JPH1085736A

JPH1085736A - 液体処理装置

Info

Publication number: JPH1085736A
Application number: JP24390096A
Authority: JP
Inventors: Yukio Ohashi; 橋幸夫大; Norimitsu Abe; 部法光阿; Yoshio Nakayama; 山芳夫中
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-09-13
Filing date: 1996-09-13
Publication date: 1998-04-07
Anticipated expiration: 2016-09-13
Also published as: JP3612150B2

Abstract

(57)【要約】【課題】処理効率が良くメンテナンスの容易な液体処
理装置を提供する。【解決手段】液体処理装置は、流入部２と流出部３と
を有する筐体１と、この筐体１の内部の流入部２に設け
られ、流入部２から流入する液体の流れを筐体１内に分
散させる分散板５を備えている。筐体１内には、表面に
光触媒物質を担持した石英ガラス製の球状体からなり、
分散板５を通過した液体の流れにより流動層を形成する
流動層用粒子群７が収納されている。筐体１内の流動層
５に対応する部分に流動層用粒子群７に光を照射する光
照射装置４が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光触媒作用を利用
して、上下水等の液体中に含まれる有機物等からなる汚
染物質、有毒物質および悪臭物質等を酸化分解したり、
種々の細菌を殺傷するため液体処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、上水、下水処理水、生下水、
河川水、湖沼水、井戸水または工場排水等の液体中に存
在する有機物等からなる汚染物質、有害物質、悪臭物質
等の酸化分解や、有害な細菌類を殺菌するための液体処
理装置として、塩素注入法、電気オゾン処理法等による
ものが用いられている。

【０００３】しかし、塩素注入法によるものでは、塩素
の注入量が多くなりすぎると生態系に有害となり、悪臭
の原因となる場合もあることから、塩素注入量の細やか
な監視・調節が不可欠となる。このため、装置の運転操
作が非常に複雑なものとなってしまう。また、電気オゾ
ン処理法によるものでは、大型でコストの高い装置とな
り、また大電力を必要とするために運転費用も高くなっ
てしまう。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで近年、安全性が
高く、かつ設備費用及び運転費用の安価な液体処理装置
として、光触媒物質を汚染物質等に接触させ、可視光線
や紫外線を照射することにより光触媒反応を発生させ、
汚染物質等を酸化分解するものが注目されている。

【０００５】しかし、この方法による液体処理装置にお
いては、光触媒物質と液体中の汚染、有害物質等とをい
かに効率よく接触させるかが問題となる。また、運転時
間の経過とともに光触媒物質の表面に汚染物質が付着
し、光触媒反応が進まなくなるという致命的な問題も生
ずる。さらに、運転時間の経過とともに液体中に含まれ
る油分、スケール成分、水棲生物等の汚れ物質がランプ
等の光源の透明外管の表面に付着し、透明外管の光透過
率が次第に低下してゆき、照射される光量の低下により
光触媒反応の効率が低下してゆくという問題がある。こ
のためこの装置においては定期的に光源や光触媒物質の
洗浄操作を行う必要がある。また、ランプにも一定の寿
命があるため定期的な交換が必要である。このため高い
信頼性の下で連続運転を行うことが困難で、運転費用も
高くなってしまう。

【０００６】さらに、この装置においては装置内に存在
する光触媒物質のうち光触媒反応に寄与しているものの
割合を増すこと、すなわち、可能な限りの多くの光触媒
物質の光を照射することにより光触媒の効率を向上させ
ることも課題となっている。

【０００７】ところで、上記のような液体はそれ自体大
量の熱エネルギーを含んでおり、また光源が消費する電
力のうち、光エネルギーに変換されない部分は熱エネル
ギーとして液体中に放出されるため、資源の有効利用の
観点から、この熱エネルギーを熱交換器によって回収す
ることも行われている。しかし、この場合も同様に、熱
交換器の伝熱部に液体中の汚れ物質が付着・堆積して熱
エネルギー回収効率が低下するのを防ぐために定期的な
洗浄操作を要し、高い信頼性の下で連続運転を行うこと
が困難で、運転費用も高くなってしまうという間題があ
る。

【０００８】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、まず第１に、液体処理のための光触媒反応
効率を高め、かつ光触媒物質自体光源および処理装置内
への汚れ物質の付着・堆積を防止することのできる液体
処理装置を提供することを目的とする。また第２に、上
記のような液体処理装置において、さらに熱交換器によ
って液体中の熱エネルギーを回収することができるとと
もに、熱交換器の伝熱部への汚染物質の付着・堆積をも
防止することができる液体処理装置を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、第１の手段は、液体処理装置において、被処理液体
を流入させるための流入部及び処理済液体を流出させる
ための流出部を有する筐体と、前記筐体内の前記流入部
側に設けられ、前記流入部から流入する液体の流れを前
記筐体内に分散させる分散板と、前記筐体内に収容さ
れ、表面に光触媒物質を担持するとともに光を透過させ
ることが可能な粒状体を含み、前記分散板を通過した液
体の流れにより流動層を形成する流動層用粒子群と、前
記筐体内の前記流動層に対応する部分に設けられ、前記
流動層用粒子群に光を照射する光照射装置とを備えたこ
とを特徴とするものである。

