JP2000140888A

JP2000140888A - 汚水の浄化・殺菌処理方法及び装置

Info

Publication number: JP2000140888A
Application number: JP10325688A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Fukuoka; 勝巳福岡
Original assignee: MIYAJI KAKEN KK
Current assignee: MIYAJI KAKEN KK
Priority date: 1998-11-16
Filing date: 1998-11-16
Publication date: 2000-05-23

Abstract

(57)【要約】【課題】比較的小さな設備面積で高脱臭度及び高透明
度の浄化とその後の殺菌をより一層効果的に実行でき汚
水を再利用化できる汚水の浄化・殺菌の方法とその装置
の提供。【解決手段】処理対象の原液と凝集剤とを混合攪拌す
る攪拌槽４と、原液と凝集剤の混合液から固形分を凝集
させながら沈澱させる沈澱槽５，６，７と、沈澱槽７の
上端側に流路を接続し混合液の上澄み液を受け入れる曝
気・吸着槽８とを備え、更に、曝気及び吸着によって光
透過度を高くした処理水に紫外線照射して細菌類を殺菌
する殺菌装置１２を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば廃水及び
下水及びし尿等の各種の汚水の浄化・殺菌処理に係り、
特に臭気の除去と高透明度の浄化の後に処理液中に残存
している細菌やウイルス等を殺菌して再生水として利用
できるようにした汚水の浄化・殺菌処理方法及びその装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種の雑排水やし尿等の汚水の処理設備
は、汚水中に含まれた固形分を沈殿槽内で沈殿させた後
にエアレーションタンク内で曝気し、必要に応じて二次
沈殿及び二次曝気を繰り返した後に、塩素消毒棟で塩素
消毒した後に放流するというのがその基本的な構造であ
る。このような処理設備において、都市下水や有機性排
水の高級処理技術として活性汚泥法が現在のところ多用
されている。

【０００３】この活性汚泥法は、排水に含まれている各
種の有機物を培養基として、溶存酸素を利用して生物の
混合集団を連続培養し、汚染性有機物を凝集，吸着，酸
化分解，沈殿によって除去するというものである。すな
わち、曝気槽内で排水のＢＯＤ成分と浄化微生物の比率
が一定となるように操作し、溶存酸素を利用してＢＯＤ
成分と異種個体群の微生物によって構成されるフロック
とを十分に接触させてこれを好気的に酸化及び分解する
ことで汚水が浄化処理される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】活性汚泥法は水処理の
分野では有効な手段である一方で、生物反応を利用する
ために化学反応に比べて処理速度が遅いことが一つの難
点である。処理速度が遅いと、大量の汚水を処理しなけ
ればならない設備であれば、処理槽も大型化する必要が
あり、設備の設置面積も増大する。そして、このように
設備を大型化しても、生物反応速度には上限があるの
で、汚水の処理量を設備の大きさに相当する程度まで増
加させることは困難である。

【０００５】また、活性汚泥法やそれ以外の方法によっ
て汚水を浄化する従来設備では、最終的に放水する前に
塩素を添加して消毒する操作が行われる。この塩素の添
加は、浄化処理後の水に細菌やウイルスが含まれている
のでこれらを殺菌する目的とした操作であり、殺菌類の
細胞膜や細胞壁を破壊して死滅させる。

【０００６】しかしながら、塩素添加による消毒の場合
で大容量の塩素消毒槽を設備する必要があるほか、塩素
による化学反応によるのでその処理時間も長くなる。し
たがって、活性汚泥法による生物反応と塩素添加工程で
の化学反応の合計の操作時間が更に長くなり、設備面積
もより広く確保しなければならない。

【０００７】一方、塩素添加による細菌類の除去では、
たとえば処理水の温度変動等の影響によってその消毒・
殺菌度にもバラツキを伴うことが多い傾向にあり、これ
を防ぐために反応時間を十分に長くする等の操作で対応
するしかない。このため、消費される塩素の量が必要以
上に増えるだけでなく、処理時間の短縮には限界があ
る。

【０００８】このように従来の汚水の浄化や殺菌操作で
は、処理時間が長くなることや、設備の大型化が避けら
れない。また、塩素添加による操作では処理水の消毒効
果はある程度十分といえるが、有害な副生成物を伴うの
で、河川への放流による環境への影響も無視できない。

【０００９】本発明において解決すべき課題は、比較的
小さな設備面積で高脱臭度及び高透明度の浄化とその後
の殺菌をより一層効果的に実行でき汚水を再利用化でき
る汚水の浄化・殺菌の方法とその装置を提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の汚水の浄化・殺
菌処理方法は、処理対象の原液と凝集剤とを混合攪拌す
る工程と、前記混合攪拌の工程の後に前記原液に含まれ
た固形分を前記凝集剤により凝集沈澱させる工程と、前
記凝集沈澱の工程の後に前記原液の上澄み液に対し曝気
操作と臭気及び色の吸着濾過操作とを同時に実行する工
程と、前記曝気操作及び吸着濾過操作の後に処理液に紫
外線を照射して細菌類を殺菌する工程とを含むことを特
徴とする。

