JP3797552B2

JP3797552B2 - 紫外線照射処理方法及び装置

Info

Publication number: JP3797552B2
Application number: JP2002257662A
Authority: JP
Inventors: 創太中川; 満今井; 俊博田中
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2002-09-03
Filing date: 2002-09-03
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2022-09-03
Also published as: JP2004089941A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排水、河川水などの液体（以下「原水」ということがある）に含まれる有機物、例えば、難分解性ＣＯＤ、有機塩素化合物、ダイオキシン類、環境ホルモン類、発ガン性物質などを紫外線（ＵＶ）により分解する方法、または前記分解方法に用いられる紫外線照射処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
紫外線を用いた水中有機物分解方法自体は公知であり、例えば、特許文献１では、紫外線によりトリクロロエチレンなどの有機塩素化合物を分解する方法が開示してある。また、Ｏ₃、Ｈ₂Ｏ₂などと組み合わせた処理方法がある。特許文献２では、Ｏ₃、Ｈ₂Ｏ₂などと組み合わせた処理方法が開示してある。また、紫外線照射を効率化する手段としては、特許文献３に示すような、紫外線ランプの周囲にらせん状水路を設ける方法が知られている。しかし、前記公知例における、らせん状水路を有する分解装置は、構造が複雑で製作が困難であり、なおかつ、合成石英製保護管とらせん構成部材との間に隙間ができる。このため、水の一部は隙間を通って短絡し、らせん状に流れないという問題があった。
【０００３】
また、従来の紫外線照射装置では、紫外線照射は水路の片側からのみであり、水への均一照射は、水の撹拌効果に依存するという問題があった。撹拌効果を上げるため水流速を高めて乱流にするなどの手段が採られていたが、逆に滞留時間が減少するという問題があった。このような問題は、波長が短く水透過率が低い紫外線を利用する場合、またはオゾン・有機物などの紫外線吸収率が高い物質を含有する水を処理する場合は特に深刻であった。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６２−１９１０９５号公報
【特許文献２】
特開平１１−３３５７０号公報
【特許文献３】
特開２００２−１１９９８２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、実用が十分可能な簡易な構造で、紫外線照射が確実に行え、かつ紫外線照射のエネルギーが十分利用される紫外線照射装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、次の手段により上記の課題を解決することができた。
（１）紫外線光源の周囲にらせん状水路を設け、該らせん状水路における隣接する水路相互の間に空間を設け、らせん状水路の周囲を包囲する反射板を設け、該らせん状水路と反射板の間隔は３０ｍｍ以内とする紫外線照射処理装置に、前記紫外線光源から出て前記水路相互の間の空間を通過した紫外線を前記反射板で反射させて前記らせん状水路の全周囲かららせん状水路内に入射するようにし、前記らせん状水路にオゾン、過酸化水素又は次亜塩素酸ナトリウムを添加したダイオキシン類含有排水である原水を通して有機物を分解することを特徴とする紫外線照射処理方法。
（２）該紫外線照射処理装置のらせん状水路における隣接する水路相互の間の空間に窒素ガスを満たすことを特徴とする前記（１）記載の紫外線照射処理方法。
（３）紫外線光源の周囲にらせん状水路を設けた紫外線照射処理装置において、原水を通して有機物を分解するらせん状水路における隣接する水路相互の間に空間を設け、らせん状水路の周囲を包囲する反射板を設け、該らせん状水路と反射板の間隔は３０ｍｍ以内とし、前記紫外線光源から出て前記水路相互の間の空間を通過した紫外線を前記反射板で反射させて前記らせん状水路の全周囲かららせん状水路内に入射するようにし、前記らせん状水路にオゾン、過酸化水素又は次亜塩素酸ナトリウムを添加したダイオキシン類含有排水である原水を通すことを特徴とする紫外線照射処理装置。
（４）らせん状水路における隣接する水路相互の間の空間に窒素ガスを満たすことを特徴とする前記（３）記載の紫外線照射処理装置。
【０００７】
本発明の紫外線照射装置における水路は、らせん状水路となっており、合成石英、石英、フッ素樹脂などで作られた管をらせん状に変形させることにより構成する。これにより、水路は連続して形成され、水は確実にらせん状に流すことができる。らせん状水路としては、環状が好ましい。
水路は互いに空間を介して配置されており、また、環状水路の周囲（外周側）には反射板が設置されている。これにより、光源から発せられた紫外線は水路の間を通ることができ、さらに周囲の反射板で反射されることにより、水路の反対側面からも入射させることができ、紫外線の利用率を高めることができる。紫外線は水路内外周からほぼ均等に入射するので、水の撹拌に依存することなく、ほぼ均一に照射させることができる。
【０００８】
水路外周に窒素ガスを導入する場合は、酸素に吸収される２００ｎｍ以下の波長、例えば、１８５ｎｍの利用効率を高めることができる。水路洗浄の際は、水路に金属部分が無いため、任意の強酸を用いることができ、洗浄は確実となる。また、チタンなどの高価な金属を用いる必要はない。
以上の効果より、本発明では従来型に比べて簡易な構造で紫外線照射効率を高めることが可能となる。
【０００９】
分解処理工程で採用する方法は、紫外線処理又は促進酸化処理であることが望ましい。ここでいう促進酸化処理とは、被処理水に溶存オゾン、過酸化水素、次亜塩素酸ナトリウム、オゾンガスなどを存在させた状態で紫外線処理すること、または二酸化チタン、鉄イオン担持体などの触媒を水路に存在させた状態で紫外線処理することをいう。
【００１０】
光源としては、公知の紫外線ランプを用いることができる。らせん状水路としては、合成石英、普通石英、フッ素樹脂などからなる管を用いることができる。内径は２０ｍｍ以内が好ましい。反射板としては、アルミニウム又はアルミニウム合金を材料とするものが好ましく、研磨したもの、又は蒸着したものを用いることができる。らせん状水路と反射板の間隔は３０ｍｍ以内であることが好ましい。反射板の形状は、円筒状、角筒状などとすることができる。なお、流体はらせん状水路内にのみ存在しているので、ＵＶランプを取り囲むケーシングは必ずしも設ける必要はない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有する構成要素は同一符号を用いて示す。
