプ１６
から発せられる光線を透過する。たとえば、ランプ１６
が紫外線を発する場合には、送水管１７は石英製であ
る。図１及び図２に示された乱流ノズル２は、送水管１
７の一端に結合され、送出管３は他端に結合されてい
る。

【００１９】図４に破線で示されているように、ランプ
１６から発せられる光線は反射ユニット１５により送水
管１７へ反射される。

【００２０】ランプ１６は、すべて等しく、たとえば、
紫外線を発する低圧水銀ランプである。あるいは又、ラ
ンプ１６は、可視光線を発するランプでもよく、その場
合には、感光染料を消毒対象の水に添加するのが好まし
い。更にまた、ランプ１６はマイクロ波の光線、または
赤外線を発するランプでもよい。所望とあれば、集合装
置１は、たとえば、紫外線、可視光線、赤外線等、異な
る波長の光線を発する様々なランプを有するようにする
こともできる。

【００２１】送水管１７を通る水を透過する光束と、し
たがってまたその消毒度は、送水管の直径に応じて決ま
り、この直径が小さければ、それだけ光束は長くなる。
したがって、送水管１７は、好ましくは交換可能であ
り、操作員は、特定の要求に合う所望直径の管を直ちに
選ぶことができる。

【００２２】送水管１７を流れる水の消毒度は、また、
流量に応じて決まり、流量はポンプ５の制御により調節
可能である。以下で、図面につき説明してきた本発明の
性能を示す、いくつかの例を挙げることにする。使用し
た装置は、内径３ｃｍ、長さ１ｍの石英製送水管を有し
ている。例１及び例２では、１００Ｗの紫外線ランプが
用いられ、送水管１７の中心でのエネルギーレベルは約
２００，０００μＷ／ｃｍ² ／ｓｅｃの２５４ｎｍとし
た。例３では、ＵＶランプに代えて、６０Ｗの可視光線
ランプを用いた。

【００２３】例１：次の微生物、すなわち、大腸菌
（２．３×１０⁵ ＣＦＵ／１００ｍｌ）（ＣＦＵ＝ｃｏ
ｍｐｌｅｍｅｎｔ ｆｉｘａｔｉｏｎ ｕｎｉｔ補体結
合単位）、糞便腸内細菌類（１．８×１０⁴ ＣＦＵ／１
００ｍｌ）、腸球菌（５．８×１０⁴ ＣＦＵ／１００ｍ
ｌ）、灰白質炎ウィルス（３．８×１０³ ＰＦＵ／１０
０ｍｌ）を含有する水溶液に前記装置を３５リットル／
ｍｉｎの速度で通過させ、微生物の有無を調べた。微生
物は認められなかった。 例２：次の糸状菌の胞子、すなわち、黄色コウジ菌（１
５０ｃｏｕｎｔｓ（個）／ｍｌ）、黒色コウジ菌（１８
０ｃｏｕｎｔｓ／ｍｌ）、指状アオカビ（ｐｅｎｉｃｉ
ｌｌｕｍ ｄｉｇｉｔａｔｕｍ）（２００ｃｏｕｎｔｓ
／ｍｌ）を含有する水溶液に前記装置を３５リットル／
ｍｉｎの速度で通過させ、糸状菌胞子の有無を調べた。
糸状菌胞子は認められなかった。 例３：前記装置の１００ＵＶランプの代りに６０Ｗの可
視光線ランプを用い、ブロマシル（ｂｒｏｍａｃｉｌ）
１０ｍｇ／ｌ、オレンジの果樹園に用いられる殺虫剤、
メチレンブルー１ｍｇ／ｌを含有する水溶液に、１０リ
ットル／ｍｉｎの速度で送水管１７を通過させた。次い
でその水を調べたが、０．８ｍｇ／ｌ以下のブロマシル
が認められたのみであった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による消毒装置の略示図。

【図２】図１の装置の乱流噴射ノズルを示した詳細図。

【図３】本発明による装置の消毒集合装置を示した斜視
図。

【図４】図３の集合装置の平面図。

【符号の説明】

１ 集合装置 ２ 乱流噴射ノズル ３ 送出管 ４ 流入管 ５ ポンプ ６ ダクト ７ 自己浄化式フィルタ ８ 供給管 ９ ら旋状通路 １２，１３，１４ ８角板 １１ 中空体 １５ 反射ユニット １６ ランプ １７ 送水管

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水を消毒する装置において、中心軸線を
   有する中空体（１１）と、複数の細長い反射ユニット
   （１５）から成る内部光線反射面とを備えた集合装置を
   有しており、前記反射ユニットが、それぞれ、第１近位
   焦線と、すべての反射ユニットに共通の、かつまた前記
   中心軸線と合致する第２遠位焦線とを有する楕円セグメ
   ントの形状を有しており、更に、前記反射ユニットそれ
   ぞれの前記第１焦線上には発光ランプ（１６）が、ま
   た、前記第２焦線上には前記発光ランプの発する光線を
   透過する送水管（１７）が備えられ、更に、この送水管
   の一端には消毒される水の噴射手段（２）が、また他端
   には消毒された水を回収する手段が備えられていること
   を特徴とする、水を消毒する装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、反射ユニ
   ット（１５）が集合装置（１）の中心軸線を中心として
   均等に分配配置されていることを特徴とする装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の装置において、隣
   接反射ユニットが共通のエッジラインを有するように、
   反射ユニットが並置されていることを特徴とする装置。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれか１項記載の装
   置において、すべての反射ユニット内に配置されたラン
   プ（１６）が、等しい種類であることを特徴とする装
   置。
5. 【請求項５】 請求項１から３のいずれか１項に記載の
   装置において、異なる波長の光を発するランプが備えら
   れていることを特徴とする装置。
6. 【請求項６】 請求項１から５のいずれか１項に記載の
   装置において、前記送水管（１７）が交換可能であるこ
   とを特徴とする装置。
7. 【請求項７】 請求項１から６のいずれか１項に記載の
   装置において、消毒される水の噴射手段が乱流発生ノズ
   ル（２）を有することを特徴とする装置。
8. 【請求項８】 水を消毒する方法において、請求項１か
   ら７のいずれか１項に記載の装置を通して流入水を循環
   させ、かつまた、循環速度を調節することにより目標消
   毒度を達成することを特徴とする方法。
9. 【請求項９】 請求項８記載の方法において、前記消毒
   装置が可視光線を発するランプを有するようにし、消毒
   対象の水に染料を添加し、この染料が前記光線を吸収
   し、水中の微生物を酸化により死滅させ得るようにする
   ことを特徴とする方法。