【００１０】この第１の手段によれば、流体流入部から
流入し分散板を通った液体の流れによって、流動層用粒
子群が液体中を流動して液体全体を激しく撹拌するの
で、この流動層用粒子群近傍の液体は、頻繁に新たな液
体と入れ替わっている。即ち、液体中の汚染、有害、悪
臭物質等と光触媒物質との接触頻度が劇的に高まり、光
触媒反応による酸化作用が効率良く進められる。また、
流動層用粒子群の光源表面に対する摩擦作用、流動層用
粒子群自体の運動、および液体の搬送力によって、光源
の表面に液体中の汚れ物質が付着・堆積することを防止
することができる。さらに、流動層用粒子群を構成する
粒子は光を透過させることが可能な粒状体からなるた
め、光照射装置から遠くに位置する流動層用粒子群に対
しても光が照射される。このため、流動層内全体で光触
媒反応が発生するため、液体の処理効率を大幅に向上さ
せることができる。

【００１１】第２の手段は、液体処理装置において、被
処理液体を流入させるための流入部及び処理済液体を流
出させるための流出部を有する筐体と、前記筐体内の前
記流入部側に設けられ、前記流入部から流入する液体の
流れを前記筐体内に分散させる分散板と、前記筐体内に
収容され、表面に光触媒物質を担持するとともに光を透
過させることが可能な粒状体を含み、前記分散板を通過
した液体の流れにより流動層を形成する流動層用粒子群
と、前記筐体外に設けられた光供給装置と、前記筐体内
の前記流動層に対応する部分に設けられ、前記光供給装
置からの光を受け、その光を前記流動層用粒子群に照射
する光照射装置と、前記光供給装置からの光を前記光照
射装置に導入する光導入装置とを備えたことを特徴とす
るものである。

【００１２】この第２の手段によれば、光供給装置を筐
体と別個に設置できるので、液体処理装置のうち筐体側
の部分を小型化できると同時に液体処理装置全体の配置
の自由度が高くなる。また、光導入装置として可とう性
のある管を用いれば、光照射装置の流動層内での配置や
形状を自由に設定できる。更に、太陽光等を本体外部か
ら取り込んで内部の流動層に光を照射することもできる
ので、この場合は光源で消費する電力が不要となる。

【００１３】第３の手段は、液体処理装置において、被
処理液体を流入させるための流入部及び処理済液体を流
出させるための流出部を有する筐体と、前記筐体内の前
記流入部側に設けられ、前記流入部から流入する液体の
流れを前記筐体内に分散させる分散板と、前記筐体内に
収容され、表面に光触媒物質を担持するとともに光を透
過させることが可能な粒状体からなり、前記分散板を通
過した液体の流れにより流動層を形成する流動層用粒子
群と、前記筐体内の前記流動層に対応する部分に設けら
れ、前記流動層用粒子群に光を照射する光照射装置と、
前記筐体内の前記光照射装置の下流側に設けられた熱交
換器とを備えたことを特徴とするものである。

【００１４】この第３の手段によれば、熱交換器によっ
て液体中の熱エネルギーを回収することができる。この
場合、伝熱部は光照射装置の下流側に設けられているた
め、光照射装置から発生する熱エネルギーも回収するこ
とができる。また、熱交換器が流動層内に対応して設け
られているので、光照射装置の場合と同様に、流動層用
粒子群によって熱交換器の伝熱部の表面に汚染物質等が
付着・堆積するのを防止することができる。

【００１５】第４の手段は、前記熱交換器は、その表面
の少なくとも一部に光触媒物質を担持した伝熱部を有し
ていることを特徴とするものである。

【００１６】この第４の手段によれば、伝熱部の表面に
おいても光触媒反応が発生するため、液体中の汚染、有
害物質等を分解することができ、かつ伝熱部表面への藻
類の発生を防止することができる。

【００１７】第５の手段は液体処理装置において、被処
理液体を流入させるための流入部及び処理済液体を流出
させるための流出部を有する筐体と、前記筐体内の前記
流入部側に設けられ、前記流入部から流入する液体の流
れを前記筐体内に分散させる分散板と、前記筐体内に収
容され、表面に光触媒物質を担持するとともに光を透過
させることが可能な粒状体を含み、前記分散板を通過し
た液体の流れにより流動層を形成する流動層用粒子群
と、前記筐体内の前記流動層に対応する部分に設けら
れ、前記流動層用粒子群に光を照射する光照射装置と、
酸素または酸素を含む気体を前記流動層内に供給する供
給装置とを備えたことを特徴とするものである。