本発明の具体的構成の一例を図１に基づいて説明する。図１において、原水１は紫外線照射装置２の下部より合成石英製のらせん状水路３に導入され、上部から処理水４として排出される。光源としては低圧水銀ランプ５を用いている。らせん状水路３の周囲（外周側）には、研磨アルミニウム板からなる反射板６が設けられており、水路３の間から入射した紫外線を反射する構造としてある。反射した紫外線は外周側よりらせん状水路３に入射する。なお、図１において７は窒素ガスを示す。
【００１２】
図２は、比較例１などに使用した従来から知られている二重円筒型紫外線照射装置２の縦断面図である。原水１はＵＶランプ５を取り囲む円筒型保護管８中を、単に下部から上部へ上昇して処理水４として装置２外へ排出されるだけである。このため、紫外線照射は水路の片側からのみ行われ、水への均一照射は殆ど期待できない状態であった。
【００１３】
図３は、溶存オゾンを存在させた状態で紫外線処理を行う、促進酸化処理を実施するシステムの概略説明図である。
原水１は、ポンプＰを経てエゼクタ９でオゾンガス１０を注入され、オゾン溶解塔１１中でオゾン１０が原水１中に溶存され、この状態で紫外線照射装置２でＵＶ照射されて促進酸化処理をなされてから、処理水４として排出される。なお、装置２は図１で詳細に説明した本発明の紫外線照射装置２である。
【００１４】
【実施例】
以下に、本発明の具体的実施例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１５】
（実施例１）
図1に示す紫外線照射装置を用いて、ＨＣＢ（ヘキサクロロベンゼン）濃度が１０μｇ／リットルの排水を処理した。処理条件及び処理結果を下記に示す。
（処理条件）
紫外線ランプ：低圧水銀ランプ（主波長２５４ｎｍ、入力電力１００Ｗ）
らせん状水路：合成石英製、内径１６ｍｍ、高さ１０００ｍｍ、全長５０００ｍｍ
反射板：研磨アルミニウム板、円筒型
原水流量：１リットル／ｍｉｎ
（処理結果）
処理水ＨＣＢ類濃度：２μｇ／リットル（除去率８０％）
【００１６】
（比較例１）
また、比較例１として、図２に示す二重円筒型装置における結果を下記に示す。
（処理条件）
紫外線ランプ：低圧水銀ランプ（主波長２５４ｎｍ、入力電力１００Ｗ）
水路：幅：１６ｍｍ、全長１０００ｍｍ
原水流量：１リットル／ｍｉｎ
（処理結果）
処理水ＨＣＢ類濃度：６μｇ／リットル（除去率４０％）
【００１７】
（比較例２）
また、比較例２として、図１に示す処理装置において、反射板を設けない場合の結果を下記に示す。
（処理条件）
紫外線ランプ：低圧水銀ランプ（主波長２５４ｎｍ、入力電力１００Ｗ）
らせん水路：合成石英製、内径１６ｍｍ（実施例１と同じ）
反射板：なし
原水流量：１リットル／ｍｉｎ
（処理結果）
処理水ＨＣＢ類濃度：４．５μｇ／リットル（除去率５５％）
【００１８】
以上の結果より、本発明による紫外線処理装置を用いた場合のＨＣＢ分解率は、従来用いられてきたＵＶチャンバーより高く、ＵＶチャンバーとしての性能が高いことが認められた。また、反射板も効果があることが認められた。
【００１９】
（実施例２）
ダイオキシン類濃度が１０００ｐｇ−ＴＥＱ／リットルである洗煙排水を、図３に示す装置で処理した。ＵＶ処理装置としては図１又は図２に示すＵＶリアクターを用いた。ＵＶランプとしては、入力電力１００Ｗ、主波長１８５、２５４ｎｍのものを用いた。処理条件および処理結果を下記に示す。
（処理条件）
原水流量：１ｍ³／ｄａｙ
オゾン注入率：５０ｍｇ／リットル
紫外線照射装置への循環流量：原水流量の５倍
（処理結果）
図１の紫外線照射装置を用いた場合（本発明）…１ｐｇ−ＴＥＱ／リットル
以下（分解率９９．９％以上）
図２の紫外線照射装置を用いた場合（比較例）…９．５ｐｇ−ＴＥＱ／リッ
トル（分解率９９％）
【００２０】
以上の結果より、本発明による紫外線照射装置では、促進酸化処理においても従来型より分解率が高まることが認められた。
【００２１】
（実施例３）
ジオキサンを５ｐｐｂ含む水を、図１又は図２に示すＵＶ照射装置で処理した。図１では、らせん水路外側に窒素ガスを導入した。また、図２においても保護管とＵＶランプの間に窒素ガスを導入した。ＵＶランプとしては、入力電力５０Ｗ、主波長１８５、２５４ｎｍのものを用いた。処理条件および処理結果を下記に示す。
（処理条件）
原水流量：２００リットル／ｈｒ
（処理結果）
図１の紫外線照射装置を用いた場合（本発明）…１ｐｐｂ
図２の紫外線照射装置を用いた場合（比較例）…３ｐｐｂ
以上の結果より、本発明による紫外線照射装置では、ジオキサンの分解性能も向上することが認められた。
【００２２】
（実施例４）
下水二次処理水中の大腸菌を、図１または図２に示すＵＶ処理装置で処理した。ＵＶランプとしては、入力電力５０Ｗ、主波長１８５、２５４ｎｍのものを用いた。処理条件及び処理結果を下記に示す。
（処理条件）
原水流量：５００リットル／ｈｒ
らせん状水路：フッ素樹脂管
（処理結果）
図１の紫外線照射装置を用いた場合（本発明）…除去率９９．９５％
図２の紫外線照射装置を用いた場合（比較例）…除去率９９．９％
以上の結果より、本発明による紫外線照射装置では、殺菌性能も向上することが認められた。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、下記の優れた効果が得られる。
（１）本発明による紫外線照射装置を用いることにより、実用が十分可能な簡易な構成で紫外線照射が確実に行える。
（２）水路はらせん状水路となっており、合成石英、石英、フッ素樹脂などの管をらせん状に変形させることにより製作することができる。これにより、水路に隙間はなく、水は確実にらせん状に流すことができる。
（３）水路は互いに空間を介して配置されており、また、水路周囲（外周）には反射板が設置されている。これにより、光源から発せられた紫外線は水路の間を通ることができ、反射板で反射されることにより、水路の反対側面から入射させることができる。
（４）紫外線は水路外周からほぼ均等に入射するので、水の撹拌に依存することなく、ほぼ均一に照射させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による紫外線照射装置の概略図を示す。
【図２】比較例の紫外線照射装置の概略図を示す。
【図３】本発明による紫外線照射装置の利用形態の一例を示す概略図。
【符号の説明】
１原水
２紫外線照射装置
３らせん状水路
４処理水
５ＵＶランプ
６反射板
７窒素ガス
８保護管
９エゼクタ
１０オゾンガス
１１オゾン溶解塔

