JP5414721B2 - 紫外線照射装置の監視制御システム - Google Patents
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Description
図3に、図2に示す紫外線照射装置2の線A−Aにおける断面の一例を示す。
第2紫外線モニター用測定ヘッド25−1〜25−6は、先端部に360°どの方向からの紫外線を検知可能な受光部27を有している。受光部27には紫外線の入射方向を限定するための導光孔28が開けられた円筒状の遮光キャップ29が、導光孔28が監視対象の紫外線ランプ13−1〜13−6の方向に向くように取り付けられている。
紫外線照射装置における紫外線照射量の解析は一例として図7Aに示す紫外線照射装置の紫外線照射量について、大腸菌ファージMS2を指標菌とし、菌1つ1つが紫外線照射装置の流入口から排出口まで通過する間の軌跡を流動解析で求め、紫外線ランプ13から発光される紫外線のうち波長200nm〜300nmの間で5nm毎の紫外線強度、保護管波長別紫外線透過率、処理水波長別紫外線透過率特性を考慮し、紫外線放射式(1)を用いて紫外線照射装置内部における分布を計算し、その間に菌が照射される紫外線強度と通過時間の積として求められる紫外線照射量分布に基づく等価換算紫外線照射量RED(Reduction Equivalent UV Dose)を試験と同じ条件について解析した。
kλ:ランプから発する紫外線の強さに関するランプ固有の定数
PX:発光点からの距離
r:紫外線強度を計算する位置におけるランプからの半径距離
q:保護管の半径
T:処理水の紫外線透過率(%)
fL:ランプ劣化係数
fQ:保護管透過率
fD:保護管汚れ係数
fA:その他の係数
なお、上記の解析方法の妥当性は、非特許文献2により検証済みである。
図8に、図6Bに示した第1紫外線モニター用測定ヘッド22の各位置に紫外線強度Sと、図7Bに示した等価換算紫外線照射量REDとの関係に基づいて、保護管12の外周面から測定窓面31までの距離L=35mmの場合について、流量が5,000(m3/日)のときの紫外線モニター相対出力S/S0と等価換算紫外線照射量REDとの関係の一例を示す。ここで、S0は処理水の紫外線透過率100%、かつ、紫外線ランプ出力制御値が100%のときの紫外線強度(mW/cm2)である。
RED:等価換算紫外線照射量(mJ/cm2)
S :紫外線強度測定値(W/m2)
S0 :紫外線ランプ出力制御値100%における紫外線強度(W/m2)
Q :流量(m3/日)
aQ=5000:図9に示す一次関数から求められる係数
図11は、保護管12の外周面と測定窓面31との間の距離L=135mmの場合について、複数の流量について(2)式の関係を調べ、それぞれの流量条件のときの係数aQを流量Qの逆数を横軸に、係数aQを縦軸としたグラフ上にプロットした場合の関係を示す一例である。さらに、図11中の曲線は(3)式により近似した近似線である。
aQ:任意の流量毎の紫外線モニター相対出力S/S0と等価換算紫外線照射量REDとの関係を(2)式で近似したときの係数
b:図11に示す累乗関数によ近似式の定数
c:図11に示す累乗関数によ近似式の指数
Q:流量(m3/日)
上記の(2),(3)の関係に基づけは、第1紫外線モニター用測定ヘッド22が上記最適位置に設置されている場合、等価換算紫外線照射量REDは第1紫外線モニター21の相対出力S/S0と処理流量との関数として(4)式より求めることができ、処理水の紫外線透過率のオンライン監視が不要となる。
