JP6250920B2 - Water treatment method - Google Patents
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Description
本発明は、紫外線ランプによって水の殺菌を行う紫外線水処理装置を用いる水処理方法に関し、特に、波長２００ｎｍ以下の紫外線を発生する紫外線ランプを用いた紫外線水処理装置を用いる水処理方法に関する。 The present invention relates to a water treatment method using an ultraviolet water treatment apparatus for performing sterilization of water by ultraviolet lamp, in particular, relates to a water treatment method using an ultraviolet water treatment apparatus using an ultraviolet lamp for generating ultraviolet light having a wavelength of 200 nm.
低圧水銀ランプは、波長２５４ｎｍ及び波長１８５ｎｍに輝線スペクトルを有する紫外線を発生する。この波長領域は、殺菌作用及びオゾン発生作用を有することが知られている。そのため、低圧水銀ランプは、各種の殺菌作用及びその他の光化学反応作用を行う光源として用いられる。 The low-pressure mercury lamp generates ultraviolet light having an emission line spectrum at a wavelength of 254 nm and a wavelength of 185 nm. This wavelength region is known to have a bactericidal action and an ozone generating action. Therefore, the low-pressure mercury lamp is used as a light source that performs various sterilization actions and other photochemical reaction actions.
超純水製造や流水の殺菌・脱臭・漂白を行う紫外線水処理装置では、波長２００ｎｍ以下の紫外線、特に、波長１８５ｎｍに輝線スペクトルを有する紫外線を発生する低圧水銀ランプが用いられる。以下に、「波長１８５ｎｍに輝線スペクトルを有する紫外線」を単に「波長１８５ｎｍの紫外線」と称することとする。 In an ultraviolet water treatment apparatus that performs ultrapure water production and sterilization, deodorization, and bleaching of running water, a low-pressure mercury lamp that generates ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less, particularly ultraviolet light having an emission line spectrum at a wavelength of 185 nm is used. Hereinafter, “ultraviolet light having an emission line spectrum at a wavelength of 185 nm” is simply referred to as “ultraviolet light having a wavelength of 185 nm”.
紫外線水処理装置は、入口及び出口を備えた円筒状の処理槽と、この処理槽に貫挿配置された複数の石英スリーブと、各石英スリーブ内に収納された低圧水銀ランプを有する。入口から導入された水は、石英スリーブの間の処理槽内空間を流れる間に、波長１８５ｎｍの紫外線が照射され、出口から排出される。 The ultraviolet water treatment apparatus has a cylindrical treatment tank having an inlet and an outlet, a plurality of quartz sleeves inserted through the treatment tank, and a low-pressure mercury lamp housed in each quartz sleeve. While the water introduced from the inlet flows through the space in the processing tank between the quartz sleeves, the ultraviolet ray having a wavelength of 185 nm is irradiated and discharged from the outlet.
紫外線水処理装置では、材料の石英ガラスの白濁・黒化等の為、低圧水銀ランプと石英スリーブを定期的に交換する。低圧水銀ランプの発光管も石英ガラス製であるが、低圧水銀ランプの交換周期と石英スリーブの交換周期は異なる。低圧水銀ランプ及び石英スリーブの交換周期は、経験的に知られている寿命、破損時期等に基づいて設定される。例えば、１５０Ｗクラスの低圧水銀ランプでは、ランプ寿命は約１年である。一方、石英スリーブは紫外線劣化により７〜１０年程度で破損することが経験的に知られている。 In the UV water treatment system, the low-pressure mercury lamp and the quartz sleeve are regularly replaced due to white turbidity and blackening of the quartz glass. The arc tube of the low-pressure mercury lamp is also made of quartz glass, but the replacement cycle of the low-pressure mercury lamp and the replacement cycle of the quartz sleeve are different. The replacement cycle of the low-pressure mercury lamp and the quartz sleeve is set based on empirically known life, breakage time, and the like. For example, a 150 W class low-pressure mercury lamp has a lamp life of about one year. On the other hand, it is empirically known that the quartz sleeve is damaged in about 7 to 10 years due to ultraviolet deterioration.
近年の社会情勢や市場の動向から、紫外線水処理装置における省エネ、環境負荷低減、高効率化が求められている。そのため、紫外線水処理装置に用いられる低圧水銀ランプは、一層の高負荷・高維持率・長寿命の方向へ向かうことが予測される。それに伴って、石英スリーブの短寿命化が問題となることが予測される。石英スリーブは、自体の破損によるシステム全体への影響が大きいため、交換時期を正確に認定する必要がある。 Due to recent social conditions and market trends, there is a need for energy saving, environmental impact reduction, and high efficiency in ultraviolet water treatment equipment. Therefore, it is predicted that the low-pressure mercury lamp used in the ultraviolet water treatment apparatus will go in the direction of higher load, higher maintenance rate, and longer life. Along with this, it is predicted that shortening the life of the quartz sleeve will become a problem. Since the quartz sleeve has a large influence on the entire system due to its own damage, it is necessary to accurately identify the replacement time.
しかしながら、従来、石英スリーブの交換周期は、上述のように、経験的に知られている破損時期に基づいて設定されていた。紫外線水処理装置に用いられる紫外線ランプのランプ負荷は、経験的に知られている石英スリーブの破損時期にもとづいて設定されていた。そのため、石英スリーブの短寿命化を防止し、省エネ、環境負荷低減、高効率化を達成することが困難であった。 However, conventionally, the replacement cycle of the quartz sleeve has been set based on the rupture time known from experience, as described above. The lamp load of the ultraviolet lamp used in the ultraviolet water treatment apparatus has been set based on the rupture timing of the quartz sleeve known from experience. Therefore, it has been difficult to prevent the life of the quartz sleeve from being shortened and achieve energy saving, environmental load reduction, and high efficiency.
本発明の目的は、石英スリーブの短寿命化を防止し、省エネ、環境負荷低減、高効率化を達成することができる紫外線水処理装置を用いる水処理方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a water treatment method using an ultraviolet water treatment apparatus that can prevent the life of a quartz sleeve from being shortened and achieve energy saving, environmental load reduction, and high efficiency.
本発明の実施形態によると、入口及び出口を備えた処理槽と、該処理槽内に配置された複数の石英スリーブと、該石英スリーブの各々に収納された波長１８５ｎｍに輝線スペクトルを有する紫外線を発生する紫外線ランプと、を有する紫外線水処理装置において、
前記石英スリーブを構成する石英ガラスのＯＨ基重量含有量をｘ[ppm]とし、前記石英スリーブの交換周期をＴｓ[h]とするとき、前記紫外線ランプのランプ負荷Ａは次の式を満たすように設定されていることを特徴とする。
According to the embodiment of the present invention, a processing tank having an inlet and an outlet, a plurality of quartz sleeves disposed in the processing tank, and ultraviolet rays having an emission line spectrum at a wavelength of 185 nm housed in each of the quartz sleeves. In an ultraviolet water treatment device having an ultraviolet lamp to generate,
When the OH group weight content of the quartz glass constituting the quartz sleeve is x [ppm] and the replacement period of the quartz sleeve is Ts [h], the lamp load A of the ultraviolet lamp satisfies the following formula. It is characterized by being set to.
