WO2013132927A1 - 紫外線水処理装置 - Google Patents

Abstract

　実施形態の紫外線水処理装置は、紫外線照射槽と、被処理水供給用の入口管と、処理水排出用の出口管とを備えている。前記紫外線照射槽は、複数の紫外線照射モジュールを備えている。前記複数の紫外線照射モジュールは、複数本の紫外線照射管と、清掃装置と、清掃装置駆動ユニットとを有する。前記複数本の紫外線照射管は、複数本の紫外線ランプと前記各紫外線ランプを個別に保護する複数本の紫外線ランプ保護管を有する。前記清掃装置は、前記各紫外線ランプ保護管の表面を清掃する。前記清掃装置駆動ユニットは、この清掃装置を駆動する。前記各紫外線モジュールは、それぞれ２本の紫外線照射管又は３本の紫外線照射管を有する。

Description

紫外線水処理装置

　本発明の実施形態は、紫外線水処理装置に関する。

　紫外線には、水の殺菌・消毒・脱色・脱臭、あるいはパルプの漂白等の作用がある。また、紫外線には、水質や水量の変化に対し、ランプの出力を調整して即対応できる特徴がある。このため、上下水道の殺菌・消毒・脱色、工業用水の脱臭・脱色、あるいはパルプの漂白等を行うために、紫外線水処理装置が用いられる場合がある。

　従来の紫外線水処理装置としては、例えば、３つの代表的な形態が知られている。

　第１の形態としては、円筒形の通水胴と、通水胴と同径の円筒形のランプハウジングが十字接合され、ランプハウジング内部にランプハウジング軸と平行に、内部に紫外線ランプを収納した石英ガラスからなる複数本の紫外線照射管が取り付けられた構造が知られている。第１の形態の紫外線水処理装置は、水処理施設の被処理水主配管に直接設置できるため、余分な分岐・合流配管が不要で、設置スペースを小さくできる利点がある。その反面、第１の形態の紫外線水処理装置は、コンパクトな構造のために、紫外線ランプの長さや本数が限定されてしまう。このため、第１の形態の紫外線水処理装置は、設計仕様以外の目的で使う場合、処理流量に対して通水胴径が過大又は過小となるので、設置用の拡大管又は縮小管が必要になるという不都合と、収納されるランプの本数が限られるので、紫外線照射量が不足するという不都合とがある。

　第２の形態としては、円筒形の通水胴と、通水胴よりも小径の円管で構成されたランプハウジングが十字接合され、ランプハウジング内部にランプハウジング軸と平行に、内部に紫外線ランプを収納した石英ガラスからなる複数本の紫外線照射管が取り付けられた構造が知られている。第２の形態の紫外線水処理装置は、通水配管径が大きく、さらに必要紫外線量が異なる場合でも、ランプハウジング数を適宜増減できるので、比較的大規模の処理施設に適している利点がある。その反面、第２の形態の紫外線水処理装置は、小さい処理量で大きな紫外線照射量を必要とする処理施設に使う場合、同様に、処理施設の被処理水主配管径に対して、紫外線水処理装置の通水胴配管径が過大又は過小となるので、設置用の拡大管又は縮小管が必要になり、過大な設置スペースが必要になるという不都合がある。

　第３の形態としては、矩形の紫外線照射胴に石英ガラス管内に紫外線ランプを収納した複数本の照射管を被処理水の流れ方向に対して直交する向きに配列し、かつ、同一構造の複数段の照射管列を流れの方向に配置し、被処理水の流入部と流出部として、適用する処理施設の被処理水主配管径の円形断面と、矩形断面の矩形紫外線照射胴の矩形断面とを断面形状を変換しつつ接続する断面形状変換接続部が設けられている構造が知られている。第３の形態の紫外線水処理装置は、必要な紫外線照射量に合わせて、紫外線照射胴を構成する照射管列の段数を増減できる利点と、施設の配管径に合わせて流入及び流出部を変更できる利点がある。しかしながら、第３の形態は、施設配管径と矩形紫外線照射胴を繋ぐための断面形状変換接続部が紫外線水処理装置の設置スペースを増大させるという不都合がある。

