JPH1190461A - 光反応液体処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】装置内における光のエネルギーロスを十分に小
さくし、消費エネルギーを十分に低減できる光反応液体
処理装置を提供する。 【解決手段】被処理液体１を処理する処理容器２と、こ
の処理容器２内に光源３からの光を導入する光導入窓４
と、処理容器２内に酸素を含む気体を導入する気体導入
装置５とを備え、被処理液体１中で光酸化反応を行わせ
るようになっている。またこの光反応液体処理装置は、
処理容器２内の被処理液体１の自由液面１ａより下方
に、気体導入装置５から導入された気体の気泡が主とし
て存在する気泡領域６が形成されるとともに、光導入窓
４から導入された光が照射され、主として光酸化反応が
行われる反応領域８が形成されている。そして、これら
気泡領域６及び反応領域８の境界には、気泡領域６と反
応領域８との境界の大部分を仕切る仕切壁９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、水などの各種液体
の浄化に係わり、特に、光のエネルギーを用いて液体を
処理する光反応液体処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】水などの液体の浄化において、消毒・混
入有機物分解等のために、ＵＶ（紫外線）光など光を用
いる処理が用いられることが多い。特に、光のエネルギ
ーを利用して酸化反応を誘起する光酸化処理は、殺菌効
果や有機物分解効果が高いので最近盛んに利用されるよ
うになってきた。また、このときの酸化効果を更に高め
る目的から、被処理液中に酸化チタン等の光触媒物質を
分散させる方法も注目されている。

【０００３】このような光酸化処理に関する公知技術と
して、例えば、特開平７−１００４６１号公報、特開平
４−１９０８８７号公報、及び特開平７−２８４７６４
号公報がある。特開平７−１００４６１号公報では、消
毒室・紫外線発生管・散気装置等を備え、排出中の微生
物を紫外線にて殺菌する消毒装置において、散気室を隔
壁により仕切って形成する空間に空気噴射口を設け、そ
の空気噴射口から消毒室に空気を噴射して被消毒液を撹
拌することにより、紫外線発生管に付着した付着物を離
脱させる構成が開示されている。

【０００４】特開平４−１９０８８７号公報では、循環
する水の紫外線照射による殺菌を行う紫外線殺菌装置に
おいて、紫外線照明ランプ保護管周辺に撹拌翼を設けて
ランプ保護管周辺に乱流を起こすことにより、ランプ保
護管表面へ汚着性汚損物質の付着を防止する構成が開示
されている。

【０００５】特開平７−２８４７６４号公報では、菌類
を含む排水の処理方法において、処理容器本体内に光触
媒として５ｍｍ〜１ｃｍの粒状の二酸化チタンを充填
し、これを処理容器内の排水と接触させることにより、
排水中の菌類を殺菌死滅させる方法が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
知技術には以下の課題が存在する。すなわち、光酸化反
応は液体中の溶存酸素を消費するため、液体の光酸化処
理を行う場合には、空気、酸素、若しくはオゾン化した
酸素等を供給する（曝気）。この空気等は気体状で光酸
化処理部に供給されるため、その処理部内に気泡が生じ
ることになる。この発生した気泡が光の透過を妨げた
り、多数の気泡間で光が散乱・反射・吸収されたりし
て、光のエネルギーをその分無駄に消費してしまう場合
がある。上記３つの公知技術は、いずれもこれらの点に
ついて配慮されていない。

【０００７】また、特開平７−２８４７６４号公報で
は、光を処理部に導入する導入部が被処理液体に浸漬さ
れるため、その表面が時間の経過と共に次第に付着物に
よって汚染される。そのため、光の透過率が低下して、
光のエネルギーが無駄になる。これに対し、特開平７−
１００４６１号公報や特開平４−１９０８８７号公報で
は、撹拌によって付着物の離脱や付着の抑制を図ってい
るが、導入部が被処理液体に長時間浸漬される場合等に
はその効果にも限界があるため、光のエネルギーロスの
低減が十分ではない。

【０００８】本発明は、上記従来技術の問題に鑑み、装
置内における光のエネルギーロスを十分に小さくし、消
費エネルギーを十分に低減できる光反応液体処理装置を
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】

（１）上記目的を達成するために、本発明は、液体を処
理する処理容器と、この処理容器内に光源からの光を導
入する光導入手段と、前記処理容器内に酸素を含む気体
を導入する気体導入手段とを備え、前記被処理液体中で
光酸化反応を行わせる光反応液体処理装置において、前
記処理容器内の前記被処理液体の自由液面より下方に、
前記気体導入手段から導入された気体の気泡が主として
存在する気泡領域と、前記光導入手段から導入された光
が照射され、主として前記光酸化反応が行われる反応領
域とを設ける。気体の気泡が主として存在する気泡領域
と、主として光酸化反応が行われる反応領域とを設ける
ことにより、光酸化反応が起こっている部分と気泡が発
生している部分とをある程度分離することができる。し
たがって、光酸化反応が起こっている部分において、気
泡が光の透過を妨げたり多数の気泡間で光が散乱・反射
・吸収されたりするのを防止できるので、その分、装置
内における光のエネルギーロスを十分に小さくすること
ができる。

