JPH1043753A - 液体浄化装置 - Google Patents

液体浄化装置

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JPH1043753A
JPH1043753A JP21023496A JP21023496A JPH1043753A JP H1043753 A JPH1043753 A JP H1043753A JP 21023496 A JP21023496 A JP 21023496A JP 21023496 A JP21023496 A JP 21023496A JP H1043753 A JPH1043753 A JP H1043753A
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JP
Japan
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liquid
lamp
purified
ultraviolet lamp
tubular
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JP21023496A
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English (en)
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Itsuo Uragami
逸男 浦上
Ken Shimizu
謙 清水
Ikuaki Orikata
郁映 織方
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Chiyoda Kohan Co Ltd
Original Assignee
Chiyoda Kohan Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 管状紫外線ランプの近傍を通る被浄化液体は
短時間で、遠くを流れる被浄化液体は長時間かけて流す
ことにより、1本の管状紫外線ランプの周辺で可能な限
り照度と照射時間との積を均等化する。 【解決手段】 管状紫外線ランプ1を収容し管状紫外線
ランプ1の周りに被浄化液体を流す中空円筒状の外筒2
を備え、外筒2の内面に、管状紫外線ランプ1より隔て
た外筒2の内面に沿う流れの紫外線照度を補うように被
浄化液体を滞留させる手段を具備した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、上下水等の大量の
被浄化液体の殺菌に係り、特に高出力紫外線ランプを用
いて下水処理設備等の排水の浄化を行う液体浄化装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来より水(被浄化液体)の殺菌浄化に
用いる紫外線照射装置又は設備として、数種類の形式の
ものが知られている。浄水場や下水処理場のように深く
大きな水路を流れる大量の水の浄化には、通常、長さが
1〜1.5mのランプ(管状紫外線ランプ)を計算され
た間隔で計算された数だけ平行に並べて枠に固定し、そ
のランプの束を水深が1〜1.5mの水路の中に垂直に
配置し、水流がランプの軸を直角に横切るように流すの
が一般的である。この場合の平面図を図6に示す。円2
1はランプ保護管の外周を示す。下水処理設備の排水の
ように紫外線の透過率が低く約70%程度の場合は、ラ
ンプの表面から5cmも隔てた位置の照度は20〜30
分の1近くまで低下するので、60〜100Wの通常の
低圧水銀ランプ(管状紫外線ランプ)では配列したラン
プ保護管同士の距離を3〜5cmとして、低圧水銀ラン
プを水路の巾一杯に並べ、しかも上流側の列の低圧水銀
ランプより遠い所を通過した水が下流側の列の低圧水銀
ランプに近い所を通過するように、低圧水銀ランプを図
のように千鳥掛けに配列する。しかし、大規模な下水処
理設備になると100Wランプを数百本も設置する場合
があり、低圧水銀ランプの保守、洗浄又は交換に手間が
掛かり、かつ設備投資も大きくなる。
【0003】そのため、1本が1〜1.5KWの高出力
管状紫外線ランプを用い、使用するランプの総数を減ら
そうとする試みが世界的に進められているが、その目的
はまだ十分達成されていない。その理由は、従来のもの
と本質的に同じ構造の装置に出力、すなわち照度が従来
のものより10倍以上も大きい高出力管状紫外線ランプ
を装着したとすると、理論上は出力に見合った10倍以
上の速度で水を通過させねばならず、通常の上下水処理