【００１１】また、本発明の汚水の浄化・殺菌処理装置
は、処理対象の原液と凝集剤とを混合攪拌する攪拌槽
と、前記攪拌槽から前記原液と凝集剤の混合液から固形
分を凝集させながら沈澱させる単一または複数の沈澱槽
と、前記沈澱槽の上端側に流路を接続し前記混合液の上
澄み液を受け入れる曝気・吸着濾過槽と、前記曝気・吸
着濾過槽の下流に配置され臭気及び色が吸着濾過された
処理液に紫外線照射して細菌類を殺菌する殺菌装置とを
含むことを特徴とする。

【００１２】このような汚水の浄化・殺菌処理装置にお
いて、前記攪拌槽は、複数の槽に分割するとともに各槽
に供給された前記原液と凝集剤との混合液をバッチ式と
して前記沈澱槽に排出操作可能とし、前記曝気・吸着濾
過槽は、下向き傾斜の複数段の流路を上下方向に間隔を
開けて蛇行状に形成するとともに、前記流路の表面に前
記上澄み液の流下方向に向け波形状とした臭気及び色等
の吸着・濾過層を備えることができる。この構成では、
原液と凝集剤とを十分に攪拌させたものだけをバッチ式
で沈澱槽に送るので沈澱槽での凝集沈澱が促されて高い
浄化度が得られ、その後の曝気によって溶存ガスの放出
が促進され、吸着・濾過層によって処理液の臭気と色が
除去され透明度の高い処理水が得られる。

【００１３】また、前記殺菌装置は、前記曝気・吸着濾
過槽に流路を接続した流入部と殺菌後の処理液を放出す
る流出部とを備えた容器と、前記容器内に配置され前記
流入部から流出部へ向かう処理液に紫外線を照射する紫
外線光源とを備えた構成とすることができる。この構成
では、閉じた容器内で外光が及ばない雰囲気の中で紫外
線照射されるので、殺菌効果を向上させることができ
る。

【００１４】このような容器を持つ殺菌装置の場合、前
記容器内の処理液の濁度及び温度に応じて前記処理液内
への紫外線の最適透過率となるように前記紫外線光源の
光量を制御する系を含ませた構成としてもよい。この構
成では、処理液の濁度や温度によって紫外線の透過量が
変動しても、殺菌に最適な光量となるように紫外線光源
からの発光を制御すれば高い殺菌効率が得られる。

【００１５】さらに、前記殺菌装置は、前記曝気・吸着
濾過槽からの開放した水路に配置され、前記水路中に間
隔をおいて上流から下流に配列されその上端を前記水路
内の水位より少し低くした複数の仕切り板と、これらの
仕切り板の上端位置に対応して水面より上に配置された
紫外線光源とを備えたものとしてもよい。この構成で
は、殺菌工程においても処理液は曝気状態として不要な
ガスの拡散が継続され、特に臭気の除去率が高くなる。

【００１６】このような水路に設ける殺菌装置の場合、
前記紫外線光源の上方には、前記仕切り板の上端に向け
て前記紫外線光源からの光を集光反射させる反射板を備
え、前記仕切り板を配列した範囲の前記水路の底に前記
紫外線光源からの光を反射させる反射層を備えた構成と
することができる。この構成では、紫外線光源からの光
の反射成分を活かして殺菌効率を上げることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施の形態によ
る汚水の浄化・殺菌処理装置の概略を示す側面図、図２
は概略平面図である。なお、本実施の形態では、し尿を
含む下水を処理対象とする。

【００１８】図において、処理装置の全体は、下水が供
給され水分と固形分を攪拌混合するための原液攪拌槽１
と、凝集剤を供給するための凝集剤タンク２と、その他
の浄化用の装置を搭載したフレーム３と、最終段に殺菌
装置（後述）とから構成されている。

【００１９】原液攪拌槽１はモータ１ａによって回転す
る攪拌羽根１ｂをそれぞれ２台ずつ配置したもので、水
分と固形分とを攪拌混合したものを原液供給管１ｃから
圧送ポンプ（図示せず）等を利用して送り出す。また、
凝集剤タンク２は下水に含まれる固形分を凝集して沈澱
浄化を促進する凝集剤（組成等については後述する）を
貯めたもので、その下端に接続した凝集剤供給管２ａに
組み込んだ切り出し弁２ｂによって凝集剤をほぼ定量供
給可能としたものである。そして、フレーム３には、下
水の原液と凝集剤とを攪拌混合するための攪拌槽４，一
次沈殿槽５，二次沈澱槽６，三次沈澱槽７，曝気・吸着
濾過槽８が順に配列されている。