【００１８】この第５の手段によれば、流動層内の酸素
濃度が高くなるため光触媒反応の進行が促進される。こ
のためより効率良く液体の処理を行うことができる。

【００１９】第６の手段は、前記光照射装置の表面は、
光触媒物質を担持していることを特徴とするものであ
る。

【００２０】この第６の手段によれば、光照射装置の表
面においても光触媒反応が発生し、当該部位においても
液体中の汚染、有害物質等を分解することができる。ま
た、光照射装置の表面における藻類の発生を防止するこ
とができる。

【００２１】第７の手段は、前記筐体の内面は、光触媒
物質を担持していることを特徴とするものである。

【００２２】この第７の手段によれば、筐体の内面にお
いても光触媒反応が発生し、当該部位においても、液体
中の汚染、有害物質等を分解することができる。また、
筐体の内面における藻類の発生を防止することができ
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。

【００２４】第１の実施の形態まず、図１及び図２により本発明の第１の実施の形態に
ついて説明する。図１に示すように、液体処理装置は、
被処理液体を流入させるための流入部２と、処理済液体
を流出させるための流出部３とを有する筐体１を備えて
いる。また、液体処理装置は筐体１内に、流入部２側に
設けられ流入部２から流入する液体の流れを筐体１内に
分散させる分散板５と、分散板５を通過した液体の流れ
により流動層６（流動床）を形成する流動層用粒子群７
と、流動層６に対応する部分に配置され流動層用粒子群
７に光を照射する紫外線ランプ（光照射装置）４とを備
えている。

【００２５】なお、本液体処理装置により処理される液
体としては、例えば、上水、下水処理水、生下水、河川
水、または工場排水等である。また本明細書中において
用いられる「液体の処理」という語句は、液体中に含ま
れる有機物等からなる汚染物質、有毒物質および悪臭物
質等を酸化分解したり、液体中に生息する種々の有害な
細菌類を死滅させること等をいう。

【００２６】筐体１の下部に位置する流入部２は、上記
液体の流れＡが流入する入口管２１を有し、筐体１の上
部に位置する流出部３は、液体の流れＡが流出する出口
管３１と、流動層用粒子群７の流出を防止するための流
出防止板３２とを有している。

【００２７】また、筐体１の内壁は、光の反射率が高く
なるような処理がなされている。この処理は、例えば、
筐体１の内壁にメッキを行ったり、鏡面仕上げをするこ
とにより行われる。

【００２８】また、各紫外線ランプ４は透明ガラスから
なる細長い円筒状外管を有し、複数の紫外線ランプ４は
互いに一定の距離を置いて、水平方向に（流れ方向に直
交するように）配置されている（図２参照）。そして、
筐体１の外側面には紫外線ランプ４用の電源ユニット４
１が取り付けられ、この電源ユニット４１に各紫外線ラ
ンプ４の基端部が接続されている。

【００２９】また、流動層用粒子群７は、通常運転状態
における筐体１内の液体の流速において全ての紫外線ラ
ンプ４の周囲を流動して流動層６を形成するように、そ
の流動化速度（粒子が流動状態を呈する液体の流速）が
設定されている。この流動層用粒子群７の流動化速度
は、一般的に、その粒径（球形粒子の場合は直径、円柱
形等の他の形状の粒子の場合は球形に対する等価径）及
び比重（密度）によって定るが、例えば０．０５m/s 程
度に設定される。

【００３０】流動層用粒子群７は、ガラスビーズ（ガラ
ス製の粒状体）からなる粒子群から構成されており、各
ガラスビーズの表面には光触媒として作用する酸化チタ
ンが担持されている。なおガラスビーズとしては紫外線
の透過性に特に優れた石英ガラス製のガラスビーズを用
いることが最も好ましい。また、そのガラスビーズを用
いる場合の粒径は０．５〜５．０mm程度であることが好
ましい。なお、ガラスビーズの表面に酸化チタンが担持
された場合でも、酸化チタンの厚さは数μｍ程度である
ため、ガラスビーズの紫外線透過率に与える影響はごく
僅かである。

【００３１】なお、流動層用粒子群７は、上述したガラ
スビーズ（比重２〜３g/cm³）からなる粒子群の他、ア
ルミナボール、金属球（金属材料によって異なるが通常
は比重８g/cm³以上のものが使用される）、珪砂等の表
面に酸化チタンを担持させた他の粒子群から構成しても
よく、このうち金属球を用いる場合には、紫外線ランプ
の光を良く反射するように、表面を鏡面仕上げしたもの
を使用するのが好ましい。また、珪砂等の不定形の粒子
を用いる場合においては、ふるいにより所定の等価径を
有する粒子の選別をすることが行われる。また、流動層
用粒子群７として酸化チタンそのものからなる球状体を
用いてもよい。なお、このような粒子をガラスビーズに
混合することによりまたは、これらの粒子を適宜混合す
ることにより流動層用粒子群７を構成してもよい。