設備における開水路では高出力管状紫外線ランプに合わ
せて流速を増大させることは不可能である。
【0004】このようにランプの出力を大きくしても水
の流速を出力に応じて速くできない場合に、例えば図6
において16本の低出力ランプが占めていた場所にその
16倍の高出力ランプ(高出力管状紫外線ランプ)31
を図7のように1本だけ置いたとすると、高出力ランプ
31の近傍を流れた水はその1本の高出力ランプ31の
みで必要以上のエネルギーを照射されて十分に殺菌され
るが、高出力ランプ31から遠く紫外線の照度が弱い所
を通った水の殺菌は極めて不十分になるので、結果的に
出力に見合った殺菌性能は発揮できない。その照度の不
足を補償するためには、その高出力ランプの下流に第
2、第3の高出力ランプを千鳥掛けに配置する必要があ
るが、ランプの出力増大に対応してランプ間距離を大き
く設定するため、水流に直角方向の水の撹乱が不十分と
なり、高出力ランプの近くを通った水と高出力ランプよ
り遠くを通った水との入れ替えが起き難いから、水路の
巾が広い場合にはその下流にランプの列を多数配置する
必要があり、結果的にエネルギーを過剰に照射すること
になりかねない。
【0005】同様のことは、管型反応筒に数本ないし1
0数本のランプを挿着し、ランプ軸に沿って水を流す図
8に示す形式の場合にも云える。この場合も1本の高出
力ランプ31を外筒2内に挿着した図9に示す装置内
で、高出力ランプから遠くあるいは近くを流れる水を効
率よく交互に入れ替えるには、限界レイノルズ数を遥か
に越える高速度で水を流すか、図10に示すような邪魔
板23を設けることにより外筒2内に激しい乱流を形成
させるか、又は図11に示すように、高出力ランプ31
の長さ方向を輪切りにするように邪魔板33を複数段設
けることにより、水が何度も高出力ランプに近接するよ
うに強制的にジグザグに流したりするか、いずれの場合
も乱流状態にすべく高速度で送水するため圧力損失が大
きく、送水ポンプの動力の増大及び装置の耐圧性の増強
等の問題が起きる。
【0006】以上のように紫外線の透過率の低い大量の
水をランプを用いて殺菌するためには、ランプ1本毎
に、その周りを通り過ぎる水を可能な限り均等なエネル
ギー量で照射するための新しいシステムの開発が急務で
ある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の液体浄化装置に
あっては、複数の管状紫外線ランプを並設し、各管状紫
外線ランプと直交するように邪魔板を設け、被浄化液体
の流れを撹乱するようにすると、圧力損失が大きくなる
恐れがある。また1つの高出力管状紫外線ランプを用い
た場合には、高出力管状紫外線ランプの近くを通る被浄
化液体と遠くを通る被浄化液体との入替えが起き難く、
被浄化液体の受ける照射エネルギーの差が遠近間で大き
くなる問題がある。
【0008】本発明の課題は、管状紫外線ランプの近傍
を通る被浄化液体は短時間で、遠くを流れる被浄化液体
は長時間かけて流すことにより、1本の管状紫外線ラン
プの周辺で可能な限り照度と照射時間との積を均等化す
る液体浄化装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記の課題を達成するた
め、本発明に係る液体浄化装置は、管状紫外線ランプを
収容し管状紫外線ランプの周りに被浄化液体を流す外筒
を備え、外筒の内面に、管状紫外線ランプより隔てられ
た内面に沿う流れの紫外線照度を補うように被浄化液体
を滞留させる手段を具備した構成とする。
【0010】そして外筒の内面に、管状紫外線ランプの
近傍を流れる被浄化液体を短時間に通過させる増速手段
と、管状紫外線ランプより隔てられた内面に沿う流れの
紫外線照度を補うように被浄化液体を滞留させる手段と
を具備した構成でもよい。
【0011】また滞留させる手段は、外筒の内面に沿っ
て流れる被浄化液体に直交するとともに紫外線照射方向
に突設される複数の堰板で形成され、それぞれの堰板の
高さは、外筒の内面と管状紫外線ランプの外表面との間
の距離の1/3〜4/5である構成でもよい。
【0012】さらに増速手段は、外筒に流入する被浄化
液体を管状紫外線ランプに向けて誘導する案内板で形成
され、案内板は、管状紫外線ランプの軸方向に向けて突
設されるとともに、その高さはそれぞれの堰板に準じる
ものである構成でもよい。
【0013】そして管状紫外線ランプは、高出力管状紫
外線ランプで形成される構成でもよい。
【0014】また外筒は、複数設けられるとともにそれ
ぞれの外筒は、互いに直列に連結される構成でもよい。
【0015】本発明によれば、紫外線照度の高いランプ