米国特許第７０４５１０２号明細書 米国特許第７３８５２０４号明細書 米国特許第６９７６５０８号明細書 特開２０１１－１８９２８９号公報

　以上説明したように、従来の代表的な紫外線水処理装置は、拡大管、縮小管、又は断面形状変換接続部により、過大な設置スペースが必要となる不都合が生じる場合がある。

　この不都合を解消可能な技術としては、両端に第１の配管用フランジ継手を設け，内部に紫外線ランプとこの紫外線ランプを保護するランプ保護管を有する紫外線照射管を設けた紫外線ランプユニットと、両端に第２の配管用フランジ継手を設け，当該ランプ保護管の表面を清掃する清掃装置を駆動する清掃装置駆動ユニットとを具備する紫外線水処理装置が知られている。この紫外線水処理装置の紫外線ランプユニットと清掃装置駆動ユニットとは第１・第２の配管用フランジ継手部分で連結されている。

　この紫外線水処理装置は、水の種類や水量が変化しても、紫外線ランプユニットを別な紫外線ランプユニットに簡単に交換でき、既存の水処理施設に容易に導入できるという利点がある。例えば、３本の紫外線照射管が必要な施設においては、３本の紫外線照射管を有する１台の紫外線ランプユニットを設け、６本の紫外線照射管が必要な施設においては、３本の紫外線照射管を有する２台の紫外線ランプユニットを設けている。

　この紫外線水処理装置は、何の問題もないが、本発明者の検討によれば、被処理水の条件（水の種類と水量）に対して過不足のない本数の紫外線照射管を、どのように設けるかという点で改善の余地がある。具体的には、３の倍数以外の本数の紫外線照射管が必要な施設に対し、どのように紫外線ランプユニットを設けるかという点で改善の余地がある。例えば、２本の紫外線照射管が必要な施設には２本の紫外線照射管を有する１台の紫外線ランプユニットを設け、４本の紫外線照射管が必要な施設には４本の紫外線照射管を有する１台の紫外線ランプユニットを設け、５本の紫外線照射管が必要な施設には５本の紫外線照射管を有する１台の紫外線ランプユニットを設けるとする。このように、２本～５本の紫外線照射管に応じて４種類の紫外線ランプユニットを製作すると製造コストが高くなる。このため、製造コストを削減するためには、どのように紫外線ランプユニットを設けるかという点で改善の余地がある。

　本発明が解決しようとする課題は、拡大管、縮小管及び断面形状変換接続部を不要としつつ、水の種類や水量が変化しても既存の水処理施設に容易に導入でき、且つ製造コストを削減し得る紫外線水処理装置を提供することである。

　実施形態の紫外線水処理装置は、紫外線照射槽と、被処理水供給用の入口管と、処理水排出用の出口管とを備えている。

　前記紫外線照射槽は、複数の紫外線照射モジュールを備えている。

　前記複数の紫外線照射モジュールは、複数本の紫外線照射管と、清掃装置と、清掃装置駆動ユニットとを有する。

　前記複数本の紫外線照射管は、複数本の紫外線ランプと前記各紫外線ランプを個別に保護する複数本の紫外線ランプ保護管を有する。

　前記清掃装置は、前記各紫外線ランプ保護管の表面を清掃する。

　前記清掃装置駆動ユニットは、この清掃装置を駆動する。

　前記入口管は、前記各紫外線照射管の中心軸に対して垂直となる向きに中心軸を有して前記紫外線照射槽の一端に接続されている。

　前記出口管は、前記紫外線照射槽の他端に接続されている。

　前記各紫外線照射モジュールは、それぞれ２本の紫外線照射管又は３本の紫外線照射管を有する。

図１は、第１の実施形態に係る紫外線水処理装置の上面図である。 図２は、図１の矢印Ｙ方向から見た紫外線水処理装置の正面図である。 図３は、図１の矢印Ｘ方向から見た紫外線水処理装置の側面図である。 図４は、同実施形態における３本ランプ紫外線照射モジュールの説明図である。 図５は、同実施形態における２本ランプ紫外線照射モジュールの説明図である。 図６は、一般的な中圧紫外線ランプの仕様の一例を示す図である。 図７は、ＪＩＳ規格における配管の寸法と流量との一例を示す図である。 図８は、同実施形態における処理流量、配管内径、ランプ種類及び本数の組合せを示す図である。 図９は、第２の実施形態に係る紫外線水処理装置の説明図である。 図１０は、第３の実施形態に係る紫外線水処理装置の説明図である。 図１１は、従来の紫外線水処理装置の正面図である。 図１２は、図１１のＸ－Ｘ線矢視断面図である。