【００３２】また、表面に光触媒として作用する酸化チ
タンを担持した粒子と、担持しない粒子とを混合して流
動層粒子群７を構成しても良い。さらに光触媒として作
用する物質は、酸化チタンに限らず、同様の作用を有す
る他の物質でもよい。

【００３３】また、上記分散板５は、流動層用粒子群７
を通さないような形状・寸法の多数の開口部を有し、流
入部２に流入した液体の流れを上方に均一に分散すると
ともに流動層用粒子群７が下方に落下しないように保持
できるようになっている。具体的には、分散板５として
は、金網、パンチングメタル、切り起こし板、またはこ
れらを組合わせたもの等が用いられる。

【００３４】ここで、図２により上記複数の紫外線ラン
プ４のランプ横断面方向の配列について説明する。一般
的に、この紫外線ランプ４の配列には、図２（ａ）に示
すような千鳥状配列と、図２（ｂ）に示すような碁盤目
状配列とがある。このうち、千鳥状配列は筐体１内の紫
外線ランプ４の充填率を高め、殺菌効率の向上や装置の
小型化を図る上で有利である。一方、碁盤目状配列に
は、特に液体中に固形混入物等が多量に含まれているよ
うな場合に、千鳥状配列に比べて紫外線ランプ４に固形
混入物等が引っかかったり、堆積したりしにくいという
利点がある。

【００３５】次に、このような構成よりなる本実施形態
の作用について説明する。本実施形態によれば、流入部
２の入口管２１から流入した液体の流れＡは分散板によ
って上方に均一に分散され、この均一に分散された流れ
が流動層用粒子群７を激しく、かつ安定的に流動させ、
紫外線ランプ４の周囲を流動する流動層６を形成する。

【００３６】流動層６内では、紫外線ランプ４から照射
される紫外線により流動層用粒子群７を構成する各粒子
表面に担持された光触媒物質（酸化チタン）により、粒
子近傍の水が分解されＯＨラジカルが形成される。この
ＯＨラジカルにより被処理液体に含まれる汚染物質等が
酸化分解され、また被処理液体中に生息する細菌が殺傷
される。処理済液体は流出部３の出口管３１から流出し
てゆく。この場合、流動層用粒子群７の各粒子は紫外線
透過率の高い石英ガラス製のガラスビーズにより形成さ
れているため、紫外線ランプ４から離れた位置にある粒
子にも紫外線が到達する。このため、流動層６内全体に
おける光触媒反応の反応率が高くなり、効率良く液体の
処理を行うことができる。

【００３７】さらに流動層６内においては、紫外線ラン
プ４の周囲を流動する流動層用粒子群７の紫外線ランプ
４の外管表面に対する摩擦作用、粒子群自体の運動、及
び液体の搬送力によって、紫外線ランプ４の外管表面に
液体中の汚れ物質が付着・堆積することを防止すること
ができる。このため、紫外線ランプ４の外管表面におけ
る紫外線透過率の低下を防止し、長期間にわたって効率
良く光触媒反応を発生させることができる。また、流動
層６は液体の流れを激しく乱す乱流促進効果を有するの
で、流動層６によって紫外線ランプ４近傍の処理済液体
と、紫外線ランプ４から離れた未処理の液体とを効率よ
く入れ替え、処理効率を高めることができる。

【００３８】第２の実施の形態次に、図３及び図４により第２の実施の形態について説
明する。第２の実施の形態は図１及び図２に示す第１の
実施に対して紫外線発生装置が筐体１外に設けられてい
る点と、流動層６内に酸素を供給する手段が設けられて
いる点が異なり、他は第１の実施の形態と略同一であ
る。第２の実施の形態において第１の実施と同一部分に
ついては同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

【００３９】図３に示すように、液体処理装置は、筐体
１外の液体処理装置から離れた部位に紫外線発生装置
（光供給装置）４２を備えている。また、液体処理装置
は、筐体１内に複数の光照射管（光照射装置）４４を備
えており、これら光照射管４４は各々紫外線発生装置４
２と光ファイバー（光導入装置）４３により連結されて
いる。これら光照射管４４の筐体１内への配置方法は、
図１および図２に示す第１の実施の形態における紫外線
ランプ４の配置方法と同一である。光照射管４４は、自
ら発光しない受動的な光照射装置であり、紫外線発生装
置４２から光ファイバー４３を経て導入された光を筐体
内に照射するようになっている。

【００４０】また、筐体１の外部には、酸素または酸素
を含む気体（例えば空気）を流動層８内に供給するため
の供給装置６０が設けられている。また、供給装置６０
に対応して分散板５のやや上方の筐体１下部側面には導
入管３５が設けられており、供給装置６０と導入口３５
とは導入パイプ６１を介して連通している。導入管３５
の端部には流動層用粒子群７が供給装置に侵入すること
を防止するためのフィルター３６が設けられており、こ
のフィルター３６は気体のみが通過できるようになって
いる。供給装置６０は、酸素ボンベにようなものであっ
てもよいし、液体処理装置周囲の空気を所定の圧力を加
えて送り出すポンプのようなものであってもよい。