【００２０】攪拌槽４は図２に示すように、同じ大きさ
の第１，第２，第３の槽４ａ，４ｂ，４ｃに分割され、
それぞれに原液供給管１ｃ及び凝集剤供給管２ａが接続
されている。原液供給管１ｃは第１〜第３の槽４ａ〜４
ｃへの管路に開閉及び流量調整のためのバルブユニット
１ｄを備え、凝集剤供給管２ａもそれぞれの管路に開閉
及び流量調整のためのバルブユニット２ｃを備えてい
る。これらのバルブユニット１ｄ，２ｃはいずれも電磁
弁を利用したもので、設備全体を制御するコントローラ
（図示せず）によって動作し、第１〜第３の槽４ａ〜４
ｃのそれぞれに流量調整した原液と凝集剤とを供給す
る。

【００２１】攪拌槽４の第１〜第３の槽４ａ〜４ｃと一
次沈澱槽５との間には供給ヘッダー４ｄを設ける。この
供給ヘッダー４ｄは第１〜第３の槽４ａ〜４ｃにそれぞ
れに連通する管路に電磁開閉弁を利用した切り出し弁４
ｅを備え、これらの切り出し弁４ｅの開閉操作によって
第１〜第３の槽４ａ〜４ｃのうちいずれか一つの槽だけ
を一次沈澱槽５に連通させる。すなわち、第１〜第３の
槽４ａ〜４ｃにはそれぞれ原液と凝集剤とがそれぞれ一
定量ずつ供給されて攪拌混合されるが、たとえば一つの
槽だけであれば、攪拌混合したものを処理し終えたとき
に再び原液と凝集剤とを送り込んで攪拌を再開する操作
となる。これに対し、第１〜第３の槽４ａ〜４ｃを備え
ることで、各槽４ａ〜４ｃの中で十分に攪拌されたもの
をバッチ式として一次沈澱槽５へ供給でき、一次沈澱槽
５内での沈澱速度を一様に制御できる。

【００２２】一次沈澱槽５は、下端側を先細りさせたホ
ッパ状の容器であり、その上端部であって供給ヘッダー
４ｄの真下にトレー５ａを配置するとともにこのトレー
５ａのほぼ中央に下降管５ｂを備えている。二次沈澱槽
６は、一次沈澱槽５のトレー５ａよりも低いレベルとし
たガイドトレー６ａとこれに連結した下降管６ｂとを備
えたものである。ガイドトレー６ａは一次沈澱槽５の内
部に連通し、自身のレベルを超える原液と凝集剤との混
合液の流れ込みを許し、下降管６ｂから底部側に供給す
る。そして、二次及び三次の沈澱槽６，７はそれぞれ邪
魔板６ｃ，７ａを備え、これらの邪魔板６ｃ，７ａによ
って流れを上向き及び下向きに変え、最終段で第３沈澱
槽７の上端から曝気・吸着槽８に排出される。

【００２３】一次〜三次の沈澱槽５〜７の内部では固形
分が沈澱するので、この沈澱固形物を定期的に取り出し
てケーキとして回収するため、これらの沈澱槽５〜７の
それぞれの底部には固形分回収管９を接続する。これら
の固形分回収管９はそれぞれ電磁開閉弁９ａを備えると
ともに、１本の集合管９ｂに接続されたものである。そ
して、この集合管９ｂには固形物に含まれた有機物を殺
菌して浄化するための殺菌ユニット９ｃを備えるととも
に、終端には固形物を圧縮してケーキ状とするための圧
縮装置９ｄを設ける。なお、圧縮装置９ｄは供給された
固形分をピストン等で圧縮できるものとすればよい。

【００２４】曝気・吸着濾過槽８は三次沈澱槽７の上端
部に流路を接続したもので内部を外気に開放した通気構
造を持ち、内部に多数のガイドプレート８ａを上下に間
隔を開けて配列している。最も上に位置しているガイド
プレート８ａは三次沈澱槽７側が高くて左端側に向けて
緩やかに下に傾斜し、上から２番目のガイドプレート８
ａは逆に左端側が高くて三次沈澱槽７側が低くなる傾斜
として配置されている。そして、３番目からも下も同様
の関係として配列され、最下段のガイドプレート８ａは
左端側に向けて下向きに傾斜している。このようなガイ
ドプレート８ａの配列によって、三次沈澱槽７の上端か
らの浄化済みの処理水は左右に迂回を繰り返しながら蛇
行して流れ、最下段のガイドプレート８ａの左端から排
水管８ｂを経由して排出される。

【００２５】図３は最上段のガイドプレート８ａと三次
沈澱槽７との接続部分を下流側から見た要部の正面図で
あり、三次沈澱槽７が曝気・吸着濾過槽８に臨む側壁７
ｂの上端には多数の堰７ｃを突起状に形成し、この堰７
ｃどうしの間から処理水をガイドプレート８ａの上に流
し落とす構造とする。そして、ガイドプレート８ａには
その最下段のものを除いて処理水から色及び臭気を取り
除くための木炭１０を充填したパッケージ１１を搭載す
る。

