JPH08257554A

JPH08257554A - 紫外線照射装置および水処理装置

Info

Publication number: JPH08257554A
Application number: JP6765395A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Hara; 龍雄原; Takashi Yasuda; ▲たかし▼ 安田
Original assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Current assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Priority date: 1995-03-27
Filing date: 1995-03-27
Publication date: 1996-10-08

Abstract

(57)【要約】【目的】窓部材を必要とせず、効率的に被処理水に紫
外線を照射することができる水処理装置の提供。【構成】密閉容器４内に一対の電極３が装着されてお
り、該電極から所定距離以上空間を隔てて下方に被処理
水Ｗが滞留または循環されることにより、前記電極と被
処理水とが空間のみを介在させて直接対峙するように構
成されており、容器内への封入ガス循環配管１２と、該
循環配管に接続されるキセノンガスボンベ１５と、循環
配管に介在されるガス乾燥機１６と、容器内への被処理
水給水配管１８と、処理された水のための被処理水取出
配管２０と、容器内の圧力を調整するための圧力制御装
置２６とが装備されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は紫外線照射装置および水
処理装置に関する。さらに詳しくは、原子力発電所の一
次冷却水または半導体製造用超純水等に対して紫外線を
照射することにより、水中の有機物を分解、除去するＴ
ＯＣ分解の他、種々の水処理装置または固体被処理物の
各種処理用に用いられる紫外線照射装置およびかかる紫
外線照射装置を備えた水処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、エキシマ紫外線照射装置には、被処理物を電極から
物理的に隔離する目的で、および希ガスやハロゲンガス
等の封入ガスを逸散させない目的で紫外線透過性を有す
るいわば窓部材が組み込まれている。すなわち、ガスの
散逸により機能喪失することはもとより、電位差を生じ
ている電極間に被処理物たる液体などが多く入り込むと
十分な放電が発生しなくなるからである。そして、この
窓部材の材料としては一般的に合成石英ガラスやＣａＦ
₂等が用いられる。

【０００３】しかしながら、電極間放電により発振され
た紫外線は前記窓部材を透過するときにその一部が窓部
材材料によって吸収され、被処理物に照射される紫外線
の強度が低下するために処理効率が低下してしまう。た
とえば、一般に紫外線ランプのガラス容器に使用されて
いる合成石英ガラスであってその厚さが１０ｍｍの場
合、波長１７２ｎｍの紫外線を透過させればその８３％
程度は吸収されるといわれている。このように、封入ガ
スとして希ガスを用いた場合に発振される波長が２００
ｎｍ以下のいわゆる真空紫外線では、吸収程度は大きい
ものである。

【０００４】しかも、長期の使用により窓部材がとくに
真空紫外線照射によって変質、劣化し、紫外線透過性が
著しく低下して使用に耐えなくなることがある。たとえ
ば、前記条件で１０００時間照射すれば、その紫外線透
過率は照射前の約７０％程度に低下するといわれてい
る。

【０００５】さらに、窓部材の紫外線透過性を向上せし
めるために、合成石英ガラスの場合には高純度化が必要
となり、高価なものとなる。ＣａＦ₂の場合も単結晶で
あることから高価なものとなり、また大型品を製造する
ことはほとんど不可能である。

【０００６】また、適正な窓部材材料としては脆性材料
である前記ガラス類を用いる必要があり、その結果取扱
いに注意を要することから実用装置化にとってさほど好
ましいものではない。

【０００７】本発明はかかる課題を解決するためになさ
れたものであり、とくに窓部材を必要とせず、効率的に
被処理物に紫外線を照射することができる紫外線照射装
置および水処理装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の第一態様に係る
紫外線照射装置は、密閉容器と、該密閉容器内に装着さ
れた少なくとも一対の電極と、密閉容器に装備された封
入ガス供給手段とからなり、密閉容器内において前記電
極から所定距離以上空間を隔てて被処理物が装入される
ことにより、前記電極と被処理物とが空間のみを介在さ
せて直接対峙するように構成されている。