　以下、各実施形態について図面を用いて説明する。

　＜第１の実施形態＞
　図１は第１の実施形態に係る紫外線水処理装置の上面図であり、図２は図１の矢印Ｙ方向から見た紫外線水処理装置の正面図である。図３は図１の矢印Ｘ方向から見た紫外線水処理装置の側面図である。

　紫外線水処理装置２１は、非処理水供給用の入口管２２と、この入口管２２と同軸上に配置された処理水排出用の出口管２３と、複数の紫外線照射ユニット１００からなる紫外線照射槽１００ｎとを備えている。

　入口管２２及び出口管２３は同軸上にあり、入口管２２は、各紫外線照射管３０の中心軸に対して垂直となる向きに中心軸を有して紫外線照射槽１００ｎの一端に接続されている。

　出口管２３は、紫外線照射槽１００ｎの他端に接続されている。

　紫外線照射槽１００ｎは、複数本（例、３本）の紫外線ランプ３１と各紫外線ランプ３１を個別に保護する複数本（例、３本）の紫外線ランプ保護管３２を有する複数本（例、３本）の紫外線照射管３０と、各紫外線ランプ保護管３２の表面を清掃する清掃装置４０と、この清掃装置４０を駆動する清掃装置駆動ユニット５０とを有する複数（例、２つ）の紫外線照射モジュール１０３を備えている。この例では、紫外線照射槽１００ｎは、複数の紫外線照射モジュール１０３が個別に組み込まれた複数の紫外線照射ユニット１００からなり、各紫外線照射ユニット１００が一列に一体化して配置されている。なお、紫外線照射槽は、複数の紫外線照射ユニットからなる構造に限らず、第２及び第３の実施形態に述べるように、各紫外線照射モジュールが組み込まれた管からなる一体構造を有していてもよい。

　ここで、３本の紫外線照射管３０を有する紫外線照射モジュール１０３を拡大したものを図４に示す。

　各紫外線照射ユニット１００は、入口管２２や出口管２３の外径以上の長さの辺をもつ箱形の形状を有しており、互いに溶接で接続されており、その接続部周囲は、ユニットの強度を補強するためにリブ加工されている。なお、各紫外線照射ユニット１００が箱形の形状を有するため、各紫外線照射ユニット１００からなる紫外線照射槽１００ｎも箱形の形状を有している。なお、各紫外線照射ユニット１００は、箱形の形状に限らず、入口管２２や出口管２３の外径以上の内径をもつ円筒状の形状を有するユニットに変更してもよい。

　一方の紫外線照射ユニット１００の側面に入口管２２が接続され、他方の紫外線照射ユニット１００の入口管２２を接続した面の反対側の側面に出口管２３が接続されている。各紫外線照射ユニット１００の正面には、それぞれ各紫外線照射モジュール１０３を設置できるように開口部が設けられている。開口部には、各紫外線照射モジュール１０３の各蓋フランジ１０１が水密ゴムパッキン等（図示せず）で水密構造にしてネジ固定されている。これにより、必要に応じて各紫外線照射モジュール１０３を取り外して、各紫外線照射ユニット１００の内部を開放可能としている。

　各蓋フランジ１０１（正面）と各紫外線照射ユニット１００の背面には、３本の紫外線ランプ保護管３２と、清掃装置４０を動かす１本のネジ状の清掃装置駆動軸（回転軸）５１と、ガイドレール５２とが、それぞれ紫外線ランプ(保護管)固定具５３、駆動軸固定具５４及びガイドレール固定具５５により、紫外線照射ユニット１００の中心軸と平行（入口管２２、出口管２３の中心軸とは垂直）に固定されている。

　ここで、２本の紫外線照射管３０を有する紫外線照射モジュール１０２を図５に示す。すなわち、各紫外線照射モジュール１０２，１０３は、それぞれ２本の紫外線照射管３０又は３本の紫外線照射管３０を有している。また、紫外線を効率よく照射する観点から、各紫外線照射管３０の中心軸に沿った長さは、例えば、各紫外線ランプ３１の発光長から±２００ｍｍの範囲内にあるようにして、各紫外線ランプ３１の発光長と同等とすることが好ましい。