【００１０】（２）上記（１）において、好ましくは、
前記反応領域は、前記光導入手段の略水平方向における
近傍に配置され、前記気泡領域は、前記反応領域の略水
平方向における反光導入手段側に配置されている。これ
により、略水平方向において、光導入手段、反応領域、
気泡領域の順に配置され、気体導入手段から導入された
気体の気泡は、光導入手段から遠く離れた気泡領域内を
光導入手段に近寄ることなく上昇していくこととなる。
すなわち、光酸化反応が起こっている部分と気泡が発生
している部分とを略水平方向に分離することができる。

【００１１】（３）上記（２）において、さらに好まし
くは、前記気泡領域と前記反応領域との境界の少なくと
も一部を仕切る仕切手段をさらに有する。これにより、
光酸化反応が起こっている部分と気泡が発生している部
分とを確実に分離することができる。また例えば、気泡
領域と反応領域との境界のすべてを仕切らず両領域を一
部で連結する構造とすれば、気泡の駆動力で被処理液体
を両領域に循環させることができる。

【００１２】（４）上記（１）において、また好ましく
は、前記気泡領域は、前記光導入手段の下部に接するよ
うに形成された気相空間を含み、前記反応領域は、該気
相空間の下方に配置された下部反応領域を含む。これに
より、光源からの光は、光導入手段から、その下部に接
する気相空間を含む気泡領域を介し下部反応領域に照射
されるので、被処理液体が光導入手段に直接接触するの
を防止できる。したがって、光導入手段の表面に被処理
液体中の汚染物質が付着することがなく、光の透過率が
低下するのを防止できるので、装置内における光のエネ
ルギーロスをさらに小さくすることができる。

【００１３】（５）上記目的を達成するために、また本
発明は、液体を処理する処理容器と、この処理容器内に
光源からの光を導入する光導入手段と、前記処理容器内
に酸素を含む気体を導入する気体導入手段とを備え、前
記被処理液体中で光酸化反応を行わせる光反応液体処理
装置において、前記処理容器内の前記被処理液体の自由
液面より下方で、前記光導入手段に接するように、前記
気体導入手段から導入された気体による気相空間を形成
する。これにより、光源からの光は、光導入手段から、
これに接する気相空間を介して被処理液体に照射される
ので被処理液体が光導入手段に直接接触するのを防止で
きる。したがって、光導入手段の表面に被処理液体中の
汚染物質が付着することがないので、撹拌によって光導
入手段の付着物の離脱や付着の抑制を図る従来構造より
も確実かつ十分に光導入手段の汚染を防止でき、その
分、装置内における光のエネルギーロスを十分に小さく
することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しつつ説明する。本発明の第１の実施形態を図１〜
図５により説明する。本実施形態による光反応液体処理
装置の構造を表す縦断面図を図１に、図１中II−II断面
による横断面図を図２に示す。これら図１及び図２にお
いて、光反応液体処理装置は、被処理液体１を処理する
処理容器２と、この処理容器２内に光源３からの光を導
入する光導入手段としての光導入窓４と、処理容器２内
に酸素を含む気体を導入する気体導入手段としての気体
導入装置５とを備え、被処理液体１中で光酸化反応を行
わせるようになっている。またこの光反応液体処理装置
は、処理容器２内の被処理液体１の自由液面１ａより下
方に、気体導入装置５から導入された気体の気泡が主と
して存在する気泡領域６が形成されるとともに、光導入
窓４から導入された光が照射され、主として光酸化反応
が行われる反応領域８が形成されている。そして、これ
ら気泡領域６及び反応領域８の境界には、気泡領域６と
反応領域８との境界の大部分を仕切る仕切手段としての
仕切壁９が設けられている。

【００１５】被処理液体１は、例えば産業排水、生活排
水、河川水、湖沼水、水道水源水等であり、これら排水
の種類に対応する水源、例えば工場の下水路、住宅から
の下水路、導水路等からポンプ１０に導かれて加圧され
た後、吐出配管１１及び処理容器２の底部に接続された
流入管１２を介し、処理容器２内に流入するようになっ
ている。そして、処理容器２内の主として反応領域８で
光酸化反応を受けた被処理液体１は、処理容器２の上部
に接続された流出管１３より流出し、次の処理手段か又
は給水路に導かれるようになっている。

【００１６】反応領域８は、光導入窓４の略水平方向に
おける近傍に配置されている。光導入窓４は、処理容器
２のほぼ中央に設けられており、交流電源１４で駆動さ
れた光源３から発せられた所定の光（例えば紫外線等）
を、処理容器２内に導入して照射するようになってい
る。気泡領域６は、反応領域８の略水平方向における反
光導入窓４側に配置されており、気体導入装置５は、こ
の気泡領域６の下部１０箇所に設けられている（図２参
照）。気体導入装置５には、ブロア１５で加圧された空
気が吸気配管１６を介して導かれており、加圧空気は各
気体導入装置５から処理容器２内に流入するようになっ
ている。そして、処理容器２内の主として気泡領域６を
上昇し被処理液体１内に酸素を供給した空気は、処理容
器２の上部に接続されたエア抜き管１８から外部に放出
されるようになっている。仕切壁９は、気泡領域６と反
応領域８との境界のすべてを仕切るわけではなく、両領
域６，８を上端近傍及び下端近傍で連結している。また
仕切壁９の内側（光導入窓４側）には、光導入窓４から
導入された光を反射するための反射板１９が設けられて
いる。