【００２６】図４はパッケージ１１とこれに充填した木
炭１０の詳細であって、パッケージ１１はたとえば薄肉
の合成樹脂を素材とした三角形の開口断面を持つ容器で
あり、２辺の外壁であって処理水の上流側及び下流側を
向く面に多数の開口１１ａを開けたものである。木炭１
０は従来から使用されている一般的なものであり、パッ
ケージ１１の中に高密度で充填されている。そして、パ
ッケージ１１は、図３に示すようにガイドプレート８ａ
の上に搭載したときにこのガイドプレート８ａ上を流れ
る処理水の水位よりも少し低くなる程度の大きさを持
ち、図１に示すようにガイドプレート８ａの全長に互い
に接触させた状態で配列されている。

【００２７】ここで、本発明において使用する凝集剤と
しては、石膏、硫酸アルミニウム、リン酸水素ナトリウ
ム、炭酸ソーダ、アルキル酸ソーダ及びアクリル酸ソー
ダとアクリルアミドの共重合物を、重量比で６５〜７
５：１０〜２０：０．５〜１．５：７〜１３：０．５〜
１．５：２〜５の割合で混合し、無機材料が９５重量％
以上を占める組成とする。このような組成の凝集剤にお
いては、石膏は固形分の表面を覆って粒子径を大きくし
て水から分離させやすくし、硫酸アルミニウムは固形分
の沈降を促進させるのに有効である。また、リン酸水素
ナトリウムは金属成分の沈降を促進し、炭酸ソーダはｐ
Ｈの調整に貢献し、アルキル酸ソーダは分散剤として作
用し、アクリル酸ソーダとアクリルアミドの共重合物は
大きくなった固形分粒子を更に会合してより大きな凝集
フロートを形成する役目を果たす。そして、本発明者等
は、これらの組成を先の配合比の関係とすることによっ
て、それぞれの組成が持つ作用を十分に発揮して凝集剤
として好適に利用できることを確認した。

【００２８】ここまでの浄化のための構成において、原
液攪拌槽１及び凝集剤タンク２からそれぞれ原液及び凝
集剤が攪拌槽４に供給される。このとき、攪拌槽４の第
１〜第３の槽４ａ〜４ｃの全てに原液と凝集剤とを供給
し、それぞれ攪拌羽４ａ−１，４ｂ−１，４ｃ−１を回
転駆動して攪拌を続ける。そして、たとえば第１の槽４
ａから一次沈澱槽５に切り出している期間も、第２及び
第３の槽４ｂ，４ｃでは攪拌を継続し、第１の槽４ａ内
の処理水がなくなったときには第２の槽４ｂ内の処理水
を一次沈澱槽５に切り出すと同時に空になった第１の槽
４ａには新たに原液と凝集剤を供給して攪拌する。この
ように、原液と凝集剤とを第１〜第３の槽４ａ〜４ｃの
３個の槽を利用して攪拌と一次沈澱槽５への切り出しを
独立してバッチ操作でき、一次沈澱槽５には常に十分に
攪拌された原液と凝集剤の混合液が供給される。

【００２９】第１〜第３の槽４ａ〜４ｃでは、高速回転
する攪拌羽根４ａ−１，４ｂ−１，４ｂ−１の回転によ
って原液と凝集剤とが強制攪拌され、凝集剤によってマ
イクロフロックが短時間で形成されて成長していく。こ
れにより、原液に含まれた固形分の粒子と凝集剤との接
触度合いを向上させることができ、固形分粒子を凝集剤
によって完全に捕捉することにより、マイクロフロック
の短時間のうちでの形成を促すことができる。

【００３０】第１の槽４ａ内で一定時間攪拌された処理
水は切り出し弁４ｅの操作によってて供給ヘッダー４ｄ
から一次沈澱槽５に排出される。この一次沈澱槽５内で
は、その内容積が大きくて攪拌もないので、マイクロフ
ロックの成長が更に促されてフロックが次第に形成され
ていくと同時に沈降する。

【００３１】このように、第１の槽４ａ内で攪拌するこ
とによりマイクロフロックを短時間で形成させ、一次沈
澱槽５内で適度な大きさのフロックに成長させることが
できる。したがって、マイクロフロックを核として大き
なフロックの成長が促され、これにより最終的なフロッ
ク形成までの時間すなわち凝集沈降が完了するまでの時
間が短縮されることになる。

【００３２】一次沈澱槽５内の上澄み液は二次沈澱槽６
へ流れ込み、更に三次沈澱槽７へ至る。このとき、処理
液の流れは邪魔板６ｃ，７ａによって上向き及び下向き
の流れを繰り返し、成長したフロックによって沈澱が促
され、清浄化された上澄み液が図３で示した堰７ｃの間
から曝気・吸着濾過槽８側へ排出される。そして、各沈
澱槽５〜７の底部に堆積した固形分は、電磁開閉弁９ａ
を定期的に開くことにより、固形分回収管９に排出さ
れ、殺菌ユニット９ｃで殺菌処理された後に圧縮装置９
ｄによってケーキ状に形成される。

