JPH1147771A - 連続通水式水処理装置 - Google Patents

連続通水式水処理装置

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JPH1147771A
JPH1147771A JP20578597A JP20578597A JPH1147771A JP H1147771 A JPH1147771 A JP H1147771A JP 20578597 A JP20578597 A JP 20578597A JP 20578597 A JP20578597 A JP 20578597A JP H1147771 A JPH1147771 A JP H1147771A
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JP
Japan
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water
gas
ozone
treated
lamp
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Application number
JP20578597A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Noguchi
寛 野口
Rie Kagami
理恵 加賀美
Miyoko Kusumi
美代子 久住
Shigeo Sato
茂雄 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
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  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 被処理水を連続的に通水しながら促進酸化処
理を実施することにより、薬品とか設備及び消費電力に
要するコストを極力低減して水中の有害物質を効率的に
除去することができる連続通水式水処理装置の提供を目
的とする。 【解決手段】 被処理水２０とオゾンを混合する気液混
合器１と、表面に二酸化チタン膜がコーティングされた
ランプ保護管１１により外周部が被覆され、波長３００
ｎｍ〜４２０ｎｍの光を発する紫外線ランプ１０が配置
された光触媒反応器２と、水中のガスを分離して放出す
る気液分離槽３とを具備してなり、気液混合器１に投入
された被処理水２０にオゾンガスを放散するとともに、
光触媒反応器２内での二酸化チタンの紫外線吸収に伴う
光触媒反応によって被処理水２０中の溶存オゾンを分解
してＯＨラジカルを生成し、該ＯＨラジカルにより有機
物の酸化除去を行うようにした連続通水式水処理装置を
基本手段とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はオゾンと光触媒を利
用して水処理を行う連続通水式水処理装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】オゾンは強力な酸化力を有しており、水
中の着色成分とか臭気成分の分解及び従来の前塩素処理
を採用した浄水過程で発生する有機塩素化合物であるト
リハロメタン（ＴＨＭ）前駆物質を分解する作用がある
ため、浄水の操作工程中にオゾン処理、又はオゾン処理
と活性炭処理との複合処理を行うなど水処理分野で広く
利用されており、近時は上水のみならず下水処理にも採
用されている。
【０００３】オゾンによる連続通水式水処理装置には、
散気管を用いたガス曝気方式，イジェクタによる気
液接触方式，ポンプを用いたガス吸入方式がある。
【０００４】の散気管を用いたガス曝気方式は最も利
用されている方式であり、大容量の水を処理するのに適
している。更に及びの方式は設置スペースが小さく
てもよいため、設置スペースが限定されている水処理施
設において採用して有効である。
【０００５】しかしながらオゾンの酸化力には限界があ
り、特に低分子の有機物などの有害物質を効率よく除去
することは困難であるという問題がある。
【０００６】一方、オゾンの酸化力を高める手段として
促進酸化処理法が検討されている。この促進酸化処理法
とは、オゾンの分解速度を促進してヒドロキシラジカル
（以下ＯＨラジカルと略称）の生成速度を増加させ、こ
のＯＨラジカルの持つ強力な酸化力を利用する手段であ
る。
【０００７】オゾンとＯＨラジカルによる有機物の分解
速度を比較すると、例えばベンゼンではオゾンとの反応
速度が１０1（ｌ／ｍｏｌ・ｓｅｃ）程度であるのに対し
て、ＯＨラジカルを用いた場合には１０9（ｌ／ｍｏｌ・
ｓｅｃ）程度となり、ＯＨラジカルが桁違いに大きな反
応速度を有している。
【０００８】促進酸化処理法としては、オゾンと紫外線
ランプとの併用処理、オゾンと過酸化水素水の併用処
理、オゾンと低圧水銀ランプを用いた紫外線照射の併用
処理、オゾンと二酸化チタン，紫外線の併用処理などが
ある。
【０００９】連続通水式のオゾン処理装置に過酸化水素
水を添加した促進酸化処理を適用する場合には、被処理
水中に過酸化水素水を注入した後にオゾンを注入する手
段と、被処理水中に過酸化水素水とオゾンを同時に注入
する手段がある。
【００１０】又、オゾンと紫外線ランプもしくは低圧水
銀ランプを用いた併用処理では、被処理水中に紫外線を
照射している時にオゾンを注入する手段と、被処理水中
にオゾンを注入した後に紫外線を照射して残留オゾンを
分解する手段とがある。
【００１１】オゾンと二酸化チタン，紫外線の併用処理
での反応は、二酸化チタンの紫外線吸収によって起こ
る光触媒反応、オゾンによる紫外線吸収反応の複合反
応となる。二酸化チタンの光触媒としての機能は、半導
体における光励起反応の原理による。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上記したように連続通
水式のオゾン処理装置に過酸化水素水を添加した促進酸
化処理を適用する場合には、貯留中の過酸化水素水の劣
化とか濃度の低下が生じることがあるため、過酸化水素
水の薬品管理が重要である。
【００１３】他方のオゾンと低圧水銀ランプを用いた紫
外線照射の併用処理では、低圧水銀ランプが高価である
上、この低圧水銀ランプから発せられる紫外線が外部に
漏れる危険性がある。又、低圧水銀ランプを水中に設置
するには高価な石英ガラス製のランプ保護管が必要であ
るとともに該ランプ保護管上に被処理水の汚れが付着し
やすいため、煩瑣な洗浄操作が要求されるという難点が
ある。
【００１４】更に多量のオゾン発生に要する電力とか紫
外線照射用の電力が大きくなってしまうため、消費電力
のコストも増大する難点がある。
【００１５】そこで本発明は上記に鑑みてなされたもの
であり、被処理水を連続的に通水しながら促進酸化処理
を実施することによって水中の有害物質を効率的に除去
するとともに、薬品とか設備及び消費電力に要するコス
トを極力低減することができる連続通水式水処理装置を
提供することを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、請求項１に記載したように、被処理水と
オゾンを混合する気液混合器と、表面に二酸化チタン膜
がコーティングされたランプ保護管により外周部が被覆