本実施形態の紫外線照射装置では、第2紫外線モニター24と第2紫外線モニター用測定ヘッド25−1〜25−5とを第1紫外線モニター21および第1紫外線モニター用測定ヘッド22と同一仕様の機器を用い、第2紫外線モニター用測定ヘッド25−1〜25−5の中心軸の延長線が監視対象である紫外線ランプ13−2〜13−6の略中心軸に達する向きに設置されている。
(S/S0)min=MIN((S/S0)Dm、(S/S0)Im1〜Im5)
続いて、紫外線照射量監視制御装置6は、全ての紫外線ランプ13−1〜13−6の紫外線ランプ出力制御値(DS,DI1〜I5)をランプ電源5から読み込む(ステップSTC6)。
Claims (5)
- 複数の紫外線ランプを備え、流入した処理水が紫外線を照射した後に排出する紫外線照射装置と、
前記紫外線照射装置の流入口側または排出口側の前記処理水の流量を測定する流量計と、
前記複数の紫外線ランプの1つから発光された紫外線の強度を測定する第1測定ヘッドと、
前記複数の紫外線ランプのそれぞれから発光された紫外線の強度を測定する複数の第2測定ヘッドと、
前記流量計によって測定された流量と、前記第1測定ヘッドでの測定値に基づく紫外線強度測定値と前記第1測定ヘッドにより測定される紫外線ランプの出力制御値が100%のときの紫外線強度との比に比例する目標紫外線照射量とを用いた演算式により算出した値を目標とする出力として前記第1測定ヘッドにより発光した紫外線を測定される紫外線ランプの出力を調整し、かつ、前記第1測定ヘッドにより発光した紫外線を測定される紫外線ランプが発光した紫外線を測定する第2測定ヘッドによる測定値を目標値として、他の紫外線ランプを監視対象とする第2測定ヘッドの測定値が、前記目標値と一致するように、個々の紫外線ランプの出力を調整する紫外線照射量監視制御装置と、を備え、
前記第1測定ヘッドは、前記紫外線照射装置内に配置された全ての前記紫外線ランプの出力を制御する指標となる紫外線ランプから発光された紫外線の強度を測定し、円柱形状の第1本体軸と、前記第1本体軸の軸方向に対して垂直に設けられた第1受光面と、を有し、
前記第2測定ヘッドは、円柱形状の第2本体軸と、前記第2本体軸の軸方向と水平に設けられた第2受光面と、を有し、
前記第2測定ヘッドと前記第2測定ヘッドにより発光した紫外線を測定される紫外線ランプとの距離は、前記第1測定ヘッドと前記第1測定ヘッドにより発光した紫外線を測定される紫外線ランプとの距離と略同一であり、
前記第1測定ヘッドは、前記第1受光面が前記指標となる紫外線ランプと対向するように配置し、
前記複数の紫外線ランプは処理水が流れる方向と直交した軸を中心とする円筒上に配置し、前記複数の第2測定ヘッドの第2本体軸は、前記軸と前記複数の紫外線ランプとの間において監視対象とする紫外線ランプと所定の距離を置いて配置し、前記複数の第2測定ヘッドの第2受光面は前記監視対象とする紫外線ランプと対向し、
前記第1測定ヘッドでの紫外線強度測定値と前記第1測定ヘッドにより測定される紫外線ランプの出力制御値が100%のときの紫外線強度との比と、等価換算紫外線照射量との関係が1つの一次関数直線となるように、前記紫外線ランプと第1測定ヘッドまでの距離が設定されていることを特徴とする紫外線照射装置の監視制御システム。 - 複数の紫外線ランプを備え、流入した処理水が紫外線を照射した後に排出する紫外線照射装置と、
前記紫外線照射装置の流入口側または排出口側の前記処理水の流量を測定する流量計と、
前記複数の紫外線ランプの1つから発光された紫外線の強度を測定する第1測定ヘッドと、
前記複数の紫外線ランプのそれぞれから発光された紫外線の強度を測定する複数の第2測定ヘッドと、
前記第1測定ヘッドおよび第2測定ヘッドで測定される値を監視する複数の紫外線モニターと、