【００４１】本実施形態によれば、上述した第１の実施
の形態と同一の効果が得られるとともに、以下のような
効果も合わせて得ることができる。すなわち、紫外線発
生装置４２を筐体１と別個に設置することができるた
め、筐体１を小形化することが可能となり、また液体処
理装置全体の配置自由度が高くなる。また、光ファイバ
ー４３は可とう性を有しているため、筐体１内への光照
射管４４の配置自由度が高くなり、また、光照射管４４
の形状も上述したような直管形状以外の形状を採ること
が可能となり、流動層６内の光の強度分布の最適化を容
易に行うことができる。

【００４２】また、供給装置６０を作動させることによ
り、導入口３５から流動層６に酸素が供給される。この
酸素は流動層６内の流れに従って、流動層６内にまんべ
んなく行き渡る。このため、被処理流体中の酸素濃度は
高くなる。このため、光触媒反応の進行が促進され、効
率良く、汚染物質等の酸化分解および細菌の殺傷を行う
ことができる。

【００４３】また、光照射管４４は自ら発光しない受動
的な光照射装置であるため、第１の実施形態のように自
ら発光する紫外線ランプ４と異なり、半永久的に使用す
ることができ、ランプ自体の寿命が訪れた場合には筐体
１外に設けられた紫外線発生装置４２のランプを交換す
るだけでよい。すなわち本実施形態によれば、第１の実
施の形態のように、筐体１内に直接紫外線ランプ４を取
り付けた場合に比べて、容易にメンテナンスを行うこと
ができる。

【００４４】さらに、本実施形態によれば、紫外線発生
装置４２は筐体１と別個に設置されるため、図４に示す
ように、１つの紫外線発生装置４２により複数の筐体１
に対して紫外線を供給することができる。このため、個
々の筐体の寸法を小さくすることができるため、同種の
液体処理装置が複数必要とされる下水処理施設等におい
て液体処理装置の配置自由度が高くなるとともに、液体
処理装置に必要とされる全体のスペースを小さくするこ
とができる。

【００４５】なお、光供給装置として、紫外線発生装置
４２に代えて、または紫外線発生装置４２に加えて、太
陽光集光装置を設けてもよい。このようにすれば、運転
時の電力消費を低減することができる。また、光供給装
置を光照射装置と別個に設ける本実施形態の構成は、後
述する第３乃至第６の実施形態に適用することも可能で
ある。

【００４６】第３の実施の形態次に、図５及び図６により本発明の第３の実施の形態に
ついて説明する。なお、図５及び図６に示す第３の実施
形態において、図１及び図２に示す上記第１の実施の形
態と同一部分には同一符号を付し、詳細な説明は省略す
る。

【００４７】図５に示すように、第２の実施形態の液体
処理装置においては、複数の紫外線ランプ４が筐体１内
に垂直方向に（液体の流れ方向と平行に）配置されてい
る。また、電源ユニット４１は流入部２内に配設され、
この電源ユニット４１に分散板５０を貫通した各紫外線
ランプ４の基端部が接続されている。なお、本実施形態
においては、複数の紫外線ランプ４が液体の流れ方向と
平行に配置されているので、紫外線ランプ４への固形混
入物等の引っかかりといった問題が生じにくい。このた
め、図６に示すように、紫外線ランプ４の充填率を高め
る上で、紫外線ランプ４をランプ横断面方向において千
鳥状配列とすることが好ましい。

【００４８】本実施形態によれば、上記第１の実施形態
と同様の作用が得られるとともに、流入部２内を流れる
液体によって電源ユニット４１を冷却することができ
る。このため、電源ユニット４１から発生する熱で紫外
線ランプ４が劣化して紫外線発光効率が低下することを
防止し、紫外線ランプ４の寿命を延ばすことができる。

【００４９】第４の実施の形態次に、図７及び図８により本発明の第４の実施形態につ
いて説明する。なお、図７及び図８に示す第３の実施形
態において、図１及び図２に示す上記第１の実施形態と
同一の構成部分には同一符号を付し、詳細な説明は省略
する。