され、波長３００ｎｍ〜４２０ｎｍの光を発する紫外線
ランプが配置された光触媒反応器と、水中に溶解・混合
しているガスを分離して外部に放出する気液分離槽とを
具備してなり、気液混合器に投入された被処理水にオゾ
ンガスを放散するとともに、光触媒反応器内での二酸化
チタンの紫外線吸収に伴う光触媒反応によって被処理水
中の溶存オゾンを分解してＯＨラジカルを生成し、この
ＯＨラジカルにより被処理水中の有機物の酸化除去を行
うようにした連続通水式水処理装置を基本手段とする。
【００１７】紫外線ランプの外周部を被覆するランプ保
護管が配置された光触媒反応器の該ランプ保護管と外壁
面との間に、表面に二酸化チタン膜がコーティングされ
た多数個のガラスビーズ、もしくは二酸化チタン膜がコ
ーティングされたガラス繊維クロスを充填した変形例
と、光触媒反応器内に配置された紫外線ランプの外周部
を、径長が拡大されたランプ保護管を用いて被覆した変
形例を提案する。又、光触媒反応器に設けた被処理水の
流出口には、被処理水の流通量を制限するためのオリフ
ィスを設けてある。
【００１８】請求項５により、被処理水とオゾンを混合
する気液混合器と、ランプ保護管により外周部が被覆さ
れ、低圧水銀ランプのような主波長２５４ｎｍの光を発
する紫外線ランプが配置されたオゾン分解促進装置と、
水中に溶解・混合しているガスを分離して外部に放出す
る気液分離槽とを具備した連続通水式水処理装置を提供
する。このオゾン分解促進装置に設けた被処理水の流出
口にも被処理水の流通量を制限するためのオリフィスを
設けてあり、オゾン分解促進装置内に配置された紫外線
ランプの外周部を、表面に二酸化チタン膜がコーティン
グされたランプ保護管で被覆した構成にしてある。
【００１９】請求項８により、請求項１の構成に加えて
気液分離槽の排出口に排オゾン濃度計を設け、気液混合
器に投入された被処理水にフィードバック制御用のコン
トローラの制御出力によって駆動制御されたオゾン発生
機で得られるオゾンガスを放散し、光触媒反応器内での
二酸化チタンの紫外線吸収に伴う光触媒反応によって被
処理水中の溶存オゾンを分解してＯＨラジカルを生成
し、このＯＨラジカルにより被処理水中の有機物の酸化
除去を行う手段を提供する。
【００２０】請求項９により、溶存オゾン濃度計を設け
て、フィードバック制御用のコントローラの制御出力に
よってオゾン発生機を駆動制御した例を提案する。溶存
オゾン濃度測定機は気液混合器の排出口もしくは光触媒
反応器のの排出口の何れに設けてもよい。
【００２１】更に請求項１１により、光触媒反応器の排
出口に溶存オゾン濃度測定機と、フィードバック制御用
のコントローラと、ランプ安定器とを具備した構成を提
供する。これによりランプ安定器の出力信号により紫外
線ランプの照射強度を調整し、二酸化チタンの紫外線吸
収に伴う光触媒反応によって被処理水中の溶存オゾンを
分解してＯＨラジカルを生成する。
【００２２】上記溶存オゾン濃度測定機とランプ安定器
は気液混合器の排出口に設けてもよい。
【００２３】請求項１３により、被処理水とオゾンを混
合する気液混合器と、表面に二酸化チタン膜がコーティ
ングされたランプ保護管により外周部が被覆され、波長
３００ｎｍ〜４２０ｎｍの光を発する紫外線ランプが配
置された光触媒反応器と、この気液混合器からの被処理
水の流出口に二方向切替バルブを介して設けた太陽光光
触媒反応器と、水中に溶解・混合しているガスを分離し
て外部に放出する気液分離槽とを具備した構成を提供す
る。
【００２４】被処理水にオゾンガスを放散するとともに
光触媒反応器もしくは太陽光光触媒反応器の何れか一方
或いは両方併用での二酸化チタンの紫外線吸収に伴う光
触媒反応によって被処理水中の溶存オゾンを分解してＯ
Ｈラジカルを生成する。
【００２５】又、前記太陽光光触媒反応器に紫外線照度
計と１本或いは複数本の紫外線ランプ及び照度コントロ
ーラを配置して、紫外線照度計により測定された太陽光
の紫外線照射量が不足した際に、照度コントローラから
紫外線ランプを選択的に点灯する制御を実施する。
【００２６】かかる連続通水式水処理装置、特に請求項
１記載の装置によれば、被処理水を気液混合器に供給す
ると、負圧によって気液混合器の入口からオゾンガスが
吸入され、気液混合器内で被処理水と混合して気液接触
が行われ、溶存オゾンを含む被処理水は気液混合器から
次段の光触媒反応器内に送り込まれる。そして該光触媒
反応器の中心位置に配置された紫外線ランプから波長３
００ｎｍ〜４２０ｎｍの紫外線が発せられると、紫外線
はランプ保護管の表面にコーティングされた二酸化チタ
ン膜に吸収され、光触媒反応によって二酸化チタン膜上
で酸化還元反応が進行し、溶存オゾンが分解してＯＨラ
ジカルが生成し、このＯＨラジカルの持つ酸化力によっ
て被処理水中の有機物等の有害物質を除去することがで
きる。
【００２７】被処理水は次段の気液分離槽に送り込まれ
て、水中に溶解・混合しているガスが水中から分離され
て外部に放出され、ガス抜きされた処理水の一部は気液
分離槽から再度気液混合器に送り込まれて循環処理が行
われ、気液分離槽の処理水は放流される。
【００２８】更に請求項１３，１４，１５に記載した連
続通水式水処理装置によれば、太陽光光触媒反応器で太
陽光に含有されている波長３００ｎｍ〜４２０ｎｍの紫
外線が内面側にコーティングされた二酸化チタン膜に吸
収され、この二酸化チタンの紫外線吸収によって起こる
光触媒反応によって二酸化チタン膜上で酸化還元反応が
進行して溶存オゾンが分解してＯＨラジカルが生成し、
このＯＨラジカルの持つ酸化力によって被処理水中の有
機物等の有害物質を除去することができる。
【００２９】太陽光光触媒反応器に紫外線照度計を配置
し、更に太陽光光触媒反応器の下側部に１本或いは複数
本の紫外線ランプと反射板を配置したことにより、紫外
線照度計が太陽光に含まれている紫外線の照度を連続的
に測定し、照度コントローラが太陽光光触媒反応器が必
要とする紫外線が照射されているか否かを判定した上
で、太陽光からの紫外線の照射量が不足していることを
検出した際に、紫外線ランプを選択的に点灯して、天候
とか季節によって太陽光からの紫外線の照射量が不足し
た場合でも被処理水の処理効率を安定化することが可能
となる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下に本発明にかかるオゾンを用
いた連続通水式水処理装置の各種実施の形態例を説明す
る。本実施の形態例では、被処理水に対してオゾンと紫
外線及び二酸化チタンを併用した促進酸化処理を適用し
たことにより、連続的に通水される被処理水中の有害物
質の分解性を高めたことが作用上の特徴となっている。
【００３１】図１は本発明の第１実施形態例を示す概要
図であり、先ず主要な構成要素を説明すると、１は気液
混合器、２は光触媒反応器、３は気液分離槽、４は被処
理水の送水ポンプ、５は処理水の送水ポンプ、６はチェ
ック弁、７，８は流量調整バルブ、９は流量計である。
【００３２】気液混合器１は上方から流入した被処理水
が下方に流出するように構成され、該気液混合器１の上
方側面にはオゾンガスの吸入口１ａが付設されており、
更に気液混合器１の内方上側部には急縮部１ｂが設けら
れていて、吸入口１ａと急縮部１ｂによりオゾンガスの
イジェクタ機構が形成されている。