Ａ＜２×２．３４ｘ／｛Ｂ×（１＋Ｃ）×Ｔｓ｝
但し、Ａはランプ負荷[W/m]、Ｂは、ランプ発光管の紫外線透過率（無次元）、Ｃは、ランプ交換直前におけるランプの光束維持率（無次元）である。
A <2 × 2.34x / {B × (1 + C) × Ts}
However, A is the lamp load [W / m], B is the ultraviolet transmittance of the lamp arc tube (dimensionless), and C is the luminous flux maintenance factor (dimensionless) of the lamp just before the lamp replacement.
本発明の実施形態によると、入口及び出口を備えた処理槽と、該処理槽内に配置された複数の石英スリーブと、該石英スリーブの各々に収納された波長１８５ｎｍに輝線スペクトルを有する紫外線を発生する紫外線ランプと、を有する紫外線水処理装置において、
前記石英スリーブの交換周期をＴｓ[h]とするとき、前記石英スリーブを構成する石英ガラスのＯＨ基重量含有量ｘ[ppm]は次の式を満たすように設定されていることを特徴とする。
According to the embodiment of the present invention, a processing tank having an inlet and an outlet, a plurality of quartz sleeves disposed in the processing tank, and ultraviolet rays having an emission line spectrum at a wavelength of 185 nm housed in each of the quartz sleeves. In an ultraviolet water treatment device having an ultraviolet lamp to generate,
When the replacement period of the quartz sleeve is Ts [h], the OH group weight content x [ppm] of the quartz glass constituting the quartz sleeve is set to satisfy the following equation: .
ｘ＞Ａ×Ｂ（１＋Ｃ）×Ｔｓ／（２×２．３４）
但し、Ａはランプ負荷[W/m]、Ｂは、ランプ発光管の紫外線透過率（無次元）、Ｃは、ランプ交換直前におけるランプの光束維持率（無次元）である。
x> A × B (1 + C) × Ts / (2 × 2.34)
However, A is the lamp load [W / m], B is the ultraviolet transmittance of the lamp arc tube (dimensionless), and C is the luminous flux maintenance factor (dimensionless) of the lamp just before the lamp replacement.
本発明の実施形態によると、入口及び出口を備えた処理槽と、該処理槽内に配置された複数の石英スリーブと、該石英スリーブの各々に収納された波長１８５ｎｍに輝線スペクトルを有する紫外線を発生する紫外線ランプと、を有する紫外線水処理装置において、
前記石英スリーブを構成する石英ガラスのＯＨ基重量含有量をｘ[ppm]とするとき、前記石英スリーブの交換周期Ｔｓ[h]における前記石英スリーブの紫外線照射量の積算値ｙ[Wh/m]は、次の式を満たすことを特徴とする。
According to the embodiment of the present invention, a processing tank having an inlet and an outlet, a plurality of quartz sleeves disposed in the processing tank, and ultraviolet rays having an emission line spectrum at a wavelength of 185 nm housed in each of the quartz sleeves. In an ultraviolet water treatment device having an ultraviolet lamp to generate,
When the OH group weight content of the quartz glass constituting the quartz sleeve is x [ppm], the integrated value y [Wh / m] of the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve in the exchange period Ts [h] of the quartz sleeve Satisfies the following equation.
ｙ＜２．３４ｘ
本発明の実施形態によると、入口及び出口を備えた処理槽と、該処理槽内に配置された複数の石英スリーブと、該石英スリーブの各々に収納された波長１８５ｎｍに輝線スペクトルを有する紫外線を発生する紫外線ランプと、を有する紫外線水処理装置において、
前記石英スリーブの交換周期Ｔｓにおける前記石英スリーブの紫外線照射量の積算値をｙ[Wh/m]とするとき、前記石英スリーブを構成する石英ガラスのＯＨ基重量含有量ｘ[ppm]は、次の式を満たすことを特徴とする。
y <2.34x
According to the embodiment of the present invention, a processing tank having an inlet and an outlet, a plurality of quartz sleeves disposed in the processing tank, and ultraviolet rays having an emission line spectrum at a wavelength of 185 nm housed in each of the quartz sleeves. In an ultraviolet water treatment device having an ultraviolet lamp to generate,
When the integrated value of the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve in the replacement period Ts of the quartz sleeve is y [Wh / m], the OH group weight content x [ppm] of the quartz glass constituting the quartz sleeve is It satisfies the following formula.
ｙ＜２．３４ｘ y <2.34x
本発明によれば、石英スリーブの短寿命化を防止し、省エネ、環境負荷低減、高効率化を達成できる紫外線水処理装置を用いる水処理方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the water treatment method using the ultraviolet water treatment apparatus which can prevent the lifetime shortening of a quartz sleeve, and can achieve energy saving, environmental impact reduction, and high efficiency can be provided.
以下、本発明に係る紫外線水処理装置を用いる水処理方法の実施形態に関して、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中、同一の要素に対しては同一の参照符号を付して、重複した説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of a water treatment method using an ultraviolet water treatment apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図１Ａ、図１Ｂ及び図２を参照して本実施形態による紫外線水処理装置の例を説明する。紫外線水処理装置は、入口１７及び出口１９を備えた処理槽１１と、この処理槽１１内に軸線方向に沿って配置された複数の石英スリーブ２１を有する。処理槽１１の両端は円板１３、１５によって閉じられている。石英スリーブ２１の両端は、円板１３、１５によって支持されている。 An example of the ultraviolet water treatment apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1A, 1B and 2. The ultraviolet water treatment apparatus includes a treatment tank 11 having an inlet 17 and an outlet 19 and a plurality of quartz sleeves 21 arranged in the treatment tank 11 along the axial direction. Both ends of the treatment tank 11 are closed by discs 13 and 15. Both ends of the quartz sleeve 21 are supported by the disks 13 and 15.
図２に示すように、各石英スリーブ２１に紫外線ランプ２３が収納されている。紫外線ランプ２３は、波長１８５ｎｍの紫外線を発生する低圧水銀ランプである。入口１７から導入された水は、石英スリーブ２１の間の処理槽内空間を流れる間に、波長１８５ｎｍの紫外線が照射され、出口１９から排出される。 As shown in FIG. 2, an ultraviolet lamp 23 is accommodated in each quartz sleeve 21. The ultraviolet lamp 23 is a low-pressure mercury lamp that generates ultraviolet light having a wavelength of 185 nm. While the water introduced from the inlet 17 flows through the space in the processing tank between the quartz sleeves 21, the ultraviolet light having a wavelength of 185 nm is irradiated and discharged from the outlet 19.