前記紫外線照射量監視制御装置は、予め設定された目標紫外線照射量を達成するために必要な複数の紫外線モニター出力値を算出するための演算式に、前記目標紫外線照射量と前記流量計で測定された処理水流量を代入して算出された値を目標紫外線モニター出力値とし、前記複数の紫外線モニターの中で、最も低値を示した前記紫外線モニターを第1紫外線モニターとし、さらに、前記第1紫外線モニターによる測定値が、目標紫外線モニター出力値と一致するように、第1紫外線モニターが監視対象とする紫外線ランプの出力を調整し、さらに、他の紫外線ランプの出力は、前記第1紫外線モニターの監視対象紫外線
ランプの出力調整値と略同一の出力調整値に設定する紫外線照射量監視制御装置と、を備え、
前記第1測定ヘッドは、前記紫外線照射装置内に配置された全ての前記紫外線ランプの出力を制御する指標となる紫外線ランプから発光された紫外線の強度を測定し、円柱形状の第1本体軸と、前記第1本体軸の軸方向に対して垂直に設けられた第1受光面と、を有し、
前記第2測定ヘッドは、円柱形状の第2本体軸と、前記第2本体軸の軸方向と水平に設けられた第2受光面と、を有し、
前記第2測定ヘッドと前記第2測定ヘッドにより発光した紫外線を測定される紫外線ランプとの距離は、前記第1測定ヘッドと前記第1測定ヘッドにより発光した紫外線を測定される紫外線ランプとの距離と略同一であり、
前記第1測定ヘッドは、前記第1受光面が前記指標となる紫外線ランプと対向するように配置し、
前記複数の紫外線ランプは処理水が流れる方向と直交した軸を中心とする円筒上に配置し、前記複数の第2測定ヘッドの第2本体軸は、前記軸と前記複数の紫外線ランプとの間において監視対象とする紫外線ランプと所定の距離を置いて配置し、前記複数の第2測定ヘッドの第2受光面は前記監視対象とする紫外線ランプと対向し、
前記第1測定ヘッドでの紫外線強度測定値と前記第1測定ヘッドにより測定される紫外線ランプの出力制御値が100%のときの紫外線強度との比と、等価換算紫外線照射量との関係が1つの一次関数直線となるように、前記紫外線ランプと前記第1測定ヘッドまでの距離が設定されていることを特徴とする紫外線照射装置の監視制御システム。 - 複数の紫外線ランプを備え、流入した処理水が紫外線を照射した後に排出する紫外線照射装置と、
前記紫外線照射装置の流入口側または排出口側の前記処理水の流量を測定する流量計と、
前記複数の紫外線ランプの1つから発光された紫外線の強度を測定する第1測定ヘッドと、
前記複数の紫外線ランプのそれぞれから発光された紫外線の強度を測定する複数の第2測定ヘッドと、
前記流量計によって測定された流量と、前記第1測定ヘッドでの測定値に基づく紫外線強度測定値と前記第1測定ヘッドにより測定される紫外線ランプの出力制御値が100%のときの紫外線強度との比に比例する目標紫外線照射量とを用いた演算式により算出した値を目標とする出力として前記第1測定ヘッドにより発光した紫外線を測定される紫外線ランプの出力を調整し、かつ、前記第1測定ヘッドにより発光した紫外線を測定される紫外線ランプが発光した紫外線を測定する第2測定ヘッドによる測定値を目標値として、他の紫外線ランプを監視対象とする第2測定ヘッドの測定値が、前記目標値と一致するように、個々の紫外線ランプの出力を調整する紫外線照射量監視制御装置と、を備え、
前記第1測定ヘッドは、前記紫外線照射装置内に配置された全ての前記紫外線ランプの出力を制御する指標となる紫外線ランプから発光された紫外線の強度を測定し、前記第1測定ヘッドおよび前記第2測定ヘッドは、柱形状の本体軸と、前記本体軸の軸方向に対して垂直に設けられた受光面と、を備え、
前記第2測定ヘッドと前記第2測定ヘッドにより発光した紫外線を測定される紫外線ランプとの距離は、前記第1測定ヘッドと前記第1測定ヘッドにより発光した紫外線を測定される紫外線ランプとの距離と略等しく、