【００３３】図２は光触媒反応器２の構造を示す拡大図
であり、図示したように中心位置に波長３００ｎｍ〜４
２０ｎｍの光を発する紫外線ランプ１０が配置されてい
る。紫外線ランプ１０は３００ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲
内の任意の波長の光を発するものであればよく、３００
ｎｍ〜４２０ｎｍの全ての範囲の波長を含む光を発する
ものである必要はない。
【００３４】１１は紫外線ランプ１０の外周部を被覆す
る石英ガラス等を用いたランプ保護管であり、このラン
プ保護管１１の表面には二酸化チタン膜１２がコーティ
ングされている。２ａは光触媒反応器２の上方側面に設
けられた被処理水の流入口、２ｂは下方側面に設けられ
た被処理水の流出口である。
【００３５】気液分離槽３は下方から流入した被処理水
が上方側面から流出し、気相部に貯留されたガスがチェ
ック弁６から抜けるように構成されている。
【００３６】かかる連続通水式水処理装置によれば、被
処理水２０が送水ポンプ４から管路１３を経由して気液
混合器１の上方から供給されると、この気液混合器１の
内方上側部に形成された急縮部１ｂを通過する際に負圧
を発生し、この負圧によって気液混合器１の上方側面に
付設された吸入口１ａから図外のオゾン発生機で得られ
たオゾンガスが吸入される。
【００３７】吸入されたオゾンガスは気液混合器１内で
被処理水２０と充分に混合して気液接触が行われ、オゾ
ンガス中のオゾンが被処理水２０中に溶解する。そして
溶存オゾンを含む被処理水２０は、気液混合器１の下方
から流出して、流入口２ａから次段の光触媒反応器２内
に送り込まれる。
【００３８】光触媒反応器２の中心位置に配置された紫
外線ランプ１０から波長３００ｎｍ〜４２０ｎｍの紫外
線が発せられると、この紫外線はランプ保護管１１の表
面にコーティングされた二酸化チタン膜１２に吸収され
る。この二酸化チタンの紫外線吸収によって起こる光触
媒反応によって二酸化チタン膜１２上で酸化還元反応が
進行し、この酸化還元反応によって被処理水２０中の溶
存オゾンが分解してＯＨラジカルが生成し、このＯＨラ
ジカルの持つ酸化力によって被処理水２０中の有機物等
の有害物質を除去することができる。
【００３９】光触媒反応器２を通過した被処理水２０
は、流出口２ｂから次段の気液分離槽３に送り込まれ、
水中に溶解・混合しているガスが水中から分離されて気
相部分に貯留され、チェック弁６から外部に放出され
る。ガス抜きされた処理水の一部は気液分離槽３から送
水ポンプ５，流量調整バルブ７，流量計９，管路１４，
管路１３を通って再度気液混合器１に送り込まれて循環
処理が行われ、気液分離槽３から溢れた処理水は管路１
５から流量調整バルブ８を経由して放流される。
【００４０】上記光触媒反応器２における二酸化チタン
の紫外線吸収によって起こる光触媒反応としての機能
は、半導体における光励起反応の原理による。即ち、二
酸化チタン膜１２にバンドギャップ以上のエネルギーを
持つ光を照射すると、価電子帯から伝導帯へ電子が励起
され、伝導帯に電子を、価電子帯に正孔を生じる。伝導
帯に励起された電子は還元力を有し、価電子帯の正孔は
酸化力を有する。電子と正孔が還元と酸化を行った後
は、価電子帯と伝導帯は元の状態に戻り、光が照射され
ると再び電子と正孔が生じて還元と酸化が行われる。
【００４１】二酸化チタンのバンドギャップは約３.０
ｅＶであり、波長に直すと４１０ｎｍである。そこで４
１０ｎｍ以下の紫外線を二酸化チタン膜１２に照射する
ことによって該二酸化チタン膜１２上で酸化還元反応が
進行し、前記したように酸化還元反応によって被処理水
２０中の溶存オゾンが分解してＯＨラジカルが生成す
る。
【００４２】オゾンの光分解によるオゾン促進酸化処理
の原理を簡単に説明する。オゾンは２５０ｎｍ付近をピ
ークとする紫外域２００〜３００ｎｍのHartley帯と呼
ばれる強い吸収帯域を持ち、この領域の光を吸収するこ
とによって光分解反応を起こし、ＯＨラジカルを生成す
る。従ってHartley帯のピークである２５０ｎｍの光を
最もよく吸収してＯＨラジカルを発生する。
【００４３】図２２に示したように低圧水銀ランプは主
波長が２５４ｎｍにあり、発光の大部分がこの波長域に
あるため、オゾンの光分解に最も適している。但し低圧
水銀ランプを用いる場合には、このランプが高価である
上、水中にランプを設置する場合には、ランプが直接被
処理水と接触することを防止するためにランプ保護管を
用いる必要があり、このランプ保護管として石英ガラス
のような２５４ｎｍの光をよく透過する高価なガラスを
用いる必要がある。
【００４４】更にランプ保護管に付着する汚れのため
に、該ランプ保護管の洗浄及び一定期間後の交換が必要
であるため、メンテナンスに要するコストが高いという
問題がある。
【００４５】一方、二酸化チタンは波長が約４００ｎｍ
以下の光を吸収して光触媒反応を起こし、水中では酸化
によりＯＨラジカルを生成する。オゾンと低圧水銀ラン
プに二酸化チタンを併用する試みがあるが、この場合に
は３つのＯＨラジカル生成反応、つまり、低圧水銀ラ
ンプによるオゾンの光分解によるＯＨラジカルの生成反
応、二酸化チタン上での光分解によるＯＨラジカルの
生成反応、二酸化チタン上での光触媒反応とオゾンの
作用によるＯＨラジカルの生成反応が考えられる。
【００４６】実際にオゾン、低圧水銀ランプ、二酸化チ
タンを併用する場合には、上記の反応が支配的となる
ため、二酸化チタン添加の効果がほとんど現れてこな
い。
【００４７】オゾンと二酸化チタン及び３００〜４２０
ｎｍの紫外線との併用は、上記の問題を解決するもので
ある。波長域が３００〜４２０ｎｍの光をオゾンと二酸
化チタンに照射すると、図２３に示したようにオゾンに
はほとんど吸収されず、主に二酸化チタンに吸収され
る。従って光の直接反応によるオゾンの分解は起こら
ず、二酸化チタン上での光触媒反応とオゾンの作用によ
るＯＨラジカル生成反応が支配的になる。
【００４８】換言すれば、二酸化チタンの利用によりオ
ゾンを直接分解できない近紫外域の紫外線をオゾンと作
用させてＯＨラジカルを生成させることが可能になる。
【００４９】３００〜４２０ｎｍの光を照射するために
は、ランプの中ではこの波長域の光を効率的に発するブ
ラックライトも使用可能である。ブラックライトは低圧
水銀ランプに比して安価であり、図２４に示したように
パイレックスなどのガラスでも透過するため、ランプ保
護管として石英等の高価なガラスを用いなくてもよく、
コストが低廉化される利点がある上、ランプ保護管に二
酸化チタンをコーティングすれば防汚効果が得られてメ
ンテナンスも容易となり、水への光吸収が少ないため、
光照射を行うのに有利である。
【００５０】図３は第１実施形態例で用いた光触媒反応
器２の第１変形例を示す縦断面図であり、この例では中
心位置に波長３００ｎｍ〜４２０ｎｍの光を発する紫外
線ランプ１０が配置され、この紫外線ランプ１０の外周
部を被覆してランプ保護管１１が配置されているととも
に、このランプ保護管１１と外壁面２ｃとの間に、表面
に二酸化チタン膜がコーティングされた多数個のガラス
ビーズ１６，１６が充填されている。このガラスビーズ
１６，１６に代えて二酸化チタン膜がコーティングされ
たガラス繊維クロスを充填してもよい。