【００１７】上記構成において、気体導入装置５より導
入された気体はそれぞれ、仕切り壁９と処理容器２の側
壁２ａとの間の気泡領域６を気泡として上昇し、この
間、被処理液体１中に酸素を供給して、最終的にエア抜
き管１８から処理装置外に抜ける。気泡がこのように上
昇するのでその駆動力によって処理容器２内では被処理
液体１の循環流ｗが生じる。そして、酸素が供給された
被処理液体１がこれら循環流ｗによって反射板１９と光
導入窓４との間の反応領域８に来ると、光源３から発光
した光に晒されて所定の光反応（例えば、紫外線照射に
よる有機物分解反応や殺菌線による殺菌反応等）が生
じ、これによって、例えば被処理液体１中に含まれる有
害有機物質、細菌、バクテリア、藻類、バクテリア、ア
オコ等の殺菌・消毒を行う。

【００１８】以上のように構成した本実施形態によれ
ば、処理容器２内の中心部から略水平方向外側に向かっ
て、光導入窓４、反応領域８、反射板１９、仕切壁９、
気泡領域６の順に配置されており、反応領域８で光酸化
反応が起こっているとき、気体導入装置５から導入され
た気体の気泡は光導入窓４から遠く離れた気泡領域６内
を光導入窓４に近寄ることなく上昇していく。したがっ
て、光酸化反応が起こっている部分と気泡が発生してい
る部分とを略水平方向に分離することができるので、光
酸化反応が起こっている部分において、気泡が光の透過
を妨げたり多数の気泡間で光が散乱・反射・吸収された
りするのを防止できるので、その分、装置内における光
のエネルギーロスを十分に小さくすることができる。こ
れにより、装置の消費動力を小さくでき、装置自体をコ
ンパクト化することができる。また、光源３より発光
し、光導入窓４を通して反応領域８内に導入された光の
大部分は反射板１９で反射することで反応領域８内に閉
じこもるので、光酸化反応を効率的に生じさせることが
でき、これによっても装置の消費動力を小さくすること
ができる。

【００１９】なお、上記実施形態においては、図２に示
したように処理容器２は横断面略正方形の形状であった
が、これに限られない。すなわち、処理容器２は略円筒
形状でもよい。この変形例の横断面図を図３に示す。図
１及び図２と共通の部分には同一の符号を付している。
この場合、図３に示すように、反射板１９及び仕切壁９
を同心円上にし、その外側に多数の気体導入装置５を配
置すればよい。そしてこのとき、反応領域８は、気体導
入窓４の外周側でかつ反射板１９の内周側の略円環状の
領域となり、気泡領域６は、仕切壁９の外周側でかつ処
理容器２の内周側の略円環状の領域となる。

【００２０】また、上記実施形態においては、被処理液
体１に対し特に何も添加しなかったが、例えば特開平７
−２８４７６４号公報等で公知のように、二酸化チタン
等の光触媒物質で構成される光酸化粒子２０を被処理液
体１中に分散浮遊させてもよい。この変形例を図４に示
す。このようにすることにより、光酸化粒子２０の表面
で光酸化反応が生じ、全体として光酸化反応が促進され
るので、さらに光酸化反応を効率的に生じさせることが
できる。

【００２１】さらに、上記実施形態においては、仕切板
９の内側に反射板１９を設けたが、これに代わり、二酸
化チタン等の光触媒物質を表面に固定した光酸化部材２
１を設けてもよい。この変形例を図５に示す。これによ
り、反射板１９が光を閉じこめることによる光酸化反応
の高効率化効果は失われるものの、光酸化部材２１の表
面で光酸化反応が生じて全体として光酸化反応が促進さ
れる効果を得る。

【００２２】本発明の第２の実施形態を図６及び図７に
より説明する。本実施形態による光反応液体処理装置の
構造を表す縦断面図を図６に示す。この図６は、第１の
実施形態の図１に相当する図である。第１の実施形態と
共通の部分には同一の符号を付す。この図６において、
第１の実施形態と異なるのは、気体導入装置５を処理容
器２底部のほぼ中央に設けて、気泡領域６を被処理液体
１のほぼ中央に形成し、そこから外側に向かって、仕切
壁９、反射板１９、及び光源３からの光をそれぞれ導入
する光導入窓４と配置したことである。これによって、
反応領域８は、処理容器２内の被処理液体１の最も外周
側、すなわち光導入窓４と処理容器２の側壁２ａとの間
に形成されている。その他の構造は、第１の実施形態と
ほぼ同様である。