Claims

紫外線光源の周囲にらせん状水路を設け、該らせん状水路における隣接する水路相互の間に空間を設け、らせん状水路の周囲を包囲する反射板を設け、該らせん状水路と反射板の間隔は３０ｍｍ以内とする紫外線照射処理装置に、前記紫外線光源から出て前記水路相互の間の空間を通過した紫外線を前記反射板で反射させて前記らせん状水路の全周囲かららせん状水路内に入射するようにし、前記らせん状水路にオゾン、過酸化水素又は次亜塩素酸ナトリウムを添加したダイオキシン類含有排水である原水を通して有機物を分解することを特徴とする紫外線照射処理方法。
該紫外線照射処理装置のらせん状水路における隣接する水路相互の間の空間に窒素ガスを満たすことを特徴とする請求項１記載の紫外線照射処理方法。
紫外線光源の周囲にらせん状水路を設けた紫外線照射処理装置において、原水を通して有機物を分解するらせん状水路における隣接する水路相互の間に空間を設け、らせん状水路の周囲を包囲する反射板を設け、該らせん状水路と反射板の間隔は３０ｍｍ以内とし、前記紫外線光源から出て前記水路相互の間の空間を通過した紫外線を前記反射板で反射させて前記らせん状水路の全周囲かららせん状水路内に入射するようにし、前記らせん状水路にオゾン、過酸化水素又は次亜塩素酸ナトリウムを添加したダイオキシン類含有排水である原水を通すことを特徴とする紫外線照射処理装置。
らせん状水路における隣接する水路相互の間の空間に窒素ガスを満たすことを特徴とする請求項３記載の紫外線照射処理装置。