【０００９】本発明の第二態様に係る紫外線照射装置
は、密閉容器と、該密閉容器内に装着された少なくとも
一対の電極と、密閉容器に装備された封入ガスの供給口
および排出口と、密閉容器に装備された被処理水の供給
口および取出口とからなり、密閉容器内において前記電
極から所定距離以上空間を隔てて下方に被処理水の自由
水面が位置することにより、前記電極と被処理水とが空
間のみを介在させて直接対峙するように構成されてい
る。

【００１０】そして、前記電極の表面にグラスライニン
グ層を形成するのが、無声放電やコロナ放電がアーク放
電に移行するのを防止するために、剥離のおそれの少な
い保護層を形成しうる点で好ましい。

【００１１】また、前記電極を中空とし、該電極の空洞
に冷却剤を供給し且つ排出するための冷却剤供給手段を
装備するのが、放電によって加熱される電極の損傷を防
止しうる点で好ましい。

【００１２】さらに、前記封入ガスの供給口を、放電す
る対の電極間に封入ガスを噴出するように構成するの
が、放電空間から効果的に水蒸気を減少せしめることが
できる点で好ましい。加えて、前記封入ガスの供給口
を、放電する対の電極間に沿って封入ガスを下方にエア
カーテンとして噴出するように構成するのが、前記水蒸
気の低減効果がさらに促進される点で好ましい。

【００１３】本発明の第三態様に係る水処理装置は、前
記第二態様に係る紫外線照射装置と、該紫外線照射装置
の容器内に封入ガスを滞留且つ通過せしめる封入ガス循
環路と、該封入ガス循環路に接続される封入ガス発生手
段と、前記封入ガス循環路に介在されるガス乾燥機およ
びガス圧送手段と、前記容器内へ被処理水を供給するた
めの被処理水供給手段と、処理された水を取出するため
の被処理水取出手段と、容器内の封入ガスおよび被処理
水の圧力を調整するためのあ圧力調整手段とから構成さ
れている。

【００１４】そして、前記圧力調整手段を、封入ガス排
出口に配設された気圧検出手段および被処理水取出口に
配設された液圧検出手段および容器内圧力検出手段のう
ちの少なくとも一手段と、該検出手段によって検出され
た圧力と所定容器内圧力とを比較し、その差に基づいて
前記ガス圧送手段および被処理水供給手段それぞれの出
力を制御することにより、適正な容器内圧力に制御する
ための圧力制御装置とから構成するのが、電極と液面と
のあいだの距離を適正に保つことによって正常な放電を
可能とし、また、容器内圧力を適正に保つことによって
水蒸気の発生を抑制しうる点で好ましい。

【００１５】

【作用】本発明の紫外線照射装置および水処理装置によ
れば、電極と被処理物とのあいだに、従来技術のような
ガラス製の窓部材が存在しないため、被処理物に照射さ
れる紫外線強度の低下がなく、しかも窓部材の劣化に伴
う交換作業を必要としない。その結果、装置の運転コス
ト低減が可能となり、しかも高効率の処理が維持され
る。

【００１６】とくに第三態様の水処理装置によれば、乾
燥機や圧力調整手段によって、封入ガス中に対する被処
理水蒸気の混入が効果的に減少させられるため、電極間
に好ましい放電が発生しうるため、効率的な水処理が可
能となる。

【００１７】

【実施例】つぎに、添付の図面を参照しつつ本発明の紫
外線照射装置の実施例を説明する。

【００１８】図１は本発明の水処理装置の一実施例を示
す説明図、図２は本発明の紫外線照射装置の一実施例を
示す説明図であって図１におけるＡ−Ａ線矢視図、図３
は本発明の水処理装置の他の実施例を示す説明図、図４
は本発明の紫外線照射装置の他の実施例を示す説明図で
あって図１におけるＡ−Ａ線矢視に相当する図である。