石英スリーブ２１は石英ガラス製の管である。一般に、石英ガラスには天然の珪砂を原料とする天然石英ガラスと四塩化ケイ素を原料とする合成石英ガラスがある。波長２００ｎｍ以下の紫外線の透過率に関しては、合成石英ガラスは天然石英ガラスより優れているが、紫外線水処理装置の石英スリーブには、通常、目的によって天然、合成双方の石英ガラスが用いられる。天然及び合成石英ガラスの場合、製造工程方法が異なることから、一般に、ＯＨ基の含有量が多いほど高価であると言える。 The quartz sleeve 21 is a quartz glass tube. Generally, quartz glass includes natural quartz glass made from natural silica sand and synthetic quartz glass made from silicon tetrachloride. Synthetic quartz glass is superior to natural quartz glass in terms of the transmittance of ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less, but both natural and synthetic quartz glass is usually used for the quartz sleeve of an ultraviolet water treatment apparatus depending on the purpose. In the case of natural and synthetic quartz glass, since the manufacturing process method is different, it can generally be said that the higher the OH group content, the more expensive.
図３Ａ及び図３Ｂを参照して紫外線水処理装置における石英スリーブの紫外線被照射量を説明する。図３Ａは従来の一般的な紫外線ランプを用いた場合の石英スリーブの紫外線被照射量の時間変化を示す。縦軸は、石英スリーブの紫外線被照射量、横軸は時間（単位は年）である。図示の例では、低負荷短寿命型紫外線ランプの交換周期は１年、石英スリーブの交換周期は８年としている。この場合には、石英スリーブの１交換周期内に、ランプを８回交換する。ランプの交換周期をＴｌ、石英スリーブの交換周期をＴｓとすると、次の式が成り立つ。 With reference to FIG. 3A and FIG. 3B, the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve in the ultraviolet water treatment apparatus will be described. FIG. 3A shows the time change of the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve when a conventional general ultraviolet lamp is used. The vertical axis represents the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve, and the horizontal axis represents time (unit is year). In the illustrated example, the replacement cycle of the low-load, short-life UV lamp is 1 year, and the replacement cycle of the quartz sleeve is 8 years. In this case, the lamp is replaced eight times within one replacement period of the quartz sleeve. When the lamp replacement cycle is Tl and the quartz sleeve replacement cycle is Ts, the following equation is established.
Ｔｓ＝Ｔｌ×Ｍ （式１）
Ｍは、石英スリーブの１交換周期内におけるランプの交換回数である。図３Ａの例では、石英スリーブの交換周期Ｔｓはランプの交換周期Ｔｌの整数倍であるが、必ずしも整数倍である必要はない。石英スリーブの被照射量は、ランプ交換直後では最大であるが、時間の経過とともに減少し、ランプ交換直前で最小となる。従って、石英スリーブの紫外線被照射量は、周期的な変化を示し、鋸刃状の折れ線グラフによって表される。
Ts = Tl × M (Formula 1)
M is the number of lamp replacements within one replacement period of the quartz sleeve. In the example of FIG. 3A, the replacement period Ts of the quartz sleeve is an integral multiple of the replacement period Tl of the lamp, but is not necessarily an integral multiple. The irradiation amount of the quartz sleeve is the maximum immediately after the lamp replacement, but decreases as time passes, and becomes the minimum immediately before the lamp replacement. Therefore, the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve shows a periodic change, and is represented by a sawtooth line graph.
尚、図示の例では、ランプ交換直後及び直前における石英スリーブの被照射量は、周期毎に、常に同一であるとしている。また、石英スリーブの被照射量の減少率も、周期毎に、同一であるとしている。しかしながら、ランプ交換直後及び直前における石英スリーブの被照射量及び被照射量の減少率は、周期毎に、異なるとしてもよい。 In the illustrated example, the irradiation amount of the quartz sleeve immediately after and immediately before the lamp replacement is always the same for each period. Further, the reduction rate of the irradiation amount of the quartz sleeve is also assumed to be the same for each period. However, the irradiation amount of the quartz sleeve immediately after and immediately before the lamp replacement and the decreasing rate of the irradiation amount may be different for each period.
石英スリーブの紫外線劣化は、紫外線被照射量の積算値に依存する。紫外線被照射量の積算値は、鋸刃状折れ線グラフの下側の面積によって表される。例えば、ランプの１交換周期Ｔｌ内における紫外線被照射量の積算値は、鋸刃状折れ線グラフの下側の１つの台形の面積によって表される。 The ultraviolet deterioration of the quartz sleeve depends on the integrated value of the ultraviolet irradiation amount. The integrated value of the ultraviolet irradiation amount is represented by the area below the sawtooth line graph. For example, the integrated value of the ultraviolet irradiation amount within one lamp replacement period Tl is represented by the area of one trapezoid below the sawtooth line graph.
ランプ交換直後の時点をｔ１、ランプ交換直前の時点をｔ２とする。時点ｔ１における石英スリーブの紫外線被照射量をｐ１、時点ｔ２における石英スリーブの紫外線被照射量をｐ２とする。紫外線被照射量ｐ１、ｐ２の単位はエネルギーを表す単位であれば特に限定されない。ランプの１交換周期Ｔｌ内における石英スリーブの紫外線被照射量の積算値Ｐ１は次の式によって表される。 The time immediately after the lamp replacement is t1, and the time immediately before the lamp replacement is t2. It is assumed that the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve at time t1 is p1, and the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve at time t2 is p2. The unit of the ultraviolet irradiation doses p1 and p2 is not particularly limited as long as it is a unit representing energy. The integrated value P1 of the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve within one lamp replacement period Tl is expressed by the following equation.
Ｐ１＝（ｐ１＋ｐ２）×（ｔ２−ｔ１）／２
＝（ｐ１＋ｐ２）×Ｔｌ／２ （式２）
石英スリーブの１交換周期Ｔｓ内における石英スリーブの紫外線被照射量の積算値ＰＭは次の式によって表される。
P1 = (p1 + p2) × (t2−t1) / 2
= (P1 + p2) × Tl / 2 (Formula 2)
The integrated value PM of the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve within one replacement period Ts of the quartz sleeve is expressed by the following equation.
ＰＭ＝Ｐ１×Ｍ＝（ｐ１＋ｐ２）×Ｔｌ×Ｍ／２
＝（ｐ１＋ｐ２）×Ｔｓ／２ （式３）
Ｍは、石英スリーブの１交換周期内におけるランプの交換回数である。Ｔｓは石英スリーブの交換周期である。
PM = P1 * M = (p1 + p2) * Tl * M / 2
= (P1 + p2) × Ts / 2 (Formula 3)
M is the number of lamp replacements within one replacement period of the quartz sleeve. Ts is the replacement period of the quartz sleeve.