【００２３】以上のように構成した本実施形態において
は、処理容器２内の中心部から略水平方向外側に向かっ
て、略水平方向に、気泡領域６、仕切壁９、反射板１
９、光導入窓４、反応領域８の順に配置されており、反
応領域８で光酸化反応が起こっているとき、気体導入装
置５から導入された気体の気泡は、第１の実施形態同
様、光導入窓４から遠く離れた気泡領域６内を光導入窓
４に近寄ることなく上昇していく。したがって、第１の
実施形態同様、装置内における光のエネルギーロスを十
分に小さくして装置の消費動力を小さくし、装置自体を
コンパクト化できる効果が得られる。

【００２４】なお、上記第２の実施形態においても、先
に図４に示した変形例と同様に、光酸化粒子２０を被処
理液体１中に分散浮遊させてもよい。この変形例を図７
に示す。

【００２５】本発明の第３の実施形態を図８及び図９に
より説明する。本実施形態による光反応液体処理装置の
構造を表す縦断面図を図８に示す。第１の実施形態と共
通の部分には同一の符号を付す。この図８において、本
実施形態の光反応液体処理装置は、第１の実施形態の光
反応液体処理装置から仕切板９及び反射板１９を取り去
った構成となっている。反応領域８と気泡領域６とを仕
切る仕切板９はないため、反応領域８と気泡領域６との
区分は第１の実施形態よりは明確でなくなる。しかし、
気体導入装置５が処理容器２の側壁２ａ近傍に設けられ
ていることから、図中破線で示すように、反応領域８が
処理容器２内の光導入窓４の近傍に形成されるとともに
気泡領域６が処理容器２の側壁２ａ近傍に形成され、気
泡の駆動力によって被処理液体１の循環流ｗが生じる。
そして、酸素が供給された被処理液体１がこの循環流ｗ
によって反応領域８に来ると、光源３から発光した光に
晒されて所定の光反応が生じる。

【００２６】すなわち、本実施形態によっても、第１の
実施形態同様、光酸化反応が起こっている部分と気泡が
発生している部分とを略水平方向に分離することができ
るので、装置内における光のエネルギーロスを十分に小
さくすることができ、装置の消費動力を小さくできる。
したがって、装置自体をコンパクト化することができ
る。

【００２７】なお、この第３の実施形態においても、光
酸化粒子２０を被処理液体１中に分散浮遊させてもよ
い。この変形例を図９に示す。

【００２８】本発明の第４の実施形態を図１０及び図１
１により説明する。本実施形態による光反応液体処理装
置の構造を表す縦断面図を図１０に示す。第３の実施形
態と共通の部分には同一の符号を付す。この図１０にお
いて、本実施形態の光反応液体処理装置は、第３の実施
形態の光反応液体処理装置において、光導入窓４に水平
仕切板２３を固定した構造となっている。

【００２９】この構成において、反応領域８が処理容器
２内の光導入窓４の近傍に形成されるとともに気泡領域
６が処理容器２の側壁２ａ近傍に形成されるが、気泡の
駆動力によって生じる被処理液体１の循環流は、水平仕
切板２３によって高さ方向にｗ1とｗ2とに細分化され
る。そして、酸素が供給された被処理液体１がこれら循
環流ｗ1及びｗ2によって反応領域８に来ると、光源３か
ら発光した光に晒されて所定の光反応が生じる。

【００３０】本実施形態によっても、第３の実施形態同
様、装置内における光のエネルギーロスを十分に小さく
することができ、装置の消費動力を小さくできるので、
装置自体をコンパクト化することができる。またこれに
加え、循環流がｗ1とｗ2とに細分化され、被処理液体１
が気泡に接触する頻度を高くなるので、被処理液体１へ
の酸素供給を増加できる効果もある。したがって、光反
応による酸素の消費が大きい場合に好適である。

【００３１】なお、この第４の実施形態においても、光
酸化粒子２０を被処理液体１中に分散浮遊させてもよ
い。この変形例を図１１に示す。

【００３２】本発明の第５の実施形態を図１２〜図１４
により説明する。本実施形態による光反応液体処理装置
の構造を表す縦断面図を図１２に示す。第４の実施形態
と共通の部分には同一の符号を付す。この図１２におい
て、本実施形態の光反応液体処理装置は、第４の実施形
態の光反応液体処理装置に対し、第１の実施形態の仕切
板９及び反射板１９と同等の機能をもつ仕切板９Ｕ，９
Ｌ及び反射板１９Ｕ，１９Ｌを付加したものである。

【００３３】この構成において、反応領域８は処理容器
２内の光導入窓４と反射板１９Ｕ，１９Ｌとの間に形成
されるとともに気泡領域６は仕切板９Ｕ，９Ｌと処理容
器２の側壁２ａとの間に形成される。そして、酸素が供
給された被処理液体１が、気泡の駆動力によって生じる
被処理液体１の循環流ｗ1及びｗ2によって反応領域８に
来ると、光源３から発光した光に晒されて所定の光反応
が生じる。

【００３４】本実施形態によっても、第４の実施形態と
同様、装置内における光のエネルギーロスを十分に小さ
くすることができ、装置の消費動力を小さくできるの
で、装置自体をコンパクト化することができる。またこ
のとき、仕切板９Ｕ，９Ｌによって気泡領域６と反応領
域８とを区切るので、確実に光のエネルギーロスを低減
できる。また反射板１９Ｕ，１９Ｌによって光導入窓４
から導入された光の大部分を反応領域８内に閉じこめる
ので、光酸化反応を効率的に生じさせることができ、こ
れによっても装置の消費動力を小さくすることができ
る。