　紫外線照射モジュール１０２は、図４に示した本数とは異なり、２本の紫外線ランプ３１と各紫外線ランプ３１を個別に保護する２本の紫外線ランプ保護管３２を有する２本の紫外線照射管３０と、各紫外線ランプ保護管３２の表面を清掃する清掃装置４０と、この清掃装置４０を駆動する清掃装置駆動ユニット５０とを備えている。各紫外線照射ユニット１００には、３本の紫外線照射管３０を有する紫外線照射モジュール１０３に代えて、２本の紫外線照射管３０を有する紫外線照射モジュール１０２を取り付けることが可能である。また、紫外線照射モジュール１０３（３本の紫外線照射管）と紫外線照射モジュール１０２（２本の紫外線照射管）とをそれぞれ取り付けることが可能である。また、本実施形態では、紫外線照射ユニット１００の２段構成としたが、紫外線照射ユニットを３段、４段・・・・と任意の複数段に増設でき、各ユニットに取り付けるモジュールを紫外線照射モジュール１０３（３本の紫外線照射管）と紫外線照射モジュール１０２（２本の紫外線照射管）とでユニット毎に変更することが可能である。

　すなわち、紫外線照射槽１００ｎは、２本の紫外線照射管３０を有する紫外線照射モジュール１０２と、３本の紫外線照射管３０を有する紫外線照射モジュール１０３とのいずれか一方、又は両方が組み込まれている。

　次に、紫外線照射ユニットの紫外線ランプとモジュールの選定方法を説明する。図６は、中圧紫外線の仕様の一例を示している。放電入力電力Ｐiは紫外線ランプへ供給される電力値である。放電入力電力Ｐiが大きいほど発光長Ｌiが長くなり、発光される紫外線出力ＵＶＣも大きくなっている。

　一方、水処理施設等で使用される配管の径は、一般的に処理流量と配管における圧力損失軽減を考慮して最大通水流速が２．５～３．０［ｍ／ｓｅｃ］程度になるように選定される。但し、本実施形態の入口管２２及び出口管２３は、紫外線照射槽１００ｎの最大処理水量に対して流速が２．５～３．５［ｍ／ｓｅｃ］の範囲内の内径を有するものが選定されている。図７には、ＪＩＳ規格で規定されている配管の寸法と、流速３．０［ｍ／ｓｅｃ］のときの流量を示している。

　各紫外線照射ユニット１００は、図６に示した紫外線ランプと図７に示した配管規格の関係から、通水胴を図７に示した規格品とし、通水胴内径と発光長Ｌiが同等な紫外線ランプの組合せにより、構成されている。具体的には例えば、呼び径２５０Ａの配管（入口管２２、出口管２３）とランプＡ，５００Ａの配管とランプＣ，１０００Ａの配管（入口管２２、出口管２３）とランプＦのように、入口管２２、出口管２３の内径と発光長が同等となる組合せにより、構成されている。

　次に、図８に処理対象とする処理流量と上記の組合せ配管（入口管２２、出口管２３）内径、ランプ種類と本数の組合せを示す。

　なお、本実施形態では、指標菌（大腸菌ファージＭＳ２）に対して紫外線を照射し、指標菌の不活化量から紫外線照射量を生物学的に換算した換算紫外線照射量（ＲＥＤ）が４０［ｍＪ／ｃｍ²］以上の値となるランプ本数の紫外線ランプ３１を設置する際に、水質の違いを考慮している。この水質は処理対象水の紫外線透過率（ＵＶＴ）を意味している。

　即ち、処理流量、水質、選定するランプ出力によって紫外線水処理装置２１の総ランプ本数が異なる。例えば、流量５０，０００～２００，０００ｍ³／ｄ、紫外線透過率（ＵＶＴ）７０％以上、選定するランプＣ、Ｅ、Ｆとした場合、４本から２１本のランプを設置する必要がある。

