JPH10323663A - エキシマ紫外線ランプを用いた浄水処理方法 - Google Patents

エキシマ紫外線ランプを用いた浄水処理方法

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JPH10323663A
JPH10323663A JP13623697A JP13623697A JPH10323663A JP H10323663 A JPH10323663 A JP H10323663A JP 13623697 A JP13623697 A JP 13623697A JP 13623697 A JP13623697 A JP 13623697A JP H10323663 A JPH10323663 A JP H10323663A
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正一 鮫島
Hiroshi Shimazaki
弘志 島崎
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 オゾン処理と活性炭処理を用いた高度浄水過
程、及び前塩素処理を採用した浄水過程で生成する臭素
酸イオンを効率的に除去することができる浄水処理方法
を提供することを目的とする。 【解決手段】 エキシマ紫外線処理槽5内にピーク波長
が190(nm)から200(nm)の波長域を有する
エキシマ紫外線ランプ5aを配置して、被処理水にエキ
シマ紫外線を照射することによって臭素酸イオンを除去
するようにしたエキシマ紫外線ランプを用いた浄水処理
方法を基本手段とする。具体的な装置例として、オゾン
接触槽1と活性炭処理槽4及びエキシマ紫外線処理槽5
とを備え、オゾン接触槽1で被処理水中にオゾンを放散
した後に活性炭処理槽4に流入させて活性炭処理を行
い、更にエキシマ紫外線処理槽5で前記エキシマ紫外線
を照射することによってオゾン処理時に発生する臭素酸
イオンを除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は浄水処理方法として
のオゾン処理及び前塩素処理に加えて、エキシマ紫外線
ランプを用いた紫外線照射処理を併用した浄水処理方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】オゾンは強力な酸化力を有しており、水
中の着色成分とか臭気成分の分解及び従来の前塩素処理
を採用した浄水過程で発生する有機塩素化合物であるト
リハロメタン(THM)前駆物質を分解する作用がある
ため、浄水の操作工程中にオゾン処理、又はオゾン処理
と活性炭処理との複合処理を行うなど高度浄水処理分野
で広く利用されており、近時は上水のみならず下水処理
にも採用されている。
【0003】他方で臭素イオン(Br-)を含有する原
水をオゾン処理すると、次亜臭素酸イオン(BrO-)
を経て臭素酸イオン(BrO3 -)が生成する。特に河口
付近の浄水場では海水の溯上があるため、臭素イオンが
多く含まれている。
【0004】この臭素酸イオンの生成量は、溶存オゾン
濃度とか臭素イオン濃度及びオゾン接触時間に依存して
おり、オゾン処理の程度如何に関わらず臭素酸イオンが
生成する。又、通常の浄水工程に採用されている前塩素
注入処理によっても臭素酸イオンが生成する。
【0005】原水中に次亜塩素酸イオン(ClO-)が
含まれていることも多く、この場合もオゾン処理によっ
て臭素酸イオンが生成する。この臭素酸イオンは発ガン
性が懸念されており、WHO飲料水水質ガイドラインで
は、臭素酸イオンの測定上の問題から推奨値が25(μ
g/l)と定められているが、毒性学的には3(μg/
l)が妥当であるものと考えられる。欧米では10(μ
g/l)の基準値が検討されている。
【0006】図3に示す臭素酸イオンの紫外線吸収スペ
クトルに見られるように、臭素酸イオンは波長195
(nm)付近に吸収ピークPを有し、これ以上の波長領
域では吸収ピークを持たない。波長195(nm)は
6.36(eV)に相当するので、通常の化学的酸化剤
では臭素酸イオンを除去することができないが、酸性条
件下では還元剤と反応して臭素イオン(Br-)を生成
する。