【００５１】尚、上記ガラスビーズ１６とかガラス繊維
クロス以外でも表面積が大きい材料であれば代替するこ
とが可能である。
【００５２】前記図２に示した光触媒反応器２での二酸
化チタンの紫外線吸収によって起こる光触媒反応は、二
酸化チタン膜１２の表面積に依存する。即ち、ランプ保
護管１１の表面積には限度があるため、オゾンの分解効
率を高めて光触媒反応を促進するためには二酸化チタン
膜１２の表面積を大きくしなければならない。
【００５３】そこで図３に示したように表面に二酸化チ
タン膜がコーティングされた多数個のガラスビーズ１
６，１６をランプ保護管１１と外壁面２ｃとの間に充填
したことにより、図２の例に較べて二酸化チタン膜の表
面積が大幅に大きくなり、光触媒反応の効率を高めるこ
とが可能となる。
【００５４】図４は第１実施形態例で用いた光触媒反応
器２の第２変形例を示す縦断面図であり、この例では中
心位置に紫外線ランプ１０が配置されていることは前記
各例と同一であるが、紫外線ランプ１０の外周部を被覆
しているランプ保護管１１の径長Ｘを前記各例よりも大
きくしてあり、このランプ保護管１１と外壁面２ｃとの
間に、表面に二酸化チタン膜がコーティングされた多数
個のガラスビーズ１６，１６が充填されている。
【００５５】このようにランプ保護管１１の径長Ｘを大
きくすると、図５に示したようにランプ保護管上にコー
ティングした二酸化チタンに照射される紫外線強度が小
さくなる。二酸化チタン膜上での光触媒反応において、
照射された紫外線強度に対するオゾン分解の効率、即ち
量子効率は紫外線の強度に依存し、紫外線の強度が大き
いほど量子効率は低くなるため、ランプ保護管１１の径
長Ｘを大きくするほど光触媒反応によるオゾンの分解効
率を高めることができる。その結果、生成するＯＨラジ
カルの量が増加して被処理水中の有害物質の処理能力は
向上する。
【００５６】ランプ保護管１１の径長Ｘが一定長以上に
なると、オゾンの物質効率はほとんど変化しなくなるた
め、径長Ｘは図６に示すＸCが最適値となる。尚、二酸
化チタン膜がコーティングされた多数個のガラスビーズ
１６，１６をランプ保護管１１と外壁面２ｃとの間に充
填したことの光触媒反応の効率アップに関しては図３に
より説明した通りである。
【００５７】図７は第１実施形態例で用いた光触媒反応
器２の第３変形例を示す縦断面図であり、この例では光
触媒反応器２自体の内部構造は図２と一致しており、中
心位置に紫外線ランプ１０が配置され、この紫外線ラン
プ１０の外周部を被覆して表面に二酸化チタン膜１２が
コーティングされたランプ保護管１１が配置されてい
る。そして光触媒反応器２の下方側面に設けられた被処
理水２０の流出口２ｂに、図８に示したように被処理水
２０の流通量を制限するためのオリフィス１７を設けて
ある。
【００５８】上記オリフィス１７は、気液混合器１内及
び光触媒反応器２内にある被処理水２０の水圧を上昇さ
せる機能を有しており、気液混合器１内の水圧を上昇さ
せることで気液接触時のオゾン溶解効率が高められ、且
つ光触媒反応器２内の被処理水２０が加圧状態に保たれ
ることによって加圧下で溶解したオゾンが再び気中に放
出されることが防止されて、注入したオゾンのほぼ全て
を促進酸化処理に利用することができる。
【００５９】図９は本発明の第２実施形態例を示す概要
図であり、基本的な構成要素は図１に示した第１実施形
態例と略一致しているため、同一の符号を付して表示し
てある。この第２実施形態例では、光触媒反応器２に代
えてオゾン分解促進装置２１を用いたことが特徴となっ
ている。
【００６０】図１０はオゾン分解促進装置２１の構造を
示す拡大図であり、図示したように中心位置に低圧水銀
ランプ２２が配置されており、この低圧水銀ランプ２２
の外周部を被覆して石英ガラス等を用いたランプ保護管
２３が配置されている。
【００６１】２１ａはオゾン分解促進装置２１の上方側
面に設けられた被処理水の流入口、２１ｂは下方側面に
設けられた被処理水の流出口である。この流出口２１ｂ
には、図１１に示したように被処理水２０の流通量を制
限するためのオリフィス２４を設けてある。
【００６２】低圧水銀ランプ２２の光源として、主波長
２５４ｎｍの紫外線ランプを使用して好適である。
【００６３】かかる第２実施形態例の連続通水式水処理
装置によれば、被処理水２０が送水ポンプ４から管路１
３を経由して気液混合器１に供給されると、第１実施形
態例と同様に気液混合器１の内方上側部に形成された急
縮部１ｂを通過する際の負圧によって吸入口１ａからオ
ゾンガスが吸入され、気液混合器１内で被処理水２０と
充分に混合して気液接触が行われてオゾンガス中のオゾ
ンが被処理水２０中に溶解する。
【００６４】溶存オゾンを含む被処理水２０は、流入口
２１ａからオゾン分解促進装置２１内に送り込まれ、低
圧水銀ランプ２２から発せられる紫外線が被処理水２０
中の溶存オゾンを直接分解（光分解）してＯＨラジカル
が生成し、このＯＨラジカルの持つ酸化力によって被処
理水２０中の有機物等の有害物質を除去することができ
る。
【００６５】オゾン分解促進装置２１の流出口２１ｂに
設けたオリフィス２４は、気液混合器１内とオゾン分解
促進装置２１内にある被処理水２０の水圧を上昇させる
機能があり、気液混合器１内の水圧を上昇させることで
気液接触時のオゾン溶解効率が高められ、且つオゾン分
解促進装置２１内の被処理水２０が加圧状態に保たれる
ことによって加圧下で溶解したオゾンが再び気中に放出
されることが防止されて、注入したオゾンのほぼ全てを
促進酸化処理に利用することができる。
【００６６】オゾン分解促進装置２１を通過した被処理
水２０は、流出口２１ｂから次段の気液分離槽３に送り
込まれ、水中に溶解・混合しているガスが水中から分離
されてチェック弁６から外部に放出される。ガス抜きさ
れた処理水の一部は気液分離槽３から送水ポンプ５，流
量調整バルブ７，流量計９，管路１４，管路１３を通っ
て再度気液混合器１に送り込まれて循環処理が行われ、
気液分離槽３から溢れた処理水は管路１５から流量調整
バルブ８を経由して放流される。
【００６７】図１２は第２実施形態例で用いたオゾン分
解促進装置２１の変形例を示す縦断面図であり、この例
では中心位置に低圧水銀ランプ２２が配置され、この低
圧水銀ランプ２２の外周部を被覆してランプ保護管２３
が配置されているとともに、このランプ保護管２３の表
面には前記第１実施形態例で用いた二酸化チタン膜１２
がコーティングされている。
【００６８】かかる変形例によれば、低圧水銀ランプ２
２から発せられた紫外線がランプ保護管２３の表面にコ
ーティングされた二酸化チタン膜１２に吸収されて起こ
る光触媒反応によって二酸化チタン膜１２上で酸化還元
反応が進行し、この酸化還元反応によって被処理水２０
中の溶存オゾンが分解してＯＨラジカルが生成するとい
う作用が得られる外、ランプ保護管２３に付着するスケ
ール等をＯＨラジカルによって分解することにより、防
汚効果が高められる。
【００６９】図１３は本発明の第３実施形態例を示す概
要図であり、基本的な構成要素は図１に示した第１実施
形態例と略一致しているため、同一の符号を付して表示
してある。この第３実施形態例は、第１実施形態例の構
成に排オゾン濃度計を利用したオゾン注入量制御システ
ムを付加したことが特徴となっている。