【００５０】図７に示すように、本実施形態の液体処理
装置は、図１に示す上記第１の実施形態の分散板５に代
えて、分散機構８を備えている。この分散機構８は、上
記流動層用粒子群７の流動化速度より大きい流動化速度
を有するとともに、分散層（分散床）９を形成する分散
層用粒子群１０、この分散層用粒子群１０の流入部２側
を保持する保持板１１とを有している。また、分散機構
８は、保持板１１上に突設され、流入部２に流入した液
体の流れを分散機構８内へ導入するための１または２以
上の導入管１２を有している。この導入管１２の先端側
には、分散層９を形成する分散層用粒子群１０が導入管
１２から流出するのを防止するとともに、導入管１２か
ら導入された液体の流れを分散層９内へ均一に分散する
ためのキャップ１３が取り付けられている。また、筐体
１の流出部３と紫外線ランプ収納部分１ａとの間には、
紫外線ランプ収納部分１ａに対してその流路断面積が拡
大するバッファー部１ｂが形成されている。

【００５１】上記分散層用粒子群１０としては、流動層
用粒子群７の粒子よりも粒径及び密度（比重）の大きい
粒子、あるいは流動層用粒子群７の粒子よりも粒径また
は密度のいずれか一方が大きい粒子を用いることができ
る。そして、流動化速度の設定を容易にする上では、分
散層用粒子群１０には流動層用粒子群７と同一材料で、
粒径のみ流動層用粒子群７より大きい（例えば流動層用
粒子群７の粒径の３倍程度）粒子を用いることが好まし
い。

【００５２】次に、このような構成よりなる本実施形態
の作用について説明する。本実施形態によれば、流入部
２の入口管２１から流入した液体の流れＡは導入管１２
によて分散機構８内に導入され、キャップ１３によって
分散層９内に均一に分散される。図５に示す通常運転状
態においては、この分散層９内に分散される液体の流速
を流動層用粒子群７の流動化速度以上で分散層用粒子群
１０の流動化速度未満に設定しておくことにより、分散
層用粒子群１０は静止状態を保ち、分散層９はその内部
に分散された液体の流れを更に上方へ均一に分散させ
る。そして、分散層９によって上方へ均一に分散された
流れは流動層用粒子群７の群を激しく、かつ安定的に流
動させ、紫外線ランプ４の周囲を流動する流動層用粒子
群７の群からなる流動層６を形成する。このとき、上記
静止状態の分散層用粒子群１０の群からなる分散層９
は、流動層用粒子群７の沈下を防いで流動層６の底部を
保持する。そして、この流動層６内では、前記第１の実
施形態と同様の作用が得られる。

【００５３】また、分散層用粒子群１０の表面や分散層
用粒子群１０相互間の隙間等に液体中の汚れ物質や固形
混入物が付着・堆積した場合においては、図６に示すよ
うな洗浄運転状態とする。ここで、洗浄運転状態とは、
分散層９内に分散される液体の流速を分散層用粒子群１
０の流動化速度以上にまで増加させることにより、分散
層用粒子群１０の群を流動化状態とするような運転状態
をいう。そして、この洗浄運転状態における分散層用粒
子群１０相互間の摩擦作用、分散層用粒子群１０自体の
運動、及び液体の搬送力によって、分散層９内に付着・
堆積した汚れ物質や固形混入物を除去することができ
る。

【００５４】このとき、図８に示すように、液体の流速
の増加に伴って流動層６は上方へ膨張するとともに、そ
の流動状態が不安定となる傾向がある。しかし、上記バ
ッファー部１ｂによって筐体１内の液体の流速を減少さ
せ、流動層６の膨張を抑制するとともに、その流動状態
を安定化させることができる。このため、流動層６が流
出部３の流出防止板３２を越え、流動層用粒子群７が出
口管３１から流出することを防止することができる。

【００５５】また、洗浄運転状態において、流動層用粒
子群７及び分散層用粒子群１０がともに流動化状態とな
っていても、両者の粒径及び密度を適正に選定していれ
ば、流動層用粒子群７が上流側に、分散層用粒子群１０
が下流側に各々分離して流動するので、流動層用粒子群
７が分散層９内に沈下することはない。

【００５６】第５の実施の形態次に、図９により本発明の第５の実施形態について説明
する。なお、図９に示す第５の実施形態において、図１
及び図２に示す上記第１の実施形態と同一の構成部分に
は同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

【００５７】図９において、液体処理装置は筐体１の流
出部３と紫外線ランプ収納部分１ａとの間に設けられた
熱交換器１４を備えている。この熱交換器１４は、筐体
１内において流動層６に対応して、水平方向（液体の流
れ方向と直交する方向）に配置された複数の伝熱管（伝
熱部）１５を有しており、これら伝熱管１５の表面に
は、酸化チタン等の光触媒物質が担持されている。

【００５８】また、熱交換器１４は筐体１の外側面に設
けられ、その内部が複数の部屋に仕切られたジャケット
１６を有している。このジャケット１６の各部屋は、そ
れぞれ上記複数の伝熱管１５と連通している。また、ジ
ャケット１６は、互いに仕切板１９によって仕切られた
流入部１７と流出部１８とを有している。そして、熱交
換器１４は、流入部１７から液媒体の流れＢを導入して
伝熱管１５内を通し、流出部１８から排出するようにな
っている。