【００１９】図１に示されているのは紫外線照射装置１
を備えた水処理装置２である。紫外線照射装置１は一対
の電極３（図２も併せて参照）が貫通するように配設さ
れた容器４から構成されている。両電極３間には高周波
高圧電源５が接続されており（図２参照）、通電によっ
て電極３間に放電が生じる。

【００２０】容器４には被処理水Ｗの注水口６および被
処理水取出口７が備えられており、さらに封入ガスＧ用
のガス注入口８およびガス排出口９も備えられている。
図示のごとく、電極３の下方に被処理水Ｗが滞留または
流動するようにされ、電極３と被処理水Ｗとのあいだに
は空間以外は何者も存在しない。また、容器の内面には
発生する紫外線を反射するように反射被膜１０が形成さ
れている。なお、容器の内面に直接反射被膜を形成する
ことに限定されることはなく、たとえば、容器の内面に
沿って反射板を設置してもよい。この反射被膜１０（ま
たは反射板）は紫外線を望ましくは全反射するような、
たとえば、金属材料の全面にアルミニウムを蒸着したも
のや、金属材料の表面を研磨仕上げしたもの、また、研
磨後に高温酸化処理し、さらに酸液によってウェットエ
ッチング処理したもの、反射面に誘電体多層膜をコーテ
ィングした反射鏡またはガラス部分が合成石英ガラスで
ある鏡を使用することができる。

【００２１】本実施例では電極３は一対のみ装備されて
いるが、本発明では一対に限定されることはなく、被処
理水の量等に応じて二対以上備えてもよい。図示のごと
く、電極３は管状にされている。管の断面形状は円形で
も角形でもよい。そして、その内部空洞３ａには冷却剤
（以下、冷媒という）Ｃが流れるように形成されてい
る。放電によって加えられたエネルギによる加熱を抑制
するためである。冷媒Ｃとしては、冷水やエチレングリ
コール等の公知のものが用いられる。図１および図２で
は一例として一対の電極３にいわば直列に冷媒Ｃが流れ
るようにされているが、とくに直列に限定されることは
なく、他の例としていわば並列に冷媒が流れるように構
成してもよい（図４参照）。また、電極３の外表面には
グラスライニング１１が施されている。正常なコロナ放
電や無声放電を生ぜしめ、アーク放電への移行を防止す
るためである。かかる目的からして、グラスライニング
が剥離、破損のおそれがきわめて少ない点で最適であ
る。

【００２２】一方、１２は紫外線照射装置１に封入ガス
Ｇを供給するための循環配管であり、前記容器４のガス
注入口８およびガス排出口９に接続されている。また、
循環配管１２にはガス流量計１３および止め弁１４を介
してキセノンガスボンベ１５が接続されている。そし
て、循環配管１２における（前記ガス排出口９を最上流
とした場合）キセノンガスボンベ１５の上流にはガス乾
燥機１６とガス圧送のためのブロア１７が備えられてい
る。さらに、循環配管１２の所定箇所にはそれぞれ止め
弁１４が装備されている。

【００２３】本実施例では波長が１７２ｎｍの紫外線を
発振するようにキセノンガスを用いているが、本発明で
はとくにキセノンガスに限定されることはなく、他の希
ガス、ハロゲンガスまたは両者の混合ガス等、放電エネ
ルギによって紫外線を発振しうる任意のガスを選択する
ことができる。

【００２４】つぎに、１８は紫外線照射装置１に被処理
水Ｗを送るための給水配管であり、原水タンク１９から
前記容器４の注水口６まで配管されている。２０は紫外
線照射装置１から処理済の水を取り出すための被処理水
取出配管であり、前記容器４の被処理水取出口７に接続
されている。両配管１８、２０の容器４との接続部およ
び給水配管１８の原水タンク１９からの出口にはそれぞ
れ止め弁１４が装備されている。さらに、給水配管１８
には上流から送水ポンプ２１と水流量計２２とがその順
に装備されており、被処理水取出配管２０には被処理水
取出ポンプ２３が装備されている。