次に、紫外線被照射量の積算値をランプ負荷エネルギーの単位で求める。時点ｔ１におけるランプの光束維持率（無次元）を１とし、時点ｔ２におけるランプの光束維持率（無次元）をＣとする。但し、０＜Ｃ＜１である。ランプ１本当たりの石英スリーブの紫外線被照射量の積算値は次の式によって表される。 Next, the integrated value of the ultraviolet irradiation dose is obtained in units of lamp load energy. Let the luminous flux maintenance factor (dimensionalless) of the lamp at time t1 be 1, and let the luminous flux maintenance factor (dimensionalless) of the lamp at time t2 be C. However, 0 <C <1. The integrated value of the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve per lamp is expressed by the following equation.
Ｅ１＝Ａ×Ｂ×（１＋Ｃ）×Ｔｌ／２ （式４）
ここにＡは、ランプ負荷[W/m]、Ｂは、ランプ発光管の紫外線透過率（無次元）、Ｔｌはランプ交換周期[h]である。（１＋Ｃ）／２は、光束維持率（無次元）の平均値である。
E1 = A × B × (1 + C) × Tl / 2 (Formula 4)
Here, A is the lamp load [W / m], B is the ultraviolet transmittance (dimensionless) of the lamp arc tube, and Tl is the lamp replacement period [h]. (1 + C) / 2 is an average value of the luminous flux maintenance factor (dimensionless).
ランプ負荷[W/m]は、ランプ発光長の単位長さ当りのランプの負荷電力を表す。ランプ発光管の紫外線透過率Ｂは、ランプから発生した紫外線がランプ発光管を透過する比率を表す。ランプ発光管の紫外線透過率（百分率）をｂ[%]とすると、ランプ発光管の紫外線透過率（無次元）Ｂは、Ｂ＝ｂ/100となる。ランプの光束維持率Ｃは、初期光束に対する現時点の光束の比率を表す。ランプの光束維持率（百分率）をｃ[%]とすると、光束維持率（無次元）Ｃは、Ｃ＝ｃ/100となる。 The lamp load [W / m] represents the load power of the lamp per unit length of the lamp emission length. The ultraviolet ray transmittance B of the lamp arc tube represents the ratio at which the ultraviolet rays generated from the lamp are transmitted through the lamp arc tube. When the ultraviolet transmittance (percentage) of the lamp arc tube is b [%], the ultraviolet transmittance (non-dimensional) B of the lamp arc tube is B = b / 100. The luminous flux maintenance factor C of the lamp represents the ratio of the current luminous flux to the initial luminous flux. When the luminous flux maintenance factor (percentage) of the lamp is c [%], the luminous flux maintenance factor (dimensionless) C is C = c / 100.
石英スリーブの１交換周期内における石英スリーブの紫外線被照射量の積算値ＥＭ[Wh/m]は次の式によって表される。 The integrated value EM [Wh / m] of the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve within one replacement period of the quartz sleeve is expressed by the following equation.
ＥＭ＝Ｅ１×Ｍ＝Ａ×Ｂ×（１＋Ｃ）×Ｔｌ×Ｍ／２
＝Ａ×Ｂ×（１＋Ｃ）×Ｔｓ／２ （式５）
Ｅ１は、ランプ１本当たりの石英スリーブの紫外線被照射量の積算値であり、式４によって求められる。Ｍは、石英スリーブの１交換周期内における紫外線ランプの交換回数である。Ｔｌはランプの交換周期[h]、Ｔｓは石英スリーブの交換周期[h]である。式５を変形することにより、ランプ負荷Ａを求める式６が得られる。
EM = E1 * M = A * B * (1 + C) * Tl * M / 2
= A × B × (1 + C) × Ts / 2 (Formula 5)
E1 is an integrated value of the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve per lamp, and is obtained by Equation 4. M is the number of times the ultraviolet lamp is replaced within one replacement period of the quartz sleeve. Tl is the lamp replacement period [h], and Ts is the quartz sleeve replacement period [h]. By transforming Equation 5, Equation 6 for obtaining the lamp load A is obtained.
Ａ＝２×ＥＭ／｛Ｂ×（１＋Ｃ）×Ｔｓ｝ （式６）
ランプ発光管の紫外線透過率Ｂ及びランプの光束維持率Ｃは、紫外線ランプによって決まる定数である。従って、ランプ負荷Ａは、石英スリーブの１交換周期内における石英スリーブの紫外線被照射量の積算値ＥＭ[Wh/m]を設定することによって求められる。こうして本実施形態によると、紫外線水処理装置において、石英スリーブの１交換周期内における石英スリーブの紫外線被照射量の積算値ＥＭ[Wh/m]を設定することによって、ランプ負荷Ａ[W/m]を求めることができる。尚、紫外線被照射量の積算値ＥＭ[Wh/m]を設定方法は後に説明する。
A = 2 × EM / {B × (1 + C) × Ts} (Formula 6)
The ultraviolet ray transmittance B of the lamp arc tube and the luminous flux maintenance factor C of the lamp are constants determined by the ultraviolet lamp. Therefore, the lamp load A can be obtained by setting the integrated value EM [Wh / m] of the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve within one replacement period of the quartz sleeve. Thus, according to the present embodiment, in the ultraviolet water treatment apparatus, the lamp load A [W / m] is set by setting the integrated value EM [Wh / m] of the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve within one replacement period of the quartz sleeve. ] Can be requested. A method for setting the integrated value EM [Wh / m] of the ultraviolet irradiation amount will be described later.
図３Ｂは高負荷長寿命型紫外線ランプを用いた場合の石英スリーブの紫外線被照射量の時間変化を示す。縦軸は、石英スリーブの紫外線被照射量、横軸は時間（単位は年）である。図３Ｂの例では、高負荷長寿命型紫外線ランプの交換周期は２年、石英スリーブの交換周期は６年としている。この場合には、石英スリーブの１交換周期内に、ランプを３回交換する。ランプの交換周期をＴｌ、石英スリーブの交換周期をＴｓとすると、式１が成り立つ。図３Ｂの例では、石英スリーブの交換周期Ｔｓはランプの交換周期Ｔｌの整数倍であるが、必ずしも整数倍である必要はない。 FIG. 3B shows the time change of the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve when a high-load long-life ultraviolet lamp is used. The vertical axis represents the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve, and the horizontal axis represents time (unit is year). In the example of FIG. 3B, the replacement cycle of the high-load long-life UV lamp is 2 years, and the replacement cycle of the quartz sleeve is 6 years. In this case, the lamp is replaced three times within one replacement period of the quartz sleeve. When the lamp replacement cycle is Tl and the quartz sleeve replacement cycle is Ts, Equation 1 is established. In the example of FIG. 3B, the replacement period Ts of the quartz sleeve is an integral multiple of the replacement period Tl of the lamp, but is not necessarily an integral multiple.