【００３３】このように攪拌槽４の第１〜第３の槽４ａ
〜４ｃに供給された原液と凝集剤とが混合された処理水
は、各槽４ａ〜４ｃごとに順に固形分を沈澱させた後
に、曝気・吸着濾過槽８に送られる。そして、この曝気
・吸着濾過槽８内では、処理水はガイドプレート８ａの
上を流れて行く間にパッケージ１１内の木炭１０に接触
するとともに空気に曝されながら流れていく。このよう
な処理水の流れにおいて、ガイドプレート８ａは上下に
多数配列されていて流れが長い距離を迂回して蛇行する
ので、木炭１０との接触が十分に行われ処理水からの臭
気及び色が効率的に除去される。そして、図３から明ら
かなように、ガイドプレート８ａの表面を伝う処理水の
表面は、空気に曝されしかも三角形状のパッケージ１１
の配列に波形となっている面を流れるので、処理水は活
発に空気と接触を繰り返す。このため、処理水に溶存し
ている不要なガスや揮発性物質は速やかに空気中に拡散
される。また、曝気・吸着濾過槽８を外気が自由に出入
りできるような構造としておけば、曝気による空気中の
酸素の処理水中への溶解も促されるので、有機物の吸着
が進行して臭気がより効果的に除去される。

【００３４】このように、下水の浄化処理においては、
凝集剤を添加することにより、特に一次沈澱槽５内での
固形分の沈澱時間を大幅に短縮でき、活性汚泥法に比べ
ると処理時間が短くなる。また、曝気・吸着濾過槽８内
では木炭１０による臭気の吸着と同時に空気との接触に
よって臭気の拡散と酸素の溶解が進み、臭気除去と有機
物の吸着とが効率的に達成される。

【００３５】なお、以上の例では、臭気等の吸着用とし
て木炭を例としたが、これに活性炭を用いることもでき
る。活性炭は比較的に小さい粒子なので処理水との接触
面積を広くして臭気の吸着には最適であるが、大量の処
理水を取り扱う設備では、先に示したパッケージ１１内
に捕捉されやすい木炭を使用するほうが好ましい。

【００３６】以上の浄化までの工程で、下水中の固形分
は圧縮装置９ｄによってケーキ状のコンポストとして回
収され、脱臭された処理液は排水管８ｂから排出され
る。ところが、ここまでの工程では木炭１０による臭気
や有機物の吸着及び曝気によるガス等の拡散ができるも
のの、処理液に含まれる細菌については処理されない。
すなわち、従来例ではこの処理として塩素の添加による
消毒が行われていたが、先に説明したように、塩素によ
る消毒では時間がかかるほか副生成物による新たな問題
が発生していた。

【００３７】そこで、本実施形態では浄化された処理水
を効率的にしかも副生成物の発生もない紫外線照射を利
用した殺菌装置１２を設ける。この殺菌装置１２は、図
１に示すように排水管８ｂに臨ませたリザーバ８ｃから
の連絡管８ｄに接続されたもので、その内部構造の概略
を図５および図６に示す。

【００３８】殺菌装置１２は、たとえば円筒状とした容
器１２ａの下端側に流入部１２ｂ及び上端側に流出部１
２ｃをそれぞれ備え、流入部１２ｂを連絡管８ｄに接続
して浄化され脱臭された処理液を供給され、殺菌された
後の再生水を流出部１２ｃから放出する流路構造とした
ものである。容器１２ａの内部には、紫外線照射ランプ
１３，その照度を検出する紫外線照度センサ１４，処理
液の濁り度を検出する濁度センサ１５，処理液の温度を
検出する温度センサ１６をそれぞれ備えるとともに、流
出部１２ｃには処理液の流量を検出する流量センサ１７
を設ける。そして、これらのセンサ１４〜１７による検
出信号が入力されて紫外線照射ランプ１３の点灯本数や
それぞれの照度を制御するためのコントローラ１８を設
ける。

【００３９】紫外線照射ランプ１３は容器１２ａの上端
に取り付けたヘッダー１３ａによって保持され、その表
面の全体を透明の石英管で水密状に被覆されたものであ
る。そして、その発光波長は不可視光の１００ｎｍ〜３
８０ｎｍの範囲であればよいが、特に殺菌効果が強いと
されている２２０ｎｍ〜２８０ｎｍの範囲の遠紫外線と
することが好ましい。また、紫外線照射ランプ１３は処
理液の通過に大きな抵抗を与えない程度の複数本を配列
するものとする。たとえば、図６に具体的に示すように
容器１２ａ内部の中心に１個とその周りに二重の同心円
上に紫外線照射ランプ１３を配列しその周りを石英管１
３ａでカバーする構成であればよい。このような紫外線
照射ランプ１３の配列であれば、それぞれの紫外線照射
域を図中の破線で示す領域に展開させることができ、容
器１２ａ内の全流路断面に均等な照射量で紫外線が照射
される。なお、図５では説明を簡単にするために紫外線
照射ランプ１３を容器１２ａの半径方向に３本配列した
ものとしている。

【００４０】紫外線照度センサ１４は、処理液の中に浸
漬されている紫外線照射ランプ１３からの照射紫外線の
照度を検知するもので、たとえば特開平１０−１５３４
８１号公報等に記載された受光素子によるものが利用で
きる。これは、光源側に向く面にフォトトランジスタ等
を利用した受光素子を配置し、この受光素子に入射され
た光源からの光の照度を出力させるようにしたものであ
る。そして、本実施形態においては、紫外線照射ランプ
１３からの紫外線の照度に基づく出力信号をコントロー
ラ１８に入力し、容器１２ａ内に収納されている全てま
たは点灯している紫外線照射ランプ１３による全体の照
度を演算させる。