【００５９】次に、このような構成よりなる本実施形態
の作用について説明する。本実施形態によれば、上記第
１の実施形態と同様の作用が得られるとともに、更に熱
交換器１４の伝熱管１５内を流れる液媒体が筐体１内の
液体と熱交換を行うことにより、熱交換器１４で液体中
の熱エネルギーを回収することができる。

【００６０】また、熱交換器１４の伝熱管１５が流動層
６内に対応して設けられているので、紫外線ランプ４の
場合と同様に、流動層６の流動層用粒子群７の群によっ
て伝熱管１５の表面に汚れ物質が付着・堆積することを
防止することができる。さらに、流動層６によって伝熱
管１５の外面に形成される温度境界層の厚さを薄くし、
熱交換効率を高めることができる。

【００６１】また、伝熱管１５の表面には、光触媒物質
が担持されているため、伝熱管１５の表面近傍において
も光触媒反応が起き、伝熱管１５の表面への藻類の発生
を防止することができる。このため、伝熱管１５表面に
おける熱交換性能を長期にわたって初期状態に維持する
ことができる。

【００６２】また、熱交換器１４の伝熱管１５が紫外線
ランプ４に対して下流側に位置しているため、紫外線ラ
ンプ４が消費する電力のうち光エネルギーに変換されず
に熱エネルギーとして液体中に放出されるエネルギーを
も回収することができる。

【００６３】なお、図９に二点鎖線で示すように、熱交
換器１４が電源ユニット４１までを覆うジャケット１６
ａを有し、熱交換器１４で電源ユニット４１からの熱エ
ネルギー回収をする事により、電源ユニット４１の冷却
をも行えるように構成してもよい。

【００６４】なお、本実施の形態においては、伝熱管１
５の表面に光触媒物質を担持させるように構成したが、
これに加え更に、筐体１の内壁表面および紫外線ランプ
４の表面に光触媒物質を担持させるようにしてもよい。
このようにすれば、筐体１の内壁表面および紫外線ラン
プ４の表面への藻類の発生を防止することができる。

【００６５】第６の実施の形態次に、図１０により本発明の第６の実施の形態について
説明する。図１０に示すように、本実施形態の液体処理
装置は、筐体１のバッファー部１ｂと紫外線ランプ収納
部１ａとの間に設けられた熱交換器１４を備えている点
で、図７及び図８に示す上記第４の実施形態と異なり、
その他の構成は上記第４の実施形態と同様である。ま
た、本実施形態の熱交換器１４の構成は、図８に示す上
記第４の実施形態と同様である。従って、本実施形態に
よれば、上記第３及び第４の実施形態との両方の作用が
得られる。

【００６６】なお、以上説明してきた図１乃至図８に示
す上記各実施形態において、液体が筐体１内を下方から
上方へ流れ、分散板５，５０または分散機構８が下方に
設けられている場合について説明したが、液体の種類等
の条件によっては、これらの位置関係を全て上下逆にす
るとともに、流動層用粒子群７及び分散層用粒子群１０
として液体より比重が小さいものを用いるようにしても
よい。

【００６７】また、図９及び図１０に示す上記第４及び
第５の実施形態において、伝熱管１５内を流れる液媒体
を熱媒または冷媒として、筐体１内を流れる液体の加熱
または冷却を行ってもよい。

【００６８】また、図７乃至図１０に示す上記第３乃至
第５の実施形態において、紫外線ランプ４や伝熱管１５
が水平方向（液体の流れ方向と直交する方向）に配置さ
れた場合について説明したが、紫外線ランプ４や伝熱管
１５が垂直方向（液体の流れ方向と平行な方向）に配置
されてもよく、紫外線ランプ４と伝熱管１５とが異なる
方向に配置されていてもよい。

【００６９】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、光照射手
段の表面に液体中の汚れ物質が付着・堆積することを防
止することができる。このため、光触媒反応を長期間に
わたって効率的に行うことができ、高い信頼性の下で連
続運転を行うことができるとともに、光照射手段の特別
な洗浄操作を行う必要をなくし、運転費用の低減を図る
ことができる。また、流動層内の光照射装置から離れた
部位まで光が到達するため、流動層内全体で光触媒反応
の反応率が高くなる。このため、効率の高い液体処理装
置を得ることができる。

【００７０】請求項２記載の発明によれば、光供給装置
が筐体と別個に設けられているため、筐体自体の大きさ
を小さくすることができる。光照射手段の寿命は紫外線
ランプに比べて遥かに長いため、メンテナンスの手間お
よび費用の低減を図ることができる。また、１つの光供
給装置により複数の筐体の光照射手段に光を提供するこ
とが可能なため、複数の液体処理装置が必要とされる場
合に設備全体をコンパクトにすることができる。