高負荷長寿命型紫外線ランプを用いた場合のランプの１交換周期内における紫外線被照射量の積算値Ｐ１、Ｅ１は式２、又は、式４によって求められる。石英スリーブの１交換周期内における紫外線被照射量の積算値ＰＭ、ＥＭは式３、又は、式５によって求められる。 The integrated values P1 and E1 of the ultraviolet irradiation amount within one replacement period of the lamp when the high load long life type ultraviolet lamp is used are obtained by Expression 2 or Expression 4. The integrated values PM and EM of the ultraviolet irradiation amount within one replacement period of the quartz sleeve are obtained by Expression 3 or Expression 5.
石英スリーブの１交換周期内における任意の時点ｔ３までの紫外線被照射量の積算値を求めることができる。この場合、石英スリーブの紫外線被照射量の積算値は、時点ｔ３までの鋸刃状折れ線グラフの下側の面積によって表される。時点ｔ３が、ランプの交換周期の第ｎ＋１周期内にあるものとする。図３Ｂの例ではｎ＝２である。時点ｔ３までの石英スリーブの紫外線被照射量の積算値は次の式によって表される。 An integrated value of the ultraviolet irradiation amount up to an arbitrary time point t3 within one replacement period of the quartz sleeve can be obtained. In this case, the integrated value of the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve is represented by the area under the sawtooth line graph up to the time point t3. It is assumed that the time point t3 is within the (n + 1) th cycle of the lamp replacement cycle. In the example of FIG. 3B, n = 2. The integrated value of the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve up to the time point t3 is expressed by the following equation.
Ｐｎ＝Ｐ１×ｎ＋ΔＰ１ （式７）
式７の右辺の第１項Ｐ１×ｎは、ランプの１〜ｎ交換周期における石英スリーブの紫外線被照射量の積算値である。式７の第２項ΔＰ１はランプの（ｎ＋１）交換周期における石英スリーブの紫外線被照射量の積算値であり、次の式によって表される。
Pn = P1 × n + ΔP1 (Formula 7)
The first term P1 × n on the right side of Equation 7 is an integrated value of the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve in the 1-n replacement cycle of the lamp. The second term ΔP1 in Expression 7 is an integrated value of the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve in the (n + 1) replacement period of the lamp, and is expressed by the following expression.
ΔＰ１＝（ｐ１＋ｐ３）×Ｔ３／２ （式８）
ｐ１は、ランプ交換直後の紫外線被照射量、ｐ３は、任意の時点ｔ３における紫外線被照射量である。Ｔ３は、ランプの（ｎ＋１）交換周期におけるランプ交換直後から時点３までの時間である。
ΔP1 = (p1 + p3) × T3 / 2 (Formula 8)
p1 is the ultraviolet irradiation amount immediately after the lamp replacement, and p3 is the ultraviolet irradiation amount at an arbitrary time point t3. T3 is the time from immediately after lamp replacement to time point 3 in the (n + 1) lamp replacement cycle.
上述のように石英スリーブの交換周期Ｔｓはランプの交換周期Ｔｌの整数倍でなくてもよい。例えば、時点ｔ３が石英スリーブの交換時期を表すものとする。この場合、石英スリーブの交換周期Ｔｓは、Ｔｓ＝Ｔｌ×２＋Ｔ３＝ｔ３−ｔ１である。式７によって、石英スリーブの１交換周期における紫外線被照射量の積算値が求められる。 As described above, the replacement period Ts of the quartz sleeve may not be an integer multiple of the replacement period Tl of the lamp. For example, the time point t3 represents the replacement time of the quartz sleeve. In this case, the replacement period Ts of the quartz sleeve is Ts = Tl × 2 + T3 = t3−t1. According to Equation 7, an integrated value of the ultraviolet irradiation amount in one replacement period of the quartz sleeve is obtained.
尚、時点ｔ３が現時点を表す場合には、式７によって、現時点における石英スリーブの紫外線被照射量の積算値が求められる。 When the time point t3 represents the current time point, the integrated value of the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve at the current time point is obtained by Equation 7.
波長２００ｎｍ以下の紫外線に対する石英ガラスの耐久性は、特許文献２に記載されているように、石英ガラスのＯＨ基の重量含有量に依存する。そこで本願の発明者は、石英スリーブの破損試験を行い、石英ガラスのＯＨ基重量含有量と石英スリーブの破損耐久性の間の具体的な相関関係を求めた。 As described in Patent Document 2, the durability of quartz glass against ultraviolet rays having a wavelength of 200 nm or less depends on the weight content of OH groups in quartz glass. Therefore, the inventors of the present application conducted a breakage test of the quartz sleeve and obtained a specific correlation between the OH group weight content of the quartz glass and the breakage durability of the quartz sleeve.
以下に、本願の発明者が行った石英スリーブの破損試験を説明する。本願の発明者は、４つのサンプルグループ（Ｎｏ．１〜４）からなるサンプル群を用意した。各サンプル群はＯＨ基の含有量が異なる６種の石英ガラス製のスリーブを含む。これらのサンプルに紫外線を照射し、それによって破損したときの紫外線照射量の積算値[Wh/m]、を計測した。その結果を表１に示す。 Below, the damage test of the quartz sleeve which the inventor of this application performed is demonstrated. The inventor of the present application prepared a sample group consisting of four sample groups (Nos. 1 to 4). Each sample group includes six types of quartz glass sleeves having different OH group contents. These samples were irradiated with ultraviolet rays, and the integrated value [Wh / m] of the amount of ultraviolet irradiation when the samples were damaged was measured. The results are shown in Table 1.
石英スリーブが破損したときの紫外線照射量の積算値には幅がある。例えば、石英ガラスのＯＨ基の含有量[ppm]が１７５ｐｐｍの場合、石英スリーブが破損したときの紫外線照射量の積算値は４５０〜５００Ｗｈ／ｍである。石英ガラスのＯＨ基の含有量[ppm]が８００ｐｐｍの場合、石英スリーブが破損したときの紫外線照射量の積算値は１８７５〜２２５０Ｗｈ／ｍである。 There is a range in the integrated value of the amount of ultraviolet irradiation when the quartz sleeve is broken. For example, when the content [ppm] of OH group in quartz glass is 175 ppm, the integrated value of the ultraviolet irradiation amount when the quartz sleeve is broken is 450 to 500 Wh / m. When the content [ppm] of OH group in the quartz glass is 800 ppm, the integrated value of the ultraviolet irradiation amount when the quartz sleeve is broken is 1875 to 2250 Wh / m.