【００７０】図１３中の２５はチェック弁６の排出口に
設けた排オゾン濃度計、２６はフィードバック制御用の
ＰＩコントローラ、２７はオゾン発生機である。そして
該ＰＩコントローラ２６の制御出力によってオゾン発生
機２７の駆動制御が行われるように構成されている。そ
の他の構成は第１実施形態例と一致している。
【００７１】かかる第３実施形態例の連続通水式水処理
装置によれば、被処理水２０が送水ポンプ４から管路１
３を経由して気液混合器１に供給されるのと同時にオゾ
ン発生機２７で得られたオゾンガスが急縮部１ｂの負圧
作用によって被処理水２０ととともに気液混合器１内に
吸入され、被処理水２０と充分に混合して気液接触が行
われてから溶存オゾンを含む被処理水２０は、流入口２
ａから光触媒反応器２内に送り込まれる。
【００７２】光触媒反応器２の中心位置に配置された紫
外線ランプ１０から波長３００ｎｍ〜４２０ｎｍの紫外
線が発せられると、この紫外線はランプ保護管１１の表
面にコーティングされた二酸化チタン膜１２に吸収さ
れ、この二酸化チタンの紫外線吸収によって起こる光触
媒反応によって二酸化チタン膜１２上で酸化還元反応が
進行し、この酸化還元反応によって被処理水２０中の溶
存オゾンが分解してＯＨラジカルが生成し、このＯＨラ
ジカルの持つ酸化力によって被処理水２０中の有機物等
の有害物質を除去することができる。
【００７３】光触媒反応器２を通過した被処理水２０
は、流出口２ｂから次段の気液分離槽３に送り込まれ、
水中に溶解・混合しているガスが水中から分離されてチ
ェック弁６から排出される。
【００７４】上記の動作時に、オゾン反応は被処理水２
０に含まれている有害物質の濃度によって変化するた
め、オゾン発生機２７から注入された全オゾンのうち、
気液混合器１及び光触媒反応器２で被処理水２０中に溶
解しなかったオゾンガスと、反応で消費されなかったオ
ゾンガスとが生じる場合がある。このような残留するオ
ゾンガスはチェック弁６から排オゾンとして排出される
ので、排オゾン濃度計２５によって排オゾン濃度を測定
することにより、被処理水２０中に含まれている有害物
質の濃度を間接的にモニターすることが出来る。
【００７５】排オゾン濃度計２５によって測定された排
オゾン濃度信号はＰＩコントローラ２６に入力され、こ
のＰＩコントローラ２６によって予め設定されている排
オゾン濃度目標値と比較されて、演算された制御信号が
オゾン発生機２７に出力される。オゾン発生機２７はＰ
Ｉコントローラ２６から出力された制御信号により駆動
制御され、オゾン濃度が最適になるような運転状態に制
御される。
【００７６】図１４は本発明の第４実施形態例を示す概
要図であり、基本的な構成要素は図１に示した第１実施
形態例と略一致しているため、同一の符号を付して表示
してある。この第４実施形態例は、第１実施形態例の構
成に溶存オゾン濃度計を利用したオゾン注入量制御シス
テムを付加したことが特徴となっている。
【００７７】図１４中の２８は光触媒反応器２の流出口
２ｂに設けた溶存オゾン濃度計の電極、２９は溶存オゾ
ン濃度変換器、２６はフィードバック制御用のＰＩコン
トローラ、２７はオゾン発生機である。該ＰＩコントロ
ーラ２６の制御出力によってオゾン発生機２７の駆動制
御が行われるように構成されている。その他の構成は第
１実施形態例と一致している。
【００７８】かかる第４実施形態例の連続通水式水処理
装置によれば、オゾン発生機２７で得られたオゾンガス
が急縮部１ｂの負圧作用によって被処理水２０とととも
に気液混合器１内に吸入され、被処理水２０と充分に混
合して気液接触が行われてから溶存オゾンを含む被処理
水２０は、流入口２ａから光触媒反応器２内に送り込ま
れる。そして第３実施形態例と同様に光触媒反応器２の
中心位置に配置された紫外線ランプ１０から波長３００
ｎｍ〜４２０ｎｍの紫外線が発せられると、この紫外線
はランプ保護管１１の表面にコーティングされた二酸化
チタン膜１２に吸収され、この二酸化チタンの紫外線吸
収によって起こる光触媒反応によって二酸化チタン膜１
２上で酸化還元反応が進行し、この酸化還元反応によっ
て被処理水２０中の溶存オゾンが分解してＯＨラジカル
が生成し、このＯＨラジカルの持つ酸化力によって被処
理水２０中の有機物等の有害物質を除去することができ
る。
【００７９】上記の動作時に、オゾン消費量は被処理水
２０に含まれている有害物質の濃度によって変化するた
め、光触媒反応器２の流出口２ｂで溶存オゾン濃度を測
定することにより、被処理水２０中に含まれている有害
物質の濃度を間接的にモニターすることが出来る。
【００８０】溶存オゾン濃度は溶存オゾン濃度計の電極
２８と溶存オゾン濃度変換器２９によって測定されて、
溶存オゾン濃度信号がＰＩコントローラ２６に入力さ
れ、このＰＩコントローラ２６によって予め設定されて
いる溶存オゾン濃度目標値と比較されて制御出力がオゾ
ン発生機２７に出力される。オゾン発生機２７はＰＩコ
ントローラ２６から出力された制御信号により駆動制御
され、オゾン濃度が最適になるような運転状態に制御さ
れる。
【００８１】図１５は本発明の第５実施形態例を示す概
要図であり、基本的な構成要素は第１実施形態例と略一
致しているため、同一の符号を付して表示してある。こ
の第５実施形態例は、第４実施形態例で採用した溶存オ
ゾン濃度計の設置位置を変化させたことが特徴となって
いる。
【００８２】図１５中の２８は気液混合器１からの被処
理水２０の流出口に設けた溶存オゾン濃度計の電極、２
９は溶存オゾン濃度変換器である。その他の構成は第４
実施形態例と一致している。
【００８３】前記光触媒反応器２では紫外線照射が一定
の条件下で被処理水２０中に溶解できるオゾン量は一定
である。そのため気液混合器１の流出口での残留オゾン
濃度を高くしすぎると、光触媒反応器２の流出口２ｂで
残留するオゾン濃度が増加して無駄なオゾン消費が増大
する結果となる。
【００８４】そこで気液混合器１の流出口に設けた溶存
オゾン濃度計の電極２８と溶存オゾン濃度変換器２９に
よって溶存オゾン濃度を測定してＰＩコントローラ２６
からの制御出力によりオゾン濃度を最適に制御すること
により、光触媒反応器２の流出口２ｂに残留するオゾン
濃度が高くなりすぎることがなくなり、最適なオゾン濃
度制御を行うことができる。尚、第５実施形態例におけ
る連続通水式水処理装置の気液接触と光触媒反応に関す
る基本的動作は第４実施形態例で説明した通りであるた
め、説明の重複を避ける。
【００８５】図１６は本発明の第６実施形態例を示す概
要図であり、基本的な構成要素は第１実施形態例と略一
致しているため、同一の符号を付して表示してある。こ
の第６実施形態例は、前記第４実施形態例で採用した溶
存オゾン濃度計からの信号に基づいて光触媒反応器２内
での紫外線照射強度を調整することが特徴となってい
る。
【００８６】図１６中の２８は光触媒反応器２の流出口
２ｂに設けた溶存オゾン濃度計の電極、２９は溶存オゾ
ン濃度変換器、２６はフィードバック制御用のＰＩコン
トローラ、３０はランプ安定器であり、このランプ安定
器３０は光触媒反応器２内の紫外線ランプ１０に接続さ
れている。この実施形態例では、ＰＩコントローラ２６
の制御出力によってランプ安定器３０を介して紫外線ラ
ンプ１０の照射強度の制御が行われるように構成されて
いる。その他の構成は第４実施形態例と一致している。