　特に、浄水向け紫外線水処理装置では、紫外線透過率（ＵＶＴ）９５％以上で設計する事が多く、その場合、紫外線ランプ３１が４～９本の組合せになる。また、入口管２２、出口管２３の内径と発光長が同等となる組合せとして、本実施形態では、発光長が配管径の±２００ｍｍの範囲の紫外線ランプを選択している。

　以上、所定のランプ本数になるように、紫外線照射モジュール１０３（３本の紫外線照射管）と紫外線照射モジュール１０２（２本の紫外線照射管）を選択して紫外線照射ユニット１００に組み込む。なお、本実施形態では、指標菌として大腸菌ファージＭＳ２とした換算紫外線照射量（ＲＥＤ）が４０［ｍＪ／ｃｍ^２］以上の値となるランプ本数としている。他の菌に対しても、その菌の不活化量から得られる換算紫外線照射量以上の値の照射量を照射し得る総ランプ本数になるように、紫外線照射モジュール１０３（３本の紫外線照射管）と紫外線照射モジュール１０２（２本の紫外線照射管）を組合せればよい。

　清掃装置４０は、紫外線ランプ保護管３２の表面を擦るように設置された清掃ブラシ４１と、この清掃ブラシ４１を固定するランプ保護管清掃板４２を備えている。ランプ保護管清掃板４２は、清掃装置駆動軸５１、ガイドレール５２を介して箱型の紫外線照射ユニット１００内に固定されている。ランプ保護管清掃板４２は、雌ネジが切られた穴を有し、この穴にネジ状の清掃装置駆動軸５１がネジ作用により、はめ合わされている。すなわち、ランプ保護管清掃板４２は、ネジ状の清掃装置駆動軸５１に螺合されている。清掃装置駆動軸５１は、各紫外線照射モジュール１０３の正面の各蓋フランジ１０１と、各紫外線照射ユニット１００の背面とに、それぞれ駆動軸固定具５４で水密を維持しながら回転する構造で固定されている。清掃装置駆動軸５１の片端部には駆動モータ（図示せず）が接続されている。同様にガイドレール５２は、ガイドレール固定具５５で紫外線照射ユニット１００に固定されている。駆動モータが所定の時間間隔で清掃装置駆動軸５１を正転及び逆転方向に回転させると、この回転によるネジ作用に応じてランプ保護管清掃板４２が清掃装置駆動軸５１に沿って前後に移動する。このとき、ランプ保護管清掃板４２に固定された清掃ブラシ４１が紫外線ランプ保護管３２の表面を擦りながら、ランプ保護管３２に沿って前後に移動する。

　次に、以上のように構成された紫外線水処理装置の動作について説明する。　
　被処理水６０が、図１及び図２中の左側（図３の紙面手前側）から各紫外線照射ユニット１００毎に紫外線の照射を受けながら通過して図１及び図２中の右側（図３の紙面奥側）へ処理水６１として流出する。また、駆動モータが駆動すると、この駆動モータに連結されたネジ状の清掃装置駆動軸５１が回転し、清掃装置駆動軸５１に取り付けられたランプ保護管清掃板４２が、ガイドレール５２に沿って紫外線照射ユニット１００の内部で往復動作する。その結果、ランプ保護管清掃板４２に固定されている清掃ブラシ４１が、紫外線ランプ保護管３２と接触しながら往復動作し、紫外線ランプ保護管３２の表面が清掃される。

　上述したように第１の実施形態によれば、それぞれ２本の紫外線照射管３０又は３本の紫外線照射管３０を有する複数の紫外線照射モジュール１０２，１０３が個別に組み込まれた複数の紫外線照射ユニット１００からなる紫外線照射槽１００ｎを備えた構成により、拡大管、縮小管及び断面形状変換接続部を不要としつつ、水の種類や水量が変化しても既存の水処理施設に容易に導入でき、且つ製造コストを削減することができる。