図４は、表１に示す石英スリーブの破損試験の結果を２次元座標上にプロットしたものである。２次元座標上の黒丸の点は、表１にて示したデータを表す。縦軸は、紫外線被照射量の積算値[Wh/m]、横軸はＯＨ基重量含有量[ppm]である。ここで、横軸をｘ軸、縦軸をｙ軸とする。２次元座標上の点（ｘ、ｙ）は、ＯＨ基重量含有量[ppm]と紫外線被照射量の積算値[Wh/m]の組を表す。これから次のことが判る。
（１）石英スリーブが破損するときの紫外線被照射量の積算値は、石英スリーブを構成する石英ガラスのＯＨ基重量含有量に略比例する。即ち、石英ガラスのＯＨ基重量含有量が多くなると、石英スリーブが破損するときの紫外線照射量の積算値が大きくなる。
（２）図４の黒丸の点は、斜めの直線に沿って限定的に分布している。そこで、黒丸の点の略下限を通る斜めの直線４０１を描く。直線４０１は次の１次式によって表される。
FIG. 4 is a plot of the results of the fracture test of the quartz sleeve shown in Table 1 on two-dimensional coordinates. The black dots on the two-dimensional coordinates represent the data shown in Table 1. The vertical axis represents the integrated value [Wh / m] of the UV irradiation dose, and the horizontal axis represents the OH group weight content [ppm]. Here, the horizontal axis is the x axis and the vertical axis is the y axis. A point (x, y) on the two-dimensional coordinate represents a set of an OH group weight content [ppm] and an integrated value [Wh / m] of the ultraviolet irradiation amount. The following can be understood from this.
(1) The integrated value of the ultraviolet irradiation amount when the quartz sleeve is broken is substantially proportional to the OH group weight content of the quartz glass constituting the quartz sleeve. That is, when the OH group weight content of quartz glass increases, the integrated value of the ultraviolet irradiation amount when the quartz sleeve breaks increases.
(2) The black circle points in FIG. 4 are limitedly distributed along an oblique straight line. Therefore, an oblique straight line 401 passing through the substantially lower limit of the black circle points is drawn. The straight line 401 is represented by the following linear expression.
ｙ＝２．３４ｘ （式９）
ｘは、石英ガラスのＯＨ基重量含有量である。ｙは、石英ガラスのＯＨ基重量含有量ｘが与えられたときそれに対応する紫外線照射量の積算値であり、これを紫外線照射量の「限界値」と称することとする。
（３）石英スリーブを構成する石英ガラスのＯＨ基重量含有量が与えられた場合、式９から紫外線照射量の積算値の限界値を求めることができる。例えば、石英ガラスのＯＨ基の含有量[ppm]が２００ｐｐｍの場合の限界値は４６８Ｗ／ｍである。表１の例では、石英スリーブが破損したときの紫外線照射量の積算値は限界値４６８Ｗ／ｍより大きい。石英ガラスのＯＨ基の含有量[ppm]が８００ｐｐｍの場合の限界値は１８７２Ｗ／ｍである。表１の例では、石英スリーブが破損したときの紫外線照射量の積算値は限界値１８７２Ｗ／ｍより大きい。
y = 2.34x (Formula 9)
x is the OH group weight content of quartz glass. y is an integrated value of the ultraviolet irradiation amount corresponding to an OH group weight content x of quartz glass, and this is referred to as a “limit value” of the ultraviolet irradiation amount.
(3) When the OH group weight content of the quartz glass constituting the quartz sleeve is given, the limit value of the integrated value of the ultraviolet irradiation amount can be obtained from Equation 9. For example, the limit value when the content [ppm] of OH groups in quartz glass is 200 ppm is 468 W / m. In the example of Table 1, the integrated value of the UV irradiation amount when the quartz sleeve is broken is larger than the limit value 468 W / m. The limit value when the OH group content [ppm] of quartz glass is 800 ppm is 1872 W / m. In the example of Table 1, the integrated value of the ultraviolet irradiation amount when the quartz sleeve is broken is larger than the limit value 1872 W / m.
使用中の石英スリーブの紫外線照射量の積算値の現在値が、その石英ガラスのＯＨ基重量含有量によって決まる限界値を超えた場合には、その石英スリーブは紫外線劣化により何時でも破損する可能性があると言える。従って、その石英スリーブを交換する必要がある。使用中の石英スリーブの紫外線照射量の積算値の現在値が、その石英ガラスのＯＨ基重量含有量によって決まる限界値を超えていない場合には、その石英スリーブは紫外線劣化により破損する可能性があるとは言えない。従って、その石英スリーブを直ちに交換する必要はない。 If the current integrated value of the UV irradiation amount of the quartz sleeve in use exceeds the limit value determined by the OH group weight content of the quartz glass, the quartz sleeve may be damaged at any time due to UV deterioration. It can be said that there is. Therefore, it is necessary to replace the quartz sleeve. If the integrated value of the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve in use does not exceed the limit value determined by the OH group weight content of the quartz glass, the quartz sleeve may be damaged due to ultraviolet deterioration. I can't say there is. Therefore, it is not necessary to immediately replace the quartz sleeve.
そこで、２次元座標において、直線４０１の上側の領域４０３を「危険領域」と称し、直線４０１の下側の領域４０４を「安全領域」と称することとする。使用中の石英スリーブの紫外線照射量の積算値の現在値が、危険領域４０３にある場合には、石英スリーブを交換する必要がある。使用中の石英スリーブの紫外線照射量の積算値の現在値が、安全領域４０４にある場合には、石英スリーブを交換する必要はない。
（４）使用中の石英スリーブを構成する石英ガラスのＯＨ基重量含有量ｘ１から、石英スリーブの交換時期を設定することができる。その方法を説明する。但し、ランプ交換周期Ｔｌ及びランプの１交換周期Ｔｌ内における石英スリーブの紫外線被照射量の積算値Ｐ１は与えられているものとする。
Therefore, in the two-dimensional coordinates, the region 403 above the straight line 401 is referred to as “dangerous region”, and the region 404 below the straight line 401 is referred to as “safe region”. If the present value of the integrated value of the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve in use is in the dangerous area 403, it is necessary to replace the quartz sleeve. If the current value of the integrated value of the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve in use is in the safe area 404, it is not necessary to replace the quartz sleeve.
(4) The replacement period of the quartz sleeve can be set from the OH group weight content x1 of the quartz glass constituting the quartz sleeve in use. The method will be described. However, it is assumed that the integrated value P1 of the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve within the lamp replacement period Tl and the lamp replacement period Tl is given.