【００２５】また、循環配管１２における前記ガス排出
口９近傍にガス圧力検出器２４が配設されており、被処
理水取出配管２０における被処理水取出口７近傍には水
圧力検出器２５が配設されている。そして、これら両圧
力検出器２４、２５から検出信号を受信しうるように圧
力制御装置２６が電気的に接続されている。さらに、こ
の圧力制御装置２６からは前記ブロア１７に対して出力
変更信号が送信され、且つ前記送水ポンプ２１および被
処理水取出ポンプ２３のうち少なくとも一方に出力変更
信号が送信されるように、それぞれ電気的接続がなされ
ている。

【００２６】つぎに、叙上のごとく構成された水処理装
置２の作動を説明する。

【００２７】まず、容器４内にキセノンガスボンベ１５
からキセノンガスを循環させつつ、原水タンク１９から
被処理水Ｗを送り込む。そうしながら、電極３間に電位
差を形成して放電を生ぜしめれば、前述のように容器４
内のキセノンガス雰囲気中に波長が１７２ｎｍの紫外線
が発振される。その場合、容器４中の被処理水Ｗが若干
蒸発してキセノンガス雰囲気中に混入するが、より効率
的にエキシマ放電させるためにはかかる水蒸気をできる
だけ除去するのが望ましい。その目的で前記ガス乾燥機
１６中に循環キセノンガスを通過させて湿分を除去す
る。

【００２８】さらに、被処理水の蒸発をできるだけ抑制
するために容器４の内圧を高めに設定しておくのが好ま
しい。しかし、これはエキシマ放電効率と容器４の耐圧
レベルとの経済的効果のバランスを考慮して設定する必
要がある。なお、本実施例では約１．１気圧に設定して
いるが、前記両圧力検出器２４、２５および圧力制御装
置２６によって適正圧力範囲への設定が可能である。つ
まり、圧力検出器２４または２５により検出された圧力
が所定の圧力範囲を外れたときに、圧力制御装置２６に
よって前記ブロア１７の出力変更または送水ポンプ２１
および被処理水取出ポンプ２３のうち少なくとも一方の
出力変更、または適宜箇所の止め弁１４の開度変更を行
うことにより、容器４内圧力を増減して適正圧力範囲内
に調整する。なお、この目的ためには、前記両圧力検出
器２４、２５に代えて、たとえば、容器４内圧力を検出
するための圧力検出器（図示されていない）を配備し
て、それによる検出圧力に応じてブロア１７、もしくは
送水ポンプ２１および被処理水取出ポンプ２３のうち少
なくとも一方の出力変更、または適宜箇所の止め弁１４
の開度変更を行うことによっても達成可能である。

【００２９】紫外線を被処理水全体に効果的に照射する
ためには、容器４内の被処理水の深さを制御することも
重要である。さらに、電極３間に被処理水が至らぬよう
に電極３と被処理水面とのあいだの距離を監視する必要
もある。このために、図３に示されるように水面計２７
を設置し、この水面計２７からの検出信号によって、送
水ポンプ２１および被処理水取出ポンプ２３のうち少な
くとも一方の出力変更を行うことにより適正水位に調整
することも公知の技術によって可能である。さらには、
前記流量計１３、２２と圧力検出器２４、２５と水面計
２７とから、容器４内圧力の制御と被処理水の水位の制
御とを同時一体的に行うことも公知の技術から可能であ
る。

【００３０】一方、紫外線を被処理水全体に効果的に照
射するために、図３に示すように、容器４内の液相に水
没する攪拌機２８を装備しておくことも可能である。

【００３１】さらに、同じく図３に示すように、より効
果的な放電を得るために、電極３間に乾燥したキセノン
ガスをエアカーテン状に下方に吹き下ろすような公知の
ノズル列２９を電極３間の上方に沿って配設するのが好
ましい。

【００３２】同様の目的のため、他の例として図４に示
すように電極３間に乾燥したキセノンガスを噴射するた
めの単純なノズル３０をガス注入口８に取り付けるので
もよい。なお、前述のごとく図４には両電極３を独立し
て冷媒が通過するように（いわば並列に）構成されてい
る。