【0007】上記に対処して、近時はオゾンの酸化力を
高める手段として各種の促進酸化処理法が採用されてい
る。この促進酸化処理法としては、オゾンと紫外線照射
の併用処理とかオゾンと過酸化水素水の併用処理等があ
るが、オゾンと紫外線照射の併用処理での反応は、被処
理水に紫外線を照射することにより酸化還元反応が進行
する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】前記したように、浄水
時にオゾン処理と活性炭処理との複合処理を行う場合、
一般にオゾン処理の後段に活性炭処理が組み合わされる
ことが多いが、この活性炭処理では、臭素酸イオン(B
rO3 -)を除去することができない(B.Legube,“A Sur
vey of Bromate Ion in Europian Drinking Water”,Oz
one Science &Engineering,18,325-348,1996を参
照)。
【0009】特に前塩素処理を採用した浄水過程では、
通常の消毒プロセスよりも多くの次亜塩素酸イオン(C
lO-)を注入するため、多くの臭素酸イオンが発生す
る。従って現在までに我国の浄水場で採用されている高
度浄水処理法では、臭素酸イオンを除去することができ
ない。
【0010】又、浄水過程で化学的処理を施す場合、水
を酸性条件下におくことができないので、化学的還元法
を採用することができない。
【0011】一方、オゾンと紫外線照射の併用処理での
反応を用いた場合には、被処理水に紫外線を照射するこ
とにより酸化還元反応が進行するが、光触媒による促進
酸化の反応効率が充分に高められているとはいえない面
があり、例えば照射源として波長が200(nm)の低
圧紫外線ランプを使用した場合、この低圧紫外線ランプ
から発生する光には、オゾン発生を伴う波長185(n
m)のエネルギー領域が含まれているため、水中に含ま
れている臭素イオン(Br-)を含有する原水をオゾン
処理すると、次亜臭素酸イオン(BrO-)を経て臭素
酸イオン(BrO3 -)が生成する。
【0012】又、通常の紫外線ランプは様々な波長を放
出するため、臭素酸イオンの除去に焦点を当てた場合に
は無駄が多く、効率的な処理が行えないという問題があ
る。
【0013】そこで本発明は上記に鑑みてなされたもの
であり、浄水処理方法としてのオゾン処理と活性炭処理
を用いた高度浄水過程、及び前塩素処理を採用した浄水
過程で生成する臭素酸イオンを効率的に除去することが
できる浄水処理方法を提供することを目的とするもので
ある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、処理槽内にピーク波長が190(nm)
から200(nm)の波長域を有するエキシマ紫外線ラ
ンプを配置して、被処理水にエキシマ紫外線を照射する
ことによって臭素酸イオンを除去するようにしたエキシ
マ紫外線ランプを用いた浄水処理方法を基本手段とす
る。
【0015】具体的な装置例として、オゾンガス放散用
の散気管が配置されオゾン接触槽と、活性炭処理槽及び
エキシマ紫外線処理槽とを備え、オゾン接触槽に流入し
た被処理水中にオゾンを放散した後に活性炭処理槽に流
入させて活性炭処理を行い、更にエキシマ紫外線処理槽
でピーク波長が190(nm)から200(nm)のエ
キシマ紫外線を照射することによってオゾン処理時に発
生する臭素酸イオンを除去する。
【0016】他の適用例として、着水井、急撹池、フロ
ック形成池、沈澱池、濾過池、塩素混和池及び浄水池を
備えて被処理水に前塩素処理プロセスを施す浄水過程に
おいて、前塩素処理及び濾過処理が終了した段階で被処
理水中にピーク波長が190(nm)から200(n
m)のエキシマ紫外線を照射することによって前塩素処
理時に発生する臭素酸イオンを除去する。
【0017】かかるエキシマ紫外線ランプを用いた浄水
処理方法によれば、エキシマ紫外線ランプのエネルギー
出力のほとんどがほぼ単一波長に集中しているため、エ
ネルギー強度が大であることにより、このエネルギーに
より臭素酸イオンを効率的に除去することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下に本発明にかかるエキシマ紫