【００８７】かかる第６実施形態例によれば、光触媒反
応器２の流出口２ｂに設けた溶存オゾン濃度計の電極２
８と溶存オゾン濃度変換器２９によって溶存オゾン濃度
が測定されて、溶存オゾン濃度信号がＰＩコントローラ
２６に入力され、このＰＩコントローラ２６で予め設定
されている残留オゾン濃度目標値と比較されて紫外線照
射強度の制御出力がランプ安定器３０に出力される。そ
して該ランプ安定器３０の出力信号により光触媒反応器
２内の紫外線ランプ１０の照射強度が最適に調整され
る。
【００８８】図１７は本発明の第７実施形態例を示す概
要図であり、基本的な構成要素は第１実施形態例と略一
致しているため、同一の符号を付して表示してある。こ
の第７実施形態例では、前記第５実施形態例で採用した
溶存オゾン濃度計の設置位置を変化させたことが特徴と
なっている。
【００８９】図１７中の２８は気液混合器１からの被処
理水２０の流出口に設けた溶存オゾン濃度計の電極、２
９は溶存オゾン濃度変換器、２６はフィードバック制御
用のＰＩコントローラ、３０はランプ安定器であり、こ
のランプ安定器３０は光触媒反応器２内の紫外線ランプ
１０に接続されている。従ってＰＩコントローラ２６の
制御出力によってランプ安定器３０を介して紫外線ラン
プ１０の照射強度の制御が行われるように構成されてい
る。その他の構成は第６実施形態例と一致している。
【００９０】前記したように光触媒反応器２では紫外線
照射が一定の条件下で被処理水２０中に溶解できるオゾ
ン量は一定であり、そのため気液混合器１の流出口での
残留オゾン濃度を高くしすぎると、光触媒反応器２の流
出口２ｂで残留するオゾン濃度が増加して無駄なオゾン
消費が増大する結果となる。そこで気液混合器１の流出
口に設けた溶存オゾン濃度計の電極２８と溶存オゾン濃
度変換器２９によって溶存オゾン濃度を測定して、ＰＩ
コントローラ２６からの制御出力で光触媒反応器２内の
紫外線ランプ１０の照射強度を最適に調整することによ
り、光触媒反応器２の流出口２ｂに残留するオゾン濃度
が高くなりすぎることがなくなり、最適なオゾン濃度制
御を行うことができる。
【００９１】図１８は本発明の第８実施形態例を示す概
要図であり、基本的な構成要素は第１実施形態例と略一
致しているため、同一の符号を付して表示してある。こ
の第８実施形態例では、前記第１実施形態例の構成に太
陽光を利用した光触媒反応器を付加することにより、太
陽光を有効に利用して省エネルギー効果を高めた連続通
水式水処理装置を実現したことが特徴となっている。
【００９２】地上で受ける太陽光には波長が３００ｎｍ
〜４２０ｎｍの紫外線が含有されているため、前記各実
施形態例で採用した紫外線ランプ１０もしくは低圧水銀
ランプ２２に代えて太陽光を利用することが可能であ
る。
【００９３】図１８中の３１は気液混合器１からの被処
理水２０の流出口に設けた二方向切替バルブ、３２は太
陽光光触媒反応器である。被処理水２０は二方向切替バ
ルブ３１によって光触媒反応器２、もしくは太陽光光触
媒反応器３２の何れか一方に切替えられ、この太陽光光
触媒反応器３２を通過した被処理水２０は光触媒反応器
２を通過した被処理水とともに気液分離槽３内に送り込
まれるように構成されている。その他の構成は第１実施
形態例と一致している。
【００９４】図１９は太陽光光触媒反応器３２の構造例
を示しており、３３は反応器本体、３３ａは被処理水の
流入口、３３ｂは同流出口、３４は蓋材である。蓋材３
４は紫外線が透過可能なパイレックスガラス等の透明材
料でなり、この蓋材３４の内面側、即ち被処理水２０が
接触する部分には、二酸化チタン膜１２がコーティング
されている。
【００９５】かかる第８実施形態例の連続通水式水処理
装置によれば、被処理水２０とともにオゾンガスが急縮
部１ｂの負圧作用によって気液混合器１内に吸入され、
被処理水２０と充分に混合して気液接触が行われ、気液
混合器１の下方から流出する。そして太陽ｓから太陽光
が照射されている日中は、二方向切替バルブ３１を太陽
光光触媒反応器３２側に切り替えることによって被処理
水２０は太陽光光触媒反応器３２に送水され、太陽光が
照射されていない夜間は二方向切替バルブ３１を光触媒
反応器２側に切り替えることによって被処理水２０は光
触媒反応器２に送水される。尚、二方向切替バルブ３１
はタイマー制御としてもよい。
【００９６】ここで光触媒反応器２と太陽光光触媒反応
器３２とを併用できるような構成としても良い。
【００９７】太陽光光触媒反応器３２では、太陽光に含
有されている波長３００ｎｍ〜４２０ｎｍの紫外線が透
明材料でなる蓋材３４の内面側にコーティングされた二
酸化チタン膜１２に吸収され、この二酸化チタンの紫外
線吸収によって起こる光触媒反応によって二酸化チタン
膜１２上で酸化還元反応が進行し、この酸化還元反応に
よって溶存オゾンが分解してＯＨラジカルが生成し、こ
のＯＨラジカルの持つ酸化力によって被処理水２０中の
有機物等の有害物質を除去することができる。尚、光触
媒反応器２の作用は前記各例で説明した通りである。
【００９８】太陽光光触媒反応器３２もしくは光触媒反
応器２を通過した被処理水２０は気液分離槽３の下方か
ら送り込まれ、前記各実施形態例で説明した通りの処理
に移行する。
【００９９】太陽光はオゾン層を通過する際に波長３０
０ｎｍ以下の光が吸収されてしまうため、図２５に示し
たように地上に届く光は波長３００ｎｍより長波長の光
である。つまり太陽光によるオゾンの直接分解はほとん
ど起こらない。そこで二酸化チタンの利用により太陽光
中の近紫外線の光により二酸化チタン上で光触媒反応が
起こり、オゾンと作用させることができる。その結果、
ＯＨラジカルが効果的に生成する。太陽光の利用により
省エネルギー型のオゾン促進酸化システムが実現され
る。
【０１００】図２０は本発明の第９実施形態例を示す概
要図であり、基本的な構成要素は第１実施形態例と略一
致しているため、同一の符号を付して表示してある。こ
の第９実施形態例では、前記第８実施形態例で説明した
太陽光利用システムに紫外線ランプ照射システムを加え
て、省エネルギー効果とともに天候とか季節に関係なく
被処理水の有機物除去効率を安定化させた連続通水式水
処理装置を実現したことが特徴となっている。
【０１０１】図２０に示す気液混合器１からの被処理水
２０の流出口には、前記第８実施形態例で説明した太陽
光光触媒反応器３２が設けられ、この太陽光光触媒反応
器３２の上側部に紫外線照度計３５が配置されている。
更に太陽光光触媒反応器３２の下側部には、図２１の拡
大斜視図に示したように複数本の紫外線ランプ３６，３
６と反射板３７が配置されている。３８は照度コントロ
ーラである。紫外線ランプ３６は１本であっても良い。
【０１０２】太陽光光触媒反応器３２は、反応器本体３
３と、被処理水の流入口３３ａ、同流出口３３ｂ、表面
側蓋材３４ａ、裏面側蓋材３４ｂとで構成され、表面側
蓋材３４ａと裏面側蓋材３４ｂはともに紫外線が透過可
能なパイレックスガラス等の透明材料でなり、各蓋材３
４ａ，３４ｂの内面側、即ち被処理水２０が接触する部
分には二酸化チタン膜１２，１２がコーティングされて
いる。
【０１０３】この太陽光光触媒反応器３２を通過した被
処理水２０は気液分離槽３内に送り込まれるように構成
されている。その他の構成は第１実施形態例とほぼ一致