【００３５】なお、この第５の実施形態においても、光
酸化粒子２０を被処理液体１中に分散浮遊させてもよ
い。この変形例を図１３に示す。また、この第５の実施
形態においても、仕切板９Ｕ，９Ｌの内側の反射板１９
Ｕ，１９Ｌに代わり、二酸化チタン等の光触媒物質を表
面に固定した光酸化部材２１Ｕ，２１Ｌを設けてもよ
い。この変形例を図１４に示す。

【００３６】本発明の第６の実施形態を図１５〜図１７
により説明する。本実施形態による光反応液体処理装置
の構造を表す縦断面図を図１５に示す。第５の実施形態
と共通の部分には同一の符号を付す。この図１５におい
て、本実施形態の光反応液体処理装置は、第５の実施形
態の光反応液体処理装置において、水平仕切板２３の外
側に略鉛直方向の気体溜め板２４を付加している。

【００３７】上記構成においては、気体導入装置５より
導入され気泡領域６内を上昇した気泡の一部が、水平仕
切り２３、気体溜め板２４、及び光導入窓４で構成され
る空間内にトラップされて気体溜まり２５として気相空
間を形成する。ここで、一般に液体中に気体を溶存させ
る場合には、気泡界面からの気体の気相から液相への移
動よりも液面における表面曝気の方が効果が大きいこと
が知られている。したがって、本実施形態によれば、第
５の実施形態と同様の効果に加え、気体溜まり２５を形
成して液面で表面曝気させることにより被処理液体１の
下方の循環流ｗ1における気体吸収を高める効果があ
る。

【００３８】なお、この第６の実施形態においても、光
酸化粒子２０を被処理液体１中に分散浮遊させてもよ
い。この変形例を図１６に示す。また、反射板１９Ｕ，
１９Ｌに代わり、二酸化チタン等の光触媒物質を表面に
固定した光酸化部材２１Ｕ，２１Ｌを設けてもよい。こ
の変形例を図１７に示す。

【００３９】本発明の第７の実施形態を図１８〜図２０
により説明する。本実施形態による光反応液体処理装置
の構造を表す縦断面図を図１８に示す。第６の実施形態
と共通の部分には同一の符号を付す。この図１８におい
て、本実施形態の光反応液体処理装置は、第６の実施形
態の光反応液体処理装置において、反射板１９Ｕ及び１
９Ｌの内側に略水平方向のガイド板２６Ｕ及び２６Ｌを
付加している。

【００４０】本実施形態によれば、第６の実施形態と同
様の効果に加え、ガイド板２６Ｕ，２６Ｌで液面との間
に薄膜流を形成することによって、循環流ｗ1及びｗ2に
おける気体吸収をさらに高める効果がある。

【００４１】なお、この第７の実施形態においても、光
酸化粒子２０を被処理液体１中に分散浮遊させたり、反
射板１９Ｕ，１９Ｌに代えて二酸化チタン等の光触媒物
質を表面に固定した光酸化部材２１Ｕ，２１Ｌを設けて
もよい。これら変形例をそれぞれ図１９及び図２０に示
す。

【００４２】本発明の第８の実施形態を図２１〜図２３
により説明する。本実施形態による光反応液体処理装置
の構造を表す側断面図を図２１に、図２１中XXII−XXII
断面による横断面図を図２２に示す。これら図２１及び
図２２において、光反応液体処理装置は、被処理液体１
０１を処理する処理容器１０２と、この処理容器１０２
内に光源１０３からの光を導入する光導入手段としての
光導入窓１０４と、処理容器１０２内に酸素を含む気体
を導入する気体導入手段としての気体導入装置１０５と
を備え、被処理液体１０１中で光酸化反応を行わせるよ
うになっている。またこの光反応液体処理装置は、処理
容器１０２内の被処理液体１０１の自由液面１０１ａよ
り下方に、気体導入装置１０５から導入された気体の気
泡が主として存在する気泡領域１０６が形成されるとと
もに、光導入窓１０４から導入された光が照射され、主
として光酸化反応が行われる反応領域１０８が形成され
ている。

【００４３】被処理液体１０１は、例えば産業排水、生
活排水、河川水、湖沼水、水道水源水等であり、これら
排水の種類に対応する水源、例えば工場の下水路、住宅
からの下水路、導水路等からポンプ１１０に導かれて加
圧された後、吐出配管１１１及び処理容器１０２の底部
に接続された流入管１１２を介し、処理容器１０２内に
流入するようになっている。そして、処理容器１０２内
の主として反応領域１０８で光酸化反応を受けた被処理
液体１０１は、処理容器１０２の上部に接続された流出
管１１３より流出し、次の処理手段か又は給水路に導か
れるようになっている。