　補足すると、第１の実施形態によれば、３の倍数以外の本数の紫外線照射管が必要な施設に対しても、２本又は３本の紫外線照射管３０を有する２種類の紫外線照射モジュール１０２，１０３の組合せで対応できるので、製造コストを削減することができる。例えば、従来は２本～５本の紫外線照射管が必要な施設に対し、２本～５本の紫外線照射管に応じて４種類の紫外線ランプユニットを製作する必要があったため、製造コストが高くなっていた。これに対し、本実施形態では、２本～５本の紫外線照射管が必要な施設に対し、４本の紫外線照射管が必要な施設には２本の紫外線照射管を有する２台の紫外線照射モジュール１０２を設ければよく、５本の紫外線照射管が必要な施設には２本の紫外線照射管を有する紫外線照射モジュール１０２と３本の紫外線照射管を有する紫外線照射モジュール１０３とを設ければよいため、従来に比べ、製造コストを削減することができる。

　これに加え、例えば、以下の効果（１）～（３）を得ることができる。

　（１）第１の実施形態によれば、配管内径と紫外線発光部長さが同等な紫外線ランプ３１により構成されているので、紫外線ランプ３１から発生する紫外線が無駄なく被処理水６０へ照射され、被処理水６０内の微生物や有機物、及び無機物の被処理対象物質の消毒（殺菌）または、酸化処理に寄与することができる。さらに、第１の実施形態によれば、特に３本の紫外線照射管の紫外線モジュール１０３と、２本の紫外線照射モジュール１０２とを組み合わせるユニット数を変更するのみで、紫外線水処理装置２１が対象とする、全ての処理条件（紫外線照射量、処理流量、水質（処理対象水の紫外線透過率（ＵＶＴ））に対して、必要なランプ総本数が奇数又は偶数のいずれでも、十分な照射量を得ることができる。

　（２）図１１は中圧紫外線ランプを使用した紫外線水処理装置の正面図であり、図１２は図１１のＸ－Ｘ線矢視断面図である。紫外線水処理装置１は、被処理水２が流れる管状通水胴３と、この管状通水胴３の中央部で十字接合された管状通水胴３と同管径のランプハウジング４とから構成されている。ランプハウジング４には、石英ガラス製のランプ保護管５と、この保護管５の中に紫外線ランプ６が配置された６本の紫外線照射管７が、等間隔で設置されている。各紫外線照射管７の両端部は、ランプハウジング蓋８に水密Ｏリング（図示せず）とＯリング押さえ９により水封されている。また、ランプハウジング４には、ネジ状の清掃板駆動軸１０と、駆動モータ１１と、清掃板１２と、ランプ保護管清掃ワイパー１３とにより構成された清掃装置が組み込まれている。こうした構成の紫外線水処理装置１では、同一仕様の紫外線ランプが使用されている。なお、図中の符号“１４”は処理水を示す。

　図１１及び図１２に示す紫外線水処理装置の場合、紫外線ランプ６の消費電力（又は紫外線出力）により、紫外線ランプ６の全長、発光長、及び太さが決まっている（図６）。そのため、管状通水胴のような円形断面の場合、中心線部の幅が最大で、断面の上下方向に徐々に狭くなる。そのため、設置する紫外線ランプ６を選定する場合において、図１２に示したように、断面の上下位置幅に合わせて選定した場合、中心位置の紫外線ランプ６では、通水胴幅に対して紫外線ランプ６の発光長が短くなってしまう。その結果、紫外線ランプ６の両端側領域Ｆを流れる被処理水２に対して十分な紫外線が照射されない。また、上記とは逆に、管状通水胴の断面中心部の幅に合わせて紫外線ランプ６を選定した場合は、断面上部及び断面下部においては、管状通水胴の幅に対して紫外線ランプ６の発光長が長くなってしまう。そのため、被処理水２の処理に寄与しない領域にも紫外線が無駄に照射されてしまう。　
　これに対し、第１の実施形態では、予め発光長が長い（配管径相当）紫外線ランプ３１を選定し、かつ、配管径より大きい箱型ユニットに対して入口管２２及び出口管２３を接続するので、紫外線ランプ３１から発光された全ての紫外線を効率よく被処理水６０に照射して消毒（殺菌）又は酸化処理することができる。