外線ランプを用いた浄水処理方法の各種実施例を説明す
る。図1は高度浄水処理としてのオゾン・活性炭処理に
おいて生成する臭素酸イオン(BrO3 -)の除去に適用
した第1実施例の概要図である。
【0019】図中の1は半回分式あるいは気液向流式の
オゾン接触槽であり、このオゾン接触槽1の上方から被
処理水としての原水2が流入するとともに、該オゾン接
触槽1の内方底部近傍にオゾンガス放散用の散気管3が
配置されている。4は活性炭処理槽であり、該活性炭処
理槽4の内部に精製した活性炭4aが充填されている。
【0020】5は本実施例の特徴的構成物であるエキシ
マ紫外線処理槽であり、このエキシマ紫外線処理槽5の
内部には、エキシマ紫外線ランプ5aが挿入配置されて
いる。6はエキシマ紫外線処理槽5から排出される処理
水である。
【0021】上記エキシマ紫外線ランプ5a(Excimer
UV Lamp)は、励起状態から短波長の紫外線を放射して
基底状態に遷移することにより、反転分布が持続した高
効率で大出力のエネルギーを放射する紫外線ランプであ
る。このエキシマ紫外線ランプ5aとして、ピーク波長
が190(nm)から200(nm)を有するランプを
用いる。具体的にはランプ内に不活性ガスと適量のフッ
化アルゴン(ArF)を封入たランプを使用する。
【0022】かかる第1実施例の作用は以下の通りであ
る。先ず被処理水として臭素イオン(Br-)を含有す
る原水2をオゾン接触槽1内に流入し、図外のオゾン発
生機を起動してオゾン接触槽2内の底壁近傍に配置され
た散気管3からオゾンガスを水中に放散する。するとオ
ゾンの持つ酸化力によって水中の着色成分とか有機塩素
化合物が分解されるが、オゾン処理によって臭素イオン
が次亜臭素酸イオンを経て臭素酸イオン(BrO3 -)と
なる。尚、反応に使われなかったオゾンガスはオゾン接
触槽1の上部に引き抜かれて図示しない排オゾン処理装
置により分解されて大気中へ放出される。
【0023】このような臭素酸イオンを含む被処理水
は、次段の活性炭処理槽4に供給されて色度成分とか臭
気成分が除去された後、エキシマ紫外線処理槽5に流入
する。この時に予めエキシマ紫外線ランプ5aを点灯し
ておく。
【0024】エキシマ紫外線処理槽5に流入した被処理
水に、ピーク波長が190(nm)から200(nm)
の紫外線を照射することによって上記オゾン処理により
生成した臭素酸イオンを除去し、処理水6として流出す
る。
【0025】同時に溶存オゾンがエキシマ紫外線の光触
媒の作用により分解して活性酸素種を生成し、生成した
活性酸素種は被処理水との促進酸化処理により、脱臭,
脱色,有機物の酸化除去及び異臭味の除去を行う。
【0026】エキシマ紫外線ランプ5aの特徴として
は、エネルギー出力のほとんどがほぼ単一波長、例えば
193(nm)に集中しており、エネルギー強度が大で
あることが挙げられる。このエネルギーにより前記臭素
酸イオンを効率的に除去することが可能となる。
【0027】次に本発明の第2実施例を説明する。図2
は通常の前塩素処理プロセスを採用している浄水場にお
ける臭素酸イオン(BrO3 -)除去に適用した第2実施
例の概要図であり、図中の7は着水井、8は急撹池、8
aは撹拌翼、9はフロック形成池、9aはパドル、10
は沈澱池、11は濾過池、11aは濾過材、12はエキ
シマ紫外線接触槽、13は塩素混和池、14は浄水池で
ある。前記例と同様にエキシマ紫外線接触槽12の内部
にはエキシマ紫外線ランプ5aが挿入配置されている。
【0028】かかる第2実施例の作用は以下の通りであ
る。先ず着水井に被処理水として臭素イオン(Br-)
を含有する原水2を貯水し、次段の急撹池8で撹拌翼8
aの撹拌とともに(A)前塩素注入処理を行う。この前
塩素注入処理によって臭素酸イオン(BrO3 -)が生成
する。
【0029】次に被処理水はフロック形成池9に送り込
まれて凝集剤の注入とパドル9aの回転に伴って所定の
大きさを持つフロックを形成して除去し、次段の沈澱池
10に流入させる。
【0030】沈澱池10での滞留によって被処理水中の
浮遊物を沈澱除去し、更に濾過池11に流入する際に
(B)中塩素注入処理を行い、濾過材11aで微細混合
物を濾過した後の被処理水を次段のエキシマ紫外線接触
槽12に流入させる。前記例と同様に予めエキシマ紫外