先ず、ランプの交換周期Ｔｌ、及び、紫外線被照射量の積算値Ｐ１に基づいて、図３Ｂに示すような石英スリーブの紫外線被照射量の時間変化を示す鋸刃状折れ線グラフを描く。次に、石英ガラスのＯＨ基重量含有量ｘ１から、式９によって、紫外線被照射量の限界値ｙ１を求める。紫外線被照射量の限界値ｙ１に対応するように、ｙ軸に平行な直線を引き、それがｘ軸と交わる時点をｔ３とする。このとき、ｘ軸、ｙ軸、時点ｔ３を通るｙ軸に平行な直線、及び、鋸刃状折れ線グラフによって囲まれる領域の面積は、限界値ｙ１に等しいものとする。横軸上の時点ｔ３が紫外線照射量の積算値の限界値に対応する。従って、石英スリーブの交換時期を時点ｔ３又はそれより前に設定すればよい。
（５）石英ガラスのＯＨ基の含有量[ppm]が多いほど、紫外線照射量の積算値の限界値は大きくなる。従って、石英スリーブを長寿命化するには、石英スリーブを構成する石英ガラスのＯＨ基重量含有量を多くすればよい。しかしながら、上述のように、石英ガラスの価格は、一般に、ＯＨ基重量含有量が多くなるほど高くなる。従って、石英スリーブの高価格化を回避するには、ＯＨ基重量含有量が少ない石英ガラスを選択する必要がある。
First, based on the lamp replacement period Tl and the integrated value P1 of the ultraviolet irradiation amount, a saw-toothed line graph showing the time change of the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve as shown in FIG. 3B is drawn. Next, from the OH group weight content x1 of the quartz glass, the limit value y1 of the ultraviolet irradiation amount is obtained by Equation 9. A straight line parallel to the y-axis is drawn so as to correspond to the limit value y1 of the ultraviolet irradiation amount, and a time point at which it intersects the x-axis is defined as t3. At this time, the area of the region surrounded by the x-axis, the y-axis, the straight line passing through the time point t3 and parallel to the y-axis, and the sawtooth line graph is assumed to be equal to the limit value y1. A time point t3 on the horizontal axis corresponds to the limit value of the integrated value of the ultraviolet irradiation amount. Therefore, the quartz sleeve replacement time may be set at time t3 or earlier.
(5) As the OH group content [ppm] of quartz glass increases, the limit value of the integrated value of the ultraviolet irradiation amount increases. Therefore, in order to extend the life of the quartz sleeve, the OH group weight content of the quartz glass constituting the quartz sleeve may be increased. However, as described above, the price of quartz glass generally increases as the OH group weight content increases. Accordingly, in order to avoid an increase in the price of the quartz sleeve, it is necessary to select quartz glass having a low OH group weight content.
石英スリーブの紫外線照射量の積算値の限界値ｙ１が予め与えられた場合には、式９から、石英ガラスのＯＨ基重量含有量ｘ１を求めることができる。実際に石英ガラスを選択する場合には、このＯＨ基重量含有量ｘ１より多い石英ガラスを選択する必要がある。 When the limit value y1 of the integrated value of the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve is given in advance, the OH group weight content x1 of the quartz glass can be obtained from Equation 9. When quartz glass is actually selected, it is necessary to select quartz glass having an OH group weight content x1 higher than this.
本願の発明者が行った石英スリーブの破損試験によって以上の知見が得られた。本願の発明者はこれらの知見に基づいて本実施形態の紫外線水処理装置を作成した。それについて説明する。 The above knowledge was obtained by the damage test of the quartz sleeve conducted by the inventors of the present application. The inventor of this application created the ultraviolet water treatment apparatus of this embodiment based on these knowledge. This will be described.
本実施形態の紫外線水処理装置では、石英スリーブを構成する石英ガラスのＯＨ基重量含有量ｘ１に基づいて、式９によって、紫外線被照射量の積算値の限界値ｙ１を設定する。石英スリーブの１交換周期内における紫外線被照射量の積算値が、その限界値ｙ１を超えないように、石英スリーブの交換周期Ｔｓを設定する。 In the ultraviolet water treatment apparatus of this embodiment, the limit value y1 of the integrated value of the ultraviolet irradiation amount is set by Equation 9 based on the OH group weight content x1 of the quartz glass constituting the quartz sleeve. The replacement period Ts of the quartz sleeve is set so that the integrated value of the ultraviolet irradiation amount within one replacement period of the quartz sleeve does not exceed the limit value y1.
本実施形態の紫外線水処理装置では、石英スリーブの１交換周期内における紫外線被照射量の積算値が、その限界値ｙ１を超えないように、紫外線ランプへのランプ負荷が制御される。 In the ultraviolet water treatment apparatus of this embodiment, the lamp load on the ultraviolet lamp is controlled so that the integrated value of the ultraviolet irradiation amount within one replacement period of the quartz sleeve does not exceed the limit value y1.
紫外線水処理装置の紫外線ランプのランプ負荷[W/m]を設定する方法を説明する。式５によって求められる石英スリーブの１交換周期内における石英スリーブの紫外線被照射量の積算値ＥＭ[Wh/m]は、式９によって求められる紫外線被照射量の積算値の限界値ｙ１より小さいことが必要である。従って、次の不等式が得られる。 A method for setting the lamp load [W / m] of the ultraviolet lamp of the ultraviolet water treatment apparatus will be described. The integrated value EM [Wh / m] of the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve within one replacement period of the quartz sleeve obtained by Equation 5 is smaller than the limit value y1 of the integrated value of the ultraviolet irradiation amount obtained by Equation 9. is necessary. Therefore, the following inequality is obtained.
Ａ×Ｂ×（１＋Ｃ）×Ｔｓ／２＜ｙ１ （式１０）
Ａはランプ負荷[W/m]、ｙ１[Wh/m]は、石英スリーブの１交換周期内における石英スリーブの紫外線被照射量の積算値の限界値であり、式９によって求められる。Ｂは、ランプ発光管の紫外線透過率、Ｃは、ランプ交換直前におけるランプの光束維持率である。Ｂ、Ｃは、予め与えられているものとする。Ｔｓは石英スリーブの交換周期である。式９の関係ｙ１＝２．３４ｘ１を用いて、式１０を変形すると次の式が得られる。
A × B × (1 + C) × Ts / 2 <y1 (Formula 10)
A is the lamp load [W / m], y1 [Wh / m] is the limit value of the integrated value of the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve within one replacement period of the quartz sleeve, and is obtained by Equation 9. B is the ultraviolet transmittance of the lamp arc tube, and C is the luminous flux maintenance factor of the lamp immediately before the lamp replacement. B and C are given in advance. Ts is the replacement period of the quartz sleeve. When Expression 10 is transformed using the relation y1 = 2.34 × 1 of Expression 9, the following expression is obtained.