　（３）３本又は２本の紫外線ランプ３１と清掃装置４０とを紫外線照射モジュール１０３（３本の紫外線照射管）又は紫外線照射モジュール１０２（２本の紫外線照射管）として一体化している。この紫外線照射モジュール１０３，１０２は、各紫外線照射ユニット１００に蓋フランジ１０１、紫外線ランプ(保護管)固定具５３、駆動軸固定具５４及びガイドレール固定具５５によって固定されている。各紫外線照射モジュール１００は、固定具５３～５５の取り外しのみで蓋フランジ１０１ごと引き出すことができるため、紫外線照射ユニット１００の内部、特に清掃装置４０のメンテナンスが容易になる。また、紫外線照射モジュール１０３（３本の紫外線照射管）又は紫外線照射モジュール１０２（２本の紫外線照射管）は、３本又は２本の紫外線照射管３０をモジュール化する事により小型化している。そのため各モジュール１０２，１０３を紫外線照射ユニット１００から引き出しやすく、同ユニットの内部、特に清掃装置４０のメンテナンスが容易になる。

　＜第２の実施形態＞
　図９は第２の実施形態に係る紫外線水処理装置の説明図であり、前述した図面と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、ここでは異なる部分について主に述べる。なお、以下の各実施形態も同様にして重複した説明を省略する。

　第２の実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、図１～図５に示した各紫外線照射ユニット１００からなる紫外線照射槽１００ｎに代えて、紫外線水処理装置７１が、４つの紫外線照射モジュール１０２（２本の紫外線照射管）が組み込まれた矩形管からなる一体構造の紫外線照射槽７２を備えている。この矩形管は、入口管２２及び出口管２３の外径以上の長さの辺をもつ箱形の形状を有する。各紫外線照射モジュール１０２は、各紫外線照射管３０の高さ方向の位置を互いにずらすようにして紫外線照射槽７２に組み込まれている。なお、組み込む紫外線照射モジュール１０２の個数は、４個に限らず、任意の個数が組み込み可能となっている。また、各紫外線モジュール１０２のいくつか又は全ては、紫外線照射モジュール１０３（３本の紫外線照射管）に置き換えてもよい。また、各紫外線照射モジュール１０２は、高さ方向の位置を一定（例、紫外線照射モジュール１０２の中心軸と、入口管２２及び出口管２３の中心軸とが直交する位置）にしても構わない。特に第１の実施形態では、複数の紫外線照射ユニット１００を製作する必要があり、この場合、高さを一定にする方が同じ形状のユニットを大量生産できるため製造コストを削減できる。

　以上のような構成によれば、第１の実施形態の効果に加え、複数の紫外線照射ユニット１００を製作して溶接する必要がないため、製造工程が減り、製造コストを削減できる。特に、大流量、低ＵＶＴの配管径が１０００Ａ以上、かつランプ本数が多い場合、モジュールのみを製作しておき、モジュールを固定できるように紫外線照射槽７２を加工する方が、製造期間を短縮でき、また、製造コストを削減できる。

　また、各紫外線照射モジュール１０２，１０３の高さを変えることにより、大流量、低ＵＶＴの配管系は１０００Ａかつランプ本数が多い場合、紫外線ランプ３１から遠くなる、紫外線照射槽７２の上部、下部の流域に対して十分な紫外線を照射できるようになり、処理効率を向上できる。その結果、電力コストを低減できるとともに、必要な総ランプ本数を減らせるため、製造コストを削減できる。

　＜第３の実施形態＞
　図１０は第３の実施形態に係る紫外線水処理装置の説明図である。

　第３の実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、図１～図５に示した各紫外線照射ユニット１００からなる紫外線照射槽１００ｎに代えて、紫外線水処理装置８１が、４つの紫外線照射モジュール１０２（２本の紫外線照射管）が組み込まれた円筒管からなる一体構造の紫外線照射槽８２を備えている。この円筒管は、入口管２２及び出口管２３の外径以上の内径をもつ円筒状の形状を有する。各紫外線照射モジュール１０２は、各紫外線照射管３０の高さ方向の位置を互いにずらすようにして紫外線照射槽８２に組み込まれている。なお、組み込む紫外線照射モジュール１０２の個数は、４個に限らず、任意の個数が組み込み可能となっている。また、各紫外線モジュール１０２のいくつか又は全ては、紫外線照射モジュール１０３（３本の紫外線照射管）に置き換えてもよい。また、各紫外線照射モジュール１０２は、高さ方向の位置を一定（例、紫外線照射モジュール１０２の中心軸と、入口管２２及び出口管２３の中心軸とが直交する位置）にしても構わない。