線ランプ5aを点灯しておく。
【0031】上記(A)前塩素注入処理及び(B)中塩
素注入処理を採用することによって着色成分とか有機塩
素化合物が分解されるが、以後の沈澱とか濾過の浄水過
程では生成した臭素酸イオンの除去は行われない。そこ
で被処理水をエキシマ紫外線接触槽12に流入させ、ピ
ーク波長が190(nm)から200(nm)の紫外線
を照射して臭素酸イオンの除去を行う。
【0032】次に被処理水は塩素混和池13に流入する
際に(C)後塩素注入処理を行い、浄水池14に送り込
む。
【0033】この第2実施例によれば、通常の前塩素処
理プロセスを採用している浄水場において生成する臭素
酸イオンをエキシマ紫外線接触槽12で効率的に除去す
ることができる。
【0034】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かるエキシマ紫外線ランプを用いた浄水処理方法によれ
ば、処理槽内にピーク波長が190(nm)から200
(nm)の波長域を有するエキシマ紫外線ランプを配置
して、被処理水にエネルギー強度が大であるエキシマ紫
外線を照射することによって臭素酸イオンを効率的に除
去することが可能となる。
【0035】特にオゾンと紫外線照射の併用処理による
促進酸化処理とか前塩素処理を採用した浄水過程では、
水中に含まれている臭素イオンを含有する原水をオゾン
処理もしくは前塩素処理することによって発ガン性が懸
念される臭素酸イオンが生成する難点があるが、本発明
を適用することによって生成した臭素酸イオンを効率的
に除去することができる。
【0036】使用するエキシマ紫外線ランプは、エネル
ギー出力のほとんどがほぼ単一波長に集中しているた
め、エネルギー強度が大であるとともに臭素酸イオンの
除去に対してほとんど無駄がなく、オゾン処理と活性炭
処理を用いた高度浄水過程及び前塩素処理を採用した浄
水過程において効率的な浄水処理が行えるという効果が
得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す概要図。
【図2】本発明の第2実施例を示す概要図。
【図3】臭素酸イオンの紫外線吸収スペクトル図。
【符号の説明】
1…オゾン接触槽 2…原水 3…散気管 4…活性炭処理槽 5…エキシマ紫外線処理槽 5a…エキシマ紫外線ランプ 6…処理水 7…着水井 8…急撹池 9…フロック形成池 10…沈澱池 11…濾過池 12…エキシマ紫外線接触槽 13…塩素混和池 14…浄水池

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 処理槽内にピーク波長が190(nm)
    から200(nm)の波長域を有するエキシマ紫外線ラ
    ンプを配置して、被処理水にエキシマ紫外線を照射する
    ことによって臭素酸イオンを除去することを特徴とする
    エキシマ紫外線ランプを用いた浄水処理方法。
  2. 【請求項2】 オゾンガス放散用の散気管が配置されオ
    ゾン接触槽と、活性炭処理槽及びエキシマ紫外線処理槽
    とを備え、オゾン接触槽に流入した被処理水中にオゾン
    を放散した後に活性炭処理槽に流入させて活性炭処理を
    行い、更にエキシマ紫外線処理槽でピーク波長が190
    (nm)から200(nm)のエキシマ紫外線を照射す
    ることによってオゾン処理時に発生する臭素酸イオンを
    除去することを特徴とするオゾン・活性炭処理における
    エキシマ紫外線ランプを用いた浄水処理方法。
  3. 【請求項3】 着水井、急撹池、フロック形成池、沈澱
    池、濾過池、塩素混和池及び浄水池を備え、被処理水に
    前塩素処理プロセスを施す浄水過程において、 前塩素処理及び濾過処理が終了した段階でエキシマ紫外
    線処理槽を配備して、被処理水中にピーク波長が190
    (nm)から200(nm)のエキシマ紫外線を照射す
    ることによって前塩素処理時に発生する臭素酸イオンを
    除去することを特徴とするエキシマ紫外線ランプを用い
    た浄水処理方法。
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