【００３３】本実施例では水処理装置を説明したが、被
処理水は低粘性流体たる水はもちろんのこと、高粘性流
体および粉体や粒体が分散された液体をも含む意味であ
る。

【００３４】さらに、本発明の紫外線照射装置は固体の
被処理物に適用することも可能であることは明らかであ
る。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、窓部材を必要としない
ことにより、紫外線強度の低下がなく、効率的に被処理
物に紫外線を照射することができる。また、窓部材の劣
化に伴う交換作業を必要としないため、装置の保守が容
易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水処理装置の一実施例を示す説明図で
ある。

【図２】本発明の紫外線照射装置の一実施例を示す説明
図であって図１におけるＡ−Ａ線矢視図である。

【図３】本発明の水処理装置の他の実施例を示す説明図
である。

【図４】本発明の紫外線照射装置の他の実施例を示す説
明図であって図１におけるＡ−Ａ線矢視に相当する図で
ある。

【符号の説明】

１・・・紫外線照射装置２・・・水処理装置３・・・電極４・・・容器１０・・・反射被膜１１・・・グラスライニング１２・・・循環配管１５・・・キセノンガスボンベ１６・・・ガス乾燥機１８・・・給水配管１９・・・原水タンク２０・・・被処理水取出配管２８・・・攪拌機２９・・・ノズル列３０・・・ノズル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】密閉容器と、該密閉容器内に装着された
少なくとも一対の電極と、密閉容器に装備された封入ガ
ス供給手段とからなり、密閉容器内において前記電極か
ら所定距離以上空間を隔てて被処理物が装入されること
により、前記電極と被処理物とが空間のみを介在させて
直接対峙するように構成されてなる紫外線照射装置。
【請求項２】密閉容器と、該密閉容器内に装着された
少なくとも一対の電極と、密閉容器に装備された封入ガ
スの供給口および排出口と、密閉容器内に装備された被
処理水の供給口および取出口とからなり、密閉容器内に
おいて前記電極から所定距離以上空間を隔てて下方に被
処理水の自由水面が位置することにより、前記電極と被
処理水とが空間のみを介在させて直接対峙するように構
成されてなる紫外線照射装置。
【請求項３】前記電極の表面にグラスライニング層が
形成されてなる請求項１または２記載の紫外線照射装
置。
【請求項４】前記電極が中空にされており、該電極の
空洞に冷却剤を供給し且つ排出するための冷却剤供給手
段が装備されてなる請求項１または２記載の紫外線照射
装置。
【請求項５】前記封入ガスの供給口が、放電する対の
電極間に封入ガスを噴出するように構成されてなる請求
項１または２記載の紫外線照射装置。
【請求項６】前記封入ガスの供給口が、放電する対の
電極間に沿って封入ガスを下方にエアカーテンとして噴
出するように構成されてなる請求項５記載の紫外線照射
装置。
【請求項７】請求項２記載の紫外線照射装置と、該紫
外線照射装置の容器内に封入ガスを滞留且つ通過せしめ
る封入ガス循環路と、該封入ガス循環路に接続される封
入ガス発生手段と、前記封入ガス循環路に介在されるガ
ス乾燥機およびガス圧送手段と、前記容器内へ被処理水
を供給するための被処理水供給手段と、処理された水を
取出するための被処理水取出手段と、容器内の圧力を調
整するための圧力調整手段とからなる水処理装置。
【請求項８】前記圧力調整手段が、封入ガス排出口に
配設された気圧検出手段および被処理水取出口に配設さ
れた液圧検出手段および容器内圧力検出手段のうちの少
なくとも一手段と、該検出手段によって検出された圧力
と所定容器内圧力とを比較し、その差に基づいて前記ガ
ス圧送手段および被処理水供給手段それぞれの出力を制
御することにより、適正な容器内圧力に制御するための
圧力制御装置とからなる請求項７記載の水処理装置。