している。
【０１０４】かかる第９実施形態例の連続通水式水処理
装置によれば、被処理水２０とともにオゾンガスが急縮
部１ｂの負圧作用によって気液混合器１内に吸入され、
被処理水２０と充分に混合して気液接触が行われ、気液
混合器１の下方から流出して太陽光光触媒反応器３２に
送水される。
【０１０５】前記例と同様に太陽ｓから太陽光が照射さ
れている日中は、太陽光に含有されている波長３００ｎ
ｍ〜４２０ｎｍの紫外線が透明材料でなる蓋材３４ａ，
３４ｂの内面側にコーティングされた二酸化チタン膜１
２，１２に吸収され、この二酸化チタンの紫外線吸収に
よって起こる光触媒反応によって二酸化チタン膜１２上
で酸化還元反応が進行し、この酸化還元反応によって溶
存オゾンが分解してＯＨラジカルが生成し、このＯＨラ
ジカルの持つ酸化力によって被処理水２０中の有機物等
の有害物質を除去することができる。
【０１０６】このような動作時において、紫外線照度計
３５が太陽光に含まれている紫外線の照度を連続的に測
定し、この測定値が照度コントローラ３８に電気信号と
して出力される。照度コントローラ３８は、太陽光光触
媒反応器３２の底面積に対して必要とする紫外線が照射
されているか否かを判定した上で、太陽光からの紫外線
の照射量が不足していることを検出した際には紫外線ラ
ンプ３６，３６を選択的に点灯する制御を実施する。反
射板３７は紫外線ランプ３６，３６の照射効率を高める
機能を有している。
【０１０７】従って紫外線ランプ３６，３６を太陽光に
併用したことにより、天候とか季節によって太陽光から
の紫外線の照射量が不足した場合でも被処理水の有機物
除去効率を安定した状態に継続することが可能となる。
【０１０８】太陽光光触媒反応器３２を通過した被処理
水２０は気液分離槽３の下方から送り込まれ、前記各実
施形態例で説明した通りの処理に移行される。この光触
媒反応器２の作用は前記各例で説明した通りである。
【０１０９】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる連続通水式水処理装置によれば、気液混合器に供給
された被処理水が吸入されたオゾンガスと混合して気液
接触が行われ、溶存オゾンを含む被処理水が気液混合器
から光触媒反応器内に送り込まれて紫外線ランプから発
せられる波長３００ｎｍ〜４２０ｎｍの紫外線がランプ
保護管の表面にコーティングされた二酸化チタン膜に吸
収されて光触媒反応によって二酸化チタン膜上で酸化還
元反応が進行し、溶存オゾンが分解してＯＨラジカルが
生成し、このＯＨラジカルの持つ酸化力によって被処理
水中の有機物等の有害物質を除去することができる。
【０１１０】特に従来の促進酸化処理のように過酸化水
素水の劣化とか濃度の低下に対処する必要がなく、薬品
管理は不要である。更に紫外線が外部に漏れる危険性は
なく、ランプ保護管として高価な石英ガラス等を用いる
必要がないので、コスト面で有利であり、該ランプ保護
管上に付着する被処理水の汚れを取り除くための煩瑣な
洗浄操作は要求されないという効果がある。
【０１１１】更に光触媒反応器と太陽光光触媒反応器を
併用したことにより、太陽光に含有されている波長３０
０ｎｍ〜４２０ｎｍの紫外線の二酸化チタン膜への吸収
によって起こる光触媒反応によって二酸化チタン膜上で
溶存オゾンが分解してＯＨラジカルを生成することが可
能となり、特に紫外線照度計と紫外線ランプの併用によ
って紫外線照射用の電力は低減され、それに伴ってオゾ
ン発生に要する電力等の消費電力のコストも低減するこ
とができる。
【０１１２】従って本発明によれば、被処理水を連続的
に通水しながら促進酸化処理を実施することによって水
中の有害物質を効率的に除去することが可能になるとと
もに、太陽光光触媒反応器の併用によって処理コストを
極力低減することができる連続通水式水処理装置を提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態例を示す概要図。
【図２】光触媒反応器の構造を示す拡大図。
【図３】第１実施形態例で用いた光触媒反応器の第１変
形例を示す縦断面図。
【図４】第１実施形態例で用いた光触媒反応器の第２変
形例を示す縦断面図。
【図５】ランプ保護管の径長Ｘと紫外線強度の最大値の
関係を示すグラフ。
【図６】ランプ保護管の径長Ｘとオゾンの分解効率の関
係を示すグラフ。
【図７】第１実施形態例で用いた光触媒反応器の第３変
形例を示す縦断面図。
【図８】図７の要部拡大図。
【図９】本発明の第２実施形態例を示す概要図。
【図１０】第２実施形態例で用いたオゾン分解装置を示
す縦断面図。
【図１１】図１０の要部拡大図。
【図１２】第２実施形態例で用いたオゾン分解促進装置
の変形例を示す縦断面図。
【図１３】本発明の第３実施形態例を示す概要図。
【図１４】本発明の第４実施形態例を示す概要図。
【図１５】本発明の第５実施形態例を示す概要図。
【図１６】本発明の第６実施形態例を示す概要図。
【図１７】本発明の第７実施形態例を示す概要図。
【図１８】本発明の第８実施形態例を示す概要図。
【図１９】第８実施形態例における太陽光光触媒反応器
の構造例を示す斜視図。
【図２０】本発明の第９実施形態例を示す概要図。
【図２１】第９実施形態例における太陽光光触媒反応器
の構造例を示す斜視図。
【図２２】紫外線ランプの発光特性を示すグラフ。
【図２３】オゾンと二酸化チタンの光吸収特性を示すグ
ラフ。
【図２４】石英ガラスとパイレックスガラスの光透過特
性を示すグラフ。
【図２５】太陽光のエネルギー特性を示すグラフ。
【符号の説明】
１…気液混合器 ２…光触媒反応器 ３…気液分離槽 ４…（被処理水の）送水ポンプ ５…（処理水の）送水ポンプ ７，８…流量調整バルブ ９…流量計 １０，３６…紫外線ランプ １１，２３…ランプ保護管 １２…二酸化チタン膜 １６…ガラスビーズ １７，２４…オリフィス ２１…オゾン分解促進装置 ２２…低圧水銀ランプ ２５…排オゾン濃度計 ２６…ＰＩコントローラ ２７…オゾン発生機 ２８…溶存オゾン濃度計 ２９…溶存オゾン濃度変換器 ３０…ランプ安定器 ３１…切替バルブ ３２…太陽光光触媒反応器 ３５…紫外線照度計 ３８…照度コントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 茂雄 東京都品川区大崎２丁目１番17号 株式会 社明電舎内

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被処理水とオゾンを混合する気液混合器
    と、表面に二酸化チタン膜がコーティングされたランプ
    保護管により外周部が被覆され、波長３００ｎｍ〜４２
    ０ｎｍの光を発する紫外線ランプが配置された光触媒反
    応器と、水中に溶解・混合しているガスを分離して外部
    に放出する気液分離槽とを具備してなり、気液混合器に
    投入された被処理水にオゾンガスを放散するとともに、
    光触媒反応器内での二酸化チタンの紫外線吸収に伴う光
    触媒反応によって被処理水中の溶存オゾンを分解してＯ
    Ｈラジカルを生成し、このＯＨラジカルにより被処理水
    中の有機物の酸化除去を行うことを特徴とする連続通水
    式水処理装置。
  2. 【請求項２】 紫外線ランプの外周部を被覆するランプ