【００４１】濁度センサ１５は容器１２ａ内の処理液の
濁り度を検出するもので、従来から知られている濁度計
と同様に、粒子を含んだ溶液中を光が通過するときの光
量の減少に基づく濁り度信号としてコントローラ１８に
出力する。濁り度とは、光が溶液を通過するときの散乱
される光の強さまたは散乱光と入射光の強さとの比とし
て定義される。すなわち、一般的には、純粋のカオリン
（白陶土）粉末の懸濁液を標準液として、１ｍｇのカオ
リンを含む１リットル溶液の濁度が１度とされる。

【００４２】なお、温度センサ１７はたとえばサーミス
タを利用した一般的なものであり、流量センサ１７も流
体配管用として通常に用いられているものであればよ
い。

【００４３】このような構成の殺菌装置１２では、供給
される浄化済みの処理液に対して紫外線照射ランプ１３
から一様な照度で処理液に紫外線を透過させることが重
要である。すなわち、紫外線による殺菌効果は、前述の
ように発光波長が２２０ｎｍ〜２８０ｎｍの範囲である
ときに最も高く、２５３．７ｎｍの発光波長のとき殺菌
効果は最大となることが知られている。そして、紫外線
の発光波長だけでなく処理液を透過するときの透過率も
高くする必要があり、この透過率は処理液の濁り度に大
きく依存する。

【００４４】図７は液体の種類による水深と紫外線の透
過率との関係を示す線図であり、横軸に水深（ｃｍ）を
とり縦軸に紫外線透過率（％）をとったものである。

【００４５】この線図から明らかなように、空気や蒸留
水を媒体とするときには水深が大きくなっても紫外線透
過率は８５％以上に保たれるが、海水や合成酒及び牛乳
やビール等のように濁り度が大きくなるにつれて、水深
が浅くても紫外線透過率は急激に下がる。たとえば、海
水の場合では水深が８ｃｍであると紫外線の光源からは
５５％しか透過せず、このことは光源から８ｃｍ離れた
ところでは光源からの紫外線の４５％が濁度成分によっ
て吸収されてしまうことを示している。

【００４６】図８は液体中に含まれる懸濁物質や浮遊物
質による紫外線透過率の関係を実測によって得た線図で
あり、横軸に懸濁物質及び浮遊物質の量ＳＳ（ｍｇ／リ
ットル）をとり、縦軸に紫外線の透過率をとったもので
ある。なお、懸濁物質及び浮遊物質は、水の溶けない直
径が２ｍｍ以下の粒子である。

【００４７】この線図から明らかなように、液体中での
紫外線の透過率と単位体積当たりの懸濁物質及び浮遊物
質の重量との間には相関があり、懸濁物質及び浮遊物質
の量が増えるほど紫外線の透過率は低下する傾向にあ
る。たとえば、懸濁物質及び浮遊物質の単位体積当たり
の重量が１５ｍｇの僅かの量であっても、紫外線の透過
量は７０％程度まで低下している。

【００４８】これらの図７及び図８から判るように、殺
菌装置１２に供給された処理液の濁度が紫外線照射ラン
プ１３からの紫外線透過率に大きく影響することは明ら
かである。そして、浄化済みとはいっても、飲料水等の
ように清浄度は高いとはいえないので、紫外線照射ラン
プ１３から距離が離れると紫外線透過率が下がってい
き、これに伴って殺菌効果も減衰してしまう。

【００４９】これに対して、濁度センサ１５によって容
器１２ａに供給される処理液の濁度を常時検知するよう
にし、濁度の高低にしたがって紫外線の照射量をコント
ローラ１８によって制御する。この制御は、複数の紫外
線照射ランプ１３の点灯本数を変えたり通電量を制御し
て照度を変えることによって可能である。たとえば、図
６に示した紫外線照射ランプ１３の配列の場合、濁度が
低いときには中心の１本及びその周りの６本の紫外線照
射ランプ１３だけを点灯させ、濁度が高くなったときに
は外周側に配列したものも含めて全てを点灯させる。ま
た、全ての紫外線照射ランプ１３を点灯状態としてお
き、濁度が低いときには通電量を下げて照度を低く設定
し、濁度が高くなれば通電量を上げて照度を高く設定す
ることによっても、濁度に対応した照度の設定が可能で
ある。そして、紫外線照射ランプ１３の点灯本数及び通
電量の設定を同時に合成するようにすれば、より細かい
照度の調節ができる。

【００５０】なお、このような紫外線照射ランプ１３の
照度制御では、紫外線照度センサ１４によって容器１２
ａ内の処理液を透過している紫外線の照度を検出できる
ので、この検出結果をコントローラ１８にフィードバッ
クして点灯本数や通電量を制御することができる。