Ａ＜２×２．３４ｘ１／｛Ｂ×（１＋Ｃ）×Ｔｓ｝ （式１１）
石英ガラスのＯＨ基重量含有量ｘ１が既知の場合、式１１の右辺の未知数は石英スリーブの交換周期Ｔｓだけである。従って、石英スリーブの交換周期Ｔｓを設定することにより、式１１の右辺の値が求められる。こうして本実施形態によると、石英スリーブの交換周期Ｔｓを設定することにより、式１１によって、紫外線水処理装置の紫外線ランプのランプ負荷[W/m]の値を設定することができる。即ち、紫外線水処理装置の紫外線ランプのランプ負荷[W/m]は少なくとも式１１の右辺より小さくなければならない。式１１を変形すると次の式が得られる。
A <2 × 2.34 × 1 / {B × (1 + C) × Ts} (Formula 11)
When the OH group weight content x1 of the quartz glass is known, the unknown on the right side of Equation 11 is only the replacement period Ts of the quartz sleeve. Therefore, by setting the replacement period Ts of the quartz sleeve, the value on the right side of Equation 11 can be obtained. Thus, according to the present embodiment, by setting the replacement period Ts of the quartz sleeve, the value of the lamp load [W / m] of the ultraviolet lamp of the ultraviolet water treatment apparatus can be set by Equation 11. That is, the lamp load [W / m] of the ultraviolet lamp of the ultraviolet water treatment apparatus must be at least smaller than the right side of Equation 11. When formula 11 is transformed, the following formula is obtained.
ｘ１＞Ａ×Ｂ（１＋Ｃ）×Ｔｓ／（２×２．３４） （式１２）
式１２を用いて、石英ガラスのＯＨ基重量含有量ｘ１を設定することができる。例えば、石英スリーブの交換周期Ｔｓが予め設定されている場合に、石英スリーブの材料である石英ガラスのＯＨ基重量含有量ｘ１を設定する場合を想定する。このような場合には式１２の右辺の値を計算し、その値より大きくなるように、石英ガラスのＯＨ基重量含有量ｘ１を設定すればよい。図４の直線４０１の安全領域４０４は、次の式１３によって表される。
x1> A × B (1 + C) × Ts / (2 × 2.34) (Formula 12)
Using Equation 12, the OH group weight content x1 of quartz glass can be set. For example, it is assumed that the OH group weight content x1 of quartz glass, which is the material of the quartz sleeve, is set when the replacement period Ts of the quartz sleeve is set in advance. In such a case, the value on the right side of Equation 12 is calculated, and the OH group weight content x1 of the quartz glass may be set so as to be larger than that value. The safety region 404 of the straight line 401 in FIG.
ｙ＜２．３４ｘ （式１３）
本実施形態に係る紫外線水処理装置の石英スリーブの石英ガラスのＯＨ基重量含有量ｘ１と石英スリーブの紫外線照射量の積算値ｙ１は式１３を満たすように設定される。例えば、石英ガラスのＯＨ基重量含有量ｘ１が既知の場合には、石英スリーブの紫外線照射量の積算値ｙ１が式１３を満たすように石英ガラスの交換周期Ｔｓが設定される。一方、石英ガラスの交換周期Ｔｓが予め設定されている場合には、石英ガラスのＯＨ基重量含有量ｘ１は、石英ガラスの交換周期Ｔｓにおける紫外線照射量の積算値ｙ１が式１３を満たすように設定される。
y <2.34x (Formula 13)
The integrated value y1 of the OH group weight content x1 of the quartz glass of the quartz sleeve of the ultraviolet sleeve according to the present embodiment and the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve is set so as to satisfy Equation 13. For example, when the OH group weight content x1 of quartz glass is known, the replacement period Ts of the quartz glass is set so that the integrated value y1 of the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve satisfies Equation 13. On the other hand, when the exchange period Ts of the quartz glass is set in advance, the OH group weight content x1 of the quartz glass is such that the integrated value y1 of the ultraviolet irradiation amount in the exchange period Ts of the quartz glass satisfies Equation 13. Is set.
以上、本実施形態に係る紫外線水処理装置について説明したが、これらは例示であって、本発明の範囲を制限するものではない。当業者が、本実施形態に対して容易になしえる追加・削除・変更・改良等は、本発明の範囲内である。本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の記載によって定められる。 The ultraviolet water treatment apparatus according to the present embodiment has been described above, but these are examples and do not limit the scope of the present invention. Additions, deletions, changes, improvements, and the like that can be easily made by those skilled in the art with respect to the present embodiment are within the scope of the present invention. The technical scope of the present invention is defined by the appended claims.
１１…処理槽、 １３、１５…円板、 １７…入口、 １９…出口、 ２１…石英スリーブ、 ２３…紫外線ランプ DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Processing tank 13, 15 ... Disc, 17 ... Inlet, 19 ... Outlet, 21 ... Quartz sleeve, 23 ... Ultraviolet lamp
Claims (2)
前記石英スリーブを構成する石英ガラスのＯＨ基重量含有量をｘ[ppm]とし、前記石英スリーブの交換周期をＴｓ[h]とし、前記紫外線ランプのランプ負荷をＡ[W/m]とするとき、次の式を満たすように設定することを特徴とする水処理方法。
Ａ＜２×２．３４ｘ／｛Ｂ×（１＋Ｃ）×Ｔｓ｝
但し、Ｂは、ランプ発光管の紫外線透過率（無次元）、Ｃは、ランプ交換直前におけるランプの光束維持率（無次元）である。 A treatment tank having an inlet and an outlet; a plurality of quartz sleeves disposed in the treatment tank; and an ultraviolet lamp that generates ultraviolet rays having an emission line spectrum at a wavelength of 185 nm, housed in each of the quartz sleeves. In a water treatment method using an ultraviolet water treatment device,
When the OH group weight content of the quartz glass constituting the quartz sleeve is x [ppm], the replacement period of the quartz sleeve is Ts [h], and the lamp load of the ultraviolet lamp is A [W / m] The water treatment method is characterized in that it is set so as to satisfy the following formula.
A <2 × 2.34x / {B × (1 + C) × Ts }
Where B is the ultraviolet transmittance of the lamp arc tube (dimensionless), and C is the luminous flux maintenance factor (dimensionless) of the lamp just before the lamp replacement.
前記石英スリーブを構成する石英ガラスのＯＨ基重量含有量をｘ[ppm]とし、前記石英スリーブの交換周期Ｔｓ[h]における前記石英スリーブの紫外線照射量の積算値をｙ[Wh/m]とするとき、次の式を満たすように設定することを特徴とする水処理方法。
ｙ＜２．３４ｘ A treatment tank having an inlet and an outlet; a plurality of quartz sleeves disposed in the treatment tank; and an ultraviolet lamp that generates ultraviolet rays having an emission line spectrum at a wavelength of 185 nm, housed in each of the quartz sleeves. In a water treatment method using an ultraviolet water treatment device,
The OH group weight content of the quartz glass constituting the quartz sleeve is x [ppm], and the integrated value of the ultraviolet irradiation amount of the quartz sleeve in the exchange period Ts [h] of the quartz sleeve is y [Wh / m]. A water treatment method characterized by setting so as to satisfy the following formula.
y <2.34 x
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