【００４４】気体導入装置１０５は、処理容器１０２の
底部の複数箇所に設けられている（図２１では１箇所の
みを図示）。各気体導入装置１０５には、ブロア１１５
で加圧された空気が吸気配管１１６を介して導かれてお
り、加圧空気が各気体導入装置１０５から処理容器１０
２内に流入するようになっている。そして、処理容器１
０２内を上昇し被処理液体１０１内に酸素を供給した空
気は、処理容器１０２の上部に接続されたエア抜き管１
１８から外部に放出されるようになっている。

【００４５】光源１０３は、被処理液体１０１の自由液
面１０１ａより上方に３個配置された上部光源１０３Ｕ
と、自由液面１０１ａより下方に３個配置された下部光
源１０３Ｌと、計６個が設けられており、それぞれ交流
電源１１４で駆動されて所定の光（例えば紫外線等）を
発するようになっている。そして光導入窓１０４は、３
つの上部光源１０３Ｕの光を導入する上部光導入窓１０
４Ｕと、３つの下部光源１０３Ｌの光を導入する上部光
導入窓１０４Ｌとから構成されている。また下部光源１
０３Ｌの上部には、これに接するように水平仕切板１２
３が設けられ、さらにこの水平仕切板１２３の端部には
略鉛直方向の気体溜め板１２４ａ，１２４ｂ，１２４
ｃ，１２４ｄが設けられ、気体導入装置１０５より導入
されて上昇した気泡の一部が、水平仕切り１２３、気体
溜め板１２４ａ〜ｄ、及び下部光導入窓１０４Ｌで構成
される空間内にトラップされて、気体溜まり１２５とし
て下部光導入窓１０４Ｌに接するような気相空間を形成
するようになっている。すなわち、この気体溜まり１２
５と、気体導入装置１０５の上方にある処理容器１０２
の側壁１０２ａの近傍領域１２７とが、気体導入装置１
０５から導入された気体の気泡が主として存在する気泡
領域１０６を構成している。さらに、気体溜まり１２５
の下方には、液面との間に薄膜流を形成するための略水
平方向の水平ガイド板１２６が設けられ、さらにこの水
平ガイド板１２６の端部には略鉛直方向の鉛直ガイド板
１２８ａ，１２８ｂ，１２８ｃ，１２８ｄが設けられて
いる。

【００４６】反応領域１０８は、上部光源１０３Ｕの下
方で自由液面１０１ａ下部に位置する上部反応領域１０
８Ｕと、気相空間１２５の下部に位置する下部反応領域
１０８Ｌとから構成される。

【００４７】上記構成において、気体導入装置１０５よ
り導入された気体は、まず、処理容器１０２の側壁１０
２ａ近傍を上昇する。そして、一部は気体溜まり１２５
にトラップされ、残りは処理容器１０２の側壁１０２ａ
と気体溜め板１２４ａとの間を気泡として上昇してい
く。なおこのとき、気体溜め板１２４ａの長さが気体溜
め板１２４ｂよりも短くなっており、気体溜まり１２５
からあふれる気体についても気体溜め板１２４ａの側か
らあふれ出て気泡となり、側壁１０２ａと気体溜め板１
２４ａとの間を上昇する。これら気泡は、被処理液体１
中に酸素を供給して、最終的にエア抜き管１１８から処
理装置外に抜ける。そして、このような気泡の動きによ
る駆動力によって、処理容器１０２内においては被処理
液体１０１の循環流ｗ1，ｗ2が生じる。そして、酸素が
供給された被処理液体１がこれら循環流ｗ1，ｗ2によっ
て反応領域１０８Ｕ，１０８Ｌに来ると、光源１０３
Ｕ，１０３Ｌから発光した光に晒されて所定の光反応
（例えば、紫外線照射による有機物分解反応や殺菌線に
よる殺菌反応等）が生じ、これによって、例えば被処理
液体１０１中に含まれる有害有機物質、細菌、バクテリ
ア、藻類、バクテリア、アオコ等の殺菌・消毒を行う。

【００４８】以上のように構成した本実施形態によれ
ば、以下のような効果を奏する。すなわちまず、上部反
応領域１０８Ｕで光酸化反応が起こっているとき、気体
導入装置１０５から導入された気体の気泡は、上部光導
入窓１０４Ｕから遠く離れた処理容器側壁１０２ａ近傍
を上部光導入窓１０４Ｕに近寄ることなく上昇しエア抜
き管１１８から外部に放出される。また、下部反応領域
１０８Ｌについても、気体導入装置１０５からの気泡
は、気体溜まり１２５にトラップされている。したがっ
て、光酸化反応が起こっている部分と気泡が発生してい
る部分とを分離することができるので、光酸化反応が起
こっている部分において、気泡が光の透過を妨げたり多
数の気泡間で光が散乱・反射・吸収されたりするのを防
止できるので、その分、装置内における光のエネルギー
ロスを十分に小さくすることができる。したがって、装
置の消費動力を小さくでき、装置自体をコンパクト化す
ることができる。また、２つの光源１０３Ｕ，１０３Ｌ
のうち下部光源１０３Ｌからの光は、下部光導入窓１０
４Ｌから、これに接する気体溜まり１２５を介して被処
理液体１に照射されるので、被処理液体１が光導入窓１
０４Ｌに直接接触するのを防止できる。したがって、下
部光導入窓１０４Ｌの表面に被処理液体１中の汚染物質
が付着することがないので、撹拌によって光導入窓の付
着物の離脱や付着の抑制を図る従来構造よりも確実かつ
十分に下部光導入窓１０４Ｌの汚染を防止でき、その
分、下部光源１０３Ｌからの光のエネルギーロスを十分
に小さくすることができる。したがって、これによって
も装置の消費動力を小さくでき、装置自体をコンパクト
化することができる。