【００５１】一方、水中に照射される紫外線の照度は、
図９に示すように水の温度によっても変動する。図示の
例は、紫外線の光源として低圧水銀ランプを利用したも
のであるが、水温が２０℃付近で紫外線照射度は最大と
なり、これをピーク値として低温側及び高温側で紫外線
照度（％）は低下する傾向にあり、高温になるほど照度
の低下は大きい。たとえば、水温が３０℃まで上がると
紫外線照度は水温２０℃のときの８７．５％まで下が
る。このことから、殺菌装置１２の容器１２ａに供給さ
れる処理水の温度は２０℃前後とすることが好適であ
る。そして、本実施の形態では、温度センサ１６によっ
て処理水の温度を常時検知するので、低温化傾向にある
ときには容器１２ａを加熱したり、高温化傾向にあると
きには冷却できるように、加熱・冷却構造を持たせるこ
とが好ましい。

【００５２】以上の構成において、前段の凝集沈澱によ
って浄化された処理水は曝気・吸着濾過槽８によって臭
気が除去されると共に木炭１０による吸着が促進され、
懸濁成分をほとんど含まない透明度の高い状態で殺菌装
置１２に供給される。したがって、図７〜図９で説明し
たように、容器１２ａ内では紫外線照射ランプ１３の透
過率が高く維持され、殺菌に効果的な発光波長の紫外線
を処理液に一様に透過させることができる。これによ
り、処理液を殺菌した信頼度の高い水として放流するこ
とができ、副生成物を伴うこともないので河川等の環境
に影響を及ぼすこともない。

【００５３】図１０は紫外線を利用した殺菌装置の別の
構成例を示す概略図である。

【００５４】この例は、たとえば先の例における曝気・
吸着濾過槽８の排水管８ｂに連なる外気に開放した水路
２１に最終沈澱池２１ａを設け、その下流に殺菌装置２
２を配置したものである。殺菌装置２２は、同図の
（ｂ）に示すように、処理水の流れ方向の上流及び下流
に調整堰２２ａ，２２ｂを設けるとともに、これらの調
整堰２２ａ，２２ｂの間に複数の仕切り板２２ｃを配置
し、更に底部には反射層２２ｄを設けたものである。そ
して、仕切り板２２ｃに対応して水面より高い位置にそ
れぞれ紫外線照射ランプ２３を配列している。紫外線照
射ランプ２３は水路２１の幅寸法にほぼ等しくして通過
する処理水の全体を一様に照射できるようにし、照射効
率を上げるための反射板２３ａを上側に配置している。

【００５５】このような殺菌装置２２では、紫外線照射
ランプ２３は処理液の中に浸漬されていないが、処理液
は仕切り板２２ｃの上縁を乗り越えて流れるときに薄い
層の流れとなり、この薄い層に紫外線照射ランプ２３が
位置している。したがって、紫外線照射ランプ２３から
の紫外線は薄い層の処理液の中に十分に透過し、これに
よって細菌類が殺菌される。また、紫外線照射ランプ２
３の上に反射板２３ａを備えたことで紫外線を処理液側
に十分に当てることができ、特に水路２１の底に設けた
反射層２２ｄからの反射光は仕切り板２２ｃの下端部分
の処理液に対しても有効に照射されるので、殺菌度を向
上させることができる。

【００５６】

【発明の効果】本発明では、凝集剤を用いる凝集沈澱に
よる有機物固形分の沈澱除去するので、処理時間が短く
なり、この沈澱除去後に木炭による色及び臭気の吸着と
曝気処理とを同時に行わせるので、臭気の拡散と酸素の
溶解による残存有機物の吸着が促進され、臭気を十分に
取り除いた透明度の再生処理水が得られる。そして、最
終工程で紫外線照射によって殺菌処理するので、従来の
塩素を用いる消毒に比べると殺菌時間も短くなり、原液
の沈澱浄化から殺菌までの処理時間が大幅に短縮され、
処理能力も拡大する。

【００５７】また、浄化沈澱の後の曝気と吸着濾過工程
によって処理液の高い透明度とすることができるので、
殺菌装置における紫外線光源から紫外線を高い透過率で
処理液に通すことができ、細菌類の確実な殺菌ができる
とともに副生成物も発生しないので河川等に放流しても
環境を汚染することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の汚水の浄化・殺菌処理装置の概略側
面図である。