の近くを通る水と、堰板に囲まれた側室の渦に巻き込ま
れて漸次滞留するランプから遠い水とで照射量が平均化
し、1つの装置内で数回繰り返されることにより、ある
いはこのような装置の複数台を直列に連結して用いるこ
とにより、ほぼ完全混合槽型多段反応装置の状態にな
り、効率よく殺菌が行われる。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図1を参照
しながら説明する。図1に示すように、管状紫外線ラン
プ1を収容し管状紫外線ランプ1の周りに被浄化液体を
流す中空円筒状の外筒2を備え、外筒2の内面に、管状
紫外線ランプ1より隔てられた外筒2の内面に沿う流れ
の紫外線照度を補うように被浄化液体を滞留させる手段
を具備した構成とする。
【0017】そして滞留させる手段は、外筒2の内面に
沿って流れる被浄化液体に直交するとともに紫外線照射
方向に突設される複数の堰板3で形成され、それぞれの
堰板3の高さは、外筒2の内面と管状紫外線ランプ1の
外表面との間の距離の1/3〜4/5であり、管状紫外
線ランプ1は、高出力管状紫外線ランプで形成される構
成でもよい。
【0018】すなわち、水(被浄化液体)がランプ(管
状紫外線ランプ)1に沿ってその長軸方向に流れる構成
であり、ランプ1の周りを囲み、ランプ1との間に水
(被浄化液体)を流すようにした外筒2の内面に、主た
る水流の方向と直角に、かつ紫外線照射方向に平行に張
り出した薄肉で環状の堰板3を複数備え、かつ、その堰
板3の高さを、外筒2の内面と管状紫外線ランプ1であ
るランプ保護管の外表面との間の距離の1/3〜4/5
としたものである。
【0019】ランプ1の外表面と外筒2の内面との間が
堰板3によって狭められている部分では、水はランプ1
の表面に沿って速やかに流れ、他方、相隣る堰板3と外
筒2の内面とにより囲まれた部分では水は渦流となって
滞留し、特にランプ1から遠くて照度が低い隅の部分ほ
ど水は長時間滞留して十分長い時間紫外線に照射され
る。このようにして、図10及び図11に示す場合のよ
うに流れの全部を邪魔板で妨害することによって水の流
れを撹乱し、照射量を均等化する場合よりも、遥かに小
さな圧力損失で照射量の均等化が達成され、しかも、図
10及び図11の場合と違って、ランプ表面に接する照
度が最も高い部分を邪魔板で遮光することがないので、
エネルギー効率の低下を防ぐことができる。
【0020】ランプの外表面と外筒の内面との距離は、
処理する水の紫外線透過率と堰板の高さとによって異な
るが、管状光源の中心線からの距離と照度との関係に関
する文献(防菌防黴、8(11)494(1980))
記載の計算式と、ランベルト・ベールの法則とに従って
算出した値を参考にして決める。その距離は例えば透過
率が70%の場合は5〜20cm、好ましくは5〜15
cmであり、この距離の大きい値を採用した場合ほど堰
板の高さを高くし、ランプ表面との隙間を狭くすること
により、ランプ近傍の流れを速くするとともに、相隣る
堰板の間での水の渦流滞留を助長するようにする。相隣
る堰板の間隔は堰板の高さの0.5〜3倍、好ましくは
1〜2倍である。ただし外筒径を大きくすると製造コス
トが高くなり、また、堰板の間隔を狭くして数を多くす
ると堰板による紫外線光の吸収が多くなるため、照射量
の低下を招くので、水の透過率と流速とを勘案して好ま
しい外筒径を選ぶことになる。
【0021】本発明の他の実施の形態を図2及び図3を
参照しながら説明する。図1に示す実施の形態と異なる
個所は、外筒12の内面に、管状紫外線ランプ1の近傍
を流れる被浄化液体を短時間に通過させる増速手段を備
えた構成であり、増速手段は、外筒12に流入する被浄
化液体を管状紫外線ランプ1に向けて誘導する案内板5
で形成され、案内板5は、管状紫外線ランプ1の軸方向
に向けて突設されるとともに、その軸方向の高さは堰板
13に準じるものである。なお堰板13は、外筒12の
長さ方向に長い矩形状をなし、堰板13の高さは、図1
に示す実施の形態と同様に、外筒12の内面とランプ1
の外表面との間の距離の1/3〜4/5である。
【0022】すなわち直立する外筒12の中心軸に1本
の管状紫外線ランプ1を長さ方向に固定し、その外筒1
2の内壁の、ランプ1を狭んで相対する稜線部にランプ
1と平行な入口,出口スリット15a,15bを設け、
その一方から被浄化液を流入させて他方から流出させる
構造を有しており、通常は図4に示すように、この複数
台を、入口,出口スリット15a,15bから突出して
設けた入口,出口誘導部14a,14bを介して直列に