【００４９】また、一般に、液体中に気体を溶存させる
場合には、気泡界面からの気体の気相から液相への移動
よりも液面における表面曝気の方が効果が大きいことが
知られている。そして、本実施形態によれば、下方の循
環流ｗ1については気体溜まり１２５を形成して液面で
表面曝気させ、上方の循環流ｗ2については被処理液体
１０１の自由液面１０１ａで表面曝気させているので、
気体吸収を高めることができる。さらに、上部反応領域
１０８Ｕでは自由液面１０１ａとの間に、下部反応領域
１０８Ｌでは気体溜まり１２５下部に接する液面との間
に薄膜流が形成されるので、これによっても循環流ｗ1
及びｗ2における気体吸収をさらに高めることができ
る。

【００５０】なお、上記実施形態においては、図２２に
示したように処理容器１０２は横断面が横長長方形の形
状であったが、これに限られない。すなわち、例えば処
理容器１０２は横断面略円形の横円筒形状であってもよ
い。これらの場合も同様の効果を得る。

【００５１】また、上記実施形態においては、被処理液
体１０１に対し特に何も添加しなかったが、例えば特開
平７−２８４７６４号公報等で公知のように、二酸化チ
タン等の光触媒物質で構成される光酸化粒子１２０を被
処理液体１０１中に分散浮遊させてもよい。この変形例
を図２３に示す。このようにすることにより、光酸化粒
子１２０の表面で光酸化反応が生じ、全体として光酸化
反応が促進されるので、さらに光酸化反応を効率的に生
じさせることができる。

【００５２】本発明の第９の実施形態を図２４〜図２６
により説明する。本実施形態による光反応液体処理装置
の構造を表す縦断面図を図２４に示す。第８の実施形態
と共通の部分には同一の符号を付す。この図２４におい
て、本実施形態の光反応液体処理装置は、第８の実施形
態の光反応液体処理装置に対し、循環流ｗ1及びｗ2を促
進するための水流発生ファン１２９を付加したものであ
る。

【００５３】本実施形態によっても、第８の実施形態と
同様の効果を得る。

【００５４】なお、この第９の実施形態においても、先
に図２３に示した変形例と同様、光酸化粒子１２０を被
処理液体１０１中に分散浮遊させてもよい。この変形例
を図２５に示す。これにより、光酸化粒子１２０の表面
で光酸化反応が生じて全体として光酸化反応が促進され
る効果を得る。また、この光酸化粒子１２０に代わり、
二酸化チタン等の光触媒物質を表面に固定した光酸化部
材１２１Ｕ，１２１Ｌをそれぞれ反応領域１０８Ｕ，１
０８Ｌに設けてもよい。この変形例を図２６に示す。

【００５５】なお、以上第１〜第９の実施形態では、処
理容器２又は１０２内に空気を供給したが、これに限ら
れず、酸素、オゾン等でもよい。要は、酸素を含む気体
であれば足り、これらの場合も同様の効果を得る。

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば、光酸化反応が起こって
いる部分において、気泡が光の透過を妨げたり多数の気
泡間で光が散乱・反射・吸収されたりするのを防止でき
るので、その分、装置内における光のエネルギーロスを
十分に小さくすることができる。したがって、装置の消
費動力を小さくできるので、装置自体をコンパクト化す
ることができる。

【００５７】本発明によれば、光導入手段の表面に被処
理液体中の汚染物質が付着することがないので、撹拌に
よって光導入手段の付着物の離脱や付着の抑制を図る従
来構造よりも確実かつ十分に光導入手段の汚染を防止で
き、その分、装置内における光のエネルギーロスを十分
に小さくすることができる。したがって、装置の消費動
力を小さくできるので、装置自体をコンパクト化するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による光反応液体処理
装置の構造を表す縦断面図である。