　以上のような構成によれば、第１の実施形態の効果に加え、紫外線照射槽８２として通常の市販品の円筒管を使うことができ、製造期間の短縮、製造コストを削減することができる。

　また、第２の実施形態と同様に、各紫外線照射モジュール１０２，１０３の高さを変えることにより、大流量、低ＵＶＴの配管系は１０００Ａかつランプ本数が多い場合、紫外線ランプ３１から遠くなる、紫外線照射槽８２の上部、下部の流域に対して十分な紫外線を照射できるようになり、処理効率を向上できる。その結果、電力コストを低減できるとともに、必要な総ランプ本数を減らせるため、製造コストを削減できる。

　以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、それぞれ２本の紫外線照射管３０又は３本の紫外線照射管３０を有する複数の紫外線照射モジュール１０２，１０３が個別に組み込まれた紫外線照射槽１００ｎ，７２，８２を備えた構成により、拡大管、縮小管及び断面形状変換接続部を不要としつつ、水の種類や水量が変化しても既存の水処理施設に容易に導入でき、且つ製造コストを削減することができる。

　なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims (10)

1. 　紫外線水処理装置であって、
   　複数本の紫外線ランプ及び前記各紫外線ランプを個別に保護する複数本の紫外線ランプ保護管を有する複数本の紫外線照射管と、前記各紫外線ランプ保護管の表面を清掃する清掃装置と、この清掃装置を駆動する清掃装置駆動ユニットとを有する複数の紫外線照射モジュールを備えた紫外線照射槽と、
   　前記各紫外線照射管の中心軸に対して垂直となる向きに中心軸を有して前記紫外線照射槽の一端に接続された被処理水供給用の入口管と、
   　前記紫外線照射槽の他端に接続された処理水排出用の出口管と
   　を備え、
   　前記各紫外線照射モジュールは、それぞれ２本の紫外線照射管又は３本の紫外線照射管を有することを特徴とする紫外線水処理装置。
2. 　請求項１に記載の紫外線水処理装置において、
   　前記紫外線照射槽は、前記複数の紫外線照射モジュールが個別に組み込まれた複数の紫外線照射ユニットからなり、前記各紫外線照射ユニットが一列に一体化して配置されたことを特徴とする紫外線水処理装置。
3. 　請求項１に記載の紫外線水処理装置において、
   　前記紫外線照射槽は、前記複数の紫外線照射モジュールが組み込まれた管からなる一体構造を有することを特徴とする紫外線水処理装置。
4. 　請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の紫外線水処理装置において、
   　前記紫外線照射槽は、前記２本の紫外線照射管を有する紫外線照射モジュールと、前記３本の紫外線照射管を有する紫外線照射モジュールとのいずれか一方、又は両方が組み込まれていることを特徴とする紫外線水処理装置。
5. 　請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の紫外線水処理装置において、
   　前記紫外線照射槽は、前記入口管及び前記出口管の外径以上の長さの辺をもつ箱形の形状を有することを特徴とする紫外線水処理装置。
6. 　請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の紫外線水処理装置において、
   　前記紫外線照射槽は、前記入口管及び前記出口管の外径以上の内径をもつ円筒状の形状を有することを特徴とする紫外線水処理装置。
7. 　請求項５又は請求項６に記載の紫外線水処理装置において、
   　前記各紫外線照射管の中心軸に沿った長さは、前記各紫外線ランプの発光長から＋２００ｍｍの範囲内にあることを特徴とする紫外線水処理装置。
8. 　請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の紫外線水処理装置において、
   　前記入口管及び前記出口管は、前記紫外線照射槽の最大処理水量に対して流速が２．５～３．５［ｍ／ｓｅｃ］の範囲内の内径を有することを特徴とする紫外線水処理装置。
9. 　請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の紫外線水処理装置において、
   　前記各紫外線ランプの発光長は、前記出口管及び入口管の内径に対して±２００ｍｍの範囲内にあることを特徴とする紫外線水処理装置。
10. 　請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の紫外線水処理装置において、
    　前記各紫外線照射モジュールは、前記各紫外線照射管の高さ方向の位置を互いにずらすようにして前記紫外線照射槽に組み込まれたことを特徴とする紫外線水処理装置。

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