【００７１】請求項３記載の発明によれば、熱交換器に
よって液体中の熱エネルギーを回収することができる。
このため、殺菌装置と熱交換器とが別個に構成されてい
る場合に比べ、上・下水道処理場等の公共敷地に対する
装置の占有面積を縮小し、公共敷地の有効利用を図るこ
とができる。また、熱交換器の伝熱部が流動層内に対応
して設けられているため、光照射装置の場合と同様に、
流動層の流動層用粒子群によって伝熱部の表面に汚れ物
質が付着・堆積することを防止することができる。この
ため、熱交換器による熱エネルギー回収効率を長期間維
持し、高い信頼性の下で連続運転を行うことができると
ともに、伝熱部の特別な洗浄操作を行う必要をなくし、
運転費用の低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液体処理装置の第１の実施の形態
を示す縦断面図。

【図２】図１に示す液体処理装置のII-II 線方向断面
図。

【図３】本発明による液体処理装置の第２の実施の形態
を示す縦断面図。

【図４】第２の実施の形態の応用例を示す図。

【図５】本発明による液体処理装置の第３の実施の形態
を示す縦断面図。

【図６】図５に示す液体処理装置のIV-IV 線方向断面
図。

【図７】本発明による液体処理装置の第４の実施の形態
を示す縦断面図。

【図８】図７に示す液体処理装置の洗浄運転状態を示す
図。

【図９】本発明による液体処理装置の第５の実施の形態
を示す縦断面図。

【図１０】本発明による液体処理装置の第６の実施の形
態を示す縦断面図。

【符号の説明】

１筐体２流入部３流出部４光照射装置（紫外線ランプ）５分散板６流動層７流動層用粒子群１４熱交換器１５伝熱管（伝熱部）４２光供給装置（紫外線発生装置）４３光導入装置（光ファイバー）４４光照射装置６０供給装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理液体を流入させるための流入部及び
処理済液体を流出させるための流出部を有する筐体と、前記筐体内の前記流入部側に設けられ、前記流入部から
流入する液体の流れを前記筐体内に分散させる分散板
と、前記筐体内に収容され、表面に光触媒物質を担持すると
ともに光を透過させることが可能な粒状体を含み、前記
分散板を通過した液体の流れにより流動層を形成する流
動層用粒子群と、前記筐体内の前記流動層に対応する部分に設けられ、前
記流動層用粒子群に光を照射する光照射装置と、を備え
たことを特徴とする液体処理装置。
【請求項２】被処理液体を流入させるための流入部及び
処理済液体を流出させるための流出部を有する筐体と、前記筐体内の前記流入部側に設けられ、前記流入部から
流入する液体の流れを前記筐体内に分散させる分散板
と、前記筐体内に収容され、表面に光触媒物質を担持すると
ともに光を透過させることが可能な粒状体を含み、前記
分散板を通過した液体の流れにより流動層を形成する流
動層用粒子群と、前記筐体外に設けられた光供給装置と、前記筐体内の前記流動層に対応する部分に設けられ、前
記光供給装置からの光を受け、その光を前記流動層用粒
子群に照射する光照射装置と、前記光供給装置からの光を前記光照射装置に導入する光
導入装置と、を備えたことを特徴とする液体処理装置。
【請求項３】被処理液体を流入させるための流入部及び
処理済液体を流出させるための流出部を有する筐体と、前記筐体内の前記流入部側に設けられ、前記流入部から
流入する液体の流れを前記筐体内に分散させる分散板
と、前記筐体内に収容され、表面に光触媒物質を担持すると
ともに光を透過させることが可能な粒状体からなり、前
記分散板を通過した液体の流れにより流動層を形成する
流動層用粒子群と、前記筐体内の前記流動層に対応する部分に設けられ、前
記流動層用粒子群に光を照射する光照射装置と、前記筐体内の前記光照射装置の下流側に設けられた熱交
換器と、を備えたことを特徴とする液体処理装置。
【請求項４】前記熱交換器は、その表面の少なくとも一
部に光触媒物質を担持した伝熱部を有していることを特
徴とする請求項３記載の液体処理装置。
【請求項５】被処理液体を流入させるための流入部及び
処理済液体を流出させるための流出部を有する筐体と、前記筐体内の前記流入部側に設けられ、前記流入部から
流入する液体の流れを前記筐体内に分散させる分散板
と、前記筐体内に収容され、表面に光触媒物質を担持すると
ともに光を透過させることが可能な粒状体を含み、前記
分散板を通過した液体の流れにより流動層を形成する流
動層用粒子群と、前記筐体内の前記流動層に対応する部分に設けられ、前
記流動層用粒子群に光を照射する光照射装置と、酸素または酸素を含む気体を前記流動層内に供給する供
給装置と、を備えたことを特徴とする液体処理装置。
【請求項６】前記光照射装置の表面は、光触媒物質を担
持していることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに
記載の液体処理装置。
【請求項７】前記筐体の内面は、光触媒物質を担持して
いることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の
液体処理装置。