前記複数の紫外線ランプは処理水が流れる方向と直交した軸を中心とする円筒上に配置し、前記第1測定ヘッドおよび前記複数の第2測定ヘッドの本体軸の延長上に1つの紫外線ランプの中心軸が位置し、前記複数の第2測定ヘッドの第2受光面それぞれは前記1つの紫外線ランプと対向し、
前記第1測定ヘッドでの紫外線強度測定値と前記第1測定ヘッドにより測定される紫外線ランプの出力制御値が100%のときの紫外線強度との比と、等価換算紫外線照射量との関係が1つの一次関数直線となるように、前記紫外線ランプと前記第1測定ヘッドまでの距離が設定されていることを特徴とする紫外線照射装置の監視制御システム。 - 複数の紫外線ランプを備え、流入した処理水が紫外線を照射した後に排出する紫外線照射装置と、
前記紫外線照射装置の流入口側または排出口側の前記処理水の流量を測定する流量計と、
前記複数の紫外線ランプの1つから発光された紫外線の強度を測定する第1測定ヘッドと、
前記複数の紫外線ランプのそれぞれから発光された紫外線の強度を測定する複数の第2測定ヘッドと、
前記第1測定ヘッドおよび第2測定ヘッドで測定される値を監視する複数の紫外線モニターと、
前記紫外線照射量監視制御装置は、予め設定された目標紫外線照射量を達成するために必要な複数の紫外線モニター出力値を算出するための演算式に、前記目標紫外線照射量と前記流量計で測定された処理水流量を代入して算出された値を目標紫外線モニター出力値とし、前記複数の紫外線モニターの中で、最も低値を示した前記紫外線モニターを第1紫外線モニターとし、さらに、前記第1紫外線モニターによる測定値が、目標紫外線モニター出力値と一致するように、第1紫外線モニターが監視対象とする紫外線ランプの出力を調整し、さらに、他の紫外線ランプの出力は、前記第1紫外線モニターの監視対象紫外線
ランプの出力調整値と略同一の出力調整値に設定する紫外線照射量監視制御装置と、を備え、
前記第1測定ヘッドは、前記紫外線照射装置内に配置された全ての前記紫外線ランプの出力を制御する指標となる紫外線ランプから発光された紫外線の強度を測定し、前記第1測定ヘッドおよび前記第2測定ヘッドは、柱形状の本体軸と、前記本体軸の軸方向に対して垂直に設けられた受光面と、を備え、
前記第2測定ヘッドと前記第2測定ヘッドにより発光した紫外線を測定される紫外線ランプとの距離は、前記第1測定ヘッドと前記第1測定ヘッドにより発光した紫外線を測定される紫外線ランプとの距離と略等しく、
前記複数の紫外線ランプは処理水が流れる方向と直交した軸を中心とする円筒上に配置し、前記第1測定ヘッドおよび前記複数の第2測定ヘッドの本体軸の延長上に1つの紫外線ランプの中心軸が位置し、前記複数の第2測定ヘッドの第2受光面それぞれは前記1つの紫外線ランプと対向し、
前記第1測定ヘッドでの紫外線強度測定値と前記第1測定ヘッドにより測定される紫外線ランプの出力制御値が100%のときの紫外線強度との比と、等価換算紫外線照射量との関係が1つの一次関数直線となるように、前記紫外線ランプと前記第1測定ヘッドまでの距離が設定されていることを特徴とする紫外線照射装置の監視制御システム。 - 前記第1測定ヘッドは、前記第1測定ヘッドの固定および処理水との接触を防ぐために設置される測定窓の窓外面と、前記紫外線ランプの外周を覆う保護管外面との距離は135mm±5mmになるように設置されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載の紫外線照射装置の監視制御システム。
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