【図２】図１の汚水の浄化・殺菌処理装置の概略平面
図である。

【図３】三次沈澱槽の側壁に設ける堰とガイドプレー
トの要部を下流側から見た概略図である。

【図４】ガイドプレートに搭載する木炭用のパッケー
ジであって、（ａ）は処理水の流れ方向に見た要部の正
面図、（ｂ）は縦断面図である。

【図５】殺菌装置の内部構造を示す要部の概略縦断面
図である。

【図６】殺菌装置における紫外線照射ランプの具体的
な配列例を示す平面図である。

【図７】液体の種類による紫外線の透過率の関係を示
す線図である。

【図８】懸濁物質及び浮遊物質の量と紫外線の透過率
との関係を示す線図である。

【図９】処理水の水温と紫外線照度の関係を示す線図
である。

【図１０】水路の途中に殺菌装置を備える例の概略図
であって、（ａ）は水路に対する殺菌装置の配置を示す
図、（ｂ）は殺菌装置の概略を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１原液攪拌槽１ａモータ１ｂ攪拌羽根１ｃ原液供給管２凝集剤タンク２ａ凝集剤供給管２ｂ切り出し弁２ｃバルブユニット３フレーム４攪拌槽４ａ第１の槽４ｂ第２の槽４ｃ第３の槽５一次沈澱槽６二次沈澱槽７三次沈澱槽８曝気・吸着濾過槽８ａガイドプレート８ｂ排水管８ｃリザーバ９固形分回収管９ａ電磁開閉弁９ｂ集合管９ｃ殺菌ユニット９ｄ圧縮装置１０木炭１１パッケージ１１ａ開口１２殺菌装置１２ａ容器１２ｂ流入部１２ｃ流出部１３紫外線照射ランプ１３ａ石英管１４紫外線照度センサ１５濁度センサ１６温度センサ１７流量センサ１８コントローラ２１水路２１ａ最終沈澱池２２殺菌装置２２ａ，２２ｂ調整堰２２ｃ仕切り板２２ｄ反射層２３紫外線照射ランプ２３ａ反射板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０２Ｆ 1/00 Ｃ０２Ｆ 1/00 Ｆ 1/28 1/28 Ｆ 1/32 1/32 1/52 ＺＡＢ 1/52 ＺＡＢＥＦターム(参考） 4D024 AA07 AB04 BA02 BA03 BB01 BC01 DB03 DB10 DB12 DB21 4D037 AA11 AB03 BA18 BB01 BB02 CA01 CA02 CA06 CA08 4D062 BA11 BA22 BA29 BB05 CA01 CA03 CA09 DA06 DA25 DA40 DB07 DB13 EA02 EA06 EA32 FA15 FA22 FA23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理対象の原液と凝集剤とを混合攪拌す
る工程と、前記混合攪拌の工程の後に前記原液に含まれ
た固形分を前記凝集剤により凝集沈澱させる工程と、前
記凝集沈澱の工程の後に前記原液の上澄み液に対し曝気
操作と臭気及び色の吸着濾過操作とを同時に実行する工
程と、前記曝気操作及び吸着濾過操作の後に処理液に紫
外線を照射して細菌類を殺菌する工程とを含む汚水の浄
化・殺菌処理方法。
【請求項２】処理対象の原液と凝集剤とを混合攪拌す
る攪拌槽と、前記攪拌槽から前記原液と凝集剤の混合液
から固形分を凝集させながら沈澱させる単一または複数
の沈澱槽と、前記沈澱槽の上端側に流路を接続し前記混
合液の上澄み液を受け入れる曝気・吸着濾過槽と、前記
曝気・吸着濾過槽の下流に配置され臭気及び色が吸着濾
過された処理液に紫外線照射して細菌類を殺菌する殺菌
装置とを含むことを特徴とする汚水の浄化・殺菌処理装
置。
【請求項３】前記攪拌槽は、複数の槽に分割するとと
もに各槽に供給された前記原液と凝集剤との混合液をバ
ッチ式として前記沈澱槽に排出操作可能とし、前記曝気
・吸着濾過槽は、下向き傾斜の複数段の流路を上下方向
に間隔を開けて蛇行状に形成するとともに、前記流路の
表面に前記上澄み液の流下方向に向け波形状とした臭気
及び色等の吸着・濾過層を備えたことを特徴とする請求
項２記載の汚水の浄化・殺菌処理装置。
【請求項４】前記殺菌装置は、前記曝気・吸着濾過槽
に流路を接続した流入部と殺菌後の処理液を放出する流
出部とを備えた容器と、前記容器内に配置され前記流入
部から流出部へ向かう処理液に紫外線を照射する紫外線
光源とを備えてなる請求項２または３記載の汚水の浄化
・殺菌処理装置。
【請求項５】前記殺菌装置は、前記容器内の処理液の
濁度及び温度に応じて前記処理液内への紫外線の最適透
過率となるように前記紫外線光源の光量を制御する系を
含ませてなる請求項４記載の汚水の浄化・殺菌処理装
置。
【請求項６】前記殺菌装置は、前記曝気・吸着濾過槽
からの開放した水路に配置され、前記水路中に間隔をお
いて上流から下流に配列されその上端を前記水路内の水
位より少し低くした複数の仕切り板と、これらの仕切り
板の上端位置に対応して水面より上に配置された紫外線
光源とを備えてなる請求項２または３記載の汚水の浄化
・殺菌処理装置。
【請求項７】前記紫外線光源の上方には、前記仕切り
板の上端に向けて前記紫外線光源からの光を集光反射さ
せる反射板を備え、前記仕切り板を配列した範囲の前記
水路の底に前記紫外線光源からの光を反射させる反射層
を備えてなる請求項６記載の汚水の浄化・殺菌処理装
置。