    保護管が配置された光触媒反応器の該ランプ保護管と外
    壁面との間に、表面に二酸化チタン膜がコーティングさ
    れた多数個のガラスビーズ、もしくは二酸化チタン膜が
    コーティングされたガラス繊維クロスを充填したことを
    特徴とする請求項１記載の連続通水式水処理装置。
  3. 【請求項３】 光触媒反応器内に配置された紫外線ラン
    プの外周部を、オゾン分解効率が最大になるように径長
    が拡大されたランプ保護管を用いて被覆したことを特徴
    とする請求項１又は２に記載の連続通水式水処理装置。
  4. 【請求項４】 光触媒反応器に設けた被処理水の流出口
    に、被処理水の流通量を制限するためのオリフィスを設
    けたことを特徴とする請求項１，２又は３に記載の連続
    通水式水処理装置。
  5. 【請求項５】 被処理水とオゾンを混合する気液混合器
    と、ランプ保護管により外周部が被覆され、主波長２５
    ４ｎｍの光を発する紫外線ランプが配置されたオゾン分
    解促進装置と、水中に溶解・混合しているガスを分離し
    て外部に放出する気液分離槽とを具備してなり、気液混
    合器に投入された被処理水にオゾンガスを放散するとと
    もに、オゾン分解促進装置内での紫外線による被処理水
    中の溶存オゾンの直接分解によりＯＨラジカルを生成
    し、このＯＨラジカルにより被処理水中の有機物の酸化
    除去を行うことを特徴とする連続通水式水処理装置。
  6. 【請求項６】 オゾン分解促進装置に設けた被処理水の
    流出口に、被処理水の流通量を制限するためのオリフィ
    スを設けたことを特徴とする請求項５記載の連続通水式
    水処理装置。
  7. 【請求項７】 オゾン分解促進装置内に配置された紫外
    線ランプの外周部を、表面に二酸化チタン膜がコーティ
    ングされたランプ保護管で被覆したことを特徴とする請
    求項５又は６に記載の連続通水式水処理装置。
  8. 【請求項８】 被処理水とオゾンを混合する気液混合器
    と、表面に二酸化チタン膜がコーティングされたランプ
    保護管により外周部が被覆され、波長３００ｎｍ〜４２
    ０ｎｍの光を発する紫外線ランプが配置された光触媒反
    応器と、水中に溶解・混合しているガスを分離して外部
    に放出する気液分離槽と、該気液分離槽の排出口に設け
    た排オゾン濃度計と、フィードバック制御用のコントロ
    ーラとを具備してなり、気液混合器に投入された被処理
    水に前記コントローラの制御出力によって駆動制御され
    たオゾン発生機で得られるオゾンガスを放散するととも
    に、光触媒反応器内での二酸化チタンの紫外線吸収に伴
    う光触媒反応によって被処理水中の溶存オゾンを分解し
    てＯＨラジカルを生成し、このＯＨラジカルにより被処
    理水中の有機物の酸化除去を行うことを特徴とする連続
    通水式水処理装置。
  9. 【請求項９】 被処理水とオゾンを混合する気液混合器
    と、表面に二酸化チタン膜がコーティングされたランプ
    保護管により外周部が被覆され、波長３００ｎｍ〜４２
    ０ｎｍの光を発する紫外線ランプが配置された光触媒反
    応器と、水中に溶解・混合しているガスを分離して外部
    に放出する気液分離槽と、光触媒反応器の排出口に設け
    た溶存オゾン濃度測定機と、フィードバック制御用のコ
    ントローラとを具備してなり、気液混合器に投入された
    被処理水に前記コントローラの制御出力によって駆動制
    御されたオゾン発生機で得られるオゾンガスを放散する
    とともに、光触媒反応器内での二酸化チタンの紫外線吸
    収に伴う光触媒反応によって被処理水中の溶存オゾンを
    分解してＯＨラジカルを生成し、このＯＨラジカルによ
    り被処理水中の有機物の酸化除去を行うことを特徴とす
    る連続通水式水処理装置。
  10. 【請求項１０】 前記溶存オゾン濃度測定機を気液混合
    器の排出口に設けたことを特徴とする請求項９記載の連
    続通水式水処理装置。
  11. 【請求項１１】 被処理水とオゾンを混合する気液混合
    器と、表面に二酸化チタン膜がコーティングされたラン
    プ保護管により外周部が被覆され、波長３００ｎｍ〜４
    ２０ｎｍの光を発する紫外線ランプが配置された光触媒
    反応器と、水中に溶解・混合しているガスを分離して外
    部に放出する気液分離槽と、光触媒反応器の排出口に設
    けた溶存オゾン濃度測定機と、フィードバック制御用の
    コントローラと、ランプ安定器とを具備してなり、気液
    混合器に投入された被処理水にオゾンガスを放散すると
    ともに、溶存オゾン濃度測定機の信号により作動するラ
    ンプ安定器の出力信号により光触媒反応器内での紫外線
    ランプの照射強度を調整し、二酸化チタンの紫外線吸収
    に伴う光触媒反応によって被処理水中の溶存オゾンを分
    解してＯＨラジカルを生成し、このＯＨラジカルにより
    被処理水中の有機物の酸化除去を行うことを特徴とする
    連続通水式水処理装置。
  12. 【請求項１２】 前記溶存オゾン濃度測定機とランプ安
    定器を気液混合器の排出口に設けたことを特徴とする請
    求項１１記載の連続通水式水処理装置。
  13. 【請求項１３】 被処理水とオゾンを混合する気液混合
    器と、表面に二酸化チタン膜がコーティングされたラン
    プ保護管により外周部が被覆され、波長３００ｎｍ〜４
    ２０ｎｍの光を発する紫外線ランプが配置された光触媒
    反応器と、この気液混合器からの被処理水の流出口に二
    方向切替バルブを介して設けた太陽光光触媒反応器と、
    水中に溶解・混合しているガスを分離して外部に放出す
    る気液分離槽とを具備してなり、気液混合器に投入され
    た被処理水にオゾンガスを放散するとともに、光触媒反
    応器もしくは太陽光光触媒反応器の何れか一方或いは両
    方併用での二酸化チタンの紫外線吸収に伴う光触媒反応
    によって被処理水中の溶存オゾンを分解してＯＨラジカ
    ルを生成し、このＯＨラジカルにより被処理水中の有機
    物の酸化除去を行うことを特徴とする連続通水式水処理
    装置。
  14. 【請求項１４】 前記太陽光光触媒反応器は、被処理
    水の流入口と流出口を有する反応器本体と、紫外線が透
    過可能な透明材料でなる蓋材と、この蓋材の内面側にコ
    ーティングされた二酸化チタン膜とから構成されたこと
    を特徴とする請求項１３記載の連続通水式水処理装置。
  15. 【請求項１５】 前記太陽光光触媒反応器に紫外線照度
    計と１本或いは複数本の紫外線ランプ及び照度コントロ
    ーラを配置して、紫外線照度計により測定された太陽光
    の紫外線照射量が不足した際に、照度コントローラから
    紫外線ランプを選択的に点灯する制御を実施することを
    特徴とする請求項１３又は１４に記載の連続通水式水処
    理装置。
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