連結して用いる。スリットの巾は外筒の直径の1/6〜
1/3であり、その長さはランプの長さと同等又は僅か
に短い。入口誘導部の巾を案内板によって次第に狭くす
ることにより、流入する水が効率よくランプに向けて吹
き出すようにするのがよい。また外筒は、中空円筒の代
わりに中空四角筒等の中空多角筒でもよい。この形態の
装置は、高出力ランプを図7のよように設置すると殺菌
率が高くならない時に、図5のように設置して用いるの
に適している。
【0023】本発明によれば、照度の高いランプの近く
を通る水と、堰板に囲まれた側室の渦に巻き込まれて漸
次滞留する、ランプから遠い水とで照射量が平均化し、
それが1台の装置内で数回繰り返されることにより、あ
るいはこのような装置の複数台を直列に連結して用いる
ことにより、完全混合槽型多段反応装置の状態がほぼで
き上がり、効率よく殺菌を行うことができる。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、照度の高いランプの近
くを通る水と、ランプから遠く、堰板に囲まれた側室の
渦に巻き込まれて滞留する水との紫外線照射量が平均化
し、外筒内で数回繰り返すことにより、あるいは複数の
外筒を直列に連結して用いることにより、多段式反応状
態がほぼでき上がり、大量の被浄化液体を効率よく殺菌
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す縦断面図である。
【図2】本発明の他の実施の形態を示す斜視図である。
【図3】図2のA・A線の断面図である。
【図4】図3に示す他の実施の形態を連結した図であ
る。
【図5】図3の他の実施の形態を示す平面図である。
【図6】従来の技術を示す平面図である。
【図7】従来の技術を示す平面図である。
【図8】従来の技術を示す縦断面図である。
【図9】従来の技術を示す縦断面図である。
【図10】従来の技術を示す縦断面図である。
【図11】従来の技術を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1 管状紫外線ランプ 2 外筒 3 堰板 5 案内板 12 外筒 13 堰板 14a 入口誘導部 14b 出口誘導部 15a 入口スリット 15b 出口スリット

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 管状紫外線ランプを収容し該管状紫外線
    ランプの周りに被浄化液体を流す外筒を備え、該外筒の
    内面に、前記管状紫外線ランプより隔てられた前記内面
    に沿う流れの紫外線照度を補うように前記被浄化液体を
    滞留させる手段を具備したことを特徴とする液体浄化装
    置。
  2. 【請求項2】 管状紫外線ランプを収容し該管状紫外線
    ランプの周りに被浄化液体を流す外筒を備え、該外筒の
    内面に、前記管状紫外線ランプの近傍を流れる前記被浄
    化液体を短時間に通過させる増速手段と、前記管状紫外
    線ランプより隔てられた前記内面に沿う流れの紫外線照
    度を補うように前記被浄化液体を滞留させる手段とを具
    備したことを特徴とする液体浄化装置。
  3. 【請求項3】 滞留させる手段は、外筒の内面に沿って
    流れる被浄化液体に直交するとともに該内面より紫外線
    照射方向に突設される複数の堰板で形成され、それぞれ
    の堰板の高さは、前記外筒の内面と管状紫外線ランプの
    外表面との間の距離の1/3〜4/5であることを特徴
    とする請求項1又は2記載の液体浄化装置。
  4. 【請求項4】 増速手段は、外筒に流入する被浄化液体
    を管状紫外線ランプに向けて誘導する案内板で形成さ
    れ、該案内板は、前記管状紫外線ランプの軸方向に向け
    て突設されるとともに、その高さはそれぞれの堰板に準
    じるものであることを特徴とする請求項2又は3記載の
    液体浄化装置。
  5. 【請求項5】 管状紫外線ランプは、高出力管状紫外線
    ランプで形成されることを特徴とする請求項1〜4のい
    ずれか1項記載の液体浄化装置。
  6. 【請求項6】 外筒は、複数設けられるとともにそれぞ
    れの外筒は、互いに直列に連結されることを特徴とする
    請求項2〜5のいずれか1項記載の液体浄化装置。
JP21023496A 1996-08-08 1996-08-08 液体浄化装置 Pending JPH1043753A (ja)

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