【図２】図１中II−II断面による横断面図である。

【図３】処理容器を略円筒形状とした変形例による光反
応液体処理装置の構造を表す横断面図である。

【図４】光酸化粒子を用いた変形例による光反応液体処
理装置の構造を表す縦断面図である。

【図５】光酸化部材を用いた変形例による光反応液体処
理装置の構造を表す縦断面図である。

【図６】本発明の第２の実施形態による光反応液体処理
装置の構造を表す縦断面図である。

【図７】光酸化粒子を用いた変形例による光反応液体処
理装置の構造を表す縦断面図である。

【図８】本発明の第３の実施形態による光反応液体処理
装置の構造を表す縦断面図である。

【図９】光酸化粒子を用いた変形例による光反応液体処
理装置の構造を表す縦断面図である。

【図１０】本発明の第４の実施形態による光反応液体処
理装置の構造を表す縦断面図である。

【図１１】光酸化粒子を用いた変形例による光反応液体
処理装置の構造を表す縦断面図である。

【図１２】本発明の第５の実施形態による光反応液体処
理装置の構造を表す縦断面図である。

【図１３】光酸化粒子を用いた変形例による光反応液体
処理装置の構造を表す縦断面図である。

【図１４】光酸化部材を用いた変形例による光反応液体
処理装置の構造を表す縦断面図である。

【図１５】本発明の第６の実施形態による光反応液体処
理装置の構造を表す縦断面図である。

【図１６】光酸化粒子を用いた変形例による光反応液体
処理装置の構造を表す縦断面図である。

【図１７】光酸化部材を用いた変形例による光反応液体
処理装置の構造を表す縦断面図である。

【図１８】本発明の第７の実施形態による光反応液体処
理装置の構造を表す縦断面図である。

【図１９】光酸化粒子を用いた変形例による光反応液体
処理装置の構造を表す縦断面図である。

【図２０】光酸化部材を用いた変形例による光反応液体
処理装置の構造を表す縦断面図である。

【図２１】本発明の第８の実施形態による光反応液体処
理装置の構造を表す縦断面図である。

【図２２】図１中XXII−XXII断面による横断面図であ
る。

【図２３】光酸化粒子を用いた変形例による光反応液体
処理装置の構造を表す縦断面図である。

【図２４】本発明の第９の実施形態による光反応液体処
理装置の構造を表す縦断面図である。

【図２５】光酸化粒子を用いた変形例による光反応液体
処理装置の構造を表す縦断面図である。

【図２６】光酸化部材を用いた変形例による光反応液体
処理装置の構造を表す縦断面図である。

【記号の説明】

１ 被処理液体 １ａ 自由液面 ２ 処理容器 ３ 光源 ４ 光導入窓（光導入手段） ５ 気体導入装置（気体導入手段） ６ 気泡領域 ８ 反応領域 ９ 仕切壁（仕切手段） １６ 吸気配管 １８ エア抜き管 １９ 反射板 ２０ 光酸化粒子 ２１ 光酸化部材 ２３ 水平仕切板 ２４ 気体溜め板 ２５ 気体溜まり ２６Ｌ，Ｕ ガイド板 １０１ 被処理液体 １０１ａ 自由液面 １０２ 処理容器 １０３Ｌ 下部光源 １０３Ｕ 上部光源 １０４Ｌ 下部光導入窓（光導入手段） １０４Ｕ 上部光導入窓（光導入手段） １０５ 気体導入装置（気体導入手段） １０６ 気泡領域 １０８Ｌ 下部反応領域 １０８Ｕ 上部反応領域 １１６ 吸気配管 １１８ エア抜き管 １２０ 光酸化粒子 １２１ 光酸化部材 １２３ 水平仕切板 １２４ａ〜ｄ 気体溜め板 １２５ 気体溜まり １２６ 水平ガイド板 １２７ 処理容器側壁の近傍領域 １２８ａ〜ｄ 鉛直ガイド板

フロントページの続き (72)発明者 仲平 四郎 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社日 立製作所土浦工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体を処理する処理容器と、この処理容器
   内に光源からの光を導入する光導入手段と、前記処理容
   器内に酸素を含む気体を導入する気体導入手段とを備
   え、前記被処理液体中で光酸化反応を行わせる光反応液
   体処理装置において、 前記処理容器内の前記被処理液体の自由液面より下方
   に、前記気体導入手段から導入された気体の気泡が主と
   して存在する気泡領域と、前記光導入手段から導入され
   た光が照射され、主として前記光酸化反応が行われる反
   応領域とを設けたことを特徴とする光反応液体処理装
   置。
2. 【請求項２】請求項１記載の光反応液体処理装置におい
   て、前記反応領域は、前記光導入手段の略水平方向にお
   ける近傍に配置され、前記気泡領域は、前記反応領域の
   略水平方向における反光導入手段側に配置されているこ
   とを特徴とする光反応液体処理装置。
3. 【請求項３】請求項２記載の光反応液体処理装置におい
   て、前記気泡領域と前記反応領域との境界の少なくとも
   一部を仕切る仕切手段をさらに有することを特徴とする
   光反応液体処理装置。
4. 【請求項４】請求項１記載の光反応液体処理装置におい
   て、前記気泡領域は、前記光導入手段の下部に接するよ
   うに形成された気相空間を含み、前記反応領域は、該気
   相空間の下方に配置された下部反応領域を含むことを特
   徴とする光反応液体処理装置。
5. 【請求項５】液体を処理する処理容器と、この処理容器
   内に光源からの光を導入する光導入手段と、前記処理容
   器内に酸素を含む気体を導入する気体導入手段とを備
   え、前記被処理液体中で光酸化反応を行わせる光反応液
   体処理装置において、前記処理容器内の前記被処理液体
   の自由液面より下方で、前記光導入手段に接するよう
   に、前記気体導入手段から導入された気体による気相空
   間を形成したことを特徴とする液体の光反応液体処理装
   置。